混凝土耐久性的結構設計分析探討

陳芝誠 浙江省天正設計工程有限公司

1 前言

耐久性是混凝土眾多特性中非常重要的一種特性。在結構設計工作開展的過程中，合理的設計方案和創新性的設計思路對于提升耐久性具有顯著的促進作用。建筑工程混凝土結構設計人員可結合混凝土原材料的基本性質，通過合理規劃結構設計工作流程、提升結構設計目標，促使混凝土原材料在應用中達到更好的耐久性效果。

2 混凝土耐久性對于材料應用效果的促進作用

2.1 良好的耐久性能夠提升建筑實體的應用壽命

混凝土原材料在實踐應用中，基于其自身的基本性質特征，可能會出現長期應用后的老化或由于溫度應力、外部環境因素影響出現的裂縫或穩定性不足的問題。

若通過結構設計規避混凝土基本性質的應用質量和穩定性問題，能夠保障或提升以混凝土原材料為基礎材料的建筑實體的使用壽命。這對于現代建筑行業發展背景下的工程項目施工建設來說，具有重要的實際意義[1]。

2.2 良好的耐久性能夠提供更高的安全保障

在混凝土原材料的應用過程中，耐久性指標的水平若能夠達到穩定狀態，則意味著建筑實體的安全性和穩定性也能夠達到較高的水平。耐久性與安全保障的相關性非常高，本文從結構設計角度分析可知，混凝土原材料背景下的結構設計工作，在具體落實時，針對性提升精準性和有效性，則能夠保障整體的工程項目建設安全，這不僅是對整體建筑工程項目質量的保障，也是對用戶安全提供了保障[2]。

2.3 良好的耐久性意味著建筑實體的承載力較強

現代的建筑工程項目建設中，基于建筑實體不同類型的應用技術要求和標準，對工程項目質量中的承載力指標的要求也存在顯著差異。因此，只有基礎原材料混凝土的承載力符合相應工程項目建設的實際要求，才能夠從真正意義上確保不同的工程項目建設背景下，建筑實體的承載力狀態符合相關項目的具體要求。

另外，良好的承載力也意味著建筑工程項目抵御外部風險和壓力的能力相對較強，這也是提升建筑實體安全保障的重要條件[3]。圖1為混凝土耐久性重要價值。

圖1 混凝土耐久性重要價值

3 混凝土設計工作中耐久性指標的影響因素分析

耐久性指標會受到混凝土原材料的基本特征與所處的應用環境等多方面因素的影響。且從設計專業角度來說，設計流程中的具體工作環節運行狀態，也會影響到混凝土設計工作的效果。

下文首先對影響混凝土原材料耐久性的具體因素進行分析，以期為后續提升結構設計的科學性提供重要的支持。

3.1 外部環境因素

外部環境因素主要強調的是，在具體的工程項目建設中，混凝土原材料的狀態和作用發揮效果，可能會隨著外部環境的變化而產生變化，這意味著混凝土原材料的應用耐久性會同步發生變化。從結構設計工作上來說，混凝土受到外部環境的影響產生的變化具有一定的時效性。一旦在結構設計工作開展中未能及時全面的考慮這些變化帶來的影響，會導致混凝土結構設計的及時性不足[4]。

另外，在混凝土發生變化前，需要結合設計工作的基本要求，通過科學的前期設計應對混凝土材料的變化，這也是提升設計工作合理性的重要條件。從前期準備工作的開展方面分析可知，為了全面考慮外部環境的影響，設計人員還可以從前期的設計組織規劃角度入手，提升設計工作的有效性。

從上述分析可見，外部環境因素對混凝土結構耐久性的影響主要基于其本身的結構特征。只要設計人員能夠在前期的結構設計中，通過科學的規劃，盡可能規避外部環境的影響區域或減小外部環境對混凝土結構的影響面積，就能夠促使混凝土在應用過程中的耐久性得到提升[5]。

