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(jié)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(jié)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(jié)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(jié)劑的拉伸強度，與材料本身的強度有關(guān)；二是瓷磚粘結(jié)劑的粘附強度，與材料的粘附性能有關(guān)。瓷磚粘結(jié)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(jié)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(jié)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(jié)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(jié)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(jié)劑的粘附性能較差。而當石英砂的添加量較多時，粘結(jié)劑的粘附性能較好。但當石英砂的添加超過一定量時，粘結(jié)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(jié)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(guān)，應通過試驗來確定。
5 結(jié)論
（1）石英砂的添加量對瓷磚粘結(jié)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(jié)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(jié)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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