燕尾槽瓷砖背纹
解决瓷砖空鼓、脱落的终极方案
一、方案背景
墙砖，包括外墙砖、瓷片贴墙、地砖爬墙，由于各种原因，或多或少都会出现不同程度的空鼓及脱落的问题，其中粘接层与饰面砖间的脱落尤为严重，究其因主要在于粘结力失效而导致。
二、方案特点
本解决方案从根本上彻底地解决瓷砖空鼓及脱落的问题，在瓷砖砖坯的压制生产环节，调整瓷砖背模芯模具结构形式，在压制的同时使得瓷砖背纹形成燕尾槽。通过水泥砂浆粘结层粘贴到墙上后，瓷砖与硬化后的粘接层形成刚性卯榫结构，改变完全依赖粘结力的特征，根治了粘结力失效导致的脱落。
三、瓷砖脱落图片
室内瓷片、全瓷砖等墙砖脱落
室外外墙砖脱落
四、瓷砖空鼓、脱落原因分析
1、背纹呈碗状外大内小，无法形成卡扣结构；
2、水泥膏标号偏低或瓷砖胶泥过期、劣质背胶；
3、水泥砂浆的砂含泥量偏高；
4、铺贴时敲打不到位；
5、昼夜温差过大，暴晒后大雨，热胀冷缩；
6、气温低于零度，砖内水份结冰膨胀；
7、砖吸水率过高，过早吸干粘结层水份；
8、裸烧砖坯背面有大量防粘脱模粉；
9、风吹雨打霜击等外力冲击；
10、基层与粘接层脱离（不按规范施工不在本方案考虑）
综上所述1-9点，不管哪种原因综合导致，归根结底只有一个“粘结力降低甚至失效了，不足以抵抗外因而脱落”。
五、现有改良措施及其短板
1、陶质砖尤其瓷片和陶质外墙砖进行泡水浸透晾干表面后再施工：陶质砖吸水率高、硬度低，不防刮且易碎，表面易龟裂泛黄，色泽低；多一道泡水工艺降低施工功效且不好保证每个工人都会按施工规范进行施工，尤其是陶质外墙纸皮排版砖，更多的是直接粘贴。
2、瓷质砖清刷洗背面氧化镁、氧化铝粉后再粘贴：现有的稍大瓷砖生产工艺中，在瓷砖进行烧结的过程中，都是在窑炉中走辊棒进行裸烧的，为保障砖坯与辊棒不粘，都会在辊棒中涂抹上氧化镁、氧化铝等脱模剂，从而烧结后的瓷砖背面都会粘上甚至嵌入或多或少的粉状脱模剂。在进行墙砖粘贴时，瓷质砖由于是高密度低吸水率的砖，不需要进行泡水，为降低脱模剂带来的不良反应，只好进行多一道的钢丝刷清洗脱模剂的工序，浪费且效果不明显。
3、涂刷瓷砖背胶后再配合瓷砖胶泥进行薄贴施工：瓷砖背胶主要是由有机高分子聚合物乳液材料与无机酸盐复合制成的产品，有机物氧化反应后固化产生黏性与瓷砖粘合，再由背胶与含有有机物的瓷砖胶泥进行粘结。采取此工艺，首先是对比传统水泥砂浆粘结工艺施工成本增加，再次是有机物存在氧化反应寿命，有机物老化后将变脆，失去粘接力从而导致瓷砖脱落。
4、瓷砖铝合金扣条加背面点粘及灌浆：在瓷砖分缝位置弹线定点打膨胀螺栓孔，用螺丝固定工字铝合金扣条固定上下两片瓷砖，瓷砖背面局部点粘粘接剂或结构胶。采取此工艺，瓷砖背面大部分处于空鼓状态，为蚂蚁、小蟑螂、霉菌提供了良好生存空间，铝合金扣条虽然充当了美缝剂的功能，但是时间长了后，铝合金扣条表面的电镀层会锈花失色。
5、瓷砖背面切燕尾槽并卡入扣条或铜线钉挂固定：湿挂贴工艺，施工现场瓷砖切割加工多，施工人工成本高，对每片瓷砖而言，受力点多数是只有吊挂的两个点。
五、解决瓷砖空鼓、脱落的终极方案
一、成品砖：燕尾槽瓷砖背纹----瓷砖砖坯压制时就形成。
外墙砖系列
地砖、中板系列
燕尾槽瓷砖背纹的说明（小砖与大砖分别采用不同的方案生产）：
1、外墙砖系列：
主要应用于45*95及以上纸皮砖或宽度100以内条形砖，燕尾槽宜布置1或2条，深度在1.0mm~1.8mm，燕尾槽为双边燕尾，每边内比外口大0.25mm~0.35mm。
2、地砖、中板系列：
主要应用于600*600、800*800、1200*1200的方砖或方砖出炉后于炉尾一剖为二的长方形砖；也应用于单模腔长方形如200*400、300*600、400*800、600*1200、750*1500的长方形砖。
