JP2003104764A - 水硬性組成物用混和剤及びこれを含む水硬性組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 水溶性セルロースエーテル及び（ポリ）
グリセリン部分脂肪酸エステルを含むことを特徴とする
水硬性組成物用混和剤。 【効果】 本発明によれば、水溶性セルロースエーテル
と（ポリ）グリセリン部分脂肪酸エステルを併用した混
和剤を水硬性組成物に添加することにより、水溶性セル
ロースエーテルを単独で使用した時と同様の保水性と増
粘性を有し、更に流動性に優れる水硬性組成物が調製で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築材料として使
用されるセメントモルタルやコンクリート及び押出成形
方法で成型される押出成形用組成物等の水硬性組成物用
の混和剤、及びこれを含む水硬性組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
水硬性のセメント類であるケイ酸カルシウム材料や石膏
に、砂、繊維補助剤や各種添加剤を添加したモルタルや
コンクリート材料が建築材料として使用されている。こ
こで使用される各種添加剤としては、これらのモルタ
ル、コンクリート材料の分散性を高めるための材料とし
て各種の界面活性剤が使用されている。この界面活性剤
の例としては、リグニンスルホン酸塩系、ナフタレンス
ルホン酸塩ホルムアルデヒド縮合物、メラミン樹脂スル
ホン酸塩ホルムアルデヒド縮合物系、オレフィン／マレ
イン酸共重合物、アクリル酸やアクリル酸エステルポリ
マー類、あるいはその共重合物からなるポリカルボン酸
系及びポリスチレンスルホン酸系のものが知られている
（１９９５年 ＣＭＣ発行 コンクリート混和剤の開発
技術）。

【０００３】更に、組成物中に泡を連行させて凍害等を
防止する目的で、ポリオキシエチレンアルキルエーテル
類や脂肪酸類のポリオキシエチレン系のエステル類を添
加することが知られている（１９８５年工学図書発行
新版 界面活性剤ハンドブック）。

【０００４】一方、一度分散した各種材料が硬化に至る
まで、重力等で分離せず、分散安定性を保ち、モルタ
ル、コンクリートの流動性や可塑性を高める目的で、各
種の増粘剤が配合されている。とりわけ、メチルセルロ
ース等のアルキルセルロース、ヒドロキシエチルセルロ
ース等のヒドロキシアルキルセルロース、ヒドロキシプ
ロピルメチルセルロースやヒドロキシエチルエチルセル
ロース等のヒドロキシアルキルアルキルセルロース等の
セルロースエーテル類が専ら用いられてきた（１９９５
年ＣＭＣ発行 コンクリート混和剤の開発技術ｐ３−９
３及び１９８５年工学図書発行 新版 界面活性剤ハン
ドブックｐ４８９−４９７）。

【０００５】これらのセルロースエーテルが優れた可塑
性と潤滑性を付与できる理由としては、増粘性と保水性
能がある。増粘性の効果とは、セルロースエーテルを使
用することにより、モルタルやコンクリートの施工時に
組成物中の岩石や砂等の沈降を防止する効果を付与する
ことができることである。また、保水性の効果とは、水
硬化のために添加された水が分離することなく均一にモ
ルタル、コンクリート材料に分散して存在させる機能で
ある。また、モルタルやコンクリートの施工時におい
て、施工下地にモルタルやコンクリート中の水が吸水さ
れることによる吸水部分の硬化不良を防止する効果も付
与している。

【０００６】更に、押出成形のような加圧成形にあって
は、加圧によって水が分離しないセルロースエーテル類
の保水効果が、極めて有用に作用することが知られてい
る（２００１年 日本科学情報（株）発行 水溶性・水
分散型高分子材料の最新技術動向と工業応用ｐ８２）。

【０００７】しかし、これらセルロースエーテルは、優
れた可塑性と保水性能は有しているものの、一種の界面
活性剤であること、また増粘剤であることより、組成物
中に気泡を巻き込み、脱泡が容易でないという問題点を
有している。

