Az anyag megszilárdítása és tömörítése napi gyakorlat az építőiparban. Bizonyos körülmények között a talaj cseppfolyós nitrogénnel történő fagyasztása sokkal jobb megoldást jelent, mint a hagyományos talajkezelési módszerek alkalmazása.
Előnyök a vevő számára
Az elmúlt két évtizedben új módszerként kidolgozták a cseppfolyós nitrogén (LIN) megszokottól eltérő felhasználásával a talajfagyasztást, amely eljárással kiküszöbölhető az instabil talaj és a vízszivárgás okozta bizonytalanság.
E megoldás alkalmazásával szakértőink számos előnyt kínálnak:
- A LIN fagyasztó berendezés gyorsan összeállítható, mivel e célra jelentős mennyiségű speciális hardver áll
- A LIN fagyasztó berendezések telepítési költsége töredéke a hagyományos sóleves fagyasztó berendezések telepítési költségének
- A fagyasztott talaj hőmérséklete lényegesen alacsonyabb, mint sóleves fagyasztásúé, ezáltal lényegesen megnő a talaj stabilitása
- Az LIN biztosította alacsony hőmérséklet (–196 °C [–320,80 F]) lehetővé teszi a talaj körülbelül 4-7 nap alatti lefagyasztását, ez lényegesen gyorsabb megoldás, mint a sóleves technológia, amelynek időtartama akár egy hónap is lehet
- Környezetbarát eljárás, nem alkalmaz veszélyes anyagokat, nincs rezgés, talajvízszennyezés vagy vízelvonás
- Automatikus munkafolyamatok
- Rugalmas és tervezhető a talaj fagyasztása
- A tömítés és a statikus támogatás kombinációja
- A talajnedvesség nagymértékű toleranciája (5–100%)
- A fagyasztott talaj 100%-ban vízálló, ezért nincs szivárgás
- A fagyott talaj betonkeménységű
- A talajszilárdítás átmeneti jellegű. A LIN-ellátás leállítása után a fagyott talaj néhány hét alatt kiolvad.
Cseppfolyós nitrogén
A cseppfolyós nitrogén (LIN) előállítása levegőbontó üzemekben történik. A LIN hőmérséklete –196 °C (–320,80 oF), ezen a hőmérsékleten tárolják közel 10 000 liter térfogatú, vákuumszigetelt tartályokban.
A telepítés folyamatának leírása
A fagyasztáshoz 54 mm átmérőjű csöveket vezetnek be a talajba, egymástól körülbelül 0,5-0,8 méter távolságra. Ezek belsejébe 10-12 mm átmérőjű levezető csöveket helyeznek el.
Fagyasztás
A cseppfolyós nitrogént szigetelt csöveken szállítják a kezelendő területre. A LIN párolgása közben a környező talaj fokozatosan lehűl, majd megfagy. 1 kg LIN elpárolgása kb. 200 kJ energiát von ki a talajból.
Az elpárolgott hideg GAN (gáz-halmazállapotú nitrogén), más néven fáradt gáz további mintegy 100 kJ energiát von ki a földből. A fáradt gáz hőmérsékletét mágnesszeleppel ellenőrzik. Ily módon biztosított az állandó áramlás és a leghatékonyabb LIN-felhasználás.
Bizonyos idő elteltével a lebocsátott csövek körüli fagyott terület egyre nő, míg végül egy vízzáró fal alakul ki. Ez a folyamat nagyjából egy hét alatt kb. 1 méter átmérőjű fagyasztott réteget eredményez.
Ez az úgynevezett létrehozó fázis általában 4-7 napig tart. Az ez idő alatti teljes LIN-fogyasztás körülbelül 1500–2500 liter, amely kb. 1 m³ fagyasztott talaj létrehozásához elegendő. A fenti értéket a különböző geológiai hatások (hőforrások, a víz áramlása stb.) nagymértékben befolyásolják.
