JP4351044B2 - 老化性が改善された水硬性結合剤 - Google Patents

Description

本発明は、老化性が改善された無機結合剤、特に、ポートランドセメント又は高アルミナセメントのような水硬性結合剤に関する。
更に詳しくは、本発明は、良好な耐老化性を有する無機珪酸塩及び（又は）アルミン酸塩を基材とした水硬性結合剤、それらの製造方法、それらの用途並びにこのような結合剤から得られた物品に関する。

水硬性結合剤は、一般には、多くの産業で、特に、ビルディングの下部構造、工業用加工物、平板部又は家屋のブロックを作るために建築の分野で使用される無機珪酸塩及び（又は）アルミン酸塩を基材としたセメントである。セメントは、掘削工業、特に石油工業においても使用される。

水硬性結合剤は、天然の材料から製造される。後者は、水を除去するために及び水と反応して乾燥後に良好な機械的性質を示す緻密な塊りを形成する結合剤を生じさせることができる無機化合物に転化するために非常に高い温度で処理される。
粉砕機から得られた粉末は、１００μｍ以下の粒度を有する。この粉末は、例えばコンクリート又はモルタルの生産のために使用される前は、サイロに貯蔵されるか、又は袋のような小容積の容器に包装される。従って、この粉末は、時として、非常に長期間にわたって貯蔵容器内に留まり、特に空気中の水分に曝される可能性がある。

セメント又は水硬性結合剤を貯蔵するための容器の生産には注意が払われるが、セメント又は水硬性結合剤は、空気中の水分の作用のために塊り又は一部が硬化した固体を形成する可能性がある。このような現象は、水硬性結合剤を使用できなくさせ又は取扱いを困難にさせ、例えば、サイロから輸送タンカーに又は現場の供給サイロに又は工場のサイロに移送させるのを困難にさせる。この現象は、このような結合剤を使用して生産された物品又は加工物の性質に影響を及ぼす可能性がある。

このような欠点を示す水硬性結合剤としては、下記のものが挙げられる。
・ポートランドセメント
・高アルミナセメント
・速硬性セメント
・ＶＩＣＡＬＰＥ及びＲＡＰＩＤＥ型の天然セメント

また、水硬性結合剤は、直ぐ使用できるモルタルを形成させるために砂のようなその他の添加剤と配合して包装される場合がある。このタイプの組成物でも上記した欠点が観察される。

本発明の目的の一つは、最終的な使用の前の貯蔵中に、粉末が固まったり又は硬化したりするのを大いに低減させ又は除去させる水硬性結合剤の処理を提案することである。

この目的のために、本発明の第一の主題は、少なくとも２個の親水性官能基と１個の疎水性有機鎖を有する有機化合物を含有することを特徴とする無機珪酸塩及び（又は）アルミン酸塩を基材とした水硬性結合剤である。

この有機化合物の水硬性結合剤中での重量割合は、結合剤の重量に対して０．０５〜１０重量％、好ましくは０．０５〜５重量％、有利には０．１〜２重量％である

表現“親水性官能基”とは、水を含有する媒体との相溶性を得るのを可能にさせる官能基を意味するものと解される。更に、親水性官能基は、有利に、水硬性結合剤中に存在する金属陽イオン又は元素と反応できる能力を有する。

本発明にとって好適な官能基は、特に、カルボン酸、酸無水物、酸ハロゲン化物及び第一アミン官能基である。本発明の好ましい官能基は、酸又は酸無水物官能基である。

有機化合物の疎水性は、脂肪族、芳香族、アルキル芳香族又はアリール脂肪族炭化水素鎖によってもたらされる。線状又は環状の、分岐鎖状の又は置換された脂肪族及びアリール脂肪族鎖が本発明にとって好ましい。有利には、これらは、２〜１３個の炭素原子を含有する。

本発明の他の特色によれば、有機化合物は、焼成後に得られる結合剤粉末と有利に配合される。有機化合物は、粉末若しくは顆粒状で又は液体状で配合されて、水硬性結合剤の粉末を構成する粒子に含浸し又は粒子を被覆させる。従って、皮膜形成性を示す有機化合物が好ましい。しかし、この性質は、好ましいものとして望まれるだけである。従って、皮膜を形成しないが濡れて水硬性結合剤上に吸着される有機化合物も本発明にとって好適である。

本発明の関係では、水硬性結合剤は、セメントであるか、又は水と随意の充填剤、例えば砂を添加した後に直ぐに使用できる組成物を構成するためにセメントを種々の添加剤と共に含む組成物であってよい。

本発明にとって好適な有機化合物としては、ポリカルボン酸、例えば、グルタル酸、こはく酸、アジピン酸、オクタン二酸、デカン二酸、ドデカン二酸、ブラシル酸のようなジカルボン酸並びにこれらの無水物及び酸ハロゲン化物、そしてｏ−フタル酸、テレフタル酸及びイソフタル酸のようなフタル酸が挙げられる。

また、本発明の範囲から離れることなく、配合した酸、特に、アジピン酸、こはく酸及びグルタル酸の混合物を使用することが可能である。この混合物は、アジピン酸の工業的製造方法における副産物である。

