JPH01208352A - 水硬性セメント用混和剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はセメントまたはセメント配合物の混和剤に関す
るものであり、更に詳しくは水硬性セメント配合物であ
るモルタルまたはコンクリートの流動性を高めると共に
経時により流動性が低下するのを防止し、その施工性、
作業性を改善しつるセメント混和剤に関するものである
。

［従来の技術］ 従来、セメント、水及び必要に応じて砂、砂利、混和材
、混和剤等を混合してなるセメント配合物は、経時によ
りセメント粒子が物理的、化学的凝集を起こすため、流
動性が次第に失なわれ、施工性、作業性の低下が見られ
る。このためセメント配合物は可使時間が比較的短かく
限定されるという欠点を有する。又セメント配合物は生
コンクリートミキサー車により生コンクリート製造工場
から打設現場まで運搬される場合が多いが、輸送距離あ
るいは交通事情によって現場到着までの時間は大きく変
動するため、打設現場では生コンクリートミキサー車毎
に流動性の異なるセメント配合物が届くことになり、一
定の施工性を得ることが困難となる。

又セメント配合物の施工に際しては、ポンプ圧送される
ケースが多いが、休憩時間や作業手順で圧送が一時中断
し、その後再開しようとする場合にセメント配合物の流
動性が低下し、圧送圧が急上昇したり甚しい場合は閉塞
等のトラブルを生じる。

このため、セメント配合物の流動性低下防止に関しては
、精力的な研究が行われており、いくつかの方法が提案
されている。

その一つは、セメント粒子の化学的凝集を防止するため
に、オキシカルボン酸等の硬化遅延剤を添加する方法で
ある。この方法はセメント粒子の物理的凝集を防止する
ことは難しく、スランプロスの完全な防止は不可能であ
り、一方、コンクリート、モルタルの早期強度が低くな
る欠点を有する。

他の方法は、流動化剤を粒状にして、モルタル、コンク
リート等に添加し徐々に溶解させることにより、スラン
プロスを防止する方法である。この方法では、施工時間
によっては、粒状の流動化剤が溶解しないままで硬化後
のコンクリート中に局在的に残留することがあり、その
場合は耐久性等の面で欠点が生じる。

他の方法は流動化剤を分割あるいは連続してセメント配
合物に添加する方法であり、スランプロス防止方法とし
ては有効であるが、流動化剤の添加に手間がかかること
や、前述のポンプ圧送中のセメント配合物には適用でき
ない等の問題点があるため、実用化されている例は少な
い。

もう一つの方法はカルボン酸を分子中に含む水溶性高分
子を単独であるいは従来の流動化剤と併用して添加する
方法であり、この方法でもスランプロス防止にはある程
度効果は認められるが、反面空気混入量が増大し、モル
タルまたはコンクリート強度が大きく低下する他に、硬
化遅延の副作用があり、特に早期強度の著しい低下が見
られる。

【発明が解決しようとする課題］ このように従来からの流動化剤は少なからぬ問題点を抱
えており、その解決が望まれている。

本発明は高性能のセメント分散能力を有すると共に作業
性の経時による低下の少ない流動化剤を提供することを
目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本件発明者は上記の目的を達成するために鋭意研究を進
めた結果、特定の化合物の共重合物に第４級化剤を反応
させて得られる第４級窒素含有物がセメント配合物の分
散能力のみならず、ワーカビリティの経時による低下を
防止しうろこと、及びこの第４級窒素含有物に減水剤を
併用することも、はぼ同様の効果のあることを発見して
本件発明を完成させた。

すなわち本件諸発明の骨子は 一般式 （ただし、式中Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は同一または異なる炭
素数１〜４の低級アルキル基または水素）で示される化
合物（以下この化合物を一般式Ａという）を２０〜８０
モル％と、 一般式 （ただし、式中Ｒ４は炭素数１〜４の低級アルキル基ま
たは水素、Ｍはアルカリ金属、アンモニウム基、アミノ
基または水素）で示される化合物（以下この化合物を一
般式Ｂという）を２０〜８０モル％と、 一般式 ％式％ （ただし式中Ｒ５は炭素数１〜４の低級アルキル基また
は水素、ＸはＣＮ、Ｃ００ＲＢまたはベンゼン核、なお
Ｒ６は炭素数１〜８の低級アルキル基）で示される化合
物（以下この化合物を一般式Ｃという）を０〜２０％と
を共重合させて得られる５００〜２００．０００の水溶
性共重合体に第４級化剤を反応させて得られる第４級窒
素含有物を成分として含有する水硬性セメント用混和剤
、及びこれらの混和剤に更に減水剤を含有する水硬性セ
メント用混和剤にある。

