张一函 王 博 刘小云 王文江 何曙光

(1 咸阳陶瓷研究设计院有限公司 陕西 咸阳 712000)(2 德高(广州)建材有限公司 广州 510931)

目前,我国陶瓷砖的生产能力已达到100亿m2,成为世界上生产陶瓷砖的主要大国之一。陶瓷砖胶粘剂主要用于铺贴陶瓷砖、墙砖和地砖等装饰材料,广泛地适用于内外墙面、地面、浴室和厨房等建筑的饰面装饰场所,其主要特点是粘结强度高,耐水、耐冻融、耐老化性优良及施工方便,是一种相对理想的铺贴粘结材料。陶瓷砖胶粘剂减少了传统施工工艺对基层洒水及浸砖工序的依赖性,较好地避免了因浸砖、洒水不足而造成的铺贴缺陷。

国外生产的陶瓷砖胶粘剂主要有:水泥基类胶粘剂、环氧类胶粘剂、乳液基粘结剂、高柔性胶粘剂、水分散型胶粘剂、水分散聚合物水泥砂浆、溶剂型胶粘剂和反应型胶粘剂等。国外也有相关陶瓷砖胶粘剂的标准,但侧重点却不一样。例如美国标准为陶瓷砖胶粘剂系列标准,每个系列标准各有专用特定性;英国和澳大利亚陶瓷砖胶粘剂标准较为相似,都为墙地面陶瓷砖胶粘剂通用标准;欧盟EN 12004[1]标准适用于室内、外墙面和地面粘贴用陶瓷砖胶粘剂标准;ISO 13007系列标准是以欧盟标准EN 12004为基础修改制定的国标标准。

国内陶瓷砖胶粘剂主要是水泥基类胶粘剂,以及少部分环氧类胶粘剂和乳液基胶粘剂。由于传统的铺贴方式是以水泥砂浆厚层粘贴法来铺贴瓷砖,每年约消耗黄沙、水泥高达10 440亿t;而新型的陶瓷砖胶粘剂则是采用薄贴法铺贴,消耗黄沙、水泥仅需约2 320亿t,极大地节约了资源。

近年来,随着陶瓷大板、陶瓷岩板等瓷砖地广泛应用,陶瓷砖胶粘剂逐渐得到市场的认可,且国内较多地产商的装饰装修项目都指定陶瓷砖胶粘剂为铺贴材料。但是与水泥砂相比,陶瓷砖胶粘剂价格优势不明显,市场上还存在相当一部分没有达到基本标准的要求,质量不合格的陶瓷砖胶粘剂产品。

目前,国内关于陶瓷砖胶粘剂的标准有JC/T 547陶瓷砖胶粘剂[2]和JGJ/T 110 建筑工程饰面砖粘结强度检验标准等[3]。这些标准在测试用标准混凝土板以及使用陶瓷砖的要求方面,与实际测试结果存在较大差异。

国家标准GB/T 41059-2021陶瓷砖胶粘剂技术要求调整了测试用标准混凝土板以及使用陶瓷砖的要求。笔者对国家标准GB/T 41059-2021 陶瓷砖胶粘剂技术要求中胶粘剂的分类、测试用材料以及技术要求进行了解读。

1 标准概况

为了落实《消费品标准和质量提升规划(2016-2020年)》(国办发〔2016〕68号)和《关于开展消费品工业“三品”专项行动营造良好市场环境的若干意见》(国办发〔2016〕40号)要求,加快推进我国消费品标准与国际标准接轨,根据国家标准委《消费品国际标准转化工作方案》(标委工二函[2017]8号)的要求,《陶瓷砖胶粘剂技术要求》被列为2018年国家标准制订计划。国家标准《陶瓷砖胶粘剂技术要求》修改采用国际标准ISO 13007-1:2014 Ceramic tiles—Grouts and adhesives—Part 1:Terms,definitions and specifications for adhesives[4]。

2021年12月31日,国家市场监督管理总局、国家标准委发布中华人民共和国国家标准公告(2021年第17号),批准发布了国家标准GB/T 41059-2021陶瓷砖胶粘剂技术要求,并于2022年7月1日起正式实施。

