JPH0412039A - 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、分散剤、減水剤、流動化剤などとして優れた
性能を有するセメント混和剤に関する。

従来の技術 近年、セメントペースト、モルタル、コンクリート等の
セメント配合物が、土木、建築、コンクリート二次製品
等の分野で大量に使用されている。これらセメント配合
物には、スランプの向上、ワーカビリティーの改善など
を目的として、分散剤、減水剤、流動化剤などと呼ばれ
る混和剤が配合されている。

従来、このような混和剤としては、リグニンスルホン酸
塩を主体とするもの、β−ナフタレンスルホン酸塩ホル
マリン縮縮合を主体とするもの等が知られているが、い
ずれも一長一短があり、セメントの分散流動性、硬化特
性のいずれの面においても良好な性能を示す混和剤は存
在しなかった。

特開昭６０−１７１２５６号公報には、スルホン酸基含
有残基でＮ置換されたＮ−置換−α、β−不飽和モノカ
ルボン酸アミドとα、β−不飽和モノカルボン酸との共
重合体の塩を、セメント用混和剤として用いることが記
載されている。また、特公平１−５５２１０号公報には
、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸
塩の単独重合体またはこのモノマーとアクリルアミドお
よび／もしくはアクリル酸塩との共重合体を、水硬性セ
メント混和剤として用いることが提案されている。

しかしながら、これら混和剤はいずれも、初期の流動性
を得るために多量の添加量が必要であり、また、水の添
加量を増大させる必要があった。そのため、セメントの
硬化特性が悪化し、強度は著しく低下していた。

明が解決しようとする課 本発明は、初期の流動性に優れ、しかも、セメントへの
空気連行性がほとんどないセメント混和剤を提供するも
のである。

見魁例員戒 本発明のセメント混和剤は、下記（ａ）および（ｂ）の
モノマー成分の共重合体であって、共重合比がモル比で
（ａ）／　（ｂ）　＝　５５／４５〜８５／１．５の範
囲にあり、かつ、重量平均分子量が４０，０００〜２２
０．０００の共重合体を含むことを特徴とする。

（ａ）下記一般式（Ｉ）で示されるＮ−置換−α。

β−不飽和モノカルボン酸アミド誘導体。

（ｂ）メタクリル酸またはその塩。

Ｒ□ ■ ＣＨ２＝Ｃ−Ｃ０ＮＨ−Ｒ２Ｓｏ、Ｘ　　・・（Ｉ）（
式中。

Ｒ□：水素または低級アルキル基 Ｒ２：炭素数１〜４の直鎖または分岐状アルキル基 Ｘ：水素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、有機アン
モニウム基） 以下１本発明について更に詳細に説明する。

上記モノマー成分（ａ）のＮ−置換−α、β−不飽和モ
ノカルボン酸アミド誘導体としては、２−アクリルアミ
ド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−アクリルアミ
ドエタンスルホン酸、２−メタクリルアミドエタンスル
ホン酸、３−メタクリルアミドプロパンスルホン酸また
はこれらの塩が挙げられる。

また、共重合体の千ツマー成分（ｂ）としては、メタク
リル酸またはその塩が用いられる。

これらモノマー成分における塩としては、アルカリ金属
塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、アミン塩、
アルカノールアミン塩等の有機アンモニウム塩が用いら
れる。

本発明の共重合体は、上記モノマー成分（ａ）。

（ｂ）の共重合比が、モル比で（ａ）／　（ｂ）　”　
５５／４５〜８５／１５、好ましくは６０／４０〜８０
／２０の範囲にあることが必要である。共重合比が８５
／１５を超えると初期の流動性が著しく劣化する。また
、共重合比が５５／４５未満の場合は、初期の流動性が
著しく劣化し、硬化特性も劣る。

さらに、本発明の共重合体は、重量平均分子量が４０，
０００〜２２０，０００の範囲にあることか必要であり
、好ましくは６０，０００〜２００，０００、さらに好
ましくは９０，０００〜１８０，０００である。重量平
均分子量が２２０，０００を超えると、水溶液の粘度が
高くなって取扱いが困難となり、また、初期の流動性の
劣化も著しい。分子量が４０，０００未満でも、初期の
流動性が劣る。

本発明の共重合体は、通常のラジカル重合によっても合
成できるが、重合開始剤として過硫酸塩と亜硫酸塩類と
を組み合わせた酸化還元系開始剤を用い、前記（ａ）お
よび（ｂ）成分を共重合させることにより得たものが好
ましい。これにより、本発明の目的とする効果がよりい
っそう達成される。

過硫酸塩としては、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニ
ウム、過硫酸カリウム等が用いられる。また、亜硫酸塩
類としては、亜硫酸塩１重亜硫酸塩またはピロ亜硫酸塩
が用いられ、これらの塩としては、ナトリウム、カリウ
ム、アンモニウムなどが用いられる。特に、過硫酸アン
モニウムと重亜硫酸カリウムとを組み合わせた酸化還元
系重合開始剤が好ましい。

