Определение агрессивности подземных вод
Подземные воды определенного состава могут оказывать разрушительное воздействие на различные строительные материалы, в том числе на бетонные сооружения и железные конструкции. Эта разрушительная способность воды получила название агрессивности. Различают следующие виды агрессивности воды: 1) углекислотная; 2) выщелачивающая; 3) общекислотная; 4) сульфатная; 5) магнезиальная; 6) кислородная.
1. Углекислотная агрессивность - состоит в разрушении бетона в результате растворения СаСО3 под действием агрессивной углекислоты (СО2) и может быть выражена уравнением:
СаСО3 + Н2О + СО2 ↔ Са(НСО3)2 ↔ Са2+ + 2НСО3-
Количество углекислоты, вызывающее подвижное равновесие между СаСО3 и Са(НСО3)2 называется равновесной углекислотой, допускается в природных водах, не вызывая активного растворения СаСО3.Количество углекислоты, которое превышает равновесное, вызывая постоянное растворение СаСО3 бетона со смещением хода реакции необратимо вправо, называется агрессивной углекислотой.
Если содержание свободной углекислоты в воде окажется меньше, чем необходимо для равновесия, то из воды будет выделяться СаСО3, который тонкой коркой будет покрывать поверхность бетонной конструкции, защищая его от разрушения.
Если же содержание свободной углекислоты будет больше, чем необходимо для равновесия, то при соприкосновении такой воды с СаСО3 бетона будет происходить его растворение до тех пор, пока не наступит равновесие.
Таким образом, вода будет проявлять углекислотную агрессивность тогда, когда содержание в ней свободной углекислоты будет больше, чем необходимо для равновесия с твердым углекислым кальцием. Измеряется в мг/л.
В нормах и технических условиях предусматривается различное допустимое содержание агрессивной угольной кислоты в зависимости от количества НСО3- и общей минерализации, а также от условий, в которых происходит агрессия (толщина конструкции, коэффициент фильтрации, напор, сорт цемента).
Максимальным содержанием агрессивной СО2, допустимым при наиболее опасных условиях, является 3 мг/л, при наименее опасных – 8,3 мг/л.
2. Выщелачивающая агрессивность - происходит за счет выщелачивания (растворения) карбоната кальция и вымывания из бетона гидрата окиси кальция. При малых концентрациях карбоната кальция в воде часть карбоната кальция бетона переходит в раствор через гидрокарбонатную стадию - Са(НСО3)2.
Выщелачивающая агрессия – определяется величиной временной жесткости, которая зависит от НСО3-, проявляется в ультрамягких или мягких водах, в которых находится минимальное содержание ионов НСО3. Ультрамягкие воды способны выщелачивать карбонаты до момента создания равновесия между карбонатами и бикарбонатами.
В зависимости от состава (сорта) цемента и условий в которых находится сооружение, вода согласно нормам обладает выщелачивающей агрессивностью при минимальном содержании НСО3- от 0,4 до 1,5 мг-экв/л.
3. Общекислотная агрессивность воды зависит от содержания в воде свободных водородных ионов - величины рН. Особенно активны воды с рН < 5. Кислая среда является активным растворителем для вмещающих пород – солей, карбонатов, опасна для железных конструкций.
4. Сульфатная агрессивность имеет место при высоком содержании ионов SО42-, в результате чего, в случае проникновения воды в тело бетона, при кристаллизации образуются соли, образование которых сопровождается резким увеличением объема (СаSО4*Н2О, соль Деваля и др.), производящие вспучивание и разрушение бетона. По нормам принято, что вода обладает сульфатной агрессией в зависимости от условий, в которых находится сооружение и от содержания ионов Сl-.
При применении обычных цементов вода считается агрессивной при содержании SO42- от 250 мг/л и более, а при применении сульфатостойких цементов – от 4000 мг/л и более.
5. Магнезиальная агрессивность возникает при высоких содержаниях иона Мg2+, предельно допустимое количество, которого колеблется в зависимости от сортов цемента, условий и конструкции сооружения и от содержания SO42- (от 750 мг/л и более).
6. Кислородная агрессивность вызывается содержащимся в воде растворенным кислородом и проявляется преимущественно по отношению к металлическим конструкциям, и в частности, к водопроводным трубам, в которых кислород образует ржавчину. Процесс окисления происходит по следующей схеме:
2Fе+О2 → 2FеО; 4FеО + О2 → 2Fе2О3; Fе2О3 + ЗН2О → 2Fе(ОН)3;
При совместном присутствии кислорода с углекислотой агрессивное действие первого повышается.
