JP2004131322A - 水硬性組成物用分散剤 - Google Patents

水硬性組成物用分散剤 Download PDF

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Abstract

【課題】性能が温度変化の影響を受けにくく、優れた作業性及び充填性を付与できる、特に超高強度コンクリートに好適な水硬性組成物用分散剤を提供する。
【解決手段】アルキレンオキサイド平均付加モル数が特定範囲にあるポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート系単量体(a)と特定の不飽和単量体(b)とを構成単位として含む共重合体の2種を、それぞれのアルキレンオキサイドの平均付加モル数及び(a)と(b)の合計に対する(b)の酸型換算重量%の積が特定関係となるように用いて水硬性組成物用分散剤とする。
【選択図】 なし

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水硬性組成物用分散剤に関する。特に、超高強度コンクリートの作業性を改善する水硬性組成物用分散剤及び該分散剤を含有する超高強度コンクリート成形体並びにその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、水/水硬性粉体比が30%以下の超高強度コンクリートは、主として研究レベルでの検討が進められてきたが、近年、シリカヒュームセメント等の水硬性粉体の品質の向上に伴ない、水/水硬性粉体比が20%以下の超高強度コンクリートが実用レベルで提供されつつある。
【0003】
水/水硬性粉体比が20%以下の超高強度コンクリートは、600kg/mを越える水硬性粉体、細骨材及び粗骨材を含む配合物を少量の水で混練しなければならないため、これに適した水硬性粉体用分散剤を使用することが不可欠である。しかし、このような超高強度コンクリートに適した分散剤については、ほとんど開示されていないのが現状である。
【0004】
特許文献1には、特定の構造を有するポリアルキレングリコール付加ポリカルボン酸系分散剤により、水/水硬性粉体比が10〜30%の超高強度コンクリートの作業性や充填性を改善する技術が開示されている。
【0005】
また、特許文献2には、(超)早強セメントを主体とする水セメント比32%以下のコンクリートに市販のポリカルボン酸系分散剤を使用してスランプロスを改善することが試みられている。
【0006】
また、特許文献3には、オキシエチレン鎖の異なる共重合体混合物を使用することで、高い減水率及びスランプ保持性に優れたセメント混和剤が得られることが開示されている。
【0007】
【特許文献1】
特開平6−191918号公報
【特許文献2】
特開平7−304014号公報
【特許文献3】
特開平9−286645号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の水硬性粉体用分散剤は、温度により分散力が変動し、年間を通じて安定した作業性や施工性を得ることができないという課題があった。超高強度コンクリートでは、水硬性粉体用分散剤の使用量が、水/水硬性粉体比が40%前後の通常のコンクリートに比べて多いため、その分散性の温度依存性の影響は極めて大きい。具体的には、冬期には水硬性粉体用分散剤の分散性が低下し、同じ混練時間で排出すると、排出後も分散が進行し過分散に陥り、コンクリート系の材料分離抵抗性が著しく低下してブリージングが生じたり、振動締め固めの際に水路が発生するといった問題が生じる。逆に、夏期は、混練中に分散力が低下し、排出後のコンクリート系の流動性が著しく低下する場合がある。かかる場合、型枠へのコンクリートの充填性が悪化したり、振動締め固めをしても表面に気泡が残り美観が悪化するという問題が生じる。
【0009】
このような超高強度コンクリートの問題に対しては、前記特許文献1〜3の技術では十分な対応ができない。
【0010】
以上の状況に鑑み、本発明は、特に水/水硬性粉体比が低い超高強度コンクリートについて、年間を通じて、従来以上の作業性及び充填性を付与できる水硬性組成物用分散剤を提供することを課題とする。さらに、かかる課題を解決した上で、さらに、水/水硬性粉体比が小さい超高強度コンクリートの粘性を抑制して良好な充填性を確保することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記一般式(1)で示される単量体(a)〔以下、単量体(a)という〕由来の構造単位と、下記一般式(2−1)で示される単量体及び下記一般式(2−2)で示される単量体から選ばれる単量体(b)〔以下、単量体(b)という〕由来の構造単位とを有する第1、第2の共重合体を含有し、
