瓷砖胶湿浆密度影响因素及对粘结强度的影响

引言在提倡节能降耗、转型发展的大背景下,绿色低碳已经成为建筑行业义不容辞的责任。在

“碳达峰、碳中和”双碳目标要求下,“降耗增效、持续发展”已成为建筑行业的主旋律,建筑材料行业也在千方百计考虑减少碳排放,部分厂家通过技术革新减少了单位面积建筑材料耗用量,这就是一个减碳的重要行为。

在精装交付地产项目上,采用可薄贴的瓷砖胶替代传统的水泥砂浆铺贴,可有效减少瓷砖铺贴材料耗用量。优异的瓷砖胶一来可实现薄贴,二来涂布率也高,粘贴层薄、材料涂布率高,则单位面积所用材料就少,需要运输的材料就少,有效降低运输费用及材料费用,同时施工劳动强度降低,楼房的荷载也降低,具有很高的经济、环保效益。

瓷砖胶因为其组分中纤维素醚、乳胶粉等高分子聚合物的存在,一方面使水溶液的表面能降低[1],另一方面,有机物材料吸水后膨胀,占据一定的体积,相当于增加了砂浆的内部孔洞,因此瓷砖胶自带有引气的作用,湿浆密度较低。以上这是瓷砖胶涂布率高的原因。但是不同的配方、使用的材料的不同或者其他厂家独家关键技术,不同厂家的瓷砖胶涂布率又是存在差别的,同时应用时不同的环境、搅拌方式也会对涂布率产生影响,而对于瓷砖胶的涂布率,实验室常用湿浆密度方法进行测试评估。因此,通过研究瓷砖胶湿浆密度影响因素及对粘结强度的影响,有助于为正确选择及正确应用瓷砖胶提供参考。1、试验部分

1.1

试验原材料

选用市售两种C1型瓷砖胶,分别记为

A、B(对应试验编号

A1、A2……Ai及B1、B2……Bi,

i为试验方案编号,具体试验方案见表1及表2;拌和水使用自来水。试验前,表1试验所涉及的所有试验材料

(包括拌和水)均先在25℃的温度下放置24h,其他试验的试验材料则按表2设定的测试温度提前恒温放置24h。

1.2

试验方法

1.2.1

搅拌步骤

将称量好的瓷砖胶干粉撒入称量好的液体中,按表1、表2规定的搅拌方式先搅拌30s,后抬起搅拌叶并在1min内刮下搅拌叶和搅拌桶内的浆料,然后重新放下搅拌叶再搅拌1min(其中

A10、B10再搅拌3min)。

1.2.2

湿浆密度

搅拌完成的瓷砖胶浆料一次装满1L

容量筒,使稍有富余,用捣棒由边缘向中心均匀插25次,

插捣过程中如砂浆沉落到低于筒口,应随时添加浆料,然后将筒口多余浆料刮去,使浆料表面平整,外壁擦净,称量浆料与容量筒的总质量,减去容量筒质量,得到瓷砖胶浆料的湿浆密度;每组测试2次,取其算术平均值为测试浆料的湿浆密度。

1.2.3

拉伸粘结强度

按GB/T41059—2021《陶瓷砖胶粘剂技术要求》进行测试。2、结果与讨论

2.1

不同搅拌方式对湿浆密度的影响

试验中,根据厂家产品说明书,瓷砖胶

A

用水量

(水粉比)为0.25,瓷砖胶

B用水量

(水粉比)为0.24。表1为不同搅拌机、不同搅拌叶、不同转速及搅拌不同材料

(干粉)质量下测得的瓷砖胶湿浆密度。表1

不同搅拌方式对湿浆密度的影响由表1中

A1、A2及

B1、B2湿浆密度测试结果可知,自转

(280±10)r/min同时公转

(125±10)r/min的快速搅拌方式比自转

(140±5)r/min同时公转

(62±5)r/min的慢速搅拌方式,

湿浆密度降低了约12%,湿浆密度降低的原因是快速搅拌下引气更多。理论认为,气泡的产生是气体分散于液相中形成的气-液分散体,在泡沫形成的过程中,气-液界面会急剧增加,因此体系的能量增加,在气泡形成的过程中快速搅拌方式对体系做了更多的功,充当了动力的作用。宏观上,瓷砖胶在搅拌过程中形成涡流,涡流负压吸入空气,被吸入涡流中的空气在剪切力的作用下,便被破碎形成大量气泡,此即为涡流吸气作用,当高速搅拌时这种作用更强,同时形成的气泡又被瓷砖胶组成中的纤维素醚在湿浆料中通过其亲水基和憎水基稳定住[2]。

