許雷 陳光

（廣州石井力展新型建筑材料有限公司）

0 前言

干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿在現(xiàn)今工程及家庭裝修中使用越來越廣泛，隨著粘貼磚質(zhì)量的不斷進(jìn)步，吸水率越來越低，重量越來越大，粘貼難度越來越大。為了保證粘貼質(zhì)量，必須要求干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿有良好的各項(xiàng)粘結(jié)強(qiáng)度性能指標(biāo)。為此，往往需要加入適合的功能性添加劑來提高干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿的各項(xiàng)性能。本文研究了摻加不同種添加劑對(duì)干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿各項(xiàng)性能的影響，以期尋求適合于改善干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿各項(xiàng)性能的增效劑。

1 提高干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿晾置時(shí)間粘結(jié)強(qiáng)度的增效劑研究

晾置時(shí)間粘結(jié)強(qiáng)度反應(yīng)干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿的保水性和施工性能，因?yàn)榇纱u在粘貼過程中需要對(duì)瓷磚位置進(jìn)行調(diào)整，尤其是粘貼較大尺寸磚時(shí)，有時(shí)甚至需要取下重新粘貼，良好的晾置時(shí)間粘結(jié)強(qiáng)度表現(xiàn)可以讓瓷磚粘貼施工更簡(jiǎn)單同時(shí)又能保證施工質(zhì)量。GB/T 25181－2010 中規(guī)定干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿晾置時(shí)間為20min。保水增稠劑可使干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿獲得適宜的保水性和增大砂漿粘稠度，提高抗流掛性能，延長(zhǎng)晾置時(shí)間?，F(xiàn)在砂漿行業(yè)內(nèi)使用的保水增稠材料主要是纖維素醚。

纖維素醚是由纖維素羥基中的氫被烴基取代而生成纖維素醚類衍生物，是具有醚結(jié)構(gòu)的高分子化合物。實(shí)驗(yàn)中使用的是羥丙基甲基纖維素（HPMC）[1-2]，是由精制棉經(jīng)堿化處理后，用環(huán)氧丙烷和氯甲烷作為醚化劑，通過一系列反應(yīng)而制成的非離子型纖維素醚。羥丙基甲基纖維素醚易溶于冷水，溶于水中可得到高粘度的膠體，加入砂漿中可提高砂漿的保水性和起到增稠效果。

1.1 實(shí)驗(yàn)方案

研究HPMC 不同摻量對(duì)干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿晾置時(shí)間粘結(jié)強(qiáng)度的影響。具體的實(shí)驗(yàn)方案見表1。干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿水料比為0.23。

表1 晾置時(shí)間粘結(jié)強(qiáng)度增效劑實(shí)驗(yàn)方案 （wt%）

1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

從圖1 中可以看出，在相同的用水量下，隨著HPMC摻量增加，干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿的晾置時(shí)間粘結(jié)強(qiáng)度值隨著HPMC 用量增大呈現(xiàn)逐漸增大趨勢(shì)。這說明HPMC 是提高干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿晾置時(shí)間粘結(jié)強(qiáng)度的增效劑。HPMC 摻入到干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿中，使?jié){體的粘度增大，HPMC 溶于水，會(huì)形成膠體，HPMC 結(jié)構(gòu)中含有大量羥基和醚鍵，基團(tuán)上的氧原子容易與水分子締合成氫鍵，使自由水變成了結(jié)合水，從而發(fā)揮保水作用[1]。同時(shí)纖維素醚含有烷基，能降低水溶液的表面能，摻入到砂漿中起到引氣劑的作用，引入的氣泡在砂漿中起到滾珠的作用，降低骨料間的摩擦，改善砂漿的和易性[1-2]。當(dāng)不摻入HPMC 時(shí)，晾置時(shí)間粘結(jié)強(qiáng)度為0.13MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)0.5MPa 要求，當(dāng)HPMC 摻量為0.125%時(shí)，晾置時(shí)間粘結(jié)強(qiáng)度為0.35MPa，較不摻入HPMC 時(shí)已有顯著提高，當(dāng)HPMC 摻量為0.25%時(shí)，晾置時(shí)間粘結(jié)強(qiáng)度為0.63MPa，已經(jīng)達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)0.5MPa，當(dāng)HPMC 摻量為0.75%時(shí)，粘結(jié)強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到1.05MPa。

圖1 HPMC 摻量對(duì)干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿晾置時(shí)間粘結(jié)強(qiáng)度的影響

2 提高干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿凍融循環(huán)粘結(jié)強(qiáng)度的增效劑研究

