Качество воды зависит от степени ее минерализации (содержания растворенных в ней минералов горных пород и газов), содержания соединений из отходов промышленного производства и продуктов жизнедеятельности органического мира. Для строителя важно знать возможность использования воды различной минерализации, с содержанием органических веществ, механических при-месей. Между качеством воды для затворения бетонной (растворной) смеси и качеством воды-среды, в которой будет находиться поверхность бетонных (железобетонных) сооружений, большая разница. Общие положения о том, что вода для затворения должна быть по возможности чистой, требуют рассмотрения.
В природе совершается непрерывный круговорот воды поэтому естественно и систематическое изменение ее химического состава В зависимости от условий, в которых протекает вода — растворитель окружающих ее внешних сред (почв-грунтов, пластов внутри земли, карстовых массивов, отдельных линз в земной коре, водных бассейнов), ей дается соответствующее название.
Грунтовые воды —подземные потоки, питающиеся дождевыми, талыми водами и болотами, как правило, выходят на поверхность в виде ключей и небольших ручейков. Эти подземные воды текут по водоупорной толще горных пород (образуют поток воды над первым водоупорным слоем). Минерализация и состав этой воды находятся в прямой зависимости от тех горных пород, по которым протекает грунтовая вода. При небольшой растворимости пород степень минерализации воды весьма незначительна. Например, поток грунтовой воды, проходящий через карбонатные породы (известняк и доломит), имеет достаточно высокую временную .(гидрокарбонатную) жесткость, характеризующуюся содержанием ионов НСО3. Следовательно, чем разнообразнее на пути прохождения потока воды и растворимее горные породы (или составляющие их минералы), тем больше в ней растворимых соединений (особенно часто в таких минерализованных водах можно обнаружить ионы Na; С; Mg; Сl; S04; НСО3; т. е. хлориды, сульфаты и бикарбонаты натрия, кальция и магния). Такие же соединения находятся в морях и океанах.
В грунтовых водах имеются некоторые органические растворимые вещества. Биохимические процессы протекают в верхнем слое потока почвенной воды. Они обусловлены наличием на растительном слое почвы органической жизни (трав, кустарников, деревьев). По этой причине, в частности, болотные воды имеют высокую кислотную агрессивность. Органическая жизнь поверхностного слоя значительно изменяет состав воды и ее агрессивное воздействие на бетон.
Воды разного генезиса различаются не только по составу, но и по количеству тех или других соединений. Присутствие небольшого количества растворенных солей показывает, что такие воды являются мягкими.
В некоторых странах из океанической и морокой воды для удовлетворения бытовых нужд получают поваренную соль, для технических целей — бром, металлический магний (в 1 м3 такой воды содержится примерно 30 кг соли, 1,3 кг магния, 66 г брома, в малых концентрациях ценнейшие элементы таблицы Менделеева — марганец, йод, ванадий, никель, уран).
Междупластовые воды находятся в толще горных пород, в своеобразной обойме из двух водоупорных слоев, между которыми в водоносном горизонте течет поток. Такие воды в большей степени изолированы от попадания в них почвенных, загрязненных вод (в частности, артезианские питьевые воды — междупластовые воды). Химический состав и степень минерализации таких вод связаны с условиями их протекания в толще горных пород. Следует заметить, что в силу расположения в толще пород на достаточной глубине от дневной поверхности эти воды стабильны в любой период года. Изменение состава прямым образом связано с их положением в водоносных слоях.
Карстовые и линзовые воды характерны значительным колебанием химического состава и степени минерализации, что связано с разнообразием мест их образования при поступлении атмосферных осадков в растворимые горные породы и составляющие их минералы. Эти воды, как правило, образуются за счет поступления атмосферных осадков в толщу пород, потерявших монолитность.
Поверхностные речные воды в зависимости от источников, питающих реки, и пород, по ложу которых протекает поток, имеют различные химический состав и степень минерализации. Воды небольших речек с питанием из болот или воды, протекающие по хорошо промытым горным породам с высокой степенью растворимости или в местах выхода, например, сульфатных пород и т. д., имеют, различную степень минерализации. Следует иметь в виду, что ,в реки в различное время года с меньшей или большей интенсивностью иногда попадают воды промышленных предприятий.