Степень агрессивности воздействия жидких неорганических сред на конструкции из бетона и железобетона приведены в табл. 11, 12 и 13.
Оценка степени агрессивного воздействия сред, указанных в таблице 11, дана по отношению к бетону на любом из цементов, отвечающих требованиям ГОСТ 10178-76 и ГОСТ 22266-76.
Степень агрессивного воздействия сред, указанных в таблицах 11 и 12, следует снижать на одну ступень для бетона массивных малоармированных конструкций (толщина свыше 0,5 м, процент армирования до 0,5).
Степень агрессивного воздействия сред, указанных в таблицах 11, 12 и 13, риведена для сооружений при величине напора жидкости до 0,1 МПа (1 атм).
Таблица 10
Степень агрессивности воздействия жидких неорганических сред по отношению к различным маркам бетона
| Показатель агрессивности | Показатель агрессивности жидкой среды1 для сооружений, расположенных в грунтах с Кф свыше 0,1 м/сут, в открытом водоеме и для напорных сооружений при марке бетона по водопроницаемости | Степень агрессивного воздействия жидкой неорганической среды на бетон | ||
| W4 | W6 | W8 | ||
| Бикарбонатная щелочность, мг-экв/л (град)* | Св. 0 до 1,05(3) | - | - | Слабоагресснвная |
| Водородный показатель рН** | Св. 5,0 до 6,5 Св. 4,0 до 5,0 Св. 0,0 до 4,0 | Св. 4,0 до 5,0 Св. 3,5 до 4,0 Св. 0,0 до 3,5 | Св. 3,5 до 4,0 Св. 3,0 до 3,5 Св. 0,0 до 3,0 | Слабоагрессивная Среднеагрессивная Сильноагрессивная |
| Содержание агрессивной углекислоты, мг/л | Св. 10 до 40 Св. 40*** | Св. 40 *** - | - - | Слабоагресснвная Среднеагрессивная |
| Содержание магнезиальных солей, мг/л, в пересчете на ион Мg2+ | Св. 1000 до 2000 Св. 2000 до 3000 Св. 3000 | Св. 2000 до 3000 Св. 3000 до 4000 Св. 4000 | Св. 3000 до 4000 Св. 4000 до 5000 Св. 5000 | Слабоагрессивная Среднеагрессивная Сильноагрессивная |
| Содержание аммонийных солей, мг/л, в пересчете на ион NH4+ | Св. 100до500 Св. 500 до 800 Св. 800 | Св. 500 до 800 Св. 800до 1000 Св. 1000 | Св. 800 до 1000 Св. 1000 до 1500 Св. 1500 | Слабоагресснвная Среднеагрессивная Сильноагрессивная |
| Содержание едких щелочей, мг/л, в пересчете на воны Na+ и К+ | Св. 50 000 до 60 000 Св. 60 000 до 80 000 Св. 80 000 | Св. 60 000 до 80 000 Св. 80 000 до 100 000 Св. 100 000 | Св. 80 000 до 100 000 Св. 1 00 000 до 150000 Св. 150 000 | Слабоагресснвная Среднеагрессивная Сильноагрессивная |
| Суммарное содержание хлоридов, сульфатов2, нитратов и др. солей, мг/л, при наличии испаряющих поверхностей | Св. 10 000 до 20 000 Св. 20 000 до 50 000 Св. 50 000 | Св. 20 000 до 50 000 Св. 50 000 до 60 000 Св. 60 000 | Св. 50 000 до 60 000 Св. 60 000 до 70 000 Св. 70 000 | Слабоагрессивная Среднеагрессивная Сильноагрессивная |
Примечания: 1 При оценке степени агрессивного воздействия среды в условиях эксплуатации сооружений расположенных в слабофильтрующих грунтах с Кф менее 0,1 м/сут значения показателей данной таблицы должны быть умножены на 1,3. 2 содержание сульфатов в зависимости от вида и минералогического состава цемента не должно превышать пределов, указанных в табл. 4 СНиП2.03.11-85 и табл.11.
*При любом значении бикарбонатной щелочности среда неагрессивна по отношению к бетону с маркой по водонепроницаемости W6 и более, а также W4 при Кф грунта ниже 1 м/сут. ** Оценка агрессивности воздействия среды по водородному показателю рН не распространяется на растворы органических кислот высоких концентраций и углекислоту. *** При превышении значений показателя агрессивности, указанных в таблице 10 степень агрессивного воздействия среды по данному показателю не возрастает.
