随着建筑业快速发展, 人们对建筑工程的质量意识不断提高, 建筑工程施工质量得到较大提升。但有些工程质量问题, 特别是一些质量通病及质量缺陷, 虽经过不断改进及预控, 仍未能根治, 耐磨混凝土地面出现裂缝就是其中之一。耐磨混凝土地面是将金属或高强度矿物骨料均匀地撒在混凝土表面, 经过找平打磨, 从而与混凝土表面形成一个整体的地面。耐磨混凝土地面具有抗压强度高, 耐磨性好, 不起尘, 防油性、抗渗透性强等特点, 被广泛应用在工业厂房、仓库、码头、停车场等工程地面。但耐磨地面平整度差、空鼓、开裂等质量通病普遍存在, 尤以地面裂缝最为突出。经对大量实际工程进行调查发现, 在已使用的耐磨混凝土地面中, 尚未发现无裂缝的工程。如何降低耐磨地面开裂质量通病发生概率, 使耐磨地面工程质量通病得到有效根治, 从而提高耐磨地面质量的整体水平, 不仅要从设计方面进行完善, 还应在施工方面进行改进和提高。

耐磨混凝土地面裂缝原因较多, 不仅受材料、设计、施工及环境影响, 如果使用不当也会造成其开裂。耐磨地面开裂的原因总结如下。

1) 耐磨地面厚度设计不合理通常耐磨混凝土地面是在结构楼板上再加设1层厚50mm左右的耐磨混凝土板。耐磨混凝土板层设计厚度不够, 耐磨硬化地面正常厚度在80～100mm为宜, 而大部分工程的耐磨混凝土地面厚度不足80mm, 有些工程甚至只有50mm厚。GB 50209—2010《建筑地面工程施工质量验收规范》第4.8.2条规定:水泥混凝土垫层厚度不应小于60mm。

2) 耐磨地面抗裂设计不到位大部分耐磨地面采用在混凝土内配单层双向6.5@200钢筋控制板面开裂。由于板面层较薄, 但板的钢筋保护层最小为15mm, 如果板厚小于50mm时, 除去保护层厚度及钢筋直径尺寸, 钢筋网片与垫层间的距离只有28.5mm, 在大面积耐磨地面楼板中, 板面的平整度偏差很容易造成钢筋下部保护屋不足, 钢筋实际位置不准确, 起不到应有的抗裂要求。

1) 未分仓浇筑混凝土混凝土连续浇筑, 混凝土强度增长过程中产生的应力受周边板块的影响产生裂缝。

2) 基层清理不干净上下层混凝土未能较好结合, 两层混凝土间形成明显的中间层, 中间层中水泥浆与自由水较为充分, 空隙也比周围混凝土多。此外混凝土浇筑后水分在骨料底部形成水囊, 水蒸发和迁移及基础材料对水的吸收, 在界面和骨料底部都会形成空隙。这样在基层与新浇筑层间形成了2个更为薄弱的环节:多余水形成空隙, 以及未水化水泥形成的黏结“真空”。这2个薄弱环节在新浇筑混凝土收缩时受到原结构混凝土约束便产生裂缝;在拉应力作用下, 混凝土也会在这2个薄弱环节开裂, 形成裂缝。

3) 耐磨混凝土地面分格缝间距过大分格缝该做法不符合GB 50037—2013《建筑地面设计规范》及《建筑地面工程施工质量验收规范》相关规定, 地面变形过大, 导致出现开裂现象。有些工程耐磨地面混凝土分格缝间距大于6m×6m, 且缝宽小于5mm, 缝的深度只有板厚的1/3, 起不到真正释放板面应力的作用。

4) 切缝时间不准有些耐磨地面混凝土采用连续浇筑, 浇筑完成后在板面上切割分格缝。由于施工单位技术人员对切缝时间掌握不准确, 有些工程分格缝是在耐磨混凝土地面浇筑完成后5～7d切割, 有些工程是在全部浇筑完成后2～3d切割。

5) 抗裂钢筋位置偏移耐磨地面混凝土中设置的抗裂钢筋为单层双向钢筋网片, 在施工过程中, 由于钢筋直径较小, 其位置主要靠垫块支撑确定, 当混凝土浇筑时, 由于操作工人在网片上来回走动, 钢筋网片极易被踩入混凝土中下部, 从而造成上部出现素混凝土现象, 未起到抗裂作用。

6) 耐磨地面浇筑完成后养护不到位或养护时间过短耐磨地面混凝土要保湿养护不少于14d。

1) 混凝土在硬化初期, 由于水化反应, 受其本身变形、约束等, 硬化成型的混凝土中会存在众多微小孔隙、气穴和微裂缝。但混凝土在受到荷载、温度、收缩等因素作用下, 微裂缝会不断扩展和贯通, 最终形成明显裂缝。

