ISO 10545-232025 瓷砖 第23部分上釉和未上釉瓷砖、基材和釉层弹性模量的测定标准立项发展报告

瓷砖第23部分：上釉和未上釉瓷砖、基材和釉层弹性模量的测定标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:CeramicTiles—Part23:DeterminationofElasticModulusforGlazedandUnglazedCeramicTiles,SubstrateandGlazeLayer摘要弹性模量是表征陶瓷材料力学性能的核心参数，直接关系到瓷砖在铺贴、承载及使用过程中的抗变形能力和结构可靠性。随着瓷砖产品向大尺寸、薄型化、高硬度方向发展，上釉与未上釉层之间、基材与釉层之间的弹性匹配问题日益凸显，对弹性模量的精确测定提出了更高的技术与标准需求。在此背景下，国际标准化组织（ISO）于2025年7月25日正式发布了ISO10545-23:2025《瓷砖第23部分：上釉和未上釉瓷砖、基材和釉层弹性模量的测定》。该标准作为ISO10545系列的重要扩展，首次系统规定了涵盖上釉和未上釉瓷砖、基材及釉层弹性模量的统一测试方法，填补了国际标准体系中瓷砖分层弹性性能测定的空白。本报告围绕该标准的立项背景、技术内容、适用范围及行业意义进行系统分析，重点介绍主要起草单位西班牙瓷砖研究院（ITC）在标准研制中的技术贡献。报告认为，ISO10545-23:2025的发布将有力推动全球瓷砖产业在产品质量控制、工程设计应用及国际贸易中的规范化发展，并为后续相关标准的制定提供重要技术基础。关键词：瓷砖；弹性模量；釉层；基材；国际标准；ISO10545Keywords:Ceramictiles;Elasticmodulus;Glazelayer;Substrate;Internationalstandard;ISO105451引言陶瓷砖（Ceramictiles）作为建筑装饰和结构材料，在全球范围内具有广泛的应用市场和持续增长的产品需求。近年来，随着制备工艺的不断进步和消费升级的推动，瓷砖产品在规格尺寸、表面质感和功能性能方面均发生了显著变化。大规格岩板、薄板以及高硬度抛光砖等产品的普及，使得瓷砖在使用过程中所受的力学载荷更加复杂，对材料的弹性性能提出了更为严格的要求。弹性模量（ElasticModulus）是衡量材料在弹性变形阶段应力与应变关系的基本物理量，也是设计和评价瓷砖抗弯性能、抗冲击性能及铺贴系统长期稳定性的关键参数。在瓷砖结构中，釉层与基材在化学成分和微观结构上存在显著差异，二者的弹性模量往往并不一致。当瓷砖受到外部荷载或温度变化时，釉层与基材之间因弹性失配而产生界面应力，过大的应力差可能导致釉面开裂、剥落等问题。因此，分别测定瓷砖基材和釉层的弹性模量，对于优化产品设计、改进生产工艺及预防应用缺陷具有直接的工程指导价值。然而，在ISO10545-23发布之前，国际标准化体系中尚无专门针对瓷砖釉层弹性模量测定的标准方法。ISO10545系列虽然涵盖了瓷砖尺寸、表面质量、吸水率、断裂模数等多项性能测试，但对分层弹性性能的测定尚属空白。各国虽有针对陶瓷材料弹性模量的测试标准，但多适用于均匀块体材料，难以直接应用于具有多层复合结构的瓷砖产品。因此，制定一项统一的、专门针对上釉和未上釉瓷砖及其基材和釉层弹性模量的国际标准，成为行业发展的迫切需要。在此背景下，国际标准化组织瓷砖技术委员会（ISO/TC189）启动了ISO10545-23的制定工作，经过多轮国际研讨与实验室间比对试验，最终于2025年正式发布。本报告将从标准立项背景、技术内容解析、起草单位介绍和行业影响等方面对该标准进行全面分析。2标准立项背景2.1行业技术发展与标准缺口的双重驱动弹性模量的准确测定，是保障瓷砖产品力学设计科学性的前提。