JP2016216337A - 水硬性物質の微粉砕用添加剤、及び該添加剤含有水硬性材料組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】セメント製造の粉砕工程において、粉砕時間とエネルギーコストの減少を目的として粉砕助剤が使用されるが、1)粉砕効率が不足し粉末度の大きなセメントが得られにくい、2)得られるセメントのスラリーの流動性が低い、3)得られるセメントの硬化体強度の増進性が小さい、以上の3つの課題を同時に解決することができる水硬性物質の微粉砕用添加剤、及び該添加剤を含有する水硬性材料組成物を提供する。【解決手段】A成分として特定の水溶性ビニル共重合体、B成分としてエチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール及びグリセリンの中から選ばれる一つ又は二つ、C成分として特定のポリアルキレングリコールモノアルキルエーテル、以上のA〜Cの3成分を特定割合で含有するものを水硬性物質の微粉砕用添加剤として用いた。【選択図】なし
Description
本発明は、水硬性物質の微粉砕用添加剤、及び該添加剤含有水硬性材料組成物に関する。
従来、ポルトランドセメントクリンカー、アルミナセメントクリンカー、高炉スラグ、石膏等の水硬性物質を微粉砕して種々の水硬性材料が製造されている。セメント工場では、例えばポルトランドセメントは、ポルトランドセメントクリンカーに所定量の石膏を加え、粉砕して製造される。また、高炉スラグ微粉末は、粗粉粒子の高炉スラグを微粉砕して製造される。その際、粉砕効率の向上を目的として粉砕助剤が使用される。すなわち、粉砕時間とエネルギーコストの減少を目的として粉砕助剤が使用される。
セメントの粉砕助剤として、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセリン等のジオール類やトリオール(例えば特許文献1〜3参照)を使用する技術が開示されている。また、アルカノールアミン類(例えば特許文献1〜5参照)を使用する技術等が既に開示されている。更には、粉砕効率だけでなく、セメントの強度発現性を増進させることを目的とした技術(例えば特許文献4〜6参照)も開示されている。しかしながら、これらの従来技術では、その効果において充分でないという問題がある。すなわち、ポルトランドセメントを代表とする水硬性材料の製造の粉砕工程において、粉砕効率の向上や粉砕後の水硬性材料を用いたスラリーの流動性の向上及び硬化体の強度発現性の向上に向けた更なる改善が望まれている。
本発明が解決しようとする課題は、水硬性材料、特にセメントの製造における粉砕工程において、粉砕時間とエネルギーコストの減少を目的として従来の粉砕助剤を使用した場合に、1)粉砕効率が不足し粉末度の大きなセメントが得られ難い、2)得られるセメントのスラリーの流動性が低い、3)得られるセメントの硬化体強度の増進性が小さい、以上の3つの課題を同時に、且つ充分に解決することができる水硬性物質の微粉砕用添加剤、及び該添加剤を含有する水硬性材料組成物を提供する処にある。
しかして本発明者らは、前記の課題を解決するべく研究した結果、水硬性物質の微粉砕用助剤として、特定の3成分を特定割合で含有する一液混合タイプの添加剤を用いるのが正しく好適であることを見出した。
すなわち本発明は、下記のA成分とB成分とC成分とから成り、且つ該A成分を40〜85質量%、該B成分を5〜50質量%、該C成分を1〜20質量%(合計100%)の割合で含有して成ることを特徴とする水硬性物質の微粉砕用添加剤に係る。
A成分:分子中に下記の構成単位Lを40〜60モル%、下記の構成単位Mを60〜40モル%(合計100モル%)の割合で有する質量平均分子量2000〜50000の水溶性ビニル共重合体。
構成単位L:マレイン酸から形成された構成単位及びマレイン酸塩から形成された構成単位から選ばれる一つ又は二つ以上
構成単位M:分子中に15〜80個のオキシエチレン単位で構成されたポリオキシエチレン基を有するα−アリル−ω−メチル−ポリオキシエチレンから形成された構成単位及び分子中に15〜80個のオキシエチレン単位のみ又はオキシエチレン単位とオキシプロピレン単位の双方で構成されたポリオキシアルキレン基を有するα−アリル−ω−ヒドロキシ−ポリオキシアルキレンから形成された構成単位から選ばれる一つ又は二つ以上。
