| 摘要：綜述了石材表面病癥產(chǎn)生的原因，介紹了石材防護(hù)劑在國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀和進(jìn)展以及目前石材表面防護(hù)劑的種類和發(fā)展，指出了石材防護(hù)劑的選用原則、衡量標(biāo)準(zhǔn)及選擇石材防護(hù)劑時(shí)考慮的因素，并對(duì)今后的研究發(fā)展方向進(jìn)行了展望。
關(guān)鍵詞：石材表面防護(hù)劑養(yǎng)護(hù)1前言在建筑行業(yè)中，石材是應(yīng)用最廣泛的建筑材料，從古代的石窟、石橋、石塔、石亭到現(xiàn)代最普遍使用的各種裝飾石材以及各種巖畫(huà)、雕像、壁刻和紀(jì)念碑等，石材以其堅(jiān)固的質(zhì)地，靚麗多彩的色調(diào)和神奇變幻的條紋被越來(lái)越廣泛地得到應(yīng)用。以石材為建筑材料和裝飾的建筑物美化了人們的生活環(huán)境，使人們充分感受到了自然的美麗和魅力。石材的表面可分為磨光面及粗紋理表面。因石材是由多種礦物構(gòu)成，極易與其他化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，所以無(wú)論那一種表面的石材都會(huì)受到污染和侵蝕。要想預(yù)防治理石材受到污染和侵蝕，就要首先了解石材病癥是怎樣產(chǎn)生的。
1.1泛堿濕法施工后的石材表面或石材接縫處，在日常使用中會(huì)產(chǎn)生一層白色堿和鹽的混合物，這種現(xiàn)象叫做泛堿。泛堿的原因是：水泥砂漿與水、二氧化碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生含有堿和鹽的水溶液，通過(guò)孔隙滲透到石材表面，水份蒸發(fā)后，堿和鹽成為白色結(jié)晶體，附著在石材表面，輕者形成白色斑點(diǎn)，嚴(yán)重的會(huì)破壞石材表面光澤，影響裝飾效果。
1.2銹斑石材表面或內(nèi)部的金屬離子與水、氧氣作用下會(huì)生成帶色物質(zhì)，殘留在石材表面，形成銹斑。銹斑的形成原因有兩方面：一是自然反應(yīng)形成，因?yàn)槭膬?nèi)部的物質(zhì)成分中含有赤鐵礦或硫鐵礦，這些物質(zhì)接觸到水、空氣后被氧化成三氧化二鐵等帶色物質(zhì)，經(jīng)過(guò)石材的孔隙滲出，形成銹斑；二是石材在開(kāi)采、加工、運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程中接觸含鐵物質(zhì)，這些鐵質(zhì)物質(zhì)殘留在石材表面，在被水、空氣氧化后形成銹斑。
水漬石材與水泥砂漿接觸后，水泥砂漿中的堿性物質(zhì)會(huì)滲人石材。由于堿性物質(zhì)對(duì)水的吸附力較強(qiáng)，在潮濕的空氣中，當(dāng)環(huán)境溫度較高時(shí)，就會(huì)形成含有結(jié)晶水的堿性物質(zhì)，結(jié)晶水會(huì)隨著溫度的變化而變化，但永遠(yuǎn)不會(huì)消失，從而在石材表面形成濕痕不干的現(xiàn)象，俗稱水漬。
裂紋導(dǎo)致石材裂紋的原因有多種：一是人為破壞；二是生物影響，如雜草、苔蘚、植被附著在石材表面，會(huì)增加石材表面水分的存儲(chǔ)時(shí)間，使得水和石材的作用時(shí)間延長(zhǎng)。植物根系會(huì)沿著石材微裂縫發(fā)展，導(dǎo)致裂縫不斷擴(kuò)大。此外，植物根系腐爛變質(zhì)后會(huì)分泌出酸性物質(zhì)，也會(huì)加速石材的溶蝕；三是凍融破壞，石材孔隙中的水分在溫度很低時(shí)，會(huì)結(jié)冰，從而產(chǎn)生熱縮冷脹現(xiàn)象，也會(huì)使石材產(chǎn)生裂紋。
脫落石材與水泥砂漿接觸面之間存在著孔隙，當(dāng)水份滲透到孔隙中并發(fā)生結(jié)冰時(shí)，會(huì)產(chǎn)生體積膨脹，使得石材與水泥砂漿之間產(chǎn)生裂縫。孔隙中的可溶性鹽在溫度變化時(shí)，會(huì)產(chǎn)生結(jié)晶現(xiàn)象，結(jié)晶后體積膨脹，也導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。此外，在外界氣溫變化較大時(shí)，石材與水泥砂漿的膨脹收縮量不一樣大，會(huì)在接觸面產(chǎn)生應(yīng)力，久而久之，使得石材與水泥砂漿之間產(chǎn)生松動(dòng)，導(dǎo)致石材脫落。
