非標(biāo)施工對(duì)瓷磚膠性能的影響

豆少華

（東方雨虹砂粉科技集團(tuán)有限公司，北京 100123）

0 前 言

以水泥基瓷磚膠為代表的預(yù)拌砂漿膠粘強(qiáng)度是水泥砂漿的數(shù)倍，同時(shí)具有更高的抗變形能力，可有效避免空鼓、脫落，其產(chǎn)品環(huán)保性及施工工藝環(huán)保性也極具優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，瓷磚膠等預(yù)拌砂漿取代現(xiàn)拌現(xiàn)用的水泥砂漿后，也將大大降低裝修現(xiàn)場(chǎng)的粉塵污染，對(duì)于改善工人工作條件及推動(dòng)施工工人向著更加職業(yè)化、專業(yè)化發(fā)展具有重要意義。瓷磚空鼓、脫落是目前裝修后遇到的主要質(zhì)量問(wèn)題，對(duì)于消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，瓷磚鋪貼的難點(diǎn)在于監(jiān)督。作為一項(xiàng)“隱蔽工程”，瓷磚貼得夠不夠牢固，會(huì)不會(huì)空鼓，短時(shí)間內(nèi)很難看出來(lái)。超60%受訪者遭遇過(guò)瓷磚空鼓、脫落的問(wèn)題。而關(guān)于原因的調(diào)查，64%的受訪者認(rèn)為是原來(lái)墻體的基面沒(méi)有處理好；62%的受訪者認(rèn)為是由于瓷磚鋪貼產(chǎn)品質(zhì)量不好；還有56%的受訪者認(rèn)為是師傅鋪貼瓷磚時(shí)工藝不正確[1]。

對(duì)于如何提高瓷磚膠的性能來(lái)降低瓷磚膠空鼓、脫落風(fēng)險(xiǎn)，眾多科研工作者大體從2 方面考慮：一方面，提高瓷磚膠的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度；另一方面，減小瓷磚膠的干縮值。寧鐿彭等[2]通過(guò)研究VAE 乳膠粉改性砂漿耐久性，得出VAE 乳膠粉與砂漿中的骨料在漿體內(nèi)部形成高粘結(jié)力的網(wǎng)狀膜結(jié)構(gòu)，填充改性砂漿的孔隙，使?jié){體內(nèi)部更加密實(shí)，進(jìn)而增強(qiáng)了改性砂漿的耐久性。何俊鵬等[3]通過(guò)研究單組分背膠在瓷磚鋪貼中的應(yīng)用，指出單組分背膠雖不能提高瓷磚與瓷磚膠之間的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度，但能在剛性的瓷磚膠與瓷磚之間形成一層柔性過(guò)渡層，起到吸收溫度形變應(yīng)力的作用，進(jìn)而減少空鼓，提高瓷磚鋪貼體系的安全性。范敦城[4]通過(guò)在瓷磚膠中摻入礦粉與偏高嶺土，提高了瓷磚膠的浸水后拉伸粘結(jié)強(qiáng)度。詹疆淮等[5]研究發(fā)現(xiàn)，隨著堿當(dāng)量和礦渣摻量增加，粉煤灰-礦渣砂漿抗壓、抗折強(qiáng)度呈逐漸提高趨勢(shì)，吸水率和干燥收縮呈逐漸減小趨勢(shì)。高昱和張琳[6]通過(guò)在干混砂漿中摻入木質(zhì)纖維，來(lái)達(dá)到降低砂漿的失水率而最終減小砂漿的干縮率。

真正做好瓷磚膠的應(yīng)用，一方面在于研發(fā)出更優(yōu)質(zhì)的配方，應(yīng)用于生產(chǎn)生活中；另一方面，也要注意實(shí)際施工中的規(guī)范性。本文介紹的“非標(biāo)施工”，泛指不按標(biāo)準(zhǔn)施工工藝要求進(jìn)行瓷磚膠拌合及鋪貼。文章僅在實(shí)驗(yàn)室的角度從瓷磚膠施工拌合加水量、施工時(shí)間、在成品瓷磚膠中摻入河砂、水泥、乳膠粉5 方面來(lái)探討這些非標(biāo)施工對(duì)瓷磚膠性能的影響。

