真空度不足对陶瓷砖吸水率的影响

詹炳楠

（南安市质量计量检测所，南安 362300）

1 前言

吸水率是陶瓷砖重要的物理性能指标，吸水率的大小会影响陶瓷砖的其他物理性能，包括破坏强度、断裂模数、抗冲击性等性能[1]，这是因为吸水率反应了陶瓷砖的结构致密性，及内部间隙的数量和大小。吸水率越低，内部间隙少孔洞小，致密性越高；相反，吸水率越高，内部间隙多且孔洞大，致密性越低，陶瓷砖结构越致密，其强度相应就越高。同时吸水率是影响陶瓷砖粘结力的主要因素之一，影响实际使用中的铺贴效果。在实际的铺贴工艺中，水泥砂浆将瓷砖和基材之间的间隙填满，细小的水泥颗粒渗入陶瓷砖间隙中，从而与基材完成粘结，因而陶瓷砖表面间隙越多，吸水率越高，其粘结性能越好[2]。吸水率是陶瓷砖至关重要的一项指标参数，也是企业在生产过程中需要重点检测的项目，其可以反映出在生产过程中原料、成型压力、烧结温度等工艺参数的变化[3]。对于质检部门来说，在陶瓷砖的检测项目中，吸水率是最经常检测的项目，其检测结果的准确性影响重大，有必要探究检测过程中影响吸水率结果准确性的关键因素。

最新的国家标准陶瓷砖试验方法GB/T3810.3-2016中规定了陶瓷砖吸水率的两种测试方法，一种是煮沸法，另一种为真空法。真空法是目前比较主流的试验方法，其试验过程比较简单快捷，它是利用抽真空装置将装有试样的容器与外界形成负压，排除试样开口气孔中的气体，使水注满开口气孔，因此真空度是影响吸水率准确性的决定性因素[4]。陶瓷砖试验方法GB/T3810.3-2016中规定试验条件为抽真空至（10±1）KPa，而现实环境中的标准大气压为101KPa，当真空度不能满足国家标准规定时，对陶瓷砖的吸水率会有多大的影响呢？为了探究这个问题，笔者将采用实验室内部控制中经常采用的样品重复再测的方式，探究真空度不足时，对陶瓷砖吸水率的影响。

2 试验

2.1 仪器设备

电热鼓风干燥箱（DHG-9070B）20℃-400℃可调、电子天平（HZY-B5000）精度0.01、真空吸水率装置（CXK-A型）9KPa-101KPa可调、干燥器、蒸馏水、麂皮。

2.2 试验方案

选取具有代表性的低吸水率（E＜0.5%）、中吸水率（3%＜E＜6%）、高吸水率（E＞10%）的陶瓷砖，分别代表了陶瓷砖标准GB/T4100-2015中对应的附录G、附录J、附录L。每种样品为同一批次的产品，各取5块，共15块试样。

因吸水率的检测原理是陶瓷砖浸泡于水中后，水注满陶瓷砖的开口气孔，而产生的质量差的质量分数。检测过程中陶瓷砖未被破坏，经重新烘干后，试样能够恢复试验前的状态，可重复检测。因此，本实验采用样品重复再测方式去设计试验方案，即每种类型的样品（附录G、附录J、附录L）各取5块试样，每次试验依次抽真空至10KPa、20KPa、30KPa、40KPa、50KPa，即真空度依次降低进行试验，每次试验间隔1天，直至完成全部试验。本实验方式能够有效地排除同一批次中不同样品间存在的质量波动，同时能够比较同一试样在不同真空度下吸水率的变化情况。

2.3 试验方法

（1）将试样置于110℃的电热鼓风干燥箱中干燥至恒重，置于干燥器中冷却至室温，称重并记录m1。

（2）将3种试样竖直放入真空吸水率装置中，试样之间互不接触，抽真空至（10KPa、20KPa、30KPa、40KPa、50KPa），保持30min后停止抽真空，注入足够的水覆盖试样并高出5cm，浸泡15min后取出，用湿润的麂皮轻快擦去试样表面的水分，称重并记录m2[5]。

（3）结果表示：吸水率E=(m2-m1)/m1×100%

3 试验结果

本次试验共获得5组实验结果，如下表1-表5所示。

4 结果分析与讨论

从表1-表5的结果可以看出，当抽真空装置抽至10KPa-50KPa时（即真空度逐步降低），低吸水率陶瓷砖、中吸水率陶瓷砖、高吸水率陶瓷砖的吸水率也逐步下降。同种类型的砖进行对比，5块试样也都随着真空度的降低而下降。这是因为用真空法测试陶瓷砖的吸水率是通过抽真空使得容器内形成负压，陶瓷砖内部开口气孔的空气被排出，在浸入蒸馏水后，内部气孔间隙被水灌满，形成前后质量差。当无法满足陶瓷砖试验方法GB/T3810.3-2016标准要求的抽真空至10±1KPa，即真空度不足时，陶瓷砖内部气孔中的气体不能完全被排出，使得在注入蒸馏水浸泡时，一部分气孔内还有空气存在，蒸馏水不能完全注满气孔，从而出现吸水率降低的情况，并且这种情况随着真空度的越不足，气孔内气体越难以被排出，吸水率就越低，两者呈现正相关。

表1 抽真空至10KPa时各试样的吸水率

表2 抽真空至20KPa时各试样的吸水率

表3 抽真空至30KPa时各试样的吸水率

表4 抽真空至40KPa时各试样的吸水率

表5 抽真空至50KPa时各试样的吸水率

将低吸水率、中吸水率、高吸水率这3种类型的陶瓷砖在抽真空至10KPa-50KPa时的吸水率的平均值用折线图进行表示，如图1所示。从图中可以看出，随着真空度的逐步降低，高吸水率砖、中吸水率砖和低吸水率砖的吸水率近乎呈现线性下降。从下降的幅度来看，试验在抽真空至10KPa-50KPa时，低吸水率砖下降了56%，中吸水率砖下降了40%，高吸水率砖下降了18%。由此可见，陶瓷砖的吸水率越低，真空度对试验的影响就越大，这可能是因为陶瓷砖的吸水率越低，其结构越致密，孔洞越少越小，空气更难以从细小的孔洞中的完全排尽。因此当真空度越不足，空气排出情况就越差，吸水率下降的幅度就越大。

图1 3种类型的陶瓷砖在抽真空至10KPa-50KPa时的吸水率

5 结论

综上所述，可以看出真空度不足对采用真空法测试陶瓷砖的吸水率有很大的影响，真空度越不足，吸水率就越低。随着真空度的下降，陶瓷砖吸水率下降的幅度：低吸水率陶瓷砖＞中吸水率陶瓷砖＞高吸水率陶瓷砖，体现出真空度不足对越低吸水率的陶瓷砖影响更大。因此，在采用真空法测试陶瓷砖的吸水率时，应该格外关注抽真空装置的设备状态，特别是真空度是否能达到陶瓷砖试验方法GB/T3810.3-2016中规定试验条件为抽真空至（10±1）KPa的规定。当然，各类实验室应该及时定期的对实验设备进行检定或校准，确保满足实验标准要求。