JPH01270549A - セメント混和剤 - 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〕 本発明はセメント又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
るコンクリート、モルタル又はセメントペーストのワー
カビリティの経時による低下を防止し、その施工性、作
業性を改善することを可能ならしめ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、水及び砂、砂利、混和材（混和剤）と
を混合してなるセメント配合物は、混練り後、時間の経
過とともにセメント粒子の物理的、化学的凝集が進行す
るとともに配合物は流動性を次第に失い、施工性、作業
性が低下する。このためセメント配合物は施工可能な時
間（可使時間）が限定されるという欠点を有・する。

これらの問題を解決するためにセメント配合物のワーカ
ビリティ低下防止方法が種々提案されている。

例えば、セメントの化学的凝集を防止する目的でオキシ
カルボン酸塩やりゲニンスルホン酸塩等の硬化遅刻を添
加する方法や、高性能減水剤や流動化剤を粒状にして添
加し、セメント粒子の凝集を防止しようとする方法であ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上述のような方法ではコンクリートの硬化が遅
延したり、流動化剤が局在的に残存したりするために、
強度低下や耐久性の低下という欠点が生じる。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、上述した欠点を解決すべく鋭意研究の結
果、分子内にカルボキシル基を有する平均分子量５００
〜５０．０００の重合体と陽イオン活性剤より得られる
水に不溶性のコンプレックスをセメント配合物に添加す
ることにより、セメント配合物の流動性を長時間保持し
、セメント配合物の施工性、作業性を改善し得ることを
見出し、本発明を完成するに至った。

即ち本発明は、分子内にカルボキシル基を有する平均分
子量５００〜５０．０００の重合体（以下高分子カルボ
ン酸と略記する）と陽イオン活性剤より得られる水に不
溶性のコンプレックスを含有することを特徴とするセメ
ント混和剤であり、セメント配合物の流動性低下防止（
スランプロス防止）に極めて有効なセメント混和剤であ
る。

本発明のスランプロス防止のメカニズムは次のように推
察される。

セメント、水及び必要に応じて砂、砂利、混和材（剤）
とを混合してなるセメント配合物中のセメント粒子は、
混練後、水和反応による化学的凝集と、粒子間引力によ
る物理的凝集とが進行し、流動性を徐々に失う。このた
め、コンクリート、モルタル等のセメント配合物にはス
ランプロスが生じる。この時点でセメント分散剤を添加
することにより、セメント粒子間に反発力が生じ、セメ
ント粒子が分散し、流動性が向上することにより、スラ
ンプロスを一次的に防止できる。

しかし、セメントの水和反応は更に進行し、エトリンガ
イト　（通称セメントバチルス又はカルシウムスルホア
ルミネート）のゲルが連続的に生成する。このため系の
流動性は低下し続けると共にセメント分散剤が、溶液中
及びセメント粒子上に新たに生成するエトリンガイトな
どの新しい析出鉱物中に吸着或いは収蔵され、溶−３＝ 液中のセメント分散剤濃度が減少し、セメント粒子の凝
集が進行する。ここに、セメント分散剤を何らかの方法
で連続的に供給できればスランプロスを防止できる。

本発明者は、すでにセメント分散剤として公知（例えば
、特公昭５３−３８０９５号、特開昭４９１１７５１９
号他）である高分子カルボン酸の水溶性塩に着目し、こ
のものをセメント配合物に連続的に供給する方法を研究
した結果、これらのポリマーを水不溶性の錯体とするこ
とによりセメント配合物中で徐々に溶解する機能を付与
することに成功し、本発明のセメント混和剤を開発する
に至った。即ち、高分子カルボン酸が水溶性ポリマーと
なり得るのは、親水性の官能基（カルボキシル基）を有
する高分子電解質であるため、水溶液中でのＮａ＋等の
１価金属イオンの存在によりこれらの対イオンの力で水
に溶解するわけである。しかし、ここにカチオン性を有
する陽イオン活性剤が存在すると分子間架橋によるコン
プレックスが起こり、水に不溶の錯塩となる。

