混凝土基板对瓷砖粘结剂粘结强度的影响
【来源陶氏，龙湖科技，徐江】
摘要：通过选用不同掺量的纤维素醚和可再分散乳胶粉配方，研究是否预热处理混凝土基板对瓷砖粘结剂28 d 标准养护、水养、热养和20 min 开放时间粘结强度的影响。预热处理混凝土基板对瓷砖粘结剂的标养及开放时间后拉伸粘结强度的影响不是很大；但对水养及热养拉伸粘结强度会产生不同的影响。
关键词：瓷砖粘结剂；混凝土基板；预热处理；粘结强度
0 前言
为了解决瓷砖应用中空鼓、脱落等问题的发生，瓷砖粘结剂获得了不断的推广和普及。近年来，随着瓷砖粘贴技术的发展，瓷砖薄层粘贴法逐渐被人们接受，一方面这种方法可以节约材料和能源，提高施工效率；另一方面，随着瓷砖生产技术及人们对瓷砖要求的不断提高，玻化砖的使用也越来越多，传统的施工方法无法满足粘结强度的要求。对于瓷砖粘结剂的性能评估一般是用标准实验条件下的多种性能，包括粘结强度、开放时间、横向变形、抗滑移等性能测试来判定，其中不同养护条件下的粘结强度是瓷砖粘结剂的一项重要指标。混凝土板是评估这一指标的关键辅助材料之一，本文对原始混凝土板与将原始混凝土板进行预热处理后对瓷砖粘结剂粘结强度的影响进行对比。
1 原材料及试验方法
1．1 原材料
水泥：P·O42.5，浙江三狮集团生产；
砂：石英砂，0.1～0.5mm；
可再分散乳胶粉（RDP）：醋酸乙烯－乙烯共聚物，某进口牌号；
纤维素醚（CE）：甲基羟乙基纤维素醚 WALOCEL MW40000PFV、WALOCEL MKX25000PF20L，陶氏化学公司生产。
1．2 试验配方设计（见表1）
1．3 试验方法
根据JC/T 547—2005《陶瓷墙地砖粘结剂》标准要求进行制样、养护和粘结强度测试，试验条件为标准环境温度（23±2）℃，湿度（50±5）%，循环风速小于0.2 m/s。测试瓷砖粘结剂的标养拉伸粘结强度、水养拉伸粘结强度、热养拉伸粘结强度和20 min 开放时间的拉伸粘结强度。
1．4 混凝土基板处理
试验所用混凝土基板由国内某企业生产。根据JC/T547—2005 标准规定，混凝土基板的养护时间为1 d 标养后加6 d 水养及21 d 标养，而欧洲标准规定混凝土板必须养护90d 以上方可使用[1]。混凝土基板的一个重要指标是吸水量；在混凝土基板的贮存过程中，吸水量会随时间而变化。所以本试验同时使用了预热处理的混凝土板，即将原始混凝土板继续在70 ℃烘养3 d，然后标准环境养护1 d，使得吸水量保持在稳定的范围内，另外也可以保证其比较稳定的热膨胀或尺寸变化。经测试，原始混凝土板和预热处理后混凝土板的吸水量
（卡斯通管4 h）分别为1.25 mL 和1.1 mL。
2 试验结果与讨论
2．1 加水量测试
瓷砖粘结剂的需水量是一项非常重要的指标，不同的配方需水量不同。本实验采用陶氏化学公司内部测试方法来确定需水量：采用配备Helipath T 型转子的布氏旋转黏度计RV－DVIII 测试5.0 r/min 的砂浆稠度，一般控制在400～500Pa·s。若配方中纤维素醚及胶粉的掺量较高，则稠度控制在600～700 Pa·s。以MKX25000PF25L 为例，纤维素醚掺量0.3%和胶粉掺量1%，加水量26.5%，稠度为475 Pa·s，将两者掺量提高至0.5%和3%时，加水量上升至29%，稠度为652 Pa·s。若只提高胶粉掺量，加水量及稠度基本保持不变。因此，纤维素醚对加水量起决定作用，胶粉对加水量无明显影响。
2．2 湿砂浆密度测试
图1 为不同纤维素醚及胶粉掺量时湿砂浆密度变化情况。
由图1 可见，纤维素醚掺量为0.3%及胶粉掺量为1%时密度最大。若纤维素醚掺量不变，增加胶粉掺量至3%时，密度相应降低。当纤维素醚提高至0.5%时，密度最低。根据试验结果得知，胶粉和纤维素醚掺量的提高均会降低砂浆密度。这里所说的密度变化不考虑水泥及骨料的影响。
2．3 混凝土基板对瓷砖粘结剂标养粘结强度的影响
图2～图4 为是否预热处理混凝土基板对瓷砖粘结剂标养拉伸粘结强度的影响。
