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建筑膠粘劑在裝飾石材領域中的應用

2024-03-07 10:13:53

石材產品越來越多地用到建筑膠粘劑，石材的天然屬性和缺陷需要用大量的膠進行粘接、修補、填洞、溶膠、粘背網等工藝處理，膠粘劑是石材提高光澤度、改善外觀質量、增強安全性能的重要輔助材料。有的石材產品，由于工藝要求或天然裂縫的原因，需要進行粘接或增強處理。

建筑膠粘劑在我國裝飾石材經過20多年的快速發展，石材年產量、消費量和進出口量均排世界第1位。石材產品也從最初的花崗石和大理石地面、墻面規格板材發展成了如今各種規格的工程板、圓弧板，各種形狀的球體、柱體、線條；出現了厚板、薄板、超薄石材復合板、墓碑石、臺面板、石材馬賽克、雕刻品、工藝美術品、廣場石、路面石、路緣石等天然石材產品；各種人造石產品，如無機粘接劑形式的水磨石、文化石、藝術澆筑石，熔融形式的微晶石，樹脂為主的實體面材，大理石粉為主的崗石，石英砂為主的石英石等；表面加工形式劃分為鏡面、亞光面、火燒面、荔枝面、仿古面、噴砂面、水蝕面等；石材種類劃分為花崗石、大理石、板石、石灰石、砂巖、次寶石等六大類一系列產品；石材品種數量達到1500余種，市場上的進口石材數量達300多種。石材施工技術、護理技術有了很大提高，新產品、新工藝不斷在開發利用并進行推廣。
石材產品越來越多地用到建筑膠粘劑，石材的天然屬性和缺陷需要用大量的膠進行粘接、修補、填洞、溶膠、粘背網等工藝處理，膠粘劑是石材提高光澤度、改善外觀質量、增強安全性能的重要輔助材料。有的石材產品，由于工藝要求或天然裂縫的原因，需要進行粘接或增強處理。在石材應用方面，我國逐步淘汰傳統水泥粘接工藝方法，地面石材濕貼采用了水泥基粘接劑、反應型樹脂膠粘劑等先進的材料和安裝技術，避免了因傳統水泥砂漿粘接造成的粘接強度不夠、石材水斑、泛堿等質量問題；墻面石材安裝則采用了干掛法安裝，石材幕墻結構正在向生態型、舒適型和智能型方向發展，干掛件不斷改善，從最初的銷釘式掛件發展到T型掛件、短槽掛件、通槽掛件等，到后來的背栓式、背掛式、SE型等新型掛件，配合環氧樹脂干掛膠的應用，石材幕墻高度已達230 m，最大風載荷已達12 kPa。在實際工程中已經大量用到了花崗石、大理石、石灰石、砂巖、超薄板和鋁蜂窩復合板等多種面材，以干掛法和濕貼法進行施工，膠粘劑成為主要的粘接材料，包括了墻地面石材使用的填縫劑和幕墻石材使用的密封膠等。

