JP7481898B2 - スラリーレオロジー改質剤 - Google Patents
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Description
スラリーのレオロジーを制御するには、液体と固体の比率を調節したり、pH調整剤などにより粒子の分散状態を変えたり、あるいは、吸水性ポリマーを添加して余剰水量を制御したりする等の技術や、水溶性高分子化合物をスラリー系に添加して高分子の絡み合いによる増粘作用を利用する技術が使われてきた。水溶性高分子化合物は、安価かつ容易に増粘させることができるため、非常に広範囲に用いられているが、水に均一かつ迅速に溶解させることは一般に容易でなく、ママコを形成したり、溶解に長時間を要したりするという課題があった。また、溶解時間の短縮を目的に、予め濃厚な水溶性高分子化合物の水溶液を調製しても、水溶液の粘度は高くなる傾向にあり、添加操作等の作業性に問題が生じることが多い。また、電解質を高濃度で含むスラリーでは、高分子化合物の凝集等により、高い粘度にすることが困難な場合もある。
また、特許文献2には、炭素数10から26の炭化水素基を少なくとも1つ有する4級カチオン基と芳香族アニオン基とを含む4級塩型カチオン性化合物を含有するレオロジー改質剤が開示されている。
特許文献3には、4級カチオン基と芳香族アニオン基とを含む特定の4級塩型カチオン性化合物と、アニオン性芳香族化合物とを、特定のカチオン基/(アニオン基+アニオン性芳香族化合物)モル比で含有するレオロジー改質剤が開示されている。
(A)成分に対する(C)成分の質量比が0.7質量%以上1500質量%以下である、
スラリーレオロジー改質剤に関する。
(A)成分としては、スルホン酸基やカルボキシル基等のアニオン性基と、ベンゼン環等の芳香族基とを有する化合物が挙げられる。(A)成分としては、具体的には、パラトルエンスルホン酸、サリチル酸、安息香酸、メタキシレンスルホン酸、クメンスルホン酸、スチレンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸等が挙げられる。これらの(A)成分は塩の形態であってもよい。塩は、ナトリウム塩、カリウム塩などのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩などが挙げられ、アルカリ金属塩が好ましい。(A)成分としては、パラトルエンスルホン酸、メタキシレンスルホン酸、サリチル酸及びこれらの塩から選ばれる1種以上の化合物が好ましい。
(B)成分としては、炭素数10から26の炭化水素基を少なくとも1つ有する4級塩型カチオン性化合物が挙げられる。更に(B)成分としては、炭素数10から26の炭化水素基を1つ有する4級塩型カチオン性化合物が挙げられる。前記炭化水素基としては、アルキル基、アルケニル基が挙げられ、アルキル基が好ましい。前記炭化水素基の炭素数は、好ましくは12以上、より好ましくは14以上、そして、好ましくは24以下、より好ましくは22以下である。
(B)成分は、分子量が、例えば1000以下、更に500以下であってよい。
(B)成分は、4級アンモニウム塩であってよい。
(B)成分は、カチオン性界面活性剤、更に4級アンモニウム塩型カチオン性界面活性剤から選択されてよい。
一般式(1)中、R2、R3及びR4は、それぞれ、水酸基を有していてもよい炭素数1以上3以下の炭化水素基である。R2、R3及びR4の炭化水素基は、アルキル基、アルケニル基が挙げられ、アルキル基が好ましい。R2、R3及びR4の炭化水素基の炭素数は、1又は2が好ましい。R2、R3及びR4の炭素数は、それぞれ、1又は2が好ましい。
一般式(1)中、X-はアニオン性基を表す。X-としては、ハロゲンイオン、硫酸イオン、メチル硫酸イオン、エチル硫酸イオン、酢酸イオン、水酸化物イオン、アニオン性芳香族化合物由来のアニオン性基などが挙げられ、ハロゲンイオン、更に塩化物イオンが好ましい。
本発明により、粉体と、水と、(A)成分と、(B)成分と、(C)成分とを混合するスラリーの製造方法であって、(C)成分を、(A)成分に対する(C)成分の質量比が0.7質量%以上1500質量%以下となるように混合する、スラリーの製造方法が提供される。
また、本発明により、スラリーに、(A)成分と、(B)成分と、(C)成分とを添加するスラリーの製造方法であって、(C)成分を、(A)成分に対する(C)成分の質量比が0.7質量%以上1500質量%以下となるように添加する、スラリーの製造方法が提供される。
