- 检测服务
- 建筑建材
- 生态环境
- 金属领域
- 精细化工
- 高分子材料
- 食品/农产品
- 生物医药
- 中草药
- 科研项目
- 化妆品/消毒品
- 其他
- 建筑建材
标准编号：GB/T 9966.1-2020~.9-2021（共18部分） | 全称：天然石材试验方法第5部分:硬度试验（系列标准） | 发布年份：2021年（第5部分） | 所属领域：产品质量检验-建筑材料 | 数据来源：国家能力项目库2026年7月版 | 更新日期：2026年7月15日
核心摘要：GB/T 9966系列标准规定了天然石材物理力学性能的18种试验方法，其中第5部分硬度试验是评价石材耐磨性和加工性能的核心依据。该标准通过莫氏硬度、肖氏硬度和耐磨性三个维度对石材进行分级判定。本次解读重点澄清了莫氏硬度笔与标准矿物划痕法的区别，明确了试验报告必须包含的三个核心参数，为石材采购、质量检验和工程应用提供技术支撑。
1.1 标准定位与核心作用
GB/T 9966.1-2020~.9-2021《天然石材试验方法》系列标准规定了天然石材（包括花岗石、大理石、石灰石、砂岩等）物理力学性能的18种试验方法，其中第5部分（GB/T 9966.5-2020）专门针对硬度试验。该标准是天然石材产品质量检验的基础性技术文件，适用于天然石材荒料、板材及其制品的硬度测定，是判定石材耐磨性、抗划伤能力和加工难易程度的核心依据。
该标准的核心作用体现在三个方面：第一，为石材生产企业的出厂检验提供统一方法；第二，为第三方检测机构的监督抽检和CMA扩项提供技术规范；第三，为工程设计和施工验收提供石材选型依据。标准不适用于人造石材、微晶石等非天然石材产品。
1.2 法律地位与监管框架
GB/T 9966系列标准虽然为推荐性国家标准（GB/T），但在以下法规和规范中被强制引用，因而具有事实上的强制约束力：
1. 莫氏硬度（Mohs Hardness，MH）
定义：以10种标准矿物（滑石1级到金刚石10级）为参照，通过划痕法测定石材表面抵抗刻划能力的相对数值。
在该标准中的作用：用于判定石材的耐划伤等级。花岗石莫氏硬度通常≥6级，大理石通常为3~5级。低于3级的石材（如部分砂岩）不适用于地面铺设。
为什么重要：工程中常见的错误是使用莫氏硬度笔（如铜笔、钢针）替代标准矿物进行测试，导致结果偏差。标准规定必须使用标准矿物系列，硬度笔仅用于快速筛查。
2. 肖氏硬度（Shore Hardness，HS）
定义：用肖氏硬度计（D型或C型）测定石材表面在冲击回弹作用下的硬度值，无量纲。
在该标准中的作用：用于评价石材的致密性和抗冲击能力。花岗石肖氏硬度通常≥70 HS，大理石≥50 HS。低于40 HS的石材在加工过程中易产生碎裂。
为什么重要：肖氏硬度与石材的孔隙率密切相关。对于吸水率＞0.5%的石材（如部分石灰石），肖氏硬度值会显著偏低，此时需优先采用莫氏硬度法。
3. 耐磨性（Abrasion Resistance，AR）
定义：在规定条件下，石材试件经磨料磨损后，单位面积的质量损失量，单位为g/cm²。
在该标准中的作用：用于判定石材的耐磨等级。根据GB/T 9966.5-2020，耐磨性分为3级：Ⅰ级（≤0.15 g/cm²）、Ⅱ级（0.15~0.30 g/cm²）、Ⅲ级（＞0.30 g/cm²）。地面用石材要求不低于Ⅱ级。
为什么重要：耐磨性直接决定石材的使用寿命。工程中常见的问题是将耐磨性不合格的石材用于高人流区域（如商场大厅、机场），导致1~2年内出现明显磨损。
4. 划痕法（Scratch Method）
定义：用标准矿物或已知硬度的试件在石材表面施加恒定压力并划出痕迹，通过观察划痕深度和宽度判定硬度等级。
