一种适用于钢模的MR型水性脱模剂的研制与应用

段峰涛，王雪敏

（1.中铁三局集团华东建设有限公司，江苏 南京 210000；2.天津冶建特种材料有限公司，天津 301914）

随着我国城市化进程的加快，混凝土工程及其制品增长迅速，混凝土制品脱模剂的需求量也不断增加。选用质地优良、价格适宜的脱模剂是提高混凝土构件的表面质量和降低模板工程量的重要技术措施之一[1-3]。

在混凝土施工现场，钢模的占有率达90%以上。但随着钢模的高频次周转使用以及不佳的清理手段，导致钢模表面的粗糙度越来越大，从而使得混凝土中的气泡和水泡在振捣过程中受到阻碍，不易排出，使混凝土表面出现蜂窝、麻面等缺陷。

近年来，国内外开发了许多脱模剂品种，乳化油类水性脱模剂以其安全环保、操作方便、有效减少混凝土表面的色斑及气泡等优势受到市场的广泛推崇。相对于传统柴油类脱模剂，乳化油类水性脱模剂的油膜厚度较薄，但是油膜的存在依然对气泡和水分的排出有阻碍作用，其并未真正的消除气泡与水分给混凝土表面带来的影响[4]。

本研究在此基础上开发出了一种适用于钢模的水性脱模剂，其结合了润滑、抛光、修补等3个特点，不仅可以起到隔离润滑的效果，使混凝土制品顺利脱模，还可有效抚平钢模表面的粗糙度，获得光滑平整的模板表面，提高混凝土表面的平整光滑度，从而提高混凝土的表观质量。

1 试验

1.1 主要原材料

（1）研磨组分：六偏磷酸钠，99%，工业品，鲁柠生物科技有限公司；α-Al2O3，0.2μm，99%，河北传城金属材料有限公司；硫脲：99%，工业品，阿拉丁试剂网；过硫酸铵：99%，工业品，廊坊鹏彩精细化工有限公司；硝酸：99%，工业品，阿拉丁试剂网。

（2）修补组分：58#石蜡、石蜡乳化剂，均为99%工业品，临沂市绿森化工有限公司。

（3）润滑组分：液体石蜡、AEO-10，99%、Span80，均为99%工业品，临沂市绿森化工有限公司。

（4）防锈组分：三乙醇胺硼酸酯，99%，工业品，山东成美化工有限公司。

（5）对比试验用脱模剂：废柴油，99%；油性脱模剂，壳牌；YJ脱模剂，乳化油类水性脱模剂，20%，天津冶建特种材料有限公司；一品脱模剂，乳化油类水性脱模剂，20%，湖南金华达建材有限公司。

（6）试验混凝土材料

水泥：金隅P·O42.5水泥；砂：标准砂，细度模数为2.6～2.9；碎石G1：粒径20～40 mm；减水剂：MY2002型，固含量40%，减水率31%。试验混凝土的配合比如表1所示。

表1 试验混凝土的配合比

（7）钢模：150 mm×150 mm×150 mm。

1.2 MR型水性脱模剂的制备

1.2.1 制备方法

（1）研磨组分

将0.5g六偏磷酸钠溶解于100ml去离子水中，机械搅拌下加入2gα-Al2O3，超声分散2h。随后加入1g过硫酸铵和0.2g硫脲搅拌均匀，用硝酸调节pH值至3～4即可得研磨液。

（2）修补组分

取20 g58#石蜡固体于80℃下溶解，加入石蜡乳化剂8 g于80℃下搅拌均匀，补加80 g水制备成带蓝光白色乳液。

（3）润滑组分

取20 g液体石蜡，加入6 g AEO-10与3 g Span80于1000 r/min下快速搅拌均匀，缓慢加入80 g水制备成为一定稠度的带蓝光白色乳液[1]。

（4）脱模剂的制备

将以上3个组分按照m（研磨组分）∶m（修补组分）∶m（润滑组分）=1∶3∶5混合均匀，加入2%的防锈组分，即可得固含量为20%的MR型水性脱模剂。

1.2.2 各组分的作用机理

（1）研磨组分：α-Al2O3的莫氏硬度高达9，仅次于金刚石和碳化硅，其硬度远高于钢模，能同时达到既有切削力又极具高光亮度的效果，不仅提高效率，还可减少抛光工序，可以在钢模表面起到研磨的效果，降低钢模表面粗糙度。

