陶瓷磚吸水率、背紋及磚底粉殘留量對粘結性能的影響*

張松竹

(蒙娜麗莎集團股份有限公司 廣東 佛山 528000)

陶瓷磚作為建筑裝飾材料，被廣泛應用于建筑外墻及室內墻地面的裝飾。目前陶瓷磚墻面裝飾的鋪貼工藝主要有干掛法和濕貼法兩種。干掛法安全系數較高，適用面更廣，但是由于施工工序比較復雜，成本較高，且空間損失較大，應用相對較少。濕貼法有水泥砂漿和瓷磚粘結劑濕貼(掛貼)兩種方式，傳統貼法是將抹有水泥砂漿的瓷磚壓貼到基材上固定起來，水泥砂漿把瓷磚和基材之間的空隙填滿，接著被壓實，細小的水泥顆粒在滲入瓷磚多孔的背面同時也滲入多孔的基材中，隨著水泥漿的硬化，瓷磚和基材的粘結完成[1]。因施工費用較少，空間損失小，施工工藝簡單，目前采用比較多[2]。由于受施工技術、防水和粘結材料、人員技術熟練度、施工工藝、房屋基礎下沉等諸多因素的影響，陶瓷磚在工程應用中鋪貼完成1～2年的時間后偶爾會遇到脫落、空鼓等現象。而這一現象所引發的糾紛，因為沒有陶瓷磚鋪貼應用方面的相關理論數據支撐，所以往往以陶瓷磚公司付出經濟賠償了結。因此，如何減少此類問題的發生，亦成為影響陶瓷生產企業效益和社會效應的重要因素。為進一步加強陶瓷磚在鋪貼應用方面的研究，解決長期以來因缺乏相應的應用數據且無理論基礎支撐的現象，蒙娜麗莎集團股份有限公司作為陶瓷磚生產企業，從陶瓷磚產品本身出發，研究了陶瓷磚吸水率、背紋、“磚底粉”對粘結性能的影響。

1 試驗

1.1 試驗材料

水泥：海螺牌32.5級普通硅酸鹽水泥；

砂：普通河沙；

瓷磚膠：PD303

陶瓷磚：蒙娜麗莎集團股份有限公司不同吸水率、不同背紋、不同程度殘留磚底粉的瓷質磚、細炻磚、陶質磚。

1.2 試驗方法

測試主要依據JCT 547-2005中水泥基膠粘劑的測試方法來做測試，主要測試了原強度、20 min晾置時間強度、耐溫(熱老化)強度和耐水強度(浸水強度)。測試環境：21～25 ℃，濕度 45%～55%，風速小于0.2 m/s。在測試之前，所有的混凝土板在標準環境下養護至少28 d； 原強度、20 min晾置時間強度、耐溫強度和耐水強度的測試步驟詳情請見JCT 547-2005 中的7.1-7.5。

2 陶瓷磚脫落淺析

根據《建筑工程飾面磚粘結強度檢驗標準》(JGJ 110-2010)標準，陶瓷磚飾面工程粘結強度要求不小于0.4 MPa，相當于40 t/m2，這是一個足夠保證外墻飾面磚安全的強度要求，且是工程實踐中必須要遵循的驗收標準。

陶瓷磚脫落主要有兩種形式：一是粘結砂漿與基層脫開；二是粘結砂漿與陶瓷磚脫開。陶瓷磚脫落原因是復雜的，從本質上看是陶瓷磚與基材之間的部分粘結界面所承受的拉應力，已經超過其抗拉強度。自工程驗收之日起，拉應力隨外界環境變化逐漸增大，系統中殘存的水分以及后期進入的水分加劇了濕漲干縮、凍漲融縮的破壞力。因此，提高陶瓷磚粘貼的安全性應從兩方面入手：一是提高系統的抗拉強度。陶瓷磚性能包括吸水率、背部結構、磚底粉殘余量、自重、水蒸氣滲透系數等指標，以提高粘結砂漿與陶瓷磚之間的吸附、滲透、錨固性能；保證粘貼面積；提高粘結砂漿和勾縫劑的耐侯性。二是降低、分散、傳遞拉應力。限制陶瓷磚、勾縫劑的吸水量；保證系統的逐層透氣性，防止在粘結界面富集水；盡量延長各結構層施工的開放時間；設置伸縮縫；使用錨釘、增強網、分層支托等方式；提高粘結砂漿、勾縫劑的變形能力[3]。

