JPH04228462A

JPH04228462A - 石工セメント添加剤

Info

Publication number: JPH04228462A
Application number: JP3122590A
Authority: JP
Inventors: Willis A Weigland; ウイリス・エイ・ウエイガンド
Original assignee: WR Grace and Co
Current assignee: WR Grace and Co
Priority date: 1990-04-26
Filing date: 1991-04-25
Publication date: 1992-08-18
Also published as: AU7501391A; US5108511A; NZ237841A; CA2040479A1; EP0453921A1; ZA912851B

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】

【０００１】本発明は石工（ｍａｓｏｎｒｙ）セメント
に対する非乳化液添加剤に関する。更に特に、本発明は
石工セメントに用いた時に非常に低度の空気随伴しか示
さず、一方良好な作業性及び保水力を示す石工セメント
組成物を与える非乳化添加剤に関する。

【０００２】石工セメントは、（固化時間調節のために
石こうを含む）ポルトランドセメントを、一般に全重量
に基づいて約３５〜６５％の固化材料例えば石灰石、チ
ョーク、タルク、ポゾラン、粘土、石こう、又はこれら
の組合せ物と粉砕混合することによって製造される。石
灰石は低価格と良好な可塑性を高める性質とを有するが
故に最もしばしばポルトランドセメントと粉砕混合され
る成分である。そのような石工セメントは構造コンクリ
ートに用いることが意図された多くのポルトランドセメ
ントよりも高度の細かさまで粉砕される。石工セメント
の、より細かい粉砕は最終のモルタル生成物の可塑性を
改善する。

【０００３】ポルトランド石工セメントは、特に、レン
ガ、ブロックの接合に石工が使用するために製造される
組成物である。そのようなセメントは典型的には使用前
に細かい凝集体、普通砂及び水と混合される。この濡れ
たモルタルは、石工の作業性（例えばこねり性）のため
に高度の可塑性を有し、また他の所望の性質例えば良好
な「ボード（ｂｏａｒｄ）寿命」（即ち長い作業時間）
、撥水性などをもつことが望ましい。更にこれらのセメ
ントは、この石工セメントで建てられた構造物が良好な
構造合一性を有するように良好な圧縮強度を有すること
も望ましい。

【０００４】与えられた石工セメント組成物で得られる
作業性と圧縮強度のバランスは、一般にセメント組成物
中に随伴される空気の量に依存する。随伴された空気を
高量で含む石工セメントは良好な作業性と保水性を有す
るが、比較的低い圧縮強度をもつ。一方空気を低量で含
むセメントは一般に良好な圧縮強度を有するが、石工が
取り扱うのが困難である。

【０００５】しかしながら、低量の随伴された空気、従
って良好な圧縮強度を、良好な作業性と組合せて有する
石工セメントは、石工セメントの石灰石成分のいくらか
又はすべてを石灰、即ち天然産の石灰石を加熱して酸化
カルシウムとすることによって得られる生成物で代替す
ることによってしばしば得ることができる。しかしなが
ら石工セメント製造業者は普通石灰石の山を保有し、ま
たそこに工場があり、従って石灰石が容易に入手でき且
つ非常に安価である。一方石灰は一般に高価であり、セ
メント製造業者が石灰石から製造するか、又は外部の起
源から購入しなければならない。

【０００６】現在石工セメントにおいて随伴された空気
が低量であることを必要とする補助的建設規約に向う工
業的な傾向が存在する。これらの必要条件に合うように
石工セメントに用いる石灰の量を増加させることが必要
な場合、石工セメント製造業者にかかる費用は劇的に増
大する。斯くして石工セメント中の空気含量を減じ、一
方で良好な作業性を保持する別の、更に経済的な方法を
提供することは、石工セメントの製造業者にとって非常
に有利であろう。

【０００７】添加剤生成物はセメントの種々の性質を改
良するために、例えば石工セメント組成物の可塑性、撥
水性及び固化遅延性を改良するために石工セメントとの
混合用に販売されている。セメントの、石こう、石灰石
などとの粉砕混合中に、そのような添加剤生成物をセメ
ントと混合することは普通行なわれている。

【０００８】本明細書に参考文献として引用される米国
特許第３，８６５，６０１号及び第３，８８５，９８５
号には、上記種類の添加剤生成物が記述されている。こ
こに記述される添加剤は水、水に不溶な撥水性の酸成分
（例えばトール油）、乳化剤（例えばそのような酸の塩
）、及び固化時間遅延剤（例えばショ糖）を含む水性の
油／水乳化液を含んでなる。この添加剤生成物は、投与
過剰の危険を減ずる水に、有利には分散しうる。添加剤
は更なる随意の成分として空気随伴剤も含有しうる。

