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3.微型刀具式机械清洗法

这一清洗方法，采用的工具是手术刀、风动锤尖、微型钻杆，振动雕刻器，这些工具都与低速微型  电机相连接，在某些情况下，也可以和可调节速度的微电机相连接，以便能够清除掉一定厚度和一定密度的沉积物。工具的形状和尺寸要根据需要清洗的石材制品的尺寸去选择，并且能够在狭小空间作业，也应当能够限速，以便容易保证必要的控制。

4.超声波装置机械清洗法

这种清洗方法的原理是一特殊的机具发出振动，通过与水接触而将振动传给石材：实际上，是通过水实现在(装有金属喷枪的)发射器和需要清洗的表面之间的传导，预先用水将需要处理的表面浸湿。这种方法也能清除掉一定厚度的硬壳。

5.激光清洗法(通过光的受激发射将光频放大) 

这种清洗方法，是通过激光射线将能量传给石材表面从而造成消融作用，也就是说将黑色硬壳变成了浆，从而进行了清除。长脉冲激光，即常态激光，不会使黑色硬皮之下的石材表面发生质变，即使在硬皮被清除之后会激光会击打已经清洗好的表面也不会。实际上，白色表面将激光射线都反射出来，不会给石材表面带来任何的能量，就不会给石材表面造成任何消融。而在长脉冲激光的作用下，石材的黑色硬壳吸收了能量，并且达到了4000-5000K的温度，这就使材料快速蒸汽化，并且由于石材没有热传导性，不会象人们所想象的那样，由于高热传给了硬壳，底层就会受到热激变作用。相反，短脉冲激光会发射出10万倍以上的能量，因此它更加危险，因为它会产生所谓散裂反应，从而引起黑色硬壳和底层好材料之间的无差别分离。激光主要是用来清除白色和浅色石材上的黑色硬壳；而在灰色石材上则会留下晕圈；但是  这种方法不能用于黑色石材，因为会造成表面裂缝。建议在进行激光清洗时，预先将石材表面浸湿，一是为避免热效应，同时也是因为如果把表面弄成浅浅的深色，会增加清除效果。 

(二)物理一化学清洗法

这类方法是使用无反应类溶剂进行清洗，并且选用需溶解的物质与操作人员的熟练程度无关。这类溶剂的效果一般来说是柔和的，但是石材上会出现一些孔洞而且还能有一定的深度。最普通的溶剂就是水，通过洒水，也就是用各种方式，例如压力和无压力喷雾嘴，去冲洗表面和向表面喷雾来达到清洗的目的。

1.洒水和刷洗

用水浸湿石材表面以软化污染物，然后清洗表面，并使其干燥，最后清扫掉表面上堆积的碎屑。目前，这种方法用得很少，特别是不建议在历史和纪念性建筑物上使用，因为这种方法不能完全清洗干净硬壳，特别是黑色硬壳很厚时。此外这种方法耗水t太大，大到了会产生破坏作用，如果石材是吸附性的和如果石材从地质上讲是采自冻融破坏地带的话，更是如此。

2.喷水式清洗法

这种方法就是用压力喷水，经过一定时间后，就会使污染物脱离。一部分污染物是可溶性的，就被水冲蚀掉，而牢固的那一部分就用软刷子将其清扫掉。这种方法需使用一套和蓄水罐相连接的喷嘴，这样才能同时浸湿整个表面。这种方法的优点是清洗可溶盐的效果很好，但是清洗起牢固的黑色硬壳就有一定的困难了。另外，如果石材裂纹很多，那是很危险的，因为这种方法容易使石材碎掉并坠落。因此不建议在历史和纪念性建筑物上使用这种方法。

3.蒸汽清洗法这种方法就是高压水(冲击压力为：0.5kgf/cm2)蒸气通过喷嘴喷到表面上：水的作用和热效应使蒸汽产生了去污作用。这种方法主要用在非常不规则的凸凹不平的表面，且在这种表面上使用机械清洗的效果不好。但是这种方法在石材上容易形成污斑和风化石材，因此在用这种方法做清洗时，应当做先期试验。这种方法不很保险，因此只能用于非历史和纪念性的建筑上。

