JP2013133261A - セメント組成物用空気連行安定型体積変化抑制剤及びセメント組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のセメント組成物用空気連行安定型体積変化抑制剤は、平均分子量200〜500のポリプロピレングリコール(A成分)、ロジン酸(B成分)、一般式(I)で示されるHLB値が8以下の化合物(C成分)、及び水を含有し、A成分とB成分とを重量比で、A成分:B成分=99.995〜99.500:0.005〜0.500、C成分をA成分とB成分の合計重量の0.005〜0.500重量%、水をA成分、B成分、C成分、水の合計重量中5〜50重量%の割合で含有し、且つ25℃において透明液状であることを特徴とする。
(化1)
R−O−(AO)n−H (I)
(Rは炭素数8〜18の炭化水素基であり、AOは炭素数2〜3のオキシアルキレン基であり、nは1〜10の整数である。)
【選択図】なし
Description
(1)平均分子量200〜500のポリプロピレングリコール(A成分)、ロジン酸(B成分)、一般式(I)で示されるHLB値が8以下の化合物(C成分)、及び水を含有し、A成分とB成分とを重量比で、A成分:B成分=99.995〜99.500:0.005〜0.500、C成分をA成分とB成分の合計重量の0.005〜0.500重量%、水をA成分、B成分、C成分、水の合計重量中5〜50重量%の割合で含有し、且つ25℃において透明液状であることを特徴とするセメント組成物用空気連行安定型体積変化抑制剤、
R−O−(AO)n−H (I)
(Rは炭素数8〜18の炭化水素基であり、AOは炭素数2〜3のオキシアルキレン基であり、nは1〜10の整数である。)
を要旨とする。
平均分子量=(56108/ヒドロキシル価)×2
1リットルのステンレス製容器に出発原料としてジプロピレングリコール(MW=116)を116gと苛性カリ1.25gを入れ、容器を密閉し攪拌しながら反応系内を窒素置換し100℃まで昇温した。反応系内を真空ポンプで減圧とした後、更に昇温を続け、内温120℃となった時点からプロピレンオキサイド(PO)の導入を開始し、反応圧力0.4MPa、反応温度140〜150℃で所定量のPOを加圧、導入し付加反応させた。所定量のPOを加圧、導入後は、同温度で2時間熟成を行い反応系内に残存するPOを完全に付加反応させ、40℃以下まで冷却した。容器から反応物を取り出し、反応物に対して約1%のキョーワード600S(協和化学製)を添加し、窒素雰囲気下で120℃、1時間吸着処理して脱触媒を行い、No.5Bろ紙(保留粒子4μm)を使用して加圧濾過しキョーワード600Sを除去し、平均分子量150、200、350、500、600の5種のPPGを得た。
(1)C成分1:ポリオキシプロピレン(4)−2−エチルヘキシルエーテルの合成
1リットルのステンレス製容器に2−エチルヘキシルアルコール(オクタノールOA:チッソ株式会社製)を134gと苛性カリ(試薬特級:関東化学株式会社製)0.5gを入れ、容器を密閉し攪拌しながら反応系内を窒素置換し100℃まで昇温した。反応系内を真空ポンプで減圧とし約15分脱水した後、更に昇温を続け、内温150℃となった時点からPOの導入を開始し、反応圧力0.4MPa、反応温度175〜185℃で4モル分のPOを加圧導入し付加反応させた。PO導入終了後は、同温度で1時間熟成を行い反応系内に残存するPOを完全に付加反応させ、40℃以下まで冷却した。容器から反応物を取り出し、酢酸(試薬特級:関東化学株式会社製)0.5gを入れて苛性カリを中和し目的とするC成分化合物のポリオキシプロピレン(4)−2−エチルヘキシルエーテルを得た。
上記ポリオキシプロピレン(4)−2−エチルヘキシルエーテルと同様の合成方法で2モル分のEOを付加反応させ、目的とするC成分化合物のポリオキシエチレン(2)−2−エチルヘキシルエーテルを得た。尚、グリフィンの式から計算されるHLB値は7.9である。
出発原料にラウリルアルコール(コノール20P:新日本理化株式会社製)を201g使用して、上記ポリオキシプロピレン(4)−2−エチルヘキシルエーテルと同様の合成方法で3モル分のPOを付加反応させ、目的とするC成分化合物のポリオキシプロピレン(3)ラウリルエーテルを得た。
