不同脫模劑施工性能及對混凝土表觀質(zhì)量的影響研究

羅華彬 胡 洋 吳 鑫

（四川華西綠舍建材有限公司）

0 引言

隨著建筑技術(shù)和混凝土技術(shù)的不斷發(fā)展，清水混凝土受到了越來越多高質(zhì)量工程應用的青睞[1,2]。與此同時，我國建筑裝配率逐年提高，混凝土預制構(gòu)件的需求量也將逐年提升[3-4]。因此，對清水混凝土的表觀質(zhì)量及脫模效率等關(guān)鍵指標提出了新要求。脫模劑是影響清水混凝土表觀質(zhì)量的重要影響因素[5-6]，同時，脫模劑的使用也可以極大改善混凝土預制構(gòu)件的表觀質(zhì)量并且提高脫模效率[7]。因此，脫模劑將在今后的混凝土市場中占據(jù)重要的位置。

脫模劑可以在模板上形成一層物理隔離膜以減少模板對混凝土的粘附作用，從而達到有利于脫模后混凝土表面保持形狀完整光潔并且提高脫模效率[8]。在此機理上，開發(fā)的混凝土脫模劑的種類繁多，主要包括純油類脫模劑、皂類脫模劑、水性脫模劑、石蠟類脫模劑、脂肪酸類脫模劑、樹脂類脫模劑、脫模漆等。不同種類脫模劑的脫模性能以及對混凝土表觀性能的影響也各不相同。因此，為了使其能在工程實踐中得到合理應用，弄清不同種類脫模劑的施工性能的不同以及對混凝土表觀質(zhì)量的影響是非常必要的。

本試驗主要研究了機油、長效脫模漆、水性脫模劑、油性脫模劑四種常用的混凝土脫模劑的成膜性能、耐水性能、脫模性能以及對混凝土表觀質(zhì)量的影響，為不同的工程應用場景中脫模劑的使用提供選擇依據(jù)。

1 實驗材料及方法

1.1 實驗原材料

水泥：本實驗采用峨勝P·O 42.5R級水泥，其基本物化指標如表1。

表1 水泥基本物化指標

礦物摻合料：實驗采用S95級礦粉、Ⅰ級粉煤灰以及高加密硅灰為礦物摻合料。

細骨料：人工砂，細度模數(shù)為2.8。

粗骨料：5～25mm連續(xù)級配碎石。

外加劑：復合型高效減水劑。

脫模劑：市售水性脫模劑、油性脫模劑、長效脫模漆、機油脫模劑。

1.2 實驗配合比

表2為本實驗用混凝土配合比。

表2 混凝土配合比

1.3 實驗方法

脫模劑的施工性能：按照JC/T 949―2005《混凝土制品用脫模劑》中的要求進行測試。

脫模劑的脫模性能：實驗選用尺寸為150mm×150mm×150mm塑膠模具作為混凝土成型模具。首先按照廠家使用要求將各類脫模劑均勻涂覆在模具內(nèi)側(cè)，成型時將裝有混凝土的模具在振動臺上振動30s。1d后脫模，脫模時記錄試件脫模的難易程度以及混凝土在模具內(nèi)壁的粘附情況。

混凝土表觀性能：首先，用高清數(shù)碼相機記錄脫模后混凝土表面的光滑程度、色差；其次，標記混凝土表面氣孔后，用Image Pro Plus分析表面氣孔面積以及氣孔分布。

2 結(jié)果及討論

2.1 成膜性能及耐水性能

實驗選用脫模劑的成膜性能及耐水性能如表3所示。從表3中可以看到，除機油以外，水性脫模劑、油性脫模劑和長效脫模漆在模板上涂覆后，均能形成一層干燥的隔離膜，但是其成膜時間各不相同，其中油性脫模劑所需的成膜時間最短，水性脫模劑所需的成膜時間最長，而機油涂覆在模板上后不會干燥成膜，會以油狀薄膜的形式附著在模具上。此外，將脫模劑成膜后的模板放入水中浸泡發(fā)現(xiàn)，機油脫模劑、油性脫模劑、長效脫模漆的耐水性能較好，不易受到水的沖刷溶解，而水性脫模劑不耐水，經(jīng)水浸泡后部分溶解。由此可知，水性脫模劑不適用于雨季露天施工。

表3 脫模劑成膜性能及耐水性能

2.2 脫模性能

不同脫模劑的混凝土脫模性能不同，圖1表示使用不同種類的脫模劑后，模具對混凝土的粘附情況。從圖中可以看到未使用脫模劑時，脫模后的模具表面對混凝土的粘附量較大，使用機油脫模劑、水性脫模劑、油性脫模劑時，模具表面的混凝土粘附量明顯較少，可以很大程度地減小脫模時模具對混凝土的粘附作用，而使用長效脫模漆并不能夠有效減小脫模時模板對混凝土的粘附作用。此外，在進行脫模試驗時發(fā)現(xiàn)，使用不同種類的脫模劑，混凝土試樣的脫模難易程度也不相同。其中，使用機油脫模劑后試樣脫模最容易，其次為水性脫模劑和油性脫模劑、再次為長效脫模漆。因此，在對脫模效率要求高且混凝土表面質(zhì)量要求不高的應用場景下，機油脫模劑可以得到很好地應用。

