关于陶瓷砖薄型化推进的几点建议

近年来，陶瓷砖的薄型化工作成为行业内的一个热点。随着陶瓷砖的薄型化，原材料、能源、运输、建筑负荷所相关的成本都可望大幅度降低，“薄型化”一度成为行业关注的热点。2011年11月8日，中华人民共和国信息化部发布《建材工业“十二五”发展规划》，在附件3《建筑卫生陶瓷工业“十二五”发展规划》“四、发展重点”中，明确提出，加快产业结构调整的首要问题是“大力推进陶瓷砖产品薄型化”。这也使得行业中讨论了数年的“要不要薄型化”的问题有了定论，并且以产业政策的形式确定下来，这也相当于向行业发出一个声音“陶瓷砖薄型化之路，势在必行”;“要不要薄型化”不再讨论，行业面对的问题是如何薄型化及如何推进薄型化的问题。　　目前我国建筑陶瓷薄型化的问题实际上可以分解为四个方面的问题：　　问题一：与陶瓷超薄板推广相关的问题，包括制造工艺的完善、建筑施工规范的研究、应用研究及市场的大力推进等。　　就陶瓷超薄板而言，目前已经有干压成型和挤压成型两种工艺，表面性状有上釉的(亚光釉和亮光釉两种)、无釉抛光的、无釉不抛光的等，厚度3~6.5mm不等，边长超过900mm。产品制造技术已经日趋完善，但是由于原陶瓷砖施工规范并不完全适用，铺贴基础、粘结剂及施工过程要求较高，售价也远高于普通陶瓷砖产品，目前仍未成为主流产品。所以研究课题的重点应放在建筑施工规范与市场良性导引的研究上。另外，由于该产品的特殊性能，可以考虑拓宽适用范围，如天花板、隧道工程、装饰墙、喷墨打印壁画、可代替其他薄型板材的场合。　　问题二：与大规格瓷质抛光砖和内墙砖减薄相关的问题，主要包括如何确保减薄同时保证符合标准要求，减薄尺度及相关工艺调整的研究。　　目前终端市场上客户消费理念有“厚重则优”的观念，故许多产品做得偏厚，冗余强度较多。通过对国家建筑卫生陶瓷质量监督检验中心近五年来检验数据分析发现，大规格瓷质抛光砖产品和内墙砖产品破坏强度值远大于标准要求，完全可能通过减薄降低过剩的强度。所以，“减薄不减质”对于这两类产品比较适用。但是，减薄到何种程度，是研究的关键问题。对此，国家建筑卫生陶瓷质量监督检验中心对2008-2010年间所承检样品的五类主流产品数据进行了分析。五类主流产品如下：　　瓷质抛光砖：　　600mm×600mm　　800mm×800mm　　1000mm×1000mm　　陶质内墙砖：　　300mm×450mm　　300mm×600mm　　分析基于以下假设：①在推进陶瓷砖薄型化的早期阶段，要抓住最主要的，质量趋同的，容易标准化的大众化产品，通过在这些产品中率先提出薄型化的理念，并对部分产品提出厚度的限定值，从而导引消费者逐步接受陶瓷砖薄型化的观念，从而推动广大陶瓷砖生产厂家主动生产较薄的产品。　　②对上述型号的瓷质砖产品和陶质砖产品分别收集大量检测数据，分析每种产品的破坏强度的富余量，提出假设的通用的破坏强度值。考虑到陶瓷砖个体间的差异，该破坏强度值应保证一定的富余量。　　③由于每家工厂每类产品的断裂模数取决于其压制过程的致密度、配方体系、烧结程度，所以每家工厂均有差异。本方案通过上述假设的破坏强度值和本公司该产品的断裂模数值反算出可以满足假设的破坏强度值的厚度。　　④分析各厂计算出的厚度，并在至少确保破坏强度值超过标准值30%以上的前提下，提出该类产品行业通用的建议的厚度限定值。　　