GB/T 41059-2021陶瓷磚膠粘劑技術要求國家標準解讀*

張一函 王 博 劉小云 王文江 何曙光

(1 咸陽陶瓷研究設計院有限公司 陜西 咸陽 712000)(2 德高(廣州)建材有限公司 廣州 510931)

目前,我國陶瓷磚的生產能力已達到100億m2,成為世界上生產陶瓷磚的主要大國之一。陶瓷磚膠粘劑主要用于鋪貼陶瓷磚、墻磚和地磚等裝飾材料,廣泛地適用于內外墻面、地面、浴室和廚房等建筑的飾面裝飾場所,其主要特點是粘結強度高,耐水、耐凍融、耐老化性優良及施工方便,是一種相對理想的鋪貼粘結材料。陶瓷磚膠粘劑減少了傳統施工工藝對基層灑水及浸磚工序的依賴性,較好地避免了因浸磚、灑水不足而造成的鋪貼缺陷。

國外生產的陶瓷磚膠粘劑主要有:水泥基類膠粘劑、環氧類膠粘劑、乳液基粘結劑、高柔性膠粘劑、水分散型膠粘劑、水分散聚合物水泥砂漿、溶劑型膠粘劑和反應型膠粘劑等。國外也有相關陶瓷磚膠粘劑的標準,但側重點卻不一樣。例如美國標準為陶瓷磚膠粘劑系列標準,每個系列標準各有專用特定性;英國和澳大利亞陶瓷磚膠粘劑標準較為相似,都為墻地面陶瓷磚膠粘劑通用標準;歐盟EN 12004[1]標準適用于室內、外墻面和地面粘貼用陶瓷磚膠粘劑標準;ISO 13007系列標準是以歐盟標準EN 12004為基礎修改制定的國標標準。

國內陶瓷磚膠粘劑主要是水泥基類膠粘劑,以及少部分環氧類膠粘劑和乳液基膠粘劑。由于傳統的鋪貼方式是以水泥砂漿厚層粘貼法來鋪貼瓷磚,每年約消耗黃沙、水泥高達10 440億t;而新型的陶瓷磚膠粘劑則是采用薄貼法鋪貼,消耗黃沙、水泥僅需約2 320億t,極大地節約了資源。

近年來,隨著陶瓷大板、陶瓷巖板等瓷磚地廣泛應用,陶瓷磚膠粘劑逐漸得到市場的認可,且國內較多地產商的裝飾裝修項目都指定陶瓷磚膠粘劑為鋪貼材料。但是與水泥砂相比,陶瓷磚膠粘劑價格優勢不明顯,市場上還存在相當一部分沒有達到基本標準的要求,質量不合格的陶瓷磚膠粘劑產品。

目前,國內關于陶瓷磚膠粘劑的標準有JC/T 547陶瓷磚膠粘劑[2]和JGJ/T 110 建筑工程飾面磚粘結強度檢驗標準等[3]。這些標準在測試用標準混凝土板以及使用陶瓷磚的要求方面,與實際測試結果存在較大差異。

國家標準GB/T 41059-2021陶瓷磚膠粘劑技術要求調整了測試用標準混凝土板以及使用陶瓷磚的要求。筆者對國家標準GB/T 41059-2021 陶瓷磚膠粘劑技術要求中膠粘劑的分類、測試用材料以及技術要求進行了解讀。

1 標準概況

為了落實《消費品標準和質量提升規劃(2016-2020年)》(國辦發〔2016〕68號)和《關于開展消費品工業“三品”專項行動營造良好市場環境的若干意見》(國辦發〔2016〕40號)要求,加快推進我國消費品標準與國際標準接軌,根據國家標準委《消費品國際標準轉化工作方案》(標委工二函[2017]8號)的要求,《陶瓷磚膠粘劑技術要求》被列為2018年國家標準制訂計劃。國家標準《陶瓷磚膠粘劑技術要求》修改采用國際標準ISO 13007-1:2014 Ceramic tiles—Grouts and adhesives—Part 1:Terms,definitions and specifications for adhesives[4]。

2021年12月31日,國家市場監督管理總局、國家標準委發布中華人民共和國國家標準公告(2021年第17號),批準發布了國家標準GB/T 41059-2021陶瓷磚膠粘劑技術要求,并于2022年7月1日起正式實施。