传统的瓷砖力学性能评价高度依赖断裂模数（MOR）和破坏强度指标，但这些指标反映的是材料的极限承载能力，并不能全面表征材料在弹性范围内的变形行为。随着瓷砖在建筑幕墙、地面辐射采暖系统、装配式建筑等新兴领域的应用拓展，工程设计对瓷砖弹性参数的需求明显上升。同时，数码喷墨印花、干粒抛釉等新工艺的广泛应用，使釉层成分和厚度呈现多样化趋势，釉层与基材的弹性匹配问题更加突出。然而，国际标准化体系中缺乏针对瓷砖分层弹性性能的系统性测试方法。现有的ISO10545系列标准主要侧重于成品砖的整体性能，如断裂模数（ISO10545-4）、耐磨性（ISO10545-7）、抗热震性（ISO10545-9）等，未涉及釉层与基材的单独力学性能评价。这一标准缺口的客观存在，构成了ISO10545-23立项的直接动因。2.2国际产业界的共同需求从全球范围来看，意大利、西班牙、中国等主要瓷砖生产国家均对瓷砖弹性模量测定方法的标准化表现出强烈需求。瓷砖产品在国际贸易中的质量评价和验收需要统一的检测依据，而弹性模量作为力学性能的重要表征参数，已被越来越多的买方纳入技术合同和验收指标之中。建立国际通用的测试标准，有助于消除技术壁垒，促进国际贸易的健康发展。2.3标准制定进程ISO10545-23的制定工作由ISO/TC189（陶瓷砖技术委员会）归口管理，西班牙瓷砖研究院（ITC）承担标准起草工作组（WG）召集人工作。标准制定过程中，来自中国、意大利、西班牙、德国、巴西、土耳其等成员国的专家积极参与了多次工作会议和实验室间比对试验。经过工作组草案（WD）、委员会草案（CD）、国际标准草案（DIS）和最终国际标准草案（FDIS）等阶段，该标准于2025年7月25日正式发布。3标准主要内容3.1适用范围ISO10545-23:2025适用于上釉和未上釉陶瓷砖，规定了测定瓷砖基材弹性模量以及釉层弹性模量的试验方法。该标准适用于室温条件下（23℃±2℃）的弹性性能测定，涵盖了瓷砖产品中两类重要的弹性参数：-基材弹性模量：反映瓷砖坯体（基材）在弹性变形范围内的刚度特性；-釉层弹性模量：反映瓷砖表面釉层在弹性变形范围内的刚度特性。该标准同时适用于挤压成型和干压成型的陶瓷砖产品，不仅适用于出厂成品的质量检验，也可用于产品研发过程中的材料性能评价。3.2方法原理标准所规定的弹性模量测定基于弯曲试验的基本原理，采用三点弯曲或四点弯曲加载方式，通过精确测量试件在弹性变形阶段的荷载-挠度关系，依据材料力学中的梁弯曲理论计算弹性模量值。对于基材弹性模量的测定，从瓷砖产品上切割制备规定尺寸的条形试件，去除表面的釉层（如有），对裸露的基材进行加载试验。根据荷载-挠度曲线的弹性段斜率，按照标准中给出的计算公式求得弹性模量。对于釉层弹性模量的测定，采用基于复合梁理论的计算方法。该方法的基本思路是：分别测定含釉层试件（瓷砖整体）和去除釉层后基材试件的弹性模量，在已知釉层厚度和基材厚度的条件下，通过复合梁理论模型反推釉层的弹性模量。标准中详细给出了这一计算方法的数学模型和推导过程。3.3试验装置标准对试验装置提出了明确的技术要求，包括：-试验机：具备恒定的加载速率控制功能，载荷测量精度不低于±1%；-弯曲夹具：采用三点弯曲或四点弯曲配置，支撑刀口和加载刀口应为圆柱面，半径满足标准规定，以避免局部压痕对测试结果的影响；-挠度测量装置：精度不低于0.001mm，安装位置应确保所测挠度真实反映试件在跨中区域的弯曲变形；-厚度测量装置：精度不低于0.01mm，用于测量试件厚度和釉层厚度。3.4试件制备试件制备是保证测试结果准确性和可重复性的关键环节。