張松竹
(蒙娜麗莎集團股份有限公司 廣東 佛山 528000)
陶瓷磚作為建筑裝飾材料,被廣泛應用于建筑外墻及室內(nèi)墻地面的裝飾。目前陶瓷磚墻面裝飾的鋪貼工藝主要有干掛法和濕貼法兩種。干掛法安全系數(shù)較高,適用面更廣,但是由于施工工序比較復雜,成本較高,且空間損失較大,應用相對較少。濕貼法有水泥砂漿和瓷磚粘結劑濕貼(掛貼)兩種方式,傳統(tǒng)貼法是將抹有水泥砂漿的瓷磚壓貼到基材上固定起來,水泥砂漿把瓷磚和基材之間的空隙填滿,接著被壓實,細小的水泥顆粒在滲入瓷磚多孔的背面同時也滲入多孔的基材中,隨著水泥漿的硬化,瓷磚和基材的粘結完成[1]。因施工費用較少,空間損失小,施工工藝簡單,目前采用比較多[2]。由于受施工技術、防水和粘結材料、人員技術熟練度、施工工藝、房屋基礎下沉等諸多因素的影響,陶瓷磚在工程應用中鋪貼完成1~2年的時間后偶爾會遇到脫落、空鼓等現(xiàn)象。而這一現(xiàn)象所引發(fā)的糾紛,因為沒有陶瓷磚鋪貼應用方面的相關理論數(shù)據(jù)支撐,所以往往以陶瓷磚公司付出經(jīng)濟賠償了結。因此,如何減少此類問題的發(fā)生,亦成為影響陶瓷生產(chǎn)企業(yè)效益和社會效應的重要因素。為進一步加強陶瓷磚在鋪貼應用方面的研究,解決長期以來因缺乏相應的應用數(shù)據(jù)且無理論基礎支撐的現(xiàn)象,蒙娜麗莎集團股份有限公司作為陶瓷磚生產(chǎn)企業(yè),從陶瓷磚產(chǎn)品本身出發(fā),研究了陶瓷磚吸水率、背紋、“磚底粉”對粘結性能的影響。
水泥:海螺牌32.5級普通硅酸鹽水泥;
砂:普通河沙;
瓷磚膠:PD303
陶瓷磚:蒙娜麗莎集團股份有限公司不同吸水率、不同背紋、不同程度殘留磚底粉的瓷質(zhì)磚、細炻磚、陶質(zhì)磚。
測試主要依據(jù)JCT 547-2005中水泥基膠粘劑的測試方法來做測試,主要測試了原強度、20 min晾置時間強度、耐溫(熱老化)強度和耐水強度(浸水強度)。測試環(huán)境:21~25 ℃,濕度 45%~55%,風速小于0.2 m/s。在測試之前,所有的混凝土板在標準環(huán)境下養(yǎng)護至少28 d; 原強度、20 min晾置時間強度、耐溫強度和耐水強度的測試步驟詳情請見JCT 547-2005 中的7.1-7.5。
2 陶瓷磚脫落淺析
根據(jù)《建筑工程飾面磚粘結強度檢驗標準》(JGJ 110-2010)標準,陶瓷磚飾面工程粘結強度要求不小于0.4 MPa,相當于40 t/m2,這是一個足夠保證外墻飾面磚安全的強度要求,且是工程實踐中必須要遵循的驗收標準。
陶瓷磚脫落主要有兩種形式:一是粘結砂漿與基層脫開;二是粘結砂漿與陶瓷磚脫開。陶瓷磚脫落原因是復雜的,從本質(zhì)上看是陶瓷磚與基材之間的部分粘結界面所承受的拉應力,已經(jīng)超過其抗拉強度。自工程驗收之日起,拉應力隨外界環(huán)境變化逐漸增大,系統(tǒng)中殘存的水分以及后期進入的水分加劇了濕漲干縮、凍漲融縮的破壞力。因此,提高陶瓷磚粘貼的安全性應從兩方面入手:一是提高系統(tǒng)的抗拉強度。陶瓷磚性能包括吸水率、背部結構、磚底粉殘余量、自重、水蒸氣滲透系數(shù)等指標,以提高粘結砂漿與陶瓷磚之間的吸附、滲透、錨固性能;保證粘貼面積;提高粘結砂漿和勾縫劑的耐侯性。二是降低、分散、傳遞拉應力。限制陶瓷磚、勾縫劑的吸水量;保證系統(tǒng)的逐層透氣性,防止在粘結界面富集水;盡量延長各結構層施工的開放時間;設置伸縮縫;使用錨釘、增強網(wǎng)、分層支托等方式;提高粘結砂漿、勾縫劑的變形能力[3]。