凍融循環(huán)粘結(jié)強(qiáng)度要求干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿在環(huán)境溫度發(fā)生急劇變化，出現(xiàn)反復(fù)凍融情況下，依然有良好的粘結(jié)強(qiáng)度，確保粘貼的瓷磚不會(huì)因?yàn)閮鋈谘h(huán)惡劣條件出現(xiàn)脫落現(xiàn)象。凍融循環(huán)時(shí)，干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿表面的水沿著表面空隙和毛細(xì)孔通路向粘結(jié)界面和內(nèi)部滲透，當(dāng)溫度降到0℃以下時(shí)，水分結(jié)成冰，體積膨脹，膨脹應(yīng)力較大時(shí)，產(chǎn)生裂縫，導(dǎo)致粘結(jié)力降低或者脫落。凍結(jié)和融化交替出現(xiàn)，加上熱脹冷縮作用，加劇了上述現(xiàn)象。干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿中加入膨潤(rùn)土進(jìn)行試驗(yàn)，研究其對(duì)凍融循環(huán)粘結(jié)強(qiáng)度增效表現(xiàn)。

膨潤(rùn)土的主要礦物組成為蒙脫石，其晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為兩個(gè)結(jié)構(gòu)單元層之間以分子間力連接，結(jié)構(gòu)比較松散。在外力或極性水分子的作用下層間會(huì)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而膨脹或剝離，水分子或其他有機(jī)分子可以進(jìn)入層間，因此造成膨潤(rùn)土的吸水膨脹性、高分散性、吸附性等[3]。膨潤(rùn)土的膨脹性及其具有的復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對(duì)摻入后砂漿的彈性模量降低和抗?jié)B性增加有改善作用[4]。

2.1 實(shí)驗(yàn)方案

研究膨潤(rùn)土不同摻量對(duì)干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿凍融循環(huán)粘結(jié)強(qiáng)度的影響。具體的實(shí)驗(yàn)方案見表2。干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿水料比為0.28。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

從圖2 中可以看出，膨潤(rùn)土的摻入會(huì)使干凍融循環(huán)粘結(jié)強(qiáng)度值增加。當(dāng)不摻入膨潤(rùn)土?xí)r，凍融循環(huán)粘結(jié)強(qiáng)度為0.31MPa，達(dá)不到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)0.5MPa 要求，當(dāng)膨潤(rùn)土摻入量一直增加到15%時(shí)，凍融循環(huán)粘結(jié)強(qiáng)度達(dá)到0.53Mpa，可以滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，當(dāng)膨潤(rùn)土摻入量為30%時(shí)，凍融循環(huán)粘結(jié)強(qiáng)度達(dá)到0.67MPa。這主要是由于膨潤(rùn)土具有復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，由2 層硅氧四面體和1 層鋁氧八面體組成，這一特殊的結(jié)構(gòu)使膨潤(rùn)土具有離子交換性和吸水膨脹性，并且每層復(fù)網(wǎng)呈現(xiàn)帶負(fù)電荷的特點(diǎn)，使極化和氫鍵作用下帶正電荷的水易進(jìn)入層間，使之產(chǎn)生膨脹，因此有滲水壓力作用時(shí)，膨潤(rùn)土?xí)畛溆诟苫焯沾纱u粘結(jié)砂漿空隙，抑制水分子通過，從而具有良好的抗?jié)B性[4]，通過阻止水分沿著空隙向內(nèi)部滲透，有效減小了凍融循環(huán)交替過程中，水分在粘結(jié)界面和干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力，從而提高了凍融循環(huán)粘結(jié)強(qiáng)度表現(xiàn)。膨潤(rùn)土可以作為提高干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿凍融循環(huán)粘結(jié)強(qiáng)度的增效劑。

表2 凍融循環(huán)粘結(jié)強(qiáng)度增效劑實(shí)驗(yàn)方案（wt%）

圖2 膨潤(rùn)土摻量對(duì)干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿凍融循環(huán)粘結(jié)強(qiáng)度的影響

3 提高干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿耐水粘結(jié)強(qiáng)度的增效劑研究

耐水粘結(jié)強(qiáng)度性能也是干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿性能的重要指標(biāo)，外墻和洗手間及墻體滲水區(qū)域的貼磚都可能出現(xiàn)浸水現(xiàn)象，因此要求干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿具有良的耐水粘結(jié)強(qiáng)度性能；需要進(jìn)一步降低干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿的吸水率，增強(qiáng)其耐水粘結(jié)強(qiáng)度性能。

