陶瓷薄板的材料性能與裝飾實(shí)踐應(yīng)用研究

范發(fā)晟

1 陶瓷薄板材料的構(gòu)成及制備工藝

市面上陶瓷板、陶瓷大板、陶瓷薄板、巖板等稱呼給消費(fèi)者的選擇和使用增加了難度。根據(jù)《陶瓷板》（GB/T 23266-2009）中的術(shù)語(yǔ)和定義，陶瓷薄板（陶瓷板）是由黏土和其他無(wú)機(jī)非金屬材料經(jīng)成形、高溫?zé)傻壬a(chǎn)工藝制成的板狀陶瓷制品，其厚度不大于6 mm，上表面面積不小于1.62 m2。常見的規(guī)格有1 000 mm×2 000 mm 和900 mm×1 800 mm 等，為便于區(qū)分，本文統(tǒng)稱陶瓷薄板。

陶瓷薄板的原材料為高品質(zhì)黏土、長(zhǎng)石、高嶺石、滑石以及改性添加劑等，材料的主要物質(zhì)成分為SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、K2O、Na2O等[1]。通過(guò)調(diào)整配方中材料的比例來(lái)提升陶瓷薄板的強(qiáng)度和韌性，最終形成以石英為主晶相，以莫來(lái)石為次晶相的晶相體系。與普通陶瓷相比，陶瓷薄板通過(guò)Al2O3的添加量來(lái)提升莫來(lái)石的含量，提高產(chǎn)品彈性和斷裂模數(shù)，坯體突破建筑陶瓷原有的SiO2-Al2O3-K2O/Na2O 配方體系，形成新型的莫來(lái)石-剛玉配方體系及SiO2-Al2O3-CaO/MgO 配方體系等，并研制出與之相適應(yīng)的窯爐低溫快燒工藝和冷卻工藝，提高了成品強(qiáng)度、韌性和可加工性。另外，陶瓷薄板有干法工藝和濕法制備工藝兩種，其中干法為傳統(tǒng)陶瓷生產(chǎn)工藝，主要分為干壓成型和等靜壓成型；濕法主要分為擠壓成型和滾壓成型。

2 陶瓷薄板的特征

陶瓷薄板的生產(chǎn)是國(guó)家綠色制造的重要一環(huán)，是碳達(dá)峰、碳中和的重要組成部分。根據(jù)咸陽(yáng)陶瓷研究設(shè)計(jì)院對(duì)建筑陶瓷行業(yè)（以下簡(jiǎn)稱建陶行業(yè)）的調(diào)研結(jié)果顯示，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)拋光磚產(chǎn)品的耗能最大，如果陶瓷磚厚度在原有的基礎(chǔ)上減少3 mm，那么每年可節(jié)約大量的資源和能源。此外，在同樣的鋪貼面積下，使用陶瓷薄板能夠節(jié)約1/3 ～1/4 的物流運(yùn)輸成本。陶瓷薄板具有以下特征。

（1）硬度高。石英石材料的一般硬度為莫氏5 ～6 級(jí)，普遍應(yīng)用于吧臺(tái)臺(tái)面、廚房等。陶瓷薄板的硬度高，達(dá)到莫氏硬度7 級(jí)，耐磨性和耐刮性非常好，普通刀具無(wú)法劃傷，這為大面積使用餐廚空間提供了可能，可以在臺(tái)面上直接切割食物。由于硬度高，其在加工施工材料時(shí)難度加大，特別是在一些倒角工藝中容易崩角、崩邊，對(duì)切割工具的要求較高。

（2）吸水率低。陶瓷薄板的吸水率僅有0.04%，比普通瓷磚和石材低一個(gè)數(shù)量級(jí)。一方面可以廣泛應(yīng)用于衛(wèi)生間、廚房等空間，表面有較好的防水和清潔能力；另一方面則增加了鋪貼難度，傳統(tǒng)的砂漿鋪貼無(wú)法滿足要求，需要采用專用膠粘劑或者干掛工藝[2]。

（3）密度較大。陶瓷薄板的密度為2.38 g/cm3，耐磨性和耐污染性能良好，表面安全標(biāo)準(zhǔn)可達(dá)到食品級(jí)，是良好的裝飾材料。

（4）耐高溫。陶瓷薄板為A1 級(jí)防火材料，直接接觸高溫不變形，1 200oC下不產(chǎn)生物理變化，可廣泛應(yīng)用于建筑內(nèi)外墻裝飾。

（5）厚度薄。陶瓷薄板的厚度小于6 mm，使得一片瓷磚的原材料用量至少縮減了50%。

總體來(lái)說(shuō)，陶瓷薄板作為一種新型建筑裝飾裝修材料，不僅具有耐磨、耐腐蝕、耐污染、防火、防水以及裝飾美觀等優(yōu)點(diǎn)，還具有薄、大、輕、韌的特點(diǎn)，便于切割鋪貼，可大大減輕樓體重量，增大使用空間，便于施工且物美價(jià)廉[3]。

