天然石材泛堿防治措施研究

周文君 李軍娟 李朋遠

（1 深圳文科園林股份有限公司；2 深圳市東華園林股份有限公司）

1 引言

天然石材在安裝一段時間后，石材板塊表面會出現似“水印”一樣的斑塊，隨著時間推移，特別是鑲貼面反復遭遇雨水或潮濕天氣，內部水從板面或板縫析出，或外部水從板面、板縫侵入后積存一定時間又反向析出，導致天然石材的水斑逐漸變大，并在板縫連成片，板塊顏色局部加深、光澤暗淡，板面或板縫析出白色的結晶體，長年不褪并愈發嚴重，嚴重影響石材觀感效果，此種現象稱為石材泛堿現象（見圖1）。根據形成時間、以及化學物質的不同，還可分為一次泛堿和二次泛堿，一次泛堿是由于水分將堿性物質帶到石材表面后凝結沉淀形成發粉狀物質，氫氧化鈉和氫氧化鈣等活性堿性物質與空氣中的二氧化碳和硫化物等反應生產的化合物形成二次泛堿，往往一次泛堿容易清理，二次泛堿難以清理[1,2]。

圖1 石材泛堿現象

石材泛堿是園林景觀鋪裝工程的質量通病，其危害主要體現在：①觀感體驗差，泛堿產生的白色物質，嚴重影響石材裝飾觀感效果；②使用壽命低，泛堿造成石材病變并影響其使用壽命，及基層結構強度；③維護成本高，后期清潔費時費力，嚴重時甚至要求返工重做，提高工程成本；④客戶滿意度低，嚴重降低業主滿意程度，影響企業口碑。為保證工程質量和觀感效果，減少維修維護費用，提高業主滿意度，我們有必要徹底分析清楚石材泛堿的成因，制定和落實切實有效的防范和治理措施。

2 天然石材泛堿成因分析

2.1 石材的多孔性為泛堿提供了物質通道

天然石材結晶相對較粗，密布著納米級、微米級的毛細孔、微裂隙，為粘接材料中的水、堿、鹽等物質的滲入和析出并形成泛堿提供通道[3-5]。

表1 常見石材孔隙率

2.2 粘結材料中的鹽堿成分為泛堿提供了物質來源

粘結材料主要包括水泥、骨料、添加劑等，在長時間接觸水分的情況下，水泥中的氫氧化鈉、氫氧化鈣等堿性物質溶解到水中，并且沿著遍布石材的毛細孔、微裂隙，在毛細作用、水的蒸騰作用下運動至石材表面或縫隙中析出[6]。隨著時間的推移，水分迅速蒸發掉，堿性物質就會凝結、沉淀在石材表面和板縫表面，并和空氣中的二氧化碳、硫化物等成分發生化學反應后，生成碳酸鈣、硫酸鈣、氫氧化鈣等，并且會逐漸飽和析出白色結晶體。

2.3 水分為泛堿物質的遷移提供了載體

堿性物質只有溶解于水中，才能伴隨水分的運動而運動。水分通過蒸騰作用和毛細作用，將堿性物質攜帶至石材表面而形成泛堿[3]。水分的來源又包括直接來源和間接來源。直接來源是指拌和水泥砂漿時水灰比過高產生的過量的水分。間接來源是指石材鋪裝完成后，當雨水或者其他外來水滲入石材底下的砂漿，從而形成的水分。

