1、NEW BUILDING MATERIALSNEW BUILDING MATERIALS0引言藤壶是沿海港和海湾的主要污损生物1，对环境有很强的适应性，主要在潮间带至潮下带范围分布2，通过分泌粘性强、能够在水下交联聚合的胶粘物，附着在水下物体表面。藤壶的附着会对桥梁、水闸等造成腐蚀，如图 1 所示，降低建筑物使用耐久性3-5。混凝土结构防腐已成为全世界普遍关注的问题。目前，对防止混凝土因宏观生物腐蚀而劣化采取的防护措施已有研究6-8，常见的防护方法有机械铲除以及涂料防护。机械铲除可以采用高压水枪或者剐刀清除附着在混凝土表面的污损生物，但是，机械铲除混凝土表面附着物往往对混凝土表面产生一定的危害
2、，且不能完全铲除藻类和动物在混凝土表面产生的粘膜。Maury-Ramirez 等6的研究表明，二氧化钛钨酸钠对藤壶附着混凝土性能的影响基金项目：国家自然科学基金项目（52169024、42172287）收稿日期：2022-06-17；修订日期：2022-12-03作者简介：陈建国，男，1984 年生，硕士，教授级高级工程师，主要从事水工程材料与结构研究，E-mail：。陈建国1，2，梁锦程3，杜威莲3，程嘉明3，朱玉灵3，郑修宝3（1.广西壮族自治区水利科学研究院，广西水工程材料与结构重点实验室，广西 南宁530023；2.郑州大学 水利科学与工程学院，河南 郑州450001；3.河海大学 力
3、学与材料学院，江苏 南京211106）摘要：采用钨酸钠制备了抗腐蚀混凝土，通过统计藤壶数量，分析了钨酸钠对藤壶的抑制效果；通过测试抗压强度、劈裂抗拉强度及抗氯离子渗透性，分析了钨酸钠对混凝土力学性能与耐久性能的影响。结果表明：藤壶的抑制效果随着钨酸钠掺量的增加而提高；混凝土抗压与劈裂抗拉强度随着钨酸钠掺量的增加而提高，钨酸钠的高效抗菌作用降低了藤壶附着所引起的腐蚀作用，钨酸钠掺量为 2%时，试件的抗压及劈裂抗拉强度较空白组分别提高了 1.2%、1.3%；钨酸钠掺入降低了混凝土的电通量，钨酸钠掺量为 2%时，试件的电通量较空白组下降了 13.4%；藤壶的附着提高了混凝土的抗氯离子渗透性。关键词：
4、钨酸钠；藤壶；混凝土；抗压强度；抗氯离子渗透性中图分类号：TU528.36文献标识码：A文章编号：1001-702X（2023）02-0015-04Effect of sodium tungstate on the properties of barnacles adhering to concreteCHEN Jianguo1，2，LIANG Jincheng3，DU Weilian3，CHENG Jiaming3，ZHU Yuling3，ZHENG Xiubao3（1.Guangxi Key Laboratory of Water Engineering Materials and Str
5、uctures，Guangxi Institute of Water Resources Research，Nanning 530023，China；2.School of Water Conservancy Engineering，Zhengzhou University，Zhengzhou 450001，China；3.College of Mechanics and Materials，Hohai University，Nanjing 211106，China）Abstract：In this paper corrosion-resistant concrete was prepared
6、 using sodium tungstate，and analyzed the inhibition effect ofsodium tungstate on barnacles by counting the number of barnacles;the effect of sodium tungstate on the mechanical propertiesand durability of concrete was analyzed by testing the compressive strength，splitting tensile strength and chlorid
7、e ion penetrationresistance.The results showed that the inhibition effect of barnacles increased with the increase of sodium tungstate，the compressive strength and splitting tensile strength of concrete increased with the increase of sodium tungstate.The efficient antibacterialeffect of sodium tungs
8、tate reagent reduced the corrosive effect caused by barnacle adhesion，and the compressive strength and splitting tensile strength of 2%sodium tungstate specimens increased by 1.2%and 1.3%，respectively，compared with the blank group.Sodium tungstate incorporation reduced the electric flux of concrete，