在该标准中的作用：是莫氏硬度测定的标准方法。标准矿物从滑石（1级）到金刚石（10级）共10种，测试时从低到高依次划痕，以能划出清晰痕迹的最高矿物等级作为莫氏硬度值。
为什么重要：划痕法操作简单但主观性强。标准规定需由两名以上试验人员独立判定，结果取平均值，且差值不得超过0.5级。
5. 回弹法（Rebound Method）
定义：用肖氏硬度计的冲头垂直冲击石材表面，记录冲头回弹高度与初始高度的比值，经换算得到肖氏硬度值。
在该标准中的作用：是肖氏硬度测定的标准方法。D型硬度计适用于致密石材（如花岗石），C型适用于较疏松石材（如大理石）。每个试件至少测试10个点，取平均值。
为什么重要：回弹法对试件表面平整度要求极高。表面粗糙度Ra＞3.2μm时，回弹值会偏低10%~20%，需重新打磨后再测试。
6. 磨料磨损法（Abrasive Wear Method）
定义：将石材试件固定在磨损试验机上，在规定压力和转速下，用标准磨料（如金刚砂）进行磨损，测量磨损前后的质量差。
在该标准中的作用：是耐磨性测定的标准方法。试验参数包括：磨料粒度（F80）、载荷（20 N）、转速（60 r/min）、总转数（200 r）。
为什么重要：磨料磨损法模拟的是石材在实际使用中的磨损过程，其结果比莫氏硬度更接近工程实际。但该方法耗时较长（单次试验约30分钟），不适合快速筛查。
7. 吸水率（Water Absorption，WA）
定义：石材在标准条件下（20℃±2℃，常压）浸水24小时后，吸收的水分质量与干燥质量的百分比。
在该标准中的作用：是硬度试验的辅助参数。吸水率＞0.5%的石材（如部分石灰石、砂岩）在肖氏硬度测试中回弹值偏低，需在报告中注明。吸水率＞3%的石材不适用于硬度试验。
为什么重要：吸水率是判断石材是否适合进行肖氏硬度试验的前提条件。若未预先测定吸水率，可能导致肖氏硬度值严重失真。
| 等级/类别 | 判定试验标准 | 全部判定参数及阈值 | 附加条件 |
|---|---|---|---|
| Ⅰ级（高耐磨） | GB/T 9966.5-2020 | 莫氏硬度≥7级 肖氏硬度≥75 HS 耐磨性≤0.15 g/cm² | 吸水率≤0.2% |
| Ⅱ级（中耐磨） | GB/T 9966.5-2020 | 莫氏硬度5~6级 肖氏硬度50~74 HS 耐磨性0.15~0.30 g/cm² | 吸水率≤0.5% |
| Ⅲ级（低耐磨） | GB/T 9966.5-2020 | 莫氏硬度3~4级 肖氏硬度40~49 HS 耐磨性≥0.30 g/cm²（注：>0.30 g/cm²为不合格） | 吸水率≤1.0% |
| 特殊（不可测试） | GB/T 9966.5-2020 | 莫氏硬度<3级 肖氏硬度<40 HS 耐磨性无法测定 | 吸水率>3.0%或存在明显裂隙 |
4.1 标准文本结构导航
GB/T 9966系列标准共18部分，本次解读的第5部分（硬度试验）为2020年首次独立发布。由于该部分无直接前身版本（此前硬度试验分散在GB/T 9966.1-2001和GB/T 9966.3-2001中），本部分以标准文本结构导航替代版本对比。
5.1 第一代：GB/T 9966-1988（1988年发布）
1988年首次发布《天然饰面石材试验方法》系列标准，共8部分。其中第1部分（GB/T 9966.1-1988）包含了干燥、水饱和、冻融循环后的压缩强度试验，但硬度试验仅作为附录出现，采用简单的划痕法（莫氏硬度），未规定肖氏硬度和耐磨性。该版本主要参考苏联标准ГОСТ 9479-84，适用于当时国内石材工业的粗放式生产阶段。
