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石材翻新与清洗
近20年来,石材已经成为最时尚的建筑装饰材料之一。 但是,以前未曾料到的石材“毛病”也越来越多地显现出来。例如,经常见到的石材锈斑、有机色斑、水迹 和水斑、盐斑与白华、表层粉化、起壳剥落、裂纹和油斑等等。这些毛病破坏了石材原有的装饰效果,而 清除他们具有相当的难度。因此相应的诊断和防治技术应运而生。石材的专业清洗和护理、专用药剂、翻 新机械等已经成为石材行业的新兴门类,显现出可观的经济前景。

一、装饰石材常见的病症及病因

    石材病症的内因主要有两方面:一是石材天然存在的微孔隙。例如,花岗石主要由石英、长石和云 母组成,其凝固点分别为1720、1100和900度左右, 岩浆凝固成岩石时,它们分别结晶,自然形成孔隙。大理 石在地质的结晶和重结晶时也会在颗粒间自然形成孔隙。孔隙越小,毛细作用和表面吸附作用越强。二是 相对复杂的化学成分。石材中有些成分容易与外界环境发生作用,产生侵蚀或变异现象。例如,石材的含铁 量与锈黄斑有直接关系,钙质成分与吐粉和起壳剥落现象等直接有关。

    石材病症的外因主要来 自三个方面:大气、水或水中所含某些物质与石材内部的一些成分发生化学或物理作用;周围环境某些污 物的渗入或侵蚀,其中环境污染和酸雨的影响不可小视;开采、切锯、磨抛、搬运、安装和维护等施工措 施或使用不当而造成。

    下面我们结合具体病症说明常见的石材病症。

    锈黄斑:锈斑的形成主要有以下两个方面:一是自然反应生 成,因为石材的成分中或多或少含有赤铁矿或硫铁矿。这些物质在潮湿环境下与空气接触很容易被氧化而 生成三氧化二铁(铁锈),典型的例子是 “美国白麻”花岗石。二是石材在切锯、磨抛、搬运、安装、清理 和使用时有含铁物质残留、吸附和浸入石材的表面层,以后逐渐扩散和氧化,产生锈黄斑。最典型的例子是 用强酸清洗水泥斑会将碰到的铁质溶解带入石材微孔,又如与石材接触的生锈的铁器会因雨水等的传递将 石材染成锈黄色。

    有机色斑:其他的含色素的物质也会污染石材,典型的如捆绑和包装石材的草绳、纸板箱等,在受潮 或打湿以后黄色素溶出渗入石材微孔形成黄斑。其他如茶和咖啡溶液、动物的排泄物、生物腐烂液、微生 物的繁殖等都可使石材产生色斑。

    水斑与水迹:水斑是指湿痕不干的水斑,主要有两种:一是石材直接或间接 地与潮湿或水源相连的情况,例如南方一些湿贴的墙面,尤其是内部填土的较潮湿的部位,或是上下方经常 有水渗入的部位,都可以看到水湿印。二是因为石材的微孔隙中含有某些易潮解的盐或碱。盐碱的来源有 湿法粘贴时的水泥或添加剂、酸雨作用的产物、切锯和抛光的冷却液以及安装的清洗液和护理液等等的带 入。易潮解的盐或碱具有较低的水蒸汽压,他们将吸附水分直至达到与外界水蒸汽压的平衡,而石材微孔隙 产生的附加压力(微孔毛细现象)使平衡更加有利于吸附更多的水分,因此不论外界天气如何,石材表面层的 水总是干不了。

    水迹:这里指已经干了的类似于水斑的印迹。产生的原因或是湿法粘贴,或是曾经渗水,或是其他潮 湿粘液体浸入等原因使石材表面某一区域较长时间处于湿润状态,湿润的表面更容易吸附灰尘。吸附的污 物会渗入石材微孔隙,即使后来整个石材装饰面干了,明显的水斑印迹也会留下。

    失光、 溶蚀、起壳剥落、孔洞和吐粉:大理石、石灰石和白云石等含钙石材,其主要化学成分为碳酸钙。我国是 一个煤炭生产和消耗的大国。煤炭里所含的硫化物随着煤炭的燃烧,生成二氧化硫或三氧化硫,二氧化硫在 尘埃中微量重金属离子的催化下会进一步氧化成为二氧化硫。三氧化硫溶于雨露即为硫酸。酸雨、酸雾和 酸气会与碳酸钙反应生成较酥松的硫酸钙,俗称石膏。酸性雾气是使含钙石材表面失光的主要原因。石膏 是一种水合结晶膨胀物,在雨水经常冲刷到的部位,硫酸钙膨胀物等被溶解冲掉,形成溶蚀。在雨水难以冲 刷到的部位,酥松的硫酸钙易吸附灰尘形成黑垢层,当垢层增厚到一定程度,形成瘪状或片状突起,甚至剥落 。若石材中含有较多的碳酸镁,常使碳酸岩石面形成一些小孔洞。另外,某些含钙石材本身的化学成分就不 太稳定,在空气中二氧化碳和其他酸性气体以及潮气的作用下,与上述过程类似的结晶和水合现象会在石材 内部发生。当石材孔隙的孔径较大时,膨胀的白色粉体会被挤出,形成“吐粉”现象。