【０００９】改良された乳化液添加剤生成物は米国特許
第４，３７５，９８７号に記述されている。この添加剤
は、上述した成分のほかに使用前の輸送又は貯蔵中に凍
結温度にさらした時に油／水乳化液が不安定化するのを
防ぐ乳化安定剤（例えばグリコール）を更に含んでなる
。

【００１０】上述した特許に記述される乳化液添加剤生
成物は、ポルトランド石工セメントの撥水性、固化遅延
性及び可塑性を改善するために成功裏に使用されてきた
。しかしながら、最適な可塑性、作業性及び延長された
ボード寿命を達成するためには、時には粉末工程中に保
水剤例えばセルロースエーテルを更に添加することが必
要である。そのような保水性剤は一般に上述したように
多くの用途に望ましくない多量の空気を石工セメント中
にもたらす。更に保水剤は上述した乳化液添加剤を不安
定化させ、従ってこれを別の供給流として、しばしば乾
燥粉末として添加しなければならない。この添加法は不
便であり、そのバッチに保水剤を過剰に供給する危険性
を増大させうる。

【００１１】石工セメント用の乳化液添加剤は貯蔵中に
しばしば不安定化する（即ち「乳化」が破壊する）とい
う欠点ももつ。これは乳化液を過酷な温度を経過させた
り又は長期間の熱サイクルに露呈する場合、添加剤が安
定化成分例えばグリコールを含有していても起こりうる
。不安定化は一般に乳化液の貯蔵又は輸送中に起こり、
普通添加剤を使用不能にする。

【００１２】乳化液添加剤は、添加剤を乳化させるため
に更なる製造工程を必要とするから、溶液又は懸濁液形
の添加剤よりも製造するのが経済的ではない。

【００１３】従ってセメントと粉砕混合した時に、優秀
な作業性及び可塑性を、有利に低い含空気量、即ち良好
な圧縮強度と組合せて有する石工セメントを与える石工
セメント用の添加剤を提供することは望ましい。

【００１４】本発明はポルトランドセメントと粉砕混合
した時に優秀な作業性、可塑性及びボード寿命を有し、
一方予期を起えて有利に低い空気随伴量も有する優れた
石工セメントを生成する非乳化液添加剤を提供する。本
発明の添加剤は、石工セメント製造業者が石工セメント
の石灰石成分を、より高価な石灰で代替することなしに
上述の所望の性質を得ることを可能にする。

【００１５】本発明の添加剤は粉砕工程中に単一の安定
な添加剤として簡便に添加することができ、斯くして過
剰供給の危険が減少する。本発明の添加剤は水溶液で提
供することができ、従って極端な温度の経過及びサイク
ルに供した時でさえ長い貯蔵期間にわたって安定である
。

【００１６】本発明の添加剤は、ステアリン酸の塩、固
化遅延炭水化物、モノ、ジ、トリ及びテトラエチレング
リコールからなる群から選択されるエチレン性グリコー
ル、及びセルロースエーテルを含んでなる。本発明の好
適な具体例において添加剤は水溶液で提供される。

【００１７】本発明の好適な具体例において、添加剤は
好ましくはステアリン酸カルシウムであるステアリン酸
塩約１０〜５０重量％、好ましくはショ糖である固化遅
延炭水化物約１０〜３０重量％、好ましくはジエチレン
グリコールであるモノ、ジ、トリ及びテトラエチレング
リコールからなる群から選択されるエチレン性グリコー
ル約１５〜５０重量％、及びセルロースエーテル約２〜
４０重量％を含んでなる。ここにすべての重量％は組成
物中の全固体に基づくものである。

【００１８】本発明はその１つの観点において、ポルト
ランドセメントを本発明の添加剤と粉砕混合することを
含んでなる方法に関する。更に本発明は石工セメント結
合剤及び本発明の添加剤を含んでなる石工セメント組成
物に関する。

【００１９】本発明の添加剤組成物はステアリン酸の塩
、固化遅延炭水化物、モノ、ジ、トリ及びテトラエチレ
ングリコールからなる群から選択されるエチレン性グリ
コール、及びセルロースエーテルを含んでなる。