2) 普通混凝土在温度、干缩、沉降收缩变形、塑性收缩变形等作用下, 均会在混凝土内部产生拉应力, 从而导致耐磨混凝土地面开裂。通常混凝土构件裂缝主要是由温差和收缩引起, 在混凝土中出现最多的是温度应力裂缝。施工过程中由于基础温差和混凝土内外温差过大或由于其他原因产生的应力释放等是混凝土温度应力裂缝产生的主要原因。

1) 地面面层耐磨骨料强度较高, 其收缩比率与混凝土收缩比率不同, 相互制约产生裂缝。

2) 施工期间环境温度、湿度不稳定, 部分垫层混凝土浇筑后覆盖不及时, 混凝土养护时水分散失过快, 产生干缩裂缝。

3) 部分耐磨地面面积大、跨度大, 尤其在厂房地面进行设备装卸时易产生振动, 从而引起整体楼地面两端的混凝土拉伸, 板面在分割缝处易被拉开, 使板面产生空鼓, 从而产生裂缝。

耐磨地面厚度小于60mm时, 应进行修改, 确保耐磨地面厚度不小于60mm, 在80～100mm为宜。

耐磨地面抗裂设计建议采用2～3mm的镀锌低碳钢丝网, 网眼尺寸为10mm×10mm, 网片放置在板面层下15～20mm, 同时在分格缝位置抗裂网片要断开。

当耐磨地面混凝土面积较大时, 尽可能采用分仓法浇筑。在跳仓浇筑前期利用混凝土早期内部化学反应剧烈、各块约束小的特点, 促使相互独立的各块块内应力释放出来, 完成大部分温度变形及收缩徐变, 减少超长后期混凝土裂缝的产生。跳仓法施工要求混凝土板分段长度不宜大于40m, 跳仓间隔施工时间不宜小于7d, 跳仓接缝处按变形缝的要求处理。

如果采用整体一次浇筑成型, 必须在板上设置分格缝。但分格缝切割时间非常关键, 综合多个工程实践经验, 建议地面施工完后10h内完成切缝。如果切缝过早, 混凝土强度不足, 缝边破损严重, 影响整体观感;如果切缝时间过晚, 则混凝土强度较高, 切缝处成为应力释放处, 应力集中释放会造成板块间的微量位移, 从而使切缝处板块与结构层脱离, 产生空鼓, 进而造成板面裂缝。此外, 分格缝的深度应与板厚相同, 即直接切透或不小于板厚的2/3, 过浅起不到诱导应力释放的作用。

如果在浇筑混凝土前将抗裂钢筋网放置到位, 在耐磨地面混凝土浇筑过程中则很难保证其位置准确。在实际施工过程中应随着混凝土的找平将抗裂钢筋网压入混凝土中, 钢筋网压入混凝土面层以下15～20mm为宜。

当耐磨混凝土地面板厚在80mm以下时应采用细石混凝土, 当板厚大于80mm时采用普通混凝土。混凝土强度要达到C25以上, 水灰比控制0.50以下, 混凝土坍落度应控制在100～120mm。选择水泥强度等级时应与混凝土的设计强度等级相适应。严格控制碎石、砂的级配及粒径, 同时还要控制砂石的含泥量不得大于3%。

1号电池厂房总建筑面积22 366m², 地上2层, 层高7.9m, 2层为生产太阳能电池板的洁净厂区, 地面设计为在结构楼板上加设1层80mm厚的耐磨混凝土, 混凝土内配单层双向6.5@200钢筋 (后与设计沟通变更为直径3mm的钢筋网片, 网眼为100mm×100mm) 。耐磨混凝土地面采用一次浇成型后切割伸缩缝的方法进行施工。

1) 按照轴线位置设置伸缝, 伸缝为通缝, 缝深80mm, 缝宽15mm, 伸缝采用15mm挤塑板填塞, 挤塑板顶面与面层平齐。

2) 在每跨轴线正中设置缩缝, 缩缝用切割机切割修直, 缝深不小于50mm, 缝宽5mm, 施工完地面后采用发泡棒填充, 并留下5mm空隙用以补胶, 用中性硅酮胶填满伸缩缝。

3) 在柱四周根部距柱300mm处设伸缝, 伸缝为通缝, 缝深80mm, 缝宽15mm, 伸缝采用15mm厚挤塑板填塞, 挤塑板顶面与面层平齐 (见图1) 。

首先用刨磨机对结构楼板面上凸凹不平处打磨平整, 清理吸尘, 使其达到平整、清洁, 无松动、无油污。在混凝土浇筑前1d对基层表面进行洒水湿润, 使基层混凝土表面保持湿润状态。铺设细石混凝土之前, 在已湿润的基层上刷1道1∶0.5内掺20%～30%108建筑胶的水泥浆, 随刷随浇筑混凝土。

