2020年6月6日，中國混凝土與水泥制品協(xié)會(huì )組織召開(kāi)了由北京中企卓創(chuàng )科技發(fā)展有限公司完成的“混凝土結構裂縫控制關(guān)鍵技術(shù)研究與應用”科技成果鑒定會(huì )。鑒定委員會(huì )專(zhuān)家們認為，該項目成果在混凝土結構工程裂縫控制方面提出的水泥定制、混凝土拌和物制備及施工一體化裂縫控制技術(shù)路線(xiàn)，對提升混凝土工程質(zhì)量具有推廣意義，市場(chǎng)應用前景廣闊。

　　一、立項背景

　　在現代混凝土中，裂縫之所以難以根治解決，主要由于涉及中間環(huán)節過(guò)多。一個(gè)混凝土構件，從結構設計、原材料加工、混凝土配合比、施工管理到使用環(huán)境各個(gè)環(huán)節都存在裂縫產(chǎn)生的因素。如何解決混凝土結構產(chǎn)生裂縫的問(wèn)題是國內外工程界的研究熱點(diǎn)，然而到目前為止還沒(méi)有真正有效的方法。要想控制甚至消滅工程結構中的裂縫，難度很大。

　　水泥混凝土道面是我國最主要的機場(chǎng)道面結構形式，與道路路面相比，機場(chǎng)道面一旦出現破壞，會(huì )對航空安全和機場(chǎng)日常運行產(chǎn)生巨大的影響。目前機場(chǎng)道面水泥混凝土道面材料在抗裂性能、耐久性方面的研究始終無(wú)法得到顯著(zhù)的突破與長(cháng)足的進(jìn)展，機場(chǎng)建設過(guò)程中的開(kāi)裂現象在機場(chǎng)道面混凝土道面中仍然非常普遍，道面開(kāi)裂會(huì )使混凝土耐久性下降，造成道面劣化；另外，機場(chǎng)道面耐久性破壞問(wèn)題進(jìn)一步加劇機場(chǎng)道面的質(zhì)量損傷，導致在飛機起降巨大沖擊荷載下機場(chǎng)道面整體結構破壞，造成機場(chǎng)道面失效，大幅降低機場(chǎng)道面的運行安全性。目前國內機場(chǎng)道面的開(kāi)裂問(wèn)題、耐久性破壞已經(jīng)成為影響機場(chǎng)道面安全運行的頑癥，是現階段我國民航機場(chǎng)必須要面對和解決的技術(shù)難題。

北京大興機場(chǎng)

　　從2015年開(kāi)始，針對北京大興國際機場(chǎng)工程組建了課題組，啟動(dòng)了“混凝土結構裂縫控制成套技術(shù)研究與應用”項目的研究和工程實(shí)踐工作。研發(fā)團隊對混凝土生產(chǎn)中每一個(gè)環(huán)節進(jìn)行研究控制，對北京新機場(chǎng)工程進(jìn)行全面質(zhì)量管理，做到了裂縫影響因素牽扯到每個(gè)環(huán)節和每個(gè)步驟，就對每個(gè)環(huán)節和步驟進(jìn)行研究改良，最終形成了包括原材料質(zhì)量管控，混凝土制備與施工技術(shù)，以及通關(guān)嚴格的施工過(guò)程管理等在內的成套技術(shù)。

　　二、研究?jì)热?/strong>

　　在北京新機場(chǎng)項目中，研發(fā)團隊首次在混凝土結構工程中，將水泥納入到質(zhì)量管控體系中，進(jìn)行了水泥的定制，調整了水泥的礦物組成、細度、粒徑分布，控制水化熱和早期強度等影響混凝土裂縫產(chǎn)生的影響因素。采用本項目定制水泥配制混凝土，系統研究了混凝土的工作性、強度和耐久性，發(fā)現本項目定制水泥混凝土的性能與普通水泥混凝土的性能相當，部分性能優(yōu)于普通水泥混凝土，且具備優(yōu)越的抗裂性能。在北京新機場(chǎng)項目的實(shí)踐中，研發(fā)團隊總結出先進(jìn)的混凝土制備和施工技術(shù)，提出了嚴格的施工管理要求，進(jìn)行了細致的事故責任劃分并堅決執行，最終形成了包括水泥生產(chǎn)、混凝土配制、施工技術(shù)和施工管理在內的成套技術(shù)，為不同類(lèi)型的混凝土結構裂縫控制提出了新的思路并成功進(jìn)行了工程應用，形成了良好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。

北京大興機場(chǎng)道面施工效果，無(wú)顯著(zhù)裂縫

　　三、具體成果

　　1、本項目定制的水泥

　　為了使北京新機場(chǎng)的混凝土工程質(zhì)量達到一個(gè)新水平、新高度，研發(fā)團隊首次在混凝土道面工程中，將水泥納入到質(zhì)量管控體系中，進(jìn)行了水泥的研發(fā)，從調整生料配料、原材料品質(zhì)和生產(chǎn)工藝入手，調整了水泥的礦物組成、細度、粒徑分布，控制水化熱和早期強度等影響混凝土裂縫產(chǎn)生的影響因素，生產(chǎn)出了符合本工程特定設計要求的、同時(shí)符合國家P.O42.5水泥標準的、可以大幅度降低、減少混凝土結構裂縫的水泥。本項目水泥主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

　?。?）調整了熟料礦物組成，C₃A含量降低至4%以下，C₃S含量降低至50%以下，提高C₂S和C₄AF含量分別至25%和15%左右，并適度提高M(jìn)gO含量至3.5%~5%；

