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海洋生物附着对混凝土结构耐久性能影响

何晓宇 李天 沈坚 张亚军 夏晋 金伟良

何晓宇,李天,沈坚,等. 海洋生物附着对混凝土结构耐久性能影响[J]. 水利水运工程学报,2020(5):1-9 doi:  10.12170/20190906003
引用本文: 何晓宇,李天,沈坚,等. 海洋生物附着对混凝土结构耐久性能影响[J]. 水利水运工程学报,2020(5):1-9 doi:  10.12170/20190906003
(HE Xiaoyu, LI Tian, SHEN Jian, et al. Influence of marine organisms adhesion on durability of concrete structures[J]. Hydro-Science and Engineering, 2020(5): 1-9. (in Chinese)) doi:  10.12170/20190906003
Citation: (HE Xiaoyu, LI Tian, SHEN Jian, et al. Influence of marine organisms adhesion on durability of concrete structures[J]. Hydro-Science and Engineering, 2020(5): 1-9. (in Chinese)) doi:  10.12170/20190906003

海洋生物附着对混凝土结构耐久性能影响

doi: 10.12170/20190906003
基金项目: 国家自然科学基金面上项目(51778566);国家自然科学基金重点项目(51638013);浙江省交通运输厅科研计划项目(2018016);浙江省自然科学基金重点项目(LZ16E080002)
详细信息
    作者简介:

    何晓宇(1981—),女,辽宁抚顺人,博士,主要从事港航工程结构优化设计研究。 E-mail:hexy@zjic.com

    通讯作者:

    夏 晋(E-mail:xiajin@zju.edu.cn

  • 中图分类号: TV332

Influence of marine organisms adhesion on durability of concrete structures

  • 摘要: 为研究海洋生物对混凝土结构的影响机理,分别对海洋动物、植物以及微生物3种类型的海洋生物进行分析,重点讨论3种生物对混凝土结构的腐蚀机理和增强机理,并对其利用和防治进行了详细论述。通过某码头混凝土桩的现场长期暴露试验,研究混凝土内部的氯离子浓度、混凝土电阻率及钢筋电位的分布规律。结果表明,浪溅区的表面氯离子含量低于潮汐区,而混凝土氯离子扩散系数较为接近。贝类生物的聚集作用对混凝土抗氯离子性能具有正负效应:一方面,贝类覆盖区混凝土的表面氯离子含量较低,表明贝类的存在有利于降低混凝土表面氯离子的聚集,在混凝土表面起到物理保护作用,一定程度上有利于阻止氯离子的入侵;另一方面,贝类覆盖区混凝土内氯离子扩散系数大于光滑表面区,贝类的存在可能导致混凝土本体发生变化,削弱了混凝土自身的抗氯离子侵蚀能力,加快了氯离子在混凝土内部的传输。有贝类聚集时,混凝土表面电阻最低,且混凝土内部钢筋的腐蚀电位较负,表明该区域混凝土内部钢筋的腐蚀风险最高,该海域贝类存在可能对混凝土的耐久性能造成不利影响。
  • 图  1  试验桩现场检测区域

    Figure  1.  In-situ test areas of the test piles

    图  2  氯离子浓度分布

    Figure  2.  Chloride ion concentration distribution

    图  3  钢筋电位分布(图中阴影区为贝类覆盖区)

    Figure  3.  Reinforcement potential distribution

    表  1  混凝土内部不同深度的氯离子含量

    Table  1.   Chloride ion concentration at different depth of concrete samples

    位置不同深度氯离子含量(占砂浆质量比)/%
    0~
    10 mm
    10~
    20 mm
    20~
    30 mm
    30~
    40 mm
    40~
    50 mm
    50~
    60 mm
    60~
    70 mm
    70~
    80 mm
    80~
    90 mm
    90~
    100 mm
    东北侧桩 浪溅区(无贝类聚集) 0.023 4 0.005 9 0.003 7 0.004 0 0.004 3 0.003 1 0.002 7 0.002 2 0.002 7 0.002 2
    潮汐区(无贝类聚集) 0.142 0 0.017 3 0.006 6 0.004 7 0.004 9 0.004 2 0.003 7 0.003 1 0.003 1 0.002 4
    潮汐区(有贝类聚集) 0.110 9 0.049 0 0.018 6 0.006 1 0.005 2 0.004 9 0.004 2 0.004 8 0.004 6 0.002 7
    西南侧桩 浪溅区(无贝类聚集) 0.013 0 0.006 3 0.005 4 0.004 5 0.005 3 0.003 6 0.002 6 0.002 2 0.003 0 0.002 3
    潮汐区(无贝类聚集) 0.135 0 0.012 0 0.007 0 0.005 4 0.005 4 0.004 5 0.003 8 0.003 3 0.002 7 0.002 2
    潮汐区(有贝类聚集) 0.110 0 0.047 0 0.017 0 0.006 0 0.004 6 0.003 3 0.002 9 0.004 2 0.003 5 0.003 2
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    表  2  混凝土电阻率测试结果

    Table  2.   Test results of concrete resistivity

    位置电阻率/(kΩ·cm)
    浪溅区(无贝类聚集) 200 200 200 200 200 200 200 65 200 200
    200 200 200 200 200 200 200 66 200 200
    潮汐区(无贝类聚集) 95 109 88 107 107 107 80 106 92 83
    100 74 109 109 99 87 85 85 91 86
    潮汐区(有贝类聚集) 78 105 100 74 95 88 81 105 103 63
    107 107 107 93 87 76 90 89 75 46
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  • 收稿日期:  2019-09-06

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