摘要:本文研究了水泥、乳胶粉、纤维素醚、憎水剂、聚羧酸减水剂对瓷砖胶粘剂性能的影响。试验结果表明，随着水泥用量增加，瓷砖胶的耐水性能增强，耐热性能衰减；不同Tg值的胶粉对瓷砖胶原强、浸水、耐老化性能影响各不相同；憎水剂并不能改善耐水强度，甚至会导致耐水强度降低；聚羧酸减水剂可显著提高瓷砖胶各方面的粘结性能。  

1  前言

瓷砖胶粘剂具有良好的粘结强度、耐水性、抗冻性、耐老化性及抗垂挂等施工性能，广泛用于大理石、玻化砖/微晶砖等低吸水率装饰材料的粘贴，适用于内外墙面、地面、浴室、厨房等环境中。在实际应用中，瓷砖胶经常出现空鼓、剥落等现象，为了进一步优化瓷砖胶配方，解决瓷砖空鼓、掉落等问题，本次试验针对水泥及添加剂对瓷砖胶粘结性能的影响进行了探究。

2  试验

2.1 原材料

盘固P.O42.5；重钙粉，300-400目；河砂，30-100目；可再分散乳胶粉，ZJ-7015(Tg值 = 18℃)，ZJ-6017(Tg值 =16℃)，ZJ-6015(Tg值 = 8℃)，ZJ-6034(Tg值 = -10℃)，江苏兆佳建材科技有限公司生产；丁苯胶粉，市售；纤维素醚（100000mPa.s，60000mPa.s，40000mPa.s ，A厂家生产），（ 60000mPa.s， B厂家生产）；憎水剂，A厂家、B厂家生产；聚羧酸高性能减水剂，ZJ-PC8020，江苏兆佳建材科技有限公司生产。

2.2 试验仪器

砂浆搅拌机，LBY拉拔仪，烘箱，空气冻融箱。

2.3 试件的制备及养护条件

执行JC/ T 547-2017陶瓷砖胶粘剂。

3 试验结果及分析

3.1 水泥用量对瓷砖胶粘结性能的影响

水泥作为瓷砖胶中不可缺少的原材料，是瓷砖胶强度的主要来源，其掺量对瓷砖胶性能有着较大的影响。结合实际应用，本次试验测试了不同水泥用量在瓷砖胶中的性能对比，其中ZJ-6015胶粉掺量为1.5%，纤维素醚掺量为0.3%，结果如图1所示。

图1 水泥用量对瓷砖胶粘结性能的影响

从图1可以得出，随着水泥用量增加，瓷砖胶粘剂浸水后的拉伸粘结强度呈增加趋势，当水泥用量达到程度后，瓷砖胶浸水粘结强度不再增长，其原因是瓷砖胶主要通过机械锚固及胶粉分子间范德华力粘结瓷砖，随着水泥掺量增加，界面处胶凝材料与瓷砖接触面积增大，因此标准粘结强度与浸水粘结强度出现增长趋势，但随着水泥掺量进一步增加，瓷砖胶收缩显著增大，界面收缩剪切应力增加，导致标准粘结强度和耐水粘结强度增长幅度变小，甚至出现强度降低趋势；但在瓷砖胶热老化粘结性能方面，由于在胶粉用量不变的情况下，水泥用量增加，导致瓷砖胶柔韧性降低，高温状态下抗形变能力相应变差，即体现为热老化粘结强度持续下降^[1]。综合考虑原强，浸水，热老化三方面，推荐水泥用量在35%-40%之间。

3.2 胶粉种类对瓷砖胶粘结性能的影响

乳胶粉可显著改善体系的柔韧性，其对瓷砖胶粘剂各方面性能改善非常明显^[2]，可增加与光滑界面粘结强度、提高抗开裂性能、抗冻融等。可再分散乳胶粉种类可分为聚醋酸乙烯-乙烯共聚物、纯丙烯酸、苯丙胶粉及丁苯胶粉等，本次试验选用的是江苏兆佳建材科技有限公司生产的VAE胶粉，以及市售的丁苯胶粉，胶粉掺量为2%,纤维素醚掺量为0.3%，试验结果见图2。

