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1 前言
陶瓷砖抛光废渣主要是在陶瓷砖的研磨、抛光的过程中产生的，其成分主要是磨块中的碳化硅、氧化镁、氯化镁和砖细粉等。陶瓷砖抛光废渣因其颗粒粒径细小，比表面积高，另外还含有少量玻璃相，将其作为辅助胶凝材料，具有一定的理论基础。陶瓷砖抛光废渣具有火山灰活性，以其作水泥混合材，水泥胶砂强度活性指数可高达82%。
瓷砖粘结剂中通常需要添加石英砂作为骨料，瓷砖粘结剂用石英砂的市场指导价在200元/吨左右，价格较贵，笔者将石英砂换成价格低廉的河砂来充当骨料，并将抛光废渣作为辅助骨料制备瓷砖粘结剂，一是利用其火山灰活性，以其作水泥混合材，作为辅助胶凝材料，提高瓷砖粘结剂的强度，二是充当一部分细粉，减少河砂中细砂的加入，节约资源，降低瓷砖粘结剂的成本。这项研究对陶瓷抛光废渣的资源化利用具有重要的指导作用，有利于提高废料资源化利用的附加值和消耗量，具有重要的经济意义和社会环保意义。
本文以425水泥、30 ～ 60目河砂、抛光废渣为主要原料，以可再分散乳胶粉，羟丙基甲基纤维素为添加剂制备瓷砖粘结剂，利用正交法设计实验方案，采用极值分析法研究影响瓷砖粘结剂拉伸胶粘强度的主要工艺因素。
2 实验
2.1试验原料
P.O42.5R水泥：安徽海螺水泥股份有限公司；河砂：30 ～ 60 目，灵寿县振河矿产产品加工厂；羟丙基甲基纤维素（HPMC）：河南天禾新型建筑材料有限公司；可再分散乳胶粉：河南天禾新型建筑材料有限公司；陶瓷抛光废渣：广东某陶瓷厂提供。先将湿的抛光废渣充分烘干（含水率＜0.5％），然后将粉料团聚颗粒充分打散成一次颗粒。
2.2试验方法
本试验主要考察瓷砖粘结剂拉伸胶粘原强度、热老化后和浸水后拉伸胶粘强度。试件的制备、养护及检测方法均按标准JC / T 547- 2005《陶瓷墙地砖胶粘剂》中有关规定进行。
（1）瓷砖粘结剂粉料：按比例分别称量水泥、河砂、抛光废渣、可再分散乳胶粉及羟丙基甲基纤维素等各种原材料，加入混合容器中，充分混合均匀。
（2）瓷砖粘结剂胶浆配制：先将粉料对应用水量（水的添加量24 ～ 27%）加入搅拌容器中，加入对应粉料，用砂浆搅拌机充分搅拌均匀即可。
3 配方设计
基于前期的单因素试验，了解425水泥、30 ～ 60 目河砂、抛光废渣、可再分散乳胶粉和HPMC的添加量对瓷砖粘结剂拉伸胶粘原强度、热老化后和浸水后拉伸胶粘强度影响。选择影响拉伸胶粘强度的4个因素，三个水平，分别为：425 水泥（因素A：A1，A2，A3）、30 ～ 60 目河砂（因素B：B1，B2，B3）、抛光废渣（因素C：C1，C2，C3）及可再分散乳胶粉（因素D：D1，D2，D3）。设计四因素三水平正交表，开展正交实验。正交表表头见表1。
功效系数法：设正交设计考核n个指标，每个考核指标均有一个功效系数；如第i个考核指标的效果最好，规定该指标的功效系数为1，记作d=1；如第i 个考核指标的效果最差，规定该指标的功效系数为0，记作d=0；其余各考核指标的功效系数，规定为该指标值与最好指标的比值。功效系数：0≤di≤1。n个考核指标的功效系数的n次方根
规定为总功效系数。d值的大小用来表示n个考核指标总的优劣情况。
4 结果与讨论
运用极差分析法对表2 的正交实验结果寻求最佳工艺组合，提高瓷砖粘结剂的拉伸胶粘强度。总功率系数极差分析（见表4）表明，影响拉伸胶粘强度的因素主次顺序为：A＞D＞B＞C，兼顾试验结果以及配方的成本核算，最优实验组合为A3B1C2D3。
4.1水泥添加量对瓷砖粘结剂拉伸胶粘强度的影响
在水泥基瓷砖胶粘剂中，水泥水化生成的产物介于基层与瓷砖之间，并渗入到瓷砖背面的空隙中，起到咬合作用，从而达到粘结瓷砖的效果，这是一种化学粘结方式。理论上随着水泥掺量的增加，瓷砖胶的拉伸胶粘原强度、浸水后拉伸胶粘强度和热老化后拉伸胶粘强度都逐渐提高。因为随着水泥量的增加，会增加水泥水化产物的生成量，进而会增强胶粘剂与瓷砖的咬合作用，增大拉伸胶粘强度。由表2 可知，当水泥的添加量从20%增加到25%时，瓷砖粘结剂拉伸胶粘原强度从0.404MPa增大到0.595 MPa，瓷砖粘结剂浸水后拉伸胶粘强度从0.6 MPa增大到0.685 MPa，瓷砖粘结剂热老化后拉伸胶粘强度从0.53 MPa 增大到0.591 MPa，水泥的添加量超过25%，瓷砖粘结剂拉伸胶粘强度开始下降，这是由于水泥用量过多会影响体积稳定性，导致后期收缩过大，反而不利于强度的提升。水泥用量的增加会导致瓷砖胶的刚性增大，柔韧性降低。因此综合考虑胶砂比，水泥的最佳用量控制在25%，此时，瓷砖胶的拉伸粘结原强度、浸水后拉伸胶粘强度和热老化后拉伸胶粘强度可以达到JC / T 547- 2005标准要求的0.5 MPa。