また、本発明により、スラリーに、(A)成分と、(B)成分と、(C)成分とを添加するスラリーの分離抑制方法、更にスラリーのブリーディング抑制方法であって、(C)成分を、(A)成分に対する(C)成分の質量比が0.7質量%以上1500質量%以下となるように添加する、方法が提供される。
これらの質量比(質量%)は、本発明のスラリーレオロジー改質剤での(A)成分に対する(C)成分の質量比を、混合量又は添加量に置き換えて算出される。これらの質量比の好ましい範囲は、本発明のスラリーレオロジー改質剤での(A)成分に対する(C)成分の質量比と同じである。
これらのスラリーの製造方法には、本発明のスラリーレオロジー改質剤で述べた事項を適宜適用することができる。
例えば、本発明により、水を含有するスラリーの水相中における(A)成分と(B)成分の合計の含有量が0.1質量%以上10質量%以下となるように、本発明のスラリーレオロジー改質剤をスラリーに添加する、スラリーの製造方法が提供される。
また、例えば、本発明により、水を含有するスラリーの水相中における(A)成分と(B)成分の合計の含有量が0.1質量%以上10質量%以下となるように、本発明のスラリーレオロジー改質剤をスラリーに添加する、スラリーのレオロジー制御方法が提供される。この場合、スラリーの制御は、増粘を目的とすることが好ましい。
このスラリーの製造方法やこのスラリーのレオロジー制御方法には、本発明のスラリーレオロジー改質剤で述べた事項を適宜適用することができる。
表1に、実施例、比較例で用いた成分を示した。
(1)水硬性組成物の調製
(1-1)比較例1-1
セメント(普通ポルトランドセメント、太平洋セメント製と住友大阪セメント製を質量比50/50で混合した物、以下同じ。)400gと水400gとを混合し、クッキング用ハンドミキサーを用いて30秒間混錬した。さらに1.0gのA-1及び1.0gのB-1を添加して1分間混錬することで、比較例1-1の水硬性組成物を調製した。
セメント(普通ポルトランドセメント、太平洋セメント製と住友大阪セメント製を質量比50/50で混合した物、以下同じ。)400g、水399.63g及びC-1の水による100倍(質量比)希釈物(以下、C-1希釈物という)0.37gを混合し、クッキング用ハンドミキサーを用いて30秒間混錬した。さらにA-1(1.0g)及びB-1(1.0g)を添加して1分間混錬することで、比較例1-2の水硬性組成物を調製した。なお、C-1希釈物を用いる場合、表2の水の量(g)は、水とC-1希釈物との合計量を示し、その水の量を基準に(A)成分の質量比と(B)成分の質量比を示した(以下同じ)。
セメント400g、水400g及びC-1(29.6g)を混合し、クッキング用ハンドミキサーを用いて30秒間混錬した。さらにA-1(1.0g)及びB-1(1.0g)を添加して1分間混錬することで、比較例1-3の水硬性組成物を調製した。
セメント400g、水399.23g及びC-1希釈物0.77gを混合し、クッキング用ハンドミキサーを用いて30秒間混錬した。さらにA-1(1.0g)及びB-1(1.0g)を添加して1分間混錬することで、実施例1-1の水硬性組成物を調製した。
セメント400g、水398.52g及びC-1希釈物1.48gを混合し、クッキング用ハンドミキサーを用いて30秒間混錬した。さらにA-1(1.0g)及びB-1(1.0g)を添加して1分間混錬することで、実施例1-2の水硬性組成物を調製した。
セメント400g、水396g及びC-1希釈物4.0gを混合し、クッキング用ハンドミキサーを用いて30秒間混錬した。さらにA-1(1.0g)及びB-1(1.0g)を添加して1分間混錬することで、実施例1-3の水硬性組成物を調製した。
セメント400g、水385g及びC-1希釈物15gを混合し、クッキング用ハンドミキサーを用いて30秒間混錬した。さらにA-1(1.0g)及びB-1(1.0g)を添加して1分間混錬することで、実施例1-4の水硬性組成物を調製した。
セメント400g、水400g及びC-1(1.6g)を混合し、クッキング用ハンドミキサーを用いて30秒間混錬した。さらにA-1(1.0g)及びB-1(1.0g)を添加して1分間混錬することで、実施例1-5の水硬性組成物を調製した。
