JP3727294B2 - セメントプレミックス製品 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はセメントプレミックス製品に関する。グラウト充填材やセルフレベリング床材等に、少なくともセメント、粉末状分散剤及び粉末状消泡剤を配合したセメントプレミックス製品が利用されている。本発明は、かかるセメントプレミックス製品のうちで、粉末状分散剤として水溶性ビニル共重合体を含有するものを配合したセメントプレミックス製品の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、セメントプレミックス製品としては一般に、少なくともセメント、粉末状分散剤及び粉末状消泡剤等を配合したものが使用されている。かかるセメントプレミックス製品において、粉末状消泡剤としては、粉末シリカとポリアルキレングリコール類とからなるもの(特公平1−34088)、多孔質シリカ微粉末にポリオキシアルキレン化合物を吸収させたもの(特開平10−226550)等が知られている。ところが、これらの粉末状消泡剤を配合したセメントプレミックス製品のうちで、粉末状分散剤として水溶性ビニル共重合体を含有するものを配合したセメントプレミックス製品の場合には連行空気量が高く、なかでも経日的に保存した粉末状消泡剤を配合した場合には連行空気量が更に高くなるという問題がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、粉末状分散剤として水溶性ビニル共重合体を含有するものを配合したセメントプレミックス製品において、経日的に保存した粉末状消泡剤を配合した場合であっても、連行空気量を充分に低く制御できるセメントプレミックス製品を提供する処にある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
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、少なくともセメント、粉末状分散剤及び粉末状消泡剤を配合し、且つ該粉末状分散剤として水溶性ビニル共重合体を含有するものを配合したセメントプレミックス製品において、粉末状消泡剤として特定の3成分を所定割合で含有するものを配合したものが正しく好適であることを見出した。
【0005】
すなわち本発明は、少なくともセメント、粉末状分散剤及び粉末状消泡剤を配合し、且つ該粉末状分散剤として水溶性ビニル共重合体を含有するものを配合したセメントプレミックス製品において、粉末状消泡剤として、下記のA成分、B成分及びC成分からなり、且つ該A成分を15〜74重量%、該B成分を25〜84重量%及び該C成分を0.001〜1重量%(合計100重量%)含有するものを配合して成ることを特徴とするセメントプレミックス製品に係る。
【0006】
A成分:下記の式1で示されるブロック共重合体
【式1】
【0007】
式1において、
R1:炭素数12〜22の脂肪族炭化水素基
A1:オキシエチレン単位の繰り返し数2〜15のポリエチレングリコールから全ての水酸基を除いた残基
A2:オキシプロピレン単位の繰り返し数10〜70のポリプロピレングリコールから全ての水酸基を除いた残基
【0008】
B成分:多孔質シリカ微粉末
C成分:酸化防止剤
【0009】
本発明のセメントプレミックス製品は、少なくともセメント、水溶性ビニル共重合体を含有する粉末状分散剤及び特定の粉末状消泡剤を配合して成るものである。セメント及び水溶性ビニル共重合体を含有する粉末状分散剤それ自体は公知のものを用いることもできるので、これらについては後述することとし、ここでは先ず、特定の粉末状消泡剤について説明する。
【0010】
本発明のセメントプレミックス製品に用いる粉末状消泡剤は、前記のA成分、B成分及びC成分からなるものである。粉末状消泡剤のA成分は、式1で示されるブロック共重合体である。かかるブロック共重合体は、脂肪族炭化水素基とポリオキシエチレン基とがエーテル結合で連結しており、該ポリオキシエチレン基にポリオキシプロピレン基がエーテル結合で連結していて、該ポリオキシプロピレン基の片末端に水酸基が結合した構造のものである。かかる構造のブロック共重合体は、例えば脂肪族アルコールにエチレンオキサイドを付加重合した後、更にプロピレンオキサイドを付加重合して得られる。
【0011】
粉末状消泡剤のA成分において、式1中のR1としては、1)ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、エイコシル基、ヘンエイコシル基、ドコシル基、イソトリデシル基、5−メチル−4−プロピルノニル基、2,7,8−トリメチルデシル基等の炭素数12〜22の飽和脂肪族炭化水素基、2)8−ヘキサデセニル基、9−オクタデセニル基、10−エイコセニル基等の炭素数12〜22の不飽和脂肪族炭化水素基等が挙げられるが、なかでも不飽和脂肪族炭化水素基が好ましく、9−オクタデセニル基がより好ましい。
【0012】
粉末状消泡剤のA成分において、式1中のA1はオキシエチレン単位の繰り返し数2〜15のポリエチレングリコールから全ての水酸基を除いた残基であるが、A1としてはオキシエチレン単位の繰り返し数4〜10のポリエチレングリコールから全ての水酸基を除いた残基が好ましい。
【0013】
粉末状消泡剤のA成分において、式1中のA2はオキシプロピレン単位の繰り返し数10〜70のポリプロピレングリコールから全ての水酸基を除いた残基であるが、A2としてはオキシプロピレン単位の繰り返し数20〜50のポリプロピレングリコールから全ての水酸基を除いた残基が好ましい。
【0014】
粉末状消泡剤のA成分としての式1で示されるブロック共重合体は、公知の方法で合成できる。例えば、脂肪族アルコールに、アルカリ触媒を用いた加温及び加圧下で、エチレンオキサイドを付加重合反応させた後、プロピレンオキサイドを付加重合反応させる方法で合成できる。
【0015】
粉末状消泡剤のB成分は多孔質シリカ微粉末である。かかる多孔質シリカ微粉末としては、公知のものを利用できるが、なかでも比表面積が50〜450m2/gであって、且つ平均粒径が0.1〜500μmの範囲のものが好ましく、更に平均粒径が1〜99μmのものがより好ましい。特に吸油量(JIS−K5101−19による吸油量)が100m2/gを越えるものが好ましい。