以下、本発明の詳細な説明する。

一般式Ａ、Ｂ及びＣで示される化合物を共重合させて得
られる分子量５００〜２００，０００を有する水溶性共
重合体の製造方法は、従来公知の方法により、ラジカル
開始剤の存在下で、一般式Ａ、　　Ｂで示される化合物
、またはＣで示される化合物を共重合することによって
得られる。

一般式Ａ、Ｂ及びＣで示される化合物の共重合反応にお
けるモル比率に関しては、一般弐Ａ及びＢで示される化
合物のモル比率が８０：２０〜２０：８０の範囲外の場
合、すなわち一般式Ａで示される化合物が８０モル％を
越えた場合、又一般弐Ｂで示される化合物が８０モル％
を越えた場合はこれらの共重合物で第４級化剤を反応さ
せて得られる第４級窒素含有物の流動化効果と流動性維
持効果のいずれもが低く実用的ではない。又一般式Ｃで
示される化合物のモル％が２０モル％を越えると重合体
の水溶性が低下し、本願発明の目的からはずれる。

一般式Ａ、Ｂで示される化合物またはＣで示される化合
物を共重合させて得られる水溶性共重合ものを用いて、
これに第４級化剤を反応させて得られる第４級窒素含有
物では流動化効果が乏しくなる。

本発明において第４級化剤として一般式（ただし、式中
Ｒ７，Ｒｇ　、Ｒ９は同一または異なる炭素数１〜４の
低級アルキル基を示す）で表わされる２、３−エポキシ
プロピルトリアルキルアンモニウムクロライドを用いる
のが好ましく、このものはアルカリ性においてカルボン
酸基と容易に付加反応を起こし、第４級窒素を分子内に
導入することが可能である。

第４級化度は全カルボン酸に対して０．００５〜０．５
が好ましく第４級化度がこの範囲より多くても少なくて
も、セメント粒子に対する分散性、ワーカビリティ保持
の能力が目的に対して不充分となる。

本発明者はかかる一般式Ａ、　　Ｂで示される化合物ま
たはＣで示される化合物を共重合させて得られる水溶性
共重合体に第４級化剤を反応させて得られる第４級窒素
含有物に更に減水剤を添加混合すると、セメント配合物
の施工性、作業性を更に改善することができることを見
出した。

本発明に用いられる減水剤としてはβ−ナフタレンスル
ホン酸ホルムアルデヒド高縮合物もしくはその塩等のナ
フタレンスルホン酸ホルムアルデヒド高縮合物系減水剤
、スルホン化メラミン樹脂の水溶性塩等のスルホン化メ
ラミン樹脂系減水剤、リグニンスルホン酸もしくはその
塩等のりゲニンスルホン酸系減水剤等が挙げられる。又
、本発明にかかわる第４級窒素含有物とこれらの減水剤
との併用割合は０．０１　：　９９．９９〜９０　：　
１０　（重量比）が好ましい。

本発明によるセメント混和剤のセメント配合物への添加
方法は、混練水への溶解、−旦練り上ったセメント配合
物への添加等の方法がある。又、減水剤を併用する場合
は両者を予め混合しておいてもよく、又、一方をセメン
トに配合した後、あるいは一方をセメントに配合して練
っておいてから他方を配合してもよい。

本発明の混和剤のセメント配合物への添加量は、その配
合物の流動性保持時間により決定することができ、通常
の使用量はセメント重量に対して固型分で０．０５〜２
％の範囲が好ましい。

又、他のセメント添加剤、添加材例えば空気連行剤、流
動化剤、防水剤、膨張剤、グラスファイバー、フライア
ッシュ、スラグ、パーライト等との併用も可能である。

本発明にかかるセメント混和剤を配合したセメント配合
物は通常のモルタルやコンクリートを硬化せしめる方法
で硬化させることが可能であり、水蒸気養生やオートク
レーブ養生等の方法を用いても硬化させることができる
。

