石材水斑或水迹的清洗研究

随着石材在建筑领域越来越广泛的使用，随之而来的石材病症也困扰着越来越多的建筑商和业主。这些病症不但大大降低了石材的装饰效果，也缩短了石材的使用寿命。在石材诸多的病症中，水斑或水迹是最常见的顽症之一。出现水斑或水迹的石材由于石面干湿或明暗的不均匀犹如一副大花脸，使得石材原来自然、华贵的装饰效果大打折扣，尤其对于一些大型地面石材装饰工程水斑往往是工程质量的最大危害之从目前的处理技术看，要清除石材的水斑或水迹非常困难，文献查阅也表明国内外有关的研究非常少，甚至有人已经称这种水斑或水迹为石材装饰工程的癌症。因此，如何清除或防治这一顽症，就成为一个极具现实意义的研究课题。

　　(一)水斑或水迹的成因

　　作为建筑装饰石材的顽症，水斑或水迹主要指在已经装饰的石材表面上的湿痕或类似湿痕的斑痕印迹等，其主要特点是这些湿痕总是不干；或者不易彻底干燥；或者总使人觉得有水润湿的痕迹，即使阳光照射或用火烘烤，过后仍然是湿痕依旧。石材水斑或水迹的成因从形成条件分析与石材本身的性质，周围的环境，以及安装施工的方法等都有关。石材具有很多微孔隙，即属于微孔隙材料，大多一。石材还是亲水的，能够自动吸附水份和传递湿气。装饰石材表面上呈现的水斑或水迹从形成机理上分析，主要有四种：
　　第一种是石材直接或间接地与潮湿或与水源相连的情况．例如南方的一些彼邻潮湿的地面和墙面，或是附近经常有水渗出的部位等，经常可以看到石缝隙附近石面上的水湿印迹。
　　第二种是因为石材内部或表层的微孔隙中含有某些盐或碱。这些盐或碱往往是粘贴后随着石材表面水份的蒸发，后续水份的不断向外补充而将盐碱集中于石材表面层的。盐碱形成的水斑有两类，一类是一些易潮解的盐或碱，它们具有较低的水蒸气压，故会吸水份直至达到与外界水蒸气压的平衡，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，石材表面水总是干不了。另一类是一些盐的半透明的结晶体，它们占据在石材微孔隙中，使表面光的反射率发生变化，粗看起来很像是石材被润湿了。
　　石材表面层盐碱的来源主要有：① 湿法粘贴时水泥、泥灰浆或添加剂的盐碱成分；②附近泥土或地下水中随水份而迁移来的可溶性盐碱；③ 环境污染或酸雨作用后的沉积物；④ 石材在开采、加工、搬运和露天存放时带入的盐碱，如切锯和抛光的冷却液等；⑤石材安装后的清洗液和护理液等的带入。
　　第三种是由石材本身矿物原因形成的水斑。除了石材本身所含的一些可溶性盐和不稳定化学物质外，有些石材的内部还含有包裹体，这种包裹体是岩石在形成过程中所“捕获” 的外来物质，它们可能以气态、液态或固态形式存在。当岩石切开后，这些有的会逐渐扩散开来形成斑痕，有的斑痕只是使局部色泽稍暗，很像水的湿痕。
　　第四种是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，或是装饰面下的潮气，或是其他潮湿粘滞体浸入等原因使石材装饰面某一区域在较长时间中处于湿润状态。湿润的表面比干燥的表面更容易吸附灰尘，吸附的污物经过一段时间会渗入石材表层的微孔隙，即使后来整个装饰面干了，由污物表现出来的水斑的印迹也会留下。
　　在上述四种水斑(或水迹)，对石材危害最大的是第二种，即可溶性盐碱的存在。盐结晶破坏(也称盐风化)已经被认为是损坏石质建筑和石质文物的最主要的威胁。
　　　(二)水斑或水迹的清除方法
　　对于以上不同成因的水斑(或水迹)，其清除方法各不相同：第一种需要去除潮湿或切断水源；第二种需要清除微孔隙中的盐或碱；第三种和第四种需要清除成色物质或暗色物质。在四种水斑(或水迹)中最常见的是第二种和第四种。本文也主要针对这两种水斑(或水迹)的清除方法进行讨论。
　　目前，国外有关水斑(或水迹)清除方法的研究非常少，能找到的有：
