机制砂及其级配对水泥基瓷砖粘结剂收缩的影响分析

王劭勃 张 炜 姜海波 张湘昆

（广东复特新型材料科技有限公司）

0 前言

水泥基瓷砖胶，目前应用场合广泛，尤其如今市场上瓷砖流行趋势已经向大型化、薄层化、全玻化方向发展；因此，瓷砖胶的品质显得尤为重要，尤其收缩指标对于薄层大板的贴合有着极大影响，因为在实际应用当中，绝大多数瓷砖胶并非是由于自身拉伸粘结强度不够而导致的空鼓、掉砖等贴合问题，而是由于在室内外环境变化和随着贴合时间变久而引起的收缩问题。目前通常业内甚至指定相关行业标准中，并未对瓷砖胶的收缩率提出要求，国内对于瓷砖胶的收缩率的研究极少，大多数是通过环境因素对瓷砖胶性能的影响[1]、或是某种助剂对瓷砖胶性能的影响[2]来进行展开研究，而对于砂的研究，尤其是机制砂级配的研究，在国内基本还处于空白阶段。

由于其内部或外部坏境中孔隙的存在，会导致瓷砖胶密实度不一，从而造成收缩率的上升或下降，极大的影响了材料的粘贴效果。砂作为水泥基装饰瓷砖胶中用量最大的部分，其原材料批次的稳定性、工厂计量的准确性、所选择用砂的级配等因素，都会影响其最终的密实度[3]。且可再分散乳胶粉作为成膜型聚合物粘结材料，也受瓷砖胶比表面积的影响而对最终的粘结强度和耐老化强度有着较大影响，砂的级配还对瓷砖胶与瓷砖的润湿性有着较大的联系。

本研究从瓷砖胶用砂级配方面分析了水泥基瓷砖胶用砂的级配对收缩性的影响，并重点探讨了不同级配机制砂组合在配方中对于瓷砖胶收缩率、拉伸粘结强度、背胶转移率的影响，结果表明瓷砖胶使用合理的级配可有效降低瓷砖胶的收缩率，从而可以提升贴合质量，为瓷砖胶的配方体系研究提供一定的参考方向。

1 试验

1.1 原材料

硅酸盐水泥：P.O42.5级南方水泥生产，3d、28d抗折强度分别为5.9MPa、9.2MPa，3d、28d抗压强度分别为31.2MPa、54.5MPa；机制石粉：广西东拓150目；级配机制砂：22-32目、32-65目、70-140目，HPMC：GL4155P(黏度46000mPa·s)，北方天普纤维素有限公司生产；可再分散乳胶粉：VINNAPAS5044N，瓦克化学生产；淀粉醚：FP6，荷兰艾维贝生产；木制纤维：FM-300，无锡绿建生产。

1.2 试验配方

试验中，按照正交试验法进行测试，本配方先考虑用砂级配的变化，用砂比例保持不变。具体试验配方见表1。

表1 试验配方 （g）

1.3 试验方法

瓷砖胶试件的拉伸粘结强度、抗压抗折强度均按照JGJ/T70-2009《建筑瓷砖胶基本性能试验方法》进行测试；养护条件、试验用标准测试板、瓷砖均按照JC/T 547-2017《陶瓷砖粘结胶》进行测试；背胶转移率按照我司企标进行测试。

2 试验结果与讨论

2.1 试验用砂级配和用量对瓷砖胶抗压抗折强度的影响

由表2可见：

表2 试验用砂级配和用量对瓷砖胶抗压抗折强度的影响

⑴配方中，无论石粉掺量增加与否，当22～32目粗砂掺量增加时，瓷砖胶的抗压抗折强度整体都有提高。

⑵当22～32目粗砂掺量相同时，随着细砂掺量的增加，瓷砖胶的抗压抗折强度随细砂掺量增加而降低。

⑶抗压抗折数据在JC/T547标准中并未有要求，仅作为强度变化的参考数据。

2.2 试验用砂级配和用量对瓷砖胶收缩率的影响

由表3可见：

表3 试验用砂级配和用量对瓷砖胶收缩率的影响

⑴当石粉掺量提高时，瓷砖胶的7d和28d收缩率都有所增加，说明石粉的掺量对于瓷砖胶的收缩率影响较大，在瓷砖胶中掺入过多石粉会增加瓷砖胶的收缩，加剧瓷砖胶因收缩而引起的瓷砖空鼓、掉砖等风险。

