近20年來,石材已經(jīng)成為最時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 清除他們具有相當?shù)碾y度。因此相應的診斷和防治技術應運而生。石材的專業(yè)清洗和護理、專用藥劑、翻 新機械等已經(jīng)成為石材行業(yè)的新興門類,顯現(xiàn)出可觀的經(jīng)濟前景。

一、裝飾石材常見的病癥及病因

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、長石和云 母組成,其凝固點分別為1720、1100和900度左右, 巖漿凝固成巖石時,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)晶時也會在顆粒間自然形成孔隙?？紫对叫?毛細作用和表面吸附作用越強。二是 相對復雜的化學成分。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系,鈣質(zhì)成分與吐粉和起殼剝落現(xiàn)象等直接有關。

石材病癥的外因主要來 自三個方面：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)生化學或物理作用；周圍環(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。

下面我們結(jié)合具體病癥說明常見的石材病癥。

銹黃斑：銹斑的形成主要有以下兩個方面：一是自然反應生 成,因為石材的成分中或多或少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、吸附和浸入石材的表面層,以后逐漸擴散和氧化,產(chǎn)生銹黃斑。最典型的例子是 用強酸清洗水泥斑會將碰到的鐵質(zhì)溶解帶入石材微孔,又如與石材接觸的生銹的鐵器會因雨水等的傳遞將 石材染成銹黃色。

有機色斑：其他的含色素的物質(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,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 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 物會滲入石材微孔隙,即使后來整個石材裝飾面干了,明顯的水斑印跡也會留下。

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會進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 酸氣會與碳酸鈣反應生成較酥松的硫酸鈣,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,酥松的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。當石材孔隙的孔徑較大時,膨脹的白色粉體會被擠出,形成“吐粉”現(xiàn)象。

鹽堿班、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。石材微孔有較強的毛細作用,這使許 多化學物質(zhì)能夠借助于水和潮氣滲入石材并在石材中擴散,隨著石材表面水的蒸發(fā)或與空氣中某些成分接 觸反應,鹽堿結(jié)晶便析出。最常見的例子有:濕貼時水泥中的鹽類或堿 類沿海地區(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 流出來的白色物質(zhì),是鹽堿斑的一種。來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,與 空氣中二氧化碳反應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, 形成新的鹽類,如硫酸鈣、氯化鈣和 硝酸鈣等。鹽溶液滲出或擴散到石材表面,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,由于固體體積的膨脹,會產(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100~200mn/m2,反復的溶解和結(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。根據(jù)物理化學原理,微孔隨著孔徑的減小,孔內(nèi)水的蒸汽壓相應降低,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,一是由于有關器物上的油脂,如機油 、潤滑油等的泄露和 擴散而滲入石材微孔。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,形成汕污斑。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。

二、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,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,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。

---專業(yè)清洗：這是針對石 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,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,我們稱之為石材的“深層清洗”。一般講,石材深層清洗至少 應包括以下三個步驟：清洗劑經(jīng)過滲透過程進入石材的微孔隙；清洗劑在石材微孔隙中與污垢分子發(fā)生物 理的或化學的作用；通過吸出或稀釋等步驟清除清洗作用后的殘留物。

---這里第一和第三步是完 成深層清洗所必要的基本操作,而第二步即能與污垢分子發(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)以及處理過程的方便而精心設計和實驗。在這里化學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劑,并在繼續(xù)改進和開發(fā)新的清洗劑。除了常見 的化學清洗法以外,我們在試驗一些更安全的物理清洗方法,例如采用蒸汽流、粒子流、電化學、超聲波或 激光等清洗方法。

石材深層清洗中應注意 以下問題：

應先作試驗。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。

---謹慎選擇清洗劑。劣質(zhì) 清洗劑往往就是一些強酸,他們很可能引發(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選擇可靠廠家的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品；其次在清洗處理前應保護好不準備清 洗的部分,在清洗處理完畢后應清除殘留的化學品；另外,對石質(zhì)文物的清洗應請有關專家論證。

翻新：這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 亮面恢復原有的天然外觀。一些新的磨具、磨料和化學助劑的結(jié)合可以使翻新后的石面達到90高斯以上的 鏡面光澤度。