真空度對干壓陶瓷磚吸水率的影響

董 飛 李莉莉 申玉芳

（1中國建筑材料檢驗認證中心有限公司，北京100024）（2有色金屬及材料加工新技術教育部重點實驗室， 廣西 541004）

1 前言

吸水率是評價干壓陶瓷磚內在質量優劣的重要指標之一，它的大小對干壓陶瓷磚的強度、線性膨脹、抗凍性、抗沖擊等性能有著重要的影響。吸水率大表明干壓陶瓷磚內部空隙多，結構疏松，強度低，反之表明燒結程度好，內部空隙少，結構致密，強度高[1]。吸水率檢測結果的判定，甚至還會影響到批次產品的綜合判定，使本應合格的產品判為不符合標準的不合格品。同時，干壓陶瓷磚吸水率的變化還能反映出原料的變化以及球磨細度、成形壓力和燒成溫度等工藝參數的變化和波動[2，3]，對于穩定生產、提高產品質量有著重要的指導作用。所以，無論質檢部門和生產企業都對干壓陶瓷磚的吸水率作為必須檢測的內容之一。

ISO10545-3 1995和GB/T3810.3-2006均主要采用真空法測試干壓陶瓷磚的吸水率。真空法是利用抽真空將裝有試樣的容器與外界形成負壓，排除試樣開口氣孔中的氣體，使水注滿開口氣孔。故真空度將是影響干壓陶瓷磚吸水率測定值的主要因素，由于我國地域遼闊，氣候環境差異較大，特別是在潮濕悶熱的夏季，外界大氣壓強加大，再加上真空儀器的精密度不夠十分精確，往往很難使真空度達到國家標準的要求，造成干壓陶瓷磚吸水率的測定值不夠準確，結果導致由于吸水率不符合標準而造成干壓陶瓷磚成為不合格品。那么，真空度的不足對吸水率測試的結果到底有多大的影響？為了弄清這一問題，筆者采用真空法對同一試樣在不同真空度下測定其吸水率，找出各類的干壓陶瓷磚的偏差。

2 儀器設備

試驗所用儀器設備如下：

1) 烘箱：工作溫度溫度為110℃±5℃；

2) 真空箱；

3) 電子天平：精度為0.0001g；

4) 干燥器；

5) 麂皮；

6) 蒸餾水：實驗室2級水；

3 試驗原理

材料的吸水性是指材料在水中吸收水分的性質，吸水性的大小即材料的吸水能力用吸水率表示。干壓陶瓷磚吸水率產生的主要原因是燒結后的產品，仍或多或少的殘留一些氣孔。該氣孔的形成，有的是坯料中某些成分（如碳酸鹽、硫酸鹽等）在高溫燒制過程中分解放出的氣體所致，有的是坯體在燒結過程中氣體未被液相完全填充所致。而真空法測定干壓陶瓷磚的吸水率，是利用抽真空將裝有試樣的容器與外界形成負壓，排除試樣開口氣孔中的氣體，使水注滿開口氣孔[4]。

4 試驗方案

根據產品標準，干壓陶瓷磚按不同的吸水率分為5類，每類為同一品牌的同一批次產品，每類取15塊磚作為樣品，每5塊為一組利用真空法分別在國家標準要求值10Kpa和低于要求值9Kpa、8Kpa測定其吸水率。

5 試驗方法

按照GB/T3810.3-2006《陶瓷磚試驗方法第3部分 吸水率、顯氣孔率、表觀相對密度和容重的測定》中的試驗方法進行測定。將準備好的樣品放在110℃±5℃烘箱中烘至恒重，即每隔24h兩次連續稱量的質量之差小于0.1%，在干燥器內冷卻至室溫。稱量并記錄每塊試樣的質量。然后將樣品豎直地放在真空箱中，使樣品互不接觸，加入蒸餾水將磚覆蓋并至少高出5cm。抽真空至（10～8）KPa，保持30min后停止抽真空，讓磚浸泡15min 。用一塊擰干的浸濕過的麂皮輕輕擦干每塊樣品的表面，稱重，記錄每塊試樣的稱量結果。[5]

6 吸水率的結果表示

每塊磚的吸水率，用干磚的質量分數表示，計算公式如下：

式中：

m1——干磚的質量，g；

m2——磚在真空下吸水飽和的質量，g；

E——測定的吸水率.

