建筑物外墙保洁研究的意义和现状

研究的必要性

建筑物外墙清洗保洁是一个较复杂的工程，是采用物理或化学或两者相结合的方 法除去建筑物表面附着的灰尘、污渍、污垢，使其恢复到原有的本色，呈现干净、 美观，而同时又保证建筑物表面不受破坏的过程，对建筑物进行定期清洗保洁的必 要性主要体现在以下几个方面：

一、 保持建筑景观，提升城市品位的需求

为了提高城市的知名度，增加城市的竞争力，越来越多的城市加入全国文明（卫 生）城市的评比活动中。每2年t次的全国范围的卫生城市评比活动，把保持建筑表 面清洁列为考核的重要指标之一肉。而高层建筑外墙醒目、突出，自然也就成为检查 的重点，因为它关系着一个城市乃至国家的形象，例如在北京申奥期间政府花了巨 大的费用来对全市所有建筑物的外墙进行更新，以期达到美化城市的效果；海尔集 团就将“清洁"、“清扫”写入了企业管理，在企业树立良好的形象方面起着很大 的作用。

二、 法律法规的要求

世界各国对建筑物外墙的清洗越来越重视，在发达国家甚至以法律的形式明确规 定，建筑物的表面必须定期清洗，不然会受到严厉的处罚，国外新加坡政府规定每 年必须清洗数次，国内南京市政府部门规定每年高楼外墙必须清洗1次，上海市职 业技术培训教材编审委员会专门编写了建筑物清洁保养书籍，广州市环卫局有关人 士表示，随着城市市区高层高楼建筑的迅速增多，楼盘外墙是否整洁对城市整体容 貌的影响越来越大，广州至少半数的楼盘已有3年没有洗过“脸”了，而现在楼盘 外墙无论是清洗还是粉刷，一次的成本至少在1000元以上，有些楼盘清洗一次外墙 不下四五万元，而过去的规定最高是能罚1000元，对不清洗外墙的楼盘缺乏威慑力， 导致很多楼盘的责任人宁可认罚也不愿履行清洗楼盘的责任，对此该人士认为，大幅度提高处罚标准可以对那些常年不洗外墙的楼盘起到威慑作用。近年来，我国各 级政府的环保意识发生很大变化，国内一些大、中城市，特别是旅游、开放城市及 旅游景点和景区，为保持建筑物表面的清洁，都制定出台了相应的法律和法规。
国务院颁布的有《城市市容和环境卫生管理条厠》、近几年一些城市也先后出台 了地方性规定条例，有《天津市市容和环境卫生管理条例》、《江苏省城市市容和环 境卫生管理条例》、《北京市市容环境卫生条例》、《无锡市城市市容和环境卫生管理 条例》、《广州市市容环境卫生管理规定》、《上海市市容环境卫生管理条例》、《石家 庄市城市市容和环境卫生管理条例》、《长沙市城市容貌规定》等。如于2006年6月 1日起执行的《长沙市城市容貌规定》中明确说明位于A、B级道路的建（构）筑物的 外墙面，采用玻璃幕墙的每年至少清洗一次；采用涂料装饰的3年至少粉刷一次： 其他形式的2年至少清洗一次。位于C级道的的建（构）筑物的外墙面，采用玻璃幕墙 的2年至少清洗一次；采用涂料装饰的4年至少粉刷一次；其他形式的3年至少清 洗一次。同时，也规定公共设施报刊亭、公用电话亭和公交线路站应造型美观，设 置合理，每天进行抹洗。

三、环境意识增加的要求
随着生活水平的提高，人们的思想观念也在不断变化。人们不仅仅关心物质文明， 对生活和工作的环境也越来越重视，对环境污染的防治也日益关心如同时，从安全 心理学的角度来看，当人们处于美好的环境中工作的热情和积极性有着很大的区别。 因此，建筑物外墙的清洁对于改善环境是必要的。

研究的意义
定期对建筑物外墙进行清洗防护的意义体现在；

一、 美化环境
建筑物在城市中占的地位非常重要，当建筑物外墙附上一层污染物以后，使建 筑物表面失去了原有的色泽和光亮度，变得污浊灰暗、破旧不堪，严重影响了人们 的视觉效果和建筑物景观如通过清洗可以使建筑物外墙恢复原来亮丽的外貌，为人 们的生活和工作增加一道美丽的风景线，为人们工作和生活提供一个舒适的外部环 境。

二、 保护建筑物
由于长期的风吹雨打，以及大气层中的尘埃，有害气体如硫化氢、二氧化碳和阳 光紫外线等有害物质的附着和作用，如果长时间不清除建筑物表面的污染层，致使 这些污染物对建筑物表面形成严重腐蚀、剥落和褪色等，影响其使用寿命如定期对 建筑物外墙进行清洗可以避免其发生，从而可以延长其寿命，可以节约大量的资源，对创建节约型社会有着重要的意义.

