Вода в грунтах ее виды и свойства

1) Связанная вода удерживается в породе за счет химических и физических сил связи, действующих со стороны поверхности минералов и изменяющих структуру и свойства воды.

Виды:

1 вода, входящая в состав кристаллических решеток различных минералов.

2 адсорбционная вода, образующаяся за счет адсорбционного «притяжения» молекул воды к активным адсорбционным центрам поверхности минералов.

Аномальные особенности связанной воды были установлены для таких ее свойств, как плотность, вязкость, диэлектрическая проницаемость и др.

2) Вода переходного типа (от связанной к свободной) в меньшей степени подвергается действию поверхностных сил, она удерживается вблизи поверхности минералов за счет более слабых связей. Поэтому ее структура менее искажена, а отличия в физических свойствах по сравнению со свободной водой менее значительны или почти не существенны

Виды:

1 осмотически поглощенная вода - образуется в грунтах за счет процессов избирательной диффузии молекул воды в направлении к минеральной поверхности.

2 капиллярная вода. Она образуется в порах капиллярного размера за счет капиллярного давления и удерживается в горной породе силами поверхностного натяжения. Капиллярные силы практически не меняют структуры воды и поэтому капиллярная вода по основным физическим свойствам практически не отличается от свободной.

3) К третьему виду относится собственно свободная вода, обладающая физическими свойствами обычной воды.

Виды:

1 вода замкнутая (иммобилизованная) в крупных порах породы и поэтому не участвующая в процессах фильтрации и движения подземных вод.

2 текучая свободная вода (вода грунтового потока), которая двигается под действием силы тяжести или напора.

12. Явления, вытекающие из взаимодействия воды с минеральными частицами.

Исследования показывают, что практически все свойства грунтов меняются в той или иной степени в зависимости от наличия в них связанной воды определенного вида.

Аномальные теплофизические свойства связанной воды влияют и на про­цессы теплопереноса в грунтах. Кроме того, наличие определенного количе­ства незамерзшей связанной воды в мерзлых грунтах обусловливает возмож­ность ее участия в массопереносе при отрицательных температурах, а также сильно влияет на фазовые превращения вода-лед.

Передвижение неза­мерзшей воды в такой породе сопровождается сложными процессами пере­кристаллизации, которые могут приводить к возникновению и росту давле­ния. Особенно сложны эти процессы в засоленных грунтах, где они пока полностью не изучены.

Связанная вода очень сильно влияет на прочность и деформируемость практически любых грунтов. Она оказывает «расслабляющее и размягчающее» действие на многие грунты, приводит к понижению их прочности.

Не в меньшей мере ее влияние сказыва­ется на деформировании и прочности магматических, метаморфических и сцементированных осадочных грунтов. Наличие связанной воды в кристалли­ческой решетке минерала снижает его упругость.

Но в еще большей степени на деформируемость и прочность таких пород влияет наличие адсорбционных пленок связанной воды. Они понижают поверхностную энергию минералов горной породы и тем самым облегчают развитие в породе различных механических микронарушений, дислокаций, микротрещин и др.

Грунты можно рассматривать как дисперсные системы, т.е. имеющие большую удельную поверхность, образованную внутренними границами раздела между минеральными фазами. В последнее время учеными установлено, что связанная вода может внедряться в поликристаллические скальные породы по этим сплош­ным межфазным границам и оставаться там неопределенно долгое время. С ростом температуры и напряжений круг пород, в которых проявляется данный эф­фект, еще больше расширяется. Водные растворы грунтов в зависимости от состава и концентрации ра­створенных компонентов проявляют различные виды химической агрессивнос­ти по отношению к строительным материалам, прежде всего — к бетону.

К основным видам агрессивности водных растворов относятся:

1) выщелачивающая агрессивность — возника­ющая за счет ионов НС03_ и проявляющаяся в растворении СаС03 и выносе из бетона гидроксида кальция Са(ОН)2;

2) магнезиальная — возникаю­щая за счет ионов Mg2+ и также проявляющаяся в разрушении бетона;

3) общекислотная — возникающая при рН.