根據(jù)國家標準GB/T 4100-2015,陶瓷磚按吸水率可分為低吸水率磚(Ⅰ類)、中吸水率(Ⅱ類)和高吸水率(Ⅲ類)。結合蒙娜麗莎集團股份有限公司陶瓷磚,瓷片的吸水率為15%,屬于高吸水率陶瓷磚;小地磚的吸水率為5%左右,屬于中吸水率陶瓷磚;瓷質(zhì)磚和陶瓷薄板吸水率<0.1%,屬于低吸水率陶瓷磚。
3.1.1 原強度測試
測試環(huán)境:21~25 度;濕度 45%~55%,風速小于0.2 m/s,鋪貼的都是50 mm×50 mm 的小磚。
圖1 不同吸水率瓷磚匹配不同瓷磚膠的粘結強度結果
從圖1可以看出,不論使用哪種類型的瓷磚膠,隨著瓷磚吸水率的增高,粘結強度整體也呈上升趨勢,說明了瓷磚吸水率對粘結強度有很大影響;鋪貼低吸水率的瓷質(zhì)磚,我們需要謹慎地選擇性能更優(yōu)異的瓷磚膠PD506來鋪貼;對于細炻磚和陶質(zhì)磚,PD202 和PD303 以及PD506 的性能測試結果完全滿足要求,說明陶瓷磚吸水率較高時,普通型的瓷磚膠亦可基本滿足需求。
表1 不同吸水率瓷磚匹配水泥砂漿的粘結強度
從表1可以看出,原始強度均隨著瓷磚吸水率增加呈上升趨勢。
3.1.2 外墻切割拉拔測試
三種吸水率磚尺寸為300 mm×300 mm,在外墻鋪貼后養(yǎng)護28 d,再進行切割拉拔;
對于低吸水率的瓷質(zhì)磚,PD303 和PD506 的測試都比較理想,但還是顯著低于其他兩種陶瓷磚(吸水率比較高) 的拉拔數(shù)據(jù),進一步說明了低吸水率瓷質(zhì)磚對瓷磚膠的粘結力有更高要求;
對于吸水率稍高的細炻磚(3%~6%)和陶質(zhì)磚(>10%),PD202 和PD303 都已經(jīng)可以較好地滿足較牢固的粘貼需求。
圖2 不同吸水率瓷磚對外墻切割拉拔強度的影響
目前陶瓷磚背紋的選取主要從美觀度及磚坯本身強度的角度出發(fā),很少有研究陶瓷磚背紋形狀對瓷磚膠粘結強度的影響。就本公司現(xiàn)有產(chǎn)品,陶瓷磚背紋主要為“方格紋”、“掃把紋”、“蝌蚪紋”、“波浪紋”產(chǎn)品。
3.2.1 原強度測試
在室內(nèi)測試完成,鋪貼的都是50 mm×50 mm 的小磚;
對于瓷質(zhì)磚、細炻磚、陶制磚來說,不同背紋的磚樣對原強度幾乎沒有影響。
3.2.2 外墻切割拉拔測試
三種吸水率磚尺寸為300 mm×300 mm,在外墻鋪貼后養(yǎng)護28 d,再進行切割拉拔。
表2不同背紋小磚強度測試
對于低吸水率的瓷質(zhì)磚來說,不同背紋的磚樣對切割拉拔測試結果有影響,從方形、菱形再到不規(guī)則圖案,整體測試結果呈現(xiàn)上升的趨勢; 對于細炻磚來說,背紋深淺對原強度實際影響不大;對于吸水率較高的陶質(zhì)磚,背紋深淺對原強度實際影響不大。
陶瓷磚在輥道窯燒成過程中,高溫燒結的過程中會產(chǎn)生一定的液相,為了避免液相粘在棍棒上,造成棒釘,在入窯燒成前需在磚底涂一層氧化鋁或氧化鎂漿,磚坯燒成后會殘留一定的氧化鎂或氧化鋁粉。一般經(jīng)驗:貼磚前要求將磚底粉清除干凈,但在實際施工過程中,很少有工地對陶瓷磚進行去磚底粉預處理。針對磚底粉對瓷磚粘結強度的影響,研究了滿磚底粉、正常產(chǎn)品磚底粉、無磚底粉3種情況下的粘結強度。
3.3.1 原強度測試
在室內(nèi)測試完成,鋪貼的都是50 mm×50 mm 的小磚;
