安全、美观的外墙磁砖贴合工法的技术提案资料(0325-CHI

1安全、美觀的外牆磁磚貼合工法的技術提案資料外牆系統工法研究會2＜目錄＞1．前言2．問題點2-1剝離剝落問題2-2何謂污染性3．為了建造安全的外牆3-1磁磚剝離剝落的主因3-2外牆用有機系黏合劑的性能優勢3-3黏合劑專用的磁磚貼合工法4．為了建造美觀的外牆4-1填縫劑的相關污染4-2一般矽酮系填縫劑的潑水污染結構4-3低污染填縫劑4-4低污染外牆材料4-5採用低污染磁磚的接合安裝施工法5．結論3１．前言近年來，由於環境問題及零排放等背景因素，越來越注重建築物的長壽化、節能化、無需維護保養化。此外，在設計上具有污染性的建築物外層，其耐久性也需要進一步提昇。其中，在外裝工程中，就採用磁磚的磁磚貼合工法來說，磁磚本身雖具有優異的設計、耐久性，但其剝離、剝落的問題令人擔憂。時間一久，剝離、剝落的問題也就發生了。此外，起因於填縫劑的外牆材料污染，以及因為填縫劑的不當使用而造成的問題也受到注意。圖1.1～1.4所示者，係出現於台北市内的狀況案例。外牆磁磚施工的安全性與美觀性，實有其改善之必要性。使用有機接著劑的磁磚貼合工法，由於能夠發揮磁磚所具有的優異性設計與耐久性而受到矚目。另一方面，針對污染性問題，目前也正在開發低污染磁磚等建材。但此類建材的開發目標，在於做為資材或材料來使用，所以也就成為外裝工程結構材料之一。外牆系統工法研究會為了實現安全、美觀的磁磚貼合方式，特別針對磁磚、磁磚貼合材料、磁磚接縫、填縫劑、牆面流下水等外裝工程系統進行了研究。本技術資料，係為該研究成果的彙整。圖1.1外牆磁磚施工的剝離案例圖1.2外牆磁磚髒污的案例4圖1.3填縫劑的剝離案例圖1.4填縫劑引起的污染案例（在左側照片中，甚至於出現了界面剝離現象。）２．問題點2-1剝離、剝落問題外牆磁磚貼合的故障現象，主要為剝離／剝落。究其原因，係因牆面主體的乾燥收縮，以及來自於日照與冷卻的表面溫度變化，所引起的膨脹／收縮反覆應力及其本身的重量（含灰泥在內）。圖2.1所示者，係為發生於磁磚貼合施工時的差異移動1)。圖2.2所示，係為磁磚貼合後發生剝離的狀態。依據截至目前為止的調査1)，發生頻率的高低順序，依序為④＞③＞②、①。採用直接貼合於混凝土的工法時，經常會發生貼合用灰泥與混凝土主體之間的界面剝離現象。5變形差變形差磁磚貼合用灰泥底層調整用灰泥混凝土主體面外方向面内方向位移的發生氣溫、日射、雨水、風、雪等外氣環境（溫濕度）的變化圖2.1發生於磁磚貼合施工時的差異移動1)混凝土底層灰泥黏合劑④③②①①磁磚的背面凸塊斷裂②磁磚與黏合劑之間的界面剝離③黏合劑與底層灰泥之間的界面剝離④底層灰泥與混凝土主體之間的界面剝離圖2.2剝離的狀態2)2-2何謂污染性針對建築物的污染，將其定義為「髒污的部份與未髒污部份的視覺判斷」。圖2所示，係為污染辨識模型。A、B中的條狀部位顏色雖然一樣，但由於與底層之間的反差不同，造成條狀部位的顏色濃淡看起來不同。6AB圖2.3污染辨識模型所謂污染者，係當污染物質附著於物體表面時，藉由其髒污部份與未髒污部份兩者間的反差程度來辨識。污染物質附著於物體表面的主因，主要有①凡得瓦爾力、②液膜吸附、③氫鍵作用力、④黏合力、⑤重力、⑥靜電力、⑦風力等因素4)。附著的污染物質，如因外力（風力、流下水、重力、雨水等）而產生脫離的話，污染情形就不會繼續惡化。由於附著力與脫離外力的平衡，污染物質得以附著／固定。污染物質的集合體，就被辨識為污染來看待。表2.1所示，係為代表性的外牆材料污染案例。暴露的環境與外牆材料的表面形狀等因素，會對於污染性產生影響。7表2.1外牆材料（磁磚案例如）的典型污染案例●灰塵、塵土等的髒污●含油分的髒污（車輛排放的廢氣、工廠的煤煙等，大氣中的污染物質。）受到發生於物體表面的靜電吸引而進行附著。當下雨時，髒污會變成雨痕髒污。容易進行附著的黏膩髒污，塵土與灰塵等也容易附著於其上。含油分的髒污會潑離雨水，造成雨痕髒污。