瓷砖胶浸水和冻融循环后的拉伸粘结强度影响因素研究

引言
瓷砖胶[1]又称陶瓷砖粘合剂或粘结剂、粘胶泥等多种叫法,是现代装饰装修的新型材料,替代了传统水泥黄沙,胶粘结力是水泥砂浆的数倍,能有效粘贴大型的瓷砖石材,避免掉砖[2]的风险。

主要用于粘贴瓷砖、石材、陶瓷薄板等装饰材料[3],广泛适用于内外墙面、地面、浴室、厨房等建筑的饰面装饰场所。

其主要特点是粘结强度高、耐水、耐冻融、耐老化性能好及施工方便,是一种非常理想的粘结材料。

针对瓷砖胶方面的研究,各个学者均有不同的见解。

例如,王恒煜[4]等人通过使用水泥、可再分散乳胶粉、纤维素醚、早强剂等原材料组分研究在不同养护条件下对瓷砖胶拉伸胶粘强度的影响,结果得出随水泥用量的增加,瓷砖胶浸水处理后的拉伸胶粘强度提高,最佳掺量为40%;可再分散乳胶粉用量的增加有利于提高瓷砖胶浸水拉伸粘结强度,其最佳用量在2%~4%之间;选用中等黏度的甲基纤维素醚,施工性能良好;早强剂的加入对于提高浸水处理后的拉伸胶粘强度效果明显。

冉东升[5]通过调整河沙级配,在保证产品性能的基础上降低了瓷砖胶的成本。

针对瓷砖胶配方方面的研究各个学者均有所成就,与此同时,瓷砖胶的抗滑移性能评价方法方面也有所发展。

像沙建芳[6]等人通过研究胶凝材料、聚合物、骨料等方面分析了各因素对瓷砖胶抗滑移性能的影响规律,得出采用最大承受重量的指标可对瓷砖胶抗滑移性能进行定量评价,可操作性强。

以上研究主要是从瓷砖胶的浸水、施工性能、开放时间、抗滑移性能以及降低成本等方面来研究瓷砖胶,均取得了阶段性的成果,但是并未解决瓷砖胶浸水和冻融循环后拉伸粘结强度过低的问题。

本文主要针对瓷砖胶浸水和冻融循环后的拉伸粘结强度过低问题,通过研究水泥种类、砂子级配、胶粉种类对瓷砖胶浸水和冻融循环后的拉伸粘结强度的影响,为如何提高瓷砖胶的浸水和冻融循环后的拉伸粘结强度提供了理论基础。

1、试验
1.1 原材料水泥采用唐山冀东生产的 P·Ⅱ4
2.5R、P·O52.5、P·O42.5以及 P·O42.5R,其化学成分见表1,物理力学性能见表2。

表1 水泥的化学组成
表2 水泥的物理力学性能
试验所用砂子粒径级配范围分别为40~70目、70~140目的河砂。

试验所用胶粉型号分别是VAE1、VAE2、VAE3、VAE4、J5、J6,其中VAE1~VAE4为乙烯-醋酸乙烯的共聚物,J5的组成为醋酸乙烯酯和叔碳酸乙烯酯共聚物,J6是苯乙烯和丙烯酸共聚的胶粉。

1.2 试验方法
本试验主要针对瓷砖胶浸水处理后的拉伸粘结强度和冻融循环后的拉伸粘结强度进行研究分析。

试件的制备、养护以及性能测试方法均按照JC/T547—2017《陶瓷砖胶粘剂》的有关规定进行。

试验用瓷砖为瓷砖胶检测用标准砖,其吸水率≤0.2%,未上釉,尺寸为50mm×50mm,背部无燕尾槽、无脱模剂。

瓷砖胶的养护方法见表3。

表3 瓷砖胶养护方法
2、结果与讨论
2.1 水泥种类对瓷砖胶拉伸粘结强度的影响
选择一个瓷砖胶的固定配比,固定水泥以及其他材料的掺量,变化水泥的种类,看不同种类的水泥对于瓷砖胶拉伸粘结强度的影响,固定的瓷砖胶配比见表4。

表4 瓷砖胶固定配比
图1为 P·Ⅱ42.5R、P·O52.5、P·O42.5R 以及 P·O42.5对瓷砖胶拉伸粘结强度的影响图。

由图1可以看出瓷砖胶浸水后拉伸粘结强度曲线和冻融循环后拉伸粘结曲线均是先降低后增加的趋势,采用P·Ⅱ42.5R水泥时,浸水后拉伸粘结强度和冻融循环后拉伸粘结强度均达到最大值, 分别是1.78MPa和1.3MPa。

因此可以得出,相同水泥掺量下,当采用 P·Ⅱ42.5R水泥时,对于瓷砖胶的浸水和冻融循环后的拉伸粘结强度的提高影响最大。

图1 水泥种类对瓷砖胶拉伸粘结强度的影响
2.2 砂子级配对瓷砖胶拉伸粘结强度的影响表5为研究砂子级配对拉伸粘结强度采用的固定配比。

表6为使用40~70目和70~140目的砂子的级配比例。

图2是砂子级配对瓷砖胶的浸水后拉伸粘结强度和冻融循环后的拉伸粘结强度的影响图。

从图2中可以看出瓷砖胶的浸水后拉伸粘结强度和冻融循环后的拉伸粘结强度在C点时达到最大值,分别是1.4MPa和1.3MPa。

此时,40~70目与70~140目砂子的比例为1：1。

表5 瓷砖胶固定配比
表6 砂子级配
图2 砂子级配对瓷砖胶拉伸粘结强度的影响
2.3 胶粉种类对瓷砖胶拉伸粘结强度的影响表7为做胶粉种类对瓷砖胶拉伸粘结强度影响试验所采用的瓷砖胶固定配比。

图3为 VAE1、VAE2、VAE3、VAE4、J5、J6胶粉对瓷砖胶拉伸粘结强度的影响图。

从图3中可以看出瓷砖胶的浸水和冻融循环后的拉伸粘结强度的曲线变化趋势基本一致。

但是,在使用同一种胶粉的情况下,瓷砖胶冻融循环后拉伸粘结强度均略低于浸水后拉伸粘结强度。

当使用J6胶粉时,瓷砖胶的浸水和冻融循环后的拉伸粘结强度均是最高值,分别是1.62MPa和1.6MPa。

由此可以得出J6对于瓷砖胶的浸水和冻融循环后的拉伸粘结强度有积极影响,J6是苯乙烯和丙烯酸共聚的胶粉。

表7 瓷砖胶固定配比
%
图3 胶粉种类对瓷砖胶拉伸粘结强度的影响
3、结论
(1)通过水泥种类试验对比得出:同一水泥掺量下,当采用 P·Ⅱ42.5R水泥时,浸水拉伸粘结强度和冻融循环拉伸粘结强度均达到最大值,分别是1.78MPa和1.3MPa;
(2)通过对砂子级配试验研究,得出40~70目与70~140目砂子级配为1：1时,瓷砖胶的浸水和冻融循环后的拉伸粘结强度均达到最大值,分别是1.4MPa和1.3MPa; (3)通过胶粉种类试验对比研究,得出当使用J6胶粉时,瓷砖胶的浸水和冻融循环后的拉伸粘结强度均是最高值,分别是1.62MPa和1.6MPa。