研究的必要性

建筑物外墻清洗保潔是一個(gè)較復(fù)雜的工程，是采用物理或化學(xué)或兩者相結(jié)合的方 法除去建筑物表面附著的灰塵、污漬、污垢，使其恢復(fù)到原有的本色，呈現(xiàn)干凈、 美觀，而同時(shí)又保證建筑物表面不受破壞的過(guò)程，對(duì)建筑物進(jìn)行定期清洗保潔的必 要性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

一、 保持建筑景觀，提升城市品位的需求

為了提高城市的知名度，增加城市的競(jìng)爭(zhēng)力，越來(lái)越多的城市加入全國(guó)文明（衛(wèi) 生）城市的評(píng)比活動(dòng)中。每2年t次的全國(guó)范圍的衛(wèi)生城市評(píng)比活動(dòng)，把保持建筑表 面清潔列為考核的重要指標(biāo)之一肉。而高層建筑外墻醒目、突出，自然也就成為檢查 的重點(diǎn)，因?yàn)樗P(guān)系著一個(gè)城市乃至國(guó)家的形象，例如在北京申奧期間政府花了巨 大的費(fèi)用來(lái)對(duì)全市所有建筑物的外墻進(jìn)行更新，以期達(dá)到美化城市的效果；海爾集 團(tuán)就將“清潔"、“清掃”寫入了企業(yè)管理，在企業(yè)樹(shù)立良好的形象方面起著很大 的作用。

二、 法律法規(guī)的要求

世界各國(guó)對(duì)建筑物外墻的清洗越來(lái)越重視，在發(fā)達(dá)國(guó)家甚至以法律的形式明確規(guī) 定，建筑物的表面必須定期清洗，不然會(huì)受到嚴(yán)厲的處罰，國(guó)外新加坡政府規(guī)定每 年必須清洗數(shù)次，國(guó)內(nèi)南京市政府部門規(guī)定每年高樓外墻必須清洗1次，上海市職 業(yè)技術(shù)培訓(xùn)教材編審委員會(huì)專門編寫了建筑物清潔保養(yǎng)書籍，廣州市環(huán)衛(wèi)局有關(guān)人 士表示，隨著城市市區(qū)高層高樓建筑的迅速增多，樓盤外墻是否整潔對(duì)城市整體容 貌的影響越來(lái)越大，廣州至少半數(shù)的樓盤已有3年沒(méi)有洗過(guò)“臉”了，而現(xiàn)在樓盤 外墻無(wú)論是清洗還是粉刷，一次的成本至少在1000元以上，有些樓盤清洗一次外墻 不下四五萬(wàn)元，而過(guò)去的規(guī)定最高是能罰1000元，對(duì)不清洗外墻的樓盤缺乏威懾力， 導(dǎo)致很多樓盤的責(zé)任人寧可認(rèn)罰也不愿履行清洗樓盤的責(zé)任，對(duì)此該人士認(rèn)為，大幅度提高處罰標(biāo)準(zhǔn)可以對(duì)那些常年不洗外墻的樓盤起到威懾作用。近年來(lái)，我國(guó)各 級(jí)政府的環(huán)保意識(shí)發(fā)生很大變化，國(guó)內(nèi)一些大、中城市，特別是旅游、開(kāi)放城市及 旅游景點(diǎn)和景區(qū)，為保持建筑物表面的清潔，都制定出臺(tái)了相應(yīng)的法律和法規(guī)。
國(guó)務(wù)院頒布的有《城市市容和環(huán)境衛(wèi)生管理?xiàng)l厠》、近幾年一些城市也先后出臺(tái) 了地方性規(guī)定條例，有《天津市市容和環(huán)境衛(wèi)生管理?xiàng)l例》、《江蘇省城市市容和環(huán) 境衛(wèi)生管理?xiàng)l例》、《北京市市容環(huán)境衛(wèi)生條例》、《無(wú)錫市城市市容和環(huán)境衛(wèi)生管理 條例》、《廣州市市容環(huán)境衛(wèi)生管理規(guī)定》、《上海市市容環(huán)境衛(wèi)生管理?xiàng)l例》、《石家 莊市城市市容和環(huán)境衛(wèi)生管理?xiàng)l例》、《長(zhǎng)沙市城市容貌規(guī)定》等。如于2006年6月 1日起執(zhí)行的《長(zhǎng)沙市城市容貌規(guī)定》中明確說(shuō)明位于A、B級(jí)道路的建（構(gòu)）筑物的 外墻面，采用玻璃幕墻的每年至少清洗一次；采用涂料裝飾的3年至少粉刷一次： 其他形式的2年至少清洗一次。位于C級(jí)道的的建（構(gòu)）筑物的外墻面，采用玻璃幕墻 的2年至少清洗一次；采用涂料裝飾的4年至少粉刷一次；其他形式的3年至少清 洗一次。同時(shí)，也規(guī)定公共設(shè)施報(bào)刊亭、公用電話亭和公交線路站應(yīng)造型美觀，設(shè) 置合理，每天進(jìn)行抹洗。

三、環(huán)境意識(shí)增加的要求
隨著生活水平的提高，人們的思想觀念也在不斷變化。人們不僅僅關(guān)心物質(zhì)文明， 對(duì)生活和工作的環(huán)境也越來(lái)越重視，對(duì)環(huán)境污染的防治也日益關(guān)心如同時(shí)，從安全 心理學(xué)的角度來(lái)看，當(dāng)人們處于美好的環(huán)境中工作的熱情和積極性有著很大的區(qū)別。 因此，建筑物外墻的清潔對(duì)于改善環(huán)境是必要的。

