摘要:近几年建筑工程中钢筋混凝土结构应用的领域越来越广。为了更好的在将钢筋混凝土结构应用在建筑工程中,需要重点考虑混凝土结构设计的耐久性,进而满足人们对建筑物使用性能的要求。本文首先概述了建筑工程混凝土结构耐久性设计,然后分析了影响混凝土结构耐久性的主要因素,最后对基于耐久性的建筑工程结构设计技术展开详细的分析,以供参考。
关键词:建筑工程;混凝土;耐久性能;结构设计
引言:高层建筑在我国近些年来数量增长的速度较快,混凝土结构的使用也逐渐增多,同时,在建筑工程中进一步提高了建筑质量以及安全方面的要求,由于混凝土结构是建筑工程中主要的结构,对其研究也有所增多。混凝土结构由于自然环境以及原材料性能等方面的影响,直接关系到混凝土耐久性的强弱,进而对建筑的使用有着严重的影响。因此,对混凝土的耐久性能以及结构设计要深入的研究。
一、建筑工程混凝土结构耐久性设计概述
建筑工程混凝土结构耐久性的设计与建筑物的使用寿命有直接的关系,也会影响建筑物的稳定性,在降低事故发生率方面起着关键作用,因此,不管是建筑设计师还是施工人员都要对建筑物耐久性加强重视。混凝土结构耐久性的设计与建筑环境有着紧密联系,针对混凝土材料需要根据建筑物周边实际环境来选择,按照高层建筑实际的要求进行设计,尽可能的提高建筑的耐久性,进而延长建筑的使用寿命。另外,混凝土结构设计在不同的时代、经济水平、技术基础、与文化等背景下有着不同的要求,而且也有着不同的施工要求,有些建筑工程重点考虑建筑的抗震性能,有的对建筑使用寿命更加重视或是更注重建筑的实用性,因此,根据建筑要求来确定施工的侧重点。不过,无论建筑有什么要求,在施工时都需要加强抗震性、安全性、稳定性等方面的重视。为了建筑设计的各种需求得到满足,建筑结构设计需要融入更多新的概念,这也有利于建筑设计更好的完善。现代建筑在外观要求上没有传统建筑严格,不过相比钢筋混凝土结构的要求现代建筑更高,而且钢筋混凝土结构体系的质量影响着高层建筑的稳定性。所以,在混凝土结构设计上,需要分析工程的实际情况,仔细审查混凝土结构设计图,如果出现了问题,相关的人员一定要及时并针对性的来解决这些问题,做出一个最科学、最合理的混凝土结构设计方案,这样可以很好地提升建筑工程的质量,确保建筑工程混凝土结构的耐久性,确保整个建筑工程的每一个功能都可以完美的展现并且实现。
二、影响混凝土结构耐久性的主要因素
(一)混凝土水灰比
混凝土内部孔结构对混凝土抗冻性的影响很大,而混凝土孔结构以及孔隙率会受到水灰比的影响。水灰比增加的同时,混凝土的平均孔径和饱和水开孔总体积都会增加,这时混凝土在受冻过程中,会产生很大的渗透及冻胀压力,这会大大地降低混凝土抗冻性能。通过研究得出混凝土水灰比增大,混凝土的抗冻耐久性就会降低。
(二)混凝土的受冻龄期
混凝土受冻的时间增长,其抗冻性就会增加。主要是由于越长时间的受冻,水泥的水化则就变得更充分,混凝土的强度也会不断增长,其抵抗膨胀能力就会变强,表现较为明显的是在混凝土受冻早期。
(三)混凝土的酸侵蚀
由于空气、地下水等环境中含有酸性液体和酸性气体,而水泥石中含有的碱性物质会接触到这些气体和液体而发生化学反应,会降低混凝土的PH值,在这个混凝土中性化过程中,空气中的二氧化碳会造成混凝土碳化。其中二氧化碳浓度越高,混凝土受酸侵蚀的程度越重;PH值越低,侵蚀程度越重。