⑵细砂掺量提高时，整体收缩率也会增加，但粗砂掺量并非越多越好，当粗砂掺量为16.5%～18.0%时，其收缩率最低，可见合理的砂级配对瓷砖胶的收缩率有着正面的影响。

2.3 试验用砂级配和用量对瓷砖胶拉伸强度及耐久性的影响

由表4可见：

表4 试验用砂级配和用量对瓷砖胶拉伸强度及耐久性的影响

⑴当粗砂掺量为16.5%～18.0%时，瓷砖胶的原始拉伸粘结强度和老化后强度在平性对比组中最高，其试验结果均满足JC/T547-2017中C1级瓷砖胶的强度要求。

⑵当细砂掺量增加后，瓷砖胶的整体拉伸粘结强度有下降趋势，说明掺入较多细砂会对瓷砖胶的拉伸粘结强度有较大负面影响。

⑶石粉的掺量对瓷砖胶粘结强度的影响没有线性趋势，主要是因为不同砂级配情况下，石粉的填充程度不一致，预计其对背胶转移率有着较为明显的影响，故下一步试验将通过背胶转移率的试验来验证。

2.4 试验用砂级配和用量对瓷砖胶背胶转移率的影响

由表5可见：

表5 试验用砂级配和用量对瓷砖胶背胶转移率的影响

⑴背胶转移率是我司针对瓷砖胶润湿性所作的特定试验测试，其测试主要考察在瓷砖贴合过程中，瓷砖胶与基材的润湿性，较低的背胶转移率会对瓷砖胶的贴合有着较为明显的影响，也会因收缩率的不同而对最终瓷砖胶与瓷砖的贴合效果有着较大影响。

⑵石粉掺量与细砂掺量增加的情况下，会对背胶转移率有正向影响，均会提高瓷砖胶与瓷砖的润湿性。

⑶随着粗砂用量的增加，会降低瓷砖胶与瓷砖的润湿性；当粗砂掺量为16.5%～18.0%时，下降趋势较为平缓，但掺量增加到22.5%～25.0%时，其背胶转移率下降趋势较为明显。

总体上，相同胶凝材料用量时，掺加细砂和石粉较多的瓷砖胶的收缩率相对较大。但对于背胶转移率影响较好，而抗压抗折强度、粘结强度和耐老化性能，与瓷砖胶用砂的级配关系较为密切。

总结性能测试结果：相比其他的级配，粗砂掺量为16.5%～18.0%、中砂掺量为22.5%～25.0%时，抗折、抗压强度、拉伸粘结强度较高，而收缩率有所降低，但背胶转移率稍差。增加石粉用量后，相比掺加较高细砂，掺加较高中砂的背胶转移率也有所提高，但是对于瓷砖的收缩率影响较大，需合理添加，不得过高。

众多文献研究发现，在瓷砖胶体系中添加适当级配的机制砂，有助于控制体系的收缩率、提高原强度和耐老化强度，而机制石粉中的CaCO3成分，有助于控制体系的反应速率，促进钙矾石较快和较充分的形成，抑制钙矾石向单硫型水化硫铝酸钙的转变以及改善干缩性能。但是，当机制石粉掺量过高时，会因其需水量比较大而加剧干燥后的干缩值，从而影响体积稳定性，增加收缩风险。

3 结论

⑴机制砂的级配对瓷砖胶的收缩有着极大的影响，当中砂掺量较高时，瓷砖胶有着较高的抗压抗折、拉伸粘结强度，同时拥有较低的收缩率。

⑵搭配合适掺量的机制石粉，可显著改善瓷砖胶的润湿性和工作性，更好的瓷砖胶与瓷砖贴合作用，所以，降低孔隙率是提高瓷砖胶性能，降低瓷砖胶空鼓、脱落风险的最佳方法。