先进的瓷砖薄层粘贴技术和瓷砖胶粘剂

      摘要:介绍先进的瓷砖薄层粘贴技术优点为:瓷砖粘贴工艺快捷而精确,减少所需胶粘剂的用量,显著地改善综合性能,这也使瓷砖可能再度应用于建筑外墙。薄层砂浆混合有水保留剂和致韧性聚合物———可再分散乳胶粉。这类砂浆以干混料形式进行供货,在建筑工地上仅需掺水即可使用的。

关键词:薄层技术,可再分散乳胶粉,陶瓷墙地砖胶粘剂

1 引言
瓷砖属古老的建筑装饰材料,考古出土文物(例如:巴比伦狮子门) 证明了瓷砖美学功能的耐久性。然而近百年来,瓷砖的外部应用在多数国家已退居次要地位,仅在潮湿房间(如:浴室、盥洗室、厨房等) 的应用仍占主导地位。导致这一发展趋势的原因首先在于瓷砖胶粘剂的质量欠佳,以及采用所谓“厚层技术”的传统粘贴方法,导致高劳动强度和需要熟练泥瓦工。近40 年来,在粘结体系的改进和简易新型粘贴技术,即所谓“ 薄层技术”的推动下,瓷砖才再度应用于外墙。

2 厚层技术
传统粘贴工艺在建筑工地上以沙、水泥和水制成的混合物为基础,用户将这种混合物涂覆在瓷砖背面后,再将瓷砖压到墙体上持续一定的时间,让水泥渗入瓷砖背面孔隙中并开始凝固,以形成轻度的粘结力。由于该粘结力仅够阻止瓷砖从墙体表面脱离,却不足以阻止瓷砖因自重而向下坍落,故需要由下而上逐行粘贴,同时由下行支承上行。如果要求在瓷砖间留有可填入装饰性嵌缝剂的间距,则必须用金属、塑料或木材制成的间隔板保持间距。尽管如此,仍难以使瓷砖均匀整齐。瓷砖背面不均匀的砂浆涂覆还易导致瓷砖下出现空鼓,空腔中集满水后在霜冻时会使瓷砖破裂。由于这种粘贴方法要求粘结层厚度为10~25 mm,因此这种工艺极费材料和工时。

3 薄层技术
当今,欧美的瓷砖粘贴方法几乎全部采用“薄层技术”为基础,目前这种新粘贴方法在全球也越来越普及。所谓的薄层技术即缺口镘刀技术,是先将胶粘剂用抹子厚度均匀地涂抹在要贴瓷砖的整个墙面上,然后用缺口镘刀(一种每隔6 mm即有一高6 mm齿的抹子) 梳刮,使薄层砂浆的表面产生6 mm高的条纹状砂浆条(见图1) 。放上瓷砖时砂浆受到挤压形成均匀的大部分无空腔的3 mm厚的粘结层,其厚度小,致使材料消耗量少,而不用定距隔板的简易技术可将粘贴速度提高5 倍。这种薄层铺贴技术需要以下所述先进的专用瓷砖胶粘剂系统。
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4 水泥瓷砖胶粘剂
几乎所有的瓷砖胶粘剂均以水泥作为主要的粘合剂。通常在建筑工地上将水泥和砂子按不同的比例混合,这种混合比例(在一定限度内) 的确定主要是按照当地施工技术而非根据技术合理性。但这种砂浆混合方式用于薄层技术时将存在问题。涂覆层较薄致使水渗入基材而导致水较快损耗以及因蒸发造成损耗,因此砂浆内必须掺入添加剂。通常添加剂是以
液态直接加入到砂浆中(即所谓的双组份体系) 。现在这种方法已几乎不被采用了。其原因是:计量精度不够;掺加价格相
对较高的添加剂存在浪费的可能;某些添加剂仅可购得液态产品,因而有霜冻的危险。原先只可购得砂浆液态添加剂,直到1958 年威凯化学品有限公司开发成功的适用建筑工地的Vinnaps 可再分散乳胶粉才第一次可以购得其粉末状添加剂,
图2 为瓷砖粘结层的内部结构。
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目前在欧洲,为了满足先进的质量要求,90 %以上的水泥瓷砖胶粘剂已由生产厂家混合好(称为单组份体系,亦称干混砂浆) 。除砂子和水泥外,最主要的添加剂是水保留剂和致韧性聚合物。它们一方面促使更多地保留水,另一方面使砂浆层达到足够的韧性。干混砂浆在建筑工地仅需掺入达到期望稠度所需的水加以混合即可。使用生产厂家预混合好的系统也可生产特殊用途的专用瓷砖胶粘剂,即建筑工地上不可制备的复合混合物。由于使用单组份体系,仅唯一的包装纸袋属垃圾,从环境保护角度又增加了一个积极的附带效应目前,欧洲和美国已铺贴的瓷砖90 %以上采用的是薄层技术。因此,薄层技术也制定了相关标准。其中一个最重要的标准是DIN 18156/ l , 该标准规定了对薄层瓷砖胶粘剂的要求;另一个为规定其使用方法的DIN 18157/ l 。瓷砖胶粘剂的最主要指标是其粘结力(或按照其他标准,是抗剪切强度) 。按照常用标准,其粘结力在标准存贮、含水存贮、高温存贮和冻融循环存贮后不得低于0. 5 MPa (图3) 。
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5 聚合物改性薄层瓷砖胶粘剂的优越性
5. 1 工作时间长
工作时间指涂覆砂浆后的可施工时间。在该时间内可将瓷砖放到砂浆层上并达到足够的粘附力(常规要求:拉伸胶粘强度大于0. 5 MPa) 。工作时间足够长时,可将砂浆快速和大面积地涂覆到墙上,在涂覆砂浆后可经过较长时间再放上瓷砖。这可以使施工过程趋于合理和更加快速,由于工作时间长,还可以进行长时间的误差矫正和瓷砖对齐。

