建筑瓷玻化砖坯体配方调配.doc

建筑瓷玻化砖坯体配方调配  

摘 要
该课题以某瓷砖厂原本用于制造釉面砖的原料为原料，以某著名品牌玻化砖的性能为目标，通过配方调配，制得了符合性能指标的玻化砖。并对影响瓷砖工艺性能和产品性能的因素进行了分析。本课题利用了陶瓷原料的加和性，同时又证明了这一性质。实验中用到的配料方法和分析测试手段对于日后的陶瓷配方调配工作有一定的借鉴意义。
关键词：玻化砖；建筑瓷；墙地砖

Compounding Formula of Vitrified Brick for Building
ABSTRACT 
A vitrified brick according property index is made of the materials which are used as the raw material of glazed brick in a ceramic tile factory by compounding formula in the subject.And analysing the factor that effecting on the processing property of ceramic ties and product property.It made use of the addion property of ceramic raw material,and proved the property at the same time. The way of compounding formula and the measuer of analyzing and testing represent a useful effort for compounding formula of ceramic.
KEY WORDS : Vitrified brick; Architectural ceramics;Ceramic tiles 

目 录
中文摘要........ ...............................................................................................................................Ⅰ
英文摘要....................................................................................................................................... Ⅱ
正文........................... ...................................................................................................................1
1 引言........................................................................................................................................... 1
2 文献综述.................................................................................................................................... 3
2.1 墙地砖..................................................................................................................................... 3
2.1.1 釉面砖.................................................................................................................................. 3
2.1.2 通体砖.................................................................................................................................. 4
2.1.3 抛光砖.................................................................................................................................. 4
2.1.4 玻化砖.................................................................................................................................. 4
2.1.5 马赛克.................................................................................................................................. 5
2.1.6 墙地砖的选择....................................................................................................................... 6
2.2 玻化砖的特点及性能指标......................................................................................................... 6
2.2.1 玻化砖的特点....................................................................................................................... 6
2.2.2 玻化砖的性能指标................................................................................................................ 6
2.3 墙地砖生产常用原料介绍........................................................................................................ 7
2.3.1 粘土类................................................................................................................................. 7
2.3.2 瘠性原料.............................................................................................................................. 9
2.3.3 长石类原料.......................................................................................................................... 9
2.3.4 硅灰石类原料..................................................................................................................... 10
2.3.5 透辉石类原料..................................................................................................................... 10
2.3.6 滑石类原料......................................................................................................................... 10
2.3.7 碳酸盐类原料...................................................................................................................... 10
2.3.8 辅助原料............................................................................................................................. 10
2.4 玻化砖生产工艺流程............................................................................................................... 10
2.4.1 原料处理.............................................................................................................................. 10
2.4.2 坯料制备............................................................................................................................... 11
2.4.3 干压成型............................................................................................................................... 11
2.4.4 坯体干燥............................................................................................................................... 11
2.4.5 烧成...................................................................................................................................... 11
2.4.6 装饰...................................................................................................................................... 12
2.5 测试分析.................................................................................................................................. 12
2.5.1 原料分析............................................................................................................................... 12
2.5.2 成品分析............................................................................................................................... 12
3 实验............................................................................................................................................ 15
3.1 实验设备与仪器........................................................................................................................ 15
3.2 实验原料.................................................................................................................................. 15
3.3 实验方案.................................................................................................................................. 16
3.4 实验过程.................................................................................................................................. 16
3.4.1 原料处理............................................................................................................................... 16
3.4.2 玻化砖性能指标的确定.......................................................................................................... 17
3.4.3 原料性能测试........................................................................................................................ 17
3.4.4 烧成制度的确定.................................................................................................................... 19
3.4.5 配方调配............................................................................................................................... 19
3.4.6 比色实验............................................................................................................................... 20
3.4.7 测试........................................................... ...........................................................................21
4 分析与讨论................................................................................................................................. 23
4.1 玻化砖性能指标的确定............................................................................................................ 23
4.1.1 化学成分.............................................................................................................................. 23
4.1.2 工艺性质.............................................................................................................................. 23
4.2 原料分析................................................................................................................................. 24
4.2.1 化学成分.............................................................................................................................. 24
4.2.2 工艺参数.............................................................................................................................. 24
4.3 烧成制度的确定...................................................................................................................... 26
4.4 配方原料的选择...................................................................................................................... 27
4.5 配方调配................................................................................................................................ 28
4.6 玻化砖的装饰......................................................................................................................... 31
4.7 化学成分分析......................................................................................................................... 32
4.8 抗折强度测试......................................................................................................................... 32
4.9 实验中的影响因素.................................................................................................................. 35
3 结论.......................................................................................................................................... 37
致 谢........................................................................................................................................... 38
参 考 文 献................................................................................................................................. 39
  1 引言