3 結果分析與討論

3.1 吸水率對對瓷磚膠粘結強度影響

根據國家標準GB/T 4100-2015，陶瓷磚按吸水率可分為低吸水率磚(Ⅰ類)、中吸水率(Ⅱ類)和高吸水率(Ⅲ類)。結合蒙娜麗莎集團股份有限公司陶瓷磚，瓷片的吸水率為15%，屬于高吸水率陶瓷磚；小地磚的吸水率為5%左右，屬于中吸水率陶瓷磚；瓷質磚和陶瓷薄板吸水率<0.1%，屬于低吸水率陶瓷磚。

3.1.1 原強度測試

測試環境：21～25 度；濕度 45%～55%，風速小于0.2 m/s，鋪貼的都是50 mm×50 mm 的小磚。

圖1 不同吸水率瓷磚匹配不同瓷磚膠的粘結強度結果

從圖1可以看出，不論使用哪種類型的瓷磚膠，隨著瓷磚吸水率的增高，粘結強度整體也呈上升趨勢，說明了瓷磚吸水率對粘結強度有很大影響；鋪貼低吸水率的瓷質磚，我們需要謹慎地選擇性能更優異的瓷磚膠PD506來鋪貼；對于細炻磚和陶質磚，PD202 和PD303 以及PD506 的性能測試結果完全滿足要求，說明陶瓷磚吸水率較高時，普通型的瓷磚膠亦可基本滿足需求。

表1 不同吸水率瓷磚匹配水泥砂漿的粘結強度

從表1可以看出，原始強度均隨著瓷磚吸水率增加呈上升趨勢。

3.1.2 外墻切割拉拔測試

三種吸水率磚尺寸為300 mm×300 mm，在外墻鋪貼后養護28 d，再進行切割拉拔；

對于低吸水率的瓷質磚，PD303 和PD506 的測試都比較理想，但還是顯著低于其他兩種陶瓷磚(吸水率比較高) 的拉拔數據，進一步說明了低吸水率瓷質磚對瓷磚膠的粘結力有更高要求；

對于吸水率稍高的細炻磚(3%～6%)和陶質磚(>10%)，PD202 和PD303 都已經可以較好地滿足較牢固的粘貼需求。

圖2 不同吸水率瓷磚對外墻切割拉拔強度的影響

3.2 背紋形狀對瓷磚膠粘結強度影響

目前陶瓷磚背紋的選取主要從美觀度及磚坯本身強度的角度出發，很少有研究陶瓷磚背紋形狀對瓷磚膠粘結強度的影響。就本公司現有產品，陶瓷磚背紋主要為“方格紋”、“掃把紋”、“蝌蚪紋”、“波浪紋”產品。

3.2.1 原強度測試

在室內測試完成，鋪貼的都是50 mm×50 mm 的小磚；

對于瓷質磚、細炻磚、陶制磚來說，不同背紋的磚樣對原強度幾乎沒有影響。

3.2.2 外墻切割拉拔測試

三種吸水率磚尺寸為300 mm×300 mm，在外墻鋪貼后養護28 d，再進行切割拉拔。

表2不同背紋小磚強度測試

對于低吸水率的瓷質磚來說，不同背紋的磚樣對切割拉拔測試結果有影響，從方形、菱形再到不規則圖案，整體測試結果呈現上升的趨勢； 對于細炻磚來說，背紋深淺對原強度實際影響不大；對于吸水率較高的陶質磚，背紋深淺對原強度實際影響不大。

3.3 不同程度殘留磚底粉對瓷磚膠粘結強度的影響

陶瓷磚在輥道窯燒成過程中，高溫燒結的過程中會產生一定的液相，為了避免液相粘在棍棒上，造成棒釘，在入窯燒成前需在磚底涂一層氧化鋁或氧化鎂漿，磚坯燒成后會殘留一定的氧化鎂或氧化鋁粉。一般經驗：貼磚前要求將磚底粉清除干凈，但在實際施工過程中，很少有工地對陶瓷磚進行去磚底粉預處理。針對磚底粉對瓷磚粘結強度的影響，研究了滿磚底粉、正常產品磚底粉、無磚底粉3種情況下的粘結強度。

