住宅建筑中的地热混凝土地面施工技术

2023-02-08王晓光陈克达

中国建筑装饰装修 2023年1期

李阳王晓光陈克达

在地热混凝土地面的施工技术中，不同材料层之间的伸缩变化以及后期使用过程中的温度变化，都会使地热层与混凝土层之间产生较大的应力，从而出现裂纹、不平整等情况；如果盘管敷设过程中的工艺控制不严格，还会造成渗水等问题。上述问题有些可以在施工过程中采取补救措施，有些则必须返工重做。因此，要想避免出现质量问题，提高地热混凝土地面的施工技术水平很关键。

1 地热混凝土地面施工技术的概述

住宅建筑中的地热混凝土地面施工是地热安装工程的重要组成部分，主要是在既有结构层上安装发热层，在保证发热量的同时起到保护与覆盖的作用。因此，其安装质量决定了主要控制指标—发热功能和观感质量能否满足要求。为了实现功能与质量目标，需要研究地热混凝土地面施工技术，不断优化和管控施工工序。

1.1 地热混凝土地面施工工序

地热混凝土地面施工大体分为基层处理、保温层施工、盘管安装以及面层施工几个步骤，常见地热混凝土地面结构如图1所示。基层处理的主要目的是将结构层或基层处理好，该工序作为后续步骤的基础，其质量关系到绝热层铺设的平整性。保温层施工工序是地热混凝土地面施工的关键，包含边条定位、保温板铺设、平铺玻璃布基铝箔以及设置分格缝等，该工序最为复杂，且关系到地热混凝土地面施工的整体质量。盘管安装主要是盘管的排布、煨弯及固定，其中的煨弯和固定是关键工序。面层施工是最后一道工序，包括填充和面层混凝土浇筑，其质量关系到整体施工的观感质量，很多质量问题都会出现在这一环节。

图1 常见地热混凝土地面结构（来源：网络）

1.2 地热供暖方式的优势

地热混凝土地面相较于传统散热器供暖具有很大的优势，主要体现在以下2个方面。第一，节能环保。由于地热是地面均匀辐射的整体散热形式，相较于传统的空调对流或散热器对流的散热方式，其热量的分布更加均匀。同时，地热的散热方向为从下至上，形成上下对流，使得下部温度高，上部温度低，而这正符合人们在室内的生活形式。因此，其出水温度相比其他对流式的热源低2～3 ℃，更具节能环保的优势。第二，舒适卫生。由于地面热源分布的均匀性，使得房间内各处温度较为均匀，而且温度辐射从下至上，体感较为舒适。另外，相较于传统散热器，地热不占用空间面积，对于家居的摆放、墙面的布置均无任何影响，而热源温度又比普通散热器温度低得多（一般保持在50 ℃左右），使人们的室内活动更加安全。因此，在当前的北方供暖城市中，大多采用地热式的供暖方式[1]。

2 地热混凝土地面施工技术中存在的问题

随着住宅建筑中地热工程的广泛安装，其施工质量问题也逐渐暴露出来，主要表现在地热混凝土地面的施工过程中。经过研究分析发现，在地热混凝土施工过程中较易发生的问题主要是混凝土填充层开裂及渗水。

2.1 填充层开裂

填充层开裂是地热混凝土地面施工中较易出现的问题，主要是受多个方面的施工工艺影响而导致的。第一，施工材料引发开裂，如混凝土的标号不满足要求、配合比不正确、石料粗细程度超标等。由于混凝土的承载力存在局部差异性，在内部应力的相互作用下，极易在后期养护过程中出现开裂。第二，施工过程控制存在问题。例如，保温层的施工质量问题，伸缩缝设置位置不合理造成混凝土应力无法释放，混凝土填充未完全干燥便开始面层施工等，这些都会造成混凝土开裂[2]。

2.2 盘管渗漏或堵塞

盘管渗漏或堵塞由材料选择、施工过程、成品保护及后期装修等多方面因素造成。第一，盘管敷设时未使用样板或规范尺寸进行敷设，致使弯度过大，形成阻塞或薄弱部位。第二，多层盘管交叉敷设或未设置过桥弯，致使保温层的填充物无法覆盖，后期混凝土面层施工后形成了薄弱部位，极易造成破坏。

3 地热混凝土地面施工质量控制措施

地热混凝土地面施工质量控制应重点针对容易出现的开裂、渗漏等问题，从混凝土浇筑、保温层施工以及盘管敷设3个方面采取重点控制措施。

3.1 控制混凝土的浇筑质量

混凝土地面施工主要进行保温层的填充以及面层的浇筑，是对发热层的保护和覆盖，也是容易发生开裂问题的主要工序环节。在质量控制中主要把握好材料质量、施工质量以及养护质量[3]。

3.1.1 材料质量

住宅建筑内地热混凝土一般采用现搅拌混凝土，在保证混凝土配合比的同时，应针对抗裂性能采取措施。一般地暖填充层采用C20标号的混凝土，尽管具有一定的强度，但对于因温差导致的变形的抵抗能力不足，往往不能有效防止后期的开裂问题。

研究发现，在混凝土中掺入一定比例的抗裂纤维能够有效提高混凝土的抗裂性能，一般可以按照0.6～1.2 kg/m2添加，不仅抗裂性能良好，还具有抗冻融、抗疲劳以及提高水泥的韧性等优势。

