石材表面污染源之分类

石材面污染源之分类 第二章 石材表面污染源之分類 及發生原因 石材為什麼會被污染?最簡單的理由就是石材是具活性的天然材料,因此,外在因赤可能以物理或化學的作用方式,使其表面被改變,進而發生有礙美觀的瑕疪。以就物理性行為而言,最常見者如茶、咖啡、油墨、果汁等滲入石材,所導致石材表面色改變的狀態。而在化學性的污 )),與酸性染方面,如大理石(主要成分為碳酸鈣(CaCO3物質接觸(如鹽酸(HC)),所造成石材表面的侵蝕。此外,l 花崗石與鹼性物質雖不具有立即的反應性,但若長時間與鹼性的份子(如背填水泥砂漿中殘留之鹼份,後面會詳細介紹)接觸,亦可能造成花崗石的慢性侵蝕及結晶顆粒的剝落。 綜合言之,石材一如人體是具備特定之物理及化學活性的有機體,因而有可能因外來的因素造成生病或不適,石材消費者應深入了解各種石材不同的污染或病變的發生,以下我們將有系統的逐一將石材的病變原因詳加說 - 34 - 明,提供參考。 - 35 - 第一節 水 斑 水斑係石材表面濕潤含水,使得石材表面產生整體或部份暗沉的現象,影響石材的美觀,水斑的一般外觀狀態如圖二,1、二,2。 - 36 - 圖二,1 水斑現象(一) 圖二,2 水斑現象(二) 石材發生水斑的原因,大部份分為兩類,第一類係屬於中性水分的吸收,其原因如下,由於石材是多孔性的物質,當雨水、清洗地面的水以毛細原理從石材正面滲入,會使得石材表面產生暗沉的現象。這種水斑通常是暫時性,只要保持乾燥,水分就能自然的揮發排除,恢復石材 - 37 - 原有的外觀。 另一種可能造成石材病變的水斑,則有可能造成石材具體的傷害,其成因與石材以濕式工法或濕式加強工法安裝時的不當施作有關(請參照石材中心發行「石材安裝工法技術手冊」),其原因如下,波特蘭水泥是石材濕式安裝最常用的黏結材料,其含有大量的氧化鈣、氧化鋁及氧化鐵,其中氧化鈣約佔水泥產物總體積的20%,它易溶於水。在濕式安裝黏結石材時,若水泥中之氧化鈣未完全水融,則強鹼性的氧化鈣會殘留在石材背填的砂漿中,若石材安裝於靠近水源之處或是施作水泥沙漿水灰比過高(易造成氧假化鈣反應不完全),過量的水將氫氧化鈣溶離出來,以毛細原理滲透到石材表面,隨後再與空氣中的二氧化碳反應形成碳酸鈣,此時,由於碳酸鈣易潮解而吸附大量的結晶水,將造成石材表面濕潤含水,使得石材表面整體或部份產生暗沉的現象。 - 38 - 一般而言,石材表面若無施作防護劑發生前述之施作不當所造成的水斑現象是全面性的,即水斑會圴勻分布在石材的所有表面。若防護劑品質不佳或不按照正確的施作方法施作石材防護工程,安裝後所造成水斑現象是不圴勻的分布,鹼性水分會從防護品質較差處滲透上來,而造成局部的水斑現象(我們在發生水斑的石材表面測其表面的pH值,發現pH值可達13以上,屬於強鹼性)。上述因工法不良所致之水斑除了不美觀外,長期處於強鹼的環境下之石材有可能發生石材品質的損壞,尤其對二氧化矽含量較高的花崗石,破壞性更大,嚴重時會造成結晶顆粒的剝落。 由於造成水斑的因素是因為背填水泥沙漿中的氫氧化鈣或其它鹼性金屬離子被多餘水分溶解後滲透入石材內部並逐步滲出石材表面,進一步與空氣中二氧化碳、水 - 39 - 氣反應形成含易潮解的碳酸鈣或碳酸鹽(該種鹽類會自空氣中持續吸收水分而生成其結晶水),而使石材表面濕潤含水的現象。因此,要避免水分滲透至石材內部及表面即可避免水斑的發生,其預防措施可朝兩個方向思考,一、為對石材進行防水處理,防止水分進入石板,二、在背填水泥漿中進行減水或防水,以防水分滲出漿體進 入石板。 