6. Оценка качкства воды

Подземные воды прежде всего должны оцениваться как источник хозяйственпо-питьевего водоснабжения.

6.1. Оценка качества воды для хозяйственно-питьевых целей

Хорошая питьевая вода не должна содержать вредных соединений, болезнетворных бактерий (ГОСТ 2874-82). Она должна иметь малую жесткость и минерализацию, быть про­зрачной, бесцветной и без запаха. Вредными примесями счи­таются соединения свинца, меди, мышьяка, цинка, ртути, се­роводород, некоторые органические вещества и т. д.

Важным показателем пригодности воды для питьевых це­лей является общее солесодержание {сухой остаток). В хоро­шей питьевой воде сухой остаток не должен превышать 1 г/ч однако в районах с гумидным климатом водой хорошего ка-

50

чества следует считать ту, в которой сухой остаток составляет от 1 до 0,2—0,3 г/л, менее минерализованная вода считается неблагоприятной (нижний предел 50 мг/л).

В условиях аридного климата, где преобладают солонова­тые и соленые воды, по согласованию с органами здравоохра­нения, для хозяйственно-питьевого снабжения допускается во­да с сухим остатком до 1,5 г/л. Любая используемая для хо­зяйственно-питьевых целей вода должна содержать не более 500 мг/л сульфат-иона и не более 350 мг хлор-иона, общая жесткость не должна превышать 7 мг-экв/л и лишь в особых случаях, по согласованию с санэпидстанцией, может быть до­пущена до 14 мг-экв/л.

6.2. Оценка качества воды для орошения

Оросительная вода оказывает разнообразное влияние на объекты гидротехнической мелиорации — растения, почвогруи-ты, грунтовые воды и при определенных условиях наносит им вред: ожоги листьев (при дождевании водой с повышенным содержанием хлора, натрия, бикарбоната кальция, нитратов), угнетает растения (при избытке соды, хлора, натрия), вызы­вает болезни (при недостатке бора, меди), накапливает ток­сичные микрокомпоненты, опасные для здоровья (мышьяк, бе­риллий, молибден, селен, свинец и др.).

Любая оросительная вода при любом способе орошения изменяет свойства почвы, активизируя процессы миграции ч ней химических компонентов и изменяя концентрацию и ион­ный состав поровых растворов. Изменение свойств почв зави­сит не только от качества оросительной воды и состояния почв, но и от климатических (осадки, испарение), гидрогеоло­гических (глубина залеган-ия и минерализация грунтовых вод, дренированность) и искусственно создаваемых (количество по­даваемой воды, способ полива, характер возделываемых куль­тур) условий. При разном их сочетании одна и та же вода мо­жет оказывать разное действие. В районах с аридным клима­том мощным фактором является .испарение, ведущее к концен­трации солей в почве и интенсификации ионного обмена, что может привести к засолению или осолонцеванию почв, резко снижающим их продуктивность.

Таким образом, оценку оросительной воды необходимо ве­сти или с точки зрения способности ее накапливать соли в почве (засоление), или изменять катионный состав (осолонце-

4* 51

вание). В первом случае опасна высокомиперализованная вода, во втором — ее специфический ионный состав. Поэтому обя­зательным является постоянный контроль за изменениями, происходящими в почвенном покрове, и своевременная реак­ция на них: либо создание промывного режима при поливе, либо проведение специальных промывок с применением соот­ветствующих химических мелиорантов. Сказанное ранее еще раз заставляет подчеркнуть, что оценка качества ороситель­ной воды должна быть не одноразовой, а постоянной (по крайней мере, два-три раза в год) вместе с ионно-солевым опробованием почв.

Таким образом, оценка качества подземных вод для оро­шения должна быть многосторонней — по содержанию как главных, так и второстепенных компонентов (в том числе микрокомпонентов). Способность оросительной воды засолять почву оценивается, как правило, по общей минерализации. Ученые предлагают при этом разные критерии. Академик А. Н. Костяков (1960) считал воду вполне пригодной для оро­шения при общей минерализации 1,0—1,5 г/л. При концентра­ции солей 1,5—3,0 г/л он рекомендовал установить содержа­ние токсичных солей, особенно Ыа₂СОз, NaCl, Na_uSO₄. Пре­дельным содержанием их он считал соответственно 1,2 п 5 г/л, а предельной общей минерализацией — 5 г/л.

