周紅，廖聲金，王偉，李武

（長沙加美樂素化工有限公司，湖南 長沙 410000）

Le-su418混凝土脫模劑的研究和應(yīng)用

周紅，廖聲金，王偉，李武

（長沙加美樂素化工有限公司，湖南 長沙 410000）

本文主要介紹了 Le-su418 型混凝土脫模劑的制備以及性能測(cè)試。試驗(yàn)結(jié)果表明，Le-su418 型混凝土脫模劑表現(xiàn)優(yōu)秀，綠色環(huán)保對(duì)身體無害，脫模性能好，而且成膜后穩(wěn)定性強(qiáng)，不易分層。

混凝土 脫模劑；制備；性能；應(yīng)用

0 引言

近年來，國內(nèi)正在推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化建設(shè)，不少地方面臨拆遷重建，棚戶區(qū)住房改造，城市高層建筑不斷增多；對(duì)外，高鐵、“一帶一路”等項(xiàng)目大規(guī)模開展。我國建筑工程不斷發(fā)展，其規(guī)模也在逐漸擴(kuò)大，對(duì)建筑材料需求巨大，當(dāng)今混凝土材料是現(xiàn)代工業(yè)和建筑中的最為重要的要素之一，相應(yīng)地人們提出了更高的要求。近年來，我國一直堅(jiān)持走可持續(xù)發(fā)展路線，所以要將綠色環(huán)保理念加入到混凝土材料中。建筑是一種工藝與藝術(shù)的結(jié)合，隨著時(shí)代的發(fā)展人們對(duì)建筑外觀的更高，所以既要保證混凝土構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)的安全可靠，還要求建筑外表的藝術(shù)美觀，于是混凝土脫模劑應(yīng)運(yùn)而生。長期以來，國內(nèi)主要采用機(jī)油、廢機(jī)油、乳化機(jī)油、皂化動(dòng)植物油下腳料等作為脫模劑[1]。此類脫模劑雖然脫模較好，但涂覆后的干燥時(shí)間較長，極易沾污施工操作人員的衣物和污染鋼筋，混凝土硬化拆模后，構(gòu)筑物的表面也常常有油斑，影響了混凝土表面的美觀，并且對(duì)混凝土表面的后期裝飾，譬如刷漿、油漆、抹灰等裝飾層的粘結(jié)帶來十分不利的影響[2]，不被混凝土界所喜歡。近年來，新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料在重點(diǎn)工程中的應(yīng)用不斷增多，對(duì)脫模劑的質(zhì)量要求也越來越高。但是就目前來說，快干成膜、無油浸、無污染、裝飾質(zhì)量好的新型脫模劑推廣應(yīng)用的比較少。

根據(jù)脫模劑的市場(chǎng)狀況和用戶需求，我們研制了一種新的乳化型脫模劑產(chǎn)品——Le-su418 混凝土脫模劑，脫模性能好，而且成膜后穩(wěn)定性強(qiáng)，克服了長期存放出現(xiàn)分層變質(zhì)的缺點(diǎn)。經(jīng)試驗(yàn)表明該產(chǎn)品乳化性能好，綠色環(huán)保對(duì)身體無害，適宜推廣使用。

1 混凝土脫模劑作用機(jī)理以及特點(diǎn)

1.1 混凝土脫模劑作用機(jī)理

混凝土與模板分離必須克服模板與硬化混凝土之間的粘合力或者是混凝土表面內(nèi)聚力。脫模劑通過化學(xué)或是物理反應(yīng)消減這種作用，其脫模機(jī)理主要通過以下幾種方式作用實(shí)現(xiàn)[3]：

（1）潤滑性：le-su418 乳液脫模劑有優(yōu)異的潤滑性，作用于模板和混凝土之間，減弱其相互的作用力，使其便于脫模。

（2）膜隔離性：le-su418 乳液脫模劑會(huì)在模板上形成一層隔離膜，阻隔混凝土與模板的接觸，使其便于脫模。

（3）化學(xué)作用：Le-su418 乳液脫模劑的化學(xué)官能團(tuán)會(huì)與混凝土中的無機(jī)離子或基團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成一層具有隔離混凝土和模板的物質(zhì)，使其便于脫模。

