建築物外牆保潔研究的意義和（hé）現狀

研究的必要性

建築物外（wài）牆清洗保潔是一個較複雜的工程，是采（cǎi）用物理或化學（xué）或兩者相結合的方 法除去建築物表麵附著的灰塵、汙漬、汙垢，使其恢複到原有（yǒu）的本色，呈現幹淨、 美觀（guān），而同（tóng）時又保證建築物表麵（miàn）不（bú）受破壞的過程，對建（jiàn）築物進行定期清洗保潔（jié）的必（bì） 要性主要體現（xiàn）在以下幾（jǐ）個方麵：

一、 保持建築景觀，提升城市品位的需求

為了提（tí）高城市的知名度，增加城市的競爭力，越來越（yuè）多的城市加入全國文明（衛 生）城市的評比活動（dòng）中。每2年t次的全國範圍的衛生城市評（píng）比活動，把保持（chí）建築表 麵清潔列為考核的重要指標（biāo）之一肉。而高層建築外牆醒目、突出（chū），自然也就成為檢查 的重點，因為它關係著一個（gè）城市乃至（zhì）國家的（de）形象，例如在北京申奧期間政府花了巨 大的費用（yòng）來對全市所有建築物的外牆進行更新，以期達到美（měi）化城市的效果；海爾集 團就將“清潔"、“清掃”寫入了企業管理，在企業樹立（lì）良好的形象方麵起著（zhe）很大 的作用。

二（èr）、 法律法規的（de）要求

世界各國對建築物外牆的清洗越來越重視，在發達國家甚至（zhì）以法律的形式明確規 定，建築物的表麵必須定期清洗，不然會受到（dào）嚴厲（lì）的處罰，國外新加坡（pō）政府規定每 年必須清洗（xǐ）數次，國內南京市政府部門規定每年高樓外牆必須清洗1次，上海市職 業（yè）技（jì）術培訓教材編審委員會（huì）專門編寫了建築物清潔保養書籍，廣州市環衛局有關人 士表示，隨（suí）著城市市區高層高樓建（jiàn）築的迅速增多，樓盤外牆是否整潔對城市整體容 貌的影響越（yuè）來越大，廣州至（zhì）少（shǎo）半數的樓盤已（yǐ）有3年沒有洗過“臉”了，而現在樓盤 外牆無（wú）論是清洗還是粉刷，一次的成本（běn）至少在1000元以上，有些樓盤清洗一次外牆 不下四五萬元，而過去的規定最高是能罰1000元，對不清洗外牆的樓盤缺（quē）乏威懾力， 導致很多（duō）樓盤的責任人寧可認（rèn）罰也不願履（lǚ）行清洗樓盤（pán）的責任，對此該人士認為（wéi），大幅度提（tí）高處罰標準可以對那些常年不洗外牆的樓盤起到威懾作用。近年來，我國各（gè） 級政府的環保意（yì）識發生很大變化，國（guó）內一些大、中城市，特別是旅遊、開放城（chéng）市及 旅遊景點和景區，為保持（chí）建築物表麵的清潔，都製定出台了相（xiàng）應的法律和法規（guī）。
國（guó）務院頒布的有（yǒu）《城市市容和環境衛生管理條厠》、近（jìn）幾年一些城市也先後出台（tái） 了地（dì）方性規定條例，有《天津市市容和環境（jìng）衛生管（guǎn）理條例》、《江（jiāng）蘇省城市市容和環 境衛生管理條例》、《北京市市容環境衛生條例》、《無錫市城市市容和環境衛生管理 條例》、《廣州市市容（róng）環境（jìng）衛（wèi）生管（guǎn）理規定》、《上海市市容環（huán）境衛生管理條例》、《石家 莊市城市市（shì）容和環境衛（wèi）生管理條例》、《長沙市（shì）城市容貌規定》等。如（rú）於2006年6月 1日起執行的《長沙市城市容貌規定》中明確說明位（wèi）於A、B級（jí）道路的建（jiàn）（構）築物的（de） 外牆麵，采用玻璃幕牆的每年（nián）至少（shǎo）清洗一次；采用塗料裝飾的3年至少粉刷一次： 其他形式的2年至少清洗（xǐ）一次。位於C級（jí）道的的建（構）築物的外牆麵，采用玻璃幕牆 的2年至少清洗一次；采（cǎi）用塗料裝飾的4年至少粉刷一次；其（qí）他形式的（de）3年至少清 洗（xǐ）一次。同（tóng）時，也規定公共設施報刊亭、公用（yòng）電話亭和公交線路站應造型美觀，設（shè） 置合理，每天進行抹洗（xǐ）。

三、環境（jìng）意（yì）識（shí）增（zēng）加的要求
隨著生活水平的提高，人們的思（sī）想觀念也在不斷變化。人們不僅僅關心物質文明（míng）， 對生活和工作的環境也越來越重視，對環（huán）境汙染的（de）防（fáng）治也（yě）日益關心如同時，從安全 心理學的角度來看（kàn），當人們處於美好的環境（jìng）中工作的（de）熱情和積極性有著很大的區別。 因此，建築物（wù）外牆的清潔對於改善環境是必要的。

研究的意義
定期對建築物外牆進行清洗防（fáng）護的意義體現在；

一、 美化環境
建築物（wù）在城市中占的地位非常重要，當建築物外牆附上一層汙染物以後，使建 築物表麵失去了原有的色澤（zé）和光亮度，變得汙濁灰暗、破舊不堪，嚴重影響了人們 的視覺效（xiào）果和建築物景觀如通過清洗可以使建（jiàn）築物外牆恢複原（yuán）來亮（liàng）麗（lì）的外貌，為人 們的生活和工作增加一道（dào）美麗的風景線，為人們工作和生活提（tí）供一個舒適的外部環 境。

二、 保護建築物
由於長期的風（fēng）吹雨打，以及大氣（qì）層中的塵埃，有害氣（qì）體如硫化氫、二氧化碳和陽 光紫（zǐ）外線等有害物質的附著和作用，如果長時間不清除建築物表麵的汙染層，致使（shǐ） 這些汙染物對建築物表麵形成嚴重腐蝕、剝落和褪色等，影響其使用壽命如定期（qī）對 建築物（wù）外牆（qiáng）進行清洗可以避免其發生，從而可以延長（zhǎng）其（qí）壽命，可以節約大量的資源，對創建節（jiē）約型社會有著重要的意義.

