JP2003509328A - セメント質組成物およびメーソンリーユニットにおける白華制御 - Google Patents
セメント質組成物およびメーソンリーユニットにおける白華制御Info
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- C04B2111/21—Efflorescence resistance
Abstract
Description
ons)およびメーソンリーユニット(masonry units)用の混和
材に関し、特に、セメントメーソンリーユニットにおける目に見える白華(vi
sible efflorescence)を防止する方法、そしてポリアクリ
ル酸が基になった重合体を含んで成るセメントおよびメーソンリーセメント組成
物に関する。
と呼ぶ]には、セグメンタルリテイニングウォール(segmental re
taining wall)(SRW)ユニット、ペーバー(pavers)お
よび建築用ブロックが含まれ、これらの全部が「メーソンリーコンクリート」[
これは水和性セメント結合剤(hydratable cement bind
er)と微細骨材(fine aggregate)で構成されている]から作
られている。用語「微細骨材」を本明細書および本明細書の以下で用いる場合、
これは、粒子の少なくとも95%が0.375インチ(0.95cm)未満の平
均直径を有する骨材[例えば非セメント質(non−cementitious
)]粒子を意味しかつそれを指す。メーソンリーコンクリートには粗い骨材(典
型的には直径が0.5インチを越える)[これは更に通常のコンクリート、例え
ば既に混合されているコンクリートなどで用いられる]が入っていない。
」を示すと述べられている、即ちより正確には実質的に測定可能な流動性を示さ
ないと述べられていることから、これと通常のコンクリートは異なる。スランプ
特性の測定は、湿っているメーソンリーコンクリートを逆円錐(inverte
d cone)の中に入れた後に前記円錐を取り除きそしてその円錐形に成形さ
れたサンプルの高さが低くなった場合にはその低くなった長さを測定することで
行われる。ASTM C143(1988)(「ポートランドセメントコンクリ
ートの標準的スランプ試験方法」)を参照のこと。メーソンリーコンクリートの
スランプは典型的に0−0.75インチであり、従ってメーソンリーコンクリー
トは本質的に「ゼロスランプ」を示すと述べられている。
ソンリーユニット、例えばブロック、ペーバー、リテイニングウォールセグメン
ト(retaining wall segments)および他の構造物など
の表面の色が望ましくなく白くなるか或はそれらの表面に白っぽい付着物が存在
するようになるとして明らかになる。メーソンリーユニットが美的用途で用いら
れる場合に白華が主要な問題になる。
ステアリン酸亜鉛分散液、ステアリン酸カルシウム分散液)の使用およびトール
油脂肪酸(TOFA)の使用が含まれ、本発明者らは、それらが可溶塩、例えば
水酸化カルシウムなどがメーソンリーユニットの表面に水の媒介で移行するのを
遅らせるか或は邪魔することで白華が起こる機構の1つを邪魔すると考えている
。
ルシウム付着物の目で見た外観を減少させることにある。
いて500−49,000、より好適には1,000−19,000、最も好適
には1,000−10,000の分子量を有する重合体を用いることで前記を達
成することができることを見いだした。
を基準にして好適には5−25%の量)および微細骨材部分(fine agg
regate portion)(本組成物に含める固体の総乾燥重量を基準に
して75から95%の量)を含んで成る。この組成物を水と混合して湿らせると
、この組成物は、好適には、標準的スランプ測定円錐方法[例えばASTM C
143(1988)(「ポートランドセメントコンクリートの標準的スランプ試
験方法」)を参照]で試験した時に本質的にゼロのスランプを示すメーソンリー
コンクリートになり、この組成物に、更に、ポリアクリル酸またはそれの塩もし
くは誘導体を含んで成っていて500−49,000の範囲、最も好適には1,
000−10,000の範囲の平均分子量を有する重合体も含有させる。前記重
合体に好適にはアルカリもしくはアルカリ土類金属の塩(例えばポリアクリル酸
ナトリウム)を含める。
リアクリル酸またはそれの塩もしくは誘導体を含んで成っていて500−49,
000の範囲の平均分子量を有する重合体を水和性セメント質結合剤と一緒にす
ることを包含する。
