混凝土的开裂问题

1.

混凝土开裂的危害

刚性防水与结构同寿命

裂缝的存在使得水、氧气、二氧化碳、氯离子和酸性离子更

容易渗入混凝土中，一方面造成混凝土材料性能劣化，另一方面

加剧钢筋锈蚀，引起混凝土强度和刚度降低。

贯穿裂缝造成渗漏等问题，危害构筑物耐久性和使用功能，

增加建设及使用期成本。

国家标准 GB 50157-2013《地铁设计规范》规定地下车站主

体结构为一级防水设计，且不得渗水。

住房和城乡建设部发布的工程建设规范《建筑和市政工程防

水通用规范》（征求意见稿）规定地下工程防水设计工作年限不

应低于工程结构设计工作年限。

需要通过抑制混凝土收缩开裂，实现刚性防水与结构同寿命。

混凝土开裂较为普遍

现代混凝土施工性能好、强度高，但收缩开裂问题突出。

80%以上开裂由收缩导致，地下墙体普遍存在收缩裂缝。

2.

混凝土裂缝控制解决方案

集20余年研究成果，针对混凝土收缩开裂，苏博特能提供包括技术咨询、功能材料及其应用技术的成套解决方案，经济、高效的控制各类工

程的混凝土开裂，防止渗漏，延长混凝土结构寿命，降低全寿命周期成本，为客户在混凝土工程建造和运营阶段均带来显著的经济、社会效益。成套解决方案

p 混凝土开裂风险量化评估

针对不同的工况条件及客户需求，提供包括抗裂混凝土

配合比设计、施工工艺措施制订等在内的专业化技术服

务。

针对实际工况，结合客户需求，提供混凝土开裂风险评

估与抗裂性设计服务。p 高效抗裂功能材料

p 收缩裂缝精准控制技术体系

根据工程需求提供高效的抗裂功能材料及其应用技术。

苏博特混凝土裂缝控制研究团队

20余年来一直致力于混凝土裂缝控制

的基础研究、产品研发、技术推广与

工程应用，形成了自混凝土浇筑成型

起的分阶段、全过程裂缝控制技术，

实现收缩开裂风险可计算、抗裂性能

可设计、收缩开裂可控制，先后多次

获得包括国家科技进步奖等在内的国

家、省部级奖励，成果成功应用于市

政轨道交通、桥梁、隧道、水电、铁

路、核电等工程。

应

力

σt时间

抗

拉

强

度

ft开裂风险点识别

×降低应力

ftσt 调控前

η≤0.7

σt 调控后

0 0

3.

结合国家“973”计划、国家重点研发计划、国家杰出青年科学基金等重大课题，建立混凝土“水化-温度-湿度-约束”多场耦合收缩开裂模

型，解决材料参数和结构抗裂性无法对应的问题，实现从材料到结构层次的混凝土收缩开裂风险量化预测。针对结构形式、环境特征、材料组

成的多样性和复杂性，开发了抗裂性仿真计算软件与系统平台，可进行结构混凝土抗裂性专项设计。

写入《江苏省高性能混凝土应用技术规程》、《城市

轨道交通工程地下现浇混凝土抗裂设计与施工指南》、

《明挖现浇隧道混凝土收缩裂缝控制指南》，为100余项重

大工程建设提供技术支持。设计方法

混凝土开裂风险量化评估

4.

抗裂功能材料

双重调控技术

温度历程与膨胀历程协同调控。一方面调控混凝土水泥水化放热历程，削弱结构混凝土温升，降低温度开裂风险；另一方面通过高效

膨胀材料分阶段、全过程补偿混凝土的收缩。

技术效果

Ø 有效降低结构混凝土温升；

Ø 与传统膨胀材料相比，双重调控材料在温升、温降阶段均能产生更大的膨胀。

早期膨胀组分

特制CaO

水化热调控组分

低活性MgO

中期膨胀组分

后期膨胀组分

高活性MgO

膨 多元复合抗裂材料

胀

补

偿

收

缩

技

术

放

热

速

率/(W/g)诱

导

期

加速期 减速期

稳定

反应期

调控效果

时间/d

快速溶解期

5.

国内首条镁质膨胀剂专用悬浮窑

技术优势

Ø 20余年的研发和技术积累，混凝土抗裂产品、技术获授权专利超过180件；

Ø 主/参编多项混凝土抗裂产品相关标准：主编《混凝土用钙镁复合膨胀剂》、《混凝土水化温升抑制剂》、《混凝土塑性阶段水分蒸发抑

制剂》、《混凝土高吸水性树脂内养护剂》，参编《混凝土膨胀剂》、《混凝土用氧化镁膨胀剂》等；

Ø 除了提供符合标准的标准化产品，还能针对结构开裂风险和客户需求的不同，提供不同品类的定制化产品。

6.