セメント400g、水400g及びC-1(5.9g)を混合し、クッキング用ハンドミキサーを用いて30秒間混錬した。さらにA-1(1.0g)及びB-1(1.0g)を添加して1分間混錬することで、実施例1-6の水硬性組成物を調製した。
セメント400g、水400g及びC-1(14.8g)を混合し、クッキング用ハンドミキサーを用いて30秒間混錬した。さらにA-1(1.0g)及びB-1(1.0g)を添加して1分間混錬することで、実施例1-7の水硬性組成物を調製した。
「2010年制定コンクリート標準示方書[規準編]土木学会規準及び関連規準」に記載の「PCグラウトのブリーディング率及び膨張率試験方法(ポリエチレン袋方法)(JSCE-F 532-1999)」に従って、3時間後のブリーディング量を測定し、実施例又は比較例のブリーディング率を算出した。
また、(C)成分を添加しない比較例を基準として、以下の式によりブリーディング減少率を算出した。ブリーディング減少率の値が大きいほどブリーディング抑制効果に優れている。
ブリーディング減少率(%)=〔1-(実施例又は比較例のブリーディング率)/(基準のブリーディング率〕×100
結果を表2に示す。
本試験では、ブリーディング量の測定に20mlのメスシリンダーを用いた。JIS規格R3505より20mlのメスシリンダーの許容誤差はクラスAでは±0.2mL、クラスBでは±0.4mLである。一目盛りは0.2mlであり、許容誤差は±0.2mlである。本測定ではAクラスのメスシリンダーを使用したため、ブリーディング量に0.4mL以上の差があれば有意差と見ることができる。例えば、比較例1-2は、ブリーディング量が、基準である比較例1-1((C)成分を添加していないもの)に対して、0.2ml減っているが、これはメスシリンダーの誤差以内であり有意差と断定できないため、ブリーディング率、ブリーディング減少率ともに比較例1-1と同じとした。一方、実施例1-1から1-7は、いずれも比較例1-1に対してブリーディング量が1mL以上低減しており、明らかな有意差と言えることから、そのブリーディング量の値に基づいてブリーディング率、ブリーディング減少率を算出した。なお、実施例1-2と実施例1-3のように、リーディング量の測定値が±0.2mLにあるものは、比較例1-1に近い方(ブリーディング減少率としては小さくなり不利となる条件の方)の値を採用して同じブリーディング減少率を示した。
以下の方法で水硬性組成物を調製し、実施例1と同様にブリーディング率及びブリーディング減少率を算出した。ただし、ブリーディング減少率の基準は、同じ試験群で(C)成分を添加しない比較例とした。結果を表3に示す。
セメント400g及び水400gを混合し、クッキング用ハンドミキサーを用いて30秒間混錬した。さらにA-1(1.9g)及びB-1(3.2g)を添加して1分間混錬することで、比較例2-1の水硬性組成物を調製した。
セメント400g、水400g及びC-1(5.92g)を混合し、クッキング用ハンドミキサーを用いて30秒間混錬した。さらにA-1(1.9g)及びB-1(3.2g)を添加して1分間混錬することで、実施例2-1の水硬性組成物を調製した。
セメント400g及び水400gを混合し、クッキング用ハンドミキサーを用いて30秒間混錬した。さらにA-1(1.1g)及びB-2(1.6g)を添加して1分間混錬することで、比較例2-2の水硬性組成物を調製した。
セメント400g、水400g及びC-1(5.92g)を混合し、クッキング用ハンドミキサーを用いて30秒間混錬した。さらにA-1(1.1g)及びB-2(1.6g)を添加して1分間混錬することで、実施例2-2の水硬性組成物を調製した。
セメント400g及び水400gを混合し、クッキング用ハンドミキサーを用いて30秒間混錬した。さらにA-1(1.1g)及びB-3(1.6g)を添加して1分間混錬することで、比較例2-3の水硬性組成物を調製した。
セメント400g、水400g及びC-1(5.92g)を混合し、クッキング用ハンドミキサーを用いて30秒間混錬した。さらにA-1(1.1g)及びB-3(1.6g)を添加して1分間混錬することで、実施例2-3の水硬性組成物を調製した。
セメント400g及び水400gを混合し、クッキング用ハンドミキサーを用いて30秒間混錬した。さらにA-2(1.1g)及びB-1(1.2g)を添加して1分間混錬することで、比較例2-4の水硬性組成物を調製した。
