不同脫模劑使用性能及對(duì)清水混凝土表觀質(zhì)量的影響研究

顏劍航

(中交一公局廈門工程有限公司）

0 前言

隨著我國(guó)建筑行業(yè)以及混凝土新技術(shù)的發(fā)展，特別是橋梁工程施工的大力推進(jìn)，清水混凝土受到了越來(lái)越多高質(zhì)量工程的青睞。與此同時(shí)，我國(guó)建筑裝配率逐年提高，異形結(jié)構(gòu)、混凝土預(yù)制構(gòu)件需求量逐年提升。因此，對(duì)清水混凝土的表觀質(zhì)量及脫模效率等關(guān)鍵指標(biāo)提出了新要求。

混凝土脫模劑用于噴灑或涂抹在混凝土構(gòu)件模板內(nèi)壁起潤(rùn)滑和隔離作用，使混凝土在拆模時(shí)能順利脫離模板，利于混凝土脫離模板并保持表面光潔[1]。脫模劑種類繁多，除了各種純油類脫模劑外，目前常用的新型脫模劑主要有乳化油類和有機(jī)高分子類[2]，其性能各異，對(duì)于不同材質(zhì)的模板及不同施工條件和飾面要求的混凝土須選用相適應(yīng)的脫模劑，才能獲得良好的效果，減少甚至避免混凝土蜂窩麻面、氣孔、色差等外觀病害，提高混凝土表觀質(zhì)量[3]。本研究通過(guò)成型混凝土試件對(duì)比探討多款不同類型脫模劑的成膜性能和脫模性能，同時(shí)利用圖像分析軟件對(duì)混凝土外觀氣孔分布和氣孔大小進(jìn)行對(duì)比分析，以篩選可大幅改善混凝土表面質(zhì)量的脫模劑，為相關(guān)工程建設(shè)提供參考。

1 試驗(yàn)原材料及方法

1.1試驗(yàn)原材料

水泥：本試驗(yàn)采用福建龍巖龍麟P·O 42.5 級(jí)水泥，其基本物化指標(biāo)如表1。

表1 水泥基本物理性能指標(biāo)

細(xì)骨料：人工砂，細(xì)度模數(shù)為2.6～3.1，含泥量2%，泥塊含量0.5%；機(jī)制砂，石粉含量2.6%，亞甲藍(lán)0.5g/kg。

粗骨料：5～25mm 連續(xù)級(jí)配碎石，含泥量0.5%，泥塊含量0.2%。

外加劑：復(fù)合型高效減水劑。

模板及脫模劑：模板采用鋼模板；脫模劑采用市售7 款脫模劑及1 款機(jī)油作為比較，脫模劑試驗(yàn)編號(hào)及物理性能見(jiàn)表2。

表2 混凝土脫模劑試驗(yàn)編號(hào)及物理性能

1.2試驗(yàn)配合比(見(jiàn)表3)

表3 混凝土配合比 （kg/m3）

1.3試驗(yàn)方法

脫模劑的使用性能按照《混凝土制品用脫模劑》JC/T 949-2021中的要求進(jìn)行試驗(yàn)。

參照《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 50080-2016 標(biāo)準(zhǔn)配制C30 混凝土，試驗(yàn)采用尺寸為150mm×150mm×550mm 金屬試模成型混凝土試件，根據(jù)不同型號(hào)脫模劑廠家提供的使用方法及要求，采用軟毛滾筒刷將脫模劑均勻涂覆在模具內(nèi)側(cè)，待脫模劑干燥后成型混凝土試件。48h 后脫模，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。試件脫模后每個(gè)試件隨機(jī)選取一個(gè)面，在試件表面標(biāo)記一塊10cm×10cm 的區(qū)域，為消除試件成型時(shí)的邊界效應(yīng)，選取區(qū)域?yàn)楸砻娴闹虚g位置選取，并保證每個(gè)試件的標(biāo)記區(qū)域位置相同，在控制自然光條件與人工光源條件處于相同水平下，采用高清數(shù)碼相機(jī)拍照記錄混凝土表面情況，利用Image Pro 圖像分析軟件對(duì)圖片進(jìn)行處理后，分析每個(gè)混凝土試件拍照區(qū)域表面氣孔大小、氣孔面積、色差情況。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1成膜性能及表面干燥成膜時(shí)間

按GB/T 1728-2020 中表面干燥時(shí)間測(cè)定法的乙法(指觸法)規(guī)定進(jìn)行，試驗(yàn)溫度為（23±2）℃，試驗(yàn)相對(duì)濕度為（50±5）%。脫模劑噴涂10min 后每分鐘用手指輕觸試模表面，記錄噴涂結(jié)束至手指輕觸試模表面感到有些發(fā)黏，但無(wú)液體粘在手指上的時(shí)長(zhǎng)，即為表面干燥成膜時(shí)間。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 混凝土脫模劑成膜時(shí)間及對(duì)鋼膜銹蝕情況

從表4 可以看出，不同廠家、型號(hào)的水性、油性脫模劑在金屬模板上涂覆后，均能形成一層薄層隔離膜，且都表現(xiàn)為不干燥狀態(tài)，以油狀薄層的形式附著在金屬模板表面。在試驗(yàn)室環(huán)境下，各模板成膜時(shí)間大致相同，均在半小時(shí)左右，最長(zhǎng)時(shí)間為39min，最短為24 分鐘。試驗(yàn)所用7款脫模劑在規(guī)范要求試驗(yàn)環(huán)境下靜置48h后表面均無(wú)銹蝕，脫模劑形成的油性薄膜可隔絕空氣，避免金屬模板與空氣接觸產(chǎn)生銹蝕，同時(shí)也說(shuō)明脫模劑本身不含有對(duì)金屬材料具有腐蝕作用的成分。