4.喷雾水清洗法

这种方法就是对着石材喷射雾状水，也就是水缩小变成极小的直径为120微米的水滴。采用这种方法和用水一样，就是极大地增加水与需清洗的石材制品的接触面，从而达到清除污物的良好效果。水的雾化是通过一专用液压装置，也就是雾化器形成的。当雾化配合使用压缩空气时，就增加了装置的效果，这实际上就是所讲的雾化作用。当进行清洗作业时，雾化水不是直接喷到石材表面的，只是用来生成软化雾，从而对石材表面上的污物产生溶剂效果。这种处理方法应当在严格控制下使用，每15-20分钟检查一次，每次整个处理时间无论如何不能超过10小时。这是为了最大地避免石材的吸液现象。清扫工作可以以机械方式进行，例如使用软刷子。要预先严格控制好用于清洗的水的质量(如盐度和浊度，等等)。这种清洗方法很适合用于重要历史文物性建筑物，但是使用雾化水进行清洗，如果石材的孔隙率超过了10%，也会造成破坏现象，因为孔隙会积累大量的水；或者被清洗的石材是低粘着性的，或者被清洗的石材含有可溶盐或是粘土，也会造成破坏情况。

5.非反应性溶剂涂敷清洗法

这种方法是用非反应类溶剂(例如就是水)以涂敷的方式处理表面：使用这种方法就是为了抽出可溶盐和为了清除粘接的不是太牢固的表面沉积物。涂敷的材料多种多样，如纤维素纸浆，原棉，吸附性粘土等，将它们用水溶液浸湿后进行涂敷，水溶液含盐量要低于100/S。

6.离子交换树脂清洗法

这是一种最新式的特别用于清洗危险状态的石材制品的方法。树脂会形成成一层0.5厘米厚的树脂层，在整个清洗作业过程中，用脱离子水使这一树脂层保持湿润状态。为了减少水的蒸发，需清洗的部分应当用防水材料做成的布片保护起来。清洗作业要一直处于严格控制之下，每隔10分钟要观察一次。作业完成时，使用机械方法(如刮刀)和水清掉树脂。为了避免给石材带来能够产生可溶盐离子，使用的阳离子树脂需要是“RH+"类的，阴离子树脂要是"ROH-”类的，并且它们的纯度应达到解析等级。

7.湿喷砂清洗法

这种清洗方法和干喷沙法类似，只是这种方法中，砂子从喷嘴和水一起喷出。清洗效果好于干喷沙法，因为机械作用和水溶剂结合在一起而达到清洗效果。和干喷砂清洗法相比，破坏性要少一些，特别是避免了操作工人吸人砂子的风险。但是麻烦的是难以控制，并且如果用水量大，会在石材表面上形成污点。正是由于这一点，一般不建议在历史和纪念性建筑物上使用这一清洗方法。

(三)化学清洗法

这类清洗方法，就是使用反应性溶剂进行清洗。这类溶剂是有选择性地发生反应的，也就是说只和需要清洗掉的物质发生反应。但实际上，它们也常常会和好石材发生反应，从而有着破坏石材的作用。因此在使用这类清洗方法时，需要相当高水平的既懂得所使用的溶剂也懂得需处理表面的岩相性质的操作人员。

1.使用氢氟酸清洗非反应性石材

只有氢氟酸才能侵蚀特别硬的、强度和水泥一样的、有时是花岗石和板岩才具有的那样的表面，氢氟酸是唯一能处理有这类性能表面的反应剂。但是，一旦酸溶化了硬壳，也会腐蚀石材，因此就需要预测和评估好氢氟酸只去清除掉表面病变物质所需要的时间。这种渐进式作业方式有一定的困难，就使得这种清洗方法显得很是危险。故此在意大利是禁用氢氟酸的，而其他国家，应用的效果却是很好。

