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　　“水斑”是石材表面出現(xiàn)的不易自然干燥的濕痕，是石材濕法粘貼(即直接用水泥沙漿粘貼)后最經(jīng)常見(jiàn)到的石材病變之一。水斑嚴(yán)重影響石材的裝飾效果，用物理或化學(xué)方法清除水斑都比較困難，往往要耗費(fèi)大量人力物力，有的甚至不得不更換石材。然而，石材的安裝在墻面和大部分地面，許多情況下都離不開(kāi)濕法粘貼。因此，了解水斑形成機(jī)理，并由此采取恰當(dāng)?shù)念A(yù)防措施，以避免出現(xiàn)水斑已經(jīng)成為廣大業(yè)主和施工單位十分關(guān)注的技術(shù)問(wèn)題。為此，我浙江大學(xué)化學(xué)系石材研究室進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)研究，本文主要分析了水斑形成的原因，驗(yàn)證了一系列預(yù)防措施，提出了一種簡(jiǎn)單可行的檢測(cè)石材防護(hù)劑預(yù)防水斑效果的實(shí)驗(yàn)方法。

　　1實(shí)驗(yàn)

　　為了研究水斑形成機(jī)理和防護(hù)劑預(yù)防效果，我浙江大學(xué)石材化學(xué)研究室模擬石材大面積濕法粘貼情況，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法如下：

　　1．1水斑制作實(shí)驗(yàn)：用容積為(160×160×25)mm寬邊盒子，將(240×240)mm塑料薄膜從盒頂水平放下，四邊保留等寬，放人10mm厚水泥砂漿(水泥和沙子按1：2．5用水進(jìn)行配制)，震動(dòng)平整，墊入8mm高小石墊，將(150×150×20)mm石材樣品底面朝下密貼于水泥砂漿上，水泥砂漿將沒(méi)至石材厚度的約1／2處，將塑料薄膜四邊覆蓋石材表面邊沿5mm，用塑料膠帶密封四周10mm，確保封閉水泥砂漿的水蒸汽通道，放置7天，每天定時(shí)稱(chēng)重，記錄，觀察試樣表面狀況，顯微拍照，取樣分析。


1．2水泥中過(guò)量鹽、堿和添加劑影響實(shí)驗(yàn)：將定量鹽、堿或添加劑分別混入水泥砂漿，按1．1．方法制作試樣，觀察試樣表面狀況，記錄，顯微拍照，取樣分析。
　　1．3防護(hù)劑效果實(shí)驗(yàn)：將石材防護(hù)劑(底面防護(hù)劑或飾面防護(hù)劑)按要求涂覆石材樣品，干燥后按1．1．方法制作試樣，觀察試樣表面狀況，記錄，拍照。

　　2水斑形成原因
按照1．1．水斑制作實(shí)驗(yàn)和1．2．水泥中過(guò)量鹽、堿和添加劑影響實(shí)驗(yàn)方法，只要密封狀況良好，在國(guó)產(chǎn)芝麻白(G3503)和美國(guó)白麻(A14)等天然花崗石樣品上水斑將如期出現(xiàn)。經(jīng)顯微鏡觀察和取樣分析得到如下結(jié)果和推論：

　　(1)、堿一硅酸凝膠體：顯微鏡可明顯觀察到水斑的凝膠類(lèi)物質(zhì)，取樣分析表明從石材底面遷移到表面的水泥凝固物中凝膠類(lèi)物質(zhì)占70％以上，x射線衍射、核磁共振等實(shí)驗(yàn)表明水泥的凝膠體為層(網(wǎng))狀結(jié)構(gòu)，其比表面積達(dá)到200～600cm2／g，凝膠孔的大小為15～3oA，僅比水分子大一個(gè)數(shù)量級(jí)。這些凝膠體具有較強(qiáng)的吸水性和一定的水滲透性(滲透系數(shù)約為10 ends)，它們占據(jù)在石材表面層的微孔隙中。凝膠體極細(xì)小的微孔中吸附著水分，呈現(xiàn)出半透明狀，使表面光的反射率發(fā)生變化，粗看起來(lái)很象是石材被潤(rùn)濕了。

　　(2)、吸濕性鹽、堿： 在水泥中加入NaC1、NaOH、CaC1 、i乙醇胺等水溶性鹽、堿或水泥添加劑，表面取樣分析表明它們也遷移到了石材表層。這些鹽、堿或水泥添加劑隨著凝膠類(lèi)水斑的出現(xiàn)而加重了水斑現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)了鹽、堿斑痕一水泥細(xì)集料中的堿性氧化物包括Na O、K O等，其堿含量一般大于0．6％，有的達(dá)到1．5％，當(dāng)它們與水混合后水解生成氫氧化鈉、氫氧化鉀等水溶性堿類(lèi)，這些堿繼續(xù)與粗集料中的白云石粉等反應(yīng)(堿一碳酸鹽反應(yīng))生成碳酸鈉和氫氧化鈣等鹽、堿，或者與粗集料中的非晶型活性二氧化硅(SiO )反應(yīng)(堿一硅酸反應(yīng))生成堿一硅酸凝膠體(C—S—H凝膠等)。另外，許多水泥添加劑，如早強(qiáng)劑和抗凍劑等都能帶入可溶性鹽類(lèi)(如氯化物等)。實(shí)驗(yàn)證明濕法粘貼后水泥水化反應(yīng)中過(guò)量的堿、生成的鹽、以及各種添加劑帶入的可溶性鹽、堿，都可以通過(guò)毛細(xì)作用遷移到石材表層。由于易潮解鹽、堿具有較低的水蒸汽壓，它們將吸附空氣中的水分直至達(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很難干燥。


