過去二十年來，隨著我國建筑業(yè)的發(fā)展，石材裝飾已成時尚，但以前未料到的石材“毛病也越來越多地顯現(xiàn)出來。 例如，經(jīng)常見到的石材銹斑、有機色斑、水跡和水斑、鹽斑與白華、表層粉化、起殼剝落、裂紋和油斑等等。 這些毛病破壞了石材原有的裝飾效果，而清除它們具有相當難度，因此相應(yīng)的診斷、各種處理藥劑和方法、以及防治技術(shù)應(yīng)運麗生。 石材病的防治知識已開始引起石材銷售商和施工單位的重視。石材的專業(yè)清洗、專用藥劑、翻新機械及工程等成為石材行業(yè)的一個新興的門類。 裝飾石材常見的病癥及其成因 1、石材病癥的內(nèi)因主要有兩方面： (1)石材天然存的微孔隙。 例如，花崗石主要由石英、長石和云母組成，其凝固點分別為1720、1100和900~C左右，巖漿凝露成巖石時，它們分別結(jié)晶，自然形成孔隙。大理石在地質(zhì)的結(jié)晶和重結(jié)晶時也會在顆粒問自然形成孔隙。孔隙越小，毛細作用和表面吸附作用越強； (2)相對復(fù)雜的化學(xué)成份。 石材中有些成分容易與外界環(huán)境發(fā)生作用，產(chǎn)生侵蝕或變異現(xiàn)象。例如，石材的含鐵量與銹黃斑有直接關(guān)系，鈣質(zhì)成分與吐粉和起殼剝落現(xiàn)象等直接有關(guān)。 2、石材病癥的外因主要來自以下三個方面： (1)大氣、水或其中所含的某些物質(zhì)與石材內(nèi)部的一些成份發(fā)生化學(xué)或物理作用； (2)周圍環(huán)境某些污物的滲A或侵蝕，其中環(huán)境污染和酸雨的影響不可小視； (3)開采、切鋸、磨拋、搬運、安裝和維護等施工措施或使用不當而造成。 下面我們將結(jié)合具體病癥，說明經(jīng)常見到的石材病癥，主要有： (1)銹黃斑 銹斑的形成主要由于以下兩個方面：一是自然反應(yīng)生成，因為石材的成份中或多或少都含有赤鐵礦或硫鐵礦，這些物質(zhì)在潮濕環(huán)境下與空氣接觸很容易被氧化而生成三氧化二鐵(鐵銹)．典型的例子是，“美國白麻”花崗石；二是石材在切鋸、磨拋、搬運、安裝、清理和使用時有含鐵物質(zhì)殘留、吸附和攫人石材的表面層，以后逐漸擴散和氧化，產(chǎn)生銹黃斑。最典型的例子，如用強酸清洗水泥斑會將碰到的鐵質(zhì)溶解帶人石材微L；又如與石材接觸的生銹的鐵器會因雨水等的傳遞將石材染成銹黃色； (2)有機色斑 其它的含色素的物質(zhì)也會污染石材，典型的如捆綁和包裝石材的草繩、紙板箱等，受潮或打濕以后黃色素溶出滲人石材微孔形成黃斑。其他如萘和咖啡溶液、動物的排泄物、生物腐爛液、微生物的繁殖等都可使石材產(chǎn)生色斑。 (3)水斑與水跡 水斑是指濕痕不干的水斑，主要有兩種：一種是石材直接或問接地與潮濕或水源相連的情況，例如南方一些濕貼的墻面，尤其是內(nèi)部填土的較潮濕的部位，或是上下方經(jīng)常有水滲人的部位，經(jīng)常可以看到水濕印。二是因為石材的微孔隙中含有某些易潮解的鹽或堿。 鹽堿的來源有：濕法粘貼時的水泥或添加劑，酸雨作用的產(chǎn)物，切鋸和拋光的冷卻液，以及安裝的清洗液和護理液等等的帶人。易潮解的鹽或堿具有較低的水蒸汽壓，它們將吸附水份直至達到與外界水蒸汽壓的平衡，麗石材微孔隙產(chǎn)生的附加壓力(微孔毛細現(xiàn)象)使平衡更加有利于吸附更多的水分，因此不論外界天氣如何，石材表面的水總是干不了。水跡這里指已經(jīng)干了的類似于水斑的印跡產(chǎn)生的原因或是濕法粘貼，或是曾經(jīng)滲水，或是其他潮濕粘液體浸人等原因使石材表面某一區(qū)域較長時間處于濕潤狀態(tài)，濕潤的表面更容易吸附灰塵，吸附的污物會滲人石材微孔隙，即使后來整個石材裝飾面干了，明顯的水斑印跡也會留下。 (4)失光、溶蝕、起殼剝落、孔洞和吐粉 大理石、石灰石和白云石等含鈣石材，其主要化學(xué)成分為碳酸鈣。我國是一個煤炭生產(chǎn)和消耗的大國。煤炭里所含的硫化物隨著煤炭的燃燒，生成二氧化硫或三氧化硫．二氧化硫在塵埃中微量重金屬離子的催化下也會進一步氧化成為三氧化硫。