外断熱複合システム（ETICS）における再分散性ポリマー粉末：高層ビル外壁の事例研究
外断熱複合システムは、非常にデリケートな問題です。外壁が設置され、足場が撤去された後、接着不良、ひび割れ、剥離などの不具合が発生すると、既に人が居住している建物において、高額な修復費用が発生します。プロジェクト開始前にモルタルの配合を正しく決定するプレッシャーは非常に大きく、多くの場合、システムの性能を左右する要素は、RDP粉末の仕様です。
この事例では、乾式混合モルタルメーカーが、高層住宅プロジェクトにおける下塗り材のひび割れという問題に対し、適切な仕様に基づいてETICSの配合を見直すことで解決した経緯を報告しています。VAE再分散性ポリマー粉末学年。
プロジェクトと問題点
このプロジェクトは、高温多湿で日中の気温差が大きい沿岸都市に建設された32階建ての高層住宅タワーでした。外断熱複合システム（ETICS）には、厚さ80mmのEPS断熱ボードを使用し、ポリマー改質モルタルを2回に分けて塗布し、グラスファイバー補強メッシュを埋め込んでいます。
設置後最初のシーズン中に、複数のファサード面にひび割れが発生しました。特に、最も熱にさらされる南向きと西向きの面に集中していました。影響を受けた箇所の接着強度試験では、0.06～0.09 N/mm²という値が得られ、EN13499で規定されている最低値0.15 N/mm²を大きく下回りました。また、数箇所で下塗り塗料がEPSボード表面から部分的に剥離していました。
モルタルメーカーの既存の配合では、乾燥混合物重量の2.5%のRDP粉末を使用していたが、これはこの特定の用途における熱サイクル要求に必要な閾値を下回っていた。
根本原因分析
配合と不良モルタルサンプルを検討した結果、3つの問題点が明らかになった。
RDPの投与量が不十分です。2.5%の配合率では、セメントマトリックス内に形成されたポリマー膜は、日当たりの良い高所において、EPSボードが1日あたり最大45℃の温度変化によって膨張・収縮することで生じる差動運動応力を吸収するのに十分な連続性を持っていなかった。セメントマトリックスは、柔軟な複合材ではなく、剛性の高い層として機能していた。そして、剛性の高い層は、繰り返される熱サイクルによってひび割れを起こす。
トランスジェニック遺伝子の不一致。使用されていたRDP粉末のガラス転移温度は+8℃であった。夏季には外壁表面温度が55℃を超えることが頻繁にあり、ポリマーフィルムはガラス転移温度をはるかに超えた状態で動作していた。つまり、軟化した状態となり、熱応力が最も高くなるまさにその瞬間に、引張接着への寄与が低下していたのである。
疎水性成分は含まれていません。この配合にはシリコーン系疎水性剤が含まれていなかったため、雨水が下塗り塗料に吸収されることで凍結融解と塩分移動のサイクルが加速し、表面の劣化につながっていた。
解決策
弊社は、VAE再分散性ポリマー粉末Tgが0℃で、乾燥混合物の5.5%まで添加量を増やした。改訂された処方には、吸水性に対処するため、疎水性シリコーン粉末が0.3%配合されている。
ベースコート配合の改訂
| 原材料 | 前の （％） | 改訂 （％） |
|---|---|---|
| ポルトランドセメント | 22 | 20 |
| 粒度調整済み石英砂 | 69.5 | 67.2 |
| 再分散性ポリマー粉末 | 2.5 | 5.5 |
| HPMC | 0.30 | 0.35 |
| デンプンエーテル | 0.08 | 0.08 |
| シリコーン疎水性粉末 | 0 | 0.30 |
| セルロース繊維 | 0.12 | 0.27 |
結果
改訂された配合は、残りの影響を受けていない外壁面への現場適用に先立ち、実験室試験によって検証された。
| パフォーマンス指標 | 以前の処方 | 改訂版処方 |
|---|---|---|
| EPSへの剥離接着 | 0.06～0.09 N/mm² | 0.21～0.24 N/mm² |
| 横方向の変形 | 1.2 mm | 4.1 mm |
| 吸水率（24時間） | 8.4% | 1.9% |
| 熱サイクル後の地図のひび割れ | 現在 | なし |
| EN13499準拠 | 失敗 | 合格 |
剥離接着力は2倍以上に向上した。横方向の変形（ひび割れを起こさずにモルタルが曲がる能力を示す指標）は1.2mmから4.1mmに改善し、最低基準値の2.0mmを大きく上回った。吸水率は77%低下した。
修復された高台部分は、ひび割れや剥離の再発なく、2回の季節サイクルを完了しました。
この事例が示すこと
このプロジェクトから際立つ点が2つあります。まず、ETICS下塗り材におけるRDP粉末の添加量は、コスト最適化の変数ではありません。25年間使用される外壁システムにおいて、材料費を節約するために添加量を4.0%未満に減らすのは、見せかけの節約です。不具合が生じた場合の修復費用は、配合段階で節約できる金額よりも桁違いに高額になります。
第二に、Tgの選択は、実験室での試験条件ではなく、実際の使用温度範囲を反映する必要があります。気候チャンバー内で23℃で検証された製品が、表面温度60℃の南向きの海岸沿いのファサードで自動的に性能を発揮するとは限りません。Tgを現地の気候データと照らし合わせずにRDP粉末ETICSベースコートモルタルのグレードを指定することは、私たちが遭遇する最も一般的な配合ミスです。
献身的な再分散性ポリマー粉末外部断熱システムサプライヤーとして、当社はETICS配合開発に関する包括的な技術サポートを提供します。これには、Tg選定ガイダンス、配合最適化、EN13499システム認証サポートなどが含まれます。
ETICS用途向けのサンプル、技術データシート、または配合に関するご相談をご希望の場合は、当社までお問い合わせください。
