油性与水性脱模剂对清水混凝土表观质量影响研究.pdf

2023年第6 期（总第40 4期）Number 6 in 2023(Total No.404)doi:10.3969/j.issn.1002-3550.2023.06.038混凝土ConcretePRACTICALTECHNOLOGY实用技术油性与水性脱模剂对清水混凝土表观质量影响研究姜骞1，王强？，徐文3（1.江苏苏博特新材料股份有限公司高性能土木工程材料国家重点实验室，江苏南京2 1 1 1 0 3；2.江苏省交通工程建设局，江苏南京2 1 0 0 0 4；3.江苏省建筑科学研究院有限公司，江苏南京2 1 0 0 0 8)摘要：对比研究了4种典型油性/水性脱模剂对清水混凝土表观质量的影响。试验结果表明，油性/水性脱模剂在模板表面均具有亲水性（接触角小于9 0）,但油性脱模剂的润湿铺展性能更佳。脱模剂对混凝土表层0.2 mm范围的气泡含量和尺寸分布产生影响，优质脱模剂具有减少表层气泡含量和细化气泡孔径的效果，采用花王水性脱模剂可以获得低至0.1 2%的外观气泡含量。自制油性脱模剂不利于混凝土表观颜色、色差和光洁度的提升，可能与其中废机油杂质组分相关。综合观察。脱模剂对混凝土表层强度发展无明显影响，水性脱模剂对于外观质量控制优于油性脱模剂，不建议在清水混凝土工程中采用含有废机油的油性脱模剂。关键词：脱模剂；清水混凝土；表观质量；气泡；色差中图分类号：TU528.38Influence of oil-based or water-based release agent on surface quality of fair-faced concrete(1.State Key Laboratory of High Performance Civil Engineering Materials,Jiangsu Sobute New Materials Co.,Ltd.,Nanjing 211103,China;2.Jiangsu Provincial Transportation Engineering Construction Bureau,Nanjing 210004,China;3.Jiangsu Research Institute of Building Science Co.,Ltd.,Nanjing 210008,China)Abstract:Effect of four typical types of oil-based or water-based release agent on fair-faced concrete surface quality was experimentallycompared.The results showed that,oil-based or water-based release agent exhibited different hydrophilic character on mold as contact an-gle less than 90,however oil-based release agent presented better wetting ability.The influence range of release agent on air bubble contentand size distribution was almost 0.2 mm.High quality release agent helped to reduce air bubble content and refine air bubble size.As low as0.12%air bubble content on surface of concrete specimen could be achieved with water-based release agent from KAO.Due to the impuri-ties in used engine oil,poor concrete surface color,discoloration