Агрессивное действие подземных вод на бетон

Подземные воды могут содержать некоторые соединения , оказывающие агрессивное воздействие на цементы. Поэтому при проектировании бетонных, железобетонных и бутобетонных гидротехнических сооружений, фундаментов и различных подземных сооружений необходимо уметь оценить степень агрессивности подзем­ных вод.

Нужно учитывать, что при одном и том же химиче­ском составе воды последняя может оказаться в песча­ных породах агрессивной, а в суглинках —неагрессивной. Это обусловлено различием скорости движения воды в различных породах: чем она выше, тем больше массы воды успевает воздействовать на поверхность бетона.

Общий показатель агрессивности воды по отношению к бетонам — реакция среды, характеризуемая величиной рН. В песчаных породах агрессивной является вода с рН меньше 7,0, а в суглинистых — с рН меньше 5,0.

По отношению к бетонам существуют следующие виды агрессивности подземных вод.

Сульфатная, определяемая по содержанию иона SO₄²-. Для песчаных пород агрессивной по отношению к бетону на портландцементе является такая вода, в кото­рой содержание этого иона оказывается более 1000 мг/л. Для суглинков соответствующая величина определяется цифрой 1500 мг/л. Если содержание в подземных водах аниона SO₄²~ превосходит указанные значения, возникает необходимость применения в бетонах специальных суль-фатостойких цементов. Последние позволяют строить в воде, содержащей до 3000 мг/л SO₄²~.

Магнезиальная агрессивность определяет­ся содержанием в воде иона Mg²+. При содержании его более 2000 мг/л вода агрессивна по отношению к бетон­ным сооружениям в песчаных породах. В суглинках маг-незиально-агрессивной является вода, содержащая более 5000 мг/л иона магния.

Карбонатная агрессивность определяется рас­творяющим воздействием на бетоны агрессивной угле­кислоты. Карбонатная агрессивность возникает только в песчаных породах. В суглинках и глинах ею можно пре­небречь. Содержание свободной углекислоты, вызываю­щей агрессивное воздействие на бетоны, определяется по специальным таблицам или графикам.

ОСНОВНОЙ ЗАКОН ДВИЖЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХВОД

Движение подземных вод в песчаных грунтах было изучено французским ученым Дарси. Исследуя фильтрацию воды через песчаные фильтры разной тол­щины, он пришел к выводу, что скорость движения через подобные фильтры прямо пропорциональна толщине слоя песка. Этот вывод, получивший наименование «закона Дарси», и представляет собой основную закономерность движения воды в горных породах:

V=K*h/L=KI,

где V — скорость ламинарного движения в м/сут; К-коэффициент фильтрации, характеризующий водопрони­цаемость среды в м/сут; h — разность напоров; L — тол­щина слоя песка; I-гидравлический уклон, или напор­ный градиент, равный частному от деления разности напоров потока в двух заданных точках на расстояние между ними (рис. 146): Рис. 146. Уклон грунтовых вод

I=(H₁ – H₂)/L=h/L

Расход фильтрующегося потока определяется по формуле:

Q=F*V=FKI,

где Q — расход воды через заданное сечение породы в единицу времени в м³; F — площадь сечения в м².

В горных породах движение воды про­исходит только по порам, а не по всему сечению. Действительная скорость по­тока в песках определяется выражением:

V=Q/Fn

где п — величина общей пористости песка, выраженная в долях единицы.

В суглинках, супесях и лёссовых породах действи­тельная скорость потока будет зависеть не от общей по­ристости, а от водопроводящей, куда входит главным образом межчастичная пористость.

V=Q/Fn_мч

где n_мч — величина межчастичной пористости в долях единицы, определяемая по разности п- п_0Г, где п — об­щая пористость породы; п_0Г - пористость за счет объем­ной гигроскопичности.

В подавляющем числе случаев в горных породах движение воды происходит по закону Дарси, поэтому все основные гидрогеологические расчеты истечения подзем­ных вод строятся па приведенных зависимостях.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ФИЛЬТРАЦИИ

Общие сведения

Коэффициент фильтрации(К) — важнейшая водно-физическая характеристика породы, его величина тесно зависит от гранулометрического состава и структу­ры пород. Для некоторых рыхлых пород его величина колеблется в следующих пределах:

Коэффициент фильтрации К, см/сек

Гравий и галька 1*10^-3 —1*10

Песок крупнозернистый . . . 1*10^-2 —1*10^-1

Песок мелкозернистый ... . 1*10^-4—1*10^-3

Суглинок 1*10^-7—1*10^-4

Глина 1 *10^-7

Предложено много различных методов для определе­ния значений коэффициента фильтрации. Их можно раз­бить на три группы: а) расчетные приемы; б) определе­ние К в лабораторных условиях; в) полевые методы.