基于t檢驗法陶瓷磚吸水率試驗研究

鄭 靚

(廣東省建筑科學研究院集團股份有限公司 廣州 510500)

前言

陶瓷磚是最常用的裝飾裝修材料之一，對于提高居住及辦公環境的舒適度和美觀性起到重要作用[1]。陶瓷磚的主要性能包括外觀質量、尺寸偏差、吸水率、破壞強度、耐磨性和抗釉裂性等。其中吸水率是最重要的參數之一，是決定陶瓷磚質量優劣的重要指標[2]。國標GB/T 4100-2015《陶瓷磚》采用吸水率指標作為陶瓷分類的依據[3]。通常吸水率是指干燥狀態下單位質量陶瓷磚達到飽和吸水時，吸收水分的質量占陶瓷磚質量的百分比。現行陶瓷磚吸水率試驗方法主要為國標GB/T 3810.3-2016《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》，其中規定了兩種方法，分別為煮沸法和真空法[4]。標準對兩種方法的適用性及差異并無說明，關于這方面的研究報報道也甚少，且標準中對試驗過程也存在部分不明確之處。筆者基于統計學中常用的t檢驗法對陶瓷磚吸水率的兩種試驗方法及不同試驗條件進行研究分析，獲得大量試驗結果，為能夠選擇更合理的吸水率試驗方法提供依據。

1 試驗

1.1 試驗方法

筆者研究了四種不同的試驗方法或試驗條件，具體如下詳述。

1)真空法1：根據GB/T 3810.3-2016規定，將陶瓷磚豎直放入真空容器中，使磚互不接觸。抽真空至(10±1) kPa，保壓 30min后停止抽真空，加入足夠水將磚覆蓋并高出5 cm，在水浸泡過程中保持壓力(10±1) kPa，讓磚浸泡15 min后取出測量。

2)真空法2：將陶瓷磚豎直放入真空容器中，使磚互不接觸。抽真空至(10±1) kPa，保壓30 min后停止抽真空，加入足夠水將磚覆蓋并高出5 cm。打開氣閥，使試驗腔內壓力恢復至標準大氣壓，讓磚浸泡15 min后取出測量。

3)煮沸法1：將磚豎直放在裝有去離子水的加熱容器中，使磚互不接觸，磚的上部和下部保持5 cm深度的水。將水加熱至沸騰并保持煮沸2 h。然后切斷熱源，使磚完全浸泡在水中冷卻至室溫，并保持4±0.25 h后取出測量。

4)煮沸法2：將去離子水換成自來水，其他過程同煮沸法1。

1.2 試驗方案

取國標GB/T 4100-2015規定的五種不同吸水率的瓷磚，分別為:

1)G類：吸水率E≤0.5%；

2)H類：吸水率0.5%

3)J類：吸水率3%

4)K類：吸水率6%

5)L類：吸水率E>10%。

取上述5種規格且邊長為600 mm的陶瓷磚各5塊，按照GB/T 3810.3-2016的取樣方法，在每塊整磚中取4塊樣品，分別采用上述四種試驗方法進行吸水率測定。

2 試驗結果與分析

2.1 試驗結果

四種不同試驗方法的吸水率結果見表1所示。

表1 吸水率試驗結果(%)

續表1

2.2 t檢驗法分析

t檢驗法是用t分布理論來推論差異發生的概率，從而比較兩個平均數的差異是否顯著。t檢驗分為單總體t檢驗和雙總體t檢驗兩種形式。其中，單總體t檢驗是檢驗一個樣本平均數與一個已知的總體平均數的差異是否顯著。雙總體t檢驗是檢驗兩個樣本平均數與其各自所代表的總體的差異是否顯著。筆者采用雙總體t檢驗法分析以下不同試驗方法是否存在顯著性差異，具體為:

1)真空法1/真空法2；

2)真空法2/煮沸法1；

3)煮沸法1/煮沸法2。

具體分析步驟如下：

1)建立假設，確定檢驗水平α1=0.05、α2=0.01。

H0：μ1=μ2(零假設，假定兩個總體平均數之間沒有顯著差異)。

H1：μ1≠μ2(備擇假設，假定兩個總體平均數之間具有有顯著差異)。

2)計算統計量t值，計算公式如下。

(1)

(2)

3)根據自由度df=n-1，查t值表，本研究中n=5，找出規定的t理論值并進行比較。理論值差異的顯著水平為0.05或0.01。不同自由度的顯著水平理論值記為t(df)0.01和t(df)0.05。若t≥t(df)0.01表示差異非常顯著，t≥t(df)0.05表示差異顯著，t

表2 t值計算結果

從表2計算結果可以得出，對于所有類別的瓷磚，不論采用真空法1或真空法2，t值均小于t(df)0.05，即兩種方法吸水率試驗結果無顯著性差異。該結果說明采用真空法，保壓30 min后停止抽真空，并加入足夠水將磚覆蓋，在水浸泡過程中容器內真空度的大小對試驗結果無顯著影響，無需進行保壓或繼續抽真空。對于所有類別的瓷磚，不論采用煮沸法1或煮沸法2，t值均小于t(df)0.05，即兩種方法吸水率試驗結果無顯著性差異，從而說明浸泡用水不論采用自來水或是蒸餾時，其結果無顯著差異。因此，可以選擇采用自來水試驗，以節約成本。值得注意的是，采用自來水，其吸水率試驗結果的平均值略高于蒸餾水。

現行陶瓷吸水率的試驗方法GB/T 3810.3-2016《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》對真空法和沸煮法適用性及差異并無條文說明，關于這方面的研究報道也甚少。由表1試驗結果可以看出，對于所有類別的瓷磚，采用真空法2，其吸水率試驗結果略高于沸煮法1。由表2計算結果得出，對于G類和L類陶瓷磚，t值小于t(df)0.05，說明兩種方法試驗結果無顯著性差異。對于H類陶瓷磚，t值大于t(df)0.05，說明對于該類陶瓷磚，真空法和煮沸法的試驗結果存在顯著差異；對于J類和K類，t值大于t(df)0.01，說明兩種方法試驗結果差異非常顯著，試驗結果不可以等效。值得注意的是，對于所有類別的瓷磚，真空法試驗結果均略大于煮沸法試驗結果，其原因在于采用抽真空的方法，陶瓷磚內部孔隙中的氣體在負壓作用下容易排除，使得水更加容易進入孔隙所致。

3 結論

通過t檢驗法對以上四種不同吸水率試驗方法的分析研究得出以下結論。

1)采用真空法，瓷磚在浸泡過程期間容器內真空度大小，對試驗結果無顯著影響。因此該階段，容器內無需保壓或繼續抽真空。

2)采用自來水或蒸餾水作為試驗用水，試驗結果無顯著差異。因此，可以選擇采用自來水試驗，以節約成本。

3)對于真空法和煮沸法之間的差異，G類和L類陶瓷磚的試驗結果無顯著性差異；H類陶瓷磚試驗結果存在顯著差異；J類和K類陶瓷磚試驗結果存在非常顯著差異。此外，真空法試驗結果均略大于煮沸法試驗結果，其原因在于采用抽真空的方法，陶瓷磚內部孔隙中的氣體在負壓作用下容易排除，使得水更加容易進入孔隙所致。