3 防治措施研究

石材泛堿的防治不僅是一個技術問題，需要采用技術手段進行防治，同時它也是一個工程管理問題，涉及到設計、施工及管養的多個階段綜合防控，才能有效保證減少泛堿問題發生。

3.1 設計防控

進行合理的設計，能夠在源頭有效減少石材泛堿的發生，在工程投資控制允許的情況下，可按如下原則進行設計：

⑴室外部位選擇吸水率低且物理性能更有利于防泛堿的石材。

⑵室外非地面部位石材鋪貼形式宜設計為干掛。

⑶水景中的面層石材宜設計為大板（異型石材按實際需要），減少石材拼縫。

⑷石材濕貼時，無論是水景、室外建（構）筑物、室外地面，基面均宜設計防水層，阻斷基層水分進出通道，減少析出泛堿物質機會。

3.2 施工管控

石材泛堿不僅是技術問題，同樣屬于工程質量問題。施工階段，不僅要從技術手段或方案方面防治泛堿的產生，施工管理也同等重要，從施工管理層面也能盡可能減少泛堿的發生。

3.2.1 泛堿防治技術手段

根據石材泛堿的產生機理，分別從泛堿通道、材料以及水分載體三個方面進行技術處理，從技術層面采取有效措施防止泛堿產生。

⑴阻斷石材泛堿通道

①背涂防護：即在石材背面和側面背涂專用防護劑，該溶劑滲透到石材結構的微細孔隙中，形成一層致密的涂層，使水、Ca(OH)2、鹽等其他物質無法侵入，切斷了泛堿通道。

②外露表面防護：根據石材的使用部位選用防水型、防污型、防油型專用防護劑進行涂刷，其作用是密封石材結構之間的空隙，從而達到防水、防污染、防侵蝕的目的。

③背膠防護：石材做好防護層后，在鋪貼前應在石材背面涂刷樹脂膠，再貼玻纖網格布，形成抗拉防水層，既可起到防水加強作用，也增加了石材背面粘結力[7]。

⑵選擇低鹽堿材料

當材料中含有堿性物質以及這些物質由內向外擴散的通道，都會引起泛堿，因而合理選材，從源頭上切除泛堿根源顯得尤為必要：

①可采用石材化學膠粘劑，減少水泥堿性材料用量[8]。

②室外石材鑲貼宜采用水泥基商品膠粘劑（干混料）等專用低堿粘結劑，能大大減輕水泥凝結泌水，大幅減少Ca(OH)2、鹽等物質生成。

③室外臺階、水景及其他長年流水面不得采用水泥砂漿作粘結材料。

④當采用水泥砂漿作粘結材料時，盡量使用高標號水泥及淡水河沙，以減少含堿物質[9]。如受條件所限只能采用海砂時，海沙氯離子含量必須小于0.6‰。

⑤填縫劑材料盡量采用硅酮密封膠或低堿填縫劑。

⑶防水處理

①找平層

盡量使用低堿性的水泥砂漿找平，只預留規范允許的最薄粘結層厚度，減少進水藏水隱患。

②防水層和保護層

水景、室外建（構）筑物、室外地面在找平層完全干燥后，做好完整嚴密的防水層和低堿性的保護層，既避免雨水、地表水滲入基層，也阻斷基層毛細水上返通道。

如防水層采用水泥基聚合物防水涂膜時，在嚴格采取施工保護措施保證防水層不被后續工序施工破壞的前提下，可以不再設保護層，直接鑲貼石材，以減少泛堿源。

③減水添加劑

研究表明，采用硫鋁酸鹽水泥，并添加硅粉、減水劑、憎水劑、HPMC 等添加劑可顯著降低泛堿現象[10]。

3.2.2 施工管理把控

⑴施工前管控

①石材防護前，必須保證完全干凈干透，不要殘留水分于石材內。

②大規模施作石材防護劑前，應先對樣板進行水滲漏試驗，達到要求后再規模實施。

⑵施工中管控

①石材涂刷防護劑時，每道涂刷層之間的涂刷方向應相互垂直，讓防護劑充分滲入石材堵塞孔隙。涂刷防護劑期間要避免雨水或嚴重潮氣侵蝕石材。

②石材涂刷或浸泡防護劑時一定要均勻飽和，石材吸水率不同確定不同的防護劑用量；

③石材涂刷每道防護劑要保證科學架空陰干養生足夠長的時間，切忌烘干搶時。

④確保粘結層材料擠壓密實，降低水分滲入機率，阻斷泛堿物質析出通道。

⑤采用水泥砂漿材料時，應嚴格控制水泥砂漿用水量并摻入減水劑，并在鑲貼過程中敲振密實，不留孔隙。

⑥室外立面石材灌漿鑲貼法時，應在石材板立好后灌漿前，對石材拼縫進行嚴格密封填縫。

⑦石材鑲貼完成后，板縫應盡快清理干凈，采用密封膠或專用低堿填縫劑勾縫。

⑶施工期保護措施

①室外石材鑲貼完成及勾縫后，應及時將石材清理干凈，然后全面積噴涂或涂刷適宜石材外露表面使用的專用防護劑。

②施工過程加強石材材料、成品保護工作，防止石材表面防護層被破壞，避免被鐵質材料、含堿成分的土壤或者水污染。

③在石材鑲貼施工過程中應注意防止被雨水或施工用水淋刷，下雨時要用防雨布（彩條布）覆蓋。發現有進水、積水時，應徹底將積水排除后方可繼續鑲貼。

3.3 養護期管控

對于泛堿這一問題，應本著“提前預防為主，事后處理為輔”的原則，維護管養過程及時發現問題并進行處理，防止病害擴大，造成更大的經濟損失。

⑴室外地面、石材道路在投入使用期間，石材表面防護劑不可避免地會被磨損、破壞，宜每隔半年將石材徹底清洗干凈，修補勾縫，并涂刷適宜石材外露表面的專用防護劑。

⑵在發現石材出現泛堿時，分析發生泛堿現象的所有可能原因，確定原因后制訂相應的泛堿處理方案。

⑶如需對石材進行更換，應嚴格按施工期間石材鑲貼防泛堿工藝進行施工。

⑷如需對石材進行切割、打磨，應在切割、打磨完畢后，及時噴涂或涂刷適宜石材外露表面使用的專用防護劑，噴涂或涂刷時注意要與未打磨石材防護層保持一定的搭接寬度。

⑸對已污染和病變的石材，應分清石材種類和性能，選用合適且優質的清洗劑，避免處理無效或加重石材污染甚至腐蝕石材。

4 結語

天然石材具有泛堿的天然內因。但從其產生的機理出發，通過技術手段可以解決石材泛堿的技術難題。天然石材泛堿病害的防治是一項系統工程，技術手段是前提，但為了有效減少泛堿的發生，還需從設計、施工管理以及養護階段等多個階段共同努力，以設計手段為先導，加強施工階段的質量管理，以及養護階段的有效保養措施，真正綜合保障泛堿措施的落實生效。