石膏基瓷磚膠粘劑施工質(zhì)量問題淺析

聶曉鵬，陳尚偉

（貴州中建建筑科研設(shè)計(jì)院有限公司，貴州 貴陽 550006）

0 引 言

磷石膏是濕法生產(chǎn)磷酸的副產(chǎn)物，我國的磷石膏排放量大。早期受到技術(shù)條件限制，磷石膏未能得到有效利用，其主要處理措施為堆存，隨著磷石膏堆存量逐漸增加，除占用土地外，還對地下水、土壤、植被和大氣環(huán)境造成污染[1-2]。隨著國家對磷石膏處理的重視，眾多科研工作者投入到磷石膏綜合利用的研究中，孟偉正等[3]將改良磷石膏應(yīng)用于路基中，通過試驗(yàn)得出改良磷石膏在最佳配合比下路基強(qiáng)度符合相關(guān)規(guī)范要求。周俊等[4]研制出了利用磷石膏制備石膏砌塊的方法。李瑋等[5]研制出了磷石膏制備專用粘貼砂漿的方法。

為加快貴州省磷石膏資源利用，貴州省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳于2019 年發(fā)布了DBJ 52/T093—2019《磷石膏建筑材料應(yīng)用統(tǒng)一技術(shù)規(guī)范》，以規(guī)范磷石膏空心條板、砌塊、砂漿、裝飾面板、石膏條等產(chǎn)品的質(zhì)量。在政策引導(dǎo)下，磷石膏建材產(chǎn)品需求量顯著上升，但也出現(xiàn)一些質(zhì)量問題。其中貴州某項(xiàng)目內(nèi)隔墻采用磷石膏空心條板，墻裙粘貼陶瓷磚，該項(xiàng)目投入使用3個(gè)月后，墻裙瓷磚出現(xiàn)脫落、開裂等質(zhì)量缺陷。本文結(jié)合工程背景，分析墻裙瓷磚出現(xiàn)質(zhì)量缺陷的原因，為后續(xù)類似工程提供借鑒。

1 工程背景

貴州某項(xiàng)目內(nèi)隔墻采用雙層磷石膏空心條板，其規(guī)格為3000 mm×600 mm×90 mm（見圖1），內(nèi)隔墻斷面結(jié)構(gòu)形式為“90+20+90”，即兩側(cè)為90 mm 厚磷石膏空心條板，中間為20 mm空氣層（見圖2）。按照建筑施工圖紙要求，磷石膏空心條板下端做C20 細(xì)石混凝土條形防潮墻墊，墻墊高度不應(yīng)小于200 mm，并應(yīng)做防水處理；防潮墻墊采用細(xì)石混凝土現(xiàn)澆，不宜采用預(yù)制墻墊；部分內(nèi)隔墻墻裙粘貼1.5 m 高瓷磚，瓷磚墻裙設(shè)計(jì)圖紙做法見圖3。

圖1 磷石膏空心條板

圖2 雙層石膏空心條板內(nèi)隔墻橫斷面示意

圖3 瓷磚墻裙設(shè)計(jì)做法

現(xiàn)場勘查并詢問現(xiàn)場施工人員了解到整棟建筑裝修做法分為2 種：一是衛(wèi)生間、浴室等處于潮濕環(huán)境條件下的墻體材料為混凝土實(shí)心磚，裝修做法為混凝土實(shí)心磚-水泥砂漿-瓷磚膠粘劑-瓷磚；二是臥室、走廊等處于一般環(huán)境條件下采用磷石膏空心條板，瓷磚墻裙裝修做法為磷石膏空心條板-石膏基膠粘劑（局部為水泥基膠粘劑）-瓷磚（見圖4）。

圖4 瓷磚墻裙實(shí)際做法

2 質(zhì)量缺陷類型

該項(xiàng)目整棟建筑裝修的內(nèi)隔墻磷石膏空心條板墻裙粘貼瓷磚存在以下2 個(gè)問題：一是瓷磚與瓷磚粘結(jié)劑脫開或瓷磚和瓷磚膠粘劑與石膏板脫開（統(tǒng)稱為瓷磚脫落）；二是瓷磚和瓷磚膠粘劑開裂。其中瓷磚脫落約占總質(zhì)量缺陷面積的95%，瓷磚開裂僅占5%（見圖5）。出現(xiàn)瓷磚脫落的質(zhì)量缺陷中，瓷磚與膠粘劑之間脫開占大多數(shù)，瓷磚與膠粘劑兩者界面無粘結(jié)破壞痕跡，表面較光滑；瓷磚和膠粘劑與石膏空心條板之間脫開占少數(shù)，石膏空心條板表面有粘結(jié)破壞痕跡。