Хорошо известна методика Стэблера — опенка воды с по­мощью ирригационного (щелочного) коэффициента, получен­ного им на основе наблюдений за максимальной безвредной концентрацией щелочей и над относительной вредностью со­лей натрия для 40 культур. Под ирригационным коэффициен­том Стэблер понимал высоту столба воды в дюймах, (практи­чески это оросительная норма), которая при испарении дает количество солей, достаточное для превращения почвы на глу­бину 1,2 м в непригодную для произрастания большинства культурных растений. Ирригационный коэффициент вычисля­ют по формулам в зависимости от относительного содержания rNa + , rCl- и rSOj-, которые приведены в табл. 6.2.1.

Оценка пригодности воды по вычисленному коэффициенту проводится по критериям, обозначенным в табл. 62.2.

Рекомендации А. Н. Костякона и Стэблера хороню согла­суются. Так, ирригационный коэффициент больше 18 соответ­ствует минерализации менее 1,2 г/л, 18—6 — минерализации 1,2—3,0 г/л. а 1,2 — минерализации больше 5 г/л. В послед­ние годы широко проводятся опыты и производственные испы-

52

тания полива солоноватыми и солеными водами дренажного стока с орошаемых полей. И. П. Айдаров (1980) считает без­вредным орошение суглинистых почв в пустынных районах

Таблица 6.2.1 Данные для расчета ирригационного коэффициента

Соотношение ионов о воде rNa^-<rCl-В воде содержится хлорид натр-ия rCl~+rSO2->rNa+>/-Cl" 4 Присутствуют хлорид i: сульфат ргатрия rNa+>rCI-+rS©4~ Присутствуют хлорид дульфат и карбонат натрия			Ирригационный коэффициент 288 sTc!^ 288 rNa+4rCl~ 288 10rNa+— 5/-C1-— 9rSO- 2 4
Ирригаци­онный ко­эффициент >18 18—6 5,9-1,2 <1,2	Качество воды Хорошее Удовлетво­рительное Неудовлет­ворительное Плохое	Характеристика вод Воду много лет можно успешно применять без специальных мероприятий, предупреждающих накопление щелочей Необходимы специальные мероприятия преду­преждения постепенного накапливания щелочек. Исключением являются почвы рыхлые со сво­бодным дренажем Искусственный дренаж почти всегда необходим Воды практически непригодны для ирригации

водой с минерализацией 1,5—2,0 г/л при промывном режиме (обязательный сток воды из почвенного профиля в грунтовые воды). Ф. М. Рахимбаев и Г. А. Ибрагимов (1978) показали возможность повторного использования дренажных вод с ми­нерализацией 3-4 г/л для орошения, а древесных насажде-

Таблица 6,2.2

Критерии оценки оросительной воды по ирригационному коэффициенту

ний — при минерализации до 9 г/л при хорошей дренирован-ности почв.

ЕЯ

jj. В. Скрепчинскаи и др. (-1977) считают, что для боль­шинства растений пригодна вода с минерализацией 2—5 г/л, а для солеустойчивых культур на легких почвах—до 1-U— 12 г/л. Устойчиво токсичной считается вода при концентра­ции солей 15—20 г/л. В. А. Ковда (1973), обобщив отечест­венный и зарубежный опыт, рекомендует следующие нормы использования минерализованных вод па фоне промывного режима ц профилактических промывок (табл. 0.2.3).

Т а б л ii ц а 6.2.3

Условия применения минерализованных вод для орошения (По В. А. Ковда)

Концентрация солей (без соды) в поливной воде, г/л	Частота промывок	Отвод дренажных вод от водозабора, %
0,2—0,4 0,5—1,0 1,0—2,0 2,0—3,0 3,0—5,0	Не нужны 1 раз в 1 — 2 года 1 — 2 раза в год Несколько раз в год Каждый полив промыннои	.0 10—15 • 20—25 30—35 50—60

Способность йоды осолонповывать почвы зависит главным образом от содержания в пей натрия. Дело в том, что каль­ций обладает хорошими каогулнрующими свойствами (при преобладающем положении в поглощенном комплексе почв), способствует улучшению структуры почвы и делает ее водо­прочной. Натрий, наоборот, разрушает структуру и ухудшает водно-физические свойства. Поэтому если ионы натрия значи­тельно преобладают в оросительной воде над двухвалентны­ми Са²+ и Mg²⁴, то возможно взаимодействие N'a* с погло­щенным комплексом почвы, что приводит к увеличению слит­ности, плотности, коркообразованию и бесструктурности почв, т. е. к потере почвой ее главных свойств, способствующих высокой продуктивности.

