Задача 2. Характеристика состава водорастворимых солей в грунтах
Водорастворимые соли в природных грунтах представлены хлоридами, сульфатами бикарбонатами и карбонатами и определяются по составу водной вытяжки. Оценка их содержания необходима при характеристике ряда физико-химических свойств грунтов, в особенности химической суффозионной устойчивости и коррозионной способности.
На основании результатов анализа водорастворимых солей грунта – водной вытяжки (таблица 1.8) определить характер засоления (по гипотетическому составу солей) и степень засоления (суммарное содержание солей) грунта. Дать название грунту по величине суммарного содержания легкорастворимых солей, %, от массы сухого грунта (ГОСТ 25100-95). Определить коррозионную активность грунтов по отношению к бетону и свинцовой оболочке кабеля.
Таблица 1.8 Результаты анализа водной вытяжки
| Состав компонентов, мг-экв/100 г породы | Варианты | |||||
| Cl- | 0,70 | 1,15 | 0,65 | 2,70 | 2,65 | 1,85 |
| SO-24 | 4,37 | 6,16 | 1,29 | 2,14 | 1,04 | 0,89 |
| HCO3- | 4,91 | 3,44 | 1,01 | 1,69 | 0,81 | 0,71 |
| Ca2+ | 0,50 | 1,15 | 0,65 | 2,70 | 2,65 | 1,85 |
| Mg2+ | 0,42 | 2,65 | 0,50 | 1,55 | 0,85 | 1,00 |
| рН | 8,2 | 8,0 | 7,6 | 8,0 | 8,2 | 7,7 |
Расчет гипотетического состава солей
При стандартном определении компонентов водной вытяжки содержание щелочей ( ΣК+ и Na+) не определяется прямыми методами, а рассчитывается по разности: Σ К+ и Na+ = Σ анионов, выраженной в мг-экв. /100 г. – Σ катионов, выраженной в мг-экв. /100 г. Получив это значение, можно перейти к расчету и оценке характера засоления по гипотетическому составу солей мг-экв. /100 г..
Схема пересчета ионного состава вытяжки на гипотетические соли такова:
1. Бикарбонат-ион HCO3- соединяют с кальций ионом в Ca(HCO3)2;
2. Если остается излишек HCO3-, его соединяют с магний - ионом и натрий - ионом в Mg(HCO3)2 и Na(HCO3);
3. Остаток кальция (после соединения с HCO3-) связывают с сульфат - ионом SO4-2 в CaSO4;
4. Если после этого остается еще избыток кальция, то его связывают с ионом хлора в CaCl2;
5. Если после соединения SO4-2 с кальцием остался избыток SO4-2 , то его соединяют с Mg2+ в MgSO4 и с Na+ в Na2SO4;
6. Если после соединения Mg2+ с HCO3- и SO4-2 остался магний, то он соединяется с Cl- в MgCl2.
Полученные данные позволяют оценить характер засоления грунта и дать название грунту по преобладающему типу засоления.
Определение степени засоления (суммарного содержания солей) грунта
Для расчета весового суммарного содержания солей в грунте необходимо выразить содержание анионов и катионов в виде г/100 г. грунта. Искомый результат может быть получен путем умножения значений, представленных в эквивалентной форме на соответствующие массовые доли миллиграмм - эквивалента каждого иона, выраженные в граммах (таблица 1.9).
Таблица 1.9 Значения пересчетных коэффициентов из мг-экв /100 г в г/100г
| Ионы | HCO3- | SO4-2 | Cl- | Ca2+ | Mg2+ | Na+ |
| Коэффициент пересчета | 0,061 | 0,048 | 0,035 | 0,020 | 0,012 | 0,013 |
Суммировав граммовые значения анионов и катионов, получить величину сухого остатка и по классификации дать название грунту по степени засоления (таблица 1.10.).
Таблица 1.10 Суммарное содержание легкорастворимых солей, % от массы сухого грунта (ГОСТ 25100-95)
| Разновидность грунтов | Песок | Глинистый грунт |
| Слабозасоленный | 0,05-0,10 | 0,20-0,50 |
| Среднезасоленный | 0,10-0,20 | 0,50-1,00 |
| Сильнозасоленный | >0,20 | >1,00 |
Определение коррозионной активности грунта
На основании результатов анализа водной вытяжки определить коррозионную активность грунтов по отношению к свинцовой оболочке кабеля и бетону (таблицы 1.11, 1.12).
Таблица 1.11 Коррозионная активность грунтов по отношению к свинцовой оболочке кабеля
| Коррозионная активность грунтов | Низкая | Средняя | Высокая |
| рН | 6,5-7,5 | 5,0-6,4; 7,6-9,0 | <5,0; >9,0 |
Таблица 1.12 Оценка агрессивности грунтов по отношению к бетонам
| Зона влажности | Показатель агрессивности, мг на 1 кг грунта | ||||
| Сульфатов в пересчете для бетонов на | Хлоридов в пересчете для бетонов на | Степень воздействия | |||
| Портланд- цементе | Портланд -цементе и шлакопортланд- цементе | Сульфатостой- ких цементах | Портланд- цементе, шлакопортланд- цементе и сульфато- стойких цементах | ||
| Сухая | Св. 500 до 1000 Св. 1000 до 1500 Св. 1500 | Св. 3000 до 4000 Св. 4000 до 5000 Св. 5000 | Св.6000 до 12000 Св. 12000 до 15000 Св. 15000 | Св. 400 до750 Св.750 до 7500 Св. 7500 | Слабоагрессивная Среднеагрессивная Сильноагрессивная |
| Нормальная и влажная | Св. 250 до 500 Св. 500 до 1000 Св. 1000 | Св. 1500 до 3000 Св. 3000 до 4000 Св. 4000 | Св.3000 до 6000 Св. 6000 до 8000 Св. 8000 | Св. 250 до500 Св.500 до 5000 Св. 5000 | Слабоагрессивная Среднеагрессивная Сильноагрессивная |