【0016】
粉末状消泡剤のC成分は酸化防止剤である。かかる酸化防止剤としては、公知のものを利用でき、これには例えばハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、フェノチアジン、ジブチルヒドロキシトルエン、ブチルヒドロキシアニソール、亜リン酸トリブチル、亜リン酸トリフェニル等が挙げられるが、なかでもハイドロキノン、ジブチルヒドロキシトルエン、ブチルヒドロキシアニソールが好ましい。これらの酸化防止剤は一つ又は二つ以上を用いることができる。
【0017】
本発明のセメントプレミックス製品に用いる粉末状消泡剤は、以上説明したようなA成分を15〜74重量%、B成分を25〜84重量%及びC成分を0.001〜1重量%(合計100重量%)含有してなるものであるが、A成分を30〜69.5重量%、B成分を30〜69.5重量%、C成分を0.05〜0.5重量%(合計100重量%)含有してなるものが好ましい。
【0018】
本発明のセメントプレミックス製品に用いる粉末状消泡剤は、例えば、攪拌羽根を備えたミキサーに、A成分、B成分及びC成分が所定割合となるよう、先ずB成分を投入し、次に予めA成分とC成分とを混合しておいた混合物を攪拌しながら少しずつ投入して均一混合することにより製造できる。ここで得られた製造物は通常粒径が3000μm以下の粉末状となるが、かかる粉末状消泡剤を本発明のセメントプレミックス製品に用いる場合には、その粒径を揃えたものとするのが好ましく、粒径が1〜2000μmで、且つ平均粒径が1〜1500μmとなるよう篩を用いて分級したものが好ましい。
【0019】
本発明のセメントプレミックス製品に用いる粉末状分散剤は水溶性ビニル共重合体を含有するものである。かかる粉末状分散剤としては、公知のものも利用できるが、下記のD成分とE成分との水系混合物を乾燥し、粉砕したものが好ましい。
【0020】
D成分:1)全構成単位中に、下記の式2で示されるビニル単量体から形成された構成単位Aを40〜80モル%、下記の式3で示されるビニル単量体から形成された構成単位Bを1〜25モル%、下記の式4で示されるビニル単量体から形成された構成単位Cを3〜20モル%及び下記の式5で示されるビニル単量体から形成された構成単位Dを1〜45モル%(合計100モル%)有する数平均分子量2000〜70000の水溶性ビニル共重合体、2)全構成単位中に、下記の式2で示されるビニル単量体から形成された構成単位Aを40〜70モル%、下記の式3で示されるビニル単量体から形成された構成単位Bを5〜30モル%、下記の式4で示されるビニル単量体から形成された構成単位Cを1〜20モル%、下記の式5で示されるビニル単量体から形成された構成単位Dを1〜30モル%及び下記の式6で示されるビニル単量体から形成された構成単位Eを1〜30モル%(合計100モル%)有する数平均分子量2000〜70000の水溶性ビニル共重合体、以上の1)及び2)から選ばれる一つ又は二つ以上
【0021】
E成分:亜硫酸アルカリ金属塩、亜硫酸アルカリ土類金属塩、チオ硫酸アルカリ金属塩、チオ硫酸アルカリ土類金属塩、アルカリ土類金属の水酸化物、硝酸アルカリ土類金属塩、硝酸金属塩、亜硝酸アルカリ土類金属塩及び亜硝酸金属塩から選ばれる一つ又は二つ以上
【0022】
【式2】
【0023】
【式3】
【0024】
【式4】
【0025】
【式5】
【0026】
【式6】
【0027】
式2〜式6において、
R2,R3,R4,R5,R7:水素原子又はメチル基
R6,R8:炭素数1〜3のアルキル基
M1:水素原子、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム又は有機アミン
Z:−SO3M2又は−O−C6H4−SO3M3で示される有機基
(M2,M3;アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム又は有機アミン)
A3: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との双方からなるオキシアルキレン単位の繰り返し数が5〜109の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
A4: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との双方からなるオキシアルキレン単位の繰り返し数が5〜50の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
【0028】
粉末状分散剤のD成分には、1)式2で示されるビニル単量体から形成された構成単位A、式3で示されるビニル単量体から形成された構成単位B、式4で示されるビニル単量体から形成された構成単位C及び式5で示されるビニル単量体から形成された構成単位Dをそれぞれ所定割合で有する水溶性ビニル共重合体、2)式2で示されるビニル単量体から形成された構成単位A、式3で示されるビニル単量体から形成された構成単位B、式4で示されるビニル単量体から形成された構成単位C、式5で示されるビニル単量体から形成された構成単位D及び式6で示されるビニル単量体から形成された構成単位Eをそれぞれ所定割合で有する水溶性ビニル共重合体、3)前記1)及び2)の混合物が包含される。かかる水溶性ビニル共重合体は、それぞれ構成単位A〜D又は構成単位A〜Eを形成することとなるビニル単量体をラジカル共重合することにより得られる。
【0029】
構成単位Aを形成することとなる式2で示されるビニル単量体としては、1)メタクリル酸、アクリル酸、2)メタクリル酸のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩又は有機アミン塩、3)アクリル酸のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩又は有機アミン塩等がある。なかでもメタクリル酸のナトリウムやカリウム等のアルカリ金属塩が好ましい。
【0030】
