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石材养护剂的分类及特性探讨

第一节.养护剂的种类和发展
随着建筑养护的发展历史,广义的建筑石材养护剂电经历了一个从单一到复杂、从通用到专用的发展过程:
最早的养护剂一石蜡,仅在被养护物表面形成致密的腊膜,阻隔水、油等的侵入,对石材起到养护作用。但石蜡将石材的微孔完全堵塞,妨碍了石材的透气性。聚集在石材内部的湿气无法排除,导致石材病变,从另一角度又破坏了对石材的养护。
石腊膜易污染,形成腊垢,不易清洗;石腊膜易挥发、易磨损,需要经常要打蜡,劳动强度大。如果打蜡次数增多,还会加深石材面的颜色,造成石材表层的损害。石蜡养护只局限于地面,根本谈不上高空作业来养护建筑物立面。因此石蜡被称作“暂时性”的养护剂。
第2代养护剂一非渗透性涂料又可分无色系列和带颜料系列,它们在石材表面形成了密致养护膜,具有和石蜡相比,具有较好的耐污性、较长的使用寿命和较广的使用范围,是一种“永久性”的养护剂。
尽管这种膜层防水性能较好,可以阻挡外界的污染,但透气性差,使石材内部的湿气难以排除,易导致石材病变。涂料表面膜层会改变石材的表面的风貌:抗紫外线、耐老化性和持久性差。容易磨损、时常要修补;由于采用的溶剂易挥发、易燃、有毒性,在施工时可能造成对人体的伤害或环境污染,因此不是一种理想的建筑养护剂。
第3代养护剂一渗透性涂料,其养护原理是基于对石材的渗透作用,在被养护物的表层和内部微孔表层形成养护膜,既能出色地防止多种污染物的进入,又不大影响石材的透气性,可以避免石材内部湿气滞留而造成的石材病变;灰尘和污染只能浮于石材表面,清洗方便,用清水擦洗即可。抗紫外线、耐老化性和持久性较第2代养护剂要好。
但在被养护物表面成膜,不同程度上会产生一定的遮盖力,可能会改变建筑物表面原有的风貌和特色,限制了在纹理丰富、色泽多彩的石村上的应用。这种养护剂有溶剂型、水性和乳液型等三种。基本上形成了建筑物养护剂区别与其他油漆或涂料的独特性能。  第4代养护剂一浸渍性养护剂,是一种含固量10~30%的液体,完全不同于第3代的渗透性油漆,其养护原理是利用其强有力的渗透作用,不在被养护物表层成膜,渗入被养护物的内部微孔,形成纳米级球状结晶养护层,既能出色地防止多种污染物的进入,又不影响石材的透气性,完全避免了石材内部湿气滞留造成的石材病变;灰尘和污染只能浮于石材表面。清洗方便,用清水擦洗即可。
它具有极佳的抗紫外线能力、耐老化性和持久性,使养护时间更长,可达30-50年。由于在对被养护物表面不成膜,对被养护物没有遮盖性,不改变建筑物表面原有的风貌和特色。这种养护剂可分为溶剂型、水乳液型两种。
国际上风行的第5代产品一环保型浸渍性养护剂,和第4代产品相比,它遵循了环保和卫生防疫的要求,更重视对周围环境的影响。具有施工养护简便、不易燃、安全、使用前后石材的变色系数小等特性。从真正意义上达到了既养护了原有的被养护物、又不产生新污染的境界,为养护环境增添了新的途径,因而被称为“绿色环保型建筑养护剂”。形成了区别于其他油漆或涂料、具有独特性能的建筑物养护剂。
这种养护剂也可分为溶剂型、水乳液型等两种类型。水乳液型以其无毒和不燃的性能取信于用户:但溶剂型产品在符合有关环保标准的前提下,采用了低挥发性的溶剂,具有良好的渗透性能和对施工环境的适应能力,不用表面活性剂,抗紫外线能力、耐老化性和持久性更强,也是水乳液型产品难以相提并论的。
第二节.产品的养护原理、特点
环保型浸渍性养护剂涂刷于被养护物材料表面上,依次经历了如下三个阶段:
第1阶段是渗透过程,即按照“毛细孔原理”,通过表面的微小气孔,渗透进入材料内部的表层。该阶段的表象是养护剂被材料“吸附”。
第2阶段是填充过程,‘已是渗透过程的深化,即因产品具有足够的柔顺度,将沿着材料内部的毛细气孔主脉,渗透进入支脉,在材料内部具有—定深度的表层范围内均匀分布,渐渐充满整个被渗透区域的微小毛细气孔,并贴附在孔内。该阶段的表象是“浸润”,一般通过涂刷2遍,可以使材料的浸润达到饱和。需要指出的是,因材料表面性能各异,各种材料的吸附能力也不同,甚至同种材料,因产地不同,所具有的吸附能力也大为不同。这其中石材最为复杂,须通过反复实验才能确定针对该特定材料的用量,而砖的吸附能力最强,有的能达到(深度)1]厘米。