の防止に向けたものであり、これは、上述した重合体をセメント製造(例えば粉
砕)中のセメントと一緒にするか或は前記重合体を好適には水溶液としてか或は
前記重合体と1種以上の成分の組み合わせとしてメーソンリーコンクリート組成
物成形中のメーソンリーコンクリート組成物に混合することで達成可能である。
ランドセメントを5−25%[s/s総乾燥重量組成物(total dry
weight composition)]と「微細骨材」を75−95%(s
/s総乾燥重量組成物)を含有するセメント質組成物を意味しかつそれを指す[
ASTM 136(1996)]。用語「微細骨材」を本明細書および本明細書
の以下で用いる場合、これは、粒子の少なくとも95%が0.375インチ(0
.95cm)未満の平均直径を有する骨材[例えば非セメント質]粒子を意味し
かつそれを指す。メーソンリーコンクリートには粗い骨材(典型的には直径が0
.5インチを越える)[これは更に通常のコンクリート、例えば既に混合されて
いるコンクリートなどで用いられる]が入っていない。
これは、水和性セメント質混合物から作られた構造物、例えばブロック、ペーバ
ー、リテイニングウォールセグメントまたは他の三次元構造物、例えばパイプま
たは建築用ブロックなどを指す。
ランドセメント、メーソンリーセメントまたはモルタルセメント、そしてまた石
灰石、水和石灰、飛散灰、高炉スラグおよびシリカフューム(silica f
ume)または他の材料(そのようなセメントに通常含まれている)も含有して
いてもよい](これに水を添加すると水和が誘導される)で構成されている混合
物を指す目的で用語「セメント質組成物」を用いる。そのようなセメント質混合
物には、セメント結合剤(cement binder)およびまた微細骨材(
この上で定義した如き)を含有するペーストである「モルタル」が含まれる。メ
ーソンリーユニットを生じさせる時に用いるセメント質混合物は既に混合された
コンクリートに比較してずっと低いスランプを示す(即ち低い流動性を示す)。
メーソンリーユニットの製造は、典型的に、自立構造を有しかつ後で自己発生型
(self−generated)硬化を起こし得るか或は外部熱処理で硬化し
得るようなセメント質構造物を成形することを包含する。
nder)、水および微細骨材(この上に定義した如き)を必要量でポリアクリ
ル酸またはそれの塩もしくは誘導体(この重合体は500−49,000、より
好適には1,000−19,000の平均分子量、最も好適には1,000−1
0,000の平均分子量を有する)と一緒に混合することを通して、本発明のセ
メント質組成物を生じさせることができる。
平均直径が半インチの石であるとして定義)を2重量%未満の量で有する]で構
成されていてゼロスランプ(例えば標準的円錐方法で試験した時に0−0.75
のスランプ)を示すメーソンリーコンクリートを準備しそして前記コンクリート
にポリアクリル酸またはそれの塩もしくは誘導体を含んで成ってい500−49
,000の平均分子量を有する重合体を混合することを包含する。前記重合体の
量を好適にはセメント質結合剤の総乾燥重量を基準にして0.01−5.0パー
セントにし、より好適には、その量をセメント質結合剤の総乾燥重量を基準にし
て0.05−1.0パーセントにする。
SF(Badische Aniline & Sodafabrik、Lud
wigshafen、ドイツ)から商標SOKALANR CP−10の下で商
業的に入手可能である。これは、平均分子量が約4,000の修飾(modif
ied)アクリル酸ナトリウム重合体である。これは流動し得るコンクリートを
生じさせる目的で以前に分散性混和材(dispersive admixtu
re)として試験した分散剤であり、一般に、低分子量のポリアクリル酸重合体
をセメント質組成物における白華を防止する目的で用いることは本発明を発明す
るまでは利用されておらず、特に、低分子量のポリアクリル酸重合体を本質的に
スランプがゼロであることが限定特徴であるメーソンリーセメント質組成物また
はコンクリートメーソンリーユニットで用いることは認識も示唆も成されていな
かったと、本発明者らは考えている。
ーコンクリートおよびコンクリートメーソンリーユニットに関連して低分子量の
ポリアクリリック(polyacrylic)が基になった重合体(例えば商標
SOKOLANR CP−10の下で販売されている修飾ポリアクリル酸ナトリ
ウム)をそれらに混合することは新規で特に驚くべきことであると考えている、