3.1.2 施工质量

混凝土的施工质量控制是防止开裂的关键，也是有效保护盘管的关键。以往的施工过程中，在保温层安装、盘管敷设完毕后，往往采取直接填充抹面的方式。这种方式由于混凝土厚度较大，其内部温度在养护过程中随水化温度增加而增大，产生的内外温差十分明显，最终导致表面裂纹。因此，地热混凝土地面应分两次进行施工。第一次采用豆石混凝土填充，并抹高至盘管上沿，一般为25～30 mm。待第一次浇筑干燥后，一般以不少于7 d为宜，再进行第二次浇筑，第二次采用细石混凝土直接浇筑至标高线。分两次进行浇筑，在确保头一次干燥的情况下再进行第二次浇筑，相当于降低了混凝土的厚度，有效改善了混凝土内部的水化温度导致的变形，从而避免了混凝土表面开裂。地热混凝土面层施工详见图2。

图2 地热混凝土面层施工（来源：网络）

3.1.3 养护质量

混凝土的养护质量同样是防止开裂、确保施工质量的关键。为了防止出现开裂情况，在不同季节要采取不同的养护措施，养护时间一般不少于14 d[4]。例如，夏季应防止水分蒸发过快以及阳光直射的危害，可以采取覆盖浸水毛毯的方式进行养护，在此期间要确保毛毯始终保持潮湿状态。冬季则要采取防冻措施，可以采用草垫覆盖进行养护。

3.2 控制保温层的施工方法

保温层是确保地热功能的主要工序，其施工质量关系到地热的发热率。由于保温层直接接触盘管，若施工不当则更容易出现渗水及混凝土开裂等情况。在研究中，应重点控制保温密封和伸缩沉降控制两个方面。

3.2.1 严格的保温及密封设置

第一，严格做好保温层的密封工艺，一般采用厚度20 mm的挤塑聚苯板铺设，铺设时保证平整，没有浮动和翘曲。挤塑聚苯板接缝采用密封胶带封严，接缝处错开。第二，地热反射膜面层同样要做好密封，可以采用玻璃布基铝箔平铺的形式，要特别注意阴角、膨胀缝、沉降缝以及偶尔出现的不平整位置的密封。在这些位置可以采用局部裹覆或多层敷设的方式加强密封，防止热量散失。第三，为了加强绝热层的强度，避免后期的裂缝问题，应在绝热层上设置钢丝网，钢丝网的直径和网格尺寸要符合要求，搭接长度应不小于100 mm，而且钢丝网通过膨胀缝时应断开。

3.2.2 合理的伸缩与沉降控制

第一，界格缝的设置。传统的施工工艺中对于反射层上方并未明确要求设置界格缝，但混凝土直接浇筑在绝热层上往往会造成挤塑聚酯板的局部变形，影响其绝热保温能力。通过研究发现，在绝热层和盘管敷设完毕后，有必要在其上方设置界格缝，从而降低混凝土层对绝热层的应力作用。

第二，伸缩缝的设置。考虑地热的温度变化会导致一定的形变，以及施工过程中不同材料之间的应力变化，大块地面必须设置膨胀缝，并使用高发泡聚乙烯泡沫塑料制品进行填充。当面积大于30 m2或边长大于6 m时，要按6 m间距设置伸缩缝，且伸缩缝宽度不小于8 mm，并穿透填充层。伸缩缝设置如图3所示。另外，整体面层分格缝与柱、墙之间应留有不小于10 mm的间隙[5]。

图3 伸缩缝设置（来源：网络）

3.3 控制盘管敷设与保护

在施工过程中，盘管的渗水问题往往比较严重，若在后期发生则有可能返工重做，解决办法主要是在盘管敷设过程及后续工序中对其采取严格的保护措施。

3.3.1 盘管敷设的质量控制

盘管敷设的质量控制关键在于煨弯的工序控制。一方面，应注意盘管的煨弯方式。当采用直接煨弯的方式时，工人往往会手工煨弯，若力量掌握不佳，则可能发生煨弯直径过小造成内径破坏，因此应采用弧形样板进行比照或通过煨弯器煨弯。

另一方面，不合理的布管方式会造成多根盘管交叉的情况，因此布管前必须有严格的布管走向图和位置图，避免交叉。当无法避免时，严禁出现3层交叉，而两层交叉应使用过桥弯减小交叉处的高度。同时，应注意对交叉处强化管卡固定，避免翘曲形成后期的薄弱点。

3.3.2 盘管安装的成品保护

在盘管安装完毕后的各道工序中，要时刻注意对盘管进行成品保护。第一，盘管安装完成后，要严格控制填充层、面层施工中所采用的混凝土型号。一般可采用豆石混凝土或细石混凝土，确保石粒表面无尖锐棱角，在保证混凝土强度的同时也避免了刺伤盘管。第二，在填充层和面层浇筑后的振捣环节，必须采用平板振动器进行振捣，并注意不得过度振捣，以避免混凝土离析和沁水。第三，在后期的养护环节，地面装修过程中要时刻注意保护地面成品，避免砸钉、重击以及在局部存放高温物品。