混凝土耐久性的结构设计分析探讨

陈芝诚 浙江省天正设计工程有限公司

1 前言

耐久性是混凝土众多特性中非常重要的一种特性。在结构设计工作开展的过程中，合理的设计方案和创新性的设计思路对于提升耐久性具有显著的促进作用。建筑工程混凝土结构设计人员可结合混凝土原材料的基本性质，通过合理规划结构设计工作流程、提升结构设计目标，促使混凝土原材料在应用中达到更好的耐久性效果。

2 混凝土耐久性对于材料应用效果的促进作用

2.1 良好的耐久性能够提升建筑实体的应用寿命

混凝土原材料在实践应用中，基于其自身的基本性质特征，可能会出现长期应用后的老化或由于温度应力、外部环境因素影响出现的裂缝或稳定性不足的问题。

若通过结构设计规避混凝土基本性质的应用质量和稳定性问题，能够保障或提升以混凝土原材料为基础材料的建筑实体的使用寿命。这对于现代建筑行业发展背景下的工程项目施工建设来说，具有重要的实际意义[1]。

2.2 良好的耐久性能够提供更高的安全保障

在混凝土原材料的应用过程中，耐久性指标的水平若能够达到稳定状态，则意味着建筑实体的安全性和稳定性也能够达到较高的水平。耐久性与安全保障的相关性非常高，本文从结构设计角度分析可知，混凝土原材料背景下的结构设计工作，在具体落实时，针对性提升精准性和有效性，则能够保障整体的工程项目建设安全，这不仅是对整体建筑工程项目质量的保障，也是对用户安全提供了保障[2]。

2.3 良好的耐久性意味着建筑实体的承载力较强

现代的建筑工程项目建设中，基于建筑实体不同类型的应用技术要求和标准，对工程项目质量中的承载力指标的要求也存在显著差异。因此，只有基础原材料混凝土的承载力符合相应工程项目建设的实际要求，才能够从真正意义上确保不同的工程项目建设背景下，建筑实体的承载力状态符合相关项目的具体要求。

另外，良好的承载力也意味着建筑工程项目抵御外部风险和压力的能力相对较强，这也是提升建筑实体安全保障的重要条件[3]。图1为混凝土耐久性重要价值。

图1 混凝土耐久性重要价值

3 混凝土设计工作中耐久性指标的影响因素分析

耐久性指标会受到混凝土原材料的基本特征与所处的应用环境等多方面因素的影响。且从设计专业角度来说，设计流程中的具体工作环节运行状态，也会影响到混凝土设计工作的效果。

下文首先对影响混凝土原材料耐久性的具体因素进行分析，以期为后续提升结构设计的科学性提供重要的支持。

3.1 外部环境因素

外部环境因素主要强调的是，在具体的工程项目建设中，混凝土原材料的状态和作用发挥效果，可能会随着外部环境的变化而产生变化，这意味着混凝土原材料的应用耐久性会同步发生变化。从结构设计工作上来说，混凝土受到外部环境的影响产生的变化具有一定的时效性。一旦在结构设计工作开展中未能及时全面的考虑这些变化带来的影响，会导致混凝土结构设计的及时性不足[4]。

另外，在混凝土发生变化前，需要结合设计工作的基本要求，通过科学的前期设计应对混凝土材料的变化，这也是提升设计工作合理性的重要条件。从前期准备工作的开展方面分析可知，为了全面考虑外部环境的影响，设计人员还可以从前期的设计组织规划角度入手，提升设计工作的有效性。

从上述分析可见，外部环境因素对混凝土结构耐久性的影响主要基于其本身的结构特征。只要设计人员能够在前期的结构设计中，通过科学的规划，尽可能规避外部环境的影响区域或减小外部环境对混凝土结构的影响面积，就能够促使混凝土在应用过程中的耐久性得到提升[5]。

3.2 混凝土碳化问题的影响

混凝土碳化问题主要强调的是，混凝土内部结构中存在的部分具有碱性特征的物质，通过与空气环境中的二氧化碳发生化学反应，使得混凝土中的成分结构发生相应的变化，这种变化会导致混凝土材料的含碱量受到直接影响。

从混凝土原材料的应用效果上来讲，当混凝土碱含量有所降低时，会导致其结构中的钢筋出现钝化现象，进一步提升混凝土结构出现腐蚀的概率，这必然会影响混凝土原材料在应用时的耐久性效果。因此，结构设计人员应当充分考虑多方面的影响因素，采取针对性的保护措施，尽可能降低碳化现象的发生概率。

结构设计人员可通过在混凝土设计中明确添加一部分针对性的外加剂，使得混凝土结构自身的抗碳化能力得到提升，最终实现提升混凝土结构耐久性的目标[6]。

3.3 钢筋结构锈蚀问题的影响

上文已经提到，碱性的降低会导致钢筋钝化现象发生概率的增大，除此之外，一旦混凝土内部结构中的钢筋与空气中的水、二氧化碳发生接触，会直接发生化学反应，导致钢筋表面出现锈蚀现象。因此，在设计工作的开展中，也需要针对钢筋本身加大保护力度，避免钢筋在使用过程中出现过于显著的锈蚀问题，对混凝土的应用效果造成不良影响。

另外，钢筋在应用过程中，也会由于应用时长的逐步增加而出现客观上的锈蚀问题，这也需要设计人员在前期就做出充分考虑，并采取相应的处理措施。

3.4 预期寿命设计因素的影响

在整体的混凝土原材料应用和项目组织设计的过程中，针对混凝土寿命的预期使用时长以及使用状态，也可通过数据计算的方式进行前期设计。因此，设计人员在前期设计过程中，通过针对性的参数设计，可以适当提升混凝土原材料的应用寿命，也能从根本上实现其耐久性提升和优化的目标。只要设计人员从基础参数设计和优化参数设计两方面注重精准性的把握，就能够使混凝土的预期寿命有所增长。

