Изучение свойств морского льда. Сопротивление льда разрушению при сжатии, страница 5

Так как плотность жидкой фазы больше, чем 1000 кг/м3, то при плотности материала ледяного образования больше, чем плотность льда в кристалле (ρ_л=916,7 кг/м3), в материале имеется некоторое количество жидкой фазы. Параметром, характеризующим наличие жидкой фазы, может служить коэффициент содержания жидкой фазы k_ж, представляющий собой отношение объема жидкой фазы к объему образца.

Таблица 1

Сопротивление морского льда на сжатие

Очевидно, что увеличение массы жидкой фазы может происходить либо за счет увеличения солености жидкой фазы, либо за счет увеличения ее объема, что естественно ведет к увеличению k_ж. Если увеличение массы жидкой фазы и, следовательно, плотности материала ледяного образования происходит за счет увеличения объема жидкой фазы, то, как показывают исследования М.Г. Гладкова, Ю.Е. Слесаренко и А.Д. Фролова, А.Я. Рывлина, Н. Saeki, Т. Nomura и А.Ozaki  (рис. 5,b), с увеличением количества жидкой фазы сопротивление разрушению уменьшается.

Рис. 5. Зависимость сопротивления разрушению морского льда от различных факторов: а-температуры; б-коэффициента содержания жидкой

фазы v_σ; в-плотности; г-соотношения размеров образцов.

При плотности материала ледяного образования меньшей, чем плотность льда в кристалле, в материале имеется значительное количество воздушной фазы. Очевидно, что уменьшение плотности материала сопровождается увеличением коэффициента содержания воздушной фазы k_в, представляющего собой отношение объема воздушной фазы к объему образца. J.P.Poplin и А.Т. Wang (рис.6) и М. Мелор (рис. 7) в своих исследованиях установили, что с уменьшением плотности, а значит с увеличением коэффициента воздушной фазы k_в, сопротивление разрушению уменьшается.

Некоторые исследователи изучали влияние солености льда на механические характеристики. По этому поводу следует заметить следующее. Так как молекулы большинства солей не могут образовывать кристаллические структуры с молекулами воды, то соли растворены в воде, находящейся в межкристаллических пространствах. Очевидно, что частное от деления объема соли на объем образца, так называемая соленость льда, хотя и может быть определено, однако оно не совсем адекватно описывает особенности морского льда. Таким образом, в исследованиях, посвященных влиянию солености на сопротивление разрушению, на самом деле исследуется влияние наличия жидкой фазы на эту характеристику с использованием параметра, косвенно характеризующего наличие жидкой фазы.