Показатели проницаемости бетона

Воздействие вод акватории

Оценивая агрессивность воды-среды, необходимо учитывать следующие показатели: кислотность, выражаемую рН; жесткость (бикарбонатную щелочность); содержание агрессивной углекислоты, сульфатов, магния; общее содержание солей.

При определении стойкости бетона по отношению к различным кислотам необходимо опираться не только на показатель рН, но и на химический состав среды. Нужно учитывать, что некоторые кислоты не только не разрушают бетон, а даже способствуют увеличению его прочностных свойств. Кремнефтористоводородная кислота при взаимодействии с известью образует стойкие нерастворимые соединения – фтористый калий и кремнезем:

H₂SiF₆ + 4Ca(OH)₂ = 3CaF₂ + CaSiO₃ + 5H₂O.

Благоприятным условием для увеличения бетонными причальными набережными несущей способности является наличие кремнефтористоводородной кислоты. Поверхность, обработанная кремнефтористоводородной кислотой или ее солями (флюатирование), имеет более высокую стойкость бетона против коррозии. Также положительным фактором для бетонных конструкций является жесткость (бикарбонатная щелочность) воды, так как соли кальция Ca(HCO₃)₂ и магния Mg(HCO₃)₂ образуют труднорастворимые карбонаты. Отсутствие в воде вышеуказанных элементов делает воду агрессивной по отношению к бетону, т.к. она способна растворять компоненты цементного камня.

Процессы коррозии бетона делятся на три группы: растворение и вынос водой компонентов бетона; вынос из цементного камня растворимых соединений водой; образование и кристаллизация в теле бетона новых соединений в результате воздействия агрессивной среды.

Образование и кристаллизация в теле бетона новых соединений характерно для случаев воздействия на бетон сернокислых солей – сульфатов.

Воздействие воды по высоте на причальные набережные неодинаково. Условно по высоте причальные набережные можно разделить на три зоны. Первая зона – выше среднего уровня, где сооружение подвергается воздействию воды лишь при редких значительных повышениях уровня воды, вторая зона – зона переменного уровня, третья зона – зона, расположенная ниже уровня воды при любом его изменении.

В первой зоне разрушения и коррозия конструкционных материалов наблюдаются в основном вследствие механических повреждений элементов конструкции при производстве погрузо-разгрузочных работ и швартовки судов.

Во второй зоне наблюдается наиболее интенсивная коррозия материалов, обусловленная воздействием физико-химической агрессии водной среды. В железобетонных конструкциях этой зоны наиболее интенсивно корродирует арматура, поскольку имеется постоянный и свободный доступ влаги и кислорода, и одновременно происходит депассивация арматуры в результате насыщения бетона хлоридами, наблюдается интенсивная коррозия бетона и стали.

В третьей зоне процессы коррозии идут значительно медленнее, чем в первой и второй зонах, это объясняется затрудненным доступом кислорода.

Воздействие речной воды на бетон и железобетон может быть:

- химическим, определяемым взаимодействием химических веществ, растворенных в воде непосредственно со строительными материалами (металл) или с соединениями, входящими в состав этих материалов (бетон);

- физическим, от давления воды на стенки пор и капилляров, от напряжений, вызванных переменой уровня воды;

- механическим, от гидростатического или гидродинамического воздействия воды.

В обычных условиях рН водного раствора, заполняющего поры цементного камня, составляет 12,2-13,0. При данном уровне рН арматурная сталь коррозии не подвергается, однако если бетон теряет защитные свойства и рН снижается приблизительно до 9, создаются условия для коррозии арматуры.

Влияние оказываемого водами акватории на несущую способность причальной набережной непосредственно зависит от проницаемости бетона. Проницаемость бетона напрямую зависит от марки бетона по водонепроницаемости, коэффициента фильтрации и косвенно от водопоглощения бетона.

Коэффициент фильтрации и марка бетона по водонепроницаемости и водопоглощение бетона определяются по Государственным стандартам. Приведенные в таблице, показатели водопоглощения и водоцементного отношения относятся к тяжелому бетону.

