地暖系统混凝土填充层裂缝分析及思考
2022-05-25 15:43:59
 
地面辐射供暖系统混凝土填充层做法
 

地暖系统分为混凝土填充式及预制沟槽保温板式(俗称薄型地暖或干式地暖)。混凝土填充式地面辐射供暖系统通过现场敷设,常采用C15豆石混凝土材料或M10水泥砂浆填充层制成。预制沟槽保温板式地面辐射供暖系统则是采用预制沟槽保温板,在工厂预制,现场拼装,不设填充层即可直接铺设面层的地面辐射供暖形式。

以下是一组铺设混凝土填充层的施工照片,皆为不规范的填充方式。 

 

 

从以上三组现场实拍的混凝土填充层照片中,不难看出前两组完全违背了《辐射供暖供冷技术规程》JGJ 142-2012修编及12K404对混凝土填充层的施工要求。以上要求对C15混凝土配合比及M10水泥砂浆配合比做出了明确的规定。

 

C15混凝土配合比是当抗压强度达到32.5MPa,卵石混凝土、水泥富余系数为1,粗骨料最大粒径20mm,坍落度在35mm~50mm之间时,每立方米用料量如下:水180kg,水泥310kg,砂子645kg,石子1225kg,配合比为0.58:1:2.081:3.952,砂率为34.5%,水灰比为0.58。

 

其配合比不是一成不变的,需要动态调整。M10水泥砂浆配合后是M10砂浆,即过去的100号水泥砂浆,换言之,其强度为100kg/cm2,但现在单位均已更改为MPa。M10水泥砂浆配合方式为每立方米砂浆32.5kg、水泥275kg、河砂1450kg、水320kg,配合比为1:5.27:1.16。为避免辐射供暖系统加热管在混凝土填充层内因热胀冷缩受到损伤,如上要求还规定使用细卵石混凝土,卵石的最大粒径为10mm。

 

其目的在于防止混凝土填充层开裂,通过弥合填充层中间金属网使其铺满房屋单元面积,每两片金属网之间使用金属卡子卡实,金属网间的搭接宽度不小于一个网格。金属网规格:Φ=0.75mm,20mm×20mm方格。

 

对比以上现场实拍的混凝土填充层照片,根据C15混凝土配合比及M10水泥砂浆配合比要求得知:待水泥、砂子、石子、水按配比混合搅拌成C15混凝土后进行浇筑敷设时,还应现场取样送实验室检验。将水泥、砂子、水按配比混合搅拌成M10水泥砂浆并现场浇筑敷设时,也应现场取样送实验室检验。

 

因此,使用C15混凝土、M10水泥砂浆作填充层时,对比现场实拍的混凝土填充层照片进行处理的方法并不可取。

 

 

地暖用填充层实施后裂缝特征分析

 

混凝土填充层是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。由于存在填充层混凝土施工和本身变形、约束等一系列问题,硬化成型的混凝土填充层中存在众多的微孔隙、气穴和微裂缝,也正是由于这些初始缺陷的存在,填充层混凝土呈现出一些非均质的特性。微裂缝不会对混凝土填充层的承重、防渗及其他一些使用功能产生影响,但是在混凝土填充层受到荷载、温差等作用之后,微裂缝就会不断地扩展和连通,最终形成肉眼可见的裂缝,也就是常见的混凝土填充层裂缝。

 

 

混凝土填充层在地暖工程中是不可缺少的部件,在地暖现浇混凝土填充层施工过程中,通过对已施工现场及工地填充层地坪的裂缝情况进行观测,发现裂缝主要分布在客厅、卧室四角,常裂开于混凝土初凝阶段。通过对地暖现浇混凝土裂缝成因分析,发现其存在设计、材料选型问题,更重要的是施工问题。

 

