水工混凝土结构作为水利工程的常用结构，运用十分广泛，如重力坝、拱坝、堆石坝面板、船闸等，其结构稳定直接关系到水利工程的安全运行与耐久性。随着我国水电站坝高从200m级向着300m级发展，高坝混凝土的性能与安全问题更为重要，其施工、运行期的坝体防裂是关键问题。此外，目前我国超过100m的高坝中57%是混凝土坝，部分工程服役时间已超过30年，混凝土结构在长期服役过程中受到不利因素的影响，细观结构因耐久性下降而出现劣化现象，直接导致宏观结构的破坏甚至失效，需要对产生的裂缝进行修复，以提高水工结构的整体稳定性。因此，提升现代水工程混凝土结构在施工与运行过程中的安全性，并进一步提升已建成混凝土结构的使用寿命是极具挑战性的问题。

项目团队针对混凝土性能演变特征规律、温控及裂缝修复的技术难题，采用微细观与宏观、物理实验与数值模拟、理论分析与工程实践相结合的综合分析方法，在混凝土微细观性能演变研究、混凝土多场耦合分析与预测新方法、水工混凝土裂缝检测手段、裂缝修复新材料与新技术等方面取得了突破，形成了系列研究成果，主要包括：（1）系统揭示了水工混凝土的微结构演变规律与性能演化机理，提高了混凝土复杂环境条件下性能预测的准确性；（2）提出了水工混凝土全生命周期温控多场耦合分析与预测新方法，为混凝土温控措施动态优化提供指导；（3）研发了水工混凝土浅表裂缝修复新材料与新工艺，提高了复杂服役环境下的水工结构裂缝修复的适应性。研究成果已经成功应用于南水北调、黄登、大岗山、万家口子等水利水电工程，产生直接经济效益达2.13亿元。成果获发明专利16项、软件著作权15项，发表SCI论文41篇、EI论文14篇，入选成熟适用水利科技成果1项，推动了水电行业的科技进步，获2021年度“水力发电科学技术奖（科技进步奖）一等奖”。

图1 基于“有效扩散”水分传输机制的水泥浆微观结构演化模型

图2 基于快速动态参数反演的混凝土温控分析与预测新方法