Таблица 11
Степень агрессивности воздействия жидких неорганических сред по отношению к бетону на любом виде цемента
| Цемент | Показатель агрессивности жидкой среды1 с содержанием сульфатов в пересчете на ионы SO42+, мг/л, для сооружений, расположенных в грунтах с Кф свыше 0,1 м/сут, в открытом водоеме и для напорных сооружений при содержании ионов НСО3-, мг/экв/л. | Степень агрессивного воздействия жидкой неорганической среды на бетон марки по водонепроницаемости W4* | ||
| Св. 0 до 3.0 | Св. 3.0 до 6.0 | Св. 6.0 | ||
| Портландцемент по ГОСТ 10178-76 | Св. 250 до 500 Св. 500 до 1000 Св. 1000 | Св. 500 до 1000 Св. 1000 до 1200 Св. 1200 | Св. 1000 до 1200 Св. 1200 до 1500 Св. 1500 | Слабоагрессивная Среднеагрессивная Сильноагрессивная |
| Портландцемент по ГОСТ 10178-76 с содержанием в клинкере С3S не более 65 %, С3А не более 7 %, С3А+С4АF не более 22 % и шлакопортландцемент | Св. 1500 до 3000 Св. 3000 до 4000 Св. 4000 | Св. 3000 до 4000 Св. 4000 до 5000 Св. 5000 | Св. 4000 до 5000 Св. 5000 до 6000 Св. 6000 | Слабоагрессивная Среднеагрессивная Сильноагрессивная |
| Сульфатостойкие цементы по ГОСТ 22266 -76 | Св. 3000 до 6000 Св. 6000 до 8000 Св. 8000 | Св. 6000 до 8000 Св. 8000 до 12 000 Св. 12 000 | Св. 8000 до 12 000 Св. 12 000 до 15 000 Св. 15 000 | Слабоагрессивная Среднеагрессивная Сильноагрессивная |
Примечание: 1 При оценке степени агрессивности воздействия среды в условиях эксплуатации сооружений, расположенных в слабофильтрующих грунтах с Кф менее 0,1 м/сут, значения показателей данной таблицы должны быть умножены на 1.3. * При оценке степени агрессивности среды для бетона марки по водонепроницаемости W6 значения показателей данной таблицы должны быть умножены на 1,3, для бетона марки по водонепроницаемости W8 - на 1.7.
Таблица 12
Степень агрессивности воздействия жидких неорганических сред на железобетонные конструкции
| Содержание хлоридов в пересчете на Сl-, мг/л | Степень агрессивного воздействия жидкой неорганической среды на арматуружелезобетонных конструкций | |
| при постоянном погружении | при периодическом смачивании | |
| До 500 Св. 500 до 5000 Св. 5000 | Неагрессивная « Слабоагрессивная | Слабоагрессивная Среднеагрессивная Сильноагрессивная |
Примечания: 1. Понятие периодического смачивания охватывает зоны переменного горизонта жидкой среды и капиллярного подсоса.
2. При одновременном содержании в жидкой среде хлоридов и сульфатов количество сульфатов пересчитывается на содержание хлоридов умножением на 0,25 и суммируется с содержанием хлоридов. 3. Коррозионная стойкость конструкций, подвергающихся действию морской воды средней и сильной степени агрессивности, должна обеспечиваться первичной защитой.
