可再分散乳胶粉对瓷砖粘结剂粘附性能的影响

许林峰　钟保民

摘 要：可再分散乳胶粉具有极突出的粘结强度，可提高砂浆的柔韧性，赋予砂浆优良的耐碱性、防水性、可塑性、耐磨性和施工性。本文研究了可再分散乳胶粉对水泥砂浆拉拔强度、热循环后拉拔强度、冻融循环后拉拔强度、浸水后拉拔强度以及破坏方式的影响。结果表明：可再分散乳胶粉对水泥砂浆在不同处理条件下的拉伸强度和粘附强度有明显的改善效果。

关键词：瓷砖粘结剂；乳胶粉；拉拔强度；粘附强度

1 引言

陶瓷砖作为一种建筑表面装饰材料，在家装和工程装饰方面具有广泛的应用。但是，随着陶瓷砖的瓷化程度越来越高，对胶粘材料的性能要求也越来越高。而传统的普通水泥砂浆，粘附能力不够强，容易在瓷砖和砂浆的界面出现空鼓剥离现象，导致瓷砖脱落[1， 2]。因此，开发价格便宜、操作简便的瓷砖粘结剂具有重要的实用意义。

目前广泛应用的瓷砖粘结材料依然是高分子聚合物改性的水泥基复合材料。这种材料既保留了水泥砂浆稳定的物化性能，又具有优异的粘附性、施工性、保水性、抗热耐冻等性能。以有机聚合物为添加剂的水泥基瓷砖胶产品在市场上有很多，其中有不少知名品牌。但是，即使采用瓷砖胶对瓷砖进行铺贴，如果型号选择不合适，依然存在脱落的风险。因为对于一些瓷化程度很高（吸水率< 0.1%）、规格较大的瓷砖，一般的瓷砖胶还是无法完全满足粘贴要求。关于采用有机聚合物改善水泥砂浆性能的文献报道也有不少，但很少有人对其进行系统的研究[3-7]。

本文系统探究了可再分散乳胶粉对水泥砂浆性能的影响，从而对可再分散乳胶粉的作用有一个系统的认识。本研究对瓷砖粘结砂浆生产过程中成本和性能的优化设计具有重要的指导意义。

2 实验内容

2.1 实验原料

本实验所用原料如下：

（1） 水泥：海螺牌 32.5R水泥；

（2） 石英砂：99.8%，全部通过40 目筛；

（3） 羟丙基甲基纤维素（HPMC）：河南天禾新型建筑材料有限公司；

（4） 可再分散乳胶粉：德国瓦克5044N可再分散乳胶粉；

（5） 淀粉醚：河南天禾新型建筑材料有限公司；

（6） 减水剂：自配复合减水剂；

（7） 木质短纤维：上海臣启化工科技有限公司。

2.2 样品制备及测试

（1）原料配比

1）基料配比：水泥40%，石英砂60%；

2）添加剂：HPMC 0.4%、胶粉0～4%、淀粉醚0.1%、减水剂0.5%、木质短纤维：0.3%，均按基料计算；

3）水：28%，按基料计算。

（2）瓷砖样品制备

将正常生产的600 mm×600 mm瓷砖切割成10 mm×10 mm的小样备用，样品的吸水率< 0.1%。砂浆涂覆前需将瓷砖小片粘贴表面的水或灰尘用湿抹布擦干净。

（3）砂浆制备

将水泥、石英砂、HPMC、胶粉、淀粉醚、减水剂和木质短纤维按比例均匀混合，然后加入水，均匀搅拌，静置

10 min待用。

（4）砂浆涂覆

将砂浆均匀涂覆在切割好的瓷砖上，厚度控制在4 mm左右。然后将涂覆好的样品在室内条件下养护24天。

（5）热循环、冻融循环、浸水处理

热循环：将在室内条件下养护24天的样品，置于

80 ℃烘箱中4 h。然后冷却到室温，接着继续于80 ℃处理4 h，如此循环5次。

冻融循环：将在室内条件下养护24天的样品，置于

-18 ℃冻箱中4 h。然后自然升温到室温，接着于-18 ℃继续处理4 h，如此循环5次。

浸水处理：将在室内条件下养护24天的样品，浸没在水中7天。然后将样品擦干，置于50 ℃烘箱中干燥24 h。

2.3 样品测试

采用拉拔仪（PosiTest AT-M Manual Adhesion Tester）分别对养护24天后的样品，以及经热循环、冻融循环、浸水处理的样品进行测试。测试过程如下：

（1）在水泥砂浆表面切出一个圆圈，需彻底切开，深入到瓷砖表面；

（2）将拉拔圆盘用云石胶固定在切开的圆圈砂浆表面，将样品置于50 ℃烘箱中固化10 min；

（3）用拉拔仪将圆盘缓慢拔起，记录数据，每种试样测试10个样品。

2.4 数据处理

计算10个数据的平均值，舍去超过平均值±20%的数据。若剩余的数据超过5个，则求剩余数据的平均值。若剩余的数据少于5个，则重新试验。

3 实验结果

3.1 胶粉添加量对拉拔强度的影响

图1为胶粉添加量对样品拉拔强度的影响。从图1可以看出，添加胶粉的样品，拉拔强度有明显提高，强度提高超过10%。但是，随着胶粉添加量的增加，拉拔强度没有显著的变化。

图2为胶粉添加量对样品热循环后拉拔强度的影响。从图2可以看出，未添加胶粉的样品，经历热循环后，其拉拔强度相比于原拉拔强度降低了约30%（对比图1可知）。而添加胶粉的样品，在经历热循环后，拉拔强度没有明显的降低，甚至出现增加的现象。同时，随着胶粉添加量的增加，拉拔强度没有明显地变化。

