建筑装饰石材水渍和水迹的清洗研究
(一)水斑或水痕的成因
作为建筑装饰石材的顽疾，水渍或水痕主要是指装饰石材表面的湿痕或类似湿痕的点状痕迹，其主要特征是这些湿痕始终是干的；或者不容易完全干燥；或者总让人觉得有水润湿的痕迹，即使太阳照射或者用火烘烤，那之后湿痕还是会留下。石材上出现水斑或水痕的原因与石材的性质、周围环境以及安装施工的方法有关。石头有很多微孔，也就是属于微孔材料，大部分是一个。石头也是亲水的，可以自动吸水，转移湿气。从形成机理分析，装饰石材表面主要有四种水斑或水痕:
首先是石头直接或间接与湿气或水源有联系。比如南方一些相邻潮湿的地面和墙面，或者附近经常有水渗出的地方，经常可以在石材裂缝附近的石材表面看到水湿痕迹。
第二个原因是石头内部或表面的微孔里有一些盐或碱。这些盐类或碱类往往是随着粘贴后石材表面水分的蒸发和水分的不断补充而浓缩在石材表层的。盐碱地形成的水斑有两种。一类是一些易潮解的盐类或碱类，它们的水蒸气压很低，所以会吸水，直到与外界的水蒸气压达到平衡。石材的微孔产生的附加压力(微孔毛细现象)使天平更有利于吸收更多的水分，所以无论外界天气如何，石材表面的水分永远不会变干。另一种是一些盐类的半透明晶体，占据了石头的微孔，使表面光线的反射率发生变化，看起来石头是湿的。
石材表层的盐碱来源主要有:①湿粘结时水泥、腻子膏或添加剂的盐碱成分；(2)随水迁移的附近土壤或地下水中的可溶性盐碱；(3)环境污染或酸雨后的沉积物；④石材在开采、加工、搬运和露天存放过程中带入的盐分，如锯切、抛光用冷却液；⑤石材安装后带入清洗液和护理液。三是石头本身的矿物原因形成的水斑。除了石头本身含有的一些可溶性盐类和不稳定的化学物质外，有些石头还含有包裹体，包裹体是岩石形成过程中“捕获”的外来物质，它们可能以气态、液态或固态的形式存在。当岩石被切割时，其中一些会逐渐扩散形成斑点，而一些斑点只是使局部颜色略暗，很像水湿痕。
第四种是类似水斑的干痕。原因是湿贴、渗水、装饰面下有水分，或其他湿粘体的浸入，使石材装饰面的一定区域长期处于潮湿状态。潮湿的表面比干燥的表面更容易吸附灰尘，吸附的污垢会在一段时间后渗透到石材表面的微孔中。即使后来整个装饰表面干燥，污垢显示的水斑的印记仍将保留。
在上述四种水斑(或水痕)中，第二种是对石材危害最大的可溶性盐碱的存在。盐结晶破坏(又称盐风化)一直被认为是破坏石质建筑和石质文物的最主要威胁。
(二)去除水渍或水痕的方法
对于以上不同成因的水斑(或水痕)，去除方法是不同的:第一种需要去除水分或切断水源；第二个需要去除微孔中的盐或碱；第三和第四需要去除呈色物质或深色物质。在四种水斑(或水痕)中，第二种和第四种是最常见的。本文还主要讨论了这两种水渍(或水印)的去除方法。
目前国外对去除水渍(或水迹)的方法研究很少，可以发现以下几点:
(1) Slim-Surrey在美国专利中提到了一种去除硬表面水痕和矿物质沉积的方法，主要是利用无机酸、润滑剂和增稠剂的粘性流体来清洁硬表面。无机酸的作用是去除斑点，如钙盐和沉淀的金属氧化物，较好的浓度是31%-37% wt。润滑剂选用甘油或矿物油，能提高组分的分散性，其较佳浓度为15% ~ 30wt。增稠剂可以是明胶或二氧化硅，或它们的混合物，其浓度范围为组合物总重量的3-65 %+ 06%。为了达到流动性和一定粘度的效果，最终组合物的粘度范围应为1.73-76000厘泊。