Химический состав подземных вод.Вода как агрессивная природная среда к строительным конструкциям Все подземные воды содержат в растворенном состоянии определенное количество солей, газов, а также органических соединений. Растворенные в воде газы (О, СО2, СН4, H2S и др.) обусловливают степень пригодности воды для питьевых и технических целей. Количество растворенных солей не должно превышать 1 г/л. Не допускается содержание вредных для здоровья человека химических элементов (уран, мышьяк и др.) и болезнетворных бактерий. В подземных водах наибольшее распространение имеют хлориды, сульфаты и карбонаты. Подземные воды разделяются на пресные (до 1 г/л растворенных солей), солоноватые (от 1 до 10 г/л), соленые (10—35 г/л) и рассолы (более 35 г/л). Количество и состав солей устанавливается химическим анализом в миллиграммах на литр (мг/л) или в миллимолях на литр (ммоль/л). Присутствие солей придает воде такие свойства, как жесткость и агрессивность. Жесткость подземных вод обусловлена количеством растворенных в воде ионов Са2+ и Mg2+ и выражается в миллимолях на литр. Различают 1. общую жесткость, вызванную содержанием в воде всех солей кальция и магния: Са(НСО3)2; Mg(HCO3)2, CaSO4, MgSO4, CaCl2, MgCI2; 2. карбонатную, или временную, обусловленную содержанием бикарбонатов кальция и магния, удаляемых кипячением (выпадают в °садок в виде карбонатов); 3. некарбонатную, или постоянную, остающуюся в воде после устранения бикарбонатов. По общей жесткости природные воды разделяют на 5 групп: Оценка воды Жесткость, ммол/л Очень мягкая.............................. до 1,5 Мягкая............... 1.5—3,0 Умеренно мягкая...................................... 3—6 Жесткая.................................... 6—9 Очень жесткая.......................................... выше 9 Жесткие воды образуют накипь в котлах, в них плохо образуется мыльная пена и т. п. Агрессивность подземных вод выражается в разрушающем воздействии растворенных в воде солей на строительные материалы, в частности на портландцемент. В существующих нормах, оценивающих степень агрессивности воды по отношению к бетону, кроме химического состава воды, учитывается коэффициент фильтрации пород. 1. Агрессивность по содержанию бикарбонатной щелочности (агрессивность выщелачивания) определяется по величине карбонатной жесткости. Поземная вода агрессивна к бетону при карбонатной жесткости 4—2,14 ммоль/л (в зависимости от типа цемента в составе бетона),а при более высоких показателях вода становится неагрессивной. 2. Агрессивность по водородному показателю (общекислотная агрессивность) оценивается по величине рН. В пластах с высокой водопроницаемые она агрессивна при рН=6,7—7,0, а в слабопроницаемых— при рН=5 3. Агрессивность по содержанию свободной углекислоты (СО2) (углевая агрессивность) устанавливается по содержанию диоксида углерода Различают свободную, связанную и агрессивную углекислоту. Агрессивная углекислота определяется экспериментально и расчетом, вода считается агрессивной при содержании углекислоты >15 ммол/л в хорошо проницаемых грунтах и >55 ммоль/л для слабоводопроницаемых грунтов. 4. Агрессивность по содержанию магнезиальных солей определяется содержанию иона Mg2+. В слабофильтрующих грунтах воды агрессивны при содержании магния >2000 мг/л, а в остальных грунтах >;1000мг/л. 5. Агрессивность по содержанию едких щелочей оценивается по количеству ионов К+ и Na+. Воды агрессивны к бетону при содержании этих ионов >80 г/л в хорошо водопроницаемых и >50 г/л в слабопроницаемыхгрунтах. 6. Сульфатная агрессивность. Этот тип агрессивности определяется по содержанию ионов SО42-. В высоко водопроницаемых грунтах она зависит от содержания иона С1-. При содержании сульфат-ионов менее 250—300 мг/л во всех грунтах вода неагрессивна, во всех остальных случаях — агрессивна, даже к специальным цементам. Агрессивность по содержанию хлоридов, сульфатов, нитратов и других солей и едких щелочей связана обычно с искусственными источниками загрязнения грунтовых вод при суммарном содержании (агрессивных ионов >10 г/л. Агрессивность подземных вод устанавливают сопоставлением данных химических анализов воды с требованиями СНиП 2.02.11—85. Для борьбы с ней используют специальные цементы, производят гидроизоляцию подземных частей зданий и сооружений, понижают уровень грунтовых вод устройством дренажей и т. п.
