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石英砖是通过特殊生产工艺技术制成的建筑材料，主要原料为高纯度二氧化硅，经粉碎筛选后与粘土、长石等辅助材料混合，通过非恒温煅烧及高压成型形成致密石英晶体结构。[5][3][1]
石英砖是二十世纪初发明的优良耐火材料，1927年成功地应用于玻璃池炉，当时用棒法生产石英砖。1943年发明了沉降法制造石英砖。[3]
石英砖具有良好的耐温度急变性能、较高的热导系数、高抗蚀性等特性。[3][4]石英砖的密度为1.9~2g/cm3，耐火度1650℃，工作温度1600℃左右。石英砖的制作通常采用棒法和沉降法。其制作过程包括送粉、压制、干燥、施釉、印花、上砖底粉、进窑烧制、检测等步骤，[6]在制造过程中要注意折晶、含有的还原物及热膨胀损坏等问题。[4][3][5]石英砖因具有重要的性能而在酸性耐火材料中占首要地位，广泛应用于玻璃窑炉等高温耐火行业。[1]其原料制备要求极高，为满足复制天然石材的纹理丰富、逼真的触觉感和视觉感，石英砖采用通体质感设计，砖体表里如一且致密无孔，实现了装饰效果与实用性能的完美结合，成为天然石材的优质替代品。新型石英砖也用于户外装饰，诸如建筑幕墙、户外地面、室内应用等。[2]
历史沿革
石英砖历史可追溯到公元前6世纪。当时人类就使用这种材料来修建道路。路面砖在中世纪时被广泛用作铺设地板或铺路石。直到20世纪初，人们才开始重视对水泥地面砖的研究和开发，并逐渐应用于各种工程中。[7]
1927年成功地应用于玻璃池炉。当时是使用电流通过石墨棒发热，将石英粉熔化而制成石英砖，这种方法称为棒法。[3]
1943年发明了沉降法制造石英砖。这种方法是在棒法的基础上发展起来的。沉降法生产时，石英熔融后随着一块底板一起下降，同时未熔石英粉不断被石墨棒加热熔融。[3]
在中国，1972年10月洛阳耐火材料研究院最早对这种熔融石英进行了实验室研究，先后开发了浸入式水口、长水口、玻璃窑用熔融石英耐火材料。[8]
性能
| 项目 | 单位 | 石英砖 | 析晶成白硅 石的石英砖 |
|---|---|---|---|
| 组成（%） | SiO₂ | 99.6 | 99.6 |
| Al₂O₃ | 0.28 | 0.28 | |
| Fe₂O₃ | 0.08 | 0.08 | |
| 密度 | g/cm³ | 2.22 | 2.33 |
| 容重 | g/cm³ | 2.1 | - |
| 总气孔率 | % | 6 | - |
| 冷压强度 | 公斤/厘米2 | >10000 | - |
| 在荷重2公斤/厘米2下的软化温度 | °C | ta=1400 | ta=1720 |
| tc=1550 | tc=1730 | ||
| 到1000°℃的线膨胀系 | % | 0.05 | 1.4 |
| 激冷指数(按Klasse及Heinz法) | 490 | - | |
| 平均溫度为1000°℃ 时导热系数 | 千卡/米·小时·°C | 2.35 | - |
| 参考资料[1] | |||
气孔率
石英砖因具有重要的性能而在酸性耐火材料中占首要地位。它的二氧化硅含量为99.6%，总气孔率约6%。外观则因具有密闭的气泡而呈灰白色，像光洁的瓷质并有温浊感。[4][3]气泡具有不同的直径，一般为20~30微米，也有100~300微米的。在击破石英砖的气泡时可以听到轻微的爆炸声。这也许是该气泡在室温时形成部分真空，从而产生了“吸入爆炸”的缘故。[4][3]
密度
石英质孔梯度砖烧结温度为 1300℃，其密度为 1.736g/cm3。[9]其他石英砖一般密度为2.22g/cm3。[1]
热传导性
石英砖具有相当高的导热系数。其玻璃态部分的热辐射传导在高温时有所增加。为了减少石英砖的热损耗，需要进行良好的隔热。[4][3]
为防止石英砖的膨胀损坏，在升温时一定不可操之过急，尤其是在1100~1400℃时要缓慢，以便石英砖内充分析晶。在1400℃以上时升温速度也不能超过15℃/小时，总之，防止石英砖的膨胀损坏的关键在于使处于1400℃的石英玻璃完全析晶。这样就没有可塑状态的石英玻璃存在了，也就不会膨胀了。[3]
抗热冲击性
