JP4547261B2 - 流動化組成物 - Google Patents
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Description
本発明は、セメント組成物の噴霧およびそのような噴霧において使用される混和剤に関する。
コンクリートなどのセメント組成物の噴霧は、多くの用途に正式に使用されているが、最も顕著な使用はトンネル工事である。そのような組成物はスプレーノズルに容易に（通常ポンプにより）運ばれうることが要求される。これは、混合段階で、ポンピングおよびスプレーされるセメント組成物への、混合物の改善された流動性を与える混和剤の添加により達成され得る。当業者に既知で、または使用される、種々の重要な混和剤が存在する。
特別に選択された成分の組み合わせにより、ことに効果的な混和剤が製造され得ることが現在までに見いだされた。従って、本発明は、スプレー可能なセメント組成物に使用される流動化混和剤であって、該混和剤が、
(1)２−ホスホノブタン−１，２，４−トリカルボン酸
(2)任意に、クエン酸、および
(3)少なくとも１種のエチレン様（ethylenically）不飽和モノまたはジカルボン酸由来のポリマーであって、該ポリマーが、
(1)２−ホスホノブタン−１，２，４−トリカルボン酸
(2)任意に、クエン酸、および
(3)少なくとも１種のエチレン様（ethylenically）不飽和モノまたはジカルボン酸由来のポリマーであって、該ポリマーが、
a)式Iaおよび／またはIbおよび／またはIc
式中、Ｒ１は水素またはＣ１−２０の脂肪族炭化水素残基であり、
ＸはＯａＭ、−Ｏ−（ＣｍＨ２ｍＯ）ｎ−Ｒ２、−ＮＨ−（ＣｍＨ２ｍＯ）ｎ−Ｒ２であり、
Ｍは水素、一価もしくは二価金属陽イオン、アンモニウムイオンまたは有機アミン残基であり、
ａは０．５または１であり、
Ｒ２は水素、Ｃ１−２０の脂肪族炭化水素、Ｃ５−８の環状脂肪族炭化水素または任意に置換されたＣ６−１４のアリール残基であり、
ＹはＯまたはＮＲ２であり、
ｍは２〜４であり、および
ｎは０〜２００である、
で表される部分を５１〜９５モル％、
ＸはＯａＭ、−Ｏ−（ＣｍＨ２ｍＯ）ｎ−Ｒ２、−ＮＨ−（ＣｍＨ２ｍＯ）ｎ−Ｒ２であり、
Ｍは水素、一価もしくは二価金属陽イオン、アンモニウムイオンまたは有機アミン残基であり、
ａは０．５または１であり、
Ｒ２は水素、Ｃ１−２０の脂肪族炭化水素、Ｃ５−８の環状脂肪族炭化水素または任意に置換されたＣ６−１４のアリール残基であり、
ＹはＯまたはＮＲ２であり、
ｍは２〜４であり、および
ｎは０〜２００である、
で表される部分を５１〜９５モル％、
b)一般式ＩＩ
式中、Ｒ３は水素またはＣ１−５の脂肪族炭化水素であり、
ｐは０〜３であり、
Ｒ２は前記の意味を有する、
で表される部分を１〜４８．９モル％
ｐは０〜３であり、
Ｒ２は前記の意味を有する、
で表される部分を１〜４８．９モル％
c)式ＩＩＩaまたはＩＩＩb
式中、ＳはＨ、−ＣＯＯａＭ、−ＣＯＯＲ５であり、
Ｔは
、−Ｗ−Ｒ７、−ＣＯ−［ＮＨ−（ＣＨ２）３］ｓ−Ｗ−Ｒ７、−ＣＯ−Ｏ−（ＣＨ２）ｚ−Ｗ−Ｒ７、−（ＣＨ２）ｚ−Ｖ−（ＣＨ２）ｚ−ＣＨ＝ＣＨ−Ｒ２、Ｓが−ＣＯＯＲ５または−ＣＯＯａＭのとき−ＣＯＯＲ５であり、
Ｕ１は−ＣＯ−ＮＨ−、−Ｏ−、−ＣＨ２Ｏ−であり、
Ｕ２は−ＮＨ−ＣＯ−、−Ｏ−、−ＯＣＨ２−であり、
Ｖは−Ｏ−ＣＯ−Ｃ６Ｈ４−ＣＯ−Ｏ−または−Ｗ−であり、
Ｔは
Ｕ１は−ＣＯ−ＮＨ−、−Ｏ−、−ＣＨ２Ｏ−であり、
Ｕ２は−ＮＨ−ＣＯ−、−Ｏ−、−ＯＣＨ２−であり、