and surface finish were obtained when self-made oil-based release agentwas applied.In general,release agent had no obvious influence on compressive strength development of cover concrete.Water-based releaseagent was superior oil-based release agent in controlling surface defects.Oil-based release agent made from used engine oil was not recom-mended in fair-faced concrete construction.Key words:release agent;fair-faced concrete;surface quality;air bubble;discoloration文献标志码：AJIANGQian,WANGQiang”,XUWen3文章编号：1 0 0 2-3 5 5 0(2 0 2 3)0 6-0 1 8 3-0 4者发现脱模剂的组成、施工工艺与混凝土外观缺陷的相关0引言性 1 2-1 4,但国内清水混凝土工程实践则往往根据模型试验 甚随着混凝土技术的进步和人们审美情趣的养成，提升至仅凭经验选用脱模剂。工程人员对于脱模剂与混凝土外观混凝土外观质量已逐渐成为保障混凝土性能与结构安全质量之间的关联认识不充分，无益于混凝土工程质量的提升。以外的更高追求。实际上，混凝土的外观质量也是其内在品本研究聚焦清水混凝土用脱模剂，系统考察了4种典质的外在表现,能够一定程度上反映混凝土的性能。因此，型工程用油性和水性脱模剂对清水混凝土表观质量与性越来越多的工程技术人员开始以清水混凝土为追求目标，能的影响，深入对比分析了不同种类脱模剂作用下清水混近年来国内涌现出大量清水混凝土工程 1-3 。凝土外观气泡、色差和光洁度的差异，为今后清水混凝土混凝土研究人员对清水混凝土外观质量的提升更多着外观质量改善与工程应用技术提供参考。眼于配合比参数优化 4-和拌合物流变性能调控 7-9,寄希望于1试验通过混凝土性能的改善实现高质量外观的效果。然而，大量工程研究与实践表明，清水混凝土的施工和模板、脱模剂优选对其外观质量同样具有重要影响 0-1 2。近年来，已有国外学收稿日期：2 0 2 2-0 3-1 5基金项目：江苏省交通工程建设局常泰长江大桥施工阶段研究专题（CT-SGZT-15）1.1原材料与配合比水泥采用江南小野田PII52.5级水泥，粉煤灰为谏壁183F类I级，胶凝材料化学组成如表1 所示；细骨料采用河砂，细度模数为2.6 粗骨料采用江苏镇江5 2 5 mm连续级配玄武岩碎石；减水剂采用江苏苏博特新材料股份有限公司生产的聚羧酸高性能减水剂SBT?PCA-I。表1 胶凝材料化学组成材料CaoMgoAl,O;,Fe,0;水泥66.601.605.063.5621.740.81一0.500.13粉煤灰4.511.33 9.524.8938.221.041.031.951.96试验采用4种脱模剂，来源和组成如表2 所示。表2 试验用脱模剂编号名称1自制油性脱模剂自制2派利油性脱模剂市售3自制水性脱模剂自制根据文献 1 6 配方自制的水性脱模剂4花王水性脱模剂市售日本花王丽石5 0 混凝土脱模剂混凝土配合比如表3 所示。表3 混凝土配合比水泥粉煤灰336841.2试验方法试件成型：采用表3 中配合比配制拌和混凝土，根据GB50081一2 0 0 2 普通混凝土力学性能试验方法标准分别制作1 0 0 mmx100 mmx100 mm 和 1 5 0 mmx150 mmx150mm的试件若干,养护至规定龄期用于性能测试。接触角：采用德国KRUSSDSA30研究型接触角测量仪按液滴角度测量法测试脱模剂的接触角，样品量为1.0 L，使用混凝土抗压强度试件用塑料模具作为基板。