第六章建筑装饰陶瓷

建筑装饰材料第六章建筑装饰陶瓷建筑装饰陶瓷中国是瓷器的故乡，有着悠久的制造陶瓷的历史。在大约3000年以前，勤劳智慧的中国人就发明了瓷器，在我国悠久历史的各个时期，都有别具特色的名窑，如河南钧窑的钧瓷和浙江龙泉的青瓷，都是宋朝著名的瓷品，元代出现了世界的“瓷都”景德镇，而唐三彩更是名扬天下。建筑装饰陶瓷传统的陶瓷制品主要功能是制造艺术品和容器。进入现代之后，随着建筑及装饰业发展，陶瓷在保留原有功能的同时，越来越向建筑装饰材料领域发展，并成为其中重要的一员。随着人民生活水平的提高，建筑陶瓷的应用更加广泛，其品种、花色和性能也有很大的变化。其中以陶瓷墙地砖的使用最为广泛，它以成本低廉、施工简易、外形美观和容易清洁等特点，体现出建筑装饰设计所追求的“实用、经济、美观”的基本原则。由于广泛地应用高科技生产技术和先进的生产设备与工艺，使得陶瓷产品不断更新，高档次产品的生产比例重不断加大。建筑装饰陶瓷6.1陶瓷的基本知识6.2常用建筑装饰陶瓷制品6.3新型建筑装饰陶瓷制品6.1陶瓷的基本知识6.1.1陶瓷的概念陶瓷的生产经历了漫长的发展过程，工艺由简单到复杂、制作由粗糙到精细、烧制由低温到高温、装饰由无釉到有釉。随着生产力的发展和科学技术水平的提高，人们对陶瓷所赋予的涵义与功能也在发生着显著的变化。6.1陶瓷的基本知识传统的陶瓷产品如日用陶瓷、建筑陶瓷、电力陶瓷等是用黏土类及其它天然矿物原料经过粉碎加工、成型、煅烧等过程而得到的。随着材料科学的发展，陶瓷的基本原料组成发生了巨大的变化和革新，一些化工矿物原料也成为陶瓷制品的原料。由于陶瓷所用的原料主要是硅酸盐矿物，所以有时也会归属于硅酸盐类材料。甚至在有些国家，陶瓷就是硅酸盐或窑业产品的同义词。6.1陶瓷的基本知识因此，传统的陶瓷的概念在今天就显得不适用了。一般传统上对陶瓷的定义是：使用黏土类及其他天然矿物（瓷土粉）等为原料经过粉碎加工、成型、煅烧等过程而得到的产品。很多新的陶瓷品种，如氧化物陶瓷、压电陶瓷等，它们还是按照传统的生产工艺过程制成，所不同的只是采用了现代化的制造设备。因此，现代陶瓷的概念通常是指传统陶瓷生产方法制成的无机多晶产品。6.1陶瓷的基本知识5.1.2陶瓷的分类陶瓷是陶器、炻器和瓷器的总称。炻器是介于陶器与瓷器之间的一类产品，或称其为半瓷、石胎瓷等。三类陶瓷的原料和制品性能的变化是连续和相互交错的，很难有明确的区分界限。从陶器、炻器到瓷器，其原料是从粗到精，烧成温度由低到高，坯体结构由多孔到致密。（1）陶质制品陶器通常有一定的吸水率，为多孔结构，通常吸水率较大，断面粗糙无光，不透明，敲之声音喑哑，有的无釉，有的施釉。陶质制品主要以陶土、沙土为原料配以少量的瓷土或熟料等，经1000℃左右的温度烧制而成。6.1陶瓷的基本知识陶质制品可分为粗陶和精陶两种。粗陶坯料一般由一种或多种含杂质较多的黏土组成，有时还需要掺瘠性原料或熟料以减少收缩。建筑上使用的砖、瓦、陶管、盆、罐等都属此类。精陶是指坯体呈白色或象牙色的多孔性陶制品，其制品的选料要比粗陶精细，多以可塑性黏土、高岭土、长石、石英为原料。精陶的外表大多数都施釉，饰釉通常要经过素烧和釉烧两次烧成，其中素烧的温度在1250℃~1280℃之间。精陶的吸水率—般为在9％~12％之间，最大不应超过17％。通常建筑上所用的各种釉面内墙砖均属此类。6.1陶瓷的基本知识（2）瓷质制品瓷质制品是以粉碎的岩石粉（如瓷土粉、长石粉、石英粉等）为主要原料经1300℃~1400℃高温烧制而成。其结构致密、吸水率极小、色彩洁白、具有一定的半透明性，其表面施有釉层。瓷质制品按其原料的化学成分与加工工艺的不同，又分为粗瓷和细瓷两种。6.1陶瓷的基本知识（3）炻器炻器结构比陶质致密、略低于瓷质，—般吸水率较小，其坯体多数带有颜色而且呈半透明性。炻器按其坯体的致密性，均匀性以及粗糙程度分为粗炻器和细炻器两大类。建筑装饰上用的外墙砖、地砖以及耐酸化工陶瓷均属于粗炻器。日用炻器和工艺陈设品属于细炻器。