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 摘要:针对建筑工程混凝土结构设计的相关内容,从耐久性的把控方面入手,通过分析影响混凝土结构耐久性的因素,提出了结构设计把控的要点,共享给相关人员以供参考。从设计实践来说,为保证混凝土结构的性能,必须要把控好水灰比和配合比等,结合混凝土结构应用环境特点,采取结构性能保护措施,保证结构性能。

关键词:混凝土;结构设计;建筑工程;水灰比

近年来,高层建筑不断增加,使得混凝土结构的应用更加广泛。由于对建筑工程的建设质量和安全要求不断提升,带动了混凝土结构设计研究的增多。从混凝土结构的应用角度来说,受到自然环境和混凝土材料自身性能等因素的影响,极易出现耐久性不强的问题,影响着建筑的使用。因此,探索如何提高混凝土结构性能的方法,有着重要意义。

1混凝土结构设计要求

目前,我国积极推广建设装配式建筑,带动着装配式混凝土结构的应用。未来,随着装配式建筑的增加,混凝土结构的应用范围将会更加广泛。装配式整体建筑,对混凝土结构有着相应的要求,不仅要具有较强的耐久性、抗震性,还必须保证结构的安全性。在进行混凝土结构设计时,要严格把控,保证达到建筑标准。一般来说,耐久性设计使用年限如下:临时性建筑5年;易替换结构25年;构筑物和普通房屋50年;重要建筑以及纪念性建筑结构100年。

2影响装配式混凝土耐久性的因素分析

2.1土壤的pH值。据相关研究表明,若土壤的pH值超过12.5,在此地块上建设建筑工程,使用的混凝土pH值小于9,一段时间后,能够发现土壤的pH值降低,经过分析论证,明确地块土壤和混凝土发生了中和反应,使得混凝土结构发生了相应的变化。由此可见,土壤的酸碱度高低,直接影响着建筑工程混凝土结构的性能,尤其是耐久性。2.2空气环境中二氧化碳含量。建筑工程混凝土结构所处的空气环境中,含有的二氧化碳含量,影响着混凝土的耐久性。从影响的原理角度来说,空气中二氧化碳的比例较大,当其向混凝土结构内部扩散时,很容易和混凝土中含有的碱性化合物,即氢氧化钙产生反应,也就是混凝土碳化,对混凝土结构的耐久性,有着极大的影响。从化学角度分析如下:CO2+H2O→H2CO3以及H2CO3→CaCO3+2H2O。根据化学方程式能够得出,二氧化碳越多,给混凝土造成的碳化影响就越大,进而对混凝土的耐久性影响就更大。

2.3配合比。混凝土的制作,使用的主要材料包括水泥和粉煤灰等。在制作中,水灰比和水泥用量等因素,影响着混凝土结构的耐久性。水灰比对混凝土强度的影响,如图1所示。一般来说,水灰比不超过0.4,则其对混凝土碳化的影响比较小。使用的水泥量不断增加,混凝土的抗压强度得以提升,进而能够增强混凝土结构的稳定性,使混凝土的耐久性得到提高。通过试验分析花岗岩机制砂石粉含量对C50机制砂海工混凝土耐久性关键参数的影响,和河砂混凝土作对比分析。注:含量分别选择为5%、7%、10%。从试验结果来说,当含量为7%时,混凝土的各项耐久性指标,处于最佳状态,比如抗碳化性能等,并且优于河砂混凝土。除此之外,外掺4.5%~15%的石粉,有效提升了胶浆的氯离子结合性能,试验结果表明,当石粉掺量是胶材质量的7.5%时,此条件下氯离子的结合能力最强。

3基于耐久性的建筑工程混凝土结构设计要点

3.1案例概述。以某建筑工程预制框架结构体系为例,地上部分2层;每层高度为4.5m;地下部分1层,每层高度为3.3m,建筑总高度为10.55m,建筑总面积大约为2311m2,设计为装配整体式钢筋混凝土框架结构。具体情况如下:

(1)地下室部分设计为现浇混凝土结构;

(2)±0.000以上设计为预制框架结构;

(3)±0.000顶板作为建筑上部结构的固定部分[1]。建筑上部框架结构,使用预制混凝土柱以及叠合梁等制作而成,预制率为76%。此工程框架梁-柱节点,采取的是现浇形式;梁下部纵筋采取的是弯折锚固形式,交错布置;节点区使用的是CF35钢纤维混凝土。现结合此工程实践,分析建筑工程混凝土结构耐久性设计需要把控的要点。3.2耐久性设计要点。3.2.1合理选择耐久性材料。在进行设计时,要按照建筑设计使用年限,结合环境条件以及耐久性要求等,来选择混凝土材料,设计配合比。如果混凝土的应用环境为冻融环境,则按照年平均冻融次数,合理掺入引气剂,掺入量为水泥质量的4.4%~7.2%。如果应用环境中存在氯侵蚀,为保证混凝土的耐久性,必须要控制好氯离子含量,保证其小于水泥用量的0.1%。如果应用环境存在严重的化学侵蚀情况,则选择耐腐蚀合金钢材或者环氧涂层钢筋。

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