近年来，玻化砖上墙这种装修风格广受业主青睐。玻化砖是吸水率低于0.5%的瓷质砖。由于其吸水率过小，再加上密度大，吸水性不好，无法通过浸泡使其获得充分的水分以达到与墙面黏牢的程度，如果想要用传统水泥砂浆铺贴的话，很难把地砖牢固地铺贴上墙，和普通的墙砖相比，空鼓脱落的概率高。

地砖上墙铺贴方法：①薄贴法。就是用黏接剂把砖和墙面结合到一起。这种操作方法，铺贴时只使用瓷砖黏接剂和背胶，用不到水泥砂浆，因此厚度很小，所以被称为薄贴。现在这个还未普及，因为对原墙面平整度和垂直度要求都比较高，而且成本也相对较大，这种可以适用于局部铺贴，比如背景墙。薄贴法对工人的要求比较高，所以工价也相对较高。②传统铺贴改进法。在砖的背面先涂抹一层1～2 mm专用背胶，然后再用瓷砖黏接剂混合在水泥砂浆中，这样通过2种胶质的衔接，增强水泥层与砖的黏结度（图1）。

过往很多空鼓脱落的例子，最先尝试地砖上墙的客户，付出了惨重的代价，不到2年，很多砖开始剥落，不仅美观被不可逆地破坏，最严重的是，由于地砖重，架设高，掉下来之后，给家庭带来极大的安全隐患。传统铺贴方法改进甚至采用薄贴法以后，掉砖现象好转很多，但在一些特殊室内区域的墙体如刷有防水涂料的卫生间墙体，如图1所示复合黏结体系中防水层与瓷砖黏结剂-水泥砂浆层、瓷砖黏结剂-水泥砂浆层与背胶、背胶与玻化砖的黏结力不足，另外瓷砖黏结剂-水泥砂浆层材料内部也可能发生破坏，容易导致掉砖现象。

本试验将通过设置不同瓷砖背面纹路、背胶养护时间以及瓷砖黏结剂-水泥砂浆层的配合比，利用黏贴强度检测仪进行拉拔破坏，探究柔性防水层体系的黏结强度规律。

图1 柔性防水层体系模型

1、试验

1.1 原料

试验中采用传统铺贴改进法，柔性防水层复合黏结体系如图1所示。混凝土墙面（C30）：南昌某小区毛胚商品房内墙体，符合JC/T 547—2017《陶瓷砖胶黏剂》规定要求；柔性水泥基防水涂料是双组分试剂，水剂主要由柔性乳液和水组成，粉剂由水泥、砂子和添加剂组成；纤维素醚选用100 000 MPa·s黏度规格的羟丙基甲基纤维素醚（HPMC）；淀粉醚（CASUCOL 301）；可再分散乳胶粉分别选用市售的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物1#(Tg为19.0℃）、市售的丙烯酸酯类2#(Tg为8.0℃）；水泥：P·O 42.5水泥，南昌海螺水泥厂；骨料：河砂，细度模数2.5，南昌某砂场产；玻化砖：吸水率小于0.5%（煮沸法），符合GB/T 4100—2015《陶瓷砖》附录A要求的AⅠa类挤压陶瓷砖，高安某陶瓷砖厂生产；2种背胶为单组分乳液型瓷砖背胶，刷涂量为13～15 m2/kg，均匀涂刷后在试验条件下晾置规定时间，表干后待用。瓷砖背胶的主要技术性能见表1，其中初黏性的测试方法参考GBT 4852—2002《压敏胶黏带初黏性试验方法（滚球法）》。

表1 瓷砖背胶的主要技术性能

1.2 试验仪器设备

一体式黏结强度检测仪：HC-6000C型；水泥胶砂搅拌机，JJ-5型；手动切割机，Z1E-FF-110型。

1.3 实验步骤

混凝土墙基层处理后浇水湿润，阴干。

在饱和面干后的混凝土墙上涂刷柔性水泥基防水涂料，控制室内温度和湿度，养护24 h以上。

玻化砖背胶的刷/刮涂：将清理好的瓷砖背面，去除灰尘、脱模剂等杂物，再薄刷一层乳液型单组分瓷砖背胶，涂抹均匀，然后晾置至规定时间。

瓷砖黏结剂-水泥砂浆的制备：所用的试验配方中各成分的质量分数见表2，其中P1至P4 4种配方中1#和2#可再分散乳胶粉的添加量依次为0.8%、1.0%、1.5%、2.0%。将其按规定的配合比例进行混合。