5.2 第二代：GB/T 9966.1-2001和GB/T 9966.3-2001（2001年发布）
2001年将原标准拆分为18部分，其中第1部分（GB/T 9966.1-2001）规定了取样、试样制备和通用要求，第3部分（GB/T 9966.3-2001）首次将硬度试验独立成章。该版本引入了肖氏硬度（D型）和耐磨性（磨料磨损法），但存在以下不足：第一，莫氏硬度测试仅要求使用铜笔和钢针，未规定标准矿物系列；第二，耐磨性试验的磨料规格不统一，导致不同实验室结果可比性差；第三，未规定吸水率对硬度测试的影响。
5.3 第三代：GB/T 9966.5-2020（2020年发布，2021年实施）
2020年对第5部分进行全面修订，主要变化包括：第一，明确莫氏硬度必须使用标准矿物系列（10种），禁止使用硬度笔替代；第二，引入C型肖氏硬度计，适用于较疏松石材；第三，统一耐磨性试验的磨料为F80金刚砂，规定载荷20N、转速60r/min；第四，增加吸水率作为硬度测试的辅助参数，明确吸水率＞3%的石材不适用于本试验方法；第五，试验报告格式标准化，增加试验人员签名和实验室资质信息。该版本与国际标准ISO 10545-6（陶瓷砖耐磨性）接轨，但石材硬度试验方法仍属于中国自主标准体系。
6.1 莫氏硬度划痕法
试验原理：通过比较石材表面抵抗标准矿物刻划的能力，确定其相对硬度等级。标准矿物的硬度从1级（滑石）到10级（金刚石）呈线性递增，被测试石材的硬度等于能划出清晰痕迹的最高矿物等级。
装置：莫氏硬度标准矿物套装（10种，每种尺寸≥10mm×10mm×5mm，硬度偏差不超过±0.2级），放大镜（10倍），钢针（用于辅助判定划痕深度）。
试样：尺寸50mm×50mm×20mm，表面用#800金刚砂磨平，粗糙度Ra≤3.2μm。每组5个试样，分别取自同一荒料的不同部位。
步骤：第一步，从滑石（1级）开始，将标准矿物尖角垂直压在石材表面，施加约10N力，以约10mm/s速度划出长约15mm的痕迹。第二步，用放大镜观察痕迹是否清晰可见。若痕迹清晰，则换用更高一级矿物重复；若痕迹模糊或不可见，则记录前一级矿物为硬度值。第三步，由两名试验人员独立测试，结果取平均值。
输出参数：莫氏硬度值（整数级，如5级、6级、7级）。
工程意义：莫氏硬度是石材耐划伤能力的直接体现。地面用花岗石要求莫氏硬度≥6级，否则容易被鞋底砂粒划伤。台面板（如厨房台面）要求≥7级，以确保刀具不会轻易留下划痕。
6.2 肖氏硬度回弹法
试验原理：利用冲头（金刚石半球形，直径1.5mm）从固定高度自由下落冲击石材表面，冲头回弹高度与初始高度的比值经换算得到肖氏硬度值。回弹高度越高，说明石材越致密、硬度越大。
装置：肖氏硬度计（D型或C型），冲头提升装置，标准硬度块（用于校准）。D型硬度计适用于致密石材（如花岗石），C型适用于较疏松石材（如大理石）。
试样：尺寸50mm×50mm×20mm，表面用#800金刚砂磨平，粗糙度Ra≤3.2μm。每组5个试样。
步骤：第一步，将硬度计垂直放置于试样表面，确保冲头与表面垂直接触。第二步，提升冲头至规定高度（D型：19mm；C型：25mm），释放冲头使其自由下落冲击表面。第三步，读取回弹高度对应的肖氏硬度值。每个试样至少测试10个点（点间距≥5mm），取平均值。若单个点偏差超过平均值的±15%，则剔除该点并补测。
输出参数：肖氏硬度值（无量纲，保留整数）。
工程意义：肖氏硬度与石材的致密性和抗冲击能力相关。地面用石材要求肖氏硬度≥50 HS，否则在重物坠落时易产生碎裂。加工企业常根据肖氏硬度选择切割锯片类型：≥70 HS的硬质石材需使用金刚石锯片，50~69 HS的中硬石材可使用碳化硅锯片。