硬化气泡结构参数：将养护2 8 d的1 0 0 mmx100mmx100mm试件的非成型面放置于定制的混凝土打磨装置7中，分别打磨至0.0.1、0.2、0.5、1.0、5 0 mm深度处，采用北京耐尔得智能科技有限公司硬化混凝土气泡间距系数分析仪获取硬化混凝土试件表面和内部图片并分析气泡结构参数。回弹强度：依据JGJ/T232011回弹法检测混凝土抗压强度技术规程,采用ZC3-A型回弹仪对试件进行回弹强度采集。参照文献 1 8 的测试方法进行试验,在养护至规定龄期的1 5 0 mmx150mmx150mm混凝土试件的4个非成型面上选取没有蜂窝、麻面、裂纹等缺陷的1 对非成型面进行测试，回弹时弹击锤件表面垂直，每组试件测试16个回弹值，剔除3 个最大值和3 个最小值,取剩余1 0 个回弹值的算数平均值为测试结果。颜色与色差评价：将养护至2 8 d的1 5 0 mmx150mmx150mm混凝土试件放置于（2 0 2）、相对湿度（5 0 5）%环境中至表面水汽散去；将试件非成型面水平放置于恒定光源下的固定位置，相机设置统一的感光度、快门、光圈和白平衡参数，拍摄分辨率不低于3 9 6 8 x2976像素的试件侧面照片；为避免混凝土试件边缘造成的色差，截取试件非成型面中心1 0 0 mmx100mm区域采用Image-ProPlus软件处理成灰度图片后获取灰度分布曲线并计算灰度标准差。184粗糙度：将养护至规定龄期的试件放置于（2 0+2）、相对湿度(5 0 5)%环境至面干。在1 0 0 mmx100mmx100mm试件和模具的侧面开展粗糙度测试，为防止可能出现的顶部浮浆、底部骨料沉降以及边壁效应,试件的1 0 0 mmx100mm%侧面按图1 中所示划分粗糙度测试区域，每个测区采用表SiO2SO;K,O Na,O来源组成废机油与柴油按质量比3:7 混合德国PERIR油性脱模剂kg/m砂石7321098Loss水减水剂1504.2面粗糙度仪测量1 个算术平均粗糙度Ra,取6 个测试值的平均值作为测试结果。101测区1测区4图1 粗糙度测试区域划分示意图（单位：mm）2结果与讨论2.1月脱模剂接触角接触角是在气液固三相交界线上任意点液体的表面张力与液固界面张力之间的夹角，可以用来反映脱模剂在模板表面铺展润湿的特性 1 2 。图1 是4种脱模剂在模板表面接触角6 0 s内的变化曲线,从中可以发现不同种类脱模剂的接触角变化规律相近而差异明显：所有脱模剂的接触角均小于9 0，表明其均具有亲水性；脱模剂与模板接触初始，4种脱模剂的接触角基本一致（约8 0）,随着脱模剂的铺展，接触角逐渐减小并在3 0 s后趋于平稳（液滴照片如图2 所示）；油性脱模剂的接触角比水性脱模剂更大，按脱模剂接触角大小排序为自制水性脱模剂花王水性脱模剂 自制油性脱模剂 派利油性脱模剂。脱模剂在模板表面接触角越小，表明这种脱模剂越容易在模板表面润湿铺展，有助于其在模板表面形成一层脱模剂的薄膜。100自制油性脱模剂派利油性脱模剂80个一自制水性脱模剂(a)/游+花王水性脱模剂604020F0图2 脱模剂接触角经时变化曲线2.2外观气泡缺陷图3 是不同种类脱模剂制备的混凝土试件外观气泡缺陷图片，从中可以直观地发现，在相同的混凝土材料、模具和制备工艺条件下，脱模剂对混凝土外观缺陷的影响差测区2测区5：1020时间s测区3测区630405060(a)1自制水性(b)2*花王水性(a)自制水性脱模剂(c)3自制油性(d)4派利油性图3 脱模剂在模板表面铺展状态（3 0 s）别巨大，按外观质量排序为花王水性脱模剂 自制水性脱模剂 派利油性脱模剂 自制油性脱模剂。水性脱模剂对应的试件外观质量普遍优于油性脱模剂,采用花王水性脱模剂的试件表观几乎没有大的气泡缺陷，采用自制水性脱模剂的试件仅在零星位置出现个别小气泡。采用自制油性脱模剂对应试件外观质量最差，混凝土表面存在大量大小不一的气泡，相比之下,采用派利油性脱模剂对应试件表面气泡数量较少且气泡尺寸更小，明显优于自制油性脱模剂的效果，但相比水性脱模剂仍存在不小的差距。