“水斑”是石材表面出现的不易自然干燥的湿痕，是石材湿法粘贴(即直接用水泥沙浆粘贴)后最经常见到的石材病变之一。水斑严重影响石材的装饰效果，用物理或化学方法清除水斑都比较困难，往往要耗费大量人力物力，有的甚至不得不更换石材。然而，石材的安装在墙面和大部分地面，许多情况下都离不开湿法粘贴。因此，了解水斑形成机理，并由此采取恰当的预防措施，以避免出现水斑已经成为广大业主和施工单位十分关注的技术问题。为此，我浙江大学化学系石材研究室进行了一系列实验研究，本文主要分析了水斑形成的原因，验证了一系列预防措施，提出了一种简单可行的检测石材防护剂预防水斑效果的实验方法。

　　1实验

　　为了研究水斑形成机理和防护剂预防效果，我浙江大学石材化学研究室模拟石材大面积湿法粘贴情况，设计实验方法如下：

　　1．1水斑制作实验：用容积为(160×160×25)mm宽边盒子，将(240×240)mm塑料薄膜从盒顶水平放下，四边保留等宽，放人10mm厚水泥砂浆(水泥和沙子按1：2．5用水进行配制)，震动平整，垫入8mm高小石垫，将(150×150×20)mm石材样品底面朝下密贴于水泥砂浆上，水泥砂浆将没至石材厚度的约1／2处，将塑料薄膜四边覆盖石材表面边沿5mm，用塑料胶带密封四周10mm，确保封闭水泥砂浆的水蒸汽通道，放置7天，每天定时称重，记录，观察试样表面状况，显微拍照，取样分析。


1．2水泥中过量盐、碱和添加剂影响实验：将定量盐、碱或添加剂分别混入水泥砂浆，按1．1．方法制作试样，观察试样表面状况，记录，显微拍照，取样分析。
　　1．3防护剂效果实验：将石材防护剂(底面防护剂或饰面防护剂)按要求涂覆石材样品，干燥后按1．1．方法制作试样，观察试样表面状况，记录，拍照。

　　2水斑形成原因
按照1．1．水斑制作实验和1．2．水泥中过量盐、碱和添加剂影响实验方法，只要密封状况良好，在国产芝麻白(G3503)和美国白麻(A14)等天然花岗石样品上水斑将如期出现。经显微镜观察和取样分析得到如下结果和推论：

　　(1)、碱一硅酸凝胶体：显微镜可明显观察到水斑的凝胶类物质，取样分析表明从石材底面迁移到表面的水泥凝固物中凝胶类物质占70％以上，x射线衍射、核磁共振等实验表明水泥的凝胶体为层(网)状结构，其比表面积达到200～600cm2／g，凝胶孔的大小为15～3oA，仅比水分子大一个数量级。这些凝胶体具有较强的吸水性和一定的水渗透性(渗透系数约为10 ends)，它们占据在石材表面层的微孔隙中。凝胶体极细小的微孔中吸附着水分，呈现出半透明状，使表面光的反射率发生变化，粗看起来很象是石材被润湿了。

　　(2)、吸湿性盐、碱： 在水泥中加入NaC1、NaOH、CaC1 、i乙醇胺等水溶性盐、碱或水泥添加剂，表面取样分析表明它们也迁移到了石材表层。这些盐、碱或水泥添加剂随着凝胶类水斑的出现而加重了水斑现象，甚至出现了盐、碱斑痕一水泥细集料中的碱性氧化物包括Na O、K O等，其碱含量一般大于0．6％，有的达到1．5％，当它们与水混合后水解生成氢氧化钠、氢氧化钾等水溶性碱类，这些碱继续与粗集料中的白云石粉等反应(碱一碳酸盐反应)生成碳酸钠和氢氧化钙等盐、碱，或者与粗集料中的非晶型活性二氧化硅(SiO )反应(碱一硅酸反应)生成碱一硅酸凝胶体(C—S—H凝胶等)。另外，许多水泥添加剂，如早强剂和抗冻剂等都能带入可溶性盐类(如氯化物等)。实验证明湿法粘贴后水泥水化反应中过量的碱、生成的盐、以及各种添加剂带入的可溶性盐、碱，都可以通过毛细作用迁移到石材表层。由于易潮解盐、碱具有较低的水蒸汽压，它们将吸附空气中的水分直至达到与外界水蒸汽压的平衡，而石材微孔隙产生的附加压力(微孔毛细现象)使平衡更加有利于吸附更多的水分。因此，不论外界天气如何，石材表面层的水总是很难干燥。


