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行業新聞

解析石材的養護:應從病癥分析開始入手

2015-07-18 點擊數:603
隨著社會經濟的進步和城市建設的加快,使得眾多大型公共建筑和標志性建筑應用石質材料作為建筑物的裝飾材料和主體材料,從高樓大廈的內外裝飾到室外公共場所園林造景、藝術雕塑無處不見使用石材裝飾和點綴的豐富多彩的景觀,這些成功的石材應用既美化了環境,同時也提高了人類生活質量。
  
石材應用有著悠久的歷史,人類幾千年的文明史幾乎都是由石材記載的,從舊石器時代開始,直到發展到現代文明的,人類一直延續著利用石材書寫著人類歷史的發展和文明的進程。分布世界各處數不勝數的石質文物是人類祖先聰明才智有形的體現,為我們研究人類文明史提供了有力的佐證。
  在我們挖掘祖先文明的同時,也會發現祖先留下的文化遺產-石質文物正在經受歷史變遷、氣候和環境以及人類活動形成的影響破壞;在我們使用大量
石材裝飾各種建筑物的同時也會發現由于材料和施工、自然環境和人為污染生成的各種石材病變,文物逐漸被風化破壞的面目全非,石材裝飾的建筑物美觀效果大打折扣,甚至成為建筑物裝飾的污點。
  為了挽救和保護石質文物,文保部門和科研院所、大專院校進行了大量的研究,針對不同的現象和原因,進行了不同清洗和保護材料的試驗,獲得了一些有效的成果。對于現代
石材應用所出現的各種問題,同樣引起了業內外的重視,們從不同的角度對石材應用產生的各種負面的現象加以分析,一方面通過物理和化學的方法進行消除或稱治理,另一方面從預防的角度出發,研制一些防護劑對可能出現的病癥加以預防。上述兩個方面都屬于石材護理的范疇,但后者是我們石材應用護理的當前最主要工作內容。
  結合我國
石材應用護理行業所涉及范疇、從業狀況、以及遇到的實際問題,我認為石材的病癥治理與養護應從分析入手,就像醫生診斷病情一樣,通過各種手段分析出石材出現風化腐蝕、石材出現各種污染的原因,石材結構和構造發生的變化,石材出現各種污染的污染物來源、生成的污染物成分等,使用防護劑的主要物質成分,防護劑作用于石材的機理和形成的物質狀態,最終確定正確的醫治和護理方案,從而做到對癥下藥、,預防有效的結果。
  分析要從以下幾個方面入手:
  一、分析了解
石材本身的巖性和物理特征
  護理的對象是各種各樣的
石材,每種石材都有自己的巖礦特征,化學和物理特征。石材的巖石屬性不外乎火成巖、沉積巖和變質巖三大類。以化學成分特征劃分為碳酸鹽類和硅酸鹽類兩大類別。
  硅酸鹽類巖石如花崗巖、輝綠巖(輝長巖)、正長巖、角巖等,碳酸鹽類巖石如大理巖、石灰巖、石灰華等。了解
石材的巖石屬性可以掌握巖石的礦物成分和化學成分,從而判定該類石材抗化學風化能力和容易出現的病癥。掌握巖石的結構構造和物理性能,可以判定石材的抗物理風化能力,從而指導正確應用石材。
  二、分析各種病癥的現象和形成機理
  
