豆少華

（東方雨虹砂粉科技集團有限公司，北京 100123）

0 前 言

以水泥基瓷磚膠為代表的預拌砂漿膠粘強度是水泥砂漿的數(shù)倍，同時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。同時，瓷磚膠等預拌砂漿取代現(xiàn)拌現(xiàn)用的水泥砂漿后，也將大大降低裝修現(xiàn)場的粉塵污染，對于改善工人工作條件及推動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)量問題，對于消費者來說，瓷磚鋪貼的難點在于監(jiān)督。作為一項“隱蔽工程”，瓷磚貼得夠不夠牢固，會不會空鼓，短時間內(nèi)很難看出來。超60%受訪者遭遇過瓷磚空鼓、脫落的問題。而關于原因的調(diào)查，64%的受訪者認為是原來墻體的基面沒有處理好；62%的受訪者認為是由于瓷磚鋪貼產(chǎn)品質(zhì)量不好；還有56%的受訪者認為是師傅鋪貼瓷磚時工藝不正確[1]。

對于如何提高瓷磚膠的性能來降低瓷磚膠空鼓、脫落風險，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強度；另一方面，減小瓷磚膠的干縮值。寧鐿彭等[2]通過研究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)部形成高粘結力的網(wǎng)狀膜結構，填充改性砂漿的孔隙，使?jié){體內(nèi)部更加密實，進而增強了改性砂漿的耐久性。何俊鵬等[3]通過研究單組分背膠在瓷磚鋪貼中的應用，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強度，但能在剛性的瓷磚膠與瓷磚之間形成一層柔性過渡層，起到吸收溫度形變應力的作用，進而減少空鼓，提高瓷磚鋪貼體系的安全性。范敦城[4]通過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強度。詹疆淮等[5]研究發(fā)現(xiàn)，隨著堿當量和礦渣摻量增加，粉煤灰-礦渣砂漿抗壓、抗折強度呈逐漸提高趨勢，吸水率和干燥收縮呈逐漸減小趨勢。高昱和張琳[6]通過在干混砂漿中摻入木質(zhì)纖維，來達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用，一方面在于研發(fā)出更優(yōu)質(zhì)的配方，應用于生產(chǎn)生活中；另一方面，也要注意實際施工中的規(guī)范性。本文介紹的“非標施工”，泛指不按標準施工工藝要求進行瓷磚膠拌合及鋪貼。文章僅在實驗室的角度從瓷磚膠施工拌合加水量、施工時間、在成品瓷磚膠中摻入河砂、水泥、乳膠粉5 方面來探討這些非標施工對瓷磚膠性能的影響。

1 試 驗

1.1 試驗原料

水泥：P·O42.5 冀東水泥，3 d 抗折、抗壓強度分別為5.2、33.5 MPa，28 d 抗折、抗壓強度分別為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、鈣基膨潤土等，市售；水：自來水。

表1 河砂的粒徑分布

1.2 試驗儀器設備

精密鼓風干燥箱（BPG-9156A）、水泥混凝土恒溫恒濕標準養(yǎng)護箱（HBY-40A）、水泥膠砂攪拌機（JJ-5）、拉伸粘結強度試驗機（LBY-V1）、全自動抗折抗壓一體機（TYE-300D）、水泥膠砂流動度測定儀（NDJ-3）、水泥膠砂振實臺（ZS-15）、金屬絲編制網(wǎng)試驗篩（中國航空工業(yè)第五四零廠產(chǎn)）。

1.3 試驗設計

按照表2 配方，配制符合GB/T 25181—2019《預拌砂漿》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。瓷磚膠的性能測試結果見表3。

表2 瓷磚膠配方g

表3 瓷磚膠的性能測試結果

1.4 性能測試方法

晾置強度、原強度與浸水強度試件成型、養(yǎng)護及測試均按照JC/T 547—2017 中相關要求進行。

干縮率是影響其性能的一個重要因素，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、相對濕度為50%時可達0.4 mm/m。可見，干縮值是收縮中最大的影響因素，干縮值大會影響其體積穩(wěn)定性[8]，干縮等積蓄的內(nèi)應力會導致瓷磚系統(tǒng)出現(xiàn)空鼓、脫落等破壞[9]。此次試驗按照JC/T 603—2004《水泥膠砂干縮試驗方法》對瓷磚膠成型干縮試件，在[（23±2）℃，相對濕度（90±5）%]的環(huán)境中養(yǎng)護（48±2）h 后拆模，拆模后的干縮試件在[（23±2）℃，相對濕度（50±5）%]環(huán)境中養(yǎng)護4 h 后測試初長，隨后在[（23±2）℃，相對濕度（50±5）%]環(huán)境中養(yǎng)護26 d 后，測其成型后28 d 的最終長度，干縮率按照JC/T 603—2004 計算。

