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浑源砂器烧制哪些因素容易造成开裂?开裂主要由泥料配比失衡、干燥不均、烧成升温过急、炝火冷却过快四个环节的失控引发。

浑源砂器介于陶与瓷之间,以天然石矸为主料,经和泥、制坯、上釉、烧制等七道工序手工制成(来源:[1])。砂器烧制全程使用明火,窑温需达到700至800℃(来源:[5])。在这种高温骤变的工艺环境中,任何一个环节的参数失控,都可能导致坯体出现裂纹。

一、浑源砂器开裂是什么,为什么它难以完全避免

浑源砂器开裂是指坯体在干燥或烧成过程中因收缩不均、热应力集中而产生的断裂现象。

砂器坯体在受热过程中要经历两个收缩阶段:干燥时失去孔隙水产生收缩,烧成时失去结晶水并发生烧结收缩(来源:[4])。砂器在烧成阶段需要经历从室温到700至800℃的升温,以及出窑后的快速降温,这种剧烈的温度变化使坯体内部产生热应力。当热应力超过材料的抗拉强度时,裂纹就会萌生并扩展(来源:[2])。

浑源砂器以石矸为主料,配以当地煤和粘土,原料中颗粒级配的合理性直接影响坯体的抗热震性能。如果原料中粗细颗粒分布不均,同一坯体上不同区域的收缩率不同,干燥和烧成时的开裂风险就会明显上升(来源:[12])。

二、原料与泥料环节的开裂因素

泥料配比失衡和踩泥不到位,是坯体开裂的源头性因素。

(一)石矸与煤的配比

传统配比为石矸料与烧焦煤按3:2加水混合成泥,配比偏离这个范围会影响坯体强度。

浑源砂器的和泥环节,工匠们先把石矸料粉碎研磨,煤烧焦后粉碎研磨,然后按3:2比例加水混合均匀成泥(来源:[5])。石矸提供骨料骨架,煤粉在烧成时起到造孔和助熔作用。如果煤粉比例过高,烧成时坯体内部气孔过多,强度下降;如果石矸比例过高,坯体致密度不足,烧成收缩时更容易开裂。

(二)踩泥的均匀度

踩泥不充分或踩制不均匀,泥料中残留的气泡和密度差异会成为开裂的隐患。

踩泥需要光脚把泥和水和起来,踩时要一脚一脚地紧挨着转圈踩,反复踩十多遍,泥才有黏劲,才能做好活(来源:[3])。如果踩制遍数不足,泥料中残留的气泡在烧成时膨胀,可能形成砂眼或微小裂纹(来源:[8])。踩制不均匀则导致泥料密度不一致,干燥和烧成时的收缩率不同,开裂风险随之增加。

三、制坯与干燥环节的开裂因素

坯体厚薄不均和干燥速度过快,是制坯阶段开裂的两个主要原因。

(一)坯体厚薄不均

同一坯体上厚薄差异过大,干燥和烧成时收缩不一致,薄处先收缩、厚处后收缩,形成应力集中。

制坯时如果器壁厚度差异明显,薄壁部分在干燥阶段率先失去水分并收缩,厚壁部分仍保持湿润状态,两者之间的收缩差产生拉应力。当拉应力超过坯体的强度极限时,薄厚交界处就会出现裂纹。

(二)干燥速度过快

干燥速度过快会导致坯体表面先干、内部仍湿,表面收缩受到内部约束,产生拉应力。

浑源砂器的制作过程中,制坯完成后需要晾坯。如果晾坯环境温度过高或通风过强,坯体表面水分蒸发速度远超内部水分向外迁移的速度,表面收缩时受到内部湿润坯体的约束,拉应力集中在表面,容易产生细裂纹(来源:[4])。夏天是烧制的最佳时间,冬天则需要用土炕来烧(来源:[3]),这说明环境温度对干燥过程有直接影响。