2.使用氢氟酸清洗化学反应性石材

氢氟酸和碳酸盐性石材的反应非常强烈，会产生氢氟钙这种不溶性物质。而这种物质会形成一层薄薄的表面层。初看，这层物质对下层石材好像能起一些保护作用，实际上这一沉积层在反应时量会缩小，从而会在一点和那一点之间出现不均质现象，就会出现裂隙和微裂，容易使水渗进去。因此，在意大利，对历史文物性建筑物是绝对禁止使用这种清洗方法的。

3.用盐酸清洗化学反应性石材

这种方法对碳酸盐性石材清洗只能取得中等效果，因为它会在被清洗的石材表面上形成污点，从而进一步引发很长时间之后才能显出来的病变现象。由于含在石材中的氧化铁杂质没溶解并变成了氯化物，就会形成黄色污点。这种清洗方法不能用于历史和纪念性建筑物。

4.使用碱性物质清洗化学反应性石材

使用这种清洗方法，是因为碱性物质能发生皂化作用，从而清除掉污物。过去是使用苛性碱，现在使用的是六偏磷酸钠(Sodium hexametaphosphate)、甲酸钱(Ammonium formate)的混合物，即一种表面活性剂和pH9的乙醇胺。这种清洗方法也不能用于历史和纪念性建筑物。

5.用有机溶剂清洗油污和油脂

由于氧化现象，油污和油脂会在石材上造成深色斑点，这种深色斑点，可以使用碱性溶剂，如氨水；或是氯溶剂，如氯乙烯和三氯乙烯；或是芳烃熔剂，如甲苯将其清除掉。如果是细菌性侵染，就可以使用五氯苯酚和甲醇与烷基苯的混合物将其清洗掉。

6.生物涂敷清洗法

这种方法就是给需处理的石材使用一层含有尿素、甘油、水和海泡石的涂敷层。为了避免蒸发，这一涂敷层外面还要覆盖上一层聚乙烯。过一段时间后，涂敷层里会形成一些微生物，这些微生物就会将表面破坏性沉积物清除掉。这层涂敷层要涂上1到2个月，涂敷结束后，用机械法或是用水清除掉这一涂敷层。

7.使用AB57涂敷剂清洗

AB57涂敷剂组成配比非常精确，即在1000m1中溶进60克碳酸氢钠和碳酸氢铁、25克NA2EDTA(bisodic salt of ethylenediaminetetraacetic acid)，  10克的Degogen，即季按盐和60克的炭甲基纤维素。由于有各种活性成分对各种需清除的病变物质发生特定的作用，所以这一涂敷剂会有选择地起反应。因为有碳酸钠，就会形成一些破坏性副产品，为此，后来就修订了初始配方，因此就不再建议使用初始配方进行清洗作业。

8.碳酸氢铵或是氯酸铵清洗法

这种方法是使用碳酸氢铵代替AB57涂敷剂进行清洗。碳酸氢铵的作用很柔和，和石膏进行反应而形成可溶性硫酸铁，随后就可以用水将其清洗掉。这种盐的基本性质还有利于对脏物中有机成份起作用。

过量的碳酸氢钠不会引起问题，因为会分离成氨、二氧化碳和水气化掉或是挥发掉，为此，就不会遗留下任何可溶性残渣。如果需要更快速发生反应，可以用氯酸氢代替碳酸氢铵，后者的碱性更大，为pH10，而碳酸氢铵为pH8。