研究的意義
定期對(duì)建筑物外墻進(jìn)行清洗防護(hù)的意義體現(xiàn)在；

一、 美化環(huán)境
建筑物在城市中占的地位非常重要，當(dāng)建筑物外墻附上一層污染物以后，使建 筑物表面失去了原有的色澤和光亮度，變得污濁灰暗、破舊不堪，嚴(yán)重影響了人們 的視覺(jué)效果和建筑物景觀如通過(guò)清洗可以使建筑物外墻恢復(fù)原來(lái)亮麗的外貌，為人 們的生活和工作增加一道美麗的風(fēng)景線，為人們工作和生活提供一個(gè)舒適的外部環(huán) 境。

二、 保護(hù)建筑物
由于長(zhǎng)期的風(fēng)吹雨打，以及大氣層中的塵埃，有害氣體如硫化氫、二氧化碳和陽(yáng) 光紫外線等有害物質(zhì)的附著和作用，如果長(zhǎng)時(shí)間不清除建筑物表面的污染層，致使 這些污染物對(duì)建筑物表面形成嚴(yán)重腐蝕、剝落和褪色等，影響其使用壽命如定期對(duì) 建筑物外墻進(jìn)行清洗可以避免其發(fā)生，從而可以延長(zhǎng)其壽命，可以節(jié)約大量的資源，對(duì)創(chuàng)建節(jié)約型社會(huì)有著重要的意義.

三、能夠創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益價(jià)值
近幾年我國(guó)清洗保潔公司越來(lái)越多.也有越來(lái)越多的人從事清洗保潔服務(wù)工作， 其中就包括建筑物外墻清洗，同時(shí)也會(huì)推動(dòng)相關(guān)行業(yè)（化工、機(jī)器人、機(jī)械等）的 發(fā)展。關(guān)于建筑物外墻清洗保潔的相關(guān)產(chǎn)品，比如清洗劑、防污劑和防水劑等也逐 漸興起。如石材方面的化工產(chǎn)品有：石材清洗劑、去銹劑、去蠟去漆劑、石材滲透 防護(hù)劑、石材防污粉、大理石結(jié)晶劑、大理石結(jié)晶粉、花崗巖結(jié)晶劑。從目前的狀 況來(lái)看，一方面建筑物外墻清洗保潔行業(yè)能夠創(chuàng)造很多就業(yè)機(jī)會(huì)，緩解我國(guó)就業(yè)形 勢(shì)；另外一方面，帶動(dòng)了相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，比如化工、機(jī)械行業(yè)，為國(guó)家?guī)?lái)經(jīng)濟(jì) 效益。

研究現(xiàn)狀

一、建筑物表面污染原因分析現(xiàn)狀
污染物按照來(lái)源分類有：一些是來(lái)自于自然界的，另一些是來(lái)自于人類活動(dòng)造成 的。來(lái)自于自然界的主要是灰塵和微生物，造成這些污染物附著在外墻飾面的方式 主要有下列幾種形式。

1.空氣中塵埃的附著和沉降造成污染
在建筑物外立面上特別是在頂面，天長(zhǎng)日久肯定會(huì)有空氣中的塵埃和灰土依靠 重力作用沉積。這些積存的污物在雨天時(shí)，就會(huì)隨著雨水流淌，并附著在墻壁上， 在新的位置形成污染。雖然雨水也能對(duì)污物起到?jīng)_刷作用，但在房檐、窗戶、陽(yáng)臺(tái) 等能起到擋雨作用部位下方的墻壁上，仍有塵埃附著形成的污垢。
1） 氣流造成的沖擊污染。刮風(fēng)造成的氣流運(yùn)動(dòng)，使煤灰、粉塵等污物顆粒撞擊 建筑物外墻，并粘附形成污垢。
2） 靜電與溫差造成的污染?？諝庵械膲m埃粒子表面往往帶有電荷，會(huì)在建筑物 表面帶有相反電荷的部位，發(fā)生靜電吸引而粘附并形成污垢。
3） 澱射形成的污染。雨天時(shí)因雨水落地澱射，把地面上的泥水澱到靠近地面附 近的外立面形成污垢-在這些形成污垢餡過(guò)程中，風(fēng)雨特別是雨水起著重要的作用。 在雨水的作用下，水夾帶著污垢在墻面上鋪展，雨水帶著污物在建筑物外立面上流 動(dòng)時(shí)，會(huì)把污染物擴(kuò)散到更多的部位，由于雨水流淌運(yùn)動(dòng)是不均勻的，在雨水干燥 后就會(huì)在墻面上形成分布不均的線條狀的污染痕跡，造成斑駁陸離的外觀。

2.人類活動(dòng)造成污染
人類活動(dòng)造成的建筑物外墻面污染主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：
1）酸雨造成的污染。人類在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，大量使用煤炭作為能源，煤在燃燒過(guò)程中不僅會(huì)排放大量碳粒，粉塵污染環(huán)境，而且會(huì)排出大量的以二氧化硫?yàn)橹?要成分的硫氧化物。這些顯酸性的硫氧化物在空氣中還可以轉(zhuǎn)化為酸性更強(qiáng)的三氧 化硫。它們落在雨水中就形成酸雨，酸雨會(huì)對(duì)建筑物外墻面造成腐蝕并形成污垢。 隨著現(xiàn)代文明的發(fā)展，汽車數(shù)量也在不斷壇加，汽車行使過(guò)程排放出的尾氣中也含 有大量的氮氧化物、硫氧化物。這些物質(zhì)也是酸雨形成的原因，酸雨是造成各種建 筑材料被腐蝕的重要因素。
2）油垢造成的污染。造成建筑物外墻面被油垢污染的原因有幾種情況：建筑物 附近的餐廳，廚房在烹調(diào)時(shí)排放出的食用油的油煙，隨空氣流動(dòng)沾染到墻面上；建 筑裝飾材料在機(jī)械加工和施工過(guò)程中也會(huì)沾染上油污，如未及時(shí)清除就會(huì)最終滲透, 擴(kuò)散到建筑物外墻面上。當(dāng)灰塵與酸雨結(jié)合后，就會(huì)在外墻面上形成頑固的污漬， 牢固地附在外墻面上。
綜上所述，建筑物外墻面上的污垢主要有以下幾類：
1） 無(wú)機(jī)灰塵。主要是砂土、煤灰、石材粉末、水泥粉塵礦物粉末、金屬粉末等。
2） 有機(jī)灰塵。動(dòng)物的糞便、羽毛、植物的花粉、纖維等形成的灰塵。
3） 酸雨污染物"大氣中的二氧化硫等硫氧化物、氮氧化物形成的硫酸鈣、硫酸 鐵等腐蝕污染產(chǎn)物。
（4）油垢。動(dòng)物脂肪、植物油和礦物油等污垢。