第3阶段是结晶过程,即充分浸润材料内部的液体,沿着微小毛细气孔开始结晶成直径约为10-6mm的微细结晶球体,并逐渐充满被浸润的毛细气孔主脉和支脉。微细结晶球体之间有“气路”。其大小约为水珠直径的千分之一,从而使水珠难以通过材料表面的微孔进入材料内部,亦即具有防水功能;同时,因其大小又为空气分子的100倍,从而能使材料内部原有水汽的蒸发,能顺利地沿着“气路”,运行到材料表面,并彻底排出,亦即具有不妨碍材料“自由呼吸”的功能。该阶段的表象是材料的多孔隙间形成一道致密的养护层,在养护材质正常透气性的同时,出色地防止多种污染物的进入。
目前,优良的环保型浸渍性养护剂大都以硅氧烷聚合物、硅—丙共聚物或氟硅氧烷聚合物为基础料,加上固化剂、催化剂等助剂配制而咸。为了增加流动性和渗透性,又必须以溶剂或水作为载体,制成含固量10-30%的液体,形成溶剂型、水乳液型等2大系列产品。因大部分聚合物—基础料不溶于水,故水乳液型产品还要加入表面活性剂作为分散剂,大多数表面活性剂是长碳链的有机物质,它的存在要影响产品的抗老化性能。
经环保型浸渍性养护剂产品处理后的石材,通过对比性试验可归纳为相当低的水吸收率、保持对水蒸汽的渗透性、深的浸渍性、耐久性、无遮盖、无光泽、抗老化、不泛黄色、无污垢附着等共同特点。
环保型浸渍性养护剂产品一个更深层的优势在于:绝好的多功能性,可用于浸渍一个宽广种类的建筑材料如天然的石料(用硅酸盐或碳酸盐作粘合剂)、陶器、屋顶、水泥黏结材料(混凝土、石棉水泥、水泥黏结的灰泥)、石灰黏结材料(充气混凝土、石灰沙岩、石灰灰泥)。
环保型浸渍性养护剂产品的应用范围也极其广泛,可以包括:建筑材料、文物和涂料的浸渍和养护;建筑立面注入和修补(靠注入、涂刷、喷徐);墙壁的防湿气—渗透(依靠注射);天然石的保存和修补;建筑材料在设备里的注入;矿物和石膏的添加剂;底漆和颜料的添加剂等。
在石材的(干挂/湿贴)施工工艺中,或采用金属固定件,或采用水泥砂浆作黏合剂,加剧了石材的污染,因此在石材的背面和接缝(共五个面)处涂刷养护剂,形成了一层良好的憎水、透气和耐酸碱的浸渍层,清除石材表面的养护剂浮粉后,既不影响水泥的粘结力、又能抗击水泥和金属铁对石材的侵蚀和污染,可有效地防止各种“石材病”。经实践证明在“干挂/湿贴的施工工艺”中,预先用浸渍性养护剂刘石材加以养护,效果十分明显。

第三节.产品的选择和比较
目前养护剂市场处于上述5代产品并存、良莠难分、无序竞争的格局。判定一种石材养护剂的好坏,主要从产品的使用性能、施工性能、环境评价、产品稳定性、品牌信誉和价格等诸多方面加以评价。
—般可以通过下面三种方法判定:技术资料(包括产品说明、注册商标、中外权威检测机构的认证、检验报告或质保书、产地证明、报关单等);感官测试(如目测是否无色透明?摇动液体是否有不均一现象?是否有刺激性嗅味?对于无色、无刺激性嗅味和均一的产品,可能是较为上乘的产品);实验判定(被涂材料表面的涂刷实验:进行防水、防油,防墨水,用湿的水泥沙浆做防污实验;餐巾纸的涂刷实验:更迅速判定其防水(防污)、透气、变色、防酸碱,柔顺、无毒性等特点。在涂刷晾干后,用滴水成珠和是否浸润透水,来判定其防水性:用折叠和揉搓,判定其是否具有优良柔顺度;蒙于鼻孔附近的面部,是否能舒畅地呼吸,判定其透气性:在条件需要及允许的情况下,在涂刷过产品的容器内还能养鱼,说明其无毒性。通过实验.加深对产品的直观印象)。通过上述三步判定,基本可以从众多养护剂产品中找到优质的产品,如要进一步判定产品的技术性能和指标,可找专业机构分析、出具综合检验报告,更有权威性。
现在,市面上对环保型浸渍性养护剂的争议,集中在溶剂型和水乳液型产品的比较上
为了有可比性和说服力,以法国的某公司的养护剂产品PELICOAT PRO WALL研制过程为例加以说明。
该公司用同一种硅氧烷共聚物作为基础料,分别用水和矿物油作为载体,配制成溶剂型试样PRO WALL #1和水乳液型试样PRO WALL #2进行比较。
经过综合评价和市场试销后,该公司还是以选用了溶剂型PRO WALL #1的试样作为养护剂的定型产品。尽管水乳液型产品无嗅、无毒、不然,环境评价较高。但在使用性能、施工性能上与溶剂型产品,相比,总要逊色一些。因此,更今溶剂型产品在符合环境养护标准的前提下,以其优良的技术指标和施工性能继续称雄于市场上。据说养护剂PRO WALL对建筑物养护的持久性,按法国的环境状况预期持续有效期可达50年。
由此可见,目前对于环保型浸渍性养护剂而言,溶剂则和水乳液型产品只能处于并驾齐驱、旗鼓相当的局面。