由图2 可见，在0.3%纤维素醚和1%胶粉的配方中，对于MKX25000PF25L，在原始混凝土基板与预热混凝土基板上的拉伸粘结强度没有明显不同；但对于MW40000PFV，在预热混凝土基板上的强度要高于原始混凝土基板。由图3 和图4 可见，当增加纤维素醚掺量至0.5%或胶粉掺量增至3%时，原始混凝土基板与预热混凝土基板上的拉伸粘结强度非常接近。
试验结果表明，在标养条件下，原始和预热处理混凝土基板对各配方的粘结强度的影响较小，所以在测试时混凝土基板可以不进行处理。2．4 混凝土基板对瓷砖粘结剂水养粘结强度的影响图5～图7 为是否预热处理混凝土基板对瓷砖粘结剂水养拉伸粘结强度的影响。
由图5 可见，对于0.3％的纤维素醚及1％的胶粉配方，瓷砖粘结剂对原始混凝土基板与预热混凝土基板的拉伸粘结强度没有很明显的差异。当增加胶粉掺量，对于2 种不同的纤维素醚配方，在预热混凝土基板上的水养拉伸粘结强度明显高于在原始混凝土基板上的水养拉伸粘结强度（见图6）；但当增加纤维素醚掺量至0.5％、胶粉掺量为3％时，预热板与原始板的结果几乎相同（见图7）。由此说明，纤维素醚及胶粉掺量相对较高（0.5%和3%）或较低（0.3%和1%）时，原始混凝土基板或预热混凝土基板对水养拉伸粘结强度的影响很小。但若纤维素醚掺量较低，胶粉掺量较高时，预热处理混凝土基板有助于水养拉伸粘结强度的提高。
在测试之前经过预热处理的混凝土基板，由于板的含水率会降低且水分分布均匀，所以在水养条件下对于较低纤维素醚掺量和较高胶粉掺量的瓷砖粘结剂表现出更好的粘结强度。2．5 混凝土基板对瓷砖粘结剂热养粘结强度的影响图8～图10 为是否预热处理混凝土基板对瓷砖粘结剂热养拉伸粘结强度的影响。
由图8 可见，对于0.3%纤维素醚和1%胶粉的配方，瓷砖粘结剂对原始混凝土基板的热养拉伸粘结强度要高于对预热处理混凝土基板的拉伸粘结强度。
由图9 和图10 可见，对于3%胶粉掺量的配方，不管纤维素醚掺量如何，对预热处理混凝土基板的拉伸粘结强度都要高于对原始混凝土基板。所以，不同混凝土基板对热养粘结强度的影响是不同的。即较低的纤维素醚及胶粉掺量时，对原始混凝土基板的热养拉伸粘结强度要高于预热处理混凝土基板的。但对于相对较高的胶粉掺量，不管纤维素醚掺量如何，对预热处理混凝土基板的热养粘结强度要高于对原始混凝土基板拉伸粘结强度。
另外，瓷砖粘结剂在原混凝土基板与预热板上的破坏形式也所不同。以0.5%MKX25000PF25L，3%RDP 为例，与原始混凝土基板的破坏发生在瓷砖粘结剂与混凝土基板的界面上（见图11），与预热板的破坏发生在瓷砖粘结剂与瓷砖的界面上（见图12）。这可能是由于混凝土基板在测试之前已经70℃烘过，热膨胀及变形趋于稳定，在热养条件下，当瓷砖粘结剂中含有较高掺量的胶粉时，其良好的柔性可以吸收由于温差等因素引起的应力，从而提高了与混凝土基板的粘结强度。
2．6 混凝土基板对瓷砖粘结剂20 min 开放时间后粘结强度的影响
图13～图15 为是否预热处理混凝土基板对瓷砖粘结剂20 min 开放时间后28 d 拉伸粘结强度的影响。由图13、图15 可见，对于0.3％纤维素醚和1％胶粉配方，或者0.5％纤维素醚和3％胶粉配方，是否预热处理混凝土基板对开放时间的28 d 拉伸粘结强度影响不大。
由图14 可见，而对于0.3％纤维素醚和3％胶粉的配方，预热处理混凝土板后，20 min 开放时间的28 d 拉伸粘结强度有所提高。
3 结语
通过对原始混凝土基板与将原始混凝土基板进行预热处理后对瓷砖粘结剂粘结强度的影响进行对比，结果表明，预热处理混凝土基板对瓷砖粘结剂的标养及开放时间后拉伸粘结强度的影响不是很大，但对水养及热养拉伸粘结强度会产生不同的影响。所以，预热处理混凝土基板对瓷砖粘结剂水养和热养粘结性能的测试应该是一种比较可行的方法，可以更客观地评估瓷砖粘结剂的性能。
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【来源陶氏，龙湖科技，徐江】
