Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Геология / Новая папка (3) / __2__ МУ АГРЕССИВНОСТЬ

.pdf
Скачиваний:
58
Добавлен:
17.02.2016
Размер:
593.63 Кб
Скачать

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра строительного производства, оснований и фундаментов

Игашева С.П., Гейдт Л.В.

ГЕОЛОГИЯ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ «Определение агрессивности воды по отношению

к бетонным конструкциям»

для студентов строительных специальностей очной и заочных форм обучения

Тюмень, 2011

УДК

ББК

Игашева С.П., Гейдт Л.В. Геология: Методические указания к практической работе дисциплины «Геология» для студентов строительных специальностей дневной и заочных форм обучения - перераб. и доп. – Тюмень: РИЦ ГОУ ВПО ТюмГАСУ, 2011. – 20 с.

Методические указания разработаны на основании рабочих программ ГОУ ВПО ТюмГАСУ дисциплины «Геология» для студентов строительных специальностей. Cодержит теоретический материал по теме «Агрессивность природных вод», методические указания к практической работе «Определение агрессивности воды по отношению к бетонным конструкциям», контрольные вопросы.

Рецензент: Ю.В.Кравцов, ведущий научный сотрудник

ООО «Тюменгипрогаз», к.г.-м. н.

Тираж 300 экз.

ГОУ ВПО «Тюменский государственный архитектурно-строительный университет» Игашева С.П., Гейдт Л.В.

Редакционно-издательский центр ГОУ ВПО «Тюменский государственный архитектурностроительный университет»

2

 

Содержание

Введение..............................................................................................................

..............4

ПРАКТИЧЕСКАЯ

РАБОТА Определение агрессивности воды

 

по отношению к бетонным конструкциям

1 Теоретическая часть Агрессивность природных вод, еѐ виды и значение

 

для объектов народного хозяйства………....................

5

2 Практическая часть Определение агрессивности воды по результатам

 

 

химического анализа.........................................................

7

2.1 Методика определения агрессивности воды-среды по отношению

 

 

к различным типам цемента…........................................................

7

2.1.1 Нормы общекислотной агрессивности воды-среды................................

9

2.1.2 Нормы выщелачивающей агрессивности воды-среды..........................

10

2.1.3 Нормы углекислой агрессивности воды-среды.....................................

11

2.1.4

Нормы сульфатной агрессивности воды-среды (1)..............................

13

2.1.5

Нормы сульфатной агрессивности воды-среды (2)..............................

14

2.1.6

Нормы магнезиальной агрессивности воды-среды...............................

15

2.2. Пример определения агрессивности воды-среды по отношению

 

 

к различным типам цемента..............................................................

16

2.3

Задание к практической работе………….......................................................

17

2.4

Контрольные вопросы …………………………………………......................18

Список литературы........................................................................................................

19

3

Введение

Тюменская область обладает весьма значительными водными ресурсами. Их формируют реки, озѐра, болота, искусственные водоѐмы и подземные воды. При работе на столь переувлажнѐнной территории перед будущими руководителями строительного производства неизбежно встанет вопрос защиты строительных конструкций от агрессивного действия природных вод.

В настоящих указаниях отражена методика оценки агрессивности воды как среды по отношению к бетонным конструкциям. В теоретической части методич е- ских указаний излагаются основные понятия раздела «Агрессивность природных вод», а именно: раскрывается значение самого термина, перечисляются виды агрессивности и указываются их особенности. Далее для каждого вида агрессивности в табличной форме приведены нормы содержания в воде ионов различных элементов, при превышении которых вода считается агрессивной по отношению к различным цементам.

Особенностью данной работы является то, что студенты не проводят лабораторных анализов, а оперируют готовыми данными, которые в строительной практике предоставляются гидрогеологическими лабораториями.

Под руководством преподавателя студенты должны получить навыки расчѐтов, используя вышеназванные таблицы, а так же пример определения агрессивности воды заданного состава в соответствии с номером своего варианта. Итогом оценки агрессивности воды является развѐрнутый вывод, содержащий рекомендации по защите сооружения. Завершается практическая работа ответами на контрольные вопросы.

Методические указания соответствуют рабочим программам специальностей, и могут быть использованы студентами дневной, заочной и заочной в сокращѐнные сроки форм обучения всех строительных специальностей (ПГС, ПСК, ЭУН, ГСХ, АД, ВиВ, ТГВ, ООС) как во время аудиторных занятий, так и для самостоятельной работы.