本発明に従う結合剤は、水分の吸収にそれほど敏感ではなく、従ってそれらが収容される種々の形状体、例えば、サイロ、袋、容器内におけるそれらの貯蔵寿命を延長させる。更に、この粉末は、包装からの排出操作中に良好な流動性を示す。

本発明の他の主題は、老化性が改善された水硬性結合剤を生産するための方法である。この方法は、生産キルンから得られた水硬性結合剤を粉末状又は溶融状態の有機化合物と、該有機化合物の分解を回避させるのに好適な温度で、配合することからなる。この温度範囲は、勿論、有機化合物の性状に依存する。従って、本発明の第一の具体例では、温度は、有機化合物の実質的な分解温度よりも低く且つこの化合物の融点又は軟化温度よりも高いように設計される。第二の具体例では、水硬性結合剤の粒子は、低温で、例えば室温で、より一般的には有機化合物が固体状である温度範囲で被覆される。
一例を挙げれば、アジピン酸又はアジピン酸／グルタル酸／こはく酸混合物によれば、この温度は１４０℃〜１７０℃である。
従って、有機化合物、特にアジピン酸は、キルンからの排出クリンカーを粉砕する工程中にセメントに添加することができる。

配合のために使用される有機化合物は顆粒又は粉末の形態であってよく、またその粒子は微小でも粗大でもよい。この有機化合物は水硬性結合剤に溶融状態で添加することができる。
また、微小粉末状の有機化合物、例えば、平均粒度が５０μｍである粒子、好ましくは結合剤粒子の粒度よりも相当に小さい粒度の粒子よりなる有機化合物を、特に冷間で、混合して結合剤粒子を有機化合物の粒子で被覆することが可能である。

また、本発明の主題は、これらの無機の、特に水硬性の結合剤を、モルタル、コンクリート又はその他の無機結合剤を基材とした標準的組成物の生産のために使用することに関する。ここで指摘したいことは、有機化合物の存在は、モルタル又はコンクリートのようなこれらの組成物が生産される条件に影響しないし、それらの機械的及び流動学的性質にも影響しないということである。逆に、ある種の用途では、これらの組成物から生産された製品又は物品の加工適性及び機械的性質を向上させる可能性がある。

以下に例示のためにのみ示す実施例は、本発明を詳細に例示する。
略号ＡＡはアジピン酸を表わす。

例１及び２
ポートランドセメントをアジピン酸粒子と配合した。例２の場合には、撹拌しながら全体を１６０℃の温度に１時間上昇させた。逆に、例１の場合には、配合を室温で実施した。この配合はミキサーで乱撹拌しながら実施した。
得られた粉末試料（２０ｇ）を曝露面積が２０ｃｍ²である容器に入れた。これらの容器を室温及び７５％の相対湿度（室温、１５〜２５℃）に保持した閉塞容器に入れた。
これらの試料の吸水量（結合剤１００ｇ当たりの吸着水の重量として表わされる）を種々の曝露期間の後に秤量することによって決定した。得られた結果を下記の表Ｉに示す。

例３
例１に記載した手順に従って、種々の水硬性結合剤の粉末のいくつかを平均粒度が１５μｍである粒子形状のアジピン酸０．５％と配合した。これらの粉末を室温で７５％の相対湿度を有する雰囲気に曝した。８日間の曝露後のこれらの種々の粉末の吸水量を下記の表IIに示す。

例４
ポートランドセメントを種々の量の平均粒度が１５μｍであるアジピン酸粒子と室温で配合した。これらの配合物を２０ｇの試料につき８０ｃｍ²の曝露面積を有する容器に入れた。
この容器を室温で７５％の相対湿度を有する雰囲気の閉塞容器に入れた。
種々の曝露期間後のこれらの試料の吸水量を下記の表IIIに示す。

例５
例１を繰り返すが、ただしアジピン酸粉末の代わりに平均粒度が約２０μｍであるブラシル酸０．５重量％を使用した。
室温で７５％の相対湿度を有する雰囲気中で１０日間貯蔵した後に、吸水量は結合剤１００ｇ当たり１．０５ｇの水であった。有機化合物の添加なしでは、結合剤は、留時の条件下で結合剤１００ｇ当たり１．４０ｇの水を吸収した。

Claims (6)

1. ポートランドセメント、高アルミナセメント及び速硬性セメントよりなる群から選択されるセメントと、アジピン酸及びアジピン酸とグルタル酸とこはく酸との混合物よりなる群から選択される有機化合物とからなることを特徴とする珪酸塩を基材とした水硬性結合剤。
2. 有機化合物の重量濃度が結合剤の重量に対して０．０５％〜１０％であることを特徴とする請求項１に記載の水硬性結合剤。
3. 微粉末状の又は溶融状態の有機化合物をセメントと配合することからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の水硬性結合剤を製造する方法。
4. 配合を１４０℃〜１７０℃の温度で撹拌した状態で実施することを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 配合を、５０μｍ以下の寸法の粒子からなる有機化合物の粉末を使用して室温で実施することを特徴とする請求項３に記載の方法。
6. モルタルの製造用の請求項１又は２に記載の水硬性結合剤。