水工混凝土建筑在服役中极易遭受水生物的附着污损,其中入侵性污损生物——淡水壳菜已成为困扰南方输水工程的一大难题,对混凝土产生了侵蚀破坏作用,严重影响了混凝土构筑物的服役寿命,迫切需要研究其侵蚀机理和防治方法。论文基于广东省东深供水工程,首先对生物污损体系代谢产物和混凝土侵蚀劣化情况进行研究分析,以明确淡水壳菜为主的生物污损体系对混凝土的侵蚀原因和影响程度。然后模拟研究了生物代谢酸及其与水流冲刷耦合作用对水泥净浆的侵蚀,从化学组成、孔结构变化、侵蚀深度、单位表面质量损失等方面分析了生物代谢酸单因素作用及其与水流冲刷耦合作用两种情况下的水泥基材料的劣化机理和劣化速率。最后,采用涂料防护法进行了现场挂板和实验室涂覆试验,初步探究了不同种类涂料对防生物附着和对混凝土的保护效果。对淡水壳菜为主的生物污损体系取压滤液及混凝土芯样的研究结果表明,淡水壳菜在输水建筑物混凝土表面附着量极大,同时伴有泥沙、藻类、细菌、真菌,对混凝土的侵蚀是它们所形成的污损体系的综合作用所致,主要侵蚀介质为代谢产物乙酸和丙酸。侵蚀介质可使水化产物氢氧化钙和水化硅酸钙分解,污损生物的附着可使混凝土碳化。实验室模拟生物代谢酸及其与水流冲刷耦合作用对水泥净浆的侵蚀研究结果表明,生物代谢有机酸侵蚀下的水泥净浆,由于侵蚀产物(羧酸盐)溶解度较大,侵蚀所致钙溶出远大于侵蚀碳化作用,故孔隙率随侵蚀时间始终保持增大趋势。侵蚀深度与时间t1/2呈正比,耦合作用下侵蚀系数是单因素作用下的2.72倍,即冲刷会加速有机酸的化学侵蚀。耦合作用下的单位表面质量损失是单因素作用下的3.77倍,大于以侵蚀深度表示的侵蚀程度,充分体现了有机酸侵蚀的化学作用和水流冲刷的物理作用。因此,单位表面质量损失更适用于耦合作用下水泥基材料的性能劣化评价。现场及实验室防护试验结果表明,淡水壳菜初期(0~6个月)在混凝土表面附着至少需要4N的附着力,当在表面形成稳定固着后(至12个月),附着强度增大至6~8N,生附着量也快速增多至约1200个/m2。生物附着量与涂层接触角呈负相关关系,表明低表面能涂料是防治淡水壳菜附着的较佳选择。关西BIOX涂料的防生物附着性及对混凝土的保护性均为最佳,但涂层显微硬度较低,适用于含砂量少、水流冲刷磨蚀强度低的输水区段;其次为中核2000B涂料,虽然其他性能逊于关西涂料,但涂层显微硬度更高,可广泛应用于输水工程中;碱激发涂料防护效果与中核2000B涂料相当,但开裂剥落问题有待解决;赛博斯涂层防护效果较差。涂层的接触角、显微硬度、耐酸性可作为筛选防护涂料的评价指标。