Воздействие грунтовых вод

Подземные воды представляют собой один из важнейших блоков геотехнической системы, взаимодействующий с другими составляющими (атмосферой, поверхностными водами, литосферой). Таким образом, на рассматриваемом иерархическом уровне подземные воды являются подсистемой геотехнической системы. Это организованная совокупность гидрогеологических элементов, взаимосвязанных и между собой, и с внешней средой, и также образующих единое целое.

Понимая место подземных вод в геотехнической системе, необходимо подходить к их исследованию как к гидрогеологической системе, за пределами которой расположено все то, что является для нее внешней средой.

Границы гидрогеологической системы в простейшем виде можно представить следующие:

- геологические, геоморфологические, тектонические;

- контуры урезов рек, озер, морей, болот и т.д., по которым наземная гидросфера отделяется от подземной;

- земная поверхность по которой гидролитосфера граничит с атмосферой;

- контуры, по которым водоносные породы отделяются от водоупорных или относительно водоупорных;

- контуры, по которым водоносные породы отделяются от водоненасыщенных;

- контуры инженерных объектов, по которым они граничат с водоносными или водоупорными породами.

Границы грунтовых вод различают в плане и в разрезе. Водоупорные породы, подстилающие водоносные, образуют нижнюю границу. Верхняя граница определяется по-разному, в зависимости от того, какие воды (грунтовые или напорные) содержит гидрогеологическая система.

Грунтовые воды, приуроченные к первому от поверхности земли регионально выдержанному водоносному пласту, имеют свободную пьезометрическую поверхность, на которой давление равно атмосферному, и характеризуются активной связью с наземной гидросферой и атмосферой.

Напорными водами называются подземные воды, приуроченные к водоносному пласту, залегающему между двумя водоупорными слоями, обладающими избыточным над кровлей пласта напором, и практически не имеющие непосредственной связи с наземной гидросферой и атмосферой.

Основные признаки грунтовых вод:

1. В большинстве случаев они являются безнапорными, имя свободную поверхность и непосредственную связь с атмосферой;

2. Изменение характеристик грунтовых вод во времени (количество воды в горизонте, положение уровня, температура воды, химический состав) значительное, в связи с близким залеганием грунтовых вод к поверхности и взаимосвязью с атмосферными осадками;

3. Повсеместное распространение и приуроченность в основном к отложениям четвертичного возраста;

Воздействие вод акватории

Оценивая агрессивность воды-среды, необходимо учитывать следующие показатели: кислотность, выражаемую рН; жесткость (бикарбонатную щелочность); содержание агрессивной углекислоты, сульфатов, магния; общее содержание солей.

При определении стойкости бетона по отношению к различным кислотам необходимо опираться не только на показатель рН, но и на химический состав среды. Нужно учитывать, что некоторые кислоты не только не разрушают бетон, а даже способствуют увеличению его прочностных свойств. Кремнефтористоводородная кислота при взаимодействии с известью образует стойкие нерастворимые соединения – фтористый калий и кремнезем:

H₂SiF₆ + 4Ca(OH)₂ = 3CaF₂ + CaSiO₃ + 5H₂O.

Благоприятным условием для увеличения бетонными причальными набережными несущей способности является наличие кремнефтористоводородной кислоты. Поверхность, обработанная кремнефтористоводородной кислотой или ее солями (флюатирование), имеет более высокую стойкость бетона против коррозии. Также положительным фактором для бетонных конструкций является жесткость (бикарбонатная щелочность) воды, так как соли кальция Ca(HCO₃)₂ и магния Mg(HCO₃)₂ образуют труднорастворимые карбонаты. Отсутствие в воде вышеуказанных элементов делает воду агрессивной по отношению к бетону, т.к. она способна растворять компоненты цементного камня.

Процессы коррозии бетона делятся на три группы: растворение и вынос водой компонентов бетона; вынос из цементного камня растворимых соединений водой; образование и кристаллизация в теле бетона новых соединений в результате воздействия агрессивной среды.