表2 瓷砖黏结剂-水泥砂浆层的配方

将刷好背胶的玻化砖切割成300 mm×600 mm尺寸，然后用瓷砖黏结剂-水泥砂浆将其贴在刷有防水涂料的墙上，标准养护至规定时间。

养护结束后，用手动切割机在300 mm×600 mm玻化砖上切出3个45 mm×45 mm小试块测试点，并分别用环氧AB胶将拉拔头黏接在其上，在实验环境中放置24 h后进行黏接强度拉拔测试。取3个测试点的平均值作为该组试样黏结强度实测值（图2）。

设计了以下3组试验：①研究背胶养护时间对黏结强度的影响，分别设定为1、2、4、12 h。②研究瓷砖黏结剂-水泥砂浆层的配合比对黏结强度的影响，分别设定将所用的试验配方中1#和2#可再分散乳胶粉的添加量均为0.8%、1.0%、1.5%、2.0%，其他成分的质量分数分别为水泥35%、河砂60%、重钙5%、纤维素醚0.2%、淀粉醚0.1%和加水量均为20%。③研究瓷砖背面纹路对黏结强度的影响，分别设定为格子纹路、点阵纹路、条形纹路以及同心环单边燕尾槽纹路4种。试样测试龄期为28 d。

1.4 测试方法

参照JC/T 547—2017《陶瓷砖胶黏剂》和JGJ/T 110—2017《建筑工程饰面砖黏结强度检验标准》开展玻化砖在涂刷了水泥基防水涂料混凝土墙上的黏结强度检验试验。

2、结果与讨论

2.1 背胶养护时间对黏结强度的影响

采用编号P3的配合比，即1#和2#可再分散乳胶粉的添加量均为1.5%，测得R1和R2背胶与添加1#和2#可再分散乳胶粉的瓷砖黏结剂-水泥砂浆层组成的4种组合分别在背胶养护1、2、4、12 h的黏结强度如图3所示。

图2 黏接强度拉拔测试

图3 不同背胶养护时间与瓷砖体系的黏结强度

由图3可知，背涂背胶黏结复合体系黏结强度随着背胶养护时间的增加而增大。从R1+1#组合的曲线可以看出，当瓷砖背面刷背胶后养护时间仅为1 h即又刮涂瓷砖黏结剂-水泥砂浆层时，黏结强度值为1.03 MPa;2 h时强度值比1 h的值多了38%;4 h时，黏结强度又比2 h的值多了5%;12 h时，黏结强度仅仅比4 h的强度值多1%。另外3组组合曲线黏结强度发展亦有同样的趋势。这说明背胶的养护时间对瓷砖背胶体系黏结强度有一定影响，施工时玻化砖涂刷背胶后至少晾干4 h，能达到12 h以上最好，这样能减少黏结力的失效，防止掉砖现象。

对此，何俊鹏等[1]研究指出单组分背胶在瓷砖铺贴中的作用及机理，瓷砖胶与瓷砖之间在气温变化过程中由于膨胀系数差异导致膨胀量不同，在接触界面产生剪切应力，且不被硬化后的瓷砖黏结剂-水泥砂浆层吸收，对黏结力产生破坏产生空鼓，高低温反复循环后，空鼓面积越来越大导致玻化砖坠落。使用拥有很好柔性的背胶背涂玻化砖可以在刚性的瓷砖胶和瓷砖之间起到过渡、吸收温度形变应力的作用，减少空鼓脱落。杨洪涛等[2]又指出瓷砖空鼓究其原因主要是水分长期侵蚀瓷砖与胶黏层的缝隙，经过四季冻融，最终破坏了瓷砖与胶黏层的密实性，从而出现瓷砖空鼓现象，为了减少瓷砖黏贴过程中存在的问题，通过增加一道瓷砖与胶黏层之间的防水层即单组分瓷砖背胶层，防止水分进入瓷砖胶黏层毛细孔中，从而达到防水和增强黏结力的双重功效，降低空鼓率。当背胶养护时间较短时，涂抹后的瓷砖背胶表面还未形成较为连续的膜结构，此时再涂抹瓷砖黏结剂-水泥砂浆层，一方面影响背胶的防水效果和背胶层的拉伸变形能力，不能起到柔性过渡层，吸收形变应力的作用，使得其膜结构发生破坏，另一方面降低了背胶层与玻化砖表面以及瓷砖黏结剂-水泥砂浆层之间的黏结力。

徐振东等[3]研究发现玻璃化温度较高或初黏性较低的背胶在试验中得出的黏结强度值更大。考虑实际工程中的经济性和适用性，选择R1与1#可再分散乳胶粉瓷砖黏结剂-水泥砂浆层组合，匹配度更好。