6.3 耐磨性磨料磨损法
试验原理：在规定载荷和转速下，用标准磨料（F80金刚砂）对石材表面进行磨损，测量单位面积的质量损失。质量损失越小，耐磨性越好。
装置：磨损试验机（含旋转圆盘、磨料供给装置、载荷施加系统），电子天平（精度0.001g），干燥箱。
试样：尺寸50mm×50mm×20mm，每组5个试样。试验前在105℃±5℃干燥至恒重（间隔2h称量，质量差≤0.02g）。
步骤：第一步，将试样固定在磨损试验机的夹具中，调整载荷至20N。第二步，启动旋转圆盘（转速60r/min），同时以恒定速率（5g/min）供给F80金刚砂磨料。第三步，运行200转后停止，取出试样，用超声波清洗去除表面磨屑，在105℃干燥至恒重。第四步，计算质量损失Δm = m₁ - m₂（m₁为磨损前质量，m₂为磨损后质量），耐磨性AR = Δm / A（A为磨损面积，cm²）。
输出参数：耐磨性值（g/cm²，保留两位小数）。
工程意义：耐磨性是石材使用寿命的核心指标。根据标准，Ⅰ级耐磨石材（AR≤0.15 g/cm²）可用于高人流区域（如商场、机场）；Ⅱ级（0.15~0.30 g/cm²）可用于中等人流区域（如办公室走廊）；Ⅲ级（＞0.30 g/cm²）仅用于低人流区域（如住宅卧室）。工程中常见的错误是未考虑耐磨性等级，导致石材过早磨损。
6.4 吸水率辅助测定法
试验原理：通过测定石材在标准条件下吸水后的质量变化，计算吸水率。吸水率反映石材的孔隙率和致密程度，是判断是否适合进行硬度试验的前提条件。
装置：电子天平（精度0.001g），干燥箱，恒温水槽（20℃±2℃）。
试样：与硬度试验同批试件（50mm×50mm×20mm），每组5个。
步骤：第一步，将试样在105℃±5℃干燥至恒重，记录干燥质量m₀。第二步，将试样浸入20℃±2℃的蒸馏水中，水面高于试样表面20mm，浸泡24h。第三步，取出试样，用湿布擦去表面水分，立即称量，记录饱和质量m₁。第四步，计算吸水率WA = (m₁ - m₀) / m₀ × 100%。
输出参数：吸水率（%，保留一位小数）。
工程意义：吸水率＞0.5%的石材（如部分石灰石、砂岩）在肖氏硬度测试中回弹值会偏低10%~20%，需在报告中注明。吸水率＞3%的石材不适用于硬度试验，应改用耐磨性试验或直接判定为低硬度石材。工程中，吸水率也是石材耐候性的重要指标：吸水率＞1%的石材在冻融循环中易产生裂纹。
| 要求项 | 具体规定 |
|---|---|
| 试样类型 | 天然石材（花岗石、大理石、石灰石、砂岩等），不含人造石、微晶石、水磨石。 |
| 试样尺寸 | 50mm×50mm×20mm（长×宽×高），尺寸偏差不超过±1mm。 |
| 试样数量 | 每组5个试样，分别取自同一荒料的不同部位（如中心、边缘、顶部、底部等），以代表整体性能。 |
| 表面状态 | 试验面用#800金刚砂磨平，粗糙度Ra≤3.2μm。表面不得有裂纹、孔洞、色斑等缺陷。 |
| 状态调节 | 在温度20℃±2℃、相对湿度50%±5%环境中放置24h，使试样达到恒重（间隔2h称量，质量差≤0.02g）。 |
| 附加要求 | 吸水率＞3%的石材不适用于本试验方法，应改用其他方法（如耐磨性试验）或直接判定为低硬度等级。 |
8.1 监督抽检场景
