Лаборатория геологии техногенных процессов
Максимович Н.Г., Блинов С.М. Снижение сульфатной агрессивности подземных вод геохимическими методами // Экологическая безопасность населения в зонах градопромышленных агломераций Урала: Тез. докл. регион.науч.-тех.конф.-Пермь,1995.-С.105-107.
Снижение сульфатной агрессивности подземных вод геохимическими методами
Н. Г. Максимович, С. М. Блинов
В практике строительства чаще всего приходится сталкиваться с воздействием на бетонные сооружения сульфатных агрессивных сред, имеющих как естественное, так и техногенное происхождение (проливы, утечки, искусственные грунты, подтопление засоленных грунтов и т.д.). Защита подземных конструкций сводится к повышению их химической устойчивости с использованием технологических приемов, либо производится замена агрессивного грунта, снижение уровня подземных вод. Указанные способы существенно удорожат строительство и эксплуатацию сооружений. Большая часть из них неприменима в условиях действующих производств. Одним из перспективных методов является геохимическое воздействие на агрессивные среды.
Такой подход был применен авторами на одном из объектов Губахинского ПО Метанол. Здесь при планировочных работах наряду с грунтом, перемещенным в пределах площадки, использовались породы отвалов угольных шахт Кизеловского бассейна. Грунты отвалов характеризуются высоким содержанием различных форм серы, достигающим 8,7 вес.%, при чем значительное ее количество входит в водорастворимые соединения. В результате подтопления в насыпных грунтах, на отметках выше заложения фундаментов, сформировались агрессивные к бетону подземные воды. Режимные наблюдения, проводимые с 1984 г., показали тенденцию к увеличению сульфатной агрессивности вод. На ряде участков содержание сульфатов достигло 4,1 г/л.
Для осаждения сульфатов авторы предложили использовать растворимые соединения бария. Реакция осаждения сульфатов в виде барита происходит практически мгновенно и не зависит от рН среды. В качестве реагента целесообразно применять гидроокись и хлорид бария. Хлорид бария имеет высокую растворимость в воде, что позволяет использовать концентрированные растворы. Растворимость гидроокиси бария на порядок ниже, однако при ее использовании нейтрализуется кислая реакция среды и в подземные воды не вносятся дополнительные компоненты. Образующийся барит не токсичен, довольно устойчив в экзогенных условиях и практически не разрушается при выветривании. На основании лабораторных исследований, включающих 29 серий опытов, рассчитано, что для осаждения подвижных форм серы требуется 37 кг на тонну грунта хлорида бария или 30 кг/т гидроокиси бария. Выявлено, что при обработке грунта можно осадить до 97 % подвижных форм серы.
Опытные работы проводились на двух участках. На первом, где подземные воды обладали средней сульфатной агрессивностью, пробурены 2 скважины диаметром 60 мм. В скважину, расположенную выше по потоку грунтовых вод, засыпано 30 кг хлорида бария (ВаСl2х8Н2О). В скважине, расположенной ниже по потоку грунтовых вод, велось наблюдение за составом воды. В период наблюдений отмечалось закономерное понижение содержания сульфатов и минерализации. К концу четвертого месяца наблюдений концентрация сульфат-иона составляла 0,18 г/л, т.е. вода становится неагрессивной по отношению к бетону. Содержание хлоридов ниже значений, обуславливающих солевую агрессивность.
Второй опытный участок включал канавы для засыпки реагента и четыре наблюдательные скважины, расположенные ниже по потоку подземных вод. Содержание сульфат-иона в подземных водах участка до проведения опытных работ составляло 1,1–1,5 г/л, минерализация — 2,8–3,4 г/л. Работы по снижению сульфатной агрессивности подземных вод проводились в два этапа. На первом этапе в канаву было внесено 45 кг хлорида бария (ВаСl2х8Н2О). На втором этапе в канаву было внесено 60 кг гидроокиси бария (Ва(ОН)2х8Н2О). За период наблюдений длительностью более двух лет во всех наблюдательных скважинах прослеживается тенденция к уменьшению содержания сульфат-иона, и на завершающем этапе наблюдений его среднее содержание по четырем скважинам составляет 0,04 г/л. Минерализация в этот период составляла 0,4–1,4 г/л.
Проведенные работы показали, что на обоих участке подземные воды, обладавшие средней и сильной сульфатной агрессивностью, становятся неагрессивными по отношению к бетону.
|
|
|