【００２０】本発明のステアリン酸成分は、有効添加量
において石工セメントの性質に悪影響を及ぼさないステ
アリン酸のいずれかの塩又はこれらの混合物であってよ
い。ここに「有効添加量」とは、添加剤組成物において
測定しうる程度の撥水性を石工セメントに付与する塩の
量を意味する。高添加量では、あるステアレート塩例え
ばステアリン酸ナトリウム及びカルシウムが石工セメン
トと反応して悪影響を及ぼす。従ってこれらの塩を用い
る場合には、それが約５重量％より少い量で添加剤中に
存在することが一般に好適である。好ましいステアレー
ト塩はステアリン酸カルシウム及びステアリン酸アルミ
ニウムであり、ステアリン酸カルシウムが好適である。ステアリン酸カルシウムを用いる場合、これは水性懸濁
液の形で添加剤組成物に好適に導入される。ステアリン
酸カルシウムの水性懸濁液は常法により、例えばステア
リン酸と石灰粉末を加熱することにより製造することが
できる。特に好適なステアリン酸カルシウム懸濁液はＷ
．Ｒ．グレース社（Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ　　＆　　Ｃｏ
．−Ｃｏｎｎ．）から商品名ダラペル（ＤａｒｐｅｌＲ
）として販売されている。しかしながら所望によりステ
アリン酸カルシウムは単独で添加剤に導入してもよい。これは、ステアリン酸カルシウムの粉末が非常に細かく
粉砕されていない場合添加剤中に分散させるのが困難で
あり、また添加剤を貯蔵した時に沈降するから、一般に
は好適ではない。塩がナトリウム又はマグネシウム以外
である場合、固体基準で約１０〜５０重量％の量で組成
物中に存在することが好適である。特に好適な量は約１
５〜２５重量％である。ステアリン酸カルシウムを水性
懸濁液として提供する場合、ステアリン酸カルシウムの
懸濁液中の濃度は約４０〜６０％であることが普通好適
である。

【００２１】本明細書に用いる如き「固化遅延炭水化物
」とは、多糖類、二糖類、単糖類、及びこれらの誘導体
を含む。本発明で使用しうるこれらの例は、麦芽糖、デ
キストローズ、ショ糖、グルコヘプタン酸塩、果糖、及
びグルコン酸塩を含むがこれに限定されるものではない
。ショ糖は広く存在し且つ安価であるから特に好適であ
る。しかしながら添加剤組成物には、石工セメントを固
化遅延するいずれかの炭水化物が使用できる。添加剤に
用いる多糖類の量は選択される多糖類及び所望の固化遅
延の程度に依存しよう。しかしながら固体基準で約１０
〜４０重量％の量が好適である。ショ糖を多糖類成分と
して選択する場合、それは固体基準で約１５〜５０重量
％、最も好ましくは約２０〜３０重量％の量で存在する
ことが一般に好ましい。

【００２２】添加剤のエチレン性グリコール成分は、モ
ノ、ジ、トリ、及びテトラエチレングリコール及びこれ
らの混合物から選択される。エチレン性グリコールが高
級であればある程、添加剤を含む石工セメントに随伴さ
れる空気量の高くなることが見出された。従って本発明
の所望の低量での空気随伴を達成するためには、グリコ
ールはモノないしテトラグリコールから選択される。モ
ノエチレングリコールを含む本発明の添加剤は石工セメ
ントにおいて最小の空気を随伴するけれど、それは最も
効果的でない粉砕助剤でもある。（セメントの粉砕操作
中に添加した時に所望の粒径を得るために必要とされる
エネルギー量を減ずることによって粉砕効率を改善する
添加剤は、「粉砕助剤」として技術的に知られている。）従って低い空気随伴及び良好な粉砕効率の最適なバラ
ンスに対しては、ジ又はトリエチレングリコールが好適
であり、ジエチレングリコールは最も好適である。エチレン性グリコールは固体基準で約１５〜５０重量％
の量で存在することが一般に好適どあり、最も好ましく
は約４０〜５０重量％である。

【００２３】上述したように、セルロースエーテルは過
去において石工セメントの作業性を改善するためにセメ
ントに添加されてきたが、セメント組成物への空気随伴
の量を増加させるという欠点を伴う。予期を越えて、セ
ルロースエーテルを本発明の添加剤組成物において石工
セメントに添加する場合、得られる石工セメント組成物
は随伴空気を非常に低量でしか有さないということが発
見された。本発明で用いるのに適当なセルロースエーテ
ルはダウ・ケミカル社（ＤｏｗＣｈｅｍｉｃａｌ　　Ｃ
ｏ．）からメトセル（ＭｅｔｈｏｃｅｌＲ）Ｋ４Ｍとし
て販売されている。一般にセルロースエーテルは固体基
準で約２〜１０重量％の存在するのが好適であり、最も
好ましくは約２〜４重量％である。

