不同環境下，瓷磚背膠對水泥砂漿和瓷磚膠的粘接性能有什么差異？

瓷磚背膠在不同環境下的粘接強度研究

摘 要：探討了乳液型、干粉型和雙組分等三類瓷磚背膠在常溫、浸水、高溫、凍融等不同環境條件下，以及上述瓷磚背膠對水泥砂漿和瓷磚膠、玻化磚和陶瓷磚的粘接性能的差異。實驗結果表明：瓷磚背膠對水泥砂漿、瓷磚膠都有一定的增強效果，而且雙組分瓷磚背膠在浸水、凍融和熱老化都能比其他 ２ 類背膠產品保持更好的粘接強度，與瓷磚膠搭配使用時整體粘接強度更強。另外，隨著瓷磚吸水率的增大，不同的瓷磚粘接材料對瓷磚的粘接強度均呈現上升趨勢，吸水率越低的瓷磚對瓷磚粘接材料的要求就越高。

關鍵詞：瓷磚；背膠；粘接強度。

    隨著瓷磚制造技術的發展以及人們的裝飾材料的要求提高，瓷磚產品越來越多樣化，部分產品已逐漸向更大更重和更低的吸水率轉變，因此對與瓷磚的粘結劑也有了更高的要求。在傳統的瓷磚鋪貼工藝中，多采用水泥黃沙制備的水泥砂漿，其在固化過程中會收縮開裂，造成瓷磚空鼓脫落，特別在低吸水率瓷磚上，水泥砂漿的粘接性能極其有限。另外就是傳統的工人未進行專業的訓練，在水泥砂漿的調配及鋪貼中多依賴于個人經驗或喜好，導致施工水平參差不齊，掉磚現象頻發。瓷磚背膠是一種新型的瓷磚粘接材料，施工方便，配合水泥砂漿或瓷磚膠使用時，能有效增強對瓷磚與基材的粘接強度，近幾年在瓷磚鋪貼領域得到了大力的發展和推廣。現今市面上的瓷磚背膠品類繁多，魚龍混雜，而消費者對此類新興產品的認知度普遍較低，容易被各類宣傳所誤導［１?２］。研究通過一系列的實驗，對比市面常見的幾類瓷磚背膠在不同條件下的粘接性能，為瓷磚背膠的應用提供理論依據［３?５］。

１ 實驗部分

1.1 實驗材料

    硅酸鹽水泥：Ｐ·Ｏ ４２． ５，安徽海螺水泥股份有限公司；河砂：６０ ～ １２０ 目，廣州志成新材料公司；玻化磚：吸水率 ＜ ０． ５％ ，市售；細炻磚：吸水率 ５％ ，市售；陶瓷磚：吸水率 ＞ １０％ ，市售；羥丙基甲基纖維素：ＨＰＭＣ１０００００Ｓ， 山東赫達股份有限公司；瓷磚膠：Ｃ１ 型，德高（廣州）建材有限公司；水泥砂漿塊：７０ ｍｍ × ７０ ｍｍ × ２０ ｍｍ，標格達精密儀器（廣州）有限公司；乳液型單組分瓷磚背膠 Ａ：工業級，市售；干粉型瓷磚背膠 Ｂ：工業級，市售；雙組分瓷磚背膠 Ｃ：工業級，市售。

1.2 實驗儀器

    萬能拉力試驗機：東莞天誠；ＤＨＬ７ － ９０５３Ａ 電熱鼓風干燥箱：上海精宏；ＳＦＪ － ４００ 高速分散機：上海現 代；ＬＲＨ － １００ＣＡ 低 溫 培 養 箱：上 海 一 恒；ＳＧＳ － ３５０Ｂ 砂漿干縮養護箱：獻縣鵬翼；ＮＤＪ － ８ｓ 旋轉黏度計：上海軒澄。

