JP3845168B2 - セメント混和剤およびセメント組成物 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セメント混和剤およびセメント組成物に関する。さらに詳しくは、セメントペースト、モルタル、コンクリートといったいわゆるセメント配合物において、その流動性が経時的に低下することを防止するスランプ保持型セメント混和剤および該セメント混和剤を含有してなるセメント組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
１９８１年にコンクリート構造物の早期劣化が社会問題化して以来、コンクリート中の単位水量を減らしてその施工性と耐久性を向上させることが強く求められてきたなかで、セメント配合物の品質、性能に多大なる影響を与えるセメント分散剤に対する技術革新が盛んに行われている。
【０００３】
従来の手法としては、ＡＥ剤もしくはＡＥ減水剤を添加した流動性（以下「スランプ」という。）の低い生コンクリートをプラントで製造し、生コン車にて打設現場まで運搬した後、これに流動化剤を添加して流動化させ、スランプを所定の値まで高める流動化工法がとられていた。しかしながら、この工法には、生コン車で流動化剤をコンクリートに添加して攪拌混合する際に発生する騒音および排気ガスの環境問題、得られた流動化コンクリートの品質の責任の所在、流動化コンクリートのスランプの著しい経時低下、等の諸問題があった。
【０００４】
そこで、生コンプラントで添加できるいわゆる高性能ＡＥ減水剤の開発が各混和剤メーカーで精力的に行なわれ、現在、ナフタレン系、アミノスルホン酸系およびポリカルボン酸系等が市販されている。この中で、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤は、最も高い減水率を得ることができるという優れた特徴を有するが、得られた生コンクリートを夏場に遠隔地へ搬送する等の過酷な使用条件下においては、他の高性能ＡＥ減水剤と同じく、スランプロスを十分に抑えきれない場合があるといった課題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、スランプ保持性に優れたセメント混和剤および該セメント混和剤を配合してなるセメント組成物を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、下記（１）〜（１２）により達成される。
【０００８】
（１） カルシウムスルホアルミネート系膨張材に対して、固形分で０．１重量％添加した際の、該カルシウムスルホアルミネート系膨張材への吸着率が、室温下５分間で９０％以上であるポリカルボン酸系重合体（Ａ）および／または該重合体（Ａ）を更にアルカリ性物質で中和して得られた重合体塩（Ｂ）を主成分とするセメント混和剤であり、該ポリカルボン酸系重合体（Ａ）および／またはその塩（Ｂ）が、一般式（１）
【０００９】
【化８】
【００１０】
（ただし、式中、Ｒ１は水素原子またはメチル基、Ｒ２Ｏはオキシエチレン基を表わし、Ｒ３は水素原子または炭素原子数１〜２２のアルキル基であり、またｍはオキシエチレン基の平均付加モル数であり、１〜１０の整数を表わす。）で示される第１のポリエチレングリコール（メタ）アクリレート（ａ）５〜９０重量％、
一般式（２）
【００１１】
【化９】
【００１２】
（ただし、式中、Ｒ４は水素原子またはメチル基、Ｒ５Ｏはオキシエチレン基を表わし、Ｒ６は水素原子または炭素原子数１〜２２のアルキル基であり、またｎはオキシエチレン基の平均付加モル数であり、１１〜１００の整数を表わし、ｎ−ｍ≧３である。）で示される第２のポリエチレングリコール（メタ）アクリレート（ｂ）５〜９０重量％、
一般式（３）
【００１３】
【化１０】
【００１４】
（ただし、式中、Ｒ７は水素原子またはメチル基、Ｍ１は水素原子、一価金属原子、二価金属原子、アンモニウム基または有機アミン基を表わす。）で示されるカルボン酸系単量体（ｃ）５〜９０重量％、およびこれらの単量体と共重合可能なその他の単量体（ｄ）０〜５０重量％（ただし、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）の合計は１００重量％である。）の比率で導かれた第１の共重合体（Ａ１）および／または該共重合体（Ａ１）をさらにアルカリ性物質で中和して得られた第１の共重合体塩（Ｂ１ ）であるスランプ保持性に優れたセメント混和剤。
【００２０】
（２）カルシウムスルホアルミネート系膨張材に対して、固形分で０．１重量％添加した際の、該カルシウムスルホアルミネート系膨張材への吸着率が、室温下５分間で９０％以上であるポリカルボン酸系重合体（Ａ）および／または該重合体（Ａ）を更にアルカリ性物質で中和して得られた重合体塩（Ｂ）を主成分とするセメント混和剤であり、該ポリカルボン酸系重合体（Ａ）および／またはその塩（Ｂ）が、前記（１）に記載の第１の共重合体（Ａ１）および／またはその塩（Ｂ１）と、
一般式（１）
【化４】
（ただし、式中、Ｒ１は水素原子またはメチル基、Ｒ２Ｏはオキシエチレン基を表わし、Ｒ３は水素原子または炭素原子数１〜２２のアルキル基であり、またｍはオキシエチレン基の平均付加モル数であり、１〜９７の整数を表わす。）
で示される第１のポリエチレングリコール（メタ）アクリレート（ａ）５〜６５重量％、
一般式（３）
【化５】
（ただし、式中、Ｒ７は水素原子またはメチル基、Ｍ１は水素原子、一価金属原子、二価金属原子、アンモニウム基または有機アミン基を表わす。）で示されるカルボン酸系単量体（ｃ）３５〜９５重量％、および
これらの単量体と共重合可能なその他の単量体（ｄ）０〜５０重量％（ただし、（ａ）、（ｃ）および（ｄ）の合計は１００重量％である。）の比率で導かれた第２の共重合体（Ａ２）および／または該共重合体（Ａ２）をさらにアルカリ性物質で中和して得られた第２の共重合体塩（Ｂ２）と、
の混合物であるスランプ保持性に優れたセメント混和剤。
【００２１】
（３）該第１の共重合体（Ａ１）および／またはその塩（Ｂ１）と該第２の共重合体（Ａ２）および／またはその塩（Ｂ２）との重量比が１：９９〜９９：１である前記（２）に記載のセメント混和剤。
【００２２】
（４）前記（１）〜（３）のいずれかに記載のセメント混和剤とその他のポリカルボン酸系重合体および／またはその塩とを主成分とするスランプ保持性に優れたセメント混和剤。
【００２３】
（５）該（１）〜（３）のいずれかに記載のセメント混和剤と該その他のポリカルボン酸系重合体および／またはその塩との重量比が１：９９〜９９：１である前記（４）に記載のセメント混和剤。
【００２４】
（６）該その他のポリカルボン酸系重合体が、
一般式（２）
【００２５】
【化１３】
【００２６】
（ただし、式中、Ｒ４ は水素原子またはメチル基、Ｒ５ Ｏはオキシエチレン基を表わし、Ｒ６ は水素原子または炭素原子数１〜２２のアルキル基であり、またｎはオキシエチレン基の平均付加モル数であり、４〜１００の整数を表わし、ｎ≠ｍかつｎ−ｍ≧３である。）で示される第２のポリエチレングリコール（メタ）アクリレート（ｂ）６５〜９５重量％、
一般式（３）
【００２７】
【化１４】
【００２８】
（ただし、式中、Ｒ７は水素原子またはメチル基、Ｍ１は水素原子、一価金属原子、二価金属原子、アンモニウム基または有機アミン基を表わす。）で示されるカルボン酸系単量体（ｃ）５〜３５重量％、およびこれらの単量体と共重合可能なその他の単量体（ｄ）０〜５０重量％（ただし、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）の合計は１００重量％である。）の比率で導かれた第３の共重合体（Ａ３）および／または該共重合体（Ａ３）をさらにアルカリ性物質で中和して得られた第３の共重合体塩（Ｂ３）である前記（４）または（５）に記載のセメント混和剤。
【００２９】
（７）カルシウムスルホアルミネート系膨張材に対して、固形分で０．１重量％添加した際の、該カルシウムスルホアルミネート系膨張材への吸着率が、室温下５分間で９０％以上であるポリカルボン酸系重合体（Ａ）および／または該重合体（Ａ）を更にアルカリ性物質で中和して得られた重合体塩（Ｂ）を主成分とするスランプ保持性に優れたセメント混和剤と、
その他のポリカルボン酸系重合体および／またはその塩と、
を主成分とするセメント混和剤であり、
該ポリカルボン酸系重合体（Ａ）および／またはその塩（Ｂ）が、
一般式（１）
【化８】
（ただし、式中、Ｒ１は水素原子またはメチル基、Ｒ２Ｏはオキシエチレン基を表わし、Ｒ３は水素原子または炭素原子数１〜２２のアルキル基であり、またｍはオキシエチレン基の平均付加モル数であり、１〜１０の整数を表わす。）
で示される第１のポリエチレングリコール（メタ）アクリレート（ａ）５〜６５重量％、
一般式（３）
【化９】
（ただし、式中、Ｒ７は水素原子またはメチル基、Ｍ１は水素原子、一価金属原子、二価金属原子、アンモニウム基または有機アミン基を表わす。）
で示されるカルボン酸系単量体（ｃ）３５〜９５重量％、および
これらの単量体と共重合可能なその他の単量体（ｄ）０〜５０重量％（ただし、（ａ）、（ｃ）および（ｄ）の合計は１００重量％である。）
の比率で導かれた第２の共重合体（Ａ２）および／または該共重合体（Ａ２）をさらにアルカリ性物質で中和して得られた第２の共重合体塩（Ｂ２）であり、
該その他のポリカルボン酸系重合体が、
一般式（２）
【化１０】
（ただし、式中、Ｒ４は水素原子またはメチル基、Ｒ５Ｏはオキシエチレン基を表わし、Ｒ６は水素原子または炭素原子数１〜２２のアルキル基であり、またｎはオキシエチレン基の平均付加モル数であり、１１〜１００の整数を表わし、ｎ−ｍ≧３である。）で示される第２のポリエチレングリコール（メタ）アクリレート（ｂ）６５〜９５重量％、
一般式（３）
【化１１】
（ただし、式中、Ｒ７は水素原子またはメチル基、Ｍ１は水素原子、一価金属原子、二価金属原子、アンモニウム基または有機アミン基を表わす。）で示されるカルボン酸系単量体（ｃ）５〜３５重量％、および
これらの単量体と共重合可能なその他の単量体（ｄ）０〜５０重量％（ただし、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）の合計は１００重量％である。）の比率で導かれた第３の共重合体（Ａ３）および／または該共重合体（Ａ３）をさらにアルカリ性物質で中和して得られた第３の共重合体塩（Ｂ３）であるスランプ保持性に優れたセメント混和剤。
