基于耐久性的建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計分析探討

王曉亮 張俊生

1.弘藝規(guī)劃建筑設(shè)計有限公司；2.大連海洋大學(xué)海洋與土木工程學(xué)院

1 引言

我國建筑工程的建設(shè)規(guī)模一般都較大，但是多數(shù)建筑在實(shí)際使用時并沒有達(dá)到有關(guān)要求，這樣不僅造成了資源的浪費(fèi)，而且嚴(yán)重時還為威脅居民的人身安全。而混凝土作為構(gòu)成建筑工程項(xiàng)目的基本結(jié)構(gòu)，其質(zhì)量在一定程度上影響著整個建筑工程的施工水平。因此，應(yīng)當(dāng)做好混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作，確保提高混凝土的耐久性和使用安全性。本文便針對基于耐久性的建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計展開具體的分析與討論。

2 結(jié)構(gòu)耐久性概述

混凝土結(jié)構(gòu)的使用，給建筑領(lǐng)域的發(fā)展帶來了新的發(fā)展契機(jī)。但是，人們在具體運(yùn)用混凝土結(jié)構(gòu)時常常出現(xiàn)問題，影響了建筑工程施工活動的順利展開。其中，結(jié)構(gòu)耐久性主要是指：在自然環(huán)境、使用條件以及混凝土原料等多種條件和因素影響下，混凝土依舊能保持結(jié)構(gòu)完整的能力。正是有了混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，建筑工程才具有較長的使用壽命。倘若混凝土結(jié)構(gòu)耐久性較弱，就會常常出現(xiàn)碳化、鋼銹蝕以及老化等問題，這樣給整個建筑工程的使用安全性帶來不利影響。因此，在設(shè)計混凝土結(jié)構(gòu)時，應(yīng)充分地考慮混凝土結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度和剛度，確保能夠有效的提高混凝土使用的耐久性。

3 混凝土耐久性設(shè)計影響因素

3.1 環(huán)境影響作用

環(huán)境是影響混凝土使用性能的主要因素。因此，在對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)充分考量建筑物周圍的運(yùn)行環(huán)境，避免給混凝土結(jié)構(gòu)帶來影響?；炷敛牧陷^其他材料不同的是：其若長期處于特殊的環(huán)境下，內(nèi)部的結(jié)構(gòu)就會隨著時間的延長而發(fā)生變化，以此會給整個混凝土結(jié)構(gòu)帶來影響。因此，為了有效地提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，延長建筑工程的使用壽命，需結(jié)合環(huán)境條件，對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計，確保充分地發(fā)揮出混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用優(yōu)勢。

3.2 混凝土碳化

混凝土的碳化過程主要就是指：混凝土結(jié)構(gòu)中所存在的部分堿性物質(zhì)與空氣環(huán)境中的二氧化碳發(fā)生了相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致混凝土中的有關(guān)成分和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，降低整個混凝土材料中的堿含量，這樣混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋就極易發(fā)生鈍化，以此也就加劇了混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕效率，影響其使用質(zhì)量。因此，在具體設(shè)計時，應(yīng)采取相應(yīng)的保護(hù)措施，避免混凝土發(fā)生碳化，確保能夠提升混凝土結(jié)構(gòu)的抗碳化能力，以便能達(dá)到提高耐久性的目的。

3.3 鋼筋銹蝕

混凝土具有較強(qiáng)的堿性，而導(dǎo)致這一性能出現(xiàn)的主要原因?yàn)椋夯炷两Y(jié)構(gòu)內(nèi)含有大量的氫氧化鈣飽和溶液，導(dǎo)致鋼筋表面產(chǎn)生致密的鈍化膜，以此就能實(shí)現(xiàn)對混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有效保護(hù)。但是，一旦混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)與空氣中的水分或者二氧化碳接觸時，其就會發(fā)生相應(yīng)的中和反應(yīng)，降低了混凝土結(jié)構(gòu)的堿性，以此也就失去了對鋼筋結(jié)構(gòu)的保護(hù)，導(dǎo)致鋼筋隨著時間的增長，逐漸出現(xiàn)銹蝕的情況。

3.4 壽命設(shè)計

建筑混凝土材料的使用不是一勞永逸的，而是具有一定的壽命。因此，通常在對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時，一般都會進(jìn)行壽命設(shè)計，并將其主要分為：使用壽命、預(yù)期使用壽命以及設(shè)計使用壽命等多個類型。

4 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計要點(diǎn)

4.1 明確混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計目標(biāo)