三、能夠創造就業機會和經濟效益價值
近幾年我國清洗保潔公司越（yuè）來越多.也有越來越多的（de）人從事清洗保潔服務工作， 其中就包括（kuò）建築物外（wài）牆（qiáng）清洗，同時也會推動相關行業（化工、機器人、機械（xiè）等（děng））的 發展。關於建築物外牆清洗保潔的相（xiàng）關產品，比如清洗劑、防汙劑和防水劑等也逐 漸興起。如石材方麵的化（huà）工產品有：石材清洗（xǐ）劑、去鏽劑、去蠟（là）去（qù）漆（qī）劑、石材滲透（tòu） 防護劑、石材防汙粉、大理石結（jié）晶（jīng）劑、大理石結（jié）晶粉、花崗岩結晶（jīng）劑。從目（mù）前的狀（zhuàng） 況來看，一（yī）方麵建築物外牆清洗保潔行（háng）業能夠創造很多就業機會，緩解我國就業形 勢；另外一方麵，帶動了（le）相關行業的發展（zhǎn），比如（rú）化（huà）工、機械行業，為國家帶來經濟 效益。

研究現狀

一、建築物表麵汙染原因分析現狀
汙染物按照來源分類有（yǒu）：一些是來自於自然界的，另一些是來自於人類活動造成 的。來自於自然界的主要是灰塵和微（wēi）生物，造成這些汙染物附著（zhe）在外牆（qiáng）飾麵（miàn）的方式 主要有下列幾種形式。

1.空氣中塵埃的附著和沉降造（zào）成汙染
在建築物外立麵上特別是（shì）在頂麵（miàn），天長日久肯定會有空氣（qì）中的塵埃和灰土依靠 重力作用沉積。這些積存的汙（wū）物在雨天時，就會隨著雨水流淌，並附著在牆壁上， 在新（xīn）的位置形成（chéng）汙（wū）染。雖然雨水（shuǐ）也能對汙物（wù）起到衝刷作用，但在房簷、窗戶、陽台 等能起到擋雨作用部位下（xià）方的牆壁上，仍（réng）有塵埃附著形成（chéng）的汙垢。
1） 氣流造成的衝擊汙染。刮風造成（chéng）的氣流（liú）運動，使煤灰（huī）、粉塵等汙物（wù）顆粒撞（zhuàng）擊 建築物外牆，並粘附形成汙垢。
2） 靜電（diàn）與溫差造成（chéng）的汙染。空氣（qì）中的塵埃粒子表麵往往帶有電荷，會在建築物 表麵帶有相反電（diàn）荷的部位，發生靜電吸引（yǐn）而粘附並形成汙垢。
3） 澱射形成的汙染。雨天時因（yīn）雨水（shuǐ）落地澱（diàn）射，把（bǎ）地麵上的泥水（shuǐ）澱到靠近地麵附 近的外立麵形成汙垢-在這些形成汙垢餡過程中，風雨特別是雨水起著重要的作用。 在雨水的作用下，水（shuǐ）夾帶著汙垢在牆麵上鋪展，雨水帶著汙物在建築物外立麵上流 動時，會把汙染（rǎn）物擴散到更多的部位，由於雨水流（liú）淌運動是不均勻的，在雨水幹（gàn）燥 後就會在牆麵（miàn）上形（xíng）成分布不均的線條狀的汙染痕跡，造（zào）成斑駁陸離的外觀。

2.人類活動造成汙染（rǎn）
人類活動造成的建築物外牆麵汙染主要表現（xiàn）在（zài）以下兩個方（fāng）麵：
1）酸雨造成的汙染。人類在工業生產過程中，大量使用煤炭作為能源，煤在燃燒過（guò）程中不僅會排放大量（liàng）碳（tàn）粒，粉塵汙染（rǎn）環境，而且會（huì）排出大量的以二氧化硫為主 要成分的硫氧化物。這些（xiē）顯酸性的硫氧化物（wù）在空氣中還可以轉化為酸性（xìng）更（gèng）強的三氧 化硫。它（tā）們落在雨（yǔ）水中就形成酸雨（yǔ），酸雨會對建築物外（wài）牆麵造成腐蝕並形（xíng）成汙垢。 隨著現代文明的發（fā）展，汽車數量也在不斷壇加，汽車行使過程排放（fàng）出的尾氣中也含 有大量的氮（dàn）氧化（huà）物、硫氧化物。這（zhè）些物質也是酸雨（yǔ）形成（chéng）的原因，酸雨是造成各種建 築材料被腐蝕的重要因素。
2）油垢造成的汙染。造成建築物外牆麵被油垢汙染（rǎn）的原因有幾種情況：建（jiàn）築物 附近的餐廳，廚房（fáng）在烹調時排放出的食用油的油煙，隨空氣流動沾染到牆麵上；建（jiàn） 築裝飾（shì）材料在機（jī）械加工和施工過程（chéng）中也會沾染上油汙，如未及時清除就會最終滲透, 擴散到建築（zhù）物外牆麵上。當灰塵與酸雨結合（hé）後，就會在（zài）外（wài）牆麵上形成頑固的汙漬， 牢固地附在外牆麵上（shàng）。
綜上所（suǒ）述，建（jiàn）築（zhù）物外牆麵上的（de）汙垢主要有以下幾類：
1） 無機灰塵。主要是砂土（tǔ）、煤灰、石材粉末（mò）、水泥粉塵礦物粉末、金屬粉末等。
2） 有（yǒu）機灰塵。動物的糞便、羽毛、植物的花粉（fěn）、纖維等形成的灰塵。
3） 酸雨汙染物"大氣中的二氧化硫等硫氧化物、氮氧化（huà）物形成的硫酸（suān）鈣、硫酸 鐵等腐蝕汙染（rǎn）產物。
（4）油垢。動物脂肪、植物油和礦物油等汙垢。