【００２４】本発明の添加剤の成分は通常の混合装置を
用いることにより、いずれか所望の順序で添加及び混合
しうる。一般にセルロースエーテルは、それが完全に分
散しうるようにすべての他の添加剤を混合した後の最後
に添加することが好適である。

【００２５】本発明の添加剤は、セメント生成物の性質
に悪影響を及ぼさないならば更なる通常の添加剤を添加
してもよい。

【００２６】更に本発明は、セメントクリンカー又はセ
メントクリンカー及び石灰石を本発明による添加剤と粉
砕混合する工程を含んでなる石工セメントの製造法に関
する。本発明の添加剤はセメントの重量に基づいて添加
剤の固体約０．００１〜約０．３重量％の量で粉砕混合
中に存在することが好適である。本発明の添加剤は、濃
縮形で製造されているならば、理想的には正確に及び完
全にセメント中に分散させうるようにセメントへの添加
前に大割合の水中に分散させることができる。

【００２７】更に本発明はポルトランドセメントのクリ
ンカー及び石灰石並びに本発明の添加剤を含んでなる石
工セメントを含むセメント組成物に関する。本発明の添
加剤は、石工セメント組成物中に、石工セメント結合剤
の全重量に基づいて０．０１〜１重量％で存在すること
が好ましい。本発明の１つの具体例において、石工セメ
ント組成物は少くとも７０％の保水性及び７日間で少く
とも５００ｐｓｉの圧縮強度を有する。

【００２８】次の実施例は単なる例示であって、効果を
限定するものではない。ここに本発明の好適な具体例を
記述してきたけれど、本発明の精神及び特許請求の範囲
から離れずして、同業者は他の変化及び改変を行なうこ
とができる。

【００２９】

【実施例１】表１に示す組成に従って本発明の添加剤を
製造した。

【００３０】

【表１】　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　表　　１　　　　成分　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　重量　　　　重量％（固体基準）　　
　　ダラペル添加剤　　　　　　　　　　　　２５　　
　　２３（ステアリン酸カルシウム）　　　　水　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　７５　　
　　　　−　　　　ジエチレングリコール　　　　　　
２５　　　　４６　　　　ショ糖　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　１５　　　　２８　　　　メトセ
ルＫ４Ｍセルロース　　　　　　エーテル添加剤　　　　　　　　　　　　
１．５　　　２．８ステアリン酸カルシウム懸濁液、ダ
ラペルを最初に混合機に仕込んだ。これに水７５部を撹
拌しながら添加した。次いでジエチレングリコールを添
加し、良く混合し、次いでショ糖を添加し、ショ糖が完
全に溶解するまで混合物を撹拌した。続いてこの混合物
にセルロースエーテル、メトセルＫ４Ｍを徐々に添加し
、完全に溶解するまで混合した。

【００３１】得られた添加剤を２つの部分に分け、そし
てそれぞれ全固体に基づき添加剤の固体量０．１％にお
いて粉砕したクリンカー（２０メッシュ）１７５０ｇ、
粉砕した石灰石（２０メッシュ）１６４５ｇ及び粉砕し
た石こう１０５ｇを含んでなる２つのポルトランド石工
セメントと粉砕混合した。２つのセメントは用いたセメ
ントクリンカーの種類だけが異なった（クリンカー１及
び２は表２において試料１及び２として表示される）。クリンカー１及び２を含む同一の石工セメント組成物を
、固体基準において乳化液添加剤、ヒドロフオーブ（ｈ
ｙｄｒｏｐｈｏｂｅＲ）３１ＣＲ３．３（Ｗ．Ｒ．グレ
ース社製）と粉砕混合した。これらの試料をそれぞれ表
２では試料１ａ及び２ａと表示した。

【００３２】粉砕ミルを２３０°Ｆにおいて１４，４０
０回転で運転した。それぞれ得られる粉砕されたセメン
ト生成物４２０ｇを、分級した砂７２０ｇ、２０／３０
の砂７２０ｇ及びＡＳＴＭＣ−９１試験に従い石工セメ
ント（モルタル）に関して試験した時に１１０＋／−５
の流れを生成するのに十分な水と混合した。