近年来，人们对室内装饰的需求量越来越大，对地砖的外观与功能都提出了越来越高的要求。传统釉面砖易磨损，通体砖迅速崛起。这是一种不上釉的瓷质砖，有很好的防滑性和耐磨性。一般我们所说的“防滑 地砖”，大部分是通体砖。通体砖经抛光后就成为抛光砖，这种砖的硬度很高，所以非常耐磨。但是抛光后光亮了，问题也随之而来。因为抛光孔外露，所以也就不耐脏了。因为光滑了，所以也就不防滑了。为了解决抛光砖出现的易脏问题，市面上又出现了一种玻化砖。玻化砖其实就是全瓷砖
。其表面光洁但又不需要抛光，所以不存在抛光气孔的问题。玻化砖是一种强化的抛光砖，它采用高温烧制而成。质地比抛光砖更硬更耐磨。玻化砖颜色均匀、防污、耐磨、好打理，而且光亮如镜。无论是从外观还是其实用功能上来讲，都是非常适合家庭使用的。玻化砖通体一致，即便是不小心磕掉一块，也不影响整体效果，其防滑特性更值得关注，表面越是有水越涩，只有表面有土的时候才会滑。质量过关的玻化砖要求吸水率小于0.5，这意味着，只要达到这一指标，脏水和油污就很难渗入。另外，有些品牌的玻化砖对表面进行了特殊处理，将砖面的毛细孔全部封住，更增加了其防污功能。
近年来，玻化砖所占市场份额不断攀升。在90年代初，欧洲玻化砖产量占全部产量的9%，到1994年占到19%，1997年则提高到49%。并且品种花样不断更新，市场上已有色彩单一的产品，印花瓷砖（模板印花瓷砖），大理石外观产品，精晶花岗岩产品，花岗岩外观的产品等多个品种。
我国的瓷砖生产工业经过多年的发展，成效显著，已经成为世界第一瓷砖生产国。但在出口总量方面由于品质的影响，我们还远落后于意大利。所以业内人士称，中国是陶瓷大国，但不是陶瓷强国（见表1-1,表1-2）。
  表1-1 世界瓷砖生产总量前6名国家及近年产量 

顺序
国名
近年产量（百万m2）
2004年所占比例
2000
2001
2002
2003
2004
1
中国
1807
1810
1868
2000
2200
33.5
2
西班牙
621
638
651
624
635
9.7
3
意大利
632
638
606
603
586
9.0
4
巴西
453
473
508
534
566
8.6
5
印度
不详
不详
215
240
270
4.1
6
印度尼西亚
220
220
230
260
260
4.0
 表1-2 世界瓷砖出口总量前6名国家及近年产量 

顺序
国名
近年产量（百万m2）
2004年所占比例
2000
2001
2002
2003
2004
1
意大利
436
441
438
418
413
6.7
2
西班牙
312
339
357
336
341
5.4
3
中国
34
53
125
207
270
4.4
4
巴西
57
60
74
103
126
2.0
5
土耳其
52
57
74
84
94
1.5
6
印度尼西亚
20
30
50
60
60
1.0