【０００８】そのため、モルタル類にあっては、泡によ
る鏝さばきの不良が生じたり、コンクリート類にあって
は、コンクリートの流動性が悪くなるという問題があっ
た。また、押出成形に使用する場合においては、真空下
で組成物を処理しても泡が充分抜けきれず、緻密で比重
が高く、強度特性に優れる成形体を得るのは困難であっ
た。

【０００９】一般に押出成形では、比重や強度特性を上
げようとして水量を低下させることも試みられている
が、概して可塑性が低下し、押出成形を行なうには自ず
と限界が生じていた。

【００１０】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、水溶性セルロースエーテルの優れた増粘性と保水性
を確保したまま、モルタルやコンクリートの流動性を高
めること、また押出成形用組成物にあっては、比重が高
く、強度特性に優れた押出成形物を得ることができる水
硬性組成物用の混和剤及びこれを配合した水硬性組成物
を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結
果、水溶性セルロースエーテルと共に（ポリ）グリセリ
ン部分脂肪酸エステルを混和剤として水硬性組成物に添
加することにより、モルタルやコンクリートの流動性を
高め、また押出成形用組成物とした場合には、押出成形
性を確保したまま、緻密で比重が高く、強度特性に優れ
た押出成形物が得られることを知見し、本発明をなすに
至ったものである。

【００１２】従って、本発明は、水溶性セルロースエー
テル及び（ポリ）グリセリン部分脂肪酸エステルを含む
ことを特徴とする水硬性組成物用混和剤、及びこの水硬
性組成物用混和剤を含むことを特徴とする水硬性組成物
を提供する。

【００１３】以下、本発明につき更に詳しく説明する
と、本発明の水硬性組成物用混和剤に用いる水溶性セル
ロースエーテルとしては、アルキルセルロース、ヒドロ
キシアルキルセルロース、ヒドロキシアルキルアルキル
セルロースが好ましい。具体的には、メチルセルロー
ス、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピル
メチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロー
ス、ヒドロキシエチルエチルセルロース等が挙げられ
る。この水溶性セルロースエーテルの粘度は、２０℃に
おける１重量％水溶液の粘度が１００〜５０，０００ｍ
Ｐａ・ｓであることが好ましいが、コストを考慮した場
合、比較的高粘度のものを使用することが好ましく、上
記粘度が２００〜３０，０００ｍＰａ・ｓであることが
特に好ましい。

【００１４】水溶性セルロースエーテルの添加量は、水
硬性組成物に対して本発明の目的とする保水性、増粘
性、押出成形性を付与するのに適切な添加量でよいが、
通常は、水硬性物質と骨材との合計量に対し、０．０１
〜３．０重量％、特に０．１〜２．５重量％の範囲で使
用される。添加量が少なすぎると、必要な保水性が得ら
れなかったり、可塑性が不足して押出成形が困難となる
場合がある。逆に、多すぎる場合は、コスト高になった
り、その粘着力の増加のために押出成形圧力が不必要に
高くなったりするといったことが起こるおそれがある。

【００１５】一方、本発明で使用される（ポリ）グリセ
リン部分脂肪酸エステルは、セルロースエーテルと併用
して水硬性組成物に配合した場合、例えばモルタルにあ
っては、鏝により圧力のかかる組成物の表面やコンクリ
ートのチキソトロピー性が増し、押出成形にあっては、
組成物が移動して圧力のかかるダイスの壁面部分及びオ
ーガスクリューとの接触部分において、チキソトロピー
性が増し、更に微量の水を滲みだしながら組成物を吐き
出せることにより、鏝滑り、鏝切れ、保形性及び流動性
等が改善される効果を有するものと考えられる。