伸缝用同混凝土强度等级的砂浆沿挤塑板侧每隔200mm固定, 以保证板条稳固顺直。

本工程耐磨地面混凝土采用C25细石混凝土, 混凝土摊铺到楼面后用木耙初步扒平后进行振捣。振捣使用平板式振捣器, 应特别注意边角处一定要振实。混凝土振捣后使用水平仪检测模板水平情况, 对偏差部位进行调整。

当混凝土初步找平后压入直径3mm的镀锌低碳钢丝钢筋网, 网片压入深度为20mm。使用较重钢制长辊 (钢辊应宽于模板0.5m以上) 多次反复辊压混凝土表面, 找出混凝土地面水平。在无法使用钢辊作业的部位, 应采用刮杠找出混凝土地面水平。

1) 撒料要求撒料工根据混凝土工作面随着混凝土表面找平进行耐磨骨料的布撒。撒料时先撒边角部位, 保证用料充分, 然后抛撒大面。撒料分2次进行, 第1次撒料用量为总量的2/3, 撒料时出手距混凝土20～30cm, 沿垂直方向直线出手, 展料长度约3m, 宽约20cm, 然后距15cm左右按顺序依次撒料, 逐跨后退撒料。第2次撒料同第1次撒料工序, 用量为总量的1/3, 撒料方向与第1次撒料垂直。

2) 收面及磨光工艺譹) 去除浮浆使用加装圆盘的机械镘 (挤塑板边缘使用木镘) 均匀地将混凝土表面的浮浆破坏掉;譺) 第1次刮平用6m与3m刮尺分别分横向和纵向刮平面层耐磨材料;譻) 撒布耐磨骨料将规定用量的2/3耐磨材料手工均匀撒布在初凝混凝土表面, 完成第1次撒布作业。待耐磨材料吸收一定水分后, 进行加装圆盘的机械镘作业;而后待耐磨材料硬化至一定阶段, 进行第2次撒布作业 (1/3材料) 。重点填补局部缺料部位应预防颜色色差;譼) 第2次刮平用6m或3m刮尺分别分横向或纵向刮平面层耐磨材料;譽) 机械镘磨待耐磨骨料吸收下面水分后, 再进行机械镘作业。视混凝土硬化情况, 进行至少3次加装圆盘的机械镘作业。机械镘的运转速度和角度变化应视混凝土地面的硬化情况进行调整, 机械镘作业应纵横向交错进行;譾) 表面磨光耐磨地面的最终修饰加工使用机械镘与手工镘加工一次完成, 使表面磨光可达到所需的光洁度及防滑要求。

养护是耐磨混凝土地面施工中一项十分关键的工作。养护主要是保持适宜的温度和湿度, 保证耐磨混凝土强度的正常增长并防止混凝土裂缝的产生和发展。当耐磨混凝土面磨光后及时覆盖1层塑料薄膜保证混凝土湿润, 覆盖洒水养护不少于14d。

在耐磨地面磨光收面后, 用墨线弹出缩缝位置, 10h后开始切缝, 24h内全部切完。切缝用切割机沿墨线切割修直, 缝深不小于50mm, 缝宽5mm, 采用发泡棒填充, 并留下5mm空隙用以补胶, 用中性硅酮胶把伸缩缝填满。切缝时需及时将切割造成的泥浆清理干净, 以防污染地面。

耐磨地面混凝土的抗折强度、抗压强度、耐磨度比均需满足要求并有相应的检测报告。

耐磨地面的平整度允许偏差4mm, 用2m靠尺和楔形塞尺检查;表面无麻边, 无明显起伏, 无抹痕, 针眼个数不多于5个1m²;边角及分格缝平直, 接茬平顺, 接茬偏离中心线±2mm;收光纹理清晰, 均匀一致。

1号电池厂房2层耐磨地面于2015年7月13日开始施工, 7月18日全部施工完成。在施工过程中对基层清理较为彻底, 切缝时间掌握较好, 养护及时到位, 目前为止虽局部仍有微小裂缝出现, 但未有大面积贯通裂缝出现, 取得预期效果 (见图2) 。

耐磨混凝土地面由其混凝土本质决定, 再加之受诸多因素影响, 要杜绝地面裂缝的出现还不太现实。但通过设计措施、施工措施及其他控制措施, 可有效降低裂缝出现几率。但提高耐磨混凝土地面施工质量, 有效降低裂缝等质量通病概率, 仍是一个值得不断探讨与研究的课题。