1 試 驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)原料

水泥：P·O42.5 冀東水泥，3 d 抗折、抗壓強(qiáng)度分別為5.2、33.5 MPa，28 d 抗折、抗壓強(qiáng)度分別為8.9、52.2 MPa；河砂：1#河砂與2#河砂，由唐山工廠提供，其粒徑分布見(jiàn)表1；非離子型纖維素醚：20P（黏度20~30 Pa·s），12K（黏度80~100 Pa·s），20H（黏度180~200 Pa·s），市售；乳膠粉：醋酸乙烯酯與乙烯共聚可再分散乳膠粉（VAc/E），市售；速凝劑：甲酸鈣，市售；偏高嶺土、鈣基膨潤(rùn)土等，市售；水：自來(lái)水。

表1 河砂的粒徑分布

1.2 試驗(yàn)儀器設(shè)備

精密鼓風(fēng)干燥箱（BPG-9156A）、水泥混凝土恒溫恒濕標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱（HBY-40A）、水泥膠砂攪拌機(jī)（JJ-5）、拉伸粘結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)（LBY-V1）、全自動(dòng)抗折抗壓一體機(jī)（TYE-300D）、水泥膠砂流動(dòng)度測(cè)定儀（NDJ-3）、水泥膠砂振實(shí)臺(tái)（ZS-15）、金屬絲編制網(wǎng)試驗(yàn)篩（中國(guó)航空工業(yè)第五四零廠產(chǎn)）。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

按照表2 配方，配制符合GB/T 25181—2019《預(yù)拌砂漿》中Ⅰ（室內(nèi)）型要求的瓷磚膠，命名DTA-1；配制符合JC/T 547—2017《陶瓷磚膠粘劑》中C1 型要求的瓷磚膠，命名C1；配制符合JC/T 547—2017 中C2ES1 型要求的瓷磚膠，命名C2。瓷磚膠的性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。

表2 瓷磚膠配方g

表3 瓷磚膠的性能測(cè)試結(jié)果

1.4 性能測(cè)試方法

晾置強(qiáng)度、原強(qiáng)度與浸水強(qiáng)度試件成型、養(yǎng)護(hù)及測(cè)試均按照J(rèn)C/T 547—2017 中相關(guān)要求進(jìn)行。

干縮率是影響其性能的一個(gè)重要因素，在引起砂漿收縮的4 種原因[7]中，普通水泥的100 d 化學(xué)收縮值約0.70 mm/m；因水泥漿水分蒸發(fā)引起的干燥收縮其28 d 干縮值為0.6~1.0 mm/m，砂漿加入聚合物后，28 d 干縮值都要大于1.5 mm/m；溫度收縮引起的冷縮較??；混凝土的碳化收縮在常溫養(yǎng)護(hù)、相對(duì)濕度為50%時(shí)可達(dá)0.4 mm/m?？梢?jiàn)，干縮值是收縮中最大的影響因素，干縮值大會(huì)影響其體積穩(wěn)定性[8]，干縮等積蓄的內(nèi)應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致瓷磚系統(tǒng)出現(xiàn)空鼓、脫落等破壞[9]。此次試驗(yàn)按照J(rèn)C/T 603—2004《水泥膠砂干縮試驗(yàn)方法》對(duì)瓷磚膠成型干縮試件，在[（23±2）℃，相對(duì)濕度（90±5）%]的環(huán)境中養(yǎng)護(hù)（48±2）h 后拆模，拆模后的干縮試件在[（23±2）℃，相對(duì)濕度（50±5）%]環(huán)境中養(yǎng)護(hù)4 h 后測(cè)試初長(zhǎng)，隨后在[（23±2）℃，相對(duì)濕度（50±5）%]環(huán)境中養(yǎng)護(hù)26 d 后，測(cè)其成型后28 d 的最終長(zhǎng)度，干縮率按照J(rèn)C/T 603—2004 計(jì)算。

2 結(jié)果與討論

2.1 加水量變化對(duì)瓷磚膠性能的影響

一般在產(chǎn)品包裝上，均有標(biāo)注指導(dǎo)加水量范圍，如加水量范圍標(biāo)準(zhǔn)為：最佳加水量±20 g/kg。此項(xiàng)試驗(yàn)，按照表2 配制瓷磚膠樣品后，以“最佳加水量”為對(duì)照組，加水量±20 g 作為2個(gè)試驗(yàn)組，分別成型DTA-1、C1 與C2 瓷磚膠。測(cè)試加水量變化對(duì)瓷磚膠性能的影響，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 加水量變化對(duì)瓷磚膠性能的影響