共重合反応に際しては、前記（ａ）成分と（ｂ）成分と
を同時に反応系中に添加してもよく、また、（ａ）成分
中に（ｂ）成分を、あるいは（ｂ）成分中に（ａ）成分
を添加してもよい。

過硫酸塩濃度は、ビニルモノマー１モルに対して０．０
１〜０．２モルが好適であり、好ましくは０．０２〜０
．１モルである。過硫酸塩濃度が０．２モルを超えると
、初期の流動性が劣る。逆に、０．０１モル未満の場合
は、水溶液の粘度が高くなって、取扱いが困難となり、
また、初期の流動性の劣化もまねく。

亜硫酸塩類は、過硫酸塩１モルに対して０．１〜５モル
、好ましくは０．５〜２モルの割合で併用することが望
ましい。この量が５モルより多いと、得られる共重合体
の塩濃度が高くなり、セメントの１久性の劣化をまねく
。一方、０．１モルより少ないと、重合率が低下し、初
期の流動性が著しく劣化する。

重合温度は１５〜７０℃が好ましい。重合温度が７０℃
を超えると過硫酸塩の熱分解が起こり、重合率が低下し
、初期の流動性の劣化をまねく。

また、重合温度が１５℃未満でも、重合率が低下し、同
様の現象が起こる。

重合は、水溶液重合で行なうことができる。

重合に要する時間は、通常２０分〜４時間程度であるが
、モノマーの比率、水溶液濃度等により適宜選択される
。

また、重合反応のｐＨは、２以上が好ましい。

さらに、本発明の効果を損なわない範囲で、上記共重合
モノマー成分（ａ）　、　（ｂ）に対し、さらに他の共
重合モノマー成分、例えば、スチレン、アクリロニトリ
ル、アクリルアミド、アクリル酸エステル、メタクリル
酸エステル、酢酸ビニルなどを共重合させてもよい。

本発明の共重合体は、対セメント量で０、Ｏ１〜２．０
重量％の範囲でセメント配合物に添加することが望まし
い。本発明の混和剤は、水溶液や粉末の剤型で使用でき
、その添加時期はセメント製品の混練から成形までの間
のいつでも可能である。また、必要に応じて、公知のＡ
Ｅ剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤、硬化促進剤、凝
結遅延剤、防錆剤、分離低減剤、膨張剤、ポリマー混和
剤等のコンクリート混和材料を併用することができる。

特に、アルキルベンゼンスルホン酸塩をＡＥ剤として併
用すると、制減水率、低添加量でも流動性が良好なセメ
ント配合物が得られる。また、経時流動性保持剤として
。

本発明のモノマー成分（ａ）とメタクリル酸エステルと
の共重合体を併用することもできる。

発明の効果 本発明によれば、（ａ）一般式白）で示されるＮ−置換
−α、β−不飽和モノカルボン酸アミド誘導体と（ｂ）
メタクリル酸またはその塩との共重合比が（ａ）／（ｂ
）　＝５５／４５〜８５／１５．重量平均分子量が４０
，０００〜２２０，０００の共重合体をセメント混和剤
として用いることにより、上記モル比あるいは分子量範
囲外の共重合体や、既に上布されているβ−ナフタレン
スルホン酸ホルマリン縮縮合などに比べて、優れた初期
流動性が得られ、しかもセメントへの空気連行性をほと
んど示さない。よって、高い減水効果が得られ、水の添
加量が少ない系においても流動性が良好で、セメントの
硬化特性、硬化後の特性に悪影響を与えず、高強度のセ
メント硬化物を得ることができる。

実施例 製造例 還流冷却器、ｉ下漏斗およびガス導入管を備えた内容量
３００ｍ　Ｑの撹拌機付き反応器に、０．２９モル（６
７ｇ）の２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスル
ホン酸ナトリウム （ＡＭＰ　Ｓ−Ｎ　ａ）水溶液と、０．１３モル（Ｉ４
ｇ）のメタクリル酸ナトリウム水溶液とを添加して窒素
置換し、窒素を流しながら昇温した。５０℃になった時
点で、少量の水に溶かした重亜硫酸カリウム０．０２モ
ル（２，５ｇ）と、少量の水に溶かした過硫酸アンモニ
ウム０．０２モル（４，７５ｇ）を添加し、５０℃に重
合温度を保って１時間重合を行なった。

なお、この際、全反応系に対するＡ、　Ｍ　Ｐ　Ｓ・Ｎ
ａとメタクリル酸・Ｎａの濃度は３０ｔｚｔ％であった
・ かくして得られた共重合体の重量平均分子量は、ゲル浸
透クロマトグラフィー（Ｇ　Ｐ　Ｃ）を用いて測定した
ところ１２０　、０００であった。このものを、後記実
施例２および５に供した。

以下、重亜硫酸カリウムと過硫酸アンモニウムの添加量
および共重合モノマーの比率を適宜変更し、その他は上
記製造法に準拠して、実施例１，３および比較例１，２
，４．５で用いた共重合体を製造した。