所以，我们急需提高产品品质，但又不能盲目引进而造成现有资源的浪费。本课题就是要在工厂现有的实验条件下，利用工厂原用于生产普通墙地砖的原料来调配出玻化砖。既要达到性能指标又要达到发色要求。在该研发过程中，将无机非金属材料工艺与色彩学结合，最终以低成本研发新产品。有一定的技术含量，美学价值和经济价值。
  2 文献综述

2.1 墙地砖
本课题设计的玻化砖是墙地砖的一种，属于通体砖。陶瓷生产在我国具有悠久的历史。到目前为止，在我国发现的最早陶器，根据C14测定年代，为公元前（5935±480）年，距今约8000年。但陶瓷墙地砖的生产在世界上却很晚，在我国则起步更晚。近年来，随着现代科学技术的飞速发展，现代的科学理论和分析化验设备被引入到陶瓷墙地砖的生产中来，使陶瓷墙地砖品质的提升成为可能。随着人民生活水平的日益提高，发展外观新颖，功能实用的高品质墙地砖成为需要。在这样的背景下，陶瓷墙地砖在产量和品质上都有了大幅度的提高。在品种上有了釉面砖、通体砖、抛光砖、玻化砖、马赛克、仿古砖等。在产量上，更是不断增长。其中，玻化砖由于其特有的优点，倍受人们青睐，产量增长更为迅速。在90年代初，欧洲玻化砖产量占全部产量的9%，到1994年占到19%，1997年则提高到49%。
2.1.1 釉面砖
 顾名思义，釉面砖就是砖的表面经过烧釉处理的砖。釉面砖是装修中最常见的砖种，由于色彩图案丰富，而且防污能力强，被广泛使用于墙面和地面之中。
但由于釉只是砖表面很薄的一层，所以有易磨损的缺点。釉面稍有损伤就会露出坯体，无论从外观还是功能上都会影响到整体效果。所以不适合铺设室外的广场或是人行道等磨损较大的场合。
1、釉面砖基于原材料的分别，可分为两种：
1) 陶制釉面砖，即由陶土烧制而成，吸水率较高，强度相对较低。其主要特征是背面颜色为红色。
2) 瓷制釉面砖，即由瓷土烧制而成，吸水率较低，强度相对较高。其主要特征是背面颜色是灰白色。
2、釉面砖的釉面根据光泽的不同，还可以分为下面两种：
1) 亮光釉面砖。适合于制造"干净"的效果。
2) 哑光釉面砖。适合于制造"时尚"的效果。
3、常见问题
釉面砖是装修中最常见的砖种，由于色彩图案丰富，而且防污能力强，被广泛使用于墙面和地面之中，常见的质量问题主要有两方面：
1) 龟裂
龟裂产生的根本原因是坯与釉层间的应力超出了坯釉间的热膨胀系数之差。当釉面比坯的热膨胀系数大，冷却时釉的收缩大于坯体，釉会受拉伸应力，当拉伸应力大于釉层所能承受的极限强度时，就会产生龟裂现象。
2) 背渗不管那一种砖，吸水都是自然的，但当坯体密度过于疏松时，就不仅是吸水的问题了，而是渗水泥的问题。即水泥的污水会渗透到表面。
2.1.2 通体砖
 通体砖的表面不上釉，而且正面和反面的材质和色泽一致，因此得名。通体砖是一种耐磨砖，虽然现在还有渗花通体砖等品种，但相对来说，但其花色比不上釉面砖。由于目前的室内设计越来越倾向于素色设计，所以通体砖被广泛使用于厅堂、过道和室外走道等装修项目的地面，一般较少使用于墙面，多数防滑砖都属于通体砖。有表面粗糙的特点。
