聶曉鵬，陳尚偉

（貴州中建建筑科研設(shè)計(jì)院有限公司，貴州 貴陽 550006）

0 引 言

磷石膏是濕法生產(chǎn)磷酸的副產(chǎn)物，我國的磷石膏排放量大。早期受到技術(shù)條件限制，磷石膏未能得到有效利用，其主要處理措施為堆存，隨著磷石膏堆存量逐漸增加，除占用土地外，還對(duì)地下水、土壤、植被和大氣環(huán)境造成污染[1-2]。隨著國家對(duì)磷石膏處理的重視，眾多科研工作者投入到磷石膏綜合利用的研究中，孟偉正等[3]將改良磷石膏應(yīng)用于路基中，通過試驗(yàn)得出改良磷石膏在最佳配合比下路基強(qiáng)度符合相關(guān)規(guī)范要求。周俊等[4]研制出了利用磷石膏制備石膏砌塊的方法。李瑋等[5]研制出了磷石膏制備專用粘貼砂漿的方法。

為加快貴州省磷石膏資源利用，貴州省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳于2019 年發(fā)布了DBJ 52/T093—2019《磷石膏建筑材料應(yīng)用統(tǒng)一技術(shù)規(guī)范》，以規(guī)范磷石膏空心條板、砌塊、砂漿、裝飾面板、石膏條等產(chǎn)品的質(zhì)量。在政策引導(dǎo)下，磷石膏建材產(chǎn)品需求量顯著上升，但也出現(xiàn)一些質(zhì)量問題。其中貴州某項(xiàng)目?jī)?nèi)隔墻采用磷石膏空心條板，墻裙粘貼陶瓷磚，該項(xiàng)目投入使用3個(gè)月后，墻裙瓷磚出現(xiàn)脫落、開裂等質(zhì)量缺陷。本文結(jié)合工程背景，分析墻裙瓷磚出現(xiàn)質(zhì)量缺陷的原因，為后續(xù)類似工程提供借鑒。

1 工程背景

貴州某項(xiàng)目?jī)?nèi)隔墻采用雙層磷石膏空心條板，其規(guī)格為3000 mm×600 mm×90 mm（見圖1），內(nèi)隔墻斷面結(jié)構(gòu)形式為“90+20+90”，即兩側(cè)為90 mm 厚磷石膏空心條板，中間為20 mm空氣層（見圖2）。按照建筑施工圖紙要求，磷石膏空心條板下端做C20 細(xì)石混凝土條形防潮墻墊，墻墊高度不應(yīng)小于200 mm，并應(yīng)做防水處理；防潮墻墊采用細(xì)石混凝土現(xiàn)澆，不宜采用預(yù)制墻墊；部分內(nèi)隔墻墻裙粘貼1.5 m 高瓷磚，瓷磚墻裙設(shè)計(jì)圖紙做法見圖3。

圖1 磷石膏空心條板

圖2 雙層石膏空心條板內(nèi)隔墻橫斷面示意

圖3 瓷磚墻裙設(shè)計(jì)做法

現(xiàn)場(chǎng)勘查并詢問現(xiàn)場(chǎng)施工人員了解到整棟建筑裝修做法分為2 種：一是衛(wèi)生間、浴室等處于潮濕環(huán)境條件下的墻體材料為混凝土實(shí)心磚，裝修做法為混凝土實(shí)心磚-水泥砂漿-瓷磚膠粘劑-瓷磚；二是臥室、走廊等處于一般環(huán)境條件下采用磷石膏空心條板，瓷磚墻裙裝修做法為磷石膏空心條板-石膏基膠粘劑（局部為水泥基膠粘劑）-瓷磚（見圖4）。

圖4 瓷磚墻裙實(shí)際做法

2 質(zhì)量缺陷類型

該項(xiàng)目整棟建筑裝修的內(nèi)隔墻磷石膏空心條板墻裙粘貼瓷磚存在以下2 個(gè)問題：一是瓷磚與瓷磚粘結(jié)劑脫開或瓷磚和瓷磚膠粘劑與石膏板脫開（統(tǒng)稱為瓷磚脫落）；二是瓷磚和瓷磚膠粘劑開裂。其中瓷磚脫落約占總質(zhì)量缺陷面積的95%，瓷磚開裂僅占5%（見圖5）。出現(xiàn)瓷磚脫落的質(zhì)量缺陷中，瓷磚與膠粘劑之間脫開占大多數(shù)，瓷磚與膠粘劑兩者界面無粘結(jié)破壞痕跡，表面較光滑；瓷磚和膠粘劑與石膏空心條板之間脫開占少數(shù)，石膏空心條板表面有粘結(jié)破壞痕跡。