3.3.1 原強度測試

在室內測試完成，鋪貼的都是50 mm×50 mm 的小磚；

對于吸水率較低的瓷質磚，從整體的測試結果來看，隨著粉底覆蓋率的增加，拉拔強度呈現上升趨勢，只有PD506 的測試結果從正常(生產殘留粉底)到100%粉底覆蓋的情況，測試結果才呈現出下降趨勢；對于細炻磚和陶制磚來說，正常生產磚樣的測試結果明顯高于粉底達到100%的覆蓋率時的數據，說明了粉底一旦過多，則對粘結力產生較大的負面影響。

圖3 瓷磚背紋種類對原強度的影響

圖4 瓷磚背紋種類對外墻切割拉拔強度的影響

圖5 不同粉底覆蓋率對強度的影響

3.3.2 外墻切割拉拔測試

對于吸水率<0.5%，貼磚的尺寸為600 mm×600 mm；對于吸水率>3%,<6%，貼磚的尺寸為300 mm×300 mm；對于吸水率>10%，貼磚尺寸為300 mm×600 mm；在外墻鋪貼后養護28 天，再進行切割拉拔；

對于低吸水率的瓷質磚，與上面的原強度測試結果趨勢一致，拉拔數據隨著粉底覆蓋率而逐步增加；而對于細炻磚和陶質磚，沒有粉底和正常生產殘留粉底磚樣的測試結果相比后者呈現略微上升的趨勢，但我們發現斷裂破壞的位置是在瓷磚膠本體，所以粘結強度實際上是比較接近的；但對于滿鋪粉底的磚樣，能看得出部分測試結果有明顯的下降趨勢，說明粉底太多會對粘結力造成較大的負面影響；對于瓷質磚和高吸水率的陶質磚在粉底覆蓋率上出現了這種不一致的趨勢，我們做了進一步的分析，測試過程中發現，盡管粉底都是覆蓋了100%，但是在瓷質磚上的粉底掉粉情況明顯低于細炻磚和陶制磚，同樣去觀察切割拉拔后的破壞面，瓷磚膠漿料上面附著的粉底(瓷質磚)能夠較好地附著在瓷磚膠表面，但對于細炻磚和陶制磚拉拔下來的破壞面，瓷磚膠漿料上面附著的粉底有很容易掉粉的現象，推測可能是由于不同陶瓷磚加工工藝對粉底的附著力及內聚力產生了一些影響而導致了這種結果。

圖6 不同磚底粉對拉拔強度的影響

4 結論

陶瓷磚的吸水率是影響粘結力的主要因素之一，在實際應用中，吸水率越低，對瓷磚膠粘結力性能要求就越高，對瓷磚膠的匹配選擇就應該越謹慎。

陶瓷磚的背紋情況對粘結力整體影響不大，但是需要注意的是，對于低吸水率的瓷質磚來說，不同背紋還是會對粘結力造成影響的，另外，在墻體上鋪貼瓷磚的切割拉拔測試，凡是尺寸大于300 mm×300 mm 的陶瓷磚，按照實際應用施工方式(雙面上漿)來進行，這種處理方式也可能會進一步弱化背紋的深淺對測試結果的影響。

陶瓷磚的粉底覆蓋情況也會對粘結力造成影響，從目前的測試結果來看，細炻磚和陶質磚正常生產工藝殘留下的粉底并不會對粘結力造成影響，主要是因為高吸水率陶瓷磚磚底有大量的開口毛細孔，水泥砂漿或瓷磚膠可以與其形成一定的機械鍵合力，達到較好的物理吸附水平。粉底過多的情況下就會造成較大的負面影響，但這是實驗的極限狀態，并不對實際產品產生影響；而瓷質磚的情況相對比較特殊，過多的粉底不會造成負面影響，主要是因為低吸水率陶瓷磚磚底基本無開口毛細孔，而在高溫燒結過程中產生液相將氧化鎂或氧化鋁粉末顆粒包裹在磚底，形成了一個整體。在后續的磨邊工序中，我公司均采用了清洗磚底粉的工藝，使得吸附在磚底的殘余磚底粉都被徹底清洗。最后，包裹在磚底的磚底粉顆粒，增加了磚底的粗糙度，從而與瓷磚膠結合后產生更好的機械鍵合力。

綜合陶瓷磚的吸水率，背紋和粉底覆蓋率這3大因素對粘結強度的影響來看，影響最大的因素是吸水率，接著是粉底覆蓋率，最后是背紋。