Оценка качества воды по агрессивности в отношении бетона

Оценку произведем для безнапорного сооружения, находя­щегося в зоне распространения грунтовых вод с низкими фильтрационными свойствами Кф<0,1 м/сут.

1. Углекислая агрессия. Ввиду отсутствия данных о содер­жании агрессивной СО₂ в воде определим ее расчетом

₍со₂) -=    ^44гЩ°

Kj. lQpH + O. SVn

где (СО₂)о — свободная углекислота; Що — общая щелочность воды;

гЩо=гНСОГ+2/-СО|~ -4,93 мг-экв/л;

Ki принимаем по табл. 6.3.1 для /—18 °С равным 4,00- JO"⁷. Ионная сила раствора

(rNa ++rCl-+rHCO~)+2(rCa²++nMg-²++,-SO²-)

LL — _----_----------_—.—.---------—----—-—.----------------------------------Z------- —

2-Ю³ = (33.36+37,2+4.93)+2(12,5+9.13+12.86)

2 -10³ . ⁷1^±^¹-⁴ ₌ ZM£±^i ₁₀_₃₌ 143.77 _1Q_^_0]072

рН = 7,5.

Согласно принятым данным:

44-4,93                           216,92

I L, О >) о ~- ----------------------------------. — — ------------------------------=

4 0-10~⁷- I0->^5!l)'5-vo,o72 4,0- Ю°'⁵+°'^{5 0>?7}

54,23   54,23

— - 12,41 мг/л. 10°'⁶⁴ 4,37

Концентрация агрессивной углекислоты

-И+еУ^+4А[(СО^+е7Що] (^О₂)_агр"                                               —егЩ₀.

Z / f \

Коэффициент А, учитывающий долю равновесной углекисло­ты в общей ее концентрации, определим по формуле:

_д=        К₂(Са2+)_

К.-ПРсвсо.-Ю³^⁵-⁹⁶ '

где Кь К2 — константы первой и второй степени диссоциации угольной кислоты; определяем их значения по табл. 6.3.1 для температуры 18 °С.

К, = 4.10-⁷,      К₂ = 4-10-^!).

ПРсаСо,— произведение растворимости', согласно табл. 6.3.2, для температуры 18°Сэто произведение равно 5,59-10~⁹; |л = 0,072. Содержание Са равно 183,0 мг/л. Согласно принятым данным,

4-10-" -183 _____ _               183

~ 4-10-⁷• 5,59• 10-⁹ Лозда^⁹⁶ ~~ 10-⁵-5,59-10^зл'²⁷^'⁹⁶

183                    32,74   __ 32.74 __ 32,74 ^_Q35

10-⁵-5,59-IO°'^8l+⁵^ lO-s-IOe-⁹⁷ Ю¹-⁹⁷ " 93,5 Тогда:

/COO    Ч22)²+22уТ22)Ч40,35(12,41Г22^Ж)_₉₉.₄о,я =

2-0,35

-484+22у484+1,4-(12.41 + 108^6) __{in84fi =} 0,7

-484+22У484 + 1,4- (1Щ7)__{1ПЯ 4fi =} 0,7

-484+22уШ+Гб522 _щ84в = 7l51±-⁵⁶?^_108 46 = 0,7                                        0,7

= -^- —108,46 =111,83—108,46 = 3,37 мг/л. 0,7

Таким образом, содержание агрессивной углекислоты в иоде составляет 3,37 мг/л.

Согласно нормам оценки агрессивности воды как среды для безнапорного сооружения, находящегося в грунтах с АГ_Ф<0,1 м/сут (прил. 2, табл. 4), минимальное содержание агрессивной углекислоты для бетонов нормальной плотности (наиболее высокие требования) при слабом воздействии до­пускается 40 мг/л. Следовательно, вода не обладает углекис­лой агрессией, т. к. содержание агрессивной углекислоты в воде меньше нормативных значений.

2. Выщелачивающая агрессия. В оцениваемой воде присут­ствуют ионы НСОГ, обеспечивающие бикарбонатную щелоч­ность, равную 4,93 мг/л. Согласно норме (прил. 2, табл. 4), вода обладает слабой агрессивностью при щелочности менее 1,35 мг-экв/л. Следовательно, оцениваемая вода не агрессив­на для данного сооружения, т. к. 4,93 более 1,35.

3. Общекислотная агрессия. Показатель рИ исследуемой воды равен 7,5. С учетом примечания 1 (прил. 2, табл. 4) при

74

коэффициенте фильтрации грунтов, в которых находится соо­ружение, менее 0,1 м/сут эту величину нужно уменьшить в 1,3 раза, что составит 7,5:1,3 = 5,33.

Полученная величина укладывается в пределы 5—6,5 — для бетона нормальной проницаемости и характеризует сла­бое агрессивное воздействие. Для ликвидации агрессии сле­дует готовить бетон более плотный с пониженной проницае­мостью.