建（jiàn）築物外牆清洗保潔技術現（xiàn）狀

1.建築（zhù）外牆清洗機械研究現狀
建築外牆清洗機械的發展大致經過以下三個過程心71：
（1） 傳統設備。最早的（de）方法（fǎ）是搭建腳手架，工人進行手工清洗，完（wán）成後再（zài）拆除 腳手架。這種清洗方法費時、費工，而且建築物越（yuè）高搭建拆（chāi）除（chú）腳手架的時間越長， 清洗成（chéng）本高而效率低下，目前已基本被淘汰。
（2） 載人設備。目前使用的載人設（shè）備有升降平（píng）台、吊籃、繩索等，是在建築物 頂層通過絞車，定滑輪（lún）等裝置（zhì）對其進行升（shēng）降控製，將工人、清洗工具、清洗材料（liào）裝 在吊籃或升降平台並懸吊（diào）到清洗麵附近，由（yóu）工人進行清洗，並隨時根據需要移動（dòng）位（wèi） 置，以利於清洗工作的進行。一（yī）般清洗操作程序是工人站（zhàn）在帛籃等裝置中用滾筒等 工具將清洗劑均勻塗布在需要清洗的（de）部位，待清洗劑將汙染麵完全浸透潤濕後，用 專用刷子對汙（wū）垢進行清洗，並用水進行衝洗，最後用幹布進（jìn）行（háng）擦拭清洗。這種方法 是目前許多（duō）國家普遍（biàn）采用的一種方（fāng）法，比搭建腳手架效率高，但是（shì）人工清（qīng）洗，工具 簡單，所（suǒ）以效率還是低下，而且存在很大的安全隱患。這是（shì）由於工人懸吊在空中或 站在吊籃中，用刷子擦洗牆麵，是一種（zhǒng）簡（jiǎn）單、重複的機（jī）械（xiè）動作（zuò），長時間操作容易因 疲勞而出現（xiàn）事故。為了減輕工人的勞動強度，近年（nián）來研製了不少機械化的產品比如液壓自動清洗刷（shuā）、清洗噴頭等，大大提（tí）高（gāo）了工作效率。用載人設備（bèi）來清洗外牆的方 法在今後一段時（shí）間，仍將是建築物外牆清洗（xǐ）的主要方法，但機（jī）械化程度會有所不同。
（3）自動設備（清洗機人人）。由於采用傳統的“人工+吊板”方式（即我們通常 所說的“蜘蛛人”）進行（háng）作（zuò）業，不僅效率低，而且容易出事故。改用“人工+吊籃”（吊 裝（zhuāng）機懸掛載人吊籃）擦拭方式後，雖然相對（duì）較為安全，但前期設備投資（zī）較大，清洗（xǐ） 成本高）特別（bié）是目前一些國家和地區已經（jīng）通過立法對包（bāo）括擦窗作業在內的人工（gōng）高空 攀爬進行了限製，人們不得（dé）不尋找其它解決辦（bàn）法（fǎ）。在此（cǐ）情況下外（wài）牆清洗機機人應運 而生）目（mù）前，發達（dá）國家已經研製出了爬壁機器人等多種機（jī）械清（qīng）洗設備，逐步淘汰了 載人設備的方法）有代表性的擦洗機器人有日本清水建設株式會社開發的斜麵玻璃 幕牆清洗機器人；日本美莊公司生產的自（zì）動擦窗機（jī）器人；德國Skywips公司生產的 高層建築半自動/自動模塊化清潔機器人以及德國Fraunhofer研究所開發（fā）的多吸盤結 構的高層（céng）建築自主清潔機器人等）在我國，北京航空航天大學（xué）與鐵道部北京鐵路局 科研所為北京西客站（zhàn）合作開發了一台玻璃頂（dǐng）棚（約30000?〉清洗機器人；北京航（háng）空 航天大（dà）學正在與北京金（jīn）訊新世紀機器人製造有限公司合作開發一種高樓清洗機器人 暫（zàn）名為“藍（lán）天潔友”，將用於國家大劇院清洗工作（zuò）；哈爾濱工業大學與中國藍星（集 團）總（zǒng）公司合作組（zǔ）建的北京藍星哈工大機器人（rén）技術有限公司，專門（mén）生產清洗樓宇玻 璃幕牆的（de）機器人，並已研製（zhì）出係列產品。
目（mù）前全國已建造了數百萬平方米的大型玻頂幕牆，這將是一（yī）個龐大的潛（qián）在市場。 由由國內目（mù）前絕大多數高層建築仍采用人工+吊籃完成清洗工作（zuò），清洗機器人安全、 高效、價格適中，無疑將有十分廣闊的應用前景。但是清洗洗器人的（de）研發涉及機器 人、人工智能、用感、控製（zhì）、視覺、環境識別、現代設計方法（fǎ）等諸多知識，是多學 科交叉綜合的結果，加上現代建築藝術的（de）個性化，清洗作業的自動化（huà）仍麵臨著很多 難（nán）題）從總（zǒng）體上看（kàn），各國在實現複雜運動和（hé）清洗功能的技術理論和實踐上仍需經曆 一段成熟期.
另外，作者利（lì）用中國期刊全文（wén）數據庫（1994~2004年的數據（jù）），檢索近幾年關於建 築物外牆清洗清洗設（shè）備的論文，發現幾乎全部是關於清洗機器人的研究，利用萬方 數（shù）據庫中的中國專（zhuān）利技術類數據庫（1989~2003年的數據）對這方麵的設備專利進行 檢索，由於（yú）篇幅有限，現隻列出各自的數目。