構成単位Bを形成することとなる式3で示されるビニル単量体としては、1)(メタ)アリルスルホン酸のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩又は有機アミン塩、2)p−メタリルオキシベンゼンスルホン酸のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩又は有機アミン塩等がある。なかでもメタリルスルホン酸のナトリウムやカリウム等のアルカリ金属塩が好ましい。
【0031】
構成単位Cを形成することとなる式4で示されるビニル単量体としては、メチルアクリレート、メチルメタクリレートがある。
【0032】
構成単位Dを形成することとなる式5で示されるビニル単量体としては、1)オキシエチレン単位の繰り返し数が5〜109である、炭素数1〜3のアルキル基を有するアルコキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、2)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の合計が5〜109である、炭素数1〜3のアルキル基を有するアルコキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート、3)前記1)及び前記2)の混合物が挙げられる。これには例えば、メトキシポリエトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシポリエトキシエチル(メタ)アクリレート、n−プロポキシポリエトキシエチル(メタ)アクリレート、イソプロポキシポリエトキシエチル(メタ)アクリレート等が挙げられるが、なかでもオキシエチレン単位の繰り返し数が7〜100であるメトキシポリエトキシエチルメタクレートが好ましい。
【0033】
構成単位Eを形成することとなる式6で示されるビニル単量体としては、1)オキシエチレン単位の繰り返し数が5〜50である、炭素数1〜3のアルキル基を有するアルコキシポリエチレングリコール(メタ)アリルエーテル、2)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の合計が5〜50である、炭素数1〜3のアルキル基を有するアルコキシポリアルキレングリコール(メタ)アリルエーテル、3)前記1)及び前記2)の混合物が挙げられる。なかでもオキシエチレン単位の繰り返し数が7〜35であるメトキシポリエチレングリコ―ルメタリルエーテルが好ましい。
【0034】
粉末状分散剤に供する前記のような水溶性ビニル共重合体は、ラジカル開始剤の存在下に、構成単位A〜D又は構成単位A〜Eを形成することとなる前記したようなビニル単量体を所定の共重合比率となるようラジカル共重合することにより得られる。かかるラジカル共重合は通常、水を溶媒に用いた水溶液重合により行なう。より具体的には、先ず各ビニル単量体を水に溶解し、各ビニル単量体を合計量として10〜45重量%含む水溶液を調製する。次に窒素ガス雰囲気下において、調製した水溶液にラジカル開始剤を加え、50〜70℃で5〜8時間ラジカル共重合反応させて水溶性ビニル共重合体を得る。用いるラジカル開始剤としては、共重合反応温度下において分解し、ラジカル発生するものであればその種類は特に制限されないが、水溶性のラジカル開始剤を用いるのが好ましい。かかる水溶性のラジカル開始剤としては、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩等が挙げられる。
【0035】
かくして得られる水溶性ビニル共重合体は、それが構成単位A〜Dからなるものの場合、その全構成単位中に、構成単位Aを40〜80モル%、好ましくは55〜72モル%、構成単位Bを1〜25モル%、好ましくは3〜18モル%、構成単位Cを3〜20モル%、好ましくは4〜15モル%及び構成単位Dを1〜45モル%、好ましくは3〜25モル%(合計100モル%)有するものとする。またそれが構成単位A〜Eからなるものの場合、その全構成単位中に、構成単位Aを40〜70モル%、好ましくは55〜68モル%、構成単位Bを5〜30モル%、好ましくは6〜18モル%、構成単位Cを1〜20モル%、好ましくは3〜15モル%、構成単位Dを1〜30モル%、好ましくは3〜15モル%及び構成単位Eを1〜30モル%、好ましくは2〜25モル%(合計100モル%)有するものとする。またその数平均分子量はいずれも2000〜70000(GPC法、プルラン換算、以下同じ)の範囲内のものとするが、好ましくは3000〜45000の範囲内のものとする。
【0036】
セメント分散剤に供するE成分には、1)亜硫酸カリウム、亜硫酸ナトリウム等の亜硫酸アルカリ金属塩、2)亜硫酸カルシウム、亜硫酸マグネシウム等の亜硫酸アルカリ土類金属塩、3)チオ硫酸カリウム、チオ硫酸ナトリウム等のチオ硫酸アルカリ金属塩、4)チオ硫酸カルシウム、チオ硫酸マグネシウム等のチオ硫酸アルカリ土類金属塩、5)水酸化カルシウム(消石灰)、水酸化バリウム、水酸化ストロンチウム等のアルカリ土類金属の水酸化物、6)硝酸カルシウム、硝酸マグネシウム等の硝酸アルカリ土類金属塩、7)硝酸鉄、硝酸銅等の硝酸金属塩、8)亜硝酸カルシウム、亜硝酸マグネシウム等の亜硝酸アルカリ土類金属塩、9)亜硝酸鉄、亜硝酸銅等の亜硝酸金属塩、10)前記1)〜9)から選ばれる二つ以上の混合物が挙げられるが、なかでも水酸化カルシウム(消石灰)、硝酸カルシウム、亜硝酸カルシウム、亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウムが好ましい。
【0037】
本発明のセメントプレミックス製品に好ましいものとして用いる粉末状分散剤は、D成分としての前記した水溶性ビニル共重合体とE成分としての前記した無機化合物との水系混合物を乾燥し、粉砕したものである。
【0038】
この場合の水系混合物とは、D成分としての水溶性ビニル共重合体とE成分としての無機化合物とを、水を主とする系、通常は水溶液の系で混合したものを意味する。したがって、D成分としての水溶性ビニル共重合体を前記した水溶液重合によりその水溶液として得る場合には、これをそのまま用いて、E成分としての無機化合物と混合することができる。