Важнейшим дополнением к настоящим методическим указаниям является презентация «Вода», подробно иллюстрирующая их текст.

4

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА Определение агрессивности воды

по отношению к бетонным конструкциям

1 Теоретическая часть Агрессивность природных вод,

еѐ 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 растворѐнные 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-, SO42-, СО3-, Nа+, Мg2+, Са2+, К+. Же-

леза, 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 определѐнного состава могут оказывать разрушительное воздействие на различные строительные материалы, в том числе на бетонные сооружения и металлические конструкции. Эта разрушительная способность воды получила название АГРЕССИВНОСТИ.

Виды агрессивности различны в отношении воздействия на бетон, среди них выделяются:

общекислотная ← рН < 5;

выщелачивающая ← низкое содержание НСО3;

углекислая ← наличие СО2;

сульфатная ← повышенное содержание SО42+;

магнезиальная ← повышенное содержание Мg2+.

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 час-

то содержат продукты разложения торфа и других органических веществ. Входящий в их состав ион водорода Н+ может разъедать бетон, вытесняя содержащийся в нѐм кальций - общекислотная агрессивность (таблица 1).

5

2.Во многих местностях, преимущественно в зонах леса и лесостепи, в составе грунтовых вод часто содержатся гидрокарбонатный ион НСО3- и сво-

бодная углекислота СО2, переводящие кальций из бетона в раствор. Такие воды обладают выщелачивающей (таблица 2) и углекислой

(таблицы 3 и 3а) агрессивностью по отношению к бетону.

3.В зонах степи, полупустыни и пустыни, особенно в районах распростране-

ния солончаков, в составе грунтовых вод присутствуют сульфат-, хлор- и

магний ионы. Сульфат ион 42- взаимодействует с бетоном, причем образуются новые соединения со значительно (в 2,5 раза) увеличивающимся

объѐмом - «цементная бацилла», что приводит к постепенному разрушению бетона. Это сульфатная агрессивность (таблицы 4, 5). Ион магния Мg2+, вытесняя из бетона кальций, тоже разъедает его - магнезиальная агрессивность (таблица 6).

Газы (особенно кислород), углекислота, сероводород, а так же различ ные твердые вещества, растворѐнные 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 коррозией. 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 серьѐзную техникоэкономическую 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 горногеологических 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.

6

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 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.

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

2 Практическая часть Определение агрессивности воды по результатам химического анализа

2.1 Методика определения агрессивности воды-среды по отношению к различным типам цемента

1.Начертить таблицу и перечислить пункты, по которым будет проведено исследование (таблица 7) .

2.В соответствии со своим вариантом (таблица 8) заполнить раздел «Результаты лабораторных исследований».

3.Проанализировать таблицы №№1-6 и выбрать из них те числа, которые бы соответствовали заданным условиям. За отправные точки при этом берутся характер конструкции (напорная или безнапорная), еѐ толщина и коэффициент фильтрации грунта. Найденные на пересечении этих параметров числа занести в раздел «Нормы» для того или иного типа цемента.

Например: При безнапорной конструкции толщиной 2 м и коэффициенте фильтрации грунта 5 м/сут нормы рН составляют 5,2 для обычного и сульфатостойкого портландцемента и 5,5 для обычного и сульфатостойкого пуццоланового и шлакопортландцемента.

Если в таблице норм вместо числа встречается надпись «не нормируется», это значит, что для данной конструкции при данном коэффициенте фильтрации вода не будет агрессивна в любом случае.

Вразделе «Нормы» будут заполнены лишь 5 строк из 10 (по количеству видов агрессивности).

7

4.Дальнейшие действия по определению агрессивности воды в отношении различных типов цемента заключаются в простом сравнении результатов лабораторных исследований с нормами. При этом необходимо учитывать условия, приведѐнные для каждой таблицы норм.

Вусловии (таблица 1) указано, что «При значении рН ниже приве-

дѐнных величин (5,2 и 5,5) вода считается агрессивной. Но результат лабораторных исследований для данного случая составляет 7,4. Поэтому данная вода общекислотной агрессивностью не обладает.

5.Остальные виды агрессивности оцениваются аналогично, лишь в некоторых случаях получение норм требует элементарных расчѐтов.

