地面輻射供暖系統
混凝土填充層做法
特約專家/鄧有源
地暖系統分為混凝土填充式及預製溝槽保溫板式（俗稱薄型地暖或乾式地暖）。混凝土填充式地面輻射供暖系統透過現場敷設，常採用C15豆石混凝土材料或M10水泥砂漿填充層製成。預製溝槽保溫板式地面輻射供暖系統則是採用預製溝槽保溫板，在工廠預製，現場拼裝，不設填充層即可直接鋪設面層的地面輻射供暖形式。
以下是一組鋪設混凝土填充層的施工照片，皆為不規範的填充方式。
填充層不符合現有規範
從以上三組現場實拍的混凝土填充層照片中，不難看出前兩組完全違背了《輻射供暖供冷技術規程》JGJ 142-2012修編及12K404對混凝土填充層的施工要求。以上要求對C15混凝土配合比及M10水泥砂漿配合比做出了明確的規定。
C15混凝土配合比是當抗壓強度達到32.5MPa，卵石混凝土、水泥富餘係數為1，粗骨料最大粒徑20mm，坍落度在35mm～50mm之間時，每立方米用料量如下：水180kg，水泥310kg，砂子645kg，石子1225kg，配合比為0.58:1:2.081:3.952，砂率為34.5%，水灰比為0.58。
其配合比不是一成不變的，需要動態調整。M10水泥砂漿配合後是M10砂漿，即過去的100號水泥砂漿，換言之，其強度為100kg/cm2，但現在單位均已更改為MPa。M10水泥砂漿配合方式為每立方米砂漿32.5kg、水泥275kg、河砂1450kg、水320kg，配合比為1:5.27:1.16。為避免輻射供暖系統加熱管在混凝土填充層內因熱脹冷縮受到損傷，如上要求還規定使用細卵石混凝土，卵石的最大粒徑為10mm。
其目的在於防止混凝土填充層開裂，透過彌合填充層中間金屬網使其鋪滿房屋單元面積，每兩片金屬網之間使用金屬卡子卡實，金屬網間的搭接寬度不小於一個網格。金屬網規格：Φ=0.75mm，20mm×20mm方格。
對比以上現場實拍的混凝土填充層照片，根據C15混凝土配合比及M10水泥砂漿配合比要求得知：待水泥、砂子、石子、水按配比混合攪拌成C15混凝土後進行澆築敷設時，還應現場取樣送實驗室檢驗。將水泥、砂子、水按配比混合攪拌成M10水泥砂漿並現場澆築敷設時，也應現場取樣送實驗室檢驗。
因此，使用C15混凝土、M10水泥砂漿作填充層時，對比現場實拍的混凝土填充層照片進行處理的方法並不可取。
地暖用填充層實施後
裂縫特徵分析
混凝土填充層是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均質脆性材料。由於存在填充層混凝土施工和本身變形、約束等一系列問題，硬化成型的混凝土填充層中存在眾多的微孔隙、氣穴和微裂縫，也正是由於這些初始缺陷的存在，填充層混凝土呈現出一些非均質的特性。微裂縫不會對混凝土填充層的承重、防滲及其他一些使用功能產生影響，但是在混凝土填充層受到荷載、溫差等作用之後，微裂縫就會不斷地擴充套件和連通，最終形成肉眼可見的裂縫，也就是常見的混凝土填充層裂縫。
混凝土填充層在地暖工程中是不可缺少的部件，在地暖現澆混凝土填充層施工過程中，透過對已施工現場及工地填充層地坪的裂縫情況進行觀測，發現裂縫主要分佈在客廳、臥室四角，常裂開於混凝土初凝階段。透過對地暖現澆混凝土裂縫成因分析，發現其存在設計、材料選型問題，更重要的是施工問題。
