13. Vybrané chemické analýzy vod a zemin pro inženýrskogeologické účely

Důležitou součástí inženýrskogeologického průzkumu je zjišťování chemických vlastností prostředí  (vody a zeminy). Jedná se zejména o stanovení agresivity prostředí (vody nebo zeminy) na kovové a betonové konstrukce. Agresivitu je možné charakterizovat jako nepříznivou vlastnost některých plynných, kapalných nebo tuhých látek rozrušovat beton, ocel a jiné stavební materiály.

Zatímco analýzy vod jsou běžnou součástí  inženýrskogeologických průzkumů, chemické analýzy zemin se provádí zejména v případech náročnějších průzkumů (např. elektrárny, dálnice, přehrady), při speciálních požadavcích na konstrukci z hlediska agresivity, při specifických požadavcích projektanta, v prostředích se zvýšenou agresivitou, vodivostí, jako jsou např. chemické provozy, koksovny, nebo s přirozenou mineralizací způsobující ovlivnění těchto vlastností, apod.

Předpokladem pro provedení jakéhokoli rozboru vody či zeminy je odběr vzorků, který je blíže popsán v kapitole 11 - dokumentace vrtů. Vzorky vody jsou pro zjištění chemických vlastností odebírány např. z vrtů (postup odběru na obr. 13.1, obr. 13.2, obr. 13.3), studní, štol, pramenů, povrchových vod apod. Odebírají se do speciálních vzorkovnic (polyethylenové nebo skleněné se zabroušenou zátkou podle stanovované látky) o min. objemu 2l (ČSN EN 25 667-1 Jakost vod. Odběr vzorku.). Pokud není z technických důvodů možné provést požadovanou analýzu v daném časovém intervalu (viz. tab. 13.1), je nezbytné odebrané vzorky konzervovat. V praxi se ke konzervaci využívá malé množství silně koncentrované kyseliny (sírové, chlorovodíkové nebo dusičné) a chloroformu.

Při inženýrskogeologickém průzkumu je nezbytné zjistit, zda bude plánovaný stavební objekt nebo jeho část uložena pod nebo nad úrovní hladiny podzemní vody. Dále je průzkumem zjišťováno kolísání hladiny podzemní vody v průběhu roku a na základě tohoto zjištění určeno, zda, jak často a které části daného objektu budou v kontaktu s podzemní vodou či vlhkou zeminou. Pro posouzení agresivity prostředí je v odůvodněných případech také vhodné zjistit rychlost proudění podzemní vody, která má vliv na rychlost průběhu reakce mezi podzemní vodou a stavební konstrukcí.

Prvním krokem při stanovování agresivity prostředí je základní chemický rozbor vody (příloha závěrečné zprávy – např. obr. 13.4). Na základě tohoto rozboru se stanoví charakteristika vody dle pH a celkové tvrdosti (příloha závěrečné zprávy – např. obr. 13.5) a vlastní posouzení útočnosti (agresivity) vody (příloha závěrečné zprávy – např. obr. 13.6):

1)   agresivity na ocel dle ČSN 03 8375 - Ochrana kovových potrubí uložených v půdě nebo ve vodě proti korozi,

2)   chemického působení podzemní vody na beton dle ČSN EN 206-1 Beton - Část 1: Specifikace, vlastnosti, výroba a shoda.

ad1)  agresivita na ocel

V rámci „ČSN 03 8375 Ochrana kovových potrubí uložených v půdě nebo ve vodě proti korozi“ se chemickým rozborem zemin a vod (v praxi nejčastěji vod) zjišťuje přítomnost a množství složek podmiňujících korozi v horninovém prostředí, v podzemních a povrchových vodách. Pro konstrukce ze železných kovů je důležité určit především:

·         vlhkost zemin,

·         reakci zemin a vod,

·         obsah celkové síry v zeminách,

·         obsah síranů v zeminách a vodách,

·         obsah chloridů v zeminách a vodách,

·         agresivní oxid uhličitý ve vodách.