另外,现浇混凝土填充层干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间,或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。水泥浆中水分蒸发会导致填充层干缩,且这种收缩是不可逆的。混凝土内外水分蒸发程度不同,干缩裂缝亦会出现不同程度的变形:现浇混凝土填充层受外部条件的影响,表面水分损失过快,变形较大,内部湿度变化较小则内部变形较小,较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束,产生较大拉应力而导致裂缝。相对湿度越低,水泥浆体干缩面积越大,干缩裂缝越易产生。

 

干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝,宽度多在0.05mm~0.2mm之间,常见于大体积混凝土的平面部位,多沿较薄的梁板短向分布。干缩裂缝通常会影响混凝土的抗渗性,导致钢筋锈蚀,且影响混凝土的耐久性,在水压力的作用下会产生水力劈裂,影响混凝土的承载力等。混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。

 

 

01

设计问题

 

保温绝热层尺寸过大,引起上部填充层混凝土开裂。地暖地面设计大多采用聚苯板、挤塑板作为保温绝热层,材料尺寸规格一般为:长度1000mm~1500mm、宽度1000mm~1200mm。为满足不同地面尺寸要求,铺设保温绝热层时,施工人员往往会根据地面大小,拼接数张聚苯板或挤塑聚苯板,因此很容易引起上部填充层混凝土的开裂。

 

铺设厚度不均。铺设保温绝热层时,基层地面不平整,会使铺设的保温绝热层厚度不均,平整性差。混凝土厚度相差大,收缩量不同,易产生裂缝。
 

保温绝热层切割加工不统一,接缝处产生较大缝隙。部分保温绝热层需在现场切割加工,存在边线不直,毛边粗糙等问题,从而造成边缘不齐整,接缝处产生较大缝隙。

聚苯板接缝处采用胶带粘接,施工人员的踩压、混凝土的堆积也会造成接缝处的粘接不紧密,使接缝处上翘、空鼓。
 

 

02

材料选型问题

 

按《辐射供暖供冷技术规程》JGJ 142-2012,混凝土填充层厚度一般控制在50mm以下,且地面加热盘管分布较多,常采用细石混凝土进行浇筑。细石混凝土的粗集料的最大粒径、水泥用量等因素对控制裂缝有以下几方面不利影响:

 

混凝土填充层的粗石料最大粒径若控制在12mm以内,粗石料粒径越小,其比表面积相应增大,所需的水泥浆量相应增加,增加了水化热和因收缩而产生的体积变形;同时,粗石料最大粒径越小,石料对水泥石收缩的抑制作用越小,混凝土产生的自收缩越大,从而开裂风险增大。

 

②细石混凝土采用的瓜米石(豆石)由于受生产、储存等多方面原因影响,往往有着较高的含泥量。含泥量较高的粗石料弱化了混凝土与水泥石之间的粘结面,降低了界面的粘结强度,同时使混凝土的收缩性变大,容易导致混凝土出现早期裂缝。

 

③为便于施工摊铺和高层泵送作业,地暖地面的混凝土坍落度往往较大,易导致混凝土收缩量加大,混凝土也易沉降离析引起管道裂缝。
 

 

03

施工过程分析

 

地暖地面中埋有大量加热盘管,减小了地坪的截面面积,在门洞、走道等管道汇集较多的部位,更易引起地面龟裂;铺设过程中管道布置方式不当,会使管道处于非正常受力状态,产生较大反弹,或者固定不到位,使管道产生位移,都易使混凝土空鼓开裂,产生地面裂缝。

 

交叉作业施工时,对绝热保温层的踩踏,会造成聚苯板凹凸翘曲或接缝脱离,破坏绝热保温层的整体性,使下部形成空鼓;踩踏或浇筑混凝土时对已铺设管道的冲击也会使已安排的管道固定卡退出、损坏,增加混凝土开裂的可能性。

 

③填充层上需做砂浆找平层,填充层表面处理一般要求做拉毛处理。但在实际施工中,施工人员往往仅对地坪进行一次抹平,虽保证了表面的平整度,却未进行二次抹压,影响混凝土表面的密实程度,从而形成地面裂缝。


