天然石材泛碱防治措施研究

周文君 李军娟 李朋远

（1 深圳文科园林股份有限公司；2 深圳市东华园林股份有限公司）

1 引言

天然石材在安装一段时间后，石材板块表面会出现似“水印”一样的斑块，随着时间推移，特别是镶贴面反复遭遇雨水或潮湿天气，内部水从板面或板缝析出，或外部水从板面、板缝侵入后积存一定时间又反向析出，导致天然石材的水斑逐渐变大，并在板缝连成片，板块颜色局部加深、光泽暗淡，板面或板缝析出白色的结晶体，长年不褪并愈发严重，严重影响石材观感效果，此种现象称为石材泛碱现象（见图1）。根据形成时间、以及化学物质的不同，还可分为一次泛碱和二次泛碱，一次泛碱是由于水分将碱性物质带到石材表面后凝结沉淀形成发粉状物质，氢氧化钠和氢氧化钙等活性碱性物质与空气中的二氧化碳和硫化物等反应生产的化合物形成二次泛碱，往往一次泛碱容易清理，二次泛碱难以清理[1,2]。

图1 石材泛碱现象

石材泛碱是园林景观铺装工程的质量通病，其危害主要体现在：①观感体验差，泛碱产生的白色物质，严重影响石材装饰观感效果；②使用寿命低，泛碱造成石材病变并影响其使用寿命，及基层结构强度；③维护成本高，后期清洁费时费力，严重时甚至要求返工重做，提高工程成本；④客户满意度低，严重降低业主满意程度，影响企业口碑。为保证工程质量和观感效果，减少维修维护费用，提高业主满意度，我们有必要彻底分析清楚石材泛碱的成因，制定和落实切实有效的防范和治理措施。

2 天然石材泛碱成因分析

2.1 石材的多孔性为泛碱提供了物质通道

天然石材结晶相对较粗，密布着纳米级、微米级的毛细孔、微裂隙，为粘接材料中的水、碱、盐等物质的渗入和析出并形成泛碱提供通道[3-5]。

表1 常见石材孔隙率

2.2 粘结材料中的盐碱成分为泛碱提供了物质来源

粘结材料主要包括水泥、骨料、添加剂等，在长时间接触水分的情况下，水泥中的氢氧化钠、氢氧化钙等碱性物质溶解到水中，并且沿着遍布石材的毛细孔、微裂隙，在毛细作用、水的蒸腾作用下运动至石材表面或缝隙中析出[6]。随着时间的推移，水分迅速蒸发掉，碱性物质就会凝结、沉淀在石材表面和板缝表面，并和空气中的二氧化碳、硫化物等成分发生化学反应后，生成碳酸钙、硫酸钙、氢氧化钙等，并且会逐渐饱和析出白色结晶体。

2.3 水分为泛碱物质的迁移提供了载体

碱性物质只有溶解于水中，才能伴随水分的运动而运动。水分通过蒸腾作用和毛细作用，将碱性物质携带至石材表面而形成泛碱[3]。水分的来源又包括直接来源和间接来源。直接来源是指拌和水泥砂浆时水灰比过高产生的过量的水分。间接来源是指石材铺装完成后，当雨水或者其他外来水渗入石材底下的砂浆，从而形成的水分。