硬脂酸鈣是由氯化鈣與硬脂酸和棕櫚酸鈉鹽的混合物反應(yīng)生成的，再用水洗滌去除氯化鈉得到。其為白色粉末，不溶于水、冷的乙醇和乙醚，溶于熱苯、苯和松節(jié)油等有機(jī)溶劑，微溶于熱的乙醇和乙醚。在砂漿行業(yè)里，常用作砂漿的的防水劑和憎水劑。

3.1 實(shí)驗(yàn)方案

研究硬脂酸鈣不同摻量對(duì)干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿耐水粘結(jié)強(qiáng)度的影響。具體的實(shí)驗(yàn)方案見表3。干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿水料比為0.22。

表3 耐水粘結(jié)強(qiáng)度增效劑實(shí)驗(yàn)方案 （wt%）

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

從圖3 中可以發(fā)現(xiàn)，不摻入硬脂酸鈣時(shí)，耐水粘結(jié)強(qiáng)度值為0.45MPa，沒有達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)0.5MPa 的要求；當(dāng)硬脂酸鈣產(chǎn)量為0.5%時(shí)，耐水粘結(jié)強(qiáng)度值為0.52MPa，初步達(dá)到了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求；當(dāng)硬脂酸鈣摻量為1%時(shí)，耐水粘結(jié)強(qiáng)度值為0.63MPa；當(dāng)硬脂酸鈣摻入量為1.5%時(shí)，耐水粘結(jié)強(qiáng)度值為0.75MPa；當(dāng)硬脂酸鈣摻入量為2%時(shí)，耐水粘結(jié)強(qiáng)度值為0.78MPa。硬脂酸鈣的摻入，可有效提高干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿的耐水粘結(jié)強(qiáng)度。隨著硬脂酸鈣摻量的增加，干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿的耐水粘結(jié)強(qiáng)度持續(xù)增加，當(dāng)摻量高于1.5%之后，干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿的耐水粘結(jié)強(qiáng)度的增加趨勢(shì)趨于平緩。硬脂酸鈣不溶于水，且密度（1.08g/cm3）與水接近，可懸浮于水中，當(dāng)摻入到干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿中，均勻地分散于漿體中，在漿體硬化過程中，隨著水的消耗，硬脂酸鈣分散固定在干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿中，粘附在干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿的表面與孔壁，而由于硬脂酸鈣的憎水性，使得干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿對(duì)水的潤(rùn)濕性變差，降低砂漿的吸水性能，砂漿中毛細(xì)孔對(duì)水的吸收減少，降低了水對(duì)干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞，從而提高了砂漿的耐水粘結(jié)強(qiáng)度。硬脂酸鈣可以作為提高干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿耐水粘結(jié)強(qiáng)度的增效劑。

圖3 硬脂酸鈣摻量對(duì)干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿耐水粘結(jié)強(qiáng)度的影響

4 提高干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿熱老化粘結(jié)強(qiáng)度和壓折比的增效劑研究

干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿使用最多的添加劑為可再分散乳膠粉。可再分散乳膠粉（簡(jiǎn)稱膠粉）是通過乳液聚合反應(yīng)制得聚合物膠乳后，再經(jīng)過噴霧干燥后得到的粉體[5]。膠粉顆粒在與水混合后，會(huì)再次變回乳液，并保持有乳液所具有的特征，在砂漿硬化過程中逐步脫水，形成聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，改善砂漿的性能。

4.1 實(shí)驗(yàn)方案

實(shí)驗(yàn)中采用的是由醋酸乙烯與乙烯共聚得到的膠粉（EVA 膠粉），改變EVA 膠粉的摻量，研究EVA 對(duì)干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿的熱老化和壓折比影響。具體實(shí)驗(yàn)配比見表4。干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿水料比為0.23。

表4 熱老化粘結(jié)強(qiáng)度和壓折比增效劑實(shí)驗(yàn)方案（wt%）

4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

從圖4 中可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)不摻入EVA 膠粉時(shí)，干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿的熱老化粘結(jié)強(qiáng)度值為0.32MPa，遠(yuǎn)達(dá)不到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)0.5MPa 的要求，隨著EVA 膠粉的摻入量的提高，干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿的熱老化粘結(jié)強(qiáng)度不斷增大，當(dāng)EVA 膠粉摻入量為2.5%時(shí)，干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿的熱老化粘結(jié)強(qiáng)度值為0.40MPa，當(dāng)EVA 膠粉摻入量為5%時(shí)，干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿的熱老化粘結(jié)強(qiáng)度值為0.53MPa，初步滿足了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，當(dāng)EVA 膠粉摻入量為7.5%時(shí)，干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿的熱老化粘結(jié)強(qiáng)度值為0.61Mpa，當(dāng)EVA 膠粉摻入量為10%時(shí)，干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿的熱老化粘結(jié)強(qiáng)度值為0.67MPa。當(dāng)不摻入EVA膠粉時(shí)，干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿的壓折比值為4.06，遠(yuǎn)達(dá)不到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)3.0 的要求，隨著EVA 膠粉的摻入量的提高，干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿的壓折比不斷降低，當(dāng)EVA 膠粉摻入量為2.5%時(shí)，干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿的壓折比值為3.18，當(dāng)EVA 膠粉摻入量為5%時(shí)，干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿的壓折比值為2.93，初步滿足了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，當(dāng)EVA 膠粉摻入量為7.5%時(shí)，干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿的壓折比值為2.83，當(dāng)EVA 膠粉摻入量為10%時(shí)，干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿的壓折比值為2.72。EVA 膠粉的摻入使干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿的熱老化和壓折比性能得到改善。

