一种复合型水性混凝土脱模剂的制备与研究.pdf

建筑技术 Construction&Decoration148 建筑与装饰2023年8月下一种复合型水性混凝土脱模剂的制备与研究方顺1,21.甘肃路桥建设集团有限公司 甘肃 兰州 730030；2.甘肃省桥梁工程研究中心 甘肃 兰州 730050摘 要 本文介绍一种复合型水性混凝土脱模剂及其制备方法，该脱模剂由矿物油或植物油、高级脂肪酸、乳化剂、二甲基硅油、三乙醇胺、稳定剂、水复配而成，具有稳定性、阻锈性优良、混凝土黏附量较小等特点，对混凝土外观质量的改善有极大的效果，是一种绿色环保可再生的混凝土脱模材料。关键词 水性脱模剂；混凝土；外观质量Preparation and Research of a Composite Water-based Concrete Release AgentFang Shun1,21.Gansu Road and Bridge Construction Group Co.Ltd.,Lanzhou730030,China;2.Gansu Bridge Engineering Research Center,Lanzhou 730050,Gansu Province,ChinaAbstract This paper introduces a composite water-based concrete release agent and its preparation method.This agent is composed of mineral oil or vegetable oil,advanced fatty acids,emulsifier,dimethicone,triethanolamine,stabilizer and water.It has the characteristics of stability,excellent rust inhibition and small amount of concrete adhesion,which has great effect on the improvement of concrete appearance quality,and is a green,environmentally protective and renewable concrete release material.Key words water-based release agent;concrete;appearance quality引言近年来，随着混凝土相关工程技术的迅猛发展，外观质量作为混凝土结构物的一项评定指标，对其要求也愈加严格。混凝土脱模剂作为一种涂覆于模板内侧，通过润滑和隔离作用，使得混凝土在成型拆模时能够顺利从模板表面脱离的物质，对混凝土外观质量的改善有很好的效果1。目前市面上常见的脱模剂包括废机油、液压油等纯油类、动植物油与碱反应所得的皂化油类、油性物质经表面活性剂乳化所得的乳化油类，以及模板漆、合成树脂、有机高分子等高聚物类2。纯油类脱模剂脱模性好，但极易污染混凝土表面，影响混凝土外观质量及后期装饰，而且部分油类成分可与混凝土中的氢氧化钙反应，使用不当极易造成混凝土表面粉化；皂化油类虽然成本低、制备工艺简单，但对钢模的锈蚀较为严重，因其与模板之间的黏附力较小，致使脱模效果不够理想；高聚物类脱模剂尽管脱模效果优良，有甚者可以使混凝土表面达到镜面效果，但由于其合成工艺复杂，成本高昂，通常仅用于对外观质量要求极高的建筑构造物。而乳化油类水性脱模剂与上述几类脱模剂相比，由于在模板表面形成的油膜极薄，对混凝土、外观质量影响甚微，且因成膜材料还是以油类物质为主，相比皂化油类对模板的抗锈蚀性、与模板的粘附性都有较佳的效果，相对较为简单制备工艺、低廉的成本，使其具有很好的社会和经济效益，是一种很好的脱模材料3。作为一种混凝土脱模辅助材料，脱模剂通过在混凝土与模板之间引入一层憎水性物质薄膜，形成两个新的界面，因新界面与混凝土的黏附力相比于原模板与混凝土的黏附力要小得多，从而达到顺利脱模的目的4。图1为混凝土脱模体系结构图，拆模时A处破坏，实质为混凝土与脱模剂之间的黏附力大于混凝土表层新物质的内聚力，在外力下新物质内聚力破坏脱模，该方式脱模后模板和混凝土表面会残留较多的混凝土碎屑、粉末，增加了模具清理的工作量；B处破坏，是由于混凝土与脱模剂间的黏附力极小，且远远小于脱模剂与模板间的黏附力，脱模后对混凝土表面无任何影响，这是一种最佳的脱模方式；C处破坏，多发生于纯矿物油类脱模剂中，即脱模剂层内聚力破坏，由于拆模时脱模剂尚未成膜或者虽已成膜但膜强度很弱，内聚力较低，在外力作用下，内聚力破坏，造成混凝土表面和模具表面均沾有脱模剂，且混凝土表面受到轻微污染；D处破坏，将导致脱模会严重污染混凝土表面，给后续的表面装饰带来极大的困扰，仅适用于一些对外观质量无要求的建筑与装饰 2023年 8月下.indd 1482023/8/23 15:27:47建筑技术 Construction&Decoration建筑与装饰2023年8月下 149混凝土工程5。图1 脱模体系结构图水性脱模剂是借助水为载体，将油分散在水中，降低了油的浓度，在将乳液均匀摊铺在模板表面干燥成膜后，形成的厚度很薄的隔离层C6。