4 提升混凝土耐久性设计工作的要点分析

4.1 明确混凝土结构设计耐久性维度的重点目标

混凝土耐久性的增强与耐久性设计目标的设定有密切关系。在基础设计环节选取科学的设计方法，是提高混凝土内部结构强度、提升混凝土耐久性的重要前提条件。

在具体的设计工作开展时，需要从基础原材料的筛选上注重原材料的合理选择。设计人员需结合工程项目建设的质量要求，以及周边环境因素的影响，对原材料的基础质量进行控制，具体的设计控制要点集中体现在以下两方面。一是控制原材料的基础配合比，二是优化调整混凝土结构设计的整体方案。例如，若混凝土应用环境的温度相对较低，则需要采取针对性措施解决冻融问题，这是降低外部环境因素影响的有效途径之一。

另外，基于混凝土使用时长对其质量效果的影响，在前期设计目标的确认环节，就需要注重防护设计工作的开展，在设计阶段积极落实，有效发挥涂层的保护作用。如应用抗腐蚀性能更强的环氧类涂层进行涂抹施工，达到外部防护的效果。

而在整体目标的确认方面则可根据混凝土所在区域的环境特征，通过合理设计排水系统对混凝土结构实现外部保护。只有在整体方案的制定过程中，严格控制好来源于外部环境中各方面因素的影响，才能使耐久性控制的目标在宏观上达到更高的水平，使混凝土的耐久性在实践中得到根本的保障。

4.2 基于结构设计采取针对性措施预防碳化问题

混凝土碳化与混凝土应用过程中发生化学反应状态有直接的关系。因此，为了提升混凝土的耐久性、解决碳化问题，需要在设计阶段对混凝土的结构性应用性能，采取针对性的措施提升混凝土抵抗碳化的性能。具体的执行落实要点在于：在设计环节的工作中，可应用封闭涂层的设计方案对混凝土的结构表面直接覆盖保护层，这样能够促使混凝土内部的细小缝隙在保护层的作用下得到有效的封堵，降低化学反应发生的概率。

除此之外，设置独立保护层的方式还能够帮助混凝土结构有效抵御外部环境中温度因素的影响，有效降低冻融现象的发生概率。当外部因素控制与结构设计效果获得双重提升时，混凝土的耐久性效果能够得到根本性的提升。

作为设计人员来说，保护层的设计工作应当注重针对性和适宜性，需要结合混凝土工程项目建设的实际状态和工程项目的质量需求，在保护层设计过程中对保护层的原材料选择、厚度和覆盖范围进行针对性地控制，避免保护层设计合理性的不足，导致预防碳化的效果受到影响。

4.3 基于有效的结构设计解决钢筋锈蚀问题

在不同的建筑实体类型背景下，防腐蚀问题的解决策略也有所不同。在建筑实体的防腐蚀环节中，钢筋防腐蚀工作的开展需要与墙体防腐蚀工作实现相互联动。通常情况下，墙体结构具有复合性特征，为了取得更好的防腐蚀效果，内层结构中的墙体可选择纤维增强水泥条板、轻质的混凝土条板等多种不同类型的水泥条板，构建内层墙体的结构体系。另外，轻钢龙骨墙板体系也在实践应用中具有较为显著的应用效果，但需要注意的是，轻钢龙骨的厚度要严格控制，一般不得小于1mm。

墙体结构中的钢筋锈蚀问题还可通过应用不同类型的耐腐蚀材料解决，具体来说，耐腐蚀材料从混凝土材料的角度，可以通过选用针对性材料达到预期的目标，在基础材料的质量得到保障后，再通过合理的混凝土浇筑，充分发挥相关材料的抗腐蚀作用，耐腐蚀的块状材料以耐酸耐碱的石材或砖结构为主要代表。

为了针对性解决钢筋锈蚀问题，除了常规涂抹阻滞剂的方式外，还可通过选择相应耐腐蚀材料的针对性达到抗腐蚀的效果。在防钢筋锈蚀的原材料选择上，除了要结合实际，注重选择一些性价比较高的材料外，结构设计的过程中也需要考虑不同类型材料在结构设计中的融合效果，选择能够与钢筋混凝土结构在设计环节融合应用的材料，达到提升耐久性的目标。

4.4 基于提升设计效果，优化设计人员的能力水平

混凝土结构设计的工作在具体落实执行的过程中，受到设计人员主观能力的影响相对较大。因此，结构设计工作的落实执行过程中，需要结合实际项目对技术人员开展培训教育，并对其掌握先进结构设计技术的水平进行考核。以便在结构设计工作的开展中，合理选择相应的技术设计要点和设计方法，通过有效的技术落实使得混凝土结构设计的整体效果得到提升和保障。

对于混凝土结构设计人员的工作来说，结构设计工作更重要的是结合具体工程项目的建设要求，从前期的结构设计角度入手提升设计工作的针对性和有效性。设计人员不仅要注重个人理论水平的提升，还需要积累全方位的实践经验。具体的实施要点如图2所示。

图2 提升混凝土耐久性工作要点

5 结束语

通过本文的分析可知，混凝土耐久性对于建筑工程项目的质量会造成直接影响。耐久性的提升和优化可在前期设计阶段采取针对性措施达到预期的目标。设计人员要全方位分析和了解影响耐久性的因素，采取针对性措施提升耐久性水平，最终使建筑工程混凝土结构设计的合理性和全面性达到更高的水平，实现混凝土结构耐久性提升的整体目标。