構成単位M:分子中に15〜80個のオキシエチレン単位で構成されたポリオキシエチレン基を有するα−アリル−ω−メチル−ポリオキシエチレンから形成された構成単位及び分子中に15〜80個のオキシエチレン単位のみ又はオキシエチレン単位とオキシプロピレン単位の双方で構成されたポリオキシアルキレン基を有するα−アリル−ω−ヒドロキシ−ポリオキシアルキレンから形成された構成単位から選ばれる一つ又は二つ以上。
B成分:エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール及びグリセリンの中から選ばれる一つ又は二つ以上。
C成分:下記の化1で示される化合物
化1において、
R:炭素数12〜20の脂肪族炭化水素基
A1:分子中に合計23〜70個のオキシエチレン単位とオキシプロピレン単位とで構成され、且つ該オキシエチレン単位と該オキシプロピレン単位とがブロック状に付加したポリオキシアルキレン基を有するポリアルキレングリコールから全ての水酸基を除いた残基。
R:炭素数12〜20の脂肪族炭化水素基
A1:分子中に合計23〜70個のオキシエチレン単位とオキシプロピレン単位とで構成され、且つ該オキシエチレン単位と該オキシプロピレン単位とがブロック状に付加したポリオキシアルキレン基を有するポリアルキレングリコールから全ての水酸基を除いた残基。
本発明に係る水硬性物質の微粉砕用添加剤(以下単に本発明の添加剤という)について説明する。本発明の添加剤はA成分とB成分とC成分とから成るものである。A成分は、水硬性物質に対して吸着力が強く、耐熱性及び分散性の優れた共重合体が適する。すなわち、A成分は、分子中に構成単位Lを40〜60モル%、好ましくは、45〜55モル%、構成単位Mを60〜40モル%、好ましくは、55〜45モル%(合計100モル%)の割合で含有する質量平均分子量2000〜50000の水溶性ビニル共重合体から成る。ここで、質量平均分子量はゲル浸透クロマトグラフ法(以下単にGPC法という)で測定した質量分子量を意味する。
構成単位Lとしては、1)マレイン酸から形成された構成単位、2)マレイン酸塩から形成された構成単位、3)マレイン酸から形成された構成単位とマレイン酸塩から形成された構成単位の双方が挙げられる。ここで、マレイン酸塩から形成された構成単位としては、イ)マレイン酸のリチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属塩から形成された構成単位、ロ)マレイン酸のジエタノールアミン、トリエタノールアミン等の有機アミン塩から形成された構成単位が挙げられるが、なかでもマレイン酸のアルカリ金属塩から形成された構成単位が好ましく、マレイン酸ナトリウム塩から形成された構成単位がより好ましい。
構成単位Mとしては、1)分子中に15〜80個のオキシエチレン単位で構成されたポリオキシエチレン基を有するα−アリル−ω−メチル−ポリオキシエチレンから形成された構成単位、2)分子中に15〜80個のオキシエチレン単位で構成されたポリオキシエチレン基を有するα−アリル−ω−ヒドロキシ−ポリオキシエチレンから形成された構成単位、3)分子中に15〜80個のオキシエチレン単位とオキシプロピレン単位とで構成されたポリオキシエチレン基とポリオキシプロピレン基の双方を有するものであるα−アリル−ω−ヒドロキシ−ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンから形成された構成単位であり、ポリオキシエチレン基とポリオキシプロピレン基の結合様式はブロック状であってもランダム状であっても構わないが、結合様式はブロック状が好ましい。これらの1)〜3)のなかでも構成単位Mとしては、1)の中で分子中に20〜70個のオキシエチレン単位で構成されたポリオキシエチレン基を有するα−アリル−ω−メチル−ポリオキシエチレンが好ましい。
かかるA成分自体は公知であり、また公知の方法で合成することができる。例えば、特許登録第2541218号公報や特開2005−132955号公報等に記載されている方法を利用して合成することができるが、特に本発明が目的とする高い性能が得られ易い観点から、後者の公報に開示される合成方法を用いる方法が好ましい。すなわち、A成分としては、無水マレイン酸とアリルエーテル類の重合方法において、水や有機溶媒等の重合溶媒を用いずにバルク状態で重合して得られる共重合体をアルカリ加水分解して得られるものが好ましく、この場合、部分中和物、或は完全中和物であってもよい。また、A成分の水溶性ビニル共重合体は、質量平均分子量が2000〜50000のものであるが、3000〜40000のものが好ましい。