3.2 混凝土碳化問題的影響

混凝土碳化問題主要強調的是，混凝土內部結構中存在的部分具有堿性特征的物質，通過與空氣環境中的二氧化碳發生化學反應，使得混凝土中的成分結構發生相應的變化，這種變化會導致混凝土材料的含堿量受到直接影響。

從混凝土原材料的應用效果上來講，當混凝土堿含量有所降低時，會導致其結構中的鋼筋出現鈍化現象，進一步提升混凝土結構出現腐蝕的概率，這必然會影響混凝土原材料在應用時的耐久性效果。因此，結構設計人員應當充分考慮多方面的影響因素，采取針對性的保護措施，盡可能降低碳化現象的發生概率。

結構設計人員可通過在混凝土設計中明確添加一部分針對性的外加劑，使得混凝土結構自身的抗碳化能力得到提升，最終實現提升混凝土結構耐久性的目標[6]。

3.3 鋼筋結構銹蝕問題的影響

上文已經提到，堿性的降低會導致鋼筋鈍化現象發生概率的增大，除此之外，一旦混凝土內部結構中的鋼筋與空氣中的水、二氧化碳發生接觸，會直接發生化學反應，導致鋼筋表面出現銹蝕現象。因此，在設計工作的開展中，也需要針對鋼筋本身加大保護力度，避免鋼筋在使用過程中出現過于顯著的銹蝕問題，對混凝土的應用效果造成不良影響。

另外，鋼筋在應用過程中，也會由于應用時長的逐步增加而出現客觀上的銹蝕問題，這也需要設計人員在前期就做出充分考慮，并采取相應的處理措施。

3.4 預期壽命設計因素的影響

在整體的混凝土原材料應用和項目組織設計的過程中，針對混凝土壽命的預期使用時長以及使用狀態，也可通過數據計算的方式進行前期設計。因此，設計人員在前期設計過程中，通過針對性的參數設計，可以適當提升混凝土原材料的應用壽命，也能從根本上實現其耐久性提升和優化的目標。只要設計人員從基礎參數設計和優化參數設計兩方面注重精準性的把握，就能夠使混凝土的預期壽命有所增長。

4 提升混凝土耐久性設計工作的要點分析

4.1 明確混凝土結構設計耐久性維度的重點目標

混凝土耐久性的增強與耐久性設計目標的設定有密切關系。在基礎設計環節選取科學的設計方法，是提高混凝土內部結構強度、提升混凝土耐久性的重要前提條件。

在具體的設計工作開展時，需要從基礎原材料的篩選上注重原材料的合理選擇。設計人員需結合工程項目建設的質量要求，以及周邊環境因素的影響，對原材料的基礎質量進行控制，具體的設計控制要點集中體現在以下兩方面。一是控制原材料的基礎配合比，二是優化調整混凝土結構設計的整體方案。例如，若混凝土應用環境的溫度相對較低，則需要采取針對性措施解決凍融問題，這是降低外部環境因素影響的有效途徑之一。

另外，基于混凝土使用時長對其質量效果的影響，在前期設計目標的確認環節，就需要注重防護設計工作的開展，在設計階段積極落實，有效發揮涂層的保護作用。如應用抗腐蝕性能更強的環氧類涂層進行涂抹施工，達到外部防護的效果。

而在整體目標的確認方面則可根據混凝土所在區域的環境特征，通過合理設計排水系統對混凝土結構實現外部保護。只有在整體方案的制定過程中，嚴格控制好來源于外部環境中各方面因素的影響，才能使耐久性控制的目標在宏觀上達到更高的水平，使混凝土的耐久性在實踐中得到根本的保障。