图2 胶粉种类对瓷砖胶粘结性能的影响

从图2可以得出，高Tg值的刚性胶粉ZJ-7015和6017均具有较高的标准粘结强度，同时有不错的耐水耐老化性能，其中ZJ-6017的耐水及耐老化性能更优；ZJ-6015的Tg中值在8℃，乙烯含量更高，因此热老化性能更优；ZJ-6034作为一款低Tg值的高柔性胶粉，适用于极端低温养护环境，具有优异的抗形变能力，其耐水、耐老化强度与标准粘结强度落差低，但由于标准粘结强度略低，适合胶粉高掺量体系；丁苯胶粉改性的瓷砖胶除耐水性外，标准粘结强度和耐老化粘结强度均较低。

3.3 纤维素醚对瓷砖胶粘结性能的影响

纤维素醚作为保水剂，对瓷砖胶的保水性、施工性极为重要，其品质直接影响瓷砖胶的粘结性能，本次试验分别对比了不同粘度，不同掺量及不同厂家纤维素醚对瓷砖胶性能的影响，其中ZJ-7015胶粉掺量为1%，结果如图3、图4所示。

图3 纤维素醚掺量对瓷砖胶粘结性能影响

从图3可以得出，随着100000mPa.s纤维素醚用量增加，瓷砖胶粘剂浸水粘结强度呈降低趋势，热老化粘结强度呈增大趋势，标准粘结强度先增加后降低。这是因为纤维素醚具有引气作用，随着用量增加，砂浆含气量显著增加，体系连通孔数量增加，水分更容易进入粘结剂与瓷砖的界面，对分子间范德华力破坏更严重，造成浸水粘结强度下降；同时，由于体系孔隙率增加，瓷砖胶应对高温下的应力变化能力增强，因而表现为热老化粘结强度增加；同时，纤维素醚具有保水作用，其用量增加，水分更不容易挥发，水泥水化更充分，当其用量达到量时，水泥基本达到充分水化，强度基本保持不变，此时，再增加纤维素醚掺量，则会降低密实度，影响强度，因而表现为随着纤维素醚产量增加，瓷砖胶的标准粘结强度先增加后降低。综合以上三个方面及成本，推荐100000mPa.s纤维素醚掺量为0.3%。

图4 纤维素醚种类及粘度对瓷砖胶粘结性能影响

从图4可以得出，纤维素醚掺量在0.3%时，使用60000mPa.s纤维素醚各方面粘结强度优。原因是60000mPa.s纤维素醚相对于40000mPa.s纤维素醚其粘度更高，因而保水能力更强，水泥得以充分水化，强度发展得更好，因而表现为标准粘结强度更高^[3]；同时，高粘度的纤维素醚引气量更大，体系致密度降低，使得高温下应力对体系的破坏程度降低，因而热老化粘结强度也较高；中等粘度的60000mPa.s纤维素醚可引入适量的封闭孔，有利于阻止水份侵蚀，因而表现浸水粘结强度更高。而高粘度的100000mPa.s纤维素醚，其保水性与60000mPa.s接近，但引气量更大，连通孔增多，而且纤维素醚的粘度越高，其缓凝作用越强烈，粘结界面的水泥水化进程受到抑制，导致浸水粘结强度下降，因而其各方面性能均有较大程度的下降^[4]。因此，瓷砖胶推荐使用60000mPa.s的纤维素醚。另外，同一粘度的纤维素醚，不同厂家的产品对瓷砖胶性能的影响也存在差异，具体跟纤维素醚的分子量集中度、含盐量、取代度等有关系，本次试验显示B厂家纤维素醚性能明显优于A厂家的纤维素醚。