以下即依上述二大方向說明實際解決水斑病變之可行方法, 一、石材防護以防上發生石材鹼性水斑的方法 (一)使用正面型防護劑進行正面防護措施,使由背填 砂漿中所透入石材的高性水分,被阻擋在施作養 護之滲透層之下,讓透出之鹼性水分不會透出可 見的石材表面,本方法之優點為僅施作正面防 護,使用之物料及人工成本較低,但其缺點為, - 40 - 正面防護因工法及藥劑使用失當造成之施作失 敗狀態,不易補救(當防護施作失敗後出現之水 斑,不易處理且呈局部分布狀態,極不美觀)。 (二)防護方式則是採石材六面的防護方式,其作法係 在石材粗糙(底面及四週)施作背面型防護劑,並 在光面施作正面防護,其優點為石材被完善防 護,防護失敗的機會不大,缺點為工料成本極高, 一般業者不容易接受。 (三)石材在安裝前應施作防石材在安裝前,應施作防 劑。防護劑的品質及施作方法,影響防護效果甚 大,因此要慎選防護劑及使用正確施作方法。防 護劑品質優劣判斷及正確施作方法在第五章會 詳細介紹。 二、背填水泥砂漿防水及減水的方法 (一)水泥砂漿在調配時,使用低水灰比或是加入減水 - 41 - 劑。減水劑是一種界面活性劑,加入水泥混凝土 拌合物中,能使水泥顆粒產生分散作用,把水泥 漿空間網架結構束縛的水釋放出來,降低混凝土 拌合水量,促使水泥充分水化,從而提高混凝土 的密實度。 (二)在水泥砂漿中加入防水劑。防水劑是一種樹脂, 它可與鈣或其他金屬離子形成錯化物,可避免金 屬離子被大量水分溶離滲出石材表面,形成水 斑。 (三)選用無污染之骨材,如鈣、鎂、鈉等離子較多的 海砂,及避免使用礦物質較多的地下水為拌合 水,減少金屬離子的來源,降低水斑發生的機率。 - 42 - 第二節 白 華 白華就是在石材表面或是填縫處有白色粉末析出的現象,常發生於戶外或水源豐沛之處,如花臺、戶外階梯、外牆填縫之處等,如圖二,3、二,4。 - 43 - 圖二,3 白華現象(一) 圖二,4 白華現象(二) 當石材以濕式工法安裝時,其背填水泥沙漿中的氫氧化鈣等鹼性物質,被大量的水分溶離出來滲透至石材表面或填縫不實之處,氫氧化鈣再與空氣中的二氧化碳或酸 硫酸化合物反應,形成碳酸鈣或硫酸鈣,當雨中的SO2 水分蒸發時,碳酸鈣或硫酸鈣就結晶析出形成白華。 - 44 - 白華,依水泥中鹼性物質被溶解時的水分來源可區分為一次白華與二次白華。當拌合水泥沙漿時水灰比過高,過量的水分將氫氧化鈣或鹼性金屬離子溶離出石材表面或填縫不實之處,所形成的白華因為其水源直接來自水泥之拌合水,因此稱之為一次白華。當雨水滲入石材底下的水泥沙漿,或是地下水將氫氧化鈣或鹼性金屬離子溶離出來滲透至石材表面或填縫不實之處累積成白色半固體粉末,所形成的白華因為係間接由外來水分溶出背填水泥鹼物質所致,故稱之為二次白華。 石材形成白華的因素與水斑類似,大量的水分、鹼性金屬離子都是白華產生的原因,其中水分扮演攜帶者角色,將鹼性金屬離子溶解後由毛細現象滲透至石材表面或填縫不實之處, 進一步形成白華。因此,預防水分及鹼性金屬離子滲透至石材表面或填縫不實之處,就可防止白 - 45 - 華的發生。 預防白華形成的措施如下: 一、石材在安裝前應施作防護工程(正面、五面或六面, 取決於工程需求),防止石材吸入過多水分,防止來 自石材正面透水或是地下水源滲入石材底下的水泥 砂漿,以避免水泥砂漿的鹼性金屬離子滲入石材, 造成白華。 二、選用適用於石材的填縫材料,並按正確的施工法來施 作(請參照石材中心發行「石材安裝工法技術手冊」)。 品質好的填縫材料及正確的施作方法,可防止填縫 處白華的發生。 三、在調配水泥砂漿時,使用低水灰配比或額外添加減水 劑。