Озерные воды характеризуются климатической зоной расположения (интенсивностью испарения), наличием или отсутствием из озера стока вод, рельефом местности и другими условиями. Поэтому степень минерализации и химический состав озер могут значительно отличаться от пресной воды до сильно минерализованной с содержанием 350 г/л солей, позволяющей организовать промышленную добычу солей.
Морские и океанские воды в зависимости от объема бассейнов более или менее стабильны по составу и минерализации. В океанских водах, наиболее стабильных по составу и степени минерализации, содержатся соли: хлористые и сернокислые натрий, магний и калий, бикарбонат кальция, бромистый магний.
Во многих рекомендациях для затворения смеси считается возможным использовать только воду, пригодную для питья. Перечисленные здесь сведения показывают, что, кроме некоторых составов артезианской воды, другие виды воды без еанитарно-технической обработки не пригодны для питья. Следует отметить, что в технических целях не любую воду можно использовать из-за ее состава. Для изготовления бумаги, текстиля, вискозы, в энергетическом хозяйстве, теплофикации, в том числе при эксплуатации бетонных и железобетонных конструкций (сооружений) к качеству воды предъявляют специальные требования, а качество воды-среды учитывается при проектировании бетонных сооружений. Например, в ГОСТ 8424—63 к воде для приготовления и поливки бетона предъявляются одни и те же требования, что во многих случаях усложняет работу.
Действительно, требование применять для приготовления и поливки дорожного бетона воду, пригодную для питья, не точно. Как известно, сильно минерализованные воды источников, применяемые для лечебных целей, пригодны для питья, но не годятся для поливки бетона. Обычную питьевую воду, специально обработанную, явно не целесообразно расходовать на поливку бетона, так как для этой цели можно использовать воду, не прошедшую такой обработки (пресную воду прудов, озер, рек).
Вода, применяемая для приготовления бетонной (растворной) смеси, не должна содержать химических соединений и примесей, которые могут влиять на строительно-технические свойства: изменять сроки схватывания в такой степени, что это окажется на условиях работы, тормозить твердение цемента, снижать морозостойкость, повышать водо- и газопроницаемость, вызывать деструктивные процессы в цементном камне, образовывать высолы на поверхности сооружения и вызывать многие другие отрицательные явления.
Чтобы не допустить в работу непригодную воду, необходимо произвести ее химический анализ. Можно отметить, что в ГОСТе на гидротехнический бетон регламентируются требования к воде для приготовления и поливки бетона. И в этом ГОСТе указано на недопустимость содержания в воде примесей, влияющих на нормальное течение схватывания и твердения; разрешается применять для затворения смеси морскую воду, содержащую не более 2% солей и для поливки неармированного массивного бетона сооружений (конструкций), если на их поверхности допускается появление выцветов (выделение солей — выеолов).
В этом ГОСТе особое внимание обращено также на воду, которую нельзя использовать ни для затворения бетона, ни для его поливки. Такое запрещение касается разных по составу болотных и промышленных сточных вод, а также вод, загрязненных примесями кислот, солей, нефти, масел (и аналогичных им вредных примесей). При этом нормируется: их водородный показатель рН (рН<4) и содержание сульфатов (в расчете на ион SO4 не более 0,27% от массы воды или 2700 мг/л). Если эти показатели сравнить с составом воды, то по содержанию ионов SO4 подходит грунтовая, а также речная вода двух составов.
Исследования, проводимые на протяжении десятков лет, показали, что недопустимо применять болотную и торфяную воду, содержащую органические вещества. Грунтовые, речные, озерные и морские воды в преобладающем числе источников пригодны для затворения смеси; морские воды не пригодны для длительной систематической поливки бетона; воды, содержащие соли, например хлориды, сульфаты, можно использовать после опытного затворения, при котором выясняется изменение скорости схватывания смеси.
Применение той или другой воды следует связывать с наличием или отсутствием арматуры в бетоне. Зимой в воду затворения при работе на холодных бетонах добавляют соли в значительных количествах: хлористые кальций и натрий, нитриты и нитраты кальция, мочевину, их различные комбинации и др. Следовательно, добавка солей при затворении смесей не только возможна, но и должна стать необходимым технически оправданным мероприятием. Зная, как влияют различные соли на процессы твердения бетона и имея анализ воды, намеченной для использования, легко определить ее пригодность. Заметим, что уход за бетоном при регулярной поливке более 60 дней требует во много раз большего количества воды, следовательно, в этом случае без анализа нельзя утверждать о недопустимости использования такой воды для ухода за бетоном.