本発明の両性高分子電解質がセメント粒子に対して高性
能の分散能力及びセメント配合物のワーカビリティの経
時による低下防止機能を有することは、これまで全く知
られておらず、従ってその作用も充分には明らかではな
い。しかし推論を記述すると、分散性能については分子
構造中に親水性部分と疎水性部分とが一定の比率で存在
していることが好ましいとされているが、カルボキシル
基とトリアルキルアンモニオ基とは分子内及び分子間で
部分的に架橋構造をとり、大きな疎水的構造となるため
、セメント粒子の分散性の向上に寄与するものと思われ
る。

又、セメント粒子は未水和時は陽荷電であるが、表面が
水和するに従い、陰荷電となるため、経時によるセメン
ト粒子の凝集の防止についてはトリアルキルアンモニオ
基が有効となり、ワーカビリティの低下を防止するもの
と考えられる。

以下、本発明の実施例を挙げ本発明を更に詳しく説明す
る。

［実施例１］ 撹拌機、温度計及び窒素導入管を備えた２ｇのフラスコ
にアクリル酸１５１．２ｇ、水２５７．２ｇを仕込み、
水浴で冷却しながら８０％苛性ソーダ液２７９．８ｇを
徐々に加える。次にアクリルアミドの５０％水溶液２０
７．７．と分子量調整剤としてチオグリコール酸アンモ
ニウム１３．７ｇを加え均一に溶解する。重合開始剤と
して２．２−アゾビス（２−アミノジプロパン）塩酸塩
０．８ｇを加え、窒素を導入し、温度を４０℃に調節す
る。アクリルアミドとアクリル酸のモル比は５０：５０
である。

重合が開始すると共に温度の上昇が認められ、約２０分
後に温度は７０℃となる。更に２時間この温度に保ち重
合反応を続行する。重合終了後、冷却し重合物を取り出
す。

得られた重合物の分子量は粘度法で測定の結果７０．０
００であった。

次にこの共重合体を第４級化剤としてグリシジルトリメ
チルアンモニウムクロライド を用いて第４級化度が０．１となるように弱アルカリ性
にて反応を行い、対応する第４級窒素含有物を得た。

コンクリートの流動性及び経時による流動性低下防止効
果の測定は下記材料及び第１表記載の調合のコンクリー
トを用いＪＩＳ　Ａ　１１０１のスランプ試験によった
。

使用材料 セメント：普通ポルトランドセメント 細骨材：梗津産（比重２．６０　　粗粒率２．６９）粗
骨材：花園産（比重２．７９　　粗粒率６．７３最大寸
法２０龍） ＡＥ　剤：サンフローＫ （商品名、山場国策バル ブ側製） （以下余白） これに前記の第４級窒素含有物からなる混和剤をセメン
ト重量の０．２％添加、混練し、このコンクリート性能
を測定した結果を第２表の実施例１の欄に示す。

［実施例２］ 実施例１の製造法に準じてアクリルアミド：アクリル酸
ニアクリル酸メチルのモル比が３０　：　６０　：ｌＯ
の水溶性重合体を得た。その分子量は粘度法で２８．０
００であった。

次にこの共重合体を第４級化剤としてグリシジルトリメ
チルアンモニウムクロライドを用いて第４級化度が０．
２５となるように弱アルカリ性にて反応を行い対応する
第４級窒素含有物を得た。

以下、実施例１と同様にしてコンクリート性能を測定し
た結果を第２表の実施例２の欄に示す。

［比較例１］ 実施例１と同様にアクリルアミドとアクリル酸のモル比
を５０：５０とし、チオグリコール酸アンモニウムと２
．２−アゾビス（２−アミノジプロパン）の添加量を実
施例１の半量とする以外は実施例１と同じ操作・処決に
より、粘度法による分子量が４８０，０００の水溶性共
重合体を得た。このものを実施例１と同様の操作処決に
より第４級化剤を反応させ、第４級窒素含有物を得た。

このものについても実施例１と同様にしてコンクリート
試験を行い、その結果を第２表の比較例１の欄に示す。

第　　　２　　　表 第２表に示す実験結果より明らかなように、本発明品を
用いた実験Ｎα１，２ではコンクリートのスランプが２
０〜２１ｃ＋ｎと高い値を示すと共に、９０分経過後も
２０（至）以上の高い値を保持し、流動化効果及びスラ
ンプロス防止効果が極めて優れている。