9.用化学产品涂敷清洗法

这种方法就是使用合适的溶液，溶液和待清洗的表面进行接触，通过弥散涂敷或吸收扩散开来，溶液发生作用，从而清除了无关的沉积物。采用涂敷法还能减少表面下层对溶液的吸收。要根据需要清除的物质的性质选择液态成分。使用化学产品时，要很好地了解它们的性能，以便能根据作业的进程，除掉作业过程中可能留在石材里的破坏性残渣。对不容易溶解在水中的物质，如氧化铁污点和铜盐，可以使用起溶剂作用的混合性和反应性的溶液或悬浮液进行清除。合成溶液的pH值，应当在5.5和8之间，强酸或强碱除外；如果是重碳酸盐或是碳酸钙溶液，就要使用pH值更高的，以使这些产品自动分解而不会留下破坏性残渣。涂敷层应当直接用在需清洗的表面上，或是日本的一种棉纸之上，并留出充分的时间以便让需清除的物质溶解掉。有时候，如果重复几次进行涂敷，同时将蒸发工序取代处理工序，清洗的效果会更好。使用的时间和活性成分的浓度应当以不会侵蚀石材为准，并且能够在现场进行适当的校准测试。根据表面沉积物的性质和坚固性，就能通过精心选择衬垫材料(海泡石或是纤维素脂基胶凝剂)、材料的密度和材料的厚度来延长或是缩短液相的滞留。

此外，需要预先涂敷上水或是稀释悬浮液来浸湿石材表面。当需要放慢蒸发速度以便延长接触时间时，还可以涂敷上一层防水材料。作业完毕，要小心清除掉涂敷残渣，清除残渣的方法，如果条件允许的话，可使用松毛刷小心翼翼地清扫表面，并将其多擦几次直至彻底干燥。

清洗作业结束后，如果石材不是高度空隙率的，可以在表面上使用脱离子水吸附性涂敷剂，以抽出可能存有的残渣物质。要求通过对排出物做传导率分析来对这最后一道工序进行检查。

10.清洗锈斑

清洗带有锈斑的表面，采用的是一种和清洗沉积物及表面硬壳的方法完全不同的方法。因为这种病变只是与不是在表面的构成石材的结晶相关。为达此目的，就需要用一种混合的或是分离的介质，即一种能与色素发生反应的物质，而色素是会给石材造成污斑，并产生一种稳定和可溶性产品。这种物质会溶于溶剂之中，随后，就会随着溶剂一起被清除掉。遗憾地是，目前为此目的而使用的试剂，都会和下层发生反应，特别是当这些试剂是石灰石类的时。实际上，在碳酸盐性的岩石中，当使用清除锈斑产品时，由于和铁发生反应的混合性介质，也会和钙和碳酸盐反生反应，就会形成表面硬壳，这一表面硬壳是由钙的不溶性混合物构成的，因而会引发石材的变质劣化现象，进而可能造成石材表面碎裂。

三、加固

加固，就是用一种物质去处理变质石材，这种物质向深处渗透，会改进石材的物理机械性能和能提高石材的变坏部分和下层好石材之间的粘附性。这是一道要十分小心做的工序，因为这可能会危害整个修复作业的成果。出于此目的，就要精心研究作业需使用的加固产用品，这些加固用产品要根据需要加固的石质进行选择。加固用品应当具有如下基本性能： 

