建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計耐久性分析

張進(jìn)云

（山西建工建筑工程檢測有限公司，山西太原 030006）

建筑項(xiàng)目施工混凝土起著關(guān)鍵性作用，保證混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性，能夠顯著提高建筑施工質(zhì)量。在后續(xù)使用過程中，建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，成為衡量建筑施工質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)。相比發(fā)達(dá)國家，我國建筑領(lǐng)域在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，與其有著一定差距。為了保證建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)耐久性，需要做好設(shè)計工作，并以設(shè)計為出發(fā)點(diǎn)，不斷提高混凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與安全性。因此，基于結(jié)構(gòu)耐久性，對混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，具有現(xiàn)實(shí)意義。本文就混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計相關(guān)問題，展開一定論述。

1 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計的作用

在正常自然條件下，風(fēng)化、腐蝕等作用，均對混凝土結(jié)構(gòu)帶來嚴(yán)重?fù)p害。為盡量降低自然因素對混凝土結(jié)構(gòu)的破壞程度，應(yīng)通過人為方式提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性。同時，高度重視混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中的耐久性，能夠減少資源浪費(fèi)，這是因?yàn)槲覈ㄖこ炭傮w建設(shè)規(guī)模巨大，做好施工質(zhì)量控制，能夠減少更多豆腐渣工程，而混凝土結(jié)構(gòu)耐久性就是施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵一環(huán)。只有做好質(zhì)量控制與管理，才能最大限度避免返工重建現(xiàn)象，從而避免資源浪費(fèi)，節(jié)約更多能源。在此基礎(chǔ)上，很多建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)常常在短時間內(nèi)就出現(xiàn)碳化、老化、鋼筋腐蝕等質(zhì)量問題，直接影響結(jié)構(gòu)的耐久性。因此，優(yōu)化混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計，充分考慮整體結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度，是延長建筑物使用壽命的主要措施。除此之外，通過規(guī)范管理，提高混凝土耐久性設(shè)計，需要建筑企業(yè)選擇更加適合的結(jié)構(gòu)材料，這樣不僅能夠提高材料成本造價的控制，也能在最大限度提升經(jīng)濟(jì)性能。

2 影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素

2.1 環(huán)境因素

自然環(huán)境與混凝土的使用年限息息相關(guān)，由于不同建筑物使用功能有所差異，在混凝土結(jié)構(gòu)耐受性設(shè)計上也存在顯著差別。在設(shè)計時，應(yīng)該結(jié)合不同要求，詳細(xì)分析建筑工程所處環(huán)境，針對可能出現(xiàn)的自然環(huán)境破壞因素，做好預(yù)防措施。建筑結(jié)構(gòu)材料往往隨時間而出現(xiàn)性能變化，通過對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行外層加固，或者通過一定裝飾方法降低環(huán)境因素所帶來的影響。

2.2 碳化因素

混凝土結(jié)構(gòu)中含有一定的堿性物質(zhì)，與空氣中CO2接觸后，會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)碳化，使混凝土成分、結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯改變，并且影響混凝土結(jié)構(gòu)的綜合性質(zhì)。這種情況下，內(nèi)部鋼筋的鈍化膜會受到一定破壞，為減慢鋼筋結(jié)構(gòu)腐蝕速度，做好抗碳化處理至關(guān)重要。

2.3 構(gòu)造因素

要想提高混凝土結(jié)構(gòu)建筑物的耐久性，需要加強(qiáng)關(guān)鍵部位的構(gòu)造設(shè)計，發(fā)揮良好的支撐作用，使建筑整體結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化。但是，目前很多建筑工程承重部分設(shè)計不夠合理，增加建筑構(gòu)造問題，不僅影響建筑物后續(xù)維護(hù)管理，也會對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性產(chǎn)生明顯影響。

