2. Минерализация, жёсткость, pH, и агрессивность подземных вод.

К основным показателям химических свойств воды можно отнести минерализацию воды, водородный показатель (рН), жесткость воды и агрессивность.

Минерализация воды - это сумма всех минеральных веществ, содержащихся в воде. Она может оцениваться и по сухому остатку, который представляет собой общее содержание в воде нелетучих минеральных и частично органических соединений. Сухой остаток получают при выпаривании определенного объема воды и высушивании остатка при температуре 110° С. Минерализацию выражают в г/л.

По величине минерализации природные воды подразделяют на следующие группы:

Группа Минерализация, г/л

Пресные до 1

Слабосолоноватые 1-3

Солоноватые :. 3 -10

Соленые 10 - 50

Слабые рассолы 50 —100

Крепкие рассолы > 100

Водородный показатель (рН) - десятичный логарифм концентрации ионов Н⁺ в воде, взятый с отрицательным знаком: рН = - lg[Н⁺]. Этот показатель характеризует кислотно-щелочные свойства воды. По величине рН природные воды классифицируются следующим образом

Наименование воды pH

Очень кислая…………………. < 5

Кислая ………………………... 5 - 7

Нейтральная …………………. 7

Щелочная …………………….. 7 - 9

Высокощелочная…………….. > 9

Подземные воды обычно имеют рН от 6 до 8, а в зонах окисления рудных месторождений встречаются подземные воды с рН<5.

Жесткость воды обусловлена присутствием в воде ионов Са²⁺ и Мg²⁺. Выражают жесткость в ммолях/л Са²⁺ и Мg²⁺; 1 ммоль жесткости соответствует 20,04 мг/л Са²⁺ или 12,16 мг/л Мg²⁺. Различают три вида жесткости: общую, устранимую (или карбонатную) и постоянную (или некарбонатную).

Общая жесткость обусловлена суммарным содержанием Са²⁺ и Мg²⁺.

Устранимая (временная), или карбонатная, жесткость обуловлена гидрокарбонатными и карбонатными солями кальция и магния. Устранимая жесткость показывает, на сколько уменьшается общая жесткость воды после кипячения.

Неустранимая (постоянная), или некарбонатная, жесткость обусловлена Са²⁺ и Мg²⁺, которые могут соединяться с хлоридами, сульфатами и другими некарбонатными анионами. Неустранимая жесткость равна разности между общей жесткостью и устранимой (временной).

Природные воды по общей жесткости подразделяют на пять групп:

Оценка воды Жесткость, ммоль/л

Очень мягкая ……………….. до 1,5

Мягкая ……………………… 1,5-3,0

Умеренно жесткая………….. 3 - 6

Жесткая ……………………... 6 - 9

Очень жесткая …………........ выше 9

Агрессивность воды связана с присутствием в ней ионов водорода, свободного диоксида углерода, сульфатов и магния.

Агрессивные свойства воды проявляются по отношению к бетону, железобетону и металлам. Различают несколько видов агрессивности: вышелачивания, общекислотную, углекислую, сульфатную и магнезиальную.

Агрессивность выщелачивания определяется по величине карбонатной жесткости. Вода считается агрессивной по отношению бетону при карбонатной жесткости свыше 0,54—2.14 ммоль/л (в зависимости от типа цемента в составе бетона).

Агрессивность общекислотная оценивается по величине рН. Вода считается агрессивной для всех типов цементов в пластах высокой водопроводимости: а) при рН<7 и карбонатной жесткости меньше_8,6 ммоль/л; б) при рН<6,7 и карбонатной жесткости больше 8,6 ммоль/л. Для слабопроницаемых пластов вода считается агрессивной при рН<5.

Агрессивность углекислая устанавливается по содержанию свободного диоксида углерода (СО₂). Величину агрессивного диоксида углерода вычисляют по графикам, составленным Ф. Ф. Лаптевым (И. К. Гавич и др., 1985), но содержанию связанной (СО ) и свободного диоксида углерода (СО₂). Воды, содержащие менее 30 мг/л связанного диоксида углерода, т.е, обладающие карбонатной жесткостью менее 1,4 ммоль/л следует считать агрессивными независимо от всех других показателей.

Агрессивность сульфатная оценивается по содержанию в воде ионов мг\л. В породах высокой водопроводимости для бетона на портландцементе вода считается агрессивной при содержании ионов Cl^- и мг/л:

Cl^-

0 - 3000 250 – 500

3001 – 5000 501 – 1000

>5000 >1000

В породах слабой водопроводимости вода считается агрессивной при содержании иона ионов > 1000 мг/л; для бетонов на пуццолановом, шлаковом и песчано-пуццолановом портландцементе — при содержании иона >4000 мг/л независимо от содержания иона Сl^- .

Агрессивность магнезиальная определяется по наличию в воде ионов Мg²⁺. Для портландцемента, находящегося в сильнопроницаемых породах, вода считается агрессивной при содержании иона Мg²⁺ > 5000 мг/л, для других видов цемента — при содержании иона Мg²⁺ более величин, приведенных ниже, мг/л:

````` ````Мg²⁺

````0 –1000 ```````>5000

1001 – 2000 3001 – 5000

2001 – 3000 2001 – 3000

3001 – 4000 1000 – 2000