一能调节水和水蒸气的流量； 

一对外部介质(气候介质、污染物质、粉尘、生物介质等)有良好的防护性能； 

一热膨胀系数小，和需要处理的石材的相近，这样不会产生裂隙和开裂；

一和石材的岩相性能和物理机械性能有良好的兼容性； 

一对石材最终外观影响小。

除了以上这些基本性能外，一种加固剂还应当有如下性能： 

一能够很容易地渗到石材中，并且溶剂挥发后，能够留在石材里；

一能使石材硬化，以便不会受到外部气候介质的侵蚀，但不会形成硬壳或是表面铜绿；

一能够排出水，但不会使水从外部流到内部；

一不会形成表面斑点；

一不会生成由于膨胀和收缩而使石材发生剥落的内部应力；

一无毒，以防危害施工人员的健康；

一无腐蚀性，以防损坏石材；

一有露天时间长效性；

一在潮湿和干燥条件下都起作用；

一在任何气候条件中(热带和寒带等)都能用；

一不会形成反应性固体物；

一其固体部分防酸和碱物质腐蚀；

一使用期间不会结晶，以防在石材内引发应力；

一加固了石材，而不会和石材发生任何反应；

一能够加固石材的整个病变部分，不管石材有多厚，也不管是何种石材；

一要使表面能透过一些水蒸气；

一不会造成光泽表面，这种表面很难看。

石材加固用品，既可以是有机的也可以是无机的。有机加固用品有效时间较长，但是较脆，没有什么弹性；而无机的弹性较好，粘附性很好，但是较容易发生病变。有机混合物加固用品，又分为热塑性的和热固性的。无机类加固剂发生作用时，在石材内会造成一种新的矿物结晶：从石材的牢固性和长效性来讲，这是非常好的效果。但是，由于一系列的相反性能，如缺乏渗透力，还有可能产生结晶表面铜绿和可能引发形成盐风化效应，这类加固剂又会有损于相关效果；此外还要要求操作人员要有能力根据从溶液结晶得到的结果，安排好作业和用好加固用品本身。

而有机加固剂复合物(聚醋或合成树脂)时间长效性小，但是优点是对石材加固性能好，石材的孔隙率对其不会造成太大的干扰。

除了这主要的两类加固剂外，还有第三类。这第三类加固剂是用硅制造的，它们通过水解以凝胶形式沉聚在Si0：类石材中。这些物质介于其他两类之间，既呈现出了合成聚醋的性能，也呈现出能积储一种矿物类产品的性能。任何情况下，所有这里所说的加固剂都会带来石材的化学、物理和机械方面的变化：由于这些加固产品都是不可逆的，因此建议只在极特殊的情况下才使用，也就是当石材发生变质劣化从而破坏了石材的稳定性时才使用。没有一种加固用品是在任何情况下都通用的，加固用品的选择要据具体情况而定，如根据需要处理的石材品种，它的病变状况，以及当地的气候条件。特别是当地的气候条件，这一信息特别重要，这是实验室做测试的重要依据之一。

作加固剂用的物质会给石材带来一些物理性能上的变化，如渗出性，也就是对水蒸气的可透性，此外还会带来对霜冻现象非常危险的间隙性冷凝现象。加固剂产品(和防护剂)除了渗透能力有限，会使加固剂停留在不深的地方，从而形成与石材下层性能不同的表面层外，它们还会阻塞石材的孔洞而使石材的孔隙率发生变化。

在使用加固剂时，需要注意存在石材中的可溶盐：因为这些可溶盐如果被水的作用激活，就会增加体积而对加固表面生成压力，这种压力限制了加固剂的膨胀，也就阻止了它们的滋出，而这种现象就会引发出典型的风化。故此，即使石材从美学外观上讲是纯质的，条件良好，但这种现象也会在石材内部引发应力，这种应力是很强的，随着时间会使石材粉碎、甚至于会使整个浸演了加固剂的石材部分发生开裂。

1.加固剂产品分类临自20/85号规范中的建议) 

