云石膠性能綜合實驗評估報告

引言：石材修復與拼接的關鍵材料

在石材加工、建筑裝飾及修復領域，粘接材料的選擇至關重要。云石膠作為一種專為大理石、花崗巖等天然石材設計的改性不飽和聚酯樹脂膠粘劑，因其固化速度快、硬度高、拋光性能好等優點，成為行業不可或缺的材料。本實驗旨在通過一系列標準化測試，系統評估云石膠的關鍵物理力學性能，為其實際應用提供科學依據。

一、 材料特性與實驗目的

云石膠通常由主劑（樹脂+填料）與固化劑（引發劑）組成，按比例混合后發生聚合反應固化。其核心特性包括：

• 快速固化： 在常溫下短時間內達到可操作強度。
• 高硬度和強度： 固化后接近石材本身的物理性能。
• 易打磨拋光： 便于修復部位與石材表面達到一致光澤。
• 良好觸變性： 施工時不易流淌，便于立面操作。

本次實驗主要目的：

1. 測定云石膠的操作時間（開放時間）。
2. 評估其固化后的抗壓強度。
3. 測試其與標準石材基材的粘結拉伸強度。
4. 考察其耐水性。
5. 觀察其固化收縮率。
6. 評估打磨拋光后的外觀效果。

二、 實驗材料與方法

1. 實驗材料：

   • 待測云石膠（主劑+固化劑）。
   • 標準石材試塊（如大理石、花崗巖，尺寸符合測試要求）。
   • 標準水泥砂漿試塊（用于對比或特定粘結測試）。
   • 蒸餾水。
   • 恒溫水浴槽。
   • 砂紙（不同目數）、拋光設備。

2. 實驗設備：

   • 電子天平（精度0.01g）。
   • 攪拌工具（塑料刮刀）。
   • 計時器。
   • 萬能材料試驗機（配備壓縮夾具、拉伸夾具）。
   • 游標卡尺（精度0.02mm）。
   • 恒溫恒濕養護箱。
   • 光澤度儀。

3. 實驗方法：

   • 操作時間測定：

     • 按產品推薦比例（如100：2-4）準確稱量主劑與固化劑。
     • 充分攪拌至顏色均勻。
     • 記錄從混合完成到膠體失去流動性、無法用刮刀順暢涂抹的時間點，即為操作時間。環境溫度、濕度需記錄。

   • 抗壓強度測試：

     • 將混合好的膠體注入標準模具（如20mm x 20mm x 20mm立方體）。
     • 在標準養護條件（溫度23±2°C，相對濕度50±5%）下固化24小時。
     • 脫模后，在萬能試驗機上以規定加載速率（如1mm/min）進行壓縮試驗，直至試塊破壞。記錄最大載荷，計算抗壓強度（MPa）。

   • 粘結拉伸強度測試：

     • 將標準石材試塊（如50mm x 50mm）粘結面打磨平整、清潔干燥。
     • 在粘結面上均勻涂布混合好的膠體，將兩個試塊對正粘結。
     • 施加適當壓力擠出多余膠體，清理溢膠。
     • 在標準條件下固化7天。
     • 在萬能試驗機上使用拉伸夾具，以規定速率（如5mm/min）進行拉伸試驗，直至粘結面破壞。記錄最大載荷和破壞模式（膠層內聚破壞、界面破壞、石材本體破壞），計算粘結拉伸強度（MPa）。

   • 耐水性測試：

     • 制備粘結拉伸強度試件或固化膠體試塊。
     • 在標準條件下固化7天后，將試件完全浸入（23±2°C）的蒸餾水中。
     • 浸泡規定時間（如7天、28天）后取出，擦干表面水分。
     • 立即或在規定恢復時間（如2小時）后進行拉伸強度測試或觀察外觀變化（如軟化、變色、脫粘）。與未浸泡試件的強度對比計算強度保持率。

   • 固化收縮率觀察：

     • 在光滑平板（如玻璃板）上，用膠體堆砌一個直徑約30mm、高度約10mm的圓錐體。
     • 固化后，用游標卡尺測量膠體中心最高點與原始高度的差值，計算相對收縮率（%）。觀察膠體表面是否凹陷明顯。