三氧化硫溶于雨露即為硫酸。酸雨、酸霧和酸氣會與碳酸鈣反應(yīng)生成較酥松的硫酸鈣(csso^0)，俗稱石膏。酸性霧氣是使含鈣石材表面失光的主要原因。石膏是一種水合結(jié)晶膨脹物，在雨水經(jīng)常沖刷到的部位，硫酸鈣膨脹物等被溶解沖掉，形成溶蝕。在雨水難以沖刷到的部位，酥松地硫酸鈣易吸附灰塵形成黑垢層，當垢層增厚到一定程度，形成皰狀或片狀突起，甚至剝落。若石材中含有較多的碳酸鎂，常使碳酸巖石麗形成一些小孔洞。另外，某些含鈣石材術(shù)身的化學(xué)成分就不太穩(wěn)定，在空氣中二氧化碳和其它酸性氣體以及潮氣的作用下，與上述過程類似的結(jié)晶和水合現(xiàn)象會在石材內(nèi)部發(fā)生。當石材孔徑較大時，膨脹的白色固體會從石材板面的孔隙中被擠出，形成“吐粉”現(xiàn)象。 (5)鹽堿斑、白華與粉化 鹽堿斑是鹽類或堿類在石材微孔隙中形成白色固體而在石材表面呈現(xiàn)的斑痕。石材的微孔有較強的毛細作用，這使許多化學(xué)物質(zhì)能夠借助于水和潮氣向材中滲透并在石材中擴散，隨著石材表面水的蒸發(fā)或與空氣中某些成分接觸反應(yīng)，鹽堿結(jié)晶便析出。最常見的是濕貼時水泥中的鹽類或堿類，沿海建筑石材裝飾面上海鹽的析出，鹽堿地區(qū)墻基角石面鹽堿的析出等等。 白華是從石材的接縫中流出來的白色物質(zhì)，是鹽堿斑的一種。來源是水泥砂漿的鈣、鎂等的氫氧化物從接縫或孔隙里滲出來，與空氣中二氧化碳反應(yīng)形成白色的碳酸鈣或碳酸鎂等的結(jié)晶，即所謂“一次性白華。酸性水滲人水泥砂漿和灰泥等粘摟填縫材料，與其中弱酸的鹽，如碳酸鈣、碳酸鎂等反應(yīng)，形成新的鹽類，如硫酸鈣、氯鈣和硝酸鈣等。鹽溶液滲出或擴散到石材表面，隨著水份的蒸發(fā)在石材析出．形成“二次性白華”。 鹽溶液在巖石微孔隙中結(jié)晶或形成鹽的水臺物時，由于固體體積的長犬，會產(chǎn)生很大的結(jié)晶或水合壓力f如CaSOHO的結(jié)晶壓力可達100—200MN／)．反復(fù)的溶解和結(jié)晶足以脹破石材微孔，形成石面的‘粉化’現(xiàn)象。 (6)裂紋與凍損 前面所述的各類鹽的結(jié)晶或水合膨脹可以造成石材裂紋，而水結(jié)冰是造成石材裂紋的另一個重要原因。由物理化學(xué)原理知道：微L隨著微孔孔徑的減小，孔內(nèi)水的蒸汽壓相應(yīng)降低，凝固點下降。對一些極細的微孔，水的凝固點可以下降數(shù)十度。因此微孔孔徑較小的石材不易受到冰凍的破壞，只有孔徑大的裂隙處易遭到到冰凍的加速破壞。 (7)油斑和油污斑 油斑形成的主要原因有以下三種： 一是由有關(guān)器物上的油脂，如機油、潤滑油等擴散、泄露等滲入石材微孔； 二是由于人類菜食等的食用油污染，例如餐廳、過道和房間中的油跡； 三是由于地面和墻面打蠟、上保護油等不均勻所致。石材上的油斑有自動吸附和溶解灰塵的能力，形成油污斑。由于石材微孔具有很強的吸附性，要將油污吸出是比較難的。 石材的清洗與翻新‍ 石材的病癥基本上可分為兩大類： 一類是石材微孔被異物占據(jù)，而石材本身微結(jié)構(gòu)還未受到明顯破壞，例如，多數(shù)銹黃斑、有機色斑、鹽斑與白華、水跡和水斑、油斑和油污斑等等。對于這類病癥，專業(yè)清洗是首選方法。 另一類是石材微結(jié)構(gòu)已經(jīng)受到一定程度的破壞，例如表面失光、粉化、起殼剝落、孔洞、裂紋等。對于第二類病癥，一般使用翻新方法。 1、清洗 專業(yè)清洗是針對石材病不同成因和不同對象進行清洗的方法。我們已經(jīng)多次論述石材或石質(zhì)文物的清洗技術(shù)。這里主要集中于裝飾石材的已深^石材微孔的污跡的清洗，我們稱之為石材‘深層清洗’一般講，石材深層清洗至少應(yīng)包括以下三個步驟： (1)清洗劑經(jīng)過滲透過程進入石材的微孔隙； (2)清洗劑在石材微L隙中與污垢分子發(fā)生物理的或化學(xué)的作用； (3)通過吸出或稀釋等步驟清除清洗作用后的殘留物。