基于t檢驗(yàn)法陶瓷磚吸水率試驗(yàn)研究

鄭 靚

(廣東省建筑科學(xué)研究院集團(tuán)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(huán)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(zhì)量、尺寸偏差、吸水率、破壞強(qiáng)度、耐磨性和抗釉裂性等。其中吸水率是最重要的參數(shù)之一，是決定陶瓷磚質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標(biāo)[2]。國標(biāo)GB/T 4100-2015《陶瓷磚》采用吸水率指標(biāo)作為陶瓷分類的依據(jù)[3]。通常吸水率是指干燥狀態(tài)下單位質(zhì)量陶瓷磚達(dá)到飽和吸水時(shí)，吸收水分的質(zhì)量占陶瓷磚質(zhì)量的百分比?，F(xiàn)行陶瓷磚吸水率試驗(yàn)方法主要為國標(biāo)GB/T 3810.3-2016《陶瓷磚試驗(yàn)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(guī)定了兩種方法，分別為煮沸法和真空法[4]。標(biāo)準(zhǔn)對兩種方法的適用性及差異并無說明，關(guān)于這方面的研究報(bào)報(bào)道也甚少，且標(biāo)準(zhǔn)中對試驗(yàn)過程也存在部分不明確之處。筆者基于統(tǒng)計(jì)學(xué)中常用的t檢驗(yàn)法對陶瓷磚吸水率的兩種試驗(yàn)方法及不同試驗(yàn)條件進(jìn)行研究分析，獲得大量試驗(yàn)結(jié)果，為能夠選擇更合理的吸水率試驗(yàn)方法提供依據(jù)。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)方法

筆者研究了四種不同的試驗(yàn)方法或試驗(yàn)條件，具體如下詳述。

1)真空法1：根據(jù)GB/T 3810.3-2016規(guī)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(yàn)腔內(nèi)壓力恢復(fù)至標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)方案

取國標(biāo)GB/T 4100-2015規(guī)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(guī)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(yàn)方法進(jìn)行吸水率測定。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)結(jié)果

四種不同試驗(yàn)方法的吸水率結(jié)果見表1所示。

表1 吸水率試驗(yàn)結(jié)果(%)

續(xù)表1

2.2 t檢驗(yàn)法分析

t檢驗(yàn)法是用t分布理論來推論差異發(fā)生的概率，從而比較兩個(gè)平均數(shù)的差異是否顯著。t檢驗(yàn)分為單總體t檢驗(yàn)和雙總體t檢驗(yàn)兩種形式。其中，單總體t檢驗(yàn)是檢驗(yàn)一個(gè)樣本平均數(shù)與一個(gè)已知的總體平均數(shù)的差異是否顯著。雙總體t檢驗(yàn)是檢驗(yàn)兩個(gè)樣本平均數(shù)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(yàn)法分析以下不同試驗(yàn)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(shè)，確定檢驗(yàn)水平α1=0.05、α2=0.01。

H0：μ1=μ2(零假設(shè)，假定兩個(gè)總體平均數(shù)之間沒有顯著差異)。

H1：μ1≠μ2(備擇假設(shè)，假定兩個(gè)總體平均數(shù)之間具有有顯著差異)。

2)計(jì)算統(tǒng)計(jì)量t值，計(jì)算公式如下。

(1)

(2)

3)根據(jù)自由度df=n-1，查t值表，本研究中n=5，找出規(guī)定的t理論值并進(jìn)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(jì)算結(jié)果

從表2計(jì)算結(jié)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(yàn)結(jié)果無顯著性差異。該結(jié)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(nèi)真空度的大小對試驗(yàn)結(jié)果無顯著影響，無需進(jìn)行保壓或繼續(xù)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(yàn)結(jié)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(shí)，其結(jié)果無顯著差異。因此，可以選擇采用自來水試驗(yàn)，以節(jié)約成本。值得注意的是，采用自來水，其吸水率試驗(yàn)結(jié)果的平均值略高于蒸餾水。

現(xiàn)行陶瓷吸水率的試驗(yàn)方法GB/T 3810.3-2016《陶瓷磚試驗(yàn)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(guān)于這方面的研究報(bào)道也甚少。由表1試驗(yàn)結(jié)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(yàn)結(jié)果略高于沸煮法1。由表2計(jì)算結(jié)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(yàn)結(jié)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(yàn)結(jié)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(yàn)結(jié)果差異非常顯著，試驗(yàn)結(jié)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(yàn)結(jié)果均略大于煮沸法試驗(yàn)結(jié)果，其原因在于采用抽真空的方法，陶瓷磚內(nèi)部孔隙中的氣體在負(fù)壓作用下容易排除，使得水更加容易進(jìn)入孔隙所致。

3 結(jié)論

通過t檢驗(yàn)法對以上四種不同吸水率試驗(yàn)方法的分析研究得出以下結(jié)論。

1)采用真空法，瓷磚在浸泡過程期間容器內(nèi)真空度大小，對試驗(yàn)結(jié)果無顯著影響。因此該階段，容器內(nèi)無需保壓或繼續(xù)抽真空。

2)采用自來水或蒸餾水作為試驗(yàn)用水，試驗(yàn)結(jié)果無顯著差異。因此，可以選擇采用自來水試驗(yàn)，以節(jié)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(yàn)結(jié)果無顯著性差異；H類陶瓷磚試驗(yàn)結(jié)果存在顯著差異；J類和K類陶瓷磚試驗(yàn)結(jié)果存在非常顯著差異。此外，真空法試驗(yàn)結(jié)果均略大于煮沸法試驗(yàn)結(jié)果，其原因在于采用抽真空的方法，陶瓷磚內(nèi)部孔隙中的氣體在負(fù)壓作用下容易排除，使得水更加容易進(jìn)入孔隙所致。