Определение агрессивности воды

по отношению

к бетонным конструкциям

Теоретическая часть

Агрессивность природных вод,

её виды и значение

для объектов народного хозяйства

Состав воды принято представлять формулой Н₂О. Но природные воды не встречаются в чистом виде, в их состав входят растворённые соли, газы, органические вещества и коллоиды. Фактически они представляют собой сложный раствор, т. к. могут содержать более 60 химических элементов.

Химический тип воды определяется преобладающими ионами. Более 90 процентов всех компонентов составляют Сl^-, SO₄^2-, СО₃^-, N_а⁺, М_g²⁺, С_а²⁺, К⁺. Железа, нитритов, нитратов, брома, радиоактивных элементов и других - меньше, но они оказывают существенное влияние на оценку пригодности вод для различных целей.

Использование подземных вод в различных отраслях народного хозяйства требует тщательного изучения их химического состава. Такие сведения чрезвычайно важны для строителей, так как подземные воды определённого состава могут оказывать разрушительное воздействие на различные строительные материалы, в том числе на бетонные сооружения и металлические конструкции. Эта разрушительная способность воды получила название а г р е с с и в н о с т и.

Виды агрессивности различны в отношении воздействия на бетон, среди них выделяются: общекислотная, выщелачивающая, углекислая, сульфатная, магнезиальная. Гидрогеологическими исследованиями установлена закономерность, в соответствии с которой распределение агрессивных вод в земной коре зависит от климатических условий местности. Поэтому можно заранее прогнозировать наличие того или иного вида агрессивности.

1. Грунтовые воды северных районов и заболоченных территорий России часто содержат продукты разложения торфа и других органических веществ. Входящий в их состав ион водорода Н⁺ может разъедать бетон, вытесняя содержащийся в нём кальций. Это - о б щ е к и с л о т н а я агрессивность (табл. 1).

2. Во многих местностях, преимущественно в зонах леса и лесостепи, в составе грунтовых вод часто содержатся гидрокарбонатный ион НСО₃^- и свободная углекислота СО₂, переводящие кальций из бетона в раствор. Такие воды обладают в ы щ е л а ч и в а ю щ е й (табл. 2) и у г л е к и с л о й (табл. 3 и 3^а) агрессивностью по отношению к бетону.

1. В зонах степи, полупустыни и пустыни, особенно в районах распространения солончаков, в составе грунтовых вод присутствуют сульфат-, хлор- и магний ионы.

Сульфат ион SО₄^2- взаимодействует с бетоном, причем образуются новые соединения со значительно (в 2,5 раза) увеличивающимся объёмом - «цементная бацилла», что приводит к постепенному разрушению бетона. Это с у л ь ф а т н а я агрессивность (табл. 4, 5).

3. Ион магния Мg²⁺, вытесняя из бетона кальций, тоже разъедает его - м а г н е з и а л ь н а я агрессивность (табл. 6).

Газы (особенно кислород), углекислота, сероводород, а так же различные твердые вещества, растворённые в воде, воздействуют на металлические части конструкций. Наиболее агрессивными по отношению к железным конструкциям являются воды, содержащие кислород и свободную углекислоту. Они обладают кислой реакцией (рН< 7). Разрушающее воздействие агрессивных вод на металлические части конструкций называют к о р р о з и е й. Наибольшую опасность она представляет для свинцовой оболочки кабелей, а также стальных подземных и подводных частей сооружений.

Коррозионную активность оценивают по СН 266-63 «Правила защиты подземных металлических сооружений от коррозии». Оценка качества воды по отношению к бетону проводится по нормам и техническим условиям: Н 114-54 «Бетон гидротехнический. Признаки и нормы агрессивности воды-среды», СН 249-63 «Признаки и нормы агрессивности воды-среды для железобетонных конструкций».

Воздействие агрессивных вод часто превращается в серьёзную технико-экономическую проблему. Например, при откачке из горных выработок (шахт, канав, скважин) вод, обладающих кислотными свойствами, стоимость водоотлива возрастает в 10-15 раз по сравнению с водоотливом в аналогичных горно-геологических условиях при нейтральных водах. Центробежный насос, работающий на нейтральных водах до 2000-3000 часов, при откачке кислотных вод (рН < 3) выходил из строя через 40 - 45 минут. Поэтому неизбежно возникает вопрос о мерах, смягчающих или полностью исключающих агрессивность действия воды.

Теоретически доказана возможность нейтрализации подземных вод кислого состава с помощью порошка известняка или другой карбонатной породы. При бурении скважин, содержащих агрессивные воды, в ряде случаев применяют асбоцементные обсадные трубы. На шахтах при наличии кислых вод применяют кислотоупорное оборудование. В ряде случаев для защиты строительных конструкций, зданий и сооружений от агрессивного воздействия воды применяют гидроизоляцию - устраивают водонепроницаемые покрытия (оболочки), наносимые непосредственно на поверхности или прокладки внутри конструкций. Широко развита в строительной и горнотехнической практике борьба с агрессивностью подземных вод путем устройства дренажей (системы подземных каналов, служащих для понижения уровня подземных вод и осушения территорий) и различных водопонизительных установок.

В бетонных конструкциях к числу эффективных мер защиты относится выбор специальных видов цемента, устойчивых против агрессивного воздействия воды: пуццолановый, шлакопортландцемент и др.

Практическая часть