真空度不足對(duì)陶瓷磚吸水率的影響

詹炳楠

（南安市質(zhì)量計(jì)量檢測(cè)所，南安 362300）

1 前言

吸水率是陶瓷磚重要的物理性能指標(biāo)，吸水率的大小會(huì)影響陶瓷磚的其他物理性能，包括破壞強(qiáng)度、斷裂模數(shù)、抗沖擊性等性能[1]，這是因?yàn)槲史磻?yīng)了陶瓷磚的結(jié)構(gòu)致密性，及內(nèi)部間隙的數(shù)量和大小。吸水率越低，內(nèi)部間隙少孔洞小，致密性越高；相反，吸水率越高，內(nèi)部間隙多且孔洞大，致密性越低，陶瓷磚結(jié)構(gòu)越致密，其強(qiáng)度相應(yīng)就越高。同時(shí)吸水率是影響陶瓷磚粘結(jié)力的主要因素之一，影響實(shí)際使用中的鋪貼效果。在實(shí)際的鋪貼工藝中，水泥砂漿將瓷磚和基材之間的間隙填滿，細(xì)小的水泥顆粒滲入陶瓷磚間隙中，從而與基材完成粘結(jié)，因而陶瓷磚表面間隙越多，吸水率越高，其粘結(jié)性能越好[2]。吸水率是陶瓷磚至關(guān)重要的一項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)，也是企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中需要重點(diǎn)檢測(cè)的項(xiàng)目，其可以反映出在生產(chǎn)過(guò)程中原料、成型壓力、燒結(jié)溫度等工藝參數(shù)的變化[3]。對(duì)于質(zhì)檢部門來(lái)說(shuō)，在陶瓷磚的檢測(cè)項(xiàng)目中，吸水率是最經(jīng)常檢測(cè)的項(xiàng)目，其檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性影響重大，有必要探究檢測(cè)過(guò)程中影響吸水率結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵因素。

最新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)陶瓷磚試驗(yàn)方法GB/T3810.3-2016中規(guī)定了陶瓷磚吸水率的兩種測(cè)試方法，一種是煮沸法，另一種為真空法。真空法是目前比較主流的試驗(yàn)方法，其試驗(yàn)過(guò)程比較簡(jiǎn)單快捷，它是利用抽真空裝置將裝有試樣的容器與外界形成負(fù)壓，排除試樣開口氣孔中的氣體，使水注滿開口氣孔，因此真空度是影響吸水率準(zhǔn)確性的決定性因素[4]。陶瓷磚試驗(yàn)方法GB/T3810.3-2016中規(guī)定試驗(yàn)條件為抽真空至（10±1）KPa，而現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的標(biāo)準(zhǔn)大氣壓為101KPa，當(dāng)真空度不能滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定時(shí)，對(duì)陶瓷磚的吸水率會(huì)有多大的影響呢？為了探究這個(gè)問(wèn)題，筆者將采用實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部控制中經(jīng)常采用的樣品重復(fù)再測(cè)的方式，探究真空度不足時(shí)，對(duì)陶瓷磚吸水率的影響。

2 試驗(yàn)

2.1 儀器設(shè)備

電熱鼓風(fēng)干燥箱（DHG-9070B）20℃-400℃可調(diào)、電子天平（HZY-B5000）精度0.01、真空吸水率裝置（CXK-A型）9KPa-101KPa可調(diào)、干燥器、蒸餾水、麂皮。

2.2 試驗(yàn)方案

選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%）的陶瓷磚，分別代表了陶瓷磚標(biāo)準(zhǔn)GB/T4100-2015中對(duì)應(yīng)的附錄G、附錄J、附錄L。每種樣品為同一批次的產(chǎn)品，各取5塊，共15塊試樣。

因吸水率的檢測(cè)原理是陶瓷磚浸泡于水中后，水注滿陶瓷磚的開口氣孔，而產(chǎn)生的質(zhì)量差的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。檢測(cè)過(guò)程中陶瓷磚未被破壞，經(jīng)重新烘干后，試樣能夠恢復(fù)試驗(yàn)前的狀態(tài)，可重復(fù)檢測(cè)。因此，本實(shí)驗(yàn)采用樣品重復(fù)再測(cè)方式去設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案，即每種類型的樣品（附錄G、附錄J、附錄L）各取5塊試樣，每次試驗(yàn)依次抽真空至10KPa、20KPa、30KPa、40KPa、50KPa，即真空度依次降低進(jìn)行試驗(yàn)，每次試驗(yàn)間隔1天，直至完成全部試驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)方式能夠有效地排除同一批次中不同樣品間存在的質(zhì)量波動(dòng)，同時(shí)能夠比較同一試樣在不同真空度下吸水率的變化情況。

