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【司法鉴定】典型案例2-陶瓷釉面砖开裂原因技术鉴定

2016-05-24 14:17:47

分类: 科技服务
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2003年1月受最高人民法院委托,我中心对一起建筑公司诉陶瓷公司产品质量赔偿纠纷案中,涉案的陶瓷釉面砖开裂原因进行了技术鉴定。我中心接受委托后,组成以建筑材料专家委员会专家为首的技术鉴定小组。通过专家组现场勘查、国家建筑材料测试中心抽样检验,专家组在对有关事项进行技术说明和分析的基础上,形成了最终的鉴定报告。

一、有关事项的技术说明

(一)湿膨胀问题

1.湿膨胀标准

欧洲标准EN159-1991及新驰企标并无湿膨胀的指标及测试方法,因湿膨胀是引起后期龟裂的关键因素,因此现行国际及国家标准增加了湿膨胀系数的测试方法。由于湿膨胀是一种缓慢的作用过程,其测试方法通过加温,干燥、水煮等过程,促进砖产生湿膨胀条件下测得其膨胀系数,作为砖的一项参考性指标(非强制指标),但没有定量评判标准。该方法目的是测得湿膨胀系数,试验后样品的状态不作为抗釉裂性的评判依据。

分析意见:该案釉面开裂不属因湿膨胀造成的后期龟裂。

2.裂纹形态

湿膨胀引起的开裂是由于制品内部因湿膨胀不同造成的内应力而引起釉面开裂,因此它是单片砖本身呈釉面开裂,而不会波及到邻片砖上,故各片砖都是呈独立的釉面裂纹,不会形成相邻二片砖贯通裂纹。

3.出裂时间

湿膨胀所致龟裂是在坯体产生吸湿膨胀的情况下把釉层拉裂,制品若不是在很恶劣的环境(如作游泳池砖泡在水中)使用,仅在一般的空气中使用这个吸湿膨胀过程是非常缓慢的,需要有足够长时间的积累,才会产生釉面开裂,而不是瓷砖刚铺贴,数日、数周内就会产生湿膨胀开裂,特别是经压蒸试验合格的砖,更不会在如此短的时间内因湿膨胀而造成釉裂。

4. 湿膨胀数值

据《陶瓷工艺学》(华南工学院等编),第240页介绍氧化钾、氧化钠生成的钾、钠玻璃湿膨胀系数值是从0.082%增加到0.139%,引起后期龟裂。而该案的陶瓷砖检测数值为0.01%,远远低于该数值。

5. 湿膨胀机理分析

釉面砖为多孔的精陶坯体,长期与空气接触,特别在潮湿环境中使用会吸收水分而产生湿膨胀现象,这在陶瓷专业书籍中都有介绍,但所有资料在介绍造成湿膨胀原因时,都是把制品的吸水率放在第一位,也就是说吸水率大小是造成湿膨胀的首要原因,此外还有制品在焙烧过程中形成的晶相是否稳定,以及制品表面性质,最后讲到氧化钾、氧化钠形成的钾、钠玻璃相对于钙、镁玻璃,其吸湿膨胀大,但从未见资料对与湿膨胀相关的氧化钾、钠含量限定范围值,而对引起后期龟裂的湿膨胀系数值均有报道,都是在0.1%以上。该案釉面砖坯体氧化钾、氧化钠总量2.57%,也未超过釉面砖坯体化学成分的经验值。

6.湿膨胀试验后,样品状态(无论是否出现釉裂)不能作为釉裂的判定依据。

(二)破坏强度问题

1.在欧标EN159中并无此项规定,但它在一定程度上反映砖能承受外力的能力,因而在国际及国家新标准中加入该项指标(非强制性,如<400N的砖应说明只可做墙砖使用)。

2.该案涉及的砖做墙砖使用,破坏强度为493N,属于标准允许值;

3.测得数值偏低[标准规定:厚度≥7.5mm,破坏强度不小于600N],反映该砖抗应力能力较差。

(三)不可否认砖在生产过程中如坯釉膨胀系数不匹配,釉层较厚,烧成温度偏低,冷却速度过快等等都可能造成釉裂,对于肉眼能观察到的裂纹在出厂检验时可以剔出,对于是否存在一些隐性的不被肉眼发现的缺陷,有一整套产品性能检测方法(GB/T3810.1-15)给予验证。而验证釉面抗裂性能是通过抗热震性这一检测方法确定的,产品达到标准即为合格。

(四)铺贴后开裂的复杂性

陶瓷砖铺贴到墙面上,产生开裂,原因非常复杂,其机理是瓷砖受到外力作用,当外力超过瓷砖本身所能承受的限度则产生开裂,这外力来自铺贴的基面、粘接剂,以及铺贴方式等,据水泥专业专家介绍,水泥在固化反应时(即干燥过程)会发生非常复杂的物理化学反应,这过程会出新的物质产生,会发生体积变化,由于水泥品种不同,其矿物组成不同,产生的应力也不同,因此水泥需养护28天后才会

