保障性住房保温隔声楼面细石混凝土面层开裂问题及解决方案

2021-09-01池友法上海地产住房发展有限公司工程师

中国建筑装饰装修 2021年8期

池友法上海地产住房发展有限公司工程师

保障性住房是政府为住房困难家庭提供的限定标准、限定价格的居住用房，是政府改善人们生活条件的实事工程。各级政府非常关注保障性住房的质量及居住者的感受。开裂问题会严重影响房屋观感，如果地面有裂缝，居住者会对工程质量产生怀疑，并引起投诉、纠纷、索赔等问题。混凝土保护层出现开裂，一直是比较难以克服的质量通病。在工程实践中，工程建设、设计、施工单位均就开裂问题提出各种解决办法，虽然产生了一定的效果，但随着对住房楼地面保温隔音要求的提出，混凝土地面保护层的开裂问题逐渐凸显出来。

1 楼面产生裂缝的原因

随着人们对生活质量要求的不断提高，住房楼层间的相互影响成为关注点。隔声方面要求住宅建筑的楼板构件的空气声计权隔声量评价量+频谱修正量（Rw+C）应大于45 dB，分隔住宅和非居住用途空间的楼板构件空气声计权隔声量评价量+频谱修正量（Rw+Ctr）应大于51 dB。保温方面要求住宅分户楼板的传热系数应不大于2.0 w/（m2•k）。根据这些要求，混凝土结构楼板上只做细石混凝土整浇层找平的工程做法已经无法达到保温、隔声的目的。市场上普遍采用的解决方案是在混凝土结构楼板上增加轻质多空的保温隔声材料，然后在这个基层上再做细石混凝土面层加以保护，以满足使用要求。市场上使用最多的楼层保温隔声材料有纳米橡塑保温隔声板、挤塑聚苯板、无机保温砂浆等。由于增加了柔性的保温隔音层，造成细石混凝土刚性面层容易产生裂缝。

1.1 基层强度裂缝

基层强度裂缝是由于基层材料的抗压强度较弱，面层产生不均匀沉降，混凝土面层本身的刚度不足以支撑本身的重量，受力后会在表面产生裂缝。在后期使用过程中，混凝土也会产生变化，从而加剧混凝土面层的受力裂缝。

1.2 温度影响裂缝

温度裂缝的产生是由于保温基层和混凝土面层两种材料在温度作用下出现热胀冷缩，会受到两者之间的相互约束并产生应力，造成一定程度的开裂。

1.3 塑性裂缝

细石混凝土面层浇筑后，表面没有及时覆盖，再加上高层建筑的风压大、风速快，导致混凝土面层表面游离水分蒸发过快，产生急剧的体积收缩，而此时混凝土并未达到一定的强度，不能抵抗收缩变形应力从而产生裂缝。

2 混凝土面层裂缝的治理措施

2.1 原材料的控制

2.1.1 保温隔声材料的强度

保温隔声材料的抗压强度是引起混凝土面层沉降错动的关键，纳米橡塑保温隔声板、挤塑聚苯板、无机保温砂浆的弹性压缩模量分别为0.5、7、15500 MPa。研究3种不同弹性模量材料的变形引起上层混凝土产生的沉降情况，取5 m×5 m典型板跨进行分析，在楼板的中心区域1 m2范围内，施加3 kN/m2的恒荷载作用，混凝土面层放置在保温隔声材料之上，保温隔声材料作为混凝土面层的持力层，持力层下方为混凝土叠合板。经过计算，纳米橡塑保温隔声板作为持力层的，混凝土面层受力沉降为2.78 mm；挤塑聚苯板作为持力层的，面层受力沉降为0.26 mm；无机保温砂浆作为持力层的，面层受力无沉降。

根据计算结果，结构分析得出保温材料的抗压强度越大，单位沉降差值越小。为控制上层混凝土保护层沉降导致的裂缝，在设计图纸上必须对保温隔声材料的抗压强度进行要求。对于有一定的厚度并存在一定的变形空间的挤塑聚苯板之类保温隔声材料，在设计时尤应要限定此类材料的抗压强度。

2.1.2 细石混凝土的配筋及厚度

首先，细石混凝土面层原料中的黏土聚集量应尽可能低，水泥的细度要尽可能低，减少无用的掺合料外加剂，从而减少混凝土面层的开裂因素[1]。其次，增加细石混凝土面层的强度和厚度是控制和减少裂缝的关键原因。《建筑地面设计规范》也提出了相关要求，面层厚度应不小于40 mm，其中应在混凝土面层顶面下20 mm处配置直径为4～8 mm、间距为100～150 mm的双向钢筋网；在面层中加入钢纤维，其弯曲韧度比不应小于0.4，体积率不应当小于0.15%。

2.2 在细石混凝土面层和基层保温隔音材料间增加隔离层

保温层和面层之间设置隔离层或浮筑层，二层之间不会相互作用产生应力，让混凝土面层能自由变形。在保温隔音楼面上如果采用挤塑聚苯保温板，应采用带表皮板材，将光滑的表皮作为隔离层，或者在挤塑聚苯保温板板与其上部细石混凝土配筋面层间设一层土工布或PE膜。混凝土面层与周边维护边围护体之间也必须做到完全隔离，采用保温隔声材料翻边处理后，再浇筑混凝土面层，如图1所示。

