建筑工程混凝土的耐久性能及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

馮芳芳

（山西省呂梁市建筑勘察設(shè)計(jì)院，山西呂梁 033000）

0 引言

建筑工程在施工的程中，混凝土發(fā)揮重要的作用，其中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是最為普遍的形式。在使用過(guò)程中，需要重視混凝土的耐久性能以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，但是現(xiàn)在相關(guān)部門(mén)以及工作人員并未對(duì)其工作進(jìn)行重視，導(dǎo)致我國(guó)混凝土的耐久性以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與其他國(guó)家的水平還存在有較大的差距，使我國(guó)建筑工程行業(yè)的發(fā)展也受到一定的影響。我國(guó)鋼筋混凝土在應(yīng)用的過(guò)程中還是存在南銹北凍的問(wèn)題，每年因?yàn)榛炷聊途眯暂^差造成的經(jīng)濟(jì)損失是十分嚴(yán)重的，這也影響著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

1 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的重要性

建筑工程在建設(shè)過(guò)程中，需要加強(qiáng)對(duì)鋼筋混凝土耐久性以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行重視。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是指在特定的工作環(huán)境中，混凝土以及構(gòu)件會(huì)因?yàn)椴牧系膯?wèn)題等內(nèi)部因素的影響，在一定的使用期限對(duì)自然環(huán)境的變化或化學(xué)的侵蝕混凝土結(jié)構(gòu)中所形成的一種抵抗力?；炷两Y(jié)構(gòu)的耐久性決定著建筑工程的質(zhì)量。在建筑工程的建設(shè)中，鋼筋混凝土不僅具有鋼筋以及混凝土中的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)鋼筋混凝土的施工成本較低，是我國(guó)目前建筑工程在建設(shè)中的主要的結(jié)構(gòu)形式。但是在建筑工程的實(shí)際施工中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在施工的過(guò)程中會(huì)受到一些外界因素的影響導(dǎo)致混凝土的耐久性較差，同時(shí)抵抗力也會(huì)變差，在工程建設(shè)中若沒(méi)有按照規(guī)定對(duì)鋼筋混凝土負(fù)荷使用，混凝土的耐久性也會(huì)受到影響。我國(guó)沿海地區(qū)中的降水量較大，雨季的氣候也十分潮濕，這種情況也會(huì)影響鋼筋混凝土的耐久性能，在沿海地區(qū)中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的侵蝕、氧化以及被破壞的概率相對(duì)內(nèi)陸也會(huì)較大。由此可見(jiàn)，在沿海地區(qū)中，鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)較差會(huì)增加維修費(fèi)用，若情況嚴(yán)重還是停止工程的施工，最終影響建筑工程的施工進(jìn)度。上文分析能夠明顯看出混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性能在建筑工程施工中具有重要的作用，能夠保證工程的施工質(zhì)量，提升工程的質(zhì)量[1]。

2 影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素

2.1 混凝土的水灰比

混凝土結(jié)構(gòu)的抗凍性主要會(huì)受到混凝土的受凍齡期、水飽和程度以及內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等因素的影響，其中最嚴(yán)重的影響因素就是內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)的影響。工作人員在對(duì)混凝土孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行確定時(shí)，通過(guò)外加劑、養(yǎng)護(hù)方式以及水灰比方式來(lái)進(jìn)行確定，對(duì)其進(jìn)行分析后能夠看出，混凝土的結(jié)構(gòu)性能受到水灰比的影響最大，水灰比也會(huì)影響混凝土孔隙率的大小，因此應(yīng)重視混凝土的水灰比。在對(duì)水灰比進(jìn)行確定時(shí)，若水灰比例較大時(shí)，飽和水開(kāi)孔中的總體積的也會(huì)不斷增加，導(dǎo)致混凝土中的平均孔徑也會(huì)加大。混凝土在實(shí)際的凍融中，凍脹的壓力以及滲透的壓力也會(huì)受到影響，會(huì)導(dǎo)致混凝土的抗凍性能得到降低。在對(duì)混凝土制作中能夠看出，混凝土的水灰比與抗凍耐久性呈反比，混凝土的抗凍耐久性越高，其水灰比的比例就越小。