趋于稳定,铺贴基面厚度不均匀(红砖墙体凹凸不平靠水泥砂浆找平)时,或水泥砂浆基面过厚等等,都会因造成应力分布不均匀或应力过大,而使砖受外力作用。在铺贴瓷砖时要在水泥中掺入一定比例的砂子(减少收缩),用单一水泥浆时一定要控制厚度很薄(减少应力),因此基面是红砖、石膏板、水泥板等,由于其性能不同,即使同种施工方法铺贴同种瓷砖,都有可能产生不同效果。

铺贴后瓷砖开裂的原因是非常复杂的,是综合因素影响的结果,是由于内应力、外应力超过瓷砖本身所能承受的极限值而造成的,不可否认若瓷砖本身的强度较高,高到足以抵抗内外应力的作用,也会减少开裂现象。

二、技术分析

(一)影响陶瓷釉面砖后期的釉裂成因分析。影响陶瓷釉面砖后期的釉裂原因包括内因和外因,内因指砖本身的质量,外因指铺贴基底、施工方法、运输、存储、使用环境条件等。而影响砖质量的因素包括:坯釉配方、生产工艺参数等,影响后期釉裂的某些因素、影响机理仍在研究中,多数限于定性分析,不能定量确定,甚至存有争议,但是影响砖质量的各种因素最终综合反映在产品的性能指标上。因此判断陶瓷釉面砖产品质量的依据是现行有关产品质量标准。根据现行标准,反映陶瓷釉面砖因湿膨胀引起的后期龟裂的关键性能指标是抗釉裂性,与抗后期釉裂相关的性能指标有吸水率、抗热震性、断裂模数、破坏强度等。

(二)该案涉及的陶瓷釉面砖,经检测,采用企业标准与国家有关标准[GB/T4100.5-1999《陶瓷砖》(吸水率>10%)],其吸水率,抗热震性,断裂模数等性能合格无异议。破坏强度为493N,标准规定:厚度7.5mm破坏强度不小于600N;标准同时说明:破坏强度小于400N,只能用于贴墙,因此该砖作为内墙使用,属于允许值;抗釉裂性(按国家标准检测),国家建筑卫生陶瓷质量监督检验中心测试结果为合格,当地陶瓷产品质量监督检验授权站测试结果为不合格,两者有异议。经现场勘查抽样送国家建筑材料测试中心检验,结果为合格,因而判定抗釉裂性为合格。

(三)该案涉及的陶瓷釉面砖产品后期龟裂问题,其关键性能指标抗釉裂性,相关性能指标吸水率,抗热震性,断裂模数等性能均符合国家相关标准要求,破坏强度值偏低(为493N),但是作为墙砖使用,属于标准允许值。

(四)氧化钾、氧化钠含量与陶瓷釉面砖的湿膨胀系数和抗后期龟裂性能有关,含量高低对陶瓷釉面砖抗后期龟裂性能的影响有利有弊,应具体分析(参见“有关事项的技术说明和分析”),且含量高低尚无技术标准。由于各地原料、生产工艺条件不同,陶瓷釉面砖坯体氧化钾、氧化钠含量不同,配方是否合理,以最终产品质量是否符合质量标准为判断依据。

(五)根据现场的裂纹状态分析:釉裂现象严重属实,未铺砖的墙面也有开裂。砖的裂纹呈一定走向,存在相邻砖之间贯通裂纹,这与因湿膨胀引起的无规则、龟壳状的龟裂裂纹有所不同,属于砖在外力作用下产生的开裂。陶瓷釉面砖所受的应力大于砖自身的破坏强度,是由外力造成的釉裂的必要条件。因而不能排除墙面基底及铺贴等施工因素,但砖的破坏强度不高,抵抗外力作用的能力较差,也可能增加釉裂的机会。

(六)从该案涉及的砖,自2000年3月出厂后即运到工地,开箱铺贴时,未发现釉裂,砖因运输、储存(雨淋、受冻)等因素造成的釉裂的因素可以排除;从经过多次通过国家标准检验合格的事实分析,砖的坯釉因湿膨胀或受冷受热作用存在内应力而造成釉裂的可能性也可基本排除。但砖以外的因素,因现场该过程不可复原性,通过现场的简单勘查并不能予以确认,如有必要,建议请施工专家或组织比对试验予以分析进一步断定。

三、鉴定结论

1.该案陶瓷釉面砖产品主要性能符合国家标准要求,但是破坏强度值偏低(作为墙砖使用属于标准允许值),砖的破坏强度不高,抵抗外力作用的能力较差,也可能增加釉裂的机会。

2.涉案现场砖釉裂现象严重,不是因氧化钾、氧化钠含量偏高、湿膨胀系数过大造成的后期龟裂,属于砖在外力作用下产生的开裂,不能排除墙面基底及铺贴等施工因素。

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