2 標準主要內容分析

本標準共分為6章,規定了陶瓷磚膠粘劑的術語和定義、分類和代號、技術要求以及標志和包裝。適用于室內外墻面和地面陶瓷磚用膠粘劑。

2.1 膠粘劑的分類

陶瓷磚膠粘劑根據類型不同可以分為3類:水泥基膠粘劑(C)、膏狀乳液基膠粘劑(D)和反應型樹脂膠粘劑(R)。

陶瓷磚膠粘劑根據性能不同分為兩類:1和2。其中1表示普通型膠粘劑,2 則表示為增強型膠粘劑。同時,也根據膠粘劑的特殊性能不同進行分類:快凝型膠粘劑(F)、加速干燥膠粘劑(A)、抗滑移型膠粘劑(T)、加長晾置時間膠粘劑(E)、特殊變形性能的水泥基膠粘劑(S)以及外墻膠合板用膠粘劑(P)。

2.2 膠粘劑的代號

陶瓷磚膠粘劑的代號就由3部分組成,第一部分用字母表示膠粘劑的類型;第二部分用數字表示膠粘劑的性能;第三部分用字母表示特殊性能。

例如:膠粘劑代號“C1T”中“C”表示為水泥基膠粘劑;“1”表示為普通型膠粘劑;“T”表示為抗滑移型膠粘劑,因此該膠粘劑稱為抗滑移普通水泥基膠粘劑。膠粘劑代號“D2TE”中“D”表示為膏狀乳液基膠粘劑;“2”表示為增強型膠粘劑;“TE”表示為抗滑移加長晾置時間膠粘劑,因此該膠粘劑稱為抗滑移加長晾置時間增強型膏狀乳液基膠粘劑。

2.3 測試用材料

國家標準GB/T 41059-2021 陶瓷磚膠粘劑技術要求修改采用了國際標準ISO 13007-1:2014 Ceramic tiles—Grouts and adhesives—Part 1:Terms,definitions and specifications for adhesives。此國家標準與國際標準ISO 13007-1:2014相比,技術要求上對測試用混凝土板基材和陶瓷磚的要求存在差異,其余部分無大的差異,只有一些結構和編輯調整。

2.3.1 測試用混凝土板基材

國際標準ISO 13007-1:2014對混凝土板基材無要求;JC/T 547-2017 陶瓷磚膠粘劑對測試用標準混凝土板的要求為:105 ℃下放置5 h,含水率應小于3%,4 h表面吸水量控制在0.5～1.5 cm3。但在試驗用國內混凝土板測試中發現了2個問題:

(1)混凝土板的含水率隨著高溫處理時間增加及溫度升高而降低,但表面吸水量會隨之上升,因此含水率指標與表面吸水量指標不能同時滿足標準要求。

(2)在105℃下放置5 h不一定會讓混凝土板的含水率小于3%。

經過大量的試驗驗證,首先驗證混凝土不同處理方法對其含水率和表面吸水量影響,其中試驗的不同處理方法有3種:①標準養護3個月以上;②在105℃下放置5 h,標準養護24 h;③在105℃下放置24 h,標準養護24 h。其結果發現:在105℃下放置24 h,然后在標準養護條件下放置24 h,可使混凝土板含水率小于3%。

同時還驗證3種混凝土不同處理方法對拉伸粘結強度的影響,其結果發現:在無處理條件下,3種養護處理后的混凝土板拉伸粘結強度測試結果差異不大;晾置時間不小于20 min,3種養護處理后的混凝土板拉伸粘結強度測試結果差異不大,均符合標準要求;在浸水后,3種養護處理后的混凝土板拉伸粘結強度測試結果差異不大,均符合標準要求;在熱老化后,在105℃下放置24 h的混凝土板測試結果最好,且符合標準要求,標準養護3個月的混凝土板和在105℃下放置5 h的混凝土板均不能滿足熱老化后拉伸粘結強度符合標準要求。

因此,GB/T 41059-2021 中熱老化后粘結強度試驗用混凝土板的處理條件為:在105℃下放置24 h,然后在標準試驗條件下放置24 h后。當混凝土板表面吸水量控制在0.5～1.5cm3/4 h時,其他粘結強度均都可達到要求,因此GB/T 41059-2021中其他粘結強度試驗用混凝土的處理條件為:4 h表面吸水量在0.5～1.5 cm3指標后方可進行測試。這樣的處理方式可以解決前文所提到的2個問題。

