2016年中国的墙地砖产量已达1100亿m 2。材料发展过程按加工，生产，使用，废弃的特点及其与环境协调的关系，可大致分为4个阶段，即毫无节制地向自然界索取和废弃→终结治理（治废利废，开始具有环境协调意识）→生产和使用过程的改造（环境协调化，提高性能，节约能源，资源，降低污染）→材料生态化设计（生产绿色产品，实现对环境的零污染和废弃材料作为资源的循环再生） 。这4个阶段完全体现了人类环境意识的发展和升华，也反映了材料性能的提高与发展。当前内部绿色建材的发展主要是在第3阶段，即以环境协调化主要的发展阶段。 传统的陶瓷墙地砖较厚，掺合到另一处。通过科学技术的发展，装备制造技术的进步，装饰装修对材料要求的提高，陶瓷砖逐渐扩大，厚度减薄，生产大而薄的陶瓷板取代陶瓷砖成为新的发展方向。按照GB / T 23266—2009《陶瓷板》标准定义，陶瓷板是指厚度不大于6mm，允许不小于1.62m 2的陶瓷制品。 可以使原料减量50％，可以降低45％以上对于陶瓷板，陶瓷行业公认的著名专家，华南理工大学陈帆教授如此评价：“陶瓷板开发具有节约资源，减轻建筑负荷，丰富建筑外观色彩，新型建筑装饰与复合材料，文化载体，从做传统砖到做材料，自主创新的新工艺新装备，功能材料等为特点而问世的，是作为21世纪世界陶瓷的新发展而问世的，具有光明的应用前景”。 陶瓷板的工业化生产与传统陶瓷砖比例，也出现了一些急需解决的实际问题。体积，瓷砖生产中要控制烧成过程中的收缩率，以防止产品出现不均匀收缩，产生翘曲，开裂等问题。瓷砖面积较小，出现上述问题越严重为了解决收缩过大问题，企业对生产配方作了调整，在生产中加入膨胀剂，通过烧成过程中发生矿物组成变化来产生膨胀，减少烧成过程中的收缩。而膨胀剂的加入又发布了新的问题，即产品吸水率上升，气孔率增加，强度下降。后，二次莫来石化反应对陶瓷板强度，吸水率的影响机理；同时探索添加其他类型膨胀剂，在保证膨胀率的替代下，提高陶瓷板强度，降低陶瓷板吸水率，解决企业生产中存在的实际问题。 试验以仿石陶瓷板为研究对象，配方中煅烧铝矾土的分解量（质量分数，文中涉及的含量，掺入量，吸水率等除特别说明外部分解质量分数或质量比）为5％时，烧成温度1210℃，烧成周期60〜70分钟希望通过调整配方组成，使主要性能参数达到预期目标：烧成过程控制坯体收缩率φS ≤5％，产品吸水率E≤ 0.5％，断裂模数中号b ≥55MPa。仿石陶瓷板（掺入5％煅烧铝矾土），煅烧铝矾土，蓝晶石（蓝晶石），焦宝石（燧石粘土）及针状硅灰石（硅灰石）的化学组成见表1。采用日本理学公司生产的DMAX-2400粉末衍射仪测定了煅烧铝职员土和蓝晶石，焦宝石，针状硅灰石等原料的矿物组成，X射线衍射分析（XRD）图谱分解1.使用蓝晶石，焦宝石和针状硅灰石等量取代煅烧铝职员土，主要考虑了烧成反应膨胀，莫来石相增强和纤维增强因素。
从表1可知：煅烧铝职员土的氧化铝含量为71.670％，与莫来石相的理论组成（71.800％）非常接近，煅烧铝职员土的加入可以提高莫来石相含量，从而提高产品的强度，而且莫来石化反应具有一定的膨胀性。 由图1可知，煅烧铝职员土和蓝晶石，焦宝石，针状硅灰石等添加剂的主要组成矿物相是莫来石，刚玉，蓝晶石，石英和硅灰石。 试验研究中，分别以等量蓝晶石，焦宝石，针状硅灰石取代煅烧铝职员土，按照生产工艺流程制备方案，测试其收缩率，吸水率和断裂模数变化，并与生产线配方粉末进行对比。尺寸编号为：添加煅烧铝职员土的生产线配方（对比样）为CB，蓝晶石取代铝职员土屑为KSB，焦宝石取代铝职员土屑为FCSB，针状硅灰石取代铝职员土坯为WSB。
