Работы по осушению участка
Теплопроводность грунта это способность грунта проводить тепло. Оценивается теплопроводность коэффициентом теплопроводности – представляющим собой количество тепла проводимого за единицу времени грунтом через единицу площади при температурном градиенте, равном единице. Измеряться может в различных системах измерений в Вт/м*К, Вт/м*°С, кал/см.с°С, ккал/см.с°С или эрг/см.с°С. Обратная величина коэффициента теплопроводности – удельное тепловое сопротивление, характеризует степень сопротивления грунтов передаче тепла.
Определяется теплопроводность грунта соотношением твердой, жидкой и газообразной фаз, химико-минералогическим составом, структурой и текстурой пород, влажностью, температурой, агрегатным состоянием воды.
Теплопроводность грунта зависит от его пористости, от того, насколько грунт уплотнен. Объясняется это просто. Если коэффициент теплопроводности большинства минералов, составляющих грунты, колеблется в пределах от 1 до 9 Вт/м*К, то коэффициент теплопроводности воздуха составляет только 0,026 Вт/м*К. Более низкий коэффициент теплопроводности разве что у некоторых газов, ну и естественно в вакууме, там он вообще равен нулю. Поэтому увеличение пористости грунтов в сухом состоянии приводит к уменьшению коэффициента теплопроводности, а его уплотнение к увеличению. Так усредненный коэффициент теплопроводности сухого не утрамбованного грунта будет составлять 0,4 Вт/м*К, а такого же грунта, но только утрамбованного – 1,05 Вт/м*К.
Теплопроводность грунта в значительной степени зависит от его влажности. Это связано с тем, что теплопроводность воды составляет 0,6 Вт/м*К. При увеличении влажности происходит замещение в порах воздуха на воду, соответственно увеличивая его теплопроводность.
При промерзании влажного грунта снова происходит значительное увеличение его теплопроводности, тем более сильное, чем выше его влажность. Дело в том, что коэффициент теплопроводности льда значительно выше, чем коэффициент теплопроводности воды, и составляет 2,33 Вт/м*К. Изменения теплопроводности сухих грунтов после промерзания практически не происходит.
Теплопроводность также зависит от гранулометрического состава. Грунты с более высоким содержание крупных и грубых частиц, гальки и валунов, имеют и более высокую теплопроводность при условии одинаковой влажности. Разница может составлять до 50%. Это связано с тем, что более тонкодисперсные грунты имеют большую пористость, большее количество неплотных контактов между частицами, имеющих более низкую теплопроводность.
Осадочным и метаморфическим породам свойственна анизотропия. У большей части таких пород коэффициент теплопроводности вдоль напластования выше на 10 – 30%, чем перпендикулярно ему.
В процессе производства строительных работ, в частности при проектировании строительства коммуникаций, во избежание возникновения аварийных ситуаций, экономически неоправданного перерасхода средств при строительстве или дальнейшей эксплуатации, необходимо учитывать теплотехнические свойства грунтов, в том числе и его теплопроводность.