3 陶瓷薄板在項(xiàng)目中的應(yīng)用

3.1 大規(guī)格陶瓷薄板的應(yīng)用

筆者參與的福州某會(huì)所項(xiàng)目中大面積的采用了大規(guī)格陶瓷薄板，規(guī)格為1 200 mm×3 000 mm×4.5 mm。由于項(xiàng)目為鋼結(jié)構(gòu)，使用大規(guī)格陶瓷薄板減輕了重量，項(xiàng)目完工效果如圖1 所示。

圖1 室內(nèi)陶瓷薄板完工效果（來(lái)源：作者自攝）

3.1.1 工程難點(diǎn)

一是，陶瓷薄板材料的運(yùn)輸問題。材料規(guī)格大，涉及從工廠運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)、從現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)至室內(nèi)兩次搬運(yùn)，有限的室內(nèi)交通空間給材料搬運(yùn)帶來(lái)了較大影響。二是，大規(guī)格飾面測(cè)量放線工作量大。現(xiàn)場(chǎng)提前焊制了鋼結(jié)構(gòu)，預(yù)留了錨固點(diǎn)，對(duì)各定位點(diǎn)的精度要求高，鋼架加工及施工安裝精度直接決定了本工程的整體施工質(zhì)量。三是，現(xiàn)場(chǎng)安裝問題突出?，F(xiàn)場(chǎng)施工交叉作業(yè)多，且材料規(guī)格大，作業(yè)空間小，材料易碎，需避免磕碰，由此增加了安裝難度。

3.1.2 應(yīng)對(duì)措施

第一，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)空間尺寸，提前建立建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）對(duì)每塊陶瓷大板進(jìn)行排版編號(hào)與對(duì)花。同時(shí)，瓷磚廠家、室內(nèi)設(shè)計(jì)單位以及現(xiàn)場(chǎng)精裝施工單位現(xiàn)場(chǎng)協(xié)同辦公，確認(rèn)定位和尺寸，保證精度和效果。第二，材料在工廠切割加工后進(jìn)行預(yù)鋪，檢驗(yàn)合格后使用集裝箱從廠家運(yùn)出。材料運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)后調(diào)整工序，將屋面封頂工作調(diào)整至材料進(jìn)場(chǎng)工作后，就可以采用吊機(jī)將材料從屋頂?shù)跞?，然后再進(jìn)行屋面封頂工作[4]。第三，鋼結(jié)構(gòu)掛件采用激光垂直水準(zhǔn)儀定位水平及垂直度，通過(guò)微調(diào)固定面板角鋼螺栓來(lái)調(diào)整水平標(biāo)高及板縫寬度，使水平及垂直寬度一致。由于薄板的硬度大、密度高，需采用玻璃刀進(jìn)行切割，開孔時(shí)采用玻璃鉆頭開孔。第四，通過(guò)BIM 技術(shù)建模、現(xiàn)場(chǎng)激光定位放樣與安裝解決了大規(guī)格陶瓷板運(yùn)輸困難、安裝后偏差大、精度低以及施工控制難度高等問題，滿足了工程設(shè)計(jì)與施工的要求。每塊板需要2 ～6 名工人采用搬運(yùn)吸盤機(jī)架搬運(yùn)，如圖2所示。

圖2 吸盤搬運(yùn)架（來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)）

3.2 陶瓷薄板在櫥柜柜門中的應(yīng)用

陶瓷薄板在廚房系統(tǒng)中的應(yīng)用很多，如3 mm 厚的陶瓷薄板可應(yīng)用于柜門飾面，而櫥柜一般采用夾層陶瓷薄板復(fù)合材料。陶瓷薄板的缺點(diǎn)是厚度薄、剛度小及抗沖擊性能弱，優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量比較輕、裝飾性強(qiáng)、耐酸堿抗刮花及防污染。

3.2.1 安裝問題

該款材料在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)端與工廠加工端都沒有太大問題，問題主要出現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)安裝階段。

（1）安裝尺寸的精確性難控制，按照?qǐng)D紙加工的門板到現(xiàn)場(chǎng)安裝后有較大誤差。由于施工現(xiàn)場(chǎng)建筑的平整度要求小于5 mm，經(jīng)過(guò)精裝放線找平后現(xiàn)場(chǎng)量尺下單，然后進(jìn)行瓷磚飾面鋪貼，精裝修平整度要求小于3 mm。但是門板在工廠的加工精度小于1 mm，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)會(huì)產(chǎn)生至少2 mm 的施工誤差，造成柜門碰撞在一起無(wú)法打開[5]。

（2）上下游工序的施工組織難度大。柜門的安裝涉及4 個(gè)工序的交接：一是土建單位移交精裝單位；二是精裝木工放線移交泥水工，泥水工鋪貼墻面瓷磚；三是瓷磚廠進(jìn)行加工后發(fā)貨給櫥柜廠；四是櫥柜廠收貨后進(jìn)行柜門安裝。

