陶瓷砖耐磨性与磨耗检测探讨与分析

龚 明 陈 猛 张 敏 兰书元 胡江峰 曾 磊

(1 江西省建筑卫生陶瓷质量监督检验中心 江西 高安 330800)(2 景德镇学院 江西 景德镇 333000)

前言

近年来，空间装饰材料的种类越来越多，人们在满足视觉效果要求的同时，对材料的使用功能也更加关注。由于陶瓷地砖具有装饰效果好、使用寿命长、价格合理、平整度好、铺贴方便等优点，因此在家庭和工程装修中获得了广泛应用。瓷质釉面砖其表面抛光类产品，是最近以来广为流行的一种墙地面铺贴材料，集中了瓷质釉面砖和抛光砖两者的优点。仿古砖和大理石等产品具有更好的耐磨性，通常用于装修房间和大厅等场所。耐磨性是陶瓷地砖的一项重要性能指标，但是笔者通过大量的实验：认为耐磨性性能指标人为因素比较大，因此笔者想通过陶瓷砖的万转磨耗对有釉砖和无釉砖来判定其耐磨性好坏。

1 陶瓷地砖耐磨性的技术要求

根据国家标准GB/T 4100-2015《陶瓷砖》[1]的标准进行分类,可分为挤压成形陶瓷砖、干压成形陶瓷砖和其他成形陶瓷砖。当前市场上常用于工地项目的陶瓷砖主要是干压成形。其他方法成形的陶瓷砖则是通过其他标准来规范，如：JC/T 994-2006《微晶玻璃陶瓷复合板》[2]。常见类型的陶瓷砖产品的耐磨性技术要求如表1所示[3～6]。

表1 常见陶瓷砖产品对耐磨性能的技术要求Tab.1 Technical requirements for resistance to abrasion common ceramic tiles

2 仪器设备

101-2型电热鼓风干燥箱；ZL500.4型电子天平；切割机；有釉耐磨试验机和无釉耐磨试验机；游标卡尺。

3 陶瓷地砖的耐磨性试验方法

3.1 无釉砖的耐磨性试验方法

3.1.1 原理

无釉砖的耐磨性试验方法的标准为GB/T 3810.6-2016《陶瓷砖试验方法 第6部分：无釉砖耐磨深度的测定》[7]，其原理是：在规定条件和有磨料的情况下，通过摩擦钢轮子转的正面旋转产生磨坑，由所测磨坑的长度测定无釉砖的耐磨性。

3.1.2 仪器设备

主要包括一个摩擦钢轮，一个带有磨料给料装备的贮料斗，一个试样夹具和一个平衡锤。摩擦钢轮是用符合ISO 630-1钢材制造，直径为200 mm±0.2 mm，边缘厚度为10 mm±0.1 mm,转速为75 r/min。

测量精度为0.1 mm的量具。

磨料。符合ISO8486-1规定的粒度为F80的刚玉。

3.1.3 试样准备

至少用5块试样，每一块其面积大约是100 mm×100 mm。其试验是干燥的、干净的。

3.1.4 试样准备

将试样夹入夹具，样品与摩擦钢轮成正切，保证磨料均匀地进入研磨区。磨料给人速度为100 g/100 r±10 g/100 r。摩擦钢轮转150转后，从夹具上取出试样，测量磨坑的弦长(L),精确到0.5 mm。每块试样应在其正面至少两处成正交的位置进行试验。

3.1.5 试验结果

根据试样魔坑弦长，计算魔坑体积，计算并报告5块试样的平均磨坑体积。

3.1.6 注意事项

1)磨料不能重复使用；

2)要定时清理使用后的磨料，防止样品支撑架不被堆积的磨料堵塞，保障平衡锤的作用力得到有效传递；

3)需要定期进行压力校准。

3.2 有釉砖的耐磨性试验方法

3.2.1 原理

有釉砖的耐磨性试验方法标准为GB/T 3810.7-2016《陶瓷砖试验方法第7部分：有釉砖表面耐磨性的测定》[8]，其原理是：砖釉面耐磨性的测定，是通过釉面上放置研磨介质并旋转，对已磨损的试样与未磨损的试样观察对比，评价陶瓷砖耐磨的方法。

3.2.2 仪器设备

3.2.2.1 耐磨试验机

耐磨试验机由内装电动驱动水平支承盘的钢壳组成，试样最小尺寸为100 mm×100 mm。支承盘中心与每个试样中心距离为195 mm。相邻两个试样夹具的间距相等，支承盘以300 r/min的转速运转，随之产生22.5 mm的偏心距e。因此，每块试样做直径为45 mm的圆周运动，试样由带橡胶密封的金属夹具固定。夹具的内径是83 mm、试验面积约为54 cm2、橡胶的厚度是9 mm、夹具内空间高度为25.5 mm。试验机达到预调转数后，自动停机。支承试样的夹具在工作时用盖子盖上，与该试验机试验结果相同的其他设备也可使用。