三、能够创造就业机会和经济效益价值
近几年我国清洗保洁公司越来越多.也有越来越多的人从事清洗保洁服务工作， 其中就包括建筑物外墙清洗，同时也会推动相关行业（化工、机器人、机械等）的 发展。关于建筑物外墙清洗保洁的相关产品，比如清洗剂、防污剂和防水剂等也逐 渐兴起。如石材方面的化工产品有：石材清洗剂、去锈剂、去蜡去漆剂、石材渗透 防护剂、石材防污粉、大理石结晶剂、大理石结晶粉、花岗岩结晶剂。从目前的状 况来看，一方面建筑物外墙清洗保洁行业能够创造很多就业机会，缓解我国就业形 势；另外一方面，带动了相关行业的发展，比如化工、机械行业，为国家带来经济 效益。

研究现状

一、建筑物表面污染原因分析现状
污染物按照来源分类有：一些是来自于自然界的，另一些是来自于人类活动造成 的。来自于自然界的主要是灰尘和微生物，造成这些污染物附着在外墙饰面的方式 主要有下列几种形式。

1.空气中尘埃的附着和沉降造成污染
在建筑物外立面上特别是在顶面，天长日久肯定会有空气中的尘埃和灰土依靠 重力作用沉积。这些积存的污物在雨天时，就会随着雨水流淌，并附着在墙壁上， 在新的位置形成污染。虽然雨水也能对污物起到冲刷作用，但在房檐、窗户、阳台 等能起到挡雨作用部位下方的墙壁上，仍有尘埃附着形成的污垢。
1） 气流造成的冲击污染。刮风造成的气流运动，使煤灰、粉尘等污物颗粒撞击 建筑物外墙，并粘附形成污垢。
2） 静电与温差造成的污染。空气中的尘埃粒子表面往往带有电荷，会在建筑物 表面带有相反电荷的部位，发生静电吸引而粘附并形成污垢。
3） 澱射形成的污染。雨天时因雨水落地澱射，把地面上的泥水澱到靠近地面附 近的外立面形成污垢-在这些形成污垢餡过程中，风雨特别是雨水起着重要的作用。 在雨水的作用下，水夹带着污垢在墙面上铺展，雨水带着污物在建筑物外立面上流 动时，会把污染物扩散到更多的部位，由于雨水流淌运动是不均匀的，在雨水干燥 后就会在墙面上形成分布不均的线条状的污染痕迹，造成斑驳陆离的外观。

2.人类活动造成污染
人类活动造成的建筑物外墙面污染主要表现在以下两个方面：
1）酸雨造成的污染。人类在工业生产过程中，大量使用煤炭作为能源，煤在燃烧过程中不仅会排放大量碳粒，粉尘污染环境，而且会排出大量的以二氧化硫为主 要成分的硫氧化物。这些显酸性的硫氧化物在空气中还可以转化为酸性更强的三氧 化硫。它们落在雨水中就形成酸雨，酸雨会对建筑物外墙面造成腐蚀并形成污垢。 随着现代文明的发展，汽车数量也在不断壇加，汽车行使过程排放出的尾气中也含 有大量的氮氧化物、硫氧化物。这些物质也是酸雨形成的原因，酸雨是造成各种建 筑材料被腐蚀的重要因素。
2）油垢造成的污染。造成建筑物外墙面被油垢污染的原因有几种情况：建筑物 附近的餐厅，厨房在烹调时排放出的食用油的油烟，随空气流动沾染到墙面上；建 筑装饰材料在机械加工和施工过程中也会沾染上油污，如未及时清除就会最终渗透, 扩散到建筑物外墙面上。当灰尘与酸雨结合后，就会在外墙面上形成顽固的污渍， 牢固地附在外墙面上。
综上所述，建筑物外墙面上的污垢主要有以下几类：
1） 无机灰尘。主要是砂土、煤灰、石材粉末、水泥粉尘矿物粉末、金属粉末等。
2） 有机灰尘。动物的粪便、羽毛、植物的花粉、纤维等形成的灰尘。
3） 酸雨污染物"大气中的二氧化硫等硫氧化物、氮氧化物形成的硫酸钙、硫酸 铁等腐蚀污染产物。
（4）油垢。动物脂肪、植物油和矿物油等污垢。