風(fēng)化礦物和巖石在地表?xiàng)l件下發(fā)生的機(jī)械碎裂和化學(xué)分解過(guò)程稱為風(fēng)化。暴露在地殼表面的大部分石材都處在與其形成時(shí)不同的物理化學(xué)條件下，而且地表富含氧氣、二氧化碳和水，因而石材極易發(fā)生變化和破壞。表現(xiàn)為整塊的石材變?yōu)樗閴K，或其成份發(fā)生變化，最終使堅(jiān)硬的石材變成松散的碎屑和土壤。地表石材在原發(fā)生機(jī)械破碎而不改變其化學(xué)成分也不產(chǎn)生新礦物質(zhì)的作用稱物理風(fēng)化作用。如礦物石材的熱脹冷縮、層裂和鹽結(jié)晶等用均可使石材由大塊變成小塊以至完全碎裂�；瘜W(xué)風(fēng)化作用是指地表石材受到水、氧氣和二氧化碳等的作用而發(fā)生化學(xué)成分和礦物成分變化，并產(chǎn)生新礦物質(zhì)的作用。主要通過(guò)溶解作用、水化作用、水解作用、碳酸化作用和氧化作用等方式進(jìn)行。
所以，要從根本上解決這些問(wèn)題產(chǎn)生的首要任務(wù)，就是對(duì)石材在安裝、使用之前涂刷專用石材防護(hù)劑，作好防水、防污的預(yù)處理，只有真正的從根本上杜絕石材與水份的接觸，才能起到預(yù)防石材病癥的效果，才能談得上保護(hù)石材的美觀及延長(zhǎng)使用壽命。石材防護(hù)劑的主要作用就是通過(guò)涂刷防護(hù)劑使其滲入石材表面，防止石材受到外界的污染，減少石材吸水。這樣，就會(huì)大大地減少石材的各種病癥的產(chǎn)生。
石材防護(hù)劑國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和進(jìn)展石材養(yǎng)護(hù)是對(duì)石材表面進(jìn)行刷涂保護(hù)處理，使石材有防水、防污、防銹、防水斑、抗老化、風(fēng)化等性能。
石材防護(hù)劑在國(guó)外的發(fā)展已有30多年的歷史，日本、歐美等一些國(guó)家石材防護(hù)劑研究處于領(lǐng)先地位，已逐漸從溶劑型產(chǎn)品過(guò)渡到水性產(chǎn)品（即環(huán)保型產(chǎn)品）,相比之下，我國(guó)在石材防護(hù)劑方面的研究比較晚。目前國(guó)家剛有了行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，使用的防護(hù)劑多從日本、歐美等國(guó)進(jìn)口的產(chǎn)品。
在一些歐美國(guó)家，從本世紀(jì)初就開(kāi)始著手研究對(duì)石材進(jìn)行專業(yè)養(yǎng)護(hù)，以保持石材原有的亮麗，延長(zhǎng)使用壽命�，F(xiàn)在世界石材養(yǎng)護(hù)技術(shù)較先進(jìn)的國(guó)家有美國(guó)、德國(guó)、日本、意大利等。美國(guó)鑫富集團(tuán)率先將JSC石材養(yǎng)護(hù)技術(shù)引進(jìn)中國(guó)，為廣大的石材生產(chǎn)廠家、經(jīng)銷商和用戶帶來(lái)了福音。
石材防護(hù)劑國(guó)外產(chǎn)品石材防護(hù)劑有涂膜型防護(hù)劑和滲透固結(jié)型防護(hù)劑兩種。
涂膜型防護(hù)劑包括：（1）半永久性涂層，如蠟、防護(hù)油等。優(yōu)點(diǎn)是涂覆方便、缺點(diǎn)時(shí)需經(jīng)常涂覆；（2）永久性涂層，如日本生產(chǎn)的水溶性有機(jī)涂料，由100份聚氨基酸甲酸酯和0.4～40份乙丁醚磷酸酯組成。其有較好的防水、耐洗滌性和耐磨性。意大利發(fā)明了一種磷酸酯的鏈狀全氟烯烴聚合物涂料，該涂料能起到很好的防油防水效果。意大利用含氟聚醚涂覆石材表面，使石材具有很好的疏水、抗風(fēng)化、抗污染性，同時(shí)使石材避免光線干擾引起的顏色變化。
