淺沼組技術研究報告№23(2011)

７．タイルの浮きと含水率との関係
Relationship between Tile Exfoliation and Moisture Content
恩村 定幸＊１

要 旨
タイル張り施工されたコンクリート外壁のタイルの浮きと含水率との関係を把握するために、試験体を用いた乾燥実験を、乾燥温度を変えて行った（60℃、75℃、90℃）。その結果、どの温度で乾燥してもタイルの浮きは試
験体の隅から発生した。さらに、比較的低温度（60℃）による乾燥でも、試験体の含水率がある程度まで低くなるとタイルに浮きが生じた。以上から、壁体の含水率がタイルの浮き発生の一つの評価指標となる可能性が考えられる。ただし、指標となる含水率値や浮きの発生順序等を明確にするには、試験体内の含水率分布を解析するなど、より詳細な検討を進める必要がある。
キーワード：コンクリート外壁／タイル／浮き／含水率／乾燥実験さい）。このことは、含水率を制御することでタイルの浮

１．はじめに
外壁タイルの浮きは、雨漏りや外壁の耐久性などに大きを防止できるかもしれないという可能性を含んでいる。

きな影響を及ぼし、浮きが進行してタイルが剥落した場

そこで、実際に外壁表面が到達する 105℃よりも低い温度

合には、人命に関わる大事故を引き起こすこともある。

で乾燥してもタイルに浮きが生じるかどうかを確認する

そのため、以前より、様々なタイルの浮き防止対策が施ために、乾燥温度を変えた実験を行ったので、その結果されているが、タイルの浮きが完全に無くなったわけでについて報告する。

はない。それは、タイルの浮きの原因が多岐にわたり、それらの複雑な相互関係が必ずしも明確にされていないためと考えられる。

-50-100
重量変化 [g]これまで、タイル張り施工されたコンクリート外壁への水分浸透の様相を把握するための実験や解析を、数多く行ってきた

45×95mm の磁器質タイル01)。その一つである吸水実験では、実験開始前に試験体を一度乾燥させる。その乾燥時の加熱が試

高さ100mm

奥行き200mm-150-200

幅300mm-250-300-350

験体に及ぼす影響を検討するために、タイル張りコンク-400リート試験体を用いた乾燥実験（105℃で乾燥させてい-4500く）を行ったところ、タイルの浮きが早期に発生した。

246810

経過日数

そのときの試験体の形状および重量変化を図－1 に、同時に行った打診法によるタイルの浮きの発生状況を図－2

図－1 試験体の重量変化（105℃で乾燥）に示す。浮きは乾燥 1 日後から隅のタイルから発生し、6日後にはすべてのタイルに浮きが生じた。また、8 日後に1 日後黒塗りが浮いたタイルを示す。
2 日後

4 日後

3 日後

は手で剥がせるほど接着強度が低下した。その時の剥離位置は写真－1 に示すように、張付けモルタルとコンクリートとの界面であった。
この結果から、乾燥が進み試験体の含水率がある程度まで低くなるとタイルに浮きが生じると推察された（温度の影響も考えられるが、試験体の温度は乾燥開始から6 日後数時間で乾燥温度に到達するので、それ以降の影響は小図－2 タイルの浮きの発生状況（105℃で乾燥）い*１技術研究所環境・生産研究グループ
7-1

淺沼組技術研究報告№23(2011)

表－2 用いたコンクリートの調合

２．乾燥実験
2.1 実験概要

W/C［%］ セメント
（C）
54.0
333

前述の乾燥実験（105℃で乾燥）で用いた試験体と同時に作製した同じ形状（W300×D200×H100mm）のタイル

単位量［kg/m3］
水
細骨材
粗骨材
（W）
180846909

混和剤
［%］
0.7

張りコンクリート試験体（図－1 参照）３体を用いて、105℃よりも低い温度で乾燥したときの重量変化を測定

表－3 コンクリートの品質試験の結果した。さらに、タイルの浮きの発生状況を打診法によっ試験項目
スランプ
スランプフロー
空気量
温度
4 週圧縮強度
ヤング係数て調査した。
試験体の作製は以下の手順で行った。まず、型枠にコンクリートを流し込んで 300×200×91mm の大きさのコンクリートブロックを作製した。用いたコンクリートの材料および調合をそれぞれ表－1 と表－2 に示す。また、

