瓷砖背胶在不同环境下的粘接强度研究

林杰赐 陈明毅 陈炳耀 黄文静 李旭 左燕

摘 要： 探讨了乳液型、干粉型和双组分等三类瓷砖背胶在常温、浸水、高温、冻融等不同环境条件下，以及上述瓷砖背胶对水泥砂浆和瓷砖胶、玻化砖和陶瓷砖的粘接性能的差异。实验结果表明：瓷砖背胶对水泥砂浆、瓷砖胶都有一定的增强效果，而且双组分瓷砖背胶在浸水、冻融和热老化都能比其他2类背胶产品保持更好的粘接强度，与瓷砖胶搭配使用时整体粘接强度更强。另外，随着瓷砖吸水率的增大，不同的瓷砖粘接材料对瓷砖的粘接强度均呈现上升趋势，吸水率越低的瓷砖对瓷砖粘接材料的要求就越高。

关键词： 瓷砖；背胶；粘接强度。

中图分类号： TQ433.5+2

文獻标志码： A  文章编号： 1001-5922（2023）08-0012-04

The experimental research on the bond strength of ceramic tile back adhesive under different conditions

LIN Jieci1，CHEN Mingyi1，CHEN Bingyao2，HUANG Wenjing1，LI Xu1，ZUO Yan1

（1.Guangdong Shunde Sanhe Chemical Co.，Ltd.，Shunde 528325，Guangdong China; 2.Guangdong Sanhe Chemical Technology Co.，Ltd.，Zhongshan 528429，Guangdong China）

Abstract： The adhesive properties of three kinds of ceramic tile back adhesives （emulsion type，dry powder type and two-component type） on cement mortar and ceramic tile adhesive，vitrified tile and ceramic tile were studied under different environmental conditions such as normal temperature，immersion，high temperature and freeze-thaw.The results show that the ceramic tile back glue has a certain enhancement effect on cement mortar and ceramic tile glue，and the two-component ceramic tile back glue can maintain better adhesive strength than the other two types of back glue products in immersion，freeze-thaw and thermal aging，and the overall adhesive strength is stronger when used with the ceramic tile glue.Additionally，with the increase of water absorption rate of ceramic tile，the bonding strength of adhesive material of different ceramic tile all presents rising trend.The lower the water absorption of ceramic tile，the higher the requirement of ceramic tile adhesive material.

Key words： ceramic tile;back glue;bonding strength

随着瓷砖制造技术的发展以及人们的装饰材料的要求提高，瓷砖产品越来越多样化，部分产品已逐渐向更大更重和更低的吸水率转变，因此对与瓷砖的粘结剂也有了更高的要求。在传统的瓷砖铺贴工艺中，多采用水泥黄沙制备的水泥砂浆，其在固化过程中会收缩开裂，造成瓷砖空鼓脱落，特别在低吸水率瓷砖上，水泥砂浆的粘接性能极其有限。另外就是传统的工人未进行专业的训练，在水泥砂浆的调配及铺贴中多依赖于个人经验或喜好，导致施工水平参差不齐，掉砖现象频发。瓷砖背胶是一种新型的瓷砖粘接材料，施工方便，配合水泥砂浆或瓷砖胶使用时，能有效增强对瓷砖与基材的粘接强度，近几年在瓷砖铺贴领域得到了大力的发展和推广。现今市面上的瓷砖背胶品类繁多，鱼龙混杂，而消费者对此类新兴产品的认知度普遍较低，容易被各类宣传所误导[1-2]。研究通过一系列的实验，对比市面常见的几类瓷砖背胶在不同条件下的粘接性能，为瓷砖背胶的应用提供理论依据[3-5]。

1 实验部分

1.1 实验材料

硅酸盐水泥：P·O 42.5，安徽海螺水泥股份有限公司；河砂：60～120目，广州志成新材料公司；玻化砖：吸水率＜0.5%，市售；细炻砖：吸水率5%，市售；陶瓷砖：吸水率＞10%，市售；羟丙基甲基纤维素：HPMC100000S，山东赫达股份有限公司；瓷砖胶：C1型，德高（广州）建材有限公司；水泥砂浆块：70 mm×70 mm×20 mm，标格达精密仪器（广州）有限公司；乳液型单组分瓷砖背胶A：工业级，市售；干粉型瓷砖背胶B：工业级，市售；双组分瓷砖背胶C：工业级，市售。