Ｖは−Ｏ−ＣＯ−Ｃ６Ｈ４−ＣＯ−Ｏ−または−Ｗ−であり、
Ｒ４は水素、ＣＨ３であり
Ｒ５は水素、Ｃ３−２０の脂肪族炭化水素残基、Ｃ５−Ｃ８の環状脂肪族炭化水素残基またはＣ６−１４のアリール残基であり、
式中、ｒは２〜１００であり、
ｓは１、２であり、
ｘは１〜１５０であり、
ｙは０〜１５であり、
ｚは０〜４である、
で表される部分を０．１〜５モル％
ｓは１、２であり、
ｘは１〜１５０であり、
ｙは０〜１５であり、
ｚは０〜４である、
で表される部分を０．１〜５モル％
d)一般式ＩＶａおよび／またはＩＶｂ
式中、ａ、Ｍ、Ｘ、Ｙは、本明細書で定義した意味を有する、
で表される部分を０〜４７．９モル％、
からなるポリマーであることを特徴とする、
からなる混和剤を提供する。
で表される部分を０〜４７．９モル％、
からなるポリマーであることを特徴とする、
からなる混和剤を提供する。
本発明の好ましい実施態様において、ポリマーは下記のように特徴づけられ、いずれかの部分または基が本明細書に記載のポリマー中に存在し、以下の実施態様において、明確な説明がないものは実施態様に存在せず、明確な説明のない数値は、本明細書に記載のポリマーと変わらない。
a)部分は式Iaにより、
Ｒ１、Ｒ２は独立してＨまたはＣＨ３であり、
ＸはＯａＭ、−Ｏ−（ＣｍＨ２ｍＯ）ｎ−Ｒ２であり、
ＭはＨまたは一価もしくは二価金属陽イオンであり、
ａは１であり、
ＹはＯまたはＮＲ２であり、
ｍは２〜３であり、および
ｎは２０〜１５０である；
Ｒ１、Ｒ２は独立してＨまたはＣＨ３であり、
ＸはＯａＭ、−Ｏ−（ＣｍＨ２ｍＯ）ｎ−Ｒ２であり、
ＭはＨまたは一価もしくは二価金属陽イオンであり、
ａは１であり、
ＹはＯまたはＮＲ２であり、
ｍは２〜３であり、および
ｎは２０〜１５０である；
b)Ｒ２、Ｒ３は独立してＨまたはＣＨ３であり、および
ｐは０〜１である；
ｐは０〜１である；
c)部分は式ＩＩＩaにより、
ＳはＨ、−ＣＯＯａＭ、−ＣＯＯＲ５であり、
、−ＣＯ−［ＮＨ−（ＣＨ２）３］ｓ−Ｗ−Ｒ７、−ＣＯ−Ｏ−（ＣＨ２）ｚ−Ｗ−Ｒ７であり、
Ｒ４、Ｒ５は独立してＨまたはＣＨ３であり、
ＳはＨ、−ＣＯＯａＭ、−ＣＯＯＲ５であり、
Ｒ４、Ｒ５は独立してＨまたはＣＨ３であり、
式中、Ｕ１は−ＣＯ−ＮＨ−、−Ｏ−、−ＣＨ２Ｏ−であり、
Ｕ２は−ＮＨ−ＣＯ−、−Ｏ−、−ＯＣＨ２−であり、
ｘは２０〜５０であり、
ｙは１〜１０であり、および
ｚは０〜２である；
Ｕ２は−ＮＨ−ＣＯ−、−Ｏ−、−ＯＣＨ２−であり、
ｘは２０〜５０であり、
ｙは１〜１０であり、および
ｚは０〜２である；
さらに好ましい実施態様において、ポリマーは下記のように特徴づけられ、いずれかの部分または基は本明細書に記載のポリマー中に存在し、以下のさらなる実施態様において、明確な説明がないものはさらなる実施態様に存在せず、明確な説明のない数値は、本明細書に記載の好ましい実施態様と変わらない。
a)部分は式Iaにより、
Ｒ１はＨであり、
Ｒ２はＣＨ３であり、
ＸはＯａＭであり、
Ｍは一価または二価金属陽イオンであり、
ＹはＯ、ＮＲ２であり、
ｍは２であり、および
ｎは２５〜５０である；
Ｒ１はＨであり、
Ｒ２はＣＨ３であり、
ＸはＯａＭであり、
Ｍは一価または二価金属陽イオンであり、
ＹはＯ、ＮＲ２であり、
ｍは２であり、および
ｎは２５〜５０である；
b)Ｒ２、Ｒ３はＨであり、および
ｐは０である；
ｐは０である；
c)部分は式ＩＩＩaにより、
ＳはＨ、−ＣＯＯａＭであり、
であり、
Ｒ４、Ｒ５は水素であり、
ＳはＨ、−ＣＯＯａＭであり、
Ｒ４、Ｒ５は水素であり、
式中、Ｕ１は−ＣＯ−ＮＨ−であり、