1.2 Le-su418 混凝土脫模劑的特點(diǎn)

（1）擴(kuò)散效果好。（2）脫模持續(xù)性好。（3）成形物外表面光滑美觀。（4）施工簡單，擁有易涂布性，再加工性能優(yōu)越。（5）脫模更加干凈。（6）化學(xué)穩(wěn)定性良好，不會(huì)與其他混凝土外加劑發(fā)生物理或者化學(xué)反應(yīng)。（7）可在短時(shí)間內(nèi)脫模。（8）無刺激氣味，無毒。

2 試驗(yàn)及探討

2.1 主要原材料及儀器設(shè)備

2.1.1 主要原材料

（1）合成用原材料油，聚醚多元醇，深圳某貿(mào)易有限公司。

（2）乳化劑，山東某化工公司。

（3）催化劑，山東某精細(xì)化工公司。

（4）穩(wěn)定劑，阻銹劑安徽某化工公司。上述試驗(yàn)所用材料均采用工業(yè)級(jí)材料。

（5）試驗(yàn)用水泥：華新 P·O42.5 水泥，其主要性能指標(biāo)見表1；試驗(yàn)用砂：黃砂，細(xì)度模數(shù)為 2.5～3.1，含泥量不高于 1%；試驗(yàn)用石：公稱粒徑 6～31.5 mm 破碎石且為連續(xù)級(jí)配；水：生活用自來水，符合 JGJ 63—2006《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的拌合用水要求。

表1 華新 P·O42.5 水泥主要指標(biāo) %

2.1.2 主要儀器設(shè)備

電爐；電子節(jié)能控溫儀；電子天平；混凝土試驗(yàn)用攪拌機(jī)；真空干燥箱；高速乳化機(jī)；增力電動(dòng)攪拌器。

2.2 試驗(yàn)步驟

原料：原材料油和聚醚多元醇。分散體系：水。其他：乳化劑、穩(wěn)定劑、助劑、阻銹劑等。

詳細(xì)步驟如下：

（1）預(yù)乳化：先計(jì)算用料，然后將稱好的原材料油與聚醚多元醇加入到三口燒瓶中，啟攪拌器，緩慢地滴加油溶性乳化劑，使乳化劑完全均勻分散于乳液中。這時(shí)加入事先計(jì)量好的穩(wěn)定劑，加速攪拌。

（2）成品乳液母液形成：將乳化過的催化劑、溶有水溶性乳化劑的試劑一起緩慢加入到高速分散攪拌下的預(yù)乳化體系中，直至形成穩(wěn)定的乳化相，繼續(xù)攪拌 30min，同時(shí)繼續(xù)加入乳化水，加高轉(zhuǎn)速，再攪拌 30min。

（3）加入阻銹劑及助劑，便制備成 Le-su418 乳液脫模劑。

2.3 產(chǎn)品基本的技術(shù)性能

2.3.1 不同乳化劑對(duì)脫模劑穩(wěn)定性的影響

脫模劑乳液的一項(xiàng)重要指標(biāo)是穩(wěn)定性。穩(wěn)定性差的脫模劑涂覆于模板后會(huì)造成成膜厚度不均，嚴(yán)重影響脫模效果，造成混凝土試件表面缺陷[4]。Le-su418 乳液制備的關(guān)鍵在于乳化劑的選擇，每種乳化劑都具有不同的 HLB 值。若制備穩(wěn)定的乳液，要使所選的一種或多種乳化劑的 HLB 值盡量與被乳化的物質(zhì)相等或接近，才能達(dá)到最好的效果[5]。原材料油HLB 測(cè)定值為 9 左右，表面活性劑分別選擇 S1、S2、S3、S4、P1、P2、P3 等作為乳化劑，原材料油含量為 25%，在乳化劑用量為 2.8%，乳化時(shí)間 50min，攪拌速度 1000r/min 的條件下制得 Le-su 乳液。將產(chǎn)品進(jìn)行稀釋到使用濃度，用比色管取稀釋液 20mL，在 25℃ 常溫環(huán)境下靜置 24h，觀察其在戶外光照下乳液是否穩(wěn)定，有無分層明顯現(xiàn)象。試驗(yàn)所用各項(xiàng)乳化劑對(duì)乳液穩(wěn)定性的影響如表2 所示。