（2）修补组分：固体石蜡在乳化后具有极好的流动性，涂刷于模板后随着水分的挥发形成一层蜡膜，可以填平钢模表面凹陷处，进而降低钢模的粗糙度。

（3）润滑组分：为乳化后的液体石蜡油，可以形成一层薄薄的油膜起到润滑效果，进而促进顺利脱模。

1.3 测试与表征

（1）钢模粗糙度：采用美国迪夫斯的SPG1型表面轮廓粗糙度测量仪进行试测。

（2）粘模量：按照JC949—2005《混凝土制品用脱模剂》进行量测试。

（3）表面美观程度：采取直观评价方法，评价表面气泡和水泡数量、平整光滑度。

2 结果与讨论

2.1 脱模剂对钢模粗糙度的影响

钢模的粗糙度是混凝土表观美观程度的重要因素之一，光滑平整的新模即使不使用脱模剂，所拆出来的混凝土表面依然光滑平整，无气泡、水泡留下的坑洞。新旧模板的表面粗糙度和脱模效果对比分别见图1、图2。

MR型水性脱模剂中存在研磨、修补组分，对钢模的粗糙表面进行研磨，填补凹陷处，可以起到有效降低模板粗糙度的效果，经不同脱模剂处理前后钢模的粗糙度见表2。

表2 经不同脱模剂处理前后钢模的粗糙度对比

由表2可见：（1）新混凝土钢模的粗糙度为15μm，在进行一系列周转后由于与混凝土的骨料摩擦、工人对模具的暴力清理导致旧钢模的表面留下痕迹，粗糙度增大至47μm。（2）经MR型水性脱模剂对旧钢模进行处理后，钢模的粗糙度降低至19μm，表明MR型水性脱模剂可有效降低钢模板的粗糙度。这是由于其组分中含有的α-Al2O3具有高硬度、稳定性好的特点，硬度比钢模板大，在涂刷钢模后利用两者间的摩擦力将钢模粗糙表面进行打磨；同时58#石蜡乳化后为流动性较好的乳状液，在粒子研磨钢模后对细微的缝隙及凹陷处进行填平，从而起到降低钢模表面粗糙度的作用。（3）柴油和乳化油类脱模剂则对旧模板的粗糙度几乎没有降低效果，这是因为两者均为液体，分子间距较大，涂刷层较厚，在外力的挤压作用下形变大，对粗糙度的影响不大。

2.2 脱模剂对粘模量的影响

粘模量是反应脱模剂是否有效的首要指标，关系到脱模剂性能优劣，表3为不同脱模剂所脱混凝土制品的粘模量。

表3 经不同脱模剂处理后钢模的粘模量对比

由表3可见：（1）柴油与MR型水性脱模剂的混凝土粘模量均为0，这是因为柴油的油膜厚度大，即使混凝土振捣下的高频震动也不影响其有效隔离混凝土与模板，易脱模。（2）乳化油脱模剂在拆模后，有少量的混凝土粘附在模板表面，这是因为乳化油在水分挥发后，形成一层较薄的油膜，这层油膜即使流动性很差，但是毕竟是液体，分子间距大，所以在混凝土振捣时易受高频震动的影响产生移动，混凝土很容易渗入到油膜中与模板结合，造成粘模。而不同品牌的乳化油也存在性能差异，这是由乳化油能否在模板表面铺展开所决定的。2种不同乳化油在钢模板表面的铺展状况如图3所示。

由图3可见，YJ乳化油可以在钢模上铺展，而某品牌乳化油在钢模上涂刷后会产生抱团现象，无法完全在钢模表面润湿，形成均匀油膜，造成部分隔离失效，导致粘模量增大。这是由于MR型水性脱模剂中的石蜡乳液水分挥发后，形成一层较硬的蜡膜，这层蜡膜为固体，可以有效隔离混凝土与模板，加之有润滑组分的存在，可以使得蜡膜与钢模顺利脱离，使粘模量减小至0。

