Что такое электроосмос и для чего он применяется в грунтах

ЭЛЕКТРООСМОС

Смотреть что такое «ЭЛЕКТРООСМОС» в других словарях:

электроосмос — электроосмос … Орфографический словарь-справочник

Электроосмос — Электроосмос это движение жидкости через капилляры или пористые диафрагмы при наложении внешнего электрического поля. Электроосмос одно из основных электрокинетических явлений. Явление электроосмоса впервые было открыто в Москве в… … Википедия

электроосмос — Движение жидкости через капилляры или пористые материалы при наложении внешнего электрического поля. [РХТУ им. Д.И. Менделеева, кафедра мембранной технологии] электроосмос Движение жидкости через капилляры или через пористые диафрагмы под… … Справочник технического переводчика

ЭЛЕКТРООСМОС — (от электро. и греч. osmos толкание давление) (электроэндоосмос), движение жидкости через капилляры или поры диафрагмы под действием внешнего электрического поля. Одно из электрокинетических явлений, на котором основана, напр., очистка воды.… … Большой Энциклопедический словарь

Электроосмос — движение воды (влаги) в грунтах под влиянием постоянного электрического тока в сторону падения электрического потенциала … Геологические термины

ЭЛЕКТРООСМОС — ЭЛЕКТРООСМОС, диффузия вещества, растворенного в воде либо ином растворителе, возникающая при пропускании электрического тока через суспензию, в которой расположена пористая мембрана. Это явление вызывается образованием положительных и… … Научно-технический энциклопедический словарь

электроосмос — сущ., кол во синонимов: 1 • осмос (2) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

ЭЛЕКТРООСМОС — ЭЛЕКТРООСМОС, электрический перенос жидкости через пористую мембрану. Э. подобно катафорезу (см.) принадлежит к электрокинетическим явлениям, возникающим при помещении в электрическое поле гетерогенной системы. Электрокинетический потенциал (см.) … Большая медицинская энциклопедия

электроосмос — – явление движения жидкости относительно твердой фазы через пористое твердое тело (мембрану). Общая химия : учебник / А. В. Жолнин [1] … Химические термины

Электроосмос — (Electroosmosis) – движение влаги от одного электрода к другому при пропускании через бетонную смесь постоянного тока. [Терминологический словарь по бетону и железобетону. ФГУП «НИЦ «Строительство» НИИЖБ и м. А. А. Гвоздева, Москва, 2007 г … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Источник

Что такое электроосмос и для чего он применяется в грунтах

В практике строительства широкое применение получил намывной способ возведения плотин, дамб и низинных площадей. На берегу р. Днепр и Иртыш под строительство жилых, общественных и промышленных зданий намыв ведется ярусами. Например, при намыве тела плотины по периметру зоны намыва устраивается обвалование. Пульпа по пульпопроводам, уложенным на эстакадах вдоль сооружения, подается к очередной зоне намыва (рис. 32, а).
Пульпа стекает от краев сооружения к центру, в котором установлен водоприемный колодец с шандорами. Путь движения пульпы по поверхности происходит от пульпопровода к ядру плотины и крупные частицы грунта осаждаются у краев сооружения, а в центре (ядре) осаждаются наиболее мелкие частицы, водоотдача (фильтрация) которых мала и для осушения ядра плотины требуется значительное время, что снижает темпы строительства.

Применение электроосмоса позволяет значительно интенсифицировать выделение воды и осушение ядра. Суть электроосмоса сводится к тому, что в непосредственной близости от водосборных колодцев устанавливают стержни, соединенные с отрицательным полюсом генератора, а по внешнему контуру ядра плотины, дамбы — стержни, соединенные с положительным полюсом генератора.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

В результате применения электроосмоса в 30…50 раз увеличивается водоотдача, а следовательно, расширяется номенклатура грунтов для возведения плотин и дамб методом гидромеханизации.