滲透固結(jié)型防護(hù)劑包括：（1）日本提出在花崗巖表面涂一層烷基氟化物，通過(guò)硅氧鍵形成化學(xué)吸附膜，該膜抵抗環(huán)境中有害物對(duì)石材影響，提高防水耐污性。（2）歐洲專利提到全氟聚醚可轉(zhuǎn)換為末端含羧基或酰氨基的衍生物，這類物質(zhì)易形成足夠穩(wěn)定的化學(xué)鍵或氫鍵，具有很好的防水、防油、防污、防酸堿性和熱穩(wěn)定性，對(duì)光輻射也穩(wěn)定。（3）美國(guó)專利提出一種水溶性無(wú)機(jī)防護(hù)劑，采用了"游離鹽"的二氧化硅陽(yáng)離子溶液，使一種有效的建筑材料防水劑。
國(guó)內(nèi)石材防護(hù)劑國(guó)內(nèi)普遍采用打蠟的方法來(lái)保護(hù)石材，然而蠟保護(hù)并不是一種合理有效的保護(hù)方法。因?yàn)橄炇且环N不透氣的密封保護(hù)性材料，當(dāng)其覆蓋在石材表面后。石材原有的毛細(xì)孔及細(xì)紋均被阻塞，雖然外界的水和濕氣不能進(jìn)入石材內(nèi)部，可在一定程度上防止污染，但石材內(nèi)部和下面的濕氣由于密封蠟影響也散發(fā)不出來(lái)，這樣水氣長(zhǎng)期積存在石材內(nèi)部，就會(huì)導(dǎo)致石材的病變；并且若想進(jìn)行防護(hù)工程時(shí)，已存在于石材表面的蠟反而是防護(hù)劑滲入石材內(nèi)部最大的障礙，而導(dǎo)致防護(hù)層僅及于表面而無(wú)法進(jìn)行石材表面以下的防護(hù)功能，其可能發(fā)生防護(hù)失敗及使后續(xù)病變發(fā)生的危險(xiǎn)大增，縮短石材壽命。
國(guó)內(nèi)雖然有一些機(jī)構(gòu)和企業(yè)涉足這一領(lǐng)域的研究和開(kāi)發(fā)，但大多處在實(shí)驗(yàn)室階段，一些企業(yè)干脆直接進(jìn)口國(guó)外產(chǎn)品或者進(jìn)口后分裝銷售，沒(méi)有我國(guó)自主研制開(kāi)發(fā)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)；能投入工業(yè)化生產(chǎn)和批量使用的產(chǎn)品并不多。自1992年開(kāi)始，蘇州非金屬礦山設(shè)計(jì)研究院就著手研究石材表面處理技術(shù)，經(jīng)過(guò)八年的不斷探索、實(shí)踐和攻關(guān)，已系統(tǒng)地研制開(kāi)發(fā)出石材表面處理產(chǎn)品，其技術(shù)日漸成熟。2000年12月19日，國(guó)家建材局科技中心組織有關(guān)專家，對(duì)該院的FQS石材表面處理技術(shù)進(jìn)行了國(guó)家部級(jí)鑒定，獲得通過(guò)。
近幾年來(lái)，國(guó)外石材表面防護(hù)劑進(jìn)人我國(guó)市場(chǎng)，促進(jìn)了我國(guó)石材表面處理技術(shù)的發(fā)展。但是，國(guó)外產(chǎn)品的防護(hù)效果參差不齊，價(jià)格較為昂貴。為了發(fā)展我國(guó)的石材化學(xué)和石材表面處理技術(shù)，推出質(zhì)量可靠和價(jià)格實(shí)惠的國(guó)產(chǎn)石材表面防護(hù)劑，浙江大學(xué)物理化學(xué)研究所進(jìn)行了一系列研究工作，包括石材的著色、清洗、加固和防護(hù)。對(duì)于石材的表面防護(hù)浙江大學(xué)物理化學(xué)研究已開(kāi)發(fā)出數(shù)種防護(hù)劑產(chǎn)品，其中有的已經(jīng)應(yīng)用于石材工程和石材產(chǎn)品，開(kāi)始發(fā)揮社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。石材表面防護(hù)劑的種類很多，分類法不盡相同，具體有：
按材料物性可分為：無(wú)機(jī)表面防護(hù)劑和有機(jī)表面防護(hù)劑；按防護(hù)方式可分為：半永久性防護(hù)（如石蠟、硅油等）和永久性防護(hù)（如樹(shù)脂涂料）;按作用機(jī)制可分為：表面成膜型和滲透固結(jié)型；按用途可分為：表面防護(hù)劑、底面防護(hù)劑等。