表2 不同乳化劑對(duì)乳液穩(wěn)定性的影響

由表2 可知，乳化劑的 HLB 值與被乳化的物質(zhì)相差較遠(yuǎn)，則乳化效果較差，當(dāng)乳化劑的 HLB 值與被測(cè)乳化的物質(zhì)相接近時(shí)，則乳化效果較好。由上述表格數(shù)據(jù)可得：S1+P2的組合效果最好，乳液體系均勻，不分層； S1+P3 有極少分層；其它的組合穩(wěn)定性較差。原因在于陰離子表面活性劑的電離作用使其帶有的電荷，于是微小的油滴將會(huì)受到靜電作用而相互排斥，使其不易集聚，從而使乳液穩(wěn)定。

2.3.2 市場(chǎng)上幾類常見脫模劑的安全和健康性能與 le-su418 乳液脫模劑對(duì)比

本文選取了市場(chǎng)上幾類常見脫模劑的安全和健康性能與le-su418 對(duì)比，結(jié)果見表3。

從表3 可以看出，Le-su418 脫模劑安全和健康性能相比于其他常見脫模劑有著明顯的優(yōu)異性，其他兩種脫模劑不僅僅是對(duì)施工人員的皮膚和呼吸道有刺激性，而且其揮發(fā)出來的有毒物質(zhì)會(huì)積累在施工人員體內(nèi)，對(duì)其造成潛在的生理威脅。同時(shí)機(jī)油和礦物油可燃，存在著消防危險(xiǎn)，而 Le-su 乳液不可燃，免除了施工工人的安全威脅。

表3 不同種類脫模劑的安全與對(duì)人體健康影響

2.3.3 市場(chǎng)上幾類常見脫模劑與 le-su418 乳液脫模劑的脫模效果對(duì)比

乳液型混凝土脫模劑其基本作用機(jī)理即潤滑、隔離作用。制備乳液型脫模劑，成膜物質(zhì)、乳化劑、輔助劑是其主要組成部分。為了降低界面張力，脫膜劑成膜物質(zhì)要選擇摩擦系數(shù)小、分子間引力不大的油性材料，亦可選擇具有長鏈的低分子或高分子材料[6]。

從表4 中可以看出，從脫模性能來看，柴油乳液較差。其嚴(yán)重污染混凝土表面，造成混凝土表面缺陷。從模板的腐蝕情況來看，油類脫模劑則不銹蝕模板，蠟系脫模劑易造成鋼模板生銹；而 Le-su418 脫模性能最好，其可自然脫模，混凝土試件表面光滑平整，混凝土粘附量小。對(duì)混凝土只有極輕微的污染，顯然這是一種極具綜合性優(yōu)勢(shì)的綠色環(huán)保安全的混凝土脫模劑。

圖1 所示為柴油 (A)、液體石蠟 (B)、Le-su418 (C) 三種乳液脫模劑脫模后的混凝土試件照片。從實(shí)際效果圖中可以明顯觀察到 Le-su418 的優(yōu)勢(shì)。

圖1 使用三種不同脫模劑后的混凝土試件

2.3.4 不同濃度 Le-su418 乳液脫模劑效果對(duì)比

表4 幾種乳液脫模劑的性質(zhì)與脫模效果比較

Le-su418 脫模劑具有不銹蝕模具、自然脫模、成膜均勻等優(yōu)點(diǎn)，試驗(yàn)制得混凝土試塊表面無缺陷，外表美觀、光滑平整，但是不同的濃度下其脫模效果也不近相同，存在一個(gè)最佳施工濃度。圖2 含量分別 10% 和 20% 的 Le-su418 的乳液脫模后的混凝土試塊圖片。圖3 為脫模后的模具對(duì)比。

圖2 不同含量 Le-su418 的乳液脫模效果比較

圖3 不同 Le-su418 的乳液含量脫模模具比較

從圖2 及 3 可以看出，10% 和 20% 的 Le-su418 乳液用作脫模劑，均能得到表面無缺陷，外表美觀，光滑平整的試塊，從模具底面來看，混凝土粘附量也大致相同，試驗(yàn)說明單純地提高 Le-su418 的固含量，并不能提升脫模效果，減少混凝土的粘附量。同時(shí)也說明 Le-su418 乳液脫模劑所需要的摻量較小，可達(dá)到節(jié)約施工方成本的作用。