摘要：通过选用不同掺量的纤维素醚和可再分散乳胶粉配方，研究是否预热处理混凝土基板对瓷砖粘结剂28 d 标准养护、水养、热养和20 min 开放时间粘结强度的影响。预热处理混凝土基板对瓷砖粘结剂的标养及开放时间后拉伸粘结强度的影响不是很大；但对水养及热养拉伸粘结强度会产生不同的影响。
关键词：瓷砖粘结剂；混凝土基板；预热处理；粘结强度
0 前言
为了解决瓷砖应用中空鼓、脱落等问题的发生，瓷砖粘结剂获得了不断的推广和普及。近年来，随着瓷砖粘贴技术的发展，瓷砖薄层粘贴法逐渐被人们接受，一方面这种方法可以节约材料和能源，提高施工效率；另一方面，随着瓷砖生产技术及人们对瓷砖要求的不断提高，玻化砖的使用也越来越多，传统的施工方法无法满足粘结强度的要求。对于瓷砖粘结剂的性能评估一般是用标准实验条件下的多种性能，包括粘结强度、开放时间、横向变形、抗滑移等性能测试来判定，其中不同养护条件下的粘结强度是瓷砖粘结剂的一项重要指标。混凝土板是评估这一指标的关键辅助材料之一，本文对原始混凝土板与将原始混凝土板进行预热处理后对瓷砖粘结剂粘结强度的影响进行对比。
1 原材料及试验方法
1．1 原材料
水泥：P·O42.5，浙江三狮集团生产；
砂：石英砂，0.1～0.5mm；
可再分散乳胶粉（RDP）：醋酸乙烯－乙烯共聚物，某进口牌号；
纤维素醚（CE）：甲基羟乙基纤维素醚 WALOCEL MW40000PFV、WALOCEL MKX25000PF20L，陶氏化学公司生产。
1．2 试验配方设计（见表1）
1．3 试验方法
根据JC/T 547—2005《陶瓷墙地砖粘结剂》标准要求进行制样、养护和粘结强度测试，试验条件为标准环境温度（23±2）℃，湿度（50±5）%，循环风速小于0.2 m/s。测试瓷砖粘结剂的标养拉伸粘结强度、水养拉伸粘结强度、热养拉伸粘结强度和20 min 开放时间的拉伸粘结强度。
1．4 混凝土基板处理
试验所用混凝土基板由国内某企业生产。根据JC/T547—2005 标准规定，混凝土基板的养护时间为1 d 标养后加6 d 水养及21 d 标养，而欧洲标准规定混凝土板必须养护90d 以上方可使用[1]。混凝土基板的一个重要指标是吸水量；在混凝土基板的贮存过程中，吸水量会随时间而变化。所以本试验同时使用了预热处理的混凝土板，即将原始混凝土板继续在70 ℃烘养3 d，然后标准环境养护1 d，使得吸水量保持在稳定的范围内，另外也可以保证其比较稳定的热膨胀或尺寸变化。经测试，原始混凝土板和预热处理后混凝土板的吸水量
（卡斯通管4 h）分别为1.25 mL 和1.1 mL。
2 试验结果与讨论
2．1 加水量测试
瓷砖粘结剂的需水量是一项非常重要的指标，不同的配方需水量不同。本实验采用陶氏化学公司内部测试方法来确定需水量：采用配备Helipath T 型转子的布氏旋转黏度计RV－DVIII 测试5.0 r/min 的砂浆稠度，一般控制在400～500Pa·s。若配方中纤维素醚及胶粉的掺量较高，则稠度控制在600～700 Pa·s。以MKX25000PF25L 为例，纤维素醚掺量0.3%和胶粉掺量1%，加水量26.5%，稠度为475 Pa·s，将两者掺量提高至0.5%和3%时，加水量上升至29%，稠度为652 Pa·s。若只提高胶粉掺量，加水量及稠度基本保持不变。因此，纤维素醚对加水量起决定作用，胶粉对加水量无明显影响。
2．2 湿砂浆密度测试
图1 为不同纤维素醚及胶粉掺量时湿砂浆密度变化情况。
由图1 可见，纤维素醚掺量为0.3%及胶粉掺量为1%时密度最大。若纤维素醚掺量不变，增加胶粉掺量至3%时，密度相应降低。当纤维素醚提高至0.5%时，密度最低。根据试验结果得知，胶粉和纤维素醚掺量的提高均会降低砂浆密度。这里所说的密度变化不考虑水泥及骨料的影响。
2．3 混凝土基板对瓷砖粘结剂标养粘结强度的影响
图2～图4 为是否预热处理混凝土基板对瓷砖粘结剂标养拉伸粘结强度的影响。