4.2 基于結構設計采取針對性措施預防碳化問題

混凝土碳化與混凝土應用過程中發生化學反應狀態有直接的關系。因此，為了提升混凝土的耐久性、解決碳化問題，需要在設計階段對混凝土的結構性應用性能，采取針對性的措施提升混凝土抵抗碳化的性能。具體的執行落實要點在于：在設計環節的工作中，可應用封閉涂層的設計方案對混凝土的結構表面直接覆蓋保護層，這樣能夠促使混凝土內部的細小縫隙在保護層的作用下得到有效的封堵，降低化學反應發生的概率。

除此之外，設置獨立保護層的方式還能夠幫助混凝土結構有效抵御外部環境中溫度因素的影響，有效降低凍融現象的發生概率。當外部因素控制與結構設計效果獲得雙重提升時，混凝土的耐久性效果能夠得到根本性的提升。

作為設計人員來說，保護層的設計工作應當注重針對性和適宜性，需要結合混凝土工程項目建設的實際狀態和工程項目的質量需求，在保護層設計過程中對保護層的原材料選擇、厚度和覆蓋范圍進行針對性地控制，避免保護層設計合理性的不足，導致預防碳化的效果受到影響。

4.3 基于有效的結構設計解決鋼筋銹蝕問題

在不同的建筑實體類型背景下，防腐蝕問題的解決策略也有所不同。在建筑實體的防腐蝕環節中，鋼筋防腐蝕工作的開展需要與墻體防腐蝕工作實現相互聯動。通常情況下，墻體結構具有復合性特征，為了取得更好的防腐蝕效果，內層結構中的墻體可選擇纖維增強水泥條板、輕質的混凝土條板等多種不同類型的水泥條板，構建內層墻體的結構體系。另外，輕鋼龍骨墻板體系也在實踐應用中具有較為顯著的應用效果，但需要注意的是，輕鋼龍骨的厚度要嚴格控制，一般不得小于1mm。

墻體結構中的鋼筋銹蝕問題還可通過應用不同類型的耐腐蝕材料解決，具體來說，耐腐蝕材料從混凝土材料的角度，可以通過選用針對性材料達到預期的目標，在基礎材料的質量得到保障后，再通過合理的混凝土澆筑，充分發揮相關材料的抗腐蝕作用，耐腐蝕的塊狀材料以耐酸耐堿的石材或磚結構為主要代表。

為了針對性解決鋼筋銹蝕問題，除了常規涂抹阻滯劑的方式外，還可通過選擇相應耐腐蝕材料的針對性達到抗腐蝕的效果。在防鋼筋銹蝕的原材料選擇上，除了要結合實際，注重選擇一些性價比較高的材料外，結構設計的過程中也需要考慮不同類型材料在結構設計中的融合效果，選擇能夠與鋼筋混凝土結構在設計環節融合應用的材料，達到提升耐久性的目標。

4.4 基于提升設計效果，優化設計人員的能力水平

混凝土結構設計的工作在具體落實執行的過程中，受到設計人員主觀能力的影響相對較大。因此，結構設計工作的落實執行過程中，需要結合實際項目對技術人員開展培訓教育，并對其掌握先進結構設計技術的水平進行考核。以便在結構設計工作的開展中，合理選擇相應的技術設計要點和設計方法，通過有效的技術落實使得混凝土結構設計的整體效果得到提升和保障。

對于混凝土結構設計人員的工作來說，結構設計工作更重要的是結合具體工程項目的建設要求，從前期的結構設計角度入手提升設計工作的針對性和有效性。設計人員不僅要注重個人理論水平的提升，還需要積累全方位的實踐經驗。具體的實施要點如圖2所示。

圖2 提升混凝土耐久性工作要點

5 結束語

通過本文的分析可知，混凝土耐久性對于建筑工程項目的質量會造成直接影響。耐久性的提升和優化可在前期設計階段采取針對性措施達到預期的目標。設計人員要全方位分析和了解影響耐久性的因素，采取針對性措施提升耐久性水平，最終使建筑工程混凝土結構設計的合理性和全面性達到更高的水平，實現混凝土結構耐久性提升的整體目標。