4. Классификация и характеристика типов подземных вод Подземные воды классифицируют по ги дравлическому признаку — безнапорные и напорные, и по условиям залегания в земной коре—верховодка, грунтовые воды, межпластовые воды (рис. 50). Помимо этих главных типов существует еще ряд подземных вод, таких как трещинные, карстовые, минеральные и т.
Верховодка. Верховодкой называют временные скопления вод в зоне аэрации, которые располагаются над горизонтом грунтовых вод, где часть пор грунта занята воздухом. Верховодка образуется над небольшими водоупорами типа линзы глин и суглинков в песке, над прослойками более плотных пород и т. д. (рис. 50), при инфильтрации воды в период обильного снеготаяния, дождей. В остальное время вода верховодки испаряется и просачивается в нижеследующие грунтовые воды. В целом для верховодки характерно: временный, чаще сезонный характер, небольшая площадь распространения, малая мощность и безна-порность. Залегая в пределах подземных частей зданий и сооружений (подвалы, котельные и др.), она может вызвать их подтопление, если заранее не были предусмотрены меры дренирования или гидроизоляции. При инженерно-геологических изысканиях, проводимых в сухое время года, верховодка не всегда обнаруживается. Поэтому ее появление для строителей может быть неожиданным. Грунтовые воды. Грунтовыми называют постоянные во времени и значительные по площади распространения горизонты подземных вод залегающие на первом от поверхности водоупоре. 1. Грунтовые воды безнапорны, имеют свободную поверхность, которая называется зеркалом (или уровень). Положение зеркала в какой-то мере отвечает рельефу данной местности. Глубина залегания уровня от поверхности различна — от 1 до 50 м и более. Водоупор, на котором лежит водоносный слой, называют водоупорным ложем, а расстояние от него до уровня подземных вод— мощностью водоносного слоя (рис. 51). 2. Питание грунтовых вод происходит за счет атмосферных осадков, водоемов и рек. Территория питания совпадает с площадью распространения грунтовых вод. Грунтовая вода открыта для загрязнения различными вредными примесями. 3. Грунтовые воды образуют потоки, которые направлены в сторону уклона водоупора (рис. 51). 4. Количество, качество и глубина залегания грунтовых вод зависят геологии местности и климатических факторов.
В практике строительства чаще всего приходится встречаться именно грунтовыми водами. Они создают большие трудности при производстве строительных работ (заливают котлованы, траншеи и т. д.) и мешают нормально эксплуатировать здания и сооружения. Межпластовыми водами называют водоносные горизонты, располагающиеся между водоупорами. Они бывают ненапорными и напорными, последние иначе называют артезианскими. Межпластовые ненапорные воды встречаются сравнительно редко, водоносные слои заполнены водой лишь частично (рис. 51). Напорные (артезианские) воды связаны с залеганием водоносных слоев под наклоном к горизонту или в виде изгиба (складки) (рис. 50 и 52). Площадь распространения напорных водоносных горизонтов называют артезианским бассейном. Отдельные части водоносных слоев залегают на различных высотных отметках. Это и создает напор подземных вод. Область питания, как правило, не совпадает с площадью распространения межпластовых вод. Напорность вод характеризует пьезометрический уровень. Он может быть выше поверхности земли или быть ниже ее. В первом случае, выходя через буровые скважины, вода фонтанирует, во втором — поднимается лишь до пьезометрического уровня. Многие артезианские бассейны, например Доно-Донецкая впадина, занимают огромные площади, содержат ряд водоносных горизонтов являются важным источником питьевой воды.
|
