陶瓷磚吸水率檢測(cè)技術(shù)對(duì)比分析

摘 要：陶瓷磚作為一種廣泛應(yīng)用于建筑和裝飾行業(yè)的材料，其吸水率是衡量其質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。煮沸法和真空法是檢測(cè)陶瓷磚吸水率最常用的方法。為了明確該兩種吸水率檢測(cè)方法的適用性，按照GB/T 3810.3-2016《陶瓷磚試驗(yàn)方法》的技術(shù)要求，針對(duì)五種不同吸水率的陶瓷磚設(shè)計(jì)了檢測(cè)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：與煮沸法相比真空法測(cè)得的吸水率數(shù)值偏低，且陶瓷磚吸水率越低時(shí)檢測(cè)結(jié)果的偏差度越高。隨著陶瓷磚吸水率的增大，兩種方法所測(cè)得吸水率的數(shù)值逐步趨近于一致，吸水率偏差開(kāi)始逐步減小、趨近于零。

關(guān)鍵詞：吸水率；檢測(cè)；陶瓷磚；煮沸法；真空法；偏差

1 前言

陶瓷磚由于其美觀、耐用和易于維護(hù)的特性被廣泛應(yīng)用于室內(nèi)外裝飾和地面鋪貼等領(lǐng)域。其吸水率作為一項(xiàng)重要的性能指標(biāo)，直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量和使用安全性。一方面，陶瓷磚的吸水率對(duì)其使用性能和耐久性有重要影響。吸水率高的瓷磚更容易吸收水分和污漬，難以清潔和維護(hù)。而吸水率低的瓷磚則具有更好的抗污染和耐久性，可以在各種環(huán)境下保持美觀和耐用。另一方面，吸水率超標(biāo)時(shí)將嚴(yán)重降低陶瓷磚的破壞強(qiáng)度、斷裂模數(shù)、抗沖擊性能等參數(shù)。這是因?yàn)槲史从沉颂沾纱u的結(jié)構(gòu)致密性和內(nèi)部孔隙的數(shù)量、大小以及連通性能。吸水率過(guò)高表明瓷磚內(nèi)部存在較大的孔洞結(jié)構(gòu)，致密性較低。而吸水率較低則表明陶瓷磚內(nèi)部結(jié)構(gòu)較致密，強(qiáng)度和扛沖擊性能就會(huì)越好[1]。GB 50210－2001《建筑裝飾裝修工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》規(guī)定：外墻陶瓷磚必須對(duì)吸水率參數(shù)進(jìn)行進(jìn)場(chǎng)復(fù)驗(yàn)，復(fù)驗(yàn)合格后方可使用。因此，對(duì)陶瓷磚吸水率的準(zhǔn)確檢測(cè)顯得尤為重要。由于W5LToqIsl0HJzuA5hvBvFQ==陶瓷磚的成分、生產(chǎn)工藝和表面處理等因素的影響，其吸水率具有較大的波動(dòng)范圍。同時(shí)，現(xiàn)有的吸水率檢測(cè)方法在準(zhǔn)確性、操作簡(jiǎn)便性和重復(fù)性等方面仍存在一定的局限性。因此，對(duì)于陶瓷磚吸水率檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行分析，明確不同檢測(cè)手段對(duì)于吸水率檢測(cè)結(jié)果的影響因素，對(duì)于提高陶瓷磚產(chǎn)品質(zhì)量、促進(jìn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。本文旨在為相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)者和工程師提供有益的參考和啟示，推動(dòng)陶瓷磚吸水率檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。

2 陶瓷磚吸水率的相關(guān)概念

2.1 陶瓷磚

陶瓷磚是一種常用的裝飾裝修材料，由粘土和其它無(wú)機(jī)非金屬原料經(jīng)成型、燒結(jié)等工藝生產(chǎn)而成，主要用于裝飾和保護(hù)建筑物墻面及地面。根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)陶瓷磚有多種分類方式。按成型方式，陶瓷磚可分為擠壓成型陶瓷磚和干壓成型陶瓷磚。按表面施釉與否，陶瓷磚可分為有釉磚和無(wú)釉磚，其中無(wú)釉磚主要包括瓷質(zhì)磚、玻化磚、拋光磚等。按用途，陶瓷磚可分為外墻磚、內(nèi)墻磚、地磚等[2]。此外，GB/T4100-2015《陶瓷磚》規(guī)范將陶瓷磚按照吸水率的不同劃分為：瓷質(zhì)磚、炻瓷磚、細(xì)炻磚、炻質(zhì)磚、陶質(zhì)磚等五大類。

