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宁波厂家细说北京遗产建筑石材的清洗技术

日期:2018-10-26 / 文章来源:

宁波厂家细说北京20世纪遗产建筑石材的清洗是进行保护修复的一项重要内容,但也一直是个备受争议的问题,虽然清洗技术效果显著,对于保护建筑及其所使用的石材具有重要的作用。但是由于清洗过程是不可逆的,而且在清洗过后通常需要对清洗部分进行养护,若处理不当便会对遗产建筑造成二次破坏,因而对于清洗方法的选择要慎之又慎,没有哪种清洗方法是万能的。为了更好的保护遗产建筑,同时最大程度的发挥清洗技术的优势,在清洗前我们还需要考虑以下因素:

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(1)石材的成分结构,以及表面污垢的组成成分和结构。
(2)清洗技术的成本、工期长短、以及季节变化等问题。
(3)在符合遗产建筑保护修复的原则下进行。
(4)详细了解各项清洗技术的优缺点、适用性等特点,从而做出科学选择。
(5)清洗前先要进行小范围的实验,达到满意效果在全面清洗。
(6)整个清洗过程要可控,发生任何意外可以随时终止。
(7)需要化学清洗的部位,要严格控制清洗时间。
(8)清洗过程要尽量避免可溶盐等副产物的出现,对建筑造成二次破坏。
(9)清洗过程不能造成石材机械性损坏,如开裂、剥落等