コンプレックスは、水中で解離した高分子カルボン酸の
［：Ｒ−ＣＯＯ］−と陽イオン活性剤、例えばＣＲ２−
ＮＬ　］“　が会合して［：Ｒ−Ｃｏｏ　＋＋Ｒ２−Ｎ
Ｈ２：］となって水に不溶の粒子となる。一般にイオン
の吸着力はイオン化ポテンシャル等により決定されるも
のであるが、各種イオン濃度の相対関係によりイオンの
吸着力が変化する。つまり、Ｎａ＋等のイオン濃度が高
ければ陽イオン活性剤のイオン濃度もより大きくしなけ
れば水に不溶のコンプレックスが生じない。セメント配
合物中ではセメントの水和反応に伴い、Ｎａ”　、　Ｋ
ａ”等の金属イオンが溶出するので、徐々に不溶性のコ
ンプレックス粒子が溶解してくるものと考えられる。し
かも分子内の立体障害、電荷分布、親水／疎水濃度分布
により架橋力、即ちコンプレックスの構造の安定性が変
化する。従って、コンプレックスの溶解速度が変化する
。以上のことよりセメント配合物の流動性を長時間保持
し、スランプロス防止も可能にできるものと推察される
。

本発明においては、セメント粒子の化学的、物理的凝集
によるスランプロス速度とコンプレックスの溶解速度と
のバランスがセメント配合物のスランプロスを防止する
ために最も重要な要素となる。即ち、セメント粒子の凝
集速度に比ベコンプレックスの溶解速度が遅い場合には
スランプロスが生じ、逆に速すぎる場合にはセメント配
合物の流動性が増大する。これらをコントロールするに
は高分子カルボン酸の分子構造、立体障害、官能基効果
やカチオン活性剤の構造によるコンプレックスの安定性
、反応性等を調整することで可能になるものと考えられ
る。

更には対イオン（Ｎａ＋等）濃度やカルボキシル基の解
離度にも影響を受けるものと考えられる。

従って、高分子カルボン酸と陽イオン活性剤との架橋力
がコンプレックスの溶解速度を支配することになる。架
橋力を決定する一つの要因として、架橋割合が挙げられ
る。通常、カルボキシル基１個に対して、カチオン基０
．２〜１．０、好ましくは０．２〜０．５を与える陽イ
オン活性剤が使用される。

高分子カルボン酸の水溶性塩のセメント分散性が高いこ
とは必要条件であるので、セメント分散剤としての適性
な親水／疎水基バランスと分子量及び分子量分布を有す
ることも重要である。

本発明者は各種セメント配合物ごとに上記の点を適性化
することによりセメント配合物の流動性を長時間一定に
保持し得るセメント混和剤を開発したのである。

本発明に用いられる高分子カルボン酸としては、セメン
ト分散性に優れたアクリル酸、メタクリル酸の単独重合
体又は共重合可能なモノマーとの共重合体、或いはく無
水）マレイン酸、イタコン酸、フマル酸の単独重合体又
は共重合可能なモノマーとの共重合体等が挙げられ、特
に炭素数４〜８のオレフィンとエチレン性不飽和ジカル
ボン酸無水物との共重合物や（メタ）アクリル酸系コポ
リマーで平均分子量５００〜５０、０００のものが好ま
しい。具体的には下記に示す化合物が挙げられる。

