陶瓷岩板瓷砖 “空鼓” 痼疾难除？多因素深度剖析来了

何谓“空鼓”现象

陶瓷岩板瓷砖湿铺贴后，会发生‘空鼓’现象，随之而来的就是开裂、脱落危险的发生。这是长期困扰业界的痼疾。俗称的‘空鼓’即粘结界面的崩解，岩板瓷砖与粘合材料表面分离现象。

岩板瓷砖与粘合材料所形成的固-固粘结界面上，主要存在着范德华力，也就是起主要粘合作用的粘结力。这种粘结力有多大？又为什么会崩解掉呢？

例如，按照行标要求，岩板瓷砖与粘合材料的粘结强度应≥0.5MPa。0.5MPa折算下来是每平方厘米5kg/cm2的粘结力。（JGJ/T110-2017《建筑工程饰面砖粘结强度检验标准》）

若面积为800mm×800mm的瓷砖，其粘结表面所受到的粘结力应大于30吨以上。然而瓷砖自重约区区的20kg，强大的粘结力是足以将瓷砖牢固粘合的。长期的社会实践表明：岩板瓷砖湿铺贴后的一段时间内，就会出现空鼓掉砖的现象。人们想尽了所有的办法，终不能消除此‘痼疾’。如此之大的粘接力为什么会消失？它们之间的粘结界面出现了什么问题？

在第 39 届中国国际陶瓷工业展上，众多参展企业围绕这一痛点问题，展示了一系列创新材料与技术，试图攻克 “空鼓” 难题。

何谓“粘结界面” 

膏黏状态的粘合材料在岩板瓷砖的铺贴表面铺展、润湿、吸附、沉积、凝固后所形成的分界面。

岩板瓷砖的粘结界面是由粘合材料的液-固界面转化为固-固界面而来。这个转化过程会存在诸多不确定的因素，影响着岩板瓷砖粘结界面的粘接结牢度。

理想的粘结界面应该是：均匀、连续、密实、稳定且柔韧性好又坚固的刚性界面层。

岩板瓷砖粘结界面的缺陷 

缺陷一 界面粘接力的能级脆弱。界面粘结力主要为范德华力，力键较为微弱。其粘结能力易随外界因素的变化而变化，粘结力波动大、不稳定。

缺陷二 界面所受剪切力大。被界面固着的两种固体材料，存在着不同的缩胀效应，缩胀差将导致界面剪切力持久的存在。

缺陷三 界面残缺不全。实际应用当中，粘结界面往往呈现出零乱、破碎、孔洞、密度差等表象。残缺不全、支离破碎的粘结界面不仅粘结力打折扣，还将导致持久的界面空压效应的存在。

导致产生空鼓的主要因素及力学特征

岩板瓷砖与粘合材料所形成粘结界面的空鼓现象，是由多方因素所引发的，它们所形成的力学特征也有所不同。我们可形象地将它们描述为‘界面剪切应力’和‘界面拉拔应力’。这两种形式的力，都是界面上粘结力的抵抗力，或称之为‘反向力’。

1 材料因素

缩胀效应：两种不同热性能材料所引发的缩胀应力差，以水平方向上的界面剪切应力为主，力的作用效果是两种材料表面的错动位移趋势。

空压效应：粘结界面间被封闭的空穴气体的膨胀力，以垂直方向上的界面拉拔应力为主，水平侧向的剪切力为次。

2 岩板瓷砖自身的因素  

岩板瓷砖在生产过程中会产生一定程度的拱起变形，在湿铺贴时因受压找平而会暂时被粘结稳定。待一段时间后会产生反弹回复至原平衡状态。此种力属弹性力，以垂直方向上的界面拉拔应力为主。

岩板瓷砖的拱起变形，与其材料、结构、布料、模具、压力、密度、烧结制度等因素相关。

例如，岩板瓷砖在烧制冷却时，因为它们两个表面积的不同，（背纹）面积大者其表面所受到的收缩力就大，另一个表面（光面）就会微微鼓起。规格大、厚度小的岩板瓷砖，这种形变会比较显著。