B成分は、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール及びグリセリンの中から選ばれるものである。いずれも粉砕助剤に使用される成分として公知であるが、本発明におけるB成分の役割は、A成分やC成分との相溶化作用、及び他の成分との相乗効果によって粉砕効率をより向上させる目的で使用する。なかでもB成分としてはジエチレングリコール、又はジエチレングリコールとエチレングリコールの混合物を使用するのが好ましく、水にも油にも溶解する粘性の低い両親媒性の液体化合物が好ましい。
本発明におけるC成分の役割は、粒子間に適度の潤滑性を付与し、同時に粉砕時及び粉砕後の空気の泡立ちを抑制する目的で使用する。C成分は、化1で示される化合物である。化1で示される化合物において、Rとしては、炭素数12〜20の脂肪族炭化水素基であり、炭素数14〜20の脂肪族炭化水素基が好ましく、更には炭素数18の脂肪族炭化水素基がより好ましい。
化1で示される化合物において、A1は分子中にオキシエチレン単位とオキシプロピレン単位とで構成され、且つ該オキシエチレン単位と該オキシプロピレン単位がブロック状に付加したポリオキシアルキレン基を有するポリアルキレングリコールから全ての水酸基を除いた残基である。A1を構成するオキシエチレン単位の繰り返し数は3〜10、オキシプロピレン単位の繰り返し数は20〜60、オキシエチレン単位の繰り返し数とオキシプロピレン単位の繰り返し数は合計で23〜70とするが、25〜60とするのが好ましい。以上説明した化1で示されるポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルは、炭素数12〜20の脂肪族アルコール1モルに対してエチレンオキサイド及びプロピレンオキサイドの付加モル数が合計23〜70モルであり、ブロック状に付加させる公知の方法により合成することができる。なお、エチレンオキサイド及びプロピレンオキサイドをランダム状に付加させた場合には本発明が目的とする性能が得られない。
以上説明した本発明の添加剤は、A成分とB成分とC成分とから成るものである。A成分とB成分とC成分の含有割合はA成分40〜85質量%、B成分5〜50質量%、C成分1〜20質量%(合計100%)とするが、A成分50〜75質量%、B成分10〜40質量%、C成分3〜15質量%(合計100%)とするのが好ましい。また、本発明の添加剤のA成分、B成分、C成分の含有割合は、以上のような含有割合の範囲内で含有させた水硬性材料組成物の性状との関係で適宜選択するのが好ましい。
本発明において、対象にする粉砕前の水硬性物質としては、ポルトランドセメントクリンカー、セメントクリンカーに石膏を添加したもの、高炉スラグ等が挙げられ、高炉スラグでは高炉水砕スラグ細骨材も包含される。なかでも、ポルトランドセメントクリンカーを主成分とする水硬性物質が好ましい。
本発明の添加剤の添加量は、前記した水硬性物質100質量部あたり、有効成分で0.001〜0.2質量部、好ましくは0.005〜0.1質量部の割合の範囲とする。
また、本発明に係る粉砕手段については特に限定するものではなく、本発明の添加剤の使用方法は、水硬性物質の粉砕時、又は粉砕前に本発明の添加剤を水希釈して噴霧するなど、簡便な方法で行うことができる。
また、本発明は本発明の添加剤を含有し微粉砕して成る水硬性材料組成物に係る。すなわち、本発明の添加剤を粉砕前の水硬性物質に対し所定量を添加し、所定時間粉砕して得られる水硬性材料組成物は、従来の水硬性材料に比べて、スラリーを調製した時の流動性が向上すると同時に、硬化体の強度が増進し、優れた品質を有する水硬性材料となる。
本発明によると、本発明の添加剤は、粉砕助剤としての粉砕効率が優れ、粉末度の高い水硬性材料が得られる。また、本発明の添加剤を含有する水硬性材料組成物は、スラリーを調製した時の流動性が向上し、且つ硬化体の強度が増進して高品質な材料となる。
以下、本発明の構成及び効果をより具体的にするため、実施例等を挙げるが、本発明が該実施例に限定されるというものではない。なお、以下の実施例等において、別に記載しない限り、%は質量%を、また部は質量部を意味する。
