薄型化建筑陶瓷砖的开发、生产及推广应用＊

宁红军 张明亮

（珠海市斗门区旭日陶瓷有限公司 广东 珠海 519110）

薄型化建筑陶瓷砖的开发、生产及推广应用＊

宁红军 张明亮

（珠海市斗门区旭日陶瓷有限公司 广东 珠海 519110）

前言

陶瓷产品由于其坚固耐用、色泽鲜艳经久不变，已与人们日常生活朝夕相伴。陶瓷外墙砖继承了陶瓷产品的优点，它具有品种丰富，耐酸、耐碱、吸水率低，易于清洁等特点，深受人们的喜爱，特别是改革开放以来的适宜环境使其得到了快速发展。然而陶瓷产品对资源和能源的消耗以及对环境的影响也引起了人们的高度关注，当前世界各国都在积极推行节能减排和与环境和谐相处的低碳经济，瓷砖减薄就是墙地砖行业的最为重要的研究课题之一。

1 薄型外墙瓷砖的研发过程

陶瓷企业生产的瓷质外墙砖的厚度一般都在7㎜左右，国家目前对砖的薄厚没有一个规定范围，那么生产薄型砖要薄到什么程度算是合适，瓷砖的理化性能如何？吸水率控制在多少为宜？破坏强度和断裂模数定多大为合理？企业要想单方面开发研究，一切的问题只能在具体的工作中逐步确定。

1.1 薄型砖的配方的研制

研制的薄型砖配方必须考虑的问题：

1）薄型砖的生产过程和原来普通外墙砖的过程基本相同，由于瓷砖生产过程的工序多，特别是生坯的厚度减薄后在其生产过程的传送工序中容易碎裂，所以必须增加生坯强度，这就是说要在原有配方的基础上增加粘土的含量。

2）薄型砖由于其厚度薄，所以其破坏强度必然低，由于砖在窑炉中的烧成周期都很短，靠形成莫来石晶体来增加强度效果不明显，那么笔者在研制的配方中增加一些一价碱金属和二价碱土金属的成分使配料能生成最低共熔点、多产生液相以增加产品的强度。

3）对于快速烧成，为了增加产品的强度，通过降低泥浆的细度，增加坯体在高温下固相反应颗粒的比表面积，使反应更为充分完全。

4）经多次实验，最终确定薄型砖的配方和普通坯体砖的配方、化学成分（见表1、表2）。

表1 普通砖和薄型砖的配方组成（质量%）

表2 普通砖和薄型砖的化学成分（质量%）

1.2 薄型砖正常生产的工艺参数的调整（见表3）

表3 普通砖与薄型砖正常生产的工艺参数

1.3 普通砖和薄型型砖的主要性能（见表4）

表4 普通砖和薄型砖的主要性能测试

1.4 评价

通过试生产和对瓷砖的理化性能参数进行测试，其各项理化性能指标均能达到标准的要求。

1）粘土含量的增加增强了生坯的强度，使得在生坯加工过程的各个环节上破损率在0.5%之内，符合我们的设想。

2）对泥浆的细度进行了下调，筛余量由原来的1.8%～2.5%调至1.0%～1.5%，球磨机研磨时间加长，从而使粉料颗粒度变小，颗粒的比表面积增加，这为快速烧成创造了条件。

3）由于一价碱金属和二价碱土金属离子的增加，所以产品中玻璃相增多，虽然瓷砖减薄了但其破坏强度指标还是控制在设定的范围之内。

2 薄型外墙瓷砖的推广

2.1 标准的制定

2.1.1 企业标准的制定

外墙砖标准的制定，既要保证瓷砖理化性能符合国家标准，又要满足建筑工程的施工要求。其中最难确定的是砖的破坏强度，从 GB／T 4100.1－2006中4.3.2.1看，厚度≥7.5㎜的砖，要求破坏强度平均值不小于1 300N，厚度＜7.5㎜的砖，要求破坏强度平均值不小于700N。至于断裂模数因为薄型砖的厚度是向薄的方向变化，根据断裂模数的定义：“破坏强度除以沿破坏断面最小厚度的平方”，那就说砖越薄它的断裂模数反而会增大，可见厚度是破坏强度的决定性因素。从2008年起我公司就开始了对薄型砖进行研制，我们所研制砖的厚度范围为3.8～5.0㎜，破坏强度指标的确定是通过对各种不同厚度砖的破坏强度的多次测试，参考吸水率在6%＜E≤10%及吸水率E＞10%陶质砖破坏强度的国家标准，取其平均值再加大30N，从而确定了薄型砖厚度不超过5㎜，吸水率平均值≤0.5%，单个值≤0.6%，薄坯外墙砖的破坏强度平均值为≥380N，断裂模数平均值≥40MPa（N／mm2），单值≥37MPa（N／mm2）。笔者认为上述要求确定的破坏强度可满足外墙砖在运输和搬运过程中所受到的各种碰撞，如果在包装时每两贴之间放置减震隔膜，纸箱进行的特殊设计，就可保证薄型砖的绝对安全。因此我们把上述指标作为企业标准来控制生产过程中的质量检验标准在公司执行，并上报珠海市质量技术监督局及广东省质量技术监督局备案，从2008年9月1日起实施。

