高分子成膜劑對混凝土制品脫模性能的影響

湯 平 王自民 侯萬果

1. 上海兩港市政工程有限公司 上海 201399；2. 洛陽軸承研究所有限公司 河南 洛陽 471003

近年來，國內(nèi)學(xué)者一直對混凝土脫模劑給予了很大關(guān)注。陳月霞等[1]采用氯乙酸對魔芋葡聚糖制備混凝土脫模劑，并研究了其黏度和成膜性能；孟凡路[2]通過對乳化劑種類和乳化工藝的選擇，制備了一種穩(wěn)定的以地溝油為基礎(chǔ)油的混凝土脫模劑；李崇智等[3]研制了一種乳化型的高效脫模劑，研究了其防銹性和涂刷性，并投入使用；馬成[4]研究了4種脫模劑拆模后的效果和對混凝土外觀的影響，為澆筑混凝土合理選用脫模劑提供良好的工程實踐經(jīng)驗。在這些研究中，關(guān)于高分子成膜劑的研究較少，而這種成膜劑的成膜性好、環(huán)保以及不會影響混凝土的外觀。

1 成膜原理

高分子成膜劑是一種比較新穎的脫模劑，其原料為水溶性高分子聚合物成膜物質(zhì)。這種高分子物質(zhì)能和其他物質(zhì)互溶，具有潤滑性和無腐蝕性，能形成無色透明的液體。當(dāng)這種液體涂抹在模具表面時，隨著水分的揮發(fā)，原先分散的高分子顆粒逐漸靠攏，發(fā)生相互接觸，達(dá)到最緊密的狀態(tài)，在縮水表面產(chǎn)生表面張力；隨著水分的繼續(xù)蒸發(fā)，高分子顆粒表面吸附的保護(hù)層被破壞，間隙越來越小，形成毛細(xì)管，毛細(xì)管作用使顆粒變形；最后高分子顆粒相互擴(kuò)散、滲透，形成具有一定強(qiáng)度的連續(xù)的透明膜。試驗選擇聚馬來酸酐、聚季銨鹽和不同分子量的聚乙二醇和聚乙烯醇為成膜物質(zhì)，和其他物質(zhì)混合配成脫模劑進(jìn)行研究。

2 性能檢測

2.1 溶解性的測定

室溫下，將一定比例的水溶性高分子成膜劑加入到攪拌速度為400 r/min的蒸餾水中，攪拌90 min，觀察聚合物的溶解情況。

2.2 黏度的測定

用手指堵住涂-4黏度計的漏斗，將試樣倒?jié)M黏度計，用玻璃棒將氣泡和多余試樣刮入凹槽，迅速移開手指，同時啟動秒表，待試樣流束剛中斷時立即停止秒表，秒表讀數(shù)即為試樣的流出時間。

2.3 脫模性能的測定

成型前將試模（100 mm×100 mm×160 mm）清理干凈，在模具內(nèi)涂刷已配好的脫模劑，在溫度（20±5） ℃下放置30 min，將新拌的混凝土一次裝入模具內(nèi)，裝料時應(yīng)用抹刀沿各模具壁插搗并使混凝土拌和物高出模具口，然后振動至表面出漿，頂面用抹刀抹平，成型后清理干凈模具外緣，放置24 h后脫模，用鏟刀鏟下模具工作面的混凝土料，收集后用天平稱重，計算單位面積的粘附量。

2.4 防銹性能的測定

將配好的脫模劑涂刷在45#鋼片上，在（35±2） ℃、濕度≥90%的環(huán)境下放置24 h后觀察銹蝕情況。

2.5 干燥時間的測定

在潔凈、干燥的鋼板上涂刷脫模劑后放置在室溫下，之后用手指輕觸膜表面，如感到有些發(fā)黏，但無脫模劑粘在手指上，即認(rèn)為表面干燥。

3 結(jié)果與討論

3.1 成膜劑的水溶性

根據(jù)材料特性，聚馬來酸酐、聚季銨鹽和聚乙二醇系列在水中的水溶性較好，聚乙烯醇的水溶性較差（表1）。

表1 不同成膜劑的溶解情況及黏附量

3.2 成膜劑的種類對黏度的影響

黏度是脫模劑的內(nèi)摩擦，直接影響著脫模劑的流動性、成膜時間和在模具表面形成的潤滑膜的厚度和完整性，進(jìn)而影響干燥時間和脫模效果。黏度過大時，流動性不好，不易在模具上涂刷均勻，形成的潤滑膜不完整，且干燥的時間較長，影響施工效率；黏度過小時，形成的潤滑膜比較薄，起不到隔離脫模劑的效果，所以，黏度是首先關(guān)注的一個主要指標(biāo)。研究水溶性好的幾種成膜劑對脫模劑黏度的影響（圖1），根據(jù)現(xiàn)場施工的經(jīng)驗，C、D、E、F、J的黏度合適。

圖1 不同成膜劑對黏度的影響

3.3 成膜劑種類對脫模性能的影響

脫模性能是脫模劑施工過程中最主要的性能，脫模劑的質(zhì)量由脫模效果的好壞來體現(xiàn)，在施工過程中應(yīng)順利脫模，保證混凝土棱角完整無缺、光滑。研究黏度合適的幾種聚合物的脫模效果（圖2），并計算模具上的黏附量。可以看出，D、E、F的脫模效果較好，混凝土黏附量符合JC/T 949—2005《混凝土制品用脫模劑》的要求。

圖2 不同成膜劑的脫模效果

3.4 成膜劑種類對防銹性能的影響

混凝土施工過程中鋼模具大多數(shù)露天堆放，為了使模具不受周圍介質(zhì)（如空氣、水分、手汗等）腐蝕，脫模劑應(yīng)對鋼具無銹蝕危害，同時具有一定的防銹性，能起到防銹和保護(hù)鋼模具的作用。本次試驗的D、E、F這幾種成膜劑防銹性能均良好。

3.5 成膜劑種類對干燥時間的影響

脫模劑涂在模具上，經(jīng)過一定時間在模具表面成膜，干燥后再澆筑混凝土才能保證脫模效果。所以干燥時間直接影響著現(xiàn)場施工的效率。D、E、F的干燥時間分別為30、42、35 min。可以看出這幾種成膜劑的干燥成膜時間相當(dāng)，都符合JC/T 949—2005《混凝土制品用脫模劑》的要求，其中D的干燥成膜時間最短。

4 脫模劑的現(xiàn)場驗證

對用D作為成膜劑的脫模劑在現(xiàn)場進(jìn)行了驗證。結(jié)果表明，該脫模劑現(xiàn)場應(yīng)用良好，模具上幾乎沒有混凝土黏附量。

5 結(jié)語

1）聚馬來酸酐、聚季銨鹽和聚乙二醇系列在水中的溶解性較好。

2）以聚乙二醇10 000、聚乙二醇12 000和聚季銨鹽為成膜劑的脫模劑黏度、脫模性能、防銹性能和干燥時間均符合標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3）以聚乙二醇10 000為成膜劑的脫模劑在現(xiàn)場驗證中效果良好。