試験区分1(A成分としての水溶性ビニル共重合体の合成)
・水溶性ビニル共重合体(a−1)の合成
α−アリル−ω−メチル−ポリ(n=33)オキシエチレン1524g(1モル)及び無水マレイン酸98g(1モル)を反応容器に仕込み、徐々に加温して攪拌しながら均一に溶解した後、反応容器内の雰囲気を窒素置換した。反応系の温度を温水浴で80℃に保ち、過酸化ベンゾイル6gを投入してラジカル重合反応を開始した。更に過酸化ベンゾイル6gを分割投入し、ラジカル重合反応を4時間継続して完結した。次いで、得られた共重合体に水酸化ナトリウムのアルカリ水を加えて加水分解し、水溶性ビニル共重合体(a−1)の60%水溶液を得た。該共重合体(a−1)を分析したところ、マレイン酸の水酸化ナトリウム半中和物塩から形成された構成単位/α−アリル−ω−メチル−ポリオキシエチレン(n=33)から形成された構成単位=50/50(モル%比、合計100%)の割合で有する質量平均分子量24000(GPC法、プルラン換算)の水溶性ビニル共重合体であった。
・水溶性ビニル共重合体(a−1)の合成
α−アリル−ω−メチル−ポリ(n=33)オキシエチレン1524g(1モル)及び無水マレイン酸98g(1モル)を反応容器に仕込み、徐々に加温して攪拌しながら均一に溶解した後、反応容器内の雰囲気を窒素置換した。反応系の温度を温水浴で80℃に保ち、過酸化ベンゾイル6gを投入してラジカル重合反応を開始した。更に過酸化ベンゾイル6gを分割投入し、ラジカル重合反応を4時間継続して完結した。次いで、得られた共重合体に水酸化ナトリウムのアルカリ水を加えて加水分解し、水溶性ビニル共重合体(a−1)の60%水溶液を得た。該共重合体(a−1)を分析したところ、マレイン酸の水酸化ナトリウム半中和物塩から形成された構成単位/α−アリル−ω−メチル−ポリオキシエチレン(n=33)から形成された構成単位=50/50(モル%比、合計100%)の割合で有する質量平均分子量24000(GPC法、プルラン換算)の水溶性ビニル共重合体であった。
・水溶性ビニル共重合体(a−3)の合成
α−アリル−ω−アセチル−ポリ(n=30)オキシエチレン1420g(1モル)及び無水マレイン酸98g(1モル)を反応容器に仕込み、徐々に加温して攪拌しながら均一に溶解した後、反応容器内の雰囲気を窒素置換した。反応系の温度を温水浴で80℃に保ち、過酸化ベンゾイル6gを投入してラジカル重合反応を開始した。更に過酸化ベンゾイル6gを分割投入し、ラジカル重合反応を4時間継続して終了した。次いで、得られた共重合体に水酸化ナトリウムのアルカリ水を加えて加水分解し、水溶性ビニル共重合体(a−3)の60%水溶液を得た。該共重合体(a−3)を分析したところ、マレイン酸の水酸化ナトリウム中和物塩から形成された構成単位/α−アリル−ω−ヒドロキシ−ポリオキシエチレン(n=30)から形成された構成単位=50/50(モル%比、合計100%)の割合で有する質量平均分子量17500(GPC法、プルラン換算)の水溶性ビニル共重合体であった。
α−アリル−ω−アセチル−ポリ(n=30)オキシエチレン1420g(1モル)及び無水マレイン酸98g(1モル)を反応容器に仕込み、徐々に加温して攪拌しながら均一に溶解した後、反応容器内の雰囲気を窒素置換した。反応系の温度を温水浴で80℃に保ち、過酸化ベンゾイル6gを投入してラジカル重合反応を開始した。更に過酸化ベンゾイル6gを分割投入し、ラジカル重合反応を4時間継続して終了した。次いで、得られた共重合体に水酸化ナトリウムのアルカリ水を加えて加水分解し、水溶性ビニル共重合体(a−3)の60%水溶液を得た。該共重合体(a−3)を分析したところ、マレイン酸の水酸化ナトリウム中和物塩から形成された構成単位/α−アリル−ω−ヒドロキシ−ポリオキシエチレン(n=30)から形成された構成単位=50/50(モル%比、合計100%)の割合で有する質量平均分子量17500(GPC法、プルラン換算)の水溶性ビニル共重合体であった。
・水溶性ビニル共重合体(a−2)及び(a−4)の合成
(a−1)と同様な方法で水溶性ビニル共重合体(a−2)を合成した。また、(a−3)と同様な方法で水溶性ビニル共重合体(a−4)を合成した。
(a−1)と同様な方法で水溶性ビニル共重合体(a−2)を合成した。また、(a−3)と同様な方法で水溶性ビニル共重合体(a−4)を合成した。