2 結果與討論

2.1 加水量變化對瓷磚膠性能的影響

一般在產(chǎn)品包裝上，均有標注指導加水量范圍，如加水量范圍標準為：最佳加水量±20 g/kg。此項試驗，按照表2 配制瓷磚膠樣品后，以“最佳加水量”為對照組，加水量±20 g 作為2個試驗組，分別成型DTA-1、C1 與C2 瓷磚膠。測試加水量變化對瓷磚膠性能的影響，結果見表4。

表4 加水量變化對瓷磚膠性能的影響

由表4 可見，3 種瓷磚膠在最佳加水量時，其拉伸粘結強度總體上表現(xiàn)最好，在加水量±20 g 的變化中其拉伸粘結強度損失不大。減少加水量引起的拉伸粘結強度損失，是由于加水量不足，導致產(chǎn)品中水泥水化不完全。而增加加水量引起的28 d 原強度和浸水強度損失，是由于加水量過多，瓷磚膠硬化后內(nèi)部孔隙增多，使其內(nèi)部材料間的粘結面積減少從而降低其拉伸粘結強度；晾置強度在加水量增加時，隨之增高，是因為多加入的水作為在開放時間20 min（或30 min）過程中瓷磚膠蒸發(fā)水的補充，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 組因為配方更復雜，其所受影響更為明顯；DTA-1 組與C1 組因為配方中水泥與河砂用量相近，其干縮率變化基本同步。

2.2 施工時間對瓷磚膠拉伸粘結強度的影響

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C3S 的水化阻礙會造成砂漿硬化過程的延遲，而C3A/CaSO4系統(tǒng)誘導期的延長則會使砂漿的凝結推遲[10]，從而對瓷磚膠整體起到了緩凝作用。不過，拌合后施工時間過長，可能依然對瓷磚膠拉伸粘結強度產(chǎn)生不利影響。將拌合后靜置2.5 h 與4.0 h 的瓷磚膠作為試驗組，與對照組（拌合完成即用）進行對比，施工時間對瓷磚膠拉伸粘結強度的影響見表5。

表5 施工時間對瓷磚膠拉伸粘結強度的影響

由表5 可見，3 種瓷磚膠在拌合完靜置2.5 h 時的拉伸粘結強度略有降低，而在靜置4.0 h 時其拉伸粘結強度降低更多。分析原因：一方面，因為長時間靜置，瓷磚膠本身水分蒸發(fā)，表層結皮，在成型過程中這些結皮的瓷磚膠混入其余瓷磚膠中，作為不良雜質(zhì)影響整體拉伸粘結強度；另一方面，漿體中的水泥臨近或開始失去塑性，使用時一定程度上影響了其拉伸粘結強度。3 種瓷磚膠中，C2 組所受影響較小，這是因為C2 瓷磚膠的配方中含有約5%可再分散乳膠粉，當砂漿采用可再分散乳膠粉改性時，在砂漿干透后，已經(jīng)形成的乳膠膜進一步聚結（乳膠成膜的最后階段），砂漿由此繼續(xù)獲得內(nèi)聚強度和拉伸粘結強度的增長[11]，對瓷磚膠拉伸粘結強度起到一定的補充作用。

2.3 河砂替代量對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)計量、混合而成的混合物，在使用地點按規(guī)定比例加水或配套組分拌合使用[12]。而在實際施工中，有時為降低施工成本，在成品瓷磚膠中摻入黃砂進行施工。在成品瓷磚膠中，河砂按5%、10%、20%等質(zhì)量替代瓷磚膠，與對照組進行性能對比，研究河砂替代量對成品瓷磚膠性能的影響，結果見表6。