我國裝飾石材產品目前對建筑膠粘劑應用比較多的工藝主要在以下方面：
1、石材背網工藝用膠
石材背網工藝是指堅固性較差的大理石、石灰石等石材在加工的全過程中為了保證其有足夠的強度適應生產、加工、運輸、安裝和使用而進行的背面粘接玻璃纖維網的加固工序。一般性質的背網膠采用不飽和樹脂膠粘劑，在石材施工階段，考慮到帶有膠粘劑的石材背網與水泥膠粘劑的粘接性問題，會將背網和膠鏟掉，補刷石材防護劑后進行鋪裝施工。對于一些特殊的石材品種，因鏟掉背網后造成石材板材碎裂現象，因此施工時需要保留石材背網，此時背網膠采用環氧樹脂膠或水泥基膠粘劑。采用環氧樹脂膠粘劑粘貼的背網，在施工時如采用水泥砂漿的濕貼法，還需進行特殊的粘接工藝，如粘砂工藝，以增強與水泥砂漿的粘接強度，否則施工后會出現空鼓等現象。用于干掛的石材，背網不會對石材施工造成影響，同時會增強板材的正面抗風壓能力，減小因天然石材的各種缺陷造成的脫落風險，是提高石材幕墻安全性能的有效措施，一般采用環氧樹脂膠粘劑。不飽和樹脂膠粘劑粘接的背網耐久性差，對水性物質、堿性物質、紫外線等外界因素很敏感，時間久了會造成脫落，因此不飽和樹脂膠粘劑粘接的背網僅適用于短期的固定和增強，耐久性要求高的場合需要采用環氧樹脂膠粘劑粘接。
該工藝目前存在的主要問題是膠粘劑的種類與使用目的脫節，環氧樹脂型膠粘劑和水泥基膠粘劑存在固化時間長、黏稠度高，不易施工以及價格高等問題，使得大多數情況下仍使用不飽和樹脂膠粘劑，在保留背網的應用環境下常出現空鼓、脫落、強度低等問題。
2、石材表面滲膠
天然缺陷多的石材荒料在加工大板前要在真空條件下進行表面滲膠處理，可以減少板材的碎裂程度，提高板材的出材率。石材大板在加工過程中也要進行表面滲膠處理，可以有效地提高光澤度、彌補缺陷、增加強度等，對于某些顆粒較粗的花崗石材料，可以有效地消除雞爪紋現象。
用于該工藝的膠粘劑主要存在國內產品達不到國外產品使石材呈現柔和的鏡面光澤，洞石等石材需要的透明面膠使用后出現收縮、變色等質量問題。不少大理石和石灰石產品在使用后出現面膠脫落，造成產品外觀質量嚴重受損，影響到工程質量。

3、石材粘接修補用膠
石材的大量天然缺陷需要使用建筑膠粘劑修補，小洞和裂隙需要用膠粘劑填補，稍大些的需要本身石粉和膠粘劑粘補，再大一些的則需要石粒、石粉和膠粘劑共同補洞。大理石、石灰石類石材的裂紋需要進行整體粘接，石材拼接工藝也要求板塊之間進行粘接，要求使用環氧樹脂膠粘劑。
該工藝有很多安全隱患，有不少墻面干掛工程出現板塊脫落現象，主要問題是大量使用了不飽和樹脂膠粘劑的結果。石材的有關標準中規定在非結構承載時的一般性修補場合使用不飽和樹脂膠，僅限于小孔洞的修補，對于斷裂和工藝連接等場合需要使用環氧樹脂膠粘劑，同時還需要有金屬件的連接和加固。但由于價格和工藝方面的原因導致多數工程使用不飽和樹脂膠進行粘接，有些場合甚至還不使用金屬連接件。圖1為某一工程出現的石材脫落現象，存在巨大的安全隱患。

4、石材生產用膠
當前人造石生產使用的主要是不飽和樹脂膠粘劑和超薄石材復合板使用的改性環氧樹脂膠粘劑。人造石產品由于采用了不飽和樹脂膠作為粘接材料，導致產品耐紫外線老化性能差、不耐堿和水等，一旦工程應用在室外或采用水泥粘接法施工或遭受到水性物質的侵蝕，均可能出現變色、開裂、翹起等質量問題。
超薄石材復合板是一種新型的輕質石材裝飾材料，是將石材加工成1～8 mm的厚度，或者更薄，與其他材料復合而成。主要有石材-陶瓷復合板、石材-石材復合板、石材-玻璃復合板、石材-鋁蜂窩復合板。連接復合層的膠粘劑質量是該產品質量的關鍵，必須使用改性環氧樹脂膠粘劑，但是由于膠的性能差異較大，導致的工程質量問題不斷。