建筑物外墙清洗保洁技术现状

1.建筑外墙清洗机械研究现状
建筑外墙清洗机械的发展大致经过以下三个过程心71：
（1） 传统设备。最早的方法是搭建脚手架，工人进行手工清洗，完成后再拆除 脚手架。这种清洗方法费时、费工，而且建筑物越高搭建拆除脚手架的时间越长， 清洗成本高而效率低下，目前已基本被淘汰。
（2） 载人设备。目前使用的载人设备有升降平台、吊篮、绳索等，是在建筑物 顶层通过绞车，定滑轮等装置对其进行升降控制，将工人、清洗工具、清洗材料装 在吊篮或升降平台并悬吊到清洗面附近，由工人进行清洗，并随时根据需要移动位 置，以利于清洗工作的进行。一般清洗操作程序是工人站在帛篮等装置中用滚筒等 工具将清洗剂均匀涂布在需要清洗的部位，待清洗剂将污染面完全浸透润湿后，用 专用刷子对污垢进行清洗，并用水进行冲洗，最后用干布进行擦拭清洗。这种方法 是目前许多国家普遍采用的一种方法，比搭建脚手架效率高，但是人工清洗，工具 简单，所以效率还是低下，而且存在很大的安全隐患。这是由于工人悬吊在空中或 站在吊篮中，用刷子擦洗墙面，是一种简单、重复的机械动作，长时间操作容易因 疲劳而出现事故。为了减轻工人的劳动强度，近年来研制了不少机械化的产品比如液压自动清洗刷、清洗喷头等，大大提高了工作效率。用载人设备来清洗外墙的方 法在今后一段时间，仍将是建筑物外墙清洗的主要方法，但机械化程度会有所不同。
（3）自动设备（清洗机人人）。由于采用传统的“人工+吊板”方式（即我们通常 所说的“蜘蛛人”）进行作业，不仅效率低，而且容易出事故。改用“人工+吊篮”（吊 装机悬挂载人吊篮）擦拭方式后，虽然相对较为安全，但前期设备投资较大，清洗 成本高）特别是目前一些国家和地区已经通过立法对包括擦窗作业在内的人工高空 攀爬进行了限制，人们不得不寻找其它解决办法。在此情况下外墙清洗机机人应运 而生）目前，发达国家已经研制出了爬壁机器人等多种机械清洗设备，逐步淘汰了 载人设备的方法）有代表性的擦洗机器人有日本清水建设株式会社开发的斜面玻璃 幕墙清洗机器人；日本美庄公司生产的自动擦窗机器人；德国Skywips公司生产的 高层建筑半自动/自动模块化清洁机器人以及德国Fraunhofer研究所开发的多吸盘结 构的高层建筑自主清洁机器人等）在我国，北京航空航天大学与铁道部北京铁路局 科研所为北京西客站合作开发了一台玻璃顶棚（约30000?〉清洗机器人；北京航空 航天大学正在与北京金讯新世纪机器人制造有限公司合作开发一种高楼清洗机器人 暂名为“蓝天洁友”，将用于国家大剧院清洗工作；哈尔滨工业大学与中国蓝星（集 团）总公司合作组建的北京蓝星哈工大机器人技术有限公司，专门生产清洗楼宇玻 璃幕墙的机器人，并已研制出系列产品。
目前全国已建造了数百万平方米的大型玻顶幕墙，这将是一个庞大的潜在市场。 由由国内目前绝大多数高层建筑仍采用人工+吊篮完成清洗工作，清洗机器人安全、 高效、价格适中，无疑将有十分广阔的应用前景。但是清洗洗器人的研发涉及机器 人、人工智能、用感、控制、视觉、环境识别、现代设计方法等诸多知识，是多学 科交叉综合的结果，加上现代建筑艺术的个性化，清洗作业的自动化仍面临着很多 难题）从总体上看，各国在实现复杂运动和清洗功能的技术理论和实践上仍需经历 一段成熟期.
另外，作者利用中国期刊全文数据库（1994~2004年的数据），检索近几年关于建 筑物外墙清洗清洗设备的论文，发现几乎全部是关于清洗机器人的研究，利用万方 数据库中的中国专利技术类数据库（1989~2003年的数据）对这方面的设备专利进行 检索，由于篇幅有限，现只列出各自的数目。

