環(huán)境因素對瓷磚膠粘結(jié)性能的影響*

冉東升

(咸陽東方雨虹建筑有限公司 陜西 咸陽 713200)

前言

瓷磚膠作為一種新型材料，代替了傳統(tǒng)的水泥砂漿，用于粘貼釉面磚、地磚等裝飾材料的現(xiàn)代裝修材料，具有良好的防水、抗?jié)B、抗裂、抗老化、耐高溫、耐凍融、無毒環(huán)保等性能，廣泛應(yīng)用于室內(nèi)外陶瓷墻地磚的鋪貼。瓷磚膠施工后需要在一定的環(huán)境中養(yǎng)護(hù)一段周期，才能和瓷磚發(fā)揮出良好粘結(jié)性能。丁天華[1]探討了溫度對水泥基瓷磚膠黏劑性能的影響，結(jié)果表明溫度越低，水化反應(yīng)速度越慢，粘結(jié)強(qiáng)度峰值出現(xiàn)越晚。但未從其他環(huán)境因素分析對瓷磚膠粘結(jié)性能的影響。筆者將從北方的季節(jié)性變化，養(yǎng)護(hù)天數(shù)、加水量、養(yǎng)護(hù)濕度等因素對瓷磚膠拉伸粘結(jié)性能影響的角度出發(fā)，來研究影響瓷磚膠的粘結(jié)性能的最佳外在環(huán)境因素，從而為瓷磚膠的施工和應(yīng)用提供一定的參考方向。

1 實驗

1.1 原材料

C1瓷磚膠，市售；混凝土板、陶制磚、瓷質(zhì)磚。

1.2 主要儀器

電子天平，MS6002，梅特勒-托利多國際股份有限公司；齒形抹刀，GB001，市售；水泥混凝土恒溫恒濕標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱，HBY-40A，無錫建儀儀器機(jī)械有限公司以及水泥膠砂攪拌機(jī)，JJ-5，無錫建儀儀器機(jī)械有限公司。

1.3 實驗方法

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)JC/T547-2017中水泥基膠粘劑的C1-普通型水泥基膠粘劑的測試方法來進(jìn)行實驗。其中拉伸粘結(jié)強(qiáng)度、晾置時間20 min拉伸粘結(jié)強(qiáng)度的制樣：將400 mm×200 mm×40 mm混凝土板打磨面用毛刷去掉表面浮漿，將瓷磚膠和水按照設(shè)計的比例進(jìn)行配比倒入水泥膠砂攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌均勻。用齒形抹刀直邊在混凝土板上先刮抹一層瓷磚膠進(jìn)行潤濕基材，然后用齒形抹刀上料后進(jìn)行梳理。把瓷磚膠刮好后用秒表計時，5 min時把瓷質(zhì)磚(符合GB/T 4100-2015附錄A要求)放在刮好的瓷磚膠上，壓上(2.00±0.015) kg的重物保持30 s為拉伸粘結(jié)。晾置時間20 min拉伸粘結(jié)制樣為把瓷磚膠刮好20 min后，把符合(GB/T 4100-2015附錄L要求的BIII類干壓陶瓷磚光面朝上放置在瓷磚膠上)壓上(2.00±0.015) kg的重物保持30 s。最后將制造好的樣品放置在制定的養(yǎng)護(hù)室中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 季節(jié)變化對瓷磚膠拉伸粘結(jié)性能的影響

筆者選取每月原始數(shù)據(jù)的平均值來分析季節(jié)變化對拉伸粘結(jié)性能的影響，其中1月和2月當(dāng)?shù)囟就．a(chǎn)季節(jié)，未有數(shù)據(jù)。原始數(shù)據(jù)如圖1所示。圖1中的數(shù)據(jù)取原始數(shù)據(jù)每月的均值，進(jìn)行分析。

圖1 季節(jié)變化對瓷磚膠的粘結(jié)強(qiáng)度的影響Fig.1 The effect of seasonal changes on the bond strength of tile adhesives