在耐火材料中，石英砖具有最低的线膨胀系数（在0~1000℃时为0.55×10-6℃），因而适于作窑炉上部砌体的材料，以便很快地升温。在玻璃池窑使用石英砖时，应考虑到二氧化硅在高温时没有抗压强度。石英砖在较长时间内保持1150℃以上温度时，即逐渐析晶为白硅石。[4][3]
荷重软化温度
石英砖在荷重2公斤/厘米3时，温度达1400℃即开始软化；而析晶为白硅石以后，软化点可以达到1720℃。实际上，析晶过程中并不发生体积的变化。析晶的石英砖是属于少数仅有晶体而无玻璃相的耐火材料之一。这种晶状结构使析晶为白硅石的石英砖成为一种价值极高的耐火材料。[4]
石英砖的析晶
石英砖是完全的玻璃相，在高温下会逐渐析晶变成完全的方石英结晶。结晶后其荷重软化温度、抗蚀性都会提高，而抗热冲击性会变。因此在池炉使用时希望石英砖析晶良好。石英玻璃相随其中含杂质数量不同而析晶情况不同。一般认为含杂质多时易于析晶。而纯度高的析晶温度高。可见温度越高，时间越长，析晶越多。实际上由于石英砖中含有少量杂质，石英玻璃的析晶温度可降到1000℃。同时在析晶部与非析晶部之间有一层很薄的过渡层。这层过渡层内从高温到低温晶相百分比逐渐减小。这就避免了由于析晶部分体积变化产生应力的问题，使析晶部分不会与未析晶部分脱离。[3]
石英砖中含有的还原物
石英砖在制作中使用石墨电极通电发热。因此砖中会含有还原物。这是由于石墨与SiO2发生反应造成的。因此反应生成物会包括G、Si、SiG、GO。甚至于还会生成少量SiO。这些物质中有些是以气态存在于气泡中，如GO，但大部分是以固态固溶于玻璃态中，如SiG、SiO、Si等。这些物质都有很强的还原作用。[3]
抗蚀性
石英砖对于低碱或无碱硼硅玻璃的侵蚀抵抗性很好。而钠钙玻璃对其侵蚀是很强烈的。钠钙玻璃中的R2O与石英砖反应后生成物熔点会降到1050℃，而且粘度很低。因此侵蚀生成物会很快流失，使石英砖体不断被侵蚀。而低碱及无碱硼硅玻璃由于其含R2O量很少，所以对石英砖侵蚀很弱。[3]
应用范围
2016年左右，国外流行用厚砖替代户外石材。有数据显示，以石英砖为代表的厚砖自诞生起，每年的全球市场销量增速平均可达 200%。预测在5-15年的时间内户外厚砖市场或将持续保持高速增长。[10]
石英砖因具有重要的性能而在酸性耐火材料中占首要地位，广泛应用于玻璃窑炉等高温耐火行业。[1]石英砖在现代生产技术的保障下，原料中不含任何放射性污染的重金属杂质，无辐射，并且摒弃天然石材存在的色差大、瑕疵多、易渗水渗污、难打理、价格高昂且供货周期长等缺陷。石英砖也用于户外，从建筑幕墙、户外地面、室内应用，到特殊环境（医院、学校、停车场、泳池和体育场等），在环境多变的户外和人流密集的场合，均可适用。[2]
磨光石英砖可与花岗石媲美的建筑装饰材料。它以石英砖成品经特殊加工、抛光而成。石面瑰丽富有变化，外观也更加晶亮柔润，它料质坚硬、防水、重量轻、色泽均匀，适用于高级住宅、宾馆饭店、办公大楼、机场等各种建筑物地面及壁面装饰。[11]
嘉瑞禾维景度假酒店位于贵州省黔东南凯里市，设计师充分运用了石英砖的产品特性，将之合理应用到项目当中，将国际酒店管理理念和价值观与项目的当地特色进行结合。[12]
构成成分
石英砖的原料是高纯度石英粉，其SiO2含量在99.8%以上，同时添加粘土、长石等辅助材料。[3]另外含有少量的Al₂O₃、Fe₂O₃等成分。[1]
棒法
用电流通过石墨棒发热，将石英粉熔化而制成石英砖，这种方法称为棒法。棒法生产石英砖时，在熔化过程结束后，将棒抽出，迅速把熔体放入压力机中压成需要的形状，同时将抽出棒后的空穴压实。待冷却后切割、研磨制成成品。如要制成无底坩埚等空心制品，则将石墨棒抽出后，在其空穴中通入高压气体，使熔体被吹胀成为模型的形状。冷却后切割成为需要的形状。棒法生产的石英砖尺寸较小，最大制品为1100×300×200毫米。[3]
沉降法
1943年发明了沉降法制造石英砖。这种方法是在棒法的基础上发展起来的。沉降法生产时，石英熔融后随着一块底板一起下降，同时未熔石英粉不断被石墨棒加热熔融。使用沉降法可以制成2000×1000×300毫米的大型石英砖。[3]
原料准备
