2020年6月6日， 组织召开了由北京中企卓创科技发展有限公司完成的“混凝土结构裂缝控制关键技术研究与应用”科技成果鉴定会。鉴定委员会专家们认为，该项目成果在混凝土结构工程裂缝控制方面提出的水泥定制、混凝土拌和物制备及施工一体化裂缝控制技术路线，对提升混凝土工程质量具有推广意义，市场应用前景广阔。

　　一、立项背景

　　在现代混凝土中，裂缝之所以难以根治解决，主要由于涉及中间环节过多。一个混凝土构件，从结构设计、原材料加工、混凝土配合比、施工管理到使用环境各个环节都存在裂缝产生的因素。如何解决混凝土结构产生裂缝的问题是国内外工程界的研究热点，然而到目前为止还没有真正有效的方法。要想控制甚至消灭工程结构中的裂缝，难度很大。

　　水泥混凝土道面是我国最主要的机场道面结构形式，与道路路面相比，机场道面一旦出现破坏，会对航空安全和机场日常运行产生巨大的影响。目前机场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终无法得到显着的突破与长足的进展，机场建设过程中的开裂现象在机场道面混凝土道面中仍然非常普遍，道面开裂会使混凝土耐久性下降，造成道面劣化；另外，机场道面耐久性破坏问题进一步加剧机场道面的质量损伤，导致在飞机起降巨大冲击荷载下机场道面整体结构破坏，造成机场道面失效，大幅降低机场道面的运行安全性。目前国内机场道面的开裂问题、耐久性破坏已经成为影响机场道面安全运行的顽症，是现阶段我国民航机场必须要面对和解决的技术难题。

北京大兴机场

　　从2015年开始，针对北京大兴国际机场工程组建了课题组，启动了“混凝土结构裂缝控制成套技术研究与应用”项目的研究和工程实践工作。研发团队对混凝土生产中每一个环节进行研究控制，对北京新机场工程进行全面质量管理，做到了裂缝影响因素牵扯到每个环节和每个步骤，就对每个环节和步骤进行研究改良，最终形成了包括原材料质量管控，混凝土制备与施工技术，以及通关严格的施工过程管理等在内的成套技术。

　　二、研究内容

　　在北京新机场项目中，研发团队首次在混凝土结构工程中，将水泥纳入到质量管控体系中，进行了水泥的定制，调整了水泥的矿物组成、细度、粒径分布，控制水化热和早期强度等影响混凝土裂缝产生的影响因素。采用本项目定制水泥配制混凝土，系统研究了混凝土的工作性、强度和耐久性，发现本项目定制水泥混凝土的性能与普通水泥混凝土的性能相当，部分性能优于普通水泥混凝土，且具备优越的抗裂性能。在北京新机场项目的实践中，研发团队总结出先进的混凝土制备和施工技术，提出了严格的施工管理要求，进行了细致的事故责任划分并坚决执行，最终形成了包括水泥生产、混凝土配制、施工技术和施工管理在内的成套技术，为不同类型的混凝土结构裂缝控制提出了新的思路并成功进行了工程应用，形成了良好的经济效益和社会效益。

北京大兴机场道面施工效果，无显著裂缝

　　三、具体成果

　　1、本项目定制的水泥

　　为了使北京新机场的混凝土工程质量达到一个新水平、新高度，研发团队首次在混凝土道面工程中，将水泥纳入到质量管控体系中，进行了水泥的研发，从调整生料配料、原材料品质和生产工艺入手，调整了水泥的矿物组成、细度、粒径分布，控制水化热和早期强度等影响混凝土裂缝产生的影响因素，生产出了符合本工程特定设计要求的、同时符合国家P.O42.5水泥标准的、可以大幅度降低、减少混凝土结构裂缝的水泥。本项目水泥主要有以下几个特点：

　　（1）调整了熟料矿物组成，C₃A含量降低至4%以下，C₃S含量降低至50%以下，提高C₂S和C₄AF含量分别至25%和15%左右，并适度提高MgO含量至3.5%~5%；

