建筑幕墻用瓷板吸水率檢測技術(shù)研究

一、檢測原理

瓷板吸水率是衡量其致密程度和耐久性的關(guān)鍵物理性能指標(biāo)，其檢測基于阿基米德排水法原理。核心科學(xué)依據(jù)在于：開放孔隙可被液體（通常為水）浸入，而封閉孔隙和瓷質(zhì)材料本體則不吸水。

具體技術(shù)原理為：通過測量干燥狀態(tài)下瓷板試樣在空氣中的質(zhì)量（M1），以及其在充分吸水飽和后在空氣中及水中的質(zhì)量（M2 和 M3），利用以下公式計算其體積吸水率：

吸水率 (E) = [(M2 - M1) / M1] ×

同時，可以計算出表觀體積（V = M2 - M3）和表觀密度（B = M1 / V）。水分子通過毛細(xì)管作用滲入瓷板的微觀孔隙和微裂紋中，吸水率的高低直接反映了瓷板燒結(jié)程度的好壞。燒結(jié)程度高，?；潭群?，則孔隙率低，吸水率低，其機械強度、抗凍性、耐污染性及耐化學(xué)腐蝕性也相應(yīng)提高。

二、檢測項目

建筑幕墻用瓷板的檢測是一個系統(tǒng)性工程，吸水率是核心但非唯一項目，主要檢測項目系統(tǒng)分類如下：

1. 物理性能檢測：

   • 吸水率： 核心檢測項目，直接關(guān)聯(lián)多項耐久性。

   • 表觀密度、孔隙率： 與吸水率相輔相成，共同反映材料致密性。

   • 抗彎強度： 評估瓷板抵抗風(fēng)荷載、自重及溫度應(yīng)力導(dǎo)致彎曲變形的能力。

   • 彈性模量： 反映材料剛度，是幕墻結(jié)構(gòu)計算的重要參數(shù)。

2. 耐久性檢測：

   • 抗凍性： 對于寒冷地區(qū)至關(guān)重要。高吸水率瓷板在凍融循環(huán)下，內(nèi)部水分結(jié)冰膨脹，易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。

   • 耐化學(xué)腐蝕性： 評估瓷板抵抗大氣中酸雨、鹽霧等污染物侵蝕的能力。

   • 耐污染性： 評估表面抵抗有色污染物滲透的能力，與吸水率和表面光潔度相關(guān)。

   • 濕熱循環(huán)穩(wěn)定性： 模擬季節(jié)與晝夜溫差、濕度變化，評估瓷板與掛件系統(tǒng)結(jié)合的長期穩(wěn)定性。

3. 外觀與尺寸檢測：

   • 尺寸偏差： 包括長度、寬度、厚度、邊直度、直角度的測量。

   • 表面質(zhì)量： 檢查缺釉、斑點、裂紋、色差等缺陷。

三、檢測范圍

建筑幕墻用瓷板吸水率及相關(guān)性能檢測的應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋廣泛：

1. 建筑工程領(lǐng)域：

   • 新建高層及超高層建筑幕墻： 對瓷板的強度、耐久性、吸水率要求高。

   • 公共建筑外墻： 如機場、車站、劇院、博物館等，注重外觀與長期性能。

   • 商業(yè)建筑與住宅幕墻： 是應(yīng)用廣泛的領(lǐng)域。

   • 既有建筑幕墻安全鑒定與改造： 需對在用瓷板進行抽樣檢測，評估其性能退化情況。

2. 建材生產(chǎn)與貿(mào)易領(lǐng)域：

   • 瓷板生產(chǎn)商： 用于原材料配比、燒結(jié)工藝優(yōu)化及出廠質(zhì)量控制和產(chǎn)品分級。

   • 第三方質(zhì)檢機構(gòu)： 提供的認(rèn)證檢測服務(wù)。

   • 進出口貿(mào)易： 需滿足目標(biāo)或地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)要求，檢測報告是通關(guān)和市場準(zhǔn)入的重要文件。

3. 工程監(jiān)理與驗收：

   • 作為監(jiān)理方和業(yè)主方對進場材料進行復(fù)驗的依據(jù)，確保工程用料符合設(shè)計規(guī)范。

四、檢測標(biāo)準(zhǔn)

國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對幕墻瓷板吸水率的要求存在差異，但普遍趨向于低吸水率（即干壓瓷質(zhì)磚的要求）。

對比分析： 主要標(biāo)準(zhǔn)對用于幕墻的瓷質(zhì)板/磚的吸水率要求高度統(tǒng)一，均規(guī)定為不大于0.5%。這體現(xiàn)了行業(yè)對幕墻材料高耐久性的共識。差異主要體現(xiàn)在其他性能指標(biāo)（如小厚度、強度值）和測試方法的細(xì)節(jié)上。

