北方住宅地暖地面防開裂技術研究

付 哲 周飛鳳 高偉杰 楊征世 仲衛東

1 工程概況

晉中紅星·天鉑二期-3 地塊項目位于山西省晉中市榆次區，中都北路西側、廣安街北側，該項目的總建筑面積為137513.48 m2，地下非人防車庫建筑面積約38698.68 m2，地上建筑面積約98814.8 m2。項目包括15 棟單體建筑，其中12#、13#、17 ～19#和22 ～24#樓為6 ～8 層的多層住宅，8#、9#和14#樓為高層住宅，3#、4#和7#樓為商業和換熱站。建筑的結構形式均為框架剪力墻結構，室內樓地面均為保溫混凝土樓地面。

2 地暖地面施工工藝

本地暖地面施工操作工藝主要包括清理基層、鋪設保溫板和交聯聚乙烯管、澆筑保護層、收面掃毛、養護面層等，詳見下文闡述。

2.1 清理基層

在清理基層時，需要特別注意細節和死角，確保清理和修整每個部位，使其表面平整、干凈，無碎塊和砂石等雜物，進而保證后續施工的質量和效果。在清理過程中，可以使用專業的清理工具和機械設備，并遵循相關施工規范和安全要求，確保施工過程的安全性和穩定性。

2.2 鋪設保溫板和交聯聚乙烯管

基層處理完成后，鋪設復合保溫板材。選用的板材為20 mm 厚的擠塑聚苯乙烯泡沫板，密度為30 kg/m3。保溫板施工完成后，先鋪設0.2 mm 厚的真空鍍鋁聚酯薄膜，再鋪設交聯聚乙烯管，并用U 形固定卡釘將其固定在泡沫板上或用鋼釘固定在結構樓板上，確保其牢固和穩定。

2.3 澆筑保護層

澆筑厚度為45 mm±5 mm 的細石混凝土保護層，并且在表面壓上玻璃纖維網格布，內部配置Φ3 mm、間距為50 mm 的鋼絲網片，以提高混凝土強度，防止其開裂。同時，在室內墻體和門洞口底部連續粘貼10 mm 厚、150 mm 寬的聚苯乙烯泡沫保溫條。除此之外，在保護層與內墻、外墻以及柱等垂直部件的交接處，鋪設連續的分隔條。

2.4 收面掃毛

混凝土澆筑完成之后，用鐵抹子或者木抹子將混凝土表面抹平，直至表面光滑、平整、無氣泡。在混凝土初凝之后，用掃把或者硬塑料刷將表面掃出粗糙的紋理，以便增強混凝土的粘結力。

2.5 養護面層

在混凝土澆筑完成12 h 后，應及時覆蓋棉被，避免溫度影響混凝土質量。若風力大于3 級，則要在門窗洞口懸掛防雨苫布，防止混凝土中的水分快速蒸發。混凝土的養護時間不應少于14 d，而且要每天在不同時間段進行澆水養護，確保其始終保持濕潤狀態。

3 裂縫的類型和特點

地暖保護層的裂縫有2 種：在墻根拐角處和門洞口等位置形成傾斜45°的裂縫 ；沿地暖埋設管道處開裂。這些裂縫具有如下特點：

1）開裂情況隨著地面面積的增大而逐漸嚴重。這是由于大尺寸地面更容易因溫度變化和材料收縮等因素產生裂縫。

2）雖然裂縫的數量較少，但每條裂縫的長度較大，繼而形成整體裂縫。這是因為當地暖地面受到溫度或濕度變化的影響時，可能會導致局部應力集中，進而產生集中的長裂縫[1]。

3）地面沿地暖管的縱向和橫向均存在裂縫，這些裂縫交叉形成“丨”形或“十”字形裂縫。這是因為對混凝土填充層的厚度控制不到位，導致管道周圍的混凝土沿著管道產生裂縫。地面裂縫分布情況，如圖1 所示。

圖1 地面裂縫分布情況（來源：作者自攝）

4 裂縫產生的原因

4.1 塑性伸縮和溫度應力

混凝土的自收縮、溫度變形和干縮變形是裂縫產生的根本原因。塑性收縮縫主要產生于混凝土硬化前，產生的主要原因是混凝土澆筑完成后，其表面的水分在塑性收縮期間蒸發過快。塑性收縮縫主要出現在混凝土表面，形狀不規律，極易形成龜裂狀裂縫。溫度應力裂縫主要呈現不規則形狀，深度相對較淺[2]。

混凝土在澆筑完成后，無法充分散發內部的水化熱，使內部溫度增加。然而，其表面溫度下降速度較快，導致內部與表面產生一定溫差，進而使其內部產生壓應力，表面產生拉應力。在溫差作用下產生的拉應力超出混凝土的抗拉強度，使得混凝土表面產生裂縫[3]。