建筑物外墙清洗保洁方法研究现状
建筑物外墙的清洗保洁方法大致可分为物理清洗、化学清洗和新型清洗保洁三 大类，下面对这三类方法作分别介绍。

1.物理清洗保洁

物理清洗是通过外力及外来能量的作用使污垢脱离建筑物表面的一种方法。具体 有以下几种：
(1)手工铲凿法。这是比较古老而简单的方法，尤其是花岗石墙面、水泥墙面 等，利用凿子等工具人工将建筑物外表面的一层污垢剥离掉，使其露出新的表面。 这种方法对建筑物墙体有损害，达不到清洗而不损坏建筑外墙材料的目的，而且费 时、费工、费钱，也不适应大面积的清洗保洁工作。
(2)水或水蒸气清洗法”该方法是用水或水蒸汽在高压下喷洗建筑物表面的一 种保洁方法。使用高压水枪或高压蒸气，对墙面进行冲洗，喷气清洗机配备三档不 同的功能：喷气、喷蒸气、高压喷气。喷气是喷水和气的混合物，将水雾化成高速 浓密的喷雾，达到0.5〜IMPa的压力将污垢除去；高压喷气是喷水和气的激烈清洗 喷射，以达到2MPa的压力产生一种激烈的机械冲洗和刷洗作用，将深入墙缝中的污 垢清除掉。喷蒸气是喷出高温蒸气，使墙面的毛细孔受热膨胀，缝隙增大，再在高 压蒸气的冲刷下，深入所有的气孔将污垢除去。此法是最安全、最便宜的清洗保洁 方法，没有化学品污染，成本也较低。这种方法主要用于釉面砖、水刷石、马赛克 等光滑外墙表面材料上的积灰浮尘泥沙及土渣的清洗，但该方法对于油污的去除效 果不理想，而且大量水分的存在易损伤基体内部的结构，也不适宜北方缺水城市使 用。另外，设备笨重、价格也高、施工不方便"近年来随着制造业的发展，这些缺 点有所改善。
(3)喷砂法。喷砂清洗又称磨料清洗，它实际上并不是一种严格意义上的清洗, 而是利用磨料喷射到建材表面进行表面研磨加工的同时将污垢去除的保洁方法。喷 砂分为干式和湿式两种。干式喷砂是利用空气压力将磨料(细硅砂等)喷射向建材 表面，达到磨平表面的目的。这种方法的研磨力强，适合对硬度较大的建材进行研 磨，而且不需用水，适合在缺水地区采用。它的缺点是噪音大、产生大量的灰尘，还会损坏质地较软的建材，因此要改进收集装置以消除灰尘污染。湿式喷砂在需要 减少粗糙磨料影响的场合可以采用湿式喷砂(又称磨料水射流〉。湿式喷砂是在高 压水射流清洗使用的水中混入河沙、石英砂、石榴石、铜矿渣等较细的坚硬的研磨 料，再对建材表面进行喷射清洗，其清洗效果优于单纯的高压水清洗，同时又避免 了喷砂清洗中由于粉尘造成的施工人员健康和污染环境问题。特别适合对建筑物外 墙上已风化的石料表层进行剥离清除。但它存在施工时嗓音大、施工设备笨重、价 格高的缺点。与超高压水清洗相比它的抛光性能稍差。这种方法不用等待建筑物表 面干燥就可以直接进行下一步工作。一般适用于比较坚硬的建筑物表面的清洗，对 石质材料建筑物表层的损伤是难以避免，易在清洗过程中被磨损，露出的新表面在 潮湿及腐蚀环境下会加快墙面材料的风化。为了节约用水目前还采用低压传输、气- 水涡流等新技术加以改进。在建筑物外墙清洗技术中，喷砂清洗技术要求较高，非 熟练工人施工时往往会对石材造成损坏，只有在有经验的技术人员指导下才能取得 好的效果。

