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基于耐久性的建筑工程混凝土结构设计分析陈杰

发表时间：2020/10/27 来源：《基层建设》2020年第19期作者：陈杰

[导读] 摘要：混凝土作为构成现代建筑工程项目的基本结构，其设计质量在一定程度上影响着整个建筑工程的建设质量。

        中佑勘察设计有限公司广州设计院广东省广州市 510000
        摘要：混凝土作为构成现代建筑工程项目的基本结构，其设计质量在一定程度上影响着整个建筑工程的建设质量。现如今，该如何提高混凝土工程结构的耐久性，延长其使用寿命，也已经成为了相关建筑企业所需要思考并解决的一个重要问题。因此，本文主要对影响混凝土结构工程耐久性的因素展开了分析，接着探讨了提高混凝土结构设计耐久性的有效策略，以确保工程整体的建设质量。
        关键词：建筑工程；混凝土结构设计；耐久性
        引言：混凝土结构作为整个建筑工程中最为重要的一个组成部分，其耐久性能的好坏必须引起足够的重视。只有对混凝土结构设计的耐久性进行充分的考虑，才能在实际的建筑工程中得到更好的应用。对此，设计人员就要针对建筑混凝土结构耐久性的各方面影响因素进行深入分析，并充分结合实际情况对其进行合理设计，这样才能有效提升混凝土的耐久性。
        1、混凝土结构的耐久性概述
        混凝土结构在建筑领域的应用有效提升了人们的生活水平，但是，人们在实际应用混凝土结构的过程中经常会出现很多问题，混凝土结构耐久性就是其中非常突出的一个问题。
        混凝土结构的耐久性主要指的是在自然环境、使用条件、混凝土原材料等多个条件的作用和制约下混凝土结构保持结构性能的一种能力。另外一种理解是指在混凝土结构设计全过程中，其使用寿命抵抗外界影响因素侵蚀破坏的能力。
        在建筑工程中，混凝土结构使中出现老化、碳化、钢筋锈蚀等问题出现的频率比较高，混凝土结构一旦出现上述问题就会对整体结构的耐久性造成一定的影响。由此就会导致混凝土结构不能达到设计使用寿命，这样不仅会给建筑混凝土结构的实际使用者造成经济上的巨大损失，而且也会出现严重的资源浪费现象。基于此，在实际进行建筑混凝土结构设计的时候，在充分考虑混凝土结构整体强度、刚度的基础上，还必须对其耐久性能进行充分考虑。
        2、混凝土结构耐久性的影响因素
        2.1混凝土碳化
        混凝土的碳化过程主要就是指：混凝土结构中所存在的部分碱性物质与空气环境中的二氧化碳发生了相应的化学反应，导致混凝土中的有关成分和结构发生变化，降低整个混凝土材料中的碱含量，这样混凝土结构中的钢筋就极易发生钝化，以此也就加剧了混凝土结构的腐蚀效率，影响其使用质量。因此，在具体设计时，应采取相应的保护措施，避免混凝土发生碳化，确保能够提升混凝土结构的抗碳化能力，以便能达到提高耐久性的目的。
        2.2钢筋锈蚀
        众所周知，混凝土呈现较强的碱性主要是因其结构内含有较多的氢氧化钙过饱和溶液，强碱性可以使钢筋表面迅速氧化，在其表面产生致密钝化膜，而保护钢筋内部不再继续受到腐蚀，避免其在使用过程中出现锈蚀现象。混凝土内结构内部物质与周围的空气中的水分和二氧化碳接触时，氢氧化钙就会被这些酸性物质所中和，导致混凝土结构的碱性下降。随着反应的不断进行当混凝土实际的 pH 值低于 11.5 的时候，钢筋表面的钝化膜就会遭到破坏，由此也失去了对钢筋结构的保护作用，导致其出现严重的锈蚀情况。在钢筋产生锈蚀的过程中会产生一定量的氯离子，由此就会进一步加剧钢结构锈蚀。
        2.3环境的影响
        在通常的情况中，建筑材料会受到天气和环境等因素的影响，进而出现变动，导致力聚集或者收缩等问题。若将这一问题控制在合理的范围之中，那么对于混凝土结构工程的耐久性就不会造成负面影响。但是若变形力大于混凝土结构工程所能承担的力时，就会出现缝隙。除此之外，材料自身所出现的温度差值而造成的收缩情况，也会导致缝隙的出现，从而影响到混凝土结构工程的耐久性。

