陶質內墻磚坯體研究

摘 要：本文采用硅灰石或透輝石及石灰石等含鈣鎂礦物作為瓷片坯體的主要原料，產品燒成周期短、品質穩定、無后期龜裂。

關鍵詞：石灰石；收縮率；吸濕膨脹

1 引 言

陶質內墻磚，俗稱瓷片，普遍采用硅灰石或透輝石及石灰石或滑石作為坯體原料，生產產量大、品質穩定、花色繁多、圖案清晰，是較為理想的室內裝飾材料。

2 坯體特性

要設計出一個良好的陶質內墻磚坯體配方，首先需從內墻磚坯體的特性入手分析。現代陶質內墻磚坯體必須具有兩個基本特性：

2.1低的燒成收縮

陶質內墻磚貼在室內墻面上，在最初設計時必須保證使用中坯體能良好地附著而不易掉落，而且掉落不易傷人。這就要求瓷片必須具有良好的吸水性能，并與墻體材料保持一致的吸水性，而且要求產品薄且輕。要保持一定的吸水率，瓷片的燒成溫度普遍不高，因此坯體在燒成時不會出現過多的玻化，坯體必然收縮小。傳統的瓷質磚坯體通常會有8%~10%的收縮預期要求，而陶質內墻磚坯體燒成收縮更小，約為1%。用這種“低收縮坯體”生產的磚趨向于一個固定的尺寸，它對窯爐局部區域燒成條件的變化較不敏感，生產更容易控制。

現在也有許多瓷質仿古磚或者是拋光磚上墻作為內墻磚使用，且通常為大規格，其缺點有：一是價格昂貴，二是磚體較重，掉落容易傷人，因此對鋪貼有非常高的要求，三是圖案及花色沒有普通陶質內墻磚豐富，且圖案也不如陶質內墻磚清晰。四是陶質本身具有吸水吸潮透氣的功能，能較好地保持室內濕度與溫度。所以陶質內墻磚還是廣大家居用戶的普遍首選。

2.2磚必須抗龜裂又具有一個低的吸濕膨脹

陶質內墻磚因為具有較高的吸水率，在使用中必然經常吸潮，坯體吸濕會發生膨脹，釉面會經受拉壓力，或者因為溫度發生變化，經受急冷急熱作用發生熱膨脹而產生釉裂，即龜裂現象。另外一個問題就是必須保證坯體吸濕后膨脹小，否則坯體吸濕后易變形，不僅易龜裂，而且磚變形后與墻體的附著不好，易剝落。

3 實際生產使用配方

根據以上特性要求，本文設計并試驗了很多配方，如表1所示。最終得到一個良好的坯體配方5#，其原料的化學組成見表2。

經過系列試驗，以上8個配方的試驗結果如下：

（1） 1#配方坯體易出現黑心，其它無黑心問題；

（2） 6#、7#、8#收縮都偏小，收縮率<1%；

（3） 4#收縮較大，達1.7%；

（4） 2#、3#、5#配方都較好，收縮率約為1.1%~1.3%；

（5） 8#配方生坯強度略顯不足。

選擇5#配方，球磨細度為250目篩余1.5%~2.3%，坯體成形壓力為300bar，燒成溫度為1125℃。坯體收縮約1.2%，燒成溫度升高至1140℃以上，坯體收縮增加，且尺寸變化大，達2mm。

4 配方組成分析

在保證強度的前提下，粘土類原料的用量要嚴格控制，因為其燒失量較大，易于造成產品燒不透。葉臘石原料因為燒成收縮與燒失量都小，可作為骨架料使用。硅灰石與透輝石在燒成中基本不發生晶體結構變化，非常適合快速燒成。

通常情況下，坯體在高溫下會有液相產生，液相有利于坯體的燒結反應，但液相的吸濕膨脹也相對比較高。從上述配方及原料化學組成分析，陶質內墻磚坯體的燒成溫度一般在1120℃左右，基本上沒有液相產生。如果配方中采用鉀、鈉長石，由于長石類原料的Na+和K+ 離子產生液相的溫度較低，實際上燒成溫度會受到嚴格控制。相反，如果使用含鈣(鎂)礦物會產生一種Ca-Al-Si化合物，它具有較低的吸濕膨脹。

陶質內墻磚擁有一個相對高的孔隙度，其吸水率高達18%左右，此孔隙度勢必趨向于高的吸濕膨脹。使用石灰石的坯體能獲得低至0.06%的吸濕膨脹，這種“后期膨脹”在使用溫度達500℃時，其膨脹系數為0.06%~0.08%，。

由于吸水率接近18%，開口氣孔(顯氣孔)大約達36%，這是由于燒結過程沒有出現任何明顯的玻化現象。而由于沒有液相產生，所以其吸濕膨脹低。當然如果液相本身數量較多，坯體燒結完全瓷化，坯體內基本無孔隙，此時吸水率接近于零，坯體本身也不會產生吸濕膨脹的問題。

滑石是一種硅酸鎂和一部分蒙脫石或者蒙脫石團，理論分子式為3MgO·4SiO2·H2O，是一種較為廉價的鎂熔劑來源，它可賦予坯體低收縮、高強度和良好的抗龜裂性能。含有滑石的坯體高溫燒成后會生成堇青石（2MgO·2Al2O3·5SiO2），它賦予產品低熱膨脹特性，因此這種坯體有良好的抗熱沖擊性能，適合于制備炊具、餐具等。在低溫燒成的坯體(燒成溫度低于1200℃)中，滑石能增加熱膨脹，因為在這個溫度產生了高膨脹的礦物頑輝石和石英。另外，坯體吸濕膨脹減小，因而可減少坯體的后期龜裂。

5 結 論

陶質內墻磚因為其產品價格便宜、花色豐富、圖案清晰，一直是室內裝飾的主要建筑材料，在選擇坯體配方時需注意如下幾點：

（1） 陶質內墻磚因其吸水率高達18%，會帶來吸濕膨脹的問題，在坯體配方設計與生產時必須嚴格控制好燒成溫度，保證坯體燒結但基本沒有玻化。

(2) 應盡量避免使用含鉀鈉的原料，最好使用石灰石或滑石類含鈣鎂的原料，這樣能保證較低的吸濕膨脹。

（3） 使用葉臘石、硅灰石等燒失量小、本身不會發生晶化反應的原料，可是產品進行快速燒成，增加產量。