Способность оросительной воды к осолонцеванию почв мо­жет быть оценена по критерию осолонцевания, предложенно­му И. Н. Лнтиповым-Каратаевым и Г. М. Кадером (1961)..

гСа²++гМе²+

~ _rNa+ -<0.238C..

где С — сухой остаток, г/л.

Если это соотношение выполняется, осолонцевацие будет происходить.

54

Лаборатория засоленных почв США предлагает эту спо­собность оросительной воды оценивать по коэффициенту по­тенциального поглощения натрия (натриевое адсорбционное отношение) SAR:

ЧЛ1>= _______^__/

VO,5{rCa²++rMg²0'

Считается, что при $-4Я<1() опасность осолонцевання ночи малая, при 10—18'—средняя, при 18—26 — высокая и при 26 — очень высокая.

Почти все остальные методы основаны па отношении одно­валентных катионов (натрия) к двухвалентным (кальцию и магнию), при этом критерии оценок иесколько-разнятся. что, видимо, объясняется природными условиями, где эти методы испытывались. Например, А. М. Можейко и Г. К. Воротник (1958) для Украины получили предельное значение этого

гМ^+гСа²-" коэффициента равным 0,5, т. е. если —--------—-—- >U,o,.

rNa+

осолонцёваниё происходить не будет. М. Ф. Буданов (1965) считает, что вода не приведет к осолонцеванию, если

лЫа+

—------------------ <0,7 и т. д.

rCa²+-f-rMn-2i-

Интересны предложения венгерских ученых (1973) оцени­вать воду по магниевой опасности. Дело в том, что магнии, занимая промежуточное положение между кальцием и na'i-рнем, подавлен ими. Однако, когда содержание натрия в воде незначительно, а магний преобладает над кальцием, он спо­собен вытеснять из поглощенного основания почвы структуро­образующий кальций, занять преобладающее положение-и -ухудшить свойства почвы аналогично натрию. Магниевая

rMg²⁺ ., -

опасность оценивается соотношением Кмы—~ ^— <">э

rCa²- + rMg^{2 +}

(магниевый коэффициент).

Иной подход к оценке пригодности воды для орошения с учетом ее токсичности и способности к осолопцсваппю пред- . лагают Ю. Г. Богомолов и др. (1980). В основу опенки они кладут содержание нормальной и двууглекислой соды, опре­деляемое как:

а) (гНСО_а-+гСО²- } — (rCa²⁺+rMg²'-).

Если полученное значение окажется <1,25 мг-экв/л, вода считается" пригодной для орошения; при содержании общей

55

соды в пределах 1,25—2,5 мг-экв/л — ограниченно пригодной, есл-и >2,5 мг-экв/л, то применять воду для орошения нельзя.

б) rCO^-—(rCa²--+rMg²+).

Этот показатель содержания нормальной соды имеет более строгие ограничения. Так, при значении <0,3 мг-экв/л вода пригодна для орошения; 0,3—0,6 мг-экв/л — условно пригод­на; >0,6 мг-экв/л-—не пригодна.

Следует отметить, что при отсутствии в воде ионов СО₃~ содержание двууглекислой соды следует рассчитывать по кальцию, не участвующему в образовании гипса (см. состав гипотетических солей, гл. 4.2). Эти же авторы считают предел токсичности хлора (С1~) в оросительной воде равным 1,5 г/л, имея в виду ион хлора, соответствующий натриевой соли.

Степень влияния оросительной воды на почву зависит, главным образом, от соотношения содержащихся в ней и в воде натрия ,магния и кальция. Пр.и преобладании кальция п поглощенном комплексе почвы она долго «сопротивляется» осолонцеванию (буферные свойства почвы). Попытка учесть эти свойства почв сделана лабораторией засоленных почв США, предложившей способность оросительной воды к осо­лонцеванию оценивать с помощью «выверенного^ адсорбцион­ного соотношения натрия, учитывающего резервы кальция в почве, SAR*. Оно определяется как

5/iА¹*-------"Na-^ ___^r_{1 + (84 H} )]

V(0,5(rCa²+ + rMg²+)

здесь рН_с—величина, представляющая собой активную кон­центрацию ионов, участвующих в обмене, и учитывающая ре­зервы кальция в почве. Она подсчитывается по формуле:

pH^pK2+pKo)+p(Ca2---+Mg²')+pAI_K.