出発原料にステアリルアルコール(カルコール8098:花王株式会社製)を270gと苛性カリ(試薬特級:関東化学株式会社製)0.5gを入れ、容器を密閉し攪拌しながら反応系内を窒素置換し100℃まで昇温した。反応系内を真空ポンプで減圧とし約15分脱水した後、更に昇温を続け、内温150℃となった時点からEOの導入を開始し、反応圧力0.4MPa、反応温度175〜185℃で先ず2モル分のEOを加圧導入し付加反応させた。EO導入終了後は、同温度で30分熟成を行い、次いでPOを加圧導入し4モル分のPOを付加反応させた。PO導入終了後、同温度で約1時間熟成を行い反応系内に残存するPOを完全に付加反応させ、40℃以下まで冷却した。容器から反応物を取り出し、酢酸(試薬特級:関東化学株式会社製)0.5gを入れて苛性カリを中和し目的とするC成分化合物のポリオキシエチレン(2)ポリオキシプロピレン(4)ステアリルエーテルを得た。尚、グリフィンの式から計算されるHLB値は3.0である。
出発原料にラウリルアルコール(コノール20P:新日本理化株式会社製)を201g使用して、上記ポリオキシエチレン(2)ポリオキシプロピレン(4)ステアリルエーテルと同様の合成方法で7モル分のEO、2モル分のPOを付加反応させ、目的とするC成分化合物のポリオキシエチレン(7)ポリオキシプロピレン(2)ラウリルエーテルを得た。尚、グリフィンの式から計算されるHLB値は10.1である。
A成分化合物のPPGに、B成分であるロジン酸(中国ロジンX:荒川化学工業株式会社製)を加え、60℃で透明均一に溶解した後、40℃以下まで冷却した。次いでC成分化合物のポリオキシアルキレンアルキルエーテルを添加して均一に溶解した後、水を混合して目的とする空気連行安定型体積変化抑制剤を得た。各空気連行安定型体積変化抑制剤の組成および調製した空気連行安定型体積変化抑制剤の25℃での外観を表1に示す。
表1に組成を示した空気連行安定型体積変化抑制剤(薬剤)を用い、表2に示すコンクリート調合条件1を基本に、普通ポルトランドセメント3種等量混合(密度=3.16g/cm3)、細骨材及び粗骨材は表3の骨材種1を使用して環境温度20℃の室内でコンクリートを製造した。
製造方法は、強制二軸練りミキサーを使用し、セメントと細骨材をまず均一にし、次いで水および化学混和剤と空気連行安定型体積変化抑制剤を添加し、60秒間モルタルを混練した後、粗骨材を投入、90秒間混練してコンクリートを製造した。実施例、比較例、参考例のコンクリートにはAE減水剤(標準形フローリックS:株式会社フローリック社製)をセメント重量に対して1重量%となるように、コンクリートの水量と内割置換して添加した。目標スランプ値を18±2.5cm、目標空気量を4.5±1.5%に設定し、空気量調整剤として空気連行剤(AE−4(主成分ロジン酸カリウム塩型界面活性剤):株式会社フローリック社製)および/または消泡剤(トリミンDF−325(主成分ポリアルキレングリコール脂肪酸エステル):ミヨシ油脂株式会社製)を用いて目標空気量となるように調整し、コンクリートを製造した。空気連行安定型体積変化抑制剤はセメントに対して有効分換算で1重量%となるように予め水量に内割置換して添加した。
上記試験でのコンクリートは、空気連行安定型体積変化抑制剤の種類毎にミキサーを洗浄し、バッチ毎にはミキサーを洗浄せずに連続して3バッチコンクリートを製造した。1バッチ目は、空気連行安定型体積変化抑制剤を添加したコンクリートとし、2バッチ目は、空気連行安定型体積変化抑制剤を添加していないコンクリートを製造し,3バッチ目は1バッチ目と同様とし、バッチ毎のコンクリート混練直後、30分後、60分後の空気量、スランプ値を測定し、コンクリート混練直後のフレッシュコンクリート試験結果(空気量、スランプ値)から、前バッチの薬剤添加による影響を確認した。結果を表4に示す。
フレッシュコンクリート試験として、得られたコンクリートの空気量(混練直後、30分、60分後)、スランプ値を以下の方法に準拠し測定した。
空気量 : JIS A 1128:2005
スランプ: JIS A 1101:2005
すなわち、本発明のセメント組成物用空気連行安定型体積変化抑制剤は、透明液状の非危険物で、分散性の観点から空気連行性にムラが生じる虞がなく、バッチ毎での空気量、スランプ値の顕著なバラツキや前バッチに添加した薬剤の影響を受けないことから、製造上の管理に関する手間が省け、ベースコンクリートと同程度の空気連行剤、消泡剤の添加量で、所望のフレッシュ性状を有するセメント組成物を得られることが認められた。
上記例示した空気連行安定型体積変化抑制剤(薬剤)を用い、表2に示すコンクリート調合条件2を基本に、普通ポルトランドセメント3種等量混合(密度=3.16g/cm3)、細骨材及び粗骨材は表3に示す骨材種2を使用して、前述した製造方法と同様の方法でコンクリートを1バッチ製造した。尚、ミキサーは空気連行安定型体積変化抑制剤の種類毎に毎回洗浄した。
