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摘要：随着社会经济的快速发展，我国的水利工程建设也得到了迅速的发展，在水利工程建设的过程当中，混凝土结构被广泛的应用于其中，且所需成本较低，具有较高的优势，混凝土结构存在着较高的设计难度，需要相关的建筑设计人员制定相应的解决措施。本文分析了水利工程中混凝土结构存在的问题，并提出了水利工程中混凝土结构的优化设计方案。
关键词：水利工程；混凝土结构；优化设计
引言
水利工程是通过修建堤坝、水闸、渡槽、溢洪道等水工建筑物，调控自然界的地表水 和地下水资源，以防止洪涝干旱等自然灾害，满足社会生产生活的需要，由于水利工程规模大、工期长、技术难度高，但我国混凝土结构应用于水利工程建设的时间较短、经验较少，还没有形成完善的优化设计方案。因此，探究水利工程中混凝土结构的优化设计，具有重要的理论和实践价值。
1水利工程中混凝土结构存在的问题
1.1 混凝土材料配比不稳定
混凝土是由水泥、砂、石等原料拌合胶凝而成，材料配置比例不同就可能导致混凝土标号降低，在浇筑后则会使结构出现孔洞、气泡、麻面等不良现象，严重影响着混凝土结构的质量。例如，如果混凝土搅拌中砂石比例过高，则会因骨料集中而造成拌合物离折、混凝土料干硬，降低了混凝土结构的牢固度。
1.2 混凝土衬砌易出现渗漏
我国水利工程建设中混凝土结构设计的突出问题之一，即是混凝土衬砌容易出现透漏，对渠道结构安全不利，衬砌易渗漏主要由四方面原因所造成：①模板的设计布置存在偏差；②通道的位置处理不到位，上方岩土层沉降对衬砌产生巨大压力形成裂缝；③则是混凝土原材料质量存在问题；④在搅拌、运输以及浇筑过程中对混凝土疏于养护。
1.3 水利工程施工中出现混凝土裂缝
（1）温差方面的原因。混凝土凝固的过程中会发生水化热现象，而使混凝土内外部出现较大温差，进而出现混凝土裂缝现象。有诸多方面原因会导致混凝土内外部温差较大，比如施工中由于没有达到降温条件，使得混凝土内部温度比较高，而混凝土内部水分快速蒸发，这样混凝土内外部就会形成较大温差，进而出现裂缝；（2）外力失衡方面的原因。如果水利工程施工过程中混凝土侧面受力不均或者混凝土表面受力不均的话都会导致混凝土裂缝。例如，水利工程施工中需要加固堤坝上层部分结构，这样会使堤坝下部分受力超重而导致混凝土表面受力不均；（3）凝固收缩以及干裂方面的原因。混凝土凝固的过程中出现的蒸发、散热等现象是导致混凝土体积收缩的重要原因，混凝土凝固中发生的蒸发、散热现象使混凝土会出现收缩，在外力作用下会形成相应的收缩压力，这种压力直接作用于混凝土上的话产生的压力强度比混凝土承受的极限强度还高，这样就会导致混凝土出现裂缝。
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2水利工程中混凝土结构的优化设计方案
2.1 科学合理配比混凝土原料
对于混凝土的搅拌一定要按照严格的比例进行，如果比例添加的不够标准会严重影响混凝土的质量，有的时候还要需要添加一些外加剂，对于外加剂的添加一定要慎重选择，在投放其他原材料时一定要按照一定的顺序，搅拌的时候也要严格按照一定的方向，原材料的投料一般会分为一次投料和两次投料，不同方式的投料会产生不同的效果，一次投料大多数是将粗骨料投入到搅拌机之中，然后再逐渐的去放入细骨料和水泥，按照这种方式所投入的混凝土在质量上会比较好。二次投料一般是先将水泥和水进行充分的搅拌，然后再加入粗骨料和细骨料进行再次搅拌，这样可以有效地提高混凝土的强度，在一定程度上还可以节约水泥的用量。对混凝土原料进行科学的配比，从而可以达到优化混凝土结构的目的，减少混凝土结构出现一些问题，对于钢筋架构的摆放位置要进行精准的测量，对于焊接工作也要进行精准的连接。
2.2优化设计混凝土裂缝控制