【００１６】本発明の水硬性組成物用混和剤に用いられ
る（ポリ）グリセリン部分脂肪酸エステルは、グリセリ
ン又はポリグリセリンの部分脂肪酸エステル化物であ
る。ここで、ポリグリセリンとしては、重合度２〜２
０、特に重合度２〜１０のポリグリセリンが好ましく、
これらは直鎖状、分岐状、環状となる異性体を含むもの
である。また、脂肪酸としては、炭素数８〜２２の脂肪
酸が好ましく、例えばカプリル酸、カプリン酸、カプロ
レイン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、ミリストレイン
酸、パルミチン酸、パルミトレイン酸、マルガリン酸、
ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、
アラキン酸、アラキドン酸、ベヘン酸、エルカ酸、リグ
ノセリン酸等が挙げられる。（ポリ）グリセリン部分脂
肪酸エステル化物は、グリセリン又はポリグリセリン１
モルに対して、少なくとも１モルの脂肪酸によりエステ
ル化されたものであり、かつ、少なくとも１当量の水酸
基を有するものである。

【００１７】このような（ポリ）グリセリン部分脂肪酸
エステルとしては、（ポリ）グリセリンの種類によって
上記脂肪酸のモノエステル、ジエステル、トリエステ
ル、テトラエステルなどが挙げられるが、特にモノエス
テルが好ましく、例えば、グリセリンモノカプリル酸、
グリセリンモノカプリン酸エステル、グリセリンモノカ
プロレイン酸エステル、グリセリンモノラウリン酸エス
テル、グリセリンモノミリスチン酸エステル、グリセリ
ンモノミリストレイン酸エステル、グリセリンモノパル
ミチン酸エステル、グリセリンモノパルミトレイン酸エ
ステル、グリセリンモノマルガリン酸エステル、グリセ
リンモノステアリン酸エステル、グリセリンモノオレイ
ン酸エステル、グリセリンモノリノール酸エステル、グ
リセリンモノリノレン酸エステル、グリセリンモノアラ
キン酸エステル、グリセリンモノアラキドン酸エステ
ル、グリセリンモノベヘン酸エステル、グリセリンモノ
エルカ酸エステル、グリセリンモノリグノセリン酸エス
テル、ジグリセリンモノカプリル酸エステル、ジグリセ
リンモノカプリン酸エステル、ジグリセリンモノカプロ
レイン酸エステル、ジグリセリンモノラウリン酸エステ
ル、ジグリセリンモノミリスチン酸エステル、ジグリセ
リンモノミリストレイン酸エステル、ジグリセリンモノ
パルミチン酸エステル、ジグリセリンモノパルミトレイ
ン酸エステル、ジグリセリンモノマルガリン酸エステ
ル、ジグリセリンモノステアリン酸エステル、ジグリセ
リンモノオレイン酸エステル、ジグリセリンモノリノー
ル酸エステル、ジグリセリンモノリノレン酸エステル、
ジグリセリンモノアラキン酸エステル、ジグリセリンモ
ノアラキドン酸エステル、ジグリセリンモノベヘン酸エ
ステル、ジグリセリンモノエルカ酸エステル、ジグリセ
リンモノリグノセリン酸エステル、トリグリセリンモノ
カプリル酸エステル、トリグリセリンモノカプリン酸エ
ステル、トリグリセリンモノカプロレイン酸エステル、
トリグリセリンモノラウリン酸エステル、トリグリセリ
ンモノミリスチン酸エステル、トリグリセリンモノミリ
ストレイン酸エステル、トリグリセリンモノパルミチン
酸エステル、トリグリセリンモノパルミトレイン酸エス
テル、トリグリセリンモノマルガリン酸エステル、トリ
グリセリンモノステアリン酸エステル、トリグリセリン
モノオレイン酸エステル、トリグリセリンモノリノール
酸エステル、トリグリセリンモノリノレン酸エステル、
トリグリセリンモノアラキン酸エステル、トリグリセリ
ンモノアラキドン酸エステル、トリグリセリンモノベヘ
ン酸エステル、トリグリセリンモノエルカ酸エステル、
トリグリセリンモノリグノセリン酸エステル、ヘキサグ
リセリンモノカプリル酸エステル、ヘキサグリセリンモ
ノカプリン酸エステル、ヘキサグリセリンモノカプロレ
イン酸エステル、ヘキサグリセリンモノラウリン酸エス
テル、ヘキサグリセリンモノミリスチン酸エステル、ヘ
キサグリセリンモノミリストレイン酸エステル、ヘキサ
グリセリンモノパルミチン酸エステル、ヘキサグリセリ
ンモノパルミトレイン酸エステル、ヘキサグリセリンモ
ノマルガリン酸エステル、ヘキサグリセリンモノステア
リン酸エステル、ヘキサグリセリンモノオレイン酸エス
テル、ヘキサグリセリンモノリノール酸エステル、ヘキ
サグリセリンモノリノレン酸エステル、ヘキサグリセリ
ンモノアラキン酸エステル、ヘキサグリセリンモノアラ
キドン酸エステル、ヘキサグリセリンモノベヘン酸エス
テル、ヘキサグリセリンモノエルカ酸エステル、ヘキサ
グリセリンモノリグノセリン酸エステル等が挙げられ、
これらの中でもグリセリンモノラウリン酸エステル、グ
リセリンモノステアリン酸エステル、グリセリンモノオ
レイン酸エステル、ジグリセリンモノラウリン酸エステ
ル、ジグリセリンモノステアリン酸エステル、ジグリセ
リンモノオレイン酸エステル、トリグリセリンモノラウ
リン酸エステル、トリグリセリンモノステアリン酸エス
テル、トリグリセリンモノオレイン酸エステル、ヘキサ
グリセリンモノラウリン酸エステル、ヘキサグリセリン
モノステアリン酸エステル、ヘキサグリセリンモノオレ
イン酸エステル等が好適に用いられる。

