病變形成的因素及防護

天然石材病變（metamorphism）的定義：舉凡天然石材本身的礦物成份、結構、紋 理及色澤受自然因素或人為因素的污染破壞，造成質地或外觀可逆或不可逆的變化。病 變的種類有水斑、白華、吐黑、吐黃、吐鹽析、鏽斑、酥粉、龜裂、風化、油斑及酸鹼 侵蝕等；其中除了油斑及鹽鹼侵蝕，其餘皆因含水潮濕所引起。

潮濕的環境有：1.溫泉泡澡池。2.地下水源豐沛。3.水災淹水過後。4.建物長期漏水。

5.淋浴間。以上若有舖設石材應預先施作防水防護處理，以避免因長期處於潮濕狀態而 造成病變發生；病變形成的因素有：自然因素、人為因素、施工管理因素、潮濕因素、

可溶性鹽類膨脹因素及防水防護處理因素。

天然石材是充滿毛細孔的吸水性建築材料，會主動吸附來自空氣中與地底下的濕 氣和水份，待吸足水份後再使石材內部的可溶性鹽類溶解，由內往外膨脹擴散。石材 專用防水防護劑可滲入內部並覆蓋表面，防止外界潮濕水氣及有害的汙染物質侵蝕，

但是無法防堵從地底下及石材內部依附的可溶性鹽類因水份的流動而析出或再度結 晶。若防護層為不透氣的保護層時，內部水份會隨著溫度的高低冷熱變化，形成蒸氣 效應產生水力壓力，可溶性鹽類也會在保護層內反覆結晶與溶解，持續累積結晶壓力 達到強力頂破保護層，其結晶壓力也造成石材表面結構層成粉狀或片狀剝落爆裂。這 種破壞力量來自水份及可溶性鹽類，所以石材透氣的能力也是影響病變的原因之一。

一、自然因素

陽光雨水空氣是石材病變三個自然因素。陽光造成石材退色，更甚者產生光解現象；

雨水與水泥結合產生可溶性鹽類，造成垂流白華汙染石材，也使石材結晶崩解溶化形成 水解；空氣會造成氧化，其中的鹽類也會侵蝕石材表面影響美觀。

本研究只針對室內地坪石材發生病變的案例作檢驗調查，自然因素只考量雨天排水 不良造成的漏水及淹水產生的病變外其餘不列入調查。建築物保護室內的石材，不受到 外界自然因素的影響而產生病變，通常是排水不良不及造成積水淹水不退，進而造成建 築物漏水滲水，牆上的木質裝潢及油漆能看出一些端倪，凡水過後必留下痕跡，等牆壁 乾燥後可重新整修粉刷既可，但是處於地坪的石材因為潮濕無法避免產生病變。

二、人為因素造成的石材病變如下：

1.清潔時使用酸性或鹼性清潔劑，造成石材表面受到侵蝕而粗糙不光滑鏡面消失，常 發生於浴室廁所。

2.果汁、牛奶、廚餘、寵物排泄物、飲料及弱酸食物等滴落造成石材表面不光滑，常 發生於廚房或餐廳。

3.石材安裝作業時，工作人員使用瞬間膠黏合，遇水時產生局部吐黃。

4.二次加工廠橋剪時，使用瞬間膠膠合細裂縫，造成局部吐黃。

5.石材因土路潮濕，以至背部網膠黃變，色素滲出石表，造成大面積變黃及網格狀烙 印浮現。

6.浴室積水，使石材底層土路含水不乾，造成吐鹽析。

7.淋浴間使用皂類附著於石材表面，形成一層白垢。

8.舖設石材時，木工裁切之木削粉落入石材隙縫中，造成隙縫兩邊吐黃。

9.舖設完工未等底層土路乾凅就施做無縫工法，使水氣無法順利排出，造成隙縫補膠 凸起不平及兩邊吐鹽析。

10.舖設時隙縫未留伸縮空隙，因熱脹冷縮造成石材擠壓隆起空心及隙縫兩旁崩裂。

11.因排水管滲漏水，石材底層土路含水飽和擴散，造成水斑、白華或隙縫吐黑吐鹽 析，通常漫延速度緩慢，察覺時已經很嚴重。

12.因給水管滲漏，底層土路快速受潮擴散，造成水斑、白華或隙縫吐黑吐鹽析，狀 況很容易察覺。

三、施工管理因素

室內裝潢的過程中，地坪石材最先施工，也是最後完工。地坪石材舖設完工，業主 初步驗收後，石材業者立即鋪上保護板，接著開始裝潢；從這時起石材業者已經無法對 石材進行任何檢查維護，只能任人踐踏宰割等待最後驗收結果，是好是壞全憑運氣。研