此外，可以加入分散剂或抗絮凝剂，如使用十八烷悬浮液的表面活性剂。当使用胶体二氧化硅时，应考虑粒度及其对粘度的影响，粒度优选为0.3-0.5微米。如果溶液不稳定，可以使用一种或多种分散剂或抗絮凝剂的混合物，分散剂或抗絮凝剂的量为总重量的约40%或更少。也可以加入其他相关成分，包括染料、香料、溶剂或酶。添加这些溶剂或酶有利于污垢混合物的溶解。据说本发明可以高效、方便、快速地清洁多孔和无孔硬表面上的污垢。当组合物处于高粘度时，例如76，000厘泊，清洁剂变成凝胶。这对于清洁垂直、倾斜或倒置的坚硬表面非常方便。
(2) Peter Charelli在另一项美国专利中介绍了一种去除水渍的漂白清洗剂。据说它可以去除墙壁和天花板上的污垢，只需要在污渍表面喷洒或摩擦清洁剂，无需过多擦拭表面。这种清洁剂被制成粉末，并与水混合形成含有3-8重量%溶质的水溶液。该粉剂的配方为:漂白剂60-80wt%，表面活性剂0.1-10wt%，水溶性阴离子聚合物0.1-10wt%，其他惰性组分5-40wt%。
(3)秀荣矢农在日本专利中介绍了一种用于清洗混凝土、石材、砖等硬质表面污渍的清洗剂。这是一种水性清洗剂，由混合酸5-25wt%(也提到了水斑)，脂肪酸003-1wt%，烷基醚0.2-5wt%，氯化铵5-40wt%组成。
(4)海容-马德等在日本专利中介绍了一种泡沫清洗剂，用于清洗坚硬表面的水垢污垢，特别是浴室、卫生间的无机污垢，厨房的合成污垢等。据说清洗后具有长效保护能力，配方包括0.1 ~ 30wt%丝氨酸或其盐，0.1 ~ 50wt%水溶性溶剂。
(5)吴等人在日本专利中介绍了一种可以驱除水迹的清洗剂，据说可以清洗陶瓷制品表面的水渍。它的配方比较简单，主要是氯甲烷、异丙醇等成分的混合溶剂。氯甲烷与异丙醇的重量比为90 ~ 65。我们对能找到的一些配方和国外进口的一些产品进行了实验验证。结果显示，一些配方和产品完全无效，而另一些则略有效果。
为了开发一种新型的石材水斑去除剂，结合本科生的毕业论文工作，我们开展了多种理论和实验研究。现已研制出复合型石材除水剂(ZDF25)。它是一种符合环保要求的水溶液，目前已在一些清洗项目中使用。对盐碱水渍或水痕有很好的清洁效果，也就是上面说的第二种水渍。
(3)防止水斑或水痕
如上所述，水渍是有害的，很难去除。随着人们对水渍成因认识的加深，水渍或水痕的预防逐渐成为石材装饰工程业主、设计者和施工单位最关心的问题。根据产生水渍的四种原因，施工前常用的预防措施主要有以下几种:
(1)因为石材是一种亲水性的微孔材料，会自动吸收水分，转移水分。要注意阻断水源、隔离湿气、及时排水，这些都是石材装饰工程必须检验的首要问题；
(2)填实石材底部毛细孔进行石材护底，以阻挡水泥、砂浆或垫层添加剂中的盐碱成分，以及附近土壤或地下水中的可溶性盐碱渗入石材。石底保护剂的成分主要是有机高分子树脂或无机胶体，多为成膜物质；
(3)对石材的正面和侧面进行表面保护(防水)处理，避免因施工、环境污染、清洁和护理给人带来盐水或污垢。最常用的表面保护剂是硅或氟(有机或无机)化合物，具有一定的渗透性和疏水性，大多没有明显的膜层，具有一定的渗透性；(4)选择化学成分稳定的石材，避免因石材矿物成分变化而产生斑点。
总之，石材上的水斑或水痕是很难治愈结石病的，提前做好预防措施是最经济有效的方法。如果有水斑或者痕迹，我们目前也有化学去除的方法，最重要的是对症下药。