　3水斑预防措施
　　(1)、水泥成分的影响：我们用不同类型和品牌的水泥进行实验发现，各种水泥都会出现水斑现象， 包括硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥等。但是某些劣质水泥碱含量和某些有害杂质含量严重超标，明显导至更多的吸湿性盐、碱迁移到石材表层，甚至出现锈斑等其他斑痕。因此，建议使用可靠品牌的水泥。

　　(2)、水泥中水含量的影响：将水泥和沙子先按1：1配好(考虑到沙子的沉降)， 分别再加人0．3，0．4，0．5，0．6份水，实验发现水泥沙浆中水含量越高， 样表面出现水斑的速度越快，水斑现象越严重?因此，建议石材湿法粘贴时应尽量减少水泥中水的含量和水泥沙浆的用量，即可使用半干水泥或在石底面刮浆的方式粘贴。

　　(3)、水蒸汽通道的影响：实验发现若在水斑制作实验中，不让塑料薄膜覆盖到石样表面，即保持石样四边呈不封闭的敞开状态，水斑将不会出现。主要原因是水泥中的水分能够从石样四周蒸发，石材微孔对水溶液的毛细管提升动力减弱，使水泥水化反应产生的凝胶和碱、盐无法迁移到石材表面。因此，建议在石材湿法粘贴时可设计和预留适当数量的水蒸汽通道，这是避免出现水斑的有效措施之一。


　　(4)、水泥添加剂的影响：如前所述，实验证明湿法粘贴后水泥中的各种水溶性添加剂的盐、碱离子都可以通过毛细作用迂移到石材表层。另外，我们还实验了添加石膏粉和粉煤灰等吸湿性固体材料．未发现明显的预防水斑的作用。也实验了添加丙烯酸乳胶和水玻璃等防水胶，发现它们降低渗透性的能力有限，相反增加了清除水斑的难度。因此，建}义在石材湿法粘贴时应尽可能避免盲目使用各种水泥添加剂。

　　(5)、石材底面和饰面防护剂的预防作用：石材防护剂按使用部位可分为底面型和饰面型两大类。按成膜特性又可分为成膜型(或封闭型)和渗透型(或透汽型)。成膜型防护剂能够在石材表面形成一层薄膜，阻止吸湿性盐、碱或水泥凝胶体进人石材，往往作为底面型防护剂使用(例如，浙大fy72石底防护剂)；渗透型防护剂，一般不会改变石材的外观，靠界面张力阻止液态水的渗人，并保持天然石材对于水蒸汽的呼吸功能，往往作为饰面型防护剂使用(例如，浙大P52水性多功能防护剂)。对于底面型P72和饰面型P52石材防护剂单独使用和组合使用的典型实验结果见表1
　　由表1可知，不正确地使用石材防护剂将起不到防护效果；饰面型防护剂难以替代底面型防护剂的作用，但有加强的阻隔水渗透的作用。
　　总之，防护剂预防石材水斑的效果可由本工作所提的实验方法来测定，本实验方法简单可行，石材防护剂用户可根据需要对所购产品进行预防效果检测。当然底面型防护剂还应进行粘贴强度检测：

　　4结论

　(1)、水斑形成的原因是：用水泥湿法粘贴石材时，碱一硅酸凝胶体和盐、碱等吸湿性物质渗入石材内部后，使石材表面产生的不易自然干燥的湿痕。
　(2)、预防石材水斑的措施有：①避免使用劣质水泥；②尽量减少水泥中水的含量和水泥沙浆的用量；③预留水蒸汽通道；④不要盲目使用水泥添加剂等。
　(3)、必须正确使用石材防护剂和使用可靠的防护剂。任何防护剂预防水斑的效果可用本工作所提出的实验方法来测定。