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        3、建筑工程混凝土结构设计耐久性提升策略
        3.1注重混凝土碳化的预防
        要想针对混凝土结构不断提升其耐久性，就必须对混凝土结构常见的碳化问题给予高度重视，要针对具体情况采取有效的措施，尽量避免混凝土结构出现碳化现象，从而导致整体性能下降。使用环境中二氧化碳是导致建筑混凝土结构出现碳化现象的主要原因。要想避免建筑混凝土结构出现碳化现象，在实际进行耐久性设计环节，可以合理利用“封闭涂层”来在混凝土结构表面形成一层致密的保护层，而部分涂层材料甚至可以进一步渗透到混凝土结构的内部，如此就能有效封堵混凝土结构内部小缝隙。在此基础上，能有效阻止二氧化碳气体进入混凝土结构内部，由此就能够对混凝土碳化形成有效的缓解作用。采取这种方式不仅能够有效预防混凝土结构出现碳化，而且也能够有效避免混凝土结构在冻融过程中遭到破坏，进一步提升了混凝土结构整体的耐久性。
        3.2注重钢筋锈蚀的防护
        目前钢筋锈蚀阻锈剂实现了非常广泛的应用。从本质上讲，阻锈剂是一种化学合成物质，其在混凝土结构中的应用能够有效阻止混凝土结构中的钢筋出现锈蚀现象。在建筑混凝土结构中合理应用阻锈剂，不仅能够实现对钢筋锈蚀的有效预防，而且在钢筋实际出现锈蚀情况后能够进一步减缓其锈蚀速度，最主要是因阻锈剂在钢筋锈蚀的全过程中都有参与。目前，针对钢筋锈蚀使用比较广泛的阻锈剂主要有吸附型阻锈剂、钝化剂等几种类型。
        此外，合理应用电化学方式也能够有效阻止钢筋出现锈蚀，当混凝土结构出现碳化现象或者外界氯离子侵入就会导致钢筋表面钝化膜遭到破坏，由此就会引发钢筋出现锈蚀现象，但是这种锈蚀通常情况下都发生在局部，如果不能对其进行及时处理就会导致其锈蚀情况进一步扩散。应用电化学技术来处理这些锈蚀是比较合理的方法，在这种情况下，一般会采用阴极保护、脱氯、再碱化等电化学处理技术对钢筋的锈蚀进行处理，可以起到良好的作用，上述几种电化学方式基本原理和实际操作方法有很多相似之处，主要是通过外部的阳极导体来对混凝土结构中钢筋施加一个直流电流，由此就会使得钢筋结构成为电化学电池中的阳极，通过复杂的电化学反应就能够实现对钢筋锈蚀的有效处理。
        3.3增强混凝土结构的抗裂性
        混凝土结构工程在出现裂缝等问题时，不仅与温度应力有关，还与混凝土本身的抗裂性有着直接关系，对混凝土结构自身的抗裂性进行提高，将会防止裂缝的出现。提高混凝土结构的抗裂性的主要方式主要有以下两点：
        （1）添外加剂。通过在混凝土中添加适量的外加剂能够提升混凝土的抗裂性，使混凝土不易出现裂缝的问题，混凝土结构更加安全可靠。在添外加剂时，外加剂的添加量一定不能超标，过多的话，将会对混凝土的结构发生变化。若是可以将有机纤维加入到混凝土中，那么混凝土的质量也有一定的提升，这是由于有机纤维具有一定的拉伸作用，对混凝土结构工程耐久性的提升具有一定帮助。
        （2）配比要合理。混凝土的材料配比与质量有着很大的联系，所以对混凝土材料的配比一定要合理控制。而在施工时，对材料的性能进行层层把关，做好对混凝土材料的配比。另外，对混凝土材料的配比，要经过重复的实验配比，确保混凝土材料的配比适用于建筑工程施工要求，从而使混凝土结构工程耐久性符合施工标准。
        结束语：
        总而言之，混凝土结构作为整个建筑工程中最为重要的一个组成部分，其耐久性能的好坏必须引起足够的重视，只有确保了混凝土的耐久性才能更好地确保整个工程的施工质量和安全性能，最大程度地发挥其经济效益，这就要求相关人员务必要针对影响混凝土耐久性的各种因素进行具体分析，并结合实际情况展开合理设计，为建筑行业的可持续发展奠定坚实的基础。
        参考文献：
        [1]李一博.基于耐久性的建筑工程混凝土结构设计分析[J].建材与装饰，2020.
        [2]郭振蕊，郑兆坤.基于耐久性的建筑工程混凝土结构设计分析探讨[J].中国房地产业，2020.
        [3]吴迪.建筑工程混凝土的耐久性能及其结构设计[J].建筑工程技术与设计，2019.
        [4]赵旭明.基于耐久性的建筑工程混凝土结构设计要点[J].建材发展导向（上），2018.