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石材防护剂的选择及应用 【前言】 石材是历史悠久的建筑装饰材料之一，也是众多建筑师和开发商比较喜欢使用的装饰材料。天然石材是一种微孔材料。石材晶体之间有着微小的缝隙，我们称为微孔。石材由于本身存在着微孔因而有着天然的透气性，不同质地石材的微孔大小是不同的，石材透气性的高低通常是由这些微孔的大小来决定的。保持石材自然的透气性是至关重要的，只有保持石材这些微孔的畅通，石材底部的湿气才会挥发出来，石材在潮湿的环境中出现问题的机会就会比较少。也正是石材这些微孔产生的毛细作用，使石材有着不同的吸水率。如果石材在安装前没有做好表面防护处理，在使用过程中就会出现水斑、污斑、白华（泛碱）、锈斑等现象，影响石材的装饰效果和使用寿命。 雨水，尤其是酸雨对石材的危害主要体现在建筑物的外墙上。我们经常看到的一些建筑物的石材墙面呈现的斑斑水迹，就是由于雨水渗入墙体产生的碱析和吸潮现象。浅色石材上的黄绣斑则是石材内的氧化物在水的作用下进一步氧化和扩散的产物。 另外，许多污染也是由以水为载体的污物渗进石材形成的。在冬季由于雨水或雪水渗入形成的冻融现象对石材产生的破坏也是很大的。石材的吸水现象是自然的，石材遇到水也是难免的，因此，我们要做的工作是防止和减少水对石材形成危害。 由上述可知，为保证石材幕墙的耐久性，在石材幕墙的设计和施工中，我们通常都会要求做石材防护。石材的防护就是防水、防止污染，所使用的材料是一种专门用来保护石材的液体——石材防护剂，其作用就是有效地降低石材吸水率，提高石材的抗污染能力。 根据《建筑装饰用天然石材防护剂》 JC/T 973-2005中的定义，石材防护剂是：防止天然石材产生白华、水斑、锈斑等病变现象，能够有效降低石材的吸水率，提高石材的耐污性和耐蚀性的溶液。石材防护剂的主体成份能够与天然石材有机结合，对石材的外观没有明显改变，有效地降低石材的吸水率，明显提高石材抗污性能，效果在酸碱条件下相对稳定。 从以上定义可看出，石材防护剂的作用就是能有效地降低石材吸水率，明显提高石材的抗污染能力。这两个产品的功能指标对于长久保持和体现石材的装饰效果，防止病变和风化，降低繁杂的日常保养工作量具有重要的意义。 石材的防护就是将防护剂采取刷、喷、涂、滚、淋和浸泡等方法，使防护剂均匀分布在石材表面或渗透到石材内部形成一种保护，使石材具有防水、防污、耐酸碱、抗老化、抗冻融、抗生物侵蚀等功能，从而达到提高石材使用寿命和装饰性能的效果。 石材防护剂主要由溶质（有效成份）、溶剂（稀释剂）和少量添加剂组成。不同的石材防护剂有着不同的施工要求，施工前应根据所用防护剂的使用说明和现场的实际情况制定切实可行的施工方案。 一、石材防护剂的分类 1、按照溶剂类型分： 水剂型：就是将具有防护性能的物质以水为稀释媒介而勾兑的。 溶剂型：就是将具有防护性能的物质以特殊溶剂为稀释媒介而勾兑的。 水剂型防护剂一般气味少、毒性低、不燃烧、安全性能高。溶剂型防护剂一般有强气味，毒性相对较大，易燃，密度一般小于1。而溶剂型又分无机溶剂和有机溶剂，我们通常用的溶剂是有机溶剂，有机溶剂的种类按其化学结构可分为10大类： 1) 芳香烃类：苯、甲苯、二甲苯等； 2) 脂肪烃类：戊烷、己烷、辛烷等； 3) 脂环烃类：环己烷、环己酮、甲苯环己酮等； 4) 卤化烃类：氯苯、二氯苯、二氯甲烷等； 5) 醇类：甲醇、乙醇、异丙醇等； 6) 醚类：乙醚、环氧丙烷等； 7) 酯类：醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯等； 8) 酮类：丙酮、甲基丁酮、甲基异丁酮等； 9) 二醇衍生物：乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚等； 10) 其他：乙腈、吡啶、苯酚等。 溶剂型防护剂有毒物质限量的测定应按照《室内装饰装修材料 溶剂型木器涂料中有害物质限量》GB 18581-2009进行，有毒物质含量均须控制在国家标准限量之内。 