要想增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，就應(yīng)首先明確混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的設(shè)計目標(biāo)，采用合理有效的耐久性設(shè)計方法，以便有效的提升建筑混凝土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，確保能夠延長混凝土的使用壽命。因此，在具體設(shè)計時，應(yīng)選擇合適的混凝土材料，并結(jié)合建筑工程周圍的施工環(huán)境和使用年限等因素，合理地設(shè)置原材料的配合比，這樣才能有效地增強(qiáng)混凝土使用的耐久性。倘若混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)際使用環(huán)境的溫度較低，就應(yīng)根據(jù)年均凍融次數(shù)來合理地使用引氣劑，這樣才能有效地滿足建筑工程的實(shí)際居住需求。隨著使用時間的不斷增加，混凝土結(jié)構(gòu)會受外界環(huán)境的影響，而發(fā)生相應(yīng)的化學(xué)侵蝕反應(yīng)，此時就可采用環(huán)氧涂層確保提高整個建筑工程的抗腐蝕性能。此外，對于不同的環(huán)境，應(yīng)制定不同的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，合理地選擇混凝土結(jié)構(gòu)的保護(hù)層，并設(shè)置合理的排水結(jié)構(gòu)，以此來有效地實(shí)現(xiàn)對混凝土結(jié)構(gòu)的合理保護(hù)。

4.2 注重混凝土碳化預(yù)防

混凝土碳化是降低混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要原因。因此，應(yīng)采用相應(yīng)的解決措施，來避免混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生碳化，確保提高混凝土結(jié)構(gòu)的使用性能。首先，設(shè)計人員在對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性進(jìn)行設(shè)計時，可運(yùn)用“封閉土層”在混凝土結(jié)構(gòu)的表明形成一層致密的保護(hù)層，而其余的涂層材料可以進(jìn)一步滲透到混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，這樣就能有效地封堵住混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部所存在的小縫隙，這樣便能避免混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部物質(zhì)與外界環(huán)境發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。通過采用此種方法，不僅可以降低混凝土發(fā)生碳化的概率，而且還能有效地避免混凝土結(jié)構(gòu)在凍融過程中發(fā)生破壞，以此來有效地提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。

4.3 鋼筋銹蝕防護(hù)措施

針對目前所采用的鋼筋銹蝕防護(hù)措施而言，主要是運(yùn)用鋼筋銹蝕阻銹劑來降低鋼筋銹蝕的發(fā)生率。其中，阻銹劑作為一種化學(xué)合成物，其在混凝土結(jié)構(gòu)中的運(yùn)用能夠有效地阻止鋼筋發(fā)生銹蝕現(xiàn)象，以此增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度。當(dāng)前，使用較為廣泛的阻銹劑有：吸附性阻銹劑、鈍化劑等多種類型。此外，通過采用相應(yīng)的電化學(xué)方式也能起到一定的銹蝕防護(hù)作用。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生碳化現(xiàn)象或者外界氯離子侵入到混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部后，混凝土表明的鈍化膜都會遭到不同程度的破壞，此時就會在混凝土的局部發(fā)生銹蝕現(xiàn)象，倘若不對其采取及時的解決措施，就會銹蝕整個混凝土結(jié)構(gòu)。因此，可采用陰極保護(hù)法、脫氯以及再堿化等電化學(xué)處理技術(shù)來做相應(yīng)的防銹蝕處理，確保能夠提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗銹蝕性能。對于電化學(xué)處理技術(shù)而言，其應(yīng)用原理主要為：通過外部的陽極導(dǎo)體對混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋施于一定的直流電流，此時鋼筋結(jié)構(gòu)變成了化學(xué)電池中的陽極，進(jìn)而通過一定的化學(xué)反應(yīng)，能達(dá)到防銹蝕的目的。

5 結(jié)論

不斷的研究與分析基于耐久性的建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計，對于有效地提高混凝土結(jié)構(gòu)的使用剛度和強(qiáng)度，增強(qiáng)建筑工程的耐久性以及延長建筑工程的使用壽命，保障建筑工程的居住安全性，都具有至關(guān)重要的作用。因此，我們應(yīng)首先認(rèn)識與了解結(jié)構(gòu)耐久性以及混凝土耐久性設(shè)計影響因素，進(jìn)而從明確混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計目標(biāo)、注重混凝土碳化預(yù)防以及鋼筋銹蝕防護(hù)措施三個方面來有效地提高建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計質(zhì)量，確保有效地提高混凝土結(jié)構(gòu)的使用耐久性，保障建筑工程的居住安全性，促進(jìn)我國建筑行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。