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2020年6月6日，中國混凝土與水泥制品協會組織召開了由北京中企卓創科技發展有限公司完成的“混凝土結構裂縫控制關鍵技術研究與應用”科技成果鑒定會。鑒定委員會專家們認為，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路線，對提升混凝土工程質量具有推廣意義，市場應用前景廣闊。

　　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節過多。一個混凝土構件，從結構設計、原材料加工、混凝土配合比、施工管理到使用環境各個環節都存在裂縫產生的因素。如何解決混凝土結構產生裂縫的問題是國內外工程界的研究熱點，然而到目前為止還沒有真正有效的方法。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道面結構形式，與道路路面相比，機場道面一旦出現破壞，會對航空安全和機場日常運行產生巨大的影響。目前機場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法得到顯著的突破與長足的進展，機場建設過程中的開裂現象在機場道面混凝土道面中仍然非常普遍，道面開裂會使混凝土耐久性下降，造成道面劣化；另外，機場道面耐久性破壞問題進一步加劇機場道面的質量損傷，導致在飛機起降巨大沖擊荷載下機場道面整體結構破壞，造成機場道面失效，大幅降低機場道面的運行安全性。目前國內機場道面的開裂問題、耐久性破壞已經成為影響機場道面安全運行的頑癥，是現階段我國民航機場必須要面對和解決的技術難題。

北京大興機場

　　從2015年開始，針對北京大興國際機場工程組建了課題組，啟動了“混凝土結構裂縫控制成套技術研究與應用”項目的研究和工程實踐工作。研發團隊對混凝土生產中每一個環節進行研究控制，對北京新機場工程進行全面質量管理，做到了裂縫影響因素牽扯到每個環節和每個步驟，就對每個環節和步驟進行研究改良，最終形成了包括原材料質量管控，混凝土制備與施工技術，以及通關嚴格的施工過程管理等在內的成套技術。

　　二、研究內容

　　在北京新機場項目中，研發團隊首次在混凝土結構工程中，將水泥納入到質量管控體系中，進行了水泥的定制，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，部分性能優于普通水泥混凝土，且具備優越的抗裂性能。在北京新機場項目的實踐中，研發團隊總結出先進的混凝土制備和施工技術，提出了嚴格的施工管理要求，進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、混凝土配制、施工技術和施工管理在內的成套技術，為不同類型的混凝土結構裂縫控制提出了新的思路并成功進行了工程應用，形成了良好的經濟效益和社會效益。

北京大興機場道面施工效果，無顯著裂縫

　　三、具體成果

　　1、本項目定制的水泥

　　為了使北京新機場的混凝土工程質量達到一個新水平、新高度，研發團隊首次在混凝土道面工程中，將水泥納入到質量管控體系中，進行了水泥的研發，從調整生料配料、原材料品質和生產工藝入手，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生的影響因素，生產出了符合本工程特定設計要求的、同時符合國家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特點：

　　（1）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MgO含量至3.5%~5%；

　　（2）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；

　　（3）適度降低早期強度，3天強度不超過25MPa；

　　（4）適度降低了水化熱，經檢測，與市場上的普通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；

　　（5）具備更為優越的抗裂性能。通過與北京市場上10種水泥進行抗裂對比試驗發現，本項目定制水泥的圓環約束實驗開裂時間（550分鐘）大于其他水泥（75~345分鐘），說明本項目定制水泥具備更為優越的抗裂性能。

　　2、本項目定制水泥混凝土

　　研發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間58%，顯著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，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；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，部分性能優于普通水泥混凝土。

　　3、施工技術與管理

　　在北京新機場項目的實踐中，研發團隊總結出先進的混凝土制備和施工技術，提出了嚴格的施工管理要求，進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、混凝土配制、施工技術和施工管理在內的成套技術，為不同類型的混凝土結構裂縫控制提出了新的思路，并成功進行了工程應用。在北京新機場工程中，機場道面、地下管廊和地下車站項目中，實現了混凝土結構無明顯裂縫。

北京新機場管廊施工效果，無顯著裂縫

　　四、經濟和社會效益

　　實踐證明，“混凝土結構裂縫控制成套技術研究與應用”項目取得了顯著的經濟效益和社會效益。

　　通過本項目的科技攻關，研發出混凝土結構裂縫控制成套技術，能夠提升混凝土結構的抗凍抗滲抗裂等耐久性，有效解決裂縫問題，滿足我國機場混凝土結構的高耐久性與高抗裂性的技術要求，大幅減少混凝土裂縫，延長使用壽命，從而大幅降低機場道面的維修養護費用。研究成果的工程應用將提高機場建設現代化程度，提高機場建設的科技含量，降低傳統施工方式易造成質量不穩定等風險，保障我國機場道面的安全運行。項目研究成果將形成與該技術相配套的研發、施工、材料、制備供應等的產業鏈。我國新建機場95%以上為水泥混凝土機場道面，作為項目成果示范基地的國家重點工程北京新機場將有超過800萬平方米以上的水泥混凝土機場道面，市場需求廣，產業化前景明朗。因此，隨著項目成果在包括北京新機場在內的我國機場建設領域以及在高鐵、公路、市政等行業的推廣應用，項目成果將獲得顯著的經濟效益。

高鐵八達嶺地下車站施工效果，實現了大跨度混凝土結構無顯著裂縫施工

　　隨著我國民航強國戰略的實施，項目研究成果將使我國民航機場建設質量達到國際先進水平，為保障我國機場道面的安全運行做出貢獻。項目具有十分重要的現實意義與應用價值，是目前我國機場建設領域可持續發展的重要研究方向，將為提升我國民航機場建設產業競爭力做出貢獻。因此本項目具有巨大的社會效益。

　　五、總結

　　研究團隊形成了包括水泥生產、混凝土配制、施工技術和施工管理在內的成套技術，為不同類型的混凝土結構裂縫控制提出了新的思路并成功進行了工程應用，形成了良好的經濟效益和社會效益。研發團隊認為，任何材料都不是萬能的，要想做到大幅減少混凝土裂縫，就要做到選用優質原材料，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，就可以萬事大吉了。“好好做”才是混凝土不裂施工成套技術的核心精神。