2、按照功能分类可分为： 防水型（FS）：能阻止水及水性污染物渗入石材的防护剂。 防油型（FY）：能阻止油及油性污染物渗入石材的防护剂，同时具有防水型的基本功能。 3、按使用部位可分为： 饰面型（SM）：用于干挂石材（六面）、湿贴石材装饰面(包括四个侧面)的防护剂。 底面型（DM）：用于地面石材湿贴和墙面石材灌浆时石材背面（底面）的防护剂。 4、按保护层型式可分为： 渗透型：有效成分全部深入石材毛细孔中反应生产防护层，表面一般没有残留，不会影响表面装饰效果。 密封型：有效成分在石材表面形成膜层，表面能明显看到树脂涂层痕迹，完全改变或轻微改变石材的表面装饰效果。如石材还原剂、石材封闭剂、丝光密封剂等。 5、按溶质成份分类 丙稀酸型防护剂：以丙烯酸树脂为主要有效成份（溶质）的防护剂。具密封性能，施于石材表面后会形成膜，有塑光，但耐老化能力不够，施作后会加深石材颜色。适合于需要密封的粗糙石材表面或石材底面做防护处理。属第二代防护产品（第一代为蜡）。 硅丙型防护剂：以丙烯酸树脂和有机硅的复配物为主要有效成份（溶质）的防护剂。这种产品是丙烯酸防护剂向有机硅防护剂发展的过渡型产品，解决了丙烯酸易发黄及寿命短的缺点。是第二代改良型产品， 有机硅型防护剂：以有机硅为主要有效成份（溶质）的防护剂。通常采用的有机硅有甲基硅酸钠、甲基硅酸甲、硅烷、硅氧烷等，这类防护剂的特点是有机硅的链呈网状结构，渗透力强，而且透气，不改变石材颜色。其缺点是防油能力差，适合于所有石材的任何表面处理。有机硅型石材养护剂是目前市场上的主要产品类型，属第三代产品。 氟化硅型：以有机硅和氟的化合物为主要有效成份（溶质）的防护剂。该产品继承了有机硅的优点，并增强了防油、防污和抗老化性能，是目前最好的防护产品。适合于一些有特殊防护要求的所有石材的任何表面处理，属第四代产品。 目前，在中国市场上销售的防护剂品种较多，有国产的也有进口的。在选用防护剂时要考虑到所选用的防护剂是否对环境、操作人员、使用人产生危害。选择的石材防护剂要有相应的产品说明书和国家权威检验机构的完整、有效的检验报告，产品应符合国家质量标准。 表1 石材防护剂评价标准
《建筑装饰用天然石材防护剂》JC/T973-2005是我国目前唯一的关于防护剂的质量标准。 二、石材的常见病症 1、白华：在石材的表面生成的一种影响石材美观的白色或灰白色的薄雾状物质，俗称泛碱。 1-石材的白华（泛碱）现象 泛碱的原因有两个：一是在湿贴施工时，水泥沙浆产生化学变化形成氢氧化钙，从石材的接缝或石材本身的纹路中冒出来与空气中的二氧化碳结合形成白色的结晶物；二是由于雨水渗入石材内部与水泥沙浆接触，产生化学变化而形成的泛碱。 2、水斑：石材安装完工后，经过很长时间都不会干而始终留有湿的痕迹在表面上，这就是俗称的水斑。 2-石材的水斑现象 水斑的形成非常复杂，其中包括有水泥、酸雨、泛碱、沙质不良以及地下的污染等因素。 3、锈斑: 锈斑的成因一般是来自于石材本身所含的铁份。当雨水与石材中的铁份接触时，就慢慢形成铁锈而产生锈斑。这种锈斑较不易清除，最重要的是应该杜绝水分渗入石材，防止锈斑的形成。 3-石材的锈斑现象 4、冻融。天然石材冻融现象主要发生在北方等天气比较寒冷的地方。当石材毛细孔吸收足够的水份后，一旦气温降到0℃以下，石材中的水份开始结冰，体积发生膨胀。当冰块的膨胀力大于石材的结构力时，石材就会产生碎裂。 4-石材的冻融现象 由于石材冻融产生的主要因素是水，我们只要阻止水份进入天然石材就可以防止石材冻融的发生。 三、石材的防护 早期人们认为蜡是最好的保护剂，可以阻止水渗入和物质污染。但是石材表面打完蜡后，虽然外界的水和湿气不能进入石材内部，但是石材内部的湿气也不能散发出来，湿气积存在石材内部，也会导致石材病变。同时随着打蜡次数的增多，石材的颜色会加深，并且蜡也容易被污染，譬如泥沙、灰尘会被嵌入蜡中，形成蜡垢，清洗很不方便，因此经常打蜡也会损害石材表层，缩短石材寿命。 