由图2 可见，在0.3%纤维素醚和1%胶粉的配方中，对于MKX25000PF25L，在原始混凝土基板与预热混凝土基板上的拉伸粘结强度没有明显不同；但对于MW40000PFV，在预热混凝土基板上的强度要高于原始混凝土基板。由图3 和图4 可见，当增加纤维素醚掺量至0.5%或胶粉掺量增至3%时，原始混凝土基板与预热混凝土基板上的拉伸粘结强度非常接近。
试验结果表明，在标养条件下，原始和预热处理混凝土基板对各配方的粘结强度的影响较小，所以在测试时混凝土基板可以不进行处理。2．4 混凝土基板对瓷砖粘结剂水养粘结强度的影响图5～图7 为是否预热处理混凝土基板对瓷砖粘结剂水养拉伸粘结强度的影响。
由图5 可见，对于0.3％的纤维素醚及1％的胶粉配方，瓷砖粘结剂对原始混凝土基板与预热混凝土基板的拉伸粘结强度没有很明显的差异。当增加胶粉掺量，对于2 种不同的纤维素醚配方，在预热混凝土基板上的水养拉伸粘结强度明显高于在原始混凝土基板上的水养拉伸粘结强度（见图6）；但当增加纤维素醚掺量至0.5％、胶粉掺量为3％时，预热板与原始板的结果几乎相同（见图7）。由此说明，纤维素醚及胶粉掺量相对较高（0.5%和3%）或较低（0.3%和1%）时，原始混凝土基板或预热混凝土基板对水养拉伸粘结强度的影响很小。但若纤维素醚掺量较低，胶粉掺量较高时，预热处理混凝土基板有助于水养拉伸粘结强度的提高。
在测试之前经过预热处理的混凝土基板，由于板的含水率会降低且水分分布均匀，所以在水养条件下对于较低纤维素醚掺量和较高胶粉掺量的瓷砖粘结剂表现出更好的粘结强度。2．5 混凝土基板对瓷砖粘结剂热养粘结强度的影响图8～图10 为是否预热处理混凝土基板对瓷砖粘结剂热养拉伸粘结强度的影响。
由图8 可见，对于0.3%纤维素醚和1%胶粉的配方，瓷砖粘结剂对原始混凝土基板的热养拉伸粘结强度要高于对预热处理混凝土基板的拉伸粘结强度。
由图9 和图10 可见，对于3%胶粉掺量的配方，不管纤维素醚掺量如何，对预热处理混凝土基板的拉伸粘结强度都要高于对原始混凝土基板。所以，不同混凝土基板对热养粘结强度的影响是不同的。即较低的纤维素醚及胶粉掺量时，对原始混凝土基板的热养拉伸粘结强度要高于预热处理混凝土基板的。但对于相对较高的胶粉掺量，不管纤维素醚掺量如何，对预热处理混凝土基板的热养粘结强度要高于对原始混凝土基板拉伸粘结强度。
另外，瓷砖粘结剂在原混凝土基板与预热板上的破坏形式也所不同。以0.5%MKX25000PF25L，3%RDP 为例，与原始混凝土基板的破坏发生在瓷砖粘结剂与混凝土基板的界面上（见图11），与预热板的破坏发生在瓷砖粘结剂与瓷砖的界面上（见图12）。这可能是由于混凝土基板在测试之前已经70℃烘过，热膨胀及变形趋于稳定，在热养条件下，当瓷砖粘结剂中含有较高掺量的胶粉时，其良好的柔性可以吸收由于温差等因素引起的应力，从而提高了与混凝土基板的粘结强度。
2．6 混凝土基板对瓷砖粘结剂20 min 开放时间后粘结强度的影响
图13～图15 为是否预热处理混凝土基板对瓷砖粘结剂20 min 开放时间后28 d 拉伸粘结强度的影响。由图13、图15 可见，对于0.3％纤维素醚和1％胶粉配方，或者0.5％纤维素醚和3％胶粉配方，是否预热处理混凝土基板对开放时间的28 d 拉伸粘结强度影响不大。
由图14 可见，而对于0.3％纤维素醚和3％胶粉的配方，预热处理混凝土板后，20 min 开放时间的28 d 拉伸粘结强度有所提高。
3 结语
通过对原始混凝土基板与将原始混凝土基板进行预热处理后对瓷砖粘结剂粘结强度的影响进行对比，结果表明，预热处理混凝土基板对瓷砖粘结剂的标养及开放时间后拉伸粘结强度的影响不是很大，但对水养及热养拉伸粘结强度会产生不同的影响。所以，预热处理混凝土基板对瓷砖粘结剂水养和热养粘结性能的测试应该是一种比较可行的方法，可以更客观地评估瓷砖粘结剂的性能。
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