试样的吸水率E，烧成线收缩率φS和断裂模数中号b的变化率以生产线配方制备的试样CB性能为基准，即吸水率1.10％，烧成线收缩率5.20％，断裂模数48MPa为100％，测试蓝晶石，焦宝石，硅灰石取代煅烧铝职员土制备的片断KSB，FCSB，WSB吸水率，烧成线收缩率和断裂模数，计算所表征指标的保持率。计算公式为：所表征指标的保持率（％）=所表征指标的测试值/片断CB同项指标值;烧成线收缩率=（烧前尺寸-烧后尺寸） /烧前纸张尺寸。结果见表2。
由表2可以抛光：在相同的制备工艺条件下，用蓝晶石取代煅烧铝职员土的片断KSB烧结后比较致密，与加入煅烧铝职员土的片断CB分解，其吸水用量0.48 ％，下降了56.2％，断裂模数达到了56.8MPa，提升了18.3％，均等了了瓷质砖的要求;烧成线收缩率下降了4.72％，增长了9.2％，达到了预期目标。从吸水率，断裂模数和烧成线收缩率来看，加入蓝晶石的片断KSB性能最优，将指标指标提升；加入焦宝石的片断FCSB性能与加入煅烧铝职工土的一块CB性能指标差异不大；加入针状硅灰石的片断WSB性能比加入煅烧铝职员土的一块CB烧结性能差，但对强度指标影响不大。 结合化学，矿物组成分析结果，按照原冶金工业部发布的YB / T 5179—2005《高铝职员土熟料》等级划分及技术条件，补充CB中所添加的起增强作用并减少烧成收缩作用的煅烧铝职员土为二级甲铝职员土。中国铝职员土主要矿物组成为高岭石-水铝石系（KD型）或水铝石-高岭石型（DK型），铝职员土中水铝石含量达到，铝含量超过；水铝石与高岭石的含量越接近，铝员工土的结构均匀性差，二次莫来石化数量越多，反应完成温度达到。氧化铝含量在68％〜72％的铝职员土壤之间KD型的上限和DK型下限之间，是二次莫来石化数量最多的一种铝职员土。图2所示。这一过程中高岭石在550℃左右脱水形成偏高岭石，1000〜1200℃时偏高岭石莫来石化形成一次莫来石，游离出氧化硅;水铝石在450〜500℃时脱水，1100℃时开始转变为刚玉相。高岭石在一次莫来石化后游离出氧化硅，与水铝石形成的刚玉相发生二次莫来石化反应后形成二次莫来石相，二次莫来石化反应从1200℃开始，至1300℃时反应速度加快，由于高岭石一次莫来石化反应后游离出的氧化硅扩散速度控制了二次莫来石化反应的进程，二次莫来石化反应完成温度高达1550℃左右。二次莫来石化反应发生在一次莫来石化反应和刚玉相形成之后，且反应会产生约10％的体积膨胀，造成烧结制品结构松散和烧结速度慢，烧结温度高等缺陷端，只有待二次莫来石化反应完成后，制品才进入烧结阶段。多。由表1煅烧铝职员土的化学组成成分，如果莫来石化反应完全进行，则煅烧铝职员土几乎全部能够转变为莫来石相。由图1可知，煅烧铝职员土的主要矿物组成。为刚玉和莫来石，低角度衍射图谱反映有一定的非晶相存在。转换决定，煅烧铝职员土的二次莫来石化反应进程尚处于转换阶段。 二级甲铝职员土二次莫来石化反应充分进行的烧结温度约为1550℃，而陶瓷板的烧成温度为1210℃，二次莫来石化反应进行不完全，体积持续膨胀，未进入烧结阶段是造成碎片的CB吸水率高的初始。薄片KSB用蓝晶石（Al 2 SiO 5，理论含量为62.93％）铝含量为60％（蓝晶石原料中氧化铝含量最高牌号），由图1可知，其矿物成分为蓝晶石，少量石英和莫来石，烧成过程中蓝晶石在1 100〜1 300℃下分解，发生一次莫来石化反应，形成莫来石增强相和方石英，产生约16％〜18％的永久性体积膨胀，反应过程如式（1）所示：