2 标准主要内容分析

本标准共分为6章,规定了陶瓷砖胶粘剂的术语和定义、分类和代号、技术要求以及标志和包装。适用于室内外墙面和地面陶瓷砖用胶粘剂。

2.1 胶粘剂的分类

陶瓷砖胶粘剂根据类型不同可以分为3类:水泥基胶粘剂(C)、膏状乳液基胶粘剂(D)和反应型树脂胶粘剂(R)。

陶瓷砖胶粘剂根据性能不同分为两类:1和2。其中1表示普通型胶粘剂,2 则表示为增强型胶粘剂。同时,也根据胶粘剂的特殊性能不同进行分类:快凝型胶粘剂(F)、加速干燥胶粘剂(A)、抗滑移型胶粘剂(T)、加长晾置时间胶粘剂(E)、特殊变形性能的水泥基胶粘剂(S)以及外墙胶合板用胶粘剂(P)。

2.2 胶粘剂的代号

陶瓷砖胶粘剂的代号就由3部分组成,第一部分用字母表示胶粘剂的类型;第二部分用数字表示胶粘剂的性能;第三部分用字母表示特殊性能。

例如:胶粘剂代号“C1T”中“C”表示为水泥基胶粘剂;“1”表示为普通型胶粘剂;“T”表示为抗滑移型胶粘剂,因此该胶粘剂称为抗滑移普通水泥基胶粘剂。胶粘剂代号“D2TE”中“D”表示为膏状乳液基胶粘剂;“2”表示为增强型胶粘剂;“TE”表示为抗滑移加长晾置时间胶粘剂,因此该胶粘剂称为抗滑移加长晾置时间增强型膏状乳液基胶粘剂。

2.3 测试用材料

国家标准GB/T 41059-2021 陶瓷砖胶粘剂技术要求修改采用了国际标准ISO 13007-1:2014 Ceramic tiles—Grouts and adhesives—Part 1:Terms,definitions and specifications for adhesives。此国家标准与国际标准ISO 13007-1:2014相比,技术要求上对测试用混凝土板基材和陶瓷砖的要求存在差异,其余部分无大的差异,只有一些结构和编辑调整。

2.3.1 测试用混凝土板基材

国际标准ISO 13007-1:2014对混凝土板基材无要求;JC/T 547-2017 陶瓷砖胶粘剂对测试用标准混凝土板的要求为:105 ℃下放置5 h,含水率应小于3%,4 h表面吸水量控制在0.5～1.5 cm3。但在试验用国内混凝土板测试中发现了2个问题:

(1)混凝土板的含水率随着高温处理时间增加及温度升高而降低,但表面吸水量会随之上升,因此含水率指标与表面吸水量指标不能同时满足标准要求。

(2)在105℃下放置5 h不一定会让混凝土板的含水率小于3%。

经过大量的试验验证,首先验证混凝土不同处理方法对其含水率和表面吸水量影响,其中试验的不同处理方法有3种:①标准养护3个月以上;②在105℃下放置5 h,标准养护24 h;③在105℃下放置24 h,标准养护24 h。其结果发现:在105℃下放置24 h,然后在标准养护条件下放置24 h,可使混凝土板含水率小于3%。

同时还验证3种混凝土不同处理方法对拉伸粘结强度的影响,其结果发现:在无处理条件下,3种养护处理后的混凝土板拉伸粘结强度测试结果差异不大;晾置时间不小于20 min,3种养护处理后的混凝土板拉伸粘结强度测试结果差异不大,均符合标准要求;在浸水后,3种养护处理后的混凝土板拉伸粘结强度测试结果差异不大,均符合标准要求;在热老化后,在105℃下放置24 h的混凝土板测试结果最好,且符合标准要求,标准养护3个月的混凝土板和在105℃下放置5 h的混凝土板均不能满足热老化后拉伸粘结强度符合标准要求。

因此,GB/T 41059-2021 中热老化后粘结强度试验用混凝土板的处理条件为:在105℃下放置24 h,然后在标准试验条件下放置24 h后。当混凝土板表面吸水量控制在0.5～1.5cm3/4 h时,其他粘结强度均都可达到要求,因此GB/T 41059-2021中其他粘结强度试验用混凝土的处理条件为:4 h表面吸水量在0.5～1.5 cm3指标后方可进行测试。这样的处理方式可以解决前文所提到的2个问题。

2.3.2 陶瓷砖

JC/T 547-2017 陶瓷砖胶粘剂行业标准要求使用的陶瓷砖,在实际测试过程中发现以下问题:JC/T547要求使用的AIa挤压类陶瓷砖浸水后和冻融循环后的拉伸粘结强度达不到标准要求。而国际标准ISO 13007-2 Ceramic tiles— Grouts and adhesives—Part 2:Test methods for adhesives[5]关于陶瓷砖胶粘剂试验方法则是要求使用BIa干压类陶瓷砖进行拉伸粘结强度测试。因此,根据使用标准砖测试不一致的问题,确定更稳定的测试用瓷砖,更有利于今后企业相关产品的研发和产品质量监控工作顺利开展。