セメント400g、水400g及びC-1(5.92g)を混合し、クッキング用ハンドミキサーを用いて30秒間混錬した。さらにA-2(1.1g)及びB-1(1.2g)を添加して1分間混錬することで、実施例2-4の水硬性組成物を調製した。
セメント400g及び水400gを混合し、クッキング用ハンドミキサーを用いて30秒間混錬した。さらにA-2(1.1g)及びB-2(6.0g)を添加して1分間混錬することで、比較例2-5の水硬性組成物を調製した。
セメント400g、水400g及びC-1(5.92g)を混合し、クッキング用ハンドミキサーを用いて30秒間混錬した。さらにA-2(1.1g)及びB-2(6.0g)を添加して1分間混錬することで、実施例2-5の水硬性組成物を調製した。
セメント400g及び水400gを混合し、クッキング用ハンドミキサーを用いて30秒間混錬した。さらにA-2(1.5g)及びB-3(2.4g)を添加して1分間混錬することで、比較例2-6の水硬性組成物を調製した。
セメント400g、水400g及びC-1(5.92g)を混合し、クッキング用ハンドミキサーを用いて30秒間混錬した。さらにA-2(1.5g)及びB-3(2.4g)を添加して1分間混錬することで、実施例2-6の水硬性組成物を調製した。
セメント400g及び水400gを混合し、クッキング用ハンドミキサーを用いて30秒間混錬した。さらにA-3(0.8g)及びB-1(3.2g)を添加して1分間混錬することで、比較例2-7の水硬性組成物を調製した。
セメント400g、水400g及びC-1(5.92g)を混合し、クッキング用ハンドミキサーを用いて30秒間混錬した。さらにA-3(0.8g)及びB-1(3.2g)を添加して1分間混錬することで、実施例2-7の水硬性組成物を調製した。
セメント400g及び水400gを混合し、クッキング用ハンドミキサーを用いて30秒間混錬した。さらにA-3(0.6g)及びB-2(2.4g)を添加して1分間混錬することで、比較例2-8の水硬性組成物を調製した。
セメント400g、水400g及びC-1(5.92g)を混合し、クッキング用ハンドミキサーを用いて30秒間混錬した。さらにA-3(0.6g)及びB-2(2.4g)を添加して1分間混錬することで、実施例2-8の水硬性組成物を調製した。
セメント400g及び水400gを混合し、クッキング用ハンドミキサーを用いて30秒間混錬した。さらにA-3(0.8g)及びB-2(3.2g)を添加して1分間混錬することで、比較例2-9の水硬性組成物を調製した。
セメント400g、水400g及びC-1(5.92g)を混合し、クッキング用ハンドミキサーを用いて30秒間混錬した。さらにA-3(0.8g)及びB-2(3.2g)を添加して1分間混錬することで、実施例2-9の水硬性組成物を調製した。
Claims (4)
- (A)アニオン性芳香族化合物〔以下、(A)成分という〕と、(B)4級塩型カチオン性化合物〔以下、(B)成分という〕と、(C)硫酸ナトリウム〔以下、(C)成分という〕とを含有するスラリーレオロジー改質剤であって、
(A)成分が、パラトルエンスルホン酸、メタキシレンスルホン酸、サリチル酸及びこれらの塩から選ばれる1種以上の化合物であり、
(A)成分に対する(C)成分の質量比が0.7質量%以上1500質量%以下である、
スラリーレオロジー改質剤。 - (B)成分が、炭素数10から26の炭化水素基を少なくとも1つ有する4級塩型カチオン性化合物である、請求項1に記載のスラリーレオロジー改質剤。
- (B)成分が、下記一般式(1)で表される化合物である、請求項1又は2に記載のスラリーレオロジー改質剤。
(式中、R1は炭素数10以上26以下の炭化水素基、R2、R3及びR4は、それぞれ、水酸基を有していてもよい炭素数1以上3以下の炭化水素基、X-はアニオン性基を表す。) - 粉体と水とを混合してスラリーを製造する際に、(A)アニオン性芳香族化合物〔以下、(A)成分という〕と、(B)4級塩型カチオン性化合物〔以下、(B)成分という〕と、(C)硫酸ナトリウム〔以下、(C)成分という〕とを混合する、スラリーのブリーディング抑制方法であって、
(A)成分が、パラトルエンスルホン酸、メタキシレンスルホン酸、サリチル酸及びこれらの塩から選ばれる1種以上の化合物であり、
(C)成分を、(A)成分に対する(C)成分の質量比が0.7質量%以上1500質量%以下となるように混合する、
スラリーのブリーディング抑制方法。
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