海洋附著生物對硫鋁酸鹽水泥混凝土表面結(jié)構(gòu)的影響研究.pdf

1、隨著硫鋁酸鹽水泥混凝土在海洋工程中的應(yīng)用的日益增多，發(fā)現(xiàn)海洋環(huán)境下的硫鋁酸鹽水泥混凝土表層常附著有大量的海洋附著生物，這些附著生物中，藤壺是最強的優(yōu)勢群種。研究發(fā)現(xiàn)海洋生物的附著對海洋工程產(chǎn)生一定的影響，但影響結(jié)果及作用機理尚未明確，因此本文研究以藤壺為主要的海洋附著生物，研究其附著之后對硫鋁酸鹽水泥混凝土表面結(jié)構(gòu)及表面理化性能的影響，同時對藤壺附著之后混凝土的力學(xué)性能、表層抗?jié)B性能、抗碳化性能進行了研究。研究結(jié)果表明:
　　(1

2、)酵母粉、蔗糖、蛋白胨等營養(yǎng)物質(zhì)對藤壺的附著影響不大，而海洋自然環(huán)境對藤壺的附著起著重要作用，生長繁殖的適宜溫度為20℃～28℃，海水pH為7.9～8.4。藤壺可以在海洋環(huán)境中的大部分基材上附著，不同附著基材表面藤壺的底盤厚度不同，混凝土、石頭、紅磚、空心磚表層底盤厚度分別約為400μm、300μm、100μm、100μm。其中石頭和混凝土的底盤較為致密，而紅磚和空心磚的底盤較為疏松。通過紅外光譜分析，藤壺膠體主要官能團為胺基(-NH2

3、)、羰基(C=O)以及-C-N、-(CH2)n，n≥4。
　　(2)藤壺幼蟲較易附著在高表面能基材上，實驗得到硫鋁酸鹽水泥未水化和水化6h的表面能分別為51.46 mJ·m-2和58.26 mJ·m-2，隨水化進行其表面能增大。普通硅酸鹽水泥未水化和水化6h的表面能分別為49.37 mJ·m-2和56.32 mJ·m-2。水化時間相同時，硫鋁酸鹽水泥的表面能高于普通硅酸鹽水泥的表面能。
　　(3)藤壺的附著在混凝土表層形成一

4、層生物膜層，生物膜層除上殼體外，還包括藤壺底盤以及藤壺膠體。藤壺底盤主要元素為C、O、Ca，結(jié)構(gòu)十分致密，是一層天然的鈣質(zhì)層。藤壺膠體層厚度為10μm～20μm，主要元素為C、N、O，結(jié)構(gòu)疏松，可將藤壺緊密粘附在混凝土表層，同時膠體物質(zhì)可滲入混凝土表層孔洞中。藤壺附著之后C30和C50混凝土表層孔隙率分別降低4.9％和8.6％，表層孔的中值孔徑分別降低23.4％和80.1％。C30混凝土經(jīng)模擬海水侵蝕后孔徑在100μm～200μm和50

5、μm～100μm的孔體積分別為21.52×10-3ml和3.69×10-3ml，經(jīng)天然海水侵蝕后分別為2.4×10-3ml和20.05×10-3ml，天然海水中的混凝土試塊表面小孔體積增加，孔徑更加細化。
　　(4)硫鋁酸鹽水泥混凝土試塊經(jīng)過六個月侵蝕之后，C30混凝土經(jīng)淡水、模擬海水、天然海水侵蝕后的強度分別為39.3MPa、41.6MPa、42.3MPa，C50混凝土經(jīng)淡水、模擬海水、天然海水侵蝕后的強度分別為51.8MPa、

6、56.5MPa、58.3MPa。藤壺附著對混凝土的力學(xué)性能影響不明顯。C30和C50強度等級混凝土的滲透時間分別為淡水263s、1066s，模擬海水922s、1821s，天然海水958s、1934s，藤壺附著后對表層抗?jié)B性分別提高4％和6.2％。C30硫鋁酸鹽水泥混凝土，天然海水侵蝕的試塊7d碳化深度為1.6mm，28d時為5.6mm，增長250.0％;模擬海水侵蝕的試塊碳化7d時深度為3.4mm，28d時為8.3mm，增長144.1％