　3水斑預(yù)防措施
　　(1)、水泥成分的影響：我們用不同類(lèi)型和品牌的水泥進(jìn)行實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，各種水泥都會(huì)出現(xiàn)水斑現(xiàn)象， 包括硅酸鹽水泥和硫鋁酸鹽水泥等。但是某些劣質(zhì)水泥堿含量和某些有害雜質(zhì)含量嚴(yán)重超標(biāo)，明顯導(dǎo)至更多的吸濕性鹽、堿遷移到石材表層，甚至出現(xiàn)銹斑等其他斑痕。因此，建議使用可靠品牌的水泥。

　　(2)、水泥中水含量的影響：將水泥和沙子先按1：1配好(考慮到沙子的沉降)， 分別再加人0．3，0．4，0．5，0．6份水，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)水泥沙漿中水含量越高， 樣表面出現(xiàn)水斑的速度越快，水斑現(xiàn)象越嚴(yán)重?因此，建議石材濕法粘貼時(shí)應(yīng)盡量減少水泥中水的含量和水泥沙漿的用量，即可使用半干水泥或在石底面刮漿的方式粘貼。

　　(3)、水蒸汽通道的影響：實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)若在水斑制作實(shí)驗(yàn)中，不讓塑料薄膜覆蓋到石樣表面，即保持石樣四邊呈不封閉的敞開(kāi)狀態(tài)，水斑將不會(huì)出現(xiàn)。主要原因是水泥中的水分能夠從石樣四周蒸發(fā)，石材微孔對(duì)水溶液的毛細(xì)管提升動(dòng)力減弱，使水泥水化反應(yīng)產(chǎn)生的凝膠和堿、鹽無(wú)法遷移到石材表面。因此，建議在石材濕法粘貼時(shí)可設(shè)計(jì)和預(yù)留適當(dāng)數(shù)量的水蒸汽通道，這是避免出現(xiàn)水斑的有效措施之一。


　　(4)、水泥添加劑的影響：如前所述，實(shí)驗(yàn)證明濕法粘貼后水泥中的各種水溶性添加劑的鹽、堿離子都可以通過(guò)毛細(xì)作用迂移到石材表層。另外，我們還實(shí)驗(yàn)了添加石膏粉和粉煤灰等吸濕性固體材料．未發(fā)現(xiàn)明顯的預(yù)防水斑的作用。也實(shí)驗(yàn)了添加丙烯酸乳膠和水玻璃等防水膠，發(fā)現(xiàn)它們降低滲透性的能力有限，相反增加了清除水斑的難度。因此，建}義在石材濕法粘貼時(shí)應(yīng)盡可能避免盲目使用各種水泥添加劑。

　　(5)、石材底面和飾面防護(hù)劑的預(yù)防作用：石材防護(hù)劑按使用部位可分為底面型和飾面型兩大類(lèi)。按成膜特性又可分為成膜型(或封閉型)和滲透型(或透汽型)。成膜型防護(hù)劑能夠在石材表面形成一層薄膜，阻止吸濕性鹽、堿或水泥凝膠體進(jìn)人石材，往往作為底面型防護(hù)劑使用(例如，浙大fy72石底防護(hù)劑)；滲透型防護(hù)劑，一般不會(huì)改變石材的外觀，靠界面張力阻止液態(tài)水的滲人，并保持天然石材對(duì)于水蒸汽的呼吸功能，往往作為飾面型防護(hù)劑使用(例如，浙大P52水性多功能防護(hù)劑)。對(duì)于底面型P72和飾面型P52石材防護(hù)劑單獨(dú)使用和組合使用的典型實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1
　　由表1可知，不正確地使用石材防護(hù)劑將起不到防護(hù)效果；飾面型防護(hù)劑難以替代底面型防護(hù)劑的作用，但有加強(qiáng)的阻隔水滲透的作用。
　　總之，防護(hù)劑預(yù)防石材水斑的效果可由本工作所提的實(shí)驗(yàn)方法來(lái)測(cè)定，本實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)單可行，石材防護(hù)劑用戶(hù)可根據(jù)需要對(duì)所購(gòu)產(chǎn)品進(jìn)行預(yù)防效果檢測(cè)。當(dāng)然底面型防護(hù)劑還應(yīng)進(jìn)行粘貼強(qiáng)度檢測(cè)：

　　4結(jié)論

　(1)、水斑形成的原因是：用水泥濕法粘貼石材時(shí)，堿一硅酸凝膠體和鹽、堿等吸濕性物質(zhì)滲入石材內(nèi)部后，使石材表面產(chǎn)生的不易自然干燥的濕痕。
　(2)、預(yù)防石材水斑的措施有：①避免使用劣質(zhì)水泥；②盡量減少水泥中水的含量和水泥沙漿的用量；③預(yù)留水蒸汽通道；④不要盲目使用水泥添加劑等。
　(3)、必須正確使用石材防護(hù)劑和使用可靠的防護(hù)劑。任何防護(hù)劑預(yù)防水斑的效果可用本工作所提出的實(shí)驗(yàn)方法來(lái)測(cè)定。