圖5 內(nèi)隔墻磷石膏空心條板墻裙瓷磚粘貼質(zhì)量缺陷

3 瓷磚膠粘劑化學(xué)成分

采用XRD 定量分析法分別對(duì)瓷磚脫落處瓷磚膠粘劑樣品和瓷磚開裂處瓷磚膠粘劑樣品進(jìn)行化學(xué)成分分析，結(jié)果見表1 和表2。

表1 瓷磚脫落處瓷磚膠粘劑樣品化學(xué)成分 %

表2 瓷磚開裂處瓷磚膠粘劑樣品化學(xué)成分 %

由表1、表2 可知，瓷磚脫落處瓷磚膠粘劑樣品主要組成為二水硫酸鈣，判斷瓷磚膠粘劑主要成分為磷石膏，為石膏基膠粘劑；瓷磚開裂處瓷磚膠粘劑表面存在大量3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O（鈣礬石）。現(xiàn)場(chǎng)施工人員指出部分區(qū)域采用水泥砂漿作為瓷磚膠粘劑，根據(jù)粘貼瓷磚的作業(yè)環(huán)境，水泥基膠粘劑與磷石膏空心條板接觸后，水泥中的鋁酸三鈣與液相中的氧化鈣、二水石膏生成鈣礬石，產(chǎn)生體積膨脹，導(dǎo)致瓷磚開裂。因此，判斷瓷磚開裂的位置所采用的陶瓷磚膠粘劑類型為水泥基膠粘劑。

4 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

JC/T 547—2017《陶瓷磚膠粘劑》第4.1.1 條、GB/T 41059—2021《陶瓷磚膠粘劑技術(shù)要求》第4.1 條和GB/T 12954.1—2008《建筑膠粘劑試驗(yàn)方法 第1 部分：陶瓷磚膠粘劑試驗(yàn)方法》第4.4 條都明確了瓷磚膠粘劑分為3 種類型，即水泥基膠粘劑、膏狀乳液基膠粘劑、反應(yīng)型樹脂膠粘劑。粘結(jié)強(qiáng)度作為瓷磚膠粘劑的重要指標(biāo)，現(xiàn)有國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中無石膏基膠粘劑的規(guī)定，為檢測(cè)其粘結(jié)強(qiáng)度，分別對(duì)石膏基膠粘劑與磷石膏空心條板、石膏基膠粘劑與瓷磚的粘結(jié)強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試。

4.1 石膏基膠粘劑的粘結(jié)強(qiáng)度

按JGJ/T 110—2017《建筑工程飾面磚粘結(jié)強(qiáng)度檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》第4 節(jié)方法測(cè)試石膏基膠粘劑與瓷磚的粘結(jié)強(qiáng)度，將95 mm×45 mm×6 mm 的拉拔塊粘貼在瓷磚未脫落且無空鼓、粘結(jié)牢固的部位。1 片瓷磚上粘貼1 個(gè)拉拔塊，相鄰拉拔塊的距離不小于1 m，以減少切割試樣過程中對(duì)相鄰試樣的擾動(dòng)[見圖6（a）]。參考JGJ/T 220—2010《抹灰砂漿技術(shù)規(guī)程》測(cè)試石膏基膠粘劑與磷石膏條板間的粘結(jié)強(qiáng)度，拉拔塊尺寸為100 mm×100 mm×6 mm[見圖6（b）]，試驗(yàn)部位為石膏基膠粘劑與磷石膏條板粘貼無空鼓、距離樓/地面板高度為1.5 m的位置，石膏膠粘劑干燥。石膏基膠粘劑的粘結(jié)強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果見表3。

表3 石膏基膠粘劑的粘結(jié)強(qiáng)度

圖6 石膏基膠粘劑的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)