第1の共重合体におけるアルキレンオキサイドの平均付加モル数[n]及び(a)と(b)の合計に対する(b)の酸型換算重量%(x)の積[n]*xと、第2の共重合体におけるアルキレンオキサイドの平均付加モル数[n]及び(a)と(b)の合計に対する(b)の酸型換算重量%(x)の積[n]*xとの差の絶対値が20以上であり、且つ
[n]及び[n]が共に2以上110未満の範囲にあり、x及びxが共に2重量%超35重量%未満の範囲にある、
水硬性組成物用分散剤に関する。
【0012】
【化4】
Figure 2004131322
【0013】
〔式中、
11、R12:水素原子又は−CH
13:水素原子又は−COO(AO)11
X:水素原子又は炭素数1〜18のアルキル基
n:1以上の整数
p:0〜2の数
を示す。〕
【0014】
【化5】
Figure 2004131322
【0015】
〔式中、
21、R22、R23:同一でも異なっていても良く、水素原子、−CH又は(CHCOOM22であり、−CH又は(CHCOOM22はCOOM21又は他の(CHCOOM22と無水物を形成していてもよく、その場合、それらの基のM21、M22は存在しない。
21、M22:水素原子、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム基、アルキルアンモニウム基又は置換アルキルアンモニウム基
r:0〜2の数
を示す。〕
【0016】
【化6】
Figure 2004131322
【0017】
〔式中、
31:水素原子又はメチル基
Z:水素原子、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム基、アルキルアンモニウム基又は置換アルキルアンモニウム基
を示す。〕。
【0018】
また、本発明は、上記本発明の水硬性組成物用分散剤を含有する水硬性組成物、及び該水硬性組成物を成形した水硬性組成物成形体に関する。
【0019】
【発明の実施の形態】
水/水硬性粉体比35%以下の超高強度コンクリート(以下、単に超高強度コンクリートということがある)を短時間で混練するには、強い分散力を有する単量体(a)と、単量体(b)との共重合体(以下、PAGエステル系共重合体ということがある)を含有するセメント分散剤を使用することが必要である。
【0020】
その際、水硬性粉体用分散剤の分散性及び分散保持性を向上し、温度依存性を安定させるには、従来の水硬性粉体用分散剤のように単一構造のものを単独成分で使用する方法では対応できない。
【0021】
本発明者等は、構造パラメータとして、PAGエステル系共重合体におけるアルキレンオキサイドの平均付加モル数[n]、単量体(a)と単量体(b)の合計重量に対する単量体(b)の酸型換算重量%xの積[n]*xに着目し、積[n]*xの異なるPAGエステル系共重合体の組合わせを種々検討した結果、2≦[n]<110を具備した上で、積[n]*xが特定の関係にある組合わせが、分散力及び分散保持性の温度依存性が小さく、性能が安定していることが明らかとなった。以下、単量体(a)、単量体(b)と[n]*xについて詳述する。
【0022】
<単量体(a)>
超高強度コンクリートの型枠への充填性を確保するため、混練後の粘性を抑制する必要があり、そのためには、単量体(a)の付加モル数nは1以上の整数であり、好ましくは1≦n<110、より好ましくは2≦n<110である。
【0023】
本発明では、第1、第2の共重合体におけるアルキレンオキサイドの平均付加モル数[n]及び[n]が共に2以上110未満の範囲にある。[n]及び[n](まとめて[n]と表記する)の範囲は、5≦[n]<100が好ましく、5≦[n]≦75がより好ましく、5≦[n]≦50がさらに好ましく、5≦[n]≦40がさらにより好ましく、5≦[n]≦30がさらに好ましく、5≦[n]≦25が特に好ましい。通常、このような平均付加モル数の範囲は、単量体(a)として、平均付加モル数nが2以上110未満の範囲のものを使用することで達成される。単量体(a)のnは、好ましくは5≦n<110である。分散性の点で、5≦nの単量体(a)が共重合体を構成する単量体中60重量%以上、更に90重量%以上、特に100重量%であることが好ましい。
【0024】
[n]及び[n]が共に2以上110未満の範囲にある限り、単量体(a)の構造を有し、nが2未満又は110を超える単量体を併用することもできるが、nが2未満又は110以上の単量体の比率は、共重合体を構成する単量体中20重量%以下、更に10重量%以下、特に0重量%であることが好ましい。