 2.1.3 抛光砖
 抛光砖就是通体坯体的表面经过打磨而成的一种光亮的砖种。抛光砖属于通体砖的一种。相对于通体砖的平面粗糙而言，抛光砖就要光洁多了。抛光砖性质坚硬耐磨，适合在除洗手间、厨房和室内环境以外的多数室内空间中使用。在运用渗花技术的基础上，抛光砖可以做出各种仿石、仿木效果。
抛光砖有一个致命的缺点：易脏。这是抛光砖在抛光时留下的凹凸气孔造成的，这些气孔会藏污纳垢，以致抛光砖谈污色变，甚至一些茶水倒在抛光砖上都回天无力。
在后来一些质量好的抛光砖在出厂时都加了一层防污层，但这层防污层又使抛光砖失去了通体砖的效果。如果要继续通体，就只好继续刷防污层了。装修界也有在施工前打上水蜡以防粘污的做法。抛光砖易污损难清洁这一大缺陷，业界对此已进行了多年的探讨和研究，但一直未有大的技术性突破。有报道说，今年“纳米硅镀膜技术”的兴起，在真正意义上解决了这一难题。大鸿制釉公司的“保丽洁纳米镀膜系列产品”能在施料表面形成０．１ｍｍ以下的高附着力、高密度的保护性涂层，具有高光泽、高亲水性、防污、抗滑、高稳定性等多项优点。但这一技术成果尚未广泛应用，效果不详。
2.1.4 玻化砖 
 为了解决抛光砖出现的易脏问题，市面上又出现了一种叫玻化砖的品种。玻化砖其实就是全瓷砖，是一种强化的抛光砖，它采用高温烧制而成。质地比抛光砖更硬更耐磨。。其表面光洁但又不需要抛光，所以不存在抛光气孔的问题。毫无疑问，它的价格也同样更高。玻化砖主要是用于地面砖。
玻化砖的分类 ：
1）色彩单一的产品：这种是最简单的产品，主要色彩是大青色。经过细磨之后，常常用于商业中心，使用原料是色彩单一的喷雾干燥粉料。
2）花岗岩外观的产品：带有这种彩色效果的产品，使用了不同色彩的粉料，在给压机供料的过程中使用了特殊的分散方法，使表面产生了杂色或色调变化的效果。
3）大理石外观产品：这类产品的外观郊果是通过表面着色而获得的。压机二次加料使用的是通过微粉化设备制得的超细粉体，这些粉体具有特殊性质，要求使用专用设备进行输送。
4）精晶花岗岩产品：通过将不同色彩的大颗粒喷雾干燥料混合而成的。这些大颗粒为卵形或其他形状，是将喷雾干燥粉料重新粒化制得的，瓷砖表面的底色与花岗岩瓷砖或杂色瓷砖产品相似。
5）印花瓷砖（模板印花瓷砖）采用新技术生产的瓷砖产品，生产中使用了特殊的印花模板。这项新技术可以使玻化砖产生多色效果。色料是在压制之前加到模具腔体中，放置于被压粉料之上，并与坏体一起烧结。随着陶瓷技术的日益发展，近年来，大规格的瓷质花岗石、大理石玻化砖已经发展成为居室装饰的主流。这种陶瓷砖具有天然石材的质感，而且更具有高光度、高硬度、高耐磨、吸水率低，色差少以及规格多样化和色彩丰富等优点。用陶瓷砖铺贴装饰的建筑具有更加高雅的品味，能将古典与现代兼容并蓄。这种高强度、高密度的大规格瓷质玻璃砖，除外观上有多种多样的变化外，装饰在建筑物外墙壁上能起到隔音、隔热的作用，而且它比大理石轻便。
 2.1.5 马赛克
 马赛克(Mosaic)是一种特殊存在方式的砖，它一般由数十块小块的砖组成一个相对的大砖。它以小巧玲珑、色彩斑斓被广泛使用于室内小面积地墙面和室外大小幅墙面和地面。