3 粘合剂的因素

因素一：粘合剂材料由胶黏态转化为凝固态的过程中，体积会发生收缩变化，这种体积收缩变化会导致正在固化稳定的粘结界面遭受破坏。

粘合剂自身的凝固收缩具有各向异性，对粘结界面而言，将会产生剪切应力+拉拔应力。

粘合剂的凝固收缩对粘结界面的危害比较大，岩板瓷砖铺贴后不久就发生了空鼓现象，与其密切相关。

因素二：现岩板瓷砖所使用的粘合剂多为瓷砖胶产品。瓷砖胶中复配有一定比例的，可在常温条件下起化学交联、聚合的有机材料。这种有机交链聚合物随时间的推移易发生老化降解现象，导致界面粘结力逐渐减弱、消失。

瓷砖胶产品的稳定性很重要，行业监管部门应制定标准，生产厂家应将其‘固化收缩率’指标明确标注。

在第39届中国国际陶瓷工业展上，针对粘合剂因素导致的空鼓问题，不少企业将推出新型粘合剂产品，在降低凝固收缩率、提高抗老化性能等方面取得突破。

4 铺贴操作的因素

铺贴操作对产生空鼓的影响，主要是粘结界面上的空穴和气泡。

因素一，搅拌气泡：铺贴时水泥砂浆或瓷砖胶要和一定比例的水混合搅拌，通常使用电动搅拌器械。在高速搅拌下砂浆中将融入大量的空气，会产生密集的小气泡。这种小气泡在砂浆凝固的过程中，部分气泡会发生运动、聚集、长大。它们或停留在粘结界面上，或稳定封闭在砂浆层中。凝固定型后的砂浆层，是一个内部存有空气的微泡固体。这些封闭的气泡会产生‘空压效应’，其危害见上4.3内容。

因素二，操作气泡：或称铺贴气泡。人工铺贴操作时，涂浆、抹浆、找平、刮浆、铺贴各环节，粘结界面上会产生空穴。这些空穴大多是被封闭在瓷砖与粘合材料之间或表面，由于封闭面积较大，这就会产生较为显著的‘空压效应’。 

5 其它因素 

因素一，表面沾污：即岩板瓷砖的铺贴表面受到污染，形同瓷砖铺贴表面覆盖了一层含有疏水基的隔离膜。疏水隔膜增大了瓷砖铺贴表面对水的表面张力，致使瓷砖铺贴表面的粘结界面难以形成。

表面沾污产生的一个主要原因，是发生在岩板瓷砖的生产过程中。如岩板瓷砖的抛光、磨边、柔光、防污等后整理加工时，需要使用防水、拒油类的表面活性剂。这类表面活性剂的水溶液，会产生带有正负电荷的自由基，他们会整齐的、密集的排列在岩板瓷砖的铺贴表面。岩板瓷砖表面干燥后，铺贴表面上便被涂覆污染，形成了一种带有阴离子疏水基的界面层。砂浆中的水也是带有阴离子的极性分子，砂浆中的水与瓷砖疏水基的界面层会产生排斥作用，导致瓷砖与砂浆不能产生新的界面----粘结界面。

岩板瓷砖铺贴表面的被沾污是较为普遍的现象，它对岩板瓷砖的铺贴质量危害极大。应引起生产厂家和行业质量监管部门的重视。

表面沾污危害的力学特征，可以理解为是发生在瓷砖铺贴表面上的静电排斥力，就其作用而言应属于拉拔应力的范畴。

因素二，环境的影响：岩板瓷砖的使用地域不同，会影响到其空鼓掉砖的发生几率。冷热交替温差大、长期湿热、长期干燥等环境因素，都会影响到岩板瓷砖的使用寿命。

因素三，反复承重：主要指岩板瓷砖的铺地使用。例如，有人经常行走的地方，铺贴的瓷砖易发生空鼓脱落。因为人在行走时瓷砖频繁受压，表面产生‘压力波’震动效应。重力消失时，瓷砖自身产生弹性应力恢复其原稳定状态。