2.2 陶瓷磚吸水率

陶瓷磚吸水率是指水分吸附進(jìn)開(kāi)口氣孔而增加的重量比率，即產(chǎn)品吸足水后的重量與本身重量的比值。吸水率是評(píng)價(jià)陶瓷磚質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，也是選擇和使用陶瓷磚的重要依據(jù)。通過(guò)測(cè)量陶瓷磚吸水率，可以評(píng)估其密度、品質(zhì)和適用環(huán)境。不同吸水率的陶瓷磚具有不同的特性和用途[3]。例如，瓷質(zhì)磚具有較低的吸水率，因此具有較高的硬度和密度，廣泛用于地面、墻面和衛(wèi)生間的裝飾；而陶質(zhì)磚則具有較高的吸水率，因此具有較好的透氣性和防滑性，廣泛用于內(nèi)墻的裝飾。相關(guān)類別的吸水率指標(biāo)見(jiàn)表1。

3 吸水率的試驗(yàn)檢測(cè)方法

3.1 煮沸法

GB/T 3810.3-2016《陶瓷磚試驗(yàn)方法》中推薦的第一種檢測(cè)陶瓷磚吸水率的方法是煮沸法。具體步驟如下：將陶瓷磚放置在烘箱中進(jìn)行干燥，直至恒重并記錄其質(zhì)量。將干燥后的測(cè)試樣豎直放置在盛有去離子水或蒸餾水的加熱容器中，使測(cè)試樣之間互不接觸。測(cè)試樣的上下方均應(yīng)保持有5cm深度的水。將水加熱至沸騰，并保持煮沸狀態(tài)2h。切斷熱源，使測(cè)試樣在水中自然冷卻4h至室溫。用一塊浸濕的麂皮輕輕擦拭測(cè)試樣的表面，去除表面水分。稱重并記錄每塊測(cè)試樣的重量。將稱重結(jié)果與干燥狀態(tài)下的重量進(jìn)行比對(duì)，計(jì)算吸水率。吸水率的計(jì)算公式如下：

公 式（1）

上式中：E—被測(cè)陶瓷磚的吸水率；

m1—干燥后陶瓷磚恒重，g；

m2—飽含水狀態(tài)下的陶瓷磚重量，g。

3.2 真空法

GB/T 3810.3-2016《陶瓷磚試驗(yàn)方法》中推薦的第二種檢測(cè)陶瓷磚吸水率的方法是真空法。具體步驟如下：將陶瓷磚放置在烘箱中進(jìn)行干燥，直至恒重并記錄其質(zhì)量。將陶瓷磚豎直放入真空箱中，使磚互不接觸。抽真空至10kPa±1kPa，并保持30min。在保持真空的同時(shí)，加入足夠的水將磚覆蓋并高出5cm。停止抽真空，讓磚浸泡15min。用一塊浸濕的麂皮輕輕擦拭測(cè)試樣的表面，去除表面水分。立即稱重，記錄每塊試樣的測(cè)量結(jié)果。將稱重結(jié)果與干燥狀態(tài)下的重量進(jìn)行比對(duì)，計(jì)算吸水率。需要注意的是，在擦拭測(cè)試樣表面時(shí)，應(yīng)避免使用過(guò)于粗糙的麂皮，以免損壞陶瓷磚表面。在稱重時(shí)應(yīng)保持與干燥狀態(tài)下的相同精度。吸水率計(jì)算公式同為公式（1）。

4 對(duì)比試驗(yàn)及結(jié)果分析

4.1 試驗(yàn)方案

（1）試樣的選擇

為了明確煮沸法和真空法測(cè)定陶瓷磚吸水率的實(shí)際效果，本次試驗(yàn)按照表1中陶瓷磚的分類分別設(shè)置了五組試驗(yàn)對(duì)象，每組選擇10塊相同品牌、相同型號(hào)、同一批次的陶瓷磚產(chǎn)品，在陶瓷磚的相同部位切取等面積的陶瓷片作為試驗(yàn)樣品。

（2）試驗(yàn)設(shè)備

本次試驗(yàn)用到如下儀器設(shè)備：

AP-KX恒溫烘箱：110℃±2℃

TD3810-3B型陶瓷磚吸水率試驗(yàn)沸煮箱

GLMZCY-II-1000真空吸水儀：0～100kPa±1kPa

標(biāo)稱精度0.001g的千分之一電子天平

（3）試驗(yàn)方法

將五組試驗(yàn)對(duì)象中的10塊試樣分別分成兩部分，同時(shí)用煮沸法和真空法來(lái)測(cè)定每組試樣的吸水率。試驗(yàn)過(guò)程嚴(yán)格遵守GB/T 3810.3-2016《陶瓷磚試驗(yàn)方法》第3部分的相關(guān)要求。試驗(yàn)結(jié)束后用公式（1）計(jì)算每次試驗(yàn)所得吸水率，并分別計(jì)算每組試樣不同測(cè)試方法所得吸水率的算術(shù)平均值。

