JP2021511272A - 鉱物質バインダー系の混合時間を短縮するための分散剤 - Google Patents
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Abstract
Description
ここで、その混合時間が、そのポリマー骨格に沿ってモノマー単位のランダムなシーケンスを有する櫛形ポリマーを含み、かつ櫛形ポリマーKを含まない、同一の鉱物質バインダー組成物の混合時間に比較して短縮され、
ここで、そのバインダー組成物は、その混合時間の終了後には比較的良好な処理性を有し、
ここで、その櫛形ポリマーKは、ポリマー骨格及び側鎖を有し、
ここで、その櫛形ポリマーKは、酸基を含む少なくとも一種のモノマー単位M1及び側鎖を含む少なくとも一種のモノマー単位M2を含み、
ここで、そのモノマー単位M1及びM2は、そのポリマー骨格に沿ってランダムでないシーケンスで配列している。
[式中、
基R1は、それぞれ互いに独立して、−COOM、−SO2−OM、−O−PO(OM)2、及び/又は−PO(OM)2であり、
R2及びR5は、それぞれ互いに独立して、H、−CH2COOM、又は1〜5個の炭素原子を有するアルキル基であり、
R3及びR6は、それぞれ互いに独立して、H、又は1〜5個の炭素原子を有するアルキル基であり、
R4及びR7は、それぞれ互いに独立して、H、−COOM、又は1〜5個の炭素原子を有するアルキル基であるか、
又は、R1がR4と共になって、−CO−O−CO−を含む環(無水物)を形成し、
残基Mは、互いに独立して、H+、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、二価若しくは三価の金属イオン、アンモニウムイオン、又は有機アンモニウム基であり;
m=0、1、又は2であり、
p=0又は1であり、
残基Xは、それぞれ互いに独立して、−O−、NH−、又は−NR8−であり、
基R8は、それぞれ互いに独立して、式−[AO]n−Raの基である
(式中、A=C2−〜C4−アルキレンであり、RaはH、C1−〜C20−アルキル基、シクロヘキシル基、又は−アルキルアリール基であり、そしてn=2〜250、特には10〜200である)]。
R5’、R6’、R7’、m’、及びp’は、R5、R6、R7、m及びpについての定義と同じであり;
Yは、それぞれの場合において独立して、化学結合又は−O−であり;
Zは、それぞれの場合において独立して、化学結合、−O−、又は−NH−であり;
基R9は、それぞれ互いに独立して、H、それぞれの場合において1〜20個の炭素原子を有する、アルキル基、シクロアルキル基、アルキルアリール基、アリール基、ヒドロキシアルキル基、又はアセトキシアルキル基である。]
ポリマーの重量平均分子量Mw及び多分散性は、標準としてポリエチレングリコール(PEG)を使用したゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により測定した。
溶出液:0.1N NaNO3溶液、NaOHの手段によりPH12に調節
流量:0.8mL/min
検出器:RI検出器 2414、Waters(USA)製
カラムオーブン及び検出器の温度:45℃
2.1.ブロックコポリマーP1
RAFT重合の手段によりブロックコポリマーP1を製造するために、57.4gの、メトキシポリエチレングリコール1000メタクリレート(0.03mol;ポリエチレングリコールの平均分子量、約1,000g/mol)の50%重量強度水溶液、及び30.1gの脱イオン水を、還流冷却器、スターラー、温度計、及び不活性ガス注入管を備えた丸底フラスコの中に入れた。その反応混合物を、激しく撹拌しながら加熱して、80℃とした。加熱の際及び残りの反応時間ずっと、溶液の中に不活性ガス気流(N2)を穏やかに流した。