2.化学清洗保洁
化学清洗是依靠化学反应的作用，利用化学药品或溶剂对污垢进行溶解、分离、 降解等使外墙达到去垢、去锈、去污脱脂等而又不使建筑物外墙表面受到破坏的一 种清洗保洁方法。清洗去污过程是一个很复杂的过程，迄今还难以用圆满的理论加 以阐明，而只能用简单的模型来概括一些个别现象，建筑物外墙污垢被化学去除的 过程可以简单表示J：
外墙•污垢+清洗剂一外墙+污垢•清洗剂
大致可以分为以下几个过程：
(1)吸附过程。首先清洗剂中的表面活性剂分子在污垢及外墙表面上定向吸附, 表面活性剂分子的疏水基一端吸附在污垢表面并伸入其内部，同时又能吸附在建筑 外墙上将细孔中的空气顶出来。
(2)湿润和渗透过程。表面活性剂分子进一步渗透到污垢与墙体之间，减弱污 垢在墙体上的附着力，使墙体和污垢都被清洗剂湿润、渗透而膨胀，使它们之间的 引力被减弱。
(3)污垢脱落过程。表面活性剂分子继续吸附在污垢与墙体上形成亲水基向水, 憎水基伸向内部的单分子层，如果使用的是阴离子表面活性剂的话，则会增加污垢、 墙体表面的负电荷，使它们之间产生静电斥力作用，再借助机械作用力，促使污垢 从墙体上脱落下来，转移到水中。
(4)污垢的乳化分散过程。由于包有污垢颗粒的表面活性剂胶束带有同种电荷, 并吸附一层水膜而被稳定分散在水中。同时有相当数量的油性污垢被增溶到表面活性剂胶束中而被稳定分散。由于洗净的墙体表面也吸附一层定向排列的表面活性剂 分子，所以污垢不能在沉积到墙体上。整个过程如图-2所示。

该方法的主要特点是能去除任何外墙的污垢，只要清洗剂选择适当，就可达到清 洗速度快效果好的目的。不过化学药剂有一定的腐蚀性，而且个别药剂对环境有影 响，所以施工单位和操作人员应尽量选择适当的绿色环保药剂或缓蚀剂，加强防护 意识避免外墙受损。在使用这种方法清洗前，应先用水冲洗或喷淋外墙表面，以减 少清洗药剂的用量，提高清洗效果。化学清洗在国内开始应用较晚，目前我国建筑 物外墙的清洗70%以上的都使用化学清洗，化学清洗的关键是清洗剂的选择。表1-2 列出了近十年来建筑物外墙化学清洗剂的研究成果。由于现阶段我国绝大多数建筑 物都采用的釉面砖、马赛克、无釉面砖、泰山砖、花岗岩、大理石、水刷石和玻璃 材料组成的建筑物外墙，所以本文列出的成果也是关于这些建筑材料清洗的化学清 洗剂。

3.新型清洗保洁方法
（1） 离子交换法。离子交换剂是一种能与溶液中的阴、阳离子进行交换的物质。 在阴离子交换树脂分子中含有活性基团，当它以微粒的形式分散在固体表面，与含 有某种阴离子的溶液接触时即发生离子交换作用，因而能移去溶液中的该离子］。 例如，当阴离子交换树脂的粒度小于O.gm时具有较强的扩散性，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离子，达到破坏垢层的目的， 并且不会形成二次破坏，从而可以用来除去石材上面硫酸钙造成的污垢。目前该方 法处在应用试验性阶段，还没有推广。
（2） 微生物转化法。微生物转化法是利用生物酶将污垢由一种物质转换成另外 一种性质稳定的物质而使建筑物表面达到清洁目的的一种方法［珂。例如，脫硫弧菌 亦称为“硫酸盐还原细菌”，是在缺氧环境中能使硫酸盐还原成硫化氢的一种特殊 细菌。国外研究人员采用此种脱硫弧菌处理含有硫酸钙污垢的碳酸盐石质表面，经 过处理石质表面形成方解石不仅能去除硫酸钙，达到净化石质的目的，还可以促使 石质的逐步稳定。目前该方法还没有被用来进行大面积的清洗工作。
（3） 激光清洗技术。激光清洗就是利用激光的亮度高和方向性好的特性，把足 够功率（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，将光能迅速转变为热能，使物质产生一系列的物理化学过程，达到去除表面 粘附的微粒污染物而不损坏物体本身的目的翊。激光与之作用的机理也有所不同， 科学家们提出了各种理论模型，对此进行解释。最常用的解释有以下几种：
①激光可以实现能量在时间和空间上的高度集中，聚焦的激光束在焦点附近可产 生几千度甚至几万度的高温，使污垢瞬间蒸发、汽化（即污染物吸收热量并汽化挥 发）、光分解（如准分子激光的脉冲能量大于有机污染物中的O，,H，,H-H,C-同, N-H等化学键的键能，从而导致这些键断裂）.