Ｕ２は−ＮＨ−ＣＯ−、−Ｏ−、−ＯＣＨ２−であり、
ｘは２０〜５０であり、
ｙは５〜１０であり、および
ｚは１〜２である；
Ｕ２は−ＮＨ−ＣＯ−、−Ｏ−、−ＯＣＨ２−であり、
ｘは２０〜５０であり、
ｙは５〜１０であり、および
ｚは１〜２である；
本発明に使用されるポリマーの重量平均モル分子量は、５０００〜５００００、好ましくは１００００〜４００００である。
好ましいポリマーの典型的な例としては、メトキシポリエチレングリコール−モノビニルエーテル、無水マレイン酸、アミン末端エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドブロックコポリマーおよびアクリル酸の反応により製造されうる。これらの材料の例およびそれらの製造は、その内容が参照として本明細書に組み入れられる、国際特許出願WO 00/77058に見いだすことができる。
好ましいポリマーの典型的な例としては、メトキシポリエチレングリコール−モノビニルエーテル、無水マレイン酸、アミン末端エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドブロックコポリマーおよびアクリル酸の反応により製造されうる。これらの材料の例およびそれらの製造は、その内容が参照として本明細書に組み入れられる、国際特許出願WO 00/77058に見いだすことができる。
本発明は、本明細書に記載の混和剤のセメント組成物への添加を含む、セメント組成物にフローを与える方法もまた提供する。
本発明は、本明細書に記載の混和剤の混合物への製造時での添加による、セメント混合物の製造およびスプレーノズルへの混合物の搬送によるセメント組成物のスプレー方法もまた提供する。
本発明は、本明細書に記載の混和剤の混合物への製造時での添加による、セメント混合物の製造およびスプレーノズルへの混合物の搬送によるセメント組成物のスプレー方法もまた提供する。
混和剤中の３成分の固形分割合は以下のとおりである。
混和剤は、通常水をある割合で含み、提案する「限界割合」および「より好ましい割合」欄では可能であるが、混和剤は決して１００％固形分ではない。しかし、当業者は、簡単な実験により、個々の場合において適当な組成物を決定できる。
混和剤は、セメントの固形物重量の０．２〜２．０％、好ましくは０．５〜０．８％の割合でセメント混合物に添加される。
混和剤は、セメントの固形物重量の０．２〜２．０％、好ましくは０．５〜０．８％の割合でセメント混合物に添加される。
本発明の混合物は、セメエント組成物のスプレーにおいて使用される全ての慣用の混和剤、たとえば通常スプレーノズルで添加される種々の急結剤と併用して使用されうる。本発明の混和剤は、伝統的なアルカリタイプ（アルミン酸塩、苛性アルカリおよび「水ガラス」など）および一般にアルミニウム化合物ベースのより新しいアルカリフリータイプの両方と良く機能する。
本発明の混和剤は、少なくとも既知の流動性改善剤と同様に機能する。さらに、非常に長期の保存期間を有するという実用的に大きな利点を有する。これは、使用よりかなり前に製造することができ、数ヶ月間材料分離なしに保管できることを意味する。さらにまた、多くの慣用の混和剤がもはや安定ではない照射での、高温などのトンネルでしばしば見られる不利な条件下でもこの安定性は保持される。
以下の例を参照として、本発明をさらに説明する。
以下の例を参照として、本発明をさらに説明する。
例１
本発明の混和剤の製造及び試験
以下の成分を混合することにより混和剤を製造する。
本発明の混和剤の製造及び試験
以下の成分を混合することにより混和剤を製造する。