林彬荫等研究认为，蓝晶石原料中每1％蓝晶石矿物产生的膨胀还原0.15％〜0.17％，受其粒度，其他矿物成分影响而有所不同；FCSB用焦宝石取代煅烧铝职员土，以及莫桑石化反应，并且其莫莫石化反应完成温度远低于铝员工土，与陶瓷板烧成温度接近，有利于减少烧成过程中的收缩。图1显示焦宝石原料中只有莫来石相和石英相。焦宝石原料的氧化铝含量为46％，属高岭石类原料，较纯，原料煅烧过程中莫来石化反应已完成，烧成WSB中以硅灰石（CaSiO 3）取代煅烧铝职员土，过程中不发生莫来石化反应，一是不发生莫来石化反应，但也不生成莫来石增强相;二是利用其针状结构，探索其有无增强作用。从试验结果看，效果远不及预期。用针状硅灰石取代煅烧铝职员土后，各项性能指标在3种置换原料中下降幅度最大。 添加煅烧铝职员土的陶瓷板吸水率高，达不到瓷质砖要求的首要是二次莫来石化反应所致。陶瓷板1210℃的最高烧成温度远低于二次莫来石化反应完成所需的1550℃。可用图3所示模型表示陶瓷板二次莫来石化反应机理。
采用FEG XL S30场发射扫描电子显微镜（SEM）分析了各个片段的微小形貌。图4、5、6分别为CB，WSB，KSB在不同放大倍数下的SEM照片。 从图4（a）可以明显地抛光，碎片CB出现了片状结构疏松区，图4（b）为片状结构疏松区放大图。造成体积的原因是由于二次莫来石化反应的不间断发生，致使二次莫来石化反应未完成，碎片未进入烧结阶段。从图5可以研磨，用针状硅灰石取代氧化铝含量的铝铝合金土后，薄片WSB易烧结，但其不均匀的收缩造成其局部出现裂纹的孔洞。从图6（a）中可以切削，插入KSB的断面几乎不存在穿透的气孔，结构致密程度显着着尝试样CB。图6（b）为粘贴KSB的微小结构放大图，从中可以切割切片KSB的粒度增长情况明显地粘贴到CB和WSB上。
3结论
（1）陶瓷板配方中约会煅烧铝职员土后，会产生二次莫来石化反应，从而转化其烧成收缩率，从而使莫来石相增强作用，同时也造成其吸水率偏高，强度下降的后果影响。
（2）造成陶瓷板吸水率偏高的初步是约会煅烧铝职员土后发生的二次莫来石化反应。由于高岭石一次莫来石化反应后游离出的氧化硅扩散速度控制了二次莫来石化反应进程，二次莫来石化反应是在一次莫来石化反应后，游离氧化硅与水铝石形成的刚玉相反应所形成，因此二次莫来石化反应会产生约10％的体积膨胀，造成制品结构松散；陶瓷板的烧成温度远低于煅烧铝职员土二次莫来石化反应完成温度，致使制品的二次莫来石化反应未完成，而又进入烧结阶段。
（3）加入焦宝石与加入煅烧铝职员土的性能差异不大，加入针状硅灰石比加入煅烧铝职员土性能差，采用蓝晶石取代煅烧铝职员土，通过蓝晶石的莫来石化反应可引起灼烧成收缩率，首先由莫莫来石相增强作用。蓝晶石莫来石化反应完成温度远低于煅烧铝职员土，与陶瓷板烧成温度接近，待蓝晶石的莫来石化反应完成后再进入烧结阶段，致使碎片烧结后更致密，与加入煅烧铝职员土块划分，其吸水率下降了56.2％，断裂模数提升了18.3％，满足了瓷质砖要求;烧成线收缩率收缩了9.2％。
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