图1 细石混凝土面层与周边及保温层的隔离

2.3 施工工艺

在细石混凝土保护面层施工过程中分为4个步骤：一是铺设钢筋网片，二是细石混凝土浇筑，三是切缝及填缝，四是养护。配钢筋网片是加强细石混凝土层强度的最有效的措施，对防止产生裂缝具有重要的作用。钢筋网片也抑制了混凝土的收缩，不仅能够减小收缩率，还能增加混凝土的拉伸应力，钢筋网片应接近混凝土面层受拉的上表面。

在施工过程中，钢筋网片在铺设完成后，踩踏、浇筑混凝土都会造成钢筋网片移位及塌陷，导致钢筋网片不能发挥作用。因此在钢筋网片下设置支撑是非常重要的，许多施工现场发现钢筋网片没有支撑而导致的塌陷情况。混凝土面层的切缝也是控制裂缝产生的有效措施，切缝能有效减少温度变化对混凝土产生的拉应力，切缝位置应选择在房间门口等应力集中处（图2），一般缝宽3～5 mm，缝深10～15 mm。切缝时间应选择在混凝土达到设计强度的25%以上时，夏天一般在第2天就能切缝，21天后可以用水泥浆填缝，填缝后表观形成完整的表观效果[2]。

图2 应力集中处切缝

3 保温隔声地面系统试点方案的实施情况

3.1 试验方案

上海地产住保公司设计管理部就目前市场上常用的两种能够达到楼面保温隔声要求的材料与两种材料保护面层的组合，形成4种保温隔声楼面系统方案，并在宝山区顾村大型居住社区BSP0-0104单元0402-03地块动迁安置房6号楼4楼选取了相邻4套房的楼地面进行试验。保温隔声楼面系统由8 mm纳米橡塑隔声保温板和20 mm挤塑聚苯保温板厚作为基层（图3），面层分别为40mm厚内配Φ2.5@100双向钢筋网片的C25的细石混凝土保护层（图4）和30厚石膏基自流平砂浆保护层（图5）。

图3 保温隔声基层

图4 细石混凝土保护层

图5 石膏基自流平砂浆保护层

3.2 施工过程

试点方案施工经过一周的准备，于2019年5月28日在预定地点开始分别铺贴纳米橡塑隔声保温板与挤塑聚苯保温板，一天时间基本完成四套房的保温隔声层施工。第二天（5月29日）分别浇筑细石混凝土面层与自流平面层，随后对细石混凝土面层进行洒水养护7天左右。第三天（5月30日）上午发现自流平面层出现开裂现象，经分析追溯，发现是发货失误，将薄层自流平材料（水泥基自流平砂浆）当成厚层自流平材料（石膏基自流平砂浆）发到现场。随后重新更换材料，选用石膏基自流平砂浆材料，同时进行原自流平面层的铲除工作（5月31日）。面层清除后，发现纳米橡塑隔声保温板基本完整不需要重铺，而挤塑聚苯保温板基本呈碎块状，后续进行了重新铺贴。

6月5日石膏基自流平砂浆材料到现场，按配比加水拌合，当天晚上7：30进行了第一次浇筑（10 mm厚），近两小时完成。分两次浇筑的目的是防止浆料流入下层保温板缝隙，致其浮起来。当天天气情况：多云，28 ℃，风力3～4级。6月6日上午9：00～11：00，完成第二次自流平浇筑（累计30 mm）。当日天气情况：多云，28 ℃，风力6～7级。至此，试点方案基本完成施工。

经过一晚上的时间，第一次浇筑的面层硬度已经达到一定强度，面层平整。由于施工现场的风速较大，根据自流平的材料特性，施工时对周围环境要求较高，第二次自流平浇筑时，对门窗洞口进行了遮挡。至下午1：00左右，第二次浇筑的自流平已凝固可以上人，表面的气孔依然存在，经分析认为是现场风速较快，带走大量水分，导致自流平砂浆表层快速凝固，施工产生的气泡无法消除。6月10日，现场进行气泡铲平与填浆工作，经测量，气泡孔深多为3～5 mm，最深达约9 mm。

相比较而言，石膏基自流平砂浆对施工环境条件较高。从施工工序看，在地坪保护层施工阶段，门窗并未安装、无遮挡是施工不利工况，很难避免气泡及浅表细裂纹现象。

细石混凝土面层施工后28天左右时（6月26日），对保护层面层进行回弹仪强度测试，基本达到C25设计强度。自流平面层施工后28天左右时（7月4日），施工单位对保护层面层进行了回弹仪强度测试，强度数值均达到20 MPa的预期要求[3]。

3.3 试点方案总结

在北方地区广泛应用的石膏基自流平保护层材料，在本次试点方案的总体表现暂未达到预期效果，表现为早期强度不够高、对施工工况条件有一定要求、初期出现一些浅表细裂纹现象等。这些现象的产生是系统因素还是偶然因素所致，有待进一步研究。通过与自流平厂家交流了解到，自流平产品的施工环境要求较高，常用于室内装修阶段，在空间装修完成前不宜在高湿环境和风速过大环境中施工。

细石混凝土保护层的整体性相对较好，除早期洒水养护稍不到位曾出现一些表面龟裂纹现象外，后续有待考察其防裂表现。纳米橡塑隔声保温板与挤塑聚苯保温板的整体表现均可。从材料保护角度分析，纳米橡塑隔声保温板的韧性相对更好，挤塑聚苯保温板略偏脆性，在施工中要注意保护成品；从经济性角度分析，纳米橡塑隔声保温板加细石混凝土保护面层的综合价格约为83元/m2，挤塑聚苯保温板加细石混凝土保护面层的综合价格约为79元/m2，差别不大；从材料性能分析，两者保温性能相当，纳米橡塑隔声保温板的隔声性能略低于挤塑聚苯板[4]。