在建筑工程領(lǐng)域，結(jié)構(gòu)的滲漏問題長久以來一直是行業(yè)面臨的棘手難題。科研工作者們致力于研究建筑防水技術(shù)和防水材料，以期找到有效的解決方案。超長混凝土結(jié)構(gòu)開裂是一個(gè)涉及多方面的綜合性問題，它與設(shè)計(jì)、施工、材料選擇、環(huán)境條件及管理等多個(gè)環(huán)節(jié)緊密相關(guān)。一旦在某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)疏忽，就可能導(dǎo)致質(zhì)量問題的出現(xiàn)，有時(shí)甚至?xí)l(fā)嚴(yán)重的開裂現(xiàn)象，這在地下水豐富的地區(qū)尤為值得警惕。

所謂超長混凝土結(jié)構(gòu)，指的是長度超出了現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中關(guān)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)伸縮縫最大間距限制的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。隨著我國城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，超長混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來越廣泛，如大型停車場、購物中心、大型地鐵站、大型立交橋等?；炷两Y(jié)構(gòu)向超長化方向發(fā)展，已成為我國大規(guī)?；A(chǔ)設(shè)施建設(shè)的一種必然趨勢。然而，混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制一直是工程界面臨的難點(diǎn)之一，引發(fā)混凝土收縮、開裂的因素眾多且復(fù)雜，其中溫度裂縫占據(jù)相當(dāng)大的比例。

1 研究的重要性

繼續(xù)深入研究超長結(jié)構(gòu)混凝土裂縫的產(chǎn)生機(jī)理、發(fā)展規(guī)律及綜合控制關(guān)鍵技術(shù)，對于提高超長地鐵站混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂抗?jié)B性能具有重要意義。

本文在現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上，通過理論分析、試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬等多種手段，深入探討超長地鐵站混凝土結(jié)構(gòu)開裂的原因及機(jī)理。同時(shí)，從材料、設(shè)計(jì)、施工、工藝等多個(gè)角度出發(fā)，通過采用不同的抗裂措施，分析超長地鐵站混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂效果。這對于提升整體防水性能和結(jié)構(gòu)受力性能，不僅具有深遠(yuǎn)的理論意義，還具備廣泛的工程應(yīng)用價(jià)值。

1.1 國外研究現(xiàn)狀

混凝土材料的主要性能包括強(qiáng)度、和易性、變形能力和耐久性等。對于與地鐵站超長混凝土結(jié)構(gòu)相關(guān)的混凝土，在材料性能方面主要考慮其變形特性，包括彈性變形、塑性變形、溫度變形以及收縮和徐變等。國內(nèi)外對于混凝土材料變形的研究起步較早，并已取得了較為豐碩的成果。

Mats Emborg在實(shí)驗(yàn)中通過劃分不同的溫度荷載區(qū)間，改變溫度傳導(dǎo)方式和混凝土配筋率，發(fā)現(xiàn)了混凝土的溫度應(yīng)力、溫度裂縫與這些因素之間存在密切關(guān)聯(lián)。

Lossier研究了硫鋁酸鈣膨脹水泥在解決混凝土變形問題中的應(yīng)用，而美國的Klein則成功研制出了K型膨脹水泥，有效降低了施工過程中的操作難度。日本在專利基礎(chǔ)上成功研發(fā)出硫鋁酸鈣膨脹劑，成為最先開發(fā)膨脹劑的國家之一。

1.2 關(guān)于新型材料的研究——以KELO無機(jī)納米抗裂防滲劑為例

為了應(yīng)對超長混凝土結(jié)構(gòu)所帶來的不利影響，確保地鐵站超長混凝土結(jié)構(gòu)既能滿足竣工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，又能滿足后期使用階段的各種結(jié)構(gòu)和建筑功能要求，亟需從多個(gè)方面研究預(yù)防超長混凝土結(jié)構(gòu)開裂的措施，以提高其整體防水性能和結(jié)構(gòu)受力性能。

本文的主要研究目標(biāo)包括：結(jié)合地區(qū)資源條件，從混凝土原材料入手，研究開發(fā)出具備良好工作性、抗裂性、抗?jié)B性、環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)的新型材料，以有效控制超長混凝土結(jié)構(gòu)的開裂問題。

2 混凝土溫度裂縫的機(jī)理分析及預(yù)防舉措

混凝土產(chǎn)生溫度裂縫的主要原因在于其水化過程中溫度急劇上升，特別是大體積混凝土，由于水泥用量大、混凝土厚度較大，當(dāng)內(nèi)外溫差超過一定限度時(shí)（如25度），所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力將超過混凝土的抗折強(qiáng)度，從而導(dǎo)致開裂。

在混凝土水化過程中，鋁酸三鈣是水化熱的主要貢獻(xiàn)者。因此，通過抑制或干預(yù)鋁酸三鈣的反應(yīng)速度，可以從根本上解決水化熱引起的溫縮開裂問題。當(dāng)然，采用低熱水泥也是一種有效的解決方案，其原理在于低熱水泥中鋁酸三鈣的含量較低。