A fagyasztott réteg fenntartása
A fenntartó fázisban a LIN-felhasználás csökken, a fagyott talajréteg növekedése megáll, és megtartja addig elért térfogatát. A fagyott réteg fenntartása érdekében 1 m³ fagyasztott talajhoz kb. 90 liter LIN szükséges naponta.
A fagyasztás leállítása
A LIN-utánpótlás leállítása után a fagyott talaj lassan olvadni kezd, majd néhány hét alatt teljesen kienged.
A fagyasztási terület tervezése
Amikor statikai és/vagy tömörítési céllal a fagyasztási területet tervezzük, sok paramétert kell figyelembe vennünk.
A két fő cél, amelyet igyekszünk elérni, a következő:
- Maximális biztonság
- Minimális LIN-felhasználás.
Több mint 100 fagyaszási projekt tapasztalatával és az elmúlt három évtizedben elvégzett számos alapvető kutatási ismerettel a hátunk mögött, a legjobb megoldást kínálhatjuk felhasználóinknak.
Mindenre kiterjedő szolgáltatás
Vállalatunk nem csak cseppfolyós nitrogént szállít. A vevői igények figyelembevételével az alábbi szolgáltatásokat tudjuk ajánlani: :
- Statikai számítások
- Fúrás
- Berendezések telepítése
- Karbantartás.
Globális lefedettség
Speciális ipari szolgáltató csoportunkkal együtt garantáljuk a minőséget világszerte. Legújabb, szingapúri projektjeink ütemterv szerint haladnak, annak ellenére, hogy nagyon nehéz körülmények között kell dolgoznunk (45 méterrel a földfelszín alatt, a talaj hőmérséklete 26 °C [78,80 °F], robbanás történt az alagútban).
Esettanulmány
A németországi Bielefeldben alagutat kellett kialakítani, mely különböző geológiai képződményeken át vezet.
Az alagút tetejének egy része egy negyedkori rétegen vezetett át, ahol az allúviumi korból származó vízmosás volt, amelyben iszapos finom homok jelent meg. E problémás terület – amelynek a teljes hossza mintegy 50 méter volt – nitrogénfagyasztásos védelem alatt állt.
A park alatti munkálatoknál terület öreg tölgyfáinak megóvására is nagy figyelmet kellett fordítani. Tekintettel a csekély mélységű fedőrétegre – mindössze 7 méter –, a talaj vízvezető képességének megtartása fontos követelmény volt a nitrogénfagyasztásra vonatkozó döntés meghozatalában.
A fagyasztás tervezésénél a tetőszerű formát választották. A dőlésszög 45°-os volt. A fagyasztócsövek belenyúltak a vízzáró agyagos sziklába. Annak érdekében, hogy megakadályozzák a tölgyfák gyökereinek fagykárosodását, a fagyasztócsövek felső részét leszigetelték. Ezáltal kisebb lett a fagyasztott talaj térfogata, így csökkent a felhasznált nitrogén mennyisége is.
A biztonság növelése érdekében öt válaszfalat terveztek a fagyasztandó területre. Ennek eredményeként öt szakaszt kaptak, melyek hossza egyenként 10 méter volt, ezáltal csökkenthették a vezérlő áramkörök számát is. Egy-egy szakaszban kb. 24 fagyasztócső volt az alagút tetején, és kb. 8 a szakaszok közötti válaszfalnál.
Ezeket harminckét vezérlő áramkörrel irányították, és a Linde által tervezett különleges, konténeres folyamatirányító rendszerével dokumentálták.
Ahogy haladt az alagút ásása, úgy helyezték át a fagyasztó berendezést az egyik szakaszból a másikba, hogy a fagyasztással védjék az alagútban dolgozók biztonságát. Miután a hordalékos talajnál befejezték a munkálatokat, a fagyasztóberendezést eltávolították. A szakszerű technológiai alkalmazás eredményeként a park öreg fái nem mutatják jelét a gyökérzetük alatt végzett munkának.