2.3 試驗(yàn)方法

（1）將試樣置于110℃的電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥至恒重，置于干燥器中冷卻至室溫，稱重并記錄m1。

（2）將3種試樣豎直放入真空吸水率裝置中，試樣之間互不接觸，抽真空至（10KPa、20KPa、30KPa、40KPa、50KPa），保持30min后停止抽真空，注入足夠的水覆蓋試樣并高出5cm，浸泡15min后取出，用濕潤(rùn)的麂皮輕快擦去試樣表面的水分，稱重并記錄m2[5]。

（3）結(jié)果表示：吸水率E=(m2-m1)/m1×100%

3 試驗(yàn)結(jié)果

本次試驗(yàn)共獲得5組實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如下表1-表5所示。

4 結(jié)果分析與討論

從表1-表5的結(jié)果可以看出，當(dāng)抽真空裝置抽至10KPa-50KPa時(shí)（即真空度逐步降低），低吸水率陶瓷磚、中吸水率陶瓷磚、高吸水率陶瓷磚的吸水率也逐步下降。同種類型的磚進(jìn)行對(duì)比，5塊試樣也都隨著真空度的降低而下降。這是因?yàn)橛谜婵辗y(cè)試陶瓷磚的吸水率是通過(guò)抽真空使得容器內(nèi)形成負(fù)壓，陶瓷磚內(nèi)部開口氣孔的空氣被排出，在浸入蒸餾水后，內(nèi)部氣孔間隙被水灌滿，形成前后質(zhì)量差。當(dāng)無(wú)法滿足陶瓷磚試驗(yàn)方法GB/T3810.3-2016標(biāo)準(zhǔn)要求的抽真空至10±1KPa，即真空度不足時(shí)，陶瓷磚內(nèi)部氣孔中的氣體不能完全被排出，使得在注入蒸餾水浸泡時(shí)，一部分氣孔內(nèi)還有空氣存在，蒸餾水不能完全注滿氣孔，從而出現(xiàn)吸水率降低的情況，并且這種情況隨著真空度的越不足，氣孔內(nèi)氣體越難以被排出，吸水率就越低，兩者呈現(xiàn)正相關(guān)。

表1 抽真空至10KPa時(shí)各試樣的吸水率

表2 抽真空至20KPa時(shí)各試樣的吸水率

表3 抽真空至30KPa時(shí)各試樣的吸水率

表4 抽真空至40KPa時(shí)各試樣的吸水率

表5 抽真空至50KPa時(shí)各試樣的吸水率

將低吸水率、中吸水率、高吸水率這3種類型的陶瓷磚在抽真空至10KPa-50KPa時(shí)的吸水率的平均值用折線圖進(jìn)行表示，如圖1所示。從圖中可以看出，隨著真空度的逐步降低，高吸水率磚、中吸水率磚和低吸水率磚的吸水率近乎呈現(xiàn)線性下降。從下降的幅度來(lái)看，試驗(yàn)在抽真空至10KPa-50KPa時(shí)，低吸水率磚下降了56%，中吸水率磚下降了40%，高吸水率磚下降了18%。由此可見，陶瓷磚的吸水率越低，真空度對(duì)試驗(yàn)的影響就越大，這可能是因?yàn)樘沾纱u的吸水率越低，其結(jié)構(gòu)越致密，孔洞越少越小，空氣更難以從細(xì)小的孔洞中的完全排盡。因此當(dāng)真空度越不足，空氣排出情況就越差，吸水率下降的幅度就越大。

圖1 3種類型的陶瓷磚在抽真空至10KPa-50KPa時(shí)的吸水率

5 結(jié)論

綜上所述，可以看出真空度不足對(duì)采用真空法測(cè)試陶瓷磚的吸水率有很大的影響，真空度越不足，吸水率就越低。隨著真空度的下降，陶瓷磚吸水率下降的幅度：低吸水率陶瓷磚＞中吸水率陶瓷磚＞高吸水率陶瓷磚，體現(xiàn)出真空度不足對(duì)越低吸水率的陶瓷磚影響更大。因此，在采用真空法測(cè)試陶瓷磚的吸水率時(shí)，應(yīng)該格外關(guān)注抽真空裝置的設(shè)備狀態(tài)，特別是真空度是否能達(dá)到陶瓷磚試驗(yàn)方法GB/T3810.3-2016中規(guī)定試驗(yàn)條件為抽真空至（10±1）KPa的規(guī)定。當(dāng)然，各類實(shí)驗(yàn)室應(yīng)該及時(shí)定期的對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)，確保滿足實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求。