【0025】
また、本発明では、単量体(a)を一種又は二種以上併用することができる。何れの場合も、[n]及び[n]は共に上記の範囲にある。第1、第2の共重合体において、単量体(a)としてアルキレンオキサイドの平均付加モル数nが単一ピークの分布を有する単量体だけを用いる場合、当該ピークのnを[n]又は[n]とする。また、単量体(a)としてnの異なる複数の単量体を用いる場合、即ち、nが異なるk種の単量体を用いる場合は、各単量体の平均付加モル数を[(n](i=1、2…k)、[(n]の単量体の共重合モル%をtとしたとき、共重合体の平均付加モル数[n]又は[n]は、以下の式で定義される。
[n]≡Σ[(n]t/Σt
式(1)中のAOは、同一でも異なっていても良く、異なる場合はランダム付加でも、ブロック付加でも良いが、好ましくは、全てエチレンオキサイドであることである。
【0026】
単量体(a)の具体例として、メトキシポリエチレングリコール、メトキシポリプロピレングリコール、エトキシポリエチレンポリプロピレングリコール等の片末端低級アルキル基封鎖ポリアルキレングリコールと(メタ)アクリル酸とのエステル化物や、(メタ)アクリル酸へのエチレンオキシド、プロピレンオキシド付加物が挙げられ、好ましくはメトキシポリエチレングリコールと(メタ)アクリル酸とのエステル化物である。
【0027】
<単量体(b)>
単量体(b)は式(2−1)で表される単量体及び式(2−2)で表される単量体から選ばれる。式(2−1)で表される単量体として、(メタ)アクリル酸、クロトン酸等の不飽和モノカルボン酸系単量体、マレイン酸、イタコン酸、フマル酸等の不飽和ジカルボン酸系単量体、又はこれらの塩、例えばアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、アミン塩等が挙げられ、好ましくは、(メタ)アクリル酸又はこれらのアルカリ金属塩である。また、式(2−2)で表される単量体として、(メタ)アリルスルホン酸又はこれらの塩、例えばアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、アミン塩等が挙げられる。
【0028】
単量体(b)は、共重合体の分子量制御の観点より、式(2−1)、式(2−2)で表される単量体のみ、又は式(2−1)及び式(2−2)で表される単量体の混合物が好ましく、式(2−1)で表される単量体のみから選ばれるのが更に好ましく、最も好ましいのは、メタクリル酸を選ぶことである。
【0029】
<第1、第2の共重合体>
本発明では、上記単量体(a)由来の構造と単量体(b)由来の構造とを構成単位として含む第1、第2の共重合体が使用される。
【0030】
本発明では、第1の共重合体における単量体(a)の平均付加モル数[n]及び単量体(a)と単量体(b)の合計に対する単量体(b)の酸型換算重量%xの積[n]*xと、第2の共重合体におけるアルキレングリコールの平均付加モル数[n]及び単量体(a)と単量体(b)の合計に対する単量体(b)の酸型換算重量%xの積[n]*xとの差の絶対値(以下、Δn*xと表記する)が20以上である。すなわち、本発明では、単量体(a)由来の構造単位と単量体(b)由来の構造単位とを有する第1の共重合体と、単量体(a)由来の構造単位と単量体(b)由来の構造単位とを有し、第1の共重合体とは[n]及びxの少なくとも一方が異なる第2の共重合体が用いられる。
【0031】
さらに、Δn*xは、30以上が好ましく、50以上がより好ましく、100以上がさらに好ましく、130以上がさらにより好ましく、150以上が特に好ましい。Δn*xはあまり大きいと、両者の機能の相乗効果が低下し、分散性及び分散保持性がむしろ低下するので、Δn*xは1000以下であることが好ましく、700以下であることがより好ましく、500以下であることがさらに好ましい。
【0032】
また、[n]及び[n]は、同一でも異なっていてもよいが、セメントの種類に対する分散性及び分散保持性の安定性を考慮すると、|[n]−[n]|≧2がより好ましく、|[n]−[n]|≧5がさらに好ましく、|[n]−[n]|≧10が更に好ましい。
【0033】
また、x及びxは、同一でも異なっていてもよく、それぞれ2重量%超35重量%未満の範囲にあり、更に5重量%以上35重量%未満、特に5重量%以上30重量%未満の範囲にあることが、分散性と分散保持性のバランスの点から好ましい。
【0034】
