真空度不足對陶瓷磚吸水率的影響

詹炳楠

（南安市質(zhì)量計量檢測所，南安 362300）

1 前言

吸水率是陶瓷磚重要的物理性能指標，吸水率的大小會影響陶瓷磚的其他物理性能，包括破壞強度、斷裂模數(shù)、抗沖擊性等性能[1]，這是因為吸水率反應了陶瓷磚的結(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，其強度相應就越高。同時吸水率是影響陶瓷磚粘結(jié)力的主要因素之一，影響實際使用中的鋪貼效果。在實際的鋪貼工藝中，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重要的一項指標參數(shù)，也是企業(yè)在生產(chǎn)過程中需要重點檢測的項目，其可以反映出在生產(chǎn)過程中原料、成型壓力、燒結(jié)溫度等工藝參數(shù)的變化[3]。對于質(zhì)檢部門來說，在陶瓷磚的檢測項目中，吸水率是最經(jīng)常檢測的項目，其檢測結(jié)果的準確性影響重大，有必要探究檢測過程中影響吸水率結(jié)果準確性的關鍵因素。

最新的國家標準陶瓷磚試驗方法GB/T3810.3-2016中規(guī)定了陶瓷磚吸水率的兩種測試方法，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方法，其試驗過程比較簡單快捷，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確性的決定性因素[4]。陶瓷磚試驗方法GB/T3810.3-2016中規(guī)定試驗條件為抽真空至（10±1）KPa，而現(xiàn)實環(huán)境中的標準大氣壓為101KPa，當真空度不能滿足國家標準規(guī)定時，對陶瓷磚的吸水率會有多大的影響呢？為了探究這個問題，筆者將采用實驗室內(nèi)部控制中經(jīng)常采用的樣品重復再測的方式，探究真空度不足時，對陶瓷磚吸水率的影響。

2 試驗

2.1 儀器設備

電熱鼓風干燥箱（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準GB/T4100-2015中對應的附錄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)量分數(shù)。檢測過程中陶瓷磚未被破壞，經(jīng)重新烘干后，試樣能夠恢復試驗前的狀態(tài)，可重復檢測。因此，本實驗采用樣品重復再測方式去設計試驗方案，即每種類型的樣品（附錄G、附錄J、附錄L）各取5塊試樣，每次試驗依次抽真空至10KPa、20KPa、30KPa、40KPa、50KPa，即真空度依次降低進行試驗，每次試驗間隔1天，直至完成全部試驗。本實驗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，同時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 試驗方法

（1）將試樣置于110℃的電熱鼓風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 試驗結(jié)果

本次試驗共獲得5組實驗結(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，當抽真空裝置抽至10KPa-50KPa時（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。同種類型的磚進行對比，5塊試樣也都隨著真空度的降低而下降。這是因為用真空法測試陶瓷磚的吸水率是通過抽真空使得容器內(nèi)形成負壓，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。當無法滿足陶瓷磚試驗方法GB/T3810.3-2016標準要求的抽真空至10±1KPa，即真空度不足時，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，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。

表1 抽真空至10KPa時各試樣的吸水率

表2 抽真空至20KPa時各試樣的吸水率

表3 抽真空至30KPa時各試樣的吸水率

表4 抽真空至40KPa時各試樣的吸水率

表5 抽真空至50KPa時各試樣的吸水率

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時的吸水率的平均值用折線圖進行表示，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。從下降的幅度來看，試驗在抽真空至10KPa-50KPa時，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，真空度對試驗的影響就越大，這可能是因為陶瓷磚的吸水率越低，其結(jié)構(gòu)越致密，孔洞越少越小，空氣更難以從細小的孔洞中的完全排盡。因此當真空度越不足，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時的吸水率

5 結(jié)論

綜上所述，可以看出真空度不足對采用真空法測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)出真空度不足對越低吸水率的陶瓷磚影響更大。因此，在采用真空法測試陶瓷磚的吸水率時，應該格外關注抽真空裝置的設備狀態(tài)，特別是真空度是否能達到陶瓷磚試驗方法GB/T3810.3-2016中規(guī)定試驗條件為抽真空至（10±1）KPa的規(guī)定。當然，各類實驗室應該及時定期的對實驗設備進行檢定或校準，確保滿足實驗標準要求。