建築物外牆清洗保潔方法研究現狀
建築物外牆的清洗保潔（jié）方法大致（zhì）可分為物理清（qīng）洗、化學清洗（xǐ）和新型清洗保潔三 大類，下麵對這三類方（fāng）法作分別介紹。

1.物理清洗（xǐ）保潔

物理清洗是通過外力及外來能量的（de）作用使汙垢脫離建（jiàn）築物表麵的一種方法。具體 有以下幾種：
(1)手工鏟鑿法。這是比較古老而（ér）簡單的方法，尤（yóu）其（qí）是花崗（gǎng）石牆麵、水泥（ní）牆麵 等，利用鑿子等工具人工將建築物外表麵（miàn）的一層汙垢剝離掉，使其露出新的表麵。 這種方法對建築物（wù）牆體（tǐ）有損害，達不到清洗而不損壞建築外（wài）牆材料的目的（de），而且費 時、費工、費錢，也不適應（yīng）大麵積的清洗保潔工作。
(2)水或水蒸氣清洗法”該方法是用水或水蒸汽在高壓（yā）下噴洗建築物表麵（miàn）的一 種保潔方法。使用高壓水槍或高壓蒸氣，對牆（qiáng）麵進行（háng）衝洗，噴氣清洗機配備三檔不 同的功能：噴氣、噴蒸氣（qì）、高壓噴（pēn）氣。噴（pēn）氣是（shì）噴水和氣的混（hún）合物，將水霧化成高速 濃密的噴霧，達到0.5〜IMPa的壓力將汙垢除去；高壓噴氣是噴水和氣的激烈清洗 噴射，以達到2MPa的壓力產生（shēng）一種激烈的（de）機械（xiè）衝洗和刷洗作用，將深入牆縫中的汙 垢清除掉。噴蒸氣（qì）是（shì）噴出（chū）高溫蒸氣，使牆麵的毛細（xì）孔受熱膨脹，縫隙增大，再在高（gāo） 壓蒸氣的衝刷下，深入所有的氣（qì）孔將汙垢除去。此法是最安全、最便宜的清洗保潔（jié） 方法，沒有化學品汙染，成本也較低。這種方法主要用於釉麵（miàn）磚（zhuān）、水（shuǐ）刷石、馬賽克 等光滑外牆表麵材料上的（de）積灰浮塵泥沙及土渣的（de）清洗，但該方法對於油汙的去除效 果不理想，而且（qiě）大量水分（fèn）的存在易損傷基體內部的結構，也不適宜北方缺水城市使 用。另外，設（shè）備笨重（chóng）、價格也高、施工不方便"近年來隨著（zhe）製造業的發展，這（zhè）些（xiē）缺 點有所改善。
(3)噴砂法。噴砂清洗又（yòu）稱磨料清洗，它實際上並不是一種嚴格意義上的清洗, 而是（shì）利（lì）用磨料噴射到（dào）建材表麵進行表麵研磨加工的同時將汙垢去除的保潔方法。噴 砂分為（wéi）幹式和濕式兩種。幹式噴砂是利用空氣壓力（lì）將磨（mó）料(細矽砂等)噴射向建（jiàn）材 表麵，達到磨平表麵的目（mù）的。這種方法的（de）研磨力強，適合對硬度較大的建材進行研 磨（mó），而且不需（xū）用水，適合在缺水地區采用。它的缺點是噪音大、產生大量的灰塵，還會損（sǔn）壞質地較軟的建材，因此要改（gǎi）進收集裝置以消除灰塵汙（wū）染。濕式（shì）噴砂在需要 減少粗（cū）糙磨料影響的場合可以采用濕式噴砂(又稱磨料水射流〉。濕式噴砂是在高 壓水射流清洗使用的水中混入河沙、石英砂、石榴石、銅礦渣等較細的（de）堅硬的研磨 料，再對（duì）建材表麵進行噴射清洗，其清洗效果（guǒ）優於（yú）單純的高壓水清洗，同時又避免 了噴砂（shā）清洗中由於粉塵造（zào）成的（de）施工人員（yuán）健康和汙染環境問題。特別適合對建築物外 牆上已（yǐ）風化的石料表層進行剝離清除。但它（tā）存在施工時嗓（sǎng）音大、施工設備笨重（chóng）、價 格高的缺點（diǎn）。與超（chāo）高（gāo）壓水清洗（xǐ）相（xiàng）比它的拋光性能稍差。這種方法不用等待建築（zhù）物表 麵幹燥就可以直接進（jìn）行下一步工作。一般適用於比較堅硬的建築物表麵的清洗（xǐ），對 石質（zhì）材料建築物表層的損傷是難以避（bì）免，易在清洗過程中被（bèi）磨損，露出的新表麵在 潮（cháo）濕及腐蝕環境下會加（jiā）快牆（qiáng）麵材料的風化。為了節約用水目（mù）前還采用低壓傳輸、氣- 水渦（wō）流等（děng）新技術加以改進。在建築物外牆清洗技術中，噴砂清洗技（jì）術（shù）要求（qiú）較高，非（fēi） 熟練工人施工時往往會對石材造成損壞，隻有在有經驗（yàn）的（de）技術人員指導下才能取得 好的效果。