と言うのは、SOKOLANR CP−10ポリアクリル酸は分散剤として機能
することが従来から知られているがこれは本発明の目的と正反対であるからであ
る。
たはそれの塩もしくは誘導体[この重合体は500−49,000の範囲(より
好適には500−19,000の範囲、最も好適には1,000−10,000
の範囲)の平均分子量を有する]を含んで成る。本メーソンリー組成物は、好適
には、水和性セメント結合剤(本組成物の総乾燥重量を基準にして5−25%を
構成)と微細骨材部分(この組成物に含まれる固体の総乾燥重量を基準にして7
5から95%を構成)を含有する。本組成物には好適には粗い骨材を全くか或は
実質的に全く含有させないが、通常は、この組成物の総乾燥重量の2%以内なら
ばメーソンリーコンクリートにある種の粗い骨材を含有させてもよい。本メーソ
ンリーコンクリート組成物は、この上に記述した如き標準的スランプ測定円錐方
法で試験した時、湿った状態で本質的にゼロのスランプを示す。
アクリル酸が基になった重合体を含有することに加えて更に脂肪酸(好適にはス
テアリン酸カルシウム分散液)および/またはラテックスも含んで成る。このよ
うな脂肪酸および/またはラテックスは白華制御および/またはラテックス(l
atex)の意味でさらなる利点を与えると考えている。さらなる白華制御の目
的で使用可能な他の脂肪酸には、オレイン酸ブチル、ステアリン酸亜鉛、トール
油脂肪酸などが含まれる。本発明の典型的な態様では一般にC8−C18脂肪酸お
よびそれらの塩を追加的白華制御剤として適切に用いることができると考えてい
る。そのような脂肪酸を含めることに加えて場合によりまたラテックスをそれと
組み合わせてもよい。そのような脂肪酸を0.01−5.0%s/s(セメント
を基準)、より好適には0.5−1.0%s/s(セメント)の量で用いてもよ
い。
いる典型的なラテックスには、これらに限定するものでないが、ポリカルボン酸
(例えばアクリル酸、マレイン酸)、スチレン−ブタジエン、ポリウレタン、ブ
チルゴム、天然ゴムなどが含まれる。本発明で使用可能なラテックスの量は0.
01−5.0%s/s(セメントを基準)、より好適には0.5−1.0%s/
s(セメント)である。
おける)を防止する本発明の典型的な方法は、低分子量の重合体であるポリアク
リル酸またはそれの塩もしくは誘導体を水和性セメント質結合剤に導入すること
を包含する。これを行うのは水和性セメント質組成物の製造(例えばセメントの
粉砕)中または成形中であってもよく、これは、例えば前記重合体を前記組成物
の1種以上の成分(例えば結合剤、微細骨材または添加水)と一緒にするか或は
それを水和性セメント質混合物の中に直接添加することなどで実施可能である。
ばポリアクリル酸ナトリウム)を添加水と一緒にする様式である。
ることを意図するものでない。
骨材として砂(89.3%)を用いて水/セメント質結合剤の比率が0.3にな
るようにして3種類のメーソンリーコンクリートサンプルを生じさせた。1番目
のサンプル(#1)が対照サンプルである。サンプル#2には、アクリル酸とマ
レイン酸から作られた共重合体(平均分子量が70,000)のナトリウム塩を
セメント質結合剤の総乾燥重量を基準にして0.75%の量で含有させた。この
共重合体はBASFから商標SOKOLANR「CP−5」の下で入手可能であ
る。サンプル#3には、BASFから商標SOKOLANR「CP−10」の下
で入手可能な修飾ポリアクリル酸ナトリウム重合体(平均分子量が4,000)
をセメント質結合剤の総乾燥重量を基準にして0.67%の量で含有させた。前
記3種類のサンプル組成物を用いてコンクリートメーソンリーブロックを鋳込み
成形した後、密封容器に入れて1日硬化させた。次の日、その硬化したユニット
を分割した後、このブロックの分割表面の中央部に5mlの水を注ぎ込んだ。次
に、前記ブロックを一晩乾燥させた。次の日、サンプル#1(対照)の分割表面
およびサンプル#2の分割表面の湿らせた部分の両方に目に見える白華(白っぽ
い曇り)が現れることが観察された。しかしながら、低分子量のポリアクリル酸
が基になった重合体を含有させておいたサンプル#3はこれの表面に目に見える
白華を全く示さなかった。この試験は、白華の防止はポリアクリル酸型重合体に
固有の特性ではなく、本発明の低分子量ポリアクリル酸型の重合体を選択するこ
とが実際に独創的であることを立証していた。
発明の範囲の限定を意図するものでない。
ンタルリテイニングウォール、パイプまたは建築用ブロックに成形する請求項9 記載の方法。
