近20年來(lái),石材已經(jīng)成為最時(shí)尚的建筑裝飾材料之一。但是,以前未曾料到的石材“毛病”也越來(lái)越多地顯現(xiàn)出來(lái)。例如,經(jīng)常見(jiàn)到的石材銹斑、有機(jī)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,而清除他們具有相當(dāng)?shù)碾y度。因此相應(yīng)的診斷和防治技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。石材的專(zhuān)業(yè)清洗和護(hù)理、專(zhuān)用藥劑、翻新機(jī)械等已經(jīng)成為石材行業(yè)的新興門(mén)類(lèi),顯現(xiàn)出可觀的經(jīng)濟(jì)前景。
一、裝飾石材常見(jiàn)的病癥及病因
石材病癥的內(nèi)因主要有兩方面:一是石材天然存在的微孔隙。例如,花崗石主要由石英、長(zhǎng)石和云母組成,其凝固點(diǎn)分別為1720、1100和900度左右,巖漿凝固成巖石時(shí),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(shí)也會(huì)在顆粒間自然形成孔隙。孔隙越小,毛細(xì)作用和表面吸附作用越強(qiáng)。二是相對(duì)復(fù)雜的化學(xué)成分。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)。
石材病癥的外因主要來(lái)自三個(gè)方面：大氣、水或水中所含某些物質(zhì)與石材內(nèi)部的一些成分發(fā)生化學(xué)或物理作用；周?chē)h(huán)境某些污物的滲入或侵蝕,其中環(huán)境污染和酸雨的影響不可小視；開(kāi)采、切鋸、磨拋、搬運(yùn)、安裝和維護(hù)等施工措施或使用不當(dāng)而造成。
下面我們結(jié)合具體病癥說(shuō)明常見(jiàn)的石材病癥。
銹黃斑：銹斑的形成主要有以下兩個(gè)方面：一是自然反應(yīng)生成,因?yàn)槭牡某煞种谢蚨嗷蛏俸谐噼F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(guó)白麻”花崗石。二是石材在切鋸、磨拋、搬運(yùn)、安裝、清理和使用時(shí)有含鐵物質(zhì)殘留、吸附和浸入石材的表面層,以后逐漸擴(kuò)散和氧化,產(chǎn)生銹黃斑。最典型的例子是用強(qiáng)酸清洗水泥斑會(huì)將碰到的鐵質(zhì)溶解帶入石材微孔,又如與石材接觸的生銹的鐵器會(huì)因雨水等的傳遞將石材染成銹黃色。
有機(jī)色斑：其他的含色素的物質(zhì)也會(huì)污染石材,典型的如捆綁和包裝石材的草繩、紙板箱等,在受潮或打濕以后黃色素溶出滲入石材微孔形成黃斑。其他如茶和咖啡溶液、動(dòng)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。
水斑與水跡：水斑是指濕痕不干的水斑,主要有兩種：一是石材直接或間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)常有水滲入的部位,都可以看到水濕印。二是因?yàn)槭牡奈⒖紫吨泻心承┮壮苯獾柠}或堿。鹽堿的來(lái)源有濕法粘貼時(shí)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(hù)理液等等的帶入。易潮解的鹽或堿具有較低的水蒸汽壓,他們將吸附水分直至達(dá)到與外界水蒸汽壓的平衡,而石材微孔隙產(chǎn)生的附加壓力(微孔毛細(xì)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,石材表面層的水總是干不了。
水跡：這里指已經(jīng)干了的類(lèi)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入等原因使石材表面某一區(qū)域較長(zhǎng)時(shí)間處于濕潤(rùn)狀態(tài),濕潤(rùn)的表面更容易吸附灰塵。吸附的污物會(huì)滲入石材微孔隙,即使后來(lái)整個(gè)石材裝飾面干了,明顯的水斑印跡也會(huì)留下。