中国的细炻器中不乏名品，享誉世界的江苏宜兴紫砂陶就是一种不施釉的有色细炻器。细炻质制品与陶质、瓷质制品相比，在一些性能上具有一定的优势。它比陶器强度高、吸水率低，比瓷器热稳定性好、成本低。此外，炻器的生产原料较广泛，对原料杂质的控制不需要象瓷器那样严格，因此在建筑工程中得以广泛应用。6.1陶瓷的基本知识5.1.3陶瓷的主要生产原料陶瓷坯体的主要原料有可塑性原料、瘠性原料、熔剂原料三大类。可塑性原料即黏土原料，它是陶瓷坯体的主体。瘠性原料可降低黏土的塑性，减少坯体的收缩，防止高温烧成时坯体变形。熔剂原料能够降低烧成温度，有些石英颗粒及高岭土的分解产物能被其溶解，常用的熔剂原料有长石、滑石等。（1）可塑性材料—黏土1．黏土的形成黏土是由天然岩石经过长期风化、沉积而成，它是多种微细矿物的混合体，是很复杂的一类矿物原料。它的化学组成、矿物成分、技术特性以及生成条件都是非常复杂的，也是不完全固定的。黏土的种类和性能好坏对陶瓷制品质量有着重要影响。6.1陶瓷的基本知识黏土的风化作用分为机械风化（温度变化、冰冻、水力等）和化学风化(空气中的C02和水作用)以及有机物风化(动植物遗骸腐蚀)等多种情况。2．黏土的分类①按地质构造分，黏土可为为残留黏土和沉积黏土。②按构成黏土的主要矿物可分为高岭石类、水云母类、蒙脱石类、叶蜡石类和水铝英石类。③按其耐火度不同，可分为耐火黏土(耐火度1580℃以上)、难熔黏土(耐火度1350—1358℃)和易熔黏土(耐火度1350℃以下)。④按习惯分类法，可分为高岭土、黏性土、瘠性黏土和页岩。⑤按黏土杂质含量的高低、耐火度和可制作陶瓷的类别等，将黏土分为瓷土、陶土、砖土和耐火黏土等四类，其中陶土是制造建筑陶瓷的主要原料。6.1陶瓷的基本知识3．黏土的工艺特性①可塑性可塑性是黏土制品所必须具备的一项关键性技术指标。可塑性是指黏土加适量水搅拌之后，在外力作用下能获得任意形状而不发生裂纹和破裂，以及在外力作用停止后，仍能保持该形状的特殊性能。利用黏土的可塑性，可将其塑造成各种形状和尺寸的坯体，而不发生裂纹破损。黏土可塑性的优劣受很多原因的影响，但主要取决于黏土组成的矿物成份及含量，颗粒形状、细度与级配，以及拌和加水量的多少等因素。6.1陶瓷的基本知识②收缩性黏土在干燥过程中由于水分的减少，以及煅烧过程中的物理、化学变化都会产生收缩。黏土加水调和后，经过塑制成型获得坯体，坯体在干燥和焙烧过程中，通常会产生体积收缩。这种体积收缩可分为干燥收缩（称为干缩）和焙烧收缩（称为烧缩），其中干缩比烧缩大得多。收缩可用干燥收缩率、烧成收缩率和总收缩率来衡量。6.1陶瓷的基本知识③烧结性黏土的烧结程度随焙烧温度的升高而增加，温度越高形成的熔融物越多、制品的强度越高、密实度越大、吸水率越小。当焙烧温度高至某一值时，使黏土中未熔化颗粒间的空隙基本上被熔融物充满时，即达到完全烧结，这时的温度称为烧结极限温度。此外，黏土的稀释性能、耐火度都会影响其工艺性质。（2）瘠性原料瘠性原料主要包括石英、熟料和废砖粉。石英是自然界分布很广的矿物，其主要成份是SiO2。一般作瘠性原料的有脉石英、石英岩、石英砂岩、硅砂等四种。6.1陶瓷的基本知识石英在煅烧过程中会发生多次晶型转变，随着晶型转变，其体积会发生很大变化，因此在生产工艺上必须加以控制。一般来说，温度升高时，SiO2密度会变小，结构变松散，体积膨胀；温度降低时，其密度增大，体积收缩。晶型转化时的体积变化能形成相当大的应力，这种应力往往是陶瓷产品开裂的原因。在陶瓷加工原料内加入熟料和废砖粉的目的是为了减少坯体的收缩和烧成收缩。因此在陶瓷产品烧成制度规范中，往往要求在石英晶型转化的温度范围内采用慢速升温，以避免产品发生过大的体积变化以致开裂。6.1陶瓷的基本知识2232(,)6KNaOAlOSiO22326KOAlOSiO22326NaOAlOSiO（3）熔剂原料1．长石长石是陶瓷制品中常用的熔剂，也是釉料的主要原料。釉面砖坯体中一般引入少量长石。