北方住宅地暖地面防开裂技术研究

付 哲 周飞凤 高伟杰 杨征世 仲卫东

1 工程概况

晋中红星·天铂二期-3 地块项目位于山西省晋中市榆次区，中都北路西侧、广安街北侧，该项目的总建筑面积为137513.48 m2，地下非人防车库建筑面积约38698.68 m2，地上建筑面积约98814.8 m2。项目包括15 栋单体建筑，其中12#、13#、17 ～19#和22 ～24#楼为6 ～8 层的多层住宅，8#、9#和14#楼为高层住宅，3#、4#和7#楼为商业和换热站。建筑的结构形式均为框架剪力墙结构，室内楼地面均为保温混凝土楼地面。

2 地暖地面施工工艺

本地暖地面施工操作工艺主要包括清理基层、铺设保温板和交联聚乙烯管、浇筑保护层、收面扫毛、养护面层等，详见下文阐述。

2.1 清理基层

在清理基层时，需要特别注意细节和死角，确保清理和修整每个部位，使其表面平整、干净，无碎块和砂石等杂物，进而保证后续施工的质量和效果。在清理过程中，可以使用专业的清理工具和机械设备，并遵循相关施工规范和安全要求，确保施工过程的安全性和稳定性。

2.2 铺设保温板和交联聚乙烯管

基层处理完成后，铺设复合保温板材。选用的板材为20 mm 厚的挤塑聚苯乙烯泡沫板，密度为30 kg/m3。保温板施工完成后，先铺设0.2 mm 厚的真空镀铝聚酯薄膜，再铺设交联聚乙烯管，并用U 形固定卡钉将其固定在泡沫板上或用钢钉固定在结构楼板上，确保其牢固和稳定。

2.3 浇筑保护层

浇筑厚度为45 mm±5 mm 的细石混凝土保护层，并且在表面压上玻璃纤维网格布，内部配置Φ3 mm、间距为50 mm 的钢丝网片，以提高混凝土强度，防止其开裂。同时，在室内墙体和门洞口底部连续粘贴10 mm 厚、150 mm 宽的聚苯乙烯泡沫保温条。除此之外，在保护层与内墙、外墙以及柱等垂直部件的交接处，铺设连续的分隔条。

2.4 收面扫毛

混凝土浇筑完成之后，用铁抹子或者木抹子将混凝土表面抹平，直至表面光滑、平整、无气泡。在混凝土初凝之后，用扫把或者硬塑料刷将表面扫出粗糙的纹理，以便增强混凝土的粘结力。

2.5 养护面层

在混凝土浇筑完成12 h 后，应及时覆盖棉被，避免温度影响混凝土质量。若风力大于3 级，则要在门窗洞口悬挂防雨苫布，防止混凝土中的水分快速蒸发。混凝土的养护时间不应少于14 d，而且要每天在不同时间段进行浇水养护，确保其始终保持湿润状态。

3 裂缝的类型和特点

地暖保护层的裂缝有2 种：在墙根拐角处和门洞口等位置形成倾斜45°的裂缝 ；沿地暖埋设管道处开裂。这些裂缝具有如下特点：

1）开裂情况随着地面面积的增大而逐渐严重。这是由于大尺寸地面更容易因温度变化和材料收缩等因素产生裂缝。

2）虽然裂缝的数量较少，但每条裂缝的长度较大，继而形成整体裂缝。这是因为当地暖地面受到温度或湿度变化的影响时，可能会导致局部应力集中，进而产生集中的长裂缝[1]。

3）地面沿地暖管的纵向和横向均存在裂缝，这些裂缝交叉形成“丨”形或“十”字形裂缝。这是因为对混凝土填充层的厚度控制不到位，导致管道周围的混凝土沿着管道产生裂缝。地面裂缝分布情况，如图1 所示。

图1 地面裂缝分布情况（来源：作者自摄）

4 裂缝产生的原因

4.1 塑性伸缩和温度应力

混凝土的自收缩、温度变形和干缩变形是裂缝产生的根本原因。塑性收缩缝主要产生于混凝土硬化前，产生的主要原因是混凝土浇筑完成后，其表面的水分在塑性收缩期间蒸发过快。塑性收缩缝主要出现在混凝土表面，形状不规律，极易形成龟裂状裂缝。温度应力裂缝主要呈现不规则形状，深度相对较浅[2]。

混凝土在浇筑完成后，无法充分散发内部的水化热，使内部温度增加。然而，其表面温度下降速度较快，导致内部与表面产生一定温差，进而使其内部产生压应力，表面产生拉应力。在温差作用下产生的拉应力超出混凝土的抗拉强度，使得混凝土表面产生裂缝[3]。