【0039】
D成分とE成分とは、1)E成分が亜硫酸アルカリ金属塩、亜硫酸アルカリ土類金属塩、チオ硫酸アルカリ金属塩又はチオ硫酸アルカリ土類金属塩の場合、D成分/E成分=99.99/0.01〜97/3(重量比)の割合となるよう水系混合するのが好ましく、D成分/E成分=99.5/0.5〜97.5/2.5(重量比)の割合となるよう水系混合するのがより好ましい。また2)E成分がアルカリ土類金属の水酸化物、硝酸アルカリ土類金属塩、硝酸金属塩、亜硝酸アルカリ土類金属塩又は亜硝酸金属塩の場合、D成分/E成分=10/90〜90/10(重量比)の割合となるよう水系混合するのが好ましく、D成分/E成分=25/75〜75/25(重量比)の割合となるよう水系混合するのがより好ましい。
【0040】
D成分とE成分との水系混合物を乾燥し、粉砕する手段には、1)双方を水系混合し、次いで乾燥した後、粉砕する場合、2)双方を水系混合しつつ乾燥した後、粉砕する場合、3)双方を水系混合した後、乾燥しつつ粉砕する場合、4)双方の水系混合、乾燥及び粉砕を並行して行なう場合がある。より具体的には例えば、D成分としての水溶性ビニル共重合体の水溶液とE成分としての無機化合物との混合物の固形分濃度が5〜40重量%となる場合には、水溶性ビニル共重合体の水溶液に無機化合物を加え、60〜100℃の温度で混合し、次いでスプレードライヤーやフラッシュジェットドライヤー等を用いて乾燥した後、粉砕して粉末状分散剤を得る。また例えば、D成分としての水溶性ビニル共重合体の水溶液とE成分としての無機化合物との混合物の固形分濃度が40重量%を超えることとなる場合には、水溶性ビニル共重合体の水溶液に無機化合物を加え、60〜120℃の温度で撹拌混練型乾燥機やバンド型連続真空乾燥機を用いて混合しつつ乾燥した後、粉砕して粉末状分散剤を得る。
【0041】
かくして得られる粉末状分散剤は、これをそのまま本発明のセメントプレミックス製品の製造に使用することもできるが、これを用いてセメントプレミックス製品を製造する際の利便性から、更に分級して、その粒径を揃えたものとするのが好ましい。この場合の分級は、粉砕しつつ分級してもよいし、或は粉砕した後に分級してもよい。D成分とE成分との水系混合物を乾燥し、粉砕する場合も、また更に分級する場合も、得られる粉末状分散剤の上記のような利便性から、その粒径が3000μm以下で且つ平均粒径が5〜2000μmのものとするのが好ましく、その粒径が700μm以下で且つ平均粒径が5〜500μmのものとするのがより好ましい。
【0042】
本発明のセメントプレミックス製品において、セメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、高ビーライトポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメントの他に、高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカフュームセメント等の各種混合セメントやアルミナセメントを使用できるが、中でも施工時間の短縮を必要とする場面では、早強性のアルミナセメントや早強ポルトランドセメントが好ましい。
【0043】
本発明のセメントプレミックス製品は、以上説明したような少なくともセメント、粉末状分散剤及び粉末状消泡剤を配合したものであるが、かかるセメントプレミックス製品としては、1)セメント、粉末状分散剤及び粉末状消泡剤を配合したセメントプレミックス製品、2)セメント、細骨材、粉末状分散剤及び粉末状消泡剤を配合したセメントプレミックス製品が挙げられる。
【0044】
本発明のセメントプレミックス製品において、セメントに対する粉末状分散剤及び粉末状消泡剤の配合割合は、セメント100重量部当たり、粉末状分散剤を0.1〜5重量部、また粉末状消泡剤を0.0005〜0.02重量部となるようにするのが好ましい。
【0045】
なかでも、本発明のセメントプレミックス製品が細骨材を配合しないものの場合には、セメント100重量部当たり、粉末状分散剤を0.2〜1重量部、また粉末状消泡剤を0.001〜0.01重量部となるようにするのがより好ましく、また本発明のセメントプレミックス製品が細骨材を配合したものの場合には、セメントと細骨材との合計量100重量部当たり、粉末状分散剤を0.1〜0.5重量部、また粉末状消泡剤を0.0005〜0.005重量部となるようにするのがより好ましい。本発明のセメントプレミックス製品が細骨材を配合したものの場合、セメントと細骨材との割合は、セメント/細骨材=20/80〜70/30(重量比)とするのが好ましく、30/70〜60/40(重量比)とするのがより好ましい。
【0046】
本発明のセメントプレミックス製品には、合目的的に通常セメントプレミックス製品に用いられる添加剤を併用することができる。かかる添加剤としては防水剤、硬化促進剤、硬化遅延剤等が挙げられる。
【0047】
【発明の実施の形態】
本発明のセメントプレミックス製品の実施形態としては、次の1)〜16)が挙げられる。
1)セメント100重量部、下記の粉末状分散剤(P−1)0.4重量部及び下記の粉末状消泡剤(M−1)0.002重量部を配合したセメントプレミックス製品。
粉末状分散剤(P−1):D成分として全構成単位中にメタクリル酸ナトリウムから形成された構成単位を62モル%、メタリルスルホン酸ナトリウムから形成された構成単位を12モル%、メチルアクリレートから形成された構成単位を12モル%、メトキシポリエトキシエチル(エトキシ単位の繰り返し数68、以下単に68とする)メタクリレートから形成された構成単位を8モル%及びメトキシポリエトキシエチル(9)メタクリレートから形成された構成単位を6モル%(合計100モル%)有する数平均分子量14600の水溶性ビニル共重合体(D−1)/E成分として亜硫酸ナトリウム塩(E−1)=99.5/0.5(重量比)の割合で含有する水系混合物を乾燥し、粉砕して、分級した粒径700μm未満で、且つ平均粒径450μmの粉末状分散剤
粉末状消泡剤(M−1):下記のA成分を60重量%、下記のB成分を39.8重量%及び下記のC成分を0.2重量%(合計100重量%)の割合で混合し、分級した粒径1〜500μmで、且つ平均粒径160μmの粉末状消泡剤。