建筑物外墻清洗保潔技術(shù)現(xiàn)狀

1.建筑外墻清洗機(jī)械研究現(xiàn)狀
建筑外墻清洗機(jī)械的發(fā)展大致經(jīng)過(guò)以下三個(gè)過(guò)程心71：
（1） 傳統(tǒng)設(shè)備。最早的方法是搭建腳手架，工人進(jìn)行手工清洗，完成后再拆除 腳手架。這種清洗方法費(fèi)時(shí)、費(fèi)工，而且建筑物越高搭建拆除腳手架的時(shí)間越長(zhǎng)， 清洗成本高而效率低下，目前已基本被淘汰。
（2） 載人設(shè)備。目前使用的載人設(shè)備有升降平臺(tái)、吊籃、繩索等，是在建筑物 頂層通過(guò)絞車，定滑輪等裝置對(duì)其進(jìn)行升降控制，將工人、清洗工具、清洗材料裝 在吊籃或升降平臺(tái)并懸吊到清洗面附近，由工人進(jìn)行清洗，并隨時(shí)根據(jù)需要移動(dòng)位 置，以利于清洗工作的進(jìn)行。一般清洗操作程序是工人站在帛籃等裝置中用滾筒等 工具將清洗劑均勻涂布在需要清洗的部位，待清洗劑將污染面完全浸透潤(rùn)濕后，用 專用刷子對(duì)污垢進(jìn)行清洗，并用水進(jìn)行沖洗，最后用干布進(jìn)行擦拭清洗。這種方法 是目前許多國(guó)家普遍采用的一種方法，比搭建腳手架效率高，但是人工清洗，工具 簡(jiǎn)單，所以效率還是低下，而且存在很大的安全隱患。這是由于工人懸吊在空中或 站在吊籃中，用刷子擦洗墻面，是一種簡(jiǎn)單、重復(fù)的機(jī)械動(dòng)作，長(zhǎng)時(shí)間操作容易因 疲勞而出現(xiàn)事故。為了減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，近年來(lái)研制了不少機(jī)械化的產(chǎn)品比如液壓自動(dòng)清洗刷、清洗噴頭等，大大提高了工作效率。用載人設(shè)備來(lái)清洗外墻的方 法在今后一段時(shí)間，仍將是建筑物外墻清洗的主要方法，但機(jī)械化程度會(huì)有所不同。
（3）自動(dòng)設(shè)備（清洗機(jī)人人）。由于采用傳統(tǒng)的“人工+吊板”方式（即我們通常 所說(shuō)的“蜘蛛人”）進(jìn)行作業(yè)，不僅效率低，而且容易出事故。改用“人工+吊籃”（吊 裝機(jī)懸掛載人吊籃）擦拭方式后，雖然相對(duì)較為安全，但前期設(shè)備投資較大，清洗 成本高）特別是目前一些國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)通過(guò)立法對(duì)包括擦窗作業(yè)在內(nèi)的人工高空 攀爬進(jìn)行了限制，人們不得不尋找其它解決辦法。在此情況下外墻清洗機(jī)機(jī)人應(yīng)運(yùn) 而生）目前，發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)研制出了爬壁機(jī)器人等多種機(jī)械清洗設(shè)備，逐步淘汰了 載人設(shè)備的方法）有代表性的擦洗機(jī)器人有日本清水建設(shè)株式會(huì)社開(kāi)發(fā)的斜面玻璃 幕墻清洗機(jī)器人；日本美莊公司生產(chǎn)的自動(dòng)擦窗機(jī)器人；德國(guó)Skywips公司生產(chǎn)的 高層建筑半自動(dòng)/自動(dòng)模塊化清潔機(jī)器人以及德國(guó)Fraunhofer研究所開(kāi)發(fā)的多吸盤結(jié) 構(gòu)的高層建筑自主清潔機(jī)器人等）在我國(guó)，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合作開(kāi)發(fā)了一臺(tái)玻璃頂棚（約30000?〉清洗機(jī)器人；北京航空 航天大學(xué)正在與北京金訊新世紀(jì)機(jī)器人制造有限公司合作開(kāi)發(fā)一種高樓清洗機(jī)器人 暫名為“藍(lán)天潔友”，將用于國(guó)家大劇院清洗工作；哈爾濱工業(yè)大學(xué)與中國(guó)藍(lán)星（集 團(tuán)）總公司合作組建的北京藍(lán)星哈工大機(jī)器人技術(shù)有限公司，專門生產(chǎn)清洗樓宇玻 璃幕墻的機(jī)器人，并已研制出系列產(chǎn)品。
目前全國(guó)已建造了數(shù)百萬(wàn)平方米的大型玻頂幕墻，這將是一個(gè)龐大的潛在市場(chǎng)。 由由國(guó)內(nèi)目前絕大多數(shù)高層建筑仍采用人工+吊籃完成清洗工作，清洗機(jī)器人安全、 高效、價(jià)格適中，無(wú)疑將有十分廣闊的應(yīng)用前景。但是清洗洗器人的研發(fā)涉及機(jī)器 人、人工智能、用感、控制、視覺(jué)、環(huán)境識(shí)別、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法等諸多知識(shí)，是多學(xué) 科交叉綜合的結(jié)果，加上現(xiàn)代建筑藝術(shù)的個(gè)性化，清洗作業(yè)的自動(dòng)化仍面臨著很多 難題）從總體上看，各國(guó)在實(shí)現(xiàn)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)和清洗功能的技術(shù)理論和實(shí)踐上仍需經(jīng)歷 一段成熟期.
另外，作者利用中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)（1994~2004年的數(shù)據(jù)），檢索近幾年關(guān)于建 筑物外墻清洗清洗設(shè)備的論文，發(fā)現(xiàn)幾乎全部是關(guān)于清洗機(jī)器人的研究，利用萬(wàn)方 數(shù)據(jù)庫(kù)中的中國(guó)專利技術(shù)類數(shù)據(jù)庫(kù)（1989~2003年的數(shù)據(jù)）對(duì)這方面的設(shè)備專利進(jìn)行 檢索，由于篇幅有限，現(xiàn)只列出各自的數(shù)目。

