西京学院杨毅副教授团队在《Construction and Building Materials》发表最新研究成果

随着大型工程建设规模不断扩大，滑模施工因机械化程度高、施工速度快、可连续成型等优势，在隧洞、边坡、竖井等工程中广泛应用。脱模是其中的关键环节，传统做法需在滑模前涂刷脱模剂，并在脱模后安排专人清理模板上粘附的混凝土块，既耗费材料与人工，涂刷润滑剂还会造成模板锈蚀；模板提升后若与新浇混凝土粘附，易造成表面拉裂、粘模等缺陷，并增大侧摩阻力、抬高支撑体系荷载，严重时引起模板弯曲、失稳。电场辅助脱模利用电场驱动混凝土中的自由水在模板界面形成水膜，从而降低界面粘结、实现顺利脱模，被视为替代脱模剂的重要路径。但水膜如何形成与演化、电场强度与通电时间如何取值，此前缺乏原子尺度的解释，工程应用缺少可直接依据的技术指标。针对上述问题，研究团队以混凝土与模板之间的水膜为对象，构建了水化硅酸钙凝胶—孔隙溶液—基底的分子动力学模型，采用低场核磁共振、激光共聚焦显微镜与热重分析表征孔结构、界面形貌和水化过程，并结合脱模提升力试验，形成“原子尺度模拟—微观表征—宏观试验”相互印证的分析链条。

研究显示，电场增强会破坏水分子原有的氢键结构，使水的形态趋于扁平；在水平与垂直电场联合作用下，孔隙水连续向模板一侧迁移，离子随之向两极迁移，而每一电场强度对应一个离子浓度，迁移的离子进一步促进水的输运。水在受限空间内变形还会在孔壁与水之间产生应力，持续通电则会作用于胶凝结构。微观测试表明，电场可促进孔隙细化，凝胶孔与过渡孔比例提高12%～28%，毛细孔和大孔分别减少9%～15%和21%～43%。提升力试验显示，无电场时脱模提升力随时间由2715 N升至2890 N后趋于稳定；施加电场后提升力呈先降后升趋势，转折点出现在0.02 V/m附近。据此，团队建立了电场作用下混凝土脱模的力学模型，可依据工程实际选择安全电压、确定最佳通电时间并预估最小提升力，并给出建议指标——电场强度0.02 V/m、通电时间30 min左右时脱模效果最佳。该研究从原子尺度阐明了电脱模的界面水膜机制，为大型混凝土结构电脱模技术提供了理论分析体系与技术指标，对提升混凝土成型质量、减少脱模剂使用与模板维护成本具有积极意义。

研究工作得到国家自然科学基金、西京学院特区人才科研启动专项、陕西省自然科学基础研究计划、陕西省混凝土结构安全与耐久性重点实验室开放基金等项目的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2025.143979