石膏基瓷砖胶粘剂施工质量问题浅析.pdf

晕耘宰 月哉陨蕴阅陨晕郧 酝粤栽耘砸陨粤蕴杂晕耘宰 月哉陨蕴阅陨晕郧 酝粤栽耘砸陨粤蕴杂0引言磷石膏是湿法生产磷酸的副产物，我国的磷石膏排放量大。早期受到技术条件限制，磷石膏未能得到有效利用，其主要处理措施为堆存，随着磷石膏堆存量逐渐增加，除占用土地外，还对地下水、土壤、植被和大气环境造成污染1-2。随着国家对磷石膏处理的重视，众多科研工作者投入到磷石膏综合利用的研究中，孟伟正等3将改良磷石膏应用于路基中，通过试验得出改良磷石膏在最佳配合比下路基强度符合相关规范要求。周俊等4研制出了利用磷石膏制备石膏砌块的方法。李玮等5研制出了磷石膏制备专用粘贴砂浆的方法。为加快贵州省磷石膏资源利用，贵州省住房和城乡建设厅于 2019 年发布了 DBJ52/T0932019 磷石膏建筑材料应用统一技术规范，以规范磷石膏空心条板、砌块、砂浆、装饰面板、石膏条等产品的质量。在政策引导下，磷石膏建材产品需求量显著上升，但也出现一些质量问题。其中贵州某项目内隔墙采用磷石膏空心条板，墙裙粘贴陶瓷砖，该项目投入使用 3个月后，墙裙瓷砖出现脱落、开裂等质量缺陷。本文结合工程背景，分析墙裙瓷砖出现质量缺陷的原因，为后续类似工程提供借鉴。石膏基瓷砖胶粘剂施工质量问题浅析聂晓鹏，陈尚伟（贵州中建建筑科研设计院有限公司，贵州 贵阳550006）摘要：贵州某项目内隔墙采用磷石膏空心条板，墙裙粘贴瓷砖，投入使用 3 个月后墙裙瓷砖出现脱落、开裂等质量缺陷。现场查勘石膏空心条板上的墙裙做法不符合设计要求。XRD 分析了不同缺陷处瓷砖胶粘剂的化学成分，判定瓷砖脱落区域瓷砖胶粘剂为石膏基胶粘剂，瓷砖开裂位置瓷砖胶粘剂为水泥基胶粘剂。粘结试验结果显示，石膏基胶粘剂粘结强度最大值为 0.2 MPa，且数值离散性大，粘结强度低是墙裙瓷砖脱落的原因；XRD 分析结果显示，在水泥基胶粘剂与石膏空心条板界面产生大量的钙矾石，导致瓷砖胶粘结层起鼓、瓷砖开裂。关键词：石膏空心条板；石膏基胶粘剂；水泥基胶粘剂；瓷砖脱落；瓷砖开裂中图分类号：TU58+1文献标识码：A文章编号：1001-702X（2023）08-0019-03The exploration of quality problem of gypsum-based ceramic adhesiveNIE Xiaopeng，CHEN Shangwei（Guizhou Construction Science Research&Design Institute Limited Company of CSCEC，Guiyang 550006，China）Abstract：The inner partition wall of a project in Guizhou adopts phosphogypsum hollow slab，wall skirt paste ceramic tiles.After being put into use for 3 months，there were quality defects such as peeling and cracking in the wall skirt tiles.The on-siteinspection showed that the wall skirt mode on the gypsum hollow slab did not meet the design requirements.XRD analysis of thechemical composition of ceramic tile adhesive at different defects determined that the ceramic tile adhesive in the area of ceramictile peeling was gypsum based adhesive，and the ceramic tile adhesive in the area of ceramic tile cracking was cement-based ad原hesive.Adhesive testing showed the maximum value of adhesive strength is 0.2 MPa for gypsum