此外，近幾年，我國(guó)納米材料和納米結(jié)構(gòu)課題組首席科學(xué)家助理、中科院化學(xué)研究所江雷教授首次提出的"二元協(xié)同納米界面材料"新概念，納米防護(hù)劑正是以此為理論基礎(chǔ)，利用納米材料所特有的納米效應(yīng)，特別是納米表面效應(yīng)，研制而成的一種新型超雙疏性界面材料，納米防護(hù)劑通常能提高所防護(hù)物質(zhì)的各種表面性能。中科院化學(xué)所在對(duì)石材表面研究的基礎(chǔ)上，與有關(guān)的石材企業(yè)合作研制成功環(huán)保型納米石材多功能防護(hù)劑，并著力實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。經(jīng)過(guò)納米防護(hù)劑防護(hù)后的石材，在強(qiáng)度、耐磨性、防污性（防水性、油性污染物）、防石材病變、防風(fēng)化、耐老化等性能方面都有了顯著的提高，同時(shí)顯示出抗菌、抗霉等特殊性能。這種新型的納米石材防護(hù)劑必將在裝飾石材及相關(guān)產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用。
石材防護(hù)劑的種類及發(fā)展隨著建筑防護(hù)的發(fā)展歷史，建筑石材防護(hù)劑也經(jīng)歷了一個(gè)從單一到復(fù)雜、從通用到專用的發(fā)展過(guò)程，已經(jīng)成為石材行業(yè)中應(yīng)用技術(shù)增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域之一第一代石材防護(hù)劑--松節(jié)油、松樹(shù)汁、樹(shù)膠等這類材料防護(hù)效果很差，而且這些材料未形成工業(yè)化生產(chǎn)，使用的量及部位很有限。因而早期無(wú)人去研究它的防護(hù)機(jī)理，其使用、維護(hù)也沒(méi)有形成一整套經(jīng)驗(yàn)和操作規(guī)程，一切全是隨意和個(gè)體的實(shí)施。有些資料并不把早期古代人類這些防護(hù)材料列為石材防護(hù)劑的范疇。其防護(hù)機(jī)理主要基于當(dāng)時(shí)人們?yōu)槎氯目锥�、裂隙、防水、防滲的主觀意愿。
第二代石材防護(hù)劑--石蠟它是較早的防護(hù)劑。采用在石材表面涂覆蠟的方法，在石材表面形成致密的蠟?zāi)�，阻隔水、油等的侵人，�?duì)石材起到保護(hù)作用。但石蠟將石材的微孔完全堵塞，妨礙了石材的透氣性。聚集在石材內(nèi)部的濕氣無(wú)法排除，導(dǎo)致石材病變，從另一角度又破壞了對(duì)石材的保護(hù)。
石蠟?zāi)ひ资芪廴�，形成蠟垢，不易清洗；石蠟�(zāi)ひ讚]發(fā)、易磨損，需要經(jīng)常打蠟，勞動(dòng)強(qiáng)度大。如果打蠟次數(shù)增多，還會(huì)加深石材表面的顏色，造成石材表層的損害。石蠟保護(hù)只局限于地面，根本談不上高空作業(yè)來(lái)保護(hù)建筑物立面上的石材。因此石蠟被稱作"暫時(shí)性"的防護(hù)劑。隨著人們對(duì)蠟性能的逐漸認(rèn)識(shí)，現(xiàn)在已經(jīng)很少用蠟作為長(zhǎng)久的石材防護(hù)劑了。因蠟的使用帶來(lái)了新的石材"病癥",也出現(xiàn)專門(mén)用于去除蠟的石材化學(xué)品--除蠟劑、起蠟水。
雖然，蠟作為第二代石材防護(hù)劑經(jīng)過(guò)近幾年的改進(jìn)，在使用功能上有很大的提高，如流動(dòng)性、粘性、光澤度等都有質(zhì)的改進(jìn)。但只要防護(hù)劑仍存在蠟的成份，在石材防護(hù)上就會(huì)或多或少的存在上述弊端。
第三代防護(hù)劑--非滲透（填充）性膜層涂料可分無(wú)色系列和有色系列，它們?cè)谑谋砻嫘纬闪嗣苤卤Ｗo(hù)膜，與石蠟相比，具有較好的耐污性、較長(zhǎng)的使用壽命和較廣的使用范圍，是一種"永久性"的防護(hù)劑。
盡管這種膜層防水性能較好，可以阻擋外界的污染，但透氣性差，使石材內(nèi)部的濕氣難以排除，易導(dǎo)致石材病變。膜層還會(huì)改變石材的表面質(zhì)感；抗紫外線、耐老化和持久性也較差。容易磨損、時(shí)常要修補(bǔ)。由于采用的溶劑易揮發(fā)、易燃、有毒性，在施工對(duì)可能造成對(duì)人體的傷害或環(huán)境污染。因此，在使用性能和施工安全上都不太理想。 |