22gのメトキシポリエチレングリコール1000メタクリレート(0.021mol、ポリエチレングリコールの平均分子量、約1,000g/mol)、129gのメトキシポリエチレングリコール3000メタクリレート(0.042mol、ポリエチレングリコールの平均分子量、約3,000g/mol)、26.6g(0.37mol)のアクリル酸、及び188gの水を、リザーバーの中で混合した。第二のリザーバーの中で、1.9g(0.01mol)のNa2S2O5を、25gの水の中に溶解させ、第三のリザーバーの中で、2.4g(0.01mol)のNa2S2O8を、25gの水の中に溶解させた。100gの水を、還流冷却器、機械式スターラー、温度計、及び溶液のための入口を備えた、多口フラスコの中に入れ、加熱して90℃とした。撹拌しながら加熱して85〜90℃とし、計量ポンプの手段により、リザーバーからの溶液を、別々の入口から、同時且つ均一に、4時間かけて計量仕込みした。計量仕込みが完了したら、その反応混合物をさらに30分間、85〜90℃で撹拌した。冷却してから、30%重量強度のNaOH溶液を添加することにより、その溶液のpHを5に調節した。水を加えることにより、その溶液の固形分含量を30重量%に設定した。
コポリマーP3は、アクリル酸とメタクリル酸とのコポリマー(平均分子量Mw、約4,000)を、メトキシポリエチレングリコール3000(一端をメトキシ基により封止し、3000の平均分子量Mwを有するポリエチレングリコール)を用いて、ポリマー類似エステル化させることにより得た。水を加えることにより、その溶液の固形分含量を30重量%に設定した。
コポリマーP4は、アクリル酸とメタクリル酸とのコポリマー(平均分子量Mw、約4,000)を、メトキシポリエチレングリコール1000(一端をメトキシ基により封止し、1000の平均分子量Mwを有するポリエチレングリコール)及びメトキシポリエチレングリコール3000(一端をメトキシ基により封止し、3000の平均分子量Mwを有するポリエチレングリコール)を用いて、ポリマー類似エステル化させることにより得た。水を加えることにより、その溶液の固形分含量を20重量%に設定した。
3.1.トライアル1及びトライアル2のためのコンクリート混合物の製造及び測定方法
コンクリートの製造:セメント、シリカダスト、砂及び砂利を、二軸スクリューミキサーの中で15秒間混合し、次いで、前もってポリマーをその中に溶解させてある水を添加した。次いでそのコンクリートを、均質で、易流動性のコンシステンシーが得られるまで混合し、それに必要とした混合時間を記録した。次いで、そのフレッシュなコンクリートの性質を測定した。コンクリート混合物はすべて、1基の同一のコンクリートミキサーを使用して調製した。
トライアル1における試験の目的で使用したコンクリート混合物は、表1に記載した組成を有している。
トライアル2における試験の目的で使用したコンクリート混合物は、表3に記載した組成を有している。
コンクリートの製造:セメント、スラグサンド、シリカダスト、及び砂を、機械式ミキサーの中で30秒間混合し、次いで、前もってポリマーをその中に溶解させてある水を添加した。次いで、そのコンクリートを、表6に示したようにして、6分間又は3分間混合した。次いで、そのフレッシュなコンクリートの性質を測定した。コンクリート混合物はすべて、1基の同一のコンクリートミキサーを使用して調製した。
トライアル3における試験の目的で使用したコンクリート混合物は、表5に記載した組成を有している。
[1]鉱物質バインダー組成物と水との混合時間を短縮するための櫛形ポリマーKの使用であって、
前記混合時間が、鉱物質バインダー組成物であって、そのポリマー骨格に沿ってモノマー単位のランダムなシーケンスを有する櫛形ポリマーを含み、かつ櫛形ポリマーKを含まない同一の鉱物質バインダー組成物の混合時間に比較して、短縮され、
前記バインダー組成物が、前記混合時間の終了後に、比較的良好な処理性を有する、
櫛形ポリマーKの使用において、
前記櫛形ポリマーKが、ポリマー骨格と側鎖とを含み、
前記櫛形ポリマーKが、酸基を含む少なくとも一種のモノマー単位M1、及び側鎖を含む少なくとも一種のモノマー単位M2を含み、
前記モノマー単位M1及びM2が、前記ポリマー骨格に沿って、ランダムでないシーケンスで配列していることを特徴とする、
櫛形ポリマーKの使用。
[2]前記混合時間が、少なくとも20%、好ましくは少なくとも25%、とりわけ少なくとも30%短縮される、上記[1]に記載の櫛形ポリマーKの使用。
[3]水と混合した前記鉱物質バインダー組成物が、450〜1600kg/m 3 、好ましくは500〜1500kg/m 3 の範囲の鉱物質バインダーの含量を有することを特徴とする、上記[1]又は[2]に記載の櫛形ポリマーKの使用。
