JP4435792B2 - タイルの補修工法、タイルの貼着工法、タイルの貼着工法に用いられるモルタル、モルタルの補修工法 - Google Patents

Description

本願は、既存建築物の外壁などに貼着されている不良タイルの補修工法、新規に外壁に健全なタイルを貼着するタイルの貼着工法等、又はモルタルの補修工法に関する。

従来、所定のビルやマンションなどの建築物の外壁材の一つとしてタイルが用いられている。当該タイルはモルタルで外壁に貼り付けられ、隣接するタイル間の隙間に目地が設けられて形成されている。

当該モルタルは、年月の経過にともなって、ひび割れ等が発生し、タイルには浮きが発生し、そのまま放置しておくといずれタイルは剥れ落ちることとなり、危険である。

このようなタイルの落下に関する対処方法として、有機樹脂（例えば、エポキシ樹脂）の注入工法、タイルの目地に特殊ピンを打ち込み、当該タイルを物理的に固定する方法、全部のタイルを貼替える方法、又は不良タイルのみを貼替える方法が存在する（例えば、特許文献１及び２参照）。

特開２００６−２７４７０９号公報 特開２００５−２８２１４５号公報

しかしながら、有機樹脂の注入工法は、注入された有機樹脂が短期間で劣化し、無機コンクリートと界面剥離を起こし、一時的な補修として効果を発揮するのみである。

また、タイルを特殊ピンで物理的に固定する方法は、非常に高価となる問題がある。

また、タイルを貼替える方法は、既存のタイルを剥がすこととなるため、その作業に伴うタイルの落下等の危険性が生じるとともに、新規タイルとの色の差が表れて外部景観を損ねる。また、タイルを貼替える方法は、不良タイルを再度健全なタイルに貼り直しても、タイルが浮く原因が消滅するわけではないため、いずれ同じ状況が想定される。

本願が解決しようとする課題には、上記した問題が一例として挙げられる。

そこで本発明の第１の目的は、安価で、且つ安易にタイルの接着力を長期間に亘り強化可能なタイルの補修工法、又はタイルの貼着工法を提供することである。また、第２の目的は、容易にモルタルの劣化を長期的に防止可能なモルタル、又はモルタルの補修工法を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に係るタイルの補修工法は、補修すべき不良タイル（２ｘ）の周囲の目地（Ａ１〜Ａ４）に孔部（５）を形成する孔部形成工程と、前記孔部に、ケイ酸塩類と、分子を小さくし改質された活性水と、を混合してなる無機アルカリ性水溶液（７）を注入する注入工程と、前記孔部をモルタルで埋め戻す埋め戻し工程と、を具備することを特徴とする。

また、請求項２に係るタイルの補修工法は、モルタルから剥離又は浮きが生じた補修すべき不良タイルの周囲にケイ酸塩類と、分子を小さくし改質された活性水と、を混合してなる無機アルカリ性水溶液を噴霧し、前記モルタルの内部に前記無機アルカリ性水溶液を浸透させることを特徴とする。

また、請求項５に係るタイルの貼着工法は、セメントを水で練る際に、ケイ酸塩類と、分子を小さくし改質された活性水と、を混合してなる無機アルカリ性水溶液を混合してモルタルを生成し、外壁に当該モルタルを介してタイルを貼り付けることを特徴する。

また、請求項６に係るタイルの貼着工法に用いられるモルタルは、タイルを外壁に貼り付けるタイルの貼着工法に用いられるモルタルであって、前記モルタルは、セメントを水で練る際に、ケイ酸塩類と、分子を小さくし改質された活性水と、を混合してなる無機アルカリ性水溶液を混合して生成されることを特徴とする。

また、請求項７に係るモルタルの補修工法は、ケイ酸塩類と、分子を小さくし改質された活性水と、を混合してなる無機アルカリ性水溶液を、モルタルで施工された外壁の前記モルタルに対して噴霧又は注入し、前記モルタルの内部に前記無機アルカリ性水溶液を浸透させることを特徴とする。

本願によれば、無機アルカリ性水溶液がモルタルの内部に侵入し、その後、固化してモルタル自体の隙間を埋めた状態で、当該モルタルと化学的に結合するので、タイルと外壁との接着力を容易、且つ安価に強化することができる。

