隨著陶瓷磚瓷化程度越來越高，對膠粘材料的性能要求也越來越高。目前廣泛應用的瓷磚粘結材料依然是高分子聚合物改性的水泥基復合材料，但采用瓷磚膠對瓷磚進行鋪貼，依然會在一些特定的場合存在脫落的風險。對于一些瓷化程度很高（吸水率< 0.1%），規(guī)格較大的瓷磚，一般的瓷磚膠無法完全滿足粘貼要求。試驗探究石英砂添加量對瓷磚膠粘附性能的影響，從而優(yōu)化石英砂和水泥的配比。這在瓷磚粘結砂漿的生產(chǎn)過程中，對成本和性能的優(yōu)化設計具有重要的指導意義。
1 實驗過程
原料：水泥、石英砂、羥丙基甲基纖維素（HPMC）、可再分散乳膠粉、淀粉醚、減水劑、木質(zhì)短纖維
（1）原料配比
基料配比：水泥(wt%)+石英砂(wt%)=100 (wt%)。
添加劑：HPMC 0.4%，膠粉1%，淀粉醚0.1%，減水劑0.5%，木質(zhì)短纖維0.3%。
（2）測試用瓷磚 ：將瓷磚切割成10 mm×10 mm的小樣，
（3）砂漿制備：將水泥、石英砂、HPMC、膠粉、淀粉醚、減水劑、木質(zhì)短纖維按比例均勻混合，然后加入水，均勻攪拌。
（4）砂漿涂覆：將砂漿均勻涂覆4 mm在切割好的瓷磚上，養(yǎng)護28天。
（5）熱循環(huán)：將在養(yǎng)護28天的樣品，置于80℃烘箱中4 h。然冷卻到室溫，接著80℃處理4 h，循環(huán)5次。
凍融循環(huán)：將養(yǎng)護28天的樣品，置于-18℃凍箱中4 h。然后自然升溫到室溫，接著-18℃處理4 h，循環(huán)5次。
浸水處理：將養(yǎng)護28天的樣品，淹沒在水中，持續(xù)7天。然后將樣品擦干，置于50℃烘箱中干燥28 h。
2 測試：采用拉拔儀進行測試
3 分析
3.1 石英砂添加量對拉拔強度的影響
◎ 原樣品 ◎
隨著石英砂添加量的增加，的原拉拔強度有一個明顯增加的趨勢。當石英砂的添加量少于60 wt%時，測試數(shù)據(jù)的規(guī)律性不明顯，說明樣品的粘附性能不穩(wěn)定。當石英砂的添加量超過65 wt%時，樣品的拉拔強度隨著石英砂添加量的增加而增大，表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性。
◎ 凍融循環(huán)后樣品 ◎
當石英砂的添加量少于60 wt%時，經(jīng)凍融循環(huán)后，樣品的拉拔強度只有0.3 MPa左右，且測試數(shù)據(jù)沒有明顯的規(guī)律性。而當石英砂的添加量超過65 wt%時，樣品的拉拔強度顯著增加，超過0.7 MPa。并且隨著石英砂添加量的增加，測試數(shù)據(jù)有一個緩慢增加的趨勢，但是增加的幅度不大。
◎ 熱循環(huán)后樣品 ◎
隨著石英砂添加量的增加，樣品的抗熱拉拔強度出現(xiàn)一個很規(guī)律的增加趨勢。當石英砂的添加量超過70 wt%時，拉拔強度出現(xiàn)輕微的下降趨勢。
◎ 浸水后樣品 ◎
隨著石英砂添加量的增加，樣品的抗水拉拔強度出現(xiàn)一個很規(guī)律的增加趨勢。當石英砂的添加量超過70 wt%時，拉拔強度出現(xiàn)明顯的下降趨勢。
3.2 石英砂添加量對粘附性能的影響
拉拔強度的測試數(shù)據(jù)并不能真實地反映瓷磚粘結劑的粘附性能。因為本研究中拉拔強度的數(shù)據(jù)來源于兩個方面：一是瓷磚粘結劑的拉伸強度，與材料本身的強度有關；二是瓷磚粘結劑的粘附強度，與材料的粘附性能有關。瓷磚粘結劑的粘附強度高于拉伸強度，樣品的破壞方式為表面或中間斷裂，如圖（a）。瓷磚粘結劑的拉伸強度高于粘附強度，那么測試樣品的破壞方式為整體剝離，如（b）所示。所以在考察瓷磚粘結劑的粘附性能時，應綜合考慮拉拔強度和破壞方式。
【 經(jīng)拉拔后樣品的照片】
統(tǒng)計不同石英砂添加量的樣品經(jīng)拉拔后的破壞方式發(fā)現(xiàn)，當石英砂的添加量少于65 wt%時，所有的樣品均為剝離破壞。當石英砂的添加量達到70 wt%時，樣品開始出現(xiàn)表面拉裂破壞。當石英砂添加量達到75 wt%時，樣品出現(xiàn)表面拉裂的概率增加。但是，經(jīng)熱處理的樣品，即使石英砂的添加量達到75 wt%，也沒有出現(xiàn)表面拉裂破壞的情況。
可知，當石英砂的添加量較少時（< 60 wt%），粘附強度是很低的，低于粘結劑的抗拉強度。因此，樣品容易出現(xiàn)剝離破壞。當石英砂的添加量較多時（> 65 wt%），粘結劑的抗拉強度減小，粘附強度顯著增加。因此，樣品開始出現(xiàn)表面拉裂破壞。由此可見，當石英砂添加量較少時，粘結劑的粘附性能較差。而當石英砂的添加量較多時，粘結劑的粘附性能較好。但當石英砂的添加超過一定量時，粘結劑雖然不會發(fā)生脫附，但是會發(fā)生斷裂。
4 討論
（1）石英砂的添加量較少時，樣品的原拉拔強度、凍融循環(huán)、熱循環(huán)、浸水拉拔強度都是很低的。原因主要是石英砂添加量少時，砂漿干燥產(chǎn)生的收縮大，在界面出現(xiàn)大的界面應力，在外力作用下，或遇到熱脹冷縮、吸水膨脹等情況時，很容易發(fā)生剝離。
（2）而隨著石英砂含量的增加，砂漿干燥產(chǎn)生的收縮減小，產(chǎn)生的界面應力也相應減小，從而使得砂漿的粘附能力增強，不易出現(xiàn)剝離。
（3）當石英砂的添加量超過一定量時，由于作為膠凝材料的水泥含量減少，導致砂漿的拉伸強度降低，容易出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。
因此，在配制瓷磚粘結劑時，應嚴格控制石英砂的添加量，不宜太少，也不宜過多。具體的配比與石英砂的粒度和水泥的標號有關，應通過試驗來確定。
5 結論
（1）石英砂的添加量對瓷磚粘結劑的粘附性能有重要的影響。
（2）當石英砂的添加量少于60 wt%時，樣品很容易發(fā)生剝離；
（3）當石英砂的添加量大于65 wt%時，瓷磚粘結劑的粘附性能大大提高。經(jīng)過冷、熱、水處理后，拉拔強度均可以達到0.6 MPa以上；
（4）當石英砂的添加量達到75 wt%時，雖然粘結劑的粘附性能沒有顯著下降，各項指標均超過0.7 MPa，但是拉伸強度顯著下降。
因此，石英砂的添加量應控制在65 wt%-75 wt%之間。
作者：許林峰 鐘保民
節(jié)選自《佛山陶瓷》雜志2016年第9期（總第242期）
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