[4]鉱物質バインダーに対する水の重量比が、0.10〜0.40、好ましくは0.11〜0.35、より好ましくは0.12〜0.32、特に0.13〜0.30、とりわけ0.14〜0.28の範囲であることを特徴とする、上記[1]〜[3]のいずれか一つに記載の櫛形ポリマーKの使用。
[5]前記バインダー組成物中に存在する粉状の粒子状物質の量に対する水の重量比が、0.12〜0.35、好ましくは0.13〜0.30、特に0.14〜0.25の範囲であることを特徴とする、上記[1]〜[4]のいずれか一つに記載の櫛形ポリマーKの使用。
[6]水と混合する前記鉱物質バインダー組成物が、高性能若しくは超高性能のコンクリート、又は高性能若しくは超高性能のモルタルであることを特徴とする、上記[1]〜[5]のいずれか一つに記載の櫛形ポリマーKの使用。
[7]水と混合する前記鉱物質バインダー組成物が、自己充填コンクリートであることを特徴とする、上記[1]〜[6]のいずれか一つに記載の櫛形ポリマーKの使用。
[8]前記モノマー単位M1が下記の式Iを有し、かつ前記モノマー単位M2が式IIを有することを特徴とする、上記[1]〜[7]のいずれか一つに記載の櫛形ポリマーKの使用:
基R 1 は、それぞれ互いに独立して、−COOM、−SO 2 −OM、−O−PO(OM) 2 、及び/又は−PO(OM) 2 であり、
R 2 及びR 5 は、それぞれ互いに独立して、H、−CH 2 COOM、又は1〜5個の炭素原子を有するアルキル基であり、
R 3 及びR 6 は、それぞれ互いに独立して、H、又は1〜5個の炭素原子を有するアルキル基であり、
R 4 及びR 7 は、それぞれ互いに独立して、H、−COOM、又は1〜5個の炭素原子を有するアルキル基であるか、
又は、R 1 がR 4 と共になって、−CO−O−CO−を含む環(無水物)を形成し、
M部分は、互いに独立して、H + 、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、二価若しくは三価の金属イオン、アンモニウムイオン、又は有機アンモニウム基であり;
m=0、1、又は2であり、
p=0又は1であり、
X部分は、それぞれ互いに独立して、−O−、NH−、又は−NR 8 −であり、
基R 8 は、それぞれ互いに独立して、式−[AO] n −R a の基であり、
ここで、A=C 2 −〜C 4 −アルキレンであり、R a はH、C 1 −〜C 20 −アルキル基、シクロヘキシル基、又は−アルキルアリール基であり、かつn=2〜250、特に10〜200である)。
[9]前記櫛形ポリマーKにおける、前記モノマー単位M2に対する前記モノマー単位M1のモル比が、0.5〜6、特に0.7〜5、好ましくは0.9〜4.5、より好ましくは1.0〜4、又は2〜3.5の範囲であることを特徴とする、上記[1]〜[8]のいずれか一つに記載の櫛形ポリマーKの使用。
[10]前記櫛形ポリマーKが、1.5未満、好ましくは1.0〜1.4の範囲、特に1.1〜1.3の範囲の多分散性を有することを特徴とする、上記[1]〜[9]のいずれか一つに記載の櫛形ポリマーKの使用。
[11]前記櫛形ポリマーKが、ブロックコポリマーであるか、又は傾斜構造を有するコポリマーであることを特徴とする、上記[1]〜[10]のいずれか一つに記載の櫛形ポリマーKの使用。
[12]前記鉱物質バインダー組成物がさらに、分散剤、好ましくはさらなる櫛形ポリマーを含み、ここで、前記さらなる櫛形ポリマーのモノマー単位が、そのポリマー骨格に沿って、純粋にランダムに分布していることを特徴とする、上記[1]〜[11]のいずれか一つに記載の櫛形ポリマーKの使用。
[13]乾燥鉱物質バインダー組成物を、水及び上記の櫛形ポリマーKと混合することによって、コンクリート又はモルタルを製造するための方法であって、
前記櫛形ポリマーKを含む前記バインダー組成物の混合時間を、そのポリマー骨格に沿ってモノマー単位のランダムなシーケンスを有する櫛形ポリマーを含み、かつ櫛形ポリマーKを含まない鉱物質バインダー組成物の混合時間に比較して、好ましくは少なくとも20%まで、特に少なくとも25%まで、とりわけ少なくとも30%まで低減し、
水と混合する前記バインダー組成物が、前記櫛形ポリマーを除いては、同一の組成を有し、かつ前記混合時間終了後に比較的良好な処理性を有し、