4.2河砂添加量对瓷砖粘结剂拉伸胶粘强度的影响
水泥的水化过程是一个体积收缩的过程，适当加入砂子对维持后期的体积稳定性起到至关重要的作用。由表2 可知，在一定范围内，随着砂子含量的增大，拉伸粘结原强度、浸水后拉伸胶粘强度和热老化后拉伸胶粘强度提高。当河砂的添加量从25%增加到44%时，瓷砖粘结剂拉伸胶粘原强度从0.456 MPa 增大到0.595 MPa，瓷砖粘结剂浸水后拉伸胶粘强度从0.46 MPa 增大到0.685 MPa，瓷砖粘结剂热老化后拉伸胶粘强度从0.34MPa 增大到0.591 MPa，砂子的添加量超过44%，瓷砖粘结剂拉伸胶粘强度开始下降。这是由于砂子是一种瘠性料，砂子的加入可改善瓷砖胶粘剂的孔隙结构。砂子添加越多，瓷砖胶粘剂的密实程度越高，其与瓷砖的粘结就会越紧密，拉伸胶粘强度就会越高。
4.3抛光废渣添加量对瓷砖粘结剂拉伸胶粘强度的影响
陶瓷砖抛光废渣在瓷砖胶粘结中起到两个作用，一是利用其火山灰活性，以其作水泥混合材，作为辅助胶凝材料，提高瓷砖粘结剂的强度，二是充当一部分细粉，减少河砂中细砂的加入，节约资源。由表2可知，随着抛光废渣添加量的增加，样品的拉伸胶粘强度先有一个增加的趋势。当添加量超过25%时，样品的拉伸胶粘强度开始缓慢减小。当添加量达到35%时，样品的拉伸胶粘强度出现较快的下降。但基于抛光废渣对样品的拉伸胶粘强度影响较小以及多利用废渣的考虑，抛光废渣的最佳添加量控制在25～35%。
4.4胶粉的添加量对瓷砖粘结剂拉伸胶粘强度的影响
水泥基瓷砖粘结剂中重要的有机添加剂是可再分散乳胶粉，可再分散乳胶粉的添加对水泥基瓷砖粘结剂性能的改善具有十分明显的作用，对粘结剂的拉伸胶粘原强度、浸水后拉伸胶粘强度和热老化后拉伸胶粘强度都有明显的增强效果。随着胶粉用量的增加，瓷砖胶粘剂的拉伸胶粘原强度、浸水后拉伸胶粘强度和热老化后拉伸胶粘强度逐渐提高。胶粉在溶于水后逐步成膜，增强浸水后的拉伸胶粘强度。在本试验的水平内，当胶粉用量为1.8%及以上时，其浸水后拉伸胶粘强度和热老化后拉伸胶粘强度可以达到JC / T 547- 2005 标准要求的0.5 MPa，继续增加还有可能继续提高拉伸胶粘强度，但出于成本的考虑，胶粉掺量以1.4～1.8%为宜。
4.5本瓷砖粘结剂原料成本核算
配方中使用了425 水泥、河砂、抛光废渣、可再分散乳胶粉、羟丙基甲基纤维素（HPMC）等原料，海螺425 水泥580元/吨，河砂60元/吨，可再分散乳胶粉18000元/吨，羟丙基甲基纤维素24000元/吨，根据最优配方计算，本瓷砖粘结剂原料成本约590元/吨，成本优势显著。
5 结论
（1）通过正交试验，测得了425水泥、河砂、抛光废渣及可再分散乳胶粉对瓷砖粘结剂的拉伸胶粘强度的影响规律。由总功效系数极差分析法得出的水泥基瓷砖粘结剂较为理想的组成为：最优实验组合为A3B1C2D3。
（2）提高瓷砖胶粘剂中的水泥用量可以提高其拉伸胶粘原强度、浸水后拉伸胶粘强度和热老化后拉伸胶粘强度，水泥用量以25%为最佳。
（3）在不影响瓷砖胶粘剂的体积稳定性的情况下，调整河砂的添加量可以很好地改善瓷砖的粘结力。随着河砂的添加量由25%升至44%时，瓷砖粘结剂拉伸胶粘强度的逐渐提升。
（4）随着抛光废渣添加量的增加，样品的拉伸胶粘强度先有一个增加的趋势。当添加量超过25%时，样品的拉伸胶粘强度开始缓慢减小。当添加量达到35%时，样品的拉伸胶粘强度出现较快的下降。但基于抛光废渣对样品的拉伸胶粘强度影响较小以及多利用废渣的考虑，抛光废渣的最佳添加量控制在25～35%。
（5）随着胶粉用量的增加，瓷砖胶粘剂与瓷砖的界面粘结效果会显著增强，从而提高瓷砖胶的拉伸胶粘原强度、浸水后拉伸胶粘强度。胶粉可以改善瓷砖胶粘剂的柔韧性，其对瓷砖胶粘剂热老化后拉伸胶粘强度的提升起到了不可替代的作用。胶粉掺量以1.4～ 1.8%为宜。