從圖1可以看出，雖然都在養(yǎng)護(hù)室標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)以及測試，但是在連續(xù)一年度內(nèi)，7～10月，瓷磚膠的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度、晾置時間20 min拉伸粘結(jié)強(qiáng)度，同向增大趨勢明顯；11～3月，拉伸粘結(jié)強(qiáng)度、晾置時間20 min拉伸粘結(jié)強(qiáng)度呈現(xiàn)出下降趨勢；在其他月份，拉伸粘結(jié)強(qiáng)度和晾置時間20 min拉伸粘結(jié)強(qiáng)度出現(xiàn)背離。這是因為7～10月為北方高溫高濕季節(jié)，11～3月為冬季低溫干燥。即使瓷磚膠在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)，測試的性能也符合隨季節(jié)變化的規(guī)律。

2.2 養(yǎng)護(hù)天數(shù)對瓷磚膠拉伸粘結(jié)性能的影響

本試驗設(shè)置瓷磚膠和加水量的質(zhì)量比為1∶0.25的配比下，溫度(23±2) ℃，相對濕度(50±5)%環(huán)境下，對瓷磚膠進(jìn)行 3 d、7 d、14 d 、21 d、28 d 、35 d的粘結(jié)強(qiáng)度進(jìn)行實驗，來確定拉伸粘結(jié)和晾置粘結(jié)強(qiáng)的峰值，以便用于指導(dǎo)實際施工。

從圖2可以看出，在14天內(nèi)瓷磚膠粘結(jié)強(qiáng)度會隨著養(yǎng)護(hù)齡期的延長而增加，在14 d的時候，晾置時間20 min拉伸粘結(jié)強(qiáng)度出現(xiàn)最大值1.32 MPa，拉伸粘結(jié)強(qiáng)度在養(yǎng)護(hù)28 d的時候出現(xiàn)最大值1.63 MPa，此后拉伸粘結(jié)和晾置粘結(jié)強(qiáng)度都會隨時間的延長而呈緩慢下降趨勢。

圖2 養(yǎng)護(hù)天數(shù)對粘結(jié)強(qiáng)度的影響Fig.2 The effect of maintenance days on bond strength

2.3 加水量對瓷磚膠拉伸粘結(jié)性能的影響

試驗過程中，設(shè)置瓷磚膠質(zhì)量和水質(zhì)量比為1∶0.23，1∶0.25，1∶0.27，1∶0.29(以上加水量換算成水灰比為0.70∶1，0.77∶1， 0.84∶1，0.90∶1)的情況下測試瓷磚膠7 d的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度、晾置時間20 min拉伸粘結(jié)強(qiáng)度。用以上加水量來測定瓷磚膠的粘結(jié)強(qiáng)度，確定加水量與瓷磚膠粘結(jié)強(qiáng)度的關(guān)系。

通過實驗，在以上水量配比的情況下，瓷磚膠的稠度如表1所示。

表1 瓷磚膠的加水量與稠度的關(guān)系

從表1可知，瓷磚膠和水的質(zhì)量比為1∶(0.25～0.27)，稠度適中，施工狀態(tài)較為合適。在以上瓷磚膠和水的質(zhì)量配比下測定粘結(jié)強(qiáng)度，如圖3所示。

圖3 瓷磚膠加水量對粘結(jié)強(qiáng)度的影響Fig.3 The effect of water addition to the bond strength of tile adhesive

從圖3可以看出，隨著加水量0.23～0.29的上升，瓷磚膠TAS100的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度、晾置時間20 min拉伸粘結(jié)強(qiáng)度均呈現(xiàn)出下降趨勢，這主要是由于水泥含量一定，其凝結(jié)硬化時消耗的水分基本不變，加水量越多，瓷磚膠的強(qiáng)度上升越慢。另外，瓷磚膠中水分蒸發(fā)的越多，孔隙率不斷增大，瓷磚膠密實性越差[2]，導(dǎo)致瓷磚膠粘結(jié)強(qiáng)度性能越差。因此，在實際應(yīng)用過程中嚴(yán)格控制瓷磚膠的加水量。本試驗結(jié)合該批次瓷磚膠的稠度狀態(tài)，宜選擇瓷磚膠和水的質(zhì)量配比為1∶(0.25～0.27)。

