环境因素对瓷砖胶粘结性能的影响*

冉东升

(咸阳东方雨虹建筑有限公司 陕西 咸阳 713200)

前言

瓷砖胶作为一种新型材料，代替了传统的水泥砂浆，用于粘贴釉面砖、地砖等装饰材料的现代装修材料，具有良好的防水、抗渗、抗裂、抗老化、耐高温、耐冻融、无毒环保等性能，广泛应用于室内外陶瓷墙地砖的铺贴。瓷砖胶施工后需要在一定的环境中养护一段周期，才能和瓷砖发挥出良好粘结性能。丁天华[1]探讨了温度对水泥基瓷砖胶黏剂性能的影响，结果表明温度越低，水化反应速度越慢，粘结强度峰值出现越晚。但未从其他环境因素分析对瓷砖胶粘结性能的影响。笔者将从北方的季节性变化，养护天数、加水量、养护湿度等因素对瓷砖胶拉伸粘结性能影响的角度出发，来研究影响瓷砖胶的粘结性能的最佳外在环境因素，从而为瓷砖胶的施工和应用提供一定的参考方向。

1 实验

1.1 原材料

C1瓷砖胶，市售；混凝土板、陶制砖、瓷质砖。

1.2 主要仪器

电子天平，MS6002，梅特勒-托利多国际股份有限公司；齿形抹刀，GB001，市售；水泥混凝土恒温恒湿标准养护箱，HBY-40A，无锡建仪仪器机械有限公司以及水泥胶砂搅拌机，JJ-5，无锡建仪仪器机械有限公司。

1.3 实验方法

依据标准JC/T547-2017中水泥基胶粘剂的C1-普通型水泥基胶粘剂的测试方法来进行实验。其中拉伸粘结强度、晾置时间20 min拉伸粘结强度的制样：将400 mm×200 mm×40 mm混凝土板打磨面用毛刷去掉表面浮浆，将瓷砖胶和水按照设计的比例进行配比倒入水泥胶砂搅拌机中进行搅拌均匀。用齿形抹刀直边在混凝土板上先刮抹一层瓷砖胶进行润湿基材，然后用齿形抹刀上料后进行梳理。把瓷砖胶刮好后用秒表计时，5 min时把瓷质砖(符合GB/T 4100-2015附录A要求)放在刮好的瓷砖胶上，压上(2.00±0.015) kg的重物保持30 s为拉伸粘结。晾置时间20 min拉伸粘结制样为把瓷砖胶刮好20 min后，把符合(GB/T 4100-2015附录L要求的BIII类干压陶瓷砖光面朝上放置在瓷砖胶上)压上(2.00±0.015) kg的重物保持30 s。最后将制造好的样品放置在制定的养护室中进行养护。

2 结果与讨论

2.1 季节变化对瓷砖胶拉伸粘结性能的影响

笔者选取每月原始数据的平均值来分析季节变化对拉伸粘结性能的影响，其中1月和2月当地冬季停产季节，未有数据。原始数据如图1所示。图1中的数据取原始数据每月的均值，进行分析。

图1 季节变化对瓷砖胶的粘结强度的影响Fig.1 The effect of seasonal changes on the bond strength of tile adhesives

从图1可以看出，虽然都在养护室标准条件下养护以及测试，但是在连续一年度内，7～10月，瓷砖胶的拉伸粘结强度、晾置时间20 min拉伸粘结强度，同向增大趋势明显；11～3月，拉伸粘结强度、晾置时间20 min拉伸粘结强度呈现出下降趋势；在其他月份，拉伸粘结强度和晾置时间20 min拉伸粘结强度出现背离。这是因为7～10月为北方高温高湿季节，11～3月为冬季低温干燥。即使瓷砖胶在标准条件下养护，测试的性能也符合随季节变化的规律。

2.2 养护天数对瓷砖胶拉伸粘结性能的影响

本试验设置瓷砖胶和加水量的质量比为1∶0.25的配比下，温度(23±2) ℃，相对湿度(50±5)%环境下，对瓷砖胶进行 3 d、7 d、14 d 、21 d、28 d 、35 d的粘结强度进行实验，来确定拉伸粘结和晾置粘结强的峰值，以便用于指导实际施工。

从图2可以看出，在14天内瓷砖胶粘结强度会随着养护龄期的延长而增加，在14 d的时候，晾置时间20 min拉伸粘结强度出现最大值1.32 MPa，拉伸粘结强度在养护28 d的时候出现最大值1.63 MPa，此后拉伸粘结和晾置粘结强度都会随时间的延长而呈缓慢下降趋势。