抗裂功能材料

根据不同工程特点及客户需求，苏博特能提供钙类膨胀剂、镁质膨胀剂、混凝土水化温升抑制剂、温控膨胀抗裂剂等多种高性能抗裂产品。

Ø 国家标准GB/T 23439《混凝土膨胀剂》I型品；

Ø 标准品。HME®-Ⅲ 低碱型混凝土膨胀剂

HME® HME®-Ⅰ 混凝土用氧化镁膨胀剂 -Ⅱ 高效混凝土氧化镁复合膨胀剂

HME®-Ⅳ 混凝土高效膨胀剂

HME®-Ⅴ混凝土(温控、防渗)高效抗裂剂

Ø 国家标准GB/T 23439《混凝土膨胀剂》 Ⅱ型品；

Ø 标准品。

Ø 先进的悬浮煅烧工艺，活性反应时间波动小；

Ø 满足CBMF 19-2017 《混凝土用氧化镁膨胀剂》；

Ø 满足DL/T 5296-2013《水工混凝土掺用氧化镁技术规范》。

Ø 团体标准T/CECS 10082-2020 I/II型品；

Ø 膨胀历程可调、可控 ；

Ø 可定制。

Ø 同时具有降低混凝土结构温升及收缩补偿功能，适用于如现

浇隧道，桥梁等高开裂风险的结构；

Ø 降低超长结构、大体积混凝土开裂风险系数30%-50%；

Ø 全定制。

SBT®-TRI 混凝土水化温升抑制剂

Ø 有效降低水泥水化速率，降低混凝土结构温升，减少温降收

缩，降低温度开裂风险；

Ø 适用于具有温控需求的结构；

Ø 可定制。

HME®-DX101 混凝土抗裂防渗材料 HME®-DX201 混凝土抗裂防渗材料

Ø 地下工程底板结构专用；

Ø 可定制。

Ø 地下结构侧墙和顶板专用；

Ø 可定制。

7.

养护材料及技术

水分蒸发抑制技术

在混凝土表面自组装形成致密的单分子膜，减少塑性阶段混

凝土表面水分蒸发，降低塑性开裂风险。

混凝土

泌水层

Ereducer®-101塑性混凝土高效水分蒸

发抑制剂

Ø 降低水分蒸发速率75%以上；

Ø 降低塑性收缩50%以上。

塑性阶段 硬化阶段

自黏式保温保湿养护产品及技术

Ø 有效降低混凝土与环境的热交换速率，以及混凝土表面水分散

失；

Ø 散热系数可调（50~200kJ/(m2·d·℃）），根据不同工程特点及

需求，可实现混凝土结构温降速率、里表温差可调；

Ø 开裂风险系数降低超过10%；

Ø 可重复使用。

保湿材料饱水 密封紧密贴合

技术特点及效果

8.

典型工程案列-城市地下空间

Ø 城市地下空间一般为板墙结构，断面厚度通常在0.3~1.0m之间，

但分块浇筑面积或分段浇筑长度较大，开裂风险高。

Ø 苏博特成套抗裂技术方案成功应用于江苏大剧院、江苏广电城

2期、南京禄口国际机场2期、南京南站、南京华新城、苏州太

湖新城地下空间、苏州工业园区污水处理厂及重庆天和国际商

业中心等大型工业和民用地下结构，有效的解决了地下结构混

凝土的早期开裂问题。应用概况

9.

典型工程案列-城市轨道交通

Ø 调研结果显示：城市轨道交通地下车站侧墙开裂占总裂缝的

80%以上，基本为竖向、间距规整的贯穿裂缝，易漏难修，分

段超过15m，裂缝出现的几率达96%，施工气温越高，开裂现

象越严重。

Ø 轨道交通地下侧墙一般有叠合墙和复合墙两种结构形式；叠合

墙开裂风险高于复合墙。

Ø 应用于上海轨道交通14号线真新新村站、15号线长风公园站。

车站采用叠合墙体系，地连墙厚度0.8m，内衬墙厚度0.4m和

0.6m，主体结构混凝土设计强度等级C35P8。

Ø 应用于徐州轨道交通2号线市政府站，主体结构混凝土设计强

度等级C35P8，车站采用复合墙结构。

工程概况

Ø 混凝土抗裂性专项设计；

Ø 低温升、高抗裂混凝土设计、制备与应用；

Ø 施工工艺优化（分段长度、模板选择、拆模时间）；

Ø 徐州轨道交通：各结构部位均未发现贯穿性收缩裂缝，实现全

站混凝土高性能化，通过专家鉴定，树立行业标杆；

Ø 上海轨道交通：同条件对比诱导缝等技术方案，本方案抗裂效

果最好，裂缝数量减少超过90%，改变了超长、强约束墙体普

遍开裂的现状，实现了防水与结构同寿命。方案措施及技术效果

地

连

墙

内

衬

墙

叠合墙底板

土

层

外

包

防

水

复合墙底

板

地

连

墙

内

衬

墙

土

层

总体国际先进，部分国

际领先

完全避免贯穿性裂缝出现

（数据来源：上海隧道股份公司对比实测报告）

标19段

22.4m标20段

18.7m标21段

20.4m标22段

30.2m标23段

23.9m东端头井

21.8m诱导缝 基准

7处渗漏 11处渗漏 8处渗漏

诱导缝

无渗漏 无渗漏

10.

