環境因素對瓷磚膠粘結性能的影響*

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，代替了傳統的水泥砂漿，用于粘貼釉面磚、地磚等裝飾材料的現代裝修材料，具有良好的防水、抗滲、抗裂、抗老化、耐高溫、耐凍融、無毒環保等性能，廣泛應用于室內外陶瓷墻地磚的鋪貼。瓷磚膠施工后需要在一定的環境中養護一段周期，才能和瓷磚發揮出良好粘結性能。丁天華[1]探討了溫度對水泥基瓷磚膠黏劑性能的影響，結果表明溫度越低，水化反應速度越慢，粘結強度峰值出現越晚。但未從其他環境因素分析對瓷磚膠粘結性能的影響。筆者將從北方的季節性變化，養護天數、加水量、養護濕度等因素對瓷磚膠拉伸粘結性能影響的角度出發，來研究影響瓷磚膠的粘結性能的最佳外在環境因素，從而為瓷磚膠的施工和應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準養護箱，HBY-40A，無錫建儀儀器機械有限公司以及水泥膠砂攪拌機，JJ-5，無錫建儀儀器機械有限公司。

1.3 實驗方法

依據標準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行實驗。其中拉伸粘結強度、晾置時間20 min拉伸粘結強度的制樣：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計的比例進行配比倒入水泥膠砂攪拌機中進行攪拌均勻。用齒形抹刀直邊在混凝土板上先刮抹一層瓷磚膠進行潤濕基材，然后用齒形抹刀上料后進行梳理。把瓷磚膠刮好后用秒表計時，5 min時把瓷質磚(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。晾置時間20 min拉伸粘結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護室中進行養護。

2 結果與討論

2.1 季節變化對瓷磚膠拉伸粘結性能的影響

筆者選取每月原始數據的平均值來分析季節變化對拉伸粘結性能的影響，其中1月和2月當地冬季停產季節，未有數據。原始數據如圖1所示。圖1中的數據取原始數據每月的均值，進行分析。

圖1 季節變化對瓷磚膠的粘結強度的影響Fig.1 The effect of seasonal changes on the bond strength of tile adhesives

從圖1可以看出，雖然都在養護室標準條件下養護以及測試，但是在連續一年度內，7～10月，瓷磚膠的拉伸粘結強度、晾置時間20 min拉伸粘結強度，同向增大趨勢明顯；11～3月，拉伸粘結強度、晾置時間20 min拉伸粘結強度呈現出下降趨勢；在其他月份，拉伸粘結強度和晾置時間20 min拉伸粘結強度出現背離。這是因為7～10月為北方高溫高濕季節，11～3月為冬季低溫干燥。即使瓷磚膠在標準條件下養護，測試的性能也符合隨季節變化的規律。

2.2 養護天數對瓷磚膠拉伸粘結性能的影響

本試驗設置瓷磚膠和加水量的質量比為1∶0.25的配比下，溫度(23±2) ℃，相對濕度(50±5)%環境下，對瓷磚膠進行 3 d、7 d、14 d 、21 d、28 d 、35 d的粘結強度進行實驗，來確定拉伸粘結和晾置粘結強的峰值，以便用于指導實際施工。

從圖2可以看出，在14天內瓷磚膠粘結強度會隨著養護齡期的延長而增加，在14 d的時候，晾置時間20 min拉伸粘結強度出現最大值1.32 MPa，拉伸粘結強度在養護28 d的時候出現最大值1.63 MPa，此后拉伸粘結和晾置粘結強度都會隨時間的延長而呈緩慢下降趨勢。

圖2 養護天數對粘結強度的影響Fig.2 The effect of maintenance days on bond strength

2.3 加水量對瓷磚膠拉伸粘結性能的影響

試驗過程中，設置瓷磚膠質量和水質量比為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的拉伸粘結強度、晾置時間20 min拉伸粘結強度。用以上加水量來測定瓷磚膠的粘結強度，確定加水量與瓷磚膠粘結強度的關系。

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系

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

圖3 瓷磚膠加水量對粘結強度的影響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的拉伸粘結強度、晾置時間20 min拉伸粘結強度均呈現出下降趨勢，這主要是由于水泥含量一定，其凝結硬化時消耗的水分基本不變，加水量越多，瓷磚膠的強度上升越慢。另外，瓷磚膠中水分蒸發的越多，孔隙率不斷增大，瓷磚膠密實性越差[2]，導致瓷磚膠粘結強度性能越差。因此，在實際應用過程中嚴格控制瓷磚膠的加水量。本試驗結合該批次瓷磚膠的稠度狀態，宜選擇瓷磚膠和水的質量配比為1∶(0.25～0.27)。

2.4 養護濕度對瓷磚膠拉伸粘結性能的影響

按照瓷磚膠和水的質量配比為1∶0.25， 制作好拉伸粘結和20 min晾置粘結樣品。按以下條件進行養護：

(1)溫度(23±2)℃、相對濕度(20±5)%干燥皿中養護7 d；

(2)溫度(23±2)℃、相對濕度(50±5)%的標準養護室中養護7 d；

(3)溫度(23±2)℃、相對濕度(70±5)%的標準養護室養護7 d；

(4)溫度(23±2)℃、相對濕度(90±5)%的恒溫恒濕標準養護箱中養護7 d。

在以上4組養護條件下測定拉伸粘結強度、晾置時間20 min拉伸粘結強度，如圖4所示。

圖4 養護濕度對瓷磚膠粘結強度的影響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拉伸結強度隨著養護濕度的增加而增加[3]。拉伸粘結強度隨著養護濕度的增加呈現出先增加后減少的現象，在相對濕度(70±5)%左右時候呈現最大值1.18 MPa。這是因為晾置粘結所用的陶質磚孔隙率較高，細小的水泥顆粒滲入多孔的陶質磚中，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部空隙溢出。而拉伸粘結所用的瓷質磚表面高度致密，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磚形成的分子間作用力來實現粘結，濕度過大使得高密度的瓷質磚容易造成內部過多的水分不易排出，容易形成氣孔，從而造成粘結強度的下降。

3 結語

筆者研究了建材市場上暢銷的C1型瓷磚膠的粘結強度，討論了北方季節性變化，養護天數、加水量、養護濕度等因素對瓷磚膠拉伸粘結強度和晾置時間20 min拉伸粘結強度性能的影響。結果表明：

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

(2)在溫度(23±2) ℃，相對濕度(50±5)%養護條件下，瓷磚膠拉伸粘結強度和晾置強度在14 d增長最快。

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

(4)瓷磚膠的拉伸粘結強度隨著養護濕度的增加呈現先增加后減少現象，在相對濕度(70±5)%左右時候呈現最大值1.18 MPa。而晾置時間20 min拉伸粘結強度隨著養護濕度的增加呈現增大趨勢。