2.2 混凝土的受凍齡期

混凝土中的抗凍性與受凍齡期兩者之間是一種的正比關(guān)系，為了提升混凝土的抗凍性，其受凍齡期也需要不斷提高。受凍齡期越長(zhǎng)的水泥水化越充足，這就導(dǎo)致混凝土中的強(qiáng)度也是較高的，這種混凝土的抵抗膨脹的能力相比受凍齡期短的混凝土的能力的強(qiáng)。早期受凍混凝土的表現(xiàn)更加明顯?；炷潦軆鳊g期與凍脹之間還存在有一定的關(guān)系，其中的受凍齡期低于8h 時(shí)，在經(jīng)過(guò)幾次凍融循環(huán)之后，其混凝土就會(huì)出現(xiàn)損壞的現(xiàn)象，由此可見(jiàn)，混凝土在制作中應(yīng)對(duì)早期受凍的情況進(jìn)行預(yù)防。

2.3 混凝土中水泥品種的影響

混凝土中的耐久性與水泥的品種也有一定的關(guān)系，水泥的品種以及活性的不同，其硬化的速度也是不同的，熟料的硬化速度會(huì)影響混凝土的體積，混凝土活性的增加也能夠提升混凝土的抗凍性。在建筑工程施工時(shí)，混凝土進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)考慮到水泥的品種以及活性，使其施工材料能夠符合工程的施工需求。在對(duì)混凝土的抗凍性進(jìn)行分析時(shí)能夠看出，火山泥水泥混凝土的抗凍性最差，其次是混合水泥混凝土，抗凍性最好的混凝土是普通硅酸鹽水泥混凝土。

3 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)原則

對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性能進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)耐久性能的目標(biāo)進(jìn)行確定，還應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性的失效標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行明確的規(guī)定。目前可以將的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)年限分為四類(lèi)，分別是5 年、25 年、50年以及100 年。其中5 年的使用年限主要是用于臨時(shí)性的建筑設(shè)計(jì)，臨時(shí)性的建筑所使用的時(shí)間較短，因此混凝土的使用年限也不用長(zhǎng)久；25 年的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要用于以替換結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；其中50 年使用年限的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是用于普通的房屋建設(shè)中，一般構(gòu)筑物以及普通房屋的建設(shè)在一定的年限內(nèi)會(huì)進(jìn)行重新翻修或重建；最高年限為100 年的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限一般用于具有紀(jì)念意義的建筑物或者是一些重要的建筑物中進(jìn)行使用。

混凝土在應(yīng)用中，對(duì)其耐久性的失效標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行明確的規(guī)定，混凝土耐久性能的退化容易導(dǎo)致混凝土的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形的現(xiàn)象，這就會(huì)導(dǎo)致變形的混凝土結(jié)構(gòu)與正常使用的混凝土之間存在有一定的差異性，變形后的混凝土也并不符合使用標(biāo)準(zhǔn)以及使用要求。

3.2 具體設(shè)計(jì)內(nèi)容

（1）耐久性材料的選擇。設(shè)計(jì)人員在對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，嚴(yán)格遵守混凝土耐久性的等級(jí)要求以及設(shè)計(jì)年限的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制定，根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際環(huán)境條件進(jìn)行配置，對(duì)原材料進(jìn)行選擇時(shí)也需要根據(jù)其需求科學(xué)合理的進(jìn)行選擇。若將混凝土使用在凍融的環(huán)境中，需要根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境中年平均的凍融次數(shù)合理地?fù)饺胍龤鈩?，其劑量在?yīng)用時(shí)應(yīng)在合理的范圍中。混凝土若在含有氯侵蝕的環(huán)境中進(jìn)行使用，設(shè)計(jì)人員在對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，盡可能的降低混凝土中的氯離子，氯離子的含量不能高于水的用量，應(yīng)保證混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)氯離子含量進(jìn)行合理控制。若將混凝土應(yīng)用于化學(xué)侵蝕較為嚴(yán)重的地區(qū)中，設(shè)計(jì)人員在對(duì)混凝土進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)耐腐蝕合金鋼材料進(jìn)行合理的利用，同時(shí)還應(yīng)將環(huán)氧涂層的鋼筋作為受力的鋼筋應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。在對(duì)鋼筋就混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)不同環(huán)境對(duì)混凝土進(jìn)行合理的配置，使其混凝土結(jié)構(gòu)能夠滿足不同的環(huán)境需求，提升混凝土的耐久性，在對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，選擇耐久性較強(qiáng)的材料。

