燕尾槽瓷磚背紋
解決瓷磚空鼓、脫落的終極方案
一、方案背景
墻磚，包括外墻磚、瓷片貼墻、地磚爬墻，由于各種原因，或多或少都會出現(xiàn)不同程度的空鼓及脫落的問題，其中粘接層與飾面磚間的脫落尤為嚴(yán)重，究其因主要在于粘結(jié)力失效而導(dǎo)致。
二、方案特點
本解決方案從根本上徹底地解決瓷磚空鼓及脫落的問題，在瓷磚磚坯的壓制生產(chǎn)環(huán)節(jié)，調(diào)整瓷磚背模芯模具結(jié)構(gòu)形式，在壓制的同時使得瓷磚背紋形成燕尾槽。通過水泥砂漿粘結(jié)層粘貼到墻上后，瓷磚與硬化后的粘接層形成剛性卯榫結(jié)構(gòu)，改變完全依賴粘結(jié)力的特征，根治了粘結(jié)力失效導(dǎo)致的脫落。
三、瓷磚脫落圖片
室內(nèi)瓷片、全瓷磚等墻磚脫落
室外外墻磚脫落
四、瓷磚空鼓、脫落原因分析
1、背紋呈碗狀外大內(nèi)小，無法形成卡扣結(jié)構(gòu)；
2、水泥膏標(biāo)號偏低或瓷磚膠泥過期、劣質(zhì)背膠；
3、水泥砂漿的砂含泥量偏高；
4、鋪貼時敲打不到位；
5、晝夜溫差過大，暴曬后大雨，熱脹冷縮；
6、氣溫低于零度，磚內(nèi)水份結(jié)冰膨脹；
7、磚吸水率過高，過早吸干粘結(jié)層水份；
8、裸燒磚坯背面有大量防粘脫模粉；
9、風(fēng)吹雨打霜擊等外力沖擊；
10、基層與粘接層脫離（不按規(guī)范施工不在本方案考慮）
綜上所述1-9點，不管哪種原因綜合導(dǎo)致，歸根結(jié)底只有一個“粘結(jié)力降低甚至失效了，不足以抵抗外因而脫落”。
五、現(xiàn)有改良措施及其短板
1、陶質(zhì)磚尤其瓷片和陶質(zhì)外墻磚進(jìn)行泡水浸透晾干表面后再施工：陶質(zhì)磚吸水率高、硬度低，不防刮且易碎，表面易龜裂泛黃，色澤低；多一道泡水工藝降低施工功效且不好保證每個工人都會按施工規(guī)范進(jìn)行施工，尤其是陶質(zhì)外墻紙皮排版磚，更多的是直接粘貼。
2、瓷質(zhì)磚清刷洗背面氧化鎂、氧化鋁粉后再粘貼：現(xiàn)有的稍大瓷磚生產(chǎn)工藝中，在瓷磚進(jìn)行燒結(jié)的過程中，都是在窯爐中走輥棒進(jìn)行裸燒的，為保障磚坯與輥棒不粘，都會在輥棒中涂抹上氧化鎂、氧化鋁等脫模劑，從而燒結(jié)后的瓷磚背面都會粘上甚至嵌入或多或少的粉狀脫模劑。在進(jìn)行墻磚粘貼時，瓷質(zhì)磚由于是高密度低吸水率的磚，不需要進(jìn)行泡水，為降低脫模劑帶來的不良反應(yīng)，只好進(jìn)行多一道的鋼絲刷清洗脫模劑的工序，浪費且效果不明顯。
3、涂刷瓷磚背膠后再配合瓷磚膠泥進(jìn)行薄貼施工：瓷磚背膠主要是由有機(jī)高分子聚合物乳液材料與無機(jī)酸鹽復(fù)合制成的產(chǎn)品，有機(jī)物氧化反應(yīng)后固化產(chǎn)生黏性與瓷磚粘合，再由背膠與含有有機(jī)物的瓷磚膠泥進(jìn)行粘結(jié)。采取此工藝，首先是對比傳統(tǒng)水泥砂漿粘結(jié)工藝施工成本增加，再次是有機(jī)物存在氧化反應(yīng)壽命，有機(jī)物老化后將變脆，失去粘接力從而導(dǎo)致瓷磚脫落。
