張一函 王 博 劉小云 王文江 何曙光

(1 咸陽陶瓷研究設(shè)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(chǎn)能力已達到100億m2,成為世界上生產(chǎn)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(nèi)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(jié)強度高,耐水、耐凍融、耐老化性優(yōu)良及施工方便,是一種相對理想的鋪貼粘結(jié)材料。陶瓷磚膠粘劑減少了傳統(tǒng)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(chǎn)的陶瓷磚膠粘劑主要有:水泥基類膠粘劑、環(huán)氧類膠粘劑、乳液基粘結(jié)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(yīng)型膠粘劑等。國外也有相關(guān)陶瓷磚膠粘劑的標(biāo)準(zhǔn),但側(cè)重點卻不一樣。例如美國標(biāo)準(zhǔn)為陶瓷磚膠粘劑系列標(biāo)準(zhǔn),每個系列標(biāo)準(zhǔn)各有專用特定性;英國和澳大利亞陶瓷磚膠粘劑標(biāo)準(zhǔn)較為相似,都為墻地面陶瓷磚膠粘劑通用標(biāo)準(zhǔn);歐盟EN 12004[1]標(biāo)準(zhǔn)適用于室內(nèi)、外墻面和地面粘貼用陶瓷磚膠粘劑標(biāo)準(zhǔn);ISO 13007系列標(biāo)準(zhǔn)是以歐盟標(biāo)準(zhǔn)EN 12004為基礎(chǔ)修改制定的國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。

國內(nèi)陶瓷磚膠粘劑主要是水泥基類膠粘劑,以及少部分環(huán)氧類膠粘劑和乳液基膠粘劑。由于傳統(tǒng)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(jié)約了資源。

近年來,隨著陶瓷大板、陶瓷巖板等瓷磚地廣泛應(yīng)用,陶瓷磚膠粘劑逐漸得到市場的認(rèn)可,且國內(nèi)較多地產(chǎn)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(yōu)勢不明顯,市場上還存在相當(dāng)一部分沒有達到基本標(biāo)準(zhǔn)的要求,質(zhì)量不合格的陶瓷磚膠粘劑產(chǎn)品。

目前,國內(nèi)關(guān)于陶瓷磚膠粘劑的標(biāo)準(zhǔn)有JC/T 547陶瓷磚膠粘劑[2]和JGJ/T 110 建筑工程飾面磚粘結(jié)強度檢驗標(biāo)準(zhǔn)等[3]。這些標(biāo)準(zhǔn)在測試用標(biāo)準(zhǔn)混凝土板以及使用陶瓷磚的要求方面,與實際測試結(jié)果存在較大差異。

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

1 標(biāo)準(zhǔn)概況

為了落實《消費品標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量提升規(guī)劃(2016-2020年)》(國辦發(fā)〔2016〕68號)和《關(guān)于開展消費品工業(yè)“三品”專項行動營造良好市場環(huán)境的若干意見》(國辦發(fā)〔2016〕40號)要求,加快推進我國消費品標(biāo)準(zhǔn)與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌,根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)委《消費品國際標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化工作方案》(標(biāo)委工二函[2017]8號)的要求,《陶瓷磚膠粘劑技術(shù)要求》被列為2018年國家標(biāo)準(zhǔn)制訂計劃。國家標(biāo)準(zhǔn)《陶瓷磚膠粘劑技術(shù)要求》修改采用國際標(biāo)準(zhǔn)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(jiān)督管理總局、國家標(biāo)準(zhǔn)委發(fā)布中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)公告(2021年第17號),批準(zhǔn)發(fā)布了國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 41059-2021陶瓷磚膠粘劑技術(shù)要求,并于2022年7月1日起正式實施。

2 標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容分析

本標(biāo)準(zhǔn)共分為6章,規(guī)定了陶瓷磚膠粘劑的術(shù)語和定義、分類和代號、技術(shù)要求以及標(biāo)志和包裝。適用于室內(nèi)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(jù)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(yīng)型樹脂膠粘劑(R)。

陶瓷磚膠粘劑根據(jù)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(jù)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(shù)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(biāo)準(zhǔn)GB/T 41059-2021 陶瓷磚膠粘劑技術(shù)要求修改采用了國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 13007-1:2014 Ceramic tiles—Grouts and adhesives—Part 1:Terms,definitions and specifications for adhesives。此國家標(biāo)準(zhǔn)與國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 13007-1:2014相比,技術(shù)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(jié)構(gòu)和編輯調(diào)整。

2.3.1 測試用混凝土板基材

國際標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)混凝土板的要求為:105 ℃下放置5 h,含水率應(yīng)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(nèi)混凝土板測試中發(fā)現(xiàn)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(biāo)與表面吸水量指標(biāo)不能同時滿足標(biāo)準(zhǔn)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(jīng)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(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護3個月以上;②在105℃下放置5 h,標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護24 h;③在105℃下放置24 h,標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護24 h。其結(jié)果發(fā)現(xiàn):在105℃下放置24 h,然后在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)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(jié)強度的影響,其結(jié)果發(fā)現(xiàn):在無處理條件下,3種養(yǎng)護處理后的混凝土板拉伸粘結(jié)強度測試結(jié)果差異不大;晾置時間不小于20 min,3種養(yǎng)護處理后的混凝土板拉伸粘結(jié)強度測試結(jié)果差異不大,均符合標(biāo)準(zhǔn)要求;在浸水后,3種養(yǎng)護處理后的混凝土板拉伸粘結(jié)強度測試結(jié)果差異不大,均符合標(biāo)準(zhǔn)要求;在熱老化后,在105℃下放置24 h的混凝土板測試結(jié)果最好,且符合標(biāo)準(zhǔn)要求,標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)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(jié)強度符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