Абсолютные значения величин, входящих в формулу, берут из табл. 6.2.4, где (рК2+рКо) определяется по суммарному со­держанию катионов rNa+-f Mg²⁴ -fCa²*, p (Ca²+-f Mg²+) — в зависимости от суммарного содержания двухвалентных ка­тионов, rMg²⁺+rCa²-r и рА1_к — в зависимости от суммы (rCo₃²~-f-rHCO₃-). При уточненном адсорбционном отноше­нии натрия (SAR*)<.6 осолонцевания почв не ожидается,

56

при- 5Л#*=*6—9 возможно накопление солей в почве, а при 5ЛЯ*>9 — возможность осолонцевания вероятна.

Т а б л И ц а 6.2.4 Данные для расчета рН_е при определении SAX*

Н-а основе отечественного и зарубежного опыта орошения разных культур минерализованными водами и методов оценки

57

rNa+-+rMg2i+ + 4-гСаЧ-, МГ-ЭКВ/Л	рК* 4- рК0	/-Са!+ + -frMg**, мг-экв/л	р(Сая+ + + Mg2+)	(rCO^- + rHC03-, МГ-ЭКВ/Л	рА1 к
0,5— 0,7 0,9 1,2 1,6 ],9 2,4 2,8 3,3 3,9 4,5 5,1 5,8 6,60 7,4 8,3 9,2 11,0 13,0 15,00 18,0 22,0 25;0 29,0 34,0 39,0 45,0 51,0 59,0 67,0 76,0	2J1 2,12 2,13 2,14 2,15 2,16 2,17 2,18 2,19 2,20 2,21 2,22 2,23 2,24 2,25 2,26 2,27 2,28 2,30 2,32 2,34 2,36 2,38-2,40 2,42 2,44 2,46-2,48 2,50 2,52 2,54.	0,5 0,10 0,15 0,20 0,25 0,32 0,39 0,50 0,63 0,79 1.00 1,25 1,58 1,93 2,49 3,14 3,90 4,97 б.ЗО 7.90 10,0 12,5 35-,8 19,8	4,60 4i30 4,12 4,00 3,90 3,80 3,70 3,60 3,50 3,40 3,30 3,20 3,10 3,00 2,90 2,80 2,70 2,60 2,50 2.40 2,30 2,20 2,10 2-.00	0,00 0,10 0,15 0,20 0,25 0,31 0,40 0,50 0,63 0,79 0,99 1,25 1,57 1.98 2,49 3,13 4,00 5,00 6,30 7,90 9,90 12,5 15,7 19,8	4,30 4,00 3,82 3,70 3,60 3,51 3,40 3,30 3,20 3,10 3,00 2,90 2,80 2,70 2,60 2,50 2,40 2,30 2,20 2,10 2,00 1,90 1,80 1,70

качества орошаемой воды ВНИИГиМ (С; Я. Сойфер, !982) рекомендует обобщенную классификацию оросительных • под

Рис. 6.2.1. Классификация оросительных вол яо-степенй опасности осолонцсвании почв

по степени осолонцевания почв (рис. 6.2.1). Основой этой классификации является натриевый показатель Кк_а —

rNa +

=------------------------— и общая минерализация (г/л). Б клас-

rNa++rMg²⁺+rCa²*

сификации выделено пять классов воды (римские цифры) и группы (арабские цифры) по относительному содержании» натрия (табл. 6.2.5).