・水溶性ビニル共重合体(ar−1)〜(ar−3)の合成
(a−1)と同様な合成方法で水溶性ビニル共重合体(ar−1)を合成し、(a−3)と同様な合成方法で水溶性ビニル共重合体(ar−2)及び(ar−3)を合成した。
以上で合成したA成分としての水溶性ビニル共重合体の内容を参考例及び比較参考例として表1にまとめて示した。
(a−1)と同様な合成方法で水溶性ビニル共重合体(ar−1)を合成し、(a−3)と同様な合成方法で水溶性ビニル共重合体(ar−2)及び(ar−3)を合成した。
以上で合成したA成分としての水溶性ビニル共重合体の内容を参考例及び比較参考例として表1にまとめて示した。
表1において、
*1:GPC法プルラン換算
L−1:マレイン酸
L−2:マレイン酸ナトリウム
M−1:α−アリル−ω−メチル−ポリ(エチレンオキサイドの付加モル数33モル、以 下、n=33と略す)オキシエチレン
M−2:α−アリル−ω−メチル−ポリ(n=50)オキシエチレン
M−3:α−アリル−ω−ヒドロキシ−ポリ(n=30)オキシエチレン
M−4:α−アリル−ω−ヒドロキシ−ポリ(n=45)オキシエチレンポリ(プロピレンオキサイドの付加モル数5モル、以下m=5と略す)オキシプロピレン
M−5:α−アリル−ω−メチル−ポリ(n=9)オキシエチレン
M−6:α−アリル−ω−ヒドロキシ−ポリ(n=95)オキシエチレン
*1:GPC法プルラン換算
L−1:マレイン酸
L−2:マレイン酸ナトリウム
M−1:α−アリル−ω−メチル−ポリ(エチレンオキサイドの付加モル数33モル、以 下、n=33と略す)オキシエチレン
M−2:α−アリル−ω−メチル−ポリ(n=50)オキシエチレン
M−3:α−アリル−ω−ヒドロキシ−ポリ(n=30)オキシエチレン
M−4:α−アリル−ω−ヒドロキシ−ポリ(n=45)オキシエチレンポリ(プロピレンオキサイドの付加モル数5モル、以下m=5と略す)オキシプロピレン
M−5:α−アリル−ω−メチル−ポリ(n=9)オキシエチレン
M−6:α−アリル−ω−ヒドロキシ−ポリ(n=95)オキシエチレン
試験区分2(C成分としてのポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルの合成)
・ポリ(m=40)プロピレングリコールポリ(n=7)エチレングリコールモノステアリルエーテル(c−1)の合成
ステアリルアルコール135g(0.5モル)に触媒として水酸化カリウムを1.5g加えて脱水した後、オートクレーブに仕込み、オートクレーブ内を窒素置換した。攪拌しながら、反応温度を110〜135℃に保ち、エチレンオキサイド154g(3.5モル)を徐々に圧入した。所定量圧入した後、熟成してエチレンオキサイドの付加反応を完結した。次に、反応温度を130〜140℃に保ち、プロピレンオキサイド1160g(20モル)を徐々に反応系に圧入した。圧入終了後は2時間熟成してプロピレンオキサイドのブロック付加反応を完結した。得られた粗反応物に残存するアルカリ触媒を吸着処理により取り除いて精製し、C成分として、ブロック状に付加したポリ(m=40)プロピレングリコールポリ(n=7)エチレングリコールモノステアリルエーテル(c−1)を合成した。同様な方法で、C成分として、ブロック状に付加したポリ(m=43)プロピレングリコールポリ(n=6)エチレングリコールモノオレイルエーテル(c−2)を合成した。
・ポリ(m=40)プロピレングリコールポリ(n=7)エチレングリコールモノステアリルエーテル(c−1)の合成
ステアリルアルコール135g(0.5モル)に触媒として水酸化カリウムを1.5g加えて脱水した後、オートクレーブに仕込み、オートクレーブ内を窒素置換した。攪拌しながら、反応温度を110〜135℃に保ち、エチレンオキサイド154g(3.5モル)を徐々に圧入した。所定量圧入した後、熟成してエチレンオキサイドの付加反応を完結した。次に、反応温度を130〜140℃に保ち、プロピレンオキサイド1160g(20モル)を徐々に反応系に圧入した。圧入終了後は2時間熟成してプロピレンオキサイドのブロック付加反応を完結した。得られた粗反応物に残存するアルカリ触媒を吸着処理により取り除いて精製し、C成分として、ブロック状に付加したポリ(m=40)プロピレングリコールポリ(n=7)エチレングリコールモノステアリルエーテル(c−1)を合成した。同様な方法で、C成分として、ブロック状に付加したポリ(m=43)プロピレングリコールポリ(n=6)エチレングリコールモノオレイルエーテル(c−2)を合成した。
