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