4. Магнезиальная агрессия возможна при содержании ионов магния 3000 мг/л (прил. 2, табл. 4), что значительно превышает количество ионов Mg+² в оцениваемой воде (152 мг/л).

Следовательно, данная вода не угрожает магнезиальной агрессией.

5. Сульфатная агрессия. Согласно норме (прил. 2, табл. 4), при бикарбонатной щелочности 4,93 и нормальной плотности бетона при использовании портландцемента ГОСТ 10178-85, и коэффициенте фильтрации менее 0,1 м/сут допускается со­держание сульфатов в воде 650—1300 мг/л [1,ЗХ (500...1000) ].

Следовательно, исследуемая вода обладает слабой агрес­сией.

Для других видов цемента вода не агрессивна.

6. Агрессивное воздействие воды на арматуру сооружения определим по содержанию ионов хлора в исследуемой воде, равном 1319 мг/л. С учетом концентрации сульфат-попа 5О^~ = 618 мг/л оценочная величина хлоридов определится как

(С1-) = 1319,0+0,25-618= 1390,0+54,5= 1473,5 мг/л.

Полученная величина укладывается в пределах норм от 500 до 5000 мг/л, что при постоянном погружении сооружения и воду не опасно для коррозии арматуры, а при периодическом смачивании создаются условия для среднеагресснпного воздей­ствия, что требует специальных защитных мер против корро­зии (цинкование, электрохимическая защита и др.).

7.9. Коррозийное действие воды на металл

Для оценки коррозийного действия воды определим ее стабильность. Для этого нужно знать рН, соответствующий равновесному насыщению воды карбонатами кальция (рН_с).

pH_c-_PK₂-pnP_Caco_:("-!g(Ca2+)-lg(rm₀)+2₁5_t/,_l + 7,6,

здесь рКа — отрицательный логарифм константы второй сту­пени диссоциации угольной кислоты. По табл 631 при Г=18°С рК₂=10,4;

рПРсасо₃— отрицательный логарифм произведения раствори­мости СаСО³ при /=18°С (табл. 6.3.2), равен 8,25.

Остальные величины известны из ранее приведенных рас­четов (см. 7.8): Са²+=183 мг/л, гЩ₀ = 4,93 мг-экв/л, И' = 0,072.

Согласно принятым величинам,

рН₃=10,4—8,25—Ig 183-^lg 4,93+2,51/0,072+7,6= =2,15—2,26—0,694+2,5-0,268+7,&= 9,75—2,954+0,671 =

= 9,75—2,283 = 7,467^7,47.

При исходном рН воды 7,5 индекс насыщения (индекс Ланжелье) будет равен

/ = рН—рН_л = 7,5—7,47-0,03,

т. к. /^=0 — вода нестабильна.

Ввиду положительного значения / вода не будет обладать коррозией, но из нее может выделяться на стенках труб оса­док СаСОз- Это свойство в данной воде будет выражено весьма слабо, т. к. нестабильность воды заметно проявляется при / = ±0,5.

ЛИТЕРАТУРА

1. Айдаров И. П., Корольков А.  И. Оценка пригодности коллек-

торно-дренажных вод для орошения. — Гидротехника и мелиора­ция. — 1982. — № 11.

2. А л е к и н О. А. Основы гидрохимии. — Л,: Гидрометеоиздат, 1970.--

444 с.

3. Алиев Э. Д., Вартанов И. И. Опыт использования минерализован-

ных вод для орошения в США: Экспресс-информ. Мелиорация за рубежом; сер. 7, вып. 5. — ЦБНТИ, 1976, —3—14 с.

4. Богомолов Ю. Г., Ж а б и н В. Ф., Ха ч ату рьян В. X. Изме-

нение гидрогеологических условий под влиянием мелиорации. — Жу­ка, 1980.— 164 с.

5. Валяшко М. Г. Единство природных вод и некоторые вопросы их

геохинии//Вестн. МГУ. — 1966. — № 5. — С. 34—52.

6. Гедроиц К. К- Учение о поглотительной способности почв. — М.:

Сельхозгиз, 1933. —207 с.

7. Запарий М. П. Районирование территории СССР по использованию

подземных вод для ирригации. — М; Недра, 1973.— 124 с.

76

8. К а ц Д. М. Влияние орошения на грунтовые воды. — М,: Колос,

1976,—272 с.

9. Кац Д. М. Основы геологии и гидрогеология. — М,: Колос, 1931.—

351 с.

10'. Кац Д. М. Методические рекомендации по контролю за мелиоратив­ным состоянием земель,—М.: ВНИИГиМ, 1982. —Выи. 1.2.— 78, 108 с.