2.4 施工因素

施工因素屬于人為因素，混凝土結(jié)構(gòu)耐久性受施工因素的影響，主要原因在于施工單位不夠?qū)I(yè)，或者施工人員施工水平不高，當(dāng)然整個建筑工程總體施工設(shè)計是否合理，也是關(guān)鍵的制約因素。除此之外，材料質(zhì)量不過關(guān)、施工工藝不達(dá)標(biāo)、施工操作不規(guī)范等因素，也會對混凝土施工質(zhì)量造成影響，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足，從而降低整體結(jié)構(gòu)的耐久性，增加安全隱患。

3 混凝土耐久性設(shè)計實(shí)施要點(diǎn)

3.1 正確選擇材料

要想切實(shí)提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性，需要正確合理地選擇耐久性材料，或者對混凝土施工材料進(jìn)行不斷改進(jìn)。一般而言，建筑混凝土施工材料在整個建筑工程施工周期內(nèi)屬于一個有機(jī)整體，結(jié)構(gòu)材料的使用，需要滿足工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到其年限要求，才能保證混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，從而減少不必要風(fēng)險。材料選擇過程中，也要充分考慮建筑工程所處區(qū)域的環(huán)境情況，對使用環(huán)境進(jìn)行細(xì)致分析。例如，如果建筑工程所處環(huán)境屬于潮濕環(huán)境，應(yīng)該對混凝土材料進(jìn)行一定優(yōu)化，采取必要防護(hù)措施。如果處在凍融環(huán)境，則選擇與之相符的材料，避免材料在環(huán)境作用下性能發(fā)生改變。為進(jìn)一步提升混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，適當(dāng)選用一些合金鋼材，發(fā)揮良好的耐腐蝕性，或者利用加強(qiáng)混凝土保護(hù)層的方式改善其性能，使結(jié)構(gòu)更具耐久性。

3.2 完善構(gòu)造設(shè)計

材料無疑是設(shè)計中的要點(diǎn)，但是對建筑混凝土結(jié)構(gòu)整體構(gòu)造而言，其也是關(guān)鍵性的影響指標(biāo)。在進(jìn)行構(gòu)造設(shè)計時，需要明確設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合建筑工程設(shè)計年限，并對環(huán)境條件進(jìn)行準(zhǔn)確分析后，確定混凝土的總體解耦，包括保護(hù)層的厚度。與此同時，要根據(jù)建筑工程項(xiàng)目后期使用性質(zhì)，確定后期維護(hù)方案，包括構(gòu)造維護(hù)頻率、具體執(zhí)行時間等。當(dāng)然，在這個過程中，我們應(yīng)該加強(qiáng)對周圍環(huán)境的保護(hù)，對積水范圍進(jìn)行分析，根據(jù)實(shí)際要求，加強(qiáng)施工構(gòu)件的耐腐蝕性能。

3.3 控制裂縫寬度

混凝土結(jié)構(gòu)裂縫病害不可避免，裂縫也始終是建筑物結(jié)構(gòu)耐久性的主要影響因素。從既往經(jīng)驗(yàn)看，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因有很多，如變異裂縫、溫度裂縫、應(yīng)力裂縫等，應(yīng)該結(jié)合具體情況進(jìn)行詳細(xì)分析，找到裂縫的成因，或者說積極尋找引發(fā)裂縫病害的潛在危險因素，并采取一定措施進(jìn)行相應(yīng)干預(yù)，最大限度控制裂縫的寬度，從而為建筑安全使用提供切實(shí)保障。

3.4 結(jié)合施工要求

經(jīng)過大量實(shí)踐證實(shí)，目前混凝土結(jié)構(gòu)施工不斷改進(jìn)，施工技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)完備，如果各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計規(guī)范，混凝土結(jié)構(gòu)的建筑物是完全可以對抗強(qiáng)震的。但是，為什么還存在有這么多不合格工程呢？其實(shí)這與混凝土成分比例不合理存在一定關(guān)系，需要添加外加劑、化合物，應(yīng)該提前做好試驗(yàn)，而不是直接應(yīng)用。