当养护时间为1 h时，黏结强度较小，匹配时的破坏形式主要为背胶接触界面破坏，即发生在玻化砖与背胶、背胶与瓷砖黏结剂-水泥砂浆层的接触面破坏。当养护时间达到4 h时，强度增长趋于收敛，达到12 h时，破坏形式变为主要为瓷砖黏结剂-水泥砂浆层与防水层接触界面破坏，黏结强度基本不增长，这是由于随着背胶养护时间的提高玻化砖与背胶、背胶与瓷砖黏结剂-水泥砂浆层的接触界面强度得到增长，随后破坏由瓷砖黏结剂-水泥砂浆层与防水层接触界面强度起决定作用，黏结强度增长有限。方圆等[4]也研究发现，提高单一的界面破坏强度对于提高整个瓷砖体系的黏结强度作用有限。

2.2 瓷砖黏结剂-水泥砂浆层的配合比对黏结强度的影响

背胶养护时间为12 h，即玻化砖刷涂背胶后晾置12 h，测得R1和R2背胶与添加1#和2#可再分散乳胶粉的瓷砖黏结剂-水泥砂浆层组成的4种组合分别在设定的试验配方中1#或2#可再分散乳胶粉的添加量均为0.8%、1.0%、1.5%、2.0%时的黏结强度如图4所示。

图4 不同乳胶粉的添加量与瓷砖体系的黏结强度

由图4可知，瓷砖体系的黏结强度基本上随着乳胶粉添加量的增加而呈现逐渐增加的趋势，且黏结强度接近或大于1.0 MPa，达到了C2级别的指标要求。其中配方中含有1#乳胶粉的瓷砖体系黏结强度随着乳胶粉添加量的增加先增加后减小，在添加量1.5%时黏结强度达到最大；而配方中含有2#乳胶粉的瓷砖体系黏结强度随着乳胶粉添加量的增加而增加，这是因为丙烯酸酯类乳胶粉成膜后具有更加优异的防水性能和耐水溶胀性能，能够有效延缓水分通过瓷砖黏结剂-水泥砂浆层中的毛细孔慢慢渗透到黏贴界面处，同时也能减弱界面处聚合物因发生溶胀而削弱界面处的黏结强度。

配方中含有1#乳胶粉的瓷砖体系黏结强度要高于配方中含有2#乳胶粉的瓷砖体系黏结强度，1#乳胶粉为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，玻璃化转变温度Tg为19.0℃高于2#丙烯酸酯类乳胶粉（Tg为8.0℃）的玻璃化转变温度。郭义兵等[5]研究指出乳胶粉玻璃化转变温度越高，乳胶粉成膜后越硬，聚合物的内聚强度越大，发生拉伸黏结破坏的力值就越高。

匹配时瓷砖黏结复合体系的破坏形式主要为瓷砖黏结剂-水泥砂浆层与防水层接触界面破坏（图5），破坏由瓷砖黏结剂-水泥砂浆层与防水层接触界面强度起决定作用，瓷砖黏结剂-水泥砂浆层中的聚合物组分可以与涂刷在玻化砖背面的背胶层形成良好的黏结力，同时背胶层与玻化砖的黏结强度也足够大，而瓷砖黏结剂-水泥砂浆层与防水层接触界面强度由于防水层表面较为光滑的连续膜结构与瓷砖黏结剂-水泥砂浆层黏结强度较弱，是整个瓷砖黏结复合体系最薄弱的一环，提高这一界面破坏强度对于提高整个瓷砖体系的黏结强度意义重大。

图5 瓷砖黏结剂-水泥砂浆层与防水层接触界面破坏

2.3 瓷砖背面纹路对黏结强度的影响

众所周知，瓷砖的背纹都不是平整面的，而是设计了各种纹路（常见的有格纹、条纹、点阵纹等），一来是为了增加黏结剂与瓷砖的黏结面积，从而提高附着力，二来是方便不同品牌之间的识别，部分企业会把背纹设计成为自己独特的纹理。最近市场上又出现了一种新型的瓷砖背面纹路，即同心环单边燕尾槽纹路，因形状酷似燕子的尾巴而得名。燕尾槽是一种机械结构，槽的形状是“∠”，这种结构能产生倒钩，因此采用燕尾槽连接非常稳固。我国千年智慧结晶———燕尾榫卯就是应用了燕尾槽原理，我国的好多古建筑都采用了燕尾槽连接，即不用一钉一胶，就能稳固地连接，并且产生拉拔力，越拉越紧，经久不变。