建筑物外墻清洗保潔方法研究現(xiàn)狀
建筑物外墻的清洗保潔方法大致可分為物理清洗、化學(xué)清洗和新型清洗保潔三 大類，下面對(duì)這三類方法作分別介紹。

1.物理清洗保潔

物理清洗是通過(guò)外力及外來(lái)能量的作用使污垢脫離建筑物表面的一種方法。具體 有以下幾種：
(1)手工鏟鑿法。這是比較古老而簡(jiǎn)單的方法，尤其是花崗石墻面、水泥墻面 等，利用鑿子等工具人工將建筑物外表面的一層污垢剝離掉，使其露出新的表面。 這種方法對(duì)建筑物墻體有損害，達(dá)不到清洗而不損壞建筑外墻材料的目的，而且費(fèi) 時(shí)、費(fèi)工、費(fèi)錢，也不適應(yīng)大面積的清洗保潔工作。
(2)水或水蒸氣清洗法”該方法是用水或水蒸汽在高壓下噴洗建筑物表面的一 種保潔方法。使用高壓水槍或高壓蒸氣，對(duì)墻面進(jìn)行沖洗，噴氣清洗機(jī)配備三檔不 同的功能：噴氣、噴蒸氣、高壓噴氣。噴氣是噴水和氣的混合物，將水霧化成高速 濃密的噴霧，達(dá)到0.5?IMPa的壓力將污垢除去；高壓噴氣是噴水和氣的激烈清洗 噴射，以達(dá)到2MPa的壓力產(chǎn)生一種激烈的機(jī)械沖洗和刷洗作用，將深入墻縫中的污 垢清除掉。噴蒸氣是噴出高溫蒸氣，使墻面的毛細(xì)孔受熱膨脹，縫隙增大，再在高 壓蒸氣的沖刷下，深入所有的氣孔將污垢除去。此法是最安全、最便宜的清洗保潔 方法，沒(méi)有化學(xué)品污染，成本也較低。這種方法主要用于釉面磚、水刷石、馬賽克 等光滑外墻表面材料上的積灰浮塵泥沙及土渣的清洗，但該方法對(duì)于油污的去除效 果不理想，而且大量水分的存在易損傷基體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，也不適宜北方缺水城市使 用。另外，設(shè)備笨重、價(jià)格也高、施工不方便"近年來(lái)隨著制造業(yè)的發(fā)展，這些缺 點(diǎn)有所改善。
(3)噴砂法。噴砂清洗又稱磨料清洗，它實(shí)際上并不是一種嚴(yán)格意義上的清洗, 而是利用磨料噴射到建材表面進(jìn)行表面研磨加工的同時(shí)將污垢去除的保潔方法。噴 砂分為干式和濕式兩種。干式噴砂是利用空氣壓力將磨料(細(xì)硅砂等)噴射向建材 表面，達(dá)到磨平表面的目的。這種方法的研磨力強(qiáng)，適合對(duì)硬度較大的建材進(jìn)行研 磨，而且不需用水，適合在缺水地區(qū)采用。它的缺點(diǎn)是噪音大、產(chǎn)生大量的灰塵，還會(huì)損壞質(zhì)地較軟的建材，因此要改進(jìn)收集裝置以消除灰塵污染。濕式噴砂在需要 減少粗糙磨料影響的場(chǎng)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(xì)的堅(jiān)硬的研磨 料，再對(duì)建材表面進(jìn)行噴射清洗，其清洗效果優(yōu)于單純的高壓水清洗，同時(shí)又避免 了噴砂清洗中由于粉塵造成的施工人員健康和污染環(huán)境問(wèn)題。特別適合對(duì)建筑物外 墻上已風(fēng)化的石料表層進(jìn)行剝離清除。但它存在施工時(shí)嗓音大、施工設(shè)備笨重、價(jià) 格高的缺點(diǎn)。與超高壓水清洗相比它的拋光性能稍差。這種方法不用等待建筑物表 面干燥就可以直接進(jìn)行下一步工作。一般適用于比較堅(jiān)硬的建筑物表面的清洗，對(duì) 石質(zhì)材料建筑物表層的損傷是難以避免，易在清洗過(guò)程中被磨損，露出的新表面在 潮濕及腐蝕環(huán)境下會(huì)加快墻面材料的風(fēng)化。為了節(jié)約用水目前還采用低壓傳輸、氣- 水渦流等新技術(shù)加以改進(jìn)。在建筑物外墻清洗技術(shù)中，噴砂清洗技術(shù)要求較高，非 熟練工人施工時(shí)往往會(huì)對(duì)石材造成損壞，只有在有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員指導(dǎo)下才能取得 好的效果。