（８）該（Ａ）および／または（Ｂ）を主成分とするセメント混和剤と、該その他のポリカルボン酸系重合体および／またはその塩と、
の重量比が１：９９〜９９：１である（７）に記載のセメント混和剤。
【００３０】
（１０） 該重合体（塩）（Ａおよび／またはＢ）と該セメント分散剤との重量比が１：９９〜９９：１である前記（９）に記載のセメント混和剤。
【００３１】
（１１） 前記（１）〜（１０）のいずれか１項に記載のセメント混和剤、セメントおよび水を少なくとも含有してなるセメント組成物。
【００３２】
（１２） 該セメント混和剤がセメントに対して０．０１〜１．０重量％、かつ水／セメントの重量比が０．１５〜０．７である前記（１１）に記載のセメント組成物。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明によるセメント組成物に使用される第１のセメント混和剤は、カルシウムスルホアルミネート系膨張材への吸着率が、固形分で０．１重量％（カルシウムスルホアルミネート系膨張材に対する量）添加時に、室温下５分間で９０％以上であるポリカルボン酸系重合体（Ａ）および／または該重合体（Ａ）を更にアルカリ性物質で中和して得られた重合体塩（Ｂ）を主成分とするものである。
【００３４】
まず、本発明による第１のセメント混和剤として使用されるポリカルボン酸系重合体（Ａ）および／またはその塩（Ｂ）は、後述する第１の共重合体（Ａ１ ）および／または該第１の共重合体（Ａ１ ）を更にアルカリ性物質で中和して得られた第１の共重合体塩（Ｂ１ ）を主成分とするものである。
【００３５】
該第１の共重合体（Ａ１ ）は、一般式（１）で示される第１のポリエチレングリコール（メタ）アクリレート（ａ）５〜９０重量％、好ましくは５〜７０重量％、さらに好ましくは１０〜６５重量％、一般式（２）で示される第２のポリエチレングリコール（メタ）アクリレート（ｂ）５〜９０重量％、好ましくは５〜７０重量％、さらに好ましくは２０〜７０重量％、一般式（３）で示されるカルボン酸系単量体（ｃ）５〜９０重量％、好ましくは１０〜９０重量％、さらに好ましくは３０〜９０重量％、およびこれらの単量体と共重合可能なその他の単量体（ｄ）０〜５０重量％、好ましくは０〜３０重量％（ただし、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）の合計は１００重量％である。）の比率で導かれるものである。また、該第１の共重合体塩（Ｂ１ ）は、該第１の共重合体（Ａ１ ）を更にアルカリ性物質で中和することにより得られる。
【００３６】
一般式（１）
【００３７】
【化１５】
【００３８】
同一般式（１）において、Ｒ１ は水素原子またはメチル基、Ｒ２ Ｏはオキシエチレン基を表わし、Ｒ３ は水素原子または炭素原子数１〜２２、好ましくは１〜１５のアルキル基であり、またｍはオキシエチレン基の平均付加モル数であり、１〜９７、好ましくは１〜１０の整数を表わす。
【００３９】
一般式（２）
【００４０】
【化１６】
【００４１】
同一般式（２）において、Ｒ４ は水素原子またはメチル基、Ｒ５ Ｏはオキシエチレン基を表わし、Ｒ６ は水素原子または炭素原子数１〜２２、好ましくは１〜１５のアルキル基であり、またｎはオキシエチレン基の平均付加モル数であり、４〜１００、好ましくは１１〜１００の整数を表わし、ｎ≠ｍかつｎ−ｍ≧３、好ましくはｎ−ｍ≧５である。
【００４２】
一般式（３）
【００４３】
【化１７】
【００４４】
同一般式（３）において、Ｒ７ は水素原子またはメチル基、Ｍ１ は水素原子、一価金属原子、二価金属原子、アンモニウム基または有機アミン基を表わす。
【００４５】
本発明による第１のセメント混和剤として使用されるポリカルボン酸系重合体（Ａ）としては、後述する第２の共重合体（Ａ２ ）および／または該第２の共重合体（Ａ２ ）を更にアルカリ性物質で中和して得られた第２の共重合体塩（Ｂ２ ）または該第２の共重合体（Ａ２ ）またはその塩（Ｂ２ ）と、後述する第３の共重合体（Ａ３ ）および／または該第３の共重合体（Ａ３ ）を更にアルカリ性物質で中和して得られた第３の共重合体塩（Ｂ３ ）との混合物を主成分とするものであってもよい。
【００４６】
該第２の共重合体（Ａ２ ）は、一般式（１）で示される第１のポリエチレングリコール（メタ）アクリレート（ａ）５〜６５重量％、好ましくは５〜６０重量％、一般式（３）で示されるカルボン酸系単量体（ｃ）３５〜９５重量％、好ましくは４０〜９５重量％およびこれらの単量体と共重合可能なその他の単量体（ｄ）０〜５０重量％、好ましくは０〜３０重量％（ただし、（ａ）、（ｃ）および（ｄ）の合計は１００重量％である。）の比率で導かれるものである。また、該第２の共重合体塩（Ｂ２ ）は、該第２の共重合体（Ａ２ ）をさらにアルカリ性物質で中和することにより得られる。
【００４７】
また、本発明による第１のセメント混和剤として使用されるポリカルボン酸系重合体（Ａ）および／またはその塩（Ｂ）としては、（ａ）前記第１の共重合体（Ａ１ ）および／またはその塩（Ｂ１ ）または（ｂ）前記第２の共重合体（Ａ２ ）および／またはその塩（Ｂ２ ）または（ｃ）前記第１の共重合体（Ａ１ ）および／またはその塩（Ｂ１ ）と前記第２の共重合体（Ａ２ ）および／またはその塩（Ｂ２ ）との混合物であってもよい。
【００４８】
前記第１の共重合体（Ａ１ ）および／またはその塩（Ｂ１ ）と前記第２の共重合体（Ａ２ ）および／またはその塩（Ｂ２ ）との重量比は１：９９〜９９：１、好ましくは３：９７〜９７：３である。
【００４９】
本発明による第２のセメント混和剤は、前記ポリカルボン酸系重合体（Ａ）および／または該重合体（Ａ）をさらにアルカリ性物質で中和して得られた重合体塩（Ｂ）と、その他のポリカルボン酸系重合体および／またはその塩との重量比は１：９９〜９９：１、好ましくは３：９７〜９７：３である。
【００５０】
このようなポリカルボン酸系重合体および／またはその塩としては、種々のものがあるが、一例を挙げると、例えば、後述する第３の共重合体（３）および／またはその塩（Ｂ３）がある。
【００５１】
該第３の共重合体（Ａ３ ）は、一般式（２）で示される第２のポリエチレングリコール（メタ）アクリレート（ｂ）６５〜９５重量％、好ましくは７０〜９５重量％、一般式（３）で示されるカルボン酸系単量体（ｃ）５〜３５重量％、好ましくは５〜３０重量％およびこれらの単量体と共重合可能なその他の単量体（ｄ）０〜５０重量％、好ましくは０〜３０重量％（ただし、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）の合計は１００重量％である。）の比率で導かれるものである。また、該第３の共重合体塩（Ｂ３ ）は、該第３の共重合体（Ａ３ ）をさらにアルカリ性物質で中和することにより得られる。
【００５２】
本発明による第３のセメント混和剤は、前記ポリカルボン酸系重合体（Ａ）および／または該重合体（Ａ）をさらにアルカリ性物質で中和して得られた重合体塩（Ｂ）と、ナフタレン系セメント分散剤、アミノスルホン酸系セメント分散剤、ポリカルボン酸系セメント分散剤よりなる群から選ばれた少なくとも１種のセメント分散剤とを主成分とするものである。
【００５３】
該カルボン酸系重合体（Ａ）および／または重合体塩（Ｂ）と、該セメント分散剤との重量比は１：９９〜９９：１、好ましくは３：９７〜９７：３である。
【００５４】
本発明で用いられる一般式（１）で表わされるポリエチレングリコール（メタ）アクリレート（ａ）および（ｂ）としては、短鎖ポリエチレングリコール（メタ）アクリレートと、長鎖ポリエチレングリコール（メタ）アクリレートとがある。
【００５５】
短鎖ポリエチレングリコール（メタ）アクリレートとしては、
例えば、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、メトキシ（ポリ）エチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、エトキシ（ポリ）エチレングリコールモノ（メタ）アクリレート等の（ポリ）オキシエチレングリコールモノ（メタ）アクリル酸エステル類等がある。ポリエチレングリコール（メタ）アクリレート（ａ）は、その側鎖の短鎖ポリエチレングリコールに疎水性を有することが重要である。したがって、ポリエチレングリコール（メタ）アクリレート（ａ）としては、平均付加モル数ｍが１〜９７、好ましくは１〜１０の（アルコキシ）（ポリ）エチレングリコール（メタ）アクリレートが好ましい。
【００５６】
本発明で用いられる長鎖ポリエチレングリコール系単量体（ｂ）は前記一般式で示されるものであり、例えば、ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、エトキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレートなどのポリオキシエチレングリコールモノ（メタ）アクリル酸エステル類等がある。高い減水性を得るためには、ポリエチレングリコール（メタ）アクリレート（ｂ）の平均付加モル数４〜１００のポリエチレングリコール鎖による立体反発と親水性でセメント粒子を分散させることが重要である。（アルコキシ）ポリエチレングリコール（メタ）アクリレート（ｂ）のエチレングリコール鎖の平均付加モル数ｎは４〜１００、好ましくは１１〜１００である。
【００５７】
カルボン酸系単量体（ｃ）は、前記一般式（３）で示されるものである。単量体（ｃ）の例としては、アクリル酸、メタクリル酸ならびにこれらの酸の一価金属塩、二価金属塩、アンモニウム塩および有機アミン塩を挙げることができ、これらの１種または２種以上を用いることができる。
【００５８】