【００１８】（ポリ）グリセリン部分脂肪酸エステルの
添加量は、水硬性物質と骨材との合計量に対し、０．０
０１〜２．０重量％、より好ましくは０．００５〜１．
０重量％、更に好ましくは０．０１〜１．０重量％の範
囲であることが望ましい。添加量が少なすぎると、期待
した効果が得られない場合があり、添加量が多すぎる
と、著しい保水性の低下を引き起こし、水溶性セルロー
スエーテルの本来の効果が発揮されない場合がある。

【００１９】本発明の水硬性組成物は、上記混和剤を含
むが、更にセメントや石膏等の水硬性物質などの常用成
分が配合される。ここで、本発明の水硬性組成物用混和
剤を含む水硬性組成物に使用されるセメントとしては、
普通ポルトランドセメント、高炉セメント、早強セメン
ト、フライアッシュセメント、アルミナセメント等が挙
げられる。珪酸カルシウムも通常のもので差し支えな
い。石膏系の場合は、二水石膏、半水石膏等が主に用い
られる。セメントや石膏系等の水硬性物質の使用量は、
必要強度となるように使用すればよい。

【００２０】また、本発明の水硬性組成物においては、
必要に応じて各種の骨材や添加剤を添加することができ
る。骨材として具体的には、珪石粉やフライアッシュ、
高炉スラグ、シリカフューム等が主に使用される。ま
た、必要に応じて珪砂等の比較的大きい骨材も使用され
る。骨材の添加量は、水硬性物質に対し、０〜９０重量
％、好ましくは１０〜９０重量％の範囲で使用すること
ができる。

【００２１】なお、押出成形の場合、補強繊維を添加す
ることが好ましく、従来より使用されてきたクリソタイ
ル系鉱物繊維をはじめ、ワラストナイト、セピオライ
ト、雲母等も使用され、その他パルプ繊維やビニロン繊
維、アクリル系繊維、ポリプロピレン繊維、アラミド繊
維等が用いられる。この場合の補強繊維の添加量は、所
望される曲げ強さや衝撃強さによって異なるが、一般に
は水硬性物質と骨材との合計量に対して０．１〜３０重
量％の範囲が好ましい。補強繊維の添加量がこの範囲よ
り少ない場合は、充分な補強効果が得られなかったり、
多すぎる場合は、繊維の分散が十分に行われなくなり、
却って強度低下を招いたりする場合がある。