2.3.2 陶瓷磚

JC/T 547-2017 陶瓷磚膠粘劑行業標準要求使用的陶瓷磚,在實際測試過程中發現以下問題:JC/T547要求使用的AIa擠壓類陶瓷磚浸水后和凍融循環后的拉伸粘結強度達不到標準要求。而國際標準ISO 13007-2 Ceramic tiles— Grouts and adhesives—Part 2:Test methods for adhesives[5]關于陶瓷磚膠粘劑試驗方法則是要求使用BIa干壓類陶瓷磚進行拉伸粘結強度測試。因此,根據使用標準磚測試不一致的問題,確定更穩定的測試用瓷磚,更有利于今后企業相關產品的研發和產品質量監控工作順利開展。

經過大量試驗驗證,水泥基膠粘劑的拉伸粘結強度試驗用AIa擠壓類陶瓷磚(除晾置時間外),浸水和凍融循環后的拉伸粘結強度值較低,無法達到標準要求;為了和國際標準ISO13007-2試驗用陶瓷磚的類型達到一致,本標準采用BIa類穩定干壓磚,且陶瓷磚粘結面60°的鏡向光澤度為(2±0.1)°,對陶瓷磚粘結面的粗糙度也有一定要求,要求輪廓算術平均偏差(Ra)為6～10μm,輪廓單元平均寬度(Rsm)為200～330μm。本標準試驗用陶瓷磚的浸水、熱老化、凍融循環后的拉伸粘結強度均可達到標準要求。

2.4 技術要求

2.4.1 水泥基膠粘劑

陶瓷磚膠粘劑的拉伸粘結強度是評價膠粘劑質量的關鍵指標。

本標準對水泥基膠粘劑的拉伸粘結強度、浸水后拉伸粘結強度、熱老化后拉伸粘結強度和凍融循環后拉伸粘結強度作了規定。

標準要求普通型水泥基膠粘劑在上述不同條件下的拉伸粘結強度都應不小于0.5 MPa。同時也規定了陶瓷磚膠粘劑的晾置時間,晾置是指被粘物涂膠后疊合前在空氣中暴露的過程,其目的是讓膠粘劑粘度增大,與陶瓷磚粘結后的拉伸粘結強度增大。晾置時間則是指在晾置過程中,拉伸粘結強度達到規定拉伸粘結強度不小于0.5 MPa時的最大時間間隔,本標準規定普通型水泥基膠粘劑的晾置時間不小于20 min。具體指標要求如表1所示。

表1 普通型水泥基膠粘劑性能要求

增強型水泥基膠粘劑的拉伸粘結強度、浸水后拉伸粘結強度、熱老化后拉伸粘結強度和凍融循環后拉伸粘結強度均應不小于1.0 MPa。具體指標要求如表2所示。

表2 增強型水泥基膠粘劑性能要求

2.4.2 膏狀乳液基膠粘劑

膏狀乳液基膠粘劑對剪切粘結強度、熱老化后剪切粘結強度以及晾置時間作了規定:由于膏狀乳液基膠粘劑涂抹鋪貼方式為點鋪,因此實際測試中選擇測試膏狀乳液基膠粘劑與陶瓷磚之間的水平方向上的剪切粘結強度,而非拉伸粘結強度。

膏狀乳液基膠粘劑的剪切粘結強度、熱老化后剪切粘結強度均不小于1.0 MPa,膏狀乳液基膠粘劑的晾置時間不小于20 min。具體指標要求如表3所示。

表3 膏狀乳液基膠粘劑指標要求

2.4.3 反應型樹脂膠粘劑

反應型樹脂膠粘劑對剪切粘結強度、浸水后剪切粘結強度以及晾置時間作了規定:由于反應型樹脂膠粘劑涂抹鋪貼方式也為點鋪,因此實際測試中同樣測試反應型樹脂膠粘劑與陶瓷磚之間的水平方向上的剪切粘結強度,而非拉伸粘結強度。樹脂膠粘劑本身具有優良力學性能,因此其與陶瓷磚粘貼后的剪切粘結強度、浸水后剪切粘結強度均不小于2.0 MPa,比水泥基膠粘劑和膏狀乳液基膠粘劑的規定強度值高。反應型樹脂膠粘劑的晾置時間不小于20 min。具體指標要求如表4所示。

表4 反應型樹脂膠粘劑指標要求

3 結語

筆者綜合分析對比了陶瓷磚膠粘劑國外標準和國內標準的情況,對GB/T 41059-2021陶瓷磚膠粘劑技術要求的分類、測試用材料以及技術要求等內容進行了分析解讀。

該標準的制定解決了陶瓷磚膠粘劑測試用混凝土板和標準磚的適用指標,提高了我國的陶瓷磚膠粘劑的產品質量,提高了我國陶瓷磚膠粘劑行業的國際水平,為我國的陶瓷磚膠粘劑產品走出國門奠定了堅實基礎。