（メタ）アクリル酸のホモポリマー、 （メタ）アクリル酸と（メタ）アクリル酸エステルとの
コポリマー、 （メタ）アクリル酸と酸アミド及びこれらのエステル類
とのコポリマー、 （メタ）アクリル酸と他の共重合可能な親水性モノマー
（例えばアリルアルコール）とのコポリマー、 （メタ）アクリル酸と共重合可能な疎水性モノマー（例
えばスチレン）とのコポリマー、（メタ）アクリル酸と
α、β−不飽和ジカルボン酸（例えばマレイン酸、イタ
コン酸）とのコポリマー、 α、β−不飽和ジカルボン酸と（メタ）アクリル酸エス
テルとのコポリマー、 α、β−不飽和ジカルボン酸のホモポリマー、α、β−
不飽和ジカルボン酸と炭素数４〜８＝８− のアルケンとのコポリマー、 α、β−不飽和ジカルボン酸と共重合可能な疎水性モノ
マー（例えばスチレン）とのコポリマー α、β−不飽和ジカルボン酸と他の共重合可能な親水性
モノマーとのコポリマー、 α、β−不飽和ジカルボン酸と酸アミド及びこれらのエ
ステル類とのコポリマー これらの中で特に炭素数４〜８のオレフィン（アルケン
）と無水マレイン酸で代表されるエチレン性不飽和ジカ
ルボン酸（α、β−不飽和ジカルボン酸）との共重合物
が好ましい。また、分子量的には５００〜５０．０００
の範囲にあることが必要である。分子量がこの範囲より
大きすぎると分子間架橋力が大きくなり、また小さすぎ
ると逆に小さくなり、いずれも分散性に関与しないこと
から不適格である。更に好ましい分子量範囲は２．００
０〜ｉｏ、　ｏｏｏである。尚、この分子量はＧＰＣ法
で測定したものである。

本発明のコンプレックスを構成する陽イオン活性剤とし
ては、炭素数６〜２０のアルキルアミンの可溶性塩でア
ルキル基１〜３個で構成される、モノアルキルアミン酢
酸塩、モノアルキルアミン塩酸塩、ジアルキルアミン塩
酸塩、ジアルキルアミン酢酸塩、トリアルキルアミン塩
酸塩、トリアルキルアミン酢酸塩、炭素数６〜２０のア
ルキルメチルアンモニウムクロライドでアルキル基が１
〜３て構成される、アルキルトリメチルアンモニウムク
ロライド、ジアルキルジメチルアンモニウムクロライド
、トリアルキルモノメチルアンモニウムクロライド；更
に炭素数６〜２０からなるアルキルジメチルベンジルア
ンモニウムクロライド等の１種又は２種以上の混合物が
挙げられる。

本発明者は更に検討の結果、高分子カルボン酸と陽イオ
ン活性剤とのコンプレックスとセメント分散剤とを併用
することによりセメント配合物の施工性、作業性等を更
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セメント分散剤としては、ナフタリ
ンスルホン酸ホルムアルデヒド高縮合物系、スルホン化
メラミン樹脂系、リクニンスルホン酸系、（メタ）アク
リル酸系オリゴマー、マレイン酸系オリゴマー、炭素数
４〜８のオレフィンと不飽和ジカルボン酸系オリゴマー
から選ばれる１種又は２種以上の分散剤が挙げられる。

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、混練り水への溶解及び−旦練り上がったセメン
ト配合物への添加方法がある。また、他のセメント添加
材（剤）、例えば空気連行剤、流動化剤、防水剤、膨張
材（剤）、グラフファイバー、スチールファイバー、フ
ライアッシュ、高炉スラグ等との併用も可能である。

〔実　施　例〕

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、
本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

実施例１ 高分子カルボン酸としてインブチレン−無水マレイン酸
共重合物（分子量２．０００〜８．０００）の酸型カル
ボン酸及びＮａ塩を選び、陽イオン活性剤とコンプレッ
クスさせたもののコンクリートの流動化低下防止効果に
ついて検削した。

陽イオン活性剤として下記に示す剤を使用した。共重合
物１モルに対する陽イオン活性剤の添加モルを括弧内に
示す。

（１つ　　ラウリルアミン酢酸塩（０，５＞（２）　　
ラウリルアミン塩酸塩（０，３＞（３）ステアリルアミ
ン酢酸塩（０２）（４）　　ジステアリルアミン酢酸塩
（０１）（５）　　ラウリルトリメチルアンモニウムク
ロライド　　（０４） （６）ステアリル）　ｊＪメチルアンモニウムクロライ
ド（１，０） （７）ジステアリルトリメチルアンモニウムクロライド
（０，２） （８）　　ラウリルジメチルベンジルアンモニウムクロ
ライド（０２） コンクリートの流動性と流動性低下防止効果の測定は、
下記材料の調合のコンクリートを用い、ＪＩＳ−Ａ−１
１０１のスランプ試験により行った。

