摘要：随着时代的发展，砼结构表面技术逐渐被工程建筑领域所重视，在桥梁、公路和大型水工建筑中经常可以看到砼结构的建筑风格。文章首先分析了砼结构表面的碳化、变黑现象，并介绍了砼结构表面产生碳化、变黑现象的具体原因，随后介绍了预防砼结构表面出现碳化问题的技术路线，最后以现场试验为基础进行阐述，希望能给相关人士提供一些参考。
关键词：砼结构表面；碳化原因；防护措施
引言：对砼结构表面产生碳化、发黑现象进行深入分析，并利用荷叶理论，通过有机硅防水剂提高砼结构表面的自洁性和防水性，能够进一步延长砼结构表面耐久性。因为环境等方面的影响，在现代施工建设管理的过程中，假如没有对砼结构表面进行有效防护，就会在砼结构表面受到破坏后进行护理维修，而这一过程需要付出更多的代价，因此应该采取有效措施，加强砼结构表面的防护质量，降低成本支出。
一、砼结构表面碳化、变黑现象
在部分建筑工程中，砼结构表面经常会出现各种变黑和碳化的问题，因为严重的砼结构表面碳化现象，从而导致建筑内部砼表面出现变黑、开裂等问题，结构内部钢筋也被锈蚀，影响了建筑结构的整体强度，同时对于建筑工程的外观形象也产生一定的影响。在最终建筑成果出来后，还会导致业主产生疑问，降低工程质量，因为砼结构表面的黑化、碳化问题会影响业主对于工程建设的印象。建筑工程中的砼结构表面产生黑化和碳化等现象主要和环境之间拥有密切的联系。在施工建筑范围中，因为水环境特性和空气等方面的影响，会导致砼结构表面产生碳化问题。比如在亚热带以及相关过度地域范围内，平均温度大概在二十一到二十二度左右，年平均湿度为75.89%，降雨较为频繁，以及存在酸雨现象的区域当中会对砼结构表面造成破坏，造成土壤酸化以及动植物和人员伤亡等现象。
砼结构表面的黑化与碳化除了和大气环境拥有不可分割的联系之外，同时还和另一种因素有关，那就是渗透的原因。离子的入侵是导致钢筋腐蚀的另一种原因，在氯离子入侵到钢筋的表层后，同时内部含量超出标准界限时，就会导致局部区域出现钝化问题，并溶解钝化膜[1]。如此没有保护层的钢筋有氧合水渗透的情况下就会出现电化学腐蚀现象，产生一种氧化铁，体积膨胀，最终导致砼结构表面裂开，降低砼结构表面防渗性能，破坏建筑物。
二、砼结构表面碳化、变黑的成因
酸雨对于砼结构表面的影响，酸雨主要是由亚硫酸这一成分所组成的，此外还含有部分硝酸和硫酸，大部分情况下能够和砼结构表面中的氢氧化钙会产生反应生成硫酸钙和氮氧化钙等物质。而砼结构表面中的碳化问题则是因为砼结构表面拥有一定的多孔性，能够和砼内的各种碱性物质进行反应，这一过程也可以看做是碳化的过程，同时大气中酸雨的影响，以及砼结构表面在昼夜温差的影响下产生变化，出现频繁的收缩与膨胀现象，空气中的有害物质进入到砼结构表面中，进一步催化了砼结构表面的碳化过程。
碳化对于砼结构表面具有多种危害，比如会降低砼结构的弹性模量和强度，出现碳化收缩裂缝问题等，而其中最为严重的影响就是降低砼结构表面的碱性程度，会影响钢筋的保护层，降低砼结构的耐久性。碳化速度在一定时间内可以通过碳化深度来显示。碳化深度通常可以利用实验室进行碳化加速试验来进行测定。除此之外，结合二氧化碳在砼结构表面中的扩散原理，大部分研究学者以砼结构表面碳化深度为目标建立了相应的数学模型[2]。此次就通过相依的碳化模型对文献中的砼结构表面碳化深度进行预测，具体结果如表1所示。
表 1 砼结构表面钢筋锈蚀、碳化和渗透性指标数据分析
通过表1我们能够发现砼结构碳化深度和渗透深度之间的联系较为密切，其中的相关系数是0.858，相关程度明显。通过碳化模型所预测碳化深度的结果和修正后的交流电阻可以获得相同的成果，两者之间的关联系数是-0.734，联系程度较为明显，通过上述分析内容我们了解到可以利用砼结构渗透性对其抗碳化能力进行测试，由于砼结构表面交流电阻和渗透深度相比测量起来更加方便，在砼结构表面碳化性能评价中的应用潜力更大。
砼结构建筑的钢筋腐蚀性程度能够影响建筑的使用寿命和整体强度。而钢筋的腐蚀又和砼结构表面渗透性之间拥有不可分割的关系。砼结构表面高碱性能够让钢筋的表面产生一种紧致的钝化膜，更好地保护钢筋不会受到其腐蚀的影响。二氧化碳经过砼结构表面渗透到砼结构当中后，和其中的氢氧化钙产生反应，导致碳化，降低了砼结构的碱性。随着砼结构表面碱性程度的降低，钢筋表面钝化膜也将变成一种不稳定的状态，严重的情况下还会被直接破坏。离子的入侵是导致钢筋腐蚀的另一种原因，在氯离子入侵到钢筋的表层后，同时内部含量超出标准界限时，就会导致局部区域出现钝化问题，并溶解钝化膜。如此没有保护层的钢筋有氧合水渗透的情况下就会出现电化学腐蚀现象，产生一种氧化铁，体积膨胀，最终导致砼结构表面裂开，降低砼结构表面防渗性能，破坏建筑物。