4 提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的具體對策

4.1 預(yù)防混凝土碳化現(xiàn)象

相關(guān)人員應(yīng)該充分重視混凝土結(jié)構(gòu)碳化現(xiàn)象，對于可能存在的碳化風(fēng)險，要做到心中有數(shù)，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。在施工過程中，應(yīng)該注意到CO2對混凝土結(jié)構(gòu)所能帶來的破壞作用，進(jìn)而采取必要措施進(jìn)行預(yù)防。對于結(jié)構(gòu)中的內(nèi)部縫隙，要及時組織人員進(jìn)行填充處理，最大限度減少碳化現(xiàn)象的發(fā)生，同時確保水分能夠正常進(jìn)入混凝土結(jié)構(gòu)中，發(fā)揮一定的隔離和緩沖效果。正確利用封閉涂層，使結(jié)構(gòu)表面能夠形成保護(hù)層，部分材料經(jīng)過滲透，可達(dá)到混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，從而及時填補(bǔ)內(nèi)部小縫隙，達(dá)到一舉兩得的目的。實(shí)際上，做好碳化預(yù)防，還能有效預(yù)防凍融環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)不被破壞，從而提升整體結(jié)構(gòu)的耐久性。

4.2 鋼筋防蝕防銹的措施

在建筑領(lǐng)域，鋼筋銹蝕阻銹劑已經(jīng)被大量運(yùn)用，并且發(fā)揮良好的抗腐蝕性作用。阻銹劑屬于化學(xué)合成物，將其合理應(yīng)用在混凝土結(jié)構(gòu)中，可有效避免鋼筋結(jié)構(gòu)腐蝕，即使有部分鋼筋已經(jīng)腐蝕，阻銹劑也能延緩其腐蝕速度，進(jìn)而降低鋼筋的腐蝕程度。一般而言，當(dāng)建筑混凝土結(jié)構(gòu)被外界氯離子入侵后，或者已經(jīng)發(fā)生碳化現(xiàn)象，鋼筋結(jié)構(gòu)表層鈍化膜會受到影響，進(jìn)而增加腐蝕風(fēng)險。但是，由于此種現(xiàn)象往往出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的局部位置，只要及時進(jìn)行相應(yīng)處理，是可以避免腐蝕繼續(xù)蔓延的。鋼筋腐蝕后，可采用再堿化、脫氫等方式進(jìn)行相應(yīng)處理，上述技術(shù)均屬于電化學(xué)范疇，主要是通過施加直流電流的方式來形成電化學(xué)反應(yīng)，從而及時清除鋼筋表面腐蝕物質(zhì)。

4.3 降低水分對結(jié)構(gòu)的影響

無論是生活用水，還是地下水、雨水，均會對建筑工程及道路橋梁混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響，長時間積水或處在比較潮濕的環(huán)境中，會導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)受到破壞，如裂縫、松動等，對建筑物總體使用安全帶來較大威脅。因此，針對潮濕環(huán)境下的建筑混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)該做好防水，正確引導(dǎo)生活用水及雨水，避免形成積水。外墻結(jié)構(gòu)上合理涂刷防水層，也會增加建筑物的防水性能，從而避免混凝土結(jié)構(gòu)遭到破壞。

5 總結(jié)

綜上所述，我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，建筑行業(yè)對國民經(jīng)濟(jì)水平的提高發(fā)揮著關(guān)鍵的作用。規(guī)范建筑行業(yè)施工，能夠?yàn)槠浞€(wěn)定健康發(fā)展創(chuàng)造更多便利條件。混凝土結(jié)構(gòu)是建筑工程的主要構(gòu)造，對混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題加以關(guān)注，并采取有效對策進(jìn)行優(yōu)化，是提高建筑物安全系數(shù)的必要途徑。具體施工時，必須充分意識到混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的重要性，綜合分析建筑項(xiàng)目狀況確定其影響要素，然后提出切實(shí)可行、科學(xué)合理的解決方案，不斷優(yōu)化結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計，為建筑領(lǐng)域發(fā)展夯實(shí)基礎(chǔ)。