另外，現澆混凝土填充層幹縮裂縫多出現在混凝土養護結束後的一段時間，或是混凝土澆築完畢後的一週左右。水泥漿中水分蒸發會導致填充層幹縮，且這種收縮是不可逆的。混凝土內外水分蒸發程度不同，幹縮裂縫亦會出現不同程度的變形：現澆混凝土填充層受外部條件的影響，表面水分損失過快，變形較大，內部溼度變化較小則內部變形較小，較大的表面幹縮變形受到混凝土內部約束，產生較大拉應力而導致裂縫。相對溼度越低，水泥漿體幹縮面積越大，幹縮裂縫越易產生。
幹縮裂縫多為表面性的平行線狀或網狀淺細裂縫，寬度多在0.05mm～0.2mm之間，常見於大體積混凝土的平面部位，多沿較薄的梁板短向分佈。幹縮裂縫通常會影響混凝土的抗滲性，導致鋼筋鏽蝕，且影響混凝土的耐久性，在水壓力的作用下會產生水力劈裂，影響混凝土的承載力等。混凝土幹縮主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質和用量、外加劑的用量等有關。
設計問題
①保溫絕熱層尺寸過大，引起上部填充層混凝土開裂。地暖地面設計大多采用聚苯板、擠塑板作為保溫絕熱層，材料尺寸規格一般為：長度1000mm～1500mm、寬度1000mm～1200mm。為滿足不同地面尺寸要求，鋪設保溫絕熱層時，施工人員往往會根據地面大小，拼接數張聚苯板或擠塑聚苯板，因此很容易引起上部填充層混凝土的開裂。
②鋪設厚度不均。鋪設保溫絕熱層時，基層地面不平整，會使鋪設的保溫絕熱層厚度不均，平整性差。混凝土厚度相差大，收縮量不同，易產生裂縫。
③保溫絕熱層切割加工不統一，接縫處產生較大縫隙。部分保溫絕熱層需在現場切割加工，存在邊線不直，毛邊粗糙等問題，從而造成邊緣不齊整，接縫處產生較大縫隙。
④聚苯板接縫處採用膠帶粘接，施工人員的踩壓、混凝土的堆積也會造成接縫處的粘接不緊密，使接縫處上翹、空鼓。
材料選型問題
按《輻射供暖供冷技術規程》JGJ 142-2012，混凝土填充層厚度一般控制在50mm以下，且地面加熱盤管分佈較多，常採用細石混凝土進行澆築。細石混凝土的粗集料的最大粒徑、水泥用量等因素對控制裂縫有以下幾方面不利影響：
①混凝土填充層的粗石料最大粒徑若控制在12mm以內，粗石料粒徑越小，其比表面積相應增大，所需的水泥漿量相應增加，增加了水化熱和因收縮而產生的體積變形；同時，粗石料最大粒徑越小，石料對水泥石收縮的抑制作用越小，混凝土產生的自收縮越大，從而開裂風險增大。
②細石混凝土採用的瓜米石（豆石）由於受生產、儲存等多方面原因影響，往往有著較高的含泥量。含泥量較高的粗石料弱化了混凝土與水泥石之間的粘結面，降低了介面的粘結強度，同時使混凝土的收縮性變大，容易導致混凝土出現早期裂縫。
③為便於施工攤鋪和高層泵送作業，地暖地面的混凝土坍落度往往較大，易導致混凝土收縮量加大，混凝土也易沉降離析引起管道裂縫。
施工過程分析
①地暖地面中埋有大量加熱盤管，減小了地坪的截面面積，在門洞、走道等管道彙集較多的部位，更易引起地面龜裂；鋪設過程中管道佈置方式不當，會使管道處於非正常受力狀態，產生較大反彈，或者固定不到位，使管道產生位移，都易使混凝土空鼓開裂，產生地面裂縫。
②交叉作業施工時，對絕熱保溫層的踩踏，會造成聚苯板凹凸翹曲或接縫脫離，破壞絕熱保溫層的整體性，使下部形成空鼓；踩踏或澆築混凝土時對已鋪設管道的衝擊也會使已安排的管道固定卡退出、損壞，增加混凝土開裂的可能性。