3 KELO無機(jī)納米抗裂防滲劑的優(yōu)勢

3.1 減少溫度裂縫和干縮裂縫，提升后期強(qiáng)度

KELO無機(jī)納米抗裂防滲劑中含有專有的鋁鈣抑制劑，能夠選擇性地抑制C3A早期的快速水化反應(yīng)，從而大幅度降低水泥早期的水化熱峰值，緩解混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外的溫差，使混凝土內(nèi)外溫度趨于一致。這有助于避免或減少溫度裂縫和干縮裂縫的產(chǎn)生。同時(shí)，該抑制劑還能使C2S和C3S充分水化，提高混凝土的后期強(qiáng)度。

3.2 改善混凝土抗裂性能，增強(qiáng)混凝土密實(shí)性

KELO抗裂防滲劑能夠提升混凝土的韌性，并補(bǔ)償混凝土的干燥收縮，從而有助于改善混凝土的抗裂性能。它能夠提高混凝土的抗拉強(qiáng)度和極限拉伸值，優(yōu)化水泥的水化進(jìn)程和結(jié)構(gòu)，進(jìn)而全面提升混凝土的密實(shí)性和耐久性。

4 KELO無機(jī)納米抗裂防滲劑技術(shù)研究

為了深入了解KELO結(jié)構(gòu)自防水技術(shù)（深圳）有限公司生產(chǎn)的無機(jī)水性滲透結(jié)晶型材料（KELO永凝液DPS）和無機(jī)納米抗裂防滲劑（內(nèi)摻型產(chǎn)品）對混凝土工程防水、防護(hù)及裂縫修復(fù)等性能的影響，中國建筑科學(xué)研究院建筑材料研究所針對性地開展了一系列試驗(yàn)研究。研究重點(diǎn)關(guān)注了KELO材料單獨(dú)及共同使用對基準(zhǔn)混凝土性能的影響，設(shè)定了基準(zhǔn)、內(nèi)摻、外涂以及內(nèi)摻+外涂共四種方式。試驗(yàn)結(jié)果表明，KELO無機(jī)材料具有以下特點(diǎn)：

（此處可插入未添加KELO抗裂防滲劑與添加KELO抗裂防滲劑的對比圖描述，由于文本形式限制，無法直接展示圖片，但可在實(shí)際文章中插入）

4.1 提升混凝土和易性

摻加KELO無機(jī)材料的混凝土在1小時(shí)內(nèi)無塌損現(xiàn)象，擴(kuò)展度高達(dá)700mm以上，幾乎可達(dá)到自密實(shí)混凝土的性能水平。這有助于避免離析、泌水等問題的發(fā)生，使得混凝土易于振搗施工，從而避免混凝土表面出現(xiàn)蜂窩、孔洞、麻面等質(zhì)量缺陷。

4.2 解決混凝土溫縮開裂問題

KELO產(chǎn)品中的專有鋁鈣抑制劑通過延遲水泥的水化過程，使得混凝土內(nèi)外的溫度幾乎保持一致，從而有效避免溫縮開裂問題的發(fā)生。這一特性對于解決水化熱引起的溫縮開裂問題具有顯著效果。

4.3 提高后期抗壓和抗折強(qiáng)度

KELO抗裂防滲劑一方面延遲了鋁酸三鈣的反應(yīng)速度，另一方面充分水化了硅酸二鈣和硅酸三鈣。這使得摻加KELO抗裂防滲劑的混凝土在28天后的強(qiáng)度比基準(zhǔn)混凝土提高10%以上，6個(gè)月后的強(qiáng)度提高15%。據(jù)美國長達(dá)50年的跟蹤研究發(fā)現(xiàn)，其后期強(qiáng)度還在穩(wěn)定增長。

根據(jù)以上研究成果，KELO無機(jī)納米抗裂防滲劑是一種具備良好的抗裂性、抗?jié)B性的新型材料。其獨(dú)有的無機(jī)納米深層滲透結(jié)晶密封技術(shù)具有以下優(yōu)勢：一是可以解決混凝土因密實(shí)度不夠而引起的滲透、大面積潮濕、風(fēng)化、碳化、氯離子侵蝕、硫酸鹽侵蝕等問題；二是可以在迎水面、背水面、潮濕基面上施工；三是材料無涂層，能夠深層滲透并密封混凝土結(jié)構(gòu)。

5 結(jié)束語

通過在混凝土中內(nèi)摻KELO無機(jī)納米抗裂防滲劑（該產(chǎn)品可有效避免混凝土溫縮開裂并提高抗拉強(qiáng)度，減少蜂窩、孔洞、麻面等質(zhì)量缺陷）以及在混凝土外表面噴涂KELO永凝液DPS（該產(chǎn)品通過密封混凝土結(jié)構(gòu)，其結(jié)晶物遇水后能產(chǎn)生新的晶體繼續(xù)密封，只要遇水就能周而復(fù)始地循環(huán)作用），可以使混凝土結(jié)構(gòu)自身具備防水功能，從而省去其他附加防水層。這一技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，標(biāo)志著建筑施工領(lǐng)域防水技術(shù)的新突破。

目前，KELO高分子防水材料已在國內(nèi)多個(gè)重大工程中得到應(yīng)用，如三峽大壩、上海浦東機(jī)場、南寧南湖隧道、葛洲壩安徽金寨水電站、青島地鐵一號線、虎門二橋以及碧桂園、寶能地產(chǎn)等項(xiàng)目的建設(shè)。可以預(yù)見，未來KELO結(jié)構(gòu)自防水系統(tǒng)將在更多工程領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用和推廣。