使用材料 セメント普通ポルトランドセメント 比重−３，１７ 細骨材　：紀の用度川砂　比重−２，５７粗骨材　：宝
塚産砕石　　比重−２，５９調合 水／セメント比：５３％ 細骨材率　　　：４８％ セメント量　　＋　９２０ｋｇ／ｍ３ 細骨祠量　　　：　８５０ｋｇ／ｍ３ 粗骨材率　　　：　９２６ｋｇ／ｍ３ サンプル量　　：セメントに対して共重合物固形分換算
で０．１８％ コンクリートの混練りは、上記配合に基づき１００ｆ！
、傾胴ミキザーを用い５０ｆ！、のコンクリート材料と
所定のサンプルを投入して高速で２分間混練り後、４ｒ
ｐｍの低速でアジテートし、所定時間のスランプを測定
した。表−１に結果を示す。

表−１ 実施例゛２ 高分子カルボン酸として炭素数４〜８のオレフィンと無
水マレイン酸の共重合物、アクリル酸ホモポリマー、メ
タクリル酸とアクリル酸メチルの共重合物のＮａ塩を選
んだ。炭素数４のオレフィンと無水マレイン酸の共重合
物については分子量の異なるサンプルを用意した。尚、
他のサンプルについては分子量２．０００〜８．０００
であり、陽イオン活性剤としてはステアリルアミン酢酸
塩を選び、共重合物１モルに対し０．２モルをコンプレ
ックスさせた。実験方法は実施例１と同様に行い、コン
クリートの流動性低下防止効果について検討した結果を
表−２に示す。

実施例３ 高分子カルボン酸としてインブチレン−無水マレイン酸
共重合物のＮａ塩（分子量２．０００〜８、０００）、
陽イオン活性剤としてステアリルアミン酢酸塩を選び、
共重合物１モルに対して０．２モルをコンプレックスさ
せたものを、セメントに対して０．０８％（固形分換算
）と下記に示すセメント分散剤をセメントに対して０．
３２％（固形分換算）を併用添加した場合の結果を表−
３に示す。

比較例のセメント分散剤はセメントに対して０．４％（
固形分換算）添加した。コンクリートの試験は実施例１
と同様の方法で行った。

（ａ）　　β−ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド
高縮合物 （ｂ）　　スルホン化メラミン樹脂の水溶性塩（Ｃ）　
　リグニンスルホン酸塩 （ｄ）　　ペンテン／無水マレイン酸共重合物のＮａ塩
表　　−３ 〔発明の効果〕 本発明によりコンクリートの流動性を高めると共に流動
性を一定に保つことが可能になったことから、本発明に
かかるセメント混和剤は種々の用途に用いることができ
る。例えばコンクリートポンプのポンプ圧送助剤に使用
すれば、作業時間の中断、ポンプの故障等による圧送再
開時における圧送圧の急激な上昇の防止を図ることがで
きる。また、遠心締め固め助剤として使用すれば成形前
のコンクリートの流動性を長時間保持できるので、製品
仕上げが容易となる。

更に、他の例としてセメントミルク、又はモルタルのグ
ラウト用助剤、トレミー管により打設されるセメント配
合物、水中コンクリート、連続地中壁用コンクリートな
どの流動性保持と材料分離防止などの用途にも有効であ
る。

出願人代理人　　古　谷　　　馨

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　分子内にカルボキシル基を有する平均分子量５００
   〜５０，０００の重合体と陽イオン活性剤より得られる
   水に不溶性のコンプレックスを含有することを特徴とす
   るセメント混和剤。 ２　分子内にカルボキシル基を有する分子量５００〜５
   ０，０００の重合体と陽イオン活性剤より得られる水不
   溶性のコンプレックス並びにセメント分散剤を含有する
   ことを特徴とするセメント混和剤。