試験区分3(本発明の添加剤の調製)
・実施例1{添加剤(P−1)の調製}
A成分として試験区分1で合成したA成分の水溶性ビニル共重合体(a−1)の60%水溶液600部に、B成分のジエチレングリコール(b−1)180部、C成分として試験区分2で合成したポリ(m=40)プロピレングリコールポリ(n=7)エチレングリコールモノステアリルエーテル(c−1)60部及び水160部を混合して実施例1記載の本発明の添加剤(P−1)の有効成分濃度が60%の懸濁水溶液1000部を調製した。
・実施例1{添加剤(P−1)の調製}
A成分として試験区分1で合成したA成分の水溶性ビニル共重合体(a−1)の60%水溶液600部に、B成分のジエチレングリコール(b−1)180部、C成分として試験区分2で合成したポリ(m=40)プロピレングリコールポリ(n=7)エチレングリコールモノステアリルエーテル(c−1)60部及び水160部を混合して実施例1記載の本発明の添加剤(P−1)の有効成分濃度が60%の懸濁水溶液1000部を調製した。
・実施例2〜9及び比較例1〜12{添加剤(P−2)〜(P−9)及び添加剤(R−1)〜(R−12)の調製}
実施例1の添加剤(P−1)の調製と同様にして、実施例2〜9及び比較例1〜12の添加剤を調製した。以上で調製した各例の内容を表2にまとめて示した。
実施例1の添加剤(P−1)の調製と同様にして、実施例2〜9及び比較例1〜12の添加剤を調製した。以上で調製した各例の内容を表2にまとめて示した。
表2において、
a−1〜a−4:試験区分1で合成した表1の水溶性ビニル共重合体等
b−1:ジエチレングリコール
b−2:ジエチレングリコールとエチレングリコールの混合物(質量混合比50/50)
b−3:エチレングリコール
b−4:プロピレングリコール
b−5:グリセリン
c−1〜c−2:試験区分2で合成したポリアルキレングリコールモノアルキルエーテル
cr−1:ブロック付加のポリ(m=40)プロピレングリコールポリ(n=7)エチレ ングリコールモノデシル(炭素数10の炭化水素)エーテル
cr−2:ランダム付加のポリ(m=40)プロピレングリコールポリ(n=7)エチレ ングリコールモノステアリルエーテル
a−1〜a−4:試験区分1で合成した表1の水溶性ビニル共重合体等
b−1:ジエチレングリコール
b−2:ジエチレングリコールとエチレングリコールの混合物(質量混合比50/50)
b−3:エチレングリコール
b−4:プロピレングリコール
b−5:グリセリン
c−1〜c−2:試験区分2で合成したポリアルキレングリコールモノアルキルエーテル
cr−1:ブロック付加のポリ(m=40)プロピレングリコールポリ(n=7)エチレ ングリコールモノデシル(炭素数10の炭化水素)エーテル
cr−2:ランダム付加のポリ(m=40)プロピレングリコールポリ(n=7)エチレ ングリコールモノステアリルエーテル
試験区分4(本発明の添加剤の性能評価)
使用材料及び試験方法
・セメントの粉砕試験
粉砕前の水硬性材料としてポルトランドセメントクリンカー(一次粉砕した3.5mm篩通過物)1kgと、二水石膏36gと、粉砕助剤として添加剤(セメントクリンカー100質量部に対して0.04質量部)をボールミルに入れて粉砕した。
使用材料及び試験方法
・セメントの粉砕試験
粉砕前の水硬性材料としてポルトランドセメントクリンカー(一次粉砕した3.5mm篩通過物)1kgと、二水石膏36gと、粉砕助剤として添加剤(セメントクリンカー100質量部に対して0.04質量部)をボールミルに入れて粉砕した。
・ブレーン値の測定
セメントの物理試験方法(JIS R 5201)に定められたブレーン空気透過装置を用いてブレーン値(粉末度)を測定した。
セメントの物理試験方法(JIS R 5201)に定められたブレーン空気透過装置を用いてブレーン値(粉末度)を測定した。
・粉砕効率
前記セメントの粉砕試験において、セメントクリンカー、二水石膏、及び粉砕助剤としてジエチレングリコール(セメントクリンカー100質量部に対して0.04質量部)をボールミルに入れて一定時間(粉砕時間60分)粉砕して得られるセメントの粉末度(ブレーン値)を基準値とし、各試験例の粉末度の測定値から該基準値を差し引いた数値を粉砕効率良否の尺度として示した。数値が大きいほど粉砕効率が優れると判断した。