A5、A9及B5、B9结果显示,同样转速下的手持电动搅拌机,螺旋叶片的搅拌杆比双山搅拌杆湿浆密度更低,这表明螺旋叶片的搅拌杆更易引气,不同形状的搅拌叶片对瓷砖胶的湿浆密度存在着影响。

而同样是螺旋叶片的搅拌杆,单次搅拌10kg(以干粉质量计,下同)时的浆料却比单次搅拌

5kg时湿浆密度高,表明单次搅拌浆料量较大时引气更少。这是由于在同样搅拌时长下,搅拌量更大的浆料得到的有效搅拌强度更低,试验中手持电动搅拌机功率是

850W,按效率100%

算,其

1.5min能做功76.5kJ,同样的76.5kJ能量作用在5kg及10kg材料上,相当于10kg的搅拌的没那么充分。另一方面,当浆料在搅拌桶中更满,以致整个搅拌叶被掩盖在浆料中时,搅拌时从空气中捏合的空气量减少,涡流吸气作用也减弱。以上两方面的原因导致单次搅拌10kg时引气更少,导致湿浆密度测试结果变大。同样条件下,瓷砖胶A及瓷砖胶B相比,瓷砖胶

B湿浆密度低5%~7%,也就是瓷砖胶B涂布率更高,实际工程应用时,同样质量的瓷砖胶材料,瓷砖胶B可多施工5%~7%面积。这可能是两个产品的配方或使用的材料不同导致的。2.2

温度对湿浆密度的影响

由表2结果,随着温度从低到高,瓷砖胶湿浆密度也从低到高。一方面,理论上,表面张力随温度升高而降低,表面张力降低,瓷砖胶中的纤维素醚引气能力

(起泡力)增强。另一方面,

根据

Gibbs原理,体系总是趋向于较低的表面能状态,而当温度升高时,分子运动加剧,导致泡沫体系能量升高,泡沫稳定性下降。从试验结果,温度升高使泡沫稳定性下降起了主导作用,结果就是低温时搅拌的瓷砖胶浆料实际含气量更大,湿浆密度更低。这与任崴峣等[3]的研究结论也是一致的。表2

温度对湿浆密度的影响2.3

湿浆密度对拉伸粘结强度的影响

由于引气导致湿浆密度降低,瓷砖胶的密实度也必然降低,硬化体结构疏松,势必导致强度下降。本项试验通过测试不同湿浆密度下的瓷砖胶

A、瓷砖胶B的拉伸粘结强度对湿浆密度与拉伸粘结强度的影响进行分析。

图1结果显示,随着湿浆密度从低到高,瓷砖胶拉伸粘结强度随着提高,两者呈现一定的正相关关系。且湿浆密度>1500g/L时,对拉伸粘结强度影响趋小。湿浆密度较低时,拉伸断裂面常在瓷砖胶内部,湿浆密度较高时,拉伸断裂面就有一部分在砖背,分析认为,湿浆密度较低时瓷砖胶内部因孔洞较多连接较弱,而湿浆密度较高时与瓷砖背面的粘结力成为薄弱点。低温下快速搅拌且增长搅拌时间的极端情况下,此时的瓷砖胶

A、瓷砖胶

B的湿浆密度都达到了极端低值,相应的拉伸粘结强度分别降低到了0.8MPa及0.6MPa。通过引气来适当降低湿浆密度可以带来更大的涂布率,同时不影响粘贴效果。图1

不同湿密度下瓷砖胶的拉伸粘结强度结果曲线3、结论

通过对不同搅拌方式、不同环境温度下的瓷砖胶湿浆密度进行研究,同时对不同湿浆密度的瓷砖胶的拉伸粘结强度进行测试,得到了以下主要结论:(1)对于同样的C1型产品,同样条件下湿浆密度存在差异,测试的产品B比产品

A

湿浆密度低5%~7%,同样质量的瓷砖胶材料,瓷砖胶B可多施工5%~7%面积。工程核算成本时应考虑这方面的影响。

(2)同样搅拌机下,搅拌机快速搅拌时引气量更大,湿浆密度更低;螺旋叶片的搅拌杆比双山搅拌杆湿浆密度更低;搅拌同样时间时,搅拌浆料更多时湿浆密度也较大。

(3)同样搅拌条件下,相比5℃