由于隔离层中含有大量的表面活性成分，极大地降低了混凝土的粘附力，使得混凝土内部黏聚力远大于与脱模剂的相互作用力，故而脱模破坏面多发生在B、C、D处7。若在D处发生破坏，由于成膜物质用量少，混凝土上黏附的脱模剂也很小，对混凝土的污染可忽略不计；若B处发生破坏，脱模后混凝土外观质量最佳，由于模板上黏附着具有表面活性成分的油基，更有利于模板的清理；在C处破坏，则兼具B、D两处破坏的特点对混凝土外观质量影响甚微8。鉴于此，本文设计制备一种复合型水性混凝土脱模剂，该脱模剂相对机油、高聚物类等脱模剂成本较为低廉，而且对混凝土脱模效果优良，可极大的改善混凝土外观质量。按以下材料及工艺可制备该自配脱模剂：取质量分数为5%15%矿物油或植物油、5%15%高级脂肪酸、0%10%乳化剂、0%1%二甲基硅油、0%3%三乙醇胺、0%1%稳定剂、余量的水。将矿物油或植物油、高级脂肪酸、二甲基硅油混合，于4070某一固定温度的恒温条件中搅拌均匀；取适量水与稳定剂、乳化剂混合均匀，缓慢加入步骤；所得的油相体系中，并控制体系温度保持在4070，高速搅拌30min；将三乙醇胺与剩余的水混合均匀，迅速加入步骤所得体系中，慢速搅拌20min，待冷却至室温即得到所述复合型水性混凝土脱模剂，具体工艺流程图如图2所示。图2 复合型水性混凝土脱模剂制备工艺利用上述工艺，通过调整单一材料用量，制备了一系列不同配合比的水性脱模剂。将其分别盛装于25mL具塞比色管中，静置观察储存稳定性。如图3为部分配比脱模剂储存30天时的稳定效果，由图可以看出I、J、K管内的脱模剂基本无分层现象，说明此三组脱模剂稳定性最佳。随后将这三组脱模剂分别均匀涂覆于表面由砂纸打磨洁净的45#钢板上，置于温度为201、湿度95%的恒温恒湿箱中存放24h。如图4所示，左侧为涂覆脱模剂前钢板的状态，右侧为涂覆后钢板的状态，发现I、K配比脱模剂涂覆的钢板均有锈斑产生，J配比脱模剂涂覆的钢板几乎无锈蚀现象，防锈效果最佳。根据JC/T949-2005中脱模剂脱模性能试验方法，按照规范要求的混凝土配合比，使用100mm100mm550mm的试模，分别涂刷液压油、大豆油、I配比脱模剂、J配比脱模剂、K配比脱模剂进行试件制备，比较其脱模性能。如图5所示，分别为涂刷不同脱模剂的试块的建筑与装饰 2023年 8月下.indd 1492023/8/23 15:27:51建筑技术 Construction&Decoration150 建筑与装饰2023年8月下外观状态，图中涂刷自配水性脱模剂的三组试件气泡较之涂刷液压油、大豆油的试件少得多，且涂刷J配比脱模剂所得试块的外观质量最佳。通过称量、计算得出涂刷I配比脱模剂、J配比脱模剂、K配比脱模剂后混凝土黏附量分别为6.7g/m2、2.0g/m2、2.7g/m2，除I配比脱模剂混凝土黏附量不满足规范中小于5.0g/m2的要求外，其余两组均可达到规范要求。再结合三组脱模剂对钢模的锈蚀性、试块外观质量的影响，最终确定配比为J的自配水性脱模剂脱模效果最佳。A B C D E F G H I J K L 图3 自配脱模剂部分配比储存30天时的稳定效果 I J K I J K 图4 不同自配脱模剂对钢板的锈蚀效果 液压油 植物油 自配脱模剂I 自配脱模剂K 自配脱模剂J 图5 涂刷不同脱模剂成型试块的外观状态本脱模剂脱模机理为通过一定量的水稀释后，涂模于模板表面，待脱模剂中水分蒸发完后，即可在模板表面形成一层极薄的油膜9。在混凝土浇筑施工时，由于油膜优良的憎水性，可极大地减小模板与混凝土间的相互作用力，从而可以使混凝土在拆模时能够顺利从模板上分隔开来10。该自配脱模剂不含易挥发的有机溶剂，所用的油基中的植物油、硬脂酸，是一类可再生、无污染、无毒、无刺激性气味物质，故而对作业人员及周边环境几乎无危害，属于环保型材料。由于植物油自身具有很好的脱模性和钢模防锈性，可以极大地提高脱模效果，改善混凝土结构物外观质量。结束语随着国家基础建设领域的大力投入，对混凝土的外观饰面效果有了更高的要求，尤其清水混凝土概念的引入及推广，更是水性脱模剂材料领域的挑战与机遇。本自配脱模剂已成功应用于多个混凝土构件预制、现浇工程，表现出优异的脱模性能，具有较好的应用推广前景。参考文献1 周红,廖声全,王伟,等.Le-su418混凝土脱模剂的研究和应用J.商品混凝土,2016(12):57-59.2 何仟仟,孟红霞,何敏睿,等.水性混凝土脱模剂制备工艺的研究J.广东化工,2016(20):20-22.3 李崇智,赵臻.RLH混凝土高效脱模剂的研制J.混凝土,2002(4):8-10.4 吴丽华.TM型混凝土脱模剂的研制与应用J.混凝土,1995(2):45-46.5 赵鹤翔.环保混凝土脱模剂的合成研究R.合肥工业大学,2012(4):4-8.6 林锦祥,李兵.一种植物油基混凝土脱模剂的研究J.福建建材,2017(10):3-4.7 马成.脱模剂的使用与其对混凝土外观的影响分析J.黑龙江交通科技,2015(4):38-40.8 霍小伟,杨洪,钟康,等.混凝土制品用脱模剂对混凝土外观气泡影响的研究J.当代化工研究,2021(20):22-23.9 曾庆喜,杨家青.清水混凝土脱模剂施工工艺研究J.公路,2018(8):125-128.10 陈峭卉,陈应钦,詹镇峰,等.新型水性脱模剂FB的研制及脱模机理分析J.新型建筑材料,2019(8):13-16.建筑与装饰 2023年 8月下.indd 1502023/8/23 15:27:53