长石的种类分为四种：钾长石（）、钠长石（）、钙长石（）和钾微斜长石[]。长石与石英一样都是瘠性原料，能够缩短坯体的干燥时间，还能够减少坯体干燥时的收缩和变形。同时，长石也是溶剂原料，其主要作用是降低陶瓷坯体的烧成温度。在高温下长石会溶化为长石玻璃，填充于坯体颗粒间的空隙，粘结颗粒使坯体致密，并有助于改善坯体的力学性能。2322CaOAlOSiO6.1陶瓷的基本知识2．硅灰石原料硅灰石是硅酸钙类矿物，它的化学通式为CaO·SiO2。硅灰石作为陶瓷墙地砖坯料，除降低烧成温度外，还具有减少收缩、容易压制成型、热稳定性好、烧成时间短、吸水膨胀率小等特点。(4)釉料1．釉的组成和性质釉是指附着于陶瓷坯体表面的连续玻璃质层。它与玻璃有很多相类似的物理与化学性质。釉具有均质玻璃体所具有的很多性质，如没有固定熔点而只有熔融范围、具有亮丽的光泽、透明感好等。6.1陶瓷的基本知识施釉的主要目的在于提高陶瓷制品的力学强度和改善坯体的表面性能。通常疏松多孔的陶瓷坯体表面粗糙，即使坯体烧结后孔隙率接近于零，但由于它的玻璃相中含有晶体，所以坯体表面仍然粗糙无光，易于玷污和吸湿，影响美观、卫生、机械和电学性能。施釉后的制品在很多方面的性能都获得了很大的提高，其表面平整光滑、色泽亮丽、不吸湿、不透气。在釉下装饰中，釉层能够有效保护画面，防止彩料中有毒元素溶出的作用。作为装饰用产品，还能增加制品的装饰性，掩盖坯体的不良颜色和某些缺陷。6.1陶瓷的基本知识釉料应当具备以下性质：①釉层质地必须较为坚硬，使之不易磕碰或磨损。②釉料的组成要选择适当，使釉层不易发生破裂或剥离的现象。③釉料必须在坯体的烧成温度下成熟。为了让釉在坯体上铺展顺利，要求釉的成熟温度接近并略低于坯体的烧成温度。④釉料在高温熔化后，要具有适当的黏度和表面张力，以使其在冷却后能形成优质的釉面。6.1陶瓷的基本知识2．釉的分类釉按化学组成分类可分为以下几种：①长石釉、石灰釉长石釉、石灰釉是使用最广泛的两种釉料。它们具有强度高、透光性好、与坯体结合良好的特点。②滑石釉滑石釉与上述两釉的区别是，在原有基础上加入了滑石粉。③混合釉混合釉是在传统的釉料中加入多种助熔剂组成的釉料。现代釉料的发展，均趋向于多熔剂的组成。因为根据各种熔剂的不同特性进行配制，可以获得很多单一溶剂无法达到的良好效果。6.1陶瓷的基本知识④食盐釉食盐釉在施釉方式上很有特点，它不是在陶瓷生坯上直接施釉，而是当制品焙烧至接近止火温度时，把食盐投入燃烧室中。在高温和烟气中水蒸气的作用下，被分解的食盐以气体状态均匀地分布在窑内，并作用于以黏土制作的坯体表面，形成一种薄薄的玻璃质层。食盐釉的特点是釉层厚度比喷涂的釉层要小很多，仅0.0025mm左右，但与坯体结合良好，并且坚固结实、不易脱落和开裂、还具有热稳定性好、耐酸性强的优点。⑤土釉、铅釉、硼釉、铅硼釉等。另外，釉按照烧成温度可分为易熔釉（1100℃以下）、中温釉（1100~1250℃之间）和高温釉（1250℃以上）；釉按照制备方法分类可分为生料釉、熔块釉；釉按照外表特征分类可分为光亮釉、乳浊釉、砂金釉、碎纹釉、珠光釉、花釉、流动釉、有色釉、透明釉、无光釉、结晶釉等。6.1陶瓷的基本知识5.1.4陶瓷表面装饰如上文所述，陶瓷制品越来越向着装饰材料的方向发展，其表面装饰效果的好坏，直接影响到产品的使用价值。陶瓷的表面装饰能够大大提高制品的外观效果，同时很多装饰手段对制品也有保护的作用，从而有效地把产品的实用性和艺术性有机地结合起来，使之成为一种能够广泛应用的优良陶瓷产品。陶瓷制品的装饰方法有很多种，较为常见的是施釉、彩绘和用贵金属装饰。6.1陶瓷的基本知识（1）施釉施釉是对陶瓷制品进行表面装饰的主要方法之一，也是最常用的方法。烧结的坯体表面一般粗糙无光，多孔结构的陶坯更是如此，这不仅影响产品装饰性和力学性能，而且也容易被沾污和吸湿。对坯体表面采用施釉工艺之后，其产品表面会变得平滑光亮、不吸水、不透气，并能够大大地提高产品的机械强度和装饰效