在对混凝土材料进行选择的过程中，采购员要熟悉的掌握每一种混凝土的化学性质和物理性质，通过细微数据的分析就可以选择出最为优良的混凝土材料，不仅要在设计的过程中对混凝土裂缝问题加以预防，在施工的过程中还要时刻关注混凝土裂缝问题，如果将水利工程的裂缝进行有效的控制，就可以在整体上去优化混凝土的结构，设计工作人员要结合工程的建设环境，考虑到建设地势给建筑材料带来的压力，选择合适的测量设备，将混凝土的裂缝宽度控制在一定范围之内，选择设计图纸上标好像匹配的钢筋，提高混凝土整体结构的承载能力。
2.3优化设计混凝土围岩稳定
水利工程中混凝土结构的优化设计，要着力研究围岩的水压承载能力，因为只有围岩的水压承载能力强，才能够选用不衬砌或非限裂混凝土衬砌的方案，对降低工程成本、提高工程质量意义重大，因此，设计人员要根据平缓或陡坡地表面的相关准则，优先衡量围岩结构的最小覆盖厚度，并通过精测的测量和计算确定混凝土围岩稳定系数。
2.4 混凝土裂缝控制
2.4.1 确保施工原材料以及施工设备质量
混凝土原材料质量好坏会直接关系到水利工程施工质量，为此采购骨料、外加剂以及水泥等混凝土原材料的过程中，一定要严格控制施工原材料以及施工设备的质量，同时还应该合理设计混凝土配合比，从而有效确保混凝土质量及其性能，施工人员在水利施工之前一定要多次认真检查施工材料，选择最恰当的混凝土防治措施，确保水利工程施工的顺利开展。
2.4.2 温差裂缝的防治措施
材料采购人员在选取水泥的过程中，一定要注意水泥发热量较小的水泥，减小混凝土温差，在夏季施工的过程中，一定要加强降温处理，尽可能减少混凝土内部水分蒸发，降低混凝土温差。浇筑混凝土的过程中，如果温度较高的话，可以适当添加一些冰水或者冰块，其次，施工过程中还可以将一些水管加入到混凝土内部，这样温度较高的情况下可以通过注入适量冷水促进混凝土更快散热，进而减小混凝土温差。冬季施工过程中，需要做好保暖、通风工作，尽可能减小混凝土内外部温差。
2.4.3 外力失衡防治措施
施工人员一定要做好工程管理以及监督工作，全面仔细考察施工现场的环境条件，后期修复的过程中，如果裂缝比较严重，应该增加混凝土层或者水泥，工程准备阶段应该评测实际水利工程的施工条件及施工技术，加强技术监督以及管理，严谨规范施工，进而确保水利工程质量。
2.4.4 收缩及干裂裂缝防治措施
为了有效防治收缩裂缝，选择混凝土材料的过程中一定要尽可能选择高强度、干缩值相对较小的施工材料，而且施工人员一定要合理控制水灰比，配置混凝土的过程中应该适当加入一些高效减水剂降低水灰比例，进而提高混凝土强度。
2.4.5 养护措施
不同的养护方法对混凝土的性能有着不同的影响，在我国，有着规定的养护标准：Ⅰ级水平控制温度为（18～24）℃，Ⅱ级水平控制温度为（15～25）℃，养护时间为28d，湿度不低于95%。在自然养护和蒸汽养护方面，可以重点加强混凝土的湿度与温度的控制，减少混凝土表面的暴露时间，防止表面的水分蒸发，不要将覆盖物直接接触到混凝土表面。
结束语
现代施工中水利工程占比越来越多，加强水工建筑结构的设计非常有必要性，只有综合考虑，提高安全性、耐久性，选择合适的混凝土原料，加强裂缝的防范设计，提出安全监测，相信在未来的工程应用中，水工将能够为国民经济的发展带来更大的作用。
参考文献：
[1]张志刚，邓钦.水利工程中混凝土结构的优化设计[J].珠江水运，2015（1）.
[2]刘荣钊.水利工程中优化加强混凝土结构的相关策略设计[J].黑龙江水利科技，2014，（07）.
论文作者:刘蕾,徐淳
论文发表刊物:《基层建设》2017年第35期
论文发表时间:2018/4/23
标签：混凝土论文; 水利工程论文; 裂缝论文; 混凝土结构论文; 过程中论文; 温差论文; 骨料论文; 《基层建设》2017年第35期论文;