１：使用した材料は、デグサからの「ＭＶＡ２４５３Ｌ／４４％」である。
これを、以下の組成のコンクリート混合物に対し、セメントの０．７％固形分の割合で添加する。
これを、以下の組成のコンクリート混合物に対し、セメントの０．７％固形分の割合で添加する。
水／セメント比は０．４３５である。
比較として、同じコンクリートのサンプルに、高性能な商業的に入手可能な流動化剤、ＭＢＴ（スイス）からのＧＬＥＮＩＵＭ（登録商標）Ｔ８０３を同じ割合で添加する。これらの混合物を、(a)フローテーブルおよび(b)スプレーの手法で試験する。
比較として、同じコンクリートのサンプルに、高性能な商業的に入手可能な流動化剤、ＭＢＴ（スイス）からのＧＬＥＮＩＵＭ（登録商標）Ｔ８０３を同じ割合で添加する。これらの混合物を、(a)フローテーブルおよび(b)スプレーの手法で試験する。
フローテーブル試験は以下のようである。
スプレー試験では、商業的に入手可能なショットクリート急結剤である、ＭＢＴ ＡＧ（スイス）からのＭＥＹＣＯ（登録商標）ＳＡ１６０をセメントに対し７重量%で、両方の場合ともノズル部分で添加する。圧縮強度は、種々の方法および異なる時間で測定し、結果を以下の表に示す。
２：圧縮強度試験法、金属針をコンクリート中に押し込み、その侵入の抵抗を測定する。比較的柔らかい材料に適する。
３：圧縮強度試験法、金属爪をコンクリート中に打ち込み、その浸食度を測定する。
４：圧縮強度試験法、円筒形コアで硬化したコンクリートに穴をあけ、試験装置で試験する。
＊：この結果は、コンクリートがすでにペネトロニードル法では使用できないほど硬化していたので、ネイルガンの手法で得られたものである。他方、比較例はとても柔らかいので、ネイルガンの使用はできない。これは、本発明の混和剤の活用により、コンクリートの優れた早期強度の進行を指示するものである。早期強度の進行は、スプレー用コンクリート用途において非常に重要である。
５：本発明の混和剤は、高性能な市販材料の性能と同程度の性能特性を有する。
３：圧縮強度試験法、金属爪をコンクリート中に打ち込み、その浸食度を測定する。
４：圧縮強度試験法、円筒形コアで硬化したコンクリートに穴をあけ、試験装置で試験する。
＊：この結果は、コンクリートがすでにペネトロニードル法では使用できないほど硬化していたので、ネイルガンの手法で得られたものである。他方、比較例はとても柔らかいので、ネイルガンの使用はできない。これは、本発明の混和剤の活用により、コンクリートの優れた早期強度の進行を指示するものである。早期強度の進行は、スプレー用コンクリート用途において非常に重要である。
５：本発明の混和剤は、高性能な市販材料の性能と同程度の性能特性を有する。
例２
例１の混和剤の安定性試験
混和剤のサンプルを、モルタルで硬化時間をフローテーブルにより試験した。モルタルは、ＣＥＭ Ｉ ４２．５ポルトランドセメントとＣＥＭ標準砂（ＤＩＮ ＥＮ １９６−１による）の１：３のブレンドで、混和剤サンプルをセメント質量の１％固形分の割合で添加する。サンプルをまた、２０℃、３０℃および４０℃で６ヶ月間保存する。６ヶ月終了後、混和剤は、視覚的に何ら影響はなかった。実際の試験結果を以下の表に示す。
例１の混和剤の安定性試験
混和剤のサンプルを、モルタルで硬化時間をフローテーブルにより試験した。モルタルは、ＣＥＭ Ｉ ４２．５ポルトランドセメントとＣＥＭ標準砂（ＤＩＮ ＥＮ １９６−１による）の１：３のブレンドで、混和剤サンプルをセメント質量の１％固形分の割合で添加する。サンプルをまた、２０℃、３０℃および４０℃で６ヶ月間保存する。６ヶ月終了後、混和剤は、視覚的に何ら影響はなかった。実際の試験結果を以下の表に示す。