4.2 内部形态变化

混凝土内部形态变化是混凝土保护层开裂的重要原因之一。混凝土是一种非均匀材料，其内部结构复杂，具有许多微小的空隙。当在混凝土中埋设地暖管时，管道与周围的混凝土相互作用，会改变混凝土原有的形态和结构，使其应力更加集中。在混凝土凝固过程中，这些应力可能会导致混凝土表面出现裂缝。

在地暖地面施工过程中，一般情况下会在结构楼板与上部的混凝土保护层之间设置1 层聚苯乙烯泡沫保温板，作为保温隔热层。然而，由于混凝土被浇筑在不具备支撑力的软弱基层上，再加上聚苯乙烯泡沫板比较干燥，导致混凝土保护层在凝固过程中出现裂缝[4]。

4.3 施工技术问题

如果施工人员在操作过程中，未按照设计规范正确设置钢丝网或未按照设计标准预留适当的伸缩缝，会导致混凝土应力较为集中的区域产生裂缝。因此，在施工时应严格按照设计要求设置钢丝网片和伸缩缝，防止混凝土开裂。

混凝土浇筑速度过快，会导致其在初凝前出现干缩、沉降和塑性收缩等现象。这些现象会导致混凝土内部产生裂缝，进而降低结构的强度和稳定性。为有效减少或避免这种情况的发生，可以采用分阶段浇筑法。在浇筑过程中，应按照规定的步骤和程序操作，确保各阶段浇筑的顺利进行。此外，需要合理控制混凝土的水灰比和搅拌时间。适当调整水灰比能够提高混凝土的性能，合理控制搅拌时间则有助于确保混凝土充分混合，进一步增强混凝土的均匀性和稳定性。采取这些措施可以有效降低混凝土的开裂风险，提高工程质量[5]。

在地面抹压过程中，若时间掌握不当或抹压不实，可能会导致地面产生裂缝。因此，必须加强现场管理，在抹压时要保证混凝土湿度适中，同时要合理控制抹压时间。混凝土过干或过湿，都会影响抹压效果，进而导致地面出现裂缝或其他质量问题。抹压时间过长也会导致混凝土表面出现裂缝，影响地面的平整度和质量。在抹压过程中，应密切关注混凝土的湿度和抹压时间，确保抹压质量符合施工要求。

混凝土养护不到位，也可能会导致地面出现裂缝，因此在混凝土浇筑完成后，必须立即进行保湿养护。保湿养护是指在混凝土浇筑后的数小时内覆盖棉被并浇水，防止其过度干燥。在养护时，应根据环境条件和混凝土的配比，确定养护时间和方法，以确保混凝土的强度和质量，从而避免裂缝产生。

4.4 施工材料质量

混凝土中砂石的含泥量过高，会降低混凝土的强度和抗渗性能，导致混凝土在收缩过程中出现不规则的表面裂缝。裂缝的出现不仅会影响混凝土的整体强度，而且会对其耐久性和稳定性产生不良影响[6]，因此应严格控制砂石的含泥量。

坍落度过高会使混凝土因过于稀薄而失去塑性，导致其脱水较早，影响它的强度和耐久性。此外，过高的坍落度还会导致混凝土体积收缩过大，进而增加混凝土的裂缝发生率。坍落度过低，会使混凝土内部的孔隙率过低，影响其抗渗性能。坍落度过低的混凝土在搅拌和运输过程中可能会产生离析现象，导致其在浇灌过程中产生裂缝。因此，在混凝土施工过程中，需要合理控制混凝土的坍落度，以避免或减少裂缝的产生。

5 地暖地面防开裂措施

5.1 处理基层

在铺设复合保温板前，需要对地面进行细致的整平处理，确保其表面平整干净，无碎块和砂石等杂物。同时，复合保温层的铺设应严密且紧凑，并与楼板固定牢固。对于固定管材的U 形卡扣，应确保其质量和数量。在浇筑混凝土保护层时，严禁踩踏铺设完成的地暖管，防止管道破裂。

5.2 规划地暖管

在铺设地暖管时，应提前做好规划，分散布置管道，并尽量让管道之间相互错开，尤其要避开给排水管道。当管道不得不交叉时，交叉管道不应超过2 根。地暖管铺设完成后，需要进行试水打压，检验施工质量是否符合标准。只有确定地暖管施工质量达标后，才能对混凝土填充层施工。在混凝土浇筑期间，要使地暖管的水压保持在0.6 MPa 以上，以确保管道的正常运行。