また、大気中の水分をモルタルが吸収し、モルタルの内部において水和反応が継続し経年とともに強度が増すため、タイルと外壁との接着力が強力な状態を維持できるとともに、モルタルの劣化などを防止し、長寿命化を図れる。

また、補修に係る工程も従来と比較して少なくて済み、容易に補修できるため、作業者の負担を少なくできるとともに、作業に係るコストを低減できる。

以下、添付図面に基づいて、本願のタイルの補修工法に係る実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下に説明する実施形態は、本願のタイルの補修工法を、ビルやマンションなどの外壁に設けられたタイルのうち、剥離や浮きが発生している部分の不良タイルに対して適用した場合の実施形態である。なお、当該タイルは一般的に外壁Ｗにモルタルを介して取り付けられている。

図１は本願のタイルの補修工法を用いた施工例を示す図、図２はタイルが貼着された外壁の外観図、図３は注入装置の構成及び使用例を示す図である。

まず、補修しようとするマンションなどの外壁Ｗの調査を行う。この調査では、各タイル２ａをハンマなどで打診するなどして当該タイル２ａのクラックや浮きを調べる。この調査により補修すべき不良タイル２ｘを決定する。

次に、前記調査により決定された補修すべき不良タイル２ｘの周囲の目地Ａ１〜Ａ４にドリルなどの切削工具により孔部５を形成する。また、切削時に発生する粉塵などを取り除くために、当該孔部５の内部にエアーなどを吹き付け、当該孔部５内を清掃する。

次に、当該孔部５に接着強化剤７として機能する、ケイ酸塩類と、分子を小さくし改質された活性水（以下、「改質活性水」と称する。）と、を混合してなる無機アルカリ性水溶液を注入する。当該接着強化剤７の注入は、図３に示す注入装置１０を用いて行われる。

注入装置１０は、図３に示すように、接着強化剤７を収容する収容体１１と、当該接着強化剤７を押出す押圧体１３と、を含んで構成される注入体１５と、当該注入体１５の先端を保持し前記接着強化剤を所定の孔部に導入する台座１７と、前記押圧体を収容体に対して押圧する弾性体１９と、を備えている。当該台座１７は、外形がフランジ状に形成され、その中央に孔部１７ａが形成されている。そして、当該台座１７を前記不良タイル２ｘの周囲の目地（例えば、Ａ２）に形成された孔部５に対向して接着剤などで取り付け、当該注入体１５の先端を台座１７の孔部１７ａに差し込んで、当該目地Ａ２に形成された孔部５内に接着強化剤７を注入するようになっている。

また、弾性体１９は、ゴムなどの材質で形成され、押圧体１３と収容体１１の外周突起に係合して取り付けられる。このようにして収容体１１に収容されている接着強化剤７は、弾性体１９による押圧力によって、徐々に目地Ａ２に形成された孔部５の内部に注入され、当該接着強化剤７が、モルタル内に徐々に浸透するようになっている。

なお、この接着強化剤７の注入作業は、長時間かけて行われ、例えば、ほぼ１日かけて行われ、注入作業を終了する際には、当該注入装置１０を撤去する。

次に、当該目地Ａ１〜Ａ４に形成された孔部５をモルタルで埋め戻し、不良タイル２ｘの補修作業を完了する。

なお、本実施形態では調査の結果、不良タイルのみを補修するようにしたが、全体のタイル２ａの補強を行う場合には、外壁Ｗに設けられているそれぞれのタイル２ａの周囲の目地に孔部５を形成し、当該孔部５に接着強化剤７を注入する作業を行えばよい。

また、本実施形態は、タイル２ｘがモルタルからほぼ剥離している状態を仮定したため、注入装置１０によって接着強化剤７をモルタルの内部に注入するようになっているが、タイル２ｘの浮き状態によっては、当該タイル２ａ、２ｘが貼着されている外壁全体に対して、例えば、従来から使用されている液体を噴霧状に放出する装置を用いて、接着強化剤７を噴霧する（吹き付ける）ようにしても構わない。