A成分:式1中のR1が9−オクタデセニル基、A1がオキシエチレン単位の繰り返し数6のポリエチレングリコールから全ての水酸基を除いた残基、A2がオキシプロピレン単位の繰り返し数40のポリプロピレングリコールから全ての水酸基を除いた残基である場合の式1で示されるブロック共重合体(A−1)
B成分:比表面積160m2/gで、且つ平均粒径80μmの多孔質シリカ微粉末(B−1)
C成分:ハイドロキノン(C−1)
【0048】
2)セメント100重量部、下記の粉末状分散剤(P−2)0.4重量部及び前記の粉末状消泡剤(M−1)0.005重量部を配合したセメントプレミックス製品。
粉末状分散剤(P−2):D成分として全構成単位中にメタクリル酸ナトリウムから形成された構成単位を58モル%、p−メタリルオキシベンゼンスルホン酸ナトリウムから形成された構成単位を18モル%、メチルアクリレートから形成された構成単位を8モル%、メトキシポリエトキシエチル(95)メタクリレートから形成された構成単位を10モル%及びメトキシポリエトキシエチル(23)メタクリレートから形成された構成単位を6モル%(合計100モル%)有する数平均分子量9200の水溶性ビニル共重合体(D−2)/E成分としてチオ硫酸ナトリウム塩(E−2)=98.5/1.5(重量比)の割合で含有する水系混合物を乾燥し、粉砕して、分級した粒径700μm未満で、且つ平均粒径490μmの粉末状分散剤
【0049】
3)セメント100重量部、下記の粉末状分散剤(P−3)0.6重量部及び下記の粉末状消泡剤(M−2)0.003重量部を配合したセメントプレミックス製品。
粉末状分散剤(P−3):D成分として全構成単位中にメタクリル酸ナトリウムから形成された構成単位を62モル%、メタリルスルホン酸ナトリウムから形成された構成単位を8モル%、p−メタリルオキシベンゼンスルホン酸ナトリウムから形成された構成単位を5モル%、メチルアクリレートから形成された構成単位を2モル%、メトキシポリエトキシエチル(23)メタクリレートから形成された構成単位を10モル%及びメトキシポリエチレングリコール(24)アリルエーテルから形成された構成単位を15モル%(合計100モル%)有する数平均分子量6200の水溶性ビニル共重合体(D−3)/E成分として消石灰/亜硝酸カルシウム=65/35(重量比)の割合の混合物(E−3)=40/60(重量比)の割合で含有する水系混合物を乾燥し、粉砕して、分級した粒径700μm未満で、且つ平均粒径370μmの粉末状分散剤
粉末状消泡剤(M−2):A成分として前記のブロック共重合体(A−1)を65重量%、B成分として前記の多孔質シリカ微粉末(B−1)を34.93重量%及び下記のC成分を0.07重量%(合計100重量%)の割合で混合し、分級した粒径1〜500μmで、且つ平均粒径180μmの粉末状消泡剤
C成分:ジブチルヒドロキシトルエン(C−2)
【0050】
4)セメント100重量部、下記の粉末状分散剤(P−4)0.3重量部及び前記の粉末状消泡剤(M−2)0.006重量部を配合したセメントプレミックス製品。
粉末状分散剤(P−4):D成分として全構成単位中にメタクリル酸ナトリウムから形成された構成単位を58モル%、メタリルスルホン酸ナトリウムから形成された構成単位を17モル%、メチルアクリレートから形成された構成単位を8モル%、メトキシポリエトキシエチル(68)メタクリレートから形成された構成単位を6モル%及びメトキシポリエチレングリコール(32)アリルエーテルから形成された構成単位を10モル%(合計100モル%)有する数平均分子量13000の水溶性ビニル共重合体(D−4)/E成分として消石灰/亜硝酸カルシウム/硝酸カルシウム=25/40/35(重量比)の割合の混合物(E−4)=25/75(重量比)の割合で含有する水系混合物を乾燥し、粉砕して、分級した粒径700μm未満で、且つ平均粒径410μmの粉末状分散剤
【0051】
5)セメント100重量部、前記の粉末状分散剤(P−1)0.3重量部及び下記の粉末状消泡剤(M−3)0.003重量部を配合したセメントプレミックス製品。
粉末状消泡剤(M−3):A成分として前記のブロック共重合体(A−1)を40重量%、B成分として前記の多孔質シリカ微粉末(B−1)を59.6重量%及び下記のC成分を0.4重量%(合計100重量%)の割合で混合し、分級した粒径1〜500μmで、且つ平均粒径145μmの粉末状消泡剤
C成分:ジブチルヒドロキシアニソール(C−3)
【0052】
6)セメント100重量部、前記の粉末状分散剤(P−2)0.6重量部及び前記の粉末状消泡剤(M−3)0.009重量部を配合したセメントプレミックス製品。
【0053】
7)セメント100重量部、前記の粉末状分散剤(P−3)0.4重量部及び下記の粉末状消泡剤(M−4)0.003重量部を配合したセメントプレミックス製品。
粉末状消泡剤(M−4):下記のA成分を60重量%、下記のB成分を39.8重量%及びC成分として前記のハイドロキノン(C−1)を0.2重量%(合計100重量%)の割合で混合し、分級した粒径1〜500μmで、且つ平均粒径155μmの粉末状消泡剤
A成分:式1中のR1が9−オクタデセニル基、A1がオキシエチレン単位の繰り返し数8のポリエチレングリコールから全ての水酸基を除いた残基、A2がオキシプロピレン単位の繰り返し数30のポリプロピレングリコールから全ての水酸基を除いた残基である場合の式1で示されるブロック共重合体(A−2)
B成分:比表面積180m2/gで、且つ平均粒径85μmの多孔質シリカ微粉末(B−2)
【0054】
8)セメント100重量部、前記の粉末状分散剤(P−4)0.4重量部及び前記の粉末状消泡剤(M−4)0.006重量部を配合したセメントプレミックス製品。
【0055】
9)セメント33重量部、細骨材67重量部、前記の粉末状分散剤(P−1)0.2重量部及び前記の粉末状消泡剤(M−1)0.002重量部を配合したセメントプレミックス製品。
【0056】
10)セメント33重量部、細骨材67重量部、前記の粉末状分散剤(P−2)0.2重量部及び前記の粉末状消泡剤(M−1)0.003重量部を配合したセメントプレミックス製品。
【0057】