[n]*xと[n]*xとはどちらが大きくてもよいが、便宜上、[n]*x>[n]*xとすると、このとき、150≦[n]*x≦1000が好ましく、180≦[n]*x≦700がより好ましく、200≦[n]*x≦700がさらに好ましく、200≦[n]*x≦500がさらにより好ましく、300≦[n]*x≦500が特に好ましい。この範囲の[n]*xに対して、Δn*xが20以上となる第2の共重合体を用いる。
【0035】
第1、第2の共重合体を構成する単量体混合物中の単量体(a)と単量体(b)の合計量は50重量%以上、更に80重量%以上、特に100重量%が好ましい。単量体(a)と単量体(b)以外の共重合可能な単量体として、アクリロニトリル、(メタ)アクリル酸アルキルエステル、(メタ)アクリルアミド、スチレンスルホン酸等が挙げられる。
【0036】
本発明に係る共重合体は、公知の方法で製造することができる。例えば、特開平11−157897号公報の溶液重合法が挙げられ、水や炭素数1〜4の低級アルコール中、過硫酸アンモニウム、過酸化水素等の重合開始剤存在下、要すれば、亜硫酸ナトリウムやメルカプトエタノール等を添加し、50〜100℃で0.5〜10時間反応させればよい。
【0037】
本発明の共重合体は、重量平均分子量(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法/標準物質ポリスチレンスルホン酸ナトリウム換算/水系)が10,000〜100,000、特に10,000〜50,000の範囲が好ましい。
【0038】
本発明において、第1、第2の共重合体の両者全体の[n]の平均値nAVは、コンクリートの粘性の観点から、40以下が好ましく、30以下がより好ましく、25以下がさらに好ましい。例えば、第1、第2の共重合体を、第1/第2=W/Wの重量%(合計は100重量%)で混合した場合、該混合物の全体の[n]の平均値nAVは、以下の式で定義される。
AV≡〔[n]×(M)+[n]×(M)〕/〔M+M
ここで、Mは、第1の共重合体W(g)中の単量体(a)の共重合モル数であり、Mは、第2の共重合体W(g)中の単量体(a)の共重合モル数である。
【0039】
なお、本発明では、第1、第2の共重合体として、それぞれ単量体(a)、(b)から構成される共重合体を2種以上使用することもできる。例えば、第1の共重合体として、[n]がXの共重合体Xと[n]がYの共重合体Yを用い、第2の共重合体として、[n]がZの共重合体Zを併用できる。この場合、第1、第2の共重合体の組み合わせの少なくとも1つにおいて、本発明のΔn*xを満たせば良く、他の共重合体は本発明の効果を損なわない範囲で使用される。好ましくは、用いる全ての第1、第2の共重合体同士で本発明のΔn*xを満たすことである。
【0040】
<水硬性組成物用分散剤>
本発明の分散剤において、第1の共重合体と第2の共重合体の重量比は、第1/第2=5/95〜95/5が好ましく、第1/第2=15/85〜85/15がより好ましく、第1/第2=25/75〜75/25がさらに好ましく、第1/第2=30/70〜70/30が特に好ましい。特に、水硬性組成物の分散性を改善するためには、n*xが大きい方の共重合体を多く用いることが好ましい。
【0041】
また、本発明の分散剤において、第1の共重合体と第2の共重合体の合計の含有量は、固形分で50重量%以上が好ましく、特に80〜100重量%、更に90〜100重量%が好ましい。
【0042】
なお、本発明の分散剤では、本発明の性能を損なわない範囲で、別途合成したアルキレンオキサイド平均付加モル数が110以上のポリカルボン酸系共重合体、典型的にはPAGエステル系共重合体を使用することができるが、その割合は、コンクリートの粘性の点から、第1の共重合体及び第2の共重合体の合計に対して20重量%以下、更に10重量%以下、特に5重量%以下である。
【0043】
本発明の分散剤が良好に機能する水硬性組成物は、水、セメント、骨材を含有するモルタル又はコンクリートである。セメントとして、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメントが挙げられ、特に早強ポルトランドセメントが好ましい。
【0044】
また、骨材のうち、細骨材は山砂、陸砂、川砂、砕砂が好ましく、粗骨材は山砂利、陸砂利、川砂利、砕石が好ましい。用途によっては、軽量骨材を使用してもよい。なお、骨材の用語は、「コンクリート総覧」(1998年6月10日、技術書院発行)による。
【0045】