进一步分析4种脱模剂对应试件表面气泡参数（如表4所示），试件外观质量一方面与气泡含量有关，另一方面则与气泡尺寸有关：花王水性脱模剂对应的试件表观气泡含量仅0.0 4%，气泡平均孔径、比表面积和气泡间距系数等参数据表明其气泡尺寸在4种脱模剂对应的试件中最小，表现为外观质量最佳；其余脱模剂对外观质量的直观影响均与气泡含量和气泡尺寸呈强相关性。表4不同脱模剂制备混凝土试件表面气泡参数脱模剂气泡含量平均孔径比表面积气泡间距系数种类/%1#0.122#0.0435.324#0.952.3表层与内部气泡结构图4绘制了不同种类脱模剂制备混凝土试件表层与内部的气泡尺寸分布图。总体上，从混凝土试件表面随着深度的增加，每一个深度处的气泡含量以及不同尺寸气泡占比逐渐变化，导致表层与内部的气泡含量与结构呈现出明显的差异；在试件表面0.5 mm深度处，混凝土含气量与试件内部基本相同，气泡尺寸分布则在1.0 mm深度处与试件内部一致。对比图4中不同脱模剂对混凝土试件由表及里的气泡含量和结构影响可知，自制油性脱模剂制备试件表层0.2mm以内范围的气泡含量竟然比试件内部更高，表明有大量内部的气泡在混凝土表面富集，不利于混凝土外观质量提升；其余3 种脱模剂制备的混凝土试件均表现出由表及里气泡含量逐渐增大的趋势，有助于混凝土表面气泡缺陷的控制,尤其是水性脱模剂制备的试件表面气泡含量几乎为0。(b)花王水性脱模剂(c)自制油性脱模剂(d)派利油性脱模剂图4不同脱模剂对混凝土外观气泡缺陷影响对比此外，从试件各深度气泡尺寸分布规律可以发现，两种水性脱模剂的表现基本一致，试件表面以及0.1 mm深度范围内的气泡以5 0 0 m尺寸的小气泡为主,且几乎不含1000m的气泡；随着深度的增加，5 0 0 m气泡占比减少，5 0 0 m气泡占比增加。当采用油性脱模剂时试件表面以及0.1 mm深度范围内5 0 0 m气泡占比明显高于水性脱模剂制备的试件,尤其是自制油性脱模剂,其表面500m气泡占比（6 6.5%)竟高于试件内部（5 3.6%），再加之表面气泡含量高于内部，表现为外观气泡缺陷很多。派利油性脱模剂对混凝土试件表层气泡尺寸分布的影响介于/m/mm*l0.07574.020.059167.300.4010.080.1627.92/mm0.490.480.600.54水性脱模剂和自制油性脱模剂之间，能够一定程度地促进混凝土表面气泡尺寸的细化，有助于外观质量的改善。2.4回弹强度图5 是采用4种脱模剂制备的混凝土试件表面回弹值。从各龄期回弹强度试验结果观察可知,不同种类脱模剂对混凝土试件表观回弹强度值几乎没有影响（误差2%以内）；然而，不同种类脱模剂制备试件回弹值的标准差则存在一定差异，油性脱模剂对应的试件回弹强度标准差普遍大于水性脱模剂对应试件，尤其是试件龄期越早，回弹强度离散性越大。根据2.3 节中不同种类脱模剂对混凝土试件表层气泡数量和结构的影响可知，使用油性脱模剂导致混凝土表观气泡缺陷变大且尺寸更多，因此推测回弹强度测试结果离散性稍大与试件表层气泡缺陷有关。2.5颜色与色差分别对采用不同脱模剂制备的混凝土试件照相（如图6所示），可以直观地对比不同脱模剂对混凝土外观颜色和色差的影响：从颜色角度观察,采用自制水性脱模剂、花王水性脱模剂和派利油性脱模剂的混凝土试件颜色偏浅，采用自制油性脱模剂的试件颜色发深；从色差角度观察，采用18510080%/早2604020010080%/早26040200605040301006050403020100图5不同脱模剂对混凝土表层与内部气泡结构的影响504030营2 0100图6 脱模剂对混凝土回弹强度影响花王水性脱模剂的试件明显地颜色均匀，肉眼观察几乎没有色差,采用自制水性脱模剂和派利油性脱模剂的试件存在轻微色差,采用自制油性脱模剂的试件色差最明显，可能与其中废机油杂质成分有关。1868口0 3 0 0 m10002000m300500m2.0004.000 m15001000m气泡含量00.1(a)自制水性脱模剂10002000m0300m300500m15001000m00.1(b)花王水性脱模剂0300m10002000m300500m一2.0004000m5001000m+气泡含量00.1(c)自制油性脱模剂10002000m0300m300500m5001000m00.1(d)派利油性脱模剂1#2脱模剂种类采用图像处理技术将照片转化为灰度数字图像，各组7图像的灰度分布曲线与灰度标准差值如图7 所示。