    盐碱班、白华与粉化:盐碱斑是 盐类或碱类在石材微孔隙中形成白色固体而在石材表面呈现的斑痕。石材微孔有较强的毛细作用,这使许 多化学物质能够借助于水和潮气渗入石材并在石材中扩散,随着石材表面水的蒸发或与空气中某些成分接 触反应,盐碱结晶便析出。最常见的例子有:湿贴时水泥中的盐类或碱 类沿海地区石材装饰面上海盐的析 出,盐碱地区墙基角石面盐碱的析出等等。

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白华是从石材的接缝中 流出来的白色物质,是盐碱斑的一种。来源是水泥砂浆中的钙、镁等的氢氧化物从接缝或孔隙里渗出来,与 空气中二氧化碳反应形成白色的碳酸钙或碳酸镁等的结晶,即所谓“一次性白华”。酸性水渗入水泥砂浆 和灰泥等粘接填缝材料,与其中弱酸的盐,如碳酸钙、碳酸续等反应, 形成新的盐类,如硫酸钙、氯化钙和 硝酸钙等。盐溶液渗出或扩散到石材表面,随着水分的蒸发在石面 析出,形成“二次性白华"。

    
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盐溶液在岩石微孔隙中结晶或形成盐的水合物时,由于固体体积的膨胀,会产生很大的结晶或水合 压力(如硫酸钙的结晶压力可达100~200mn/m2,反复的溶解和结晶足以胀破石材微孔,形成石面的“粉化” 现象。

    
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裂纹与冻损:前面所述的各类盐的结晶或水合膨胀可以造成石材裂纹,而水结冰是造成石材裂纹的 另一个重要原因。根据物理化学原理,微孔随着孔径的减小,孔内水的蒸汽压相应降低,凝固点下降。对一 些极细的微孔,水的凝固点可以下降数十度。因此微孔孔径较小的石材不易受到冰冻的破坏,只有孔径大的 裂隙 处易遭到冰冻的加速破坏。

    
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油斑和油污斑。油斑形成的主要原因有三种,一是由于有关器物上的油脂,如机油 、润滑油等的泄露和 扩散而渗入石材微孔。二是由于人类菜食等的食用油 污染,例如餐厅、过道和房间 中的油迹。三是由于地面 和墙面打蜡、上保护油等不均匀所致。石材上的油斑有自动吸附和溶解灰尘的 能力,形成汕污斑。由于石材微孔具有很强的吸附性,要将油污吸出是比较难的。

二、石材的
清洗翻新
    
---石材的病症基本上可分为两大类:一类是石材微孔被异物占据,而石材本身微结构还未受到明显破 坏,如多数锈黄斑、有机色斑、盐斑与白华、水迹和水斑、油斑和油污斑等等。对于这类病症,专业清洗是 首选方法。另一类是石材微结构已经受到一定程度的破坏,如表面失光、粉化、起壳剥落、孔洞、裂纹等 。对于第二类病症,一般使用翻新方法。

    
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专业清洗:这是针对石 材病不同成因和不同对象进行清洗的方法。我们已经多次论述石材或石质文物的清洗技术,这里主要集中 于装饰石材的己深入石材微孔的污迹的清洗,我们称之为石材的“深层清洗”。一般讲,石材深层清洗至少 应包括以下三个步骤:清洗剂经过渗透过程进入石材的微孔隙;清洗剂在石材微孔隙中与污垢分子发生物 理的或化学的作用;通过吸出或稀释等步骤清除清洗作用后的残留物。

    
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这里第一和第三步是完 成深层清洗所必要的基本操作,而第二步即能与污垢分子发生作用的清洗剂需要根据污垢的性质、石材的 材质以及处理过程的方便而精心设计和实验。在这里化学方法有着独特的效果。目前我们已经有清洗锈黄 斑、有机色斑、盐斑与白华、部分水迹和水斑等等的清洗剂,并在继续改进和开发新的清洗剂。除了常见 的化学清洗法以外,我们在试验一些更安全的物理清洗方法,例如采用蒸汽流、粒子流、电化学、超声波或 激光等清洗方法。

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石材深层清洗中应注意 以下问题:
    应先作试验。石材的“病症”千差万别,例如形成水斑的易潮解盐类 可以有多种。因此,在不了解污迹具体成因的情况下,我们提倡先作小试验。

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谨慎选择清洗剂。劣质 清洗剂往往就是一些强酸,他们很可能引发更严重的石材病,例如,表面失光和粉化、水斑和盐碱斑、疏松 溶蚀和泛黄等等。因此建议使用者首先应选择可靠厂家的优质产品;其次在清洗处理前应保护好不准备清 洗的部分,在清洗处理完毕后应清除残留的化学品;另外,对石质文物的清洗应请有关专家论证。

    翻新:这是针对石材病引起的表面或表层微结构破坏而进行处理的方法。 磨抛、喷沙和涂层是最基本的翻新操作手法。最简单的翻新方法是再抛光一下或涂上一层掩饰遮蔽材料。

  
磨抛可以使表面失光、表层粉化剥落、表面溶蚀的石材光 亮面恢复原有的天然外观。一些新的磨具、磨料和化学助剂的结合可以使翻新后的石面达到90高斯以上的 镜面光泽度。

 
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