2.化學清洗保潔
化學清洗是依靠化學反應的作用，利用化學藥品或溶劑對汙垢進（jìn）行溶解、分離、 降解等使外牆達到去垢（gòu）、去（qù）鏽、去汙脫脂等而又不（bú）使（shǐ）建築物外牆（qiáng）表麵受到破壞的一 種清洗保潔（jié）方法。清洗去汙過程是一個（gè）很（hěn）複雜的過程，迄今還（hái）難以用圓滿（mǎn）的理論加 以闡明，而（ér）隻能用簡單的模型來概括一些個別現象，建築物外牆汙垢（gòu）被化學去除的 過程（chéng）可以簡單（dān）表示J：
外牆•汙垢+清洗劑一外牆+汙垢（gòu）•清洗劑
大致可以分為以下幾（jǐ）個（gè）過程：
(1)吸附過程。首先（xiān）清洗劑（jì）中的表麵活性劑分子在汙垢及外牆表麵上定（dìng）向吸（xī）附, 表麵活性劑分子的疏水基一端吸附在汙（wū）垢表麵並伸入（rù）其內部，同時又能吸附在建築 外（wài）牆上將細孔（kǒng）中的空氣頂出來。
(2)濕潤和滲透過程。表（biǎo）麵活性劑分子進一步滲透到汙垢與牆體之間，減弱汙 垢在牆體（tǐ）上的附（fù）著力，使牆體和汙垢都被清洗劑（jì）濕潤、滲透而膨脹，使它（tā）們之間的 引力被減弱。
(3)汙垢脫落過程。表麵活性劑分子繼續（xù）吸附在汙垢與牆體上形成親水基向水, 憎水基伸向（xiàng）內部的單分子層，如果使用（yòng）的是陰（yīn）離子表麵活性劑的（de）話（huà），則會增加汙垢、 牆體表麵的負電荷（hé），使它們之間（jiān）產生靜電斥力作用，再借助機械作用力（lì），促使汙垢 從牆體上（shàng）脫落下來，轉（zhuǎn）移到水中。
(4)汙垢的乳化（huà）分散過程。由於包有汙垢（gòu）顆粒（lì）的表麵活性劑膠束帶有同種電荷, 並吸附一層水膜而（ér）被穩（wěn）定分散在水中。同時有相當數量的油性汙垢被增（zēng）溶（róng）到表麵活性劑膠束（shù）中而被穩定分散。由於洗淨的（de）牆體表麵也吸附一層定向排列（liè）的表麵活性劑 分子，所以汙垢不能在沉積到牆體上。整個過程如圖-2所示。

該方（fāng）法的主要（yào）特點是能去除任何外牆的汙垢，隻要清洗劑選擇適當，就可達到清 洗速度快效果好的目的。不過化（huà）學藥劑有一定的腐蝕（shí）性，而且個別藥劑對環境有影 響，所以施工（gōng）單位和操作（zuò）人員應盡（jìn）量選擇（zé）適當的綠色環保藥劑或（huò）緩蝕劑，加（jiā）強防護 意識避免外牆受損。在使用這（zhè）種方（fāng）法清洗（xǐ）前（qián），應先用水（shuǐ）衝洗或噴淋外牆表麵，以減（jiǎn） 少（shǎo）清洗（xǐ）藥劑的用量，提高清洗（xǐ）效果。化（huà）學清（qīng）洗在國（guó）內開（kāi）始應用較晚，目前我國建築 物外牆（qiáng）的清洗70%以上的都使用化學清洗（xǐ），化學清洗的關鍵是清洗劑的選擇（zé）。表（biǎo）1-2 列出了近十年來建築物外牆化學清洗劑的研（yán）究成果。由於（yú）現階段我國絕大多數建築 物（wù）都采用的釉麵磚、馬賽克、無釉麵磚、泰山磚、花（huā）崗岩、大理（lǐ）石、水（shuǐ）刷石和玻璃 材料組成的建築物外牆，所以本文列出的成果也是關於這（zhè）些建築材料清洗（xǐ）的化學清 洗（xǐ）劑。

3.新型清洗保潔方法
（1） 離子交換法（fǎ）。離子交換劑是一（yī）種能與溶液中（zhōng）的陰、陽離子進行交換的物質。 在陰離（lí）子（zǐ）交換樹脂（zhī）分子中（zhōng）含有活性基團，當它（tā）以微（wēi）粒的形式分散（sàn）在（zài）固體表麵，與含 有某種陰離子的溶液（yè）接觸（chù）時即發生離子交換作用，因而能移去溶液中的該離子］。 例如，當陰離子交換樹脂的粒度（dù）小（xiǎo）於O.gm時具有較強的擴散（sàn）性，在添加到（NH4） 2CO3溶液中（zhōng）去後，能有效地吸附且移去汙垢中的so-2離子，達到（dào）破壞垢層（céng）的目的， 並且不會形成二次破壞，從而可以用來（lái）除去石材上麵硫酸鈣造（zào）成的汙垢。目前該方 法處在應用試（shì）驗性階段，還沒有推廣。
（2） 微生物（wù）轉化（huà）法。微生物轉化法是（shì）利用生物酶將汙垢由一種物質轉換成另（lìng）外 一種性質穩定的（de）物（wù）質而使建築物表麵達到清潔目的的一種方法（fǎ）［珂。例如，脫（tuō）硫弧菌 亦稱為“硫酸鹽還原（yuán）細菌”，是在缺氧（yǎng）環境中能（néng）使硫酸鹽還（hái）原成硫化氫的一種特殊 細菌。國外研究人員采用此（cǐ）種（zhǒng）脫硫弧菌處理含有（yǒu）硫酸鈣（gài）汙垢的（de）碳酸鹽石質表麵，經 過處理石（shí）質表麵形成方解石不僅能去除硫酸鈣（gài），達到淨化石質的目的，還可（kě）以促使 石（shí）質的（de）逐步穩定。目（mù）前該方法還沒有被用來進行大麵積的清（qīng）洗工作。
（3） 激光清（qīng）洗技術。激光清洗就是利用激光的亮度高和方向性好的特性，把足（zú） 夠功率（或能量）的（de）激光束聚（jù）集後，照（zhào）射到材料表麵被汙染的部位，材料（liào）和汙染物吸收 光能，將光（guāng）能迅速轉變為熱能，使物質產（chǎn）生一係列的物理化學過程，達到去除表麵 粘（zhān）附（fù）的微粒汙染物而不損壞物體本身的目的翊。激光與之作用的機理也（yě）有所不同， 科學（xué）家們提出了各種理論模型，對此進行解釋。最常用的（de）解（jiě）釋有以下幾種：
①激光可以實現能量在時間（jiān）和空間上的高（gāo）度集中，聚焦的（de）激光束在焦點附近可產 生幾千度甚至幾萬度的高溫，使汙垢瞬間蒸發（fā）、汽化（即（jí）汙染物吸收熱量並汽化揮 發）、光（guāng）分解（如準分子激光的脈衝能（néng）量大於有（yǒu）機汙染物中的O，,H，,H-H,C-同, N-H等化學鍵的鍵能，從（cóng）而導致這（zhè）些鍵斷裂）.

