石材的各种病变成因及清洗技术.doc

水斑的形成石材经采用湿贴或灌浆法施工后，往往容易在石材表面留下大片水渍的痕迹，轻者会在一、二个月内自行消失，而重者则会形成溃疡，永远不会消退。这种长期溃留在石材表面的潮湿痕迹，我们将其称之为水斑。石材水斑的形成过程及因素相当复杂，但大体上来讲，主要由以下几个原因引起： 1. 水泥中的碱质含量过高； 2. 石材中具活化性硅酸成份过高； 3. 施工过程中使用了过多的水分；在条件具备时，石材中的具活化性的硅质会与水泥中的碱质发生膨胀性的化学反应而形成一种具吸湿性的胶状物质，即碱-硅胶体。这种胶体会吸收大量的水分而变成溶液，且不断地由石材的裂缝及毛细孔向四周扩散，在石材中形成难以去除的水斑。同时，该溶液还会与水泥中的Ca（OH）2、NaOH、KOH等物质产生第二次化学反应，形成一种沉淀物（碱性盐、白华）。有时，过量的水分还会与石材中的铁质产生氧化反应而生成锈。所以，我们常常见到水斑、白华、锈斑同时发生，也就不足为奇了。但如果碱质少，或者具活化性的硅酸物质多时，水斑也不足以形成，只有水泥中的碱与石材中的具活化性硅酸物达到一定的当量时，水斑才会产生。同时，在水斑形成时的膨胀性反应过程中，胶质物析出还会造成石材表面整体性的龟裂或鱼鳞状裂纹。锈斑形成铁锈的形成原因锈斑的形成锈斑主要是由石材中的铁质经氧化反应而成。铁质、水、氧是促成锈斑形成的三大要素。通常，我们按锈斑反应层次的不同将其分成二大类： （一）深层锈斑。很多石材品种特别是花岗石都含有一定比例的铁质成分，当这些铁质成分与水和氧充分接触后，就会引起氧化反应，生成锈斑。特别容易出现这种锈斑的石材如：美国白麻、山东白麻（小花）、锈石（板岩）等。另外，水泥中的碱质在水的作用下与石材中的铁质发生反应，也会形成锈斑。 （二）表层锈斑。石材在开采、加工、运输、安装的过程中，表面与铁质物体接触后留下少量铁质残留物，这些铁质残留物会与空气中的水分、氧气产生氧化反应而生成锈斑。 冻融形成的原因冻融现象主要发生在靠近北方等天气比较寒冷的地方。当石材毛细孔吸收足够的水分后，一旦气温降到00C以下，石材中的水分开始结冰，体积发生膨胀。当冰块的膨胀力大于石材的结构力时，石材就会产生碎裂。这就是冻融现象。一般来讲，物质都是遵守“热胀冷缩”规律的，而水恰恰相反。水的密度在4時最大，水分子呈流动性独立运行。水由4到0，温度降低，冰中的水分子呈三维图样排列成一种异常松的形式，这种结构形式实际上留下了许多“空洞”，密度反而減少。实验表明，当1M3的水结成冰后，其体积会增加至1.11M3。因此当水进入石材毛孔或缝隙后遇冷结冰，体积增大，从而胀大石材的毛孔或缝隙，然后，石材吸入更多的水，毛孔或缝隙被进一步胀大，如此恶性循还，最终导致了石材的碎裂。 化学腐蚀的形成原因石材的化学腐蚀可分为人为性化学腐蚀和自然性化学腐蚀两大类:(一)人为性化学腐蚀主要由以下几个方面的因素引起:1、工业中排放的废气引起空气中的氮氧化物、碳氢化物、硫氧化物、碳氧化物及酸性粒状物等的含量陡增,当他们溶于雨水后就会形成酸液,对石材造成腐蚀。 2、工业中排放的带有酸性或碱性的“废渣”“废液”侵蚀石材而造成的腐蚀。 3、在施工过程中,使用的化学药剂不慎造成石材的腐蚀。 4、在清洗石材或处理石材病症时,药剂使用不当过量,从而造成石材的腐蚀。 (二)自然性化学腐蚀主要由以下几个方面的因素引起: 1、自然界中的N2、O2、H2O在放电时产生HNO3的酸雨，从而引起石材的腐蚀。 2、自然界中的硝酸菌在一定的条件下,将空气中的HN3、O2合成HNO3酸液而腐蚀石材。生物侵蚀的形成原因概念：生物的侵蚀是指自然界中某些低等生物（如：真菌、细菌、苔藓植物等）或高等生物（如：爬山虎等）着附于石材表面，在有水和适宜的温度下，开始发育生长，造成对石材的侵蚀，形成各种各样的斑迹。从而有损石材饰面的装饰效果,促使石材的分化,影响石材的寿命。其病症的产生有如下两个方面:1、水是生物的生存必不可少的条件。2、特定的环境，适宜的温度。二、病症形成的因素1、苔藓植物的生长造成侵蚀，如:地钱、葫芦、墙藓等。2、某些藻类生物与真菌的共生生态系统中的一群特殊生物的生存造成侵入如地衣等。3、某些高等植物的覆盖，其假茎着附在石材表面而造成的侵蚀，如：爬山虎等。4、这些生物对石材的侵蚀表现如下：(1) 累积水分和浮尘而污染石材。(2) 分泌出酸性的代谢产物腐蚀石材。(3) 能和二氧化碳进行光合作用，生成碳水化合物腐蚀石材。