結果
19.5cm32.0×30.0cm
6.0％
21℃
27.9N/mm2
2.64×104N/mm2

コンクリート打設時に行ったフレッシュ試験の結果と材
齢 4 週強度の試験結果を表－3 に示す。
コンクリートブロックを 4 週間水中養生した後、集合住宅などで一般的に採用されている薄塗り直張り工法（目地幅は 5mm）によって 45 二丁掛け磁器質タイル（45×95mm）を張り付けた（図－3 参照）。施工手順は工事現場と同様とした。張り付けモルタル、目地モルタルとも既調合の市販品を用いた。
乾燥温度は、コンクリート外壁の表面温度のシミュレ単位[mm]ーション結果をもとに決定した。図－4 に示すように、外図－3 薄塗り直張り工法

壁の表面温度を一次元非定常計算によって算出すると、
表－4 に示したような条件によっては鉛直の外壁面でも表面温度は 75℃を超えることがある。この結果をもとに、コンクリート

乾燥温度を 60℃、75℃、90℃に設定した。
タイル
断熱材

剥離位置は張付けモルタルとコンクリートとの界面
タイル

コンクリート80

外断熱張付けモルタル（剥離したタイルの裏側）

70

内断熱

温度（℃）

60
50

写真－1 剥離したタイル（105℃で乾燥、8 日目）

40

表－1 用いたコンクリートの材料

30

セメント
細骨材
粗骨材
混和剤

普通ポルトランドセメント（密度 3160kg/m3）
山砂と砕砂（混合率 7：3、合成密度 2570kg/m3）
砕石（表乾密度 2670kg/m3）
高性能 AE 減水剤、AE 助剤

断熱なし

外気温

20
71013
時刻

1619

図－4 コンクリート外壁の表面温度の計算結果
7-2

淺沼組技術研究報告№23(2011)

表－4 コンクリート外壁表面温度算定の計算条件
2007 年 8 月 17 日の大阪の気象データを
外気温
使用（最高気温：36.2℃）
壁の向き
西向き
日射量
緯度、日赤緯、太陽定数等から算定
日射吸収率
濃い灰色のタイルを使用したとして 0.9
外気側総合熱 無風を想定して常用値よりも小さい値
伝達率（12.5W/m2K）を使用
コンクリート 厚さ 150mm、熱伝導率 1.6W/mK
タイル
厚さ 10mm、熱伝導率 1.6W/mK
断熱材
厚さ 25mm、熱伝導率 0.026W/mK
室温
28℃、一定室内側総合熱
常用値の 9.1W/m2K を使用
伝達率

湿度で平衡し、そのときの体積含水率は、図－7 に示すコ

2.2 実験結果

90℃乾燥３．含水率の算定とその結果に関する考察
90℃で乾燥した場合について考える。
乾燥機への取り入れ空気（外気：20℃、70％）が乾燥機内で加熱され、温度が 90℃に上昇したならば相対湿度は約 2.3％となる。乾燥が長時間続くと試験体はこの相対ンクリートの平衡含水率関係（放湿過程）から約0.0275m3/m3 と推定される 1)。
90-1

90-3

90-275-2～475-1図－5 に乾燥実験の結果を示す。図中シンボル（●、▲、■）はタイルの浮きが発生した時点の測定値であることを示す。最初の浮きが発生したときの試験体重量の減少

75℃乾燥

60-3

量は、60℃で 288.1g、75℃で 362.5g、90℃で 314.8g であ60-1、2った。この結果より、高温度（75℃、90℃）の乾燥だけでなく、比較的低温度（60℃）での乾燥でも、乾燥が進み試験体の含水量が減り、その量がある程度まで小さく60℃乾燥

黒塗りが浮いたタイルを示す

なると浮きが生じると推察できる。

図－6 乾燥実験の結果（タイルの浮きの発生状況）

しかし、重量変化だけでは各試験体とも初期の重量が異なるので、タイルに浮きが生じたときにどれだけの量吸湿過程（実測値）を含水していたかが分からない。そこで、次節で含水率

放湿過程（実測値）

0.12近似曲線
ｗ＝0.0266ｅ1.45Rh

0.103

体積含水率 W [m /m ]を算定し、その結果について考察する。
3

なお、60℃の乾燥において経過日数が 37 日から 205 日までの間で重量が増加しているのは、諸事情により乾燥機の運転を中止したからである。乾燥機停止期間中に試験体が吸湿して含水量が増えたものと考えられる。

0.080.060.04

図－6 に示すタイルの浮きの発生状況より、どの乾燥

0.02（60℃、75℃、90℃）とも 105℃で乾燥させたときと同様0.000に、最初に隅のタイルから浮きが発生した。

20406080100

相対湿度Rh [%]図－7 コンクリートの平衡含水率関係0

重量変化 [g]