四、烧成环节的开裂因素

烧成阶段的升温速度、窑内温度均匀性和最终烧成温度,是开裂的三个关键控制点。

(一)升温速度过快

起火阶段升温过急,坯体内部产生的热应力来不及释放,容易导致开裂。

烧窑起火要缓,中火要稳,后火要猛(来源:[8])。起火预热阶段通常由一人缓慢鼓风约10分钟,再换成两人,再过10分钟才加快鼓风速度(来源:[8])。如果一开始就用猛火,坯体从室温急速升温,内外温差过大,热应力超过坯体强度,裂纹就会从受热面开始扩展。

(二)窑内火力不均

火力分布不匀会导致坯体局部受热过高或过低,产生不均匀膨胀。

装窑时需要在炉条上铺一层炉渣作为垫炉,再摆放比砂器底部略大的砂碟,砂碟的作用是把坯体与火隔离,防止靠近火的坯体部分受热过高而变形,同时使火苗沿碟的边缘向砂器四周喷射,以保证坯体均匀受热(来源:[8])。如果砂碟摆放不当或火力分布不匀,靠近火源的坯体部位温度过高,与远离火源的部位形成温度差,膨胀不一致,开裂风险显著增加。

(三)烧成温度过高

温度超过坯体承受范围,砂器会被烧软变形,同时晶粒异常长大也会降低强度。

烧成阶段需保持炉内1200至1300℃的温度,火力过高或过大,则会把砂器烧软,导致变形(来源:[8])。温度过高还会导致坯体中部分矿物相异常熔融,冷却后形成的玻璃相脆性增大,抗热震性能下降。当温度达到700至800℃时,工匠需要观察砂器色相决定是否停火,当砂器呈现黄白色时即为烧结成功(来源:[5])。

五、冷却与炝火环节的开裂因素

炝火和冷却阶段是开裂风险较高的环节,急冷急热产生的热应力容易在此阶段引发裂纹。

(一)炝火操作的温差冲击

炝火时砂器从高温直接接触常温木屑,表面急速降温,内外温差产生的热应力容易导致开裂。

烧成后,挑货人把烧红的砂器放到预先准备好的炝火坑,坑内已提前放好炝柴(刨花、锯末、干草等),再盖好炝火坑(来源:[8])。这一过程中,砂器从1200至1300℃的高温状态接触常温的炝柴,表面温度骤降,而内部仍保持高温,内外收缩不一致产生的拉应力集中在表面。炝火约10至20分钟后翻起笼锅,把炝好的砂器挑到一边冷却(来源:[8])。

(二)冷却速度过快

冷却阶段如果通风过强或环境温度过低,砂器表面降温速度远超内部,热应力导致开裂。

浑源砂器的烧制过程中,烧到笼盖温度700至800℃时把砂器挑出,撒上木屑,扣上铁锅盖焖约30分钟再取出(来源:[5])。铁锅盖的作用是控制冷却速度,使砂器在相对封闭的环境中缓慢降温。如果取出后直接放置在通风处快速冷却,表面与内部的温差过大,热应力超过材料的抗拉强度,裂纹就会产生。相关研究表明,耐热陶瓷的制备中,堇青石质材料的抗热震性能可以通过配方优化得到改善(来源:[6])。

六、常见问题解答

浑源砂器烧制时温度控制在多少比较合适?

烧成阶段炉内温度保持在1200至1300℃之间,笼盖温度达到700至800℃时即可判断烧结完成。

烧窑时需要保持炉内1200至1300℃的温度,同时让火力在各个火眼分布均匀(来源:[8])。浑源砂器的实际烧制中,当笼盖温度达到700至800℃时,工匠会观察砂器色相,呈现黄白色即认为烧结成功(来源:[5])。

为什么炝火环节容易导致开裂?

炝火时砂器从1200℃以上的高温直接接触常温木屑,表面急速冷却产生的热应力集中在表面,是开裂的高发环节。

烧红的砂器放入炝火坑后,炝柴燃烧产生的浓烟从笼锅顶部小圆孔喷出,炝火约10至20分钟后翻起笼锅,把砂器挑到一边冷却(来源:[8])。急冷过程中,表面收缩远快于内部,拉应力超过坯体强度时裂纹就会产生。

泥料配比中石矸和煤的比例是多少?