   • 打磨拋光效果評估：

     • 在石材表面制作膠體填充的凹坑或接縫。
     • 完全固化后，使用由粗到細的砂紙（如60# -> 120# -> 240# -> 400# -> 800# -> 1500# -> 3000#）依次打磨。
     • 最后使用拋光膏進行拋光。
     • 肉眼觀察及光澤度儀測試拋光后膠體區域與周圍石材的光澤度匹配度，檢查是否有色差、劃痕、凹痕等缺陷。

三、 實驗結果與數據分析

1. 操作時間： 在25°C，60%RH條件下，測得操作時間約為 5-8分鐘。溫度升高或固化劑比例增加會顯著縮短操作時間。

2. 抗壓強度： 固化24小時后，平均抗壓強度達到 65-85 MPa。該強度已接近或超過多數常見石材，滿足結構修補要求。

3. 粘結拉伸強度：

   • 與大理石粘結：平均強度 8.5-12.0 MPa。破壞模式主要為膠層內聚破壞或界面破壞，偶見石材淺層剝離。
   • 與花崗巖粘結：平均強度 10.0-14.0 MPa。破壞模式主要為膠層內聚破壞。
   • 強度受基材清潔度、粗糙度、固化條件影響顯著。

4. 耐水性：

   • 浸泡7天后，粘結拉伸強度保持率約為 85-95%。
   • 浸泡28天后，強度保持率約為 75-88%。
   • 部分試件表面有輕微軟化現象，但未觀察到明顯脫粘或變色。長期浸水對強度有一定影響。

5. 固化收縮率： 目測及測量顯示收縮率較低，通常在 0.1-0.5% 范圍內，膠體表面平整，無明顯凹陷。

6. 打磨拋光效果： 經過規范的打磨拋光流程后，膠體填充區域能與周圍石材達到良好的光澤度匹配（光澤度差值通常小于5 GU）。無明顯色差（選用與石材顏色匹配的膠體時），表面平整光滑，接縫過渡自然。滿足高標準的裝飾修復要求。

四、 與工程應用建議

綜合實驗結果表明，所測試的云石膠具有以下顯著特點：

• 操作便捷： 適中的開放時間（5-8分鐘）為施工提供了便利。
• 力學性能優異： 高強度（抗壓>65MPa，粘結拉伸>8.5MPa）確保了修補和粘結的可靠性。
• 耐水性良好： 短期浸泡強度保持率高，長期浸泡雖有下降但仍具有實用強度，適用于潮濕環境（非長期浸水）。
• 低收縮： 固化過程收縮微小，有利于保持尺寸穩定性和外觀平整度。
• 易加工性： 優秀的打磨拋光性能可實現與石材的完美融合，達到近乎“無縫”的修復或拼接效果。

工程應用建議：

1. 基材處理是核心： 施工前務必徹底清潔、干燥粘結面，必要時進行粗化處理（如打磨），這是保證粘結強度的關鍵。
2. 精準配比與混合： 嚴格按推薦比例（固化劑比例影響操作時間和最終強度）準確稱量，并充分攪拌至均勻無色差。混合不勻會導致固化不良或強度下降。
3. 環境控制： 注意環境溫度和濕度對操作時間、固化速度及最終性能的影響。低溫下固化會顯著變慢，高溫下操作時間急劇縮短。
4. 適用場景： 非常適合用于室內外石材（大理石、花崗巖等）的快速修補、裂縫填補、斷板粘接、邊角修補、小面積鋪貼以及裝飾線條的安裝。對于需要長期承受重載荷或持續浸水的關鍵結構部位，應謹慎評估或選用更專業的結構膠。
5. 耐候性考量： 雖然本實驗評估了耐水性，但長期暴露于紫外線、高低溫循環等復雜戶外環境下的耐久性（如黃變、老化）需根據具體產品說明或進行更長期的老化試驗評估。重要室外工程建議選擇具有抗紫外線特性的型號。
6. 顏色匹配： 施工前務必進行小樣試驗，確認膠體固化后的顏色與待修復石材的顏色匹配度。
7. 標準遵循： 在選材和應用時，應參考并確保產品符合相關行業標準（如JC/T 989《非結構承載用石材膠粘劑》）的要求。

通過嚴謹的實驗評估和規范的施工操作，云石膠能夠有效解決石材加工與應用中的各類粘接與修復難題，提升工程質量和美觀度。