Споруди з льоду
Предки сучасних ескімосів, що населяли арктичне узбережжя Північної Америки в районі затоки Коронації і Мідної річки, ще в другій половині першого тисячоліття нашої ери навчилися будувати хатини з льоду. У більшості це були невеликі хатини «игло» на сім'ю з чотирьох осіб (громадські споруди ескімосів для ігор і свят могли вміщати до 100 чоловік). Ці хатини мали куполоподібну форму. Внутрішній діаметр звичайної хатини становить близько 3 м при висоті від підлоги до стелі до 2 м. Куполообразная форма надає хатині підвищену міцність і зводить до мінімуму теплові втрати через зовнішню поверхню.
В Якутії іноді також створюють «крижані хатини». Для цього дерев'яні житлові будинки щедро обливають на морозі водою. Утвориться після замерзання води досить товста кірка льоду сприяє кращому збереженню тепла в приміщеннях.
Лід являє собою матеріал з невеликим межею пружності. Його пружні властивості зазвичай проявляються при короткочасних навантаженнях. Під дією постійних навантажень (навіть невеликих) відбувається пластична деформація льоду, лід повільно «тече». Цим пояснюється рух льодовиків в горах. Руйнування льоду відбувається при деформації вигину, починаючи приблизно з 15 кг / см 2. і при стисненні від навантажень близько 30 кг / см 2 і більше.
Під час історичної битви на Чудському озері в 1242 році Олександр Невський, майстерно використовуючи природні умови, перевів битву з німецькими псами-лицарями на дільницю не дуже міцного льоду. Одягнені в важкі обладунки, тевтонські лицарі в ході бою створили настільки велике навантаження на поверхню озера, що стали провалюватися під лід.
У 1740 році російська імператриця Анна Іоанівна заради забави вирішила відсвяткувати весілля блазня на одній з придворних приживалок. Для цього в Петербурзі на Неві був збудований крижаний будинок з площею підстави близько 80 м 2 і висотою до 6 м. Стіни і підлога будинку були викладені крижаними плитами і скріплені водою. Будинок вийшов добротним і красивим, відповідним церемонії, для якої був призначений. Навесні він розтанув.
Як будівельний матеріал лід використовувався ще керівниками селянських повстань Болотникова і Пугачовим у військових цілях. Для цього вони обливав на морозі копиці сіна водою. Через деякий час вода замерзала і перетворювала кожен стіг в солідну перешкоду.
Конструкції з льоду можуть виникати і без участі людини. Великі уламки скель у вигляді кам'яних плит, що падають іноді з гірських схилів на поверхню льодовиків, оберігають знаходиться під ними лід від танення. Бо ж не захищений від прямого впливу сонячних променів лід тане, кам'яна плита через деякий час виявляється стоїть на крижаній ніжці на поверхні льодовика. У міру того як тане потім овіває теплим повітрям ніжка, плита падає на поверхню льодовика. Далі процес може повторюватися.
Невеликі камені на поверхні льодовика, навпаки, досить сильно нагріваються сонцем, розплавляють під собою лід і опускаються в нього на деяку глибину. В результаті в льодовику утворюються «крижані стаканчики» з камінням на дні. Подібні явища спостерігаються і в Арктиці. Так, через два роки після зняття з крижини персоналу і обладнання станції СП-2 була виявлена та ж крижина із залишками раніше існуючого табору. Намети наукової станції знаходилися тепер на досить високих крижаних стовпах. Сталося це тому, що лід навколо наметів вільно танув під дією променів сонця, в той час як під наметами танення було затримано: стать кожної з них був покритий оленячими шкурами і брезентом.
Чималу роль в історії нашої країни зіграли крижані переправи. Ще під час війни зі шведами по льоду Фінської і Ботнічної заток переправлялися російські війська. У громадянську війну крижана переправа діяла на Азовському морі (між Керчю і Таманським півостровом). У північних районах Радянського Союзу в колишні часи залізничне полотно нерідко прокладалося безпосередньо по льоду річок і озер (які тривалий час існувала переправа через Байкал довжиною в 45 км, переправа через Волгу у Саратова в 1928 році і через Північну Двіну в Архангельську в 1943 1944 роках.
Під час Великої Вітчизняної війни по льоду Ладозького озера до обложеного Ленінграда проходила автомобільна дорога протяжністю в 27 км відома в історії як «Дорога життя». Щоб крижаний покрив під впливом проходив по ньому потоку автомашин не прийшов в резонансні коливання і не зруйнувався, приймалися спеціальні заходи. Для цього вантаж автомашин підбирався таким чином, щоб частота вільних коливань крижаного покриву відрізнялася від частоти, з якою впливали на крижаний покрив підходили автомашини.
