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不同养护条件下聚合物对水泥砂浆与瓷砖粘结强度的影响
何代华，王培铭
（同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室，上海 200092）
摘要 分析了聚醋酸乙烯酯与乙烯共聚物掺入水泥砂浆中的减水作用。

比较了聚醋酸乙烯酯与乙烯共聚物乳液和乳胶粉对水泥砂浆与瓷砖的粘结强度；研究了聚醋酸乙烯酯与乙烯共聚物改性水泥砂浆与瓷砖粘结在不同养护条件下的粘结抗拉强度。

试验结果表明，在乳液和乳胶粉掺量达8%和4%时，其减水效果分别提高36.12%和21.55%。

聚合物存在形态、掺量以及养护条件对水泥砂浆与瓷砖的粘结抗拉强度有显著的影响。

聚合物乳液和乳胶粉的掺入能改善砂浆与瓷砖粘结标养、高温养护和冻融循环养护时的粘结抗拉强度。

比较掺乳液和乳胶粉的实验结果得知，前者除提高标养和高温养护时的粘结抗拉强度值外，还能大大改善砂浆与瓷砖粘结的耐水性。

关键词聚醋酸乙烯酯与乙烯共聚物粘结抗拉强度乳液乳胶粉养护条件
Influence of Polymer on Adhesive Strength of Mortar to Tile under Different
Curing Conditions
HE Daihua, WANG Peiming
(Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials of Ministry of Education,
Tongji University, Shanghai 200092)
Abstract The lessening water effectiveness of EV A copolymer is observed. Adhesive strength of mortars modified by EV A latex and powder are compared. And the adhesive strengths of EV A copolymer modified mortar to tile under different curing condition are studied. The results show that the lessening water effectivenesses are improved by 36.12% and 21.55%, respectively, when the content of EV A latex and powder are 8% and 4%. EV A latex and powder can improve the adhesive strength of modified mortar to tile under the standard curing, high temperature curing, and circle curing of freezing and melting. EV A latex can improve the water resistant ability obviously, besides improving the adhesive strengths of standard curing and high temperature curing, compared with EV A powder.
Key words ethylene-vinyl acetate (EV A) copolymer, adhesive strength, latex, powder, curing condition
水泥砂浆是经济耐久、应用非常广泛的建筑材料之一。

具有较高的抗压强度、较强的适应性及经济性，但存在粘结性差、脆性大柔性低的缺陷。

应用聚合物改性水泥砂浆的性能是一种很有效的方法，引起了人们的广泛重视[1~4]。

聚合物改性水泥砂浆由于具有优良的性能，可以广泛应用于建筑领域的各个方面，如修补、粘结、装修装饰等领域[5~9]，因而近几年得到了很大的发展。

其中，粘结抗拉强度是其重要性能之一，环境变化后的粘结强度尤其重要。

本文重点研究了不同养护条件下聚合物对水泥砂浆与瓷砖粘结抗拉强度的影响，并比较了聚醋酸乙烯酯与乙烯共聚物（EV A）乳液和乳胶粉对粘结抗拉强度的影响。

1 实验
1.1 原料
实验中采用42.5强度等级的基准水泥，其物理性能和化学成分分别如表1和表2所示。

表1 物理性能
Table 1 Physical properties
表2 化学成分及矿物组成(%)
Table 2 Chemical composition (%)
实验选用40～70目砂。

北京有机化工厂生产的BJ-707EV A乳液，最低成膜温度为5℃；德国Wacker公司生产的RE5010NEV A乳胶粉，最低成膜温度为4℃，中等硬度。

选用低孔隙率和低吸水率的玻化瓷砖。

1.2 实验方案
乳液中固含量与水泥质量比：P/C=0、2%、4%、6%、8%、10%、12%、16%、20%；乳胶粉与水泥质量比：P/C=0、1%、2%、3%、4%、5%、6%、8%、10%、15%、20%。