＜參考文獻＞1)根本KAORI：外牆磁磚貼合施工材因經年劣化而引發剝離／剝落現象的結構、BRI-H19演講會資料、2007年2)全國磁磚業協會：磁磚手冊3)橘高義典：關於建築物外牆材料表面污染的研究、1988年4)WilliamC.Hinds：氣膠學、124、1985年8３．為了製作安全的外牆3-1磁磚剝離、剝落主因針對磁磚剝離剝落的主因，就像「2-1.剝離剝落問題」的記載所述，發生於磁磚貼合施工的各種差異移動而引發的變形差，係為發生剝離的原因。從黏合強度最弱的部份開始發生剝離，進而剝離擴大至廣泛的範圍後，因某種外力而造成剝落現象。剝落現象的發生，與混凝土主體、底層灰泥及黏合材的材料強度無關，而是與層間密合性有著重大關聯。因此，為了防止剝離剝落的發生，①大幅提高層間的密合性②抑制層間的變形等工作極為重要。3-2外裝工程用有機接著劑的性能優勢1)軸向變形追隨性目前有許多研究正在檢測磁磚直接貼合於混凝土主體時的層間變形問題。名知博司等人K1），在貼上了磁磚的混凝土主體與磁磚之間，裝設了應變計，進行了混凝土主體於壓縮負載時的變形實驗。在本實驗中，針對磁磚貼合層在達到破壞程度的破壞點，將有機接著劑與灰泥系接著劑進行比較的話，所得到的結果是，在到達破壞點為止時的混凝土變形會加劇，有機接著劑則會吸收緩和層間的變形。此外，針對熱裂解硬化後的該實驗，也得到了同樣的結果。所以，結論是採用有機接著劑來貼合磁磚的話，具有可以抑制層間的變形、防止磁磚剝離、剝落的優點。050010001500200002004006008001000コンクリートひずみ（×10-6）タイルひずみ（×10-6）○在来モルタル標準養生後962×10-6で剥離○弾性接着剤標準養生後剥離発生なし在来モルタル剥落●弾性接着剤熱劣化養生後剥離発生なし底層材料黏合劑磁磚底層材料底層材料接着剤磁磚黏合劑磁磚因乾燥收縮等原因，導致底層及磁磚發生變形時黏合劑磁磚變形(X10-6)傳統灰泥標準硬化後，於962X10-6時發生剝離彈性接著劑標準硬化後未發生剝離●彈性接著劑熱裂解硬化後未發生剝離傳統灰泥剝離磁磚變形(X10-6)圖3.1磁磚直接貼合的軸向應變追隨性實驗結果92)爆裂追隨性磁磚的爆裂，不僅損及施工表面的美觀，可能也會導致破損部位的剝落，以及基於雨水會由爆裂部位入侵等理由，所以，磁磚的爆裂最好予以抑制。近藤等人2)，針對實體建物，對於貼合用灰泥與有機系彈性黏合劑的爆裂追隨性之異同進行了調査。結果發現到磁磚的爆裂，具有較容易由開口隅角部位為起點開始發生的傾向。相對於貼合用灰泥的爆裂發生率為0.87%，有機系彈性黏合劑的發生率則降低至0.07%，得到了採用有機系彈性黏合劑的磁磚施工，具有高爆裂追隨性的結論。此調査，係為彈性黏合劑黏合工法歷時經過15年後的調査。圖3.2所示者，係為建物全景與施工部位。圖3.3所示為灰泥黏合的爆裂案例，圖3.4則呈現了採用彈性黏合劑來貼合的爆裂情形。至於隅角部位的爆裂，因為採用定規式黏合法來塗佈灰泥的緣故，彈性黏合劑部位則完好如初。表3.1磁磚爆裂的調査部位與調査結果部位工法調査塊數（塊）磁磚爆裂（塊）接縫爆裂（塊）合計（塊）西面灰泥黏合工法41,182塊239塊120塊359塊(0.58％)(0.29％)(0.87％)南面彈性黏合劑黏合工法[灰泥施工部位除外]23,334塊11塊5塊16塊(0.05％)(0.02％)(0.07％)（）内的數據，係為爆裂發生率。圖3.2接受調査的建物全景（紅圈處代表爆裂底層調査部位）西面（灰泥工法）南面（彈性黏合劑工法）10圖3.3灰泥黏合部位的爆裂情形圖3.4黏合劑黏合部位的爆裂情形（開口周邊採用定規式黏合法來塗佈灰泥）3)有機黏合劑工法的耐久性採用有機物來貼合磁磚時，在長期性的可靠度方面受到質疑。有機物給人一種馬上就會劣化的印象，對於需要長久穩定性的外牆用途來說，其耐久性受人議論。日本建築學會及日本建築收尾工程學會等團體，發表了長達20年的追蹤調査結果3)､4)。