②激光束的發散（sàn）角小，方向性好，通過聚光係統（tǒng）可以使激光束聚集成不同直徑的 光斑。在激光能（néng）量相同的條件下，控製不同直徑的激光束光斑可以調整激光的能量 密度，使汙（wū）垢受熱膨脹.當汙垢的膨（péng）脹力大於（yú）汙垢對（duì）基體的（de）吸附力時，汙垢便會脫 離物體的表麵，是目前最為大家所（suǒ）接受的理論［見圖1-3］。由（yóu）於激（jī）光作用於材（cái）料表麵 的時間非常短（duǎn），僅10-七，在瞬間產生加速度極大(>100m/s2)的爆炸衝擊力，足以提 供微粒與材料表麵間的粘附力所需要的加速度。
③激光光束可（kě）以（yǐ）通過在固體表麵產（chǎn）生超聲波， 產生力學共振，即利用脈衝（chōng）激光的反複衝擊導 致汙染物振動，最終脫離物體表麵使汙（wū）垢破碎 脫落.
也有人提出是這三種理論在一•起作用的結 果，其機理示意圖見圖1丿。高亮度和方向性好 的激光，通過光學聚焦整形係統把高能量的激 光束，照射物品需要（yào）清洗的部位（wèi），激光器發射的光束被需要處理表麵上的汙染層所（suǒ）吸收（shōu），通過（guò）光剝離、氣化、超（chāo）聲（shēng）波等過程，使（shǐ） 汙染物（wù）脫（tuō）離物體表麵。激光束沿著一定的軌跡掃描，就可以實現大麵積（jī）的清洗。
由於（yú）該（gāi）方（fāng）法設備價格很髙，目前僅適用 於雕塑（sù）、壁畫、紀念碑和小型建築物外（wài）表 不同種類垢層的清洗，還沒有進（jìn）行（háng）有商業 價值的大麵積清（qīng）洗。與其它清洗方法相比, 激光清洗法具有諸多優點的：①無機械接 觸；②可以準確定位；③可以實時控製和 反饋；④對欲清洗對象具有可選（xuǎn）擇性；⑤ 對環境無汙染，對人安全；⑥能有（yǒu）效清除 微米級及更小尺寸的汙染微粒；⑦多用途和可靠性；⑧運行成本（běn）低（dī）：⑨激光清洗效率高，節省時間。
(4)表麵塗膜去汙法。表麵塗膜去汙法是使用剝離劑覆蓋（gài）在需要去汙的建築物 表麵，待剝離劑幹燥形（xíng）成膜，將膜（mó）從建築物（wù）表麵剝離，吸附在建築物表（biǎo）麵（miàn）的汙染物 將隨膜一起被剝離下來【珂。該方法適（shì）用於混凝土、石材和不能使用溶劑清洗的物體 表麵。剝離劑是一種水溶性的高分子聚合物，因此使用方便、安全（quán）。另外，為了提 高去汙染效果，在使用時可以根據建築物表麵（miàn）的不同和汙染程（chéng）度，在剝離劑中添加其他成（chéng）分.
(5)超聲波清洗。超聲（shēng）清洗的基本原理，就是利用超聲空化(液體中因渦流或超聲的作用，在液（yè）體中某一區域會形（xíng）成局部的暫時的負壓區，產生空穴或（huò）氣泡（pào），當 這（zhè）些充（chōng）有蒸汽或空氣的氣泡突然閉合時，在（zài）氣泡周圍附近（jìn）將產生強大的激波，很高 的壓強，這個局部壓強在一般情況下也可達幾千個大氣壓)的力學效應而使浸在液 體中的零部（bù）件和表麵汙物迅速除去的（de）由於建築外牆不可能全部浸在液體中，因 此（cǐ）必須借助能（néng）量轉換器。文獻正在（zài）研究應用一（yī）定功率的超聲換能器直接加載於屏 幕玻璃（lí）上，而使屏幕玻璃產（chǎn）生超聲共振，從而清除屏幕（mù）玻（bō）璃上（shàng）粘（zhān）附（fù）的灰塵和雨霧， 以保持屏幕玻璃的潔淨，提髙屏幕玻璃的透明度。
(6)幹（gàn）冰（bīng）清洗釋幹冰是CC2的固態存在形式，C02常態下是一種無（wú）色無味的 氣體（tǐ），自然（rán）存在於空氣中。在-78C低溫時，CO2以固體（tǐ）形（xíng）式存在釋與噴砂相似，幹 冰清洗時噴射介（jiè）質幹冰顆粒通過千冰清洗機在高壓氣流中加速，通（tōng）過噴嘴噴出（chū），衝 擊要清（qīng）洗的表麵椰正其基本原理為：
1)衝擊（jī）力。千冰高速撞擊到被（bèi）清洗表麵，撞擊動能的散逸和幹冰（bīng）粒子與清洗表 麵極其快速的（de）熱轉移造成致使固體C02迅速升華（huá）變為氣體，幹冰顆粒的動量在（zài）衝擊（jī） 瞬間消失，產生一個較大的衝擊力。
2)“龜裂”。不同熱膨脹係數的兩種不同（tóng）材料，它們之間的溫度差會破壞兩種材 料間的結合。幹冰顆粒（lì）溫度極低（dī）7-7875 ),使其清洗具有獨特的熱力學性能，幹 冰（bīng）顆粒衝（chōng）擊處理物表麵，使汙垢冷凍至脆化及爆裂，產（chǎn）生“龜裂”或熱衝（chōng）擊現象，影 響粘附汙垢的機械性能釋汙垢層溫度降（jiàng）低、脆性增大，幹冰顆（kē）粒能（néng）夠將汙（wū）垢層衝擊 破碎。見圖1-5。
3)生微爆炸”。當（dāng）幹冰粒鑽（zuàn）進汙垢的裂縫後，在幾千分之一秒內氣化，其體積瞬 間膨脹將近800倍，這樣就（jiù）在衝擊點（diǎn）造成（chéng）“微型爆炸”，從而把（bǎ）汙垢帶離物件表麵釋見（jiàn） 圖16

