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水 利 学 报

２０２４年 ３月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５５卷 第 ３期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２４）０３ － ０３２５ － １１

输水建筑物表面淡水壳菜防护涂层研发及适用性分析

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闫军涛 １，２ ，张社荣 １，２ ，马梓? ，张吉康 ，王 超 １，２ ，王枭华 １，２
（１．天津大学 水利工程智能建设与运维全国重点实验室，天津 ３０００７２；２．天津大学 建筑工程学院，天津 ３０００７２；
３．中国南水北调集团中线有限公司，北京 １０００３８）

摘要：淡水壳菜附着在输水建筑物壁面会导致输水结构混凝土性能劣化、糙率增加等诸多严重问题，然而当前尚
缺乏切实有效的防治对策。针对输水建筑物中淡水壳菜防治难题，研发了一种无毒新型淡水壳菜防护涂层，通过
试验手段表征了涂层微结构、表面能、力学性能等；研究了淡水壳菜活体在涂层表面的行为特性，对比了研发涂
层与 ６种现存涂层表面淡水壳菜的平均附着率和平均垂向分离力，深入分析了淡水壳菜在现存涂层表面的附着机
理及研发涂层的防附着机理。结果表明：与 ６类无毒现存涂层中防附着效果较好的硅橡胶涂层相比，本文所研发
涂层淡水壳菜平均附着率、平均垂向分离力分别下降 ５８．３３％，４６．６７％；与混凝土表面相比，涂层表面淡水壳菜
平均附着率、平均垂向分离力分别下降 ８０．２６％，９１．１１％。研发涂层同时具备 “低表面能” “微结构” “弹性”
“低污损脱除参量” 特点，污损脱除参数优于同类涂层。本研究可为输水建筑物中淡水壳菜防护涂层选择与性能
分析提供参考，对淡水壳菜防治提供一种新路径。
关键词：淡水壳菜；防护涂层；微结构；垂向分离力；污损脱除
文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２３０４２６
中图分类号：ＴＶ４７
１ 研究背景

淡水壳菜，属贻贝科，是一种污损生物，其黏附力极强，几乎可附着在任何无毒材料表面。近年
来，我国部分大型输水建筑物中相继出现了淡水壳菜入侵问题，主要表现为淡水壳菜高密度附着在输
水建筑物内部，并出现严重生物污损现象，如图 １所示，这给工 程 运 行维 护 和 安全 带来 诸多 负面影
响。随着我国大型跨流域调水工程的相继实施，以淡水壳菜为代表的生物污损现象逐渐成为不可忽
视的问题。淡水壳菜高密度附着于输水渠道、渡槽、倒虹吸等混凝土壁面，会造成建筑物输水能力
降低、附着面侵蚀，影响建筑物运行，如图 １（ｂ）所示。我 国广 州 抽 水蓄 能 电 厂调 水隧 洞中 出现淡
水壳菜大量附着问题，对衬砌混凝土造成了一定程度的破坏，广东省惠州市西枝江泵站蝶阀出现了
因淡水壳菜附着导致的堵塞问题 ［１］ 。淡水壳菜附着在输水管道内，管道混凝土显示出了物理 － 化学
性能退化现象，淡水壳菜足丝侵入混凝土，可能导致裂缝产生等问题 ［２］ 。另有研究发现淡水壳菜侵
蚀会导致混 凝 土 孔 隙 率 增 加、 表 观 密 度 下 降、 碳 酸 钙 流 失 等 问 题， 进 而 导 致 混 凝 土 微 观 性 能 损
伤 ［３ － ４］ 。此外，淡水壳菜死亡腐烂后会影响水质，甚至污染环境。可见，淡水壳菜对输水建筑物输
水能力、混凝土材料耐久 性、水质安 全等方 面均可能造 成严 重 影 响，开 展 淡 水 壳 菜 防 治 研 究 势 在
必行。
当前，淡水壳菜污损的防治方法主要包括生物防治法、化学防治法、高温水浴法、离水干燥法、
水力学法等一系列方法 ［５ － １０］ ，但针对大型输水工程，大多数方法的适用性尚需进一步研究论证。涂

收稿日期：２０２３ － ０７ － １３；网络首发日期：２０２４ － ０３ － ２１
网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２４０３１９．１３５４．００３．ｈｔｍｌ
基金项目：天津市自然科学基金面上项目（２１ＪＣＹＢＪＣ００４１０）
作者简介：闫军涛（ １９８９ － ），博士生，主要从事大型输水建筑物中生物污损防治、水工新材料等研究。Ｅ － ｍａｉｌ：８８４５６１５９８＠ｑｑ．ｃｏｍ
通信作者：王超（１９８６ － ），博士，副教授，主要从事水工结构及材料等研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｗａｎｇｃｈａｏｓｇ＠ｔｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
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