4、瓷磚鋁合金扣條加背面點粘及灌漿：在瓷磚分縫位置彈線定點打膨脹螺栓孔，用螺絲固定工字鋁合金扣條固定上下兩片瓷磚，瓷磚背面局部點粘粘接劑或結(jié)構(gòu)膠。采取此工藝，瓷磚背面大部分處于空鼓狀態(tài)，為螞蟻、小蟑螂、霉菌提供了良好生存空間，鋁合金扣條雖然充當(dāng)了美縫劑的功能，但是時間長了后，鋁合金扣條表面的電鍍層會銹花失色。
5、瓷磚背面切燕尾槽并卡入扣條或銅線釘掛固定：濕掛貼工藝，施工現(xiàn)場瓷磚切割加工多，施工人工成本高，對每片瓷磚而言，受力點多數(shù)是只有吊掛的兩個點。
五、解決瓷磚空鼓、脫落的終極方案
一、成品磚：燕尾槽瓷磚背紋----瓷磚磚坯壓制時就形成。
外墻磚系列
地磚、中板系列
燕尾槽瓷磚背紋的說明（小磚與大磚分別采用不同的方案生產(chǎn)）：
1、外墻磚系列：
主要應(yīng)用于45*95及以上紙皮磚或?qū)挾?00以內(nèi)條形磚，燕尾槽宜布置1或2條，深度在1.0mm~1.8mm，燕尾槽為雙邊燕尾，每邊內(nèi)比外口大0.25mm~0.35mm。
2、地磚、中板系列：
主要應(yīng)用于600*600、800*800、1200*1200的方磚或方磚出爐后于爐尾一剖為二的長方形磚；也應(yīng)用于單模腔長方形如200*400、300*600、400*800、600*1200、750*1500的長方形磚。
在壓制時，通過對背模芯的結(jié)構(gòu)形狀改造，以單腔模芯的中心為基準(zhǔn)，外四周做成朝外式的鋸齒狀單邊燕尾槽，在平面上，做成線性為連續(xù)S形的四方形的同心環(huán)，單邊燕尾槽的環(huán)以中心十字線為軸對稱，每一環(huán)就形成環(huán)狀朝外燕尾槽；上墻后，兩側(cè)豎向的S形單邊燕尾槽也提供了擠壓力，可以滿足磚切割成腰線、踢腳線等寬度時依然有燕尾槽效果。
六、燕尾槽瓷磚粘貼后受力測試
1、45*95外墻磚抗拉力測試：采用1:1水泥砂漿粘貼，7天齡期后的拉力已在1800N以上，28天齡期的拉力在2000N以上，所有拉斷部位都在瓷磚背面與粘接層平面處且燕尾槽內(nèi)有完整水泥砂。
2、在600*600的中間部位粘貼一塊面積約為300*300的1:1水泥砂漿內(nèi)嵌鋼絲網(wǎng)及拉手，三天齡期后，進(jìn)行橡膠錘懸空瓷磚敲擊，持續(xù)敲擊約5分鐘200下后水泥砂漿粘結(jié)層伸入燕尾槽背紋內(nèi)部分全部斷裂才脫落。
背面水泥砂漿粘結(jié)層伸入瓷磚內(nèi)的部分全部被沖擊斷裂碎開。
3、模擬粘結(jié)力完全失效測試：
3.1、小外墻磚隔著保鮮膜再貼水泥砂漿，三天齡期后，外墻磚松而不脫，用手拉扯不開。
3.2、600*600的燕尾槽瓷磚背面先涂抹機(jī)油后粘貼水泥砂漿，7天齡期后，正面朝下抖動沖擊50下不脫落。
七、燕尾槽瓷磚模具成品
1、外墻磚系列模具
2、地磚、中板系列
鋁質(zhì)公模芯，CNC雕刻，用于包膠到膠母模上
膠母模，再由此膠母模包膠到模芯上，模芯的形狀與上圖鋁質(zhì)公模芯形狀一致，可加入等靜壓系統(tǒng)。
以單腔模芯中心為基準(zhǔn)做同心環(huán)，可加入加強(qiáng)筋。
膠母模。
八、燕尾槽瓷磚模具工作原理
1、外墻磚系列