1.水龍頭漏水或未關緊造成淹水未立即處置。。

2.門窗尚未裝設遇下雨則潑水滲水造成積水不退。

3.木工拆除保護板致木削掉落隙縫中造成吐黃。

4.使用工具或器械不慎造成損傷。

5.工作人員亂吐檳榔汁渣菸蒂飲料造成汙染。

6.油漆時未做鋪設保護致表面不亮。

7.使用酸性清潔劑造成侵蝕。

8.保護板過早鋪設未讓水氣蒸發造成潮濕。

四、潮濕因素

潮濕是指流動的水份受到阻礙限制，聚積在侷限的空間之中，受溫濕度影響持續不 斷的蒸發凝結交互作用，蒸發的速度遠不及進水的速度，以致地面常保持潮濕狀態。

王森生（民 98）指出滲水、積水及漏水是建築物的頭號殺手，內政部地政司（2008）

統計台灣房地產交易十大糾紛中『房屋漏水』高居糾紛榜首，建築物高達九成有外漏內 滲的問題；滲水漏水發生的原因為水壓、風壓、表面張力、重力及衝力等，建物最易發 生滲漏的區域為屋頂、外牆、浴室及地下室。

黃義雄（民 97）指出滲漏水因為受到重力或毛細現象的作用，水路的走向常和 重力的方向相同稱為縱向漏水。滲漏水因為接縫施工面不良、毛細現象及風壓水壓等 之作用，其水路走向常為水平方向，稱為橫向漏水。因為樓版及內外牆的結構體有蜂 窩現象、龜裂及防水層瑕疵，常造成滲漏水的區域如：屋頂平台、露台陽台、浴室廁 所、中庭景觀、筏基版或筏基水箱版、落水頭排水管、花台、排水溝截水溝、採光罩、

雨庇、開放式走廊頂蓋、伸縮縫蓋板、金屬包板、增建接縫、水塔、蓄水池、泳池底 部、女兒牆泛水部位及牆體、樓層縫、外露樑陰角、結構性裂縫、窗框周邊、落地門 窗門檻、冷氣窗台、管道、穿牆管、地下室外牆、廚房、景觀水池、電梯及停機坑等。

漏水的原因加上石材舖設工法讓水份積累飽和擴散三步驟，形成潮濕不乾，又因 通風不良日曬不長致水份無法順利排出蒸發，故石材長期浸泡在潮濕的環境之中，使 之鬆動崩解碎裂，造成難以修復的傷害，所以潮濕是所有病變最主要的因素。

五、可溶性鹽類的膨脹因素

鄭明水（民 97）指出硫酸鹽與硝酸鹽溶於水通過天然石材的毛細作用，蒸發於 石材的孔隙中鹽類再結晶體積膨脹，週期性的反覆溫濕度波動析出與溶解，產生孔隙 內部內應力，其內應力足以導致石材裂開成細微粉末狀，此過程被西歐認定為石材劣 化的主因。鹽類主要由鈉、鉀、鈣、鎂及銨組成，其來源有：地下水、水泥、砂、空 氣汙染及石材本身。台灣地區四面環海雨量充沛，雨水、濕氣與空氣夾帶大量的海洋 氣膠（Marine aerosol），海洋氣膠會造成建築物的破壞，其化學成分為 NaCl 及 NaCa 硫化物（Larsen，G.S and C.B.Nielsen，1990），這個組成受區域性氣候影響，孔隙 材料都有孔隙連結路徑來讓液態物質傳輸，這就是滲透與毛細現象的發生。

建築物除了考慮地下水與鹽作用的毛細現象外，還須考量空氣中的水氣，美國華 盛頓磚石協會（Nothwest Masonry Guide）於『歷史建築材料濕度問題』中提到「凝 結（Condensation）是從空氣中獲得水氣的方式，當空氣中的水氣達到露點（Dew Point）

時就會發生凝結，水氣由氣態轉變為液態這種現象常發生於較冷的牆壁、磁磚、石材 及玻璃上」。可溶性鹽類是建築材料風化的老問題，對石材加固可改善礦物組成的融 合，增加其機械性能降低孔隙率，減少水分的滲透，加固就是對石材進行防水防護處 理。