标准对试件的取样方法、尺寸要求、表面处理和数量均做出了明确规定：-取样：应从具有代表性的瓷砖样品上切取试件，取样位置应避开边角缺陷区域，并确保试件表面无裂纹、无可见缺陷；-尺寸：标准规定了试件的最小长度和截面尺寸要求，宽度不宜小于50mm，长度应保证跨厚比满足弯曲试验的有效性要求；-釉层去除：对于基材弹性模量测定，需通过研磨方式去除釉层，研磨过程中应避免产生微裂纹和过热损伤；-釉层厚度测量：采用显微镜法或光学方法测量釉层厚度，测量精度应达到0.01mm。3.5试验步骤与计算标准规定的试验步骤如下：1.测量试件的几何尺寸（宽度、厚度，对于釉层弹性模量测定还需测量釉层厚度）；2.将试件放置在弯曲夹具上，调整支座跨度至规定值；3.以规定的加载速率施加荷载，记录荷载-挠度曲线；4.确保加载过程处于弹性范围内，最大挠度不超过试件厚度的一定比例；5.从荷载-挠度曲线的弹性段计算弹性模量。基材弹性模量（*E~s~*）的计算公式为：\[E_s=\frac{L^3}{4bh^3}\times\frac{\DeltaF}{\Deltaf}\]其中，*L*为支座跨度，*b*为试件宽度，*h*为试件厚度（基材），Δ*F*/Δ*f*为荷载-挠度曲线弹性段的斜率。釉层弹性模量（*E~g~*）的推导基于复合梁理论，采用如下计算逻辑：首先测定含釉层试件的等效弹性模量（*E~c~*），再结合已知基材弹性模量（*E~s~*）、釉层厚度（*t~g~*）和基材厚度（*t~s~*），通过复合截面刚度等效关系反算釉层的弹性模量。标准附录中详细给出了该计算方法的推导过程和数值算例。3.6试验报告标准要求试验报告应包含以下信息：样品的标识和描述、试件制备方法、试验条件（温度、湿度）、试件尺寸和釉层厚度、加载速率、支座跨度、各试件的弹性模量测定值及平均值、标准偏差等。试验报告还应注明按照ISO10545-23:2025进行测试的声明。4标准的技术特点与创新4.1首次系统建立瓷砖釉层弹性模量测定方法ISO10545-23:2025是国际标准化体系中首个专门针对瓷砖釉层弹性模量测定的标准。该标准基于复合梁理论，通过对比含釉层试件与去釉基材试件的弯曲刚度差异，反演得到釉层的弹性模量。这一方法既避免了直接在釉层上制备独立试件的困难，又能够较为准确地反映釉层在实际复合结构中的弹性行为。4.2统一了基材弹性模量的测试条件尽管瓷砖基材弹性模量的测定在原理上与通用陶瓷材料的弯曲试验方法相近，但ISO10545-23:2025针对瓷砖产品的特殊性（如尺寸范围宽、截面形态多样、表面状态复杂等）对试件制备、加载配置和计算方法进行了专门优化，规定了统一的试验参数和数据处理方法，有效提高了不同实验室间测试结果的可比性。4.3服务于多层结构瓷砖的工程评价需求现代瓷砖产品越来越多地采用多层复合结构，各层材料之间的弹性匹配直接关系到产品的整体性能和使用寿命。ISO10545-23:2025提供的测试方法能够分别获取基材和釉层的弹性性能数据，为产品设计优化、工艺参数调整和失效分析提供了量化工具。5主要起草单位介绍ISO10545-23:2025的制定工作由西班牙瓷砖研究院（InstitutodeTecnologíaCerámica，ITC）主导完成。ITC是国际公认的瓷砖领域权威研究机构，在瓷砖材料科学、生产工艺和产品标准化方面拥有深厚的技术积累和丰富的研究经验。5.1机构概况ITC隶属于西班牙海梅一世大学（UniversitatJaumeI）和瓷砖制造商协会（ASCER）合作框架，位于西班牙卡斯特利翁省（Castellón）——全球最重要的瓷砖生产集聚区之一。自1969年成立以来，ITC始终致力于瓷砖及相关陶瓷材料领域的技术研究、工程咨询和标准化工作，是西班牙瓷砖产业技术创新体系的核心支撑力量。5.2主要研究领域ITC的研究方向涵盖瓷砖生产的全流程，包括原料表征与配方设计、成型与干燥工艺、烧成制度优化、表面装饰技术（釉料开发、数码喷墨打印等）、产品性能评价与失效分析，以及废料回收利用和环境保护技术。