據文獻［41］,目前一些國外清洗企業（yè）已（yǐ）經把幹（gàn）冰清洗用在建築清洗、環衛清洗 等公益事業上，取得了（le）明顯的經濟和（hé）社會效益，但國內還沒（méi）有這方麵的應用釋（shì）幹冰 清洗方法具有許多優點：①使用廣（guǎng）泛；②節約費用（yòng）；③作業簡便；④不損傷基體材 料；⑤環境安（ān）全性。

研究現狀分析
從上麵的（de）研究成果可以看出：
(1)現階段我國建築物外牆清（qīng）洗設備（bèi）主要是載人設備：升降平台、吊籃、繩索（suǒ） 等，自動清洗設備的應用相當少。這（zhè）主（zhǔ）要是由於相關產品主要以專利的形式公布， 近來（lái）論文的（de）篇數有接（jiē）近專利（lì）數目（mù）甚至超過的趨勢。從圖1-2中可以看出專利（lì）數目呈逐 年上升的趨勢（shì），但（dàn）關於（yú）這方麵（miàn）的應（yīng）用的報道卻很少，可以（yǐ）預見現階（jiē）段專利（lì）在我（wǒ）國確（què） 實很難（nán）賣出去。作為研究人員，其研究成果能夠得到社會的應用才是最重要的，為 了推廣清洗設備新產品，有關清洗設備的研究成果宜以論文的形式發表。
(2)建築物外牆的清洗（xǐ）主要采用化學清洗的方法，這主要是（shì）由於建築物外牆汙 染物成分比（bǐ）較複雜，汙染程度嚴重，而物理清洗方法達（dá）不到清洗目的，新型的清洗 技術成本又很高且相關（guān）技（jì）術還不夠成熟，物（wù）理清洗與化學（xué）清（qīng）洗結合起（qǐ）來效果更好， 先用化學方法清洗，然（rán）後用清水將牆麵（miàn）衝洗幹淨。
(3)現有的建築物外牆清（qīng）洗劑可分為中性清洗劑、酸性清洗劑、堿（jiǎn）性清洗劑。 其中中性（xìng）清洗劑主要用於玻璃（lí）幕牆、鋁合金（jīn）牆麵；堿性清洗劑主要用於清洗石灰岩（yán）、 大理石牆麵；酸性清洗劑主要用於花崗石、釉麵磚、馬賽克、水刷石牆麵。
(4)隨著精細化工產品日新月異地發展，各種表麵活性劑得到廣泛地應用，從 而使清洗的作用不斷得到提高和（hé）日（rì）臻完善（shàn），新的清（qīng）洗劑層出不窮，清洗劑朝著複配 方和專用性的方向（xiàng）發展。表-4知道，其（qí）中（zhōng）關於（yú）石（shí）材牆（qiáng）麵的清洗劑比其它清洗劑多, 這主要是由於近年來石材加（jiā）工技術和施工技術的進步，以及石材（cái）華麗的外觀，受到（dào） 越來越多人的青睞，越來越多的建築物都（dōu）開始使用它來（lái）裝飾牆麵；另一方麵，也由 於石材建築表麵（miàn）容易被（bèi）汙染而又不容易（yì）清洗（xǐ）的緣故，吸引（yǐn）了很多研究者.
(5)從表42中我們可以看出（chū），對（duì）於同一種牆麵的清洗，使用相同種類的藥劑 而配比可以不同。這主要是由於建築物的汙染與建築物所處的（de）環境（jìng），汙染原因、汙 染物成分、汙（wū）染程度等因（yīn）素有關，因（yīn）此不同地方的相（xiàng）同建築（zhù）物外（wài）牆的清洗所用清洗 劑並不一定相同，必須根（gēn）據實際情況來決定。
(6)從表1-2還可以看出清洗劑所包的的藥劑也（yě）越來越（yuè）多（duō），主要由表麵活性劑、 助洗劑和（hé）助（zhù）劑組成（chéng）。為了提高清洗效（xiào）果，表麵活性劑從陰離子表麵活性劑、陽離子 表麵活性劑、非離子表麵活（huó）性劑等單一表麵活性（xìng）劑到兩性表麵活（huó）性劑和複配表麵活 性劑，助洗劑則由無機助洗劑向有機助（zhù）洗（xǐ）劑轉變。同（tóng）時，為了減輕清洗劑對（duì）建築（zhù）物 表麵的腐蝕（shí）加入（rù）了緩蝕劑和軟水劑。為了消除（chú）清洗過程中產生的異味還加入了適量 香料”
(7)新型的清洗方法由於清洗成本比較高，因此（cǐ）還沒有投入有商業價值的大麵積清洗（xǐ）。鑒於（yú）這種方法既節能又環保，具有強勁的開發潛力。隨著相關科學技術的 發展，相關問（wèn）題有望得到解決。
隨著我國國民（mín）生活水平和社會文明程度的不斷提高，各種相關法（fǎ）律法（fǎ）規的出台， 我國也有很多（duō）城市出台了相關規定，且建築物外牆的汙染是無（wú）處不在的，特別是在 工業（yè）化程度高和北方燒煤多的城市更（gèng）是如此，為（wéi）了城市的市容和建築物的使用壽命（mìng） 必須（xū）對（duì）建築物外牆進（jìn）行定（dìng）期清洗保潔，因此清洗（xǐ）技（jì）術成果的應用前景是樂觀的，具 有廣闊的應用前景.