圖1 使用不同種類脫模劑后模板對混凝土的粘附情況

脫模劑可以在模具表面形成一層物理隔膜以阻止混凝土與模具表面之間的直接接觸，因此可以減少脫模時混凝土在模具上的粘附，減小混凝土與模板分離的阻力。由于機油脫模劑黏度較大，脫模劑涂覆施工時在模具表面形成的油狀膜較厚，對混凝土與模板之間的阻隔作用較為充分。而水性脫模劑和油性脫模劑是經(jīng)過充分乳化形成的水包油或者油包水乳液，其黏度相對較小，經(jīng)過涂覆后，在模板上形成更薄、更均勻的隔離膜。由于該層膜的潤滑作用不如機油，因此其脫模難易程度要略微差于機油脫模劑。由于長效脫模漆在模具上形成的薄膜表面可能含有部分非飽和的極性基團，澆筑混凝土后該部分基團會與混凝土發(fā)生物理或化學反應導致脫模后混凝土在模具表面的粘附，進而造成了脫模困難。

2.3 混凝土表觀性能

使用不同種類的脫模劑脫模后的混凝土表面如圖2所示。為了研究脫模劑對脫模后混凝土表面氣孔數(shù)量及分布的影響，將混凝土表面的氣孔進行標記處理，其結(jié)果如圖3所示。結(jié)合圖2和圖3可以看到，使用脫模劑對混凝土的表觀質(zhì)量造成了很大的影響。使用油性脫模劑后的混凝土色差明顯、表面粗糙且表面氣孔明顯增加。使用水性脫模劑和油性脫模劑后的混凝土表面無明顯色差、表面光滑且氣孔數(shù)量明顯減少。使用長效脫模漆后混凝土表面色差明顯，表面粗糙，但是對比空白組，其可以一定程度地減小表面氣孔數(shù)量。

圖2 脫模劑對混凝土表面的影響

圖3 脫模劑對混凝土表面氣孔的影響

利用Image Pro Plus軟件分析脫模后混凝土表面氣孔的分布，脫模劑對混凝土表面氣孔數(shù)量以及氣孔面積的影響如圖4所示。按氣孔尺寸統(tǒng)計脫模劑對表面氣孔的分布的影響情況，其結(jié)果如圖5所示。結(jié)合圖4和圖5可知，使用機油脫模劑后，混凝土的表面氣孔數(shù)量會大幅增加，并且增加的氣孔尺寸在5mm以下；使用水性脫模劑和油性脫模劑可以有效地減少混凝土成型后的表面氣孔數(shù)量，其中以水性脫模劑的效果最佳，并且主要減小的氣孔孔徑尺寸范圍在4mm以下。同樣地，隨著混凝土表面氣孔數(shù)量變化，脫模劑對混凝土表面氣孔面積也產(chǎn)生了相似規(guī)律的影響。

圖4 脫模劑對混凝土表面氣孔數(shù)量以及氣孔面積的影響

圖5 脫模劑對混凝土表面氣孔分布的影響

機油在模板上形成一層較厚的油膜，該層油膜黏度和表面張力較大，導致混凝土成型時與脫模劑薄膜接觸界面上的氣泡不易排出，因此混凝土表面的氣孔大幅增加。與此同時，該類物質(zhì)會與混凝土中游離氫氧化鈣相互作用，造成混凝土表面粉化，導致混凝土表面粗糙并且出現(xiàn)明顯色差。乳化均勻的水性脫模劑以及油性脫模劑在模板上涂覆后可以形成一層均勻且表面張力較小的薄膜，這將有利于混凝土與薄膜接觸界面上氣泡排出，最后改善成型后混凝土的表觀質(zhì)量。由于長效脫模漆在模板表面形成的薄膜表面張力較小，同樣可以改善成型后混凝土的表觀質(zhì)量，但是由于脫模漆材料與混凝土之間的相互反應，導致脫模后混凝土表面粗糙且出現(xiàn)明顯色差。

3 結(jié)論

通過系統(tǒng)性地研究四種常用混凝土脫模劑的施工性能以及對混凝土表觀質(zhì)量的影響，主要得到以下結(jié)論：

⑴水性脫模劑、油性脫模劑以及長效脫模漆都可以在模板干燥成膜，但是水性脫模劑耐水性較差，不適用于雨季露天施工。

⑵使用脫模劑后可以明顯減少模具表面對混凝土的粘附并且使混凝土更容易從模板上脫落。其中，以機油脫模劑的脫模性能最佳。

⑶使用機油脫模劑容易導致混凝土表面粗糙、色差明顯并且氣孔數(shù)量明顯增加，而使用水性脫模劑或者油性脫模劑可以明顯消除混凝土表面粗糙、色差以及氣孔等缺陷。其中，以水性脫模劑對混凝土表面質(zhì)量的改善效果最佳。