Після створення в Арктиці й Антарктиці перших дослідних станцій посадка літаків на лід стала звичайним явищем (літаки сідають на лід товщиною не менее1,5. 2 м). Найбільше навантаження на лід в цьому випадку; має місце не при початковому зіткненні літака з льодом, а при повній його зупинці. При низьких температурах посадка на лід більш надійна, так як при цьому більше і. товщини а льоду, і міцність крижаного покриву. Морський лід менш міцний, ніж прісноводний, зате більш гнучкий і добре витримує посадку літаків.
У 1942 році в Англії виникла ідея створення авіаносця з плаваючого айсберга. Такий авіаносець в принципі повинен бути дешевий. З огляду на те, що він являє собою суцільну брилу льоду, йому не страшні торпеди і бомби. Спільними зусиллями Англії та Канади такий крижаний корабель водотоннажністю 2 млн тонн був побудований. Він мав форму паралелепіпеда з товщиною стінок в 9 м і височів над водою на 15 м. У верхній частині його розташовувалася злітно-посадкова смуга розміром 600х500 м 2. На кораблі було змонтовано 16 холодильних установок, які підтримували температуру стін близько - 15 ° C. Завдяки роботі 20 тисячесільних моторів айсберг міг переміщатися зі швидкістю 7 вузлів на годину. Всі надбудови на ньому зводилися з суміші льоду з тирсою: матеріал цей в 4 рази міцніше льоду, володіє ковкістю і надає приблизно таке ж опір вибуху, як бетон.
Авіаносець був збудований на той час, коли Радянська Армія вже розгромила гітлерівську Німеччину.
В цей же період з'явилася і нова техніка - літаки, які могли здійснювати рейси з вельми віддалених аеродромів. Все це зробило використання крижаних плавучих авіабаз нераціональним. Перший в світі айсберг-авіаносець так і не знайшов собі застосування.
Різноманітне застосування льоду в народному господарстві. Взимку на півночі Сибіру за допомогою льоду зміцнюють полотно зимових автотранспортних магістралей ( «зимников»). У цих умовах доводиться рахуватися з ковзанням по льоду. Причиною слизькості льоду є не плавлення його під тиском, як думали раніше (для такого плавлення був би необхідний швидкий підвід тепла), а плавлення під дією тепла, що розвивається при терті. При русі коника по льоду або лижі по снігу в результаті тертя рухомого тіла об поверхню виділяється значна кількість тепла, яке йде на розплавлення льоду і утворення мастила. Натирання лиж спеціальними мазями покращує ковзання, оскільки мазі відштовхують воду (не змочуються нею) і тим самим зменшують зчеплення води і лиж. При сильному зниженні температури повітря тепла, яке виділяється внаслідок тертя, буде недостатньо для гарного ковзання ковзанів і лиж, хоча тиск на них при цьому залишається незмінним. В процесі танення морського льоду спочатку плавиться соляна прошарок, а потім лід. Це обумовлює в загальному більш значне тертя при переміщенні по морському льоду в порівнянні з льодом прісноводним.
Будівельники Заполяр'я іноді використовують в якості будівельного матеріалу ледобетон. Так називають лід з включеною в нього галькою. Ледобетон настільки міцний, що при роботі з ним нерідко ламаються навіть сталеві зуби екскаваторів. Іншим варіантом ледобетона є лід з додаванням до нього деревної пульпи ( «ледопласт»). Матеріал цей витримує тиск до 50 кг / см 2 і може бути використаний в якості замінника цементу при будівництві гребель на річках Заполяр'я.
Армування льоду волокнистих матеріалом підвищує межа його плинності і збільшує міцність. При використанні бавовняних і деревних волокон міцність збільшується в 2 3 рази, скловолокно дає збільшення міцності до 8 разів. Деревна тирса і подрібнений торф, змочені водою і нанесення на поверхню льоду, добре захищають від танення складські приміщення з льоду і крижані причали. Проморожування водонасичених пливунних грунтів зміцнює стінки котлованів на будівництвах і позбавляє від необхідності проводити відкачування води, що призводить до здешевлення будівництва.
Лід являє собою міцний, дешевий і дуже поширений в природі матеріал. Можна вважати, що при подальшому освоєнні ресурсів Півночі нашої країни матеріал цей знайде ще більш широке застосування в будівництві.
Арабаджи Всеволод Исидорович. Загадки простої води. М. «Знання», 1973