2.化學(xué)清洗保潔
化學(xué)清洗是依靠化學(xué)反應(yīng)的作用，利用化學(xué)藥品或溶劑對(duì)污垢進(jìn)行溶解、分離、 降解等使外墻達(dá)到去垢、去銹、去污脫脂等而又不使建筑物外墻表面受到破壞的一 種清洗保潔方法。清洗去污過(guò)程是一個(gè)很復(fù)雜的過(guò)程，迄今還難以用圓滿的理論加 以闡明，而只能用簡(jiǎn)單的模型來(lái)概括一些個(gè)別現(xiàn)象，建筑物外墻污垢被化學(xué)去除的 過(guò)程可以簡(jiǎn)單表示J：
外墻?污垢+清洗劑一外墻+污垢?清洗劑
大致可以分為以下幾個(gè)過(guò)程：
(1)吸附過(guò)程。首先清洗劑中的表面活性劑分子在污垢及外墻表面上定向吸附, 表面活性劑分子的疏水基一端吸附在污垢表面并伸入其內(nèi)部，同時(shí)又能吸附在建筑 外墻上將細(xì)孔中的空氣頂出來(lái)。
(2)濕潤(rùn)和滲透過(guò)程。表面活性劑分子進(jìn)一步滲透到污垢與墻體之間，減弱污 垢在墻體上的附著力，使墻體和污垢都被清洗劑濕潤(rùn)、滲透而膨脹，使它們之間的 引力被減弱。
(3)污垢脫落過(guò)程。表面活性劑分子繼續(xù)吸附在污垢與墻體上形成親水基向水, 憎水基伸向內(nèi)部的單分子層，如果使用的是陰離子表面活性劑的話，則會(huì)增加污垢、 墻體表面的負(fù)電荷，使它們之間產(chǎn)生靜電斥力作用，再借助機(jī)械作用力，促使污垢 從墻體上脫落下來(lái)，轉(zhuǎn)移到水中。
(4)污垢的乳化分散過(guò)程。由于包有污垢顆粒的表面活性劑膠束帶有同種電荷, 并吸附一層水膜而被穩(wěn)定分散在水中。同時(shí)有相當(dāng)數(shù)量的油性污垢被增溶到表面活性劑膠束中而被穩(wěn)定分散。由于洗凈的墻體表面也吸附一層定向排列的表面活性劑 分子，所以污垢不能在沉積到墻體上。整個(gè)過(guò)程如圖-2所示。

該方法的主要特點(diǎn)是能去除任何外墻的污垢，只要清洗劑選擇適當(dāng)，就可達(dá)到清 洗速度快效果好的目的。不過(guò)化學(xué)藥劑有一定的腐蝕性，而且個(gè)別藥劑對(duì)環(huán)境有影 響，所以施工單位和操作人員應(yīng)盡量選擇適當(dāng)?shù)木G色環(huán)保藥劑或緩蝕劑，加強(qiáng)防護(hù) 意識(shí)避免外墻受損。在使用這種方法清洗前，應(yīng)先用水沖洗或噴淋外墻表面，以減 少清洗藥劑的用量，提高清洗效果?；瘜W(xué)清洗在國(guó)內(nèi)開(kāi)始應(yīng)用較晚，目前我國(guó)建筑 物外墻的清洗70%以上的都使用化學(xué)清洗，化學(xué)清洗的關(guān)鍵是清洗劑的選擇。表1-2 列出了近十年來(lái)建筑物外墻化學(xué)清洗劑的研究成果。由于現(xiàn)階段我國(guó)絕大多數(shù)建筑 物都采用的釉面磚、馬賽克、無(wú)釉面磚、泰山磚、花崗巖、大理石、水刷石和玻璃 材料組成的建筑物外墻，所以本文列出的成果也是關(guān)于這些建筑材料清洗的化學(xué)清 洗劑。

3.新型清洗保潔方法
（1） 離子交換法。離子交換劑是一種能與溶液中的陰、陽(yáng)離子進(jìn)行交換的物質(zhì)。 在陰離子交換樹(shù)脂分子中含有活性基團(tuán)，當(dāng)它以微粒的形式分散在固體表面，與含 有某種陰離子的溶液接觸時(shí)即發(fā)生離子交換作用，因而能移去溶液中的該離子］。 例如，當(dāng)陰離子交換樹(shù)脂的粒度小于O.gm時(shí)具有較強(qiáng)的擴(kuò)散性，在添加到（NH4） 2CO3溶液中去后，能有效地吸附且移去污垢中的so-2離子，達(dá)到破壞垢層的目的， 并且不會(huì)形成二次破壞，從而可以用來(lái)除去石材上面硫酸鈣造成的污垢。目前該方 法處在應(yīng)用試驗(yàn)性階段，還沒(méi)有推廣。
（2） 微生物轉(zhuǎn)化法。微生物轉(zhuǎn)化法是利用生物酶將污垢由一種物質(zhì)轉(zhuǎn)換成另外 一種性質(zhì)穩(wěn)定的物質(zhì)而使建筑物表面達(dá)到清潔目的的一種方法［珂。例如，脫硫弧菌 亦稱為“硫酸鹽還原細(xì)菌”，是在缺氧環(huán)境中能使硫酸鹽還原成硫化氫的一種特殊 細(xì)菌。國(guó)外研究人員采用此種脫硫弧菌處理含有硫酸鈣污垢的碳酸鹽石質(zhì)表面，經(jīng) 過(guò)處理石質(zhì)表面形成方解石不僅能去除硫酸鈣，達(dá)到凈化石質(zhì)的目的，還可以促使 石質(zhì)的逐步穩(wěn)定。目前該方法還沒(méi)有被用來(lái)進(jìn)行大面積的清洗工作。
（3） 激光清洗技術(shù)。激光清洗就是利用激光的亮度高和方向性好的特性，把足 夠功率（或能量）的激光束聚集后，照射到材料表面被污染的部位，材料和污染物吸收 光能，將光能迅速轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽刮镔|(zhì)產(chǎn)生一系列的物理化學(xué)過(guò)程，達(dá)到去除表面 粘附的微粒污染物而不損壞物體本身的目的翊。激光與之作用的機(jī)理也有所不同， 科學(xué)家們提出了各種理論模型，對(duì)此進(jìn)行解釋。最常用的解釋有以下幾種：
①激光可以實(shí)現(xiàn)能量在時(shí)間和空間上的高度集中，聚焦的激光束在焦點(diǎn)附近可產(chǎn) 生幾千度甚至幾萬(wàn)度的高溫，使污垢瞬間蒸發(fā)、汽化（即污染物吸收熱量并汽化揮 發(fā)）、光分解（如準(zhǔn)分子激光的脈沖能量大于有機(jī)污染物中的O，,H，,H-H,C-同, N-H等化學(xué)鍵的鍵能，從而導(dǎo)致這些鍵斷裂）.

