基于t检验法陶瓷砖吸水率试验研究

郑 靓

(广东省建筑科学研究院集团股份有限公司 广州 510500)

前言

陶瓷砖是最常用的装饰装修材料之一，对于提高居住及办公环境的舒适度和美观性起到重要作用[1]。陶瓷砖的主要性能包括外观质量、尺寸偏差、吸水率、破坏强度、耐磨性和抗釉裂性等。其中吸水率是最重要的参数之一，是决定陶瓷砖质量优劣的重要指标[2]。国标GB/T 4100-2015《陶瓷砖》采用吸水率指标作为陶瓷分类的依据[3]。通常吸水率是指干燥状态下单位质量陶瓷砖达到饱和吸水时，吸收水分的质量占陶瓷砖质量的百分比。现行陶瓷砖吸水率试验方法主要为国标GB/T 3810.3-2016《陶瓷砖试验方法 第3部分：吸水率、显气孔率、表观相对密度和容重的测定》，其中规定了两种方法，分别为煮沸法和真空法[4]。标准对两种方法的适用性及差异并无说明，关于这方面的研究报报道也甚少，且标准中对试验过程也存在部分不明确之处。笔者基于统计学中常用的t检验法对陶瓷砖吸水率的两种试验方法及不同试验条件进行研究分析，获得大量试验结果，为能够选择更合理的吸水率试验方法提供依据。

1 试验

1.1 试验方法

笔者研究了四种不同的试验方法或试验条件，具体如下详述。

1)真空法1：根据GB/T 3810.3-2016规定，将陶瓷砖竖直放入真空容器中，使砖互不接触。抽真空至(10±1) kPa，保压 30min后停止抽真空，加入足够水将砖覆盖并高出5 cm，在水浸泡过程中保持压力(10±1) kPa，让砖浸泡15 min后取出测量。

2)真空法2：将陶瓷砖竖直放入真空容器中，使砖互不接触。抽真空至(10±1) kPa，保压30 min后停止抽真空，加入足够水将砖覆盖并高出5 cm。打开气阀，使试验腔内压力恢复至标准大气压，让砖浸泡15 min后取出测量。

3)煮沸法1：将砖竖直放在装有去离子水的加热容器中，使砖互不接触，砖的上部和下部保持5 cm深度的水。将水加热至沸腾并保持煮沸2 h。然后切断热源，使砖完全浸泡在水中冷却至室温，并保持4±0.25 h后取出测量。

4)煮沸法2：将去离子水换成自来水，其他过程同煮沸法1。

1.2 试验方案

取国标GB/T 4100-2015规定的五种不同吸水率的瓷砖，分别为:

1)G类：吸水率E≤0.5%；

2)H类：吸水率0.5%

3)J类：吸水率3%

4)K类：吸水率6%

5)L类：吸水率E>10%。

取上述5种规格且边长为600 mm的陶瓷砖各5块，按照GB/T 3810.3-2016的取样方法，在每块整砖中取4块样品，分别采用上述四种试验方法进行吸水率测定。

2 试验结果与分析

2.1 试验结果

四种不同试验方法的吸水率结果见表1所示。

表1 吸水率试验结果(%)

续表1

2.2 t检验法分析

t检验法是用t分布理论来推论差异发生的概率，从而比较两个平均数的差异是否显著。t检验分为单总体t检验和双总体t检验两种形式。其中，单总体t检验是检验一个样本平均数与一个已知的总体平均数的差异是否显著。双总体t检验是检验两个样本平均数与其各自所代表的总体的差异是否显著。笔者采用双总体t检验法分析以下不同试验方法是否存在显著性差异，具体为:

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。

具体分析步骤如下：

1)建立假设，确定检验水平α1=0.05、α2=0.01。

H0：μ1=μ2(零假设，假定两个总体平均数之间没有显著差异)。

H1：μ1≠μ2(备择假设，假定两个总体平均数之间具有有显著差异)。

2)计算统计量t值，计算公式如下。

(1)

(2)

3)根据自由度df=n-1，查t值表，本研究中n=5，找出规定的t理论值并进行比较。理论值差异的显著水平为0.05或0.01。不同自由度的显著水平理论值记为t(df)0.01和t(df)0.05。若t≥t(df)0.01表示差异非常显著，t≥t(df)0.05表示差异显著，t

表2 t值计算结果

从表2计算结果可以得出，对于所有类别的瓷砖，不论采用真空法1或真空法2，t值均小于t(df)0.05，即两种方法吸水率试验结果无显著性差异。该结果说明采用真空法，保压30 min后停止抽真空，并加入足够水将砖覆盖，在水浸泡过程中容器内真空度的大小对试验结果无显著影响，无需进行保压或继续抽真空。对于所有类别的瓷砖，不论采用煮沸法1或煮沸法2，t值均小于t(df)0.05，即两种方法吸水率试验结果无显著性差异，从而说明浸泡用水不论采用自来水或是蒸馏时，其结果无显著差异。因此，可以选择采用自来水试验，以节约成本。值得注意的是，采用自来水，其吸水率试验结果的平均值略高于蒸馏水。

现行陶瓷吸水率的试验方法GB/T 3810.3-2016《陶瓷砖试验方法 第3部分：吸水率、显气孔率、表观相对密度和容重的测定》对真空法和沸煮法适用性及差异并无条文说明，关于这方面的研究报道也甚少。由表1试验结果可以看出，对于所有类别的瓷砖，采用真空法2，其吸水率试验结果略高于沸煮法1。由表2计算结果得出，对于G类和L类陶瓷砖，t值小于t(df)0.05，说明两种方法试验结果无显著性差异。对于H类陶瓷砖，t值大于t(df)0.05，说明对于该类陶瓷砖，真空法和煮沸法的试验结果存在显著差异；对于J类和K类，t值大于t(df)0.01，说明两种方法试验结果差异非常显著，试验结果不可以等效。值得注意的是，对于所有类别的瓷砖，真空法试验结果均略大于煮沸法试验结果，其原因在于采用抽真空的方法，陶瓷砖内部孔隙中的气体在负压作用下容易排除，使得水更加容易进入孔隙所致。

3 结论

通过t检验法对以上四种不同吸水率试验方法的分析研究得出以下结论。

1)采用真空法，瓷砖在浸泡过程期间容器内真空度大小，对试验结果无显著影响。因此该阶段，容器内无需保压或继续抽真空。

2)采用自来水或蒸馏水作为试验用水，试验结果无显著差异。因此，可以选择采用自来水试验，以节约成本。

3)对于真空法和煮沸法之间的差异，G类和L类陶瓷砖的试验结果无显著性差异；H类陶瓷砖试验结果存在显著差异；J类和K类陶瓷砖试验结果存在非常显著差异。此外，真空法试验结果均略大于煮沸法试验结果，其原因在于采用抽真空的方法，陶瓷砖内部孔隙中的气体在负压作用下容易排除，使得水更加容易进入孔隙所致。