7 試驗結果

按照上面的方法和結果表示，對瓷質磚、炻瓷磚、細炻磚、炻質磚和陶質磚采用真空法真空度分別在10KPa、9 KPa和8 KPa下測試的吸水率結果如下：

表1 瓷質磚在不同真空度下的吸水率 （%）

表2 炻瓷磚在不同真空度下的吸水率 （%）

表3 細炻磚在不同真空度下的吸水率 （%）

表4 炻質磚在不同真空度下的吸水率 （%）

表5 陶質磚在不同真空度下的吸水率 （%）

表6 干壓陶瓷磚的分類

表7 各類干壓陶瓷磚的吸水率偏差與真空度偏差的關系

從表1至表5可以看出，由于真空度不同，同一樣品采用相同的方法所測得的吸水率也不相同，結果表明，真空度偏小時，測試的吸水率也將會偏低。

8 分析與討論

由于《陶瓷磚》國家標準是按照吸水率的大小對干壓陶瓷磚的分類的，共分為5類，見表6[5]。

為了更明確地表示真空度的偏差對各類干壓陶瓷磚吸水率影響的大小，分別用表7 各類干壓陶瓷磚的吸水率偏差與真空度偏差和圖1不同真空度偏差下各類干壓陶瓷磚的吸水率偏差曲線表示他們之間的關系。

表7和圖1是在真空度偏小1 KPa和2 KPa時，測試的各類干壓陶瓷磚的吸水率偏差值以及曲線圖。從表7和圖1可以看出，在真空度不足的情況下測試的各類干壓陶瓷磚的吸水率都要偏小，在真空度低于標準要求2Kpa時，吸水率可偏小到0.8%左右。這是由于吸水率實際上反映的是干壓陶瓷磚內部氣孔率的情況，一般說來，氣孔率高吸水率大，氣孔率低吸水率小。而真空法檢測干壓陶瓷磚的吸水率時，是利用抽真空將裝有試樣的容器與外界形成負壓，排除試樣開口氣孔中的氣體，使水注滿開口氣孔。當真空度不足時，有可能不能使存在于試樣開口氣孔中的氣體完全被抽出，浸泡時開口氣孔不能被水完全進入，因此在真空度偏低的情況下測試的干壓陶瓷磚吸水率將會偏小。而干壓陶瓷磚是按照吸水率的大小來分類的，不同類的干壓陶瓷磚的物理性能指標也不一樣，如果測試吸水率時抽真空度不足，這樣測試的結果吸水率比實際值偏小，干壓陶瓷磚歸類也比實際高一類別，其于物理性能的指標要求也高，在這種情況下有可能使本來符合標準要求的干壓陶瓷磚而由于指標的提高成為不合格產品。例如，某一生產企業利用真空法對生產的干壓陶瓷磚進行吸水率的測試，以此結果作為對干壓陶瓷磚進行分類。可由于企業內部真空設備精確度不高，再由于人員工作態度不高嚴謹，在真空度沒有抽到標準要求、浸泡時間不足的情況下，對試樣進行稱量和計算。在這種情況下測定的結果吸水率已接近10%，但按照測試結果仍然為第四類-炻質磚，故產品說明和包裝上面應該打印產品符合GB/T4100.4-2006國家標準，其余的性能也應該滿足國家標準GB/T4100.4-2006的指標要求。但是，從上面的試驗知道，由于真空度不足和浸泡時間不夠，以自測定的吸水率值比實際值便小，如果而按照國家標準要求，真空度為10KPa測得的吸水率就要大于10%，應該歸于第5類—陶質磚，其余的性能滿足國家標準GB/T4100.5-2006的指標要求也就可以了。

圖1 不同真空偏差下陶瓷磚吸水率的偏差曲線

所以，利用正確的測試方法，嚴格按照標準的要求來控制干壓陶瓷磚的內在質量，對于企業指導生產管理，提高企業的產品質量和信譽，使企業在激烈的市場競爭中立于不敗之地具有重要的意義。

[1] 江崑.關于干壓陶瓷磚吸水率檢測方法的探討[J].中國科技信息，2005（15）：26.

[2] 賀東強. 干壓陶瓷磚質量問題分析[J].陶瓷，2006（2）：36～37.

[3] 徐玉揚.陶瓷磚吸水率檢驗結果的判定[J].江蘇陶瓷，2001（4）：35～36.

[4] 趙江偉，梁柏清，等.陶瓷磚吸水率測試方法的探討[J].陶瓷，2010（1）：28～30.

[5] GB/T3810.3-2006，陶瓷磚試驗方法 第3部分 吸水率、顯氣孔率、表觀相對密度和容重的測定[S].北京：中國標準出版社,2006.

[6] GB/T4100-2006，陶瓷磚[S].北京：中國標準出版社,2006.