2.1.2 施工标准的制定

为使薄型外墙砖走向市场，便于施工和检验有法可依，2010年4月15日，我公司协办了《外墙砖工程施工及验收规程标准》全国性大会，参考编制了《外墙饰面砖工程施工及验收规程——JGJ 126》；2010年我公司和国家陶瓷及水暖卫浴产品质量监督检验中心、广东省陶瓷协会共同编制了《外墙用陶瓷薄砖》DB44／T 843－2010地方标准，并在国家标准化管理委员会备案，此标准已于2010年12月31日发布，于2011年4月1日起实施。目前，白兔瓷砖正与国家建筑卫生标准化技术委员会联合编制《外墙用陶瓷薄砖》行业标准。

2.2 产品的推广应用

为使施工方能接受陶瓷薄型砖，我们邀请了各大区的销售负责人和有影响的房地产公司来我公司参观薄型砖生产和有关试验，通过企业的多方面的做工作，设计师和房地产商们认识达到了统一。陶瓷外墙砖在使用中并不要求太高的破坏强度，只要其他各项理化指标达到合理指标即可。使用陶瓷薄型砖装饰建筑物，能使粘贴质量减轻，粘贴更为方便和更牢固，这对于施工方而言，质量的减轻就意味着运输成本下降，薄型砖的使用有利于降低使用成本。在大家的共同努力下，我公司的陶瓷薄型砖顺利走向市场，产品供不应求。目前我公司的产品除了客户有特殊要求的厚度外，基本上是以薄型砖生产为主。

3 推行薄型砖生产后的原材料和能耗的节约情况

薄型砖的推广应用有利于国家和企业，使企业的生产成本大为降低。就我公司而言，2010年由于全面推行薄型砖，窑炉的产量提高了5.71%，仅薄型砖一项能耗就较前节约了18.50%。具体情况如下：

3.1 全年原料的节约量

（13.29－10.83）÷0.95÷0.896÷1 000×4 000×104＝11.56万t

坯体的烧失量为5%，原料的平均含水量为10.4%，公司普通砖每平方米产品重13.29kg，现生产薄型砖每平方米产品重10.83kg，公司年产量为4 000万m2密缝瓷砖。

3.2 节能量的计算

瓷砖、耐火垫板未减薄时的窑炉热平衡表（旭日10＃窑）见表5、表6。

表5 预热、烧成带热平衡表

表6 预热、烧成带热平衡表

瓷砖减薄前后的比较见表7。

表7 瓷砖减薄前后的比较

以公司年产量4 000万m2计算，年仅瓷砖减薄一项节能量为：

5 104.23×4 000×104÷4.187÷6 300＝7 740.10t洗精煤

4 结语

综上所述，瓷砖减薄后具有以下优点：

1）瓷砖减薄后减少了自然资源的消耗，通过瓷砖减薄项目我公司每年可节约11.56万t原料耗。

2）瓷砖减薄后降低了能源的消耗，我公司每年减少了16 022t的CO2、139t的SO2、104t的烟尘等对环境、气候等有害气体的排放。

3）减轻了用瓷砖装饰建筑物的质量，原来每平方米带灰缝的砖重11.36kg，减薄后每平方米带灰缝的砖重9.26kg，每平方米净减质量2.1kg，所以薄型砖会使得粘贴更牢固。

4）降低了原料及瓷砖的运输成本。

5）瓷砖减薄后，企业的生产成本会降低，利润将有所提高。

瓷砖减薄可有效的节约原辅材料、节约能源、运力、装载空间，减少了有害气体的排放，降低企业综合生产成本，提高了产品的性价比，符合当前低碳经济和科学和谐发展的战略要求，是我国建筑陶瓷应该着力发展的方向。

宁红军（1968－），本科，工程师；主要从事陶瓷外墙砖的研发及工厂设计工作。E－mail：xuritaoc＠163.com