具體的以生產(chǎn)單片45*95外墻磚背模芯為例，模芯面板的尺寸106mm長*50mm寬*10mm高，模芯面板的表面覆的為4條寬度為5mm高度為1.2mm的條狀模芯面硫化膠，中間兩條凸筋中間位置，通過線切割開寬度為5mm，長度為82mm的通孔槽，該通孔槽局部位置收窄1mm，使得通孔槽鐵件空間內(nèi)空空間為80*3；澆筑并硫化模芯面硫化膠時，正表面的覆膠模種在對應(yīng)的模芯面板槽腔位置預(yù)先雕刻正向波浪紋，背面的模種帶有兩深入到模芯面板槽腔的插片，該插片頭部預(yù)先雕刻反向波浪紋，與正向波浪紋形成等距離空隙，厚度控制在1mm；模芯面板1內(nèi)面距離邊緣0.8-1mm位置刻一圈寬1mm*深度2.5的用于密封的密封槽。
模芯背板的尺寸為104mm長*48mm寬*25mm高，內(nèi)側(cè)最外圍一圈為高度為2mm、寬度為0.8mm的防塵密封包邊，背板傳力臺階到背面的厚度為23mm，對應(yīng)模芯面板的位置為壓紋鑲件齒。
模芯背板的背面安裝塞打螺絲的位置銑出兩臺階，用于控制塞打螺絲的活動行程，塞打螺絲選用長度為16mm，桿直徑6mm的，臺階厚度為15.2mm，即控制模芯的活動行程為0.7mm，裝入PU彈力膠或彈簧后，用塞打螺絲連接安裝模芯面板及模芯背板后，留出0.7mm的合并活動行程，此時壓紋鑲件齒的頭部剛好與皺褶紋硫化膠的最高的接觸。
進(jìn)行瓷磚坯體施壓工作時，在瓷磚粉料的反作用力下，外力大于PU彈力膠或彈簧的彈力，模芯面板與模芯背板合攏，此時壓紋鑲件齒亦向模芯面板方向移動0.7mm，此時原本為皺褶紋硫化膠的部位，受到雙向壓力的作用，波紋被壓平，而由于硫化膠屬于固體，體積不變的情況下，該皺褶紋硫化膠被迫往兩邊變形，從而推動原本是直角的兩側(cè)邊角脹大變形因而使得瓷磚背紋形成內(nèi)大外小的燕尾槽結(jié)構(gòu)。
瓷磚坯體施壓工作結(jié)束時，壓力機(jī)的壓力消退過程中，壓紋鑲件齒往后移動，給皺褶紋硫化膠留出后退變形恢復(fù)的空間，形變恢復(fù)后，已經(jīng)形成燕尾槽結(jié)構(gòu)的位置的皺褶紋硫化膠的側(cè)邊已恢復(fù)為直角，即可順利脫模。
背模芯剖面圖
壓制過程及脫模過程漸進(jìn)原理圖
2、地磚、中板系列
同心環(huán)單邊燕尾槽瓷磚背模芯的加工制作，包括背模芯鐵基體和背模芯表面硫化膠，首先根據(jù)設(shè)計好的同心環(huán)單邊燕尾槽瓷磚背模芯的背紋及形狀，在鋁板上通過數(shù)控機(jī)床雕刻出一樣的凸紋紋路，鋁板的外圍邊長比設(shè)計背模芯大4mm，所完成的鋁模稱之為母模I；準(zhǔn)備另一塊鐵板或鋁板，外圍邊長比母模I小2mm，對四周留出約1.3mm的刃口后對正面板銑出深度為2-6mm的凹槽，對該凹槽進(jìn)行噴砂處理，涂抹上底膠，澆上液體聚氨酯膠后蓋上涂抹了脫模劑的母模I，合模加溫硫化后將母模I脫模后得到母模II；將背模芯鐵基體的正表面加工成四周為0.2mm~0.8mm厚的刃口的內(nèi)凹槽，對該內(nèi)凹槽表面進(jìn)行噴砂處理，涂上底膠后澆上液體聚氨酯膠后再蓋上涂抹了脫模劑的母模II，合模加溫硫化后將母模II脫模后得到設(shè)計要求的同心環(huán)單邊燕尾槽瓷磚背模芯。