典型工程案列-大型桥梁工程

Ø 大型桥梁工程混凝土强度等级一般不低于C40，主塔等可高达

C60，属典型中高强大体积混凝土结构，混凝土自收缩与温度

收缩叠加，且内外约束强，开裂风险高。

Ø 沪通长江大桥是世界首座千米级（主跨1092m）公铁两用大型

斜拉桥，主塔为高330米C60钢筋混凝土结构，塔柱壁厚超过

1.5m，最厚处达4.2m，单塔方量超过6万方（不含塔座）。工程概况

Ø 混凝土抗裂性专项设计；

Ø 低温升、高抗裂混凝土设计、制备与应用；

Ø 入模温度控制+冷却水管布设+外保温；

Ø 双重调控技术有效降低了结构温升，全过程补偿了混凝土收缩；

Ø 塔柱实体结构混凝土裂缝数量平均降低率近80%，可以做到少

裂，甚至部分节段不裂。方案措施及技术效果

11.

典型工程案列-明挖现浇隧道

Ø 太湖隧道全长约10.79 km，是江苏省交通工程重点建设项目—

—苏锡常南部高速公路工程的关键节点，建成后将成为国内最

长的湖底隧道。隧道主体采用围堰明挖法施工，其中暗埋段为

两孔一管廊结构形式，顶板厚1.2~1.4 m，侧墙、底板厚1.3~1.5 m，混凝土设计强度等级为C40P8。工程概况

Ø 混凝土抗裂性专项设计；

Ø 低温升、高抗裂混凝土设计、制备与应用；

Ø 不同季节、不同部位差异化的控温措施；

Ø 双重调控技术有效的降低了结构温升并分阶段、全过程补偿了

混凝土收缩；

Ø 太湖隧道工程主体结构混凝土浇筑已完成超过50%，并在部分

区段实现回水。观测结果表明，主体结构未见贯穿性裂缝及其

引起的渗漏现象。

方案措施及技术效果

保温保湿养护

蔡朝阳 摄

12.

典型工程案列-特殊结构

Ø 山东省肿瘤医院质子治疗中心是中国大陆首座真正意义上投入

临床应用的质子医院。出于辐射防护的需求，整个质子治疗区

混凝土墙体、顶板等结构厚度达到1.5~4.6m，为减少施工缝，

混凝土分段浇筑长度大，内外约束强，混凝土开裂风险极高。

采用苏博特成套抗裂技术，首次制备了低温升、高抗裂磁体矿

重混凝土（表观密度超过3800kg/m3），目前在已完成的浇筑区

域中，重混凝土墙体表面表观致密、均匀、平整，且未出现开

裂。

Ø 苏博特成套抗裂技术还成功应用于江苏省建筑工程质量检测中

心试验基地反力墙，东南大学振动台设备基础工程等结构形式

复杂、抗裂性要求高的特殊大体积混凝土工程，有效抑制了混

凝土收缩开裂。

应用概况

13.

其它代表性应用

时间 项目名称 来源

2017-2021 高抗裂预拌混凝土关键材料及制备技术 国家重点研发计划项目（十三五）

2012-2014 MgO膨胀剂和低收缩高镁水泥的制备及其在大型水电工程中的应用 国家科技支撑计划（十二五）

2013-2016 基于多场耦合作用的混凝土早期变形与裂缝控制 国家杰出青年基金

2015-2019 严酷环境下混凝土材料与结构长寿命的基础研究 973课题

2010-2012 材料复合新技术基础-水泥基复合材料抗裂机理与应用基础研究 973课题

2017-2020 太湖隧道混凝土结构抗裂及防水成套技术研究 江苏省交通工程建设局

2018-2021 深中通道工程大体积砼裂缝控制关键技术研究 深中通道管理中心

2017-2020 拉林铁路重点桥隧工程建造关键技术研究 中国铁路青藏集团有限公司

2018-2019 沪通长江大桥主塔墩结构混凝土裂缝控制关键技术研究与应用 中国铁路总公司

2009-2012 外掺MgO微膨胀混凝土技术研究 中国长江三峡集团

代表性科研项目

p 水分蒸发抑制技术应用于兰新第二双线高速铁路新疆段全线，解决了高温、大风等极端环

境下混凝土塑性开裂、结壳和起皮等问题。

p 无收缩混凝土技术用于川藏铁路拉林段藏木特大桥、马滩红水河特大桥、平罗高速大小井

特大桥、荔玉高速平南三桥、南京青奥双塔等工程，有效的抑制钢管混凝土拱桥大直径钢

管内混凝土脱粘、脱空问题。p 其它代表性工程

南京地铁 青岛地铁

武汉地铁 无锡地铁

常州地铁 南通地铁

宁波地铁 武汉管廊

徐州管廊 苏州管廊

平罗高速平塘特大桥

六景郁江特大桥

武汉新河大桥

深中通道

渭武高速

瀑布沟水电站

乌东德水电站

向家坝水电站

白鹤滩水电站

郑州至徐州客运专线

沈阳至丹东客运专线

盘营高速铁路

商合杭高速铁路

昌赣高速铁路

…………

14.