（3）項(xiàng)目的施工進(jìn)度管理難度大。要保證產(chǎn)品品質(zhì)，櫥柜廠需要在完成現(xiàn)場(chǎng)泥水施工后再進(jìn)行復(fù)尺下單，導(dǎo)致整體工期延后40 ～60 d，會(huì)影響整個(gè)項(xiàng)目按期交付。如果在精裝放線時(shí)進(jìn)行下單，后期安裝時(shí)就會(huì)出現(xiàn)大量的尺寸不符而導(dǎo)致返工，造成人力和物力的浪費(fèi)。

3.2.2 解決方案

（1）對(duì)于尺寸精度難控制問題，有兩個(gè)解決方案：一是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)預(yù)留調(diào)節(jié)板來(lái)調(diào)節(jié)尺寸，但是這樣會(huì)造成裝飾效果不美觀；二是采用逆作法，根據(jù)放線提前鎖定柜門尺寸，保證批量交付的尺寸固定，剩余3 ～5 mm 的誤差通過(guò)濕作業(yè)來(lái)規(guī)避，并使用激光定位將精度控制到1 mm 范圍內(nèi)。

（2）保證加工精度的基礎(chǔ)上調(diào)整供貨策略，由櫥柜廠采購(gòu)加工好瓷磚進(jìn)行二次安裝，避免責(zé)任推諉，明確責(zé)任。

（3）通過(guò)工廠標(biāo)準(zhǔn)化尺寸加工和現(xiàn)場(chǎng)高精度施工，由串行工序改為并行工序，可以壓縮整體工期。

3.3 普通規(guī)格板材在批量交付精裝房中的應(yīng)用

除大規(guī)格板材，項(xiàng)目中用量最大的是普通規(guī)格板材，陶瓷薄板可以加工成為600 mm×1 200 mm 的尺寸，主要用于廚房衛(wèi)生間墻面、地面、客廳背景墻、公區(qū)大堂以及建筑外立面。良好的建筑模數(shù)可與建筑門窗、檐口、欄桿等有機(jī)結(jié)合，滿足使用功能的同時(shí)展示建筑的設(shè)計(jì)美感[6]。

（1）用于鋪設(shè)地面。陶瓷薄板的原料及工藝有別于傳統(tǒng)陶瓷，雖然厚度減少很多，但物理性能仍優(yōu)于《陶瓷磚》（GB/T 4100-2015）中規(guī)定的各項(xiàng)性能指標(biāo)，對(duì)地面平整度要求比較高，只要施工符合標(biāo)準(zhǔn)，完全可以大面積鋪設(shè)于地面。

（2）用于定制客廳背景墻。陶瓷薄板的圖案更加個(gè)性，在減少縫隙、延展性上效果更好，大量應(yīng)用于滿足交付標(biāo)準(zhǔn)的客廳背景墻，使得空間整潔大氣。

（3）用于廚衛(wèi)空間中。陶瓷薄板輕質(zhì)且厚度超薄，在廚衛(wèi)空間的墻面粘貼時(shí)，能夠減少空間浪費(fèi)，同時(shí)降低整棟樓面磚的自重和粘接劑的用量，有效降低單位荷載，提升平整度和表面效果，是優(yōu)良的裝飾面材[7]。陶瓷薄板具有薄型化、輕量化等特點(diǎn)，不僅能夠降低運(yùn)輸成本及安裝運(yùn)用上的難度，節(jié)省鋪貼空間，同時(shí)令陶瓷薄板的運(yùn)用有更多的可能。

目前，市場(chǎng)上除了最常見的裝飾墻地面使用陶瓷薄板外，還出現(xiàn)了一些特殊部位及空間的使用，如櫥柜柜門、浴缸、容器、娛樂設(shè)備等，而且在家電、家具等方面也有廣闊的應(yīng)用前景。家電陶瓷薄板厚度一般為3 mm，達(dá)到家電飾面板標(biāo)準(zhǔn)要求，不生銹、易清潔、耐腐蝕，顏色花樣根據(jù)電器設(shè)計(jì)定制，滿足高端需求。

家具應(yīng)用中的陶瓷薄板除了要滿足厚度、花色等性能要求外，還要能與木材、金屬、石材、皮革等材料進(jìn)行搭配，做好倒角收邊收口等工序，花樣色彩也要隨設(shè)計(jì)潮流發(fā)展進(jìn)行定制，做到與時(shí)俱進(jìn)[8]。

陶瓷生產(chǎn)作為制造業(yè)，可以利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算以及自動(dòng)控制等技術(shù)，解決陶瓷薄板在研發(fā)與生產(chǎn)中的前瞻性和預(yù)測(cè)性問題，從而更快速地響應(yīng)市場(chǎng)需求。

4 結(jié)語(yǔ)

陶瓷薄板作為一款優(yōu)秀的新型建筑材料，具有良好的物理化學(xué)性能和良好的裝飾效果，可以降低能耗和污染，具有廣闊的應(yīng)用前景。本文重點(diǎn)分析了陶瓷薄板的特征及在項(xiàng)目實(shí)踐中的應(yīng)用，以期為相關(guān)研究提供借鑒。