鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)分析

安鵬

摘 要：由于建筑物在實(shí)際使用過程當(dāng)中，容易受到自然環(huán)境或者其他環(huán)境影響，促使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損壞或者老化現(xiàn)象，一定程度上影響建筑物自身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及安全性。本論文通過對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐用性的作用進(jìn)行分析，論述了影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素，同時(shí)對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的設(shè)計(jì)原則及內(nèi)容進(jìn)行闡述，最后提出了強(qiáng)化鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的相關(guān)措施。

關(guān)鍵詞： 鋼筋混凝土；結(jié)構(gòu)耐久性；設(shè)計(jì)分析；相關(guān)措施

1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的意義

通常情況下， 我國建筑工程施工設(shè)計(jì)階段，為確保建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，主要是借助于可靠度理論進(jìn)行設(shè)計(jì)。因此，當(dāng)建筑工程施工完成之后，只能夠?qū)ㄖ锏姆€(wěn)定性以及安全性提供保證，卻不能對建筑物的耐久性進(jìn)行合理規(guī)劃。再加上人們對于建筑物日常的維護(hù)管理工作重視不足，重視建筑物出現(xiàn)老化問題的現(xiàn)象非常普遍，需要得到社會(huì)以及城市居民的不斷重視。

存在一部分建筑工程為了盡量縮短工程施工進(jìn)度，采用含有氯化鈣的混凝土材料進(jìn)行工程施工，進(jìn)而造成嚴(yán)重的老化問題。近年來，社會(huì)中部分城市高層建筑的設(shè)計(jì)工作也出現(xiàn)一定的問題，例如，一些使用幾年的新建建筑出現(xiàn)耐久性相關(guān)方面的問題，需要盡快進(jìn)行處理以保證建筑物的正常運(yùn)行。而這種現(xiàn)象對于建筑工程的投資方還是使用人員都會(huì)造成不同程度的損失。因此，為了解決建筑物的耐久性問題，提高建筑工程相關(guān)資源的利用效率，需要加強(qiáng)對建筑結(jié)構(gòu)耐久性的研究力度。

2 影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素

社會(huì)當(dāng)中存在一些建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性相對良好的建筑物，其能夠在預(yù)定的使用年限當(dāng)中承受建筑物在各種條件下產(chǎn)生的荷載作用，同時(shí)也會(huì)對周邊環(huán)境影響產(chǎn)生一定抗性，不會(huì)因?yàn)槭褂媚晗薜臅r(shí)間不斷增加而出現(xiàn)大規(guī)模的損壞以及老化問題。因此，對于影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的相關(guān)因素，主要可以分為混凝土材料因素、鋼筋材料因素以及建筑物周邊環(huán)境因素。

2.1 混凝土材料因素

一般而言，影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素是混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。由于建筑工程混凝土建筑階段會(huì)出現(xiàn)大規(guī)模的水化放熱現(xiàn)象，致使混凝土內(nèi)部出現(xiàn)大量的氣體以及溶解物。而其中則存在一定的有害物質(zhì)（二氧化碳、水、氯離子等），在混凝土內(nèi)部的裂縫以及空隙當(dāng)中隨意移動(dòng)，并且周邊的混凝土產(chǎn)生物理化學(xué)反應(yīng)，造成混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不斷降低，同時(shí)也對鋼筋結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不良影響，致使建筑物自身結(jié)構(gòu)的剛度不斷下降，嚴(yán)重影響建筑物穩(wěn)定性以及耐久性。同時(shí)，基于有害物質(zhì)的不斷移動(dòng)，也會(huì)增加混凝土內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)以及裂縫的數(shù)量，另外，當(dāng)建筑物處于冬季混凝土處于零下環(huán)境時(shí)，混凝土內(nèi)部存在的水分會(huì)形成結(jié)冰，進(jìn)而促使混凝土內(nèi)部空隙膨脹。而后對周邊區(qū)域產(chǎn)生力的作用。如果產(chǎn)生的力大于混凝土自身所能夠承擔(dān)的抗拉強(qiáng)度，則會(huì)造成混凝土出現(xiàn)破裂現(xiàn)象。

2.2 鋼筋材料因素

對于鋼筋材料來說，其影響建筑結(jié)構(gòu)耐久性的主要原因是銹蝕問題。而造成鋼筋材料出現(xiàn)銹蝕的原因包含多個(gè)當(dāng)面。例如，混凝土的厚度、密實(shí)度、混凝土酸堿值、混凝土內(nèi)部含水量等。假設(shè)空氣當(dāng)中的二氧化碳、水或者氯離子借助于混凝土表面的空隙達(dá)到混凝土內(nèi)部，則會(huì)在混凝土內(nèi)部與相關(guān)材料發(fā)生酸堿中和反應(yīng)，致使混凝土的酸堿值出現(xiàn)下降，對鋼筋的鈍化膜會(huì)造成一定程度的破壞。鋼筋材料長時(shí)間與空氣直接接觸，則會(huì)引發(fā)鋼筋材料銹蝕問題，同時(shí)自身的體積會(huì)出現(xiàn)3倍左右的增大，進(jìn)而對周邊混凝土產(chǎn)生一定的壓力，造成混凝土內(nèi)部會(huì)隨著鋼筋材料的走向出現(xiàn)裂縫問題。而隨著裂縫逐漸擴(kuò)大，進(jìn)一步加劇了鋼筋材料的銹蝕問題，逐漸形成惡性循環(huán)。