based adhesive，and has a largelynumerical discreteness.The low bonding strength is the reason for the peeling of wall skirt tiles.XRD revealed that ettringitewhich was produced between cement based adhesive and phosphogypsum hollow slab leads to ceramic adhesive drum and tilecracking.Key words：phosphogypsum panel with cavities，phosphogypsum adhesive，cementitous adhesive，tile fall，tile cracking基金项目：中建四局科技研发项目（CSCEC4B-2022-KTA-7）收稿日期：2023-05-05；修订日期：2023-06-11作者简介：聂晓鹏，男，1987 年生，硕士，工程师，E-mail：。中国科技核心期刊19新型建筑材料圆园23援081工程背景贵州某项目内隔墙采用双层磷石膏空心条板，其规格为3000mm伊600mm伊90mm（见图 1），内隔墙断面结构形式为“90+20+90”，即两侧为 90 mm 厚磷石膏空心条板，中间为20 mm空气层（见图 2）。按照建筑施工图纸要求，磷石膏空心条板下端做 C20 细石混凝土条形防潮墙垫，墙垫高度不应小于 200mm，并应做防水处理；防潮墙垫采用细石混凝土现浇，不宜采用预制墙垫；部分内隔墙墙裙粘贴 1.5 m 高瓷砖，瓷砖墙裙设计图纸做法见图 3。图 1磷石膏空心条板图 2双层石膏空心条板内隔墙横断面示意图 3瓷砖墙裙设计做法现场勘查并询问现场施工人员了解到整栋建筑装修做法分为 2 种：一是卫生间、浴室等处于潮湿环境条件下的墙体材料为混凝土实心砖，装修做法为混凝土实心砖-水泥砂浆-瓷砖胶粘剂-瓷砖；二是卧室、走廊等处于一般环境条件下采用磷石膏空心条板，瓷砖墙裙装修做法为磷石膏空心条板-石膏基胶粘剂（局部为水泥基胶粘剂）-瓷砖（见图 4）。图 4瓷砖墙裙实际做法2质量缺陷类型该项目整栋建筑装修的内隔墙磷石膏空心条板墙裙粘贴瓷砖存在以下 2 个问题：一是瓷砖与瓷砖粘结剂脱开或瓷砖和瓷砖胶粘剂与石膏板脱开（统称为瓷砖脱落）；二是瓷砖和瓷砖胶粘剂开裂。其中瓷砖脱落约占总质量缺陷面积的95%，瓷砖开裂仅占 5%（见图 5）。出现瓷砖脱落的质量缺陷中，瓷砖与胶粘剂之间脱开占大多数，瓷砖与胶粘剂两者界面无粘结破坏痕迹，表面较光滑；瓷砖和胶粘剂与石膏空心条板之间脱开占少数，石膏空心条板表面有粘结破坏痕迹。图 5内隔墙磷石膏空心条板墙裙瓷砖粘贴质量缺陷3瓷砖胶粘剂化学成分采用 XRD 定量分析法分别对瓷砖脱落处瓷砖胶粘剂样品和瓷砖开裂处瓷砖胶粘剂样品进行化学成分分析，结果见表 1 和表 2。表 1瓷砖脱落处瓷砖胶粘剂样品化学成分%表 2瓷砖开裂处瓷砖胶粘剂样品化学成分%H2O SiO2Al2O3Fe2O3CaO MgO SO3FNa2O+K2O P2O5有机物19.10 2.11 0.31 0.24 30.34 0.21 43.90 0.240.172.350.08CaCO3123CaO Al2O3 3CaSO4 32H2O17CaSO4 2H2O10其他1化学成分SiO2含量41化学成分CaSiO3 CaCO3 CaSO4 15H2O含量19聂晓鹏，等：石膏基瓷砖胶粘剂施工质量问题浅析20晕耘宰 月哉陨蕴阅陨晕郧 酝粤栽耘砸陨粤蕴杂晕耘宰 月哉陨蕴阅陨晕郧 酝粤栽耘砸陨粤蕴杂由表 1、表 2 可知，瓷砖脱落处瓷砖胶粘剂样品主要组成为二水硫酸钙，判断瓷砖胶粘剂主要成分为磷石膏，为石膏基胶粘剂；瓷砖开裂处瓷砖胶粘剂表面存在大量 3CaO Al2O33CaSO4 32H2O（钙矾石）。现场施工人员指出部分区域采用水泥砂浆作为瓷砖胶粘剂，根据粘贴瓷砖的作业环境，水泥基胶粘剂与磷石膏空心条板接触后，水泥中的铝酸三钙与液相中的氧化钙、二水石膏生成钙矾石，产生体积膨胀，导致瓷砖开裂。因此，判断瓷砖开裂的位置所采用的陶瓷砖胶粘剂类型为水泥基胶粘剂。