【００３３】次いで得られる人工セメントを、空気随伴
％（ＡＳＴＭ−Ｃ−９１）；７及び２８日の固化の圧縮
強度（ＡＳＴＭ−Ｃ−９１）、セメントの作業性の尺度
である保水性（ＡＳＴＭ−Ｃ−９１）、及びセメントの
固化時間の尺度であるギルモア（Ｇｉｌｌｍｏｒｅ）（
ＡＳＴＭ−Ｃ−９１）に対して試験した。水の添加に先
立って乾燥セメントモルタルを、添加剤の粉砕助剤効果
の尺度であるブレイン（Ｂｌａｉｎｅ）の粉砕細かさに
ついて試験した。試験結果を表２に示す。

【００３４】表２のデータは、本発明の非乳化液添加剤
がブレインの細かさによって測定される如き良好な粉砕
助剤効果、即ちかなりの低空気随伴、対応する良好な圧
縮強度、及び有利には長い固化時間を提供する。本発明
の添加剤は、石工添加剤によって付与されるものと同様
の保水性を有する石工セメトンを提供し、斯くして２つ
の添加剤が石工セメトンに対する同等の作業性を与える
ということを示す。

【００３５】

【表２】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　ａ）ステアリン酸の塩；ｂ）固化遅延
炭水化物；ｃ）モノ、ジ、トリ、及びテトラエチレングリコール、
及びこれらの混合物からなる群から選択されるエチレン
性グリコール；及びｄ）セルロールエーテル、を含んでなる石工セメント添
加剤。
【請求項２】　　ステアリン酸の塩がステアリン酸カル
シウムである請求項１の添加剤。
【請求項３】　　ステアリン酸カルシウムを水性懸濁液
として与える請求項２の添加剤。
【請求項４】　　固化遅延炭水化物を単及び二糖類から
なる群から選択する請求項１の添加剤。
【請求項５】　　固化遅延炭水化物が二糖類である請求
項４の添加剤。
【請求項６】　　二糖類がショ糖である請求項５の添加
剤。
【請求項７】　　エチレン性グリコールがジエチレング
リコールである請求項１の添加剤。
【請求項８】　　ステアリン酸又はその塩が固体基準の
固体で約１５〜２５重量％の量で存在する請求項１の添
加剤。
【請求項９】　　固化遅延炭水化物が固体基準の固体で
約２０〜３０重量％の量で存在する請求項１の添加剤。
【請求項１０】　　エチレングリコールが固体基準の固
体で４０〜５０重量％の量で存在する請求項１の添加剤
。
【請求項１１】　　セルロースエーテルが固体基準の固
体で２〜４重量％の量で存在する請求項１の添加剤。
【請求項１２】　　更に水を含んでなる請求項１の添加
剤。
【請求項１３】　　セメント・クリンカー、又はセメン
ト・クリンカー及び石灰石を、ステアリン酸の塩、固化
遅延炭水化物、モノ、ジ、トリ及びテトラエチレングリ
コールからなる群から選択されるエチレン性グリコール
、及びセルロースエーテルを含んでなる添加剤と粉砕混
合する工程を含んでなる石工セメントの製造法。
【請求項１４】　　ステアリン酸の塩がステアリン酸カ
ルシウムである請求項１３の方法。
【請求項１５】　　ステアリン酸カルシウムを水性懸濁
液として与える請求項１４の方法。
【請求項１６】　　固化遅延炭水化物が単及び二糖類か
らなる群から選択される請求項１３の方法。
【請求項１７】　　固化遅延炭水化物が二糖類である請
求項１６の方法。
【請求項１８】　　二糖類がショ糖である請求項１７の
方法。
【請求項１９】　　エチレン性グリコールがジエチレン
グリコールである請求項１３の方法。
【請求項２０】　　ａ）ステアリン酸の塩；ｂ）固化遅
延炭水化物；ｃ）モノ、ジ、トリ、及びテトラエチレングリコール、
及びこれらの混合物からなる群から選択されるエチレン
性グリコール；及びｄ）セルロールエーテル、を含んでなる添加剤；及びｂ
）石工セメント結合剤、を含んでなる石工セメント組成
物。
【請求項２１】　　水を更に含んでなる請求項２０の組
成物。
【請求項２２】　　セメント結合剤の全重量に基づいて
約０．０１〜約１重量％の添加剤を含んでなる請求項２
０の組成物。
【請求項２３】　　製造した石工セメントが少くとも７
０％の保水性及び少くとも５００ｐｓｉの７日圧縮強度
を有する請求項１３の方法。