地暖系統(tǒng)分為混凝土填充式及預(yù)制溝槽保溫板式（俗稱薄型地暖或干式地暖）。混凝土填充式地面輻射供暖系統(tǒng)通過現(xiàn)場敷設(shè)，常采用C15豆石混凝土材料或M10水泥砂漿填充層制成。預(yù)制溝槽保溫板式地面輻射供暖系統(tǒng)則是采用預(yù)制溝槽保溫板，在工廠預(yù)制，現(xiàn)場拼裝，不設(shè)填充層即可直接鋪設(shè)面層的地面輻射供暖形式。
以下是一組鋪設(shè)混凝土填充層的施工照片，皆為不規(guī)范的填充方式。
從以上三組現(xiàn)場實拍的混凝土填充層照片中，不難看出前兩組完全違背了《輻射供暖供冷技術(shù)規(guī)程》JGJ 142-2012修編及12K404對混凝土填充層的施工要求。以上要求對C15混凝土配合比及M10水泥砂漿配合比做出了明確的規(guī)定。
C15混凝土配合比是當抗壓強度達到32.5MPa，卵石混凝土、水泥富余系數(shù)為1，粗骨料最大粒徑20mm，坍落度在35mm～50mm之間時，每立方米用料量如下：水180kg，水泥310kg，砂子645kg，石子1225kg，配合比為0.58:1:2.081:3.952，砂率為34.5%，水灰比為0.58。
其配合比不是一成不變的，需要動態(tài)調(diào)整。M10水泥砂漿配合后是M10砂漿，即過去的100號水泥砂漿，換言之，其強度為100kg/cm2，但現(xiàn)在單位均已更改為MPa。M10水泥砂漿配合方式為每立方米砂漿32.5kg、水泥275kg、河砂1450kg、水320kg，配合比為1:5.27:1.16。為避免輻射供暖系統(tǒng)加熱管在混凝土填充層內(nèi)因熱脹冷縮受到損傷，如上要求還規(guī)定使用細卵石混凝土，卵石的最大粒徑為10mm。
其目的在于防止混凝土填充層開裂，通過彌合填充層中間金屬網(wǎng)使其鋪滿房屋單元面積，每兩片金屬網(wǎng)之間使用金屬卡子卡實，金屬網(wǎng)間的搭接寬度不小于一個網(wǎng)格。金屬網(wǎng)規(guī)格：Φ=0.75mm，20mm×20mm方格。
對比以上現(xiàn)場實拍的混凝土填充層照片，根據(jù)C15混凝土配合比及M10水泥砂漿配合比要求得知：待水泥、砂子、石子、水按配比混合攪拌成C15混凝土后進行澆筑敷設(shè)時，還應(yīng)現(xiàn)場取樣送實驗室檢驗。將水泥、砂子、水按配比混合攪拌成M10水泥砂漿并現(xiàn)場澆筑敷設(shè)時，也應(yīng)現(xiàn)場取樣送實驗室檢驗。
因此，使用C15混凝土、M10水泥砂漿作填充層時，對比現(xiàn)場實拍的混凝土填充層照片進行處理的方法并不可取。
地暖用填充層實施后裂縫特征分析
混凝土填充層是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均質(zhì)脆性材料。由于存在填充層混凝土施工和本身變形、約束等一系列問題，硬化成型的混凝土填充層中存在眾多的微孔隙、氣穴和微裂縫，也正是由于這些初始缺陷的存在，填充層混凝土呈現(xiàn)出一些非均質(zhì)的特性。微裂縫不會對混凝土填充層的承重、防滲及其他一些使用功能產(chǎn)生影響，但是在混凝土填充層受到荷載、溫差等作用之后，微裂縫就會不斷地擴展和連通，最終形成肉眼可見的裂縫，也就是常見的混凝土填充層裂縫。
混凝土填充層在地暖工程中是不可缺少的部件，在地暖現(xiàn)澆混凝土填充層施工過程中，通過對已施工現(xiàn)場及工地填充層地坪的裂縫情況進行觀測，發(fā)現(xiàn)裂縫主要分布在客廳、臥室四角，常裂開于混凝土初凝階段。通過對地暖現(xiàn)澆混凝土裂縫成因分析，發(fā)現(xiàn)其存在設(shè)計、材料選型問題，更重要的是施工問題。