市场上的加固剂产品品种繁多，基本上分成如下几大类： 

一硅酸乙醋类((ethyl silicates)健议用于砂岩、粘土砖和生料砖)；

一烷基烷氧基硅烷类((alkylalkoxy silanes)(用于砂岩、粘土砖和生料砖)；

一硅酸乙酷和烷基烷氧基硅烷混合品(用于砂岩、大理石和石灰石)；

一部分或是全部聚合的烷基芳基聚硅氧烷(用于砂岩、大理石和石灰石)；

一单体或聚合体使用的丙烯酸树脂(用于密实的大理石和石灰石)；

一丙烯酸树脂和硅树脂的混合品(用于砂岩、大理石和石灰石)；

一氢氧化钙和氢氧化钡(只能用于有微米大小微裂的石灰石质石材)。

2.使用加固剂的方法

加固剂的使用，根据需要，特别是根据需要进到石材之内的深度，有各种各样的使用方法。故此，采用喷雾法使用加固剂的不很多，主要采用的是涂敷法(直至材料全渗透)，或者是渗滤方法，也就是让加固剂在表面上不断流动，而且不让溶剂挥发掉：采用这种方法，能保证加固剂达到尽可能的深度。而用刷子刷是做不到这点的，并且加固剂会挥发掉，加固剂也会返回到表面上来。这种使用方式也会使石材全部渗透加固剂。对雕像或可移动特殊制品，可采用真空浸渍的方法，就是将需处理的物体放人专用的大缸或容器中，其中装备有高压釜，高压釜与一个使高压釜内成真空的真空泵相连接。这种方法就是排空石材内部的一也就是孔隙中的一空气和水以便保证加固剂物质和石材尽可能最有效地直接接触。使用加固剂要求气候条件良好，并且石材要尽可能干燥。

四、防护

做为石材修补或是修复的最后一道工序就是防护措施。这种防护工作就是在石材制品表面使用特殊的主要是化学类的物质，或者以其他的方式防止大气介质的腐蚀，或者两种方法配合使用。

只有当病变的原因是外部的，例如大气介质的原因，才使用外部防护剂；而如果病变的原因来自材料内部，例如返潮间题，则不能使用外部防护剂。

防护剂应当符合如下基本要求：

一对石材具有化学惰性；     

一不会产生破坏性副产品，即使在使用了一段时间后也不会产生；     

一具有良好的化学稳定性，特别是对污染物和氧化物；     

一对UV辐射具有良好的稳定性；     

一对液态水的低渗透性(僧水性)；     

一对水蒸气的低渗透性；     

一对石材表面的色彩和外观影响很小；     

一对有机溶剂很稳定，老化以后也是如此并且在以后进行维修工作时，容易清除掉。

在防护剂上，绝对无法确定哪种优于其他种类，哪种防护剂更适合一种具体情况。选择的时候，要根据石材的性质，它的保护情况(可能进行的清洗、填补和加固后)，以及它的环境条件进行。根据目前的经验，将可作为防护剂使用的产品分类列出如下： 

一丙烯酸树脂(用于孔隙率低的大理石和其他石材)；

一烷基芳基聚硅氧烷，即商业上称作的硅酮树脂佣于任何石材)；

一丙烯酸树脂和硅酮树脂的混合物(用于所有石材)。

建议把丙烯酸树脂主要用于室内环境，因为它有极佳的透明度，对阳光辐射和热辐射有极佳的强度，不会使石材变黄，并和石材有良好的黏附性。硅酮树脂主要用于室外环境中，因为它具有极佳的憎水性，对阳光辐射和大气介质有极佳的强度；此外还是穿透性的，不会完全堵塞石材的孔隙，能渗过水蒸气，但是不能渗过雨水。会发生改变外观和色彩的情况，但是，可以采取措施加以预防，如定好正确的稀释度，添加硅基乳浊剂，用刷子轻柔地刷石材，只用一种溶剂作最后处理。如果石材是高孔隙率的，处理得深度越大越好。

有时，可以采取将防护环境条件稳定下来(小气候)的外部环境措施进行防护，或者去调整靠近石材制品的环境空间。一定要预先评估好对石材制品会产生二次破坏的可能性：因此，一定要在详细了解环境条件、石材性能和环境参数的变化会对石材产生的效应的基础上选择用什么样的防护剂。

总之，要保证有如下作业条件：     

一可热湿测试调节，过滤和净化空气；     

一固定的遮盖；     

一保证一个合适的作业空间。

如果防护作业中包括有修补复原工作，一定要记录下选择这一作业的理由和选择有关作业条件的理由：如果有可能，最佳方案就是根据防护目标固有性能，将其重新放在肯定能保证有稳定和均质的热湿测试参数的适合保存的环境中。

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