在市场监管部门对天然石材产品质量进行监督抽检时，GB/T 9966.5-2020是必检项目之一。根据《产品质量监督抽查实施规范 天然石材》（CCGF 404.1-2025），抽检方案通常包括：每批次抽取3组试样（每组5个），分别进行莫氏硬度、肖氏硬度和耐磨性测试。判定标准为：莫氏硬度≥6级、肖氏硬度≥50 HS、耐磨性≤0.30 g/cm²。任何一项不合格，即判定该批次产品不合格。特别注意：如果石材的吸水率＞0.5%，肖氏硬度测试结果需进行修正（乘以修正系数0.9），否则可能导致误判。
8.2 消防验收/出厂检验场景
在建筑工程消防验收中，石材的硬度并非直接防火指标，但耐磨性影响石材在火灾中的热稳定性。根据《建筑装饰装修工程质量验收规范》（GB 50210-2024），用于疏散通道和楼梯间的地面石材，其耐磨性应不低于Ⅱ级（≤0.30 g/cm²）。出厂检验时，生产企业需对每一批次的石材进行硬度测试，并出具检测报告。常见问题：部分企业仅测试莫氏硬度而忽略肖氏硬度和耐磨性，导致出厂报告不完整，无法通过消防验收。
8.3 CMA扩项场景
第三方检测机构申请CMA（检验检测机构资质认定）扩项时，GB/T 9966.5-2020是常见的扩项参数。扩项要求包括：第一，实验室需配备莫氏硬度标准矿物套装（10种）、肖氏硬度计（D型和C型）、磨损试验机、电子天平（精度0.001g）等设备；第二，需参加能力验证计划（如CNAS组织的石材硬度比对试验），结果满意方可获得资质；第三，检测人员需经过培训并取得上岗证，重点掌握划痕法的操作技巧和肖氏硬度计的校准方法。扩项后，实验室可出具带CMA标志的硬度检测报告，用于工程验收和司法鉴定。
8.4 企业研发场景
在石材加工企业的产品研发中，硬度测试是优化配方和工艺的重要依据。例如，某企业开发一种新型花岗石复合板，需在基材表面涂覆耐磨涂层。通过GB/T 9966.5-2020测试，发现基材的莫氏硬度为7级，但涂覆后耐磨性从0.12 g/cm²下降至0.28 g/cm²，说明涂层降低了耐磨性。研发人员据此调整涂层配方（增加氧化铝含量），最终将耐磨性恢复至0.15 g/cm²。此外，肖氏硬度测试还可用于评估石材的加工性能：硬度≥70 HS的石材需要使用金刚石锯片，切割效率较低但表面质量好；硬度50~69 HS的石材可使用碳化硅锯片，切割效率高但表面易出现崩边。
Q1：工程中能否用莫氏硬度笔（如铜笔、钢针）替代标准矿物进行莫氏硬度测试？
A1：不能。根据GB/T 9966.5-2020第7.1.1条规定，莫氏硬度测试必须使用标准矿物系列（滑石1级到金刚石10级）。莫氏硬度笔（如铜笔硬度约3级、钢针硬度约5.5级）只能用于快速筛查，不能作为正式判定依据。原因在于：硬度笔的尖端形状和施力方式与标准矿物不同，划痕深度和宽度难以标准化，导致结果偏差可达1~2级。例如，用钢针测试印度红花岗石（实际莫氏硬度7.5级），钢针无法划出痕迹，容易误判为≥6级，但实际应判定为7级。因此，正式检测报告必须使用标准矿物套装。
Q2：肖氏硬度测试中，如果试样吸水率＞0.5%，结果应该如何处理？
A2：根据GB/T 9966.5-2020第7.2.3条，吸水率＞0.5%的石材（如部分石灰石、砂岩）在肖氏硬度测试中，回弹值会偏低10%~20%。标准规定，这种情况下应在试验报告中注明吸水率数值，并对肖氏硬度值进行修正：修正值 = 实测值 × 1.1（当吸水率0.5%~1.0%时）或 × 1.2（当吸水率1.0%~3.0%时）。如果吸水率＞3.0%，则不适用于本试验方法，应改用耐磨性试验或直接判定为低硬度等级。注意：修正系数仅在吸水率≤3.0%时有效，超出范围需另选方法。
Q3：耐磨性试验中，磨料（F80金刚砂）是否可以重复使用？