灰砂比为1：3。

拌合水为自来水，其用量根据新拌砂浆流动度确定，所有砂浆的流动度控制在（170±5）mm范围内。

先将称量好的聚合物与水泥混合均匀，之后与砂一起拌合30s，使之混合均匀，然后按GB177-85《水泥胶砂强度检验方法》的规定加入拌和水搅拌3min。

水泥砂浆流动度参照GB/T2419-2005《水泥胶砂流动度测定方法》进行跳桌试验，对掺入的水量进行适当的调整，将砂浆流动度控制在（170±5）mm范围内。

参照JC/T547-2005《陶瓷墙地砖胶粘剂》进行成型。

SiO2Al2O3Fe2O3CaO MgOSO3N a2O eq L OSS f-CaO C3S C3A 20.814.59 2.6863.122.422.93 0.54 2.48 0.7253.016.68
凝结时间抗折强度
MPa
抗压强度
MPa
细度比表
面积
m2/kg
标准
稠度
安定
性
初凝终凝 3天 28天3天28天
1.3 317 26.6 合格3：003：334.8 8.8 26.051.8
1.3 养护和强度测定
对成型好的试样采用4种养护方式进行养护：①在温度（23±2）℃、相对湿度（50±5）%的空气中养护28天，称之为标养；②在（23±2）℃、相对湿度（50±5）%的空气中养护14天，然后将试件放入（70±2）℃的鼓风箱中养护14天，称之为高温养护；③在温度（23±2）℃、相对湿度（50±5）%的空气中养护7天，然后在温度（20±2）℃的水中养护21天，称之为水养；④在（23±2）℃、相对湿度（50±5）%的空气中养护7天，然后在温度（20±2）℃的水中养护21天。

从水中取出试件，进行冻融试验。

每次冻融循环为：将试件从水中取出，在2h±20min内降至（－15±3）℃；保持试件在（－15±3）℃下2h±20min；将试件浸入（20±2）℃水中，升温至（15±3）℃，保持该温度2h±20min。

重复25次循环，称之为冻融循环养护。

养护到龄期后，按德国标准DIN18555-6测定砂浆的粘结抗拉强度。

测试标养时1天、3天、7天、14天、28天及高温养护、水养、冻融循环养护28天的粘结抗拉强度。

图1和图2是成型和强度测试照片。

图1 成型
Fig.1 Shaping
图2 粘结抗拉强度测试
Fig.2 Testing of adhesive strength
2 结果与讨论
2.1 聚合物对水泥砂浆的减水作用
图3是EV A乳液和乳胶粉与水泥不同配比时控制新拌砂浆流动度为（170±5）mm范围内所得的水灰比结果。

由图3可知，随EV A掺量的增加，水灰比减小，即新拌砂浆所需的拌合水量减小。

聚合物的掺入具有减水作用，在乳液和乳胶粉掺量达8%和4%时，其减水效果分别提高36.12%和21.55%。

其主要原因是由于掺入聚合物而引起的气泡的轴承效应及聚合物中的表面活性的分散作用所致[10]。

对于乳液和乳胶粉，均在掺量比较低的时候，聚合物的减水效果非常明显，随着掺量的增多，减水效用慢慢变得不那么显著。

在乳液的掺量超过8%，乳胶粉掺量超过4%以后，聚合物掺量的增加不再减少拌合水的用量。

聚合物乳液的减水效用好于乳胶粉的减水效用，笔者认为是由于在拌合过程中乳液较容易分散和拌合均匀，而乳胶粉难以分散和拌合均匀所致。

图3 聚合物改性砂浆的水灰比
Fig. 3 W/C ratios of polymer modified mortars
2.2 聚合物对粘结抗拉强度的影响
2.2.1 标养时不同龄期的粘结抗拉强度
表3和表4依次是试样标养时在1天、3天、7天、14天和28天时EV A乳液和乳胶粉不同掺量时水泥砂浆与瓷砖的粘结抗拉强度结果，其中斜体表示基体材料瓷砖在抗拉试验时被拉碎。

实验结果表明，标养28天之内，无论是EV A乳液水泥砂浆或EV A乳胶粉水泥砂浆，其与瓷砖的粘结抗拉强度值不是随龄期的延长而一直增加，而是经历了一个先增加后减少的变化趋势。