（2）結(jié)構(gòu)構(gòu)造的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員在對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)普通混凝土以及預(yù)應(yīng)力混凝土兩者之間的差異性進(jìn)行全面了解，在對(duì)混凝土進(jìn)行分析時(shí)，應(yīng)將侵蝕環(huán)境以及使用年限作為基礎(chǔ)進(jìn)行了解，使其在對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，使其保護(hù)層的厚度是在合理的范圍內(nèi)。根據(jù)調(diào)查分析能夠發(fā)現(xiàn)，在侵蝕十分嚴(yán)重的環(huán)境中，建筑工程若用混凝土進(jìn)行構(gòu)建時(shí)，應(yīng)保證混凝土中受力鋼筋中的厚度大于16.5mm，其厚度的設(shè)計(jì)在保證混凝土結(jié)構(gòu)表面的排水性的同時(shí)能夠起到預(yù)防發(fā)生積水的情況。建筑工程在建設(shè)中，在室外的構(gòu)建中可以設(shè)置滴水溝，這也是預(yù)防出現(xiàn)積水的現(xiàn)象[2]。建筑工程若在化學(xué)腐蝕性較高的施工環(huán)境中進(jìn)行構(gòu)建時(shí)，這就需要施工人員在鋼筋混凝土的表面涂抹防腐劑，提升混凝土的防腐性，使建筑工程的質(zhì)量能夠得到保障。

（3）裂縫寬度的限制。鋼筋混凝土機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)嚴(yán)格的按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，應(yīng)保證設(shè)計(jì)的規(guī)范性，在對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)對(duì)裂縫寬度的限值以及裂縫的控制等級(jí)合理的進(jìn)行選擇。根據(jù)不同的環(huán)境類(lèi)別，混凝土結(jié)構(gòu)裂縫寬度的限值也是不同的，其中在環(huán)境類(lèi)別為一級(jí)時(shí)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制等級(jí)為三級(jí)時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)裂縫寬度最大限值是的0.3mm，若環(huán)境類(lèi)別為二級(jí)時(shí)，其裂縫寬度的限值是0.2mm，環(huán)境類(lèi)別為三級(jí)時(shí)，其混凝土結(jié)構(gòu)最大裂縫的限值也是0.2mm。

（4）具體的施工要求。在建筑工程的施工中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的耐久性進(jìn)行重視，其與混凝土中的耐磨性、抗腐蝕性以及抗凍性等內(nèi)容都是有一定的要求，因此能夠看出設(shè)計(jì)人員在對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)具有較高的技術(shù)水平。在建筑工程的施工前，施工設(shè)計(jì)人員需要先對(duì)混凝土進(jìn)行配比，但是在配置的過(guò)程中應(yīng)根據(jù)抗腐蝕性的等級(jí)進(jìn)行合理配置，保證鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。在配比的過(guò)程中，應(yīng)保證水泥的含量大于外加劑中的氯離子的含量，減水劑干重含量也應(yīng)大于硫酸鈉的含量，其目的是提升混凝土中的抗腐蝕性，以此提升混凝土的耐久性。在建筑工程混凝土澆筑施工前，施工人員還應(yīng)先確定鋼筋的位置，確保鋼筋位置是否合理，同時(shí)還應(yīng)將層墊尺寸控制在合理的范圍內(nèi)，使鋼筋保護(hù)層的厚度適中。在混凝土的澆筑過(guò)程中，施工人員還應(yīng)對(duì)施工縫的位置進(jìn)行確認(rèn)，其目的是避免出現(xiàn)冷縫問(wèn)題。

（5）對(duì)結(jié)構(gòu)使用的要求。建筑工程在施工的過(guò)程中，對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件使用時(shí)應(yīng)明確構(gòu)件的使用年限，不同構(gòu)件在不同環(huán)境中的耐久性也是不同的[3]。一般建筑工程在建設(shè)的過(guò)程中，陽(yáng)臺(tái)以及屋面的使用的年限相比于室內(nèi)的柱子的使用年限短；在對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較時(shí)，橋墩的更換年限以及維修年限相對(duì)于防水層以及護(hù)欄就會(huì)短一些。在對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性能進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，在混凝土結(jié)構(gòu)的使用期間，明確指出維修部件或所需要更換部件的更換時(shí)間以及需要更換的內(nèi)容。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在建筑工程混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要加強(qiáng)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性的重視，應(yīng)根據(jù)建筑工程的施工環(huán)境以及實(shí)際的施工情況，選擇最好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方案，以此來(lái)提升混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，保證混凝土結(jié)構(gòu)的性能，提升建筑工程的施工質(zhì)量。