2.3 環(huán)境影響因素

針對于混凝土結(jié)構(gòu)而言，假設(shè)其處在不同的侵蝕環(huán)境當(dāng)中則會(huì)產(chǎn)生不同的侵蝕效果，會(huì)出現(xiàn)各種物理以及化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而加劇環(huán)境對于混凝土的侵蝕效果。具體表現(xiàn)為以下兩個(gè)方面。

第一，混凝土長時(shí)間與空氣接觸會(huì)出現(xiàn)碳化問題?；炷撂蓟瘑栴}的出現(xiàn)主要是由于空氣當(dāng)中的二氧化碳向混凝土內(nèi)部逐漸蔓延，并與混凝土內(nèi)部物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生碳酸鹽或者其他物質(zhì)，降低混凝土的酸堿性。另外，碳化問題也會(huì)促使混凝土出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，同時(shí)會(huì)對混凝土內(nèi)部的裂縫以及空隙結(jié)構(gòu)造成一定破壞，不利于保證混凝土的耐久性。

第二，混凝土長時(shí)間受到水環(huán)境的侵蝕。水環(huán)境不僅是指淡水，同時(shí)也包含酸性水。由于混凝土不斷受到淡水的沖刷，會(huì)對混凝土內(nèi)部的物質(zhì)產(chǎn)生溶解作用，進(jìn)而降低混凝土自身的凝結(jié)性能，造成混凝土內(nèi)部的空隙結(jié)構(gòu)大量增加，緊密度急劇下降。而當(dāng)水環(huán)境當(dāng)中存在一定的酸性物質(zhì)時(shí)，混凝土不僅會(huì)受到淡水溶解的影響，同時(shí)也會(huì)因酸性物質(zhì)與混凝土內(nèi)部的氫氧化鈣出現(xiàn)中和反應(yīng)，造成混凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性出現(xiàn)降低。

3 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的設(shè)計(jì)分析

設(shè)計(jì)人員進(jìn)行建筑工程混凝土耐久性設(shè)計(jì)階段，需要預(yù)先確定最終設(shè)計(jì)效果，預(yù)計(jì)建筑工程在施工完成之后的使用壽命。而后則是對建筑物結(jié)構(gòu)耐久性出現(xiàn)問題的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制定。通常情況下，對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性失效標(biāo)準(zhǔn)主要表現(xiàn)在兩個(gè)當(dāng)面。一方面為建筑結(jié)構(gòu)是否出現(xiàn)變形而導(dǎo)致建筑物不能進(jìn)行正常的使用。這種情況主要體現(xiàn)為鋼筋材料出現(xiàn)銹蝕問題，并且鋼筋材料周邊混凝土出現(xiàn)大規(guī)模裂縫。另一方面則是建筑結(jié)構(gòu)性能出現(xiàn)退化而造成建筑結(jié)構(gòu)承載能力降低。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行耐久性設(shè)計(jì)階段，不僅需要對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的實(shí)用性進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)也需要對建筑物可能出現(xiàn)的極限值進(jìn)行預(yù)算估算，進(jìn)而對結(jié)構(gòu)耐久性制定合理的設(shè)計(jì)方案。

4 強(qiáng)化鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的相關(guān)措施

4.1 注重耐久性材料的選擇

為了提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，需要從源頭出發(fā)，即加強(qiáng)對耐久性施工材料的選擇以及管理。施工單位在具體的施工現(xiàn)場，應(yīng)當(dāng)在依照施工設(shè)計(jì)圖紙的基礎(chǔ)上，對建筑結(jié)構(gòu)耐久性的各項(xiàng)要求進(jìn)行全面分析，根據(jù)建筑施工環(huán)境、使用年限等確定混凝土的原材料配合比。施工單位在進(jìn)行鋼筋結(jié)構(gòu)澆筑過程當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)控制鋼筋材料周邊區(qū)域混凝土的厚度。對于鋼筋材料的選擇，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照施工設(shè)計(jì)方案的要求，最大程度的避免使用腐蝕現(xiàn)象相對敏感的鋼筋材料。鋼筋材料在安置時(shí)應(yīng)當(dāng)確保鋼筋之間留有適當(dāng)?shù)拈g距，以便為后續(xù)的施工操作留下相應(yīng)的空間。

4.2 加強(qiáng)耐久性問題的處理

對于建筑物而言，如果其在建筑工程施工設(shè)計(jì)階段的失誤或者長時(shí)間受到外界惡劣環(huán)境的影響，而導(dǎo)致建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)腐蝕或者老化問題。為了提高建筑物鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，需要在第一時(shí)間對建筑物進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)救措施。就當(dāng)前來說，建筑物耐久性失效解決方式主要有兩種，其中一種為涂層方式，即在建筑結(jié)構(gòu)的表面涂蓋一層建筑裝飾防護(hù)材料，或者利用20毫米厚度的水泥漿對建筑物進(jìn)行覆蓋，確保建筑結(jié)構(gòu)與空氣之間形成一層良好的保護(hù)膜，避免情況空氣當(dāng)中的二氧化碳等物質(zhì)進(jìn)入到混凝土當(dāng)中，延緩鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的銹蝕程度。另一種方式則是陰極防腐法。由于混凝土的構(gòu)成材料存在一定鹽濃度，并且能夠與鋼筋材料之間形成電位差。其中鋼筋材料作為陰極非常容易產(chǎn)生腐蝕問題。因此，可以在混凝土的表面覆蓋一層導(dǎo)電涂料，并且將之與電源的正極進(jìn)行連接，改變原有混凝土與鋼筋電位差，進(jìn)而能夠?qū)︿摻畈牧掀鸬椒栏δ堋?/p>

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