从灰度6%/喜号5432一00.20.5深度/mm20004000m气泡含量0.20.5深度/mm0.20.5深度/mm20004000m一气泡含量0.20.5深度/mm3*分布曲线形态观察，4种脱模剂对应的曲线分布范围存在明显差异，对应其图像的整体明暗程度，其从小到大排序为自制油性脱模剂、派利油性脱模剂、花王水性脱模剂、自制水性脱模剂,即自制油性脱模剂制备的试件颜色最暗，自制水性脱模剂的试件颜色最亮。花王水性脱模剂对应的曲1.0508765432101.0508765432101.0508765432101.050口3 d17d128d4线主要集中在灰度值2 0 0 2 2 5,其余曲线的峰形更宽，不同脱模剂之间的这一峰形特征可以采用灰度标准差表征，按其大小可排列为自制油性脱模剂 派利油性脱模剂自制水性脱模剂 花王水性脱模剂。已有研究成果也表明 1 9 ,灰度图像各像素点灰度等级的标准差作为混凝土色差的评定指标,图7 中灰度分布的特征与图6 中对颜色和色差肉眼直观观察的结果吻合良好。(a)1自制水性(c)3自制油性图7 不同脱模剂制备试件外观照片2.6粗糙度图8 对比了不同脱模剂对模板和混凝土表面粗糙度的影响，与未涂刷脱模剂相比,4种脱模剂中仅自制油性脱模剂增加了模板和混凝土试件表面的粗糙度，其余脱模剂的表现与未涂刷脱模剂相当。试验结果表明,采用自制水性脱模剂、花王水性脱模剂和派利油性脱模剂在模板表面形成的液膜不会对模板表面的粗糙度产生影响，因此不改变成型后混凝土表面的粗糙度。自制油性脱模剂中混人的杂质随涂刷脱模剂时附着在模板表面，造成模板粗糙度增加，进一步影响了成型后混凝土表面的粗糙度，使混凝土表面外观光洁度下降。3结论（1)不同种类脱模剂在模板表面的接触角均小于9 0，表明这4种油性或水性脱模剂均具有亲水性，但不同脱模剂之间存在明显差异,2 种油性脱模剂相比水性脱模剂的接(b)2*花王水性(d)4派利油性2500020000-4*标准差8.8 215000像1000050000100图：混凝土试件外观照片灰度分布3.0口模板2.5口混凝土上1.00.5工0Ref图9 不同脱模剂对模板和混凝土表面粗糙度的影响触角更小，表明油性脱模剂更容易在模板表面铺展润湿。(2)在相同混凝土材料和成型工艺条件下，脱模剂对混凝土外观气泡具有显著影响，花王水性脱模剂最佳，自制水性脱模剂次之，派利油性脱模剂再次，自制油性脱模剂最差；硬化气泡参数试验表明，优质脱模剂既减少了混凝土表层的气泡含量，又细化了气泡孔径，作用范围可达表层0.2 mm。(3)在混凝土颜色和质感方面，自制油性脱模剂造成混凝土颜色发深、色差加重和表面光洁度降低，可能与其中废机油含有杂质有关。（4)总体上，脱模剂对于混凝土表层强度发展几乎无差别，但水性脱模剂对于混凝土外观质量的提升明显优于油性脱模剂,基于废机油制备的油性脱模剂不利于混凝土气泡和色差、质感方面的改善，不建议用于清水混凝土工程。参考文献：1支卫清.雄安站大截面异形墩柱清水混凝土施工技术 .铁道建筑技术,2 0 2 0(7):8 9-9 3.2吴永立,刘伟,刘思楠,等.太湖隧道主体结构白色清水混凝土优化配制研究 J.新型建筑材料，2 0 2 1,48（6)：46-5 0,1 1 0.3何涛,罗超云,王晓佳,等.高塔清水混凝土的抗裂耐久性协同提升技术与应用.武汉理工大学学报，2 0 1 6,3 8(8)：1 8-2 5.4郭伟,路林海,王龙志,等.清水混凝土概念、研究现状、存在问题行业资讯近日，由杭州市推进新型建筑工业化协调小组办公室参与主办的2 0 2 3 长三角装配式建筑高质量发展论坛顺利举办。从钢结构住宅的发展，到自主数字化技术的更新，再到装配式建筑一体设计的管理，建筑领域的专家们共同为“建筑全产业链高质量发展”出谋划策。在推动建筑全产业链高质量发展上，杭州也持续发力，基本建立了涵盖建设、设计、部品部件生产及施工的装配式建筑全产业链，各项数据均领跑全省。今年，杭州发展装配式建筑的焦点扩大至装修阶段。