Claims (5)
- スプレー可能なセメント組成物に使用される流動化混和剤であって、該混和剤が、
（１）２−ホスホノブタン−１，２，４−トリカルボン酸
（２）クエン酸、および
（３）少なくとも１種のエチレン様不飽和モノまたはジカルボン酸由来のポリマーであって、該ポリマーが、
ａ）式Ｉａおよび／またはＩｂおよび／またはＩｃ
ＸはＯａＭ、−Ｏ−（ＣｍＨ２ｍＯ）ｎ−Ｒ２、−ＮＨ−（ＣｍＨ２ｍＯ）ｎ−Ｒ２であり、
Ｍは水素、一価もしくは二価金属陽イオン、アンモニウムイオンまたは有機アミン残基であり、
ａは０．５または１であり、
Ｒ２は水素、Ｃ１−２０の脂肪族炭化水素、Ｃ５−８の環状脂肪族炭化水素または任意に置換されたＣ６−１４のアリール残基であり、
ＹはＯまたはＮＲ２であり、
ｍは２〜４であり、および
ｎは０〜２００である、
で表される部分を５１〜９５モル％、
ｂ）一般式ＩＩ
ｐは０〜３であり、および
Ｒ２は前記の意味を有する、
で表される部分を１〜４８．９モル％
ｃ）式ＩＩＩａまたはＩＩＩｂ
Ｕ１は−ＣＯ−ＮＨ−、−Ｏ−、−ＣＨ２Ｏ−であり、
Ｕ２は−ＮＨ−ＣＯ−、−Ｏ−、−ＯＣＨ２−であり、
Ｖは−Ｏ−ＣＯ−Ｃ６Ｈ４−ＣＯ−Ｏ−または−Ｗ−であり、
Ｒ４はＨ、ＣＨ３であり
Ｒ５はＨ、Ｃ３−２０の脂肪族炭化水素残基、Ｃ５−Ｃ８の環状脂肪族炭化水素残基またはＣ６−１４のアリール残基であり、
式中、ｒは２〜１００であり、
ｓは１、２であり、
ｚは０〜４であり、
ｘは１〜１５０であり、
ｙは０〜１５である、
で表される部分を０．１〜５モル％
ｄ）一般式ＩＶａおよび／またはＩＶｂ
で表される部分を０〜４７．９モル％、
からなるポリマーであることを特徴とする、
からなる、前記混和剤。 - ａ）部分は式Ｉａにより；
Ｒ１、Ｒ２は独立してＨまたはＣＨ３であり、
ＸはＯａＭ、−Ｏ−（ＣｍＨ２ｍＯ）ｎ−Ｒ２であり、
ＭはＨまたは一価もしくは二価金属陽イオンであり、
ａは１であり、
ＹはＯまたはＮＲ２であり、
ｍは２〜３であり、および
ｎは２０〜１５０である；
ｂ）Ｒ２、Ｒ３は独立してＨまたはＣＨ３であり、および
ｐは０〜１である；
ｃ）部分は式ＩＩＩａにより；
ＳはＨ、−ＣＯＯａＭ、−ＣＯＯＲ５であり、
Ｒ ４ はＨ、ＣＨ ３ であり、
Ｒ ５ はＨであり、
式中、Ｕ１は−ＣＯ−ＮＨ−、−Ｏ−、−ＣＨ２Ｏ−であり、
Ｕ２は−ＮＨ−ＣＯ−、−Ｏ−、−ＯＣＨ２−であり、
ｘは２０〜５０であり、
ｙは１〜１０であり、および
ｚは０〜２である、
請求項１に記載の流動化混和剤。 - ａ）部分は式Ｉａにより、
Ｒ１はＨであり、
Ｒ２はＣＨ３であり、
ＸはＯａＭであり、
Ｍは一価または二価金属陽イオンであり、
ＹはＯ、ＮＲ２であり、
ｍは２であり、および
ｎは２５〜５０である；
ｂ）Ｒ２、Ｒ３はＨであり、および
ｐは０である；
ｃ）部分は式ＩＩＩａにより、
ＳはＨ、−ＣＯＯａＭであり、
Ｒ４、Ｒ５はＨであり、
式中、Ｕ１は−ＣＯ−ＮＨ−であり、
Ｕ２は−ＮＨ−ＣＯ−、−Ｏ−、−ＯＣＨ２−であり、
ｘは２０〜５０であり、
ｙは５〜１０であり、および
ｚは１〜２である、
請求項２に記載の流動化混和剤。 - 請求項１〜３のいずれかに記載の混和剤のセメント組成物への添加を含む、セメント組成物にフローを与える方法。
- 請求項１に記載の混和剤の混合物への製造時における添加による、セメント混合物の製造およびスプレーノズルへの混合物の搬送によるセメント組成物のスプレー方法。
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