摘要:本文研究了水泥、乳膠粉、纖維素醚、憎水劑、聚羧酸減水劑對瓷磚膠粘劑性能的影響。試驗結(jié)果表明，隨著水泥用量增加，瓷磚膠的耐水性能增強(qiáng)，耐熱性能衰減；不同Tg值的膠粉對瓷磚膠原強(qiáng)、浸水、耐老化性能影響各不相同；憎水劑并不能改善耐水強(qiáng)度，甚至?xí)?dǎo)致耐水強(qiáng)度降低；聚羧酸減水劑可顯著提高瓷磚膠各方面的粘結(jié)性能。  

1  前言

瓷磚膠粘劑具有良好的粘結(jié)強(qiáng)度、耐水性、抗凍性、耐老化性及抗垂掛等施工性能，廣泛用于大理石、玻化磚/微晶磚等低吸水率裝飾材料的粘貼，適用于內(nèi)外墻面、地面、浴室、廚房等環(huán)境中。在實際應(yīng)用中，瓷磚膠經(jīng)常出現(xiàn)空鼓、剝落等現(xiàn)象，為了進(jìn)一步優(yōu)化瓷磚膠配方，解決瓷磚空鼓、掉落等問題，本次試驗針對水泥及添加劑對瓷磚膠粘結(jié)性能的影響進(jìn)行了探究。

2  試驗

2.1 原材料

盤固P.O42.5；重鈣粉，300-400目；河砂，30-100目；可再分散乳膠粉，ZJ-7015(Tg值 = 18℃)，ZJ-6017(Tg值 =16℃)，ZJ-6015(Tg值 = 8℃)，ZJ-6034(Tg值 = -10℃)，江蘇兆佳建材科技有限公司生產(chǎn)；丁苯膠粉，市售；纖維素醚（100000mPa.s，60000mPa.s，40000mPa.s ，A廠家生產(chǎn)），（ 60000mPa.s， B廠家生產(chǎn)）；憎水劑，A廠家、B廠家生產(chǎn)；聚羧酸高性能減水劑，ZJ-PC8020，江蘇兆佳建材科技有限公司生產(chǎn)。

2.2 試驗儀器

砂漿攪拌機(jī)，LBY拉拔儀，烘箱，空氣凍融箱。

2.3 試件的制備及養(yǎng)護(hù)條件

執(zhí)行JC/ T 547-2017陶瓷磚膠粘劑。

3 試驗結(jié)果及分析

3.1 水泥用量對瓷磚膠粘結(jié)性能的影響

水泥作為瓷磚膠中不可缺少的原材料，是瓷磚膠強(qiáng)度的主要來源，其摻量對瓷磚膠性能有著較大的影響。結(jié)合實際應(yīng)用，本次試驗測試了不同水泥用量在瓷磚膠中的性能對比，其中ZJ-6015膠粉摻量為1.5%，纖維素醚摻量為0.3%，結(jié)果如圖1所示。

圖1 水泥用量對瓷磚膠粘結(jié)性能的影響

從圖1可以得出，隨著水泥用量增加，瓷磚膠粘劑浸水后的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度呈增加趨勢，當(dāng)水泥用量達(dá)到程度后，瓷磚膠浸水粘結(jié)強(qiáng)度不再增長，其原因是瓷磚膠主要通過機(jī)械錨固及膠粉分子間范德華力粘結(jié)瓷磚，隨著水泥摻量增加，界面處膠凝材料與瓷磚接觸面積增大，因此標(biāo)準(zhǔn)粘結(jié)強(qiáng)度與浸水粘結(jié)強(qiáng)度出現(xiàn)增長趨勢，但隨著水泥摻量進(jìn)一步增加，瓷磚膠收縮顯著增大，界面收縮剪切應(yīng)力增加，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)粘結(jié)強(qiáng)度和耐水粘結(jié)強(qiáng)度增長幅度變小，甚至出現(xiàn)強(qiáng)度降低趨勢；但在瓷磚膠熱老化粘結(jié)性能方面，由于在膠粉用量不變的情況下，水泥用量增加，導(dǎo)致瓷磚膠柔韌性降低，高溫狀態(tài)下抗形變能力相應(yīng)變差，即體現(xiàn)為熱老化粘結(jié)強(qiáng)度持續(xù)下降^[1]。綜合考慮原強(qiáng)，浸水，熱老化三方面，推薦水泥用量在35%-40%之間。

3.2 膠粉種類對瓷磚膠粘結(jié)性能的影響

乳膠粉可顯著改善體系的柔韌性，其對瓷磚膠粘劑各方面性能改善非常明顯^[2]，可增加與光滑界面粘結(jié)強(qiáng)度、提高抗開裂性能、抗凍融等?？稍俜稚⑷槟z粉種類可分為聚醋酸乙烯-乙烯共聚物、純丙烯酸、苯丙膠粉及丁苯膠粉等，本次試驗選用的是江蘇兆佳建材科技有限公司生產(chǎn)的VAE膠粉，以及市售的丁苯膠粉，膠粉摻量為2%,纖維素醚摻量為0.3%，試驗結(jié)果見圖2。