特に水/水硬性粉体比(W/PやW/C)の低い範囲、例えば水/水硬性粉体比が40重量%以下、更に5〜40重量%、より更に5〜30重量%、特に5〜20重量%では、標準粒度分布の細骨材と同等の流動性を維持するために、細骨材として、粒度分布が、JIS A 1102で用いられる呼び寸法0.3mmのふるいの通過率(以下、0.3mm通過率という)が1重量%以上10重量%未満で、かつ、粗粒率が2.5〜3.5である細骨材(以下、細骨材Aという)が好ましい。
【0046】
細骨材Aは、より好ましくは、0.3mmを超えるふるい呼び寸法における通過率が標準粒度分布の範囲内にあることである。
【0047】
本発明において、細骨材Aの0.3mm通過率は、水硬性組成物の流動性の点から、10%未満が好ましく、より好ましくは9%以下、さらに好ましくは7%以下である。水硬性組成物の材料分離抵抗性の点から、0.3mm通過率は1%以上が好ましく、より好ましくは3%以上、さらに好ましくは5%を超えていることである。
【0048】
従って、流動性維持と材料分離抵抗性の観点から、0.3mm通過率は1%以上10%未満が好ましく、より好ましくは3%以上9%以下、更に好ましくは5%超7%以下である。
【0049】
以上の要件に加え、細骨材Aは、粗粒率(JIS A0203−3019)が2.5〜3.5であることが好ましく、より好ましくは2.6〜3.3で、更に好ましくは2.7〜3.1である。
【0050】
粗粒率が2.5以上では、コンクリートの粘性が低減され、粗粒率が3.5以下では、材料分離抵抗性も良好となる。
【0051】
さらに、細骨材AのJIS A 1102で用いられる呼び寸法0.3mmを超えるふるいの通過率が、JIS A 5308付属書1表1の砂の標準粒度の範囲内であることが好ましい。より好ましくは、呼び寸法0.15mmのふるいの通過率が2重量%未満であり、更に好ましくは1.5重量%未満である。ただし、材料分離抵抗性の観点から、0.5重量%以上であることが好ましい。呼び寸法0.3mmを超えるふるいについては、1つ以上の呼び寸法で、通過率が標準粒度の範囲内にあればよいが、好ましくは全部について標準粒度の範囲内にあることである。
【0052】
細骨材Aとしては、上記の粒度分布と粗粒率を満たす限り、砂、砕砂等、公知のものを適宜組み合わせて使用できる。本発明に使用できる細骨材としては、中国福建省ミン江等、特定地域の川砂が挙げられる。細孔が少なく、吸水性が低く、同じ流動性を付与するのに少量の水でよい点から、海砂よりも川砂、山砂、砕砂が好ましい。また、細骨材Aは、絶乾比重(JIS A 0203:番号3015)が2.56以上であることが好ましい。
【0053】
本発明の水硬性組成物には、セメント以外の水硬性粉体として、高炉スラグ、フライアッシュ、シリカヒューム等が含まれてよく、また、非水硬性の石灰石微粉末等が含まれていてよい。セメントと混合されたシリカヒュームセメントや高炉セメントを用いてもよい。以下、水硬性組成物に水硬性粉体と非水硬性粉体が含まれる場合は、全てを一括して水硬性粉体と呼ぶ。
【0054】
セメント以外の水硬性粉体としては、水硬性組成物の混練後の流動性の観点から、シリカヒュームが含まれることがより好ましい。
【0055】
本発明の分散剤は、超高強度コンクリート等、水/水硬性粉体比が低い水硬性組成物に好適に用いられる。水硬性組成物の水/水硬性粉体比は、水硬性組成物の混練性と強度発現性の観点から、40重量%以下が好ましく、更に5重量%≦水/水硬性粉体比≦40重量%が好ましく、5重量%≦水/水硬性粉体比≦30重量%がより好ましく、5重量%≦水/水硬性粉体比≦20重量%が特に好ましい。
【0056】
シリカヒュームが含まれる水硬性組成物については、混練性と強度発現性の観点から、セメント/シリカヒューム重量比が97/3〜80/20、更に95/5〜85/15であり、且つ400≦セメント+シリカヒューム≦1300(kg/m)、更に500≦セメント+シリカヒューム≦900(kg/m)であることが好ましい。さらに、強度発現性を考慮すると、10≦水/(セメント+シリカヒューム)×100≦20(重量%)であることが好ましい。
【0057】
特に、強度発現性を考慮すると、以上の条件中のセメントが早強セメントであることが最も好ましい。
【0058】
かかる水硬性組成物による成形体としては、カルバート、側溝、セグメント等の振動成形製品やポール、パイル、ヒューム管等の遠心成形製品が挙げられ、本発明の分散剤を使用することにより、年間を通じて良好な施工性と優れた強度及び耐久性を獲得することができる。
【0059】
水/水硬性粉体比が20重量%以下の超高強度コンクリートを用いた遠心成形の好ましい条件としては、スランプ値が10cm以下、好ましくは5cm以下、更に2cm以下が好ましい。スランプ値が10cm以下であると型枠への充填性及び成形性が良く、内面の落下やダレが防止され、内面の平滑性も良好となる。