Качество оросительной воды не ограничивается рассмот­ренными показателями. В ней могут содержаться токсичные для растений микрокомпоненты, например, бор (В), необхо­димый для их роста и развития. При определенных концен*

58

трациях он может быть ядовитым. Токсичность химических компонентой зависит и значительной степени от солеустоичп-

:'.-.. Таблица 6.2.5

Характеристика классов и групп оросительных код (По С Я. СойсЬеп)

Клас­сы	Пригодность под	• Группа	. Мероприятия по улучшению
I 11 III IV V	Вполне пригодны Пригодны для большин­ства культур и почв Ограниченно пригодны Условно пригодны Непригодны	IHiiAW Шб.7 "18,9,10,11,12 IV, IV 2. 3.4	Контроль почв пи под­пои вытяжке • — » — Разбавление, опреснение Химическая мелиорация Разбавление, опреснение, .химическая мелиорации Химическая мелиорация Разбавление, опреснение, .химическая мелиорация

воети растений, глубины залегания грунтовых.вод и природ­ных условий. В прцл. 1 (табл. 1, 2, 3, 4) приведены нормы пригодности оросительной воды по всем показателям (ВНИИГиМ, 1983).

Для облегчения выбора источника орошения и с точки зрения охраны -водных ресурсов (в том числе экономного рас­ходования воды) большое значение имеет улучшение качества оросительной воды, производимое путем простого разбавле­ния соленой воды пресной, добавления мелиорантов (напри­мер, для увеличения доли кальция добавляют по 75—350 г гипса па 1 м-³ воды, для уменьшения доли карбонатов и би­карбонатов (СО₃²~ и НС0₃") —серную кислоту и другие оки­слители,-например, азотную кислоту по 0,2 мл/л). Добавление кальциевой селитры Ca(NO₃)2-4H₂O снижает рП воды if от­ношение rNa+- /rMg²⁺+rCa²+ . Мелиоранты традиционно вно­сятся в почву. Однако больший эффект дает улучшение каче­ства воды.

В заключение подчеркнем, что описаны не все методы оценки воды для .-орошения, .а -у приведенных нет четко очер­ченных критериев применения. Их нужно, считать приближен-то-

ными. В каждом конкретном случае необходим постоянный контроль и уточнение норм. Поэтому для оценки качества оросительной воды не исключается использование «устарев­ших норм» (например, по ирригационному мввффшшенту Стэблера).

6.3. Агрессивное действие воды на бетон

Агрессивность воды по отношению к бетону обусловлена действием некоторых химических ее компонентов. Это приво­дит к перерасходу значительных средств на защиту и ремонт бетонных и железобетонных .конструкций, особенно гидротех­нических и водохозяйственных.

По химическому воздействию агрессивность воды подраз­деляют на пять видов — углекислую, выщелачивающую, об-щекислотную, магнезиальную и сульфатную, которые и обус­ловливают три вида коррозии бетона:

I — выщелачивание растворимых компонентов бетона (\г-лекислотная и выщелачивающая);

II — образование растворимых соединений, не обладаю­щих вяжущими свойствами, в результате обменные реакций между компонентами цементного камня и воды (выщелачи­вающая, общекислотная, магнезиальная);

III — образование и накопление в бетоне малораствори­мых солей, сопровождающиеся их увеличением в объеме (сульфатная). Любая агрессия может проявляться слабо и очень сильно — это зависит от времени контакта воды с бе­тонной .конструкцией, от плотности бетона, толщины бетонной конструкции и от типа цемента, что необходимо учитывать при оценке агрессивности воды.

Угле кислотная агрессивность воды проявляется в разру­шении бетона за счет растворения кальцита СаС0₃, входяще­го в состав цементного камня, под действием агрессивной уг­лекислоты, содержащейся в воде (см. гл. 2). Обычно ее опре­деляют специальным анализом. Когда такой анализ не произ­веден, делают это расчетом. Содержание (концентрация) аг­рессивной углекислоты в воде (мг/л) может быть определено по следующей формуле:

[со₂].„= ^+^*+Щ&&+ЙйЦ _._гШд-

£f\

где е — эквивалентная масса свободной углекислоты, р.аввая 22 мг/мг-экз;

А — коэффициент, учитывающий долю равновесной угле­кислоты в общей концентрации С0₂ и определяемый по формуле:

_л= К_Е-Са^ ____

КгПРсаСО, -ГО^{Г+5,9б

где Кь Kg — константы первой и второй ступеней диссоциа­ции угольной кислоты (табл. 6.3.1);

ПРсаСо,— произведение растворимости СаСОз (табл. 6.3.2); ц — ионная сила раствора (воды), определяемая как

ц-- ^,+2Мг_{3 ш}__3|

где 2>i, £г₂, 2>₃ — суммы мг-экв одновалентных (i>i), дзух-(2>₂) и трехвалентных (2г₃) ионов, обна­руженных в 1 л исследуемой воды; Са²⁴ - концентрация кальция в воде, мг/л; (С0₂)о — общее содержание свободной углекислоты в воде, которая также определяется по фор­муле:

/гг, л 44гЩ_п

(СО₂)о=« ------- _ , мг/л,

KrlQPH-nw

гЩ₀ — общая щелочность воды, определяется как /-Що = /-НС0₃- +2гСО-²мг-экв/л.