このようにすれば、接着強化剤７は、注入装置１０により注入された接着強化剤７よりもモルタルの内部深くに浸透しないものの、タイルの剥離防止には十分効果を発揮する。また、施工方法が簡易であるため施工コストを低減可能である。

ここで、上記接着強化剤について説明する。

本実施形態のタイル補修工法に用いられる接着強化剤７は、ケイ酸塩類と、改質活性水と、を混合してなる無機アルカリ性水溶液である。

無機アルカリ性水溶液は、ケイ酸塩類と改質活性水との割合を約１：４としている。また、無機アルカリ性水溶液は、ケイ酸カリウムを主成分とし、少なくともナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、チタン、及びリチウムのいずれか一つを含有して構成されていても良く、他の無機イオンを含んでいても構わない。これらナトリウム、カリウムなどの配合を異ならせることによって、モルタルの内部に無機アルカリ性水溶液が浸透し固化する時間を遅滞させたり、より強固にモルタルを固化させたりすることが可能となる。

改質活性水は、例えば、水を無機セラミックスに衝突させ、当該水の分子集団が細かく砕かれたものを使用する。この改質活性水は、例えば、粘土にチタンなどの金属やある種の有機物を混合して焼き上げたセラミックスに水を衝突させることにより得られる。一方、水は、一般的にＨ₂Ｏの単分子で存在するのではなく、数十個チェーンで連結した複数の分子（亜硫酸（ＳＯ₂）、炭酸ガス（ＣＯ₂）、一酸化炭素（ＣＯ）、鉛（Ｐｂ）など）を有する大きなかたまり（クラスター）になっている。

上記に示すセラミックスからは半永久的に電子が放出されており、水は当該セラミックスの粒子と衝突することで、瞬間的に水の分子集団が細かく砕かれ、細分化される。

また、電磁波を水に与えて水分子の共鳴・共振運動によって大きなクラスターとなっている水を細分化して改質活性水を得るようにしても構わない。

ここで、例えば、モルタル（例えば、化学式：Ｃａ（ＯＨ）₂）に本実施形態の無機アルカリ性水溶液（（例えば、化学式：ＳｉＯ₂）からなる接着強化剤を用いた際の結合化学式（式１）を示す。

Ｃａ（ＯＨ）₂ ＋ ＳｉＯ₂ → ＣａＳｉＯ₃ ＋ Ｈ₂Ｏ （式１）
式１に示すように、接着強化剤はモルタル内において、モルタルに含まれるカルシウムとケイ酸塩類に含まれるシリカとが反応し、ゲル化することによって、モルタルの内部において当該モルタル自体が持つ隙間に入り込むとともに結合固化するようになっている。このように構成された本実施例の接着強化剤７は、モルタルに注入、又はモルタルを作る際に混ぜ合わすことによって、モルタルの内部深くまで接着強化剤７を浸透させ、容易に固化結合することが可能となっている。

また、大気中の水分がモルタル内に吸収されて、モルタルの内部において水和反応（養生）が継続するため経年とともに強度が増すため、モルタルの劣化などを防止し、長寿命化を図れる。

また、モルタルの親水性・呼吸性によりモルタルの内部及び表面に結露ができず耐凍結溶融性に優れまた、雨などにより油性の汚れも浄化されるためモルタルの表面をきれいな状態で保つことが可能である。

次に、本願のタイルの補修工法により施工したタイルに一定の荷重をかけて引張試験を行った際の結果について説明する。

まず、ケイ酸塩類と改質活性水を１：４の割合で混合してなる無機アルカリ性水溶液を、建築物の外壁に使用され完全に剥離した不良タイルの周囲の目地に孔をあけ、当該孔に２４時間かけて徐々に注入し、１月経過後、施工後タイルの引張試験を行った。

その結果、施工後タイルの引っ張り強度は８７Ｎ／ｃｍ²であった。一般的に健全なタイルの引っ張り強度は４０Ｎ／ｃｍ²であることから、施工後タイルは、健全なタイルと比較して２倍以上の接着強度を有することとなる。

また、施工後タイルをモルタルから剥がした際に、当該施工後タイルの裏側には、健全なタイルの裏側に貼着したモルタル量のほぼ２倍のモルタルが貼着されていた。これは、接着強化剤７がタイル、目地、タイルの下のモルタルを通じて含浸し、それぞれの層の間についても化学的に結合され一体化されていると推測できる。