5.3 控制混凝土坍落度

相较于普通混凝土，坍落度较大的混凝土地面更容易出现开裂现象，而且开裂程度更严重。在泵送商品混凝土浇筑过程中，必须严格控制商品混凝土中的粉煤灰掺量。此外，还要严格把控混凝土的坍落度，严禁在浇筑过程中加水，以此确保混凝土的质量和稳定性[7]。

5.4 控制保护层厚度

在混凝土浇筑过程中，需要控制混凝土保护层的厚度。在铺设地暖管前，要根据楼层一米线的位置，设置房间各个位置的保护层厚度标准，并通过贴灰饼的形式来控制厚度。灰饼不仅可以作为控制浇筑混凝土厚度的工具，也能够为施工人员提供参考，保证施工的质量和精度。

5.5 增设抗裂钢丝网

预埋线管处的裂缝控制是一个重要课题。当预埋线管直径较大且房间开间面积较大时，地面的裂缝发生率会增大，为了有效控制裂缝的产生，应采取以下措施：第1，可以增设抗裂钢丝网。钢丝网能够提高地面的强度和稳定性，减少因预埋线管而产生的地面裂缝[8]。第2，在抗裂钢丝网上满压1 层耐碱玻璃纤维网格布，能够进一步提高地面的抗裂性能。第3，在门口、墙根和墙角等特殊位置，设置分隔缝或压入分隔条。设置分隔缝或分隔条能够将大面积的地面分隔成小块，从而降低因温度变化等因素而产生的应力，进而避免裂缝的产生。同时，也能够提高地面的美观度，使其更符合现代建筑的设计要求。

5.6 加强覆盖和浇水养护

混凝土养护是一个至关重要的环节，特别是混凝土的早期养护。养护效果不仅会影响混凝土的强度，还会影响其变形特性。在混凝土浇筑12 h后，应及时覆盖棉被并进行多次浇水养护，防止混凝土表面水分蒸发，减轻地面干缩开裂的程度。浇水养护频率每天不应少于3 次，旦持续时间不应少于7 d。

5.7 成品保护

为了最大限度消除和避免成品在施工过程受到污染和损害，要对已完工和正在施工的分项工程进行保护，以提高成品的一次合格率和一次成优率。损害成品会增加后期的修复工作，导致工料浪费和工期延误，甚至造成永久性缺陷。因此，做好成品保护工作对于保证工程质量、降低成品损坏率和缩短工期具有重要意义。

在施工过程中，可以采取以下成品保护措施：第1，进行覆盖保护。在混凝土表面覆盖1 层塑料薄膜或彩布，防止灰尘、污垢和紫外线破坏混凝土表面。在覆盖前，应确保混凝土表面干燥、平整和清洁，并涂刷1 层养护剂或进行浇水润湿。第2，设置标识和围挡。在混凝土表面拉毛完成后，应立即设置标识和围挡，防止任何人踩踏混凝土表面，避免二次破坏。标识应清晰可见，并注明“禁止踩踏”或者“小心路面”等字样。围挡应该坚固和稳定，高度不应该低于膝盖。第3，进行定期维护。定期对混凝土表面进行清洁和维护，能够保证其外观和质量符合要求。在清洁和维护时，应该采用柔软的清洁剂和保养剂，并且按照说明书正确使用。最后，加强人员培训和教育。加强对相关人员的培训和教育的内容包括操作规程、安全注意事项和维护保养方法等。通过提高相关人员的职业技能和素质，可以有效减少人为因素对保护层的损坏和污染。

5.8 严格管控施工过程

严格筛选施工班组，选择有地暖混凝土保护层施工经验且熟练的班组。在施工前，对施工班组进行详细的技术交底，确保他们充分了解施工要求和操作流程。

在正式施工前，应先制作施工样板并进行验收，待样板验收合格后，方可进行大面积施工。此外，在混凝土浇筑过程中，应由施工管理人员旁站，监督施工班组是否按照设计规范设置钢丝网以及是否按照设计标准设置伸缩缝，并安排专人处理因卡扣脱落导致的地热管移位和弹翘等情况。

6 结语

在本项目施工过程中，为了避免混凝土保护层产生裂缝，采取了一系列预防措施，包括处理基层、规划地暖管、控制混凝土坍落度以及控制保护层厚度等。通过实践证明，本文提出的裂缝预防措施能够有效减少地暖混凝土保护层的裂缝数量，提高建筑的地面质量和观感。