4现场检测JC/T 5472017 陶瓷砖胶粘剂 第 4.1.1 条、GB/T 410592021 陶瓷砖胶粘剂技术要求 第 4.1 条和GB/T 12954.12008建筑胶粘剂试验方法 第 1 部分：陶瓷砖胶粘剂试验方法第 4.4 条都明确了瓷砖胶粘剂分为 3 种类型，即水泥基胶粘剂、膏状乳液基胶粘剂、反应型树脂胶粘剂。粘结强度作为瓷砖胶粘剂的重要指标，现有国家标准和行业标准中无石膏基胶粘剂的规定，为检测其粘结强度，分别对石膏基胶粘剂与磷石膏空心条板、石膏基胶粘剂与瓷砖的粘结强度进行测试。4.1石膏基胶粘剂的粘结强度按 JGJ/T 1102017 建筑工程饰面砖粘结强度检验标准 第 4 节方法测试石膏基胶粘剂与瓷砖的粘结强度，将 95mm伊45 mm伊6 mm 的拉拔块粘贴在瓷砖未脱落且无空鼓、粘结牢固的部位。1 片瓷砖上粘贴 1 个拉拔块，相邻拉拔块的距离不小于 1 m，以减少切割试样过程中对相邻试样的扰动见图 6（a）。参考 JGJ/T 2202010 抹灰砂浆技术规程 测试石膏基胶粘剂与磷石膏条板间的粘结强度，拉拔块尺寸为 100 mm伊100 mm伊6 mm见图 6（b），试验部位为石膏基胶粘剂与磷石膏条板粘贴无空鼓、距离楼/地面板高度为 1.5 m的位置，石膏胶粘剂干燥。石膏基胶粘剂的粘结强度测试结果见表 3。图 6石膏基胶粘剂的拉伸粘结强度试验表 3石膏基胶粘剂的粘结强度由表 3 可知：（1）14 组石膏基胶粘剂与瓷砖的粘结强度测试结果中仅有 1 组粘结强度为 0.20 MPa，占整个试验数量的 7%，其他组粘结强度最小值为 0.02 MPa，平均值约为 0.07MPa，远小于 JGJ/T 1102017 规定的 0.4 MPa。破坏界面均发生在石膏基胶粘剂与瓷砖界面之间，界面破坏处表面光滑，表明石膏基胶粘剂与瓷砖的粘结能力差。（2）14 组石膏基胶粘剂与磷石膏空心条板粘结强度测试结果中最大值为 0.22MPa，最小值为 0.05MPa，平均值为 0.14 MPa。破坏界面发生在磷石膏空心条板，在拉力作用下磷石膏空心条板表面石膏被拉断。根据试验结果，石膏基胶粘剂与磷石膏空心条板粘结强度大于石膏基胶粘剂与瓷砖的粘结强度，与现场出现的破坏形式（大多数瓷砖与石膏基胶粘剂脱开）相符。4.2磷石膏空心条板的软化系数软化系数是表示吸水前后机械强度变化的物理量，为吸水饱和状态下无侧限抗压强度与干燥状态下无侧限抗压强度的比值。石膏属于气硬性材料，容易吸收空气中的水分，含水率过高会削弱自身强度，GB/T 234512009 建筑用轻质隔墙条板 规定软化系数不应小于 0.8。对抽检的 14 组磷石膏空心条板样品进行测试，其干燥和吸水饱和状态下无侧限抗压强度及软化系数见表 4。表 4干燥和吸水饱和状态下磷石膏空心条板的无侧限抗压强度及软化系数（下转第 29 页）编号无侧限抗压强度/MPa软化系数编号无侧限抗压强度/MPa软化系数干燥吸水饱和干燥吸水饱和1#5.563.220.588#5.853.160.542#6.343.300.529#7.394.270.583#5.462.990.5510#5.763.170.554#5.772.940.5111#5.412.740.515#5.252.690.5112#5.873.460.596#5.242.630.5013#4.101.920.477#5.272.780.5314#4.581.780.39聂晓鹏，等：石膏基瓷砖胶粘剂施工质量问题浅析编号1#0.060.228#0.040.152#0.200.149#0.100.123#0.020.0510#0.020.054#0.050.1111#0.110.205#0.070.1712#0.110.226#0.030.1513#0.070.087#0.030.1414#0.060.17编号粘结强度/MPa与瓷砖与磷石膏空心条板粘结强度/MPa与瓷砖与磷石膏空心条板21晕耘宰 月哉陨蕴阅陨晕郧 酝粤栽耘砸陨粤蕴杂晕耘宰 月哉陨蕴阅陨晕郧 酝粤栽耘砸陨粤蕴杂度和柔韧性J.筑路机械与施工机械化，2019（8）：54-58.4刘洪辉，李晓娟.水性环氧乳化沥青高温流变性能研究J.重庆交通大学学报（自然科学版），2020，39（10）：67-73.5张倩，马昭，徐义恒，等.老化对水性环氧树脂复合 SBR 改性乳化沥青粘弹性的影响J.功能材料，2020，51（5）：5208-5215.6刘梦梅，韩森，潘俊，等.