前記セメントの粉砕試験において、セメントクリンカー、二水石膏、及び粉砕助剤としてジエチレングリコール(セメントクリンカー100質量部に対して0.04質量部)をボールミルに入れて一定時間(粉砕時間60分)粉砕して得られるセメントの粉末度(ブレーン値)を基準値とし、各試験例の粉末度の測定値から該基準値を差し引いた数値を粉砕効率良否の尺度として示した。数値が大きいほど粉砕効率が優れると判断した。
・セメントの流動性試験
セメントの物理試験方法(JIS R 5201)に準拠し、水/セメント比が35%で練り混ぜたセメントペーストの15回落下振動後のフロー値を測定した。
セメントの物理試験方法(JIS R 5201)に準拠し、水/セメント比が35%で練り混ぜたセメントペーストの15回落下振動後のフロー値を測定した。
・セメントの強度試験
セメントの物理試験方法(JIS R 5201)に準拠し、水/セメント比が30%のモルタルを作成した後、直径50mm×高さ100mmの型枠を用いて成形した成型品について、材齢7日及び材齢28日の圧縮強度を測定した。
セメントの物理試験方法(JIS R 5201)に準拠し、水/セメント比が30%のモルタルを作成した後、直径50mm×高さ100mmの型枠を用いて成形した成型品について、材齢7日及び材齢28日の圧縮強度を測定した。
試験例1
ポルトランドセメントクリンカー(3.5mm篩通過物)1kgと、二水石膏36g及び粉砕助剤として添加剤(P−1)(セメントクリンカー100質量部に対して0.04質量部)をボールミルに入れて粉砕した。粉砕時間と粉末度(ブレーン値)との関係を求めた(試験例1)。同時に、粉砕助剤として添加剤を添加しない場合(参考例1)、また、粉砕助剤としてジエチレングリコールを添加した場合(参考例2)について測定し、結果を表3にまとめて示した。
ポルトランドセメントクリンカー(3.5mm篩通過物)1kgと、二水石膏36g及び粉砕助剤として添加剤(P−1)(セメントクリンカー100質量部に対して0.04質量部)をボールミルに入れて粉砕した。粉砕時間と粉末度(ブレーン値)との関係を求めた(試験例1)。同時に、粉砕助剤として添加剤を添加しない場合(参考例1)、また、粉砕助剤としてジエチレングリコールを添加した場合(参考例2)について測定し、結果を表3にまとめて示した。
試験例2〜9及び試験例10〜21
表3の結果を参考にして、粉砕助剤として汎用のジエチレングリコールを添加した場合にブレーン値が目標の3400±100cm2/gに達する時間を、本実験では粉砕するための一定の時間(粉砕時間60分)と定め、粉砕した粉体のブレーン値の大小により粉砕効率の性能を評価した。すなわち、一定時間粉砕した粉体のブレーン値がこの数値目標より大きいほど、添加剤の粉砕効率の性能が優れると判断した。表2に示す添加剤を用いて行ったセメント粉砕試験結果を表4に示した。
表3の結果を参考にして、粉砕助剤として汎用のジエチレングリコールを添加した場合にブレーン値が目標の3400±100cm2/gに達する時間を、本実験では粉砕するための一定の時間(粉砕時間60分)と定め、粉砕した粉体のブレーン値の大小により粉砕効率の性能を評価した。すなわち、一定時間粉砕した粉体のブレーン値がこの数値目標より大きいほど、添加剤の粉砕効率の性能が優れると判断した。表2に示す添加剤を用いて行ったセメント粉砕試験結果を表4に示した。
また、各例の添加剤を添加して粉砕試験をしたセメント(水硬性材料組成物)を用いて、加水後のスラリーのフロー試験を行った結果と、硬化体の圧縮強さ試験を行った結果を表4にまとめて示した。
表3において、
*1及び*2:表2に記載の添加剤
*1及び*2:表2に記載の添加剤
表4において、
*1:表2に記載の添加剤を予め50%水溶液濃度に希釈して、セメントクリンカー(1 00質量部)当たり有効成分で0.04質量部をミル粉砕時に添加した。
*2:一定時間(60分)粉砕して得られたセメント(材料組成物)のブレーン値
*3:各試験例のブレーン値から試験例10(参考例2に同じ)のブレーン値(3450 )を差し引いた値
*4:セメントペーストのフロー値
*5:各試験例のフロー値から試験例10のフロー値(136)を差し引いた値
*1:表2に記載の添加剤を予め50%水溶液濃度に希釈して、セメントクリンカー(1 00質量部)当たり有効成分で0.04質量部をミル粉砕時に添加した。