(四)混凝土的碱侵蚀
通常温度没有超过50摄氏度,碱浓度没有超过15%,混凝土受碱侵蚀的程度非常小,如果碱浓度过高,混凝土会受到严重的侵蚀。其原因是氢氧化钠或氢氧化钾与水泥石中的铝酸钙以及硅酸钙发生化学反应,产生了具有侵蚀性的化学产物。
(五)混凝土中的氯离子侵蚀
氯离子在盐碱地中含量很大,因此沿海地区混凝土结构受腐蚀程度较大。主要是由于混凝土中含盐量较多,平衡保水度升高,吸水时间就会缩短,失水时间会变长,这就会对混凝土初始饱和度造成一定影响,会产生很多冻水,进而冻胀力就会增大。
(六)混凝土的骨料质量
在混凝土配比中石子和砂是用量最多的原材料。骨料中吸水率越大,抗冻性越弱。通常建筑中大多会使用卵石或是碎石,这样能混凝土抗冻性就能得到保障,尽量不要用风化岩等材料,对混凝土的抗冻性会造成影响。
三、基于耐久性的建筑工程结构设计技术
(一)建筑混凝土结构的防冻融设计
破坏建筑混凝土结构的因素中冻融循环应力通常会在早期对其造成破坏,而且这项应力在建筑混凝土结构中也是耐久性评价的重要指标。混凝土内部在经过水化硬结操作之后会出现很多毛细孔,为了在浇筑时提高其和易性,所以会多加入一些水。一部分水会残留在毛细孔中,如果在温度较低的环境下,这些水就会结冰,如果温度不断地反复变化,毛细孔中水分的体积会随着温度而变化,这就会严重的破坏毛细孔体积,进而破坏了混凝土的整体结构。所以,在混凝土结构设计上,一定要针对混凝土的循环冻融作用采取有效的控制错,保证建筑结构耐久性的提高。
(二)建筑的使用功能结构设计
建筑结构在设计过程中,为了提高建筑结构耐久性,一定要科学的手段合理的进行建筑功能结构设计。具体的结构设计内容有以下几方面:第一,水分的侵袭结构必须合理设置,如建筑防潮防水、防结露技术构造,建筑中具体位置有防水防潮层、楼顶檐口、地漏、天沟等等,要保证建筑结构所在的环境不潮湿。第二,建筑结构设计需要对高低温结构合理设置,如防火墙、墙体保温层等等,确保建筑结构整体的耐久性。第三,针对防震、温度、沉降这种变形的结构裂缝和墙体连接位置结构、楼板与柱的节点裂缝等,一定要严格的控制。所以,对影响建筑结构耐久性的主要因素需要充分的了解后在进行建筑功能结构的设计,以免建筑结构受损,这样就不会损坏到建筑结构的耐久性。
(三)建筑混凝土结构钢筋防锈蚀设计
建筑混凝土干透后,其内部就会产生氢氧化钙,这种碱性化学物质会让混凝土毛细孔中存在的水分变成强碱性,在钢筋表层会有一层钝化膜形成,能有效的防止钢筋被锈蚀。不过,钝化程度一旦比规定的阈值高,这层膜就会被破坏,加上外部环境在介质作用下,不断的产生Fe(OH)3,此时钢筋就会被锈侵蚀,混凝土内的钢筋就会有开裂的现象,钢筋周围也会存在腐蚀性的介质,会慢慢的进入到混凝土的结构内部,建筑结构被破坏的速度就会加快。所以,为提高建筑结构的耐久性,一定要对钢筋防腐蚀采取适合有效的措施。
四、结语
综上所述,深入分析影响建筑混凝土结构耐久性的各种因素,并充分结合实际情况进行合理设计,这样才能提高钢筋混凝土的耐久性。根据不同的结构和构成原理来确定使用的混凝土结构。混凝土结构耐久性的设计要应用到施工过程的每一个流程中,只有这样,才能更好保证其作用,才根本上保证混凝土结构的使用寿命。
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