传统配比为石矸料与烧焦煤按3:2的比例加水混合成泥。

工匠们先把石矸料粉碎研磨,煤烧焦后粉碎研磨,然后按3:2比例加水混合均匀成泥(来源:[5])。配比偏离这个范围会影响坯体的骨料骨架和烧成后的气孔结构。

冬天制作浑源砂器为什么更容易开裂?

冬季环境温度低,坯体干燥和冷却时的内外温差更大,热应力更集中。

夏天是烧制的最佳时间,如果冬天要制作砂器,就需要用土炕来烧(来源:[3])。低温环境下,坯体从窑炉取出后的冷却速度更快,表面与内部的温差更大,开裂风险相应上升。

如何判断砂器是否已经烧成?

由富有经验的“火头”掀起笼锅观察砂器色相,呈现黄白色时即为烧结成功。

大火烧10至20分钟后,由富有经验的砂匠“火头”掀起笼锅看砂器色相决定是否停火,当砂器呈现黄白色时,烧结成功,就停止鼓风(来源:[8])。

砂器烧成后出现微小裂纹还能修复吗?

砂眼或微小裂纹可以通过修补后回炉重烧来处理,但变形严重的只能报废。

等砂器完全冷却之后需要检验,如果有变形的就只能报废,有砂眼或微小裂纹的,修补后回炉重烧(来源:[9])。回炉重烧时需要注意控制升温速度,避免在二次烧成中产生新的裂纹。

浑源砂器烧制哪些因素容易造成开裂?浑源砂器烧制的开裂风险,集中在泥料、制坯、烧成、冷却四个环节的衔接处。 泥料配比失衡和踩泥不匀是源头性因素,坯体厚薄不均和干燥过快是中间环节的常见问题,烧成阶段的升温速度、火力均匀性和最终温度是控制核心,而炝火和冷却阶段的急冷急热则是开裂高发的最后一关。烧窑起火要缓、中火要稳、后火要猛(来源:[8]),这几个字概括了烧成阶段的操作节奏。炝火时铁锅盖焖约30分钟的作用,正是通过控制冷却速度来降低热应力。理解这些因素之间的关联,比单独记住某一个“危险温度”更有意义——开裂往往是多个环节的偏差叠加的结果。浑源砂器作为道光年间的朝廷贡品,其制作技艺代代相传至今(来源:[7]),对开裂成因的持续摸索和总结,本身就是这项非遗技艺传承的一部分(来源:[10][11])。

参考资料:

[1] 百度百科. 浑源砂器. 2026-02-23. https://baike.baidu.com/item/浑源砂器/16040784

[2] 跟团游旅行网. 浑源砂器〖山西浑源特产〗. 2023-07-31. https://www.gtylx.com/news/n/355639

[3] 中国数字科技馆. 浑源砂器——道光年间的朝廷贡品. 2015-01-13. http://neo.cdstm.cn/theme/media/mkjx/kxzy/201605/t20160526_323746.html

[4] 搜狐. 砂器制作技艺(大同市). 2020-07-28. https://www.feiyiw.com

[5] 中华陶瓷网. 道光年间的朝廷贡品,在浑源县依然代代相传着这手艺. 2017-07-01. http://dd.ctaoci.com/html/2017-07-01/159995.html

[6] 学术论文. 堇青石质耐热紫砂陶瓷及其制备方法. https://www.scsttc.com

[7] 专利之星. 一种砂锅及其制作方法. CN106242515A. 2016-12-21. https://patentimages.storage.googleapis.com

[8] 山西省地方标准. 砂器. https://scjgj.shanxi.gov.cn

[9] 上海市质量和标准化研究院. 紫砂陶器抗热震性检测. 2025-11-22. https://www.yjsershiliu.com

[10] 学术论文. 提高紫砂器皿抗热震性的方法. 2012-02-15. https://patent.wf.pub

[11] 淘宝. 什么是“热震稳定性”?浅口砂锅不裂的关键就在它. 2026-05-19. https://jianghu.taobao.com

[12] 景德镇陶瓷大学学报. 平定砂器制作工艺调查报告. http://qkzzs.jcu.edu.cn