2.3.5 乳液稀釋倍數(shù)對(duì) Le-su418 乳液脫模劑的脫模性能的影響

乳液型脫模劑原液可以使用，但通常更多情況下還是采取用水稀釋過后的乳液作為脫模劑。C. Djelal 等人研究了油類脫模劑的油膜厚度對(duì)于混凝土脫模效果的影響，并指出當(dāng)油膜厚度為 1～2 微米時(shí)，就足可以得到一個(gè)高質(zhì)量的表面效果[7]。將乳液稀釋后，能有效的降低油的含量，進(jìn)而能夠很好的控制油膜的厚度，減輕脫模劑對(duì)混凝土表面的污染，還可以進(jìn)一步的降低施工成本。但是若是稀釋過度，導(dǎo)致油膜較薄，無法獲得脫模所需的隔離效果，會(huì)導(dǎo)致脫模效果不佳，嚴(yán)重時(shí)更會(huì)導(dǎo)致混凝土構(gòu)件折損。因此在稀釋使用乳液脫模劑時(shí)是存在一個(gè)最佳的稀釋濃度的，這需要靠試驗(yàn)來進(jìn)行確定。

試驗(yàn)選用最佳制備工藝條件下的 10% 固含量的 Le-su418乳液作為脫模劑原液，按照表5 進(jìn)行稀釋試驗(yàn)，所得結(jié)論見表5。

如表5 所示可以看出，隨著稀釋倍數(shù)增加，成膜時(shí)間也隨之增加。這是由于乳液脫模劑水分含量增加后所需要的干燥時(shí)間也隨之增加，并且所需要的脫模力也隨著稀釋倍數(shù)增加而增加，從試驗(yàn)結(jié)果可以得知在 1:2 稀釋倍數(shù)時(shí)，所得試塊的混凝土粘附量符合混凝土行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)濟(jì)成本也較原液大大降低，同時(shí)也滿足工地施工要求。

表5 稀釋倍數(shù)對(duì)乳液脫模劑性能影響

3 結(jié)語

（1）在環(huán)境保護(hù)和維護(hù)工人的健康和安全方面 Le-su418乳液脫模劑較礦物油基脫模劑有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。在環(huán)境保護(hù)的時(shí)代用環(huán)保型的 Le-su418 乳液脫模劑代替礦物油基脫模劑是大勢(shì)所趨，雖然目前 Le-su418 脫模劑這類型的市場(chǎng)份額還很小但是 Le-su418 乳液脫模劑取代礦物油基脫模劑是必然的。

（2）試驗(yàn)證明，蠟系脫模劑易造成鋼模板生銹且固體石蠟乳液不易涂布均勻；柴油乳液脫模性能較差且柴油乳液嚴(yán)重污染混凝土表面；Le-su418 乳液脫模劑脫模性能較好，但對(duì)混凝土表面有極輕微的污染。

（3）分別制備 10% 及 20% 的 Le-su418 乳液脫模劑進(jìn)行脫模試驗(yàn)，結(jié)果表明提高 Le-su418 乳液脫模劑固含量的并不能提高脫模性能，反而會(huì)因油膜過厚影響混凝土表面的質(zhì)量等級(jí)。

（4）試驗(yàn)結(jié)果表明，不同稀釋比例的 Le-su418 乳液脫模劑隨著稀釋比例增大，水分的增加導(dǎo)致了模具干燥時(shí)間的延長，增長脫模時(shí)間，但是在合適比例下可以基本滿足實(shí)際工程的要求。

[1] 王少勤．混凝土成型用脫模劑[J]．化學(xué)推進(jìn)劑與高分子材料，1988(1): 52-53．

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[3] 施惠生，孫振平，鄧愷．混凝土外加劑實(shí)用技術(shù)大全[M].北京：中國建材工業(yè)出版社．2007: 217-218．

[4] 趙鶴翔．環(huán)保混凝土脫模劑的合成研究[D]．合肥工業(yè)大學(xué)[A]．2012．

[5] 尉小明，趙慶峰，沈光偉，等．稠油乳化HLB值測(cè)定新方法及其應(yīng)用研究[J]．鉆采工藝，2003(2): 84-85．

[6] 曹同玉，劉慶普，胡金生．聚合物乳液合成原理性能及應(yīng)用[M]．化學(xué)工業(yè)出版社，1997: 175-176．

[7] Djelal, C.; Vanhove, Y.; Chambellan, D.; Brisset, P. Influence of the Application method of release agents on thickness of mould oils[J], Materials and Structures, 2009,43(5): 687-698.

［通訊地址］湖南省株洲市淥口工業(yè)園 B 區(qū) 7 號(hào)株洲加美樂素建材有限公司（412000）

周紅（1989—），女，籍貫湖南，湖南工學(xué)院，主要從事混凝土外加劑開發(fā)。