圖5 內(nèi)隔墻磷石膏空心條板墻裙瓷磚粘貼質(zhì)量缺陷

3 瓷磚膠粘劑化學(xué)成分

采用XRD 定量分析法分別對瓷磚脫落處瓷磚膠粘劑樣品和瓷磚開裂處瓷磚膠粘劑樣品進(jìn)行化學(xué)成分分析，結(jié)果見表1 和表2。

表1 瓷磚脫落處瓷磚膠粘劑樣品化學(xué)成分 %

表2 瓷磚開裂處瓷磚膠粘劑樣品化學(xué)成分 %

由表1、表2 可知，瓷磚脫落處瓷磚膠粘劑樣品主要組成為二水硫酸鈣，判斷瓷磚膠粘劑主要成分為磷石膏，為石膏基膠粘劑；瓷磚開裂處瓷磚膠粘劑表面存在大量3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O（鈣礬石）?，F(xiàn)場施工人員指出部分區(qū)域采用水泥砂漿作為瓷磚膠粘劑，根據(jù)粘貼瓷磚的作業(yè)環(huán)境，水泥基膠粘劑與磷石膏空心條板接觸后，水泥中的鋁酸三鈣與液相中的氧化鈣、二水石膏生成鈣礬石，產(chǎn)生體積膨脹，導(dǎo)致瓷磚開裂。因此，判斷瓷磚開裂的位置所采用的陶瓷磚膠粘劑類型為水泥基膠粘劑。

4 現(xiàn)場檢測

JC/T 547—2017《陶瓷磚膠粘劑》第4.1.1 條、GB/T 41059—2021《陶瓷磚膠粘劑技術(shù)要求》第4.1 條和GB/T 12954.1—2008《建筑膠粘劑試驗(yàn)方法 第1 部分：陶瓷磚膠粘劑試驗(yàn)方法》第4.4 條都明確了瓷磚膠粘劑分為3 種類型，即水泥基膠粘劑、膏狀乳液基膠粘劑、反應(yīng)型樹脂膠粘劑。粘結(jié)強(qiáng)度作為瓷磚膠粘劑的重要指標(biāo)，現(xiàn)有國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中無石膏基膠粘劑的規(guī)定，為檢測其粘結(jié)強(qiáng)度，分別對石膏基膠粘劑與磷石膏空心條板、石膏基膠粘劑與瓷磚的粘結(jié)強(qiáng)度進(jìn)行測試。

4.1 石膏基膠粘劑的粘結(jié)強(qiáng)度

按JGJ/T 110—2017《建筑工程飾面磚粘結(jié)強(qiáng)度檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》第4 節(jié)方法測試石膏基膠粘劑與瓷磚的粘結(jié)強(qiáng)度，將95 mm×45 mm×6 mm 的拉拔塊粘貼在瓷磚未脫落且無空鼓、粘結(jié)牢固的部位。1 片瓷磚上粘貼1 個(gè)拉拔塊，相鄰拉拔塊的距離不小于1 m，以減少切割試樣過程中對相鄰試樣的擾動(dòng)[見圖6（a）]。參考JGJ/T 220—2010《抹灰砂漿技術(shù)規(guī)程》測試石膏基膠粘劑與磷石膏條板間的粘結(jié)強(qiáng)度，拉拔塊尺寸為100 mm×100 mm×6 mm[見圖6（b）]，試驗(yàn)部位為石膏基膠粘劑與磷石膏條板粘貼無空鼓、距離樓/地面板高度為1.5 m的位置，石膏膠粘劑干燥。石膏基膠粘劑的粘結(jié)強(qiáng)度測試結(jié)果見表3。

表3 石膏基膠粘劑的粘結(jié)強(qiáng)度

圖6 石膏基膠粘劑的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)