При работе землеройных машин, (скреперов, бульдозеров, погрузчиков, экскаваторов) на сухих связных грунтах (глинах, лессах) более 40% затрачиваемой энергии уходит на преодоление трения грунта о поверхности рабочих органов. При разработке влажных связных грунтов в летнее время происходит налипание, а в зимнее время намерзание грунта на стенках рабочих органов и транспортных средств. Это затрудняет выгрузку грунта и ведет к снижению производительности в 1,3… 1,8 раза. Однако по влажной поверхности скольжение тела происходит легче, поэтому при наборе грунта и при его разгрузке между ковшом землеройной машины или кузовом транспортного средства и грунтом должен быть слой влаги (20…40 мкм). Это особенно важно при работе в зимних условиях, так как свободная влага при температуре окружающей среды от 0 до — 1 °С замерзает, а вода в капиллярах не замерзает при температуре до —7 °С.

Для уменьшения сопротивления наполнению ковша на почвоперерабатывающих машинах по предложению С. И. Долгополова и других ученых отрицательный полюс генератора соединяется с корпусом рабочего органа, а положительный с поверхностью разрабатываемого грунта в непосредственной близости от места разработки, т. е. используется явление электроосмоса.

Применение электроосмоса при разработке грунтов влажностью 5…12% дозволяет снизить за счет уменьшения сил трения грунта о ковш энергозатраты на 15%, а производительность за счет увеличения наполнения ковша увеличить в 1,3… 1,5 раза, а при разработке влажных грунтов за счет улучшения условий разгрузки в 1,5… 2 раза.

По этому методу для уменьшения налипания грунта к кузову автомобилей-самосвалов и облегчения их разгрузки над кузовом устанавливается на шарнирах рама со стержнями (рис. 32, б), соединенная с положительным полюсом генератора, а кузов соединен с отрицательным полюсом генератора. При загрузке кузова грунтом, а также при выгрузке рама поднимается. После загрузки кузова рама опускается. При транспортировке в зоне контакта грунта с кузовом образуется водная пленка. Применение такого способа позволяет в 5…6 раз уменьшить налипание грунта.

Использование электроосмоса нашло свое применение и для уменьшения сопротивления грунта при погружении свай, кессонов, оболочек колодцев, шахтных стволов. На преодоление трения сваи о грунт при ее погружении затрачивается около 50% потребляемой энергии. Чтобы уменьшить трение, необходимо обеспечить увлажнение поверхности сваи, применив электроосмос.

На поверхности железобетонной или деревянной сваи укрепляют электроды в виде проволоки или полосы металла, а рядом с забиваемой сваей в грунт забивают металлический стержень. Электроды соединяют с отрицательным полюсом генератора, а стержень с положительным. При погружении сваи под действием электроосмоса влажность грунта у ее поверхности увеличивается, пластичные глины увлажняются и даже разжижаются. В результате в 2…2,5 раза уменьшается сопротивление грунта, погружение происходит быстрее и при меньшем числе ударов, что весьма важно для сохранения головы сваи. Впервые такой способ погружения свай был применен в 1938 г. при сооружении моста Строителей в Ленинграде и на ряде других строек. Особенно эффективен электроосмотический способ при опускании колодцев в сухих глинистых и суглинистых грунтах.

При электроосмотическом погружении корпусов колодцев больших размеров равномерность и вертикальность погружения обеспечивается довольно просто и без дополнительных затрат путем пропуска тока в нужный момент, а также включения и отключения группы электродов (рис. 33). На поверхности корпуса колодца монтируют горизонтальные металлические пояса из листовой стали, соединенные с отрицательным полюсом генератора, а вокруг на расстоянии 3…4 м забивают стержни с шагом 4…5 м, соединенные с положительным полюсом. Опускание колодца осуществляется с выборкой грунта экскаватором ЭО-2621А с объемом ковша 0,25 м3, который разрабатывает грунт внутри колодца и грузит в большой ковш специального изготовления, который подымается на поверхность башенным краном с выгрузкой в автомобиль-самосвал.

При появлении перекоса колодца часть анодных электродов, расположенных напротив пониженного места, отключается.

Рис. 33. Схема;
размещения электродов при опускании корпуса колодца
1 — корпус колодца; 2 — металлический пояс; 3 — стержни

Для увеличения трения на ряде электродов переключаются полюса. При опускании колодцев в мокрых грунтах иглофильтровыи метод понижения грунтовых вод в совокупности с электроосмосом способствует качественному опусканию колодцев. Увеличение несущей способности грунтов и ликвидации их пучения можно достигнуть методом электрофореза.