④绝热保温层混凝土浇筑后,未及时采取养护措施,或者养护措施不当,造成混凝土失水收缩而引起拉应力,导致早期开裂出现干缩裂缝。

 

 

 
 

解决思路及控制措施

 

01

设计方面


为解决采用挤塑聚苯板作为保温绝热层造成的铺设不平整,接缝容易出现空鼓、上翘等问题,本文特提出一种采用现浇发泡混凝土替代挤塑聚苯板的施工工艺。发泡混凝土是一种新型保温隔热材料,具有重量轻、保温性能好、不易开裂等特点,它作为保温隔热材料与聚苯板相比,性能相当(见下表)。

 

 

现浇泡沫混凝土能在现场一次浇筑成型,与基层混凝土的粘结效果好,具有良好的整体性,平整度易控制,可以避免因保温层不平整、空鼓造成的开裂。

 

 

02

材料控制

 

混凝土填充层不宜采用大粒径粗集料的混凝土进行浇筑。在混凝土中掺入定量的聚丙烯抗裂纤维,从而在混凝土内部构成一种均匀的乱向支撑体系,使裂缝在发展过程中受到多条不同向的纤维约束,可减少混凝土早期裂缝的产生。


严格控制粗集料的含泥量和泥块含量。粗集料含泥量控制在≤1.5,泥块含量控制在≤0.5。对于含量过大的粗集料,应在使用前进行人工冲洗,保证含泥量不超过规定。


控制好混凝土填充层坍落度。浇筑地暖地坪的混凝土填充层坍落度应控制在140mm~160mm,入泵坍落度不宜超过180mm,使混凝土填充层能较易进入加热管管径下弧隙内。当现场具备条件时,可进行上下分层浇筑,上、下层混凝土坍落度控制在140mm~160mm和100mm~120mm之间。
 

 

03

施工过程控制

 

加热盘管的敷设应采用尽量减少弯曲应力的方式,如双回形敷设等;管道弯曲半径不小于7倍直径;敷设过程中应使加热管自然释放,避免出现因扭曲以致管道拱起的现象;同时应避免管道相交,如无法避免与其他管道相交时,应采用过桥弯管,并将过桥弯管向下埋设,不宜高于聚苯板保温层。

 

针对门洞、走道等管道汇集较多的部位,使用粗集料最大粒径不超过10mm的混凝土进行浇筑,确保浇筑密实。加热管的常用固定方式是用“U”形固定卡固定在聚苯板上。由于聚苯板表面强度较差,对固定卡的抓力不足,为有效固定加热管,固定卡的间距应按以下要求控制:直管段间距≤0.5m;弯曲敷设处至少采用三点固定,固定点间距≤0.15m,圆弧顶部用双卡进行固定。


避免门窗安装等与地暖地面浇筑交叉施工,严禁在加热管铺设后在上面行走或堆放材料设备。混凝土填充层浇筑时,应在加热管上搭设跳板,将混凝土填充层泵送至跳板用平头锹人工铲运至浇筑部位。


在混凝土填充层浇筑过程中,做好二次抹压工作,使混凝土填充层面层再次达到充分密实,以消除混凝土填充层在凝结硬化过程中由于收水硬化而产生的表面裂缝。


混凝土填充层在浇筑完毕后6h~12h内进行浇水养护,养护时间应适当延长,不少于14天,增加浇水次数使混凝土填充层在早期硬化阶段保持湿润状态。混凝土填充层浇筑尽量在门窗工程完成后进行,施工时关闭落地玻璃窗和大玻璃移门等,以减少室内外温差;同时避免高楼层空气剧烈对流和阳光照射,避免混凝土填充层早期失水过快产生裂缝。

 

 

 
 

结语

 

地暖地面混凝土填充层开裂的原因存在多样性和复杂性,要减少和防止裂缝,必须采取对应的综合性措施。在地暖地面填充层施工过程中,对各控制要点进行针对性的质量控制,可将裂缝控制在一定范围内,减少裂缝对地暖地面外观及使用功能的影响。

 

 

END

 

 

Baidu
map