②激光束的發(fā)散角小，方向性好，通過(guò)聚光系統(tǒng)可以使激光束聚集成不同直徑的 光斑。在激光能量相同的條件下，控制不同直徑的激光束光斑可以調(diào)整激光的能量 密度，使污垢受熱膨脹.當(dāng)污垢的膨脹力大于污垢對(duì)基體的吸附力時(shí)，污垢便會(huì)脫 離物體的表面，是目前最為大家所接受的理論［見(jiàn)圖1-3］。由于激光作用于材料表面 的時(shí)間非常短，僅10-七，在瞬間產(chǎn)生加速度極大(>100m/s2)的爆炸沖擊力，足以提 供微粒與材料表面間的粘附力所需要的加速度。
③激光光束可以通過(guò)在固體表面產(chǎn)生超聲波， 產(chǎn)生力學(xué)共振，即利用脈沖激光的反復(fù)沖擊導(dǎo) 致污染物振動(dòng)，最終脫離物體表面使污垢破碎 脫落.
也有人提出是這三種理論在一?起作用的結(jié) 果，其機(jī)理示意圖見(jiàn)圖1丿。高亮度和方向性好 的激光，通過(guò)光學(xué)聚焦整形系統(tǒng)把高能量的激 光束，照射物品需要清洗的部位，激光器發(fā)射的光束被需要處理表面上的污染層所吸收，通過(guò)光剝離、氣化、超聲波等過(guò)程，使 污染物脫離物體表面。激光束沿著一定的軌跡掃描，就可以實(shí)現(xiàn)大面積的清洗。
由于該方法設(shè)備價(jià)格很髙，目前僅適用 于雕塑、壁畫、紀(jì)念碑和小型建筑物外表 不同種類垢層的清洗，還沒(méi)有進(jìn)行有商業(yè) 價(jià)值的大面積清洗。與其它清洗方法相比, 激光清洗法具有諸多優(yōu)點(diǎn)的：①無(wú)機(jī)械接 觸；②可以準(zhǔn)確定位；③可以實(shí)時(shí)控制和 反饋；④對(duì)欲清洗對(duì)象具有可選擇性；⑤ 對(duì)環(huán)境無(wú)污染，對(duì)人安全；⑥能有效清除 微米級(jí)及更小尺寸的污染微粒；⑦多用途和可靠性；⑧運(yùn)行成本低：⑨激光清洗效率高，節(jié)省時(shí)間。
(4)表面涂膜去污法。表面涂膜去污法是使用剝離劑覆蓋在需要去污的建筑物 表面，待剝離劑干燥形成膜，將膜從建筑物表面剝離，吸附在建筑物表面的污染物 將隨膜一起被剝離下來(lái)【珂。該方法適用于混凝土、石材和不能使用溶劑清洗的物體 表面。剝離劑是一種水溶性的高分子聚合物，因此使用方便、安全。另外，為了提 高去污染效果，在使用時(shí)可以根據(jù)建筑物表面的不同和污染程度，在剝離劑中添加其他成分.
(5)超聲波清洗。超聲清洗的基本原理，就是利用超聲空化(液體中因渦流或超聲的作用，在液體中某一區(qū)域會(huì)形成局部的暫時(shí)的負(fù)壓區(qū)，產(chǎn)生空穴或氣泡，當(dāng) 這些充有蒸汽或空氣的氣泡突然閉合時(shí)，在氣泡周圍附近將產(chǎn)生強(qiáng)大的激波，很高 的壓強(qiáng)，這個(gè)局部壓強(qiáng)在一般情況下也可達(dá)幾千個(gè)大氣壓)的力學(xué)效應(yīng)而使浸在液 體中的零部件和表面污物迅速除去的由于建筑外墻不可能全部浸在液體中，因 此必須借助能量轉(zhuǎn)換器。文獻(xiàn)正在研究應(yīng)用一定功率的超聲換能器直接加載于屏 幕玻璃上，而使屏幕玻璃產(chǎn)生超聲共振，從而清除屏幕玻璃上粘附的灰塵和雨霧， 以保持屏幕玻璃的潔凈，提髙屏幕玻璃的透明度。
(6)干冰清洗釋干冰是CC2的固態(tài)存在形式，C02常態(tài)下是一種無(wú)色無(wú)味的 氣體，自然存在于空氣中。在-78C低溫時(shí)，CO2以固體形式存在釋與噴砂相似，干 冰清洗時(shí)噴射介質(zhì)干冰顆粒通過(guò)千冰清洗機(jī)在高壓氣流中加速，通過(guò)噴嘴噴出，沖 擊要清洗的表面椰正其基本原理為：
1)沖擊力。千冰高速撞擊到被清洗表面，撞擊動(dòng)能的散逸和干冰粒子與清洗表 面極其快速的熱轉(zhuǎn)移造成致使固體C02迅速升華變?yōu)闅怏w，干冰顆粒的動(dòng)量在沖擊 瞬間消失，產(chǎn)生一個(gè)較大的沖擊力。
2)“龜裂”。不同熱膨脹系數(shù)的兩種不同材料，它們之間的溫度差會(huì)破壞兩種材 料間的結(jié)合。干冰顆粒溫度極低7-7875 ),使其清洗具有獨(dú)特的熱力學(xué)性能，干 冰顆粒沖擊處理物表面，使污垢冷凍至脆化及爆裂，產(chǎn)生“龜裂”或熱沖擊現(xiàn)象，影 響粘附污垢的機(jī)械性能釋污垢層溫度降低、脆性增大，干冰顆粒能夠?qū)⑽酃笇記_擊 破碎。見(jiàn)圖1-5。
3)生微爆炸”。當(dāng)干冰粒鉆進(jìn)污垢的裂縫后，在幾千分之一秒內(nèi)氣化，其體積瞬 間膨脹將近800倍，這樣就在沖擊點(diǎn)造成“微型爆炸”，從而把污垢帶離物件表面釋見(jiàn) 圖16