由表3 可知：（1）14 組石膏基膠粘劑與瓷磚的粘結(jié)強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果中僅有1 組粘結(jié)強(qiáng)度為0.20 MPa，占整個(gè)試驗(yàn)數(shù)量的7%，其他組粘結(jié)強(qiáng)度最小值為0.02 MPa，平均值約為0.07 MPa，遠(yuǎn)小于JGJ/T 110—2017 規(guī)定的0.4 MPa。破壞界面均發(fā)生在石膏基膠粘劑與瓷磚界面之間，界面破壞處表面光滑，表明石膏基膠粘劑與瓷磚的粘結(jié)能力差。（2）14 組石膏基膠粘劑與磷石膏空心條板粘結(jié)強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果中最大值為0.22 MPa，最小值為0.05 MPa，平均值為0.14 MPa。破壞界面發(fā)生在磷石膏空心條板，在拉力作用下磷石膏空心條板表面石膏被拉斷。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，石膏基膠粘劑與磷石膏空心條板粘結(jié)強(qiáng)度大于石膏基膠粘劑與瓷磚的粘結(jié)強(qiáng)度，與現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的破壞形式（大多數(shù)瓷磚與石膏基膠粘劑脫開）相符。

4.2 磷石膏空心條板的軟化系數(shù)

軟化系數(shù)是表示吸水前后機(jī)械強(qiáng)度變化的物理量，為吸水飽和狀態(tài)下無側(cè)限抗壓強(qiáng)度與干燥狀態(tài)下無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的比值。石膏屬于氣硬性材料，容易吸收空氣中的水分，含水率過高會(huì)削弱自身強(qiáng)度，GB/T 23451—2009《建筑用輕質(zhì)隔墻條板》規(guī)定軟化系數(shù)不應(yīng)小于0.8。對(duì)抽檢的14 組磷石膏空心條板樣品進(jìn)行測(cè)試，其干燥和吸水飽和狀態(tài)下無側(cè)限抗壓強(qiáng)度及軟化系數(shù)見表4。

表4 干燥和吸水飽和狀態(tài)下磷石膏空心條板的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度及軟化系數(shù)

由表4 可知，14 組磷石膏空心條板樣品干燥狀態(tài)下無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為4.10~7.39 MPa，吸水飽和狀態(tài)下無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為1.62~4.27 MPa，其軟化系數(shù)為0.39~0.58，樣品的軟化系數(shù)均不符合GB/T 23451—2009 要求。

5 原因分析

（1）石膏基膠粘劑為新材料，采用石膏基膠粘劑將瓷磚粘貼在磷石膏空心條板上為新工藝，在使用新材料、新工藝之前未進(jìn)行試驗(yàn)和論證，施工工藝不符合JC/T 547—2017、GB/T 41059—2021 和GB/T 12954.1—2008 的要求。

（2）磷石膏空心條板質(zhì)量不合格。本項(xiàng)目采用的磷石膏空心條板軟化系數(shù)不符合GB/T 23451—2009 要求，是導(dǎo)致磷石膏條板粘結(jié)強(qiáng)度降低的主要原因。

（3）粘結(jié)強(qiáng)度低。石膏基膠粘劑與瓷磚的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度在0~0.1 MPa（見表3），占整個(gè)試驗(yàn)的79%，粘結(jié)強(qiáng)度不符合JGJ/T 110—2017 第6.0.2 條（每組試樣平均粘結(jié)強(qiáng)度不應(yīng)小于0.4 MPa；每組允許有1 個(gè)試樣的粘結(jié)強(qiáng)度小于0.4 MPa，但不應(yīng)小于0.3 MPa），是墻裙瓷磚出現(xiàn)脫落的主要原因。

（4）裝修做法不符合DBJ52/T093—2019 要求。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)圖紙和實(shí)際做法中都直接采用水泥基膠粘劑粘貼磷石膏空心條板與墻裙瓷磚，此做法無設(shè)計(jì)依據(jù)。

（5）化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物影響。水泥基膠粘劑與磷石膏空心條板在適當(dāng)條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成鈣礬石，產(chǎn)生體積膨脹，是導(dǎo)致墻裙瓷磚開裂的主要原因。

6 結(jié) 語

（1）石膏屬于氣硬性材料，容易吸收空氣中的水分，含水率過高會(huì)削弱自身強(qiáng)度，現(xiàn)階段不適宜用作陶瓷磚膠粘劑。

（2）施工管理存在問題。石膏基瓷磚膠粘劑作為新材料，未進(jìn)行充分試驗(yàn)和論證就投入使用；本項(xiàng)目所使用的磷石膏空心條板軟化系數(shù)不符合GB/T 23451—2009 第5.5 條要求；磷石膏空心條板墻裙瓷磚裝修做法不符合設(shè)計(jì)要求。