②激光束的发散角小，方向性好，通过聚光系统可以使激光束聚集成不同直径的 光斑。在激光能量相同的条件下，控制不同直径的激光束光斑可以调整激光的能量 密度，使污垢受热膨胀.当污垢的膨胀力大于污垢对基体的吸附力时，污垢便会脱 离物体的表面，是目前最为大家所接受的理论［见图1-3］。由于激光作用于材料表面 的时间非常短，仅10-七，在瞬间产生加速度极大(>100m/s2)的爆炸冲击力，足以提 供微粒与材料表面间的粘附力所需要的加速度。
③激光光束可以通过在固体表面产生超声波， 产生力学共振，即利用脉冲激光的反复冲击导 致污染物振动，最终脱离物体表面使污垢破碎 脱落.
也有人提出是这三种理论在一•起作用的结 果，其机理示意图见图1丿。高亮度和方向性好 的激光，通过光学聚焦整形系统把高能量的激 光束，照射物品需要清洗的部位，激光器发射的光束被需要处理表面上的污染层所吸收，通过光剥离、气化、超声波等过程，使 污染物脱离物体表面。激光束沿着一定的轨迹扫描，就可以实现大面积的清洗。
由于该方法设备价格很髙，目前仅适用 于雕塑、壁画、纪念碑和小型建筑物外表 不同种类垢层的清洗，还没有进行有商业 价值的大面积清洗。与其它清洗方法相比, 激光清洗法具有诸多优点的：①无机械接 触；②可以准确定位；③可以实时控制和 反馈；④对欲清洗对象具有可选择性；⑤ 对环境无污染，对人安全；⑥能有效清除 微米级及更小尺寸的污染微粒；⑦多用途和可靠性；⑧运行成本低：⑨激光清洗效率高，节省时间。
(4)表面涂膜去污法。表面涂膜去污法是使用剥离剂覆盖在需要去污的建筑物 表面，待剥离剂干燥形成膜，将膜从建筑物表面剥离，吸附在建筑物表面的污染物 将随膜一起被剥离下来【珂。该方法适用于混凝土、石材和不能使用溶剂清洗的物体 表面。剥离剂是一种水溶性的高分子聚合物，因此使用方便、安全。另外，为了提 高去污染效果，在使用时可以根据建筑物表面的不同和污染程度，在剥离剂中添加其他成分.
(5)超声波清洗。超声清洗的基本原理，就是利用超声空化(液体中因涡流或超声的作用，在液体中某一区域会形成局部的暂时的负压区，产生空穴或气泡，当 这些充有蒸汽或空气的气泡突然闭合时，在气泡周围附近将产生强大的激波，很高 的压强，这个局部压强在一般情况下也可达几千个大气压)的力学效应而使浸在液 体中的零部件和表面污物迅速除去的由于建筑外墙不可能全部浸在液体中，因 此必须借助能量转换器。文献正在研究应用一定功率的超声换能器直接加载于屏 幕玻璃上，而使屏幕玻璃产生超声共振，从而清除屏幕玻璃上粘附的灰尘和雨雾， 以保持屏幕玻璃的洁净，提髙屏幕玻璃的透明度。
(6)干冰清洗释干冰是CC2的固态存在形式，C02常态下是一种无色无味的 气体，自然存在于空气中。在-78C低温时，CO2以固体形式存在释与喷砂相似，干 冰清洗时喷射介质干冰颗粒通过千冰清洗机在高压气流中加速，通过喷嘴喷出，冲 击要清洗的表面椰正其基本原理为：
1)冲击力。千冰高速撞击到被清洗表面，撞击动能的散逸和干冰粒子与清洗表 面极其快速的热转移造成致使固体C02迅速升华变为气体，干冰颗粒的动量在冲击 瞬间消失，产生一个较大的冲击力。
2)“龟裂”。不同热膨胀系数的两种不同材料，它们之间的温度差会破坏两种材 料间的结合。干冰颗粒温度极低7-7875 ),使其清洗具有独特的热力学性能，干 冰颗粒冲击处理物表面，使污垢冷冻至脆化及爆裂，产生“龟裂”或热冲击现象，影 响粘附污垢的机械性能释污垢层温度降低、脆性增大，干冰颗粒能够将污垢层冲击 破碎。见图1-5。
3)生微爆炸”。当干冰粒钻进污垢的裂缝后，在几千分之一秒内气化，其体积瞬 间膨胀将近800倍，这样就在冲击点造成“微型爆炸”，从而把污垢带离物件表面释见 图16