【００２２】また、必要に応じて、セメントや石膏に対
する凝結遅延剤、凝結促進剤、増粘剤、高性能ＡＥ減水
剤等も用いられる。凝結遅延剤や凝結促進剤は、押出成
形後などに養生に入るまでの状態を勘案して使用量を決
めればよいが、通常は水硬性物質と骨材との合計量に対
して０．０１〜１０重量％の範囲で使用される。増粘剤
やＡＥ減水剤などは、系の流動性を確保できる程度の使
用量でよく、通常、水硬性物質と骨材との合計量に対し
て０．０５〜６重量％の範囲で使用される。

【００２３】更に、従来より水溶性セルロースエーテル
に併用されていたポリビニルアルコール、ポリアルキレ
ングリコール、ポリアクリルアミド等の合成水溶性高分
子、グアーガム等の天然水溶性高分子、ウエランガム等
の微生物発酵多糖類等を本発明の目的を損なわない範囲
で併用することも差し支えない。

【００２４】また、水硬性組成物には水が加えられ、こ
の水の量は水硬性組成物の種類等に応じて選定され、常
用量とすることができるが、水硬性物質と骨材との合計
量に対して１５〜１００重量％の範囲が好ましい。

【００２５】

【実施例】以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるも
のではない。

【００２６】[実施例１，２、比較例１]押出成形用セメ
ント組成物として以下の材料を使用し、表１に示す配合
の組成物を得た。 （１）セメント：普通ポルトランドセメント （２）珪石粉：珪石粉砕品 （３）珪砂：珪砂５号 （４）パルプ：平均繊維長０．８ｍｍ （５）水溶性セルロースエーテル：メトローズ９０ＳＨ
−３００００（ヒドロキシプロピルメチルセルロース）
（２０℃、１重量％水溶液粘度：２，３００ｍＰａ・
ｓ，信越化学工業製） （６）（ポリ）グリセリン部分脂肪酸エステル テトラグリセリンモノオレイン酸エステル （７）水：水道水

【００２７】水以外の材料をヘンシェル型ミキサーにて
３分間混合し、所定量の水を加えた後、更に２分間混合
した。その後、１０Ｌのニーダールーダーにて８分間混
練した後、押出成形を行った。押出成形は、ダイス形状
２０×４０ｍｍを使用し、得られた成型物を１６０ｍｍ
にカットしたものを測定用の供試体とした。

【００２８】測定用の供試体は、密封状態で６５℃で１
５時間一次養生し、その後１７０℃で８時間オートクレ
ーブ養生を行った。これを用いて比重及び曲げ強さを測
定した。測定法は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１に準じた。結
果を表１に併記する。

【００２９】

【表１】

【００３０】[実施例３]実施例１のテトラグリセリンモ
ノオレイン酸エステルに代えて、グリセリンモノオレイ
ン酸エステルを使用した以外は、実施例１と同様の配合
で同様に評価したところ、押出成形性は良好であり、比
重１．９３、曲げ強さ２３．９（Ｎ／ｍｍ²）の成形体
を得た。

【００３１】これらの結果より、混和剤として水溶性セ
ルロースエーテルと（ポリ）グリセリン部分脂肪酸エス
テルを併用した本発明の水硬性組成物（実施例１〜３）
は、混和剤として水溶性セルロースエーテルを単独で使
用した水硬性組成物（比較例１）よりも緻密で比重が高
く、強度特性に優れた押出成形物であることがわかる。

【００３２】［実施例４，５、比較例２，３］下記表２
に示す材料及び配合割合で、普通ポルトランドセメント
を使用したモルタルを調合し、垂直に立てたコンクリー
ト製の下地材にセメントモルタルを鏝で塗布した。この
時の鏝の滑り具合及び鏝切れと、ＪＩＳ Ｒ ５２０１
に準じてテーブルフローを評価した。更にモルタルの塗
布面に２丁掛けタイルを張り、２０℃±３℃で２８日養
生後、このタイルの接着強度を測定した。これらの結果
を表２に併記した。

【００３３】

【表２】

【００３４】表２の結果より、本発明の水硬性組成物
（実施例４，５）が、強度特性に悪影響を与えず、鏝塗
り作業性に優れるセメントモルタルであることがわか
る。

【００３５】［実施例６］実施例４のヘキサグリセリン
モノラウリン酸エステルに代えて、グリセリンモノオレ
イン酸エステルを使用した以外は、実施例４と同様の配
合で同様に評価したところ、鏝滑り及び鏝切れは良好で
あり、タイル接着強度は１．３（Ｎ／ｍｍ ²）であっ
た。