经过对近100组产品检验数据的分析，提出厚度建议值如下：　　瓷质抛光砖：　　600mm×600mm：8mm　　800mm×800mm：9mm　　1000m×1000mm：10.5mm　　陶质内墙砖：　　300mm×450mm：8mm　　300mm×600mm：9mm　　当然，上述试验目前仅考虑了强度的符合性，并考虑到了使用过程中的安全系数，仅是理想状态的建议值，正式推行还需考虑以下几个步骤：　　①减薄后应当考虑工艺过程的改进，比如考虑半成品在输送带上的破损率、施釉过程中的破损率、一次烧釉面砖产品的工艺调整路线、坯体增强剂使用的可能性、压机布料技术的调整，二次布料的复杂产品考虑到布料的花纹是否会受到影响、烘干和烧成周期的调整、抛光工艺的调整、表面平整度的拣选等，同时应当考虑成品包装方案是否要调整，运输到客户手中的样品破损率是否会减低等。故应把建议的厚度限定值向行业内公布，并征集关于按照厚度限定值生产后对生产过程、运输、使用中产生的影响。在此过程中，可以由协会牵头、质检中心协助组织相关的减薄评比的活动，以正向引导企业参与。　　②召集研讨解决减薄后出现的各种问题的解决方案及风险与经济性分析，并修正建议的厚度值。　　③提出厚度限定值的标准，要求企业按要求实施。　　④由行业协会牵头，必要时通过工信部和质监局，进行减薄工作的专项检查。　　⑤对于尺寸为250mm×330mm、200mm×300mm甚至更小的陶质内墙砖而言，倡导生产厚度小于7.4mm，破坏强度在350N以上的产品。但是生产加工过程中的生坯强度是否能够满足运输、印花等工艺过程成为一个制约条件，如果多数企业生产过程中破损率未明显上升，7.4mm可以作为一个限定条件。　　⑥对于表面平整的瓷质仿古砖，可以参考本方案实施。　　(续)　　问题三：与薄型外墙砖相关的问题。对于外墙砖产品而言，到底有没有必要做那么厚，破坏强度是否有必要那么大，需要研究的问题是薄型外墙砖的可靠性问题。　　对于外墙砖产品而言，目前业内讨论的焦点在于外墙砖有没有必要做那么厚，破坏强度是否有必要那么大，从而提出“薄型外墙砖”的理念。外墙砖的强度与其抵抗冷冻试验、水泥膨胀的拉应力破坏试验以及运输试验的能力相关。故该类产品减薄的要点是在产品减薄，破坏强度达不到国家标准要求的前提下，其他使用性能是否能够达到要求，同时应当考虑是否能够满足燕尾槽设计的厚度。这些需要通过生产超薄外墙砖的工厂提供铺贴试验数据，或委托国家建筑卫生陶瓷质量监督检验中心进行铺贴性能的机理性试验数据。最终目的是获得破坏强度的最小限定值。　　针对上述目的，笔者设计了下列试验方案，仅供参考：《薄型陶瓷外墙砖破坏强度验证试验方案》　　①试验目的：探索陶瓷外墙砖减薄至6.0mm以下时，产品破坏强度可以容许的最小值。本试验只适用于厚度6.0mm(含背纹)以下，破坏强度小于700的外墙陶瓷砖。　　②样品描述：厚度小于6.0mm，边长不小于40mm的典型的陶瓷外墙砖产品。　　③试验原理：陶瓷外墙砖设定破坏强度的限定值的目的主要是确保陶瓷外墙砖在运输、堆放、铺贴及使用以后可以耐受各种外力环境而不被破坏。　　外墙陶瓷砖与粘接的灰浆和胶粘剂之间由于膨胀系数的差异导致的应力是陶瓷砖铺贴后产生破坏的主要原因。　　