3.4 憎水剂对瓷砖胶浸水粘结性能的影响

瓷砖胶浸水后，粘结强度会出现衰减，其原因主要是VAE胶粉浸水后会发生溶胀，聚合物改性效果降低，本实验主要研究憎水剂对其粘结性能的影响，其中ZJ-6017胶粉掺量为1.5%,纤维素醚掺量为0.3%，具体试验结果见图5,6。

图5 憎水剂对瓷砖胶粘结性能的影响

图6 憎水剂对瓷砖胶湿密度的影响

从图5,6可以得出，掺入憎水剂并不能改善瓷砖胶的浸水粘结强度，相反会降低。原因是憎水剂作为一种表面活性剂，具有较强的引气作用，会降低体系的致密度，即降低界面接触面积；另一方面，界面处的憎水薄膜也会影响水泥水化进程，导致浸水粘结强度下降。

3.5 聚羧酸减水剂对瓷砖胶粘结性能的影响

聚羧酸减水剂用于砂浆中可改善和易性、力学性能等。本次试验选择江苏兆佳建材科技有限公司生产的聚羧酸高性能减水剂ZJ-PC8020，其中ZJ-7015胶粉掺量为3%，纤维素醚掺量为0.3%，研究其掺量对瓷砖胶粘结强度的影响，结果见图7。

图7 ZJ-PC8020掺量对瓷砖胶粘结性能的影响

从图7可以得出，随着ZJ-PC8020用量的增加，瓷砖胶标准粘结强度，浸水粘结强度，热老化粘结强度，冻融粘结强度都明显增加。其原因是ZJ-PC8020减水剂作为一种表面活性剂，具有引气作用，使粘结剂孔隙率增大，密实度降低，柔韧性增加，高温状态下应力的变化对粘结性能影响降低，从而提高热老化粘结强度。另外由于引入大量亚微观的无害封闭孔，阻止了水分子到粘结剂与瓷砖之间的界面中，降低了水对粘结强度性能破坏，而且，降低用水量可增加瓷砖胶致密性，加快瓷砖胶早期水化进程，使得瓷砖胶浸水后的拉伸粘结强度得到明显提高。同时由于微引气效应及减水致密效应，可以有效阻止水侵蚀，提高抗形变能力，明显改善冻融粘结强度^[5]。但减水剂掺量过高时，聚羧酸减水剂的缓凝作用增强，体现为强度出现降低。综合成本及各方面性能，推荐ZJ-PC8020的掺量为胶凝材料的0.15%-0.3%。

4 结论

（1）随着水泥掺量增加，瓷砖胶热老化粘结强度降低，浸水粘结强度提高。

（2）刚性胶粉中ZJ-7015的标准粘结强度优，ZJ-6017次之，其中ZJ-6017具有较好的耐水耐热性能；ZJ-6015具有更好的耐热性能，ZJ-6034是一款低Tg的值高柔性胶粉，成膜温度较低，适用于低温施工环境；丁苯胶粉对标准粘结强度及耐老化性能改善不明显，但可提高耐水粘结强度。

（3）60000mPa.s粘度的纤维素醚有利于提高热老化性能，适合用于瓷砖胶中，佳掺量为0.3%-0.4%。

（4）憎水剂不能提高瓷砖胶浸水粘结强度，甚至会降低强度。

（5）ZJ-PC8020减水剂可以明显提高瓷砖胶各方面性能，尤其是浸水冻融强度。

参考文献：

[1] 李玉海.水泥量及标准砖状态对瓷砖胶拉拔强度的影响[J].新型建筑材料，2009（3）：21-22.

[2] 钟世云，徐林祥.聚合物改性砂浆瓷砖粘结剂的应用性能分析[J].新型建筑材料，2003（12）：41-44.

[3] 王恒煜，张军，等.各组分对瓷砖胶拉伸胶粘强度影响研究[J].新型建筑材料，2015（10）：14-16.

[4] 姜帝，盖广清，等.纤维素醚对瓷砖粘结剂主要性能的影响[J].吉林建筑工程学院学报，2013（3）：12-14.

[5] 韩朝辉.增强型瓷砖胶粘剂性能研究[J].新型建筑材料，2013（02）：12-15.