*2:一定時間(60分)粉砕して得られたセメント(材料組成物)のブレーン値
*3:各試験例のブレーン値から試験例10(参考例2に同じ)のブレーン値(3450 )を差し引いた値
*4:セメントペーストのフロー値
*5:各試験例のフロー値から試験例10のフロー値(136)を差し引いた値
表4の結果から明らかのように、本発明の微粉砕用添加剤は、粉砕助剤としての粉砕効率が優れ、粉末度の高い水硬性材料が得られる。また、微粉砕して得られる本発明の添加剤を含有する水硬性材料組成物は、スラリーを調製した時の流動性が向上し、且つ硬化体の強度(材齢7日及び材齢28日)が増進し、高品質な材料になるという効果がある。
Claims (7)
- 下記のA成分とB成分とC成分とから成り、且つ該A成分を40〜85質量%、該B成分を5〜50質量%、該C成分を1〜20質量%(合計100%)の割合で含有して成ることを特徴とする水硬性物質の微粉砕用添加剤。
A成分:分子中に下記の構成単位Lを40〜60モル%、下記の構成単位Mを60〜40モル%(合計100モル%)の割合で有する質量平均分子量2000〜50000の水溶性ビニル共重合体。
構成単位L:マレイン酸から形成された構成単位及びマレイン酸塩から形成された構成単位から選ばれる一つ又は二つ以上
構成単位M:分子中に15〜80個のオキシエチレン単位で構成されたポリオキシエチレン基を有するα−アリル−ω−メチル−ポリオキシエチレンから形成された構成単位及び分子中に15〜80個のオキシエチレン単位のみ又はオキシエチレン単位とオキシプロピレン単位の双方で構成されたポリオキシアルキレン基を有するα−アリル−ω−ヒドロキシ−ポリオキシアルキレンから形成された構成単位から選ばれる一つ又は二つ以上。
B成分:エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール及びグリセリンの中から選ばれる一つ又は二つ以上。
C成分:下記の化1で示される化合物
R:炭素数12〜20の脂肪族炭化水素基
A1:分子中に合計23〜70個のオキシエチレン単位とオキシプロピレン単位とで構成され、且つ該オキシエチレン単位と該オキシプロピレン単位とがブロック状に付加したポリオキシアルキレン基を有するポリアルキレングリコールから全ての水酸基を除いた残基。 - A成分が無水マレイン酸とα−アリル−ω−メチル−ポリオキシエチレンを、又は無水マレイン酸とα−アリル−ω−アセチル−ポリオキシエチレンをラジカル共重合して得られる共重合体をアルカリ加水分解して得られる水溶性共重合体の部分中和物塩、又は完全中和物塩の中から選ばれる化合物である請求項1記載の水硬性物質の微粉砕用添加剤。
- B成分がジエチレングリコール、又はジエチレングリコールとエチレングリコールの混合物の中から選ばれる化合物である請求項1又は2記載の水硬性物質の微粉砕用添加剤。
- C成分の化1で示される炭化水素基が炭素数18の脂肪族炭化水素基である請求項1〜3のいずれか一つの項記載の水硬性物質の微粉砕用添加剤。
- A成分が50〜75質量%、該B成分が10〜40質量%、該C成分が3〜15質量%(合計100%)の割合で含有して成る請求項1〜4のいずれか一つの項記載の水硬性物質の微粉砕用添加剤。
- 水硬性物質の主成分がポルトランドセメントクリンカーである請求項1〜5のいずれか一つの項記載の水硬性物質の微粉砕用添加剤。
- 水硬性物質100質量部あたり、請求項1〜6のいずれか一つの項記載の微粉砕用添加剤を0.001〜0.2質量部の割合で含有し微粉砕して成る水硬性材料組成物。
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KR102485927B1 (ko) * | 2022-10-24 | 2023-01-09 | 썬시멘트주식회사 | 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 저발열 혼합계 시멘트의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조되는 저발열 콘크리트 조성물 |
-
2015
- 2015-05-25 JP JP2015117850A patent/JP2016216337A/ja active Pending
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