1.3 實驗步驟

    （１） 瓷磚背膠的刷／ 刮涂：將清理好的瓷磚背面，去除灰塵、脫模劑等雜物，再薄刷一層乳液型單組分瓷磚背膠，或按說明書比例加水混合的干粉型瓷磚背膠，涂抹均勻，然后晾置 ３ ～ ４ ｈ，待其干燥后，用水泥砂漿或瓷磚膠進行粘貼。。雙組分瓷磚背膠按說明書比例混合均勻后， 用批刀薄刮一層， 在２０ ｍｉｎ內用水泥砂漿或瓷磚膠進行粘貼；

    （２）基準砂漿的制備：將普通水泥砂漿按 ｍ（水泥）：ｍ（石英砂）∶ ｍ（纖維素）∶ ｍ（水） ＝１ ０００∶ １ ０００∶ ４∶２００ 的比例進行混合；

    （３）試樣的制作：按照 ＪＣ ／ Ｔ ５４７—２０１７ 用帶鋸齒刮刀在水泥塊上批刮水泥砂漿／ 瓷磚膠，再鋪貼瓷

磚，然后用 ２ ｋｇ 的砝碼試壓 ３０ ｓ；

    （４）試樣的養護：按照 ＪＣ ／ Ｔ ５４７—２０１７ 有關原粘接強度、浸水后、熱老化以及凍融后的粘接強度的相關養護要求進行養護；

    （５）養護結束后，用環氧 ＡＢ 膠將拉拔頭粘接在瓷磚上，在實驗環境中放置 ２４ ｈ 后進行粘接強度測試。

２ 結果與討論

2.1 標準養護下的粘接強度

    對比標準養護狀態下水泥砂漿與瓷磚膠及其二者與 ３ 種背膠產品搭配使用時，對吸水率 ０． ５ ％ 的玻化磚的粘接強度的不同。標準狀態下不同粘接材料的粘接強度，如圖 １ 所示。

    從圖 １ 可以看出，單純的水泥砂漿對低吸水率玻化磚的粘接強度不佳，僅為 ０． ２８ ＭＰａ，但當與乳液型 背 膠 搭 配 使 用 后 其 原 粘 接 強 度 可 達 到０． ８４ ＭＰａ，與干粉型背膠搭配也可達到 ０． ７５ ＭＰａ，均達到了 ＪＣ ／ Ｔ ５４７—２０１７ 中 Ｃ１ 級的要求。與雙組分背膠搭配后其粘接強度達到了 １． ２１ ＭＰａ，達到Ｃ２ 級的要求。可見，不同種類的背膠對水泥砂漿的粘接強度均有明顯的增效，其中雙組分背膠的增效最為顯著。這是因為傳統的水泥砂漿主要是通過滲入瓷磚的空隙中而起到的嵌固作用（圖 ２），隨著瓷磚的吸水率降低，密度變大，致密性更高，瓷磚上的孔隙率降低，水泥砂漿的嵌固效果不佳，導致粘接強度下降。而瓷磚背膠可以在瓷磚背面形成一層具有粘接強度的聚合物薄膜，在瓷磚與水泥砂漿中起到良好的橋接作用，形成牢固的化學和物理粘接力，顯著了提高水泥砂漿對瓷磚的粘接強度。雙組分背膠則除了上述的聚合物薄膜所起到的增效之外，其還增加了的無機組分以及通過造毛增加表面孔隙率可以為水泥砂漿提供更多的結合點，因此效果更加顯著［６?７］。

    另外，相比于水泥砂漿，使用瓷磚膠作為粘接材料對低吸水率瓷磚具有更高的粘接強度，與背膠搭配使用，粘接強度更強。因為瓷磚膠的組分中包含了水泥、細砂、膠粉和一些功能助劑，其中膠粉可以降低水泥用量、增加柔韌性，降低收縮、增加內聚性，提高粘接強度的作用，而功能助劑起到提供良好的和易性和施工性、保水性，保證水泥充分水化。

2.2 浸水養護條件下的粘接強度

    圖 ３ 是不同粘接材料經過浸水養護后的粘接強度。其對比圖 １ 可以發現，浸水之后，除了水泥砂漿之外，其他各試樣的粘接強度較標準養護試樣的粘接強度都有一定程度的下降。這是因為在浸水環境條件下，水泥的水化更加充分，強度增強，提高了機械嵌固力。而含有聚合物乳液或膠粉的其他試樣，由于受到水的入侵，提供粘接作用的聚合物膜的形態發生了溶脹，聚合物強度下降，化學與物理粘接力下降［８?１１］，雖其中的水泥基強度有一定程度增強，但整體粘接強度仍呈現下降態勢。