Обычно укрепление грунтов осуществляют введением в грунт под давлением через иглофильтры концентрированных растворов (жидкого стекла, хлористого кальция, хлористого железа). Проникая через пустоты и щели в грунте, соли растворов изменяют структуру и свойства грунтов, увеличивая их плотность и несущую способность. Такой способ инъекции солей позволяет изменить структуру тонкого столба грунта (20…30 см).

Электрофорезный способ укрепления оснований широко применяется при различного рода надстройках зданий и реставрационных работах. При этом производят укрепление не только оснований, но и стен, и штукатурки. На рис. 37, б показана схема установки иглофильтров для укрепления оснований и стен.

Электрофорезный способ применялся при восстановлении Монплезира и Большого дворца в Петродворце, театра оперы и балета им С. М. Кирова, Малого зала консерватории, Финляндского вокзала в Ленинграде, Успенского собора в Каневе.

Глинистые грунты довольно часто используются для возведения железнодорожных и дорожных насыпей. При переувлажнении поверхностных слоев грунта насыпей, при накоплении влаги в балластном слое после дождей и при оттаивании после зимнего периода происходят пучение грунта и оплывы откосов. Для предотвращения деформации грунта применяют электрофорез. На рис. 37, в показана схема расположения иглофильтров, забиваемых в грунт на 0,7… 1 м ниже глубины промерзания.

Постоянный электрический ток напряжением 120 В пропускается в течение 200…250 ч. После проведенного укрепления деформация грунтов прекращается. Такой способ широко применяется на железных дорогах Ленинградской, Вологодской областей, а также на железных дорогах Сибири и Казахстана.

Источник

Электроосмотическое осушение стен и фундаментов зданий

Е. А. Ивлиев

Введение

При длительной эксплуатации зданий и сооружений средства гидроизоляции частично или полностью теряют свои защитные свойства. При этом грунтовая влага свободно проникает в бетонные и кирпичные конструкции зданий. Высота капиллярного поднятия влаги, особенно когда фундаменты находятся в глинистых грунтах, может достигать пяти и более метров. Кроме этого, в таких зданиях нарушается температурно-влажностный режим, что является недопустимым не только для жилых, но и для большинства технических помещений.

Устранение переувлажнения стен зданий состоит из двух этапов: осушения стен и фундаментов; восстановления гидроизоляции.

Существует много способов восстановления горизонтальной гидроизоляции, основными из которых являются: методы, требующие последовательного пропиливания стен и введения в образовавшуюся щель гидроизоляционных растворов или материалов; механическая забивка в швы кирпичной кладки гофрированных листов из нержавеющей стали посредством виброударной установки (технология немецкой фирмы BOUMAN); методы, основанные на пропитке различными гидрофобными или полимерными составами, подаваемыми под давлением или посредством естественной инъекции через отверстия, просверленные в нижнем основании стены (технология немецкой фирмы SCHOMBURG).

После восстановления гидроизоляции осушение стен здания происходит за счет естественной конвекции в течение двух-трех лет.

Особое место среди способов осушения стен зданий и восстановления гидроизоляции занимают методы, основанные на создании электроосмотического переноса влаги в порах кирпича или бетона в направлении, противоположном силам капиллярного поднятия или всасывания. Эти методы можно разделить на две основные группы – активные и пассивные. В обоих случаях устройство, реализующее электроосмотический метод осушения, содержит ряд электродов–анодов, располагающихся в осушаемой стене или на ее поверхности, и ряд электродов – катодов, размещаемых, как правило, в грунте.

Пассивные методы не требуют каких-либо источников питания, а электроосмотические силы возникают за счет электрохимической разности потенциалов металлов, из которых выполняются анодные и катодные электроды. Существенным недостатком пассивного метода является длительный срок осушения до 3 лет, что соизмеримо с естественным высыханием стены после восстановления гидроизоляции. Это связано с тем, что в пассивных методах между стеной и грунтом создается разность потенциалов не более 1 B. При этом в стене создаются электроосмотические силы, препятствующие капиллярному поднятию грунтовой влаги, однако энергии для перемещения избыточной влаги из стены в грунт оказывается недостаточно.