石材清洗技术概述
1、水清洗法水清洗法是现阶段最廉价、成熟和破坏性最小的清洗方法,对去除大理石等较为光滑表面的污垢很有效,但对于有机色斑、油斑等渗透性较强的病害就无法快速去除。水清洗法还可以有效清除石材表面的可溶盐,但处理效果的好坏主要取决于操作方法。最大缺点是有可能造成潮湿性破坏,因此,在清洗过后应尽快吸干残留在石材表面孔隙中的水分。另外,水清洗法受季节的限制,不宜在北方冬季使用。水清洗法主要包括低压喷水清洗、高压喷水清洗、高压蒸汽清洗、雾化水淋四种方法
低压喷水法的清洗过程较温和,效率较高,缺点是清洗过程浪费能源,尤其对水资源的浪费过大,同时容易导致水份渗入到石材内部,产生可溶性盐等病害,很难达到令人满意的清洗效果。高压喷水法是对低压法的改进,提高了清洗效率的同时,又降低了对水的消耗,是一种高效廉价的清洗技术,缺点是高压水流会对石材表面造成磨损,且操作人员无法控制,因此对于遗产建筑或是带有雕刻部分的工艺精细的石材构件要根据情况谨慎使用。蒸汽清洗法环保高效,近年来已广泛应用于各种文物历史建筑的外立面石材、石雕等处的清洗工作中,清洗时节能节水,瞬间干燥,不会造成潮湿性破坏,且冲击力小,不会对已破损的石材造成进一步破坏,对于清除石材表面尘垢、微生物病菌、尤其是光滑表面的油污有良好的效果。缺点是高温蒸汽会使石材内部受热膨胀,扩大原本存在的一些裂缝而受损,同时对于粗糙石材表面的油污清洗效果不佳。雾化水喷淋法是将雾化的去离子水缓缓喷洒到石材表面达到清洗效果,优点是清洗效果好,雾化水覆盖面大效率较高,不易渗水并且几乎没有冲击力,对渗透性病害有较好的清洗效果,适用于大部分石材的清洗,是近年来较为提倡使用的一种良好的清洗技术。宁波厂家细说北京遗产建筑石材的清洗技术
2、喷砂法喷砂法操作简单、清洗过程无化学残留,效率较高,但是在去除石材表面污垢的同时也会对石材造成难以避免的磨损,从而导致石材加速风化的后果,常用的喷砂法有干喷法、湿喷法和旋转喷砂法。干喷法是最常见的喷砂清洗法,原理和喷水法类似,是将石英砂砾喷射到石材表面,但是这种方法会严重磨损石材表面,尤其对带有雕刻和精美细部的石材构件造成极大的破坏,因此对于20世纪遗产建筑来说应避免使用此方法。湿喷法是在干喷法的基础上将水与石英砂砾一同喷出,这种方法清洗效果较好,没有灰尘,但是依然会对石材造成轻微磨损,且清洗完要及时进行养护,防止水的介入,造成二次破坏。旋转喷砂法是通过磨砂钻头对石材进行旋转研磨,此方法对石材表面损害较大,顾不适宜用在20世纪遗产建筑石材的清洗工作中。
3、化学清洗法化学清洗法是针对不同的病害污垢,采用与之相对应的试剂通过物理或化学作用达到清除效果,对于渗入石材内部的顽固污迹清洗效果明显。但是化学清洗法需要注意对周边无需清洗部位的遮蔽保护,以免受到腐蚀损伤,同时要及时处理清洗后的残液,以免对环境造成破坏。化学清洗通常分为酸性清洗、碱性清洗、表面活性剂清洗以及有机溶剂清洗四大类。酸性和碱性清洗抱I虽然能够对石材表面出现的锈黄斑、油污等顽固污迹有较好的清除作用,缺点是这两种清洗方法都会对石材产生腐蚀,且有化学残留或者改变石材色彩,加速石材的劣化,因此,除非在必要条件下,可使用弱碱性溶液进行油污清洗,一般不建议使用。表面活性剂一般M中性,对各种类型的油脂有较好的清除能力,尤其是对不可皂化油的清除。清除过程是通过降低被清洗物体的表面张力,从而使污垢分散、脱离,清洗效率高且不会随外界温度的降低而下降。宁波厂家细说北京遗产建筑石材的清洗技术
有机溶剂对油脂的溶解能力较强,可去除各种石材上的油迹。缺点是清洗过程中会释放有毒气体,应选择毒性小、挥发度小、溶解油污能力强、同时在水中的溶解度大的有机溶剂,以便于后续的水清洗。
4、激光清洗法激光清洗是旨前已经较为成熟的一项石材清洗技术,它有着传统清洗无法比拟的优势,省肘省力、节能节水,安全丑易控制,不会对石材表面造成损伤,清洗效果令人满意其原理宁波厂家细说北京遗产建筑石材的清洗技术
一是通过激光脉冲在石材表面产生共振,使表面污垢碎裂脱落;二是激光产生的热能使污垢受热膨胀,克服对石材的吸附力而脱落;M是激光产生的高温使污垢蒸发、气化或分解。激光清洗方法常用的有干洗法、激光+液膜法和激光+惰性气体法,还有一种综合法(激光+化学清洗),目前仅用于石质文物的清洗但是激光清洗法也有局限性,对于渗入性病害的清洗不如化学清洗法效果好,而且成本问题也一直是制约激光清洗技术推广的重要因素,目前尚无建筑石材专用的清洗设备,且我_文物部门所用的激光清洗设备都是国外产品,价格高、维修不便,另外现有的激光情洗设备还无法做到小型化、便携化,无法高效完成大面积清洗工作,希望随着科学技术的发展,能够推动激光清技术广泛高效的使用。