11. Кляч к о В. А., Апельцин И. Э. Очистка природных вод. — М:

Изд-во лит-ры по строит-ву, 1971. — 580 с.

12. Ков да В. А. Проблема использования минерализованных вод: Сб.

науч. тр.,'В/о Союзводпроект. — №'53. — 1980.

13. К овд а В. А. Качество оросительной воды: Сб./Ин-т им. Докучае-

ва.—М.; Наука, 1968.

14. К овд а В. А. Основы учения о почвах.— М.: Наука, 1973, кн. 1.—

448 с., кн. 2, —468 с.

15. К о с т я к о в А. II. Основы мелиорации. — М.: Сельхозгчз, 1951. —

752 с.

16. Кузнецов С, И., Иванов М. В., Л я л и к о н а Н. Н. Введение в

геологическую микробиологию. — М.: АН СССР, 1962. — 240 с.

17. Львович М. И. Мировые водные ресурсы и их будущее. — М.:

Мысль, 1974, —447 с.

18. Львович М. И. Водный голод может быть предотвращсн//Водный

голод планеты.—М.: Знание, 1969.— С. 38—47.

19. Основы гидрогеологии. Общая.гидрогеология. — Новосибирск: На-}-

ка, 1980.— 225 с.

20. Основы гидрогеологии. Использование и охрана подземных вод.—

Новосибирск: Наука, 1983.— 232 с.

21. Основы гидрогеологии. Гидрогеохимия. — Новосибирск:  Наука,

1982.— 287 с.

22. Основы гидрогеологии. Геологическая деятельность и история воды

в земных недрах. — Новосибирск: Наука, J982. — 240 с,

23. Панков В. М. Мелиоративное почвоведение (Засоленные и заболи •

ченные почвы Средней Азии и их мелиорация). — Ташкент: Изд-во Укитувчи, 1974.— 416 с.

24. Пиннекер Е. В. Охрана подземных вод. — Новосибирск: Наука,

1979.— 72 с.

25. Пить ев а К. Е. Гидрогеохимия. — М.: Изд-во МГУ, 1978.— 328 с.

26. Пономарева В. В., С о т н и к о в а Н. С. Закономерности процессия

миграции и аккумуляции элементов в подзолистых почвах (лизи­метрические наблюдения)//Биохимические процессы в подзолистых почвах.— Л.: Наука, 1972. — 6—55 с.

27. Пономарева В. В. К вопросу о кислотно-основных свойствах лизи-

метрических вод в подзолистых почвах/уПочвоведение.— № 5.— 1973.— 124—134 с.

28. Посохов Е. В. Формирование химического состава подземных вод.—

М: Гидромстеоиздат, 1969.—334 с.

29. Рабочее И. С. Использование минерализованных вод для орошения

и рассоления почв и основные направления дальнейших псследова-ний//Использование минерализованных вод для орошения, — М.: Ко­лос, 1973.

30. Pax им баев Ф. М., И б р а г и м о в Г. А. Исполь юиаипе дренажных

и грунтовых вод для- орошения. — М.: Колос, 1978.— 190 с.

31. Рекомендации но оценке воды для орошения сельскохозяйственных

культур. Сост. С. Я. Сойфср. — М.: ВПИИГиМ, 1983. — С. 40.

32. Самарина В. С. Гидрогсохимим. — Л.: Изд-во ЛГУ, 1977. — 360 с.

33. Сем их а тон А. Н. Гидрогеология. — М.; Сельхо:шздат, 1954. — 328 с.

34. Скреб чинена и Л. В., Янголь А. М., Гончаров С. М., Ко-

робе и ч е н к о С. М. Сельскохозяйственные гидротехнические ме­лиорации. — Киев: Высшая школа, 1977.

35. Смирнов С. С. Зона окисления сульфидных месторождений. — М.:

АИ СССР, 1955.— 330 с.

36. Соколов И. Ю. Таблицы н номограммы для расчета результатов хи-

мических анализов природных вод.-~М.: Недра, 1974.— 160 с.

37. Справочник гидрогеолога/Под ред. М. Е. Альтовского. — М.:

Изд-во лит-ры по геологии и охране недр, 1962. — 618 с.

38. Справочное пособие "гидрогеолога (под ред. В. М. Максимова),

т. 1.—Л.: Недра, 1979.—512 С.; т. II, 295 с.

39. Сойфер С, Я. Классификация минерализованных вод по степени их

пригодности для орошения//Тидротехника и мелиорация, 1982.— № 6. — 75—76 с.

40. Угланов И. Н. Мелиорируемая толща почп и пород юга Западной

Сибири. — Новосибирск: Наука, 1981.—194 с.

41. Шварцев Л. С. Гидрогеохимия зоны гипергенез,]. — М • Недра

1978.—288 с.

42. Швец В. М. Органические вещества подземных вод. — М: Негра

1973.— 192 с.

Приложение 1