単量体（ｄ）は、単量体（ａ）、（ｂ）および（ｃ）と共重合可能な単量体である。単量体（ｄ）の例としては、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸等のジカルボン酸類とＨＯ（Ｒ８ Ｏ）ｐ Ｒ９ （ただし、Ｒ８ Ｏは炭素原子数２〜４のオキシエチレン基の１種または２種以上の混合物を表わし、２種以上の場合はブロック状に付加していてもランダム状に付加していてもよく、ｐはオキシエチレン基の平均付加モル数であり１から１００の整数を表わし、Ｒ９ は水素または炭素原子数１〜２２のアルキル基を表わす。）で表わされるアルコールとのモノエステルあるいはジエステル類；（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリルアルキルアミド等の不飽和アミド類；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類；ビニルスルホン酸、（メタ）アリルスルホン酸、スルホエチル（メタ）アクリレート、２−メチルプロパンスルホン酸（メタ）アクリルアミド、スチレンスルホン酸等の不飽和スルホン酸類およびそれらの一価金属塩、二価金属塩、アルモニウム塩、有機アミン塩類；スチレン、α−メチルスチレン等の芳香族ビニル類；炭素原子数１〜１８の脂肪族アルコールあるいはベンジルアルコール等のフェニル基含有アルコールと（メタ）アクリル酸とのエステル類；等が挙げられ、これらの１種または２種以上を用いることができる。
【００５９】
第１の共重合体（Ａ１ ）は、単量体（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および要すれば単量体（ｄ）を前記特定比率で用いて導かれたものである。すなわち、単量体（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の配合割合は、単量体（ａ）が５〜９０重量％、単量体（ｂ）が５〜９０重量％、単量体（ｃ）が５〜９０重量％の範囲であり、好ましくは単量体（ａ）が５〜７０重量％、単量体（ｂ）が５〜７０重量％、単量体（ｃ）が２０〜９０重量％の範囲であり、さらに好ましくは単量体（ａ）が１０〜６５重量％、単量体（ｂ）が２０〜７０重量％、単量体（ｃ）が３０〜９０重量％の範囲であり、これらの単量体と共重合可能な単量体（ｄ）の配合割合は、５０重量％以下、好ましくは３０重量％以下である。この比率の範囲を外れると目的とする優れた性能のセメント分散剤は得られない。
【００６０】
共重合体（Ａ１ ）を得るには、重合開始剤を用いて前記単量体成分を共重合させれば良い。共重合は、溶媒中での重合や塊状重合等の方法により行なうことができる。
【００６１】
溶媒中での重合は回分式でも連続式でも行なうことができ、その際使用される溶媒としては、水；メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等の低級アルコール；ベンゼン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、ｎ−ヘキサン等の芳香族あるいは脂肪族炭化水素；酢酸エチル等のエステル化合物；アセトン、メチルエチルケトン等のケトン化合物；等が挙げられる。原料単量体および得られる共重合体（Ａ１ ）の溶解性ならびに該共重合体（Ａ１ ）の使用時の便からは、水および炭素原子数１〜４の低級アルコールよりなる群から選ばれた少なくとも１種を用いることが好ましい。その場合、炭素原子数１〜４の低級アルコールの中でもメチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等が特に有効である。
【００６２】
水媒体中で重合を行なう時は、重合開始剤としてアンモニウムまたはアルカリ金属の過硫酸塩あるいは過酸化水素等の水溶性の重合開始剤が使用される。この際、亜硫酸水素ナトリウム、モール塩等の促進剤を併用することもできる。また、低級アルコール、芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、エステル化合物あるいはケトン化合物を溶媒とする重合には、ベンゾイルパーオキシドやラウロイルパーオキシド等のパーオキシド；クメンハイドロパーオキシド等のハイドロパーオキシド；アゾビスイソブチロニトリル等の芳香族アゾ化合物等が重合開始剤として用いられる。この際アミン化合物等の促進剤を併用することもできる。さらに、水−低級アルコール混合溶剤を用いる場合には、上記の種々の重合開始剤あるいは重合開始剤と促進剤との組み合わせの中から適宜選択して用いることができる。重合温度は、用いる溶媒や重合開始剤により適宜定められるが、通常０〜１２０℃の範囲内で行なわれる。
【００６３】
塊状重合は、重合開始剤としてベンゾイルパーオキシドやラウロイルパーオキシド等のパーオキシド；クメンハイドロパーオキシド等のハイドロパーオキシド；アゾビスイソブチロニトリル等の脂肪族アゾ化合物等を用い、５０〜２００℃の温度範囲内で行なわれる。
【００６４】
また、得られる共重合体（Ａ１ ）の分子量調節のために、チオール系連鎖移動剤を併用することもできる。この際に用いられるチオール系連鎖移動剤は、一般式ＨＳ−Ｒ１０−Ｅｇ （ただし、式中Ｒ１０は炭素原子数１〜２のアルキル基を表わし、Ｅは−ＯＨ、−ＣＯＯＭ２ 、−ＣＯＯＲ１１または−ＳＯ３ Ｍ２ 基を表わし、Ｍ２ は水素、一価金属、二価金属、アンモニウム基または有機アミン基を表わし、Ｒ１１は炭素原子数１〜１０のアルキル基を表わし、ｇは１〜２の整数を表わす。）で表わされ、例えば、メルカプトエタノール、チオグリセロール、チオグリコール酸、２−メルカプトプロピオン酸、３−メルカプトプロピオン酸、チオリンゴ酸、チオグリコール酸オクチル、３−メルカプトプロピオン酸オクチル等が挙げられ、これらの１種または２種以上を用いることができる。
【００６５】
このようにして得られた共重合体（Ａ１ ）は、そのままでもセメント分散剤の主成分として用いられるが、必要に応じて、さらにアルカリ性物質で中和して得られる共重合体塩（Ｂ１ ）をセメント分散剤の主成分として用いても良い。このようなアルカリ性物質としては、一価金属および二価金属の水酸化物、塩化物および炭素塩等の無機物；アンモニア；有機アミン等が好ましいものとして挙げられる。
【００６６】
第２の共重合体（Ａ２ ）は、単量体（ａ）、（ｃ）および要すれば単量体（ｄ）を前記特定比率で用いて導かれたものである。すなわち、単量体（ａ）、（ｃ）、の配合割合は、単量体（ａ）が５〜６５重量％、単量体（ｃ）が３５〜９５重量％の範囲であり、好ましくは単量体（ａ）が５〜６０重量％、単量体（ｃ）が４０〜９５重量％の範囲であり、これらの単量体と共重合可能な単量体（ｄ）の配合割合は、５０重量％以下、好ましくは３０重量％以下である。この比率の範囲を外れると目的とする優れた性能のセメント分散剤は得られない。
【００６７】
上記第２の共重合体（Ａ２ ）および第２の共重合体塩（Ｂ２ ）も、第１の共重合体（Ａ１ ）および第１の共重合体塩（Ｂ１ ）と同様の方法で調整される。
【００６８】
また、本発明のセメント混和剤として用いられる共重合体（Ａ１ ）、（Ａ２）および／または共重合体塩（Ｂ１ ）、（Ｂ２ ）の重量平均分子量としては、５００〜５００，０００、特に５，０００〜３００，０００の範囲とすることが好ましい。重量平均分子量が５００未満では、セメント分散剤の減水性能が低下するために好ましくない。一方、５００，０００を越える分子量では、セメント分散剤の減水性能、スランプロス防止能が低下するために好ましくない。
【００６９】
第１の共重合体（Ａ１ ）および／または共重合体塩（Ｂ１ ）および第２の共重合体（Ａ２ ）および／または共重合体塩（Ｂ２ ）は、これらそれぞれの単独または混合物をそのままセメント混和剤として使用することができる。また、前記カルボン酸系重合体（Ａ）および／またはその塩（Ｂ）を主成分とし他の公知のセメント混和剤と組み合わせて使用する際、このような公知のセメント混和剤としては、例えば従来のセメント分散剤、空気連行剤、セメント湿潤剤、膨張材、防水剤、遅延剤、急結剤、水溶性高分子物質、増粘剤、凝集剤、乾燥収縮低減剤、強度増進剤、硬化促進剤、消泡剤等を挙げることできる。
【００７０】
また、第１の共重合体（Ａ１ ）および／または共重合体塩（Ｂ１ ）は、第２の共重合体（Ａ２ ）および／または共重合体塩（Ｂ２ ）と組み合わせて使用することができる。
【００７１】
さらに、前記カルボン酸系重合体（Ａ）および／または重合体塩（Ｂ）は、第３の共重合体（Ａ３ ）および／またはその共重合塩（Ｂ３ ）またはナフタレン系セメント分散剤、アミノスルホン酸系セメント分散剤、ポリカルボン酸系セメント分散剤、リグニン系セメント分散剤等の公知のセメント分散剤と組み合わせて使用することもできる。また、該重合体（Ａ）および／またはその塩（Ｂ）と第３の共重合体（Ａ３ ）および／またはその共重合塩（Ｂ３ ）または公知のセメント分散剤との重量比は９９：１〜１：９９、好ましくは９７：３〜３：９７である。
【００７２】
本発明のセメント混和剤は、ポルトランドセメント、ビーライト高含有セメント、アルミナセメント、各種混合セメント等の水硬セメント、あるいは、石膏などのセメント以外の水硬材料などに用いることができる。
【００７３】
本発明において使用されるセメント混和剤は、従来のセメント混和剤に比較して少量の添加でも優れた効果を発揮する。たとえば水硬セメントを用いるモルタルやコンクリート等に使用する場合には、セメント重量の０．０１〜１．０％、好ましくは０．０２〜０．５％となる比率の量を練り混ぜの際に添加すればよい。この添加により高減水率の達成、スランプロス防止性能の向上、単位水量の低減、強度の増大、耐久性の向上などの各種の好ましい諸効果がもたらされる。添加量が０．０１％未満では性能的に不十分であり、逆に１．０％を越える多量を使用しても、その効果は実質上頭打ちとなり経済性の面からも不利となる。
【００７４】
本発明のセメント組成物は、該セメント組成物１ｍ３ あたりのセメント使用量、単位水量にはとりたてて制限はないが、単位水量１２０〜１８５ｋｇ／ｍ３、水／セメント重量比＝０．１５〜０．７、好ましくは単位水量１２０〜１７５ｋｇ／ｍ３ 、水／セメント重量比＝０．２〜０．５％が推奨される。
【００７５】
一般に各セメント成分の水和速度を比較すると、Ｃ３ Ａが最も早く、注水後数分間での水和率は３０％を越える。このような急激な水和によって割かれる練り水の減少が、スランプロスの一つの要因であろう。また、公知のセメント分散剤は、セメント成分の中でもこのように活性の高いＣ３ Ａに最も速やかに吸着するため、添加した分散剤の大部分はＣ３ Ａの水和反応により生じる結晶内に埋没し、経時的にセメント分散力を失ってしまうこともスランプロスの要因であろうと推察される。したがって、Ｃ３ Ａの活性を抑制することができれば、スランプロスを大きく低減できるであろうと期待される。本発明の共重合体は、例えば、１分子中に、短いポリエチレングリコールと長いポリエチレングリコールの両者を側鎖に有するポリカルボン酸系共重合体であり、短いポリエチレングリコール側鎖は、その疎水性故にＣ３ Ａの活性を抑え、長いポリエチレングリコール側鎖はその親水性と立体反発で強力な減水効果を発揮する。