水性环氧树脂乳化沥青在高温，低温和浸水条件下的粘结性能J.材料导报，2018，32（10）：1716-1720.7李伟，欧阳璐，王玉峰，等.水性环氧乳化沥青的制备及其混合料应用研究J.新型建筑材料，2022，49（11）：30-35.8仝鑫鑫，杨群.SBR/聚氨酯复合改性乳化沥青制备及性能研究J.交通科技，2019（3）：124-128.9任海生，黄维蓉，崔通，等.SBR/CR 复合改性乳化沥青的制备及性能研究J.武汉大学学报（工学版），2021，54（11）：1022-1027.10金鑫，郭乃胜，尤占平，等.聚氨酯改性沥青研究现状及发展趋势J.材料导报，2019，33（21）：3686-3694.11畅润田，杜素军，裴强，等.SBR 胶乳对乳化沥青流变性能的影响J.重庆交通大学学报（自然科学版），2016，35（5）：38-41.12崔东霞，庞瑾瑜.冷再生乳化剂对乳化沥青残留物流变性能的影响J.中外公路，2015，35（6）：229-232.13毕飞，樊亮，李永振，等.傅里叶红外光谱技术在沥青材料中的应用研究进展J.合成材料老化与应用，2021，50（1）：108-114.14魏定邦，李晓民，何孝万，等.基于衰减全反射红外光谱技术的水在沥青中扩散过程研究J.建筑材料学报，2019，22（1）：120-126.15张兴军，冯辉霞，王永宁，等.基于红外光谱的短期老化 SBS 改性沥青再生微观机理J.材料科学与工程学报，2020，38（2）：232-237.16王永宁，李波，任小遇，等.不同老化时间的 SBS 改性沥青再生红外光谱分析J.材料科学与工程学报，2020，38（4）：643-647.蒉（上接第 21 页）由表 4 可知，14 组磷石膏空心条板样品干燥状态下无侧限抗压强度为 4.107.39 MPa，吸水饱和状态下无侧限抗压强度为 1.624.27 MPa，其软化系数为 0.390.58，样品的软化系数均不符合 GB/T 234512009 要求。5原因分析（1）石膏基胶粘剂为新材料，采用石膏基胶粘剂将瓷砖粘贴在磷石膏空心条板上为新工艺，在使用新材料、新工艺之前未进行试验和论证，施工工艺不符合 JC/T 5472017、GB/T410592021 和 GB/T12954.12008 的要求。（2）磷石膏空心条板质量不合格。本项目采用的磷石膏空心条板软化系数不符合 GB/T 234512009 要求，是导致磷石膏条板粘结强度降低的主要原因。（3）粘结强度低。石膏基胶粘剂与瓷砖的拉伸粘结强度在00.1 MPa（见表 3），占整个试验的 79%，粘结强度不符合JGJ/T 1102017 第 6.0.2 条（每组试样平均粘结强度不应小于 0.4 MPa；每组允许有 1 个试样的粘结强度小于 0.4 MPa，但不应小于 0.3 MPa），是墙裙瓷砖出现脱落的主要原因。（4）装修做法不符合 DBJ52/T0932019 要求。本项目设计图纸和实际做法中都直接采用水泥基胶粘剂粘贴磷石膏空心条板与墙裙瓷砖，此做法无设计依据。（5）化学反应产物影响。水泥基胶粘剂与磷石膏空心条板在适当条件下发生化学反应，生成钙矾石，产生体积膨胀，是导致墙裙瓷砖开裂的主要原因。6结语（1）石膏属于气硬性材料，容易吸收空气中的水分，含水率过高会削弱自身强度，现阶段不适宜用作陶瓷砖胶粘剂。（2）施工管理存在问题。石膏基瓷砖胶粘剂作为新材料，未进行充分试验和论证就投入使用；本项目所使用的磷石膏空心条板软化系数不符合 GB/T 234512009 第 5.5 条要求；磷石膏空心条板墙裙瓷砖装修做法不符合设计要求。参考文献：1张丽珍，张永兴，张秀峰，等.中国磷石膏资源化综合利用研究进展J.矿产保护与利用，2019（4）：14-18，92.2高卫民，冉景，朱巧红.我国磷石膏资源化利用政策解读及研究进展刍议J.化工矿物与加工，2022，51（7）：48-53.3孟伟正，蒋关鲁，袁德昭，等.改良磷石膏的路用性能J.建筑材料学报，2022，25（1）：81-88.4周俊，舒杼，廖梓豪，等.一种利用磷石膏制备高强轻质石膏砌块的方法：202011352784.6P.2021-03-05.5李玮，何靖，陈英，等.一种磷石膏专用粘贴砂浆及其制备方法：202010976778.1P.2021-01-01.蒉秦龙飞，等：水性环氧树脂对 SBR 改性乳化沥青老化前后性能的影响29