前記鉱物質バインダー組成物が、特に、自己充填コンクリート、高性能コンクリート、超高性能コンクリート、又は高性能若しくは超高性能のモルタルであり、
水と混合した前記鉱物質バインダー組成物が、好ましくは350kg/m 3 を超え、とりわけ450〜1600kg/m 3 の鉱物質バインダーの含量を有し、450〜2000kg/m 3 の粉状の粒子状物質の含量を有し、かつ0.1〜0.4の鉱物質バインダーに対する水の重量比を有することを特徴とする、
方法。
[14]少なくとも一種の上記の櫛形ポリマーKを含む、水と混合した鉱物質バインダー組成物であって、
前記鉱物質バインダー組成物が、特に、自己充填コンクリート、高性能コンクリート、超高性能コンクリート、又は高性能若しくは超高性能のモルタルであり、
水と混合した前記鉱物質バインダー組成物が、好ましくは350kg/m 3 を超え、とりわけ450〜1600kg/m 3 の鉱物質バインダーの含量を有し、450〜2000kg/m 3 の粉状の粒子状物質の含量を有し、かつ0.1〜0.4の鉱物質バインダーに対する水の重量比を有する、
鉱物質バインダー組成物。
[15]上記[14]に記載の前記鉱物質バインダー組成物を硬化させることによって得られる、成形体、特に建造物用の構成要素。
Claims (15)
- 鉱物質バインダー組成物と水との混合時間を短縮するための櫛形ポリマーKの使用であって、
前記混合時間が、鉱物質バインダー組成物であって、そのポリマー骨格に沿ってモノマー単位のランダムなシーケンスを有する櫛形ポリマーを含み、かつ櫛形ポリマーKを含まない同一の鉱物質バインダー組成物の混合時間に比較して、短縮され、
前記バインダー組成物が、前記混合時間の終了後に、比較的良好な処理性を有する、
櫛形ポリマーKの使用において、
前記櫛形ポリマーKが、ポリマー骨格と側鎖とを含み、
前記櫛形ポリマーKが、酸基を含む少なくとも一種のモノマー単位M1、及び側鎖を含む少なくとも一種のモノマー単位M2を含み、
前記モノマー単位M1及びM2が、前記ポリマー骨格に沿って、ランダムでないシーケンスで配列していることを特徴とする、
櫛形ポリマーKの使用。 - 前記混合時間が、少なくとも20%、好ましくは少なくとも25%、とりわけ少なくとも30%短縮される、請求項1に記載の櫛形ポリマーKの使用。
- 水と混合した前記鉱物質バインダー組成物が、450〜1600kg/m3、好ましくは500〜1500kg/m3の範囲の鉱物質バインダーの含量を有することを特徴とする、請求項1又は2に記載の櫛形ポリマーKの使用。
- 鉱物質バインダーに対する水の重量比が、0.10〜0.40、好ましくは0.11〜0.35、より好ましくは0.12〜0.32、特に0.13〜0.30、とりわけ0.14〜0.28の範囲であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の櫛形ポリマーKの使用。
- 前記バインダー組成物中に存在する粉状の粒子状物質の量に対する水の重量比が、0.12〜0.35、好ましくは0.13〜0.30、特に0.14〜0.25の範囲であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の櫛形ポリマーKの使用。
- 水と混合する前記鉱物質バインダー組成物が、高性能若しくは超高性能のコンクリート、又は高性能若しくは超高性能のモルタルであることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の櫛形ポリマーKの使用。
- 水と混合する前記鉱物質バインダー組成物が、自己充填コンクリートであることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の櫛形ポリマーKの使用。
- 前記モノマー単位M1が下記の式Iを有し、かつ前記モノマー単位M2が式IIを有することを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の櫛形ポリマーKの使用:
基R1は、それぞれ互いに独立して、−COOM、−SO2−OM、−O−PO(OM)2、及び/又は−PO(OM)2であり、
R2及びR5は、それぞれ互いに独立して、H、−CH2COOM、又は1〜5個の炭素原子を有するアルキル基であり、
