干压陶瓷砖常规检测探讨*

张亚涛 刘 磊 秦 岭 江腾寿 张金鑫

(安徽省(水利部淮河水利委员会)水利科学研究院 安徽 蚌埠 233000)

前言

陶瓷砖按照成形方法可以分为:干压陶瓷砖和挤压陶瓷砖。室内装修用的陶瓷砖大部分是干压陶瓷砖，干压陶瓷砖根据吸水率的不同可以分为BIa类(吸水率≤0.5%)、BIb类(0.5%＜吸水率≤3%)、BIIa类(3%＜吸水率≤6%)、BIIb类(6%＜吸水率≤10%)和BIII类(吸水率＞10%)五类[1]。BIa类主要用于地面装修，BIb类、BIIa类和BIIb类主要用于外墙面装修，BIII类主要用于内墙面装修。

随着社会的发展和人民生活水平的日益提高，以及国内房地产业的蓬勃发展，室内装修对陶瓷砖的需求急剧增大，市场上出现了众多陶瓷砖品牌，使用前对陶瓷砖进行质量检测是确保其质量的重要手段之一，针对判断陶瓷砖质量好坏的检测参数较多，每次不可能全部检测的现实情况，这里主要介绍比较常用的5个检测项目:吸水率、断裂模数、破坏强度、抗热震性和抗冻性。旨在通过对上述五个检测项目的介绍，以期达到对陶瓷砖常规质量检测有更进一步的认识，并能在日常检测工作中做到有的放矢。

1 吸水率测定

吸水率是指陶瓷砖内空隙吸入水分的量所占陶瓷砖质量的比率，是判定陶瓷砖质量的重要指标之一，间接反映陶瓷砖内部空隙的大小和结构的疏密程度，吸水率越大，表明其内部空隙越大、结构越疏松，陶瓷砖的强度越低，反之表明内部空隙越小、结构越致密，陶瓷砖强度越高[2～3]。

1.1 不同测定方法的比较

吸水率有两种测定方法:即煮沸法和真空法[4]。针对不同类别干压陶瓷砖采用不同测定方法，其测定结果比较如表1所示。

表1 不同类别干压陶瓷砖采用不同吸水率测定方法的测定结果[2](%)

从表1中可以看出，真空法与煮沸法测定吸水率的结果比较接近，并且其测定的结果一般不小于煮沸法，原因是真空法试验时，水能注满开口气孔；煮沸法试验时，水仅能进入部分容易进入的开口气孔，并且这种现象在越致密的陶瓷砖(吸水率越小的陶瓷砖)中表现的越明显[5]。

1.2 蒸馏水和自来水对吸水率的影响

煮沸法和真空法测定吸水率时，使用蒸馏水和自来水测得结果存在差异，一般用自来水作浸渍液时，测得的吸水率结果偏小。原因为:自来水中含有的部分矿物成分在试验过程中堵塞了一些开口的气孔，使得水分无法进入或全部充满。并且真空法中存在真空度越高(8～11 k Pa)测得的吸水率越大的现象[3]，原因是:真空度越高，试验内部封闭的气孔被打开的越多，导致试样中进入的水越多，致使测得试样的吸水率就越高。

1.3 注意事项

1)一般需要10块砖(每块砖的质量小于50 g，则需足够数量的砖使每个试样质量达到50～100 g)；砖的表面积≥0.04 m2时，只需用5块砖；若砖的边长≥400 mm，至少需要3块砖。

2)煮沸法适用于陶瓷砖分类和产品说明，真空法适用于分类以外吸水率的测定。

3)真空法试验时一定要先抽真空后加水(若先加水再抽真空，易造成瓷砖中一些闭合的气孔外包裹了一层水，再抽真空时，这部分封闭的气孔很难被打开，并最终导致测得的吸水率偏小)。

1.4 吸水率的相关分析

一般检测中，经常遇到吸水率不合格的现象，究其原因，主要是原料质量(成分和细度)以及生产工艺(压砖机的压力和烧成温度)的影响[3]。吸水率的高低在一定程度上反映了瓷砖质量的好坏，同种类和规格的瓷砖，声音越清脆悦耳、质量越大，吸水率就越小，间接说明质量就越好，也可以通过在瓷砖背面滴一滴水，观察水滴消失的速度，速度越快表明瓷砖吸水率越大[6]。

2 破坏强度和断裂模数的测定

通常以适当的速率向砖的表面正中心部位施加压力，以测定砖破坏强度和断裂模数。

2.1 检测过程

检测过程[7]:用硬刷刷去试样背面松散的粘结颗粒。放入温度高于105℃的干燥箱中(至少24 h)，然后在试样达到室温后3 h内进行试验。将试样置于支撑棒上，使釉面或正面朝上，试样伸出每根支撑棒的适当长度。对于凸纹浮雕的砖，在与浮雕面接触的中心棒上再垫一层适当厚度的橡胶层。中心棒应与两支撑棒等距，以IN/(mm2·s)±0.2 N/(mm2·s)的速率均匀的增加荷载。

结果处理[7]:只有在宽度与中心棒直径相等的中间部位断裂的试样，其结果才能用来计算平均破坏强度和平均断裂模数，计算平均值(至少需要5个有效的结果)；如果有效结果少于5个，应取加倍数量的砖再做第二组试验，此时至少需要10个有效结果来计算平均值。

