大規(guī)格陶瓷薄磚開發(fā)的影響因素分析

摘 要:與普通的陶瓷墻地磚產(chǎn)品相比，薄型陶瓷磚具有厚度薄、原料和能源消耗低、可以減輕建筑物的自重、減少運輸成本、節(jié)省施工安裝費用等顯著優(yōu)點。本文通過對大規(guī)格薄型陶瓷磚開發(fā)過程中產(chǎn)品質(zhì)量影響因素的研究，為薄型陶瓷磚生產(chǎn)優(yōu)等率的提高提供了解決思路。

關(guān)鍵詞:大規(guī)格;陶瓷薄磚;影響因素

1前言

近些年來，隨著基礎(chǔ)建設(shè)的加速，刺激了建筑行業(yè)的快速發(fā)展，也帶動了建筑陶瓷的市場需求。在日益擴(kuò)大陶瓷磚生產(chǎn)規(guī)模的同時，陶瓷磚產(chǎn)品規(guī)格逐漸增大，厚度也隨之增加。但同時帶來的是資源消耗大、能源浪費大、建筑負(fù)載重、運輸費用高、施工費用高等一系列問題，與我國資源缺乏的國情產(chǎn)生矛盾。特別是近幾年來陶瓷原料及能源價格的持續(xù)上漲，對陶瓷行業(yè)產(chǎn)生較大壓力，大規(guī)格陶瓷磚“瘦身”問題就逐漸凸顯出來。

大規(guī)格陶瓷薄磚的開發(fā)，將有效改變陶瓷行業(yè)以往高能耗、高污染、高成本的形象，對促進(jìn)傳統(tǒng)建筑陶瓷產(chǎn)業(yè)技術(shù)提升、節(jié)約能源和資源、實現(xiàn)產(chǎn)品的升級換代和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

2超薄磚生產(chǎn)影響因素分析

陶瓷磚做大做薄，主要有五個方面的影響因素:

(1) 首先是陶瓷材料本身的影響，如單純將坯體規(guī)格變大，坯體厚度減小，將造成產(chǎn)品強(qiáng)度不夠，磚坯破損比例高，甚至成品強(qiáng)度達(dá)不到國家標(biāo)準(zhǔn)。因此，需要從機(jī)理上改善陶瓷材料的性能，提高陶瓷磚產(chǎn)品使用的抗沖擊性能及破壞強(qiáng)度;

(2) 其次為燒成工藝的影響，要研究與陶瓷材料配方相匹配的燒成工藝技術(shù)，特別是當(dāng)陶瓷制品薄型化后，傳熱傳質(zhì)速度加快，如采用與未減薄前同樣的燒成溫度，將導(dǎo)致材料在高溫下發(fā)生蠕變軟化等問題，因此宜采用低溫快速燒成，這也是薄型磚生產(chǎn)的一大特性;

(3) 將陶瓷磚產(chǎn)品規(guī)格變大、坯體厚度減小的同時，要保證陶瓷磚有足夠的干坯強(qiáng)度和成品強(qiáng)度，工藝過程研究是重點，其中包括薄型陶瓷磚粉料級配的影響、成形過程的影響、干燥的配套工藝技術(shù)等。如是生產(chǎn)釉面磚制品，還應(yīng)充分考慮在壓制成形后的施釉、印花等工序，除了要調(diào)整成形壓力和配方體系外，還應(yīng)考慮如通過改變施釉、印花等方式，減少釉線上磚坯的破損;

(4) 產(chǎn)品冷加工過程也是優(yōu)等率保障的重要方面，特別是對薄型陶瓷拋光磚進(jìn)行刮平、拋光等后期冷加工時，更要研究導(dǎo)致產(chǎn)品破損的因素;

(5) 因大規(guī)格薄型磚的特點，其產(chǎn)品應(yīng)用及施工方案等問題與普通陶瓷磚產(chǎn)品不同，也應(yīng)一并加以考慮。

3實驗驗證

影響大規(guī)格陶瓷薄磚磚坯與產(chǎn)品強(qiáng)度的因素主要有配方組成、添加劑、成形壓力等方面，筆者通過一系列的實驗，對以上因素進(jìn)行了詳細(xì)研究，實驗如下:

3.1坯體配方體系

目前普遍采用的陶瓷磚坯體配方體系為K2O、Na2O-Al2O3-SiO2三元系統(tǒng)，除玻璃相外，產(chǎn)品的主晶相為石英和莫來石。常見玻化磚的坯體化學(xué)組成范圍(wt%)如下:SiO2:66%～73%;Al2O3:15%～19%;CaO+MgO﹤2.5%;K2O+Na2O:3%～6%;Fe2O3+TiO﹤1.5%;燒失量﹤8%。要提高大規(guī)格陶瓷薄磚的成品強(qiáng)度，需要提高其中的莫來石相的含量，以提高陶瓷產(chǎn)品的抗折強(qiáng)度。考慮到莫來石的化學(xué)組成為2Al2O3·3SiO2，將配方中的Al2O3含量提高，理論上將有效促進(jìn)其形成。氧化鋁的引入方式可以是直接摻入一定比例的純氧化鋁原料，也可以摻入含鋁量高、燒失量少的原料，如水鋁土等;當(dāng)然，兩種原料還可以同時摻入配方中。

試驗所用的大規(guī)格薄型磚的配方如下(wt%):石粉類:45%～55%;泥類料:20%～25%;砂類料:25%～35%;莫來石1.5%;水鋁土7.0%;滑石泥:3%，其中滑石泥的摻入是因配方溫度較高，起到礦化劑的效果。該配方的主要化學(xué)組成如表1所示。

與普通瓷質(zhì)磚配方相比，該配方的含鋁量要高、含硅量略低，另外鉀、鈉含量也要高一些，對該配方與普通陶瓷配方做了一個成品強(qiáng)度的對比實驗，在外界條件相同的情況下，測試兩配方樣磚的成品強(qiáng)度，詳細(xì)結(jié)果如表2所示。

從表2可知，新配方薄型磚的成品強(qiáng)度平均為45.86MPa，普通配方磚的成品強(qiáng)度平均為37.14MP，經(jīng)過配方調(diào)整，薄磚的抗彎強(qiáng)度已大大超過普通瓷磚，說明在配方中提高Al2O3含量是提高薄磚強(qiáng)度的有效辦法。

3.2添加劑用量

對薄型陶瓷磚而言，磚坯破損的可能性加大，為提高干坯強(qiáng)度，我們使用了某種坯體增強(qiáng)劑，并做了不同添加劑用量的干坯強(qiáng)度對比，實驗結(jié)果如表3所示。

從表3中的實驗數(shù)據(jù)我們看到:該添加劑的添加量從0.1%增加到0.4%時，坯體的干坯強(qiáng)度先逐漸提高而后又降低，在添加量為0.3%時，坯體的干坯強(qiáng)度達(dá)到最大值。因此，添加劑的使用量在一定范圍內(nèi)可起到明顯增強(qiáng)干坯強(qiáng)度的作用，但其用量要從成本和效果兩方面綜合考慮。

3.3成形壓力

理論上，成形壓力越大，陶瓷磚的干坯強(qiáng)度也越高。為驗證這一過程，我們保持其他條件不變，把成形壓力逐漸加大，觀察坯體的干坯強(qiáng)度變化情況，表4為不同成形壓力下磚坯的抗折強(qiáng)度數(shù)據(jù)。

從表4中的數(shù)據(jù)我們發(fā)現(xiàn):成形壓力從1500t增加到3000t時，磚坯的干坯強(qiáng)度逐漸提高，但是在3000t的基礎(chǔ)上繼續(xù)加大成形壓力，對干坯強(qiáng)度幾乎無影響。

4結(jié)論

通過對影響大規(guī)格陶瓷薄磚強(qiáng)度的影響因素進(jìn)行分析研究，通過實驗表明，通過坯體的配方體系調(diào)整，增加配方中鋁含量是大規(guī)格陶瓷薄磚成品強(qiáng)度提高的重要手段;另外，使用適量添加劑、適當(dāng)加大成形壓力也可有效提高干坯強(qiáng)度，為薄型瓷磚的大規(guī)模生產(chǎn)提供了實驗基礎(chǔ)。

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