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(guó)是一個(gè)煤炭生產(chǎn)和消耗的大國(guó)。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會(huì)進(jìn)一步氧化成為二氧化硫。三氧化硫溶于雨露即為硫酸。酸雨、酸霧和酸氣會(huì)與碳酸鈣反應(yīng)生成較酥松的硫酸鈣,俗稱(chēng)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,酥松的硫酸鈣易吸附灰塵形成黑垢層,當(dāng)垢層增厚到一定程度,形成癟狀或片狀突起,甚至剝落。若石材中含有較多的碳酸鎂,常使碳酸巖石面形成一些小孔洞。另外,某些含鈣石材本身的化學(xué)成分就不太穩(wěn)定,在空氣中二氧化碳和其他酸性氣體以及潮氣的作用下,與上述過(guò)程類(lèi)似的結(jié)晶和水合現(xiàn)象會(huì)在石材內(nèi)部發(fā)生。當(dāng)石材孔隙的孔徑較大時(shí),膨脹的白色粉體會(huì)被擠出,形成“吐粉”現(xiàn)象。
鹽堿班、白華與粉化：鹽堿斑是鹽類(lèi)或堿類(lèi)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。石材微孔有較強(qiáng)的毛細(xì)作用,這使許多化學(xué)物質(zhì)能夠借助于水和潮氣滲入石材并在石材中擴(kuò)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(jiàn)的例子有:濕貼時(shí)水泥中的鹽類(lèi)或堿類(lèi)沿海地區(qū)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(lái)的白色物質(zhì),是鹽堿斑的一種。來(lái)源是水泥砂漿中的鈣、鎂等的氫氧化物從接縫或孔隙里滲出來(lái),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”。酸性水滲入水泥砂漿和灰泥等粘接填縫材料,與其中弱酸的鹽,如碳酸鈣、碳酸續(xù)等反應(yīng),形成新的鹽類(lèi),如硫酸鈣、氯化鈣和硝酸鈣等。鹽溶液滲出或擴(kuò)散到石材表面,隨著水分的蒸發(fā)在石面析出,形成“二次性白華"。
----鹽溶液在巖石微孔隙中結(jié)晶或形成鹽的水合物時(shí),由于固體體積的膨脹,會(huì)產(chǎn)生很大的結(jié)晶或水合壓力(如硫酸鈣的結(jié)晶壓力可達(dá)100~200mn/m2,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。
---裂紋與凍損：前面所述的各類(lèi)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(gè)重要原因。根據(jù)物理化學(xué)原理,微孔隨著孔徑的減小,孔內(nèi)水的蒸汽壓相應(yīng)降低,凝固點(diǎn)下降。對(duì)一些極細(xì)的微孔,水的凝固點(diǎn)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冰凍的加速破壞。
---油斑和油污斑。油斑形成的主要原因有三種,一是由于有關(guān)器物上的油脂,如機(jī)油、潤(rùn)滑油等的泄露和擴(kuò)散而滲入石材微孔。二是由于人類(lèi)菜食等的食用油污染,例如餐廳、過(guò)道和房間中的油跡。三是由于地面和墻面打蠟、上保護(hù)油等不均勻所致。石材上的油斑有自動(dòng)吸附和溶解灰塵的能力,形成汕污斑。由于石材微孔具有很強(qiáng)的吸附性,要將油污吸出是比較難的。
二、石材的清洗與翻新
---石材的病癥基本上可分為兩大類(lèi):一類(lèi)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,如多數(shù)銹黃斑、有機(jī)色斑、鹽斑與白華、水跡和水斑、油斑和油污斑等等。對(duì)于這類(lèi)病癥,專(zhuān)業(yè)清洗是首選方法。另一類(lèi)是石材微結(jié)構(gòu)已經(jīng)受到一定程度的破壞,如表面失光、粉化、起殼剝落、孔洞、裂紋等。對(duì)于第二類(lèi)病癥,一般使用翻新方法。
---專(zhuān)業(yè)清洗：這是針對(duì)石材病不同成因和不同對(duì)象進(jìn)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己深入石材微孔的污跡的清洗,我們稱(chēng)之為石材的“深層清洗”。