另外，現(xiàn)澆混凝土填充層干縮裂縫多出現(xiàn)在混凝土養(yǎng)護結(jié)束后的一段時間，或是混凝土澆筑完畢后的一周左右。水泥漿中水分蒸發(fā)會導致填充層干縮，且這種收縮是不可逆的?；炷羶?nèi)外水分蒸發(fā)程度不同，干縮裂縫亦會出現(xiàn)不同程度的變形：現(xiàn)澆混凝土填充層受外部條件的影響，表面水分損失過快，變形較大，內(nèi)部濕度變化較小則內(nèi)部變形較小，較大的表面干縮變形受到混凝土內(nèi)部約束，產(chǎn)生較大拉應(yīng)力而導致裂縫。相對濕度越低，水泥漿體干縮面積越大，干縮裂縫越易產(chǎn)生。
干縮裂縫多為表面性的平行線狀或網(wǎng)狀淺細裂縫，寬度多在0.05mm～0.2mm之間，常見于大體積混凝土的平面部位，多沿較薄的梁板短向分布。干縮裂縫通常會影響混凝土的抗?jié)B性，導致鋼筋銹蝕，且影響混凝土的耐久性，在水壓力的作用下會產(chǎn)生水力劈裂，影響混凝土的承載力等?；炷粮煽s主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質(zhì)和用量、外加劑的用量等有關(guān)。
01
設(shè)計問題
①保溫絕熱層尺寸過大，引起上部填充層混凝土開裂。地暖地面設(shè)計大多采用聚苯板、擠塑板作為保溫絕熱層，材料尺寸規(guī)格一般為：長度1000mm～1500mm、寬度1000mm～1200mm。為滿足不同地面尺寸要求，鋪設(shè)保溫絕熱層時，施工人員往往會根據(jù)地面大小，拼接數(shù)張聚苯板或擠塑聚苯板，因此很容易引起上部填充層混凝土的開裂。
②鋪設(shè)厚度不均。鋪設(shè)保溫絕熱層時，基層地面不平整，會使鋪設(shè)的保溫絕熱層厚度不均，平整性差?；炷梁穸认嗖畲?，收縮量不同，易產(chǎn)生裂縫。
③保溫絕熱層切割加工不統(tǒng)一，接縫處產(chǎn)生較大縫隙。部分保溫絕熱層需在現(xiàn)場切割加工，存在邊線不直，毛邊粗糙等問題，從而造成邊緣不齊整，接縫處產(chǎn)生較大縫隙。
④聚苯板接縫處采用膠帶粘接，施工人員的踩壓、混凝土的堆積也會造成接縫處的粘接不緊密，使接縫處上翹、空鼓。
02
材料選型問題
按《輻射供暖供冷技術(shù)規(guī)程》JGJ 142-2012，混凝土填充層厚度一般控制在50mm以下，且地面加熱盤管分布較多，常采用細石混凝土進行澆筑。細石混凝土的粗集料的最大粒徑、水泥用量等因素對控制裂縫有以下幾方面不利影響：
①混凝土填充層的粗石料最大粒徑若控制在12mm以內(nèi)，粗石料粒徑越小，其比表面積相應(yīng)增大，所需的水泥漿量相應(yīng)增加，增加了水化熱和因收縮而產(chǎn)生的體積變形；同時，粗石料最大粒徑越小，石料對水泥石收縮的抑制作用越小，混凝土產(chǎn)生的自收縮越大，從而開裂風險增大。
②細石混凝土采用的瓜米石（豆石）由于受生產(chǎn)、儲存等多方面原因影響，往往有著較高的含泥量。含泥量較高的粗石料弱化了混凝土與水泥石之間的粘結(jié)面，降低了界面的粘結(jié)強度，同時使混凝土的收縮性變大，容易導致混凝土出現(xiàn)早期裂縫。
③為便于施工攤鋪和高層泵送作業(yè)，地暖地面的混凝土坍落度往往較大，易導致混凝土收縮量加大，混凝土也易沉降離析引起管道裂縫。
03
施工過程分析
①地暖地面中埋有大量加熱盤管，減小了地坪的截面面積，在門洞、走道等管道匯集較多的部位，更易引起地面龜裂；鋪設(shè)過程中管道布置方式不當，會使管道處于非正常受力狀態(tài)，產(chǎn)生較大反彈，或者固定不到位，使管道產(chǎn)生位移，都易使混凝土空鼓開裂，產(chǎn)生地面裂縫。
②交叉作業(yè)施工時，對絕熱保溫層的踩踏，會造成聚苯板凹凸翹曲或接縫脫離，破壞絕熱保溫層的整體性，使下部形成空鼓；踩踏或澆筑混凝土時對已鋪設(shè)管道的沖擊也會使已安排的管道固定卡退出、損壞，增加混凝土開裂的可能性。
③填充層上需做砂漿找平層，填充層表面處理一般要求做拉毛處理。但在實際施工中，施工人員往往僅對地坪進行一次抹平，雖保證了表面的平整度，卻未進行二次抹壓，影響混凝土表面的密實程度，從而形成地面裂縫。