石材防护剂的防护原理是使有效物质随溶剂深入石材内部，待溶剂自然挥发后，有效物质留在石材内部及表层，形成一道可透气但不透水的防护屏障，阻止外来的污染和水份的渗入。既不影响石材的外观，又能保持石材的“呼吸性”，这样，石材内的湿气不会因停留在石材内而造成石材的病变。经过防护处理的石材，不仅抗污染能力强，清洗起来也极为方便。因为灰尘和污垢只是停留在石材的表面，不会渗入石材内部，用清水或日常清洗药水即可除掉，恢复石材原有的亮丽。同时，石材经过处理后，可增强石材的强度及硬度，提高石材的耐磨性，抗老化，延长石材寿命。 1、 防护剂的选用 根据工程所采用的石材种类正确选用石材防护剂是保证石材养护工程质量的关键因素之一。每种石材防护剂都不是万能的，其性能主要表现在普遍适用性，即对大部分石材有效。但是从另一方面来讲，每种石材还存在其特殊性，即一种防护剂对某些石材表现特别优良，而对另一种石材就表现不理想甚至无效。基于此，我们在选用石材防护剂时，必须针对不同的石材品种，在不同的环境、不同的安装工艺以及不同的防护要求下进行正确的选择。 防护剂的选用要按照石材防护的目的去选择。要注意与石材品种、自然属性和结构以及加工工艺相适应，同时要考虑石材的使用环境。 1.1要求石材的抗紫外线能力及耐水性和耐酸性都要强，防止石材泛碱、生锈斑，一般采用有机硅型石材防护剂。 1.2防止浅色石材（如雅士白、爵士白、汉白玉等）生锈或在填缝后硅酮耐候胶油性物质（塑化剂）渗透入侧面导致石材缝隙边缘产生暗影，可以选择防油型界面性的防护剂。 1.3防护的目的是综合防水和抗污能力，一般采用有机氟型石材防护剂才能达到效果。 1.4 建筑底部若采用湿贴工艺安装，建议选用石材底面专用养护剂进行底面及四侧边的防护处理。底面养护剂的选用应注重养护剂的耐碱性，而且不能影响石材与水泥的粘接牢度。 简言之，就是在选择石材防护剂时坚持四个“具体的”原则：根据具体的石材、具体的安装方法、具体要防止的污染源、选择具体的石材防护剂。 石材的防护首先是要防水，因为水是众多污染物的载体，而石材防护剂的防水性要结合石材防护剂的耐酸性、耐碱性一起来分析判断才有意义，单以防水性指标高低来断定石材防护剂的质量好坏是不正确的和片面的。石材防护剂的防水性指标越高，耐酸性和耐碱性指标与之相同或接近，才说明防护剂的稳定性越好，在酸碱环境中效果保持会长久。 2、石材防护剂施工工艺 石材防护剂的施工通常采用两种方法：刷涂法和喷涂法。 刷涂法：刷涂法是使用毛刷，辊子，海绵，不褪色的布将防护剂涂刷在石材表面。 喷涂法：喷涂法所使用的工具有喷雾器，喷枪，空压机。 使用前要认真阅读所选取的防水剂的使用说明，操作方法及操作时应注意的事项。 2.1、清洁。要涂刷石材防护剂的石材必须干净，应使用石材专用清洗剂清洗。因为石材表面的污渍会在涂刷防护剂的过程中被带进石材内部并固化在石材的微孔之中，形成难以清除的斑痕，因此石材表面的锈渍、油渍和尘土等都要在涂刷防护剂前清理掉，最好是在切割后马上冲洗干净，晾干待用。 2.2、干燥。涂刷石材防护剂前，石材板应干燥，含水率不应高于国家有关标准。让石材干燥透彻是为了使石材能够充分吸收防护剂，以达到理想的防护效果。在气温较低、相对湿度较大的季节，推荐使用烘房来烘干石板，谨慎使用燃气喷枪来烘干石板。 在烘干石板时应注意如下事项： 2.2.1烘干房。在北方冬季，搭建烘干房可以提高室内温度，有效加快石材干燥的速度，保障防护剂涂刷质量，因此适合大型工程。但烘干房内要加强通风、防火、防煤气中毒。 2.1.2燃气喷枪。石材局部烘干可以使用燃气喷枪，但燃气喷枪在石板上的移动速度要控制好。若速度太快，石材表面的温度不够高，无法有效除去石材空隙内的水分；若燃气喷枪移动速度太慢，集中在某一点时，传导给石材表面的热量会过多，造成局部温度过高，严重时会造成石材表面局部膨胀破裂。该方法方便、快捷，适合于局部和边角的烘干，如对已做过防护的石材再切割时被润湿的情况。一般燃气喷枪不宜在大面积烘干石材时使用。燃气喷枪的使用同样要加强施工现场的通风、防火和防煤气中毒。 