隨著陶瓷磚瓷化程度越來(lái)越高
,對(duì)膠粘材料的性能要求也越來(lái)越高。目前廣泛應(yīng)用的瓷磚粘結(jié)材料依然是高分子聚合物改性的水泥基復(fù)合材料,但采用瓷磚膠對(duì)瓷磚進(jìn)行鋪貼,依然會(huì)在一些特定的場(chǎng)合存在脫落的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于一些瓷化程度很高(吸水率< 0.1%),規(guī)格較大的瓷磚,一般的瓷磚膠無(wú)法完全滿足粘貼要求。試驗(yàn)探究石英砂添加量對(duì)瓷磚膠粘附性能的影響,從而優(yōu)化石英砂和水泥的配比。這在瓷磚粘結(jié)砂漿的生產(chǎn)過(guò)程中,對(duì)成本和性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)意義。
1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程
原料:水泥、石英砂、羥丙基甲基纖維素(HPMC)
、可再分散乳膠粉、淀粉醚
、減水劑
、木質(zhì)短纖維
(1)原料配比
基料配比:水泥(wt%)+石英砂(wt%)=100 (wt%)
。
添加劑:HPMC 0.4%,膠粉1%
,淀粉醚0.1%
,減水劑0.5%,木質(zhì)短纖維0.3%。
(2)測(cè)試用瓷磚 :將瓷磚切割成10 mm×10 mm的小樣,
(3)砂漿制備:將水泥、石英砂、HPMC、膠粉、淀粉醚、減水劑、木質(zhì)短纖維按比例均勻混合,然后加入水,均勻攪拌。
(4)砂漿涂覆:將砂漿均勻涂覆4 mm在切割好的瓷磚上,養(yǎng)護(hù)28天。
(5)熱循環(huán):將在養(yǎng)護(hù)28天的樣品,置于80℃烘箱中4 h。然冷卻到室溫,接著80℃處理4 h,循環(huán)5次。
凍融循環(huán):將養(yǎng)護(hù)28天的樣品,置于-18℃凍箱中4 h。然后自然升溫到室溫,接著-18℃處理4 h,循環(huán)5次。
浸水處理:將養(yǎng)護(hù)28天的樣品,淹沒(méi)在水中,持續(xù)7天。然后將樣品擦干,置于50℃烘箱中干燥28 h。
2 測(cè)試:采用拉拔儀進(jìn)行測(cè)試
3 分析
3.1 石英砂添加量對(duì)拉拔強(qiáng)度的影響
◎ 原樣品 ◎
隨著石英砂添加量的增加,的原拉拔強(qiáng)度有一個(gè)明顯增加的趨勢(shì)。當(dāng)石英砂的添加量少于60 wt%時(shí),測(cè)試數(shù)據(jù)的規(guī)律性不明顯,說(shuō)明樣品的粘附性能不穩(wěn)定。當(dāng)石英砂的添加量超過(guò)65 wt%時(shí),樣品的拉拔強(qiáng)度隨著石英砂添加量的增加而增大,表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性
。
◎ 凍融循環(huán)后樣品 ◎
當(dāng)石英砂的添加量少于60 wt%時(shí),經(jīng)凍融循環(huán)后
,樣品的拉拔強(qiáng)度只有0.3 MPa左右
,且測(cè)試數(shù)據(jù)沒(méi)有明顯的規(guī)律性。而當(dāng)石英砂的添加量超過(guò)65 wt%時(shí)
,樣品的拉拔強(qiáng)度顯著增加
,超過(guò)0.7 MPa。并且隨著石英砂添加量的增加
,測(cè)試數(shù)據(jù)有一個(gè)緩慢增加的趨勢(shì)
,但是增加的幅度不大。
◎ 熱循環(huán)后樣品 ◎
隨著石英砂添加量的增加,樣品的抗熱拉拔強(qiáng)度出現(xiàn)一個(gè)很規(guī)律的增加趨勢(shì)。當(dāng)石英砂的添加量超過(guò)70 wt%時(shí),拉拔強(qiáng)度出現(xiàn)輕微的下降趨勢(shì)。
◎ 浸水后樣品 ◎
隨著石英砂添加量的增加,樣品的抗水拉拔強(qiáng)度出現(xiàn)一個(gè)很規(guī)律的增加趨勢(shì)。當(dāng)石英砂的添加量超過(guò)70 wt%時(shí),拉拔強(qiáng)度出現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)。
3.2 石英砂添加量對(duì)粘附性能的影響