2.4 養(yǎng)護(hù)濕度對瓷磚膠拉伸粘結(jié)性能的影響

按照瓷磚膠和水的質(zhì)量配比為1∶0.25， 制作好拉伸粘結(jié)和20 min晾置粘結(jié)樣品。按以下條件進(jìn)行養(yǎng)護(hù)：

(1)溫度(23±2)℃、相對濕度(20±5)%干燥皿中養(yǎng)護(hù)7 d；

(2)溫度(23±2)℃、相對濕度(50±5)%的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)7 d；

(3)溫度(23±2)℃、相對濕度(70±5)%的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)7 d；

(4)溫度(23±2)℃、相對濕度(90±5)%的恒溫恒濕標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)7 d。

在以上4組養(yǎng)護(hù)條件下測定拉伸粘結(jié)強(qiáng)度、晾置時間20 min拉伸粘結(jié)強(qiáng)度，如圖4所示。

圖4 養(yǎng)護(hù)濕度對瓷磚膠粘結(jié)強(qiáng)度的影響Fig.4 The effect of maintenance humidity on the bond strength of tile adhesives

從圖4可以看出，晾置時間20 min拉伸結(jié)強(qiáng)度隨著養(yǎng)護(hù)濕度的增加而增加[3]。拉伸粘結(jié)強(qiáng)度隨著養(yǎng)護(hù)濕度的增加呈現(xiàn)出先增加后減少的現(xiàn)象，在相對濕度(70±5)%左右時候呈現(xiàn)最大值1.18 MPa。這是因為晾置粘結(jié)所用的陶質(zhì)磚孔隙率較高，細(xì)小的水泥顆粒滲入多孔的陶質(zhì)磚中，同時底面也滲入多孔的水泥板基材中，隨著濕度的增加水泥水化更加充分以及過多的水分通過磚內(nèi)部空隙溢出。而拉伸粘結(jié)所用的瓷質(zhì)磚表面高度致密，瓷磚膠與其作用的主要原理通過瓷磚膠添加的膠粉與瓷質(zhì)磚形成的分子間作用力來實現(xiàn)粘結(jié)，濕度過大使得高密度的瓷質(zhì)磚容易造成內(nèi)部過多的水分不易排出，容易形成氣孔，從而造成粘結(jié)強(qiáng)度的下降。

3 結(jié)語

筆者研究了建材市場上暢銷的C1型瓷磚膠的粘結(jié)強(qiáng)度，討論了北方季節(jié)性變化，養(yǎng)護(hù)天數(shù)、加水量、養(yǎng)護(hù)濕度等因素對瓷磚膠拉伸粘結(jié)強(qiáng)度和晾置時間20 min拉伸粘結(jié)強(qiáng)度性能的影響。結(jié)果表明：

(1)7～10月瓷磚膠的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度和晾置時間20 min拉伸粘結(jié)強(qiáng)度同向增大趨勢明顯；11～3月粘結(jié)強(qiáng)度呈現(xiàn)出下降趨勢。

(2)在溫度(23±2) ℃，相對濕度(50±5)%養(yǎng)護(hù)條件下，瓷磚膠拉伸粘結(jié)強(qiáng)度和晾置強(qiáng)度在14 d增長最快。

(3)結(jié)合該批次C1型瓷磚膠的稠度狀態(tài)，宜選擇瓷磚膠和水的質(zhì)量配比為1∶(0.25～0.27)。

(4)瓷磚膠的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度隨著養(yǎng)護(hù)濕度的增加呈現(xiàn)先增加后減少現(xiàn)象，在相對濕度(70±5)%左右時候呈現(xiàn)最大值1.18 MPa。而晾置時間20 min拉伸粘結(jié)強(qiáng)度隨著養(yǎng)護(hù)濕度的增加呈現(xiàn)增大趨勢。