6.Результатом работы будет вывод о наличии каких-либо видов агрессивности по отношению к конкретным видам цемента.

Исходя из этого, должны быть рекомендованы соответствующие меры защиты сооружения от агрессивного воздействия воды.

8

2.1.1 Таблица 1 - НОРМЫ ОБЩЕКИСЛОТНОЙ АГРЕССИВНОСТИ ВОДЫ-СРЕДЫ

Условия

Наименьший

Безнапорные сооружения

Напорные сооружения

омывания

поперечный

 

 

 

 

Обычный и

Обычный и

Обычный и

Обычный и

бетона

размер

сульфатостойкий

сульфатостойкий

сульфатостойкий

сульфатостойкий

(окружающая

конструкции

портландцементы

пуццолановые и шлако-

портландцементы

пуццолановые и шлако-

среда)

(толщина), м

 

портландцементы

 

портландцементы

Открытый

 

 

 

 

 

водоѐм

Менее 0,5

6,7

6,7

7,0

7,0

или грунт с

 

 

 

 

 

коэффициентом

От 0,5 до 2,5

6,2

6,4

6,5

6,7

фильтрации

 

 

 

 

 

более 10 м/сут

Более 2,5

5,7

6,0

6,0

6,2

 

 

 

 

 

 

Грунт с коэф-

Менее 0,5

6,2

6,4

6,4

6,6

фициентом

 

 

 

 

 

фильтрации

От 0,5 до 2,5

5,2

5,5

5,7

6,0

от 10 до 0,1

 

 

 

 

 

м/сут

Более 2,5

Не нормируется

Не нормируется

5,2

6,2

 

 

 

 

 

 

Грунт с коэф-

Менее 0,5

Не нормируется

Не нормируется

5,2

5,5

фициентом

 

 

 

 

 

фильтрации

От 0,5 до 2,5

Не нормируется

Не нормируется

Не нормируется

Не нормируется

менее 0,1 м/сут

 

 

 

 

 

 

Более 2,5

Не нормируется

Не нормируется

Не нормируется

Не нормируется

 

 

 

 

 

 

При значениях рН НИЖЕ норм, приведѐнных в таблице, вода считается агрессивной

2.1.2 Таблица 2 - НОРМЫ ВЫЩЕЛАЧИВАЮЩЕЙ АГРЕССИВНОСТИ ВОДЫ-СРЕДЫ

Условия

Наименьший

Безнапорные сооружения

Напорные сооружения

омывания

поперечный

 

 

 

 

Обычный и

Обычный и

Обычный и

Обычный и

бетона

размер

сульфатостойкий

сульфатостойкий

сульфатостойкий

сульфатостойкий

(окружающая

конструкции

портландцементы

пуццолановые и шла-

портландцементы

пуццолановые и шла-

среда)

(толщина), м

 

копортландцементы

 

копортландцементы

Открытый

Менее 0,5

1,5

0,5

2,0

0,7

водоѐм или

 

 

 

 

 

грунт с

От 0,5 до 2,5

0,75

Не нормируется

1,2

0,4

коэффициентом

 

 

 

 

 

фильтрации

Более 2,5

0,4

Не нормируется

0,7

Не нормируется

более 10 м/сут

 

 

 

 

 

Грунт с коэф-

Менее 0,5

0,75

Не нормируется

1,0

0,4

фициентом

 

 

 

 

 

фильтрации

От 0,5 до 2,5

0,4

Не нормируется

0,6

Не нормируется

от 10 до 0,1

 

 

 

 

 

м/сут

Более 2,5

Не нормируется

Не нормируется

Не нормируется

Не нормируется

 

 

 

 

 

 

Грунт с коэф-

Менее 0,5

Не нормируется

Не нормируется

Не нормируется

Не нормируется

фициентом

 

 

 

 

 

фильтрации

От 0,5 до 2,5

Не нормируется

Не нормируется

Не нормируется

Не нормируется

менее 0,1 м/сут

 

 

 

 

 

 

Более 2,5

Не нормируется

Не нормируется

Не нормируется

Не нормируется

 

 

 

 

 

 

При величине гидрокарбонатной щѐлочности (НСО3- в мг·экв/л) НИЖЕ норм,

 

приведѐнных в таблице, вода считается агрессивной

 

10