【００３６】［実施例７、比較例４］実施例７として、
以下に示す配合量の材料を強制パン式ミキサーにて空練
り１分、加水後３分混練し、コンクリートを調製した。
調製されたコンクリートをＪＩＳ Ａ １１０１に準じ
て、スランプコーンにつめて引き抜き、スランプを測定
したところ１７ｃｍであった。また、ＪＩＳ Ａ １１
２３のブリーディング測定により水の分離状態を観察し
たところ、ブリーディングは観察されず、水の分離はな
かった。

【００３７】一方、比較例４として、実施例７で使用し
たテトラグリセリンモノオレイン酸エステルを添加しな
いコンクリートについて、実施例７と同様にしてスラン
プを測定したところ、スランプは２５ｃｍであり、実施
例７よりチキソ性が劣ることが確認された。

【００３８】 ［使用材料］ セメント：普通ポルトランドセメント 細骨材：最大粒径 ５ｍｍ、信濃川産川砂 吸水率２．２９％、比重：２．５７ 粗骨材：最大粒径 ２０ｍｍ、新井市下濁川産 吸水率：２．０５％、比重：２．６１ 水溶性セルロースエーテル：メトローズ９０ＳＨ−３００００ （ヒドロキシプロピルメチルセルロース） （２０℃、１重量％水溶液粘度：２，３００ｍＰａ・ｓ， 信越化学工業製） （ポリ）グリセリン部分脂肪酸エステル： テトラグリセリンモノオレイン酸エステル 水：水道水

【００３９】［コンクリート配合量］ 水／セメント比：０．５３ 砂／（砂＋砂利）比：０．４９単位量（ｋｇ／ｍ³） 水：１８０ セメント：３４０ 細骨材：８４６ 粗骨材：８９５ メトローズ９０ＳＨ−３００００：０．０５ テトラグリセリンモノオレイン酸エステル：０．０６

【００４０】［実施例８］実施例７のテトラグリセリン
モノオレイン酸エステルに代えて、グリセリンモノオレ
イン酸エステルを使用した以外は、実施例７と同様にコ
ンクリートを調製した。調製されたコンクリートをＪＩ
Ｓ Ａ １１０１に準じてスランプコーンにつめて引き
抜き、スランプを測定したところ、１１ｃｍであり、チ
キソ性が高かった。また、ＪＩＳ Ａ １１２３のブリ
ーディング測定により水の分離状態を観察したところ、
ブリーディングは観察されず、水の分離はなかった。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、水溶性セルロースエー
テルと（ポリ）グリセリン部分脂肪酸エステルを併用し
た混和剤を水硬性組成物に添加することにより、水溶性
セルロースエーテルを単独で使用した時と同様の保水性
と増粘性を有し、更に流動性に優れる水硬性組成物が調
製できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０４Ｂ 103:46 Ｃ０４Ｂ 103:46 (72)発明者 山川 勉 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28−１ 信越化学工業株式会社合成技術研究所内 (72)発明者 早川 和久 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28−１ 信越化学工業株式会社合成技術研究所内 (72)発明者 伊藤 昭則 東京都目黒区祐天寺１−17−11 (72)発明者 平尾 佳二 兵庫県神戸市中央区山本通４−15−16− 101 Ｆターム(参考） 4G012 PB16 PB40 PC02 PC03 PC08 PC11 PE02

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水溶性セルロースエーテル及び（ポリ）
   グリセリン部分脂肪酸エステルを含むことを特徴とする
   水硬性組成物用混和剤。
2. 【請求項２】 水溶性セルロースエーテルが、アルキル
   セルロース、ヒドロキシアルキルセルロース又はヒドロ
   キシアルキルアルキルセルロースであることを特徴とす
   る請求項１記載の水硬性組成物用混和剤。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の水硬性組成物用混
   和剤を含むことを特徴とする水硬性組成物。