五、檢測方法

以核心的“煮沸法”測定吸水率為例，其操作要點如下：

1. 試樣制備： 取不少于10塊整板或具有代表性的切割樣，尺寸通常不小于100mm×100mm。試樣必須完好無損，無裂紋。

2. 干燥處理： 將試樣放入（110±5）℃的鼓風(fēng)干燥箱中烘干至恒重（即間隔24h兩次稱量之差小于0.1%），并在干燥器內(nèi)冷卻至室溫。稱量干燥質(zhì)量M1（精確至0.01g）。

3. 煮沸飽和：

   • 將試樣直立放入盛有蒸餾水的水槽中，互不接觸。

   • 加熱至沸騰，并保持微沸狀態(tài)（2小時）。

   • 停止加熱后，在原水中浸泡（4小時）。此過程旨在排除孔隙中的空氣，使水充分浸入開放孔隙。

4. 飽和質(zhì)量稱量：

   • 將飽和試樣取出，用濕毛巾擦去表面多余水分，迅速稱量其在空氣中的飽和質(zhì)量M2。

   • 隨后，將試樣懸掛于水中稱量裝置上，完全浸沒于水中，稱量其在水中的表觀質(zhì)量M3。

5. 結(jié)果計算： 根據(jù)前述公式計算每塊試樣的吸水率，終結(jié)果取算術(shù)平均值。

關(guān)鍵操作要點：

• 恒重判定： 必須嚴(yán)格遵守，確保水分完全排出。

• 煮沸過程： 防止暴沸和試樣碰撞。

• 擦試水分： 動作要迅速、一致，確保只擦去表面流動水膜，不吸出孔隙水。

• 水中稱量： 確保試樣完全浸沒且不與容器壁、底部接觸，排除氣泡干擾。

六、檢測儀器

1. 鼓風(fēng)干燥箱： 用于試樣干燥。要求控溫（±5℃以內(nèi)），溫度均勻性好，帶有強制鼓風(fēng)功能以加速水分蒸發(fā)。

2. 電子天平： 核心稱量設(shè)備。要求精度高（至少0.01g），量程滿足試樣要求，并具備防風(fēng)罩。對于水中稱量，需配備專用的水中稱量裝置（支架、吊籃）。

3. 加熱容器（水槽或鍋）： 用于煮沸試樣。應(yīng)由不與水發(fā)生反應(yīng)的材料制成（如不銹鋼），容量足夠，加熱均勻。

4. 真空裝置（可選，用于真空法）： 對于某些標(biāo)準(zhǔn)允許的真空法，需要真空容器和真空泵，能在（15±1）分鐘內(nèi)將壓力降至（15±1）kPa并保持30分鐘。此法可替代煮沸法，尤其適用于對熱敏感或易破裂的試樣。

5. 游標(biāo)卡尺/測厚儀： 用于測量試樣尺寸，計算體積。

七、結(jié)果分析與評判標(biāo)準(zhǔn)

1. 分析方法：

   • 直接比較法： 將計算出的平均吸水率與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值（如0.5%）直接比較，判定是否合格。

   • 離散性分析： 觀察一組試樣吸水率結(jié)果的離散程度（如標(biāo)準(zhǔn)偏差）。若離散性過大，即使平均值合格，也說明產(chǎn)品生產(chǎn)工藝不穩(wěn)定，質(zhì)量均一性差。

   • 相關(guān)性分析： 將吸水率結(jié)果與同批試樣的抗彎強度、抗凍性測試結(jié)果進行關(guān)聯(lián)分析。通常，吸水率低的批次，其強度和抗凍性結(jié)果也更好。

2. 評判標(biāo)準(zhǔn)：

   • 合格判定： 依據(jù)所執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)（如JG/T 217-2017），吸水率平均值 E ≤ 0.5% 為合格。部分標(biāo)準(zhǔn)可能對單個試樣的大值也有限制。

   • 性能分級： 吸水率不僅是合格性指標(biāo)，也是性能分級指標(biāo)。E ≤ 0.5%的瓷板被認(rèn)為具有極佳的耐久性，適用于所有氣候條件，尤其是嚴(yán)寒、高濕、高污染地區(qū)。

   • 工程風(fēng)險評估： 若檢測結(jié)果接近或超出限值，需進行風(fēng)險評估。高吸水率意味著瓷板在長期使用中，尤其是在凍融循環(huán)和鹽堿環(huán)境下，內(nèi)部損傷的風(fēng)險顯著增加，可能導(dǎo)致強度下降、開裂甚至剝落，嚴(yán)重影響幕墻安全。此類材料應(yīng)禁止使用于幕墻工程。