Определив содержание в иоде агрессивной углекислоты, срав­нивают его с нормативным (прил. 2, табл. 5).

Выщелачивающая агрессивность воды проявляется при столь малом содержании угольной кислоты, при котором еще не достигнуто карбонатное равновесие, соответствующее про­изведению растворимости СаСО₃, поэтому часть его перево дится в раствор даже при отсутствии агрессивной кислоты Выщелачивающая агрессия оценивается по нормам, приве­денным в прил. 2 (табл. 3).

Общекислотная агрессия определяется по рН воды. При низком рН усиливается растворение СаСО₃ и, следовательно, цемент теряет вяжущие свойства. Считается, что при рН<5 вода весьма опасна для бетона. Общекислотная агрессин оце­нивается, по нормам, приведенным в прил. 2 (табл. 3).

Магнезиальная агрессия заключается в том, что при зна­чительном содержании магния в воде, в частности MyCla, on

Т а б ,'1 и ц .1 6.3.1

Значение констант первой и второй ступени диссоциации угольной кислоты и их отрицательные логарифмы

Температура воды, °С	к,-ю-?	рК,	Ks-10-ч	рК*
0 5 10 15 20 25 30 40 50 60 70 80	2,65 3,04 3,43 3,80 4,115 4,45 4,71 5,06 5,16 '5,02 4,69 4,21	6,579 6,517 6,464 6,419 6,381 6,352 6,327 6,298 6,287 6,299 6,329 6,376	2,36 2,77 3,24 3,71 4,20 4,69 5,13 6,03 . 6,73 7,20 7,52 7,55	10,625 1 0,557 10,490 10,430 10,377 10,329 10,29 10,22 10,172 10,143 10,124 10,122

Т а б л п ц а 6.3.2

Значения произведения растворимости карбоната кальция

—и. ----- — _^~~__				1ри; те.	me par	/ре, °С
Показа­тель	0	10	20	30	40	50	60	70	80

ПР_Сасо/ю-эй,022 8,152 8,282 8,406 8,518 8,625 8,738 8,370 8,092 Р^прсасо, ⁹'^{51 7}>^{05 5}'^{22 3}'⁹³ З'^{06 2}>³⁷ 1.83 1,35 -1,002

вступает в обменную реакцию с кристаллическим гидратом окиси кальция бетона. В результате образуется гидрат окиси магния и хорошо растворимый хлорид кальция:

Ca(OH)₂+MgCl2->CaCl₂+Mg(OH)₂.

Магнезиальная агрессия оценивается по содержанию ионов магния в воде {прил. 2, табл. 3).

Особое место занимает сульфатная агрессия, заключаю­щаяся в том, что сульфат-ионы реагируют с гидратом окиси кальция, не связанного с силикатам.и цемента. В результате образуются сульфаты кальция, которые, кристаллизуясь, за-

Г- С\

нимают в 2,5 раза больший объем,'чем Са(ОН)₂, бетон рас­трескивается и крошится. Реакция может проходить по схеме:

Ca(OH)2+Na₂S04+2H₂O^CaSO._I.2H₂0 + 2i\aOH.

nine

Сульфатная агрессия проявляется также и в образовании двойной сернокислой соли алюминия и кальция (соль Деволя, или цементная бацилла). Этот процесс особенно интенсивен в гипсовых водах. Реакция идет по схеме:

4CaO-Al2O_s-12H₂0+3CaSO₄^;2H₂0+O-> ->3CaO-Al₂(V3CaSO₄+Ca(OH)₂+17rl\0.