Активные методы основаны на подключении между анодными и катодными электродами внешнего источника питания, что позволяет создать силы, достаточные для перемещения влаги против сил капиллярного поднятия по всей толщине и высоте стены. Однако методы активного электроосмотического осушения используют низковольтные источники питания с напряжением не более 12–24 В (например, технология австрийской фирмы ELKINET или немецких фирм HYDROPOL и DRYMaTec). При этом гарантированное время осушения составляет 3 года, что не отличает их от пассивных методов.

Электроосмос применяется в строительстве достаточно давно. Практические примеры пассивного и низковольтного активного методов электроосмотического осушения приведены, например, в [1].

Наиболее значительный вклад в теоретическое обоснование электроосмотического метода осушения капиллярно-пористых материалов внес румынский ученый Stefan Morarau [2]. Он первым исследовал практические вопросы рационального размещения анодов и дал простые, приближенные соотношения, позволяющие оценить скорость осушения для активного и пассивного методов. Следует отметить также работу [3], где предлагается в процессе электроосмотического осушения подавать в трубчатые аноды гидрофобный раствор. В работах австрийского инженера Hans Oppitz [4–7] предлагаются различные конструкции слаборастворимых анодов. Работы норвежского инженера Utklev Kjell [8, 9] посвящены обоснованию импульсных режимов питания для обеспечения коррозионной стойкости анодных электродов. Аналогичные вопросы рассматриваются в [10].

Техническая реализация активного метода осушения при более высоких напряжениях (150-200 B), помимо дополнительных мероприятий по электробезопасности, требует учета следующих специфических факторов: схема размещения анодов в осушаемой стене и режимы питания должны обеспечивать равномерное осушение по ее толщине и длине; размещение катодных электродов должно выполняться с учетом уровня поверхности земли относительно требуемой границы осушения; необходимы специальные мероприятия по предотвращению растворения анодных электродов и выделения газа на их поверхности; размещение анодных и катодных электродов должно выполняться с учетом наличия в стенах и грунте различных металлических конструкций.

Цель работы – обоснование схем и режимов применения активного электроосмотического метода осушения с использованием напряжений до 200 вольт, что позволяет сократить время осушения до трех-четырех месяцев [11]. Результаты, изложенные в статье, являются как обобщением теоретических, лабораторных и натурных исследований, так и масштабных практических работ.

Лабораторный эксперимент и его анализ. Лабораторные исследования активного электроосмоса выполнялись на красном кирпиче с габаритными размерами 260×130×70 мм, который предварительно высушивался в термической печи и взвешивался. После двух недель замачивания кирпича определялась максимальная абсолютная влажность по формуле

где G – вес сухого кирпича, G₀ – вес влажного кирпича.

Для электроосмотического осушения кирпича была смонтирована лабораторная установка, схема которой представлена на рис. 1, где 1 – кирпич, 2 – электроды (аноды), 3 – электрод (катод) (стальная сетка), 4 – цементный раствор, 5 – амперметр, 6 – вольтметр, 7 – источник постоянного тока, 8 – регулировочное сопротивление. Расстояние между анодом и катодом составляло 0,13 м (аноды из стальной проволоки диаметром 1 мм устанавливались в отверстия, просверленные в центральной части кирпича).

После завершения монтажа электродов исходная абсолютная влажность составляла 20%. После подключения источника питания осушение длилось 12 часов.

Получены следующие результаты:

среднее напряжение между анодом и катодом – 135 В;

средняя напряженность электрического поля – 1000 В/м;

средняя плотность анодного тока – 60 А/м 2 ;

удельные затраты электроэнергии – 800 кВт*час/м 3 ;

абсолютная влажность кирпича в конце опыта – 7,5 %.

Таким образом, в результате активного электроосмотического осушения кирпича за 12 часов абсолютная влажность уменьшилась на 12,5 %.