降低過量的水分,可避免一次白華的發生。 四、在水泥砂漿中加入防水劑,可避免金屬離子被大量水 分溶離滲出石材表面形成白華。 - 46 - 五、選用無污染之骨材,如避免使用鈣、鎂、鈉等離子較 多的海砂,並避免使用礦物質較多的地下水為拌合 水,減少金屬離子的來源,降低白華發生的機率。 - 47 - 第三節 銹 黃 通常銹黃發生的成因可從三方面探討,一、原始材料(即石材生成階段),本身含不穩定鐵礦物所發生的基材性銹黃,二、石材加工過程中處理不當所產生的銹黃,三、安裝後配件生銹之污染。以下即從上述三方面著手逐一說明。 , 原發性銹黃 大理石內部多存在有含鐵礦物,如碳酸鐵、硫化鐵、 鐵矽酸鹽礦物等,這在前面章節已詳述,通常含鐵礦 物以鐵矽酸鹽礦物較穩定,硫化鐵最不穩定,因此, 不穩定的硫化鐵可說是石材表面銹黃污染最大的成 - 48 - 因。此外,黑雲母雖較硫化鐵穩定,但長期在酸與水的作用下,亦可能發生氧化生銹而成褐鐵礦(Fe2O3、nH2O),污染石材形成銹黃,甚至因生銹後體積膨脹而層層剝落,因而在石材表面形成小坑洞,如圖二,5、二,6。 圖二,5 銹黃現象(一) - 49 - 圖二,6 銹黃現象(二) 石材加工程序不當所引發之銹黃 , 一、原石以鋼砂拉鋸加工切割時,石材表面可能因殘 餘鋼砂未清洗乾淨,水氣作用後,形成銹斑。一 般而言,石材經研磨拋光後,銹斑的情形通常不 會再發生。 二、石材經切割後酸洗,殘留酸物質造成石材含鐵礦 物加速氧化所致。 , 石材吊掛配件污染 石材以濕式加強工法或乾式工法安裝時,其鐵配件 - 50 - 生銹而擴散至石材表面形成銹黃。由於造成銹黃的因素,是因為石材本身含有不穩定的含鐵礦物或是外來的鐵銹因為水分而滲透至石材表面造成銹黃。因此,降低石材的含水率,就可避免石材銹黃的發生,其預防措施如下: 一、石材在安裝前,進行防護施作,預防水分侵入石 板,以避免含鐵礦物與水分、空氣中的氧氣進行 氧化反應而造成銹黃。 二、石材在清洗時,避免使用含酸性的清潔劑清洗, 因為酸性物質易溶解石材含鐵礦物,再進一步與 水分、空氣中氧氣反應而造成銹黃。 三、石材以乾式工法安裝時,要慎選不銹鋼掛件,避 免掛件因生銹而擴散至石材表面形成銹黃。 四、石材表面再裝修時,避免使用易污染石材的材質 及配件,如未經防銹處理之燈具、出風口導風板、 - 51 - 固定繫件等。且裝修後之石材切鋸磨耗處,應再 防護劑塗佈一次,以避免銹黃擴散至表面,形成 污染。 - 52 - 第四節 污 斑 石材是多孔性的物質,對於茶、咖啡、醬油、墨水長時間滯留在石材表面,很容易就會滲入石材內部造成污染,影響石材外觀。此外,石材在施工安裝時,使用不當的施工材料或不良工法,亦可能造成污染,如殘餘水泥粉、膠布的黏著劑、填縫劑選用不當等(如使用Silicon系填縫時,常常發生淡黑色的污染,這種污染是沿著縫邊的帶狀污染,寬度可達數公分以上,這是因為在Silicon系填縫劑裏含有少量未硬化低分子量Silicon滲透到石材所造成的)。 避免污斑形成的預防措施: - 53 - 一、石材在安裝前,宜先施作防護劑,特別是安裝於高污 染的環境,如廚房、餐桌等,預作性防護施作更形 重要。品質好的防護劑具有撥水撥油的特性,因此 可以防止大部份的污染源滲入石材內部。 二、石材在安裝時要非常細心,避免施工人員將檳榔汁、 茶水等污染源污染石材,或是其他施工機具因為漏 油而造成石材的污染。 三、當石材受到檳榔汁、茶水、油脂等的污染,要立刻清 洗,除去污染。因為污染時間愈久,污染範圍越深 愈擴大,愈難清除。 - 54 - - 55 -