④絕熱保溫層混凝土澆筑后，未及時采取養(yǎng)護措施，或者養(yǎng)護措施不當，造成混凝土失水收縮而引起拉應(yīng)力，導致早期開裂出現(xiàn)干縮裂縫。
解決思路及控制措施
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01
設(shè)計方面
為解決采用擠塑聚苯板作為保溫絕熱層造成的鋪設(shè)不平整，接縫容易出現(xiàn)空鼓、上翹等問題，本文特提出一種采用現(xiàn)澆發(fā)泡混凝土替代擠塑聚苯板的施工工藝。發(fā)泡混凝土是一種新型保溫隔熱材料，具有重量輕、保溫性能好、不易開裂等特點，它作為保溫隔熱材料與聚苯板相比，性能相當（見下表）。
現(xiàn)澆泡沫混凝土能在現(xiàn)場一次澆筑成型，與基層混凝土的粘結(jié)效果好，具有良好的整體性，平整度易控制，可以避免因保溫層不平整、空鼓造成的開裂。
02
材料控制
①混凝土填充層不宜采用大粒徑粗集料的混凝土進行澆筑。在混凝土中摻入定量的聚丙烯抗裂纖維，從而在混凝土內(nèi)部構(gòu)成一種均勻的亂向支撐體系，使裂縫在發(fā)展過程中受到多條不同向的纖維約束，可減少混凝土早期裂縫的產(chǎn)生。
②嚴格控制粗集料的含泥量和泥塊含量。粗集料含泥量控制在≤1.5，泥塊含量控制在≤0.5。對于含量過大的粗集料，應(yīng)在使用前進行人工沖洗，保證含泥量不超過規(guī)定。
③控制好混凝土填充層坍落度。澆筑地暖地坪的混凝土填充層坍落度應(yīng)控制在140mm～160mm，入泵坍落度不宜超過180mm，使混凝土填充層能較易進入加熱管管徑下弧隙內(nèi)。當現(xiàn)場具備條件時，可進行上下分層澆筑，上、下層混凝土坍落度控制在140mm～160mm和100mm～120mm之間。
03
施工過程控制
①加熱盤管的敷設(shè)應(yīng)采用盡量減少彎曲應(yīng)力的方式，如雙回形敷設(shè)等；管道彎曲半徑不小于7倍直徑；敷設(shè)過程中應(yīng)使加熱管自然釋放，避免出現(xiàn)因扭曲以致管道拱起的現(xiàn)象；同時應(yīng)避免管道相交，如無法避免與其他管道相交時，應(yīng)采用過橋彎管，并將過橋彎管向下埋設(shè)，不宜高于聚苯板保溫層。
針對門洞、走道等管道匯集較多的部位，使用粗集料最大粒徑不超過10mm的混凝土進行澆筑，確保澆筑密實。加熱管的常用固定方式是用“U”形固定卡固定在聚苯板上。由于聚苯板表面強度較差，對固定卡的抓力不足，為有效固定加熱管，固定卡的間距應(yīng)按以下要求控制：直管段間距≤0.5m；彎曲敷設(shè)處至少采用三點固定，固定點間距≤0.15m，圓弧頂部用雙卡進行固定。
②避免門窗安裝等與地暖地面澆筑交叉施工，嚴禁在加熱管鋪設(shè)后在上面行走或堆放材料設(shè)備。混凝土填充層澆筑時，應(yīng)在加熱管上搭設(shè)跳板，將混凝土填充層泵送至跳板用平頭鍬人工鏟運至澆筑部位。
③在混凝土填充層澆筑過程中，做好二次抹壓工作，使混凝土填充層面層再次達到充分密實，以消除混凝土填充層在凝結(jié)硬化過程中由于收水硬化而產(chǎn)生的表面裂縫。
④混凝土填充層在澆筑完畢后6h～12h內(nèi)進行澆水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間應(yīng)適當延長，不少于14天，增加澆水次數(shù)使混凝土填充層在早期硬化階段保持濕潤狀態(tài)?；炷撂畛鋵訚仓M量在門窗工程完成后進行，施工時關(guān)閉落地玻璃窗和大玻璃移門等，以減少室內(nèi)外溫差；同時避免高樓層空氣劇烈對流和陽光照射，避免混凝土填充層早期失水過快產(chǎn)生裂縫。
結(jié)語
地暖地面混凝土填充層開裂的原因存在多樣性和復(fù)雜性，要減少和防止裂縫，必須采取對應(yīng)的綜合性措施。在地暖地面填充層施工過程中，對各控制要點進行針對性的質(zhì)量控制，可將裂縫控制在一定范圍內(nèi)，減少裂縫對地暖地面外觀及使用功能的影響。
END
