人造石材、天然石材病变原因分析及预防办法
-雷帝海之宝石材背涂
上海雷帝建筑材料有限公司 曾建锋
石材（包括天然石材和人造石材）以其优异的装饰效果、杰出的物理性能和合适的价格成为市场上与瓷砖同等重要的饰面材料。但随着应用范围不断扩大，石材产品应用中出现的问题也不断增加，如天然石材的水斑、白华，人造石材的起翘、脱落、起鼓等，严重影响装饰效果和使用功能。针对这一系列问题，雷帝（中国）以超过50年的瓷砖石材专业安装经验，经过2年的专业实验，推出完全区别于市场上其他产品，革命性的专业解决方案：雷帝海之宝石材背涂。
1 石材病变原因分析
1.1 天然石材
天然石材常出现的问题包括：水斑、白华、锈斑、开裂等，其中尤其以水斑、白华最为普遍。
(1) 水斑
发生水斑的石材以浅色花岗岩居多，这类花岗岩大多属于酸性岩浆岩且本身具有较大的孔隙率和较多的微裂纹，各种金属类矿物含量也比较高。基于这些特点，在将石材直接粘贴到水泥基粘结材料上后，如果粘结层聚集了过多的水分，水份会将水泥中的碱性物质带入石材内，与石材中的金属类矿物发生化学反应，生成矾类。矾类为盐类的带水结晶，存在于岩石的解理间与裂隙间，在正常情况下很难蒸发干燥，使石材长期呈现水浸状态。
(2) 白华
白华的成因是石材用水泥砂浆湿法安装施工后，水泥砂浆中的可溶性盐碱物质如Ca(OH)2、Na(OH)随着水分进入石材，并随着毛细作用从石材的接缝、裂隙和毛细孔中渗出来，随着表层水分的蒸发而在表面和接缝处形成一层白色的结晶[1]。
1.2 人造石材
人造石相比于天然石材具有更小的吸水率（大部分情况下）、更差的刚度、更大的线膨胀系数。这种特性决定了人造石遇到较多的问题是应力导致的起翘、开裂、脱落和鼓包等问题。
(1) 起翘
四边起翘是人造石材经常出现的问题，伴随四边起翘的往往就是人造石材的脱落，从而导致无法使用。该现象出现的根本原因是粘结材料与人造石的拉伸剪切强度小于人造石四角由温度等原因导致的收缩应力。对人造石在收缩时受力分析如图1.1.
(a) (b)
图1.1 人造石材收缩时受力分析
(a) 中心部位受力分析 (b) 边角部位受力分析
在收缩时，在石材中心部位，各个方向收缩应力大小相等，方向相反（σe=σw、σn=σs）互相抵消，因此不易出现破换问题；在边角位置，由于各方向的应力不平衡，导致产生一个向内的收缩应力Δσ。此时，粘结材料为了固定住人造石，会在相反方向产生拉伸剪切力，该拉伸剪切力的最大值为粘结材料与人造石间的拉伸剪切强度。当拉伸剪切强度<Δσ时，粘结材料将无法固定人造石，从而造成四边与胶粘剂分离，并随之产生起翘现象。
(2) 开裂
开裂尤其是中心开裂在人造石中十分常见，中心开裂的原因是人造石膨胀时，人造石上部和下部约束程度不一致。而部分人造石制造时，树脂与填料搅拌不均匀，造成上下材质不均从一定程度加剧了这种现象。对人造石膨胀时受力分析如图1.2.
图1.2 人造石膨胀时受力分析 图1.3 边角部位膨胀时受力分析
人造石膨胀时，会产生向外的膨胀变形，人造石下部由于受到粘结材料的拉伸剪切力约束，而得以保持稳定；人造石上部受到的约束来自人造石下部。如果人造石在制造时出现上下不均一的现象，即上部树脂较多而填料较少。人造石的上部刚度将不如下部，而膨胀将更大。当下部不足以约束上部时，在应力最大的中心部位即会出现开裂。
人造石中心开裂有别于起翘，最主要的原因并不是粘结材料，而是人造石本身的质量。但该问题可以通过粘结材料的调整来部分消化。选择柔性胶粘材料将使得人造石本身的膨胀应力得到一定程度的释放，从而减小人造石上部的应力。
(3) 脱落
除了上述两个问题中也伴随有脱落外，还有另外一种导致脱落的原因：人造石缝和伸缩缝的预留错误。在人造石膨胀时，边角部位将具有一个向外的应力Δσ（如图1.3）。如果相邻的两块人造石相互之间是完全对齐的，则Fa=Fb，且方向相反，将不会产生脱落（如图1.4a）；但事实情况是，人造石之间不可避免会出现高度差（如图1.4b），此时Fa和Fb虽然仍相等，但方向已经不处于一条直线上，从而会产生垂直方向的力，导致对接部位拱起。
（a） （b）
图1.4 人造石膨胀时接触部位受力分析
（a）完全对齐时受力分析 （b）不完全对齐时受力分析
(4) 鼓包
大部分人造石具有良好的耐水、耐酸、耐碱性能，但有部分的人造石受限于组成成分和制造工艺，只能耐稀酸和稀碱，当长期接触到强碱性物质时将会产生一定程度的树脂降解，并伴随有气体的产生。采用水泥基材料直接铺贴人造石，如果粘结层水分过多，特别在一些空鼓部位积聚大量的水份。这部分水在水泥的作用下，会成为强碱性的水，对采用耐碱性较差不饱和聚酯树脂生产的人造石，其中的不饱和聚酯树脂将出现降解，产生二氧化碳气体。随着降解反应的进行，气体将使得空鼓部位的压力不断增大，并最终造成人造石结构的破坏，出现鼓包的现象。这种类型发生的鼓包，如果从表面进行破坏，将会有水溅出。这是因为内部气压过大的原因。
2 石材病变的预防办法-雷帝海之宝石材背涂