表6 河砂替代量對成品瓷磚膠性能的影響

由表6 可見，無論是配方最簡單的DTA-1 組瓷磚膠，還是配方最復雜的C2 組瓷磚膠，其各項拉伸粘結強度都隨著河砂替代量的增加而降低。因為隨著河砂替代量增加，瓷磚膠中水泥用量逐漸降低，當水泥用量較低時，水泥漿體數(shù)量不足，漿體的黏度較小，對瓷磚的粘結力較弱[13]。同樣，由于C2組配方復雜，在各組分的協(xié)同作用下，其拉伸粘結強度降低得更加平緩。隨著河砂替代量的增加，瓷磚膠的干縮率有所減小，這是因為河砂不會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強度，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，與對照組進行性能對比，水泥替代量對瓷磚膠性能的影響見表7。

表7 水泥替代量對瓷磚膠性能的影響

由表7 可見，隨著水泥替代量的增加，3 種瓷磚膠的干縮率均大幅增大，這是因為瓷磚粘結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強度反而降低了，因為一方面增加水泥用量，會降低骨料（河砂）的骨架支撐作用[13]；另一方面，當水泥用量達到45%左右時，瓷磚膠與瓷磚之間的結合力主要是機械錨固和分子間范德華力的物理吸附作用，由于測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，當水泥用量達到一定水平后，拉伸粘結強度不再明顯提高[15]，結合干縮率增大，瓷磚與瓷磚膠間的剪切力一直蓄積，進而影響瓷磚膠的自身拉伸粘結強度。所以在實際應用中，絕大多數(shù)瓷磚膠并非是由于自身拉伸粘結強度不夠而導致的空鼓、掉磚等貼合問題，而是由于室內(nèi)外環(huán)境變化和隨著貼合時間變久而引起的收縮問題[8]。

2.5 乳膠粉替代量對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。確實瓷磚膠作為改性砂漿的一種，加入VAE 乳膠粉促進了水泥砂漿后期水化，從而進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，與對照組進行性能對比，乳膠粉替代量對瓷磚膠性能的影響見表8。

表8 乳膠粉替代量對瓷磚膠性能的影響

由表8 可見，隨著乳膠粉替代量的增加，3 種瓷磚膠的原強度、晾置與浸水強度都實現(xiàn)了穩(wěn)定提升。乳膠粉提高瓷磚膠原強度的主要原因是其與水泥能形成網(wǎng)絡護穿結構，封閉了瓷磚膠內(nèi)部空隙，加強了骨料之間的粘結[16]；乳膠粉提高瓷磚膠晾置強度的原因在于，可再分散乳膠粉能夠吸附一定量的水分，使瓷磚膠快速地潤濕陶瓷磚，并滲透到陶瓷磚孔隙中，形成機械互鎖[16]；乳膠粉提高瓷磚膠浸水強度的原因在于其提高了瓷磚膠的密實度，水分不易進入瓷磚膠內(nèi)部（瓷磚膠與瓷磚界面的范德華力由于浸水后水分進入會遭到破壞），范德華力破壞趨勢放緩，這對瓷磚膠的浸水強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，拉伸粘結強度提升效果不如DTA-1 組與C1 組，說明乳膠粉用量在超過5%以后，對瓷磚膠拉伸粘結強度的提高有限。

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，從而導致瓷磚膠收縮值增大[17]?？傮w來說，增加適量的乳膠粉對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5%，因為加入1%~5%的可再分散乳膠粉，引起的附加收縮很??；但當用量達10%~15%時，收縮大幅度增大[18]。雖說由于高乳膠粉用量引起的干縮率增大，未必會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 論

（1）瓷磚膠在拌合過程中，加水量過少會導致水泥水化不完全，加水量過多會導致瓷磚膠內(nèi)孔隙過多，2 種情況都會引起瓷磚膠的拉伸粘結強度降低，應當在合適加水量范圍內(nèi)拌合瓷磚膠。

（2）瓷磚膠拌合完成后，應當在規(guī)定時間內(nèi)完成施工，拌合完成后的瓷磚膠超長時間施工會降低其拉伸粘結強度。

（3）河砂替代量的增加，雖然會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強度的降低，對瓷磚膠的性能帶來的不良影響更大。

（4）水泥替代量的增加，不僅對瓷磚膠拉伸粘結強度的提高不明顯，而且隨著水泥用量的增加引起的干縮增大，會增加空鼓、掉轉(zhuǎn)的風險。

（5）當乳膠粉用量不大于5%時，能提高瓷磚膠的拉伸粘結強度，但同時會增大瓷磚膠的干縮率，乳膠粉的用量不宜大于5%。

（6）非標施工對瓷磚膠性能有不同程度的損傷，依據(jù)施工指導進行標準化施工才能充分發(fā)揮出瓷磚膠的性能。