由表3 可知：（1）14 組石膏基膠粘劑與瓷磚的粘結(jié)強(qiáng)度測試結(jié)果中僅有1 組粘結(jié)強(qiáng)度為0.20 MPa，占整個(gè)試驗(yàn)數(shù)量的7%，其他組粘結(jié)強(qiáng)度最小值為0.02 MPa，平均值約為0.07 MPa，遠(yuǎn)小于JGJ/T 110—2017 規(guī)定的0.4 MPa。破壞界面均發(fā)生在石膏基膠粘劑與瓷磚界面之間，界面破壞處表面光滑，表明石膏基膠粘劑與瓷磚的粘結(jié)能力差。（2）14 組石膏基膠粘劑與磷石膏空心條板粘結(jié)強(qiáng)度測試結(jié)果中最大值為0.22 MPa，最小值為0.05 MPa，平均值為0.14 MPa。破壞界面發(fā)生在磷石膏空心條板，在拉力作用下磷石膏空心條板表面石膏被拉斷。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，石膏基膠粘劑與磷石膏空心條板粘結(jié)強(qiáng)度大于石膏基膠粘劑與瓷磚的粘結(jié)強(qiáng)度，與現(xiàn)場出現(xiàn)的破壞形式（大多數(shù)瓷磚與石膏基膠粘劑脫開）相符。

4.2 磷石膏空心條板的軟化系數(shù)

軟化系數(shù)是表示吸水前后機(jī)械強(qiáng)度變化的物理量，為吸水飽和狀態(tài)下無側(cè)限抗壓強(qiáng)度與干燥狀態(tài)下無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的比值。石膏屬于氣硬性材料，容易吸收空氣中的水分，含水率過高會(huì)削弱自身強(qiáng)度，GB/T 23451—2009《建筑用輕質(zhì)隔墻條板》規(guī)定軟化系數(shù)不應(yīng)小于0.8。對抽檢的14 組磷石膏空心條板樣品進(jìn)行測試，其干燥和吸水飽和狀態(tài)下無側(cè)限抗壓強(qiáng)度及軟化系數(shù)見表4。

表4 干燥和吸水飽和狀態(tài)下磷石膏空心條板的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度及軟化系數(shù)

由表4 可知，14 組磷石膏空心條板樣品干燥狀態(tài)下無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為4.10~7.39 MPa，吸水飽和狀態(tài)下無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為1.62~4.27 MPa，其軟化系數(shù)為0.39~0.58，樣品的軟化系數(shù)均不符合GB/T 23451—2009 要求。

5 原因分析

（1）石膏基膠粘劑為新材料，采用石膏基膠粘劑將瓷磚粘貼在磷石膏空心條板上為新工藝，在使用新材料、新工藝之前未進(jìn)行試驗(yàn)和論證，施工工藝不符合JC/T 547—2017、GB/T 41059—2021 和GB/T 12954.1—2008 的要求。

（2）磷石膏空心條板質(zhì)量不合格。本項(xiàng)目采用的磷石膏空心條板軟化系數(shù)不符合GB/T 23451—2009 要求，是導(dǎo)致磷石膏條板粘結(jié)強(qiáng)度降低的主要原因。

（3）粘結(jié)強(qiáng)度低。石膏基膠粘劑與瓷磚的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度在0~0.1 MPa（見表3），占整個(gè)試驗(yàn)的79%，粘結(jié)強(qiáng)度不符合JGJ/T 110—2017 第6.0.2 條（每組試樣平均粘結(jié)強(qiáng)度不應(yīng)小于0.4 MPa；每組允許有1 個(gè)試樣的粘結(jié)強(qiáng)度小于0.4 MPa，但不應(yīng)小于0.3 MPa），是墻裙瓷磚出現(xiàn)脫落的主要原因。

（4）裝修做法不符合DBJ52/T093—2019 要求。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)圖紙和實(shí)際做法中都直接采用水泥基膠粘劑粘貼磷石膏空心條板與墻裙瓷磚，此做法無設(shè)計(jì)依據(jù)。

（5）化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物影響。水泥基膠粘劑與磷石膏空心條板在適當(dāng)條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成鈣礬石，產(chǎn)生體積膨脹，是導(dǎo)致墻裙瓷磚開裂的主要原因。

6 結(jié) 語

（1）石膏屬于氣硬性材料，容易吸收空氣中的水分，含水率過高會(huì)削弱自身強(qiáng)度，現(xiàn)階段不適宜用作陶瓷磚膠粘劑。

（2）施工管理存在問題。石膏基瓷磚膠粘劑作為新材料，未進(jìn)行充分試驗(yàn)和論證就投入使用；本項(xiàng)目所使用的磷石膏空心條板軟化系數(shù)不符合GB/T 23451—2009 第5.5 條要求；磷石膏空心條板墻裙瓷磚裝修做法不符合設(shè)計(jì)要求。