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隨著社會經(jīng)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(zhì)材料作為建筑物的裝飾材料和主體材料,從高樓大廈的內(nèi)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(huán)境,同時也提高了人類生活質(zhì)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(fā)展到現(xiàn)代文明的今天,人類一直延續(xù)著利用石材書寫著人類歷史的發(fā)展和文明的進程。分布世界各處數(shù)不勝數(shù)的石質(zhì)文物是人類祖先聰明才智有形的體現(xiàn),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(fā)現(xiàn)祖先留下的文化遺產(chǎn)-石質(zhì)文物正在經(jīng)受歷史變遷、氣候和環(huán)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(fā)現(xiàn)由于材料和施工、自然環(huán)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(zhì)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(xiàn)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(xiàn)代石材應用所出現(xiàn)的各種問題,同樣引起了業(yè)內(nèi)外的重視,專家們從不同的角度對石材應用產(chǎn)生的各種負面的現(xiàn)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(fā),研制一些防護劑對可能出現(xiàn)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(nèi)容。  

結(jié)合我國石材應用護理行業(yè)所涉及范疇、從業(yè)狀況、以及遇到的實際問題,石材加工我認為石材的病癥治理與養(yǎng)護應從分析入手,就像醫(yī)生診斷病情一樣,通過各種手段分析出石材出現(xiàn)風化腐蝕、石材出現(xiàn)各種污染的原因,石材結(jié)構(gòu)和構(gòu)造發(fā)生的變化,石材出現(xiàn)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(zhì)成分,防護劑作用于石材的機理和形成的物質(zhì)狀態(tài),最終確定正確的醫(yī)治和護理方案,從而做到對癥下藥、藥到病除,預防有效的結(jié)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(zhì)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?guī)r、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(xiàn)的病癥。掌握巖石的結(jié)構(gòu)構(gòu)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(xiàn)象和形成機理  石材出現(xiàn)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(zhì)變得疏松,石材表層出現(xiàn)粒狀脫落(粉化),石材內(nèi)部的節(jié)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(fā)生的過程緩慢,時間較長,歷史留下的石質(zhì)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(zhì)文物的保護要從分析研究文物的風化形態(tài)和風化程度入手。  

物理風化表現(xiàn)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(zhì)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(tài)下的巖石受溫度冷熱交替變化的影響,會產(chǎn)生熱脹冷縮,造成表面崩裂瓦解。  

⑶凍融風化是石材內(nèi)部的水分受低溫影響,結(jié)冰后產(chǎn)生膨脹力,造成巖石結(jié)構(gòu)松散,逐漸發(fā)展到表層粒狀脫落。  

物理風化是一種機械風化,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(tǒng)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(fā)生的使得巖石化學成分發(fā)生改變的作用。表現(xiàn)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(zhì)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(zhì),與巖石中的活躍化學成分發(fā)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(xiàn)象多發(fā)生在露天大型的石質(zhì)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(tǒng)一過程。  

研究石質(zhì)文物的風化形態(tài),進行風化成因分類,然后據(jù)氣象要素、水害及潮濕環(huán)境的長期觀測與記錄,按石質(zhì)風化的深度系統(tǒng)取樣,并進行巖石物理力學性質(zhì)試驗、巖石氧化物的化學分析、薄片鑒定及風化產(chǎn)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(jù)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(zhì)文物的風化深度。按照分析結(jié)果,制定合理的保護方案,實施正確的保護方法。  

2,現(xiàn)代石材應用中的化學污染主要表現(xiàn)為水斑、銹斑、泛堿、變色、有機質(zhì)污染等。  

出現(xiàn)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(nèi)部,造成石材處于水飽和狀態(tài),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(xiàn)水斑,符合上述觀點。問題是在不是富水的環(huán)境的建筑物的墻面或者是高層建筑物的地板普遍出現(xiàn)水斑,用上述觀點解釋不了這種現(xiàn)象的出現(xiàn),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。

可以說水斑是我們石材應用護理行業(yè)遇到的石材最普遍的病癥,也是形成原因最復雜、治理難度最大、未來需要下大力量解決的難題。  

銹斑的出現(xiàn)實際就是巖石中鐵的成分氧化作用的結(jié)果。巖石中的鐵一般都是以二價鐵存在,但二價鐵是不穩(wěn)定的,與空氣中的氧發(fā)生反應,變?yōu)槿齼r鐵,形成三氧化二鐵。外來鐵物質(zhì)污染在石材中少見,不具有普遍性。  

泛堿的現(xiàn)象在石材采用濕貼安裝后出現(xiàn)較多。實際上堿性物質(zhì)來源多來自粘結(jié)材料,如果采用干掛施工的工藝就不會出現(xiàn)泛堿,同樣,干掛工藝也不會出現(xiàn)水斑。  

石材變色主要出現(xiàn)在化學穩(wěn)定性差的石材品種上,這里討論的是室內(nèi)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(xiàn)石材墻面由上至下逐漸變黃,隨時間推移,整個墻面完全變黃。石灰華本身化學穩(wěn)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(fā)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(jié)劑都含有大量的揮發(fā)分,這些揮發(fā)組分也會與石材發(fā)生反應,對這類化學穩(wěn)定性差的石材產(chǎn)生影響。  

石材受到有機質(zhì)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(jīng)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,一般都采用異形高檔大理石裝飾。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(huán)境遭受污染后的狀況可想而知。  

劣質(zhì)有機質(zhì)填縫膠也會造成干掛石材幕墻的污染,一方面對石材規(guī)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(jié)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(zhì)文物風化狀況分析中,采用對樣品進行巖石物理力學性質(zhì)試驗、巖石氧化物的化學分析、薄片鑒定及風化產(chǎn)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(jù)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(zhì)文物的風化深度等,這些都是對是石質(zhì)文物進行不同目的、不同內(nèi)容的分析手段,這些手段同樣可以用來對現(xiàn)代石材應用出現(xiàn)的各種癥狀分析。  

國內(nèi)石材護理業(yè)是一個新興產(chǎn)業(yè),還處在原始發(fā)展階段。目前,大家對石材護理劑的應用和研發(fā)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(yè)的發(fā)展不利。  醫(yī)治石材病癥,分析是醫(yī),翻新護理是治,各種清洗材料和養(yǎng)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(yè)規(guī)范。全面透徹的分析,是解釋解決各種問題的關鍵。只有對現(xiàn)象進行全面的分析,才能根據(jù)分析的結(jié)果,反推現(xiàn)象的形成過程,最終找到現(xiàn)象的發(fā)生條件和基本因子。  

四、護理結(jié)果的檢測分析  為了消除石材出現(xiàn)的各種癥狀,科研院所和專業(yè)廠家生產(chǎn)出了不同性質(zhì)的清洗液和護理液。這些產(chǎn)品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(yōu)劣,需要進行試驗并檢測分析,以便正確選擇和使用。  

石質(zhì)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(nèi)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(jié)果,石質(zhì)文物由粉化變?yōu)槊搲K,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(zhì)是什么,這些都需要我們?nèi)シ治隽私?這樣會有助于對此類材料的研發(fā)和完善。  

護理結(jié)果的檢測分析是檢驗護理劑和施工質(zhì)量的最后的成績單,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(jù)。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(yǎng)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(jié)出失敗的教訓和成功的經(jīng)驗,對行業(yè)的發(fā)展是十分重要的。通過分析可以增加我們從業(yè)者對地質(zhì)學、巖石學、礦物結(jié)晶學、巖石化學的了解,使石材化學與巖石學得到有機結(jié)合,從而使石材化學步入健康發(fā)展的軌道。