2.3 脱模剂对混凝土表观的影响

混凝土表面美观包括颜色是否均匀、气泡以及水泡留下的凹洞数量等，由于混凝土太黏使未填充的凹洞与脱模剂无关，所以不考虑在内。

2.3.1 对色斑的影响

采用不同脱模剂对混凝土表面色斑的影响如图4所示。

由图4可见：（1）采用乳化油或MR型水性脱模剂的混凝土表面颜色均匀，没有明显的色斑、油污。这是因为乳化油为乳化后的水包油型乳液，减小了油膜的厚度，降低了对混凝土制品表面的污染；MR型水性脱模剂的组分包含可以填补钢模凹陷的乳化蜡液及少量的水包油型乳液，乳化蜡液在成膜后为一层薄的乳白色固体，不会影响混凝土表观。且相比于乳化油而言其水包油型乳液含量相对较少，可进一步降低对混凝土制品的污染。（2）当采用柴油为脱模剂时，混凝土表面色斑较严重。这是由于柴油本身的颜色较深，且涂刷至模板后油膜较厚，不易挥发，拆模后柴油附着于混凝土制品表面造成污染。

2.3.2 对混凝土气泡、水泡造成的凹洞的影响

除了混凝土本身的黏度、和易性以及含气量会影响混凝土表观情况外，脱模剂也是影响其表面美观的关键因素之一，好的脱模剂可以有效促进气泡的逃逸、水泡在模板表面的润湿，从而打造一个平整光滑的混凝土表观。采用不同脱模剂对混凝土表面凹洞的影响如图5所示。

由图5可见：（1）采用柴油为脱模剂时混凝土制品表面的凹洞要远远多于采用其他2种脱模剂。这是因为，柴油本身较厚较稠，具备粘性，涂膜厚度大，导致气泡在振捣过程中易被粘住，使水分既无法被振捣出来，又无法在油膜表面平铺开，在水分挥发后留下了凹洞。（2）乳化油由于乳化剂组分的存在，黏度降低，油膜厚度减小，所以气泡只是相对柴油来说要容易逃逸，但是油相本身的黏度对气泡、水泡的逃逸依然是个阻碍。加之混凝土振捣过程中隔离易失效，钢模粗糙的表面暴露，对气泡以及水泡的逃逸又产生阻碍。两者的叠加作用导致气泡、水泡凹洞问题只得到改善，但未能得到彻底有效解决。（3）而采用MR型水性脱模剂的混凝土表面，气泡和水泡所造成的混凝土缺陷均有非常大的改善，几乎很难看到凹洞情况。这是因为MR型水性脱模剂降低了旧钢模的粗糙度，减少了油相的使用量，二者的协同作用有效促进了气泡和水泡的排出。

2.3.3 平整光滑度

钢模的平整光滑度直接决定混凝土的表观质量，平整的模板在镜面反射的作用下会呈现光亮效应，与其接触的混凝土制品表面也会平整且呈光亮效应。若模板表面凹凸不平、晦暗，则与之接触的混凝土表面平整光滑度较差，这是镜面反射和漫反射的区别（见图6）。采用不同脱模剂对混凝土表面平整光滑度的影响如图7所示。

由图7可见，采用MR型水性脱模剂的混凝土表面的平整光滑度远优于采用柴油和乳化油的。这是由于，相对于其他2种脱模剂，MR型水性脱模剂可以有效降低模板的粗糙度。粗糙度越低，平整光滑度越高。

3 结语

（1）采用α-Al2O3为研磨组分、乳化固体石蜡为修补组分、乳化液体石蜡为润滑组分，按m（研磨组分）∶m（修补组分）∶m（润滑组分）=1∶3∶5，并添加2%的防锈组分，成功制备了一种适用于钢模的MR型水性脱模剂。

（2）MR型水性脱模剂可以有效降低旧钢模的粗糙度、隔离混凝土与模板。

（3）相比于乳化油类脱模剂，MR型水性脱模剂可以减小混凝土的粘模量，消除混凝土表面色斑，更易促进气泡与水泡的排出，可使混凝土表面呈现较光亮平整的效果。