這里第一項和第三項是完成深層清洗所必要的基本操作步驟，而第二項步驟，即能與污垢分子發(fā)生作用的清洗劑需要根據(jù)污垢的性質(zhì)、石材的材質(zhì)及處理過程的方便而精心設(shè)計和實驗。 在這里化學(xué)方法有著獨特的效果，目前我們已經(jīng)有清洗銹黃斑、有機色斑、鹽斑與白華、部分水跡和水斑等等的清洗荊，并在繼續(xù)改進和開發(fā)新的清洗劑。除了常見的化學(xué)清洗法以外，我們也在想試驗一些更安全的物理清洗法，例如采用蒸汽流、粒子流、電化學(xué)、超聲波或激光等清洗方法。 石材深層清洗中值得注意的問題有： (1)應(yīng)先作試驗。 石材的“病癥”千差萬別，例如形成水斑的易潮解鹽類可以有多種。因此，在不了解污跡具體成因的情況下，我們提倡先作小試驗； (2)謹慎選擇清洗劑。 劣質(zhì)清洗劑往往就是一些強酸，它們很可能引發(fā)更嚴重的石材病，例如，表面失光和粉化、水斑和鹽堿斑、疏松溶蝕和泛黃等等。因此建議使用者首先應(yīng)選擇可靠廠家的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品；其次在清洗處理前應(yīng)保護好不準備清洗的部分，在清洗處理完畢后應(yīng)清除殘留的化學(xué)品；另外，對石質(zhì)文物的清洗應(yīng)請有關(guān)專家論證。 2、翻新 翻新是針對石材病引起的表面或表層微結(jié)構(gòu)破壞而進行處理的方法。磨拋、噴沙和涂層是最基本的翻新操作手法。 最簡單的翻新方法是再拋光一下或涂上一一層掩飾遮蔽材料。磨拋可以使表面失光、表層粉化剝落、表面溶蝕的石材光面恢復(fù)原有的天然外觀。一些新的磨具、磨料和化學(xué)助劑的結(jié)合可以使翻新后的石面達到9O度以上的鏡面光澤度。 目前國內(nèi)地面的翻新磨拋技術(shù)已較為成熟．而對墻面的施工還有一定技術(shù)難度，我們正向這方面發(fā)展；噴沙也稱粒子噴射，可使毛面和不規(guī)則表面的石材恢復(fù)原有的天然外觀，例如對毛板、火燒板和雕塑都有較好效果。現(xiàn)代粒子或微粒子噴射采用的氣流壓力為10j～106Pa左右，精心設(shè)計的便攜式噴射機械可以自動回收和分離工作粒子并能吸掉飄塵。粒子材料有：石英粉、天然細沙、剛玉粉、方艇石粉、玻璃微珠、鼓風(fēng)爐渣粒、塑料粒子等．這些粒子按直徑大小可分為一般粒子(0．1～0．5ram)和微粒子(0．05—01mm)，可根據(jù)情況選擇。 國外噴沙翻新方法已較為普遍，但國內(nèi)目前還未見到類似的高品質(zhì)的粒子噴射機械產(chǎn)品。涂層只是一種掩飾遮蔽方法。但將滲透增強劑與磨拋和噴沙相結(jié)合具有很好的效果。 例如對一些侵蝕較嚴重的石材、有孔洞或裂隙的石材、一些較疏松的含鈣石材等．一般應(yīng)先填充孔洞和裂隙，用石材增強劑滲透加固，再進行磨拋和噴沙。我們生產(chǎn)的石材增強劑就常用于石材的翻新工程。 對于一些難以用清洗方法解決的污跡滲入又較淺的石材病，例如有機色斑、鹽斑與白華、水跡和水斑等，磨拋和噴沙方法也有效果，只是成本較高而已。 3、清洗與翻新后的防護 清洗和翻新處理以后石材微孔隙應(yīng)盡早作防護處理，由于石材微孔隙在清洗和翻新后被打開，增大了比表面積，加大了對灰塵和污液的吸附和擴散的能力．若不及時作防護處理很容易再次被污染對于=材表面防護劑我們已有許多論述，這里只提幾點基本要求： (1)應(yīng)具有較好的防護性，即能夠緩解或阻擋固圍環(huán)境的侵蝕、破壞和污損，例如抗酸雨，抗捋染，耐堿洗，拒油等； (2)防護劑與石材應(yīng)具有較好的相容性，即防護劑本身及其作用過程不能對石材產(chǎn)生負作用，例如變黃，產(chǎn)生膨脹壓力，阻礙石材呼吸等： (3)防護劑應(yīng)具有較好耐候性和重涂性，凼為石材的正常有效壽命遠長于普通有機防護劑的壽命，防護劑的耐候性越好重涂的次數(shù)越少，重涂性越好說明防護失效后對石材的負影響越小。一般講使用有呼吸功能的滲透型有機硅防護劑效果較好。例如，浙大產(chǎn)有機硅石材防護劑乳液和防護增光劑都有較好的防護效果，雙層防護效果更佳。