【0060】
かかる超高強度コンクリートの遠心成形条件としては、2〜40Gで13〜40分程度必要であり、例えば、2〜5Gで5〜15分、中速10〜20Gで3〜10分、高速30〜40Gで5〜15分が挙げられ、特に通常よりも低速時間を長くする条件が好ましい。
【0061】
このような条件で遠心成形した場合の蒸気養生条件は、成形後1〜4時間前置後、10〜30℃/hrで昇温し、60〜80℃で2〜8時間保持し、自然冷却する通常の条件が用いられる。
【0062】
このような条件で遠心成形した場合に、成形後1〜3日後の強度を高めたい場合は、前置き1〜2時間、昇温20〜30℃/hr、保持70〜80℃で6〜8時間保持し、自然冷却が好ましい。また14日以降の強度を高めたい場合は、前置き3〜4時間、昇温10〜20℃/hr、保持60〜70℃で2〜4時間保持し、自然冷却する条件が好ましい。
【0063】
本発明の水硬性粉体用分散剤は、水硬性粉体に対して固形分で、0.01〜5重量%、更に0.05〜3重量%の比率で用いられることが好ましい。従って、本発明の水硬性組成物は、本発明の分散剤を水硬性粉体100重量%に対して固形分で0.01〜5重量%含有することが好ましい。
【0064】
水硬性組成物には、上記成分以外に、ノロ低減材、早強材等の各種混和材料を使用することができる。更に、公知の添加剤(材)、例えばAE剤、AE減水剤、高性能減水剤、減水剤、遅延剤、早強剤、促進剤、起泡剤、発泡剤、消泡剤、増粘剤、防水剤、防腐剤等を併用することが出来る。
【0065】
【発明の効果】
本発明によれば、分散性に優れ、しかも温度変化による分散性能の変化が少なく、年間を通じて、従来以上の作業性及び充填性を付与できる水硬性組成物用分散剤が提供される。特に、水/水硬性粉体比が低い超高強度コンクリートについてもこの効果は顕著に発現する。また、更に、本発明の分散剤は、超高強度コンクリートの粘性を抑制して良好な充填性を確保することができる。
【0066】
【実施例】
<実施例1>
《コンクリート材料》
下記のコンクリート材料を用いて表1aの配合によりコンクリートの製造に用いた。本例は、生コン/コンクリート振動成形製品用途の組成物の実施例である。なお、表1bに細骨材S1、S2の物性を示した。
W:セメント分散剤を混合した水道水
C:普通ポルトランドセメント〔太平洋セメント(株)〕、表乾比重=3.16
SFC:シリカヒュームセメント〔宇部三菱セメント(株)〕、表乾比重=3.08
BFS:高炉スラグ微粉末〔新日鉄高炉セメント(株)、エスメントスーパー60〕、表乾比重=2.89
S1:細骨材、千葉県君津産山砂、表乾比重=2.63
S2:細骨材、中国福建省ミン江産川砂、表乾比重=2.63
G:粗骨材、和歌山産砕石G2013、表乾比重=2.62
W/P:[W/(C+BFS+SFC)]×100(重量%)
s/a:[(S1+S2)/(S1+S2+G)]×100(体積%)
空気量:2%
【0067】
【表1a】
Figure 2004131322
【0068】
【表1b】
Figure 2004131322
【0069】
《セメント分散剤》
表2、3の単量体(a)、単量体(b)を用いて表2、3の共重合体を製造し、それらを表4、5の組み合わせで併用してセメント分散剤を得た。得られた分散剤を用いて、以下のようにコンクリートを製造し、各配合における分散性、分散保持性及び粘性を評価した。結果を表6〜13に示す。
【0070】
【表2】
Figure 2004131322
【0071】
*Mwは重量平均分子量である。MAAはメタクリル酸であり、MAA−Naは共重合反応後に中和度60±10%に水酸化ナトリウムで中和したことを意味する(以下同様)。
【0072】
【表3】
Figure 2004131322
【0073】
【表4】
Figure 2004131322
【0074】
*nAVは第1、第2の共重合体全体におけるnの平均値、xAVは第1、第2の共重合体全体におけるxの平均値である(以下同様)。
【0075】
【表5】
Figure 2004131322
【0076】
《コンクリート製造条件》
混練量は、30リットルとし、W/Pにより以下のように製造した。
(1)W/P=35重量%のもの
セメント分散剤と混合した水以外のコンクリート材料を60リットル強制2軸ミキサーに投入し、10秒間混練後、セメント分散剤と混合した水を投入し、90秒間混練した後、排出する。
(2)W/P=25、20、15重量%のもの
セメント分散剤と混合した水と粗骨材以外のコンクリート材料を60リットルl強制2軸ミキサーに投入し、10秒間混練後、セメント分散剤と混合した水を投入し、90秒間混練し、その後、粗骨材を投入して60秒間混練した後、排出する。