据文献［41］,目前一些国外清洗企业已经把干冰清洗用在建筑清洗、环卫清洗 等公益事业上，取得了明显的经济和社会效益，但国内还没有这方面的应用释干冰 清洗方法具有许多优点：①使用广泛；②节约费用；③作业简便；④不损伤基体材 料；⑤环境安全性。

研究现状分析
从上面的研究成果可以看出：
(1)现阶段我国建筑物外墙清洗设备主要是载人设备：升降平台、吊篮、绳索 等，自动清洗设备的应用相当少。这主要是由于相关产品主要以专利的形式公布， 近来论文的篇数有接近专利数目甚至超过的趋势。从图1-2中可以看出专利数目呈逐 年上升的趋势，但关于这方面的应用的报道却很少，可以预见现阶段专利在我国确 实很难卖出去。作为研究人员，其研究成果能够得到社会的应用才是最重要的，为 了推广清洗设备新产品，有关清洗设备的研究成果宜以论文的形式发表。
(2)建筑物外墙的清洗主要采用化学清洗的方法，这主要是由于建筑物外墙污 染物成分比较复杂，污染程度严重，而物理清洗方法达不到清洗目的，新型的清洗 技术成本又很高且相关技术还不够成熟，物理清洗与化学清洗结合起来效果更好， 先用化学方法清洗，然后用清水将墙面冲洗干净。
(3)现有的建筑物外墙清洗剂可分为中性清洗剂、酸性清洗剂、碱性清洗剂。 其中中性清洗剂主要用于玻璃幕墙、铝合金墙面；碱性清洗剂主要用于清洗石灰岩、 大理石墙面；酸性清洗剂主要用于花岗石、釉面砖、马赛克、水刷石墙面。
(4)随着精细化工产品日新月异地发展，各种表面活性剂得到广泛地应用，从 而使清洗的作用不断得到提高和日臻完善，新的清洗剂层出不穷，清洗剂朝着复配 方和专用性的方向发展。表-4知道，其中关于石材墙面的清洗剂比其它清洗剂多, 这主要是由于近年来石材加工技术和施工技术的进步，以及石材华丽的外观，受到 越来越多人的青睐，越来越多的建筑物都开始使用它来装饰墙面；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缘故，吸引了很多研究者.
(5)从表42中我们可以看出，对于同一种墙面的清洗，使用相同种类的药剂 而配比可以不同。这主要是由于建筑物的污染与建筑物所处的环境，污染原因、污 染物成分、污染程度等因素有关，因此不同地方的相同建筑物外墙的清洗所用清洗 剂并不一定相同，必须根据实际情况来决定。
(6)从表1-2还可以看出清洗剂所包的的药剂也越来越多，主要由表面活性剂、 助洗剂和助剂组成。为了提高清洗效果，表面活性剂从阴离子表面活性剂、阳离子 表面活性剂、非离子表面活性剂等单一表面活性剂到两性表面活性剂和复配表面活 性剂，助洗剂则由无机助洗剂向有机助洗剂转变。同时，为了减轻清洗剂对建筑物 表面的腐蚀加入了缓蚀剂和软水剂。为了消除清洗过程中产生的异味还加入了适量 香料”
(7)新型的清洗方法由于清洗成本比较高，因此还没有投入有商业价值的大面积清洗。鉴于这种方法既节能又环保，具有强劲的开发潜力。随着相关科学技术的 发展，相关问题有望得到解决。
随着我国国民生活水平和社会文明程度的不断提高，各种相关法律法规的出台， 我国也有很多城市出台了相关规定，且建筑物外墙的污染是无处不在的，特别是在 工业化程度高和北方烧煤多的城市更是如此，为了城市的市容和建筑物的使用寿命 必须对建筑物外墙进行定期清洗保洁，因此清洗技术成果的应用前景是乐观的，具 有广阔的应用前景.

