Fuller曲线在瓷砖胶中河沙级配的选择和应用*

冉东升

(咸阳东方雨虹建筑有限公司 陕西 咸阳 713200)

瓷砖胶一般由河沙、水泥、以及各种外加助剂组成，它作为一种新型的建筑粘结剂，其用途十分广泛。尤其是外墙砖的粘结使用，能够增强瓷砖的附着力，更好地保证外墙瓷砖[1]不会脱落，以免造成危险。笔者通过河沙级配[2]的调整来分析对瓷砖胶性能的影响。

1 试验部分

1.1 原材料

水泥：海螺42.5水泥；河沙：市售(级配自调)；其他市售外加助剂。

1.2 主要仪器

拉拔试验机，LBY-V，北京天誉科技有限公司；水泥胶砂搅拌机，无锡建仪仪器机械有限公司；标准振筛机。

1.3 基础配方

试验采用符合JC/T 547-2017陶瓷墙地砖胶粘剂的C1型瓷砖胶，如表1所示。

表1 基础配方

1.4 试验方法

首先，Fuller曲线[3]是一种骨料理想级配的曲线，按确定比例混合时，原则上会达到最紧密堆积，此时该材料体系具有最小空隙率，基础公式如下：

P=100×[(d/Dmax)]n

其中，P为小于粒径d的百分比(%)；d为筛孔尺寸(mm)；Dmax为骨料最大粒径(mm)；n为指数。

2 结果与讨论

Fuller曲线在瓷砖胶应用中指数n的确定，瓷砖胶行业中常将0.425目网孔作为河沙挑选的上限，则假定若最大沙颗粒的粒径为0.425 mm(40目标准筛网)。若P的约束条件为：通过0.075 mm(200目标准筛网)可认为石粉，占比小于5%时候，认为下限级配合适。通过0.212(70目标准筛网)，占比大于65%时候，认为上限级配合适。

(1)先假定指数为1.7，则公式为P=100×[(d/Dmax)]1.7河沙Fuller曲线计算体系的理想级配如图1所示。

从图1可以看出，通过0.075 mm(200目标准筛网)含量为5.24%，下线稍微偏细。上限通过0.212 mm(70目标准筛网)为30.66%，上限偏粗，与约束指标背离。

图1 河沙Fuller曲线计算体系理想级配(1)

若指数为1.8，河沙Fuller曲线计算体系的理想级配如图2所示。

从图2可以看出，通过0.075 mm(200目标准筛网)含量为4.41%，合适；通过0.212 mm(70目标准筛网)含量为28.6%，上限不合适。将指数调高后，上限和下限通过率均会偏低，出现背离不符合调整趋势。

结论：Dmax=0.425 mm，不符合限定条件。

图2 河沙Fuller曲线计算体系理想级配(2)

(2)若最大沙颗粒的粒径为0.25 mm(60目标准筛网)。P的约束条件为：通过0.075 mm(200目标准筛网)占比小于5%时候，认为下限级配合适。通过0.212 mm(70目标准筛网)，占比大于65%时候，认为上限级配合适。

若指数为2.4，河沙Fuller曲线计算体系的理想级配如图3所示。

图3 河沙Fuller曲线计算体系理想级配(3)

从图3可以看出，通过0.075 mm(200目标准筛网)含量为5.56%，不合适；通过0.212 mm(70目标准筛网)含量为67.32%，合适。

将指数调为2.5，河沙Fuller曲线计算体系的理想级配如图4所示。

图4 河沙Fuller曲线计算体系理想级配(4)

从图4可以看出，通过0.075 mm(200目标准筛网)含量为4.93%，合适；通过0.212 mm(70目标准筛网)含量为66.22%，合适。

将指数调为2.6，河沙Fuller曲线计算体系的理想级配，如图5所示。

图5 河沙Fuller曲线计算体系理想级配(5)

图6 河沙Fuller曲线计算体系理想级配(6)

从图5可以看出，通过0.075 mm(200目标准筛网)含量为4.37%，合适；通过0.212 mm(70目标准筛网)含量为65.14%，合适。

指数调为2.7，河沙Fuller曲线计算体系的理想级配，如图6所示。

从图6可以看出，通过0.075 mm(200目标准筛网)含量为3.87%，合适；通过0.212 mm(70目标准筛网)含量为64.07%，上限不合适。

结论：Dmax=0. 25 mm，Fuller曲线公式为P=100×[(d/Dmax)](2.5-2.6)，为适合约束条件下P的公式。

(3)约束条件P下，Fuller曲线公式验证。实验室配置好A、B、C、D、E，共5组样品级配河沙，配制成C1型瓷砖胶，做性能验证。

不同级配沙对瓷砖胶原粘结的影响，按照标准JC/T 547-2017对五组样品河沙配制好的C1型瓷砖胶进行处理。测试性能如图7所示。

图7 河沙Fuller曲线计算体系理想级配(7)

从图7可以看出，随着指数n的调整，原粘结强度呈先下降后上升，然后再下降的趋势，其中C、D组的原粘结强度较好。

不同级配沙对瓷砖胶晾置粘结的影响，按照标准JC/T 547-2017对五组样品河沙配制好的C1型瓷砖胶进行处理。测试性能如图8所示。

图8 河沙Fuller曲线计算体系理想级配(8)

从图8可以看出，晾置粘结的变化趋势随着指数n的调整，原粘结强度呈先下降后上升，然后再下降的趋势，其中C、D组的晾置粘结强度较好。

(1)瓷砖胶中骨料河沙级配的优化，能够提升瓷砖胶的粘结性能。

(2)在瓷砖胶的应用方面，Fuller曲线用于指导河沙级配的选择时候，最大粒径的选取以及指数n的确定，对河沙级配以及瓷砖胶性能都有着较大影响。

(3)当河沙最大粒径选取0.25 mm(60目标准筛网)时，Fuller曲线公式为P=100×[(d/Dmax)](2.5-2.6)，为适合约束条件下P的公式。满足瓷砖胶的河沙级配选择和性能的最佳要求。