Образование и кристаллизация в теле бетона новых соединений характерно для случаев воздействия на бетон сернокислых солей – сульфатов.

Воздействие воды по высоте на причальные набережные неодинаково. Условно по высоте причальные набережные можно разделить на три зоны. Первая зона – выше среднего уровня, где сооружение подвергается воздействию воды лишь при редких значительных повышениях уровня воды, вторая зона – зона переменного уровня, третья зона – зона, расположенная ниже уровня воды при любом его изменении.

В первой зоне разрушения и коррозия конструкционных материалов наблюдаются в основном вследствие механических повреждений элементов конструкции при производстве погрузо-разгрузочных работ и швартовки судов.

Во второй зоне наблюдается наиболее интенсивная коррозия материалов, обусловленная воздействием физико-химической агрессии водной среды. В железобетонных конструкциях этой зоны наиболее интенсивно корродирует арматура, поскольку имеется постоянный и свободный доступ влаги и кислорода, и одновременно происходит депассивация арматуры в результате насыщения бетона хлоридами, наблюдается интенсивная коррозия бетона и стали.

В третьей зоне процессы коррозии идут значительно медленнее, чем в первой и второй зонах, это объясняется затрудненным доступом кислорода.

Воздействие речной воды на бетон и железобетон может быть:

- химическим, определяемым взаимодействием химических веществ, растворенных в воде непосредственно со строительными материалами (металл) или с соединениями, входящими в состав этих материалов (бетон);

- физическим, от давления воды на стенки пор и капилляров, от напряжений, вызванных переменой уровня воды;

- механическим, от гидростатического или гидродинамического воздействия воды.

В обычных условиях рН водного раствора, заполняющего поры цементного камня, составляет 12,2-13,0. При данном уровне рН арматурная сталь коррозии не подвергается, однако если бетон теряет защитные свойства и рН снижается приблизительно до 9, создаются условия для коррозии арматуры.

Влияние оказываемого водами акватории на несущую способность причальной набережной непосредственно зависит от проницаемости бетона. Проницаемость бетона напрямую зависит от марки бетона по водонепроницаемости, коэффициента фильтрации и косвенно от водопоглощения бетона.

Коэффициент фильтрации и марка бетона по водонепроницаемости и водопоглощение бетона определяются по Государственным стандартам. Приведенные в таблице, показатели водопоглощения и водоцементного отношения относятся к тяжелому бетону.

Показатели проницаемости бетона

Условные обозначения показателя проницаемости бетона	Марка бетона по водонепроницаемости	Коэффициент фильтрации, см/с	Водопоглощение, % по массе	Водоцементное отношение В/Ц, не более
Н – бетон нормальной проницаемости	W 4	Св.2*10^-9 до 7*10^-9	Св. 4,7 до 5,7	0,60
П – бетон пониженной проницаемости	W 6	Св.6*10^-10 до 2*10^-9	Св. 4,2 до 4,7	0,55
О – бетон особо низкой проницаемости	W 8	Св.1*10^-10 до 7*10^-10	До 4,2	0,45

Разупрочнение бетона в конструкциях причальных набережных во многих случаях происходит в результате выщелачивания (растворение водой составляющих бетон компонентов). Известь и гипс имеют наибольшую растворимость из компонентов затвердевшего цементного камня. Гидросиликаты и гидроалюминаты кальция определяют прочность цементного камня, под действием воды они отделяют часть извести и присоединяют воду. Однако они могут устойчиво существовать, если известь в окружающей среде содержится в меньшей концентрации, чем в насыщенном растворе. Выщелачивание представляет особую опасность, когда через тело бетона идет напорная фильтрация. В результате изменения уровня воды в акватории в период эксплуатации на набережную действует напор, достигающий более 3 м, который обуславливается отставанием хода уровня грунтовых вод от уровня воды в акватории. Для больверков из железобетонного шпунта на слабо дренирующем основании характерны высокие значения напоров. Также высокие значения напоров могут быть вызваны резким понижением уровня воды в акватории.