5、石材施工用膠粘劑
石材的粘貼工藝和填縫要求使用水泥基膠粘劑或反應型樹脂膠粘劑，主要是環氧樹脂型。但由于價格原因，大多數施工企業仍采用普通水泥砂漿類似粘貼瓷磚的方法來粘接墻地面石材，有的則采用107膠或108膠拌水泥（俗稱素水泥）粘接石材，造成石材工程出現空鼓、脫落等質量問題。同時國產的水泥基膠粘劑的技術還不成熟，而國外產品為粉狀可混合在水泥和沙子中，實現統一加水攪拌。粘接強度等性能與國外產品或合資品牌也存在差距，僅適用在一般性地面石材的粘接工程中。
石材粘接工程使用的填縫劑多采用水泥或砂子填縫，造成石材工程普遍呈現黑縫現象，嚴重的呈現縫隙污染。我國有關石材施工技術規程中明確規定石材的填縫材料宜采用樹脂材料，不僅通過配色可使石材呈現整體效果，同時實現抵消石材伸縮，達到防水、防污染等目的，大大提高石材應用技術水平。
石材是一種多孔、吸濕、不穩定、不均質材料，會因品種、產地、層理、方向等呈現不同的特性，也會因工藝和用途使用不同材料，因此應用在上面的輔助材料應有所不同。然而不少企業在干掛安裝時使用了不飽和樹脂膠，有的為了快速凝固而加大固化劑的用量，給工程留下許多安全隱患；還有的工程使用了不恰當的密封膠、結構膠，造成石材表面的油斑污染。
按照我國石材行業的發展和應用規劃，石材膠粘劑產品已作為石材行業重要的輔助材料加以研究和規范，并建立了相應的標準化質量體系。我國目前發布實施的有關石材用膠粘劑標準如下：
GB 24264—2009 《飾面石材用膠粘劑》，規定了石材生產用膠和施工用膠的各項性能要求；
GB/T 23261—2009 《石材用建筑密封膠》，規定了石材幕墻用密封膠的性能要求；
JC 887—2001《干掛石材幕墻用環氧膠粘劑》，規定了石材幕墻用環氧干掛膠的性能要求；
JC/T 989—2006《非結構承載用石材膠粘劑》，規定了石材粘接修補用不飽和樹脂膠（云石膠）的性能要求。

我國實施了JCG/T 60001—2007《天然石材裝飾工程技術規程》，明確了石材濕貼、干掛工程中設計、施工、安裝、驗收等遵循的技術規范，對石材、掛件、膠粘劑、密封劑、防護劑、清洗劑等材料作了規定，尤其對石材施工中用到的膠粘劑性能作了規定，技術水平接近歐美等國家。但由于當時沒有相應全面的石材用膠粘劑產品標準出臺，在吸收了國外經驗基礎上，該標準引用了JC/T 547—2005《陶瓷墻地磚膠粘劑》的試驗方法內容。
國內外在建筑密封膠、結構密封膠、粘接材料方面發展很快，也有相關標準規定，主要適用于建筑門窗和玻璃幕墻以及陶瓷粘接等。天然石材以其獨有的特性和建筑要求使得不是所有的膠粘劑都適合使用，國外是參照相關標準，在設計的基礎上依靠大量實驗來選取。根據與國外相關機構的技術研討和交流，歐美在石材濕貼方面參考了EN 12004:2001《瓷磚膠粘劑》的內容，并針對石材的特性，進行了局部調整。我國已出臺的石材干掛環氧膠粘劑和石材密封劑的國家行業標準，由于適用范圍有限對石材各種膠粘劑的規范還遠遠不夠，滿足不了實際的需求和安全保障。為了規范石材行業專用膠粘劑的技術要求，指導該類產品生產、使用和適用范圍，保障石材工程的安全和美觀，石材膠粘劑方面的標準還需要進一步細化和完善，將有利于提高產品質量。

裝飾石材產品越來越多地使用了膠粘劑，并安裝在高層建筑上，膠粘劑的性能已經直接影響到石材產品的安裝質量，危及到建筑物的安全性能。因此石材行業使用到的膠粘劑對涉及到安全的內容進行了強制性規定，例如：粘接強度、壓剪強度、沖擊強度、耐酸堿性、耐水紫外老化性、耐高溫、抗震性、抗凍融性能、有害物質含量以及與石材的相容性、污染性能等。適用范圍為裝飾石材粘接修補用膠粘劑、石材加固網用膠粘劑、安裝承載用膠粘劑、復合石材用膠粘劑、人造石用樹脂膠等。
石材行業的不斷發展和技術進步同時也對膠粘劑產品提出了更新更高的要求，如何解決耐久性和安全性問題，使石材表面更加堅固、耐磨，石材背網不僅堅固而且容易施工，石材幕墻的使用年限更長，石材粘貼施工更加便捷、牢固等等。需要我們攜起手來共同探索，完善適合我國國情和行業發展的飾面石材用各類膠粘劑，以達到國際先進技術水平，更好地指導我國石材行業的發展。

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