4.2 內部形態變化

混凝土內部形態變化是混凝土保護層開裂的重要原因之一。混凝土是一種非均勻材料，其內部結構復雜，具有許多微小的空隙。當在混凝土中埋設地暖管時，管道與周圍的混凝土相互作用，會改變混凝土原有的形態和結構，使其應力更加集中。在混凝土凝固過程中，這些應力可能會導致混凝土表面出現裂縫。

在地暖地面施工過程中，一般情況下會在結構樓板與上部的混凝土保護層之間設置1 層聚苯乙烯泡沫保溫板，作為保溫隔熱層。然而，由于混凝土被澆筑在不具備支撐力的軟弱基層上，再加上聚苯乙烯泡沫板比較干燥，導致混凝土保護層在凝固過程中出現裂縫[4]。

4.3 施工技術問題

如果施工人員在操作過程中，未按照設計規范正確設置鋼絲網或未按照設計標準預留適當的伸縮縫，會導致混凝土應力較為集中的區域產生裂縫。因此，在施工時應嚴格按照設計要求設置鋼絲網片和伸縮縫，防止混凝土開裂。

混凝土澆筑速度過快，會導致其在初凝前出現干縮、沉降和塑性收縮等現象。這些現象會導致混凝土內部產生裂縫，進而降低結構的強度和穩定性。為有效減少或避免這種情況的發生，可以采用分階段澆筑法。在澆筑過程中，應按照規定的步驟和程序操作，確保各階段澆筑的順利進行。此外，需要合理控制混凝土的水灰比和攪拌時間。適當調整水灰比能夠提高混凝土的性能，合理控制攪拌時間則有助于確保混凝土充分混合，進一步增強混凝土的均勻性和穩定性。采取這些措施可以有效降低混凝土的開裂風險，提高工程質量[5]。

在地面抹壓過程中，若時間掌握不當或抹壓不實，可能會導致地面產生裂縫。因此，必須加強現場管理，在抹壓時要保證混凝土濕度適中，同時要合理控制抹壓時間。混凝土過干或過濕，都會影響抹壓效果，進而導致地面出現裂縫或其他質量問題。抹壓時間過長也會導致混凝土表面出現裂縫，影響地面的平整度和質量。在抹壓過程中，應密切關注混凝土的濕度和抹壓時間，確保抹壓質量符合施工要求。

混凝土養護不到位，也可能會導致地面出現裂縫，因此在混凝土澆筑完成后，必須立即進行保濕養護。保濕養護是指在混凝土澆筑后的數小時內覆蓋棉被并澆水，防止其過度干燥。在養護時，應根據環境條件和混凝土的配比，確定養護時間和方法，以確保混凝土的強度和質量，從而避免裂縫產生。

4.4 施工材料質量

混凝土中砂石的含泥量過高，會降低混凝土的強度和抗滲性能，導致混凝土在收縮過程中出現不規則的表面裂縫。裂縫的出現不僅會影響混凝土的整體強度，而且會對其耐久性和穩定性產生不良影響[6]，因此應嚴格控制砂石的含泥量。

坍落度過高會使混凝土因過于稀薄而失去塑性，導致其脫水較早，影響它的強度和耐久性。此外，過高的坍落度還會導致混凝土體積收縮過大，進而增加混凝土的裂縫發生率。坍落度過低，會使混凝土內部的孔隙率過低，影響其抗滲性能。坍落度過低的混凝土在攪拌和運輸過程中可能會產生離析現象，導致其在澆灌過程中產生裂縫。因此，在混凝土施工過程中，需要合理控制混凝土的坍落度，以避免或減少裂縫的產生。

5 地暖地面防開裂措施

5.1 處理基層

在鋪設復合保溫板前，需要對地面進行細致的整平處理，確保其表面平整干凈，無碎塊和砂石等雜物。同時，復合保溫層的鋪設應嚴密且緊湊，并與樓板固定牢固。對于固定管材的U 形卡扣，應確保其質量和數量。在澆筑混凝土保護層時，嚴禁踩踏鋪設完成的地暖管，防止管道破裂。

5.2 規劃地暖管

在鋪設地暖管時，應提前做好規劃，分散布置管道，并盡量讓管道之間相互錯開，尤其要避開給排水管道。當管道不得不交叉時，交叉管道不應超過2 根。地暖管鋪設完成后，需要進行試水打壓，檢驗施工質量是否符合標準。只有確定地暖管施工質量達標后，才能對混凝土填充層施工。在混凝土澆筑期間，要使地暖管的水壓保持在0.6 MPa 以上，以確保管道的正常運行。