2.2脫模性能及混凝土表觀氣孔分布

試件成型48h 后拆模，各款脫模劑脫模效果及混凝土外觀效果比較結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 混凝土脫模性能的分析

為避免或減小試模邊緣漏漿及振搗不到位的影響，每個(gè)試件任取一個(gè)表面，在中心位置標(biāo)記10cm×10cm的區(qū)域拍照進(jìn)行分析。

通過(guò)觀察分析可知，除T0 試件外，各試件表面均無(wú)油跡、銹斑，在同一視覺(jué)空間內(nèi)，T2 混凝土表面存在色差，其余混凝土試件顏色一致，色澤均勻。各試件均存在肉眼可見(jiàn)的氣孔，氣孔分散，氣孔直徑均不超過(guò)3mm。

2.3混凝土表觀氣孔數(shù)量及大小分析

利用Image Pro 圖像分析軟件分析涂覆不同脫模劑后混凝土表面氣泡的分布情況。由于混凝土表面并非為鏡面狀態(tài)，直徑不小于200μm 的氣孔用肉眼難以分辨，因此只統(tǒng)計(jì)分析氣孔等效圓面積直徑不小于200μm 的氣孔。使用不同脫模劑后混凝土試件表面氣孔數(shù)量情況見(jiàn)表6。

涂敷不同脫模劑的混凝土表面氣孔數(shù)量對(duì)比如圖1 所示。相比于涂普通機(jī)油，涂覆T1、T3、T5、T6 這四款脫模劑的試件表面氣孔數(shù)量明顯減少，分別減少75.76%、63.03%、67.27%、92.73%，涂覆T7 脫模劑試件表面氣孔減少17.58%。涂覆T2、T4 脫模劑后氣孔總數(shù)量略有增加，從表6 可知，其主要是由于氣孔等效圓面積直徑小于500μm 部分氣孔數(shù)量比較多，而直徑大于500μm部分氣孔明顯減少。

圖1 涂覆脫模劑混凝土表面氣孔數(shù)量對(duì)比

表6 不同脫模劑混凝土試件表面氣孔大小分布

直徑大于500μm氣孔數(shù)量和直徑小于500μm氣孔數(shù)量與所有氣孔總數(shù)占比情況如圖2 所示。涂覆脫模劑后，混凝土表面氣孔等效圓面積直徑大于500μm 的氣孔數(shù)量大幅減少，直徑小于500μm 氣孔數(shù)量與氣孔總數(shù)量占比平均為82.4%，最大達(dá)96.4%。

圖2 大于0.5mm氣孔分布情況

從圖2 可知，相比于使用T0 脫模劑，僅T6 脫模劑混凝土試件表面直徑小于500μm 氣孔數(shù)量與總數(shù)量的比值低于T0，但結(jié)合圖1 可知，T6 脫模劑混凝土表面總氣孔數(shù)量大幅減少，僅為使用T0 脫模劑混凝土表面氣孔總量的7.3%。由此可見(jiàn)，使用脫模劑后減少了混凝土表面氣孔數(shù)量，且抑制了大氣孔的生成。

直徑大于500μm 的氣孔為較明顯氣孔，因此單獨(dú)對(duì)該直徑范圍的氣孔進(jìn)行分析，直徑大于500μm 的氣孔平均直徑如圖3 所示，相比于使用T0 脫模劑，涂敷T3、T6脫模劑后大于500μm的氣孔直徑有所增大，其余四款氣孔直徑都減小。

圖3 直徑大于0.5mm氣孔平均直徑

圖4 涂覆脫模劑后混凝土表面氣孔面積占比

可見(jiàn)，T3、T6 脫模劑對(duì)混凝土表面的小氣孔消除能力較強(qiáng)，在加強(qiáng)振搗情況下，綜合消泡能力進(jìn)一步提升。

3 結(jié)論

通過(guò)系統(tǒng)性地研究七種混凝土脫模劑的施工性能以及對(duì)混凝土表觀質(zhì)量的影響，主要得到以下結(jié)論：

⑴所用脫模劑均可在金屬模板表面形成一層不干燥薄層隔離膜，且具有一定防止金屬模板生銹的作用。

⑵脫模劑對(duì)改善混凝土表面氣孔作用明顯，相比于使用機(jī)油，試驗(yàn)所用7 款脫模劑成型的試件表面光滑平整，氣泡大幅減少，其中T1、T3、T5 三款相比于其他四款綜合效果更佳。

⑶T1、T5 脫模劑對(duì)混凝土表面氣孔的控制效果相當(dāng)，且優(yōu)于其他款脫模劑，T6 脫模劑對(duì)于抑制直徑小于500μm 的氣孔效果最佳，適當(dāng)提高振搗頻率或振搗時(shí)間，其表觀氣泡抑制效果將進(jìn)一步提升。

⑷不同的脫模劑對(duì)施工環(huán)境、混凝土拌合物裝填、模板材質(zhì)的適應(yīng)性都不同，選擇合適的脫模劑及正確的噴涂方式是清水混凝土工程施工中非常重要的一環(huán)，可以很大程度地改善混凝土表面質(zhì)量。