　?。?）降低水泥比表面積，調整了水泥顆粒級配分布，特別是控制3μm以下細粉含量為5%左右；

　?。?）適度降低早期強度，3天強度不超過(guò)25MPa；

　?。?）適度降低了水化熱，經(jīng)檢測，與市場(chǎng)上的普通PO. 42.5水泥相比，本項目定制水泥的3天水化熱降低10%以上；

　?。?）具備更為優(yōu)越的抗裂性能。通過(guò)與北京市場(chǎng)上10種水泥進(jìn)行抗裂對比試驗發(fā)現，本項目定制水泥的圓環(huán)約束實(shí)驗開(kāi)裂時(shí)間（550分鐘）大于其他水泥（75~345分鐘），說(shuō)明本項目定制水泥具備更為優(yōu)越的抗裂性能。

　　2、本項目定制水泥混凝土

　　研發(fā)團隊采用本項目定制水泥配制混凝土，系統研究了本項目定制水泥混凝土的工作性、強度和耐久性，發(fā)現在工作性方面，本項目定制水泥可有效降低混凝土粘度，最高可降低混凝土倒提流出時(shí)間58%，顯著(zhù)改善混凝土工作性能。在強度方面，本項目定制水泥混凝土早期強度較低，3天強度大部分只有普通水泥強度的60%-80%；后期強度持續增長(cháng)，60天強度達到普通水泥強度的90%-110%，與普通混凝土基本相當甚至小幅增長(cháng)；耐久性方面，本項目定制水泥混凝土的性能與普通水泥混凝土的性能相當，部分性能優(yōu)于普通水泥混凝土。

　　3、施工技術(shù)與管理

　　在北京新機場(chǎng)項目的實(shí)踐中，研發(fā)團隊總結出先進(jìn)的混凝土制備和施工技術(shù)，提出了嚴格的施工管理要求，進(jìn)行了細致的事故責任劃分并堅決執行，最終形成了包括水泥設計生產(chǎn)、混凝土配制、施工技術(shù)和施工管理在內的成套技術(shù)，為不同類(lèi)型的混凝土結構裂縫控制提出了新的思路，并成功進(jìn)行了工程應用。在北京新機場(chǎng)工程中，機場(chǎng)道面、地下管廊和地下車(chē)站項目中，實(shí)現了混凝土結構無(wú)明顯裂縫。

北京新機場(chǎng)管廊施工效果，無(wú)顯著(zhù)裂縫

　　四、經(jīng)濟和社會(huì )效益

　　實(shí)踐證明，“混凝土結構裂縫控制成套技術(shù)研究與應用”項目取得了顯著(zhù)的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。

　　通過(guò)本項目的科技攻關(guān)，研發(fā)出混凝土結構裂縫控制成套技術(shù)，能夠提升混凝土結構的抗凍抗滲抗裂等耐久性，有效解決裂縫問(wèn)題，滿(mǎn)足我國機場(chǎng)混凝土結構的高耐久性與高抗裂性的技術(shù)要求，大幅減少混凝土裂縫，延長(cháng)使用壽命，從而大幅降低機場(chǎng)道面的維修養護費用。研究成果的工程應用將提高機場(chǎng)建設現代化程度，提高機場(chǎng)建設的科技含量，降低傳統施工方式易造成質(zhì)量不穩定等風(fēng)險，保障我國機場(chǎng)道面的安全運行。項目研究成果將形成與該技術(shù)相配套的研發(fā)、施工、材料、制備供應等的產(chǎn)業(yè)鏈。我國新建機場(chǎng)95%以上為水泥混凝土機場(chǎng)道面，作為項目成果示范基地的國家重點(diǎn)工程北京新機場(chǎng)將有超過(guò)800萬(wàn)平方米以上的水泥混凝土機場(chǎng)道面，市場(chǎng)需求廣，產(chǎn)業(yè)化前景明朗。因此，隨著(zhù)項目成果在包括北京新機場(chǎng)在內的我國機場(chǎng)建設領(lǐng)域以及在高鐵、公路、市政等行業(yè)的推廣應用，項目成果將獲得顯著(zhù)的經(jīng)濟效益。

高鐵八達嶺地下車(chē)站施工效果，實(shí)現了大跨度混凝土結構無(wú)顯著(zhù)裂縫施工

　　隨著(zhù)我國民航強國戰略的實(shí)施，項目研究成果將使我國民航機場(chǎng)建設質(zhì)量達到國際先進(jìn)水平，為保障我國機場(chǎng)道面的安全運行做出貢獻。項目具有十分重要的現實(shí)意義與應用價(jià)值，是目前我國機場(chǎng)建設領(lǐng)域可持續發(fā)展的重要研究方向，將為提升我國民航機場(chǎng)建設產(chǎn)業(yè)競爭力做出貢獻。因此本項目具有巨大的社會(huì )效益。

　　五、總結

　　研究團隊形成了包括水泥生產(chǎn)、混凝土配制、施工技術(shù)和施工管理在內的成套技術(shù)，為不同類(lèi)型的混凝土結構裂縫控制提出了新的思路并成功進(jìn)行了工程應用，形成了良好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。研發(fā)團隊認為，任何材料都不是萬(wàn)能的，要想做到大幅減少混凝土裂縫，就要做到選用優(yōu)質(zhì)原材料，做好混凝土拌和物的試配，精心施工，三方面缺一不可；并不是有了合適的水泥，就可以萬(wàn)事大吉了?！昂煤米觥辈攀腔炷敛涣咽┕こ商准夹g(shù)的核心精神。