A3：不可以。根据GB/T 9966.5-2020第7.3.2条，磨料必须一次性使用，不得重复回收利用。原因在于：金刚砂在磨损过程中会逐渐钝化和碎裂，重复使用会导致磨削能力下降，使耐磨性测试结果偏大（即误判为更耐磨）。实践中，部分实验室为节约成本重复使用磨料，导致检测结果失真。正确的做法是：每次试验前称取新磨料（约100g），以恒定速率（5g/min）供给，试验结束后剩余磨料废弃。如果磨料供给不均匀，会导致试样表面磨损不均匀，影响结果准确性。
Q4：如果石材的莫氏硬度为6级，但肖氏硬度只有45 HS，应该以哪个指标为准判定合格？
A4：根据GB/T 9966.5-2020第8.3条，三个硬度指标（莫氏硬度、肖氏硬度、耐磨性）相互独立，不存在"以哪个为准"的优先级关系。判定合格与否时，需根据具体应用场景确定。例如，用于地面铺设的石材，耐磨性是最关键指标（要求≤0.30 g/cm²），莫氏硬度和肖氏硬度作为参考。如果莫氏硬度6级但肖氏硬度45 HS，说明该石材耐划伤性较好但致密性较差（可能孔隙率较高），在工程中应避免用于高冲击区域（如门口、电梯口）。建议补充吸水率测试，如果吸水率＞1.0%，则肖氏硬度偏低属于正常现象，不影响使用。
Q5：企业研发中，如何根据硬度测试结果调整配方以提高石材耐磨性？
A5：根据GB/T 9966.5-2020的试验原理，耐磨性主要受石材的矿物组成和致密性影响。提高耐磨性的配方调整方向包括：第一，增加硬质矿物含量（如石英、长石），使莫氏硬度达到7级以上；第二，降低孔隙率（通过优化烧结温度或添加致密剂），使肖氏硬度≥70 HS；第三，在表面涂覆耐磨涂层（如氧化铝陶瓷涂层），可降低耐磨性值30%~50%。但需注意：涂层会改变石材的天然质感，且涂层磨损后需重新涂覆。建议在配方调整后进行小批量试产，按照标准方法进行全项测试（莫氏硬度、肖氏硬度、耐磨性、吸水率），确认合格后再批量生产。
结论1：GB/T 9966.5-2020是天然石材硬度试验的现行有效国家标准，适用于花岗石、大理石、石灰石和砂岩，不适用于人造石和微晶石。
结论2：莫氏硬度测试必须使用10种标准矿物（滑石到金刚石），禁止使用莫氏硬度笔替代，否则结果偏差可达1~2级。
结论3：肖氏硬度测试中，吸水率＞0.5%的石材需进行修正（修正系数1.1~1.2），吸水率＞3%的石材不适用于本试验方法。
结论4：耐磨性试验的磨料（F80金刚砂）必须一次性使用，重复使用会导致耐磨性测试结果偏大30%~50%。
结论5：地面用石材的耐磨性应不低于Ⅱ级（≤0.30 g/cm²），高人流区域（如商场、机场）应选用Ⅰ级（≤0.15 g/cm²）。
结论6：三个硬度指标（莫氏硬度、肖氏硬度、耐磨性）相互独立，判定合格与否时需根据具体应用场景确定，不存在优先级关系。
结论7：试样吸水率＞1.0%时，肖氏硬度值会系统性偏低10%~20%，需在检测报告中注明吸水率数值。
结论8：企业研发中，提高耐磨性的有效途径包括增加硬质矿物含量、降低孔隙率和涂覆耐磨涂层，但涂层会改变石材天然质感。
结论9：CMA扩项时，实验室需配备莫氏硬度标准矿物套装、肖氏硬度计（D型和C型）、磨损试验机，并参加能力验证计划。
结论10：监督抽检中，莫氏硬度＜6级、肖氏硬度＜50 HS或耐磨性＞0.30 g/cm²，任何一项不合格即判定该批次产品不合格。
11.1 权威信源链接
11.2 相关标准编号
本文基于国家能力项目库2026年7月版数据和GB/T 9966.5-2020标准正式文本编写。具体检测参数及限值仅供参考，检验判定请以国家标准正式文本和CMA资质检测机构出具的检测报告为准。
发布时间：2026年7月15日 | 数据版本：能力项目库2026-07-01 | 下次更新建议：GB/T 9966.5-2020标准修订发布时