石材出現的病癥可以歸納為以下幾個方面:
  1.由于風化作用形成的
石材表面粗糙,失去光澤,石質變得疏松,石材表層出現粒狀脫落(粉化),石材內部的節理裂隙擴張加大等。風化作用包括物理風化、化學風化和生物風化。風化作用發生的過程緩慢,時間較長,歷史留下的石質文物受風化作用影響最為突出,文物遭受的破壞嚴重。因此,對于石質文物的保護要從分析研究文物的風化形態和風化程度入手。
  物理風化表現方式主要為:
  ⑴風沙擊打
石材的表面,使得石材表面粗糙,失去光澤,嚴重者破壞石材,尤其是石質文物的造型輪廓,使得文物面目全非。
  ⑵溫度變化也是物理風化的另一重要條件,自然狀態下的巖石受溫度冷熱交替變化的影響,會產生熱脹冷縮,造成表面崩裂瓦解。
  ⑶凍融風化是
石材內部的水分受低溫影響,結冰后產生膨脹力,造成巖石結構松散,逐漸發展到表層粒狀脫落。
  物理風化是一種
機械machine/風化,巖石的化學成分沒有得到改變,也沒有形成新的礦物。紫外線對石材的顏色直接影響是使石材褪色,顏色鮮艷的石材會變得暗淡或者失去原有顏色。紫外線對石材的影響還沒有系統的文獻記載,我們將紫外線對石材的老化作用也歸類到物理風化范疇。
  化學風化是指自然界發生的使得巖石化學成分發生改變的作用。表現方式有氧化作用、溶解作用、水解作用、水化作用?;瘜W風化來自于原巖以外的物質如氧氣、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等,以空氣或水作為介質,與巖石中的活躍化學成分發生反應,生成新的礦物成分。
  生物風化作用是指生物活動對巖石的破壞作用,一方面引起巖石的
機械machine/破壞,如樹根生長對于巖石的壓力可達10kg/cm2~15kg/cm2,這能使根深入巖石裂縫,劈開巖石;另一方面植物根分泌出的有機酸,也可以使巖石分解破壞。這一現象多發生在露天大型的石質文物上。此外,植物、藻類的生活和死亡分解可以形成腐殖酸,這種酸分解巖石的能力也很強。
  上述三種風化作用之間的關系很密切,它們往往同時進行,互相影響,互相促進,是一個復雜的統一過程。
  研究石質文物的風化形態,進行風化成因分類,然后據氣象要素、水害及潮濕環境的長期觀測與記錄,按石質風化的深度系統取樣,并進行巖石物理力學性質試驗、巖石氧化物的化學分析、薄片鑒定及風化產物的差熱分析、X射線衍射分析、光譜分析、掃描電鏡觀察等工作,找出石雕風化的主要病因后,采用點荷載強度試驗及超聲波試驗,檢測石雕風化的程度,再根據巖石化學成分隨深度的變化,用物探電法及巖相鑒定等手段檢測石質文物的風化深度。按照分析結果,制定合理的保護方案,實施正確的保護方法。
  2.現代
石材應用中的化學污染主要表現為水斑、銹斑、泛堿、變色、有機質污染等。
  出現水斑的原因很復雜,有學者認為
石材的吸水率較高,石材防護沒做好,大氣降水或者是建筑物滲水浸入到石材內部,造成石材處于水飽和狀態,從而形成水斑。具體問題要具體對待,如果在建筑物某些部位如長期水浸的廁所或水房,管道漏水或者是雨水管部位出現水斑,符合上述觀點。問題是在不是富水的環境的建筑物的墻面或者是高層建筑物的地板普遍出現水斑,用上述觀點解釋不了這種現象的出現,這就需要采用一些手段加以分析,對水斑成分進行分析,在對成分來源進行分析,找到形成水斑的根本原因,有針對性地加以治理??梢哉f水斑是我們石材應用護理行業遇到的石材最普遍的病癥,也是形成原因最復雜、治理難度、未來需要下大力量解決的難題。
  銹斑的出現實際就是巖石中鐵的成分氧化作用的結果。巖石中的鐵一般都是以二價鐵存在,但二價鐵是不穩定的,與空氣中的氧發生反應,變為三價鐵,形成三氧化二鐵。外來鐵物質污染在
石材中少見,不具有普遍性。
  泛堿的現象在
石材采用濕貼安裝后出現較多。實際上堿性物質來源多來自粘結材料,如果采用干掛施工的工藝就不會出現泛堿,同樣,干掛工藝也不會出現水斑。
  
石材變色主要出現在化學穩定性差的石材品種上,這里討論的是室內不受紫外線照射的地方,石材干掛工藝淺色石材顏色變深。典型案例是米白色的洞石(石灰華)在安裝過程中就出現石材墻面由上至下逐漸變黃,隨時間推移,整個墻面變黃。石灰華本身化學穩定性就差,空氣中的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物都會與石灰華中的氧化鈣發生反應,尤其是生成的硫化物必然是白色的石材變黃。再有,施工過程中涂料和粘結劑都含有大量的揮發分,這些揮發組分也會與石材發生反應,對這類化學穩定性差的石材產生影響。
  