拉拔強(qiáng)度的測(cè)試數(shù)據(jù)并不能真實(shí)地反映瓷磚粘結(jié)劑的粘附性能。因?yàn)楸狙芯恐欣螐?qiáng)度的數(shù)據(jù)來(lái)源于兩個(gè)方面:一是瓷磚粘結(jié)劑的拉伸強(qiáng)度,與材料本身的強(qiáng)度有關(guān);二是瓷磚粘結(jié)劑的粘附強(qiáng)度,與材料的粘附性能有關(guān)。瓷磚粘結(jié)劑的粘附強(qiáng)度高于拉伸強(qiáng)度,樣品的破壞方式為表面或中間斷裂,如圖(a)。瓷磚粘結(jié)劑的拉伸強(qiáng)度高于粘附強(qiáng)度,那么測(cè)試樣品的破壞方式為整體剝離,如(b)所示。所以在考察瓷磚粘結(jié)劑的粘附性能時(shí),應(yīng)綜合考慮拉拔強(qiáng)度和破壞方式。

【 經(jīng)拉拔后樣品的照片】
統(tǒng)計(jì)不同石英砂添加量的樣品經(jīng)拉拔后的破壞方式發(fā)現(xiàn),當(dāng)石英砂的添加量少于65 wt%時(shí),所有的樣品均為剝離破壞。當(dāng)石英砂的添加量達(dá)到70 wt%時(shí),樣品開(kāi)始出現(xiàn)表面拉裂破壞
。當(dāng)石英砂添加量達(dá)到75 wt%時(shí),樣品出現(xiàn)表面拉裂的概率增加。但是
,經(jīng)熱處理的樣品
,即使石英砂的添加量達(dá)到75 wt%,也沒(méi)有出現(xiàn)表面拉裂破壞的情況
。
可知,當(dāng)石英砂的添加量較少時(shí)(< 60 wt%)
,粘附強(qiáng)度是很低的
,低于粘結(jié)劑的抗拉強(qiáng)度。因此
,樣品容易出現(xiàn)剝離破壞
。當(dāng)石英砂的添加量較多時(shí)(> 65 wt%),粘結(jié)劑的抗拉強(qiáng)度減小
,粘附強(qiáng)度顯著增加
。因此,樣品開(kāi)始出現(xiàn)表面拉裂破壞
。由此可見(jiàn)
,當(dāng)石英砂添加量較少時(shí),粘結(jié)劑的粘附性能較差
。而當(dāng)石英砂的添加量較多時(shí)
,粘結(jié)劑的粘附性能較好。但當(dāng)石英砂的添加超過(guò)一定量時(shí)
,粘結(jié)劑雖然不會(huì)發(fā)生脫附
,但是會(huì)發(fā)生斷裂。
4 討論
(1)石英砂的添加量較少時(shí)
,樣品的原拉拔強(qiáng)度
、凍融循環(huán)、熱循環(huán)
、浸水拉拔強(qiáng)度都是很低的
。原因主要是石英砂添加量少時(shí),砂漿干燥產(chǎn)生的收縮大,在界面出現(xiàn)大的界面應(yīng)力,在外力作用下,或遇到熱脹冷縮、吸水膨脹等情況時(shí)
,很容易發(fā)生剝離。
(2)而隨著石英砂含量的增加
,砂漿干燥產(chǎn)生的收縮減小
,產(chǎn)生的界面應(yīng)力也相應(yīng)減小,從而使得砂漿的粘附能力增強(qiáng),不易出現(xiàn)剝離
。
(3)當(dāng)石英砂的添加量超過(guò)一定量時(shí)
,由于作為膠凝材料的水泥含量減少,導(dǎo)致砂漿的拉伸強(qiáng)度降低
,容易出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象
。
因此,在配制瓷磚粘結(jié)劑時(shí)
,應(yīng)嚴(yán)格控制石英砂的添加量
,不宜太少,也不宜過(guò)多
。具體的配比與石英砂的粒度和水泥的標(biāo)號(hào)有關(guān)
,應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定。
5 結(jié)論
(1)石英砂的添加量對(duì)瓷磚粘結(jié)劑的粘附性能有重要的影響
。
(2)當(dāng)石英砂的添加量少于60 wt%時(shí)
,樣品很容易發(fā)生剝離;
(3)當(dāng)石英砂的添加量大于65 wt%時(shí)
,瓷磚粘結(jié)劑的粘附性能大大提高
。經(jīng)過(guò)冷、熱
、水處理后
,拉拔強(qiáng)度均可以達(dá)到0.6 MPa以上;
(4)當(dāng)石英砂的添加量達(dá)到75 wt%時(shí)
,雖然粘結(jié)劑的粘附性能沒(méi)有顯著下降
,各項(xiàng)指標(biāo)均超過(guò)0.7 MPa,但是拉伸強(qiáng)度顯著下降
。
因此
,石英砂的添加量應(yīng)控制在65 wt%-75 wt%之間。
作者:許林峰 鐘保民
節(jié)選自《佛山陶瓷》雜志2016年第9期(總第242期)
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