なお、大気中の水分がモルタルの内部に吸収されるので、化学的に結合された状態が持続するため、タイルの接着力は長期間に亘って強力な状態を維持できる。

また、接着強化剤７をモルタルに対して噴霧又は注入した結果、劣化したモルタル（ｐＨ値７〜８）がｐＨ値１０〜１１程度まで回復したことを確認することができた。

次に、接着硬化剤の他の実施形態について説明する。

上記実施形態は、タイルの補修に関して接着効果剤を適用するようになっているが、本実施形態は、新規タイルの貼着に関して接着効果剤を適用するものである。具体的には、タイルをビル・マンションなど構造物の外壁にタイルを貼着する際に使用されるモルタルに接着強化剤を混合し、当該モルタルを使用してタイルを外壁に貼着させることで、タイルを外壁に強力に接着させることが可能となる。

この場合、モルタルは、セメントを水で練る際に、ケイ酸塩類と、分子を小さくし改質された活性水と、を混合してなる無機アルカリ性水溶液を混合して生成される。

なお、本実施形態は一形態であって、この形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態では、構造物の外壁にタイルを貼着させる工法について説明したが、構造物の外周を覆うフェンスとしての外壁にタイルを貼着させる工法等に適用しても構わない。

また、タイルの外観をきれいに保つ目的として、タイル及びタイルの目地への汚れを防止するものとして、当該接着強化剤を噴霧して適用することも可能である。

また、接着強化剤の注入方法として注入装置を用いるようにしているが、一般的に用いられている接着剤などを注入する他の注入器具等を用いて施工しても構わない。

また、接着強化剤は、モルタルだけでなくセメントなどに適用してもモルタルに接着強化剤を適用した時と同様の効果を得ることが可能である。

本願のタイルの補修工法を用いた施工例を示す図である。 タイルが貼着された外壁の外観図である。 注入装置の構成及び使用例を示す図である。

符号の説明

Ａ１〜Ａ４ 目地
２ｘ 不良タイル
５ 孔部
７ 接着強化剤

Claims (7)

1. 補修すべき不良タイルの周囲の目地に孔部を形成する孔部形成工程と、
   前記孔部に、ケイ酸塩類と、分子を小さくし改質された活性水と、を混合してなる無機アルカリ性水溶液を注入する注入工程と、
   前記孔部をモルタルで埋め戻す埋め戻し工程と、
   を具備することを特徴とするタイルの補修工法。
2. モルタルから剥離又は浮きが生じた補修すべき不良タイルの周囲にケイ酸塩類と、分子を小さくし改質された活性水と、を混合してなる無機アルカリ性水溶液を噴霧し、前記モルタルの内部に前記無機アルカリ性水溶液を浸透させることを特徴とするタイルの補修工法。
3. 前記無機アルカリ性水溶液は、ケイ酸カリウムを主成分とし、少なくともナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、チタン、及びリチウムのいずれか一つを含有していることを特徴とする請求項１、又は２に記載のタイルの補修工法。
4. 前記無機アルカリ性水溶液に、更にシリカを添加することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のタイルの補修工法。
5. セメントを水で練る際に、ケイ酸塩類と、分子を小さくし改質された活性水と、を混合してなる無機アルカリ性水溶液を混合してモルタルを生成し、外壁に当該モルタルを介してタイルを貼り付けることを特徴するタイルの貼着工法。
6. タイルを外壁に貼り付けるタイルの貼着工法に用いられるモルタルであって、
   前記モルタルは、セメントを水で練る際に、ケイ酸塩類と、分子を小さくし改質された活性水と、を混合してなる無機アルカリ性水溶液を混合して生成されることを特徴とするタイルの貼着工法に用いられるモルタル。
7. ケイ酸塩類と、分子を小さくし改質された活性水と、を混合してなる無機アルカリ性水溶液を、モルタルで施工された外壁の前記モルタルに対して噴霧又は注入し、前記モルタルの内部に前記無機アルカリ性水溶液を浸透させることを特徴とするモルタルの補修工法。

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