11)セメント33重量部、細骨材67重量部、前記の粉末状分散剤(P−3)0.3重量部及び前記の粉末状消泡剤(M−2)0.002重量部を配合したセメントプレミックス製品
【0058】
12)セメント33重量部、細骨材67重量部、前記の粉末状分散剤(P−4)0.3重量部及び前記の粉末状消泡剤(M−2)0.003重量部を配合したセメントプレミックス製品。
【0059】
13)セメント33重量部、細骨材67重量部、前記の粉末状分散剤(P−1)0.2重量部及び前記の粉末状消泡剤(M−3)0.002重量部を配合したセメントプレミックス製品。
【0060】
14)セメント33重量部、細骨材67重量部、前記の粉末状分散剤(P−2)0.3重量部及び前記の粉末状消泡剤(M−3)0.005重量部を配合したセメントプレミックス製品。
【0061】
15)セメント33重量部、細骨材67重量部、前記の粉末状分散剤(P−3)0.2重量部及び前記の粉末状消泡剤(M−4)0.002重量部を配合したセメントプレミックス製品。
【0062】
16)セメント33重量部、細骨材67重量部、前記の粉末状分散剤(P−4)0.3重量部及び前記の粉末状消泡剤(M−4)0.003重量部を配合したセメントプレミックス製品。
【0063】
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、本発明がこれらの実施例に限定されるというものではない。尚、以下の実施例及び比較例において、部は重量部を、また%は重量%を意味する。
【0064】
【実施例】
試験区分1(ブロック共重合体の合成)
・ブロック共重合体(A−1)の合成
オレイルアルコール269g(1モル)をオートクレーブに仕込み、触媒として水酸化カリウム0.7gを加えた後、オートクレーブ内を充分に窒素で置換した。攪拌しながら、反応温度を115〜125℃に維持し、エチレンオキサイド264g(6モル)を圧入して付加反応を行なった。圧入終了後、同温度で1時間熟成した後、反応温度を120〜135℃に維持し、プロピレンオキサイド2320g(40モル)を圧入して付加反応を行なった。圧入終了後、同温度で2時間熟成して反応を終了し、生成物を得た。この生成物を吸着材を用いて濾別精製した。これを分析したところ、式1中のR1が9−オクタデセニル基、A1がオキシエチレン単位の繰り返し数6のポリエチレングリコールから全ての水酸基を除いた残基、A2がオキシプロピレン単位の繰り返し数40のポリプロピレングリコールから全ての水酸基を除いた残基である場合の式1で示されるブロック共重合体(A−1)であった。
【0065】
・ブロック共重合体(A−2)〜(A−6)及び(AR−1)〜(AR−5)の合成
ブロック共重合体(A−1)の合成と同様にして、ブロック共重合体(A−2)〜(A−6)及び(AR−1)〜(AR−5)を合成した。以上で合成したブロック共重合体(A−1)〜(A−6)及び(AR−1)〜(AR−5)の内容を表1にまとめて示した。
【0066】
【表1】
【0067】
試験区分2(粉末状消泡剤の製造)
・粉末状消泡剤(M−1)の製造
B成分としての多孔質シリカ微粉末(比表面積160m2/g、平均粒径80μm)7.9kgをリボンミキサーに仕込んだ。別にA成分としてのブロック共重合体(A−1)12kgとC成分としてのハイドロキノン0.04kgとを予め混合しておき、その混合物を前記のリボンミキサーに攪拌しながら少しずつ分割添加し、充分に混合したのち、篩を用いて分級し、粒径1〜500μmで、且つ平均粒子径160μmの粉末状消泡剤(M−1)20kgを得た。
【0068】
・粉末状消泡剤(M−2)〜(M−8)及び(R−1)〜(R−14)の製造粉末状消泡剤(M−1)の製造と同様にして、粉末状消泡剤(M−2)〜(M−8)及び(R−1)〜(R−14)を得た。粉末状消泡剤(M−1)を含め、製造した各粉末状消泡剤の内容を表2にまとめて示した。
【0069】
【表2】
【0070】
表2において、
粒径:振動篩の篩目開きから求めた値
平均粒径:分級した粉末状消泡剤を走査型電子顕微鏡で写真撮影し、この写真撮影の画像から100個の粒子を任意に選定して、選定した個々の粒子について長径(粒子の中心を通る最長の径d1)と短径(粒子の中心を通る最短の径d2)を測定し、(d1+d2)/2から求めた平均値
【0071】
A−1〜A−6,AR−1〜AR−5:表1に記載のブロック共重合体
AR−6:分子中のR1、オキシエチレン単位の繰り返し数及びオキシプロピレン単位の繰り返し数はA−1と同じであるが、A−1のようにオキシエチレン単位とオキシプロピレン単位とをブロック状に付加したものではなく、オキシエチレン単位とオキシプロピレン単位とをランダム状に付加したもの
【0072】
B−1:比表面積160m2/gで、且つ平均粒径80μmの多孔質シリカ微粉末
B−2:比表面積180m2/gで、且つ平均粒径85μmの多孔質シリカ微粉末
B−3:比表面積140m2/gで、且つ平均粒径75μmの多孔質シリカ微粉末
B−4:比表面積220m2/gで、且つ平均粒径60μmの多孔質シリカ微粉末
B−5:比表面積110m2/gで、且つ平均粒径70μmの多孔質シリカ微粉末
【0073】
C−1:ハイドロキノン
C−2:ジブチルヒドロキシトルエン
C−3:ジブチルヒドロキシアニソール
【0074】
*1:比表面積20m2/g、平均粒径0.3μmのシリカフューム微粉末
*2:比表面積0.8m2/g、平均粒径2.5μmの炭酸カルシウム微粉末
*3:R−1及びR−10〜R−14は粉末状にならなかったので、粒径及び平均粒径を求めなかった。
【0075】
試験区分3(経時処理した粉末状消泡剤の調製)
試験区分2で製造した粉末状消泡剤M−1〜M−8及びR−2〜R−9をシャーレに20g採取し、40℃の熱風乾燥器に30日間放置して、経時処理した粉末状消泡剤M−1〜M−8及びR−2〜R−9を調製した。
【0076】
試験区分4(粉末状分散剤の製造)
・粉末状分散剤(P−1)の製造
