全面分析解读石材湿式施工安装改良技术

    目前国内石材安装于地坪、室内墙面及较小面积的立面时，多数仍以湿式施作为主要之安装方式，其主要之黏结材料仍以传统之水泥为主，同时配合以细砂为骨材。其优点为，在地坪施作时采软底的湿式施作，具有水平易于取得、施作速度相对较为迅速且施工材料经济实惠的优点。然而，它却有可能在某些状态下产生许多不良的负作用，其中最为甚者，亦是许多病变发生的问题点即来自作为黏结材的水泥与石材 及砂粒料间的反应。其缘由如下，水泥原料主要取材自黏土矿物及石灰石类矿物，经混合后以高温?烧而成活性粉体，可提供为黏结建材的用途。然而，因其内含有大量碱性物质（氧化钙、氧化钠、、、等）及小分子硅酸类水合物，当背填砂浆被大量水份侵入时，有可能发生以下的状况，进而导至水斑的发生（水斑发生之可能机制）。

    一、水泥内含之碱性物质被水份溶解后直接侵入石材内部造成石材内部充填含结晶水的碱盐，若该项状况发生在材质较不致密且吸水率较高的花岗石时，因其内部含活性较高之硅质材料，会与碱发生碱质与硅酸盐间的反应（花岗石属硅酸类石种），导至石材发生颜色加深的现象（即俗称之水斑），持续反应数年后，长石或石英之结晶周围，甚至可能因与碱过度反应被侵蚀而导至结晶剥落。此外，一部份来不及与花岗石反应的碱盐亦可能直接渗出石材表面与空气中之二氧化碳反应而生成白色碳酸钙结晶（这类结晶常在墙面出现，大多数其好发区具有水量充沛的特性；可能为石材背面水源充沛或水由正面填缝区域大量侵入，俗称白华）。

    二、除第一点提到侵入石材内部的碱份外，另一部份的碱有可能与砂浆中的活性骨材发生碱骨材反应，而生成溶于水中的硅酸盐，这些硅酸盐也可能经由水溶液的携带，逐步进入石材内部形成色泽深沉的水渍。

    事实上，上述的二种状况其在整体水斑病变发生过程中，对发生速率及其发生的严重性所占比率虽然会因水份侵入的状态不同及石材所施作防护处理的情形而不尽相同，但其发生水斑的过程却有一共通性行为。此即；水为水斑发生物质的主要载体，水急速且大量的侵入砂浆内造成短时间内浆体中碱成份溶出过剩所致。因此，如何控制水进入浆体的速度以防范过高的瞬间碱及金属离子浓度所造成的高渗透压溶液侵入石材内部即为改良现有湿式工法缺失的重要关键性技术。

    目前在一部份国家已采用硬底湿式工法进行石材地坪的安装，其作法系以自平性水泥进行水平硬底的铺陈，再配合以胶泥作为黏结石材的方式，解决软底可能发生水斑的工法缺失。其之所以能降低石材发生水斑的原因有二点，一、较之于软底的砂浆，自平水泥水经7-14日的水化及养生其浆体的水化完全度较高，内部所可能残留的碱物质较少，且自平水泥中亦可加入一部份改质剂以降低其碱份的残留量。二、其黏结材料胶泥，系由添加树脂的水泥所组成，藉由树脂的加入强化界面材料一部份的防水性，亦为该项工法的成功之处。然而，该项工法虽能证实其可有效的改善石材发生水斑的问题，但就现有国内的石材业者施工习惯及实质之经济效益而言，实有其推广的困难度。因此，国内目前较需要的是针对湿式工法的改善工作，所朝的可行方向主要在于以现有之湿式工法为基础，进行砂浆配方及添加剂的调配同时搭配合理石材防护及防水工程，以避免高浓度高渗透压碱性盐类在背填浆体中形成，进一步转成致水斑的机转，目前在这方面的研究，其研究的详细内容将另行以专文中说明。在此，作者仅将研究的大概及初步结果向读者报告。

    在实验室中中心的研究人员依据现场湿式工法的施作观念，设立了一系列的改良式湿式工法模型。在实验中同步进行水斑环境诱发的实验，以作为改良式工法的效能测试。经该项研究发现之几项较明确的结果如下：

    一、依照传统的湿式施工法安装石材，仅将石材加以防护（其一系列的实验分别为正面进行防护、毛边五面进行防护、六面进行防护），以避免石材被水斑侵入。经实验后证实，样本在水斑物质浓度极高时（ph值达13-14以上；其模拟状态为水份充足如水田区之上的地坪施作、地下室、水池边等），仍有可能发生石材水斑的病变。经观察发生水斑的试体后，研究人员发现养护剂经强碱侵蚀后几乎与石板同时发生侵蚀后凹陷的状况，这项实验的结论发现，事实上防护剂为树脂材料，其遭遇极端强碱的环境时，有极大的机率会发生降解的反应。因此，纯粹以防护的观念意图保护石材不被水斑物质侵入，其风险仍大，不宜被视为单独可解决石材水斑问题的守护神。

    二、石材进行正面防护并在石材砂浆中添加不同浓度的防水材料（其安装施作方法与一般之湿式作法相同）以避免水泥砂浆中侵入过量的水份后碱水溶液进而石材造成水斑。经观察实验后发现，本项作法已能在相当程度内防止石材发生水斑的问题，此为一项重要的发现。该项实验的结果说明，防止石材水斑的发生确实能经由控制水份进入浆体的速度着手，只要能让水份进入背填砂浆的速度达到某种平衡状态，使进入浆体的水份低于内含水泥水化反应所需的水份量，即能保持碱性水溶液不致于过多而侵入石材。因此，研究人员下一步可能的研究方向会朝向低碱性水泥（如高炉水泥等）及内加式水份控制剂的方向进行浆体配方的开发。