3.2.2.2 目视评价装置

箱内用色温为6 000～6 500 K的荧光灯垂直置于观察砖的表面上，照度约为300 lx，箱体尺寸61 cm×61 cm×61 cm,箱内刷有自然灰色，观察时应避免光源直接照射。

3.2.3 试样制备

试样应具有代表性，对于不同颜色或表面有装饰效果的陶瓷砖，取样时应注意要包括所有特色的部分。试样的尺寸一般为100 mm×100 mm，使用较小尺寸的试样时，要先把它们粘紧固定在一个适宜的支承材料上，窄小接缝的边界影响可忽悠不计。

3.2.4 试验步骤

将试样釉面上夹紧在金属夹具下，从夹具上方的加料孔中加入研磨介质，盖上盖子防止研磨介质损失，试样的预调数为100转、150转、750转、1 500转、6 000转和12 000转，达到预调转数后，取下试样，在流动水下冲洗，并在110 ℃±5 ℃的干燥箱内烘干。如果试样被铁锈污染，可用体积分数为10%的盐酸擦洗，然后立即用流动水冲洗、干燥。将试样放入观察箱中，用1块已磨试样，周围放置3块同型号未磨试样，在300 lx照度下，距离2 m，高1.65 m，用眼睛观察对比未磨和经过研磨后的砖釉面的差别。

3.2.5 分级

有釉陶瓷砖耐磨性的分级见表2。

表2 有釉陶瓷砖耐磨性分级Tab.2 Glaze ceramic tiles wear resistance grade

3.2.6 注意事情

首先，为了防止耐磨试验后的釉面被铁锈污染，可用体积溶度为10%的盐酸擦洗，然后立即用流动水冲洗、干燥；其次，需要注意不同的转数研磨后砖釉面的差别，为降低目测误差的影响，至少需要3种观察意见(即目视观察由3人以上的观察员进行)；再次，目视时，当磨损在较高一级转数和低一级转数的附件时，重复试验检查结果，如果结果不同，取两个级别中较低一级作为结果进行分级；最后，试验完毕，钢球用流动水冲洗，再用含甲醇的酒精清洗，然后彻底干燥，以防生锈。

实践表明，有釉砖的表面耐磨性还与釉面颜色有关。相同材质、工艺的有釉陶瓷砖，浅色砖的釉面磨痕比深色砖的釉面磨痕更难目测识别，表面耐磨性可能更高。

4 陶瓷地砖的耐磨性与磨耗性测试结果

4.1 有釉砖的耐磨性与磨耗测试结果

首先把有釉地砖切成尺寸一般为100 mm×100 mm，洗干净之后用110 ℃的干燥箱内烘干，放入干燥器中冷却之后进行称量质量为M1。然后按照有釉陶瓷地砖的试验步骤进行操作，其转数为10 000转，样品取出烘干之后再进行称量质量为M2。

M3=M1-M2

式中：M3——陶瓷砖磨耗损失的质量。

笔者通过抛釉砖、仿古砖和小地砖等样品，对陶瓷砖的耐磨性与万转磨耗进行比对分析。

表3 有釉陶瓷砖的耐磨性与万转磨耗进行比对分析Tab.3 Resistance to abrasion and ten thousand turn abrasion glazed ceramic tiles were compared to analyse

4.2 无釉砖的耐磨性与磨耗测试结果

首先把抛光砖的切成尺寸一般为100 mm×100 mm，洗干净之后用110 ℃的干燥箱内烘干，放入干燥器中冷却之后进行称量质量为M1。然后按照有釉陶瓷地砖的试验步骤进行操作，其转数为10 000转，样品取出烘干之后再进行称量质量为M2。

M3=M1-M2

式中：M3——陶瓷砖磨耗损失的质量。

笔者通过抛光砖的样品，对陶瓷砖的耐磨性与万转磨耗性进行比对分析。

表4 无釉陶瓷砖的耐磨性与万转磨耗进行比对分析Tab.4 Resistance to abrasion and ten thousand turn abrasion unglazed ceramic tiles were compared to analyse

5 实验结果分析

通过对陶瓷砖的耐磨性与磨耗的数据分析表明：样品在磨10 000转的情况下，其磨耗损失的质量更能直观显示其在同样的条件下，不同样品损失的量是多少，从而可以进行量化。而陶瓷砖的耐磨性对有釉砖还是无釉砖，人为因素比较大。特别是有釉砖，通过耐磨性对类似的有釉砖进行区分等级差别有点难度。最后笔者通过对有釉陶瓷砖所检测的万转磨耗和国家标准有釉耐磨检测结果表明，有釉陶瓷砖万转磨耗损失的越大，其有釉陶瓷砖的可见磨损的研磨转数显示级别越小；同时通过对无釉陶瓷砖实验数据表明，万转磨耗的损失量与国家标准无釉耐磨砖所检测的体积数据具有一定的关联，万转磨耗的损失量越小，其无釉耐磨的体积也越小。