Сульфатная агрессия наиболее сильно проявляется при пе­риодическом смачивании ,и высыхании бетона из-за измене­ния уровня воды у сооружения. В таких условиях в трещинах бетона может происходить кристаллизация солей, разраста­ние их очагов и образование более крупных трещин. Содер­жание с\льфатов в воде не должно превышать норм, приве­денных в табл. 4 прил. 2.

Кроме разрушения цементного камня бетонного сооруже­ния, некоторые компоненты, содержащиеся в воде, вызывают коррозию арматуры, что ведет к сильному ослаблению желе­зобетонных сооружений, особенно с предварительно напря­женной арматурой. В этом отношении опасно высокое содер­жание хлоридов, агрессивность которых усиливается в при­сутствии сульфатов (SO;j~).

Степень агрессивного воздействия хлоридов, содержащих­ся в воде, на арматуру оценивается по нормам, приведенным в табл. 3 прил. 2.

При совместном содержании в воде ионов хлора (С1~) и сульфатов ($0|~~) количество сульфатов пересчитывается на

хлориды и суммируется с содержанием хлоридов.

Таким образом, величина «хлоридов» (С1~)' для сравне­ния с нормами, табл. 4 прил. 2, определится как

(Cl-)' = Cl-+0,25SOr-³.

Кроме рассмотренных видов агрессии коррозия бетонных п железобетонных конструкций может происходить в воде и водных растворах, содержащих сложные комплексы химиче­ских соединений. К таким агрессивным средам относятся под­земные и поверхностные воды высокой концентрации, а также жидкие технологические растворы. В этих случаях при опен­ке агрессивности по отдельным приведенным показателям во-

63

да может оказаться не агрессивной, но по общему содержа­нию активных соединений (сульфаты, хлориды, нитраты, ам-монийные соли, едкие щелочи) она может оцениваться как сильноагрессивная среда. Поэтому во всех случаях оценки аг­рессивности воды—среды рассматривают все виды коррозий­ного воздействия (табл. 4 црил. 2) и выбирают защитные ме­ры по наиболее неблагоприятному виду.

6.4. Оценка коррозийного действия воды на металл

Коррозия стенок паровых .котлов, стальных труб происхо­дит в результате замещения железа водородом и образования железистых соединений, если в воде присутствуют свободный кислород, углекислота и сероводород. Она усиливается в присутствии соединений магния, марганца, сернистого желе за, органического вещества (масла, жиры).

Оценивать коррозирующую способность воды можно по ее рН, который во многом определяется присутствием разных форм углекислоты. В нейтральной воде углекислотная систе­ма должна быть в равновесии. Такая вода называется стабиль­ной, то есть не способной переводить в раствор карбонаты и другие соединения кальция, а также выводить их в осадок.

В природных водах, однако, утлекислотная система часто отклоняется от равновесного состояния. Оценивают это от­клонение (стабильность воды) в результате сравнения из­меренного рН с рассчитанным, соответствующим равновесно­му состоянию карбонатов в данной воде. Эта концентрация водородных ионов называется «рН равновесного насыщения воды .карбонатом кальция» и обозначается рН_с. Величина рН_с определяется по следующей схеме:

pH_c=pK₂-pnP_Caco₃-Ig(Ca2₊)-lg(rlU₀)+2,5lV~h7,6, где рК,2 — отрицательный логарифм второй ступени диссо­циации угольной кислоты (табл. 6.3.1);

рПРсасо₃— отрицательный логарифм произведения раствори­мости СаСОз (табл. 6.3.2);

Са²+ — содержание кальция в исследуемой воде, мг/л; гЩ₀ — общая щелочность воды, мг-экв/л:

ц. --ионная сила раствора (см. 6.3).

Стабильность воды оценивается индексом насыщения / (индекс Ланжелье)

/ = рН-рН_с. 64

Если / = 0 — вода стабильна. При /<0 — вода агрессивна и коррозионноопасна. При />0 — вода нестабильна и может образовывать корку из карбонатов кальция на стенках труб. Следует отметить, что этим способом можно определить Л'Ишь те свойства воды, которые зависят от наличия в пей аг­рессивной углекислоты. Однако с его помощью можно оце­нить способность воды к закупорке труб .карбонатом кальция, образованию корки на трубах, к уничтожению защитной плен­ки (корки) па стенках труб, отсутствие которой усиливает коррозию за счет других коррозионных агентов. По этой ме­тодике ведут технологические расчеты стабилизации воды.