據(jù)文獻(xiàn)［41］,目前一些國(guó)外清洗企業(yè)已經(jīng)把干冰清洗用在建筑清洗、環(huán)衛(wèi)清洗 等公益事業(yè)上，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，但國(guó)內(nèi)還沒(méi)有這方面的應(yīng)用釋干冰 清洗方法具有許多優(yōu)點(diǎn)：①使用廣泛；②節(jié)約費(fèi)用；③作業(yè)簡(jiǎn)便；④不損傷基體材 料；⑤環(huán)境安全性。

研究現(xiàn)狀分析
從上面的研究成果可以看出：
(1)現(xiàn)階段我國(guó)建筑物外墻清洗設(shè)備主要是載人設(shè)備：升降平臺(tái)、吊籃、繩索 等，自動(dòng)清洗設(shè)備的應(yīng)用相當(dāng)少。這主要是由于相關(guān)產(chǎn)品主要以專利的形式公布， 近來(lái)論文的篇數(shù)有接近專利數(shù)目甚至超過(guò)的趨勢(shì)。從圖1-2中可以看出專利數(shù)目呈逐 年上升的趨勢(shì)，但關(guān)于這方面的應(yīng)用的報(bào)道卻很少，可以預(yù)見(jiàn)現(xiàn)階段專利在我國(guó)確 實(shí)很難賣出去。作為研究人員，其研究成果能夠得到社會(huì)的應(yīng)用才是最重要的，為 了推廣清洗設(shè)備新產(chǎn)品，有關(guān)清洗設(shè)備的研究成果宜以論文的形式發(fā)表。
(2)建筑物外墻的清洗主要采用化學(xué)清洗的方法，這主要是由于建筑物外墻污 染物成分比較復(fù)雜，污染程度嚴(yán)重，而物理清洗方法達(dá)不到清洗目的，新型的清洗 技術(shù)成本又很高且相關(guān)技術(shù)還不夠成熟，物理清洗與化學(xué)清洗結(jié)合起來(lái)效果更好， 先用化學(xué)方法清洗，然后用清水將墻面沖洗干凈。
(3)現(xiàn)有的建筑物外墻清洗劑可分為中性清洗劑、酸性清洗劑、堿性清洗劑。 其中中性清洗劑主要用于玻璃幕墻、鋁合金墻面；堿性清洗劑主要用于清洗石灰?guī)r、 大理石墻面；酸性清洗劑主要用于花崗石、釉面磚、馬賽克、水刷石墻面。
(4)隨著精細(xì)化工產(chǎn)品日新月異地發(fā)展，各種表面活性劑得到廣泛地應(yīng)用，從 而使清洗的作用不斷得到提高和日臻完善，新的清洗劑層出不窮，清洗劑朝著復(fù)配 方和專用性的方向發(fā)展。表-4知道，其中關(guān)于石材墻面的清洗劑比其它清洗劑多, 這主要是由于近年來(lái)石材加工技術(shù)和施工技術(shù)的進(jìn)步，以及石材華麗的外觀，受到 越來(lái)越多人的青睞，越來(lái)越多的建筑物都開(kāi)始使用它來(lái)裝飾墻面；另一方面，也由 于石材建筑表面容易被污染而又不容易清洗的緣故，吸引了很多研究者.
(5)從表42中我們可以看出，對(duì)于同一種墻面的清洗，使用相同種類的藥劑 而配比可以不同。這主要是由于建筑物的污染與建筑物所處的環(huán)境，污染原因、污 染物成分、污染程度等因素有關(guān)，因此不同地方的相同建筑物外墻的清洗所用清洗 劑并不一定相同，必須根據(jù)實(shí)際情況來(lái)決定。
(6)從表1-2還可以看出清洗劑所包的的藥劑也越來(lái)越多，主要由表面活性劑、 助洗劑和助劑組成。為了提高清洗效果，表面活性劑從陰離子表面活性劑、陽(yáng)離子 表面活性劑、非離子表面活性劑等單一表面活性劑到兩性表面活性劑和復(fù)配表面活 性劑，助洗劑則由無(wú)機(jī)助洗劑向有機(jī)助洗劑轉(zhuǎn)變。同時(shí)，為了減輕清洗劑對(duì)建筑物 表面的腐蝕加入了緩蝕劑和軟水劑。為了消除清洗過(guò)程中產(chǎn)生的異味還加入了適量 香料”
(7)新型的清洗方法由于清洗成本比較高，因此還沒(méi)有投入有商業(yè)價(jià)值的大面積清洗。鑒于這種方法既節(jié)能又環(huán)保，具有強(qiáng)勁的開(kāi)發(fā)潛力。隨著相關(guān)科學(xué)技術(shù)的 發(fā)展，相關(guān)問(wèn)題有望得到解決。
隨著我國(guó)國(guó)民生活水平和社會(huì)文明程度的不斷提高，各種相關(guān)法律法規(guī)的出臺(tái)， 我國(guó)也有很多城市出臺(tái)了相關(guān)規(guī)定，且建筑物外墻的污染是無(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是如此，為了城市的市容和建筑物的使用壽命 必須對(duì)建筑物外墻進(jìn)行定期清洗保潔，因此清洗技術(shù)成果的應(yīng)用前景是樂(lè)觀的，具 有廣闊的應(yīng)用前景.