由表4 可見(jiàn)，3 種瓷磚膠在最佳加水量時(shí)，其拉伸粘結(jié)強(qiáng)度總體上表現(xiàn)最好，在加水量±20 g 的變化中其拉伸粘結(jié)強(qiáng)度損失不大。減少加水量引起的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度損失，是由于加水量不足，導(dǎo)致產(chǎn)品中水泥水化不完全。而增加加水量引起的28 d 原強(qiáng)度和浸水強(qiáng)度損失，是由于加水量過(guò)多，瓷磚膠硬化后內(nèi)部孔隙增多，使其內(nèi)部材料間的粘結(jié)面積減少?gòu)亩档推淅煺辰Y(jié)強(qiáng)度；晾置強(qiáng)度在加水量增加時(shí)，隨之增高，是因?yàn)槎嗉尤氲乃鳛樵陂_(kāi)放時(shí)間20 min（或30 min）過(guò)程中瓷磚膠蒸發(fā)水的補(bǔ)充，使本該因缺水不能完全水化的水泥完成水化。隨著加水量的增加，瓷磚膠在干燥過(guò)程中水泥漿體隨水分蒸發(fā)發(fā)生收縮，干縮率隨之增大。C2 組因?yàn)榕浞礁鼜?fù)雜，其所受影響更為明顯；DTA-1 組與C1 組因?yàn)榕浞街兴嗯c河砂用量相近，其干縮率變化基本同步。

2.2 施工時(shí)間對(duì)瓷磚膠拉伸粘結(jié)強(qiáng)度的影響

瓷磚膠產(chǎn)品一般在拌合完成后，可以在2 h 內(nèi)使用，這是由于瓷磚膠中摻有纖維素醚。纖維素醚對(duì)C3S 的水化阻礙會(huì)造成砂漿硬化過(guò)程的延遲，而C3A/CaSO4系統(tǒng)誘導(dǎo)期的延長(zhǎng)則會(huì)使砂漿的凝結(jié)推遲[10]，從而對(duì)瓷磚膠整體起到了緩凝作用。不過(guò)，拌合后施工時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，可能依然對(duì)瓷磚膠拉伸粘結(jié)強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響。將拌合后靜置2.5 h 與4.0 h 的瓷磚膠作為試驗(yàn)組，與對(duì)照組（拌合完成即用）進(jìn)行對(duì)比，施工時(shí)間對(duì)瓷磚膠拉伸粘結(jié)強(qiáng)度的影響見(jiàn)表5。

表5 施工時(shí)間對(duì)瓷磚膠拉伸粘結(jié)強(qiáng)度的影響

由表5 可見(jiàn)，3 種瓷磚膠在拌合完靜置2.5 h 時(shí)的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度略有降低，而在靜置4.0 h 時(shí)其拉伸粘結(jié)強(qiáng)度降低更多。分析原因：一方面，因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間靜置，瓷磚膠本身水分蒸發(fā)，表層結(jié)皮，在成型過(guò)程中這些結(jié)皮的瓷磚膠混入其余瓷磚膠中，作為不良雜質(zhì)影響整體拉伸粘結(jié)強(qiáng)度；另一方面，漿體中的水泥臨近或開(kāi)始失去塑性，使用時(shí)一定程度上影響了其拉伸粘結(jié)強(qiáng)度。3 種瓷磚膠中，C2 組所受影響較小，這是因?yàn)镃2 瓷磚膠的配方中含有約5%可再分散乳膠粉，當(dāng)砂漿采用可再分散乳膠粉改性時(shí)，在砂漿干透后，已經(jīng)形成的乳膠膜進(jìn)一步聚結(jié)（乳膠成膜的最后階段），砂漿由此繼續(xù)獲得內(nèi)聚強(qiáng)度和拉伸粘結(jié)強(qiáng)度的增長(zhǎng)[11]，對(duì)瓷磚膠拉伸粘結(jié)強(qiáng)度起到一定的補(bǔ)充作用。