前不久，杭州市建筑工业化办印发了杭州市装配化装修试点工作实施方案（以下简称实施方案），围绕绿色发展理念，贯彻落实建筑领域碳达峰碳中和行动，通过政府引导、市场主导、示范带动开展装配化装修试点工作，推进装配化装修体系建设，促进建筑业产业结构调整和转型升级。187及配合比设计方法综述 J混凝士与水泥制品，2 0 1 6(1 0：2 3-2 7.-1标准差8.0 62*标准差4.2 1-3标准差1 4.7 4125150175200灰度1#3脱模剂种类杭州市装配化装修试点工作实施方案发布5 SHEN W.Material design and engineering application of fair-facedself-compacting concreteJJ.Construction and Building Materials,2021,300(2):1-12.6刘刚,张晓乐,李维洲,等.三元胶凝体系清水混凝土性能的试验研究 J.混凝土与水泥制品,2 0 1 9(5):5-8.7 武斌,安晓鹏,史才军,等.混凝土流变特性对其稳定性及浇筑后外观质量的影响 J.材料导报,2 0 2 0,3 4(4)：40 43-40 48.2252504*8 MEGID W A,KHAYAT K HEffect of concrete rheological propertieson quality of formed surfaces cast with self-consolidating concreteand superworkable concreteJJ.Cement and Concrete Composites,201(93):75-84.9 RAS A,PRDMB C,RP A,et al.Rheological properties and surfacefinish quality of eco-friendly self-compacting concretes containingquarry waste powders-science directJJ.Journal of Cleaner Produc-tion,2020(257):120508.10杜福祥，张兴志，陈仲吉，等.无明缝无穿墙螺栓浅色饰面清水混凝土结构施工技术 J施工技术，2 0 1 1,40(2 2)：5 5-6 1.11冯乃谦,笠井芳夫,顾晴霞.清水混凝土 M.北京：机械工业出版社,2 0 1 1.12JSAVUKAITIS G,DAUKYS M,JUOIUNAS S,et al.The influence ofnew and used formwork coated with different release agents on theappearance of the formed concrete surfaceJ.Journal of BuildingEngineering,2021(6):102807.13JDJELAL C,VANHOVE Y,CHAMBELLAN D,et al.Influence of theapplication method of release agents on thickness of mould oilsJ.Materials&Structures,2010,43(5):687-698.14JLIBESSART L,DJELAL C,CARO P D.Influence of the type of re-lease oil on steel formwork corrosion and facing aestheticsJ.Con-struction and Building Materials,2014(68):391-401.15孔令磊,杨润来,江宪权.港珠澳大桥清水混凝土施工足尺模型试验研究 J.中国港湾建设,2 0 1 6(7):2 9-3 2.16蒋永菁,李磊,王瑞,等.一种混凝土专用脱模剂及其制备方法：中国,2 0 1 6 1 1 0 8 8 6 6 8.1 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