圖2 膠粉種類對瓷磚膠粘結(jié)性能的影響

從圖2可以得出，高Tg值的剛性膠粉ZJ-7015和6017均具有較高的標(biāo)準(zhǔn)粘結(jié)強(qiáng)度，同時有不錯的耐水耐老化性能，其中ZJ-6017的耐水及耐老化性能更優(yōu)；ZJ-6015的Tg中值在8℃，乙烯含量更高，因此熱老化性能更優(yōu)；ZJ-6034作為一款低Tg值的高柔性膠粉，適用于極端低溫養(yǎng)護(hù)環(huán)境，具有優(yōu)異的抗形變能力，其耐水、耐老化強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)粘結(jié)強(qiáng)度落差低，但由于標(biāo)準(zhǔn)粘結(jié)強(qiáng)度略低，適合膠粉高摻量體系；丁苯膠粉改性的瓷磚膠除耐水性外，標(biāo)準(zhǔn)粘結(jié)強(qiáng)度和耐老化粘結(jié)強(qiáng)度均較低。

3.3 纖維素醚對瓷磚膠粘結(jié)性能的影響

纖維素醚作為保水劑，對瓷磚膠的保水性、施工性極為重要，其品質(zhì)直接影響瓷磚膠的粘結(jié)性能，本次試驗分別對比了不同粘度，不同摻量及不同廠家纖維素醚對瓷磚膠性能的影響，其中ZJ-7015膠粉摻量為1%，結(jié)果如圖3、圖4所示。

圖3 纖維素醚摻量對瓷磚膠粘結(jié)性能影響

從圖3可以得出，隨著100000mPa.s纖維素醚用量增加，瓷磚膠粘劑浸水粘結(jié)強(qiáng)度呈降低趨勢，熱老化粘結(jié)強(qiáng)度呈增大趨勢，標(biāo)準(zhǔn)粘結(jié)強(qiáng)度先增加后降低。這是因為纖維素醚具有引氣作用，隨著用量增加，砂漿含氣量顯著增加，體系連通孔數(shù)量增加，水分更容易進(jìn)入粘結(jié)劑與瓷磚的界面，對分子間范德華力破壞更嚴(yán)重，造成浸水粘結(jié)強(qiáng)度下降；同時，由于體系孔隙率增加，瓷磚膠應(yīng)對高溫下的應(yīng)力變化能力增強(qiáng)，因而表現(xiàn)為熱老化粘結(jié)強(qiáng)度增加；同時，纖維素醚具有保水作用，其用量增加，水分更不容易揮發(fā)，水泥水化更充分，當(dāng)其用量達(dá)到量時，水泥基本達(dá)到充分水化，強(qiáng)度基本保持不變，此時，再增加纖維素醚摻量，則會降低密實度，影響強(qiáng)度，因而表現(xiàn)為隨著纖維素醚產(chǎn)量增加，瓷磚膠的標(biāo)準(zhǔn)粘結(jié)強(qiáng)度先增加后降低。綜合以上三個方面及成本，推薦100000mPa.s纖維素醚摻量為0.3%。

圖4 纖維素醚種類及粘度對瓷磚膠粘結(jié)性能影響

從圖4可以得出，纖維素醚摻量在0.3%時，使用60000mPa.s纖維素醚各方面粘結(jié)強(qiáng)度優(yōu)。原因是60000mPa.s纖維素醚相對于40000mPa.s纖維素醚其粘度更高，因而保水能力更強(qiáng)，水泥得以充分水化，強(qiáng)度發(fā)展得更好，因而表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)粘結(jié)強(qiáng)度更高^[3]；同時，高粘度的纖維素醚引氣量更大，體系致密度降低，使得高溫下應(yīng)力對體系的破壞程度降低，因而熱老化粘結(jié)強(qiáng)度也較高；中等粘度的60000mPa.s纖維素醚可引入適量的封閉孔，有利于阻止水份侵蝕，因而表現(xiàn)浸水粘結(jié)強(qiáng)度更高。而高粘度的100000mPa.s纖維素醚，其保水性與60000mPa.s接近，但引氣量更大，連通孔增多，而且纖維素醚的粘度越高，其緩凝作用越強(qiáng)烈，粘結(jié)界面的水泥水化進(jìn)程受到抑制，導(dǎo)致浸水粘結(jié)強(qiáng)度下降，因而其各方面性能均有較大程度的下降^[4]。因此，瓷磚膠推薦使用60000mPa.s的纖維素醚。另外，同一粘度的纖維素醚，不同廠家的產(chǎn)品對瓷磚膠性能的影響也存在差異，具體跟纖維素醚的分子量集中度、含鹽量、取代度等有關(guān)系，本次試驗顯示B廠家纖維素醚性能明顯優(yōu)于A廠家的纖維素醚。