不管是工厂化烘干还是在施工现场烘干石材，石材加热后都应使石材温度下降至40℃以下才能施用防护剂。因为温度过高防护剂尚未完全渗入石材内部即被烘干，渗透效果不好，而且第一遍硬化后，第二遍涂刷就很难再深入渗入，最终使防护效果下降。对于溶剂型的防护剂更应注意温度不要过高。 3、防护剂的涂刷与用量 使用防护剂必须足量和均匀。防护剂的使用一定要足量，若石材吸收的防护剂剂量不够，将无法产生应有的防护效果。不同密度的石材使用防护剂的量会不同，要求涂刷的遍数或涂刷的方法也不同。如白沙米黄、烧毛花岗岩、白色花岗岩等，这类石材空隙大，要求防护剂使用量大一些，涂刷的遍数应在两遍以上（横、竖涂刷两道为一遍）。少量的、单遍涂刷防护剂一般不足以起到阻断毛细现象和防止污染的目的。而一些密度较高，没有高温加工裂隙的石材，防护剂的使用量可以相对少一些。 对于一些特殊的石材，如洞石、砂岩等，应尽量采用浸泡法。浸泡法做石材六面防护时不能将整块石材完全浸泡在溶剂里，这样会使石材周围产生液压，致使石材内部的空气无法排出，影响防护剂渗透到石材内部深层，影响石材的防护效果。浸泡时始终要保证石材有一个表面暴露在防护剂外面，使石材内部的空气又排出的通道，石材一面处理好后再翻转浸泡另一面，这样才能保证防护剂更好的渗透进石材内层，起到深层防护的作用。 4、清理 要清除多余的防护剂。要用干净的抹布擦除施工时残留在石材表面的防护剂。如果石材防护剂不被石材完全吸收，残余的防护剂又不除去，固化后会在石材表面留下防护剂的痕迹，甚至造成花斑，而这种花斑的清除非常困难。甲基硅酸盐水性防护剂残留在石材表面还会降低石材表面的光泽度。 5、静停时间 防护剂涂刷后必须留有平放静停的时间，这是保证防护剂渗透固化、形成防护功能的重要步骤。平放静停时间与当时环境的湿度和温度都有关系。静停时间至少应达到石材立起时已涂刷的防护剂不再流动。可以用餐巾纸测试，最好达到贴上餐巾纸时不粘、不润湿。 6、养生时间 刷涂防护剂的石材应充分架空养生，这是石材防护施工作业中重要的一个环节。所谓养生就是让涂刷过防护剂的石材在通风的情况下自然干燥，并基本完成化学变化的过程。一般来讲，水型防护剂要经过48小时甚至更长时间才能基本完成化学变化过程；溶剂型防护剂完成交联固化过程的时间要短一些，但也需要24小时以上。温度越低，养生时间应越长。养生期内不得接触水和其他污染物。 若养生时间不够就匆忙安装，因石材防护剂还没有充分交联固化，酸雨、可溶盐和各种可溶性污染物就可能渗到石材表面，从而产生水斑、返碱、返黄、返锈等一系列病变，导致防护失败。 任何石材防护剂的防护效果都是相对的，所以选用产品时要根据实际要求和效果来进行选择，正确施工，加强后期保养，才能达到最佳效果。 四、关于环保型纳米防护剂 环保型纳米石材多功能防护剂是最新研制成功一种石材防护剂。纳米防护剂是以纳米材料为主要成份，经过纳米技术特殊处理研制而成的水性、环保型石材处理剂，对人体无毒、无害。 该产品的防护机理：以水为载体，其主体纳米活性成份能渗入多微孔石材内部，能修补石材天然细微孔洞和裂纹，渗透到石材内部的纳米材料能与石材基体中的硅酸盐、碳酸盐等矿物形成一个牢固的整体，同时由于纳米效应，经纳米石材多功能防护剂处理后的石材与传统石材相比，表现出许多优异的性能：高强度、高耐磨性、自清洁性、防污性、防风化性(抗氧化、耐酸碱作用)、抗菌性、防各种石材病变等。应用该防护剂处理后的石材仍然保持透气性和天然的表面装饰效果。 【结语】 天然石材内部含有各种天然化学物质，在一定的条件下，这些天然物质的化学性质就可能被激活产生分解，或发生化学变化而使石材的表面受到破坏，大大影响石材的装饰效果。此外，石材也极容易受到外界物质污染，如果不对其表面进行适合的防护，外界的脏物是极容易侵入到石材的外表面及内部而使石材变得丑陋不堪，从而大大降低石材的观赏价值和装饰效果。因此，采用优质的防护剂对石材的表面进行防护是非常必要的。 2018.05.28 |
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