它主要分为：
1、陶瓷马赛克。是最传统的一种马赛克，以小巧玲珑著称，但较为单调，档次较低。
2、大理石马赛克。是中期发展的一种马赛克品种，丰富多彩，但其耐酸碱性差、防水性能不好，所以市场反映并不是很好。
3、玻璃马赛克。玻璃的色彩斑斓给马赛克带来蓬勃生机。它依据玻璃的品种不同，又分为多种小品种：
1) 熔融玻璃马赛克。以硅酸盐等为主要原料，在高温下熔化成型并呈 乳浊或半乳浊状，内含少量气泡和未熔颗粒的玻璃马赛克。
2) 烧结玻璃马赛克。以玻璃粉为主要原料，加入适量粘结剂等压制成一定规格尺寸的生坯；在一定温度下烧结而成的玻璃马赛克。
3) 金星玻璃马赛克。内含少量气泡和一定量的金属结晶颗粒，具有明显遇光闪烁的玻璃马赛克。
 2.1.6 墙地砖的选择
 瓷砖的选择，除了颜色依你喜欢的外，其他的必须用科学态度去决择。首先从包装箱内拿出任意四块瓷砖，放在平坦的地面。然后对比一下，四块砖是否平坦一致？看看瓷砖对角与对角的地方是否嵌接？再就是用手掌敲击瓷砖表面，听声音：好的瓷砖声音比较低沉；而不好的瓷砖声音明亮，并有明显回响。当然，从声音上来评好坏是相对的。但第一种比较却不可轻视。国产与进口的最大分别主要就在瓷砖制品的规格一致性上。具体有以下六种鉴别方法：
1)将瓷砖背面滴数滴茶叶汁或清水，待数分钟后，不吸水或吸水率低则品质佳。
2)敲击瓷砖，声音愈脆，瓷化度、密度愈高、硬度佳。
3)以锐物刮擦瓷砖，若有刮痕表示施釉差，易使人滑倒，表面的釉磨光后，砖面弄脏将无法清洗干净。
4)瓷砖的颜色、色度清晰自然者，表示瓷化度高，色度不清晰，瓷化度低。
5)在一米内以肉眼观察表面有无针孔，若有，表示釉面没有完全融合，易产生堆积污物的情形。6)以肉眼观看瓷砖侧面是否平直，若翘曲情形严重，会影响日后瓷砖的牢固。
 2.2 玻化砖的特点及性能指标
2.2.1 玻化砖的特点 
颜色均匀、防污、耐磨、防滑、好打理。
 2.2.2 玻化砖的性能指标
以下标准来自国家标准，干压资质砖技术GB/T 4100.1-1999。详见表2.1，表2.2。
 表2-1 物理性能指标

吸水率E
破坏强度
断裂模数
抗热震性
抗釉裂性
抗冻性
光泽度
耐磨性
平均值≤0.5%
单个值≤0.6%
厚度≥7.5mm
平均值≥1300N
厚度<7.5mm
平均值≥700N
平均值≥35MPa
单个值≥32MPa
经10次抗热震性试验不出现炸裂或裂纹
有釉砖经抗釉裂试验后，釉面应无裂纹或剥落
抗冻性试验后应无裂纹或剥落
抛光砖不低于55
无釉砖耐深度磨损体积≦175mm3
有釉地砖表面耐磨性报告磨损等级与转数。
 表2-2 化学性能指标

耐低浓度酸和碱
耐高浓度酸和碱
耐家庭化学试剂和游泳池盐类
耐污染性
铅和镉的溶出量
经试验后耐化学腐蚀性等级与生产企业确定的等级比较并判定
经试验后报告陶瓷砖耐化学腐蚀等级
有釉砖不低于GB级，无釉砖不低于UB级
有釉砖不低于3级，无釉砖耐污染性试验后报告耐污染等级
经试验