灰泥24-30份、石片土8-10份、高铝沙24-26份、合沙16-20份、大良沙0-6份、钾沙2-4份、岗沙14-16份和水玻璃0.4份。[6]
制坯
首先将坯料的各种原料按份数加入球磨机，再加入原料的0.3‑0.35倍的水进行球磨，随后喷粉，最后经过制砖机压制得到砖坯。[6]
施釉
首先将面釉中各原料按份数加入球磨机中，加入质量为原料总质量0.35-0.5倍的水进行球磨至釉浆细度为325目的筛余0.5-0.7，制得面釉。把砖坯放入干燥窑中干燥，随后采用釉柜喷釉方式先施面釉。[6]
印花
用喷墨机打印所需花色，喷上保护釉。[6]
煅烧
规格
装饰用石英砖规格型号繁多，以满足不同需求，特殊规格可以根据使用量进行订制，下图为某厂家型号：[13]
| 厚度（mm） | 长*宽（mm*mm） |
|---|---|
| 16、18、20、30 | 900*600、900*300、800*400、600*300、600*200、400*400、400*200、300*300、300*200、300*150、200*200、150*150、150*100、100*100、600*600、1200*600 |
磨光石英砖
磨光石英砖是台湾信益陶瓷公司生产出的一种可与花岗石媲美的建筑装饰材料。它以石英砖成品经特殊加工、抛光而成。目前开发出的“第三代冠军石”石面更加瑰丽富有变化，外观也更加晶亮柔润，它料质坚硬、防水、重量轻、色泽均匀，且价格较花岗石便宜，适用于高级住宅、宾馆饭店、办公大楼、机场等各种建筑物地面及壁面装饰。[14]
熔融石英砖
优点
硬度高、耐磨、耐压。表面可做凹凸图案设计。质感粗犷、感觉原始。[16]
缺点：
质感较为粗糙、不精致价格较高。易粘脏东西。花色少、色调沉。较难贴，吸水性低，贴墙壁不易干。[16]
相关法规
2016年10月22发布的中华人民共和国黑色冶金行业标准《YB/T 4578-2016熔融石英砖》。[17]
2019年7月12日，中国建筑材料联合会发布《T/CBMF 63-2019室内装饰装修用人造石中有害物质限量》标准。[18]
注意事项
首先，在选择石英砖时，应选择正规厂家生产的产品，并注意检查其质量是否符合要求。[19]
其次，在施工过程中，应遵循规范的操作流程，确保石英砖与基层的黏附牢固。此外，在使用石英砖时，应注意避免长时间暴露于恶劣环境中。[19]
最后，平时应该注意避免重物碾压、尖锐物品刮擦、泼洒酸碱溶液等行为。同时，定期对石英砖进行清洁、养护，可以保持其美观和延长使用寿命。[19]
维护保养
1.粘结砂浆：用市场上的稀盐酸(36%)冲洗10-20次(充分湿润砖的表面，清洗干净，然后再用水冲洗)。[20]
2.砂尘(粗精)：用扫录扫，水洗。[20]
3,泥沙粘土：和粉尘处理一样，如果不能去除，用0.2-0.5%的六偏酸钠解决(因为双氧水不适合去除污垢，只用于脱色，需要用水进一步清洗。[20]
4,动物分泌物：和泥浆处理一样，如果不能清除，尽量使用中性洗涤剂。(中性洗涤剂，清洁蔬菜、碗碟等的家用洗涤剂可以使用)[20]
5.油漆：用甲乙酮去除(丁酮)。(上橡胶手套，用刷子取，轻轻擦去污渍，然后用干抹布擦拭)[20]
6油和沥青等：与油漆处相同(进一步稀径、粗送，甲亲等)。除甲基7基外，可以使用其他通用溶剂。[20]
7.糖和面筋：用冷水或热水清洗。[20]
8.口香糖：用刮刀刮去。(如果很难去除，就在某个部位放盐，然后放一小块冰，冷冻，铲掉)[20]
参考资料 20
- 参考 1
- 参考 3
- 参考 4
- 参考 5
- https://d.wanfangdata.com.cn/Patent/ChJQYXRlbnROZXdTMjAyMzA5MDESEENOMjAyMjExNTI2MTE1LjUaCHg4NDF3cHY0
- 统一科技户外石英砖如何保持美观和清洁? — 网易
- 参考 8
- 参考 9
- 参考 10
- 参考 11
- 参考 12
- 石英砖型号 — cqyubi
- 参考 14
- 参考 15
- 参考 16
- 熔融石英砖 — 万方数据
- 室内装饰装修用人造石中有害物质限量 — 安全管理网
- 影响石英砖寿命的因素有哪些 — 百家号
- 统一科技：石英砖日常维护保养 — 网易