摘要：对水利工程建设而言，混凝土结构具有无法被忽视的重要作用，对结构设计加以优化很有必要。在对水利工程所应用混凝土结构进行优化设计时，工作人员应当将现存问题作为切入点，以保证混凝土配比的合理性为基础，从优化围岩结构、优化衬砌设计等方面出发，保证针对混凝土结构所开展优化设计工作的全面性，这样做不仅可以提高水利工程的质量和效益，还能够为水利工程的发展贡献一份力量。
关键词：水利工程；混凝土结构；优化设计
水利事业的发展是以水利工程质量为前提的，那么，如何才能将水利工程的使用价值完全体现出来，这需要对混凝土结构进行优化设计。因此，加强对混凝土结构研究就十分必要。对水利工程开展的建设工作，存在难度系数高、施工周期长等特点，一般来说，工作人员需要对应用于水利工程之中的混凝土结构进行检测，保证结构质量符合相关要求。目前，混凝土结构的构成主要包括水、砂石、水泥、钢筋和预应力筋，施工工序相对复杂，设计方案存在的问题是无法避免的。基于此，对混凝土结构进行优化设计，为混凝土质量提供保障，具有一定的现实意义。
一、水利工程中优化混凝土结构的意义
1、可以有助于保证水利工程的质量。由于混凝土本身粘聚性较大，这也就加大了混凝土的结构密度，从而保证了混凝土结构的稳定性。另外，混凝土具有较强的抗拉伸和抗重压能力，保证混凝土结构具有更强的韧性，从而促使混凝土结构不易变形，可以更好地保证工程稳定。最后，通传统的木质结构相比，混凝土结构在耐久性方面优势突出，所以在有外力侵蚀的情况下，其更能保证水利工程的质量。
2、可以有效降低工程的施工难度。由于水利工程所处位置通常位于山区，并且工程的规模一般都比较大，这样一来就大大加大了水利工程的施工难度。基于这种情况可以通过应用混凝土结构来对其进行缓解和改善，由于混凝土结构具有较强的可塑性，在应用时可根据工程的结构需求来对其进行灌注，从而满足工程设计。另外，在施工中混凝土结构的应用通常是一次灌注成型，这样一来便大大降低了工程的施工难度。
二、水利工程中混凝土结构设计存在的问题
水利工程中的混凝土结构设计是一项高难度的复杂技术，并且由于水利工程施工地点的地形地势复杂，加之混凝土本身成分的复杂状况，导致混凝土结构的设计施工难度骤然加大。也正因如此，我国水利工程混凝土结构的整体设计水平相较于发达国家而言，仍有较大差距，逐渐显露出根源于技术水平疲软的诸多问题。
1、混凝土材料配比不稳定。混凝土并非是单一性质的材料，而是由水泥、砂、石等原料拌合胶凝而成。因此，材料配置比例的些许不同，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，一定程度上降低了混凝土结构的牢固度。
2、混凝土岔管设计不合理。现代水利工程常在地下网道中采用“一洞多机”的布局方案，这就需要利用混凝土岔管设计来完成。但是岔管对混凝土结构设计施工的技术水平要求较高，并且目前没有形成完善的、具体的混凝土岔管设计指导细则。因此，工作人员难以掌握混凝土岔管结构设计的承压能力，在复杂的地形和计算影响下，常常出现设计不合理现象，为混凝土结构安全埋下隐患。
3、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。总的来说，衬砌易渗漏是由于混凝土结构出现裂缝，主要由四方面原因所造成。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆一是模板的设计布置存在偏差；二是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；三则是混凝土原材料质量存在问题；四是在搅拌、运输以及浇筑过程中对混凝土疏于养护。