3.4 憎水劑對瓷磚膠浸水粘結(jié)性能的影響

瓷磚膠浸水后，粘結(jié)強(qiáng)度會出現(xiàn)衰減，其原因主要是VAE膠粉浸水后會發(fā)生溶脹，聚合物改性效果降低，本實驗主要研究憎水劑對其粘結(jié)性能的影響，其中ZJ-6017膠粉摻量為1.5%,纖維素醚摻量為0.3%，具體試驗結(jié)果見圖5,6。

圖5 憎水劑對瓷磚膠粘結(jié)性能的影響

圖6 憎水劑對瓷磚膠濕密度的影響

從圖5,6可以得出，摻入憎水劑并不能改善瓷磚膠的浸水粘結(jié)強(qiáng)度，相反會降低。原因是憎水劑作為一種表面活性劑，具有較強(qiáng)的引氣作用，會降低體系的致密度，即降低界面接觸面積；另一方面，界面處的憎水薄膜也會影響水泥水化進(jìn)程，導(dǎo)致浸水粘結(jié)強(qiáng)度下降。

3.5 聚羧酸減水劑對瓷磚膠粘結(jié)性能的影響

聚羧酸減水劑用于砂漿中可改善和易性、力學(xué)性能等。本次試驗選擇江蘇兆佳建材科技有限公司生產(chǎn)的聚羧酸高性能減水劑ZJ-PC8020，其中ZJ-7015膠粉摻量為3%，纖維素醚摻量為0.3%，研究其摻量對瓷磚膠粘結(jié)強(qiáng)度的影響，結(jié)果見圖7。

圖7 ZJ-PC8020摻量對瓷磚膠粘結(jié)性能的影響

從圖7可以得出，隨著ZJ-PC8020用量的增加，瓷磚膠標(biāo)準(zhǔn)粘結(jié)強(qiáng)度，浸水粘結(jié)強(qiáng)度，熱老化粘結(jié)強(qiáng)度，凍融粘結(jié)強(qiáng)度都明顯增加。其原因是ZJ-PC8020減水劑作為一種表面活性劑，具有引氣作用，使粘結(jié)劑孔隙率增大，密實度降低，柔韌性增加，高溫狀態(tài)下應(yīng)力的變化對粘結(jié)性能影響降低，從而提高熱老化粘結(jié)強(qiáng)度。另外由于引入大量亞微觀的無害封閉孔，阻止了水分子到粘結(jié)劑與瓷磚之間的界面中，降低了水對粘結(jié)強(qiáng)度性能破壞，而且，降低用水量可增加瓷磚膠致密性，加快瓷磚膠早期水化進(jìn)程，使得瓷磚膠浸水后的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度得到明顯提高。同時由于微引氣效應(yīng)及減水致密效應(yīng)，可以有效阻止水侵蝕，提高抗形變能力，明顯改善凍融粘結(jié)強(qiáng)度^[5]。但減水劑摻量過高時，聚羧酸減水劑的緩凝作用增強(qiáng)，體現(xiàn)為強(qiáng)度出現(xiàn)降低。綜合成本及各方面性能，推薦ZJ-PC8020的摻量為膠凝材料的0.15%-0.3%。

4 結(jié)論

（1）隨著水泥摻量增加，瓷磚膠熱老化粘結(jié)強(qiáng)度降低，浸水粘結(jié)強(qiáng)度提高。

（2）剛性膠粉中ZJ-7015的標(biāo)準(zhǔn)粘結(jié)強(qiáng)度優(yōu)，ZJ-6017次之，其中ZJ-6017具有較好的耐水耐熱性能；ZJ-6015具有更好的耐熱性能，ZJ-6034是一款低Tg的值高柔性膠粉，成膜溫度較低，適用于低溫施工環(huán)境；丁苯膠粉對標(biāo)準(zhǔn)粘結(jié)強(qiáng)度及耐老化性能改善不明顯，但可提高耐水粘結(jié)強(qiáng)度。

（3）60000mPa.s粘度的纖維素醚有利于提高熱老化性能，適合用于瓷磚膠中，佳摻量為0.3%-0.4%。

（4）憎水劑不能提高瓷磚膠浸水粘結(jié)強(qiáng)度，甚至?xí)档蛷?qiáng)度。

（5）ZJ-PC8020減水劑可以明顯提高瓷磚膠各方面性能，尤其是浸水凍融強(qiáng)度。

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