Уменьшению несущей способности причальных набережных способствует размыв дна перед причальной набережной. При значительных понижениях уровней воды в маловодные периоды размыв дна часто вызывается работой судовых винтов. Для большинства типов конструкций причальных набережных размыв дна наносит непоправимый вред, приводящий к возникновению аварийных ситуаций и значительному уменьшению несущей способности. Засыпка переуглубленных зон не позволяет вернуть конструкции проектные эксплуатационные качества, а только предотвращает дальнейшее снижение несущей способности.

Для вод акватории областями исследований являются:

• Гидрология/гидравлика (показатели для оценки: объем годового стока воды и его изменение; связанные с ним колебания уровня воды, а также законодательно закрепленные показатели возможного затопления прилегающей территории).

• Морфология (показатели для оценки: изменение поперечного и продольного профиля водотока; грунтов, слагающих основание; объемы грунта, вынимаемого при землечерпательных работах; изменение характеристик грунта; возможность размыва берегов и т.д.).

• Качество воды (показатели для оценки: содержание растворенного в воде кислорода; физические, химические, гидробиологические и биологические показатели качества).

• Качество донных отложений (показатели для оценки: наличие загрязнений в донных отложениях в объемах и концентрациях, превышающих допустимые, в частности, тяжелых металлов и ртути).

Слайды- Таблицы: Шкала интенсивности запаха в водотоке, являющегося следствием его загрязнения, Шкала визуальной оценки загрязненности поверхности воды плавающей нефтью.

 

 

Наименование фактора

Степень воздействия

Благ.

неагрессивное

слабоагрессивное

среднеагрессивное

Сильноагрессив.

Воды акватории

Наличие в водах акватории кремнефтористо-водородной кислоты, а также жесткость (бикорбонатная щелочность)

показатель агрессивности

марка бетона по водонепрониц.

марка бетона по водонепроницаемости

марка бетона по водонепроницаемости

марка бетона по водонепроницаемости

W4

W6

W8

W4

W6

W8

W4

W6

W8

W4

W6

W8

Водородный показатель рН

Св. 6,5

Св. 5,0

Св. 4,0

Св.5,0 до 6,5

Св.4,0 до 5,0

Св. 3,5 до 4,0

Св.4,0 до 5,0

Св. 3,5 до 4,0

Св. 3,0 до 3,5

Св. 0 до 4,0

Св. 0 до 3,5

Св. 0 до 3,0

Содержание агрессивной углекислоты, мг/л

До 10

До 40

-

Св. 10 до 40

Св. 40

-

Св. 40

-

-

-

-

-

Содержание магнезиальных солей, мг/л, в пересчете Mg^2+

До 1000

До 2000

До 3000

Св. 1000 до 2000

Св. 2000 до 3000

Св. 3000 до 4000

Св. 2000 до 3000

Св. 2000 до 3000

Св. 4000 до 5000

Св. 3000

Св. 4000

Св. 5000

Содержание едких щелочей мг/л, в пересчете на Na^+ и K^+

До 50000

До 60000

До 80000

Св. 50000 до 60000

Св. 60000 до 80000

Св. 80000 до 100000

Св. 60000 до 80000

Св. 80000 до 100000

Св. 100000 до 150000

Св. 80000

Св. 100000

Св. 150000

Суммарное содержание солей, мг/л, при наличии испаряющих поверхностей

До 10000

До 20000

До 50000

Св. 10000 до 20000

Св. 20000 до 50000

Св. 50000 до 60000

Св. 20000 до 50000

Св. 50000 до 60000

Св. 60000 до 70000

Св. 50000

Св. 60000

Св. 70000

Содержание аммонийных солей, мг/л, в пересчете на ион NH4^+

До 100

До 500

До 800

Св. 100 до 500

Св. 500 до 800

Св. 800 до 1000

Св. 500 до 800

Св. 800 до 1000

Св.1000 до 1500

Св. 800

Св. 1000

Св. 1500