(4) 这些生物死亡后，其生物遗体腐烂可腐蚀石材。老化的形成我们这里所讲的老化主要是讲石材的风化。是指石材受自然环境中各种因素作用的侵蚀而使石材分崩离析，这种现象叫石材的风化。根据其作用力的不同，我们可将石材的风化分为物理性和化学性两种。一、化学作用造成石材风化的因素有如下方面： 1、氧化反应作用：石材的矿物质元素成分被发生氧化反应，造成石材变软，体积增大，失去原有的光泽和弹性。如：锈斑。 2、溶解作用：通常是以水为溶剂，当其中含有碳酸根离子、硫酸根离子或硝酸根离子等及有机物时，溶解力更大。尤其对石灰岩含量高的这类的石材容易被溶解而风化。如：化学腐蚀。 3、水化、水解作用：石材吸水后与水化合而发生变化，体积增大，释放出大量的热能，使石材的硬度降低，光泽有损，弹性减弱，这是水化作用的破坏。同时水分还会使石材中矿物质含水。因此，石材在水解作用后，其基本形式发生变化，并有氢氧根在水中析出。这就是水解作用的破坏。在正长石这类石材的风化过程中最常见。如：水斑。 4、碱硅质物的膨胀反应和碱，石材中的矿物质反应对石材的风化作用（其原理可参照水斑的成因）如：锈斑、水斑、白华。 二、物理作用造成石材风化的因素有如下方面： 1、热能的作用：石材因日间受热而膨胀，夜间受冷而收缩，产生热胀冷缩现象，且石材中含有许多不同的矿物质，其膨胀系数不同，而发生粒状剥蚀或块状的崩解。 2、水的冻融亦可使石材风化：温度下降到00C以下，水结成冰，造成石材吸水后结冰的急剧膨胀，使石材崩解碎裂。 3、低等植物的作用：在有水、温度适宜的条件下，苔藓、霉菌等有机物的孢子囊着附在石材的表面，开始发育生长，使石材表面形成各种各样的有机的色斑，这些有机物为了生存，与空气中的二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮等物质相抗争，改变石材的表面纹理结构。另外，这些植物死后与水形成有机酸而加速石材的老化，使石材产生剥蚀的现象。 4、紫外线的照射：石材本身具有许多毛细孔，且毛细管越小毛细现象越显著。因此，石材吸水后，在阳光（紫外线）的辐射下，水分在石材的毛细孔中的蒸发速度随之加快，水分中带有对石材侵蚀的物质对石材的侵蚀速度也会加剧，从而引起石材的老化。 5、粘裂作用：胶粘是石材安装方法中的一种，其残留在石材表面的粘胶因老化作用使粘接石材的胶结矿物产生松弛作用，使石材内部松弛，表面易剥落，从而加速石材的老化。 污迹的形成原因天然的石材存在着许多毛细孔和裂缝，当有色污汁或油污浸染石材表面时，这些有色污物或油污分子便通过毛孔和裂缝渗入到石材内部形成有损石材美感的污染斑块，这就是我们通常所说的石材外部污染污斑。污迹形成的因素有如下几个方面：1、水溶液型污物污染:咖啡、可乐、酱油、汤汁等。2、油渍型污物污染:机油、黄油、食用油、汽油、有机溶剂等。3、染料材料的污染:油漆、签字、笔墨、水色粉、蜡笔染料等。4、胶质材料的污染:瞬间胶、强力胶、胶带接着剂等。5、木质材料的污染:木材、槟榔汁、果皮、稻草、香烟等。6、不良的水:有颜色的地下水等。7、不良的填缝材料。8、烟火、焦油等。9、酸性的清洁剂和酸性的饮料等。10、有机磷等化工原料。11、水泥、砂浆、空中的灰尘等。12、尿液、手渍、汗水、锈水等有色污物。石材病症及专业石材清洗 石材在外界的作用下，其质量、性能、色彩等方面都会受到影响，装饰效果也会下降。原因是有害的离子溶液通过石材的毛细孔自由进出，在这个过程中，水成为这些有害物质的载体和参与有害物质化学反应的主要角色，一般通过物理或化学清除对石材病症进行修复，还原石材的本来面貌。常见的几种石材病症：锈黄斑、有机色斑、白华（泛碱）、冻融、水斑湿痕、化学腐蚀、油斑和油污斑失光、粉化、起壳剥落、孔洞、剪口、空鼓、裂纹。病症处理方法专业清洗(化学清除)石材专业清洗就是利用物理工具和化学药剂对石材表面的粉尘或其它污染进行清洗保养，一般出现锈黄斑、有机色斑、白华（泛碱）、水斑湿痕、油斑和油污斑等情况的首选方法是专业清洗。如果出现表面失光、粉化、起壳剥落、孔洞、裂纹等情况要使用翻新方法。专业清洗施工工艺：1、 根据石材的材质选用专业清洗剂，让清洗剂在石材微孔隙中与污垢分子发生作用，通过吸出或稀释等步骤清除清洗作用后的残留物。2、 当石材清洗到理想效果时，要进一步稀释残留在石材微孔隙残留物和清选药剂（一般采用一些更安全的物理方法），防止再次发生病症。3、 石材清洗自然风干后