因此,GB/T 41059-2021 中熱老化后粘結(jié)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(biāo)準(zhǔn)試驗條件下放置24 h后。當(dāng)混凝土板表面吸水量控制在0.5～1.5cm3/4 h時,其他粘結(jié)強度均都可達到要求,因此GB/T 41059-2021中其他粘結(jié)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(biāo)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(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求使用的陶瓷磚,在實際測試過程中發(fā)現(xiàn)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(huán)后的拉伸粘結(jié)強度達不到標(biāo)準(zhǔn)要求。而國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 13007-2 Ceramic tiles— Grouts and adhesives—Part 2:Test methods for adhesives[5]關(guān)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(jié)強度測試。因此,根據(jù)使用標(biāo)準(zhǔn)磚測試不一致的問題,確定更穩(wěn)定的測試用瓷磚,更有利于今后企業(yè)相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)和產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控工作順利開展。

經(jīng)過大量試驗驗證,水泥基膠粘劑的拉伸粘結(jié)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(huán)后的拉伸粘結(jié)強度值較低,無法達到標(biāo)準(zhǔn)要求;為了和國際標(biāo)準(zhǔn)ISO13007-2試驗用陶瓷磚的類型達到一致,本標(biāo)準(zhǔn)采用BIa類穩(wěn)定干壓磚,且陶瓷磚粘結(jié)面60°的鏡向光澤度為(2±0.1)°,對陶瓷磚粘結(jié)面的粗糙度也有一定要求,要求輪廓算術(shù)平均偏差(Ra)為6～10μm,輪廓單元平均寬度(Rsm)為200～330μm。本標(biāo)準(zhǔn)試驗用陶瓷磚的浸水、熱老化、凍融循環(huán)后的拉伸粘結(jié)強度均可達到標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.4 技術(shù)要求

2.4.1 水泥基膠粘劑

陶瓷磚膠粘劑的拉伸粘結(jié)強度是評價膠粘劑質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)。

本標(biāo)準(zhǔn)對水泥基膠粘劑的拉伸粘結(jié)強度、浸水后拉伸粘結(jié)強度、熱老化后拉伸粘結(jié)強度和凍融循環(huán)后拉伸粘結(jié)強度作了規(guī)定。

標(biāo)準(zhǔn)要求普通型水泥基膠粘劑在上述不同條件下的拉伸粘結(jié)強度都應(yīng)不小于0.5 MPa。同時也規(guī)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(jié)后的拉伸粘結(jié)強度增大。晾置時間則是指在晾置過程中,拉伸粘結(jié)強度達到規(guī)定拉伸粘結(jié)強度不小于0.5 MPa時的最大時間間隔,本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定普通型水泥基膠粘劑的晾置時間不小于20 min。具體指標(biāo)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(jié)強度、浸水后拉伸粘結(jié)強度、熱老化后拉伸粘結(jié)強度和凍融循環(huán)后拉伸粘結(jié)強度均應(yīng)不小于1.0 MPa。具體指標(biāo)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(jié)強度、熱老化后剪切粘結(jié)強度以及晾置時間作了規(guī)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(jié)強度,而非拉伸粘結(jié)強度。

膏狀乳液基膠粘劑的剪切粘結(jié)強度、熱老化后剪切粘結(jié)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(biāo)要求如表3所示。

表3 膏狀乳液基膠粘劑指標(biāo)要求

2.4.3 反應(yīng)型樹脂膠粘劑

反應(yīng)型樹脂膠粘劑對剪切粘結(jié)強度、浸水后剪切粘結(jié)強度以及晾置時間作了規(guī)定:由于反應(yīng)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(yīng)型樹脂膠粘劑與陶瓷磚之間的水平方向上的剪切粘結(jié)強度,而非拉伸粘結(jié)強度。樹脂膠粘劑本身具有優(yōu)良力學(xué)性能,因此其與陶瓷磚粘貼后的剪切粘結(jié)強度、浸水后剪切粘結(jié)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(guī)定強度值高。反應(yīng)型樹脂膠粘劑的晾置時間不小于20 min。具體指標(biāo)要求如表4所示。

表4 反應(yīng)型樹脂膠粘劑指標(biāo)要求

3 結(jié)語

筆者綜合分析對比了陶瓷磚膠粘劑國外標(biāo)準(zhǔn)和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的情況,對GB/T 41059-2021陶瓷磚膠粘劑技術(shù)要求的分類、測試用材料以及技術(shù)要求等內(nèi)容進行了分析解讀。

該標(biāo)準(zhǔn)的制定解決了陶瓷磚膠粘劑測試用混凝土板和標(biāo)準(zhǔn)磚的適用指標(biāo),提高了我國的陶瓷磚膠粘劑的產(chǎn)品質(zhì)量,提高了我國陶瓷磚膠粘劑行業(yè)的國際水平,為我國的陶瓷磚膠粘劑產(chǎn)品走出國門奠定了堅實基礎(chǔ)。