メタクリル酸107部(1.24モル)、メタリルスルホン酸ナトリウム38部(0.24モル)、メチルアクリレート21部(0.24モル)、メトキシポリエトキシエチル(68)メタクリレート495部(0.16モル)、メトキシポリエトキシエチル(9)メタクリレート60部(0.12モル)及び水800部を反応容器に仕込み、水酸化ナトリウムの30%水溶液165部を投入して中和し、均一に溶解した後,雰囲気を窒素置換した。反応系の温度を温水浴にて60℃に保ち、過硫酸ナトリウムの20%水溶液55部を投入して重合を開始し、6時間重合反応を継続して重合を完結した。その後、酸性分解物の中和のために30%水酸化ナトリウム水溶液6部を投入し、水溶性ビニル共重合体(D−1)の42%水溶液を得た。この水溶性ビニル共重合体(D−1)をNMR測定、元素分析、滴定分析、ゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)測定等で分析したところ、全構成単位中に、メタクリル酸ナトリウムから形成された構成単位/メタリルスルホン酸ナトリウムから形成された構成単位/メチルアクリレートから形成された構成単位/メトキシポリエトキシ(68)メタクリレートから形成された構成単位/メトキシポリエトキシ(9)メタクリレートから形成された構成単位=62/12/12/8/6(モル%、合計100モル%)の割合で有する数平均分子量14600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(D−1)の42%水溶液600部に亜硫酸ナトリウム塩(E−1)1.3部を加え、ハンドミキサーで撹拌混合し、これを1Lのニーダ型混練機に入れて、80〜100℃の温度下、4000Paの減圧下に乾燥しながら粉砕し、更に篩目開き700μmの振動篩で分級して、粉末状分散剤(P−1)を得た。
【0077】
・粉末状分散剤(P−2)〜(P−4)の製造
粉末状分散剤(P−1)と同様にして、粉末状分散剤(P−2)〜(P−4)を得た。粉末状分散剤(P−1)〜(P−4)の製造に用いた水溶性ビニル共重合体の内容を表3にまとめて示し、また粉末状分散剤(P−1)〜(P−4)の内容を表4にまとめて示した。
【0078】
【表3】
【0079】
表3において、
am−1:メタクリル酸ナトリウム
bm−1:メタリルスルホン酸ナトリウム
bm−2:p−メタリルオキシベンゼンスルホン酸ナトリウム
cm−1:メチルアクリレート
dm−1:メトキシポリエトキシエチル(68)メタクリレート
dm−2:メトキシポリエトキシエチル(95)メタクリレート
dm−3:メトキシポリエトキシエチル(9)メタクリレート
dm−4:メトキシポリエトキシエチル(23)メタクリレート
em−1:メトキシポリエチレングリコール(24)アリルエーテル
em−2:メトキシポリエチレングリコール(32)アリルエーテル
【0080】
【表4】
【0081】
表4において、
粒径及び平均粒径:粒径は振動篩の篩目開きから求めた。また平均粒径は、分級した粉末を走査型電子顕微鏡で写真撮影し、この写真撮影の画像から100個の粒子を任意に選定して、選定した個々の粒子について長径(粒子の中心を通る最長の径=DL)と短径(粒子の中心を通る最短の径=DS)を計測し、(DL+DS)/2の平均値で求めた。
D−1〜D−4:表3に記載の水溶性ビニル共重合体
E−1:亜硫酸ナトリウム塩
E−2:チオ硫酸ナトリウム塩
E−3:消石灰/亜硝酸カルシウム=65/35(重量比)の混合物
E−4:消石灰/亜硝酸カルシウム/硝酸カルシウム=25/40/35(重量比)の混合物
【0082】
試験区分5(セメントプレミックス製品の調製)
5Lのホバートミキサーにアルミナセメント(太平洋セメント社製、比重3.0、ブレーン値5070)又は早強ポルトランドセメント(太平洋セメント社製、比重3.13、ブレーン値4340)と、試験区分4で製造した粉末状分散剤と、試験区分2で製造した粉末状消泡剤又は試験区分3で経時処理して調製した粉末状消泡剤とを、表5に記載の割合で乾式混合し、セメントプレミックス製品を調製した。内容を表5にまとめて示した。
【0083】
【表5】
【0084】
表5において、
F−1:アルミナセメント(太平洋セメント社製、比重3.0、ブレーン値5070)
F−2:早強ポルトランドセメント(太平洋セメント社製、比重3.13、ブレーン値4340)
M−1〜M−8,R−2〜R−9:試験区分2で製造した表2に記載の粉末状消泡剤又は試験区分3で経時処理して調製した粉末状消泡剤
P−1〜P−4:試験区分4で製造した表4に記載の粉末状消泡剤
【0085】
試験区分6(セメントペーストの調製と評価)
試験区分5で調製したセメントプレミックス製品1700部に水470部を加え、20℃の温度下で3分間混練してフロー値が250±20mmの範囲のセメントペーストを調製した。調製したセメントペーストの空気量及び圧縮強度を下記のように測定した。ここで粉末状消泡剤の消泡性能は空気量の少ないほど良好である。結果を表6にまとめて示した。
・空気量:JIS−R5201に準拠して測定した。
・圧縮強度:材齢28日において、JIS−R5201に準拠して測定した。
【0086】
【表6】
【0087】
試験区分7(セメントプレミックス製品の調製)
5Lのホバートミキサーにアルミナセメント(太平洋セメント社製、比重3.0、ブレーン値5070)と、細骨材(JIS−R5201の標準砂、比重2.64)と、試験区分4で製造した粉末状分散剤と、試験区分2で製造した粉末状消泡剤又は試験区分3で経時処理して調製した粉末状消泡剤とを表7に記載の割合で乾式混合し、セメントプレミックス製品を調製した。内容を表7にまとめて示した。
【0088】
【表7】
【0089】
表7において、
F−1:アルミナセメント(太平洋セメント社製、比重3.0、ブレーン値5070)
G−1:JIS−R5201の標準砂(比重2.64)
M−1〜M−8,R−2〜R−9:試験区分2で製造した表2に記載の粉末状消泡剤又は試験区分3で経時処理して調製した粉末状消泡剤
P−1〜P−4:試験区分4で製造した表4に記載の粉末状消泡剤
【0090】
試験区分8(モルタルの調製と評価)
試験区分7で調製したセメントプレミックス製品5067部に水505部を加え、20℃の温度下で3分間混練してフロー値が220±20mmの範囲のモルタルを調製した。調製したモルタルの空気量及び圧縮強度を下記のように測定した。ここで粉末状消泡剤の消泡性能は空気量の少ないほど良好である。結果を表8にまとめて示した。