随聚合物掺量的增加，粘结抗拉强度有增大的趋势，但乳液掺量在6%，乳胶粉掺量在4%以后强度变化比较平缓。

比较乳液与乳胶粉改性砂浆与瓷砖的粘结抗拉强度可知，在相同聚合物含量时两者的强度值相当。

表明在标养条件下在28天龄期内乳胶粉改性砂浆与瓷砖的粘结可以达到相同的效果。

表3 掺乳液时标养不同龄期的粘结抗拉强度
Table 3 Adhesion strength vs. various ages under
standard curing with EV A latex
聚灰比P/C ,%
水
灰
比
W
/
C
,
%
20
40
60
80
05101520
表4 掺乳胶粉时标养不同龄期的粘结抗拉强度 Table 4 Adhesion strength vs. various ages under
standard curing with EV A powder 2.2.2 不同养护条件对粘结抗拉强度的影响
图4是EV A 乳液和乳胶粉改性砂浆与瓷砖粘结在不同条件下养护28天后所得粘结抗拉强度实验结果，其中在聚合物掺量比较高，瓷砖被拉碎时的强度值未出现在该图中。

图4中1表示标养，2表示高温养护，3 表示水养，4表示冻融循环养护。

图4 不同养护条件下粘结抗拉强度
Fig. 4 Adhesive strengths under different curing conditions
结果表明，乳液改性水泥砂浆与瓷砖的粘结在标养、高温养护和水养时粘结抗拉强度值均随聚合物含量的增加而增大，冻融循环养护时的强度一直很低，说明该聚合物乳液改性砂浆与瓷砖的粘结不适合冻融循环养护，即不适宜在温差变化比较大的气候下使用该聚合物乳液改性砂浆来粘结
瓷砖。

原因是EV A 乳液改性水泥砂浆与瓷砖的膨胀系数差别比较大，在反复的冻融循环后，砂浆与瓷砖脱离开来。

在EV A 乳液掺量在8%以内时，高温养护对粘结抗拉强度的影响很小，此时的强度值与标养时的相近。

当掺量超过8%时，
高温有利于粘结抗拉强度值的增长，
当EV A 乳液掺量为10%时，此改性砂浆与瓷砖的粘结抗拉强度值达到0.585MPa 。

乳液改性水泥砂浆与瓷砖的粘结在水养和高温养护时的粘结抗拉强度几乎都大于标养时的值，由此说明，水养和高温养护有利于改善砂浆与瓷砖的粘结。

比较掺EV A 乳液和未掺两者的粘结抗拉强度值可以得出，进行改性的砂浆与瓷砖粘结的耐水性、耐高温性以及抗冻融性都得到不同程度的改善。

乳胶粉改性水泥砂浆与瓷砖的粘结在标养和高温养护时粘结抗拉强度值随EV A 掺量的增加而增大。

标养时粘结抗拉强度值最大，在水养和冻融循环养护时的粘结抗拉强度值均比较低。

掺EV A 乳胶粉几乎未能改善砂浆与瓷砖粘结的抗水性，但耐高温性和抗冻融性有所提高。

比较图4（a ）和（b ）的实验结果可知，掺EV A 乳液和乳胶粉时砂浆与瓷砖的粘结耐高温均得到大大改善，对于抗冻融性的改善程度差别不大，但前者能大大改善其抗水性。

对于普通型的瓷砖粘结剂粘结强度要求不低于0.5MPa [11]，上面的实验结果表明，即使粘结空隙率低的玻化瓷砖，EV A 乳液掺量在10%时，在高温和水养的情况下都可以满足要求；EV A 乳胶粉掺量在10%时，标养和高温条件下能满足此要求。

3 结论
改性水泥砂浆与瓷砖的粘结抗拉强度受到养护条件、聚合物的状态及其掺量的影响。

（1）EV A 乳液和乳胶粉有很好的减水效用，且前者的减水效用好于后者；
（2）标养28天之内，掺EV A 乳液和乳胶粉的水泥砂
浆与瓷砖的粘结抗拉强度值均出现先增大后减少的变化趋势。

随聚合物掺量的增加，粘结抗拉强度得以增大，乳液和乳胶粉的改善粘结抗拉强度的效果相当。

当掺量太大时，强度试验中均会出现瓷砖被拉碎的现象；
（3）掺EV A 乳液和乳胶粉的砂浆与瓷砖的粘结抗拉强度值受养护条件的影响不同，掺乳液时高温养护和水养时的粘结抗拉强度比标养时要好，而掺乳胶粉时标养的强度高于高温养护，此时水养的粘结抗拉强度比未掺乳胶粉时几乎未
得到改善。

掺乳液和乳胶粉时能改善其抗冻融性，但其强度值不随聚合物含量的增加而相应增加。

参考文献
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