图2 养护天数对粘结强度的影响Fig.2 The effect of maintenance days on bond strength

2.3 加水量对瓷砖胶拉伸粘结性能的影响

试验过程中，设置瓷砖胶质量和水质量比为1∶0.23，1∶0.25，1∶0.27，1∶0.29(以上加水量换算成水灰比为0.70∶1，0.77∶1， 0.84∶1，0.90∶1)的情况下测试瓷砖胶7 d的拉伸粘结强度、晾置时间20 min拉伸粘结强度。用以上加水量来测定瓷砖胶的粘结强度，确定加水量与瓷砖胶粘结强度的关系。

通过实验，在以上水量配比的情况下，瓷砖胶的稠度如表1所示。

表1 瓷砖胶的加水量与稠度的关系

从表1可知，瓷砖胶和水的质量比为1∶(0.25～0.27)，稠度适中，施工状态较为合适。在以上瓷砖胶和水的质量配比下测定粘结强度，如图3所示。

图3 瓷砖胶加水量对粘结强度的影响Fig.3 The effect of water addition to the bond strength of tile adhesive

从图3可以看出，随着加水量0.23～0.29的上升，瓷砖胶TAS100的拉伸粘结强度、晾置时间20 min拉伸粘结强度均呈现出下降趋势，这主要是由于水泥含量一定，其凝结硬化时消耗的水分基本不变，加水量越多，瓷砖胶的强度上升越慢。另外，瓷砖胶中水分蒸发的越多，孔隙率不断增大，瓷砖胶密实性越差[2]，导致瓷砖胶粘结强度性能越差。因此，在实际应用过程中严格控制瓷砖胶的加水量。本试验结合该批次瓷砖胶的稠度状态，宜选择瓷砖胶和水的质量配比为1∶(0.25～0.27)。

2.4 养护湿度对瓷砖胶拉伸粘结性能的影响

按照瓷砖胶和水的质量配比为1∶0.25， 制作好拉伸粘结和20 min晾置粘结样品。按以下条件进行养护：

(1)温度(23±2)℃、相对湿度(20±5)%干燥皿中养护7 d；

(2)温度(23±2)℃、相对湿度(50±5)%的标准养护室中养护7 d；

(3)温度(23±2)℃、相对湿度(70±5)%的标准养护室养护7 d；

(4)温度(23±2)℃、相对湿度(90±5)%的恒温恒湿标准养护箱中养护7 d。

在以上4组养护条件下测定拉伸粘结强度、晾置时间20 min拉伸粘结强度，如图4所示。

图4 养护湿度对瓷砖胶粘结强度的影响Fig.4 The effect of maintenance humidity on the bond strength of tile adhesives

从图4可以看出，晾置时间20 min拉伸结强度随着养护湿度的增加而增加[3]。拉伸粘结强度随着养护湿度的增加呈现出先增加后减少的现象，在相对湿度(70±5)%左右时候呈现最大值1.18 MPa。这是因为晾置粘结所用的陶质砖孔隙率较高，细小的水泥颗粒渗入多孔的陶质砖中，同时底面也渗入多孔的水泥板基材中，随着湿度的增加水泥水化更加充分以及过多的水分通过砖内部空隙溢出。而拉伸粘结所用的瓷质砖表面高度致密，瓷砖胶与其作用的主要原理通过瓷砖胶添加的胶粉与瓷质砖形成的分子间作用力来实现粘结，湿度过大使得高密度的瓷质砖容易造成内部过多的水分不易排出，容易形成气孔，从而造成粘结强度的下降。

3 结语

笔者研究了建材市场上畅销的C1型瓷砖胶的粘结强度，讨论了北方季节性变化，养护天数、加水量、养护湿度等因素对瓷砖胶拉伸粘结强度和晾置时间20 min拉伸粘结强度性能的影响。结果表明：

(1)7～10月瓷砖胶的拉伸粘结强度和晾置时间20 min拉伸粘结强度同向增大趋势明显；11～3月粘结强度呈现出下降趋势。

(2)在温度(23±2) ℃，相对湿度(50±5)%养护条件下，瓷砖胶拉伸粘结强度和晾置强度在14 d增长最快。

(3)结合该批次C1型瓷砖胶的稠度状态，宜选择瓷砖胶和水的质量配比为1∶(0.25～0.27)。

(4)瓷砖胶的拉伸粘结强度随着养护湿度的增加呈现先增加后减少现象，在相对湿度(70±5)%左右时候呈现最大值1.18 MPa。而晾置时间20 min拉伸粘结强度随着养护湿度的增加呈现增大趋势。