また、重亜硫酸カリウムに代えてピロ亜硫酸カリウム０
．０２モル（４，４５ｇ）を用いる他は上記製造例に準
拠し、共重合モル比６９／３１、重量平均分子量４０，
０００の共重合体を製造した。この共重合体は、実施例
４に供した。

さらに１重亜硫酸カリウムに代えて亜硫酸カリウム０．
０４モル（６，３ｇ）を用いる他は同様にして、共重合
モル比６９／３１、重量平均分子量２２０，０００の共
重合体を製造し、実施例６に供した。

実施例１〜３．比較例１〜３ 共重合モル比の異なる２−アクリルアミド２−メチルプ
ロパンスルホン酸ナトリウム（Ａ、　Ｍ　Ｐ　Ｓ−Ｎ　
ａ　）／メタ、クリル酸ナトリウム（Ｍ　Ａ−Ｎ　ａ　
）の共重合体を水硬性セメント混和剤として用い、その
性能を評価した。また、併わせで市販混和剤（ＮＳＦ）
についても、性能を評価した。

混線量が５０Ｑになるように下記衣−１の組成Ａの調合
で計量し、この全量とセメント混和剤の所定量（純分と
して対セメント０．５ｗｔ％）を１００Ｑアイリツヒミ
キサーに投入し、９０秒間混練を行なった。

ミキサーから混合物を取り出し、直ちにＪＩＳＡ　１１
０１に＄拠してスランプを測定し１、また、ＪＩＳ　Ａ
　１１２ｇに準拠して空気量を測定した。さらに、硬化
７日後および２８日後の圧縮強度をＪＩＳ　Ａ　１１０
８に準拠して測定した。

以上の結果を表−２に示した。

また、ここで、後述の表−２のように本発明の実施例に
おいて初期のスランプ値として２０ｃｍ前後の値が得ら
れていることがら、セメント混和剤を添加しないで、混
線直後のスランプ値が２０　、　Ｏｃｍとなるようなベ
ースコンクリートの調合を試み、この調合組成を参考と
して表−１の組成りとして示した。なお、セメント混和
剤を添加することなく、表−１の組成Ａで調合すると、
スランプ値が高くなりすぎて実質上混線できない。

これらの結果から１本発明の混和剤によれば、少ない添
加量、高減水率の場合にも優れた初期流動性の得られる
ことが判る。また、空気連行性もほとんど示さず、硬化
後のセメント特性に悪影響を与えない。

表−１＝ベ一スコンクリート調合組成 砂：桜用村砂（比重２．５９） 粗骨材：葛生砕石（比重２．７１） （以下余白） 実施例４〜６．比較例４〜５ 製造例で得ら九た分子量の異なる２−アクリルアミド−
２−メチルプロパンスルホン酸・Ｎ　ａ　（ＡＭＰ　Ｓ
−Ｎ　ａ）／メタクリル酸メチル（ＭＡ−Ｎａ）共重合
体（モル比６９／３１）について、同様にして水硬性セ
メント混和剤としての性能を評価した。結果を表−３に
示した。

（以下余白） 手続補正書 平成２年６月 ８日 平成２年特許願第１ ２、　発明の名称 セメント混和剤 １３７４６号 ４゜ 代 東京都墨田区本所１丁目３番７号 （６７６）ライオン株式会社 代表者　小　林　　　敦 埋入 東京都文京区西片１−１５−１８ モリカワビル−〜− −１・二二二一ン （８６５４）弁理士　臼　村　文　％二二３とあるのを
２ 「メタクリル酸・Ｎａ」 に訂正 する。

平成３年５月ｌＯ日 事件の表示 平成２年特許願第１１３７４６号 発明の名称 セメント混和剤 補正をする者 事件との関係　　特許出願人 東京都墨田区本所１丁目３番７号 （６７６）ライオン株式会社 代表者　小　林　　　敦

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）一般式（ I ）で示されるＮ−置換−α，β
   −不飽和モノカルボン酸アミド誘導体 と、 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（ I ） （式中、 Ｒ＿１：水素または低級アルキル基 Ｒ＿２：炭素数１〜４の直鎖または 分岐状アルキル基 Ｘ：水素、アルカリ金属、アルカ リ土類金属、アンモニウム、 有機アンモニウム） （ｂ）メタクリル酸またはその塩 との共重合体であって、共重合比がモル比で（ａ）／（
   ｂ）＝５５／４５〜８５／１５の範囲にあり、かつ、重
   量平均分子量が４０，０００〜２２０，０００の共重合
   体を含むことを特徴とするセメント混和剤。 ２、前記共重合体が、重合開始剤として、過硫酸塩と、
   亜硫酸塩、重亜硫酸塩およびピロ亜硫酸塩から選ばれる
   亜硫酸塩類とを用いるレドックス重合により製造された
   ものである請求項１記載のセメント混和剤。