针对格子、点阵、条形以及同心环单边燕尾槽4种玻化砖背面纹路对黏结强度的影响，选择R1背胶与掺量0.8%的1#可再分散乳胶粉瓷砖黏结剂-水泥砂浆层组合配合进行黏贴实验，结果如图6所示。格子、点阵、条形3种传统的瓷砖背纹的作用是增加瓷砖与涂抹在砖背面的瓷砖黏结剂-水泥砂浆层的接触黏结表面积，从而增加瓷砖铺贴时牢固性。从图6数据可以看出，考虑到工程实验的误差性，可以认为它们黏结强度接近，所以只要背面纹理深浅均匀，背面无杂质，传统纹路的差别并不会对黏结强度造成太大影响。方圆等[4]研究总结瓷砖背面纹路可以看作是对瓷砖黏结剂的约束作用，在湿度和温度的变化下限制其干缩湿胀，试验发现瓷砖背面纹路越开放，其黏结强度越大。其试验玻化砖未使用背胶，而使用单组分背胶进行砖背界面处理后的玻化砖，由于背胶具有良好的柔性，使用拥有很好柔性的背胶背涂玻化砖可以在刚性的瓷砖胶和瓷砖之间起到过渡、吸收温度形变应力的作用，减少空鼓脱落。

由图6(d）可知，燕尾槽纹黏结强度最大，达到了1.21 MPa，这是因为传统的瓷砖背纹，虽然形状和纹路不同，但是都是广口式的，只能增加黏结面积，不能形成抓力，而“圆心燕尾槽背纹”是按∠形状设计的，除了能增加黏结面积，最重要的功能，是每一个圆心槽，都能形成一个倒钩（如图7所示），玻化砖燕尾槽背纹与黏结层形成刚性卯榫结构后提供结构力，当瓷砖黏结剂-水泥砂浆层填充并干了以后，就会形成。一片瓷砖背纹由众多个燕尾槽组成，并且倒钩的方向是由四周向中间受力，从而形成强大的抓力，大大增强瓷砖与墙体的附着力。

图6 不同瓷砖背面纹路与瓷砖体系的黏结强度

图7 倒钩

3、结论

1）背胶的养护时间对瓷砖背胶体系黏结强度有一定影响，施工时玻化砖涂刷背胶后至少晾干4 h，能达到12 h以上最好，这样能减少黏结力的失效。

背胶R1初黏性低于R2，玻璃化温度高于R2,1#乳胶粉玻璃化转变温度高于2#乳胶粉，选择R1与1#可再分散乳胶粉瓷砖黏结剂-水泥砂浆层组合，匹配使用较优。

2）乳胶粉种类不同，玻化砖复合黏结体系的强度随乳胶粉添加量的增加而呈现的趋势略有不同，其中配方中含有1#乙烯-醋酸乙烯酯共聚物乳胶粉的瓷砖体系黏结强度随着乳胶粉添加量的增加先增加后减小，在添加量1.5%时黏结强度达到最大；而配方中含有2#乙烯-醋酸乙烯酯共聚物乳胶粉的瓷砖体系黏结强度随着乳胶粉添加量的增加而增加。

3）传统瓷砖背面纹路（格纹、条纹、点阵纹等）的作用是增加瓷砖与涂抹在砖背面的瓷砖黏结剂-水泥砂浆层的接触黏结表面积，从而增加瓷砖铺贴时牢固性，不同纹路的差别对瓷砖体系黏结强度影响不大，只要背面纹理深浅均匀，背面无杂质即可。同心环单边燕尾槽纹路与黏结层形成刚性榫卯结构后提供结构力，大大增强瓷砖与墙体的黏结力，是以后瓷砖背面纹路发展的一大趋势。

4）背涂背胶玻化砖与柔性防水层复合黏结体系最薄弱的一环为瓷砖黏结剂-水泥砂浆层与防水层接触界面强度，提高这一界面破坏强度对于提高整个瓷砖体系的黏结强度意义重大，由试验可知对于添加的不同可再分散乳胶粉的瓷砖黏结剂-水泥砂浆层，选择合适的添加量时能提高这一界面强度，但效果有限。

参考文献:

[1]何俊鹏,张硕,彭方灵,等.单组分背胶在瓷砖铺贴中的作用及机理研究[J].新型建筑材料,2022,49(5):25-28.

[2]杨洪涛,荆喆,张军.单组分瓷砖背胶粘结强度影响因素的研究[J].新型建筑材料,2017,44(4):60-61,99.

[3]徐振东,陈兵,苏思维.单组分瓷砖背胶及粘结剂体系与玻化砖粘结强度试验研究[J].新型建筑材料,2023,50(10):57-61.

[4]方圆,陈兵.基于柔性防水层体系与玻化砖黏结强度试验研究[J].混凝土,2019(12):33-36.

[5]郭义兵,孙倩,张娜,等.可再分散乳胶粉和背胶对低吸水率瓷砖粘结性能的影响研究[J].中国建材,2022(7):135-137.

基金资助:江西省教育厅科学技术研究项目(GJJ205306);

文章来源:方小杰.背涂背胶玻化砖与柔性防水层体系黏结强度试验研究[J].科技创新与应用,2024,14(33):56-60.