| Таблица 14 |
| № п/п | Водопункт | Температура воды, C0 | рН | Своб. СО2, мг/л | Сухой остаток, мг/л | Анионы, мг/л | Катионы, мг/л | Примечание | |||||
| СО32- | НСО32- | SO42- | Сl- | Na++K+ | Сa2+ | Мg2+ | |||||||
| 1. | Скважина 1 | 1.2 | 0,8 | - | 115,9 | 107,4 | 8,9 | 12.9 | 52.1 | 15.2 | NO3-- 1.4мг/л | ||
| 2. | Скважина 2 | 7,7 | 15,0 | - | 158,6 | 118,8 | 5,3 | 16,0 | 66.1 | 14,6 | |||
| 3. | Скважина 3 | 7,1 | 49,5 | - | 134,2 | 71,1 | 7.1 | 8,5 | 50,1 | 12,1 | Feобщ - 0,2 мг/л | ||
| 4. | Шахта | 7,8 | 21.0 | 348,1 | 2041,0 | 4,1 | 585.0 | 1364,0 | 9.0 | 23,1 | NO3-3.3мг/л, Feобщ- 0.2мг/л | ||
| 5. | Скважина 4 | 8,5 | 57,0 | 3.0 | 94,6 | 258,4 | 5.3 | 19,1 | 73,2 | 32,8 | NO2-0,02мг/л, NO3-0.2мг/л | ||
| 6. | Скважина 5 | 7,3 | 1,6 | - | 403,7 | 261,2 | 24,8 | 170,1 | 50,1 | 36,4 | NO3 - 7,0 мг/л | ||
| 7. | Шахта | 7,6 | 33.3 | 42,0 | 610,2 | 174,4 | 120,6 | 300.7 | 23,1 | 52,3 | NO3,-7,5 мг/л | ||
| 8. | Скважина 6 | 7.7 | 88,0 | - | 58,0 | 93,4 | 10.6 | 9,4 | 30,1 | 15,8 | NO3 - 0,9мг/л | ||
| 9. | Шахта | 7,3 | 12,4 | 9,0 | 485,1 | 1564.7 | 280,1 | 465,3 | 244,5 | 198.2 | NO3-1,8мг/л, NO2-1.2мг/л | ||
| 10. | Скважина 7 | 7,7 | 43,7 | 12,0 | 201,3 | 179,7 | 152,4 | 104,8 | 70,1 | 44.9 | NO3 - 0,9 мг/л | ||
| 11. | Шахта | 7.6 | 31,5 | 24,0 | 521.7 | 811,8 | 921.8 | 826,5 | 86,2 | 149,6 | NO3 - 0.5мг/л | ||
| 12. | Скважина 8 | 7.1 | 8.8 | - | 67,1 | 206,1 | 7.1 | 14.9 | 62,1 | 21,8 | NO3 -1,2мг/л, NН4-1.2мг/л | ||
| 13. | Скважина 9 | 7,1 | 19,2 | - | 259,3 | 68,8 | 7,5 | 16,3 | 70,1 | 20,6 | NO3 -1,8мг/л, Fе-0,9мг/л | ||
| 14. | Шахта | 7,7 | 10,5 | 66,0 | 744.4 | 161.7 | 657,8 | 703,0 | 28,1 | 53,5 | NO3 - 4,0 мг/л | ||
| 15. | Скважина 10 | 8,3 | 22,4 | 6,0 | 137.3 | 115.6 | 7,1 | 11,3 | 66,1 | 15,2 | |||
| 16. | Скважина 11 | 7.9 | 38,9 | - | 94,6 | 245.7 | 7.1 | 9,4 | 75,2 | 31,6 | NO3- 1,2мг/л, NH4 - 2,0мг/л | ||
| 17. | Скважина 12 | 8,1 | 71,8 | - | 85,4 | 256,0 | 12.4 | 27,1 | 80.2 | 27,3 | NO3 -22,5мг/л, Fе -5,7 мг/л | ||
| 18. | Скважина 13 | 8,0 | 13.3 | - | 125,1 | 104,1 | 14,2 | 29,4 | 56.1 | 7,9 | NO3 - 8,0 мг/л | ||
| 19. | Шахта | 7.3 | 46,0 | - | 317,2 | 385,4 | 145,3 | 159,3 | 116.2 | 55,3 | NO3 - 1,2 мг/л | ||
| 20. | Шахта | 7,4 | 11,0 | - | 283,7 | 503.6 | 138,2 | 143,4 | 134.2 | 74,1 | NO3 -0.5 мг/л | ||
| 21. | Скважина 14 | 7,5 | 78,5 | - | 140,3 | 216,3 | 10.6 | 18,6 | 86,1 | 24,3 | |||
| 22. | Шахта | 7,9 | 28,0 | - | - | 291,8 | 850.9 | 537,3 | 58,1 | 45,0 | NH4 - 0,7 мг/л, Fе - 2.0 мг/л | ||
| 23. | Скважина 15 | 6,4 | 21,1 | - | 30,5 | 393,4 | 7,1 | 19.8 | 78,2 | 49.8 | NO3 -1.5, NH4-1 ,0, Fе-1,7 | ||
| 24. | Скважина 16 | 7,1 | 36,5 | - | 36,6 | 141.1 | 26.6 | 18,8 | 47,1 | 15,2 | NO3 - 8,0 мг/л | ||
| 25. | Скважина 17 | 7.6 | 15,4 | - | 244,0 | 1.0 | 9,0 | 46,3 | 35,3 | 6,0 |
Дата добавления: 2015-03-14; просмотров: 10382;