鋼筋混凝土結構耐久性設計分析

安鵬

摘 要：由于建筑物在實際使用過程當中，容易受到自然環境或者其他環境影響，促使鋼筋混凝土結構出現損壞或者老化現象，一定程度上影響建筑物自身結構的穩定性以及安全性。本論文通過對鋼筋混凝土結構耐用性的作用進行分析，論述了影響鋼筋混凝土結構耐久性的主要因素，同時對鋼筋混凝土結構耐久性的設計原則及內容進行闡述，最后提出了強化鋼筋混凝土結構耐久性的相關措施。

關鍵詞： 鋼筋混凝土；結構耐久性；設計分析；相關措施

1 鋼筋混凝土結構耐久性的意義

通常情況下， 我國建筑工程施工設計階段，為確保建筑結構的穩定性，主要是借助于可靠度理論進行設計。因此，當建筑工程施工完成之后，只能夠對建筑物的穩定性以及安全性提供保證，卻不能對建筑物的耐久性進行合理規劃。再加上人們對于建筑物日常的維護管理工作重視不足，重視建筑物出現老化問題的現象非常普遍，需要得到社會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度，采用含有氯化鈣的混凝土材料進行工程施工，進而造成嚴重的老化問題。近年來，社會中部分城市高層建筑的設計工作也出現一定的問題，例如，一些使用幾年的新建建筑出現耐久性相關方面的問題，需要盡快進行處理以保證建筑物的正常運行。而這種現象對于建筑工程的投資方還是使用人員都會造成不同程度的損失。因此，為了解決建筑物的耐久性問題，提高建筑工程相關資源的利用效率，需要加強對建筑結構耐久性的研究力度。

2 影響鋼筋混凝土結構耐久性的主要因素

社會當中存在一些建筑鋼筋混凝土結構耐久性相對良好的建筑物，其能夠在預定的使用年限當中承受建筑物在各種條件下產生的荷載作用，同時也會對周邊環境影響產生一定抗性，不會因為使用年限的時間不斷增加而出現大規模的損壞以及老化問題。因此，對于影響鋼筋混凝土結構耐久性的相關因素，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境因素。

2.1 混凝土材料因素

一般而言，影響混凝土結構耐久性的主要因素是混凝土內部結構的穩定性。由于建筑工程混凝土建筑階段會出現大規模的水化放熱現象，致使混凝土內部出現大量的氣體以及溶解物。而其中則存在一定的有害物質（二氧化碳、水、氯離子等），在混凝土內部的裂縫以及空隙當中隨意移動，并且周邊的混凝土產生物理化學反應，造成混凝土內部結構穩定性不斷降低，同時也對鋼筋結構產生不良影響，致使建筑物自身結構的剛度不斷下降，嚴重影響建筑物穩定性以及耐久性。同時，基于有害物質的不斷移動，也會增加混凝土內部的孔結構以及裂縫的數量，另外，當建筑物處于冬季混凝土處于零下環境時，混凝土內部存在的水分會形成結冰，進而促使混凝土內部空隙膨脹。而后對周邊區域產生力的作用。如果產生的力大于混凝土自身所能夠承擔的抗拉強度，則會造成混凝土出現破裂現象。

2.2 鋼筋材料因素

對于鋼筋材料來說，其影響建筑結構耐久性的主要原因是銹蝕問題。而造成鋼筋材料出現銹蝕的原因包含多個當面。例如，混凝土的厚度、密實度、混凝土酸堿值、混凝土內部含水量等。假設空氣當中的二氧化碳、水或者氯離子借助于混凝土表面的空隙達到混凝土內部，則會在混凝土內部與相關材料發生酸堿中和反應，致使混凝土的酸堿值出現下降，對鋼筋的鈍化膜會造成一定程度的破壞。鋼筋材料長時間與空氣直接接觸，則會引發鋼筋材料銹蝕問題，同時自身的體積會出現3倍左右的增大，進而對周邊混凝土產生一定的壓力，造成混凝土內部會隨著鋼筋材料的走向出現裂縫問題。而隨著裂縫逐漸擴大，進一步加劇了鋼筋材料的銹蝕問題，逐漸形成惡性循環。