在压制时，通过对背模芯的结构形状改造，以单腔模芯的中心为基准，外四周做成朝外式的锯齿状单边燕尾槽，在平面上，做成线性为连续S形的四方形的同心环，单边燕尾槽的环以中心十字线为轴对称，每一环就形成环状朝外燕尾槽；上墙后，两侧竖向的S形单边燕尾槽也提供了挤压力，可以满足砖切割成腰线、踢脚线等宽度时依然有燕尾槽效果。
六、燕尾槽瓷砖粘贴后受力测试
1、45*95外墙砖抗拉力测试：采用1:1水泥砂浆粘贴，7天龄期后的拉力已在1800N以上，28天龄期的拉力在2000N以上，所有拉断部位都在瓷砖背面与粘接层平面处且燕尾槽内有完整水泥砂。
2、在600*600的中间部位粘贴一块面积约为300*300的1:1水泥砂浆内嵌钢丝网及拉手，三天龄期后，进行橡胶锤悬空瓷砖敲击，持续敲击约5分钟200下后水泥砂浆粘结层伸入燕尾槽背纹内部分全部断裂才脱落。
背面水泥砂浆粘结层伸入瓷砖内的部分全部被冲击断裂碎开。
3、模拟粘结力完全失效测试：
3.1、小外墙砖隔着保鲜膜再贴水泥砂浆，三天龄期后，外墙砖松而不脱，用手拉扯不开。
3.2、600*600的燕尾槽瓷砖背面先涂抹机油后粘贴水泥砂浆，7天龄期后，正面朝下抖动冲击50下不脱落。
七、燕尾槽瓷砖模具成品
1、外墙砖系列模具
2、地砖、中板系列
铝质公模芯，CNC雕刻，用于包胶到胶母模上
胶母模，再由此胶母模包胶到模芯上，模芯的形状与上图铝质公模芯形状一致，可加入等静压系统。
以单腔模芯中心为基准做同心环，可加入加强筋。
胶母模。
八、燕尾槽瓷砖模具工作原理
1、外墙砖系列
具体的以生产单片45*95外墙砖背模芯为例，模芯面板的尺寸106mm长*50mm宽*10mm高，模芯面板的表面覆的为4条宽度为5mm高度为1.2mm的条状模芯面硫化胶，中间两条凸筋中间位置，通过线切割开宽度为5mm，长度为82mm的通孔槽，该通孔槽局部位置收窄1mm，使得通孔槽铁件空间内空空间为80*3；浇筑并硫化模芯面硫化胶时，正表面的覆胶模种在对应的模芯面板槽腔位置预先雕刻正向波浪纹，背面的模种带有两深入到模芯面板槽腔的插片，该插片头部预先雕刻反向波浪纹，与正向波浪纹形成等距离空隙，厚度控制在1mm；模芯面板1内面距离边缘0.8-1mm位置刻一圈宽1mm*深度2.5的用于密封的密封槽。
模芯背板的尺寸为104mm长*48mm宽*25mm高，内侧最外围一圈为高度为2mm、宽度为0.8mm的防尘密封包边，背板传力台阶到背面的厚度为23mm，对应模芯面板的位置为压纹镶件齿。
模芯背板的背面安装塞打螺丝的位置铣出两台阶，用于控制塞打螺丝的活动行程，塞打螺丝选用长度为16mm，杆直径6mm的，台阶厚度为15.2mm，即控制模芯的活动行程为0.7mm，装入PU弹力胶或弹簧后，用塞打螺丝连接安装模芯面板及模芯背板后，留出0.7mm的合并活动行程，此时压纹镶件齿的头部刚好与皱褶纹硫化胶的最高的接触。
进行瓷砖坯体施压工作时，在瓷砖粉料的反作用力下，外力大于PU弹力胶或弹簧的弹力，模芯面板与模芯背板合拢，此时压纹镶件齿亦向模芯面板方向移动0.7mm，此时原本为皱褶纹硫化胶的部位，受到双向压力的作用，波纹被压平，而由于硫化胶属于固体，体积不变的情况下，该皱褶纹硫化胶被迫往两边变形，从而推动原本是直角的两侧边角胀大变形因而使得瓷砖背纹形成内大外小的燕尾槽结构。
瓷砖坯体施压工作结束时，压力机的压力消退过程中，压纹镶件齿往后移动，给皱褶纹硫化胶留出后退变形恢复的空间，形变恢复后，已经形成燕尾槽结构的位置的皱褶纹硫化胶的侧边已恢复为直角，即可顺利脱模。
背模芯剖面图
压制过程及脱模过程渐进原理图