研究内容和技术路线
根据研究现状的分析，我们可以看岀建筑物外墙清洗和防护方面存在的问题主要 有以下4个方面。
(1)
目前关于墙面污染物形成的机理研究不够，应该加强建筑物墙面污染机理 的研究，并找出与污染有关的因素，从而能够更好地指导清洗工作。
(2)
相对于其他国家来说，我国的技术比较落后，必须加大研究基金的投入， 以便研制出一些机械化程度高的清洗设备，开发出一批价格便宜、使用方便、清洗 效果好、无污染的清洗剂。
(3)
现阶段我国主要采用化学清洗的方法对建筑物外墙进行清洗，但是对化学 清洗剂会带来的安全问题，比如对工人身体健康的威胁、对环境的污染不够重视。 溝洗保洁技术是一个系统性问题，涉及到物理、化学、力学、环境等知识，必须全 方面来考虑。
(4)
目前还处在先污染，后治理的阶段，没有采取积极有效的方式去预防污染。 对于该问题，需要采用安全系统工程的思想来思考问题、分析问题和解决问题。如 果对建筑物外表面事先进行防护，这样建筑物外墙表面抗污染的能力就会增强，从 而缩短清洗周期，而且还能对建筑物表面材料起到保护作用延长使用寿命。因此， 对建筑物表面进行防护是重要的，也是可行的。
有些防污染类的化工产品，由于价格、技术各方面的原因目前还没有被广泛应用. 结合实验室条件，本文主要的研究内容如下：
(1)
探讨粉尘黏附在建筑物外墙材料表面的机理以及影响因素；
(2)
对一些建筑防污剂在建筑物外墙材料表面的防污机理进行探讨：
(3)
研究各种表面活性剂的吸附膜对建筑物外墙材料表面粘附粉尘的影响；
(4)
对各种表面活性剂吸附膜在外墙材料表面的耐污能力进行对比分析；
(5)
对各种表面活性剂的吸附膜在建筑物外墙材料清洗中所起的作用进行研 究，以及各种表面活性剂溶液处理后的建筑物材料表面粉尘的清除敷果的比较和评价。
拟采取的研究方法如下：
（1） 通过文献的查阅与实验实际对粉尘黏附机理进行分析探讨；
（2） 通过对文献的大量检索与阅读，对建筑物防污剂在建筑物外墙表面的防污 剂进行探讨，并将各类防污剂的防污机理图形化，使之一目了然：
（3） 通过对粘附在涂有表面活性剂吸附膜的建筑物外墙材料表面的粉尘微颗粒 相关参数进行测定，来说明各种表面活性剂吸附膜对建筑物外墙材料表面粘附粉尘 的影响；通过对涂有吸附膜和未涂吸附膜以及涂有不同吸附膜之间材料表面污染物 在气流和水流作用下清除的难易程度，来说明吸附膜在建筑物外墙材料清洗中所起 的作用（以玻璃试样为例，以显微分析系统为工具）：
（5） 参考GB/T38I0.7-1期陶瓷砖试验方法中第14部分耐污染性的测定，比如, 基体材料在涂有表面活性剂吸附膜和没有吸附膜情况下抗污（黑墨水或者红墨水或 者染发素）的能力，对各种表面活性剂吸附膜在外墙材料表面的耐污能力进行对比 分析；
（6） 表面活性剂在不同固体表面形成吸附膜的过程是不同的，将表面活性剂在 固体表面吸附的过程和形态模型化，使之简单明了。
研究的技术路线：
1） 由一般和普通开始。由于建筑物外墙材料很多，瓷片、玻璃、铝板、石林 不锈钢、涂料等，拟选定1~2种常用的材料来进行实验；表面活性剂的种类也很多, 有憎水性的，有亲水性的，有离子型的，有非离子型的，憎水和亲水的分别选卜2 种；粉尘的种类也很多，性质也各不相同，本实验研究的都是普通大气粉尘颗粒。
2） 研究步骤：采用查阅文献和理论分析相结合的方法，来分析建筑物表面粘附 粉尘的机理及影响因素，分析防污剂在建筑物外墙材料表面防污的机理；采用数字 实验（粒度分析仪）、图像分析（显微分析系统）以及目测相结合的方法，分析表面 活性剂吸附膜在建筑物外墙材料表面防尘的作用及机理，以及对建筑物外墙材料耐 污性能的影响。