这种频繁承重所产生的压力震动波动效应，其力学特征是瓷砖材料的弹性应力，就其危害而言应属于拉拔应力的范畴。

关于铺贴牢度与效果

从以上的讨论我们发现，岩板瓷砖与粘合材料所形成的粘结界面上，主要存在着一种作用力：粘结力。然而，危害或抵抗粘结力的力可归结为两种：拉拔力和剪切力。

可以将垂直作用在界面平面上的粘结力或拉拔力，理解为X轴向力，或称之为‘一维轴向力’，简称‘一维力’。将水平作用在界面平面上的侧向力或剪切力，理解为Y轴向力，或称之为‘二维轴向力’，简称‘二维力’。

岩板瓷砖湿铺贴的牢度，是仅依靠其粘结界面上的一维力在维持的。而破坏其粘结界面牢度的力是二维力，即立体方向的两种力。尤其是剪切力的破坏作用，因为粘结界面上没有抵抗剪切力的这样一种侧向力的存在，往往很小力度的剪切力，都会对粘结界面的牢度造成大的破坏。

岩板瓷砖的湿铺贴技术，较理想的、较稳固的铺贴效果：其粘结界面应该是二维力学结构。

机械粘合界面理论也认为：固体与固体之间的复合、粘接，是在一定的条件下，通过粘接剂与固体表面的粗糙度（孔、隙、坎）进行镶嵌、互卯、咬合等固着方式而实现的。也就是说被粘接固体表面的粗糙程度是粘接复合的关键条件。

岩板瓷砖虽然有背纹铺贴面与光面之分，但行业中对铺贴面的质量指标却长期予以忽视，疏于监管。生产企业也处于‘自由发挥、自我放飞’的境地。因此，新修订的国标补充规定：瓷砖背纹纹路设计时其凹凸值应≥0.7mm。（GB/T 4100-2015《陶瓷砖》）

实际生产当中，瓷砖背纹凹深≥0.7mm，是常规瓷砖生产中较通行的设计参数。新国标对此予以补充强调，有益于促进瓷砖铺贴表面质量指标的建立。

但是，长期的社会使用实践表明，岩板瓷砖这种常规的背纹结构，是不能有效的适应其使用要求的。由于瓷砖背纹花型周边都具有一定的冲压脱模角度，因此所产生的剪切抵抗力是很微弱的。

从一种产品的质量属性来考察，目前的岩板瓷砖的铺贴质量指标是不完备的，是存在其缺陷的。

一种质量有缺陷的产品，在其被应用的终端市场，势必会带来成本的增加或使用功能丧失的风险。这种风险也会给生产企业和消费对象带来难以估量的损失。如何化解这种风险，当引起业内各界的重视。

第 39 届中国国际陶瓷工业展将汇聚行业内众多专家学者、企业代表，围绕如何提高岩板瓷砖铺贴牢度与效果展开深入交流，探讨从材料研发、生产工艺改进到铺贴操作规范等一系列解决方案，为推动陶瓷行业健康发展贡献力量。

结 语

陶瓷岩板瓷砖湿铺贴发生‘空鼓’的原因是复杂的，是由诸多因素引发的。从物理化学的表面、界面理论分析考察，是因其粘结界面的被破坏从而引发空鼓的发生。导致粘结界面被破坏的关键因素，是在粘结界面上仅有一维粘结力的存在。然而，粘结界面上实际存在的抵抗粘结力的是二维应力：即界面拉拔应力+界面剪切应力。

粘结界面上剪切应力的抵抗力的缺失，是引发陶瓷岩板瓷砖湿铺贴时发生‘空鼓’的最直接原因。

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