R3及びR6は、それぞれ互いに独立して、H、又は1〜5個の炭素原子を有するアルキル基であり、
R4及びR7は、それぞれ互いに独立して、H、−COOM、又は1〜5個の炭素原子を有するアルキル基であるか、
又は、R1がR4と共になって、−CO−O−CO−を含む環(無水物)を形成し、
M部分は、互いに独立して、H+、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、二価若しくは三価の金属イオン、アンモニウムイオン、又は有機アンモニウム基であり;
m=0、1、又は2であり、
p=0又は1であり、
X部分は、それぞれ互いに独立して、−O−、NH−、又は−NR8−であり、
基R8は、それぞれ互いに独立して、式−[AO]n−Raの基であり、
ここで、A=C2−〜C4−アルキレンであり、RaはH、C1−〜C20−アルキル基、シクロヘキシル基、又は−アルキルアリール基であり、かつn=2〜250、特に10〜200である)。 - 前記櫛形ポリマーKにおける、前記モノマー単位M2に対する前記モノマー単位M1のモル比が、0.5〜6、特に0.7〜5、好ましくは0.9〜4.5、より好ましくは1.0〜4、又は2〜3.5の範囲であることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載の櫛形ポリマーKの使用。
- 前記櫛形ポリマーKが、1.5未満、好ましくは1.0〜1.4の範囲、特に1.1〜1.3の範囲の多分散性を有することを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一項に記載の櫛形ポリマーKの使用。
- 前記櫛形ポリマーKが、ブロックコポリマーであるか、又は傾斜構造を有するコポリマーであることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一項に記載の櫛形ポリマーKの使用。
- 前記鉱物質バインダー組成物がさらに、分散剤、好ましくはさらなる櫛形ポリマーを含み、ここで、前記さらなる櫛形ポリマーのモノマー単位が、そのポリマー骨格に沿って、純粋にランダムに分布していることを特徴とする、請求項1〜11のいずれか一項に記載の櫛形ポリマーKの使用。
- 乾燥鉱物質バインダー組成物を、水及び上記の櫛形ポリマーKと混合することによって、コンクリート又はモルタルを製造するための方法であって、
前記櫛形ポリマーKを含む前記バインダー組成物の混合時間を、そのポリマー骨格に沿ってモノマー単位のランダムなシーケンスを有する櫛形ポリマーを含み、かつ櫛形ポリマーKを含まない鉱物質バインダー組成物の混合時間に比較して、好ましくは少なくとも20%まで、特に少なくとも25%まで、とりわけ少なくとも30%まで低減し、
水と混合する前記バインダー組成物が、前記櫛形ポリマーを除いては、同一の組成を有し、かつ前記混合時間終了後に比較的良好な処理性を有し、
前記鉱物質バインダー組成物が、特に、自己充填コンクリート、高性能コンクリート、超高性能コンクリート、又は高性能若しくは超高性能のモルタルであり、
水と混合した前記鉱物質バインダー組成物が、好ましくは350kg/m3を超え、とりわけ450〜1600kg/m3の鉱物質バインダーの含量を有し、450〜2000kg/m3の粉状の粒子状物質の含量を有し、かつ0.1〜0.4の鉱物質バインダーに対する水の重量比を有することを特徴とする、
方法。 - 少なくとも一種の上記の櫛形ポリマーKを含む、水と混合した鉱物質バインダー組成物であって、
前記鉱物質バインダー組成物が、特に、自己充填コンクリート、高性能コンクリート、超高性能コンクリート、又は高性能若しくは超高性能のモルタルであり、
水と混合した前記鉱物質バインダー組成物が、好ましくは350kg/m3を超え、とりわけ450〜1600kg/m3の鉱物質バインダーの含量を有し、450〜2000kg/m3の粉状の粒子状物質の含量を有し、かつ0.1〜0.4の鉱物質バインダーに対する水の重量比を有する、
鉱物質バインダー組成物。 - 請求項14に記載の前記鉱物質バインダー組成物を硬化させることによって得られる、成形体、特に建造物用の構成要素。
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