【0077】
《分散性》
コンクリートの分散性は、コンクリートの混練直後のスランプフロー値(コンクリートライブラリー93:高流動コンクリート施工指針、pp160−161、土木学会)が65±1cmとなるときに要した分散剤の水硬性粉体(P)重量に対する固形分添加率を尺度とした。数値が小さい程、分散性が良好である。このとき、初期空気量は2%以下になるように起泡連行剤(マイティAE−03:花王(株)製)と消泡剤(アンチフォームE−20:花王(株)製)で調整した。
【0078】
《分散保持性》
混練直後のスランプフロー値に対する30分後のスランプ値の混練直後のスランプフロー値に対する百分率を分散保持性の尺度とした。数値が大きいほど分散保持性が良好である。特に30分後の分散保持率が80%以上で100%以下であることが好ましい。30分後の分散保持率が80%以上であると、コンクリートの充填性が良好となり、100%以下であると、振動を加えたり遠心成形する際に粗骨材がモルタルから分離することが抑制される。
【0079】
《粘性》
上記で調製したコンクリートから目開き5mmの篩で骨材を分離して取り除いたものをモルタルとした。混練後10分経過後のモルタルを、ステンレス鋼(SUS304)を加工して作製した図1の形状の装置に、下部排出口を閉じた状態で充填し上部投入開口の面で擦り切った後、下部排出開口を開口してモルタルを自然流下させ、叙位部投入開口から目視で観察したときにモルタルの少なくとも一部に孔が確認されるまでの時間(流下時間)を測定し、粘性の尺度とした。流下時間が短いほどモルタルの粘性が低い。なお、モルタルの温度は20℃とした。
【0080】
【表6】
Figure 2004131322
【0081】
*温度は、コンクリートの温度であり、添加量は、対水硬性粉体(P)固形分重量%である(以下同様)。
【0082】
【表7】
Figure 2004131322
【0083】
【表8】
Figure 2004131322
【0084】
【表9】
Figure 2004131322
【0085】
【表10】
Figure 2004131322
【0086】
【表11】
Figure 2004131322
【0087】
【表12】
Figure 2004131322
【0088】
【表13a】
Figure 2004131322
【0089】
【表13b】
Figure 2004131322
【0090】
<実施例2>
下記のコンクリート材料を用いて表14の配合によりコンクリートの製造に用いた。本例は、コンクリート遠心成形製品用途の組成物の実施例である。
【0091】
《コンクリート材料》
W:セメント分散剤を混合した水道水
HC:早強ポルトランドセメント〔太平洋セメント(株)〕、表乾比重=3.15
SFC:シリカヒュームセメント〔宇部三菱セメント(株)〕、表乾比重=3.08
S:細骨材、千葉県君津産山砂、表乾比重=2.63
G:粗骨材、和歌山産砕石G2013、表乾比重=2.62
W/P:[W/(C+HC+SFC)]×100(重量%)
s/a:[S/(S+G)]×100(体積%)
空気量:2%
【0092】
【表14】
Figure 2004131322
【0093】
《セメント分散剤》
実施例1で得たセメント分散剤No.1〜27を用いた。それら分散剤を用いて、以下のようにコンクリートを製造し、各配合における分散性、分散保持性及び充填性を評価した。結果を表15〜17に示す。
【0094】
《コンクリート製造条件》
混練量は、30リットルとし、セメント分散剤と混合した水以外のコンクリート材料を60リットル強制2軸ミキサーに投入し、60秒間混練後、セメント分散剤と混合した水を投入し、360秒間混練した後、排出する。
【0095】
《分散性》
コンクリートの分散性は、コンクリートの排出直後のスランプ値(JIS A 1101)が8〜8.3cmとなるときに要した分散剤の水硬性粉体(P)重量に対する固形分添加率を尺度とした。数値が小さい程、分散性が良好である。このとき、初期空気量は2%以下になるように起泡連行剤(マイティAE−03:花王(株)製)と消泡剤(アンチフォームE−20:花王(株)製)で調整した。
【0096】
《分散保持性》
混練直後のスランプフロー値に対する15分後のスランプ値の混練直後のスランプ値に対する百分率(保持率)を分散保持性の尺度とした。
【0097】
《充填性》