5. 2 高抗下垂能力
与传统的厚层技术和改良不好的薄层砂浆不同,好的薄层砂浆即使粘贴大块瓷砖也不会因其自重而向下坍落。从而可以从上而下施工以及不需要间隔木栓。

5. 3 所粘贴瓷砖具有充分的抗冻性
薄层砂浆含有致使刚性水泥基体具有韧性的聚合物组份。这一点对于避免因瓷砖后面蒸发出的水受到霜冻而致使瓷砖破裂尤为重要。具备足够韧性的砂浆能够吸纳因霜冻而产生的应力,而单纯的刚性水泥砂浆则会因霜冻使瓷砖破裂。

5. 4 具有更好的耐高温性
尤其在外墙使用时这一性能具有极为重要的作用。采用3 种组份系统(基材/ 砂浆/ 瓷砖) 时,须考虑3 种材料不同的膨胀系数。当外部环境温度较高时,最面层瓷砖的膨胀不同于砂浆或基材,引起砂浆层中产生应力。该应力在与瓷砖的界面上得到释放,即在瓷砖与砂浆界面上发生粘附力损坏,瓷砖失去其粘合力。另一种情况是,如果瓷砖与砂浆的粘合情况太好,应力则传递到瓷砖上,从而导致瓷砖破裂。具有足够韧性的瓷砖胶粘剂对产生的应力进行充分地分配,由此阻止粘附力损失(图4) 。
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5. 5 在结构不稳定的基材上粘合
先进的建筑技术采用众多振动或变形稳定性并非很好的基材,例如木材或薄水泥板等,即基材自身会发生运动。由此而产生的应力只能由具备充分韧性的砂浆加以吸纳。(表1) 。
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5. 6 在无孔隙基材上粘合
特别在装修时常要求在光滑的基材如PVC 或瓷砖上进行粘合,水泥几乎不能与这些基材形成牢固的粘合,只有聚合物改良砂浆能够获得充足的粘合力(图5) 。
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5. 7 在新浇混凝土上的粘合
将瓷砖铺贴到新浇混凝土上之前,由于混凝土在收缩的同时又会使粘合产生应力,所以必须遵守一定的静置时间。砂浆的韧性愈高,其吸收的应力即愈多,新浇混凝土可愈早粘贴瓷砖。

5. 8 与陶质瓷砖的粘合
瓷砖与水泥的粘合以水泥凝胶体渗入瓷砖背面孔隙为基础。先进的瓷砖制造技术使瓷砖背面孔隙明显减少,粘合性能显著减弱。但采用先进瓷砖胶粘剂中的聚合物组份使其具有充足的粘合能力。

6 结语
综上所述,经聚合物改良的先进干混砂浆对于瓷砖的再度在外墙使用起到了决定性的促进作用。合理的施工工序,较低的材料投用量,以及因使用聚合物添加剂而显著改善的总体性能是先进的瓷砖胶粘剂重要的质量特征。

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