三、预防砼结构表面产生碳化现象的技术路线
为了解决砼结构表面碳化问题的关键就在于采取有效措施不断提高砼结构表面的水分渗入状况和抗渗性，而这一处理工作也叫做砼结构表面工程，利用机械、化学、物理工艺，改善砼结构表面的性能、结构、组织和材料成分等因素，促进砼结构表面耐久性的有效提高。表面工程可以通过覆盖、装修=涂刷等渠道进行，通过刮灰涂装进行封闭处理是不可取[3]。为了进一步提升砼结构表面耐久程度，同时让建筑物维持良好的外貌景观，积极发现有效解决方法，比如为了解决建筑外墙清洗难度大和涂画等问题，可以在外墙上涂刷有机防水剂，能够发挥出有效的保护作用。
我国也拥有相似的材料，具体应用原理是有机硅聚合物，与水、二氧化碳进行反应后，在建材的表面能够形成一种透气呼吸式的憎水层，拥有良好的防渗阻水成效，这种材料还有一种特殊的优势，就是能够进行自主清洁。这类材料等效果就像是荷叶一样，荷叶表面的水就可以看作是一种憎水，能够让荷叶表面时刻保持一种整洁的状态。荷叶自洁表面需要拥有两种基础条件，首先是表面应该拥有和蜡质晶体相似的低表面能，其次是表面保持一种粗糙的状态。粗糙感主要是固体表面和液体之间进行接触时，从液气表面经过液体到固体和液体界面之间所产生的角就是接触角，随着接触角相应数值的降低，液体针对固体表面湿润程度也越好，在超过九十度时，就会拒水，在达到一百八十度后抵达理想状态。
四、现场试验
结合上述的荷叶原理，对砼结构表面的抗渗能力进行研究，因为砼结构表面十分接近于荷叶表面，有机硅防水剂也不同于沥青、有机涂料等材料的防水原理，沥青和有机涂料主要是利用砼结构表面孔眼和堵塞砖石来实现防水功能的，有机硅防水剂则是利用结构材料和渗透之间的化学反应，和内部产生一种活性反应物质，在砼结构表面中和二氧化碳产生反应导致膨胀脱水交联现象，随后与基材共同形成了一种网状结构，提高抗渗、防水效果，变成一种憎水、透气的环保呼吸界面保护层，在雨水低落到砼结构表面时，就像是滴落于荷叶之上，不会留下任何水迹，防水透气性比较好，和普通的防水剂不同，将其涂抹到建筑物表面时，能够发挥出突出的防霉、防潮和防水功能，避免出现青苔。有机硅防水剂还不会堵塞建筑材料之间的缝隙，因此除了拥有良好的抗水性能之外，还能让建筑物维持正常的透气性，这也是其突出优势之一。
将有机硅防水剂涂抹到建筑物后发现，不会粘尘土，让建筑物保持良好的清洁性，结合平整度和接触角之间的联系规律我们能够了解到在接触角低于九十度的条件下，表面较大的粗糙条件会进一步降低接触角，在接触角超出九十度的条件下，粗糙表面能够体提高接触角。而有机硅和水之间的接触角超出了九十度，因此粗糙显微结构能够进一步扩大接触角，大概能够提高一百四十度左右。为了验证防水剂效果，在建筑工程顶栏杆中实施生产性试验，发现最终效果较好，砼结构表面不会出现浸水现象，在雨后能够快速恢复洁净，成本优势较为突出，材料用量平均每平方米0.361千克，综合价每平方米四十八元。
结语：综上所述，据相关试验结果证明，荷叶理论原理下的有机硅防水剂能够有效处理砼结构表面所产生的黑化和碳化等问题，进一步提高了砼结构表面的抗腐蚀性。但是在试验后发现，并不是所有种类的防水剂都拥有长时间的保护效果，只有通过具体的试验验证，来挑选适合的防水试剂。随着时代的发展，砼结构表面施工技术的应用范围逐渐变大，能够有效减少建筑维护成本支出，提高工程建设效益。
参考文献：
[1]郭连建，张永增.海口枢纽混凝土结构表面的防碳化处理[J].河北水利，2016（07）：30.
[2]刘玉山，王忠诚.混凝土结构表面碳化原因与防护措施研究[J].水利水电施工，2018（03）：78-79+82.
[3]王忠诚，余建华.砼结构表面碳化原因与防护措施研究[J].水利水电施工，2017（03）：111-113.
论文作者:付军政
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/22
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