-100

60℃乾燥
-200
-300

90-1［－314.8g］
90-2
90℃乾燥
90-3-400

75-2～475-1［－362.5g］

050

60-360-1、2［-288.1g］

75℃乾燥
100

150

200
経過日数

図－5 乾燥実験の結果（重量変化）
7-3250300350淺沼組技術研究報告№23(2011)

最も乾燥が進んだ時点（すなわち平衡時）の体積含水

タイル（重量 Gt）率（W）がこの値なので、そのときの試験体全体の重量

コンクリート（重量 Gc、体積 Vc）（G）とタイルの重量（Gt）から、式(1)より空隙や水分を除くコンクリートの正味の体積（Vc）が求まる（図－8空隙参照）。

水（重量 Gw、体積 Vw）

G－Gt＝Gc＋Gw＝ρc･Vc＋ρw･Vw

試験体の重量 G
体積含水率 W
W＝Vw／Vc

W＝Vw／Vc より
G－Gt＝ρc･Vc＋ρw･W･Vc

図－8 平衡時の試験体重量と体積含水率の関係

よって、
Vc＝（G－Gt）／（ρc＋ρｗ･ｗ）(1)
このようにして求めた乾燥温度ごとの体積含水率の変コンクリートの正味の体積（Vc）が分かれば、ある時化を図－9 に示す。図中のシンボル（●、▲、■）はタイ

点の体積含水率（W’）は、そのときの試験体重量（G’）

ルの浮きが発生した時点の含水率値を示す。乾燥温度が高いほど乾燥速度が速く、タイルの浮きも早く発生してから、式(2)より算定できる。

いる。最初の浮きが発生したときの体積含水率は、60℃
W’＝（G’－Gt－ρc･Vc）／ρw･Vc

が 0.033m3/m3、75℃が 0.030 m3/m3、90℃が 0.032m3/m3 と、(2)

0.030～0.033 m3/m3 のかなり狭い範囲内（0.003 m3/m3＝
ここで、G：平衡時の試験体の重量［kg］、G’：ある時0.3Vol％）にある。この結果から、体積含水率が 0.033m3/m3点の試験体の重量［kg］、Gc：コンクリートの重量［kg］、以上であればタイルは浮くことがなく、0.033m3/m3 とい

Gt：タイルの重量［kg］、Gw：平衡時の水の重量［kg］、う含水率値がタイルの浮き防止のための一つの指標と言3うことができる。

Vc：コンクリートの正味の体積［m ］、Vw：平衡時の水の体積［m3］、W：平衡時の体積含水率［m3/m3］、W’：

しかし、ここで示した含水率は、コンクリート試験体、ρc：コンクリートの密ある時点の体積含水率［m3/m3］全体の平均の体積含水率である。タイルの浮きで問題と度［2163kg/m3、実測値］1)、ρw：水の密度［1000kg/m3］。

なるのは張付けモルタルとコンクリートとの界面の含水

なお、張付けモルタル、目地モルタルの密度はコンクリ率と考えられるため（写真－1）、含水率がタイルの浮きートと同等とみなした。

防止の指標になるということを明確にするには、解析等によって試験体の含水率分布の経時変化等を知る必要がある。さらに、図－6 のタイルの浮きの発生順序において、最初に隅のタイルから浮きが発生するという現象も含水率の分布から説明できると思われる。

体積含水率 [m3/m3]

0.100.080.06

75℃乾燥0.30

60℃乾燥

0.040.33

0.020.32
90℃乾燥0.00
050

100150200
経過日数

図－9 乾燥実験の結果（重量変化）

7-4250300350淺沼組技術研究報告

４．まとめ№23(2011)［謝辞］

タイル張りコンクリート試験体を用いた乾燥実験を、本研究に際し、ご指導いただいた京都大学大学院工学

乾燥温度を変えて 3 種類（60℃で乾燥、75℃で乾燥、90℃

研究科の鉾井修一教授と小椋大輔准教授に感謝の意を表で乾燥）行い、比較的低温度（60℃）による乾燥でも、します。

含水率がある程度まで低くなるとタイルに浮きが生じることを確認した。このことより、含水率がタイルの浮き［参考文献］発生の評価指標となる可能性があると言える（含水率を1)ある値以上に保てばタイルの浮きは発生しない）。ただし、ト壁体における熱水分移動に関する研究，淺沼組技術研指標となる含水率値や浮き発生順序等を明確にするには、究報告（別冊），No.21-1，2009.

試験体内の含水率分布などについて、より詳細な検討を進める必要がある。今後、それらの検討を解析等によって鋭意進める予定である。

7-5

恩村定幸：タイル張り仕上げが施されたコンクリー