建築材料中的砂漿(Mortar)、磚塊、石材因為自身的孔隙性(Porous)使其擁有吸濕 性(Hygroscopicity)，因材料的不同會有所差異，以上三者的吸濕性以砂漿最強，次強 為磚塊，最弱為石材。這類有孔隙性的材料，會隨著環境中的「相對溼度」增高而增 加含水率(MoistureContent)。因此含有鹽分的建築材料本身的孔隙性使其具有吸濕性 外，其鹽分的種類與鹽的含量亦是其吸濕性的另一重要因素。對台灣影響較深的氯化 鈉 NaCl，在相對溼度到 75%以上的環境時，其吸濕性將會大增，這是因為 NaCl 的潮 解點(Del-iquescePoint)在 75%RH [Tang,I.N.& Fung,K.H., Imre,D.G. & Munkelwitz,H.R.，

1995；張士昱，2002]，這就是氯化鈉 NaCl 對台灣海島型氣候的高濕熱影響較大一 項原因。

鹽析類造成建物風化的問題至今仍未有解決的良策，按照 Arnoldand Zehnder 所 研究的可溶性鹽類對壁畫影響相關議題至今也有 170 年，眾多的研究與實驗亦不能提

1.鹽類在水溶液中沉澱及結晶乃依循沉澱關係式 M^＋+ A^－ MA

(M^＋)․(A^－)＝K

M^＋陽離子與 A^－陰離子，(M^＋)與(A^－)代表離子的活性，K³值表在某一溫度及壓力下 的平衡常數；當(M^＋)․(A^－)＝IAP（離子活度積）值大於 K 值（表溶解度積 KSP）時 表示鹽溶液在過飽和狀態，將會產生沉澱現象，故離子活性乘積是鹽沉澱的依據。

2.藉由空氣中的濕氣，鹽類吸濕而沉澱在材料的表面上，空氣中相對濕度與鹽水溶液 的狀況將決定鹽沉澱或溶解，此狀況的關係公式

（^PH₂Os／^PH₂Ow）․100 ＝ RHeq

PH₂Os 為飽和鹽溶液之水蒸氣壓，^PH₂Ow 為空氣中水的飽和蒸氣壓，RHeq 為飽和鹽 水溶液的平衡相對濕度。當相對濕度 RH≦RHeq 時，表示空氣中的相對濕度小於等 於實際飽和鹽水溶液之平衡相對濕度，此時鹽水溶液已經達到超飽和狀態，空氣與鹽 水溶液作用使水蒸發造成鹽的沉澱或結晶現象。

關於各類不同鹽類溶液之平衡相對濕度 RHeq 表如下：

表 2-3：平衡相對濕度 RHeq 表

Salt 0

⁰

C 5

⁰

C 10

⁰

C 15

⁰

C 20

⁰

C 25

⁰

C 30

⁰

C

CaCl2․6H2O

41 37.7 33.7 30.8 28.6 22.4

MgCl

2․6H2

O

33.7 33.6 33.5 33.3 33.1 32.8 32.4

K

2

CO

3․2H2

O

43.1 43.1 43.1 43.2 43.2 43.2 43.2

Ca(NO

3

)

2․4H2

O

59 59.6 56.5 54 53.6 50.5 46.8

Mg(NO

3

)

2․6H2

O

60.4 58.9 57.4 55.9 54.4 52.9 51.4

NH

⁴

NO

³ 61.8

NaNO

3 78.6 77.5 76.5 75.4 74.3 73.1

NaCl

75.5 75.7 75.7 75.6 75.5 75.3 75.1

Na

2

SO

4 82 82.8 84.3

KCl

88.6 87.7 86.8 85.9 85.1 84.3 83.6

Mg SO

⁴․7H²

O

86.9 90.1 88.3 88

Na

²

CO

³․10H²

O

96.5 97.9 88.2 83.2

Na

2

SO

4․10H2

O

.3 95.2 93.6 91.4 87.9

KNO

3 96 96.3 96 95.4 94.6 93.6 92.3

K

2

SO

4 98.8 98.5 98.2 97.9 97.6 97.3 97 (資料來源：鄭明水、連萬福 (民97)。鹽對臺灣古蹟磚石材料影響之研究，19頁。)

依據列表中顯示各種不同鹽類水溶液，存在著不相同的平衡相對濕度（RHeq）；

若環境中空氣的相對濕度（RH）低於某特定鹽溶液（RHeq），RH＜RH 則水溶液

在文檔中 I-Shou University Institutional Repository:Item 987654321/17981 (頁 30-36)