【００７６】
しかし、このような理由により本発明のセメント混和剤が何ら制限を受けるものではない。
【００７７】
以下実施例を挙げ、本発明を更に具体的に説明する。なお、例中特に断わりのない限り％は重量％を、また、部は重量部を表わすものとする。
【００７８】
実施例１
セメント混和剤（１）の製造
温度計、攪拌機、滴下漏斗、窒素導入管および還流冷却器を備えたガラス製反応容器に水５００部を仕込み、攪拌下に反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で８０℃まで加熱した。次に、メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート（エチレンオキシドの平均付加モル数４個）３００部、メタクリル酸２００部、水１５０部、および連鎖移動剤として３−メルカプトプロピオン酸１３．５部を混合したモノマー水溶液ならびに１０％過硫酸アンモニウム水溶液４０部を４時間で滴下し、滴下終了後、さらに１０％過硫酸アンモニウム水溶液１０部を１時間で滴下した。その後、１時間引き続いて８０℃に温度を維持し、重合反応を完結させ、重量平均分子量１２３００の重合体水溶液からなる本発明のセメント混和剤（１）を得た。
【００７９】
実施例２〜３
セメント混和剤（２）および（３）の製造
以下、実施例１と同様の操作を行なって本発明のセメント混和剤（２）および（３）を製造した。その内容を表１にまとめて示す。
【００８０】
比較例１
比較セメント混和剤（１）の製造
温度計、攪拌機、滴下漏斗、窒素導入管および還流冷却器を備えたガラス製反応容器に水５００部を仕込み、攪拌下に反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で８０℃まで加熱した。次に、メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート（エチレンオキシドの平均付加モル数４個）４００部、メタクリル酸１００部、水１５０部、および連鎖移動剤として３−メルカプトプロピオン酸５．７部を混合したモノマー水溶液ならびに１０％過硫酸アンモニウム水溶液４０部を４時間で滴下し、滴下終了後、さらに１０％過硫酸アンモニウム水溶液１０部を１時間で滴下した。その後、１時間引き続いて８０℃に温度を維持し、重合反応を完結させ、重量平均分子量２８７００の共重合体（以下、「第３の共重合体」という。）水溶液からなる比較セメント混和剤（１）を得た。
【００８１】
比較例２
比較セメント混和剤（２）の製造
以下、比較例１と同様の操作を行なってセメント混和剤（２）を製造した。その内容を表１にまとめて示す。
【００８２】
【表１】
【００８３】
実施例４〜６および比較例３〜４
吸着率測定試験
セメント混和剤（１）〜（３）および比較セメント混和剤（１）〜（２）について、カルシウムスルホアルミネート系膨張材として、電気化学工業株式会社製のデンカＣＳＡ１００Ｒを使用し、つぎの手順で吸着率の測定を行なった。
【００８４】
（１）ビーカーに、添加濃度０．２％（固形分換算：カルシウムスルホアルミネート系膨張材に対する重量％）となるようにセメント混和剤（１）の重合体水溶液を入れ、これに、水／カルシウムスルホアルミネート系膨張材の比が０．６となるように水を加える。
【００８５】
（２）つぎに、所定量のカルシウムスルホアルミネート系膨張材を添加して、１分間攪拌後、濾過を行ない、濾液を採取する。
【００８６】
（３）攪拌時間を３、５分と変えて、（１）〜（２）の操作を繰り返す。
【００８７】
（４）得られた各々の濾液中の重合体濃度をＲＩ屈折率計で測定する。
【００８８】
（５）セメント混和剤（２）〜（５）の重合体水溶液についても、同様に（１）〜（４）の操作を繰り返す。
【００８９】
（６）重合体の吸着率を以下のように定義する。
【００９０】
【数１】
【００９１】
なお、添加した重合体がすべてカルシウムスルホアルミネート系膨張材に吸着したと仮定すれば、吸着率は１００となる。吸着率の測定結果を表２に示す。
【００９２】
【表２】
【００９３】
表２より、比較セメント混和剤（１）および（２）の重合体は、カルシウムスルホアルミネート系膨張材への吸着が遅いのに対して、セメント混和剤（１）〜（３）の重合体は、５分以内に急速に吸着しているのが分かる。
【００９４】
実施例７〜８および比較例５〜６
モルタル試験１
本発明のセメント混和剤（１）〜（３）の重合体水溶液とポリカルボン酸系セメント分散剤（株式会社日本触媒製アクアロックＦＣ−６００、「以下ＰＣ剤１」という。）を併用した場合（実施例４〜６）と、比較セメント混和剤（１）および（２）の重合体水溶液とＰＣ剤１を併用した場合（比較例３〜４）とでモルタルフロー値の経時変化を比較した。
【００９５】
試験に使用した材料およびモルタルの配合は、秩父小野田ハイフローセメント８００ｇ、カルシウムスルホアルミネート系膨張材８０ｇ、豊浦標準砂４００ｇ、各種重合体を含む水２２０ｇである。
【００９６】
モルタルはモルタルミキサーにより機械練りで調整し、直径５５ｍｍ、高さ５５ｍｍの中空円筒にモルタルを詰める。つぎに、円筒を垂直に持ち上げた後、テーブルに広がったモルタルの直径を２方向について測定し、この平均をフロー値とした。以後、モルタルの全量を密閉容器内で所定時間静置後、上と同様の操作を繰り返し、フロー値の経時変化を測定した。結果を表３に示す。
【００９７】
【表３】
【００９８】
表３から、本発明のセメント混和剤（１）〜（３）とＰＣ剤１とを併用した場合は、比較セメント混和剤（１）および（２）とＰＣ剤１とを併用した場合のフロー値と比べて、３０分後、６０分後のフロー値の低下が極端に小さく、本発明のセメント混和剤が、スランプロスの低減に優れた効果を示すことがわかる。
【００９９】
実施例１０〜１１および比較例７〜８
モルタル試験２
本発明のセメント混和剤（１）とポリカルボン酸系セメント混和剤（メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート（エチレンオキシドの平均付加モル数２５個）とメタクリル酸との重量比８３．４／１６．４の共重合体、重量平均分子量２２０００、以下「ＰＣ剤２」という）を併用した場合（実施例１０）と、本発明のセメント混和剤（１）とナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物（花王製マイティー１５０、以下「ＮＳＦ」という。）を併用した場合（実施例８）およびＰＣ剤２およびＮＳＦをそれぞれ単独で用いた場合（比較例７〜８）とでモルタルフロー値の経時変化を比較した。
【０１００】
試験に使用した材料およびモルタルの配合は、秩父小野田普通ポルトランドセメント６００ｇ、豊浦標準砂６００ｇ、各種重合体を含む水２１０ｇである。
【０１０１】
モルタルはモルタルミキサーにより機械練りで調製し、直径５５ｍｍ、高さ５５ｍｍの中空円筒にモルタルを詰める。つぎに、円筒を垂直に持ち上げた後、テーブルに広がったモルタルの直径を２方向について測定し、この平均をフロー値とした。以後、モルタルの全量を密閉容器内で所定時間静置後、上と同様の操作を繰り返し、フロー値の経時変化を測定した。結果を表４に示す。
【０１０２】
【表４】
【０１０３】
表４から、本発明のセメント混和剤（１）をポリカルボン酸系セメント分散剤やＮＳＦに併用してみると、ポリカルボン酸系セメント分散剤やＮＳＦを単独で使用したものよりフロー値の低減が非常に小さいことが分かる。このことより、本発明のセメント混和剤が、スランプロスの低減に優れた効果を示すことが分かる。
【０１０４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によるセメント混和剤は、高い減水率およびスランプ保持性に優れ、該セメント混和剤を配合したセメント組成物は、高いフロー値を示す。
【発明の属する技術分野】
本発明は、セメント混和剤およびセメント組成物に関する。さらに詳しくは、セメントペースト、モルタル、コンクリートといったいわゆるセメント配合物において、その流動性が経時的に低下することを防止するスランプ保持型セメント混和剤および該セメント混和剤を含有してなるセメント組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
１９８１年にコンクリート構造物の早期劣化が社会問題化して以来、コンクリート中の単位水量を減らしてその施工性と耐久性を向上させることが強く求められてきたなかで、セメント配合物の品質、性能に多大なる影響を与えるセメント分散剤に対する技術革新が盛んに行われている。
【０００３】
従来の手法としては、ＡＥ剤もしくはＡＥ減水剤を添加した流動性（以下「スランプ」という。）の低い生コンクリートをプラントで製造し、生コン車にて打設現場まで運搬した後、これに流動化剤を添加して流動化させ、スランプを所定の値まで高める流動化工法がとられていた。しかしながら、この工法には、生コン車で流動化剤をコンクリートに添加して攪拌混合する際に発生する騒音および排気ガスの環境問題、得られた流動化コンクリートの品質の責任の所在、流動化コンクリートのスランプの著しい経時低下、等の諸問題があった。
【０００４】
そこで、生コンプラントで添加できるいわゆる高性能ＡＥ減水剤の開発が各混和剤メーカーで精力的に行なわれ、現在、ナフタレン系、アミノスルホン酸系およびポリカルボン酸系等が市販されている。この中で、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤は、最も高い減水率を得ることができるという優れた特徴を有するが、得られた生コンクリートを夏場に遠隔地へ搬送する等の過酷な使用条件下においては、他の高性能ＡＥ減水剤と同じく、スランプロスを十分に抑えきれない場合があるといった課題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、スランプ保持性に優れたセメント混和剤および該セメント混和剤を配合してなるセメント組成物を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、下記（１）〜（１２）により達成される。
【０００８】