2.3 環境影響因素

針對于混凝土結構而言，假設其處在不同的侵蝕環境當中則會產生不同的侵蝕效果，會出現各種物理以及化學反應，進而加劇環境對于混凝土的侵蝕效果。具體表現為以下兩個方面。

第一，混凝土長時間與空氣接觸會出現碳化問題。混凝土碳化問題的出現主要是由于空氣當中的二氧化碳向混凝土內部逐漸蔓延，并與混凝土內部物質發生化學反應，產生碳酸鹽或者其他物質，降低混凝土的酸堿性。另外，碳化問題也會促使混凝土出現收縮現象，同時會對混凝土內部的裂縫以及空隙結構造成一定破壞，不利于保證混凝土的耐久性。

第二，混凝土長時間受到水環境的侵蝕。水環境不僅是指淡水，同時也包含酸性水。由于混凝土不斷受到淡水的沖刷，會對混凝土內部的物質產生溶解作用，進而降低混凝土自身的凝結性能，造成混凝土內部的空隙結構大量增加，緊密度急劇下降。而當水環境當中存在一定的酸性物質時，混凝土不僅會受到淡水溶解的影響，同時也會因酸性物質與混凝土內部的氫氧化鈣出現中和反應，造成混凝土結構穩定性出現降低。

3 鋼筋混凝土結構耐久性的設計分析

設計人員進行建筑工程混凝土耐久性設計階段，需要預先確定最終設計效果，預計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構耐久性出現問題的標準進行制定。通常情況下，對于鋼筋混凝土結構耐久性失效標準主要表現在兩個當面。一方面為建筑結構是否出現變形而導致建筑物不能進行正常的使用。這種情況主要體現為鋼筋材料出現銹蝕問題，并且鋼筋材料周邊混凝土出現大規模裂縫。另一方面則是建筑結構性能出現退化而造成建筑結構承載能力降低。設計人員在進行耐久性設計階段，不僅需要對鋼筋混凝土結構的實用性進行設計，同時也需要對建筑物可能出現的極限值進行預算估算，進而對結構耐久性制定合理的設計方案。

4 強化鋼筋混凝土結構耐久性的相關措施

4.1 注重耐久性材料的選擇

為了提高鋼筋混凝土結構的耐久性，需要從源頭出發，即加強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場，應當在依照施工設計圖紙的基礎上，對建筑結構耐久性的各項要求進行全面分析，根據建筑施工環境、使用年限等確定混凝土的原材料配合比。施工單位在進行鋼筋結構澆筑過程當中，應當控制鋼筋材料周邊區域混凝土的厚度。對于鋼筋材料的選擇，應當嚴格按照施工設計方案的要求，最大程度的避免使用腐蝕現象相對敏感的鋼筋材料。鋼筋材料在安置時應當確保鋼筋之間留有適當的間距，以便為后續的施工操作留下相應的空間。

4.2 加強耐久性問題的處理

對于建筑物而言，如果其在建筑工程施工設計階段的失誤或者長時間受到外界惡劣環境的影響，而導致建筑物內部結構出現腐蝕或者老化問題。為了提高建筑物鋼筋混凝土結構的耐久性，需要在第一時間對建筑物進行相應的補救措施。就當前來說，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，即在建筑結構的表面涂蓋一層建筑裝飾防護材料，或者利用20毫米厚度的水泥漿對建筑物進行覆蓋，確保建筑結構與空氣之間形成一層良好的保護膜，避免情況空氣當中的二氧化碳等物質進入到混凝土當中，延緩鋼筋混凝土結構的銹蝕程度。另一種方式則是陰極防腐法。由于混凝土的構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生腐蝕問題。因此，可以在混凝土的表面覆蓋一層導電涂料，并且將之與電源的正極進行連接，改變原有混凝土與鋼筋電位差，進而能夠對鋼筋材料起到防腐功能。

參考文獻

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