2、地砖、中板系列
同心环单边燕尾槽瓷砖背模芯的加工制作，包括背模芯铁基体和背模芯表面硫化胶，首先根据设计好的同心环单边燕尾槽瓷砖背模芯的背纹及形状，在铝板上通过数控机床雕刻出一样的凸纹纹路，铝板的外围边长比设计背模芯大4mm，所完成的铝模称之为母模I；准备另一块铁板或铝板，外围边长比母模I小2mm，对四周留出约1.3mm的刃口后对正面板铣出深度为2-6mm的凹槽，对该凹槽进行喷砂处理，涂抹上底胶，浇上液体聚氨酯胶后盖上涂抹了脱模剂的母模I，合模加温硫化后将母模I脱模后得到母模II；将背模芯铁基体的正表面加工成四周为0.2mm~0.8mm厚的刃口的内凹槽，对该内凹槽表面进行喷砂处理，涂上底胶后浇上液体聚氨酯胶后再盖上涂抹了脱模剂的母模II，合模加温硫化后将母模II脱模后得到设计要求的同心环单边燕尾槽瓷砖背模芯。
同心环单边燕尾槽瓷砖背模芯，包括背模芯铁基体和背模芯表面硫化胶，背模芯表面硫化胶包括凸纹和凹纹一体成型粘贴覆在背模芯铁基体上，其中，以背模芯的中心位置为中心设置第一圈凸纹为中心基准环纹，将中心基准环纹等距离往外偏移凸纹一直偏移到最外层，所述的偏移凸纹最外一圈系最外环纹，中心基准环纹到最外环纹之间的各层环纹系中间部分环纹，背模芯的四角在环纹形成不到的区域以最外环纹等距偏移成分段弧纹或直纹系角弧纹；所有凸纹近背模芯中心的一侧与背模芯平面形成钝角而远背模芯中心的一侧与背模芯平面形成锐角，所述的各凸纹的凸纹钝角角度相等，中心基准环纹的锐角接近90度，最外环纹的锐角为各环凸纹中最小角度锐角，中心基准环纹到最外环纹间的中间部分环纹的锐角按角度由中心往外从大到小排列，角弧纹的锐角与最外环纹的锐角相等或小于最外环纹的锐角；凸纹顶部阳角及凸纹与凹纹交接处阴角都倒圆角。
工作前，瓷砖面模芯在下模腔中降落到布料高度，布入瓷砖粉料并刮平，压机工作将同心环单边燕尾槽瓷砖背模芯压入下模腔内，挤压瓷砖粉料得到压实后的瓷砖坯体，施压完毕后，背模芯与面模芯夹着瓷砖坯体上升到下模腔的上平面，此时瓷砖坯体的四边的压力约束消失，瓷砖坯体开始外四周膨胀变形以释放内应力，再随着上模芯同心环单边燕尾槽瓷砖背模芯的进一步提升，上下压力约束消失，瓷砖坯体进一步变形膨胀以释放内应力，实践中检测显示，瓷砖坯体完全膨胀释放压力后边长比在下模腔内的边长大了0.8%左右，大多数在0.5%~1.5%之间，不同的粉料不同的压力工艺的膨胀率各不相同，瓷砖坯体的膨胀，是以瓷砖坯体的中心为基准往四周等膨胀率延伸的，瓷砖坯体的中心膨胀度较小，越往外膨胀度越大，瓷砖坯体膨胀变形的时候，与同心环单边燕尾槽瓷砖背模芯产生接触性运动的地方在背模芯的凸纹近中心基准环纹一侧，而该侧的凸纹为120度到150度的钝角，横移的同时也纵向运动顶升瓷砖坯体与背模芯脱离，另一侧凸纹为形成单边燕尾槽的60度到89度的锐角，膨胀运动时就离开悬空，有效保护了瓷砖坯体所形成的单边燕尾槽，顺利完成脱模过程，瓷砖坯体压制生产过程完成。
九、燕尾槽瓷砖的优点
1、生产上，仅需要替换现有背模芯即可，不需要改动现有生产线其他配套设备，能根据原有设备生产需要加入等静压系统及排气系统。
2、燕尾槽瓷砖背模芯的凸纹占据的体积小，能满足应用在纯钢模下抛釉砖等砖面不透底、不鼓包、平整度好，各项材料性能跟原来一致。
3、施工粘贴时不需要再刷瓷砖背胶，也不需要刻意用瓷砖胶泥粘贴，仅用环保又安全的水泥砂浆即可。
4、降低瓷砖与粘接层的粘结力的依赖，减低对施工工人熟练度要求的依赖，与粘结层形成刚性卯榫结构后提供有效的预应力，防止空鼓、脱落。
5、瓷砖粘贴后的寿命可与建筑寿命等同，减少翻修成本，避免瓷砖空鼓、脱落带来的人员伤亡事故，提高建筑物安全度。