5.3 控制混凝土坍落度

相較于普通混凝土，坍落度較大的混凝土地面更容易出現開裂現象，而且開裂程度更嚴重。在泵送商品混凝土澆筑過程中，必須嚴格控制商品混凝土中的粉煤灰摻量。此外，還要嚴格把控混凝土的坍落度，嚴禁在澆筑過程中加水，以此確保混凝土的質量和穩定性[7]。

5.4 控制保護層厚度

在混凝土澆筑過程中，需要控制混凝土保護層的厚度。在鋪設地暖管前，要根據樓層一米線的位置，設置房間各個位置的保護層厚度標準，并通過貼灰餅的形式來控制厚度。灰餅不僅可以作為控制澆筑混凝土厚度的工具，也能夠為施工人員提供參考，保證施工的質量和精度。

5.5 增設抗裂鋼絲網

預埋線管處的裂縫控制是一個重要課題。當預埋線管直徑較大且房間開間面積較大時，地面的裂縫發生率會增大，為了有效控制裂縫的產生，應采取以下措施：第1，可以增設抗裂鋼絲網。鋼絲網能夠提高地面的強度和穩定性，減少因預埋線管而產生的地面裂縫[8]。第2，在抗裂鋼絲網上滿壓1 層耐堿玻璃纖維網格布，能夠進一步提高地面的抗裂性能。第3，在門口、墻根和墻角等特殊位置，設置分隔縫或壓入分隔條。設置分隔縫或分隔條能夠將大面積的地面分隔成小塊，從而降低因溫度變化等因素而產生的應力，進而避免裂縫的產生。同時，也能夠提高地面的美觀度，使其更符合現代建筑的設計要求。

5.6 加強覆蓋和澆水養護

混凝土養護是一個至關重要的環節，特別是混凝土的早期養護。養護效果不僅會影響混凝土的強度，還會影響其變形特性。在混凝土澆筑12 h后，應及時覆蓋棉被并進行多次澆水養護，防止混凝土表面水分蒸發，減輕地面干縮開裂的程度。澆水養護頻率每天不應少于3 次，旦持續時間不應少于7 d。

5.7 成品保護

為了最大限度消除和避免成品在施工過程受到污染和損害，要對已完工和正在施工的分項工程進行保護，以提高成品的一次合格率和一次成優率。損害成品會增加后期的修復工作，導致工料浪費和工期延誤，甚至造成永久性缺陷。因此，做好成品保護工作對于保證工程質量、降低成品損壞率和縮短工期具有重要意義。

在施工過程中，可以采取以下成品保護措施：第1，進行覆蓋保護。在混凝土表面覆蓋1 層塑料薄膜或彩布，防止灰塵、污垢和紫外線破壞混凝土表面。在覆蓋前，應確保混凝土表面干燥、平整和清潔，并涂刷1 層養護劑或進行澆水潤濕。第2，設置標識和圍擋。在混凝土表面拉毛完成后，應立即設置標識和圍擋，防止任何人踩踏混凝土表面，避免二次破壞。標識應清晰可見，并注明“禁止踩踏”或者“小心路面”等字樣。圍擋應該堅固和穩定，高度不應該低于膝蓋。第3，進行定期維護。定期對混凝土表面進行清潔和維護，能夠保證其外觀和質量符合要求。在清潔和維護時，應該采用柔軟的清潔劑和保養劑，并且按照說明書正確使用。最后，加強人員培訓和教育。加強對相關人員的培訓和教育的內容包括操作規程、安全注意事項和維護保養方法等。通過提高相關人員的職業技能和素質，可以有效減少人為因素對保護層的損壞和污染。

5.8 嚴格管控施工過程

嚴格篩選施工班組，選擇有地暖混凝土保護層施工經驗且熟練的班組。在施工前，對施工班組進行詳細的技術交底，確保他們充分了解施工要求和操作流程。

在正式施工前，應先制作施工樣板并進行驗收，待樣板驗收合格后，方可進行大面積施工。此外，在混凝土澆筑過程中，應由施工管理人員旁站，監督施工班組是否按照設計規范設置鋼絲網以及是否按照設計標準設置伸縮縫，并安排專人處理因卡扣脫落導致的地熱管移位和彈翹等情況。

6 結語

在本項目施工過程中，為了避免混凝土保護層產生裂縫，采取了一系列預防措施，包括處理基層、規劃地暖管、控制混凝土坍落度以及控制保護層厚度等。通過實踐證明，本文提出的裂縫預防措施能夠有效減少地暖混凝土保護層的裂縫數量，提高建筑的地面質量和觀感。