图3为胶粉添加量对样品冻融循环后拉拔强度的影响。从图3可以看出，未添加胶粉的样品，经历冻融循环后，其拉拔强度相比原拉拔强度降低了约10%。而添加胶粉的样品，在经历冻融循环后，拉拔强度也有明显的下降。有些样品的拉拔强度比未添加胶粉的样品下降的幅度还大。甚至随着胶粉添加量的增加，出现轻微下降的趋势。

图4为胶粉添加量对样品浸水后拉拔强度的影响。从图4可以看出，未添加胶粉的样品浸水后，其拉拔强度相比于原拉拔强度变化不大。对于添加胶粉的样品，当胶粉添加量较少时，拉拔强度相比于原拉拔强度有所下降。而当添加量超过1%时，拉拔强度出现显著的增加。且随着胶粉添加量的增加，拉拔强度增加的幅度越来越大。

3.2 胶粉添加量对粘附性能的影响

实际上，拉拔强度的测试数据并不能真实地反映瓷砖粘结剂的粘附性能。因为本研究中拉拔强度的数据来源于两个方面：一是瓷砖粘结剂的拉伸强度，与粘结剂材料本身的强度有关；二是瓷砖粘结剂的粘附强度，与材料的粘附性能有关。如果瓷砖粘结剂的粘附强度高于拉伸强度，那么测试样品的破坏方式为表面或中间断裂，如图5（a）所示。如果瓷砖粘结剂的拉伸强度高于粘附强度，那么测试样品的破坏方式为整体剥离，如图5（b）所示。所以在考察瓷砖粘结剂的粘附性能时，应综合考虑拉拔强度和破坏方式。

表1统计了不同胶粉添加量样品经拉拔后的破坏方式。由表1可知，在未经处理的条件下，未添加胶粉的样品，有50%发生剥离破坏。而添加胶粉的样品，从添加量0.1%～4%，全部发生表面断裂。说明在拉拔强度相近的情况下，添加胶粉的样品，其粘附性能比未添加胶粉的样品要好。

经冻融循环5次后，未添加胶粉的样品有10%发生剥离破坏。而添加胶粉的样品，从添加量0.1%～4%，全部发生表面断裂。未添加胶粉的样品，经冻融处理后，发生剥离破坏的概率下降了。出现这种现象是因为经过冻融处理后，瓷砖粘结剂的拉伸强度下降了，导致容易发生表面断裂。

经热循环5次后，未添加胶粉的样品，100%发生剥离破坏，说明热循环对瓷砖粘结剂的粘附性能有显著的影响；而添加胶粉的样品，经历热循环后，也会发生剥离破坏。但是，发生剥离的概率随着胶粉添加量的增加而减小，说明添加胶粉可以改善瓷砖粘结剂的耐热性能。

浸水7天后，未添加胶粉的样品，30%发生剥离破坏。而添加胶粉的样品，当添加量为0.1%和0.3%时，10%发生剥离破坏。继续增加胶粉的用量，发生表面断裂破坏。但是，当胶粉的添加量大于1%时，样品又开始出现剥离破坏。并且当胶粉添加量超过2%时，样品发生剥离破坏的概率超过50%。说明经过浸水处理后，样品的拉伸强度超过其粘附强度。

4 分析与讨论

由实验结果可知，未经处理的样品，以及经热循环和冻融循环的样品，添加胶粉对样品的拉拔强度都有一定的改善。但是，随着胶粉添加量增加，样品的拉拔强度并没有出现显著的增加。对于经冻融循环的样品，拉拔强度甚至出现轻微的下降。如果只根据这个结果来分析，通过添加胶粉改善瓷砖粘结剂的粘附性能，似乎意义不大。但是，结合样品的破坏方式可以看出，未添加胶粉的样品，主要发生的是剥离破坏。这种情况下，粘附强度等于拉拔强度；而添加胶粉的样品，主要发生的是表面断裂破坏。这种情况下，粘附强度要高于拉拔强度。说明添加胶粉后，样品的粘附性能大大提高了。而样品发生表面断裂主要是由于水泥的拉伸强度太低，而粘附强度较高引起的。

对于浸水处理的样品，发生破坏的方式与其它的样品明显不同。当胶粉的添加量小于1%时，破坏方式的变化趋势与其它的样品相同。但是当胶粉的添加量超过1%时，样品发生剥离破坏的趋势大大增加。这个现象并不能说明胶粉的添加量增加后，样品的粘附能力下降了。结合图4的数据可以发现，胶粉的添加量增加后，拉拔强度增加，并且随着胶粉添加量的增加，拉拔强度的增加幅度很显著。这说明随着胶粉添加量的增加，样品的粘附强度增加。样品之所以发生剥离，是因为此时瓷砖粘结剂的拉伸强度高于粘附强度。同时也可以说明，添加胶粉的瓷砖粘结剂经浸水后，拉伸强度有显著的提高。

5 结论

（1）胶粉的添加量不小于0.1%时，就可以有效地改善水泥基瓷砖粘结剂的原粘附强度，尤其是经过热循环处理的样品，粘附强度有较明显增加；

（2）经浸水处理的样品，添加胶粉后，粘附强度大大增加，而拉伸强度的增加幅度更大；

（3）对于经冻融循环的样品，胶粉对拉拔强度的增加没有明显的改善效果，但是样品的粘附强度均高于拉伸强度。

参考文献

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[2] 罗继平.浅析水泥的使用性能导致瓷砖空鼓、脱落的原因[J].检验与认证，2010，4： 13～14.

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