2.2 较大规格(≥600 mm)干压陶瓷地砖探讨

对于尺寸不小于600 mm的干压陶瓷地砖试样(正方形陶瓷砖无纵横向之分)，一般要进行切割后再进行试验，规格为800 mm×800 mm×10.5 mm和600 mm×600 mm×9.3 mm的地砖分别按照如图1、图2和图3所示尺寸进行切割，所得试样分别称为A类试样、B类试样和C类试样，测得结果如表2和表3所示。

图1 A类试样切割法

图2 B类试样切割法

图3 C类试样切割法

表2 800 mm×800 mm×10.5 mm干压陶瓷砖

表3 600 mm×600 mm×9.3 mm干压陶瓷砖

由以上结果可知，A类试样较B类试样(标准制样法制得试样)所得砖破坏强度和断裂模数的平均值差别不大，分别相差0.2%和1.9%；C类试样较B类试样(标准制样法制得试样)所得砖破坏强度和断裂模数的平均值差别也不大，分别相差0.7%和2.0%。因此，在取样量不够7块时，可参照A类试样和C类试样制样法进行制样试验，当产生争议时，还要以标准制样法(B类试样切割法)进行制样试验。

2.3 注意事项

1)边长大于600 mm的瓷砖才称为超大砖；

2)试样烘干的要求:温度高于105℃(至少24 h)；

3)支撑棒直径的要求:棒的直径分别为5 mm±1 mm、10 mm±1 mm、20 mm±1 mm；

4)取样量的要求:18 mm＜边长≤48 mm的为10块；48 mm＜边长≤1 000 mm的为7块；边长≥1 000 mm的为5块。

3 抗冻性的测定

陶瓷砖抗冻性是指其浸水饱和后，在5℃和-5℃之间循环，砖的各表面须经受至少100次冻融循环[8]。

3.1 样品处理

1)冷冻机装不下的陶瓷砖可切割成刚好装下的尺寸，有缺陷的陶瓷砖要做好标记。

2)110℃±5℃干燥箱中烘干至恒重(每隔24 h的两次连续称量之差小于0.1%)。

3)先抽真空至40 k Pa±2.6 k Pa，然后引入20℃±5℃的自来水至高出试样50 mm，保持15 min。

3.2 冻融过程

3.2.1 冻融循环试验

以不超过20℃/h的速率使砖降温到-5℃，砖在该温度下保持15 min。砖浸没于水中或喷水直到温度达到5℃。砖在该温度下保持15 min。重复上述循环至少100次。

3.2.2 检查试样，记录冻融后破坏状况

100次循环后，用肉眼检查砖的釉面、正面和边缘。在试验早期，如果有理由确信砖已遭到损坏，可在试验中间阶段检查并及时作记录。记录所有观察到砖的釉面、正面和边缘损坏的情况，以及产生破坏砖的个数。

3.3 注意事项

1)使用不少于10块的整砖，并且其最小面积为0.25 m2。

2)尽管陶瓷砖抗冻性试验中有进行初始吸水率E1和最终吸水率E2测定的过程，但是在产品标准GB/T 4100-2015对抗冻性的技术要求中，没有提到这两个参数，故无特殊要求时，陶瓷砖的抗冻性检测试验可以不测上述两个参数值。

3)标准GB/T 4100-2015仅对吸水率不大于3%的陶瓷砖的抗冻性有技术要求——经试验应无裂纹或剥落，而对吸水率大于3%的陶瓷砖的抗冻性无具体技术要求，并且对于明示准备用在受冻环境中的产品应进行抗冻试验，一般对明示不用于受冻环境的产品不要求该项试验。

4 抗热震性测定

陶瓷砖的抗热震性是通过试样在15℃和145℃之间的10次循环来进行测定的[9]，一般根据吸水率的不同而采用浸没或非浸没试验方法。

4.1 注意事项

至少5块整砖，对于超大的砖(即边长大于400 mm的砖)，有必要进行切割，切割尽可能大的尺寸，其中心应与原中心一致。

4.2 浸没试验和非浸没试验的选择

1)漫没试验。吸水率不大于10%(质量分数)的陶瓷砖，垂直浸没在15℃±5℃的冷水中，并使它们互不接触。

2)非漫没试验。吸水率大于10%(质量分数)的有釉砖，使其釉面朝下与15℃±5℃的低温水槽(水槽上放置一块铝板，并与水面接触，然后将粒径为0.3～0.6 mm的铝粒覆盖在铝板上，铝粒层厚度约为5 mm)上的铝粒接触。

4.3 时间的要求

在低温(15℃±5℃)下保持15 min后，立即将试样移至145℃±5℃的烘箱内重新加热达到此温度后保持20 min，后立即将试样移回低温(15℃±5℃)的环境中。

4.4 抗热震性技术要求

标准GB/T 4100-2015中对瓷砖的抗热震性无具体的技术要求，试验只给出结果，不做评判，客户可根据自己的实际要求，来判断该瓷砖能否可使用。

5 总结

1)陶瓷砖吸水率检测时，除了要注意试验方法(煮沸法和真空法)的选择外，还必须确保使用蒸馏水进行试验；

2)进行尺寸不小于600 mm的干压陶瓷砖破坏强度和断裂模数测定时，如若试样量不够，可以在长度方向的两侧(长方形陶瓷砖)或中心线两侧(正方形陶瓷砖)进行取样试验，产生争议的情况除外；

3)抗冻性试验只对吸水率不大于3%的陶瓷砖有具体的技术要求，如无特殊要求，抗冻性试验可以不做初始吸水率E1和最终吸水率E2的测定；

4)抗热震性试验前必须先确定试样的吸水率，然后再根据吸水率确定选用浸没试验还是非浸没试验，并且抗热震试验只给出结果不评判。