JP4251505B2 - 水硬性セメント組成物用の多目的混合物 - Google Patents

Description

発明の分野
本発明は水硬性セメント組成物用の混合物に関し、そしてより特に硬化促進および空気担持性質を兼備する多機能混合物に関する。
発明の背景
「水硬性セメント」という語は水との化学的相互作用または反応により硬化するセメントを称する。水硬性セメントのある種の性質を数種の化学的添加剤の添加により改質できることは広く知られている。例えば、硬化促進剤として硝酸カルシウムを加えることが知られている。しかしながら、硝酸カルシウムは水和可能なセメント混合物中で他の種類の添加剤、化学物質および試薬と組み合わされる時には非相容性であるかもしれない。本発明では、発明者は水硬性セメント組成物中で多くの性質を同時に得るための化学的添加剤の新規な組み合わせを発見した。
発明の要旨
本発明は有機または無機酸の塩であってアルカリまたはアルカリ土類金属塩である硬化促進剤、および脂肪酸アミノスルホン酸界面活性剤を含んでなる多機能水硬性セメント組成混合物に関する。
好適な態様では、この硬化促進剤はカルシウム塩、例えば硝酸カルシウム、塩化カルシウム、蟻酸カルシウム、または亜硝酸カルシウムであり、そして脂肪酸アミノスルホン酸は一般式
CH₃（CH₂）_x-CH=CH（CH₂）_y-CO-NR-（CH₂）_z-SO₃ ^-Mⁿ⁺
［式中、
「Ｒ」は水素、アルキル基またはアリール基であり、
「ｘ」は１−１０であり、
「ｙ」は３−１０であり、
「ｚ」は１−１０であり、
「Ｍ」はアルカリもしくはアルカリ土類金属、アンモニウム、またはアルキルアンモニウムイオンであり、
そして
「ｎ」は１−３である］
を有する。
他の好適な混合調合物では、硬化促進剤は硝酸カルシウムを含んでなり、そして界面活性剤はＮ−メチルオレオイルタウリン酸ナトリウム（sodium N-methyl oleoyl taurate）を含んでなり、それは式
CH₃（CH₂）₇-CH=CH（CH₂）₇-CO-N（CH₃）CH₂CH₂SO₃ ^-Na⁺
を有すると信じられている。
本発明の他の好適な多−機能水硬性セメント混合物はさらに、硬化促進剤および界面活性剤の他に、水減量剤、早期強度増加剤、そして好適には両者を含んでなる。水減量剤はリグノスルホン酸塩、例えばリグノスルホン酸カルシウム、を含んでなっていてよい。早期強度増加剤はアルカノールアミン、好適にはトリエタノールアミン、を含んでなっていてよい。
従って、本発明の好適な多−機能水硬性セメント組成混合物は硬化促進剤、水減量剤、早期強度増加剤、および空気担持剤として作用すると信じられている脂肪酸アミノスルホン酸界面活性剤を含んでなることができる。これらの機能の一部は１つの混合調合物中で同時に組み合わされていてもよいが、ここに記載されている機能成分の４種全てはいうまでもなくこれらの機能成分の一部の組み合わせ、例えば硬化促進剤と界面活性剤、も先行技術により開示または示唆されていないと信じられている。
本発明はさらに、以上および以下に記載されている多−機能混合物を含んでなるコンクリートミックスを含む水硬性セメントミックスにも関する。
例示態様の詳細な記述
ここで使用される「セメント組成物」という語は水硬性セメント結合剤を含んでなるペースト、モルタルおよびコンクリート組成物を称する。上記の語は業界用語である。ペーストは水硬性セメント結合剤、例えばポートランドセメント、から単独でまたは例えばフライアッシュ、発煙シリカまたは熔鉱炉スラグ、および水のの如き他の成分と組み合わされてなっており、モルタルはその他に微細骨材を含むペーストであり、そしてコンクリートはその他に粗大骨材を含むモルタルである。本発明のセメント組成物はある量の必要な材料、例えば、水硬性セメント、水、および微細または粗大骨材を混合することにより製造され、そのことは製造される特定のセメント組成物にも適用できる。
ここで使用される「コンクリート」という語はそのような水硬性セメントおよび不活性骨材の混合物を包括しており且つそれを称する。代表的な骨材には普通の「粗大」骨材、例えば砂利、花崗岩、石灰石、石英ふるいなど、並びに一般的に「微細骨材」と称するもの、例えば砂およびフライアッシュ、が包含される。従来の水硬性セメントコンクリート、例えばポートランドセメントコンクリート、は大量のすなわち容量で５０％以上且つ一般的には約７５％までの該骨材を硬化製品中で使用する。
本発明は硬化促進剤成分、好適には硝酸カルシウム、および脂肪酸アミノスルホン酸界面活性剤成分、好適にはＮ−メチルオレオイルタウリン酸ナトリウム、を含んでなる水硬性セメント組成混合物に関する。他の好適な混合物はさらに水減量剤、例えばアルカノールアミンそしてより好適にはトリエタノールアミン、早期強度増加成分、例えばリグノスルホン酸塩そして好適にはリグノスルホン酸カルシウム、を含んでなり、そしてさらにより好適にはこの混合物はさらにトリエタノールアミンおよびリグノスルホン酸カルシウムの両者を含んでなる。混合物成分は従来の混合装置を使用して安定な溶液の中に配合することができる。