對于吸水率較低的瓷質(zhì)磚,從整體的測試結果來看,隨著粉底覆蓋率的增加,拉拔強度呈現(xiàn)上升趨勢,只有PD506 的測試結果從正常(生產(chǎn)殘留粉底)到100%粉底覆蓋的情況,測試結果才呈現(xiàn)出下降趨勢;對于細炻磚和陶制磚來說,正常生產(chǎn)磚樣的測試結果明顯高于粉底達到100%的覆蓋率時的數(shù)據(jù),說明了粉底一旦過多,則對粘結力產(chǎn)生較大的負面影響。
圖3 瓷磚背紋種類對原強度的影響
圖4 瓷磚背紋種類對外墻切割拉拔強度的影響
圖5 不同粉底覆蓋率對強度的影響
3.3.2 外墻切割拉拔測試
對于吸水率<0.5%,貼磚的尺寸為600 mm×600 mm;對于吸水率>3%,<6%,貼磚的尺寸為300 mm×300 mm;對于吸水率>10%,貼磚尺寸為300 mm×600 mm;在外墻鋪貼后養(yǎng)護28 天,再進行切割拉拔;
對于低吸水率的瓷質(zhì)磚,與上面的原強度測試結果趨勢一致,拉拔數(shù)據(jù)隨著粉底覆蓋率而逐步增加;而對于細炻磚和陶質(zhì)磚,沒有粉底和正常生產(chǎn)殘留粉底磚樣的測試結果相比后者呈現(xiàn)略微上升的趨勢,但我們發(fā)現(xiàn)斷裂破壞的位置是在瓷磚膠本體,所以粘結強度實際上是比較接近的;但對于滿鋪粉底的磚樣,能看得出部分測試結果有明顯的下降趨勢,說明粉底太多會對粘結力造成較大的負面影響;對于瓷質(zhì)磚和高吸水率的陶質(zhì)磚在粉底覆蓋率上出現(xiàn)了這種不一致的趨勢,我們做了進一步的分析,測試過程中發(fā)現(xiàn),盡管粉底都是覆蓋了100%,但是在瓷質(zhì)磚上的粉底掉粉情況明顯低于細炻磚和陶制磚,同樣去觀察切割拉拔后的破壞面,瓷磚膠漿料上面附著的粉底(瓷質(zhì)磚)能夠較好地附著在瓷磚膠表面,但對于細炻磚和陶制磚拉拔下來的破壞面,瓷磚膠漿料上面附著的粉底有很容易掉粉的現(xiàn)象,推測可能是由于不同陶瓷磚加工工藝對粉底的附著力及內(nèi)聚力產(chǎn)生了一些影響而導致了這種結果。
圖6 不同磚底粉對拉拔強度的影響
陶瓷磚的吸水率是影響粘結力的主要因素之一,在實際應用中,吸水率越低,對瓷磚膠粘結力性能要求就越高,對瓷磚膠的匹配選擇就應該越謹慎。
陶瓷磚的背紋情況對粘結力整體影響不大,但是需要注意的是,對于低吸水率的瓷質(zhì)磚來說,不同背紋還是會對粘結力造成影響的,另外,在墻體上鋪貼瓷磚的切割拉拔測試,凡是尺寸大于300 mm×300 mm 的陶瓷磚,按照實際應用施工方式(雙面上漿)來進行,這種處理方式也可能會進一步弱化背紋的深淺對測試結果的影響。
陶瓷磚的粉底覆蓋情況也會對粘結力造成影響,從目前的測試結果來看,細炻磚和陶質(zhì)磚正常生產(chǎn)工藝殘留下的粉底并不會對粘結力造成影響,主要是因為高吸水率陶瓷磚磚底有大量的開口毛細孔,水泥砂漿或瓷磚膠可以與其形成一定的機械鍵合力,達到較好的物理吸附水平。粉底過多的情況下就會造成較大的負面影響,但這是實驗的極限狀態(tài),并不對實際產(chǎn)品產(chǎn)生影響;而瓷質(zhì)磚的情況相對比較特殊,過多的粉底不會造成負面影響,主要是因為低吸水率陶瓷磚磚底基本無開口毛細孔,而在高溫燒結過程中產(chǎn)生液相將氧化鎂或氧化鋁粉末顆粒包裹在磚底,形成了一個整體。在后續(xù)的磨邊工序中,我公司均采用了清洗磚底粉的工藝,使得吸附在磚底的殘余磚底粉都被徹底清洗。最后,包裹在磚底的磚底粉顆粒,增加了磚底的粗糙度,從而與瓷磚膠結合后產(chǎn)生更好的機械鍵合力。
綜合陶瓷磚的吸水率,背紋和粉底覆蓋率這3大因素對粘結強度的影響來看,影響最大的因素是吸水率,接著是粉底覆蓋率,最后是背紋。