Inženýrskogeologickým průzkumem příp. speciálním korozním průzkumem, který vymezuje výše uvedená norma, by se měla také zjistit existence elektrických stejnosměrných proudů v horninovém prostředí (bludné proudy, jejich hustota), příp. v cizím proudovém poli, zdánlivý měrný odpor půdy ad. (viz. předmět geofyzika).

Míru agresivity prostředí (zemin a vod) na ocel lze určit pomocí hodnot uvedených v tabulce 13.2. Agresivita prostředí je dána nejvíce nepříznivou hodnotou s ohledem na další korozní faktory.

ad 2) chemické působení podzemní vody na beton

ČSN EN 206-1 Beton - Část 1: Specifikace, vlastnosti, výroba a shoda uvádí šest hlavních stupňů vlivu prostředí na beton, přičemž mimo prvního jsou všechny dále odstupňovány. Ke každému stupni je uveden popis prostředí a informativní příklady výskytu stupně vlivu prostředí. Stupně vlivu prostředí na beton uvádí tabulky 13.3a, 13.3b.

Nejdůležitější vliv prostředí, který je v České republice nejvíce používán vzhledem ke geografickým podmínkám, je – „chemické působení“ (v normě č.6), jimž jsou vymezeny stupně agresivity vody a zeminy na beton. Pro jejich určování jsou důležité mezní hodnoty (tab. 13.4), se kterými jsou zjištěné parametry odebraných vzorků porovnávány a poté klasifikovány.

Klasifikace chemického působení prostředí platí pro zeminu a podzemní vodu při teplotě vody nebo zeminy v rozmezí +5 ˚C až +25 ˚C a pro velmi mírnou rychlost proudění vody blížící se nehybnému stavu. Ve většině inženýrskogeologických průzkumů není rychlost proudění podzemní vody zjišťována nebo je zanedbatelná, proto jsou hodnoty uvedené v tabulce 13.4 využívány téměř obecně.

Pro stanovení celkového stupně agresivity na beton v rámci zájmové lokality je určující nejvyšší hodnota jednotlivých chemických charakteristik. Pokud dvě nebo více chemických charakteristik jsou stejného stupně, pak je nutno použít nejbližší vyšší stupeň, pokud zvláštní studie pro tento specifický případ neprokáže, že to není nutné.

13.1 Zadání programu

1) Vypište fyzikálně-chemické charakteristiky vody, kterou lze považovat za zvýšeně agresivní na ocel a vysoce agresivní na beton.

2) Určete stupeň agresivity na ocel i beton vzorku vody (příp. také zeminy) s těmito charakteristikami:

     a) pH = 8,5; SO₄^2- (voda)= 631,5 mg.l^-1; SO₃^2- + Cl = 254,6 mg.l^-1; agresivní CO₂ = 0,2 mg.dm^-3; γ = 0,045 S.m^-1; i = 0,0001 A.m^-2; ς_z = 25,5 Ω.m^-1.

     b) pH = 4,5; SO₄^2- (zemina)= 15,19 g.l^-1; SO₃^2- + Cl = 37,4 mg.l^-1; agresivní CO₂ = 0,1 g.dm^-3; γ = 0,005 S.m^-1; i = 1.10^{-6 A.m-2}; ς_z = 88,1 Ω.m^-1.

     c) pH = 7,5; SO₄^2- (voda)= 951 mg.l^-1; SO₃^2- + Cl = 156 mg.l^-1; agresivní CO₂ = 40 mg.dm^-3; NH₄⁺ = 30 mg.l^-1;γ = 0,02 S.m^-1;.

 

 

ZPĚT NAHORU        ZPĚT NA TEXTOVOU MULTIMEDIÁLNÍ ČÁST        ZPĚT NA ÚVODNÍ STRANU