1.2 实验仪器

万能拉力试验机：东莞天诚；DHL7-9053A电热鼓风干燥箱：上海精宏；SFJ-400高速分散机：上海现代；LRH-100CA低温培养箱：上海一恒；SGS-350B砂浆干缩养护箱：献县鹏翼；NDJ-8s旋转黏度计：上海轩澄。

1.3 实验步骤

（1）瓷砖背胶的刷/刮涂：将清理好的瓷砖背面，去除灰尘、脱模剂等杂物，再薄刷一层乳液型单组分瓷砖背胶，或按说明书比例加水混合的干粉型瓷砖背胶，涂抹均匀，然后晾置3～4 h，待其干燥后，用水泥砂浆或瓷砖胶进行粘贴。。双组分瓷砖背胶按说明书比例混合均匀后，用批刀薄刮一层，在20 min内用水泥砂浆或瓷砖胶进行粘贴;

（2） 基准砂浆的制备：将普通水泥砂浆按 m（水泥）：m（石英砂） ∶m（纤维素） ∶m （水）=1 000 ∶1 000 ∶4 ∶200的比例进行混合;

（3）试样的制作：按照 JC/T 547—2017用带锯齿刮刀在水泥块上批刮水泥砂浆/瓷砖胶，再铺贴瓷砖，然后用2 kg的砝码试压30 s;

（4）试样的养护：按照 JC/T 547—2017有关原粘接强度、浸水后、热老化以及冻融后的粘接强度的相关养护要求进行养护;

（5） 养护结束后，用环氧AB胶将拉拔头粘接在瓷砖上，在实验环境中放置24 h后进行粘接强度测试。

2 结果与讨论

2.1 标准养护下的粘接强度

对比标准养护状态下水泥砂浆与瓷砖胶及其二者与3种背胶产品搭配使用时，对吸水率0.5 %的玻化砖的粘接强度的不同。标准状态下不同粘接材料的粘接强度，如图1所示。

从图1可以看出，单纯的水泥砂浆对低吸水率玻化砖的粘接强度不佳，仅为0.28 MPa，但当与乳液型背胶搭配使用后其原粘接强度可达到0.84 MPa，与干粉型背胶搭配也可达到0.75 MPa，均达到了JC/T 547—2017中C1级的要求。与双组分背胶搭配后其粘接强度达到了1.21 MPa，达到C2级的要求。可见，不同种类的背胶对水泥砂浆的粘接强度均有明显的增效，其中双组分背胶的增效最为显著。这是因为传统的水泥砂浆主要是通过渗入瓷砖的空隙中而起到的嵌固作用（图2），随着瓷砖的吸水率降低，密度变大，致密性更高，瓷砖上的孔隙率降低，水泥砂浆的嵌固效果不佳，导致粘接强度下降。 而瓷砖背胶可以在瓷砖背面形成一层具有粘接强度的聚合物薄膜，在瓷砖与水泥砂浆中起到良好的桥接作用，形成牢固的化学和物理粘接力，显著了提高水泥砂浆对瓷砖的粘接强度。双组分背胶则除了上述的聚合物薄膜所起到的增效之外，其还增加了的无机组分以及通过造毛增加表面孔隙率可以为水泥砂浆提供更多的结合点，因此效果更加显著[6-7]。

另外，相比于水泥砂浆，使用瓷砖胶作为粘接材料对低吸水率瓷砖具有更高的粘接强度，与背胶搭配使用，粘接强度更强。因为瓷砖胶的组分中包含了水泥、细砂、胶粉和一些功能助剂，其中胶粉可以降低水泥用量、增加柔韧性，降低收缩、增加内聚性，提高粘接强度的作用，而功能助剂起到提供良好的和易性和施工性、保水性，保证水泥充分水化。

