浅谈水利工程中混凝土结构的优化设计张庆萍

浅谈水利工程中混凝土结构的优化设计张庆萍

张庆萍

广东省水利水电科学研究院广东省广州市510610

摘要：水利工程是为了调节水资源和容纳水资源而建设的，混凝土是水利工程建设中应用比较广泛的一项建筑材料，其结构的性能直接影响着水利工程的建设质量，因此对水利工程中的混凝土结构进行优化设计具有显著意义。本文从水利工程中混凝土结构存在的问题出发，分析了混凝土结构的优化设计方式，供从事水利工程相关工作的人员参考。

关键词：混凝土结构；水利工程；优化设计

水利工程存在建设周期长、施工规模大、施工过程复杂、施工技术繁多等特点，因此在水利工程中应用混凝土建筑结构是其发展的必然趋势，现如今，混凝土结构已经被广泛的应用在了水利工程设计和施工过程中。但由于我国在水利工程中应用混凝土结构的时间较短，因此混凝土结构的设计技术还不够成熟。

1水利工程中混凝土结构存在的问题

1.1混凝土材料配置问题

应用在水利工程中的混凝土材料是一种混合型材料，是由多种建筑材料按照一定比例配置并搅拌而成的，如砂石和水泥，因此在配置的过程中各种材料的比例是影响混凝土质量的重要因素。如果混凝土在材料配置中出现了问题或者是材料配置的比例没有掌握好，在混凝土浇筑时可能会让混凝土结构出现气泡、孔洞或者是麻面等问题，进而降低了水利工程中混凝土结构的质量。比方说混凝土材料配置中砂石材料的比例过高，将会减低混凝土结构的稳定性。

1.2混凝土结构中的衬砌存在渗漏问题

衬砌结构存在的渗漏问题影响着水利工程渠道结构的安全性，衬砌渗漏是混凝土结构出现缝隙而造成的，导致混凝土结构出现缝隙的原因有以下几点：混凝土结构的设计模板本身存在数据偏差；衬砌结构的通道位置设计不合理；混凝土配置材料或配置比例存在问题；施工过程中对混凝土材料缺乏适宜的养护[1]。

1.3混凝土设计的准备工作不到位

水利工程设计和建设以及混凝土结构的设计和建设都是十分复杂的工程，因此设计人员和施工人员在工程开始之前要做好相应的准备工作，进而提高混凝土结构设计和建设工程的效率，并了解水利工程建设区域的水文条件和地质条件。但是在实际的施工过程中，由于建设工作的繁多，工作人员的工作态度往往不积极主动，在工作岗位上不够认真细致，再加上水利工程中混凝土结构建设施工环境的影响，导致混凝土结构中存在着诸多质量问题，其中以裂缝问题为主。

2混凝土结构的优化设计方式

2.1运用合理的比例来配置混凝土材料

混凝土材料的配置是混凝土结构设计的首要优化方面，也是混凝土结构质量的基本保障，运用合理的比例来配置混凝土材料能够减少混凝土结构中气泡、孔洞或者是麻面等问题发生的频率。为了防止混凝土结构中出现麻面问题，水利工程施工人员可以在混凝土材料配置中加入细度模数较高的天然砂，并按照合理的配置比例添加外加剂，铺设时要将每层的厚度控制在40㎝左右，在振捣过程中要注意控制好振捣棒的拔出速度，避免在混凝土结构上产生气泡。为了防止混凝土结构中出现孔洞问题，施工人员在混凝土材料的搅拌过程中，要注意搅拌的均匀程度，并且搅拌时支撑的模板要牢固。如果在水利工程的混凝土结构上发现了孔洞，要先清理好孔洞周围的松散混凝土材料，再用细石混凝土材料进行填补。

2.2优化衬砌结构的设计方式

混凝土结构衬砌设计方式选择的主要依据是水利工程的实际需求和建筑区域周围岩石的承载压力，在实际的混凝土结构设计中，衬砌结构的类型是多种多样的，但是从设计方式来区分的话，可以将其分为抗裂衬砌和开裂衬砌两种类型。设计人员应当结合具体的施工规定，选择最佳的衬砌结构设计方式，随后进行衬砌结构与周围岩石的模拟实验，使整个实验形成二次应力场，并在此基础上分析混凝土的支护方式、衬砌结构中可能出现的问题、岔管的布局等，并且在实际的设计过程中要尽量减少衬砌结构中的配筋量，进而使得整体的衬砌结构设计方式能够更好的应用在水利工程混凝土结构中[2]。

2.3温差裂缝的防治方式

温差裂缝是水利工程混凝土结构中常见的裂缝类型之一，温差裂缝产生的主要原因是混凝土结构内部发热，而混凝土结构内部发热的主要原因是水泥发热，因此水利工程建设采购人员在采购水泥时要选择发热量较小的种类，在配置原料上降低混凝土结构的内部温差。并且在夏季这种施工环境温度较高的施工期间中，要注意对混凝土结构进行降温处理，降低混凝土结构内部水分的蒸发效率。在混凝土浇筑的过程中浇筑人员要严格控制混凝土的浇筑温度，当发现浇筑温度偏高时，浇筑人员可以在浇筑过程中适当的添加冰块；在浇筑过程中浇筑人员应当采用薄层浇筑的方式，使得混凝土结构的散热面积得以扩大，这样能够提高混凝土结构的散热速度。另外在混凝土结构的施工过程中，施工人员还可以在混凝土结构中加入一些水管，这样在外界温度较高的施工条件下，施工人员可以通过应用向水管注入冷水的方式来降低混凝土结构的内部温度。现对混凝土浇筑过程进行图片说明，如图1。

图1混凝土浇筑过程演示图

2.4收缩裂缝的防治方式

为了防止混凝土结构上出现收缩裂缝，水利工程建设采购人员要采购强度较高且干缩值较小的混凝土配置材料，并且材料配置人员要控制好水灰之间的配置比例，并在配置过程中添加高效减水剂，以此来降低混凝土材料中水和灰的比例，增加混凝土材料的强度。如果混凝土结构建设的施工环境比较恶劣，应当采取相应的防护措施，比方说施工环境温度较高就要采用降温措施，施工环境中的风力较大就要采用防风措施，尽最大限度保证混凝土结构不受到外界施工条件的影响。

2.5混凝土结构优化设计中的细节工作

在混凝土结构建设工程竣工后，需要对施工过程中搭建的模板进行拆除，这时候施工人员需要注意各种类型模板的拆除顺序。并且在施工过程中要注重做好混凝土的保湿工作和养护工作，施工人员要为混凝土创造良好的保湿条件，让混凝土尽快的硬化，进而缩短混凝土施工工程的工期，而且在混凝土硬化过程中施工人员要避免覆盖物和混凝土表面的接触。

总结

水利工程中混凝土结构的优化设计在水利工程建设中发挥的作用越来越多，为此设计人员需要加强对混凝土结构优化设计方式的应用，结合混凝土结构中存在的实际问题，运用科学的混凝土结构设计方式，在提高混凝土结构质量的同时提高水利工程的质量，推动我国水利工程的科学发展。

参考文献

[1]岳荣宾.水利工程中混凝土结构的优化设计[J].城市建设理论研究(电子版),2016,24:91-92.

[2]桑成虎.水利工程中混凝土结构的优化设计探微[J].建材与装饰,2017,05:271-272.