膨胀系数的差异可能来自于以下几个方面：　　—墙体在空气中凝固时，灰浆层会发生收缩，而陶瓷砖层不会收缩，而且可能发生膨胀;　　—墙体在潮湿的空气中，灰浆层可能会因为水化过程发生膨胀，同时陶瓷砖也会发生吸湿膨胀，但是陶瓷砖的吸湿膨胀率不超过0.03%(国家建筑卫生陶瓷质量监督检验中心检验最大湿膨胀率0.026%)，根据GB750-1992《水泥压蒸安定性试验方法》，规定普通硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥膨胀率不超过0.50%，硅酸盐水泥不超过0.80%，所以水泥在潮湿环境下膨胀系数会超过陶瓷砖;　　—在冻融环境下，会导致灰浆层与陶瓷砖膨胀系数的差异。　　事实上，由于陶瓷产品是脆性材料，其抗压强度远大于抗拉强度，即使是陶瓷砖由于灰浆层的收缩而承受压应力，其破坏的瞬间也是由于表面张应力而发生破坏。这也正是GB/T3810中仅列出陶瓷砖破坏强度(事实上是弯曲强度)的试验方法的原因。　　④样品选择　　—按照吸水率划分的不同类别的样品应当分别进行试验;　　—同样一个工厂的样品应当选择除去背纹后厚度最小的样品;　　—尽可能选择背纹最深的样品。　　⑤样品制备　　—按照GB8239-1997《普通混凝土小型空心砌块》的制作方法制作为数块350mm×350mm×50mm的实心砌块，养护28天待用。　　—按照《建筑陶瓷饰面工程的设计、安装及验收指南》中3.1中的要求选择强度为M20的中等保水性抹灰砂浆，按照4.2规定抹一层6-12mm厚的中等保水性抹灰砂浆，使砌块表面找平。　　—按照5.4.1要求进行洒水处理并养护7天。　　—使用表4.4.1中所示的在“室外钢筋混凝土墙面上铺设陶瓷砖”的工况下用C2TE型胶粘剂进行外墙陶瓷砖粘接，胶粘剂厚度2-6mm，但同一批试样确保厚度一致。铺贴方法按照5.4.2、6.1、6.2。灰缝的预留也按照该规范执行(确保在一块试验基础上铺贴尽可能多的陶瓷砖)。　　—在空气中防置28天待用。　　⑥试验步骤　　—观察28天后，陶瓷砖表面有无损坏、裂纹等破坏现象。　　—按照SL352-2006《水工混凝土试验规程》4.12“混凝土干缩湿胀试验”所使用的干燥环境和潮湿环境分别进行4个循环试验，每个循环干燥环境3天，潮湿环境3天。试验后观察陶瓷砖表面有无损坏、裂纹等破坏现象。陶瓷砖的脱落现象不在本验证试验关注的范围之内。　　—按照GB50178-1993《建筑气候区域标准》中严寒地区的要求，把“试验步骤1”中试验完成后无损的试样放在冻融循环箱中，按照GB/T3810.12-2006试验50个循环。　　对于破坏强度小于700MPa的外墙陶瓷砖产品，根据上述验证试验来确定其是否能够达到使用要求，从而确定在达到使用目的的前提下的破坏强度容许的最小值。　　⑦通过上述试验方案，可以给出一个比较有说服力的外墙砖的最低限厚标准的建议值。这需要广大企业积极参与，向行业协会、国家质检中心及标准化主管机构反馈能够承受的建议值。　　问题四：其他类型产品，如陶瓷砖后加工产品、洞石、表面不平整的凹凸明显的仿古砖产品的薄型化问题。　　该类产品，由于不同款式差别很大，吸水率差别也大，“薄型化”推进早期阶段，不宜涉及，待广大消费者接受其他三类产品“薄型化”导向后，生产企业会主动改进。　　三、结论　　在资源日益稀缺的今天，推进建筑陶瓷薄型化工作意义非常重大。但是，可以预见，推进的步骤并非一帆风顺。希望政府机构、行业协会、标准化机构、广大生产企业、业界专家能够站在产业可持续发展及产业结构调整的高度来重视并积极推进该项工作，也希望业内主流媒体积极向消费者介绍“薄型化不会减质”的质量意识，共同把“薄型化”工作落到实处，这样方能做到“利国利民”。