遠心成形用超高強度コンクリートは、スランプ値を10cm以下に抑えることが好ましいため、W/C(W/P)は単位水量を低減して調整する。そのため、分散性が小さいと混練が不足してスランプが経時増大する傾向にある。スランプが10cmを超えると、コンクリートが極めて高粘性の流動体となり型枠内の鉄筋間を粗骨材が通過できず充填不良が生じる。そこで、充填性について以下の評価を行った。
(1)上部投入開口30cm、下部排出開口7cmのプラスチック漏斗(上部投入開口面から下部排出開口面までの距離23cm)を、直径20cm×長さ30cmの遠心力成形型枠の上側面の直径10cmの開口に設置する(図2参照)。
(2)混練直後から15分後のコンクリート15kgを、ハンドスコップで10回に分けて漏斗上口から投入し、投入したコンクリートを、JIS A 1101に規定の突き棒で軽く突きながら、全量を投入する。
(3)コンクリートが全て型枠に投入されるまでの時間を計測し、以下の基準で評価した。
【0098】
(評価基準)
○:投入したコンクリート全量が1分以内で型枠内に投入される。
△:投入したコンクリート全量が1分超2分以内に型枠内に投入される。
×:投入したコンクリートが2分を超えて漏斗内に残る。
【0099】
【表15】
Figure 2004131322
【0100】
【表16】
Figure 2004131322
【0101】
【表17】
Figure 2004131322

【図面の簡単な説明】
【図1】実施例で粘性の評価のための流下時間の測定に用いた装置を示す概略図
【図2】実施例で充填性の評価のための投入時間の測定に用いた装置を示す概略図
【符号の説明】
1…上部投入開口
2…下部排出開口

Claims (8)

  1. 下記一般式(1)で示される単量体(a)由来の構造単位と、下記一般式(2−1)で示される単量体及び下記一般式(2−2)で示される単量体から選ばれる単量体(b)由来の構造単位とを有する第1、第2の共重合体を含有し、
    第1の共重合体におけるアルキレンオキサイドの平均付加モル数[n]及び(a)と(b)の合計に対する(b)の酸型換算重量%(x)の積[n]*xと、第2の共重合体におけるアルキレンオキサイドの平均付加モル数[n]及び(a)と(b)の合計に対する(b)の酸型換算重量%(x)の積[n]*xとの差の絶対値が20以上であり、且つ
    [n]及び[n]が共に2以上110未満の範囲にあり、x及びxが共に2重量%超35重量%未満の範囲にある、
    水硬性組成物用分散剤。
    Figure 2004131322
    〔式中、
    11、R12:水素原子又は−CH
    13:水素原子又は−COO(AO)11
    X:水素原子又は炭素数1〜18のアルキル基
    n:1以上の整数
    p:0〜2の数
    を示す。〕
    Figure 2004131322
    〔式中、
    21、R22、R23:同一でも異なっていても良く、水素原子、−CH又は(CHCOOM22であり、−CH又は(CHCOOM22はCOOM21又は他の(CHCOOM22と無水物を形成していてもよく、その場合、それらの基のM21、M22は存在しない。
    21、M22:水素原子、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム基、アルキルアンモニウム基又は置換アルキルアンモニウム基
    r:0〜2の数
    を示す。〕
    Figure 2004131322
    〔式中、
    31:水素原子又はメチル基
    Z:水素原子、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム基、アルキルアンモニウム基又は置換アルキルアンモニウム基
    を示す。〕
  2. 水と、セメントと、骨材とを含有する水硬性組成物に用いられる請求項1記載の水硬性組成物用分散剤。
  3. さらに、シリカフュームを含有する水硬性組成物に用いられる請求項2記載の水硬性組成物用分散剤。
  4. 水硬性組成物のセメント/シリカヒューム重量比が97/3〜80/20であり、且つ400≦セメント+シリカヒューム≦1300(kg/m)である、請求項4記載の水硬性組成物用分散剤。
  5. 水/水硬性粉体比が40重量%以下の水硬性組成物に用いられる請求項1〜4いずれか記載の水硬性組成物用分散剤。
  6. セメントが早強セメントである請求項1〜5いずれか記載の水硬性組成物用分散剤。
  7. 請求項1〜6のいずれか記載の水硬性組成物用分散剤を含有する水硬性組成物。
  8. 請求項7記載の水硬性組成物を成形した水硬性組成物成形体。
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