研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線
根據(jù)研究現(xiàn)狀的分析，我們可以看岀建筑物外墻清洗和防護(hù)方面存在的問(wèn)題主要 有以下4個(gè)方面。
(1)
目前關(guān)于墻面污染物形成的機(jī)理研究不夠，應(yīng)該加強(qiáng)建筑物墻面污染機(jī)理 的研究，并找出與污染有關(guān)的因素，從而能夠更好地指導(dǎo)清洗工作。
(2)
相對(duì)于其他國(guó)家來(lái)說(shuō)，我國(guó)的技術(shù)比較落后，必須加大研究基金的投入， 以便研制出一些機(jī)械化程度高的清洗設(shè)備，開(kāi)發(fā)出一批價(jià)格便宜、使用方便、清洗 效果好、無(wú)污染的清洗劑。
(3)
現(xiàn)階段我國(guó)主要采用化學(xué)清洗的方法對(duì)建筑物外墻進(jìn)行清洗，但是對(duì)化學(xué) 清洗劑會(huì)帶來(lái)的安全問(wèn)題，比如對(duì)工人身體健康的威脅、對(duì)環(huán)境的污染不夠重視。 溝洗保潔技術(shù)是一個(gè)系統(tǒng)性問(wèn)題，涉及到物理、化學(xué)、力學(xué)、環(huán)境等知識(shí)，必須全 方面來(lái)考慮。
(4)
目前還處在先污染，后治理的階段，沒(méi)有采取積極有效的方式去預(yù)防污染。 對(duì)于該問(wèn)題，需要采用安全系統(tǒng)工程的思想來(lái)思考問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題。如 果對(duì)建筑物外表面事先進(jìn)行防護(hù)，這樣建筑物外墻表面抗污染的能力就會(huì)增強(qiáng)，從 而縮短清洗周期，而且還能對(duì)建筑物表面材料起到保護(hù)作用延長(zhǎng)使用壽命。因此， 對(duì)建筑物表面進(jìn)行防護(hù)是重要的，也是可行的。
有些防污染類的化工產(chǎn)品，由于價(jià)格、技術(shù)各方面的原因目前還沒(méi)有被廣泛應(yīng)用. 結(jié)合實(shí)驗(yàn)室條件，本文主要的研究?jī)?nèi)容如下：
(1)
探討粉塵黏附在建筑物外墻材料表面的機(jī)理以及影響因素；
(2)
對(duì)一些建筑防污劑在建筑物外墻材料表面的防污機(jī)理進(jìn)行探討：
(3)
研究各種表面活性劑的吸附膜對(duì)建筑物外墻材料表面粘附粉塵的影響；
(4)
對(duì)各種表面活性劑吸附膜在外墻材料表面的耐污能力進(jìn)行對(duì)比分析；
(5)
對(duì)各種表面活性劑的吸附膜在建筑物外墻材料清洗中所起的作用進(jìn)行研 究，以及各種表面活性劑溶液處理后的建筑物材料表面粉塵的清除敷果的比較和評(píng)價(jià)。
擬采取的研究方法如下：
（1） 通過(guò)文獻(xiàn)的查閱與實(shí)驗(yàn)實(shí)際對(duì)粉塵黏附機(jī)理進(jìn)行分析探討；
（2） 通過(guò)對(duì)文獻(xiàn)的大量檢索與閱讀，對(duì)建筑物防污劑在建筑物外墻表面的防污 劑進(jìn)行探討，并將各類防污劑的防污機(jī)理圖形化，使之一目了然：
（3） 通過(guò)對(duì)粘附在涂有表面活性劑吸附膜的建筑物外墻材料表面的粉塵微顆粒 相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測(cè)定，來(lái)說(shuō)明各種表面活性劑吸附膜對(duì)建筑物外墻材料表面粘附粉塵 的影響；通過(guò)對(duì)涂有吸附膜和未涂吸附膜以及涂有不同吸附膜之間材料表面污染物 在氣流和水流作用下清除的難易程度，來(lái)說(shuō)明吸附膜在建筑物外墻材料清洗中所起 的作用（以玻璃試樣為例，以顯微分析系統(tǒng)為工具）：
（5） 參考GB/T38I0.7-1期陶瓷磚試驗(yàn)方法中第14部分耐污染性的測(cè)定，比如, 基體材料在涂有表面活性劑吸附膜和沒(méi)有吸附膜情況下抗污（黑墨水或者紅墨水或 者染發(fā)素）的能力，對(duì)各種表面活性劑吸附膜在外墻材料表面的耐污能力進(jìn)行對(duì)比 分析；
（6） 表面活性劑在不同固體表面形成吸附膜的過(guò)程是不同的，將表面活性劑在 固體表面吸附的過(guò)程和形態(tài)模型化，使之簡(jiǎn)單明了。
研究的技術(shù)路線：
1） 由一般和普通開(kāi)始。由于建筑物外墻材料很多，瓷片、玻璃、鋁板、石林 不銹鋼、涂料等，擬選定1~2種常用的材料來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；表面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，憎水和親水的分別選卜2 種；粉塵的種類也很多，性質(zhì)也各不相同，本實(shí)驗(yàn)研究的都是普通大氣粉塵顆粒。
2） 研究步驟：采用查閱文獻(xiàn)和理論分析相結(jié)合的方法，來(lái)分析建筑物表面粘附 粉塵的機(jī)理及影響因素，分析防污劑在建筑物外墻材料表面防污的機(jī)理；采用數(shù)字 實(shí)驗(yàn)（粒度分析儀）、圖像分析（顯微分析系統(tǒng)）以及目測(cè)相結(jié)合的方法，分析表面 活性劑吸附膜在建筑物外墻材料表面防塵的作用及機(jī)理，以及對(duì)建筑物外墻材料耐 污性能的影響。