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2020年6月6日，中國混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)組織召開了由北京中企卓創(chuàng)科技發(fā)展有限公司完成的“混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”科技成果鑒定會(huì)。鑒定委員會(huì)專家們認(rèn)為，該項(xiàng)目成果在混凝土結(jié)構(gòu)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，對(duì)提升混凝土工程質(zhì)量具有推廣意義，市場應(yīng)用前景廣闊。

　　一、立項(xiàng)背景

　　在現(xiàn)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(jié)過多。一個(gè)混凝土構(gòu)件，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、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(jié)都存在裂縫產(chǎn)生的因素。如何解決混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的問題是國內(nèi)外工程界的研究熱點(diǎn)，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(jié)構(gòu)中的裂縫，難度很大。

　　水泥混凝土道面是我國最主要的機(jī)場道面結(jié)構(gòu)形式，與道路路面相比，機(jī)場道面一旦出現(xiàn)破壞，會(huì)對(duì)航空安全和機(jī)場日常運(yùn)行產(chǎn)生巨大的影響。目前機(jī)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(jìn)展，機(jī)場建設(shè)過程中的開裂現(xiàn)象在機(jī)場道面混凝土道面中仍然非常普遍，道面開裂會(huì)使混凝土耐久性下降，造成道面劣化；另外，機(jī)場道面耐久性破壞問題進(jìn)一步加劇機(jī)場道面的質(zhì)量損傷，導(dǎo)致在飛機(jī)起降巨大沖擊荷載下機(jī)場道面整體結(jié)構(gòu)破壞，造成機(jī)場道面失效，大幅降低機(jī)場道面的運(yùn)行安全性。目前國內(nèi)機(jī)場道面的開裂問題、耐久性破壞已經(jīng)成為影響機(jī)場道面安全運(yùn)行的頑癥，是現(xiàn)階段我國民航機(jī)場必須要面對(duì)和解決的技術(shù)難題。

北京大興機(jī)場

　　從2015年開始，針對(duì)北京大興國際機(jī)場工程組建了課題組，啟動(dòng)了“混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制成套技術(shù)研究與應(yīng)用”項(xiàng)目的研究和工程實(shí)踐工作。研發(fā)團(tuán)隊(duì)對(duì)混凝土生產(chǎn)中每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行研究控制，對(duì)北京新機(jī)場工程進(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(jié)和每個(gè)步驟，就對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)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(yán)格的施工過程管理等在內(nèi)的成套技術(shù)。

　　二、研究內(nèi)容

　　在北京新機(jī)場項(xiàng)目中，研發(fā)團(tuán)隊(duì)首次在混凝土結(jié)構(gòu)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(diào)整了水泥的礦物組成、細(xì)度、粒徑分布，控制水化熱和早期強(qiáng)度等影響混凝土裂縫產(chǎn)生的影響因素。采用本項(xiàng)目定制水泥配制混凝土，系統(tǒng)研究了混凝土的工作性、強(qiáng)度和耐久性，發(fā)現(xiàn)本項(xiàng)目定制水泥混凝土的性能與普通水泥混凝土的性能相當(dāng)，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(jī)場項(xiàng)目的實(shí)踐中，研發(fā)團(tuán)隊(duì)總結(jié)出先進(jìn)的混凝土制備和施工技術(shù)，提出了嚴(yán)格的施工管理要求，進(jìn)行了細(xì)致的事故責(zé)任劃分并堅(jiān)決執(zhí)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(nèi)的成套技術(shù)，為不同類型的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制提出了新的思路并成功進(jìn)行了工程應(yīng)用，形成了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

北京大興機(jī)場道面施工效果，無顯著裂縫

　　三、具體成果

　　1、本項(xiàng)目定制的水泥

　　為了使北京新機(jī)場的混凝土工程質(zhì)量達(dá)到一個(gè)新水平、新高度，研發(fā)團(tuán)隊(duì)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(diào)整生料配料、原材料品質(zhì)和生產(chǎn)工藝入手，調(diào)整了水泥的礦物組成、細(xì)度、粒徑分布，控制水化熱和早期強(qiáng)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(shè)計(jì)要求的、同時(shí)符合國家P.O42.5水泥標(biāo)準(zhǔn)的、可以大幅度降低、減少混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的水泥。本項(xiàng)目水泥主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

　?。?）調(diào)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(diào)整了水泥顆粒級(jí)配分布，特別是控制3μm以下細(xì)粉含量為5%左右；