已確認2成分形最久長達20年、1成分形即使經過12年後也毫無問題的事實（請參照表3.2）。JASS195)為了做為有機系黏合劑工法的外牆磁磚貼合檢査標準，特地規定了內聚力失效率，從黏合劑的破壞狀況與黏合強度來看，該結果是沒有問題的。11表3.2黏合強度與破壞狀況的結果匯整3)經過時間（月）2成分形1成分形建物A建物B建物A建物C黏合強度斷裂位置黏合強度斷裂位置黏合強度斷裂位置黏合強度斷裂位置初期0.70A1.48G1.03A0.78A12（1年）0.74A140.91A,GA24（2年）0.82A411.2A,G60（5年）1.21A0.87A651.19A,G84（7年）1.06A881.07A890.84A,G120（10年）1.0A､N1240.95A,GA1431.59A,N0.93A,N180（15年）1.48A,N1831.03A,GA243（20年）1.41A,G（黏合強度：N/mm2）＜斷裂位置的標示說明＞4)外牆磁磚貼合用有機系彈性黏合劑的規格在台灣，有機系彈性黏合劑雖不普及，但在日本，JISA5557-2007則針對該品質進行了規定（因著作權之考量，在此不予刊載）。此外，以JISA5557為依據，日本的全國磁磚工會自行針對黏合劑的耐候性，制定其規格，致力於高品質磁磚外牆的普及。（詳細情形請參照Q-CAT：）磁磚黏合劑底層材料記號斷裂的位置B磁磚AB黏合劑與磁磚的界面A黏合劑GA底層材料與黏合劑的界面G底層材料123-3接著劑專用的磁磚貼合工法1)外牆磁磚貼合劑工法概要採用有機系黏合劑的磁磚貼合工法，自其開始採用至今為止，已經過了20年以上，伴隨著採用建物的增加，其規格亦趨標準化。（JASS195)：陶瓷材質磁磚貼合工程）其詳細情形雖記載於JASS19這本書中，以下僅擷取書中的某部份來進行介紹。表3.3JASS19的部份摘錄（有機系黏合劑的磁磚後黏合工法）2)磁磚的背面凸塊形狀與有效貼合面積率採用貼合用灰泥的磁磚貼合工法，為了提升與施工磁磚的密合性，通常採用將磁磚的背面凸塊予以墊高，來加大貼合面積的手法（蟻足狀背面凸塊的嵌合效果）。至於有機系彈性黏合劑黏合工法，由於黏合劑的密合性黏合效果，遠高於嵌合效果所帶來的黏合性，因此，貼合面積的確保是很重要的（請參照圖3.5）。針對有機系黏合劑磁磚貼合工法的磁磚背面凸塊形狀及有效貼合面積，鳥山等人6)曾進行過檢討，表3.4為其結論。為了確保發揮有機系黏合劑性能所需的70%貼合面積，必須將黏合劑的塗佈溝的高度予以加高。此外，如果磁磚背面凸塊的高度為0.8mm的話，以現在主流的5mm塗佈溝來說，則可確保有效貼合面積達到70%的施工結果。圖3.5灰泥貼合用磁磚與彈性黏合劑貼合用磁磚的背面凸塊形狀モルタル→蟻足状裏足での嵌合効果一般タイルL0L１（L0L1）モルタル→蟻足状裏足での嵌合効果一般タイルL0L１L0L１（L0L1）接着剤→接着での付着弾性接着剤専用タイル接着剤→接着での付着弾性接着剤専用タイル4.6.2磁磚的貼合法A.外牆黏合劑貼合(1)在進行磁磚貼合前，應先進行底層面的清潔，並使底層面充分進行乾燥。(2)黏合劑於開封後應予馬上使用，並請遵照製造商的指示，在規定時間內將磁磚貼合完畢。(3)黏合劑應使用塗膠板來塗佈至必要的高度，同時，在塗佈時，應注意確實地與底層面進行壓合。至於黏合劑塗佈時所使用之塗膠板、塗佈方法，請遵照磁磚製造商或黏合劑製造商的指示。具有背面凸塊的磁磚，以塗佈溝的方式來塗佈黏合劑時，應針對其背面凸塊，以直線或斜線交叉方向來製作其塗佈溝。(4)磁磚的貼合，在用手按壓後，應使用敲槌板或磁磚貼合專用的榔頭來徹底地敲合，或使用震動工具，透過震動方式來予以徹底貼合。建築工程標準規格書・解説JASS19陶瓷材質磁磚貼合工程一般磁磚彈性黏合劑專用磁磚灰泥蟻足狀背面凸塊的嵌合效果黏合劑以黏合方式附著13表3.4塗佈溝形狀及背面凸塊高度與貼合面積率塗佈溝形狀（尺寸與形狀）3,5混合3,7混合5單獨5,7混合5,7台形7單獨塗佈量（Kg/㎡)2