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　　“水斑”是石材表面出現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)后最經常見到的石材病變之一。水斑嚴重影響石材的裝飾效果，用物理或化學方法清除水斑都比較困難，往往要耗費大量人力物力，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濕法粘貼。因此，了解水斑形成機理，并由此采取恰當的預防措施，以避免出現水斑已經成為廣大業主和施工單位十分關注的技術問題。為此，我浙江大學化學系石材研究室進行了一系列實驗研究，本文主要分析了水斑形成的原因，驗證了一系列預防措施，提出了一種簡單可行的檢測石材防護劑預防水斑效果的實驗方法。

　　1實驗

　　為了研究水斑形成機理和防護劑預防效果，我浙江大學石材化學研究室模擬石材大面積濕法粘貼情況，設計實驗方法如下：

　　1．1水斑制作實驗：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用水進行配制)，震動平整，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，每天定時稱重，記錄，觀察試樣表面狀況，顯微拍照，取樣分析。


1．2水泥中過量鹽、堿和添加劑影響實驗：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防護劑效果實驗：將石材防護劑(底面防護劑或飾面防護劑)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．水斑制作實驗和1．2．水泥中過量鹽、堿和添加劑影響實驗方法，只要密封狀況良好，在國產芝麻白(G3503)和美國白麻(A14)等天然花崗石樣品上水斑將如期出現。經顯微鏡觀察和取樣分析得到如下結果和推論：

　　(1)、堿一硅酸凝膠體：顯微鏡可明顯觀察到水斑的凝膠類物質，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物質占70％以上，x射線衍射、核磁共振等實驗表明水泥的凝膠體為層(網)狀結構，其比表面積達到200～600cm2／g，凝膠孔的大小為15～3oA，僅比水分子大一個數量級。這些凝膠體具有較強的吸水性和一定的水滲透性(滲透系數約為10 ends)，它們占據在石材表面層的微孔隙中。凝膠體極細小的微孔中吸附著水分，呈現出半透明狀，使表面光的反射率發生變化，粗看起來很象是石材被潤濕了。

　　(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水斑的出現而加重了水斑現象，甚至出現了鹽、堿斑痕一水泥細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％，有的達到1．5％，當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，這些堿繼續與粗集料中的白云石粉等反應(堿一碳酸鹽反應)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(堿一硅酸反應)生成堿一硅酸凝膠體(C—S—H凝膠等)。另外，許多水泥添加劑，如早強劑和抗凍劑等都能帶入可溶性鹽類(如氯化物等)。實驗證明濕法粘貼后水泥水化反應中過量的堿、生成的鹽、以及各種添加劑帶入的可溶性鹽、堿，都可以通過毛細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到與外界水蒸汽壓的平衡，而石材微孔隙產生的附加壓力(微孔毛細現象)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水斑預防措施
　　(1)、水泥成分的影響：我們用不同類型和品牌的水泥進行實驗發現，各種水泥都會出現水斑現象， 包括硅酸鹽水泥和硫鋁酸鹽水泥等。但是某些劣質水泥堿含量和某些有害雜質含量嚴重超標，明顯導至更多的吸濕性鹽、堿遷移到石材表層，甚至出現銹斑等其他斑痕。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，實驗發現水泥沙漿中水含量越高， 樣表面出現水斑的速度越快，水斑現象越嚴重?因此，建議石材濕法粘貼時應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：實驗發現若在水斑制作實驗中，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狀態，水斑將不會出現。主要原因是水泥中的水分能夠從石樣四周蒸發，石材微孔對水溶液的毛細管提升動力減弱，使水泥水化反應產生的凝膠和堿、鹽無法遷移到石材表面。因此，建議在石材濕法粘貼時可設計和預留適當數量的水蒸汽通道，這是避免出現水斑的有效措施之一。


　　(4)、水泥添加劑的影響：如前所述，實驗證明濕法粘貼后水泥中的各種水溶性添加劑的鹽、堿離子都可以通過毛細作用迂移到石材表層。另外，我們還實驗了添加石膏粉和粉煤灰等吸濕性固體材料．未發現明顯的預防水斑的作用。也實驗了添加丙烯酸乳膠和水玻璃等防水膠，發現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應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劑的預防作用：石材防護劑按使用部位可分為底面型和飾面型兩大類。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、堿或水泥凝膠體進人石材，往往作為底面型防護劑使用(例如，浙大fy72石底防護劑)；滲透型防護劑，一般不會改變石材的外觀，靠界面張力阻止液態水的滲人，并保持天然石材對于水蒸汽的呼吸功能，往往作為飾面型防護劑使用(例如，浙大P52水性多功能防護劑)。對于底面型P72和飾面型P52石材防護劑單獨使用和組合使用的典型實驗結果見表1
　　由表1可知，不正確地使用石材防護劑將起不到防護效果；飾面型防護劑難以替代底面型防護劑的作用，但有加強的阻隔水滲透的作用。
　　總之，防護劑預防石材水斑的效果可由本工作所提的實驗方法來測定，本實驗方法簡單可行，石材防護劑用戶可根據需要對所購產品進行預防效果檢測。當然底面型防護劑還應進行粘貼強度檢測：

　　4結論

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