海洋生物膜对海洋混凝土抗氯离子渗透性的影响

论文摘要

随着海洋混凝土工程的日益增多,海洋环境下的混凝土耐久性受到了极大的挑战。在众多影响海洋混凝土耐久性的因素当中,氯离子导致的钢筋锈蚀是最为严重的因素之一。最近发现在海洋潮间带的混凝土表面上附着许多海洋生物,形成一层很厚的膜状结构,即本文所称的海洋生物膜,这些生物膜的成分中包含藤壶、牡蛎的外壳以及微生物及其有机代谢产物,同时发现附着之生物膜与混凝土耐久性之间有一定的关系,本文基于这个现象,对海洋生物膜对海洋混凝土抗氯离子渗透性的影响进行了系列的研究。所开展的工作主要有:(1)对青岛某海港旁防波堤上的混凝土工程进行钻芯取样,分析附着在混凝土表面上的生物膜组成成分;(2)对钻芯混凝土进行氯离子加速渗透试验,分析生物膜中的各种成分以及生物膜失去活性前后对潮间带混凝土抗氯离子渗透性的影响;(3)测定混凝土中氯离子含量沿深度的分布规律,分析附着于混凝土表面上的生物膜在混凝土长期服役过程中对混凝土抗氯离子渗透性的作用;(4)通过微观手段观察钻芯混凝土上生物膜的微观结构和分析生物膜的成分,从微观的角度分析生物膜对混凝土抗氯离子渗透性的影响。通过以上的研究工作,得出以下研究结果:潮间带混凝土表面海洋生物膜成分主要为牡蛎、藤壶外壳、微生物及其有机代谢产物等;海洋生物膜中的牡蛎外壳和藤壶夹杂附着在潮间带上层混凝土时对混凝土抗氯离子渗透影响最大,能减少渗入混凝土内部的氯离子含量;从整个混凝土服役过程来看,潮间带上层混凝土的实际氯离子含量高于下层,说明潮间带上层混凝土表面上的生物膜保护效果不够理想;研究表明生物膜具有活性时对混凝土抗氯离子渗透影响优于失去活性后,可能与微生物中的嗜盐菌吸收Cl?、生物膜干燥后部分脱落等因素有关;混凝土的碳化检测和微生物种属鉴别结果表明生物膜中不存在硫氧化、硫还原腐蚀,微生物亦未对混凝土的中性化造成不利影响。本文为研究海洋混凝土工程的耐久性和防护提供了另一种思路和方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 混凝土结构的耐久性与现状
• 1.2 混凝土结构的耐久性与渗透性
• 1.2.1 混凝土的耐久性与渗透性之间的关系
• 1.2.2 氯离子引起钢筋锈蚀的作用机理
• 1.2.3 混凝土抗氯离子渗透性测试方法简介
• 1.3 海洋混凝土工程耐久性防护研究现状
• 1.4 海洋生物膜与海洋混凝土工程的调研
• 1.5 本论文研究目的、意义和内容
• 1.5.1 本文研究目的和意义
• 1.5.2 本文研究内容
• 第2章 混凝土钻芯取样和海洋生物膜成分分析
• 2.1 现场钻芯取样
• 2.1.1 工程现场概况
• 2.1.2 混凝土钻芯取样
• 2.2 混凝土芯样外观检查及附着生物介绍
• 2.2.1 牡蛎概况
• 2.2.2 藤壶概况
• 2.2.3 软体动物外壳和藤壶胶的形成机理
• 2.3 海洋生物膜中的微生物以及对混凝土性能的影响
• 2.3.1 钻芯混凝土表面生物膜中的微生物
• 2.3.2 微生物对混凝土耐久性的影响
• 2.4 本章小结
• 第3章 钻芯混凝土氯离子加速渗透试验
• 3.1 测试混凝土氯离子渗透性所采用的方法及准备工作
• 3.1.1 测定混凝土抗氯离子渗透性的方法
• 3.1.2 混凝土芯样加工和试验步骤
• 3.2 海洋生物膜具有活性时的试验结果
• 3.2.1 潮间带下层的试验结果
• 3.2.2 潮间带上层的试验结果
• 3.2.3 浪溅区的试验结果
• 3.3 生物膜死亡后的试验结果
• 3.3.1 潮间带下层混凝土生物膜死亡后的对比试验
• 3.3.2 潮间带上层混凝土生物膜死亡后的对比试验
• 3.4 本章小结
• 第4章 钻芯混凝土氯离子含量及碳化分析
• 4.1 引言
• 4.1.1 氯离子的存在形式
• 4.1.2 混凝土中引起钢筋锈蚀的氯离子含量临界值
• 4.1.3 测定混凝土中氯离子含量的试验方法
• 4.2 各层混凝土氯离子含量的测试结果
• 4.2.1 潮间带下层
• 4.2.2 潮间带上层
• 4.2.3 浪溅区
• 4.3 混凝土的碳化
• 4.4 各层混凝土中氯离子含量分布特点
• 4.4.1 氯离子的总含量分布特点
• 4.4.2 自由氯离子和结合氯离子含量分布特点
• 4.5 本章小结
• 第5章 混凝土及生物膜的微观分析
• 5.1 防波堤上各层混凝土的微观形貌及微区域成分分析
• 5.1.1 潮间带下层混凝土微观结构及表面能谱图
• 5.1.2 潮间带上层混凝土微观结构及表面能谱图
• 5.1.3 浪溅区混凝土微观结构及表面能谱图
• 5.2 海洋生物膜与混凝土抗氯离子渗透性的关系
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