经过大量试验验证,水泥基胶粘剂的拉伸粘结强度试验用AIa挤压类陶瓷砖(除晾置时间外),浸水和冻融循环后的拉伸粘结强度值较低,无法达到标准要求;为了和国际标准ISO13007-2试验用陶瓷砖的类型达到一致,本标准采用BIa类稳定干压砖,且陶瓷砖粘结面60°的镜向光泽度为(2±0.1)°,对陶瓷砖粘结面的粗糙度也有一定要求,要求轮廓算术平均偏差(Ra)为6～10μm,轮廓单元平均宽度(Rsm)为200～330μm。本标准试验用陶瓷砖的浸水、热老化、冻融循环后的拉伸粘结强度均可达到标准要求。

2.4 技术要求

2.4.1 水泥基胶粘剂

陶瓷砖胶粘剂的拉伸粘结强度是评价胶粘剂质量的关键指标。

本标准对水泥基胶粘剂的拉伸粘结强度、浸水后拉伸粘结强度、热老化后拉伸粘结强度和冻融循环后拉伸粘结强度作了规定。

标准要求普通型水泥基胶粘剂在上述不同条件下的拉伸粘结强度都应不小于0.5 MPa。同时也规定了陶瓷砖胶粘剂的晾置时间,晾置是指被粘物涂胶后叠合前在空气中暴露的过程,其目的是让胶粘剂粘度增大,与陶瓷砖粘结后的拉伸粘结强度增大。晾置时间则是指在晾置过程中,拉伸粘结强度达到规定拉伸粘结强度不小于0.5 MPa时的最大时间间隔,本标准规定普通型水泥基胶粘剂的晾置时间不小于20 min。具体指标要求如表1所示。

表1 普通型水泥基胶粘剂性能要求

增强型水泥基胶粘剂的拉伸粘结强度、浸水后拉伸粘结强度、热老化后拉伸粘结强度和冻融循环后拉伸粘结强度均应不小于1.0 MPa。具体指标要求如表2所示。

表2 增强型水泥基胶粘剂性能要求

2.4.2 膏状乳液基胶粘剂

膏状乳液基胶粘剂对剪切粘结强度、热老化后剪切粘结强度以及晾置时间作了规定:由于膏状乳液基胶粘剂涂抹铺贴方式为点铺,因此实际测试中选择测试膏状乳液基胶粘剂与陶瓷砖之间的水平方向上的剪切粘结强度,而非拉伸粘结强度。

膏状乳液基胶粘剂的剪切粘结强度、热老化后剪切粘结强度均不小于1.0 MPa,膏状乳液基胶粘剂的晾置时间不小于20 min。具体指标要求如表3所示。

表3 膏状乳液基胶粘剂指标要求

2.4.3 反应型树脂胶粘剂

反应型树脂胶粘剂对剪切粘结强度、浸水后剪切粘结强度以及晾置时间作了规定:由于反应型树脂胶粘剂涂抹铺贴方式也为点铺,因此实际测试中同样测试反应型树脂胶粘剂与陶瓷砖之间的水平方向上的剪切粘结强度,而非拉伸粘结强度。树脂胶粘剂本身具有优良力学性能,因此其与陶瓷砖粘贴后的剪切粘结强度、浸水后剪切粘结强度均不小于2.0 MPa,比水泥基胶粘剂和膏状乳液基胶粘剂的规定强度值高。反应型树脂胶粘剂的晾置时间不小于20 min。具体指标要求如表4所示。

表4 反应型树脂胶粘剂指标要求

3 结语

笔者综合分析对比了陶瓷砖胶粘剂国外标准和国内标准的情况,对GB/T 41059-2021陶瓷砖胶粘剂技术要求的分类、测试用材料以及技术要求等内容进行了分析解读。

该标准的制定解决了陶瓷砖胶粘剂测试用混凝土板和标准砖的适用指标,提高了我国的陶瓷砖胶粘剂的产品质量,提高了我国陶瓷砖胶粘剂行业的国际水平,为我国的陶瓷砖胶粘剂产品走出国门奠定了坚实基础。