2.2 浸水养护条件下的粘接强度

图3是不同粘接材料经过浸水养护后的粘接强度。其对比图1可以发现，浸水之后，除了水泥砂浆之外，其他各试样的粘接强度较标准养护试样的粘接强度都有一定程度的下降。这是因为在浸水环境条件下，水泥的水化更加充分，强度增强，提高了机械嵌固力。而含有聚合物乳液或胶粉的其他试样，由于受到水的入侵，提供粘接作用的聚合物膜的形态发生了溶胀，聚合物强度下降，化学与物理粘接力下降[8-11]，虽其中的水泥基强度有一定程度增强，但整体粘接强度仍呈现下降态势。

2.3 热老化养护条件下的粘接强度

热老化状态下不同粘接材料的粘接强度如图4所示。

从图4可以看出，在高温养护下，水泥砂浆的粘接强度有一定程度下降，这是由于水泥干燥过快，水化不充分因其的强度减弱。而瓷砖胶和使用瓷砖背胶的试样的粘接强度则有不同程度的提高，因为随着温度的升高，使得聚合物链段充分的舒展和交联，提高了对水泥砂浆层的渗透，降低孔隙率，从而使粘接力大幅度上升[7-13]。

2.4 冻融养护条件下的粘接强度

在经过浸水、冻结和解冻的多次循环之后，各试样的粘接强度都有明显的下降（见图5）。这是由于冻融环境下晶体膨胀和收缩的反复作用，降低了聚合物膜的柔韧性，因此此时粘接强度比浸水时粘接强度略低[6]。以及在降温过程中，加剧瓷砖与砂浆的相对变形、加速界面损伤的萌生和扩展，使得损伤面积和脱粘面积分别增加[12]。

2.5 不同吸水率瓷磚的粘接强度

不同吸水率瓷砖对不同瓷砖粘接材料的粘接强度，结果如图6所示。

由图6可知，水泥砂浆对低吸水率瓷砖的粘接强度极低，而对10%吸水率瓷砖的粘接强度则能达到JC/T 547—2017中C1级的要求。而瓷砖胶和各瓷砖背胶对瓷砖的粘接强度也随着吸水率的增大而增大。这说明随着瓷砖吸水率的增大，不同的瓷砖粘接材料对瓷砖的粘接强度均呈现上升趋势，说明瓷砖的吸水率对瓷砖粘接强度有很大影响。这是因为背面的孔隙率越高，比表面积越大，使得水泥砂浆可以更好的渗透进孔隙中，达到更好的嵌固效果。瓷砖背胶也同样与瓷砖有了更大的粘接面，粘接强度更强。由此也可知，吸水率越低的瓷砖对瓷砖粘接材料的要求就越高[6]。

2.6 不同瓷砖背胶粘接强度的断裂面

在瓷砖背胶的粘接强度试验中，不同的瓷砖背胶的断裂面情况都有不同，具体如图7所示。

从图7可以看出，乳液型背胶的断裂面为水泥砂浆与水泥砂浆块的粘接面，说明乳液型背胶与瓷砖及水泥砂浆三者之间的粘接强度大于水泥砂浆与水泥砂浆块的粘接强度。干粉型背胶的断裂面为干粉背胶层与瓷砖的粘接面，说明所试验值等于粘接强度。而双组分背胶的破坏形式为水泥砂浆层的内聚破坏[14]，也说明其与瓷砖及水泥砂浆三者之间的粘接力大于水泥砂浆自身的内聚力。根据试验结果可得试样的粘接强度大小依次为：双组分背胶、乳液型背胶、干粉型背胶。

3 结语

（1）通过测试市售的3类背胶产品，表明瓷砖背胶对水泥砂浆、瓷砖胶都有一定的增强效果，其增强程度大小依次分别为双组分背胶、乳液型背胶、干粉型背胶；

（2）双组分瓷砖背胶在浸水、冻融和热老化都能比其他两类背胶产品保持更好的粘接强度，与瓷砖胶搭配使用时整体粘接强度更强；

（3）随着瓷砖吸水率的增大，不同的瓷砖粘接材料对瓷砖的粘接强度均呈现上升趋势，吸水率越低的瓷砖对瓷砖粘接材料的要求就越高。

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