2.3 河砂替代量對(duì)成品瓷磚膠性能的影響

瓷磚膠屬于干混砂漿，干混砂漿是水泥、干燥骨料或粉料、添加劑以及根據(jù)性能確定的其他組分，按一定比例，在專業(yè)生產(chǎn)廠經(jīng)計(jì)量、混合而成的混合物，在使用地點(diǎn)按規(guī)定比例加水或配套組分拌合使用[12]。而在實(shí)際施工中，有時(shí)為降低施工成本，在成品瓷磚膠中摻入黃砂進(jìn)行施工。在成品瓷磚膠中，河砂按5%、10%、20%等質(zhì)量替代瓷磚膠，與對(duì)照組進(jìn)行性能對(duì)比，研究河砂替代量對(duì)成品瓷磚膠性能的影響，結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 河砂替代量對(duì)成品瓷磚膠性能的影響

由表6 可見(jiàn)，無(wú)論是配方最簡(jiǎn)單的DTA-1 組瓷磚膠，還是配方最復(fù)雜的C2 組瓷磚膠，其各項(xiàng)拉伸粘結(jié)強(qiáng)度都隨著河砂替代量的增加而降低。因?yàn)殡S著河砂替代量增加，瓷磚膠中水泥用量逐漸降低，當(dāng)水泥用量較低時(shí)，水泥漿體數(shù)量不足，漿體的黏度較小，對(duì)瓷磚的粘結(jié)力較弱[13]。同樣，由于C2組配方復(fù)雜，在各組分的協(xié)同作用下，其拉伸粘結(jié)強(qiáng)度降低得更加平緩。隨著河砂替代量的增加，瓷磚膠的干縮率有所減小，這是因?yàn)楹由安粫?huì)像水泥漿體那樣隨著瓷磚膠的干燥而收縮，故而一定程度上減小了瓷磚膠的干縮率。

2.4 水泥替代量對(duì)成品瓷磚膠性能的影響

自家裝修的客戶為了提高瓷磚膠拉伸粘結(jié)強(qiáng)度，常在成品瓷磚膠中多摻水泥。在成品瓷磚膠中，水泥按5%、10%、20%等質(zhì)量替代瓷磚膠，與對(duì)照組進(jìn)行性能對(duì)比，水泥替代量對(duì)瓷磚膠性能的影響見(jiàn)表7。

表7 水泥替代量對(duì)瓷磚膠性能的影響

由表7 可見(jiàn)，隨著水泥替代量的增加，3 種瓷磚膠的干縮率均大幅增大，這是因?yàn)榇纱u粘結(jié)劑干燥收縮也隨著水泥用量的增加而增大[14]，這就不難解釋瓷磚膠在水泥用量增加到一定程度后拉伸粘結(jié)強(qiáng)度反而降低了，因?yàn)橐环矫嬖黾铀嘤昧浚瑫?huì)降低骨料（河砂）的骨架支撐作用[13]；另一方面，當(dāng)水泥用量達(dá)到45%左右時(shí)，瓷磚膠與瓷磚之間的結(jié)合力主要是機(jī)械錨固和分子間范德華力的物理吸附作用，由于測(cè)試用瓷磚的吸水率極低（小于0.2%），所以主要是物理吸附作用，當(dāng)水泥用量達(dá)到一定水平后，拉伸粘結(jié)強(qiáng)度不再明顯提高[15]，結(jié)合干縮率增大，瓷磚與瓷磚膠間的剪切力一直蓄積，進(jìn)而影響瓷磚膠的自身拉伸粘結(jié)強(qiáng)度。所以在實(shí)際應(yīng)用中，絕大多數(shù)瓷磚膠并非是由于自身拉伸粘結(jié)強(qiáng)度不夠而導(dǎo)致的空鼓、掉磚等貼合問(wèn)題，而是由于室內(nèi)外環(huán)境變化和隨著貼合時(shí)間變久而引起的收縮問(wèn)題[8]。

2.5 乳膠粉替代量對(duì)成品瓷磚膠性能的影響

一些客戶為了讓自家裝修用瓷磚膠的質(zhì)量更有保障，盲目地在成品瓷磚膠中外摻大量VAE 乳膠粉。確實(shí)瓷磚膠作為改性砂漿的一種，加入VAE 乳膠粉促進(jìn)了水泥砂漿后期水化，從而進(jìn)一步提高了改性砂漿的耐久性[2]。在成品瓷磚膠中，乳膠粉按1%、2%、5%等質(zhì)量替代瓷磚膠，與對(duì)照組進(jìn)行性能對(duì)比，乳膠粉替代量對(duì)瓷磚膠性能的影響見(jiàn)表8。