（１） カルシウムスルホアルミネート系膨張材に対して、固形分で０．１重量％添加した際の、該カルシウムスルホアルミネート系膨張材への吸着率が、室温下５分間で９０％以上であるポリカルボン酸系重合体（Ａ）および／または該重合体（Ａ）を更にアルカリ性物質で中和して得られた重合体塩（Ｂ）を主成分とするセメント混和剤であり、該ポリカルボン酸系重合体（Ａ）および／またはその塩（Ｂ）が、一般式（１）
【０００９】
【化８】
（ただし、式中、Ｒ１は水素原子またはメチル基、Ｒ２Ｏはオキシエチレン基を表わし、Ｒ３は水素原子または炭素原子数１〜２２のアルキル基であり、またｍはオキシエチレン基の平均付加モル数であり、１〜１０の整数を表わす。）で示される第１のポリエチレングリコール（メタ）アクリレート（ａ）５〜９０重量％、
一般式（２）
【００１１】
【化９】
（ただし、式中、Ｒ４は水素原子またはメチル基、Ｒ５Ｏはオキシエチレン基を表わし、Ｒ６は水素原子または炭素原子数１〜２２のアルキル基であり、またｎはオキシエチレン基の平均付加モル数であり、１１〜１００の整数を表わし、ｎ−ｍ≧３である。）で示される第２のポリエチレングリコール（メタ）アクリレート（ｂ）５〜９０重量％、
一般式（３）
【００１３】
【化１０】
（ただし、式中、Ｒ７は水素原子またはメチル基、Ｍ１は水素原子、一価金属原子、二価金属原子、アンモニウム基または有機アミン基を表わす。）で示されるカルボン酸系単量体（ｃ）５〜９０重量％、およびこれらの単量体と共重合可能なその他の単量体（ｄ）０〜５０重量％（ただし、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）の合計は１００重量％である。）の比率で導かれた第１の共重合体（Ａ１）および／または該共重合体（Ａ１）をさらにアルカリ性物質で中和して得られた第１の共重合体塩（Ｂ１ ）であるスランプ保持性に優れたセメント混和剤。
【００２０】
（２）カルシウムスルホアルミネート系膨張材に対して、固形分で０．１重量％添加した際の、該カルシウムスルホアルミネート系膨張材への吸着率が、室温下５分間で９０％以上であるポリカルボン酸系重合体（Ａ）および／または該重合体（Ａ）を更にアルカリ性物質で中和して得られた重合体塩（Ｂ）を主成分とするセメント混和剤であり、該ポリカルボン酸系重合体（Ａ）および／またはその塩（Ｂ）が、前記（１）に記載の第１の共重合体（Ａ１）および／またはその塩（Ｂ１）と、
一般式（１）
【化４】
で示される第１のポリエチレングリコール（メタ）アクリレート（ａ）５〜６５重量％、
一般式（３）
【化５】
これらの単量体と共重合可能なその他の単量体（ｄ）０〜５０重量％（ただし、（ａ）、（ｃ）および（ｄ）の合計は１００重量％である。）の比率で導かれた第２の共重合体（Ａ２）および／または該共重合体（Ａ２）をさらにアルカリ性物質で中和して得られた第２の共重合体塩（Ｂ２）と、
の混合物であるスランプ保持性に優れたセメント混和剤。
【００２１】
（３）該第１の共重合体（Ａ１）および／またはその塩（Ｂ１）と該第２の共重合体（Ａ２）および／またはその塩（Ｂ２）との重量比が１：９９〜９９：１である前記（２）に記載のセメント混和剤。
【００２２】
（４）前記（１）〜（３）のいずれかに記載のセメント混和剤とその他のポリカルボン酸系重合体および／またはその塩とを主成分とするスランプ保持性に優れたセメント混和剤。
【００２３】
（５）該（１）〜（３）のいずれかに記載のセメント混和剤と該その他のポリカルボン酸系重合体および／またはその塩との重量比が１：９９〜９９：１である前記（４）に記載のセメント混和剤。
【００２４】
（６）該その他のポリカルボン酸系重合体が、
一般式（２）
【００２５】
【化１３】
（ただし、式中、Ｒ４ は水素原子またはメチル基、Ｒ５ Ｏはオキシエチレン基を表わし、Ｒ６ は水素原子または炭素原子数１〜２２のアルキル基であり、またｎはオキシエチレン基の平均付加モル数であり、４〜１００の整数を表わし、ｎ≠ｍかつｎ−ｍ≧３である。）で示される第２のポリエチレングリコール（メタ）アクリレート（ｂ）６５〜９５重量％、
一般式（３）
【００２７】
【化１４】
（ただし、式中、Ｒ７は水素原子またはメチル基、Ｍ１は水素原子、一価金属原子、二価金属原子、アンモニウム基または有機アミン基を表わす。）で示されるカルボン酸系単量体（ｃ）５〜３５重量％、およびこれらの単量体と共重合可能なその他の単量体（ｄ）０〜５０重量％（ただし、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）の合計は１００重量％である。）の比率で導かれた第３の共重合体（Ａ３）および／または該共重合体（Ａ３）をさらにアルカリ性物質で中和して得られた第３の共重合体塩（Ｂ３）である前記（４）または（５）に記載のセメント混和剤。
【００２９】
（７）カルシウムスルホアルミネート系膨張材に対して、固形分で０．１重量％添加した際の、該カルシウムスルホアルミネート系膨張材への吸着率が、室温下５分間で９０％以上であるポリカルボン酸系重合体（Ａ）および／または該重合体（Ａ）を更にアルカリ性物質で中和して得られた重合体塩（Ｂ）を主成分とするスランプ保持性に優れたセメント混和剤と、
その他のポリカルボン酸系重合体および／またはその塩と、
を主成分とするセメント混和剤であり、
該ポリカルボン酸系重合体（Ａ）および／またはその塩（Ｂ）が、
一般式（１）
【化８】
で示される第１のポリエチレングリコール（メタ）アクリレート（ａ）５〜６５重量％、
一般式（３）
【化９】
で示されるカルボン酸系単量体（ｃ）３５〜９５重量％、および
これらの単量体と共重合可能なその他の単量体（ｄ）０〜５０重量％（ただし、（ａ）、（ｃ）および（ｄ）の合計は１００重量％である。）
の比率で導かれた第２の共重合体（Ａ２）および／または該共重合体（Ａ２）をさらにアルカリ性物質で中和して得られた第２の共重合体塩（Ｂ２）であり、
該その他のポリカルボン酸系重合体が、
一般式（２）
【化１０】
一般式（３）
【化１１】
これらの単量体と共重合可能なその他の単量体（ｄ）０〜５０重量％（ただし、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）の合計は１００重量％である。）の比率で導かれた第３の共重合体（Ａ３）および／または該共重合体（Ａ３）をさらにアルカリ性物質で中和して得られた第３の共重合体塩（Ｂ３）であるスランプ保持性に優れたセメント混和剤。
（８）該（Ａ）および／または（Ｂ）を主成分とするセメント混和剤と、該その他のポリカルボン酸系重合体および／またはその塩と、
の重量比が１：９９〜９９：１である（７）に記載のセメント混和剤。
【００３０】
（１０） 該重合体（塩）（Ａおよび／またはＢ）と該セメント分散剤との重量比が１：９９〜９９：１である前記（９）に記載のセメント混和剤。
【００３１】
（１１） 前記（１）〜（１０）のいずれか１項に記載のセメント混和剤、セメントおよび水を少なくとも含有してなるセメント組成物。
【００３２】
（１２） 該セメント混和剤がセメントに対して０．０１〜１．０重量％、かつ水／セメントの重量比が０．１５〜０．７である前記（１１）に記載のセメント組成物。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明によるセメント組成物に使用される第１のセメント混和剤は、カルシウムスルホアルミネート系膨張材への吸着率が、固形分で０．１重量％（カルシウムスルホアルミネート系膨張材に対する量）添加時に、室温下５分間で９０％以上であるポリカルボン酸系重合体（Ａ）および／または該重合体（Ａ）を更にアルカリ性物質で中和して得られた重合体塩（Ｂ）を主成分とするものである。
【００３４】
まず、本発明による第１のセメント混和剤として使用されるポリカルボン酸系重合体（Ａ）および／またはその塩（Ｂ）は、後述する第１の共重合体（Ａ１ ）および／または該第１の共重合体（Ａ１ ）を更にアルカリ性物質で中和して得られた第１の共重合体塩（Ｂ１ ）を主成分とするものである。
【００３５】
該第１の共重合体（Ａ１ ）は、一般式（１）で示される第１のポリエチレングリコール（メタ）アクリレート（ａ）５〜９０重量％、好ましくは５〜７０重量％、さらに好ましくは１０〜６５重量％、一般式（２）で示される第２のポリエチレングリコール（メタ）アクリレート（ｂ）５〜９０重量％、好ましくは５〜７０重量％、さらに好ましくは２０〜７０重量％、一般式（３）で示されるカルボン酸系単量体（ｃ）５〜９０重量％、好ましくは１０〜９０重量％、さらに好ましくは３０〜９０重量％、およびこれらの単量体と共重合可能なその他の単量体（ｄ）０〜５０重量％、好ましくは０〜３０重量％（ただし、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）の合計は１００重量％である。）の比率で導かれるものである。また、該第１の共重合体塩（Ｂ１ ）は、該第１の共重合体（Ａ１ ）を更にアルカリ性物質で中和することにより得られる。
【００３６】
一般式（１）
【００３７】
【化１５】
同一般式（１）において、Ｒ１ は水素原子またはメチル基、Ｒ２ Ｏはオキシエチレン基を表わし、Ｒ３ は水素原子または炭素原子数１〜２２、好ましくは１〜１５のアルキル基であり、またｍはオキシエチレン基の平均付加モル数であり、１〜９７、好ましくは１〜１０の整数を表わす。
【００３９】
一般式（２）
【００４０】
【化１６】
同一般式（２）において、Ｒ４ は水素原子またはメチル基、Ｒ５ Ｏはオキシエチレン基を表わし、Ｒ６ は水素原子または炭素原子数１〜２２、好ましくは１〜１５のアルキル基であり、またｎはオキシエチレン基の平均付加モル数であり、４〜１００、好ましくは１１〜１００の整数を表わし、ｎ≠ｍかつｎ−ｍ≧３、好ましくはｎ−ｍ≧５である。
【００４２】
一般式（３）
【００４３】
【化１７】
同一般式（３）において、Ｒ７ は水素原子またはメチル基、Ｍ１ は水素原子、一価金属原子、二価金属原子、アンモニウム基または有機アミン基を表わす。
【００４５】
本発明による第１のセメント混和剤として使用されるポリカルボン酸系重合体（Ａ）としては、後述する第２の共重合体（Ａ２ ）および／または該第２の共重合体（Ａ２ ）を更にアルカリ性物質で中和して得られた第２の共重合体塩（Ｂ２ ）または該第２の共重合体（Ａ２ ）またはその塩（Ｂ２ ）と、後述する第３の共重合体（Ａ３ ）および／または該第３の共重合体（Ａ３ ）を更にアルカリ性物質で中和して得られた第３の共重合体塩（Ｂ３ ）との混合物を主成分とするものであってもよい。
