随着陶瓷砖瓷化程度越来越高，对胶粘材料的性能要求也越来越高。目前广泛应用的瓷砖粘结材料依然是高分子聚合物改性的水泥基复合材料，但采用瓷砖胶对瓷砖进行铺贴，依然会在一些特定的场合存在脱落的风险。对于一些瓷化程度很高（吸水率< 0.1%），规格较大的瓷砖，一般的瓷砖胶无法完全满足粘贴要求。试验探究石英砂添加量对瓷砖胶粘附性能的影响，从而优化石英砂和水泥的配比。这在瓷砖粘结砂浆的生产过程中，对成本和性能的优化设计具有重要的指导意义。
1 实验过程
原料：水泥、石英砂、羟丙基甲基纤维素（HPMC）、可再分散乳胶粉、淀粉醚、减水剂、木质短纤维
（1）原料配比
基料配比：水泥(wt%)+石英砂(wt%)=100 (wt%)。
添加剂：HPMC 0.4%，胶粉1%，淀粉醚0.1%，减水剂0.5%，木质短纤维0.3%。
（2）测试用瓷砖 ：将瓷砖切割成10 mm×10 mm的小样，
（3）砂浆制备：将水泥、石英砂、HPMC、胶粉、淀粉醚、减水剂、木质短纤维按比例均匀混合，然后加入水，均匀搅拌。
（4）砂浆涂覆：将砂浆均匀涂覆4 mm在切割好的瓷砖上，养护28天。
（5）热循环：将在养护28天的样品，置于80℃烘箱中4 h。然冷却到室温，接着80℃处理4 h，循环5次。
冻融循环：将养护28天的样品，置于-18℃冻箱中4 h。然后自然升温到室温，接着-18℃处理4 h，循环5次。
浸水处理：将养护28天的样品，淹没在水中，持续7天。然后将样品擦干，置于50℃烘箱中干燥28 h。
2 测试：采用拉拔仪进行测试
3 分析
3.1 石英砂添加量对拉拔强度的影响
◎ 原样品 ◎
随着石英砂添加量的增加，的原拉拔强度有一个明显增加的趋势。当石英砂的添加量少于60 wt%时，测试数据的规律性不明显，说明样品的粘附性能不稳定。当石英砂的添加量超过65 wt%时，样品的拉拔强度随着石英砂添加量的增加而增大，表现出明显的规律性。
◎ 冻融循环后样品 ◎
当石英砂的添加量少于60 wt%时，经冻融循环后，样品的拉拔强度只有0.3 MPa左右，且测试数据没有明显的规律性。而当石英砂的添加量超过65 wt%时，样品的拉拔强度显著增加，超过0.7 MPa。并且随着石英砂添加量的增加，测试数据有一个缓慢增加的趋势，但是增加的幅度不大。
◎ 热循环后样品 ◎
随着石英砂添加量的增加，样品的抗热拉拔强度出现一个很规律的增加趋势。当石英砂的添加量超过70 wt%时，拉拔强度出现轻微的下降趋势。
◎ 浸水后样品 ◎
随着石英砂添加量的增加，样品的抗水拉拔强度出现一个很规律的增加趋势。当石英砂的添加量超过70 wt%时，拉拔强度出现明显的下降趋势。
3.2 石英砂添加量对粘附性能的影响
拉拔强度的测试数据并不能真实地反映瓷砖粘结剂的粘附性能。因为本研究中拉拔强度的数据来源于两个方面：一是瓷砖粘结剂的拉伸强度，与材料本身的强度有关；二是瓷砖粘结剂的粘附强度，与材料的粘附性能有关。瓷砖粘结剂的粘附强度高于拉伸强度，样品的破坏方式为表面或中间断裂，如图（a）。瓷砖粘结剂的拉伸强度高于粘附强度，那么测试样品的破坏方式为整体剥离，如（b）所示。所以在考察瓷砖粘结剂的粘附性能时，应综合考虑拉拔强度和破坏方式。
【 经拉拔后样品的照片】
统计不同石英砂添加量的样品经拉拔后的破坏方式发现，当石英砂的添加量少于65 wt%时，所有的样品均为剥离破坏。当石英砂的添加量达到70 wt%时，样品开始出现表面拉裂破坏。当石英砂添加量达到75 wt%时，样品出现表面拉裂的概率增加。但是，经热处理的样品，即使石英砂的添加量达到75 wt%，也没有出现表面拉裂破坏的情况。
可知，当石英砂的添加量较少时（< 60 wt%），粘附强度是很低的，低于粘结剂的抗拉强度。因此，样品容易出现剥离破坏。当石英砂的添加量较多时（> 65 wt%），粘结剂的抗拉强度减小，粘附强度显著增加。因此，样品开始出现表面拉裂破坏。由此可见，当石英砂添加量较少时，粘结剂的粘附性能较差。而当石英砂的添加量较多时，粘结剂的粘附性能较好。但当石英砂的添加超过一定量时，粘结剂虽然不会发生脱附，但是会发生断裂。
4 讨论
（1）石英砂的添加量较少时，样品的原拉拔强度、冻融循环、热循环、浸水拉拔强度都是很低的。原因主要是石英砂添加量少时，砂浆干燥产生的收缩大，在界面出现大的界面应力，在外力作用下，或遇到热胀冷缩、吸水膨胀等情况时，很容易发生剥离。
（2）而随着石英砂含量的增加，砂浆干燥产生的收缩减小，产生的界面应力也相应减小，从而使得砂浆的粘附能力增强，不易出现剥离。
（3）当石英砂的添加量超过一定量时，由于作为胶凝材料的水泥含量减少，导致砂浆的拉伸强度降低，容易出现断裂现象。
因此，在配制瓷砖粘结剂时，应严格控制石英砂的添加量，不宜太少，也不宜过多。具体的配比与石英砂的粒度和水泥的标号有关，应通过试验来确定。
5 结论
（1）石英砂的添加量对瓷砖粘结剂的粘附性能有重要的影响。
（2）当石英砂的添加量少于60 wt%时，样品很容易发生剥离；
（3）当石英砂的添加量大于65 wt%时，瓷砖粘结剂的粘附性能大大提高。经过冷、热、水处理后，拉拔强度均可以达到0.6 MPa以上；
（4）当石英砂的添加量达到75 wt%时，虽然粘结剂的粘附性能没有显著下降，各项指标均超过0.7 MPa，但是拉伸强度显著下降。
因此，石英砂的添加量应控制在65 wt%-75 wt%之间。
作者：许林峰 钟保民
节选自《佛山陶瓷》杂志2016年第9期（总第242期）
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