コンクリート混練直後の空気量、スランプ値を測定し、骨材種1、調合条件1を用いた先の実施例1、2、比較例1、2、参考例1のフレッシュコンクリート試験結果と対比し、骨材種・調合条件の違いによる影響を確認した。結果を先の実施例1、2、比較例1、2及び参考例1の1バッチ目の結果とともに表5に示す。
すなわち、本発明のセメント組成物用空気連行安定型体積変化抑制剤は、セメント組成物に使用する骨材・調合条件が変わっても、セメント組成物のフレッシュ性状は安定しており、空気連行剤、消泡剤の煩雑な添加量決定作業を軽減できることが認められた。
表1に組成を示した空気連行安定型体積変化抑制剤(薬剤)を用い、表2に示すコンクリート調合条件1を基本に、普通ポルトランドセメント3種等量混合(密度=3.16g/cm3)、細骨材及び粗骨材は表3の骨材種1を使用して、前述した製造方法と同様の方法でコンクリートを1バッチ製造した。尚、ミキサーは空気連行安定型体積変化抑制剤の種類毎に毎回洗浄した。
空気連行安定型体積変化抑制剤はセメントに対して有効分換算で0.5、1.0、3.5重量%となるように予めコンクリートの水量と置換して添加した。
コンクリート混練直後、30分後、60分後の空気量およびスランプ値を測定し、先の実施例1、2及び比較例1、2、参考例1の1バッチ目のコンクリート混練直後、30分後、60分後の空気量、スランプ値の結果とあわせて表6に示す。
すなわち、本発明のセメント組成物用空気連行安定型体積変化抑制剤は、安定した量および品質の空気泡の連行により、セメント組成物中の空気連行量を、練り混ぜ直後から施工時まで維持できることが認められた。
実施例1、2、5〜10、比較例1、2、5〜12で得られたコンクリートを用いて、以下の方法により気泡間隔係数測定、乾燥収縮試験、凍結融解試験を行った。結果を表7に示す。
起泡間隔係数は、ASTM C 457−98に準拠してリニアトラバース法にて測定した。ミキサー排出後の実施例1、2、5〜10、比較例1、2、5〜12の各コンクリートをφ10×20cmの鋼製型枠に採取し、注水24時間後に脱形した。脱形後直ちに4週間20℃の水に浸漬し、高さ方向10cmから上下1cmをカットし検体とした。尚、一般に起泡間隔係数が250μm以下であると、耐凍害性が良好とされている。
乾燥収縮試験はJIS A 1129:2001に準拠して行った。実施例1、2、5〜10、比較例1、2、5〜12の各コンクリート打設後、直ちに10×10×40cmの供試体を作成し、24時間後に脱型を行い、刻線を引いた後、20℃の水中で1週間養生を行い、その後、20℃、60%RHの恒温恒湿室で保存し乾燥収縮率の測定を行った。尚、各コンクリートの乾燥材齢13週における乾燥収縮率およびベースコンクリート(参考例3)に対する収縮低減率(%)である。
凍結融解試験はJIS A 1148:2001(A法)に準拠して行った。実施例1、2、5〜10、比較例1、2、5〜12の各コンクリート打設後、直ちに10×10×40cmの供試体を作成し、24時間後に脱型を行い、20℃の水中で4週間養生を行い、300サイクル(c)凍結融解試験を行い、耐久性指数を求めた。尚、一般にセメント組成物の耐久性指数は60%以上であると、耐凍害性が良好とされている。
すなわち、本発明のセメント組成物用空気連行安定型体積変化抑制剤は、安定した品質の空気が連行され、体積変化を抑制する効果、耐凍害性にも優れるセメント組成物が得られることから、クラック発生の抑制、それに伴う透水性の低減にも繋がり、結果として本発明のセメント組成物による構造物の耐久性向上を図れることが判明した。
Claims (2)
- 平均分子量200〜500のポリプロピレングリコール(A成分)、ロジン酸(B成分)、一般式(I)で示されるHLB値が8以下の化合物(C成分)、及び水を含有し、A成分とB成分とを重量比で、A成分:B成分=99.995〜99.500:0.005〜0.500、C成分をA成分とB成分の合計重量の0.005〜0.500重量%、水をA成分、B成分、C成分、水の合計重量中5〜50重量%の割合で含有し、且つ25℃において透明液状であることを特徴とするセメント組成物用空気連行安定型体積変化抑制剤。
(化1)
R−O−(AO)n−H (I)
(Rは炭素数8〜18の炭化水素基であり、AOは炭素数2〜3のオキシアルキレン基であり、nは1〜10の整数である。) - 請求項1記載のセメント組成物用空気連行安定型体積変化抑制剤を含有するセメント組成物。
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