【００４６】
該第２の共重合体（Ａ２ ）は、一般式（１）で示される第１のポリエチレングリコール（メタ）アクリレート（ａ）５〜６５重量％、好ましくは５〜６０重量％、一般式（３）で示されるカルボン酸系単量体（ｃ）３５〜９５重量％、好ましくは４０〜９５重量％およびこれらの単量体と共重合可能なその他の単量体（ｄ）０〜５０重量％、好ましくは０〜３０重量％（ただし、（ａ）、（ｃ）および（ｄ）の合計は１００重量％である。）の比率で導かれるものである。また、該第２の共重合体塩（Ｂ２ ）は、該第２の共重合体（Ａ２ ）をさらにアルカリ性物質で中和することにより得られる。
【００４７】
また、本発明による第１のセメント混和剤として使用されるポリカルボン酸系重合体（Ａ）および／またはその塩（Ｂ）としては、（ａ）前記第１の共重合体（Ａ１ ）および／またはその塩（Ｂ１ ）または（ｂ）前記第２の共重合体（Ａ２ ）および／またはその塩（Ｂ２ ）または（ｃ）前記第１の共重合体（Ａ１ ）および／またはその塩（Ｂ１ ）と前記第２の共重合体（Ａ２ ）および／またはその塩（Ｂ２ ）との混合物であってもよい。
【００４８】
前記第１の共重合体（Ａ１ ）および／またはその塩（Ｂ１ ）と前記第２の共重合体（Ａ２ ）および／またはその塩（Ｂ２ ）との重量比は１：９９〜９９：１、好ましくは３：９７〜９７：３である。
【００４９】
本発明による第２のセメント混和剤は、前記ポリカルボン酸系重合体（Ａ）および／または該重合体（Ａ）をさらにアルカリ性物質で中和して得られた重合体塩（Ｂ）と、その他のポリカルボン酸系重合体および／またはその塩との重量比は１：９９〜９９：１、好ましくは３：９７〜９７：３である。
【００５０】
このようなポリカルボン酸系重合体および／またはその塩としては、種々のものがあるが、一例を挙げると、例えば、後述する第３の共重合体（３）および／またはその塩（Ｂ３）がある。
【００５１】
該第３の共重合体（Ａ３ ）は、一般式（２）で示される第２のポリエチレングリコール（メタ）アクリレート（ｂ）６５〜９５重量％、好ましくは７０〜９５重量％、一般式（３）で示されるカルボン酸系単量体（ｃ）５〜３５重量％、好ましくは５〜３０重量％およびこれらの単量体と共重合可能なその他の単量体（ｄ）０〜５０重量％、好ましくは０〜３０重量％（ただし、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）の合計は１００重量％である。）の比率で導かれるものである。また、該第３の共重合体塩（Ｂ３ ）は、該第３の共重合体（Ａ３ ）をさらにアルカリ性物質で中和することにより得られる。
【００５２】
本発明による第３のセメント混和剤は、前記ポリカルボン酸系重合体（Ａ）および／または該重合体（Ａ）をさらにアルカリ性物質で中和して得られた重合体塩（Ｂ）と、ナフタレン系セメント分散剤、アミノスルホン酸系セメント分散剤、ポリカルボン酸系セメント分散剤よりなる群から選ばれた少なくとも１種のセメント分散剤とを主成分とするものである。
【００５３】
該カルボン酸系重合体（Ａ）および／または重合体塩（Ｂ）と、該セメント分散剤との重量比は１：９９〜９９：１、好ましくは３：９７〜９７：３である。
【００５４】
本発明で用いられる一般式（１）で表わされるポリエチレングリコール（メタ）アクリレート（ａ）および（ｂ）としては、短鎖ポリエチレングリコール（メタ）アクリレートと、長鎖ポリエチレングリコール（メタ）アクリレートとがある。
【００５５】
短鎖ポリエチレングリコール（メタ）アクリレートとしては、
例えば、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、メトキシ（ポリ）エチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、エトキシ（ポリ）エチレングリコールモノ（メタ）アクリレート等の（ポリ）オキシエチレングリコールモノ（メタ）アクリル酸エステル類等がある。ポリエチレングリコール（メタ）アクリレート（ａ）は、その側鎖の短鎖ポリエチレングリコールに疎水性を有することが重要である。したがって、ポリエチレングリコール（メタ）アクリレート（ａ）としては、平均付加モル数ｍが１〜９７、好ましくは１〜１０の（アルコキシ）（ポリ）エチレングリコール（メタ）アクリレートが好ましい。
【００５６】
本発明で用いられる長鎖ポリエチレングリコール系単量体（ｂ）は前記一般式で示されるものであり、例えば、ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、エトキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレートなどのポリオキシエチレングリコールモノ（メタ）アクリル酸エステル類等がある。高い減水性を得るためには、ポリエチレングリコール（メタ）アクリレート（ｂ）の平均付加モル数４〜１００のポリエチレングリコール鎖による立体反発と親水性でセメント粒子を分散させることが重要である。（アルコキシ）ポリエチレングリコール（メタ）アクリレート（ｂ）のエチレングリコール鎖の平均付加モル数ｎは４〜１００、好ましくは１１〜１００である。
【００５７】
カルボン酸系単量体（ｃ）は、前記一般式（３）で示されるものである。単量体（ｃ）の例としては、アクリル酸、メタクリル酸ならびにこれらの酸の一価金属塩、二価金属塩、アンモニウム塩および有機アミン塩を挙げることができ、これらの１種または２種以上を用いることができる。
【００５８】
単量体（ｄ）は、単量体（ａ）、（ｂ）および（ｃ）と共重合可能な単量体である。単量体（ｄ）の例としては、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸等のジカルボン酸類とＨＯ（Ｒ８ Ｏ）ｐ Ｒ９ （ただし、Ｒ８ Ｏは炭素原子数２〜４のオキシエチレン基の１種または２種以上の混合物を表わし、２種以上の場合はブロック状に付加していてもランダム状に付加していてもよく、ｐはオキシエチレン基の平均付加モル数であり１から１００の整数を表わし、Ｒ９ は水素または炭素原子数１〜２２のアルキル基を表わす。）で表わされるアルコールとのモノエステルあるいはジエステル類；（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリルアルキルアミド等の不飽和アミド類；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類；ビニルスルホン酸、（メタ）アリルスルホン酸、スルホエチル（メタ）アクリレート、２−メチルプロパンスルホン酸（メタ）アクリルアミド、スチレンスルホン酸等の不飽和スルホン酸類およびそれらの一価金属塩、二価金属塩、アルモニウム塩、有機アミン塩類；スチレン、α−メチルスチレン等の芳香族ビニル類；炭素原子数１〜１８の脂肪族アルコールあるいはベンジルアルコール等のフェニル基含有アルコールと（メタ）アクリル酸とのエステル類；等が挙げられ、これらの１種または２種以上を用いることができる。
【００５９】
第１の共重合体（Ａ１ ）は、単量体（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および要すれば単量体（ｄ）を前記特定比率で用いて導かれたものである。すなわち、単量体（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の配合割合は、単量体（ａ）が５〜９０重量％、単量体（ｂ）が５〜９０重量％、単量体（ｃ）が５〜９０重量％の範囲であり、好ましくは単量体（ａ）が５〜７０重量％、単量体（ｂ）が５〜７０重量％、単量体（ｃ）が２０〜９０重量％の範囲であり、さらに好ましくは単量体（ａ）が１０〜６５重量％、単量体（ｂ）が２０〜７０重量％、単量体（ｃ）が３０〜９０重量％の範囲であり、これらの単量体と共重合可能な単量体（ｄ）の配合割合は、５０重量％以下、好ましくは３０重量％以下である。この比率の範囲を外れると目的とする優れた性能のセメント分散剤は得られない。
【００６０】
共重合体（Ａ１ ）を得るには、重合開始剤を用いて前記単量体成分を共重合させれば良い。共重合は、溶媒中での重合や塊状重合等の方法により行なうことができる。
【００６１】
溶媒中での重合は回分式でも連続式でも行なうことができ、その際使用される溶媒としては、水；メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等の低級アルコール；ベンゼン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、ｎ−ヘキサン等の芳香族あるいは脂肪族炭化水素；酢酸エチル等のエステル化合物；アセトン、メチルエチルケトン等のケトン化合物；等が挙げられる。原料単量体および得られる共重合体（Ａ１ ）の溶解性ならびに該共重合体（Ａ１ ）の使用時の便からは、水および炭素原子数１〜４の低級アルコールよりなる群から選ばれた少なくとも１種を用いることが好ましい。その場合、炭素原子数１〜４の低級アルコールの中でもメチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等が特に有効である。
【００６２】
水媒体中で重合を行なう時は、重合開始剤としてアンモニウムまたはアルカリ金属の過硫酸塩あるいは過酸化水素等の水溶性の重合開始剤が使用される。この際、亜硫酸水素ナトリウム、モール塩等の促進剤を併用することもできる。また、低級アルコール、芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、エステル化合物あるいはケトン化合物を溶媒とする重合には、ベンゾイルパーオキシドやラウロイルパーオキシド等のパーオキシド；クメンハイドロパーオキシド等のハイドロパーオキシド；アゾビスイソブチロニトリル等の芳香族アゾ化合物等が重合開始剤として用いられる。この際アミン化合物等の促進剤を併用することもできる。さらに、水−低級アルコール混合溶剤を用いる場合には、上記の種々の重合開始剤あるいは重合開始剤と促進剤との組み合わせの中から適宜選択して用いることができる。重合温度は、用いる溶媒や重合開始剤により適宜定められるが、通常０〜１２０℃の範囲内で行なわれる。
【００６３】