4.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果分析

無(wú)論煮沸法還是真空法均無(wú)法完全排除出陶瓷磚中的所有氣體，因此陶瓷磚中孔隙永遠(yuǎn)不可能全部被水分所充盈?；诖苏J(rèn)識(shí)，兩種方法測(cè)得的吸水率都只能是無(wú)限接近于真值，測(cè)得的吸水率越高的檢測(cè)方法精度越高。從本次試驗(yàn)的數(shù)據(jù)來(lái)看（表2），各組試驗(yàn)中煮沸法測(cè)得的吸水率均比真空法測(cè)得的吸水率要高。這說(shuō)明針對(duì)試驗(yàn)中五種類型陶瓷磚含水率的測(cè)定，煮沸法檢測(cè)精度要優(yōu)于真空法的檢測(cè)精度。

為了進(jìn)一步揭示煮沸法和真空法所測(cè)得吸水率差異的規(guī)律性，進(jìn)一步引入了吸水率偏差這一概念，用來(lái)表征兩種檢測(cè)方法所得數(shù)值的差異程度。所謂吸水率偏差就是同類型陶瓷磚用不同檢測(cè)方法所測(cè)得吸水率的平均值之差與平均值較大吸水率的比值。該參數(shù)可以較好的反映煮沸法和真空法對(duì)不同類型陶瓷磚吸水率檢測(cè)的差異程度。

利用吸水率偏差這一參數(shù)，對(duì)表2數(shù)據(jù)進(jìn)一步整理后繪制了圖1?？梢钥闯?，當(dāng)陶瓷磚的吸水率較低時(shí)，兩種方法所測(cè)得吸水率偏差相差較大，說(shuō)明真空法對(duì)于低吸水率陶瓷磚吸水率檢測(cè)結(jié)果與真值存在較大偏離。而隨著陶瓷磚吸水率的增大，兩種方法所測(cè)得吸水率的數(shù)值逐步趨近于一致，吸水率偏差開(kāi)始逐步減小、趨近于零。

5 討論

從檢測(cè)原理來(lái)看，真空法是靠裝有陶瓷磚試樣的容器與外界形成的負(fù)壓來(lái)驅(qū)替陶瓷磚試樣中開(kāi)口氣孔中的氣體，氣體被驅(qū)替后水分便會(huì)順利進(jìn)入到陶瓷磚中的孔洞中[4]。該操作過(guò)程中將容器抽真空至10kPa±1kpa，也就意味著容器內(nèi)與外界大氣壓差約為90kpa，該壓差下并不能將復(fù)雜多孔介質(zhì)中的流體全部驅(qū)替，也就意味著總有一部分氣體被殘留在陶瓷磚試樣中?；谝陨险J(rèn)識(shí)，真空法檢測(cè)得到的陶瓷磚吸水率與真值之間的差值總是存在的，該差值與驅(qū)替壓差（真空度）成正比，而與氣體流動(dòng)時(shí)的毛細(xì)管阻力成反比。當(dāng)驅(qū)替壓差（真空度）一定時(shí)，陶瓷磚中孔隙結(jié)構(gòu)越復(fù)雜、孔洞率越低氣體流動(dòng)時(shí)毛細(xì)管阻力越大[5]。因此用真空法來(lái)檢測(cè)陶瓷磚吸水率時(shí)，陶瓷磚自身的吸水率越低，檢測(cè)得到的數(shù)值與真值的差值也就越大。

從本次試驗(yàn)的結(jié)果來(lái)看，兩種檢測(cè)手段對(duì)于陶瓷磚（尤其是低吸水率陶瓷磚）吸水率檢測(cè)值具有一定的差異，真空法檢測(cè)陶瓷磚的吸水率數(shù)值偏低，煮沸法檢測(cè)的結(jié)果更接近于陶瓷磚吸水率真值，但這種差異并不至于能夠影響到對(duì)陶瓷磚分類的判定?？紤]到真空法的可操作性更強(qiáng)、檢測(cè)效率更高，工程實(shí)踐中具有更廣闊的應(yīng)用前景[6]。但如果出現(xiàn)真空法檢測(cè)結(jié)論與產(chǎn)品分類不一致時(shí)，建議采用煮沸法來(lái)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行復(fù)檢，并以復(fù)檢結(jié)果作為最終鑒定結(jié)論。

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作者簡(jiǎn)介：李宗海，（1978-），男，山東日照人，本科，建設(shè)工程中級(jí)職稱。主要從事建筑工程結(jié)構(gòu)檢測(cè)以及建筑工程實(shí)驗(yàn)室管理工作