　　(1)史林-萨里在美国专利中提到了一种清除硬表面上水迹和矿物沉淀的方法，主要是应用矿物酸、润滑剂和增稠剂的粘滞性流体对硬表面进行清洗。矿物酸的作用是除去斑迹，如钙盐和沉淀的金属氧化物，较好的浓度为31％ 一37％wt。润滑剂选自甘油或矿物油，此成分可以提高组分的分散性，其较好的浓度为15％ ～30wt。增稠剂可用明胶或氧化硅，或者它们的混合物，其浓度范围为总组成重量3～16％wt，为了达到可流动且具一定粘性的效果，最后组成的粘度范围应为1．73—76000厘泊。另外，还可以加上分散剂或抗絮凝剂，例如采用十八烷悬浮体的表面活性剂。当使用胶态氧化硅时，需考虑粒子的大小和对粘度的影响，粒子的大小最好为0．3—0．5微米。如果溶液不稳定，可利用一种或多种分散剂或抗絮凝剂的混合物，分散剂或抗絮凝剂的用量约为总重量的4o％或更少一些。其他有关组分也可加入，包括染料、香料、溶剂或酶。这些溶剂或酶的加入有利于污垢混合物的溶解，据称此发明可高效、便利、快速地清洗多孔和无孔硬表面的污垢等。当组成在高粘度的情况下，如76000厘泊时，清洗剂变为胶凝体。这十分便于竖直的，有角度的，或倒置的硬表面的清洗。
　　(2)彼得-查瑞里在另一美国专利中介绍了一种去除水污斑的漂白清洗剂，据称它可以清除墙壁及天花板上的污垢，并且只需要将清洗剂喷洒或涂擦在污斑表面即可，不需过多擦拭表面。此清洗剂为粉状 使用时与水混合，形成含溶质3～8wt％ 的水溶液。粉状体的配方为：漂白剂60～80wt％ ，表面活性剂0．1～10wt％ ，水溶性阴离子聚合物0．1～10wt％ ，其他惰性成分为5～40wt％
　　(3)秀戎雅农在日本专利中介绍了一种清洗混凝土，石材，砖瓦等硬表面上的污斑的清洗剂。这是一种水性清洗剂，组成包括混合酸5～25wt％ (其中也提到了水斑)，脂肪酸0 03～1wt％ ，烷基醚0．2～5wt％ ，氯化铵5～40wt％ 。
　　(4)海绒-德马等在日本专利中介绍了一种泡沫清洗剂，用于清洗硬表面上的水垢类污物，尤其是浴室与厕所里的无机污浊物，厨房里的合成污物等，据称清洗后有长时间的保护能力，配方包括：丝氨酸或其盐0．1～30wt％ ，可溶于水的溶剂0 1～50wt％
　　(5)屋太倪等在日本专利中介绍了一种能驱除水迹的清洗剂，据称可以清洗陶制品表面的水污斑。其配方比较简单，主要为一氯甲烷、异丙醇等组分的混台溶剂。一氯甲烷与异丙醇两者的重量比为9O～65。对能找到的一些配方以及一些国外进口的产品我们进行了实验验证，结果发现有的配方和产品根本无效，有的配方和产品稍有一些效果。
　　为了开发新型石材水斑清除剂，结合大学本科生的毕业论文工作，我们进行了多种理论和实验的研究。现在一种复配型的石材水斑清除剂(ZDF25)已经研究出来。它是一种符合环保要求的水溶液，目前已经用到了一些清洗工程中。它对于盐碱型和污垢型的水斑或水迹，即上面提到的第二种水斑都有较好的清除效果。
　　(三)水斑或是水迹的预防
　　如上所述，水斑危害大，清除困难。随着人们对水斑成因的认识越来越深入，水斑或水迹的预防也逐渐成为石材装饰工程的业主们、设计者和施工单位最为关注的问题。根据水斑的四种成因，常用的施工前的预防措施主要有以下几种：
　　(1)由于石材是亲水的微孔隙材料，会自动吸水和传递湿汽。注意阻断水源、隔离潮湿和及时排水是石材装饰工程必须首先考的问题；
　　(2)填塞石材底部的毛细孔，作石底防护，以达到阻断水泥、沙浆或褥加剂中盐碱成分，以及附近泥土或地下水中的可溶性盐碱渗入石材。石底防护剂成分主要为有机高分子树脂或无机胶体，并且多数是成膜型材料；
　　(3)对石材的正面和侧面作表面防护(防水)处理，以避免因施工、环境污染、及清洁护理等原因带人的盐碱或污物。常用的表面防护剂大多数为硅或氟的(有机或无机)化合物，具有一定的渗透性和憎水性，并且多数无明显膜层，有一定的透气性；(4)选用化学成分稳定的石材，以避免由于石材矿物成分变化而产生斑痕。
总之，石材的水斑或水迹是一种较难治愈石材病，事先采取预防措施是最经济的效的方法。如果已经有了水斑或水迹， 目前我们也有了化学去除的办法，最关键的是要对症下药。