高分子成膜剂对混凝土制品脱模性能的影响

汤 平 王自民 侯万果

1. 上海两港市政工程有限公司 上海 201399；2. 洛阳轴承研究所有限公司 河南 洛阳 471003

近年来，国内学者一直对混凝土脱模剂给予了很大关注。陈月霞等[1]采用氯乙酸对魔芋葡聚糖制备混凝土脱模剂，并研究了其黏度和成膜性能；孟凡路[2]通过对乳化剂种类和乳化工艺的选择，制备了一种稳定的以地沟油为基础油的混凝土脱模剂；李崇智等[3]研制了一种乳化型的高效脱模剂，研究了其防锈性和涂刷性，并投入使用；马成[4]研究了4种脱模剂拆模后的效果和对混凝土外观的影响，为浇筑混凝土合理选用脱模剂提供良好的工程实践经验。在这些研究中，关于高分子成膜剂的研究较少，而这种成膜剂的成膜性好、环保以及不会影响混凝土的外观。

1 成膜原理

高分子成膜剂是一种比较新颖的脱模剂，其原料为水溶性高分子聚合物成膜物质。这种高分子物质能和其他物质互溶，具有润滑性和无腐蚀性，能形成无色透明的液体。当这种液体涂抹在模具表面时，随着水分的挥发，原先分散的高分子颗粒逐渐靠拢，发生相互接触，达到最紧密的状态，在缩水表面产生表面张力；随着水分的继续蒸发，高分子颗粒表面吸附的保护层被破坏，间隙越来越小，形成毛细管，毛细管作用使颗粒变形；最后高分子颗粒相互扩散、渗透，形成具有一定强度的连续的透明膜。试验选择聚马来酸酐、聚季铵盐和不同分子量的聚乙二醇和聚乙烯醇为成膜物质，和其他物质混合配成脱模剂进行研究。

2 性能检测

2.1 溶解性的测定

室温下，将一定比例的水溶性高分子成膜剂加入到搅拌速度为400 r/min的蒸馏水中，搅拌90 min，观察聚合物的溶解情况。

2.2 黏度的测定

用手指堵住涂-4黏度计的漏斗，将试样倒满黏度计，用玻璃棒将气泡和多余试样刮入凹槽，迅速移开手指，同时启动秒表，待试样流束刚中断时立即停止秒表，秒表读数即为试样的流出时间。

2.3 脱模性能的测定

成型前将试模（100 mm×100 mm×160 mm）清理干净，在模具内涂刷已配好的脱模剂，在温度（20±5） ℃下放置30 min，将新拌的混凝土一次装入模具内，装料时应用抹刀沿各模具壁插捣并使混凝土拌和物高出模具口，然后振动至表面出浆，顶面用抹刀抹平，成型后清理干净模具外缘，放置24 h后脱模，用铲刀铲下模具工作面的混凝土料，收集后用天平称重，计算单位面积的粘附量。

2.4 防锈性能的测定

将配好的脱模剂涂刷在45#钢片上，在（35±2） ℃、湿度≥90%的环境下放置24 h后观察锈蚀情况。

2.5 干燥时间的测定

在洁净、干燥的钢板上涂刷脱模剂后放置在室温下，之后用手指轻触膜表面，如感到有些发黏，但无脱模剂粘在手指上，即认为表面干燥。

3 结果与讨论

3.1 成膜剂的水溶性

根据材料特性，聚马来酸酐、聚季铵盐和聚乙二醇系列在水中的水溶性较好，聚乙烯醇的水溶性较差（表1）。

表1 不同成膜剂的溶解情况及黏附量

3.2 成膜剂的种类对黏度的影响

黏度是脱模剂的内摩擦，直接影响着脱模剂的流动性、成膜时间和在模具表面形成的润滑膜的厚度和完整性，进而影响干燥时间和脱模效果。黏度过大时，流动性不好，不易在模具上涂刷均匀，形成的润滑膜不完整，且干燥的时间较长，影响施工效率；黏度过小时，形成的润滑膜比较薄，起不到隔离脱模剂的效果，所以，黏度是首先关注的一个主要指标。研究水溶性好的几种成膜剂对脱模剂黏度的影响（图1），根据现场施工的经验，C、D、E、F、J的黏度合适。

图1 不同成膜剂对黏度的影响

3.3 成膜剂种类对脱模性能的影响

脱模性能是脱模剂施工过程中最主要的性能，脱模剂的质量由脱模效果的好坏来体现，在施工过程中应顺利脱模，保证混凝土棱角完整无缺、光滑。研究黏度合适的几种聚合物的脱模效果（图2），并计算模具上的黏附量。可以看出，D、E、F的脱模效果较好，混凝土黏附量符合JC/T 949—2005《混凝土制品用脱模剂》的要求。

图2 不同成膜剂的脱模效果

3.4 成膜剂种类对防锈性能的影响

混凝土施工过程中钢模具大多数露天堆放，为了使模具不受周围介质（如空气、水分、手汗等）腐蚀，脱模剂应对钢具无锈蚀危害，同时具有一定的防锈性，能起到防锈和保护钢模具的作用。本次试验的D、E、F这几种成膜剂防锈性能均良好。

3.5 成膜剂种类对干燥时间的影响

脱模剂涂在模具上，经过一定时间在模具表面成膜，干燥后再浇筑混凝土才能保证脱模效果。所以干燥时间直接影响着现场施工的效率。D、E、F的干燥时间分别为30、42、35 min。可以看出这几种成膜剂的干燥成膜时间相当，都符合JC/T 949—2005《混凝土制品用脱模剂》的要求，其中D的干燥成膜时间最短。

4 脱模剂的现场验证

对用D作为成膜剂的脱模剂在现场进行了验证。结果表明，该脱模剂现场应用良好，模具上几乎没有混凝土黏附量。

5 结语

1）聚马来酸酐、聚季铵盐和聚乙二醇系列在水中的溶解性较好。

2）以聚乙二醇10 000、聚乙二醇12 000和聚季铵盐为成膜剂的脱模剂黏度、脱模性能、防锈性能和干燥时间均符合标准的要求。

3）以聚乙二醇10 000为成膜剂的脱模剂在现场验证中效果良好。