JP2023028722A - 水硬性粉体用分散剤組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
前記共重合体(A)は、構成単位(A1)及び構成単位(A2)の合計に対する構成単位(A2)の割合が20質量%以上28質量%以下であり、
前記共重合体(A)は、分子量8,000以下の化合物の割合が5.0質量%以上15.0質量%以下である、
水硬性粉体用分散剤組成物に関する。
本発明では、共重合体(A)を用いることにより、水硬性組成物の硬化体に優れた凍結融解抵抗性を付与することができる。この理由は必ずしも明らかではないが、本発明者は次のように推察している。
本発明の共重合体(A)は、構成単位中に所定量の構成単位(A1)を含んでおり、且つ所定量の低分子領域の化合物を含んでいる。そのような構成単位の組成で且つ低分子の化合物は空気連行性に優れている。一方、共重合体(A)は、分散性に優れた分子量領域の化合物も一定量含んでいる。その結果、分散剤としての機能を維持しつつ、微細な空気を水硬性組成物中に連行でき、凍結融解性が向上するものと考えられる。環境への影響、コスト、物性などを考慮して、水硬性粉体の一部として、代替粉体、例えばフライアッシュを用いることもあるが、その場合は、空気連行性が低下する傾向がある。しかし、本発明の共重合体(A)は、フライアッシュを用いる場合でも空気連行性が低下しないので、凍結融解性に優れた硬化体を得ることができる。
式(A1)中、M1は、水素原子又は塩となる対イオンを示し、塩となる対イオンとしては、ナトリウムイオン、カリウムイオンなどのアルカリ金属イオン、アンモニウムイオン、アルカノールアンモニウムイオンなどが挙げられる。
式(A2)中、R3aは、水素原子又は炭素数1以上3以下のアルキル基を示し、炭素数1以上3以下のアルキル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
式(A2)中、X1は、炭素数1以上6以下の2価のアルキレン基、直接結合手又はカルボニル基(CO基)を示し、カルボニル基(CO基)が好ましい。
式(A2)中、n1は、(CH2CH2O)の平均付加モル数を示し、70以上、好ましくは80以上、より好ましくは90以上、更に好ましくは100以上、好ましくは115以上、そして、170以下、好ましくは160以下、より好ましくは150以下、更に好ましくは140以下、より更に好ましくは130以下、より更に好ましくは125以下の数である。
式(B1)中、M2は、水素原子又は塩となる対イオンを示し、塩となる対イオンとしては、ナトリウムイオン、カリウムイオンなどのアルカリ金属イオン、アンモニウムイオン、アルカノールアンモニウムイオンなどが挙げられる。
式(B2)中、R3bは、水素原子又は炭素数1以上3以下のアルキル基を示し、炭素数1以上3以下のアルキル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
式(B2)中、X2は、炭素数1以上6以下の2価のアルキレン基、直接結合手又はカルボニル基(CO基)を示し、カルボニル基(CO基)が好ましい。
式(B2)中、n2は、(CH2CH2O)の平均付加モル数を示し、5以上、好ましくは10以上、より好ましくは20以上、そして、150以下、好ましくは140以下、より好ましくは130以下の数である。
本発明は、水硬性粉体、水、及び本発明の水硬性粉体用分散剤組成物を含有する、水硬性組成物に関する。本発明の水硬性組成物は、水硬性粉体、水、共重合体(A)、及び任意に共重合体(B)を含有する水硬性組成物であってよい。本発明の水硬性組成物には、本発明の水硬性粉体用分散剤組成物で述べた事項を適宜適用することができる。
水硬性粉体中、フライアッシュの割合は、例えば、40質量%以下、更に30質量%以下、更に25質量%以下、更に20質量%以下であってよい。
フライアッシュのブレーン値は、好ましくは5000cm2/g未満、より好ましくは4500cm2/g以下である。ブレーン値とは、ブレーン比表面積測定法により測定された比表面積のことである。具体的には、フライアッシュのブレーン値は、セメントの物理試験方法(JIS R5201)に定められるブレーン空気透過装置を用いて測定する。
フライアッシュとしては、例えば、石炭火力発電所において微粉炭を燃焼する際、溶融した灰分が冷却されて球状となった微細粒子を電気集塵器等で捕集した副産物を用いることができる。
フライアッシュの主成分はシリカ(SiO2)とアルミナ(Al2O3)であり、この2つの無機質成分で例えば全体の70~80質量%を占める。その他、典型的には少量の酸化第二鉄(Fe2O3)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化カルシウム(CaO)等を含有している。
フライアッシュの化学成分は、フライアッシュの総質量に対して、好ましくは、SiO2が50~70質量%、Al2O3が16~20質量%、Fe2O3が5~6質量%、CaOが1~3質量%である。フライアッシュの品質は、例えば、JIS A6201-2008(コンクリート用フライアッシュ)に規定されているフライアッシュI種、II種、III種、IV種のいずれかに該当する品質であってもよい。また、コストの観点から、SiO2の割合が50質量%未満のフライアッシュを用いることもできる。
フライアッシュの強熱減量は、特に限定されないが、好ましくは5%以下、より好ましくは3%以下である。フライアッシュの強熱減量は、例えば、強熱減量試験法(JIS A6201(フライアッシュを950~1000℃の高温で加熱し、質量の減少率から強熱減量を、105℃で3時間乾燥し、恒温時の質量減少率から湿分を求め、フライアッシュの強熱減量から湿分を差し引いたものを未燃炭素量として算出)の方法で測定することができる。