000−10,000の範囲の平均分子量を持たせる請求項8記載の方法。
トリウムを含める請求項8記載の方法。
微細骨材と一緒にする前に前記セメント質結合剤と一緒にすることを含んで成る
請求項8記載の方法。
セメント質結合剤にこのセメント質結合剤の製造中に導入する請求項13記載の
方法。
セメント質結合剤と一緒にする前に前記微細骨材と一緒にすることを含んで成る
請求項8記載の方法。
液として前記組成物の成分に導入することを含んで成る請求項8記載の方法。
Claims (20)
- 【請求項1】 組成物の総乾燥重量を基準にして5−25%の量で存在する
水和性セメント質結合剤を含有しかつ更に組成物中の固体の総乾燥重量を基準に
して75から95%を構成する微細骨材部分も含有していて組成物を標準的スラ
ンプ測定円錐方法で試験した時に湿った状態で本質的にゼロのスランプを示すセ
メント質組成物であって、ポリアクリル酸またはそれの塩もしくは誘導体を含ん
で成っていて500−49,000の範囲の平均分子量を有する重合体を前記組
成物に存在する前記セメント質結合剤の乾燥重量を基準にして0.01−5.0
%の範囲の使用量で更に含んで成るセメント質組成物。 - 【請求項2】 前記組成物が硬化してコンクリートメーソンリーユニットに
なっている請求項1記載の組成物。 - 【請求項3】 前記コンクリートメーソンリーユニットがブリック、ペーバ
ー、セグメンタルリテイニングウォール、パイプまたは建築用ブロックを構成し
ている請求項2記載の組成物。 - 【請求項4】 前記重合体が1,000−10,000の範囲の平均分子量
を有する請求項1記載の組成物。 - 【請求項5】 前記重合体が4000の平均分子量を有するポリアクリル酸
ナトリウムを含んで成る請求項1記載の組成物。 - 【請求項6】 脂肪酸またはそれの塩もしくは誘導体を更に含んで成る請求
項1記載の組成物。 - 【請求項7】 前記重合体が前記組成物中にセメントの乾燥量を基準にして
0.1−1.0パーセントの量で存在する請求項1記載の組成物。 - 【請求項8】 水和性セメント質組成物における白華を防止する方法であっ
て、ポリアクリル酸またはそれの塩もしくは誘導体を含んで成っていて500−
49,000の範囲の平均分子量を有する重合体を水和性セメント質結合剤と一
緒にすることを含んで成る方法。 - 【請求項9】 セメント質組成物における白華を防止する方法であって、こ
の組成物の総乾燥重量を基準にして5−25%の量で水和性セメント質結合剤を
準備するが、前記組成物は更にこの組成物中の固体の総乾燥重量を基準にして7
5から95%を構成する微細骨材部分も含有し、前記組成物を標準的スランプ測
定円錐方法で試験した時に湿った状態で本質的にゼロのスランプを示し、前記組
成物に、更に、ポリアクリル酸またはそれの塩もしくは誘導体を含んで成ってい
て500−49,000の範囲の平均分子量を有する重合体も含有させることを
含んで成る方法。 - 【請求項10】 前記組成物を硬化させてコンクリートメーソンリーユニッ
トを生じさせることを更に含んで成る請求項9記載の方法。 - 【請求項11】 前記メーソンリーユニットにブリック、ペーバー、セグメ
ンタルリテイニングウォール、パイプまたは建築用ブロックを含める請求項10
記載の方法。 - 【請求項12】 前記重合体に1,000−10,000の範囲の平均分子
量を持たせる請求項9記載の方法。 - 【請求項13】 前記重合体に4000の平均分子量を有するポリアクリル
酸ナトリウムを含める請求項9記載の方法。 - 【請求項14】 前記重合体を前記微細骨材と一緒にする前に前記セメント
質結合剤と一緒にすることを含んで成る請求項9記載の方法。 - 【請求項15】 前記重合体を前記セメント質結合剤にこのセメント質結合
剤の製造中に導入する請求項14記載の方法。 - 【請求項16】 前記重合体を前記セメント質結合剤と一緒にする前に前記
微細骨材と一緒にすることを含んで成る請求項9記載の方法。 - 【請求項17】 前記重合体を水溶液として前記組成物の成分に導入するこ
とを含んで成る請求項9記載の方法。 - 【請求項18】 脂肪酸またはそれの塩を添加することを更に含んで成る請
求項9記載の方法。 - 【請求項19】 ラテックスを添加することを更に含んで成る請求項9記載
の方法。 - 【請求項20】 前記重合体にポリアクリル酸のアルカリもしくはアルカリ
土類金属塩を含める請求項9記載の方法。
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