・空気量:JIS−R5201に準拠して測定した。
・圧縮強度:材齢28日において、JIS−R5201に準拠して測定した。
【0091】
【表8】
【0092】
【発明の効果】
既に明らかなように、以上説明した本発明には、粉末状分散剤として水溶性ビニル共重合体を含有するものを配合したセメントプレミックス製品において、経日的に保存した粉末状消泡剤を配合した場合であっても、連行空気量を充分に低く制御できるという効果がある。
Claims (11)
- 少なくともセメント、粉末状分散剤及び粉末状消泡剤を配合し、且つ該粉末状分散剤として水溶性ビニル共重合体を含有するものを配合したセメントプレミックス製品において、粉末状消泡剤として、下記のA成分、B成分及びC成分からなり、且つ該A成分を15〜74重量%、該B成分を25〜84重量%及び該C成分を0.001〜1重量%(合計100重量%)含有するものを配合して成ることを特徴とするセメントプレミックス製品。
A成分:下記の式1で示されるブロック共重合体
【式1】
(式1において、
R1:炭素数12〜22の脂肪族炭化水素基
A1:オキシエチレン単位の繰り返し数2〜15のポリエチレングリコールから全ての水酸基を除いた残基
A2:オキシプロピレン単位の繰り返し数10〜70のポリプロピレングリコールから全ての水酸基を除いた残基)
B成分:多孔質シリカ微粉末
C成分:酸化防止剤 - 粉末状消泡剤のA成分が、式1中のA1がオキシエチレン単位の繰り返し数4〜10のポリエチレングリコールから全ての水酸基を除いた残基であり、またA2がオキシプロピレン単位の繰り返し数20〜50のポリプロピレングリコールから全ての水酸基を除いた残基である場合の式1で示されるブロック共重合体である請求項1記載のセメントプレミックス製品。
- 粉末状消泡剤のA成分が、式1中のR1が9−オクタデセニル基である場合の式1で示されるブロック共重合体である請求項1又は2記載のセメントプレミックス製品。
- 粉末状消泡剤のB成分が、比表面積50〜450m2/g、且つ平均粒径0.1〜500μmの多孔質シリカ微粉末である請求項1〜3のいずれか一つの項記載のセメントプレミックス製品。
- 粉末状消泡剤のB成分が、平均粒径1〜99μmの多孔質シリカ微粉末である請求項1〜4のいずれか一つの項記載のセメントプレミックス製品。
- 粉末状消泡剤のC成分が、ハイドロキノン、ジブチルヒドロキシトルエン及びブチルヒドロキシアニソールから選ばれる一つ又は二つ以上の酸化防止剤である請求項1〜5のいずれか一つの項記載のセメントプレミックス製品。
- 粉末状消泡剤が、粒径1〜2000μm、且つ平均粒径1〜1500μmのものである請求項1〜6のいずれか一つの項記載のセメントプレミックス製品。
- 粉末状消泡剤が、A成分を30〜69.5重量%、B成分を30〜69.5重量%及びC成分を0.05〜0.5重量%(合計100重量%)含有するものである請求項1〜7のいずれか一つの項記載のセメントプレミックス製品。
- セメント100重量部当たり、粉末状消泡剤を0.0005〜0.02重量部の割合となるよう配合した請求項1〜8のいずれか一つの項記載のセメントプレミックス製品。
- 粉末状分散剤が、下記のD成分とE成分との水系混合物を乾燥し、粉砕したものである請求項1〜9のいずれか一つの項記載のセメントプレミックス製品。
D成分:1)全構成単位中に、下記の式2で示されるビニル単量体から形成された構成単位Aを40〜80モル%、下記の式3で示されるビニル単量体から形成された構成単位Bを1〜25モル%、下記の式4で示されるビニル単量体から形成された構成単位Cを3〜20モル%及び下記の式5で示されるビニル単量体から形成された構成単位Dを1〜45モル%(合計100モル%)有する数平均分子量2000〜70000の水溶性ビニル共重合体、2)全構成単位中に、下記の式2で示されるビニル単量体から形成された構成単位Aを40〜70モル%、下記の式3で示されるビニル単量体から形成された構成単位Bを5〜30モル%、下記の式4で示されるビニル単量体から形成された構成単位Cを1〜20モル%、下記の式5で示されるビニル単量体から形成された構成単位Dを1〜30モル%及び下記の式6で示されるビニル単量体から形成された構成単位Eを1〜30モル%(合計100モル%)有する数平均分子量2000〜70000の水溶性ビニル共重合体、以上の1)及び2)から選ばれる一つ又は二つ以上
E成分:亜硫酸アルカリ金属塩、亜硫酸アルカリ土類金属塩、チオ硫酸アルカリ金属塩、チオ硫酸アルカリ土類金属塩、アルカリ土類金属の水酸化物、硝酸アルカリ土類金属塩、硝酸金属塩、亜硝酸アルカリ土類金属塩及び亜硝酸金属塩から選ばれる一つ又は二つ以上
【式2】
【式3】
【式4】
【式5】
【式6】
{式2〜式6において、
R2,R3,R4,R5,R7:水素原子又はメチル基
R6,R8:炭素数1〜3のアルキル基
M1:水素原子、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム又は有機アミン
Z:−SO3M2又は−O−C6H4−SO3M3で示される有機基
(M2,M3;アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム又は有機アミン)
A3: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との双方からなるオキシアルキレン単位の繰り返し数が5〜109の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
A4: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との双方からなるオキシアルキレン単位の繰り返し数が5〜50の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} - セメント100重量部当たり、粉末状分散剤を0.1〜5重量部の割合となるよう配合した請求項1〜10のいずれか一つの項記載のセメントプレミックス製品。
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