3 防治措施研究

石材泛碱的防治不仅是一个技术问题，需要采用技术手段进行防治，同时它也是一个工程管理问题，涉及到设计、施工及管养的多个阶段综合防控，才能有效保证减少泛碱问题发生。

3.1 设计防控

进行合理的设计，能够在源头有效减少石材泛碱的发生，在工程投资控制允许的情况下，可按如下原则进行设计：

⑴室外部位选择吸水率低且物理性能更有利于防泛碱的石材。

⑵室外非地面部位石材铺贴形式宜设计为干挂。

⑶水景中的面层石材宜设计为大板（异型石材按实际需要），减少石材拼缝。

⑷石材湿贴时，无论是水景、室外建（构）筑物、室外地面，基面均宜设计防水层，阻断基层水分进出通道，减少析出泛碱物质机会。

3.2 施工管控

石材泛碱不仅是技术问题，同样属于工程质量问题。施工阶段，不仅要从技术手段或方案方面防治泛碱的产生，施工管理也同等重要，从施工管理层面也能尽可能减少泛碱的发生。

3.2.1 泛碱防治技术手段

根据石材泛碱的产生机理，分别从泛碱通道、材料以及水分载体三个方面进行技术处理，从技术层面采取有效措施防止泛碱产生。

⑴阻断石材泛碱通道

①背涂防护：即在石材背面和侧面背涂专用防护剂，该溶剂渗透到石材结构的微细孔隙中，形成一层致密的涂层，使水、Ca(OH)2、盐等其他物质无法侵入，切断了泛碱通道。

②外露表面防护：根据石材的使用部位选用防水型、防污型、防油型专用防护剂进行涂刷，其作用是密封石材结构之间的空隙，从而达到防水、防污染、防侵蚀的目的。

③背胶防护：石材做好防护层后，在铺贴前应在石材背面涂刷树脂胶，再贴玻纤网格布，形成抗拉防水层，既可起到防水加强作用，也增加了石材背面粘结力[7]。

⑵选择低盐碱材料

当材料中含有碱性物质以及这些物质由内向外扩散的通道，都会引起泛碱，因而合理选材，从源头上切除泛碱根源显得尤为必要：

①可采用石材化学胶粘剂，减少水泥碱性材料用量[8]。

②室外石材镶贴宜采用水泥基商品胶粘剂（干混料）等专用低碱粘结剂，能大大减轻水泥凝结泌水，大幅减少Ca(OH)2、盐等物质生成。

③室外台阶、水景及其他长年流水面不得采用水泥砂浆作粘结材料。

④当采用水泥砂浆作粘结材料时，尽量使用高标号水泥及淡水河沙，以减少含碱物质[9]。如受条件所限只能采用海砂时，海沙氯离子含量必须小于0.6‰。

⑤填缝剂材料尽量采用硅酮密封胶或低碱填缝剂。

⑶防水处理

①找平层

尽量使用低碱性的水泥砂浆找平，只预留规范允许的最薄粘结层厚度，减少进水藏水隐患。

②防水层和保护层

水景、室外建（构）筑物、室外地面在找平层完全干燥后，做好完整严密的防水层和低碱性的保护层，既避免雨水、地表水渗入基层，也阻断基层毛细水上返通道。

如防水层采用水泥基聚合物防水涂膜时，在严格采取施工保护措施保证防水层不被后续工序施工破坏的前提下，可以不再设保护层，直接镶贴石材，以减少泛碱源。

③减水添加剂

研究表明，采用硫铝酸盐水泥，并添加硅粉、减水剂、憎水剂、HPMC 等添加剂可显著降低泛碱现象[10]。

3.2.2 施工管理把控

⑴施工前管控

①石材防护前，必须保证完全干净干透，不要残留水分于石材内。

②大规模施作石材防护剂前，应先对样板进行水渗漏试验，达到要求后再规模实施。

⑵施工中管控

①石材涂刷防护剂时，每道涂刷层之间的涂刷方向应相互垂直，让防护剂充分渗入石材堵塞孔隙。涂刷防护剂期间要避免雨水或严重潮气侵蚀石材。

②石材涂刷或浸泡防护剂时一定要均匀饱和，石材吸水率不同确定不同的防护剂用量；

③石材涂刷每道防护剂要保证科学架空阴干养生足够长的时间，切忌烘干抢时。

④确保粘结层材料挤压密实，降低水分渗入机率，阻断泛碱物质析出通道。

⑤采用水泥砂浆材料时，应严格控制水泥砂浆用水量并掺入减水剂，并在镶贴过程中敲振密实，不留孔隙。

⑥室外立面石材灌浆镶贴法时，应在石材板立好后灌浆前，对石材拼缝进行严格密封填缝。

⑦石材镶贴完成后，板缝应尽快清理干净，采用密封胶或专用低碱填缝剂勾缝。

⑶施工期保护措施

①室外石材镶贴完成及勾缝后，应及时将石材清理干净，然后全面积喷涂或涂刷适宜石材外露表面使用的专用防护剂。

②施工过程加强石材材料、成品保护工作，防止石材表面防护层被破坏，避免被铁质材料、含碱成分的土壤或者水污染。

③在石材镶贴施工过程中应注意防止被雨水或施工用水淋刷，下雨时要用防雨布（彩条布）覆盖。发现有进水、积水时，应彻底将积水排除后方可继续镶贴。

3.3 养护期管控

对于泛碱这一问题，应本着“提前预防为主，事后处理为辅”的原则，维护管养过程及时发现问题并进行处理，防止病害扩大，造成更大的经济损失。

⑴室外地面、石材道路在投入使用期间，石材表面防护剂不可避免地会被磨损、破坏，宜每隔半年将石材彻底清洗干净，修补勾缝，并涂刷适宜石材外露表面的专用防护剂。

⑵在发现石材出现泛碱时，分析发生泛碱现象的所有可能原因，确定原因后制订相应的泛碱处理方案。

⑶如需对石材进行更换，应严格按施工期间石材镶贴防泛碱工艺进行施工。

⑷如需对石材进行切割、打磨，应在切割、打磨完毕后，及时喷涂或涂刷适宜石材外露表面使用的专用防护剂，喷涂或涂刷时注意要与未打磨石材防护层保持一定的搭接宽度。

⑸对已污染和病变的石材，应分清石材种类和性能，选用合适且优质的清洗剂，避免处理无效或加重石材污染甚至腐蚀石材。

4 结语

天然石材具有泛碱的天然内因。但从其产生的机理出发，通过技术手段可以解决石材泛碱的技术难题。天然石材泛碱病害的防治是一项系统工程，技术手段是前提，但为了有效减少泛碱的发生，还需从设计、施工管理以及养护阶段等多个阶段共同努力，以设计手段为先导，加强施工阶段的质量管理，以及养护阶段的有效保养措施，真正综合保障泛碱措施的落实生效。