5、超声波清洗法超声波清洗法是采用特殊的电机广生M频声波,在与水接触时,水剧烈震动破碎成许多微小的雾滴,从而使石材表面污垢被震碎、吸附达到清除目的,目前该技术适用于小型的石构件,且需要提前将构件表面用水浸湿。从微观角度观察超声波I青洗对石英砂杂质清洗的效果,用扫描电镜对比清洗前后石英砂的不同状况,观察发现经过清洗的石英砂表面上有的粒子杂质明显少于其被清洗之前。
应用X射线能爨色散光谱仪(EDX)分析经超声波清洗前后石英砂表面上颗粒物的化学成分,结果表明清洗前石英砂颗粒物由主要成分二氧化硅(Si〇2)和碳(C)、镁(Mg)、铁(Fe)、铝(A1)、磷(P)等杂质元素组成。清洗后的EDX结果显示颗粒物的成分全部为Si〇2,说明超声波清洗法对石英砂表面吸附的杂质元素的去除效果显著超声波清洗也是一种借助于高科技精准高效的清洗方法,清洗过程对石材不会造成损害,大大降低了被清洗建筑石材受到二次破坏的可能性。
尤其是对于形状复杂、难以清洗的石质雕刻构件上病害,由于超声波清洗法可以不受石材形状的限制,因而较之其他清洗方法有明显优势。虽然超声波清洗技术己经广泛的应用于医疗、业等各个领域,但是尚未有专门针对建筑石材的超声波清洗设备,因此该技术的使用成本依然很髙,同激光清洗技术一样,这些新兴的高科技清洗技术还在不断的发展中,希望未来能使其高效且价格低廉,从而广泛的应用于建筑石材的保护修复领域。
6、敷剂吸附脱盐法自然界中的水分渗入石材内部会使可溶盐析出形成盐结晶,导致石材产成盐碱斑、锈黄斑和白华等病害9在对石材进行清洗之后,也会产生可溶盐,要及时进行排盐处理和养护敷剂吸附脱盐法可以在不破坏石材结构及性能的前提下,有效去除建筑石材表面及内部的可溶盐。
另外,还可以清理由其他方法清洗后,在石材表面留下的水迹、诱斑等
剂的作用主要是保持石材表面与水接触的时间,同时降低水对石材的渗透。具体操作方法是用纤维类的材料做吸附剂(如纸浆、纸巾、脱脂棉、木浆、海泡石和活性白土等粘土矿物),吸收去离子水后,敷贴于要清洗的石材表面,为防止水分蒸发过快,可以在敷剂上覆盖塑料薄膜。经过一定时间后揭开薄膜,随着敷剂内水分的蒸发,使石材内部的盐分被水吸附逐渐向外迁移到敷剂表面形成结晶盐,多次重复操作后,通过检测吸附材料的电导率恒定时,说明清洗到位。敷剂吸附法的效果好,但是操作过程往往要重复进行几次乃至几十次,因此需要找到吸附性能更加优越的吸附材料,提高清洗效率。
7、离子交换树脂法离子交换树脂清洗法是利用离子交换树脂的活性化学基团与污染物分子发生相互作用,达到清除建筑石材表面污垢的效果。通常的做法是将离子交换树脂制成糊状膏体贴敷于污垢处。根据离子交换树脂活性化学基团的性质,可以选择性地溶解某些特定的污染物,例如硫酸盐、硅酸盐、硅石等。该方法对于石材表面薄层钙质污垢和由可溶性盐类及碱类引起的病害(白华、盐碱斑、水斑)有很好的清除效果。利用离子交换树脂法处理由大气污染及酸雨形成的硫酸盐垢,在理论上不会对被清洗石材造成损伤,对于石材的种类及保存现状也没有特殊的使用条件限制,具有普遍适用性,因而它是清洗遗产建筑石材表面硫酸盐垢的较佳方法,具有一定的研宄价值。
8、微生物转化法微生物转化法的原理是利用脱硫弧菌(又称硫酸盐还原细菌)在缺氧环境中发生的一系列化学反应,最终将硫酸钙转化为方解石。该方法是一种利用微生物手段进行的新型清洗技术。最大的优势是既能清除石材表面的硫酸盐垢,又能对石材起到修复的作用,一举两得,环保高效。为清洗技术的研宄提供了一条新的思路。在清除碳酸岩类遗产建筑表层的硫酸盐垢方面,有很大的发展前景

在实际工作操作中,要想更好的清除病害则需要将各项技术相互结合使用,没有一蹴而就的方法。通常情况下是建议首先用雾化喷淋法对建筑物进行大面积清洗,再通过重复喷淋或蒸汽法对重点部位进行清洗,如果遇到渗入石材内部较深或顽固的表面污垢再选用适当的化学清洗及其他适宜方法。如果被清洗部位的石材(装饰构件或雕塑)具有很高的历史文化价值,则可以考虑使用激光清洗法或超声波清洗法等对其进行重点清洗。总而g之,石材的清洗是一个综合的过程,要根据每种清洗技术的特点及适用范围等方面酌情选择使用。

石材清洗效果检测评估遗产建筑的清洗工作完成之后,需要对清洗效果进行评估。以往这种评估都是通过人眼观察来做出主观判断,这是远远不够的。要想得到科学有效的清洗效果评估,必须依靠各种专业检测仪器得出的客观真实的数据(如色度变化、表面粗糙度变化等)作为支撑


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