2.3 熱老化養護條件下的粘接強度

    熱老化狀態下不同粘接材料的粘接強度如圖 ４所示。

    從圖 ４ 可以看出，在高溫養護下，水泥砂漿的粘接強度有一定程度下降，這是由于水泥干燥過快，水化不充分因其的強度減弱。而瓷磚膠和使用瓷磚背膠的試樣的粘接強度則有不同程度的提高，因為隨著溫度的升高，使得聚合物鏈段充分的舒展和交聯，提高了對水泥砂漿層的滲透，降低孔隙率，從而使粘接力大幅度上升［７?１３］。

2.4 凍融養護條件下的粘接強度

    在經過浸水、凍結和解凍的多次循環之后，各試樣的粘接強度都有明顯的下降（見圖 ５）。這是由于凍融環境下晶體膨脹和收縮的反復作用，降低了聚合物膜的柔韌性，因此此時粘接強度比浸水時粘接強度略低［６］。以及在降溫過程中，加劇瓷磚與砂漿的相對變形、加速界面損傷的萌生和擴展，使得損傷面積和脫粘面積分別增加［１２］。

2.5 不同吸水率瓷磚的粘接強度

    不同吸水率瓷磚對不同瓷磚粘接材料的粘接強度，結果如圖 ６ 所示。

    由圖 ６ 可知，水泥砂漿對低吸水率瓷磚的粘接強度極低，而對 １０％ 吸水率瓷磚的粘接強度則能達到 ＪＣ ／ Ｔ ５４７—２０１７ 中 Ｃ１ 級的要求。而瓷磚膠和各瓷磚背膠對瓷磚的粘接強度也隨著吸水率的增大而增大。這說明隨著瓷磚吸水率的增大，不同的瓷磚粘接材料對瓷磚的粘接強度均呈現上升趨勢，說明瓷磚的吸水率對瓷磚粘接強度有很大影響。這是因為背面的孔隙率越高，比表面積越大，使得水泥砂漿可以更好的滲透進孔隙中，達到更好的嵌固效果。瓷磚背膠也同樣與瓷磚有了更大的粘接面，粘接強度更強。由此也可知，吸水率越低的瓷磚對瓷磚粘接材料的要求就越高［６］。

2.6 不同瓷磚背膠粘接強度的斷裂面

    在瓷磚背膠的粘接強度試驗中，不同的瓷磚背膠的斷裂面情況都有不同，具體如圖 ７ 所示。

    從圖 ７ 可以看出，乳液型背膠的斷裂面為水泥砂漿與水泥砂漿塊的粘接面，說明乳液型背膠與瓷磚及水泥砂漿三者之間的粘接強度大于水泥砂漿與水泥砂漿塊的粘接強度。干粉型背膠的斷裂面為干粉背膠層與瓷磚的粘接面，說明所試驗值等于粘接強度。而雙組分背膠的破壞形式為水泥砂漿層的內聚破壞［１４］，也說明其與瓷磚及水泥砂漿三者之間的粘接力大于水泥砂漿自身的內聚力。根據試驗結果可得試樣的粘接強度大小依次為：雙組分背膠、乳液型背膠、干粉型背膠。

３ 結語

    （１）通過測試市售的 ３ 類背膠產品，表明瓷磚背膠對水泥砂漿、瓷磚膠都有一定的增強效果，其增強程度大小依次分別為雙組分背膠、乳液型背膠、干粉型背膠；

    （２）雙組分瓷磚背膠在浸水、凍融和熱老化都能比其他兩類背膠產品保持更好的粘接強度，與瓷磚膠搭配使用時整體粘接強度更強；

    （３）隨著瓷磚吸水率的增大，不同的瓷磚粘接材料對瓷磚的粘接強度均呈現上升趨勢，吸水率越低的瓷磚對瓷磚粘接材料的要求就越高。