　　（2）降低水泥比表面积，调整了水泥颗粒级配分布，特别是控制3μm以下细粉含量为5%左右；

　　（3）适度降低早期强度，3天强度不超过25MPa；

　　（4）适度降低了水化热，经检测，与市场上的普通PO. 42.5水泥相比，本项目定制水泥的3天水化热降低10%以上；

　　（5）具备更为优越的抗裂性能。通过与北京市场上10种水泥进行抗裂对比试验发现，本项目定制水泥的圆环约束实验开裂时间（550分钟）大于其他水泥（75~345分钟），说明本项目定制水泥具备更为优越的抗裂性能。

　　2、本项目定制水泥混凝土

　　研发团队采用本项目定制水泥配制混凝土，系统研究了本项目定制水泥混凝土的工作性、强度和耐久性，发现在工作性方面，本项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时间58%，显着改善混凝土工作性能。在强度方面，本项目定制水泥混凝土早期强度较低，3天强度大部分只有普通水泥强度的60%-80%；后期强度持续增长，60天强度达到普通水泥强度的90%-110%，与普通混凝土基本相当甚至小幅增长；耐久性方面，本项目定制水泥混凝土的性能与普通水泥混凝土的性能相当，部分性能优于普通水泥混凝土。

　　3、施工技术与管理

　　在北京新机场项目的实践中，研发团队总结出先进的混凝土制备和施工技术，提出了严格的施工管理要求，进行了细致的事故责任划分并坚决执行，最终形成了包括水泥设计生产、混凝土配制、施工技术和施工管理在内的成套技术，为不同类型的混凝土结构裂缝控制提出了新的思路，并成功进行了工程应用。在北京新机场工程中，机场道面、地下管廊和地下车站项目中，实现了混凝土结构无明显裂缝。

北京新机场管廊施工效果，无显著裂缝

　　四、经济和社会效益

　　实践证明，“混凝土结构裂缝控制成套技术研究与应用”项目取得了显着的经济效益和社会效益。

　　通过本项目的科技攻关，研发出混凝土结构裂缝控制成套技术，能够提升混凝土结构的抗冻抗渗抗裂等耐久性，有效解决裂缝问题，满足我国机场混凝土结构的高耐久性与高抗裂性的技术要求，大幅减少混凝土裂缝，延长使用寿命，从而大幅降低机场道面的维修养护费用。研究成果的工程应用将提高机场建设现代化程度，提高机场建设的科技含量，降低传统施工方式易造成质量不稳定等风险，保障我国机场道面的安全运行。项目研究成果将形成与该技术相配套的研发、施工、材料、制备供应等的产业链。我国新建机场95%以上为水泥混凝土机场道面，作为项目成果示范基地的国家重点工程北京新机场将有超过800万平方米以上的水泥混凝土机场道面，市场需求广，产业化前景明朗。因此，随着项目成果在包括北京新机场在内的我国机场建设领域以及在高铁、公路、市政等行业的推广应用，项目成果将获得显着的经济效益。

高铁八达岭地下车站施工效果，实现了大跨度混凝土结构无显著裂缝施工

　　随着我国民航强国战略的实施，项目研究成果将使我国民航机场建设质量达到国际先进水平，为保障我国机场道面的安全运行做出贡献。项目具有十分重要的现实意义与应用价值，是目前我国机场建设领域可持续发展的重要研究方向，将为提升我国民航机场建设产业竞争力做出贡献。因此本项目具有巨大的社会效益。

　　五、总结

　　研究团队形成了包括水泥生产、混凝土配制、施工技术和施工管理在内的成套技术，为不同类型的混凝土结构裂缝控制提出了新的思路并成功进行了工程应用，形成了良好的经济效益和社会效益。研发团队认为，任何材料都不是万能的，要想做到大幅减少混凝土裂缝，就要做到选用优质原材料，做好混凝土拌和物的试配，精心施工，三方面缺一不可；并不是有了合适的水泥，就可以万事大吉了。“好好做”才是混凝土不裂施工成套技术的核心精神。