磚造牆壁與壁癌成因探討

 

作者:   林鼎鈞. 成大昶閎科技股份有限公司 郭文毅
(歡迎分享, 若引用本文發表理論數據或圖示, 請註明出處以及作者) 

工程界存疑著磚頭蓋的房子比較容易長壁癌嗎?
由這篇文章利用科學數據結合配樂土山莊及樂土建築教學醫院文章，先了解水泥及磚塊的成分出發，來探討該項問題的原因。




文章引用數據如下:
1.樂土山莊:http://lotos-garden.blogspot.tw/2015/06/1.html
                 http://lotos-garden.blogspot.tw/2015/06/2.html
2.維基百科:https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%A3%81%E7%99%8C

3.民國95年經濟部南部窯業用土資源調查規劃分析值
4.*陶維昇，中國工業和岩石(上冊)，1987
5.**民國95年經濟部南部窯業用土資源調查規劃分析值

前言: 水泥及紅磚成分

水泥，用於營建上的膠結性材料的總稱，誕生於1824年，是當今世界上最重要的建築材料之一。水泥的種類繁多，主要原料包含少量的氧化鐵、氧化鎂、三氧化硫、鹼金屬和二氧化碳，其中氧化鈣百分比分別約為60 % 和二氧化矽佔原料成分20 %，至於氧化鐵和氧化鋁約佔10 %。所以氧化鈣為水泥成分主要成分。

水泥主要成分
成分	氧化鈣	二氧化矽	三氧化二鐵	三氧化二鋁	其它
分子式	CaO	SiO2	Fe2O3	Al2O3
比例	63%	22%	2.5%	6%	5~10

普通磚磚最早的形狀被發現於西元前7500年（需要引證）。對於臺灣文化來說，磚瓦跟隨著漢人文化移入了臺灣。根據經濟部南部窯業用土資源調查規劃分析值，磚材主要材料為二氧化矽及三氧化二鋁，至於氧化鈣成分頂多只有15%。

  

臺灣南部製磚原料成分含量變動容許值*及建議值**(w%)
成份	SiCO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	Na2O	K2O	Ig.loss
容許值	55-80	7-20	3-15	0-15	0-3	1-5	1-5	3-15
建議值	55-75	7-20	3-15	0-10	0-3	0-5	0-5	3-15
*陶維昇，中國工業和岩石(上冊)，1987 **民國95年經濟部南部窯業用土資源調查規劃分析值

牆體主要材料=水泥+紅磚

牆體結構

根據成大昶閎-樂土整理的文獻壁癌成因所示

白華(壁癌)的化學機理研究，其最常見的生成方式為：

1.  游離鈣溶於水，於冷乾氣候，經由通道，滲透至牆體表面，脫水結晶。
2. 若是水分充足，游離鈣滲透到表面跟二氧化碳反應，又會生成白色碳酸鹽類結晶體。

以上生成的條件有四， 水、游離鈣、適當溫度以及通道。
雖然缺一不可，但也並不是說四項條件都存在就會產生白華，在這四項條件中，水最重要。
因此，能夠控制水，不僅減少白華產生，對於整體的水泥砂漿性能也能提升，而提升水泥砂漿的性能，對於牆體主要材料:紅磚跟水泥砂漿詳細討論，可分為兩個面向思考第一CaO成分的探討及第二 孔隙率及含水率的探討。

牆體材料	水泥砂漿	普通磚
氧化鈣 CaO	63%	0~15%

以上表可以看出，水泥砂漿CaO> 普通磚。

以磚體材料來說，壁癌生成的游離鈣，主要是由水泥砂漿提供較多。對於普通磚而言，CaO非必要性的製作原料，而就現實情況，磚材的原料的來源與當下土方原料有關係，若來源偶爾會參雜具有貝殼雜質等沉積地層原料土，也有機會造成紅磚吐白的現象，因為成分不多，經過幾次吐白現象，只要內部的游離鈣成分降低則會停止。

水泥及磚材孔隙率及含水率關係顯示，兩者孔隙率來說，水泥砂漿較普通磚大，兩者材料之所以建築材料可以經過歷史考驗這麼久，因為孔隙率及吸水率可以配合，產生良好的結合。

紅磚在牆體結構內，磚材不管於孔隙率及天然含水率仍比配比好的水泥砂漿還低，可惜在於，如果水泥砂漿配比(水灰比>0.65)不佳孔隙率則超過25%，易導致吸水，才是牆體產生壁癌等病變的主因。

水泥砂漿及普通磚的吸水率及孔隙率狀況

建築材料	水泥砂漿		紅磚(以盛建磚為例)
孔隙率	水灰比		14%
	0.45 配比佳	0.65 配比差
	17%	25%
天然含水率	6%以下	6%以上	5%左右

結論:

從牆體材料來說，紅磚CaO的成分較水泥低許多，對於壁癌其中一項因子"游離鈣"來說，主要由水泥砂漿成分中CaO遇到充足水分產生的。如何改善牆壁中游離鈣，建議施工中，(1)水泥砂漿良好的配比，(2)妥善的施工，(3) 良好防水工程 及(4)水泥砂漿的基因改良等方式。則可擁有舒適的居家環境。