在力学性能测试方法研究方面，ITC建设了完善的力学测试实验室，配备有多功能电子万能试验机、纳米压痕仪、动态力学分析仪（DMA）等先进设备，具备从宏观到微观尺度的材料力学性能表征能力。近年来，ITC在薄板瓷砖的弹性性能评价、大规格瓷砖的铺贴应力分析等方面开展了系统性研究，建立了基于有限元模拟和实验测试相结合的釉层应力分析方法，为ISO10545-23的制定提供了坚实的技术支撑。5.3标准制定中的技术贡献在ISO10545-23:2025的研制过程中，ITC承担了关键的技术研究和方法验证工作。主要包括：-前期基础研究：ITC针对不同釉料体系（光亮釉、哑光釉、干粒釉等）和不同基材类型，开展了系统的弹性模量对比测试研究，积累了大量的实验数据，为确定标准的技术路线和关键参数提供了数据支撑；-方法学建立：ITC团队基于复合梁理论，建立了从复合试件弯曲刚度反演釉层弹性模量的数学模型，并通过有限元模拟和实验验证了该模型的适用性和精度；-实验室间比对试验组织：ITC作为工作组召集单位，组织了多个国际实验室参与的比对试验（round-robintest），验证了标准方法的重复性和再现性，确定了合理的允许偏差范围；-标准文本起草：ITC专家承担了标准草案的主要撰写工作，确保标准文本在技术准确性、逻辑严谨性和可操作性方面达到国际标准的质量要求。5.4国际标准化工作经验ITC在国际标准化领域具有丰富经验，长期承担ISO/TC189的秘书处相关工作，深度参与了ISO10545系列多项标准的制定和修订。ITC的专家团队在瓷砖产品性能测试方法、产品分类和定义等方面拥有深厚的标准研制功底，其工作成果在国际瓷砖行业具有广泛的影响力。6标准实施的意义与展望6.1推动瓷砖产品质量控制体系完善弹性模量作为材料刚度的基本表征参数，应成为瓷砖产品质量控制体系的重要组成部分。ISO10545-23:2025的实施，为瓷砖生产企业提供了统一的弹性性能检测方法，有助于企业建立更加完善的质量控制体系，推动产品力学性能从“单一强度指标”向“强度与刚度并重”的方向发展。6.2促进国际贸易和技术交流在国际贸易中，瓷砖产品的力学性能指标是买卖双方质量验收的重要内容。ISO10545-23:2025作为国际标准，为各国提供了统一的检测技术依据，有助于消除因测试方法差异造成的技术壁垒，促进全球瓷砖贸易的顺畅发展。6.3支撑新产品研发和应用拓展6.4未来标准化方向ISO10545-23:2025的发布为瓷砖弹性性能的标准化测定奠定了重要基础。展望未来，随着瓷砖产品向更大规格、更薄厚度和更多功能化方向持续演进，弹性模量的测定方法也可能面临新的技术挑战。例如，超薄瓷砖（厚度小于3mm）在弯曲试验中的大挠度效应、多层复合结构中界面性能的贡献等问题，可能需要在未来的标准修订中进一步细化和补充。此外，动态测试方法（如超声波法、冲击激励法）在瓷砖弹性模量快速检测中的应用也值得关注。7结论ISO10545-23:2025《瓷砖第23部分：上釉和未上釉瓷砖、基材和釉层弹性模量的测定》的正式发布，是国际瓷砖标准化领域的一项重要成果。该标准首次建立了涵盖瓷砖基材和釉层弹性模量测定的国际统一方法，填补了ISO10545系列标准在此领域的技术空白。标准的实施将为瓷砖生产企业的产品质量控制、工程设计应用中的选材和计算，以及国际贸易中的技术评价提供科学依据。以西班牙瓷砖研究院（ITC）为代表的国际标准化技术力量在该标准的研制中发挥了重要的技术主导作用。展望未来，ISO10545-23:2025的推广应用将持续推动全球瓷砖产业的技术进步和标准化水平提升。参考文献[1]ISO10545-23:2025,Ceramictiles—Part23:Determinationofelasticmodulusforglazedandunglazedceramictiles,s