同心環(huán)單邊燕尾槽瓷磚背模芯，包括背模芯鐵基體和背模芯表面硫化膠，背模芯表面硫化膠包括凸紋和凹紋一體成型粘貼覆在背模芯鐵基體上，其中，以背模芯的中心位置為中心設(shè)置第一圈凸紋為中心基準(zhǔn)環(huán)紋，將中心基準(zhǔn)環(huán)紋等距離往外偏移凸紋一直偏移到最外層，所述的偏移凸紋最外一圈系最外環(huán)紋，中心基準(zhǔn)環(huán)紋到最外環(huán)紋之間的各層環(huán)紋系中間部分環(huán)紋，背模芯的四角在環(huán)紋形成不到的區(qū)域以最外環(huán)紋等距偏移成分段弧紋或直紋系角弧紋；所有凸紋近背模芯中心的一側(cè)與背模芯平面形成鈍角而遠(yuǎn)背模芯中心的一側(cè)與背模芯平面形成銳角，所述的各凸紋的凸紋鈍角角度相等，中心基準(zhǔn)環(huán)紋的銳角接近90度，最外環(huán)紋的銳角為各環(huán)凸紋中最小角度銳角，中心基準(zhǔn)環(huán)紋到最外環(huán)紋間的中間部分環(huán)紋的銳角按角度由中心往外從大到小排列，角弧紋的銳角與最外環(huán)紋的銳角相等或小于最外環(huán)紋的銳角；凸紋頂部陽角及凸紋與凹紋交接處陰角都倒圓角。
工作前，瓷磚面模芯在下模腔中降落到布料高度，布入瓷磚粉料并刮平，壓機(jī)工作將同心環(huán)單邊燕尾槽瓷磚背模芯壓入下模腔內(nèi)，擠壓瓷磚粉料得到壓實后的瓷磚坯體，施壓完畢后，背模芯與面模芯夾著瓷磚坯體上升到下模腔的上平面，此時瓷磚坯體的四邊的壓力約束消失，瓷磚坯體開始外四周膨脹變形以釋放內(nèi)應(yīng)力，再隨著上模芯同心環(huán)單邊燕尾槽瓷磚背模芯的進(jìn)一步提升，上下壓力約束消失，瓷磚坯體進(jìn)一步變形膨脹以釋放內(nèi)應(yīng)力，實踐中檢測顯示，瓷磚坯體完全膨脹釋放壓力后邊長比在下模腔內(nèi)的邊長大了0.8%左右，大多數(shù)在0.5%~1.5%之間，不同的粉料不同的壓力工藝的膨脹率各不相同，瓷磚坯體的膨脹，是以瓷磚坯體的中心為基準(zhǔn)往四周等膨脹率延伸的，瓷磚坯體的中心膨脹度較小，越往外膨脹度越大，瓷磚坯體膨脹變形的時候，與同心環(huán)單邊燕尾槽瓷磚背模芯產(chǎn)生接觸性運動的地方在背模芯的凸紋近中心基準(zhǔn)環(huán)紋一側(cè)，而該側(cè)的凸紋為120度到150度的鈍角，橫移的同時也縱向運動頂升瓷磚坯體與背模芯脫離，另一側(cè)凸紋為形成單邊燕尾槽的60度到89度的銳角，膨脹運動時就離開懸空，有效保護(hù)了瓷磚坯體所形成的單邊燕尾槽，順利完成脫模過程，瓷磚坯體壓制生產(chǎn)過程完成。
九、燕尾槽瓷磚的優(yōu)點
1、生產(chǎn)上，僅需要替換現(xiàn)有背模芯即可，不需要改動現(xiàn)有生產(chǎn)線其他配套設(shè)備，能根據(jù)原有設(shè)備生產(chǎn)需要加入等靜壓系統(tǒng)及排氣系統(tǒng)。
2、燕尾槽瓷磚背模芯的凸紋占據(jù)的體積小，能滿足應(yīng)用在純鋼模下拋釉磚等磚面不透底、不鼓包、平整度好，各項材料性能跟原來一致。
3、施工粘貼時不需要再刷瓷磚背膠，也不需要刻意用瓷磚膠泥粘貼，僅用環(huán)保又安全的水泥砂漿即可。
4、降低瓷磚與粘接層的粘結(jié)力的依賴，減低對施工工人熟練度要求的依賴，與粘結(jié)層形成剛性卯榫結(jié)構(gòu)后提供有效的預(yù)應(yīng)力，防止空鼓、脫落。
5、瓷磚粘貼后的壽命可與建筑壽命等同，減少翻修成本，避免瓷磚空鼓、脫落帶來的人員傷亡事故，提高建筑物安全度。