В процессе осушения периодически измерялись влажность и удельное электрическое сопротивление (табл. 1). На основе данных табл. 1 и метода линейной регрессии найдена эмпирическая зависимость между удельным электрическим сопротивлением и влажностью

где ρ – в [Ом*м], а W_A – в [%].

Таблица 1. Измерение влажности и удельного электрического сопротивления

Источник

Электроосмос

Электроосмос применяется в водонасыщенных связных грунтах, а также для предварительного (превентивного) оттаивания мерзлых (в том числе и вечномерзлых) грунтов.

Также как и при электрохимическом закреплении в основание погружаются электроды: (+) анод в виде металлического стержня и (-) катод в виде перфорированной трубы. При пропускании постоянного тока через глинистый (мерзлый) грунт, последний теряет связную воду, которая получает перемещение (миграцию) в сторону отрицательного электрода (катода). Скопившаяся свободная вода у катода откачивается через перфорированный электрод-трубу.

Процесс закрепления по данной методике зависит от времени пропускания тока через грунт и сопровождается частичным разрушением металлического стержня-анода.

В результате проведения подобных работ в закрепляемом грунте происходят: 1. Уменьшение влажности. 2. Частичное уплотнение.

Источник

Электроосмос

Электроосмос– перенос жидкости по отношению к граничащей с ней неподвижной твердой поверхностью при приложении ЭДС (электродвижущей силы). Электроосмос возможен только в системах с твердой дисперсной фазой.

Электрокинетические процессы происходят в тех случаях, когда одна фаза диспергирована в другой; к их числу относится электрофорез – движение взвешенных твердых частиц внутри жидкости. При наложении электрического поля наблюдается электроосмос – движение жидкости относительно твердого тела. Электрокинетические явления – эффекты, связанные с относительным движением двух фаз под действием электрического поля, а также с возникновением разности потенциалов при относительном смещении двух фаз, на границе между которыми существует ДЭС. Чаще всего электрокинетические явления наблюдаются в диспергированных системах.

Электроосмос (электроэндоосмос)– движение жидкостей (или газов) через капилляры, твердые пористые диафрагмы и мембраны, а также через слои очень мелких частиц под действием внешнего электрического поля. Все электрокинетические явления имеют общий механизм и связаны с существованием на границе раздела фаз ДЭС. Под действием внешнего электрического поля, направленного вдоль границ раздела, возникает относительное перемещение противоположно заряженных обкладок ДЭС, что и приводит к относительному движению фаз. С другой стороны, движение одной из фаз по отношению к другой, вызванное механической силой, приводит в относительное движение также обкладки ДЭС и тем самым вызывает появление разности потенциалов в направлении движения фаз. Электроосмос при экспериментальном исследовании обычно осуществляют наложением разности потенциалов на жидкость с двух сторон капилляра или пористой диафрагмы. Поддерживая давление с обеих сторон одинаковым и измеряя в этих условиях количество протекающей в единицу времени жидкости, легко определить скорость электроосмоса.

Электроосмос и электрофорез используются при обезвоживании и очистке различных материалов, нанесении на непроводящие материалы покрытий из каучука, отходов кожи и т. п., также при пропитке тканей огнестойкими веществами, определении состава и разделении энзимов, белков, вирусов и других сложных систем. Исследованиями Г. Видемана в 1852 г. было установлено, что количество жидкости, прошедшей через капилляры пористой диафрагмы, пропорционально силе тока и при постоянной силе тока не зависит от площади сечения или толщины диафрагмы. Это явление было названо электроосмосом.

Наличие у частиц дисперсных систем электрического заряда открыто в 1808 г. Ф. Ф. Рейсом в МГУ. Он показал, что при наложении разности электрических потенциалов на электроды, опущенные в заполненные водой стеклянные трубки, воткнутые в кусок сырой глины, жидкость в трубке с положительным полюсом мутнела, а в трубке с отрицательным полюсом вода оставалась прозрачной. Это указывало на то, что частицы глины переносятся к положительному полюсу с постоянной скоростью. Эта скорость тем больше, чем выше приложенная разность потенциалов и диэлектрическая проницаемость среды, и тем меньше, чем больше вязкость среды. Перенос частиц в электрическом поле – электрофорез.

Источник