塊状重合は、重合開始剤としてベンゾイルパーオキシドやラウロイルパーオキシド等のパーオキシド；クメンハイドロパーオキシド等のハイドロパーオキシド；アゾビスイソブチロニトリル等の脂肪族アゾ化合物等を用い、５０〜２００℃の温度範囲内で行なわれる。
【００６４】
また、得られる共重合体（Ａ１ ）の分子量調節のために、チオール系連鎖移動剤を併用することもできる。この際に用いられるチオール系連鎖移動剤は、一般式ＨＳ−Ｒ１０−Ｅｇ （ただし、式中Ｒ１０は炭素原子数１〜２のアルキル基を表わし、Ｅは−ＯＨ、−ＣＯＯＭ２ 、−ＣＯＯＲ１１または−ＳＯ３ Ｍ２ 基を表わし、Ｍ２ は水素、一価金属、二価金属、アンモニウム基または有機アミン基を表わし、Ｒ１１は炭素原子数１〜１０のアルキル基を表わし、ｇは１〜２の整数を表わす。）で表わされ、例えば、メルカプトエタノール、チオグリセロール、チオグリコール酸、２−メルカプトプロピオン酸、３−メルカプトプロピオン酸、チオリンゴ酸、チオグリコール酸オクチル、３−メルカプトプロピオン酸オクチル等が挙げられ、これらの１種または２種以上を用いることができる。
【００６５】
このようにして得られた共重合体（Ａ１ ）は、そのままでもセメント分散剤の主成分として用いられるが、必要に応じて、さらにアルカリ性物質で中和して得られる共重合体塩（Ｂ１ ）をセメント分散剤の主成分として用いても良い。このようなアルカリ性物質としては、一価金属および二価金属の水酸化物、塩化物および炭素塩等の無機物；アンモニア；有機アミン等が好ましいものとして挙げられる。
【００６６】
第２の共重合体（Ａ２ ）は、単量体（ａ）、（ｃ）および要すれば単量体（ｄ）を前記特定比率で用いて導かれたものである。すなわち、単量体（ａ）、（ｃ）、の配合割合は、単量体（ａ）が５〜６５重量％、単量体（ｃ）が３５〜９５重量％の範囲であり、好ましくは単量体（ａ）が５〜６０重量％、単量体（ｃ）が４０〜９５重量％の範囲であり、これらの単量体と共重合可能な単量体（ｄ）の配合割合は、５０重量％以下、好ましくは３０重量％以下である。この比率の範囲を外れると目的とする優れた性能のセメント分散剤は得られない。
【００６７】
上記第２の共重合体（Ａ２ ）および第２の共重合体塩（Ｂ２ ）も、第１の共重合体（Ａ１ ）および第１の共重合体塩（Ｂ１ ）と同様の方法で調整される。
【００６８】
また、本発明のセメント混和剤として用いられる共重合体（Ａ１ ）、（Ａ２）および／または共重合体塩（Ｂ１ ）、（Ｂ２ ）の重量平均分子量としては、５００〜５００，０００、特に５，０００〜３００，０００の範囲とすることが好ましい。重量平均分子量が５００未満では、セメント分散剤の減水性能が低下するために好ましくない。一方、５００，０００を越える分子量では、セメント分散剤の減水性能、スランプロス防止能が低下するために好ましくない。
【００６９】
第１の共重合体（Ａ１ ）および／または共重合体塩（Ｂ１ ）および第２の共重合体（Ａ２ ）および／または共重合体塩（Ｂ２ ）は、これらそれぞれの単独または混合物をそのままセメント混和剤として使用することができる。また、前記カルボン酸系重合体（Ａ）および／またはその塩（Ｂ）を主成分とし他の公知のセメント混和剤と組み合わせて使用する際、このような公知のセメント混和剤としては、例えば従来のセメント分散剤、空気連行剤、セメント湿潤剤、膨張材、防水剤、遅延剤、急結剤、水溶性高分子物質、増粘剤、凝集剤、乾燥収縮低減剤、強度増進剤、硬化促進剤、消泡剤等を挙げることできる。
【００７０】
また、第１の共重合体（Ａ１ ）および／または共重合体塩（Ｂ１ ）は、第２の共重合体（Ａ２ ）および／または共重合体塩（Ｂ２ ）と組み合わせて使用することができる。
【００７１】
さらに、前記カルボン酸系重合体（Ａ）および／または重合体塩（Ｂ）は、第３の共重合体（Ａ３ ）および／またはその共重合塩（Ｂ３ ）またはナフタレン系セメント分散剤、アミノスルホン酸系セメント分散剤、ポリカルボン酸系セメント分散剤、リグニン系セメント分散剤等の公知のセメント分散剤と組み合わせて使用することもできる。また、該重合体（Ａ）および／またはその塩（Ｂ）と第３の共重合体（Ａ３ ）および／またはその共重合塩（Ｂ３ ）または公知のセメント分散剤との重量比は９９：１〜１：９９、好ましくは９７：３〜３：９７である。
【００７２】
本発明のセメント混和剤は、ポルトランドセメント、ビーライト高含有セメント、アルミナセメント、各種混合セメント等の水硬セメント、あるいは、石膏などのセメント以外の水硬材料などに用いることができる。
【００７３】
本発明において使用されるセメント混和剤は、従来のセメント混和剤に比較して少量の添加でも優れた効果を発揮する。たとえば水硬セメントを用いるモルタルやコンクリート等に使用する場合には、セメント重量の０．０１〜１．０％、好ましくは０．０２〜０．５％となる比率の量を練り混ぜの際に添加すればよい。この添加により高減水率の達成、スランプロス防止性能の向上、単位水量の低減、強度の増大、耐久性の向上などの各種の好ましい諸効果がもたらされる。添加量が０．０１％未満では性能的に不十分であり、逆に１．０％を越える多量を使用しても、その効果は実質上頭打ちとなり経済性の面からも不利となる。
【００７４】
本発明のセメント組成物は、該セメント組成物１ｍ３ あたりのセメント使用量、単位水量にはとりたてて制限はないが、単位水量１２０〜１８５ｋｇ／ｍ３、水／セメント重量比＝０．１５〜０．７、好ましくは単位水量１２０〜１７５ｋｇ／ｍ３ 、水／セメント重量比＝０．２〜０．５％が推奨される。
【００７５】
一般に各セメント成分の水和速度を比較すると、Ｃ３ Ａが最も早く、注水後数分間での水和率は３０％を越える。このような急激な水和によって割かれる練り水の減少が、スランプロスの一つの要因であろう。また、公知のセメント分散剤は、セメント成分の中でもこのように活性の高いＣ３ Ａに最も速やかに吸着するため、添加した分散剤の大部分はＣ３ Ａの水和反応により生じる結晶内に埋没し、経時的にセメント分散力を失ってしまうこともスランプロスの要因であろうと推察される。したがって、Ｃ３ Ａの活性を抑制することができれば、スランプロスを大きく低減できるであろうと期待される。本発明の共重合体は、例えば、１分子中に、短いポリエチレングリコールと長いポリエチレングリコールの両者を側鎖に有するポリカルボン酸系共重合体であり、短いポリエチレングリコール側鎖は、その疎水性故にＣ３ Ａの活性を抑え、長いポリエチレングリコール側鎖はその親水性と立体反発で強力な減水効果を発揮する。
【００７６】
しかし、このような理由により本発明のセメント混和剤が何ら制限を受けるものではない。
【００７７】
以下実施例を挙げ、本発明を更に具体的に説明する。なお、例中特に断わりのない限り％は重量％を、また、部は重量部を表わすものとする。
【００７８】
実施例１
セメント混和剤（１）の製造
温度計、攪拌機、滴下漏斗、窒素導入管および還流冷却器を備えたガラス製反応容器に水５００部を仕込み、攪拌下に反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で８０℃まで加熱した。次に、メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート（エチレンオキシドの平均付加モル数４個）３００部、メタクリル酸２００部、水１５０部、および連鎖移動剤として３−メルカプトプロピオン酸１３．５部を混合したモノマー水溶液ならびに１０％過硫酸アンモニウム水溶液４０部を４時間で滴下し、滴下終了後、さらに１０％過硫酸アンモニウム水溶液１０部を１時間で滴下した。その後、１時間引き続いて８０℃に温度を維持し、重合反応を完結させ、重量平均分子量１２３００の重合体水溶液からなる本発明のセメント混和剤（１）を得た。
【００７９】
実施例２〜３
セメント混和剤（２）および（３）の製造
以下、実施例１と同様の操作を行なって本発明のセメント混和剤（２）および（３）を製造した。その内容を表１にまとめて示す。
【００８０】
比較例１
比較セメント混和剤（１）の製造
温度計、攪拌機、滴下漏斗、窒素導入管および還流冷却器を備えたガラス製反応容器に水５００部を仕込み、攪拌下に反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で８０℃まで加熱した。次に、メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート（エチレンオキシドの平均付加モル数４個）４００部、メタクリル酸１００部、水１５０部、および連鎖移動剤として３−メルカプトプロピオン酸５．７部を混合したモノマー水溶液ならびに１０％過硫酸アンモニウム水溶液４０部を４時間で滴下し、滴下終了後、さらに１０％過硫酸アンモニウム水溶液１０部を１時間で滴下した。その後、１時間引き続いて８０℃に温度を維持し、重合反応を完結させ、重量平均分子量２８７００の共重合体（以下、「第３の共重合体」という。）水溶液からなる比較セメント混和剤（１）を得た。
【００８１】
比較例２
比較セメント混和剤（２）の製造
以下、比較例１と同様の操作を行なってセメント混和剤（２）を製造した。その内容を表１にまとめて示す。
【００８２】
【表１】
実施例４〜６および比較例３〜４
吸着率測定試験
セメント混和剤（１）〜（３）および比較セメント混和剤（１）〜（２）について、カルシウムスルホアルミネート系膨張材として、電気化学工業株式会社製のデンカＣＳＡ１００Ｒを使用し、つぎの手順で吸着率の測定を行なった。
【００８４】
（１）ビーカーに、添加濃度０．２％（固形分換算：カルシウムスルホアルミネート系膨張材に対する重量％）となるようにセメント混和剤（１）の重合体水溶液を入れ、これに、水／カルシウムスルホアルミネート系膨張材の比が０．６となるように水を加える。
【００８５】
（２）つぎに、所定量のカルシウムスルホアルミネート系膨張材を添加して、１分間攪拌後、濾過を行ない、濾液を採取する。
【００８６】
（３）攪拌時間を３、５分と変えて、（１）〜（２）の操作を繰り返す。
【００８７】
（４）得られた各々の濾液中の重合体濃度をＲＩ屈折率計で測定する。
【００８８】
（５）セメント混和剤（２）〜（５）の重合体水溶液についても、同様に（１）〜（４）の操作を繰り返す。
【００８９】
（６）重合体の吸着率を以下のように定義する。
【００９０】
【数１】
なお、添加した重合体がすべてカルシウムスルホアルミネート系膨張材に吸着したと仮定すれば、吸着率は１００となる。吸着率の測定結果を表２に示す。