圖4 EVA 膠粉摻量對(duì)干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿熱老化粘結(jié)強(qiáng)度和壓折比的影響

這是由于：EVA 膠粉與漿體混合，溶于水形成乳膠，均勻地分散于漿體內(nèi)部，在漿體的硬化過程中形成的乳膠膜，粘附在水化產(chǎn)物和集料表面，隨著水泥凝膠結(jié)構(gòu)的發(fā)展，乳膠聚集于在凝膠體、集料間的孔洞中，最后由于水泥水化、基層吸收與表面蒸發(fā)作用，水分減少，乳膠聚結(jié)成膜，把水化產(chǎn)物粘結(jié)在一起，形成一個(gè)完整的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這樣一個(gè)聚合物的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)提高了干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿的韌性，降低了砂漿的剛性，從而降低了砂漿的壓折比，同時(shí)聚合物的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)加強(qiáng)了砂漿內(nèi)部結(jié)構(gòu)的粘連，即提高了干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿的抗拉能力，并隨著EVA 的摻量增大，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越完整，抗拉性能越好，從而提高了干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿的粘結(jié)強(qiáng)度。隨著EVA 膠粉摻量的增加，熱老化作用削弱的粘結(jié)強(qiáng)度不足以與增加EVA 膠粉作用增加的粘結(jié)強(qiáng)度相抵，表現(xiàn)出熱老化粘結(jié)強(qiáng)度增加。綜合上述分析，EVA 膠粉可以作為提高干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿熱老化粘結(jié)強(qiáng)度和壓折比的增效劑。

5 結(jié)論

本文研究了摻加不同種添加劑對(duì)干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿各項(xiàng)性能的影響，得出以下結(jié)論：

⑴HPMC 對(duì)干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿的保水性有較好的效果，同時(shí)HPMC 具有引氣作用，可改善干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿的施工性能，從而提高干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿晾置時(shí)間粘結(jié)強(qiáng)度，當(dāng)摻量為水泥質(zhì)量的0.25%時(shí)，晾置時(shí)間粘結(jié)強(qiáng)度為0.63MPa。HPMC 可作為提高干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿晾置時(shí)間粘結(jié)強(qiáng)度的增效劑。

⑵膨潤(rùn)土的吸水膨脹性，吸附性等性能及特有的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，對(duì)摻入后砂漿的彈性模量降低和抗?jié)B性增加有改善作用，有效減小了凍融循環(huán)交替過程中產(chǎn)生的破壞應(yīng)力，從而提高了干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿凍融循環(huán)粘結(jié)強(qiáng)度，當(dāng)摻量為水泥質(zhì)量的15%時(shí)凍融循環(huán)粘結(jié)強(qiáng)度達(dá)到0.53Mpa。膨潤(rùn)土可以作為提高干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿凍融循環(huán)粘結(jié)強(qiáng)度的增效劑。

⑶摻入硬脂酸鈣可有效降低干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿的吸水性，提高耐水性。摻入水泥質(zhì)量的0.5%時(shí)，耐水粘結(jié)強(qiáng)度值為0.52MPa?？梢宰鳛樘岣吒苫焯沾纱u粘結(jié)砂漿耐水粘結(jié)強(qiáng)度的增效劑。

⑷摻入可再分散乳膠粉EVA 后，在干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿內(nèi)部形成聚合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)并成膜，提高了干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿的韌性，同時(shí)提高了抗拉粘結(jié)力，當(dāng)EVA 膠粉摻量為水泥質(zhì)量的5%時(shí)，干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿的熱老化粘結(jié)強(qiáng)度值為0.53MPa，壓折比值為2.93。EVA 膠粉可以作為提高干混陶瓷磚粘結(jié)砂漿熱老化粘結(jié)強(qiáng)度和壓折比的增效劑。