水利工程中混凝土结构的优化设计

孙宗梅

摘 要：由于水利工程建设的周期长且施工难度系数较高，所以，通常情况下，必须检测所使用的混凝土结构的质量，保证其质量过关。一般都会使用水泥、砂石以及水进行等比例混合，然后再掺入预应力筋和钢筋，保证其建设的耐压性和耐久性，并且整体的施工工序较为复杂，所以，一般初期的设计方案中存在的问题很多，因此，都会不断地进行优化设计，保证混凝土的质量。本文主要分析探讨了水利工程中混凝土结构的优化设计，以供参阅。

关键词：水利工程;混凝土;结构;优化设计

引言

从现阶段发展而言，水利工程对人们的正常生活带来了诸多影响，甚至在一定程度上直接决定了我国整体经济增长。为此，相关人员必须对此提高重视程度，通过应用合理的方法，对原本的混凝土结构进行优化，进而提升工程建设以及管理的效果。

1 水利工程混凝土结构设计的意义

水利工程通过修建堤坝、水闸、渡槽等水工建筑对水资源进行调控，通过这些水工建筑的兴建来预防或控制洪涝灾害和干旱灾害，以满足社会生产和人民生活的需要。水利工程的规模比较大、工期比较长、施工技术难度比较高，一般来说在水利工程中需要采用混凝土结构。混凝土是指水泥、砂、碎石和水按照一定比例进行混合配比，并以水泥为胶凝材料的建筑工程复合材料。混凝土与一定量的钢筋等构件进行配合使用，可以作为承重材料使用到各种建设工程项目中。由于混凝土结构具有良好的耐火性、耐久性、整体性，因此在大型建设工程项目中应用非常广泛，但混凝土结构在我国的水利工程项目中的应用时间比较短，应用经验比较少，尚有很多不足，因此研究如何对水利工程中的混凝土结构进行优化设计，对我国水利工程建设具有非常重要的理论意义和实践价值。

2 水利工程中混凝土结构的优化设计

2.1合理选择混凝土材料

一般而言，施工材料之中，碎石和砂都处在考虑的范围之内，为了确保可以选到优质的混凝土，理应对实际选择的材料进行检测和试验。如果其参数满足施工的基本要求及规范，才能够将其运入现场，以此确保混凝土本身的结构质量。由于水泥很容易产生水化反应，从而影响其质量，造成这种问题的主要原因便是随时会内部存在大量有害物质，如果没有及时处理，会造成混凝土本身的强度有所下降，并对工程建设带来巨大影响。在进行配比的时候，同样需要进行检测和试验，以此对其最佳配比进行明确。

2.2混凝土配合比的优化设计

水利工程中混凝土结构质量的主要影响因素就是混凝土原料的配比，科学合理的配比能够有效避免混凝土出现气泡、麻面或者孔洞。要想避免混凝土出现气泡，混凝土原料中的砂石原料需要选用细度模数在2-3范围内的人工砂或者天然砂，并严格按照科学的配比进行混凝土施工，尤其要注意控制外加剂的使用量，与此同时，还要做好混凝土的摊铺以及振捣工作，每一层混凝土的摊铺厚度要在30-50厘米之间，每一次振捣时振捣棒需要缓慢拔出。要想避免混凝土出现露筋现象，在进行混凝土钢筋的安装时，需要找准正确的钢筋位置，并将钢筋牢固地焊接在一起，与此同时，混凝土的保护层垫块也要保持均匀牢固的状态，不能够随意踩踏或者搬动保护层垫块。如果混凝土结构出现了露筋现象，首先要将钢筋上外露的锈迹清理干净，并将其抹平压光，进行覆盖养护，通过浇灌技术将混凝土结构进行加厚处理。要想避免混凝土出现孔洞，施工人员需要对混凝土进行均匀搅拌，提高混凝土的和易性，并对混凝土采取分层摊铺方式，确保混凝土的模板能够牢固支撑。如果混凝土结构出现了孔洞，首先要将孔洞内部的松散物清理干净，并使用细石混凝土对孔洞进行填塞处理。

2.3混凝土围岩稳定优化设计

对水利工程而言，针对混凝土结构开展的优化设计工作，应当将围岩水压承载力列为研究重点，这主要是因为对非裂混凝土的衬砌或不衬砌方案进行应用的前提，是围岩具有良好的水压承载力，而上述两种衬砌方案与传统方案相比，不仅可以降低工程成本，还能够提高工程质量。正是因为如此，在对混凝土结构进行优化设计的过程中，工作人员应以陡坡/平缓地表面对应的准则为依据，对围岩结构覆盖厚度的最小值进行衡量，再通过测量和计算的方式，对围岩的稳定系数加以确定。

2.4混凝土衬砌防渗优化设计

根据工程设计要求和围岩承载力来确定衬砌方式。通过对混凝土衬砌与围岩进行联合作用模拟，形成二次应力，并在此基础上进行钢筋混凝土的支护，把衬砌配筋量控制在合理的范围内，达到最佳支撑效果。通过分析变形与裂缝产生的原因，进行岔管衬砌的布置。

2.5混凝土裂缝控制优化设计

裂缝是混凝土结构最常出现的问题，严重威胁到工程的质量。对混凝土结构裂缝加以控制主要有以下几个方面的措施：首先是控制原材料的质量，对水泥、粗骨料、细骨料、砂石、外加剂等材料的采购、保管、运输、进场、使用等环节进行规范化管理。只有控制了原材料的质量，才能保证混凝土结构的質量。对温差形成的裂缝进行防治。温差裂缝多是因为水泥发热导致混凝土结构内外出现温差进而形成裂缝。对此类裂缝的控制首先要控制水泥，最好购买发热量较小的水泥。其次是在施工过程中采取降温处理措施，避免混凝土结构内外温差值过大。最后是严格控制混凝土浇筑时间，避免浇筑时长过长。对收缩裂缝进行防治。选择高强度、干缩值相对较小的施工材料，控制水灰比，采取防风、遮阳措施等都能够在一定程度上杜绝收缩裂缝的形成。对混凝土结构进行养护，避免裂缝发生或者扩大。目前常见的混凝土养护方法主要有自然养护、蒸汽养护、干湿热养护等，具体根据工程实际状况进行选择。

结束语

综上所述，混凝土结构的优化设计涉及的内容比较多，设计工作的难度比较大。分析可得，通过本文的分析可知，施工单位需要认识到混凝土结构中存在的各项问题，从原材料管控、围岩稳定、衬砌防渗以及裂缝控制等方面优化混凝土的结构，保障水利工程的质量、安全性和稳定性。

参考文献

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[3]蔡舒平.探析水利工程中混凝土结构的优化设计[J].大科技.2019（07）