9、and the electric flux of 2%sodium tungstate specimens decreased by 13.4%compared with the blank group.The attachment of barnacles improved the chloride ion penetration resistance ofconcrete.Key words：sodium tungstate，barnacles，concrete，compressive strength，anti-chlorine ion permeability中国科技核心期刊15新型建
10、筑材料202302涂料能够显著降低藻类在混凝土表面的覆盖率。但是这些有机锡化合物不仅污染海洋环境，甚至会影响海洋生态平衡7。也曾把重金属铜和锌作为涂料的成分，但是这些金属会扩散于海水之中，在抑制藻类或者动物类生长的同时也破坏了周围的环境和其他生物的生长，甚至导致其它生物死亡9。因此，如何克服机械铲除及涂料防护带来的混凝土结构破坏与环境污染等问题，是解决藤壶腐蚀混凝土的技术难题。Negishi 等10研究发现，钨酸钠对微生物的生长繁殖有很好的抑制作用，随其掺量的增加，抑制效果增强。Kong 等11研究了抗菌剂种类和含量对混凝土性能的影响，结果表明，抗菌剂在一定程度上可以防止混凝土结构的劣化。然而
11、钨酸钠对大型污损生物藤壶附着混凝土抑制效果及性能研究较少。本文分析了钨酸钠对藤壶抑制效果的影响，通过测试投放在潮差区掺钨酸钠混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度及抗氯离子渗透性，研究钨酸钠对混凝土力学性能与耐久性能的影响。研究结果为海洋环境下混凝土耐久性设计提供了参考。1试验1.1原材料水泥：P O42.5 水泥，密度 3.11 g/cm3，标准稠度用水量24.2%，比表面积 315 m2/kg，28 d 抗压、抗折强度分别为 53.2、8.5 MPa；粗骨料：2040 mm 白云岩块石，饱和面干表观密度2720 kg/m3，饱和面干吸水率 0.64%，坚固性指标 3%，硫酸盐及硫化物含量为 0.3
12、1%；细骨料：硅质岩人工砂，细度模数3.6，饱和面干表观密度 2700 kg/m3，饱和面干吸水率 1.0%，坚固性指标 5%，堆积密度 1510 kg/m3，空隙率 44%；钨酸钠：西陇科学股份有限公司产，相对分子质量 329.85，主要化学组成见表 1。表 1钨酸钠的化学组成%1.2试样制备混凝土基准配合比（kg/m3）为：m（水泥）m（砂）m（石）m（水）=2708611041162，制备钨酸钠掺量（等质量取代水泥）分别为 0、1%、2%的 3 组混凝土，研究钨酸钠掺量对混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度与抗氯离子渗透性的影响。将称好的粗骨料、水泥、细骨料依次倒入搅拌机，加盖后开机先干拌 10
13、20 s，再加水（含溶入水的钨酸钠）后继续搅拌23 min。将拌好的混凝土拌合物卸在钢板上，并刮干净粘附在搅拌机内壁上或残留的拌合物。将出机拌合物人工翻拌 23 次，使之均匀，然后按每层为试模总体积的 1/3 分 3 次装模，由边缘向内部插捣 15 次，每层插捣完毕后再进行下一层装模。最后人工对试件进行加压，并将试件表面修平整。1.3试验方法（1）藤壶附着数量。采用 150 mm150 mm150 mm 立方体试件，对 3 组混凝土（每组 3 个试件）选取藤壶附着最多的一面进行藤壶数量统计。（2）抗压、劈裂抗拉强度。依据 SL/T 3522020 水工混凝土试验规程，采用数显压力试验机对 3
14、组混凝土（每组 3 个试件）进行抗压、劈裂抗拉强度测试，试件尺寸为 150 mm150mm150 mm，抗压强度测试加载速度为 0.50.8 MPa/s，劈裂抗拉强度测试加载速度为 0.020.05 MPa/s。（3）抗氯离子渗透性。依据 SL/T 3522020，采用电通量表征试件的抗氯离子渗透性。从 150 mm150 mm150 mm 立方体试件中间切取 100 mm50 mm 试件，每组 3 个试件，采用 DTL-1 型液晶屏显电通量智能测定仪进行测试，施加电压为 60 V。2结果与分析2.1混凝土表面藤壶附着数量按配合比成型混凝土试件，标准养护 28 d 后投放到相应海域，将试件放置
15、在北部湾青山头水闸附近同一水平线，避免不同位置环境因素影响而引起的误差。调研发现，藤壶最适宜图 1藤壶附着水闸工程NaWO4 2H2O 水不溶物氯化物99.60.010.005硫酸盐0.01铁砷钼0.005 0.005 0.001陈建国，等：钨酸钠对藤壶附着混凝土性能的影响16NEW BUILDING MATERIALSNEW BUILDING MATERIALS由图 2 统计可知，未掺钨酸钠的空白组表面附着 212 个藤壶，掺 1%、2%钨酸钠组表面分别附着 58、28 个藤壶，较空白组分别减少了 72.6%、86.8%。由此可知，钨酸钠对藤壶附着有一定的抑制作用，且钨酸钠掺量增加时抑制效果
16、提高。钨酸钠造成抗菌效果明显提高的主要原因可能是钨酸钠具有水溶性，溶液中离子浓度高，使藤壶内部细胞成分溢出，干扰细胞代谢及酶蛋白的作用，导致藤壶生长细胞的死亡。2.2钨酸钠对混凝土抗压强度的影响3 组混凝土试件标准养护 28 d 后放置于北部湾青山头水闸潮差区，90 d 后取回，进行抗压强度测试，结果见表 2。表 2钨酸钠对混凝土抗压强度的影响由表 2 可见，掺 1%钨酸钠的混凝土放置潮差区 90 d 后抗压强度相较于空白组几乎不变；掺 2%钨酸钠的混凝土抗压强度达到 34.0 MPa，较空白组提高了 1.2%。这可能是因为适量钨酸钠对藤壶附着的抑制作用大，试件表面只零零散散地附着了少许藤壶，混凝土试件表面的微生物没有了藤壶分泌膜体的保护作用，其活性下降，且钨酸钠本身的抗菌作用也阻碍了噬酸菌等微生物的繁殖，大大削弱了微生物腐蚀对试件的不利影响。2.3钨酸钠对混凝土劈裂抗拉强度的影响3 组混凝土试件标准养护 28 d 后放置于北部湾青山头水闸潮差区，90 d 后取回，进行劈裂抗拉强度测试，结果见表 3。表 3钨酸钠对混凝土劈裂抗拉强度的影响由表 3 可见，空白组的劈裂抗拉强度为 2.24