三、水利工程中的混凝土结构优化设计
1、混凝土原料设计的科学配置。对混凝土原料进行的科学配置是保证工程建设的质量水平达到相应标准的重要因素之一，因此此项工作必须得到专业人员的重视。保障混凝土原料得到科学、合理配置，可以有效减少起泡、孔洞、麻面等问题的出现，不仅可以较少后期调整维护的操作，还可以节省大量的成本投入。当然预防这些问题出现的步骤也较为复杂，每个问题的预防都需对应不同的技术操作：首先，预防气泡出现。施工技术人员需要选择细度模数在2.0-3.0 范围之内的天然砂、人工砂，并根据混凝土的配合比进行剂量控制，并酌情控制外加剂的掺入量，让混凝土的摊铺、振捣等操作可以顺利展开；对于混凝土的摊铺厚度，也要进行科学控制，最好在30-50cm 的范围之内，同时注意振捣时要将振捣帮缓慢的拔出，这些操作都可以有效避免气泡的出现。最后，孔洞出现的预防策略。混凝土搅拌步骤比较容易出现孔洞，因此搅拌的均匀性一定要达到相应标准。混凝土的和易性较好，因此技术人员需要采用分层摊铺的方式开展工作，并保证振捣操作的均匀，并保证模板支撑操作的牢固性。如果发现不可避免的出现了孔洞，应对空洞部分的松散物进行处理，清除干净后可以使用细石混凝土进行填塞处理。
2、混凝土出现裂缝的有效防治。混凝土内部温度上升较易形成温差，而导致混凝土内部温度上升的原因，主要是水泥发热，因此，工作人员在对工程所需水泥进行采购时，应当将发热量作为衡量标准之一，通过降低水泥发热量的方式，降低由于温差导致混凝土出现裂缝的几率；如果施工季节的平均温度较高，施工人员应通过降温处理的方式，避免混凝土水分的大量蒸发，温差自然也会缩小；如果施工季节的平均温度较低，施工人员应通过保暖和通风的方式，缩小混凝土内部与外部的温差；混凝土的浇筑过程，需要重点关注烧筑时间，通过添加冰块/ 冰水的方式，降低烧筑温度、控制温差；减小混凝土浇筑厚度，通过扩大散热面积的方式，加快散热速度；在混凝土内部加入水管，一旦出现温度升高的情况，施工人员就可以经由水管注入适量的冷水，加快混凝土的散热速度，温差自然会逐渐缩小。
3、衬砌设计的优化。衬砌的技术方案选择上，必须要注意满足实际设计需求，同时对围岩承载压力进行重点考虑，科学确定。混凝土结构设计层面，衬砌方法可以有多种选择，但是如果直接从设计方面上看，可以直接将其分为开裂与抗裂衬砌两种，然后对水利工程的实际需求进行衬砌方案上科学选择，比较方案应用上的合理性。确定好衬砌方式以后，要对钢筋混凝土的衬砌与围岩之间产生的联合作用进行试验模拟，组织出一个二次应力场，并在这个基础上进行钢筋混凝土的二次应力场的支护，让衬砌操作中的变形、裂缝问题得到科学处理。然后要对衬砌的配筋量进行缩减，目的是可以在水利工程建设中获得更好的建设效果。
混凝土结构在水利工程建设领域所发挥的作用日趋重要，这就更加需要对混凝土结构的设计不断进行优化。对于现阶段水利工程建设中混凝土结构仍存在的问题，应加以重视并采取有效措施来解决，以混凝土合理配比为基础，对混凝土裂缝结构的控制、围岩结构的稳定、衬砌防渗等进行全方位优化。只有这样，才能够实现水利工程建设的高效益和高质量，为我国水利事业的发展奠定牢固的技术根基。
参考文献：
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[4]杨 艳，邹进.水利工程中混凝土结构的优化设计思路分析[J].南方农机，2017，48（16）：87.
论文作者:王刚
论文发表刊物:《基层建设》2019年第27期
论文发表时间:2020/1/2
标签：混凝土论文; 水利工程论文; 混凝土结构论文; 优化设计论文; 孔洞论文; 温差论文; 结构论文; 《基层建设》2019年第27期论文;