【００９２】
【表２】
表２より、比較セメント混和剤（１）および（２）の重合体は、カルシウムスルホアルミネート系膨張材への吸着が遅いのに対して、セメント混和剤（１）〜（３）の重合体は、５分以内に急速に吸着しているのが分かる。
【００９４】
実施例７〜８および比較例５〜６
モルタル試験１
本発明のセメント混和剤（１）〜（３）の重合体水溶液とポリカルボン酸系セメント分散剤（株式会社日本触媒製アクアロックＦＣ−６００、「以下ＰＣ剤１」という。）を併用した場合（実施例４〜６）と、比較セメント混和剤（１）および（２）の重合体水溶液とＰＣ剤１を併用した場合（比較例３〜４）とでモルタルフロー値の経時変化を比較した。
【００９５】
試験に使用した材料およびモルタルの配合は、秩父小野田ハイフローセメント８００ｇ、カルシウムスルホアルミネート系膨張材８０ｇ、豊浦標準砂４００ｇ、各種重合体を含む水２２０ｇである。
【００９６】
モルタルはモルタルミキサーにより機械練りで調整し、直径５５ｍｍ、高さ５５ｍｍの中空円筒にモルタルを詰める。つぎに、円筒を垂直に持ち上げた後、テーブルに広がったモルタルの直径を２方向について測定し、この平均をフロー値とした。以後、モルタルの全量を密閉容器内で所定時間静置後、上と同様の操作を繰り返し、フロー値の経時変化を測定した。結果を表３に示す。
【００９７】
【表３】
表３から、本発明のセメント混和剤（１）〜（３）とＰＣ剤１とを併用した場合は、比較セメント混和剤（１）および（２）とＰＣ剤１とを併用した場合のフロー値と比べて、３０分後、６０分後のフロー値の低下が極端に小さく、本発明のセメント混和剤が、スランプロスの低減に優れた効果を示すことがわかる。
【００９９】
実施例１０〜１１および比較例７〜８
モルタル試験２
本発明のセメント混和剤（１）とポリカルボン酸系セメント混和剤（メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート（エチレンオキシドの平均付加モル数２５個）とメタクリル酸との重量比８３．４／１６．４の共重合体、重量平均分子量２２０００、以下「ＰＣ剤２」という）を併用した場合（実施例１０）と、本発明のセメント混和剤（１）とナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物（花王製マイティー１５０、以下「ＮＳＦ」という。）を併用した場合（実施例８）およびＰＣ剤２およびＮＳＦをそれぞれ単独で用いた場合（比較例７〜８）とでモルタルフロー値の経時変化を比較した。
【０１００】
試験に使用した材料およびモルタルの配合は、秩父小野田普通ポルトランドセメント６００ｇ、豊浦標準砂６００ｇ、各種重合体を含む水２１０ｇである。
【０１０１】
モルタルはモルタルミキサーにより機械練りで調製し、直径５５ｍｍ、高さ５５ｍｍの中空円筒にモルタルを詰める。つぎに、円筒を垂直に持ち上げた後、テーブルに広がったモルタルの直径を２方向について測定し、この平均をフロー値とした。以後、モルタルの全量を密閉容器内で所定時間静置後、上と同様の操作を繰り返し、フロー値の経時変化を測定した。結果を表４に示す。
【０１０２】
【表４】
表４から、本発明のセメント混和剤（１）をポリカルボン酸系セメント分散剤やＮＳＦに併用してみると、ポリカルボン酸系セメント分散剤やＮＳＦを単独で使用したものよりフロー値の低減が非常に小さいことが分かる。このことより、本発明のセメント混和剤が、スランプロスの低減に優れた効果を示すことが分かる。
【０１０４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によるセメント混和剤は、高い減水率およびスランプ保持性に優れ、該セメント混和剤を配合したセメント組成物は、高いフロー値を示す。
Claims (12)
- カルシウムスルホアルミネート系膨張材に対して、固形分で０．１重量％添加した際の、該カルシウムスルホアルミネート系膨張材への吸着率が、室温下５分間で９０％以上であるポリカルボン酸系重合体（Ａ）および／または該重合体（Ａ）を更にアルカリ性物質で中和して得られた重合体塩（Ｂ）を主成分とするセメント混和剤であり、
該ポリカルボン酸系重合体（Ａ）および／またはその塩（Ｂ）が、
一般式（１）
で示される第１のポリエチレングリコール（メタ）アクリレート（ａ）５〜９０重量％、
一般式（２）
で示される第２のポリエチレングリコール（メタ）アクリレート（ｂ）５〜９０重量％、
一般式（３）
で示されるカルボン酸系単量体（ｃ）５〜９０重量％、および
これらの単量体と共重合可能なその他の単量体（ｄ）０〜５０重量％（ただし、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）の合計は１００重量％である。）の比率で導かれた第１の共重合体（Ａ１）および／または該共重合体（Ａ１）をさらにアルカリ性物質で中和して得られた第１の共重合体塩（Ｂ１）であるスランプ保持性に優れたセメント混和剤。 - カルシウムスルホアルミネート系膨張材に対して、固形分で０．１重量％添加した際の、該カルシウムスルホアルミネート系膨張材への吸着率が、室温下５分間で９０％以上であるポリカルボン酸系重合体（Ａ）および／または該重合体（Ａ）を更にアルカリ性物質で中和して得られた重合体塩（Ｂ）を主成分とするセメント混和剤であり、
該ポリカルボン酸系重合体（Ａ）および／またはその塩（Ｂ）が、請求項１に記載の第１の共重合体（Ａ１）および／またはその塩（Ｂ１）と、
一般式（１）
で示される第１のポリエチレングリコール（メタ）アクリレート（ａ）５〜６５重量％、
一般式（３）
これらの単量体と共重合可能なその他の単量体（ｄ）０〜５０重量％（ただし、（ａ）、（ｃ）および（ｄ）の合計は１００重量％である。）の比率で導かれた第２の共重合体（Ａ２）および／または該共重合体（Ａ２）をさらにアルカリ性物質で中和して得られた第２の共重合体塩（Ｂ２）と、
の混合物であるスランプ保持性に優れたセメント混和剤。 - 該第１の共重合体（Ａ１）および／またはその塩（Ｂ１）と該第２の共重合体（Ａ２）および／またはその塩（Ｂ２）との重量比が１：９９〜９９：１である請求項２に記載のセメント混和剤。
- 請求項１〜３のいずれか１項に記載のセメント混和剤と、
その他のポリカルボン酸系重合体および／またはその塩と、
を主成分とするスランプ保持性に優れたセメント混和剤。 - 該請求項１〜３のいずれか１項に記載のセメント混和剤と、
該その他のポリカルボン酸系重合体および／またはその塩と、
の重量比が１：９９〜９９：１である請求項４に記載のセメント混和剤。 - 該その他のポリカルボン酸系重合体が、
一般式（２）
で示される第２のポリエチレングリコール（メタ）アクリレート（ｂ）６５〜９５重量％、
一般式（３）
で示されるカルボン酸系単量体（ｃ）５〜３５重量％、および
これらの単量体と共重合可能なその他の単量体（ｄ）０〜５０重量％（ただし、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）の合計は１００重量％である。）の比率で導かれた第３の共重合体（Ａ３）および／または該共重合体（Ａ３）をさらにアルカリ性物質で中和して得られた第３の共重合体塩（Ｂ３）である請求項４または５に記載のセメント混和剤。 - カルシウムスルホアルミネート系膨張材に対して、固形分で０．１重量％添加した際の、該カルシウムスルホアルミネート系膨張材への吸着率が、室温下５分間で９０％以上であるポリカルボン酸系重合体（Ａ）および／または該重合体（Ａ）を更にアルカリ性物質で中和して得られた重合体塩（Ｂ）を主成分とするスランプ保持性に優れたセメント混和剤と、
その他のポリカルボン酸系重合体および／またはその塩と、
を主成分とするセメント混和剤であり、
該ポリカルボン酸系重合体（Ａ）および／またはその塩（Ｂ）が、
一般式（１）
で示される第１のポリエチレングリコール（メタ）アクリレート（ａ）５〜６５重量％、
一般式（３）
で示されるカルボン酸系単量体（ｃ）３５〜９５重量％、および
これらの単量体と共重合可能なその他の単量体（ｄ）０〜５０重量％（ただし、（ａ）、（ｃ）および（ｄ）の合計は１００重量％である。）
の比率で導かれた第２の共重合体（Ａ２）および／または該共重合体（Ａ２）をさらにアルカリ性物質で中和して得られた第２の共重合体塩（Ｂ２）であり、
該その他のポリカルボン酸系重合体が、
一般式（２）
で示される第２のポリエチレングリコール（メタ）アクリレート（ｂ）６５〜９５重量％、
一般式（３）
で示されるカルボン酸系単量体（ｃ）５〜３５重量％、および
これらの単量体と共重合可能なその他の単量体（ｄ）０〜５０重量％（ただし、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）の合計は１００重量％である。）の比率で導かれた第３の共重合体（Ａ３）および／または該共重合体（Ａ３）をさらにアルカリ性物質で中和して得られた第３の共重合体塩（Ｂ３）であるスランプ保持性に優れたセメント混和剤。 - 該（Ａ）および／または（Ｂ）を主成分とするセメント混和剤と、該その他のポリカルボン酸系重合体および／またはその塩と、
の重量比が１：９９〜９９：１である請求項７に記載のセメント混和剤。 - 請求項１〜８のいずれか１項に記載のセメント混和剤と、ナフタレン系セメント分散剤、アミノスルホン酸系セメント分散剤、ポリカルボン酸系セメント分散剤およびリグニン系セメント分散剤よりなる群から選ばれた少なくとも１種のセメント分散剤を主成分とするスランプ保持性に優れたセメント混和剤。
- 該重合体（塩）（Ａおよび／またはＢ）と該セメント分散剤との重量比が１：９９〜９９：１である請求項９に記載のセメント混和剤。
- 請求項１〜１０のいずれか１項に記載のセメント混和剤、セメントおよび水を少なくとも含有してなるセメント組成物。
- 該セメント混和剤がセメントに対して０．０１〜１．０重量％、かつ水／セメントの重量比が０．１５〜０．７である請求項１１に記載のセメント組成物。
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| JP3495296 | 1996-02-22 | ||
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-
1997
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