表8 乳膠粉替代量對(duì)瓷磚膠性能的影響

由表8 可見(jiàn)，隨著乳膠粉替代量的增加，3 種瓷磚膠的原強(qiáng)度、晾置與浸水強(qiáng)度都實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定提升。乳膠粉提高瓷磚膠原強(qiáng)度的主要原因是其與水泥能形成網(wǎng)絡(luò)護(hù)穿結(jié)構(gòu)，封閉了瓷磚膠內(nèi)部空隙，加強(qiáng)了骨料之間的粘結(jié)[16]；乳膠粉提高瓷磚膠晾置強(qiáng)度的原因在于，可再分散乳膠粉能夠吸附一定量的水分，使瓷磚膠快速地潤(rùn)濕陶瓷磚，并滲透到陶瓷磚孔隙中，形成機(jī)械互鎖[16]；乳膠粉提高瓷磚膠浸水強(qiáng)度的原因在于其提高了瓷磚膠的密實(shí)度，水分不易進(jìn)入瓷磚膠內(nèi)部（瓷磚膠與瓷磚界面的范德華力由于浸水后水分進(jìn)入會(huì)遭到破壞），范德華力破壞趨勢(shì)放緩，這對(duì)瓷磚膠的浸水強(qiáng)度有一定的提高作用[17]。但C2 組瓷磚膠本身配方中含有約5%乳膠粉，拉伸粘結(jié)強(qiáng)度提升效果不如DTA-1 組與C1 組，說(shuō)明乳膠粉用量在超過(guò)5%以后，對(duì)瓷磚膠拉伸粘結(jié)強(qiáng)度的提高有限。

瓷磚膠的干縮率也在隨著乳膠粉替代量增加而增大。原因可能為，可再分散乳膠粉的加入提高了水泥基瓷磚膠粘劑的柔韌性，隨其用量的增加，瓷磚膠剛性降低，柔韌性增加，瓷磚膠自身抵抗收縮變形的能力降低，從而導(dǎo)致瓷磚膠收縮值增大[17]?？傮w來(lái)說(shuō)，增加適量的乳膠粉對(duì)瓷磚膠整體性能是有利的，但瓷磚膠的乳膠粉用量不宜超過(guò)5%，因?yàn)榧尤?%~5%的可再分散乳膠粉，引起的附加收縮很??；但當(dāng)用量達(dá)10%~15%時(shí)，收縮大幅度增大[18]。雖說(shuō)由于高乳膠粉用量引起的干縮率增大，未必會(huì)影響瓷磚膠的整體性能，可是收縮產(chǎn)生的剪力是不良因素。

3 結(jié) 論

（1）瓷磚膠在拌合過(guò)程中，加水量過(guò)少會(huì)導(dǎo)致水泥水化不完全，加水量過(guò)多會(huì)導(dǎo)致瓷磚膠內(nèi)孔隙過(guò)多，2 種情況都會(huì)引起瓷磚膠的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度降低，應(yīng)當(dāng)在合適加水量范圍內(nèi)拌合瓷磚膠。

（2）瓷磚膠拌合完成后，應(yīng)當(dāng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成施工，拌合完成后的瓷磚膠超長(zhǎng)時(shí)間施工會(huì)降低其拉伸粘結(jié)強(qiáng)度。

（3）河砂替代量的增加，雖然會(huì)一定程度上減小瓷磚膠的干縮率，但其引起瓷磚膠拉伸粘結(jié)強(qiáng)度的降低，對(duì)瓷磚膠的性能帶來(lái)的不良影響更大。

（4）水泥替代量的增加，不僅對(duì)瓷磚膠拉伸粘結(jié)強(qiáng)度的提高不明顯，而且隨著水泥用量的增加引起的干縮增大，會(huì)增加空鼓、掉轉(zhuǎn)的風(fēng)險(xiǎn)。

（5）當(dāng)乳膠粉用量不大于5%時(shí)，能提高瓷磚膠的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度，但同時(shí)會(huì)增大瓷磚膠的干縮率，乳膠粉的用量不宜大于5%。

（6）非標(biāo)施工對(duì)瓷磚膠性能有不同程度的損傷，依據(jù)施工指導(dǎo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化施工才能充分發(fā)揮出瓷磚膠的性能。