研究內容和技術路線
根據研（yán）究現（xiàn）狀（zhuàng）的分析，我們可以看岀建築物外牆清洗和防護方麵存在的問題主要（yào） 有以下4個（gè）方麵。
(1)
目前關於牆麵汙染物形（xíng）成的機理研究不夠，應該加強建築物牆麵汙染機理 的研究，並找出與汙染有關的因素，從而能夠更好地指導清洗工作。
(2)
相對（duì）於（yú）其他國家來說，我國的技術比較落（luò）後，必須加大（dà）研究基金的投入， 以便研製出一些機械（xiè）化程度高的清洗設備，開發出一（yī）批價格便宜、使用方便、清洗 效果（guǒ）好、無汙染的清洗劑。
(3)
現階段我（wǒ）國主要采用化（huà）學清洗的方法對建築（zhù）物（wù）外牆進行清洗，但是對化學 清洗劑會帶來的（de）安全問題，比如對工人身體健康的威脅、對環境的汙染不夠重視（shì）。 溝洗保潔技術是一個係統性問題，涉及到物理、化學、力學、環境（jìng）等知（zhī）識，必（bì）須全 方麵來考慮。
(4)
目前（qián）還處在（zài）先汙染，後治理（lǐ）的階段，沒（méi）有（yǒu）采取積極有效（xiào）的（de）方式去預防（fáng）汙（wū）染。 對於該問題，需要采用安全係統工程的思（sī）想來思考問題、分析問題和解決問題。如（rú） 果對建築物外表麵事（shì）先進行防護，這樣建（jiàn）築物外牆表麵抗汙（wū）染的能力就會增（zēng）強，從 而縮短清洗周期，而且還能對建築物表麵（miàn）材料起到（dào）保護作用延長使用壽命。因此， 對（duì）建築物表麵進行（háng）防護是重要的，也是可（kě）行的。
有些防汙染類的化工產品（pǐn），由於價格、技術各方麵的原因目前還（hái）沒有被廣泛應用. 結（jié）合實驗（yàn）室（shì）條件，本文主要的研究內（nèi）容如下：
(1)
探討粉塵黏附在建築物外牆（qiáng）材料表（biǎo）麵的機（jī）理（lǐ）以（yǐ）及影響因素；
(2)
對（duì）一些建築防汙劑在建築物外牆材料表麵的防汙機理進行探討：
(3)
研究各（gè）種表麵活性劑的吸附膜對建（jiàn）築物外牆材（cái）料表麵粘附粉塵（chén）的影響（xiǎng）；
(4)
對各種表麵（miàn）活性劑（jì）吸附膜在外牆材料（liào）表麵的耐汙能力進行對比分析；
(5)
對各種表麵活性劑的吸附膜在建築物外牆材料清洗中所起的作（zuò）用進行研 究，以及各種表麵活性劑溶液處理後（hòu）的建（jiàn）築物材料表麵粉塵的（de）清除敷果的比較和（hé）評價。
擬采取的研究方法如下：
（1） 通過（guò）文獻的查閱與實驗（yàn）實際對粉塵黏附機理進行分（fèn）析探討；
（2） 通過對文（wén）獻（xiàn）的大量檢索與閱讀，對建（jiàn）築物防汙劑在建（jiàn）築物（wù）外牆（qiáng）表麵的防汙 劑進行探討（tǎo），並將各類（lèi）防汙劑的防汙機理圖形化，使之（zhī）一目了然：
（3） 通過對粘附在塗（tú）有表麵活性劑吸附膜的建築物外牆材料表麵的粉塵（chén）微顆粒 相關參數進行測定（dìng），來說明各種表麵（miàn）活性劑吸附膜對建築物外牆材料表麵（miàn）粘附粉（fěn）塵 的影響；通過對塗有吸（xī）附膜和未塗吸附膜以（yǐ）及塗有不同吸附膜之間材（cái）料表麵汙染物 在（zài）氣流和水流（liú）作用下清除的難易程度，來說明吸附膜（mó）在建築物外牆材料清洗中所起 的作（zuò）用（以玻璃試樣為例，以顯微分（fèn）析係統為工具）：
（5） 參考GB/T38I0.7-1期陶瓷磚試驗方法中第14部分耐汙（wū）染性的測（cè）定，比如, 基體材料（liào）在塗有表麵活性劑吸附膜和沒有吸（xī）附膜情況下抗汙（黑墨水或者紅墨水或（huò） 者（zhě）染（rǎn）發素）的能力，對各種表麵活性劑吸附膜在外牆材料表麵的（de）耐汙能力進行對比 分析（xī）；
（6） 表麵活性劑在不同固體表麵形成吸附膜的過程是不同（tóng）的，將表麵活性劑（jì）在 固體表麵（miàn）吸附的過程（chéng）和形態模型化，使之簡單明了。
研究的技術路線（xiàn）：
1） 由一般和普通（tōng）開（kāi）始。由於建築物外牆材料很多（duō），瓷片、玻璃、鋁板、石林 不鏽鋼、塗料等，擬選定1~2種常用的（de）材料來進行實驗；表麵活性劑的種類也很多, 有憎水性的，有親水性的，有離子型的，有非離子型的（de），憎水和親水的分別選卜2 種；粉塵的種類也很多，性質也各不相同，本實驗研究的都是普通大氣粉塵顆粒。
2） 研究步驟：采（cǎi）用查閱（yuè）文獻和理論分析相（xiàng）結合的方法，來分析建築物表麵粘附 粉（fěn）塵的機（jī）理及影（yǐng）響因（yīn）素（sù），分析防汙劑（jì）在建築物外牆材料表麵防汙的機理；采用數字 實驗（yàn）（粒度分析儀）、圖像分析（顯微分析係統）以及目測（cè）相（xiàng）結合的方法，分析表麵 活（huó）性劑吸附膜在建築物外牆材料表麵防塵的作用及機（jī）理，以及對建築物外（wài）牆材料耐 汙性能的影響。