③填充層上需做砂漿找平層，填充層表面處理一般要求做拉毛處理。但在實際施工中，施工人員往往僅對地坪進行一次抹平，雖保證了表面的平整度，卻未進行二次抹壓，影響混凝土表面的密實程度，從而形成地面裂縫。
④絕熱保溫層混凝土澆築後，未及時採取養護措施，或者養護措施不當，造成混凝土失水收縮而引起拉應力，導致早期開裂出現幹縮裂縫。
解決思路及控制措施
設計方面
為解決採用擠塑聚苯板作為保溫絕熱層造成的鋪設不平整，接縫容易出現空鼓、上翹等問題，本文特提出一種採用現澆發泡混凝土替代擠塑聚苯板的施工工藝。發泡混凝土是一種新型保溫隔熱材料，具有重量輕、保溫效能好、不易開裂等特點，它作為保溫隔熱材料與聚苯板相比，效能相當（見下表）。
現澆泡沫混凝土能在現場一次澆築成型，與基層混凝土的粘結效果好，具有良好的整體性，平整度易控制，可以避免因保溫層不平整、空鼓造成的開裂。
材料控制
①混凝土填充層不宜採用大粒徑粗集料的混凝土進行澆築。在混凝土中摻入定量的聚丙烯抗裂纖維，從而在混凝土內部構成一種均勻的亂向支撐體系，使裂縫在發展過程中受到多條不同向的纖維約束，可減少混凝土早期裂縫的產生。
②嚴格控制粗集料的含泥量和泥塊含量。粗集料含泥量控制在≤1.5，泥塊含量控制在≤0.5。對於含量過大的粗集料，應在使用前進行人工沖洗，保證含泥量不超過規定。
③控制好混凝土填充層坍落度。澆築地暖地坪的混凝土填充層坍落度應控制在140mm～160mm，入泵坍落度不宜超過180mm，使混凝土填充層能較易進入加熱管管徑下弧隙內。當現場具備條件時，可進行上下分層澆築，上、下層混凝土坍落度控制在140mm～160mm和100mm～120mm之間。
施工過程控制
①加熱盤管的敷設應採用儘量減少彎曲應力的方式，如雙回形敷設等；管道彎曲半徑不小於7倍直徑；敷設過程中應使加熱管自然釋放，避免出現因扭曲以致管道拱起的現象；同時應避免管道相交，如無法避免與其他管道相交時，應採用過橋彎管，並將過橋彎管向下埋設，不宜高於聚苯板保溫層。
針對門洞、走道等管道彙集較多的部位，使用粗集料最大粒徑不超過10mm的混凝土進行澆築，確保澆築密實。加熱管的常用固定方式是用“U”形固定卡固定在聚苯板上。由於聚苯板表面強度較差，對固定卡的抓力不足，為有效固定加熱管，固定卡的間距應按以下要求控制：直管段間距≤0.5m；彎曲敷設處至少採用三點固定，固定點間距≤0.15m，圓弧頂部用雙卡進行固定。
②避免門窗安裝等與地暖地面澆築交叉施工，嚴禁在加熱管鋪設後在上面行走或堆放材料裝置。混凝土填充層澆築時，應在加熱管上搭設跳板，將混凝土填充層泵送至跳板用平頭鍬人工鏟運至澆築部位。
③在混凝土填充層澆築過程中，做好二次抹壓工作，使混凝土填充層面層再次達到充分密實，以消除混凝土填充層在凝結硬化過程中由於收水硬化而產生的表面裂縫。
④混凝土填充層在澆築完畢後6h～12h內進行澆水養護，養護時間應適當延長，不少於14天，增加澆水次數使混凝土填充層在早期硬化階段保持溼潤狀態。混凝土填充層澆築儘量在門窗工程完成後進行，施工時關閉落地玻璃窗和大玻璃移門等，以減少室內外溫差；同時避免高樓層空氣劇烈對流和陽光照射，避免混凝土填充層早期失水過快產生裂縫。
結 語
地暖地面混凝土填充層開裂的原因存在多樣性和複雜性，要減少和防止裂縫，必須採取對應的綜合性措施。在地暖地面填充層施工過程中，對各控制要點進行針對性的質量控制，可將裂縫控制在一定範圍內，減少裂縫對地暖地面外觀及使用功能的影響。