石材受到有機質的污染后會使得受污染部位顏色加深,長期不褪,吸附灰塵。有機污染物主要來源于油污和動物接觸,尤其是人類經常用手觸摸的地方更容易受到該類污染。實際上,往往在最顯眼的地方,裝飾石材最精細的地方,也是人類接觸最緊密的地方。如樓梯扶手,一般都采用異形大理石裝飾。最不適合的是在公共場所采用漢白玉雕塑制品作為裝飾,這種材料在這樣的環境遭受污染后的狀況可想而知。
  劣質有機質填縫膠也會造成干掛
石材幕墻的污染,一方面對石材規格板材的邊緣有浸染,另一方面對空氣中的灰塵形成吸附,這一問題應該在粘結材料選擇上加以重視。
  三、借助科學的手段進行分析
  前面提到的對于石質文物風化狀況分析中,采用對樣品進行巖石物理力學性質試驗、巖石氧化物的化學分析、薄片鑒定及風化產物的差熱分析、X射線衍射分析、光譜分析、掃描電鏡觀察等工作,找出文物風化的主要病因后,采用點荷載強度試驗及超聲波試驗,檢測文物風化的程度,再根據巖石化學成分隨深度的變化,用物探電法及巖相鑒定等手段檢測石質文物的風化深度等,這些都是對是石質文物進行不同目的、不同內容的分析手段,這些手段同樣可以用來對現代
石材應用出現的各種癥狀分析。
  國內
石材護理業是一個新興產業,還處在原始發展階段。目前,大家對石材護理劑的應用和研發最為重視,而對應用的基礎和前提--石材病癥的分析相對重視程度不夠,這與短視的急功近利思想主導分不開,對行業的發展不利。
  醫治
石材病癥,分析是醫,翻新護理是治,各種清洗材料和養護材料是藥。合理利用分析手段,正確判斷病因,針對性制定實施方案是我們石材應用護理界必備的行業規范。透徹的分析,是解釋解決各種問題的關鍵。只有對現象進行的分析,才能根據分析的結果,反推現象的形成過程,最終找到現象的發生條件和基本因子。
  四、護理結果的檢測分析
  為了消除
石材出現的各種癥狀,科研院所和專業廠家生產出了不同性質的清洗液和護理液。這些產品sample/都具有特殊的化學特性和應用對象,同時也限定了使用條件,具有特定的效果。
  護理效果的優劣,需要進行試驗并檢測分析,以便正確選擇和使用。
  石質文物風化深度是不同的,由表及里分為強風化層、弱風化層和新鮮巖石。透過強風化層和弱風化層,讓保護材料深入到新鮮巖石內部才能達到保護文物的效果。如果不考慮材料的滲透性,保護材料不能穿透風化層,深入不到新鮮巖石中就會造成更壞的結果,石質文物由粉化變為脫塊,更加重對文物的破壞。所以,在分析確定
石材風化深度的前提下,選擇保護材料進行試驗可檢測是非常必要的。
  我們常用的地面晶硬處理工藝,首先必須了解晶硬材料是什么,晶硬過程是一種什么樣的化學反應,晶硬的最終物質是什么,這些都需要我們去分析了解,這樣會有助于對此類材料的研發和完善。
  護理結果的檢測分析是檢驗護理劑和施工質量的的成績單,也是積累和完善
石材護理理論的重要途徑,是指導正確應用和施工的基本依據。運用這些成果可以在建筑裝飾設計階段提出建設性的建議。
  以上是對
石材病癥治理與養護的粗淺認識,重視對材料的分析、對病癥的分析、對成因和影響因素的分析、對護理成果的檢測分析,從中總結出失敗的教訓和成功的經驗,對行業的發展是十分重要的。通過分析可以增加我們從業者對地質學、巖石學、礦物結晶學、巖石化學的了解,使石材化學與巖石學得到有機結合,從而使石材化學步入健康發展的軌道。
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