フライアッシュの平均粒径は、特に限定されないが、好ましくは15~25μmである。フライアッシュの平均粒径は、レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布における積算値50%での平均粒径、すなわち、メジアン径(D50)を意味する。
また、本発明の水硬性組成物がコンクリートの場合、細骨材の使用量は、型枠等への充填性を向上する観点から、好ましくは500kg/m3以上、より好ましくは600kg/m3以上、更に好ましくは700kg/m3以上であり、そして、好ましくは1,000kg/m3以下、より好ましくは900kg/m3以下である。
また、本発明の水硬性組成物がモルタルの場合、細骨材の使用量は、好ましくは800kg/m3以上、より好ましくは900kg/m3以上、更に好ましくは1,000kg/m3以上であり、そして、好ましくは2,000kg/m3以下、より好ましくは1,800kg/m3以下、更に好ましくは1,700kg/m3以下である。
本発明は、水硬性粉体と、水と、本発明の水硬性粉体用分散剤組成物とを混合する、水硬性組成物の製造方法を提供する。本発明の水硬性組成物の製造方法は、水硬性粉体、水、共重合体(A)、及び任意に共重合体(B)を混合する水硬性組成物の製造方法であってよい。本発明の水硬性組成物の製造方法には、本発明の水硬性粉体用分散剤組成物及び水硬性組成物で述べた事項を適宜適用することができる。なお、本発明の水硬性粉体用分散剤組成物や水硬性組成物における各成分の含有量は、混合量に読み替えて本発明の水硬性組成物の製造方法に適用することができる。水硬性粉体と、水と、共重合体(A)と、任意の共重合体(B)との混合は、モルタルミキサー、強制二軸ミキサー等のミキサーを用いて行うことができる。
表1に示す共重合体(A)、共重合体(B)を用いて、表2の配合でコンクリートを製造した。具体的には、粗骨材(G)を強制二軸ミキサーに投入後、細骨材(S)、粗骨材(G)、セメント(C)を投入し攪拌を開始した。共重合体(A)、共重合体(B)及び水を混合して得た練り水(W)を、共重合体(A)、共重合体(B)の添加量(セメント100質量部に対する質量部)が表3の値となるように、ミキサーの攪拌開始と同時に投入した。開始から90秒後にミキサーからコンクリートを排出してコンクリートを得た。
W:水道水
セメント(C):普通ポルトランドセメント(二種混合:太平洋セメント/住友大阪セメント=1/1、質量比) 密度3.16g/cm3
フライアッシュ(FA):フライアッシュ(二種混合:三池産/響灘産=1/1(質量比))、ブレーン値4026cm2/g、強熱減量4.68%、平均粒径20μm
細骨材(S):城陽産山砂 密度2.55g/cm3
粗骨材(G):石灰砕石2010/石灰砕石1005=1/1、質量比) 密度2.72g/cm3
JIS A1148に準じて実施した。尚、試験方法はA法とした。10cm×10cm×40cmの型枠に、(1)で製造したコンクリートを打設し、24時間後に脱型する。その後、試験開始材齢である28日まで供試体を20±2℃の水槽において養生した。28日後、養生した供試体を(装置名:一槽式ブライン循環方式 凍結融解試験機、(株)マルイ製)を用いて、凍結融解抵抗性試験を実施した。凍結融解の1サイクルは5℃から-18℃まで降温した後、-18℃から5℃まで昇温するものとし、各サイクルにおける供試体の中心部の最高及び最低温度は、それぞれ5±2℃及び-18±2℃の範囲とした。凍結融解1サイクルに要する時間は、3時間以上、4時間以内とした。測定項目は、各供試体のJIS A1127によるたわみ振動の一次共鳴振動数及び質量とし、測定時期は、水中養生終了後の試験開始前及び36サイクルを超えない間隔で行った。測定は300サイクル以上を目安に実施した。この評価では、300サイクルを超えた時点で相対動弾性係数が80%以上のものを凍結融解抵抗性に優れると判断できる。
Claims (8)
- 構成単位として下記式(A1)で表される構成単位(A1)及び下記式(A2)で表される構成単位(A2)を含み重量平均分子量が40,000以上60,000以下である共重合体(A)を含有する水硬性粉体用分散剤組成物であって、
前記共重合体(A)は、構成単位(A1)及び構成単位(A2)の合計に対する構成単位(A2)の割合が20質量%以上28質量%以下であり、
前記共重合体(A)は、分子量8,000以下の化合物の割合が5.0質量%以上15.0質量%以下である、
水硬性粉体用分散剤組成物。
〔式中、R1a及びR2aは、同一又は異なって、それぞれ水素原子又はメチル基を示し、R3aは、水素原子又は炭素数1以上3以下のアルキル基を示し、M1は、水素原子又は塩となる対イオンを示し、X1は、炭素数1以上6以下の2価のアルキレン基、直接結合手又はカルボニル基を示し、n1は、平均付加モル数を示し、70以上170以下の数である。〕 - 共重合体(A)は、全構成単位中の構成単位(A1)及び構成単位(A2)の割合が80質量%以上100質量%以下である、請求項1に記載の水硬性粉体用分散剤。
- 共重合体(B)が、構成単位として、アクリル酸メチル及びアクリル酸ヒドロキシエチルから選ばれる単量体の構成単位を含む、請求項3に記載の水硬性粉体用分散剤組成物。
- 共重合体(A)の含有量と共重合体(B)の含有量との質量比である共重合体(A)/共重合体(B)が0.1以上0.8以下である、請求項3又は4に記載の水硬性粉体用分散剤組成物。
- 水硬性粉体、水、及び請求項1~5の何れか1項に記載の水硬性粉体用分散剤組成物を含有する、水硬性組成物。
- 水/水硬性粉体比が40質量%以上である、請求項6に記載の水硬性組成物。
- 水硬性粉体がフライアッシュを含む、請求項6又は7に記載の水硬性組成物。
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