一方実験ＮＣ１，３では流動化効果は低く、又スランプ
防止効果も不充分である。

［実施例３］ 実施例２で用いた混和剤を第１表に示すコンクリートに
セメント重量の０，０５％添加し、更にβ−ナフタレン
−スルホン酸ホルムアルデヒド高縮合物のナトリウム塩
をセメント重量の０．１５％添加し混練した。このもの
のコンクリート性能を第３表の実施例３の欄に示す。

［実施例４］ 実施例３のβ−ナフタレン−スルホン酸ホルムアルデヒ
ド高縮合物のナトリウム塩に代ってスルホン化メラミン
樹脂のナトリウム塩とした以外は実施例３と同様コンク
リート性能のテストを行い、その結果を第３表の実施例
４の欄に示す。

（以下余白） 第　　　３　　　表 ［発明の効果］ 本発明に係るセメント混和剤を用いたときの効果は、セ
メント配合物の流動性を高めると共に、流動性を一定に
保つことができる点がその最も特徴的な点であり、本発
明による混和剤を生コンクリートプラントにおいて一定
量添加しておくだけで、工事現場に一定品質の流動化コ
ンクリートを供給することが可能となる。

本発明によりセメント配合物の流動性を高めると共に、
流動性を一定に保ち、又空気混入量や硬化遅延の弊害も
少なくすることができることから、本発明に係るセメン
ト混和剤は前述の生コンクリートプラントだけでなく、
例えばコンクリートのポンプ圧送助剤や遠心力締固め助
剤として用いることができ、作業効率を著しく高めるだ
けでなく、コンクリートの性能を高めることが可能であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （ただし、式中Ｒ＿１、Ｒ＿２、Ｒ＿３は同一または異
   なる炭素数１〜４の低級アルキル基または水素）で示さ
   れる化合物を２０〜８０モル％と、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （ただし、式中Ｒ＿４は炭素数１〜４の低級アルキル基
   または水素、Ｍはアルカリ金属、アンモニウム基、アミ
   ノ基または水素）で示される化合物を２０〜８０モル％
   とを、共重合させて得られる分子量５００〜２００，０
   ００の水溶性共重合体に第４級化剤を反応させて得られ
   る第４級窒素含有物を成分として含有する水硬性セメン
   ト用混和剤。 ２、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （ただし、式中Ｒ＿１、Ｒ＿２、Ｒ＿３は同一または異
   なる炭素数１〜４の低級アルキル基または水素）で示さ
   れる化合物を２０〜８０モル％と、 一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （ただし、式中Ｒ＿４は炭素数１〜４の低級アルキル基
   または水素、Ｍはアルカリ金属、アンモニウム基、アミ
   ノ基または水素）で示される化合物を２０〜８０モル％
   と、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （ただし、式中Ｒ＿５は炭素数１〜４の低級アルキル基
   または水素、ＸはＣＮ、ＣＯＯＲ＿６またはベンゼン核
   、なおＲ＿６は炭素数１〜８の低級アルキル基）で示さ
   れる化合物を２０モル％以下とを共重合させて得られる
   ５００〜２００，０００の水溶性共重合体に第４級化剤
   を反応させて得られる第４級窒素含有物を成分として含
   有する水硬性セメント用混和剤。 ３、第４級化剤として一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （ただし式中Ｒ＿７、Ｒ＿８、Ｒ＿９は同一または異な
   る炭素数１〜４の低級アルキル基）で示される２，３−
   エポキシプロピルトリアルキルアンモニウムクロライド
   である請求項１または２に記載の水硬性セメント用混和
   剤。 ４、第４級化度が全カルボン酸に対して０．００５〜０
   ．５である請求項１、２、３のいずれかに記載の水硬性
   セメント用混和剤。 ５、請求項１、２、３、４のいずれかに記載の混和剤と
   減水剤を含有する水硬性セメント用混和剤。 ６、減水剤がナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド高
   縮合物系、リグニンスルホン酸系、スルホン化メラミン
   樹脂系から選ばれる１種または２種以上の減水剤である
   請求項５に記載の水硬性セメント用混和剤。 ７、第４級窒素含有物と減水剤との併用割合が重量比で
   ０．０１：９９．９９〜９０：１０である請求項５また
   は６に記載の水硬性セメント用混和剤。