　　（3）適度降低早期強(qiáng)度，3天強(qiáng)度不超過25MPa；

　?。?）適度降低了水化熱，經(jīng)檢測，與市場上的普通PO. 42.5水泥相比，本項(xiàng)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。通過與北京市場上10種水泥進(jìn)行抗裂對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，本項(xiàng)目定制水泥的圓環(huán)約束實(shí)驗(yàn)開裂時(shí)間（550分鐘）大于其他水泥（75~345分鐘），說明本項(xiàng)目定制水泥具備更為優(yōu)越的抗裂性能。

　　2、本項(xiàng)目定制水泥混凝土

　　研發(fā)團(tuán)隊(duì)采用本項(xiàng)目定制水泥配制混凝土，系統(tǒng)研究了本項(xiàng)目定制水泥混凝土的工作性、強(qiáng)度和耐久性，發(fā)現(xiàn)在工作性方面，本項(xiàng)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%，顯著改善混凝土工作性能。在強(qiáng)度方面，本項(xiàng)目定制水泥混凝土早期強(qiáng)度較低，3天強(qiáng)度大部分只有普通水泥強(qiáng)度的60%-80%；后期強(qiáng)度持續(xù)增長，60天強(qiáng)度達(dá)到普通水泥強(qiáng)度的90%-110%，與普通混凝土基本相當(dāng)甚至小幅增長；耐久性方面，本項(xiàng)目定制水泥混凝土的性能與普通水泥混凝土的性能相當(dāng)，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(jī)場項(xiàng)目的實(shí)踐中，研發(fā)團(tuán)隊(duì)總結(jié)出先進(jìn)的混凝土制備和施工技術(shù)，提出了嚴(yán)格的施工管理要求，進(jìn)行了細(xì)致的事故責(zé)任劃分并堅(jiān)決執(zhí)行，最終形成了包括水泥設(shè)計(jì)生產(chǎn)、混凝土配制、施工技術(shù)和施工管理在內(nèi)的成套技術(shù)，為不同類型的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制提出了新的思路，并成功進(jìn)行了工程應(yīng)用。在北京新機(jī)場工程中，機(jī)場道面、地下管廊和地下車站項(xiàng)目中，實(shí)現(xiàn)了混凝土結(jié)構(gòu)無明顯裂縫。

北京新機(jī)場管廊施工效果，無顯著裂縫

　　四、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益

　　實(shí)踐證明，“混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制成套技術(shù)研究與應(yīng)用”項(xiàng)目取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

　　通過本項(xiàng)目的科技攻關(guān)，研發(fā)出混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制成套技術(shù)，能夠提升混凝土結(jié)構(gòu)的抗凍抗?jié)B抗裂等耐久性，有效解決裂縫問題，滿足我國機(jī)場混凝土結(jié)構(gòu)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，延長使用壽命，從而大幅降低機(jī)場道面的維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。研究成果的工程應(yīng)用將提高機(jī)場建設(shè)現(xiàn)代化程度，提高機(jī)場建設(shè)的科技含量，降低傳統(tǒng)施工方式易造成質(zhì)量不穩(wěn)定等風(fēng)險(xiǎn)，保障我國機(jī)場道面的安全運(yùn)行。項(xiàng)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(yīng)等的產(chǎn)業(yè)鏈。我國新建機(jī)場95%以上為水泥混凝土機(jī)場道面，作為項(xiàng)目成果示范基地的國家重點(diǎn)工程北京新機(jī)場將有超過800萬平方米以上的水泥混凝土機(jī)場道面，市場需求廣，產(chǎn)業(yè)化前景明朗。因此，隨著項(xiàng)目成果在包括北京新機(jī)場在內(nèi)的我國機(jī)場建設(shè)領(lǐng)域以及在高鐵、公路、市政等行業(yè)的推廣應(yīng)用，項(xiàng)目成果將獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

高鐵八達(dá)嶺地下車站施工效果，實(shí)現(xiàn)了大跨度混凝土結(jié)構(gòu)無顯著裂縫施工

　　隨著我國民航強(qiáng)國戰(zhàn)略的實(shí)施，項(xiàng)目研究成果將使我國民航機(jī)場建設(shè)質(zhì)量達(dá)到國際先進(jìn)水平，為保障我國機(jī)場道面的安全運(yùn)行做出貢獻(xiàn)。項(xiàng)目具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義與應(yīng)用價(jià)值，是目前我國機(jī)場建設(shè)領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展的重要研究方向，將為提升我國民航機(jī)場建設(shè)產(chǎn)業(yè)競爭力做出貢獻(xiàn)。因此本項(xiàng)目具有巨大的社會(huì)效益。

　　五、總結(jié)

　　研究團(tuán)隊(duì)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(nèi)的成套技術(shù)，為不同類型的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制提出了新的思路并成功進(jìn)行了工程應(yīng)用，形成了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。研發(fā)團(tuán)隊(duì)認(rèn)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(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。