硬化−促進成分は、セメント組成物に加えられる時にセメント組成物が硬化するのに必要な時間量を短縮させる化合物である。例えば、有機または無機酸の塩であるアルカリまたはアルカリ土類金属塩を使用できる。下記のリストは制限しようとする意図はないが、これらの化合物の例はアルカリまたはアルカリ土類金属硝酸塩、亜硝酸塩、および蟻酸塩、VII族ハロゲンおよび擬ハロゲン酸のアルカリまたはアルカリ土類金属塩、例えばアルカリまたはアルカリ土類金属塩化物、臭化物、ヨウ化物、シアン化物、シアン酸塩、アジド、およびチオシアン酸塩、アルカリまたはアルカリ土類金属チオ硫酸塩および過塩素酸塩、並びにアルカリまたはアルカリ土類金属アルミン酸塩、珪酸塩、および水酸化物、例えば水酸化ナトリウムである。カルシウム塩、特に硝酸カルシウム、塩化カルシウム、蟻酸カルシウム、および亜硝酸カルシウム、が特に有利である。硝酸カルシウムが好適である。
水硬性セメントセメント組成物中で空気担持剤として作用すると信じられている脂肪酸アミノスルホン酸は一般式
CH₃（CH₂）_x-CH=CH（CH₂）_y-CO-NR-（CH₂）_z-SO₃ ^-Mⁿ⁺
［式中、
「Ｒ」は水素、アルキル基またはアリール基であり、
「ｘ」は１−１０であり、
「ｙ」は３−１０であり、
「ｚ」は１−１０であり、
「Ｍ」はアルカリもしくはアルカリ土類金属、アンモニウム、またはアルキルアンモニウムイオンであり、
そして
「ｎ」は１−３である］
を有するＮ−アルキル−Ｎ−トール油アミノスルホン酸のアルカリまたはアルカリ土類金属塩であってよい。好適な脂肪酸アミノスルホン酸界面活性剤はＮ−メチル−Ｎ−オレオイルタウリン酸ナトリウムを含んでなり、それはニュージャージー州、クランブリーのローン−プーラン（Rhone-Poulenc）から商品名イゲポン（Igepon）Ｔ−３３として入手できる。
水減量剤はリグノスルホン酸、ポリカルボン酸、ナフタレンスルホン酸縮合物、メラミンスルホン酸縮合物、ヒドロキシル化されたカルボン酸、および炭水化物、例えばトウモロコシシロップ、のアルカリまたはアルカリ土類金属塩であってよい。好適には、水減量剤はリグノスルホン酸塩、例えばリグノスルホン酸カルシウム、である。
早期強度増加剤は「早期強度」という語と同様に既知であり、それは１−３日における圧縮強度を意味する（例えば、ＡＳＴＭ Ｃ−３９参照）。早期強度増加剤にはアルカノールアミン類が包含される。アルカノールアミンは３価窒素がアルキルアルコールの炭素原子と直接結合されている化合物群に関する一般的な名称であり、そして例はモノエタノールアミン、ジエタノールアミンおよびトリエタノールアミンである。アルカノールアミン類にはメチルジエタノールアミンおよびトリイソプロパノールアミンも包含される。
本発明の好適な多−機能混合物は好適にはコンクリート中のセメントを基にして０．０５−１．０％ｓ／ｓの量で使用され、ここで「％ｓ／ｓ」はセメント固体に対する混合物固体の百分率を示す。好適な混合物は硝酸カルシウムを９０−９９．５％ｓ／ｓの範囲でそしてＮ−メチルオレオイルタウリン酸ナトリウムを０．５−１０．０％ｓ／ｓの範囲で含んでなっていてよい。別の好適な混合物は硝酸カルシウム（５０−９０％ｓ／ｓ）、リグノスルホン酸カルシウム（５．０−４０．０％ｓ／ｓ）、トリエタノールアミンまたはトリイソプロパノールアミン（０．１−５．０％ｓ／ｓ）、およびＮ−メチルオレオイルタウリン酸ナトリウム（０．０１−５．０％ｓ／ｓ）を含んでなる。

Claims (3)

1. （Ａ）硝酸カルシウム、塩化カルシウム、蟻酸カルシウム、及び亜硝酸カルシウムから選択される硬化促進剤、および、
   （Ｂ）一般式
   

   

   ［式中、
   「Ｒ」は水素、アルキル基またはアリール基であり、
   「ｘ」は１−１０であり、
   「ｙ」は３−１０であり、
   「ｚ」は１−１０であり、
   「Ｍ」はアルカリもしくはアルカリ土類金属、アンモニウム、またはアルキルアンモニウムイオンであり、
   そして
   「ｎ」は１−３である］
   を有する脂肪酸アミノスルホン酸界面活性剤、を含んでなるセメント又はセメント質材料に使用する為の混合組成物。
2. 硬化促進剤が亜硝酸カルシウムであり、脂肪酸アミノスルホン酸界面活性剤が
   Ｎ−メチルオレオイルタウリン酸ナトリウムであり、上記混合組成物が更にリグノスルホン酸カルシウム、およびトリエタノールアミンを含んでなる、請求の範囲第１項記載の混合組成物。
3. セメント結合剤と請求の範囲第１項記載の混合組成物を含んでなるセメント組成物。