JPH0645511B2 - 気泡コンクリート用起泡剤および組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は気泡コンクリート用起泡剤および起泡コンクリ
ート組成物に関する。

［従来の技術］ 従来、気泡コンクリート用起泡剤としてポリオキシエチ
レンアルキルエーテル硫酸塩を用い、起泡安定化剤とし
て各種セルロース誘導体やポリビニルアルコールなどの
水溶性高分子を併用することが知られている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このものは起泡力に優れるものの、気泡
の長時間安定性については必ずしも十分とはいえず、そ
の結果としてコンクリートの硬化以前の消泡に伴う成型
体の収縮が著しく、所望の比重を有する硬化体を得るこ
とが困難であった。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは気泡コンクリート製造時に用いられる起泡
力、気泡安定性に優れた起泡剤およびこの起泡剤を含有
する気泡コンクリート組成物について鋭意検討した結果
本発明に到達した。

すなわち、本発明は 一般式 （式中，Ｒは炭素数８〜２０の脂肪族炭化水素基，Ａは
水素またはメチル基、ｍは０または１〜５の整数、Ｘは
アルカリ金属、アンモニウム、またはアミンカチオンで
ある。）で示される化合物からなる起泡成分（Ａ）およ
び炭素数８〜２０の脂肪族アルコール（Ｂ）からなるこ
とを特徴とする気泡コンクリート製造用起泡剤および請
求項１の起泡剤、セメント、骨材および水を必須成分と
して含有してなることを特徴とする気泡コンクリート組
成物である。

本発明における炭素数８〜２０の脂肪族アルコール
（Ｂ）としては、直鎖または分岐の天然または合成の飽
和または不飽和の一級および二級の一価アルコール、た
とえばオクチルアルコール、デシルアルコール、ラウリ
ルアルコール（ドデシルアルコール）、ミリスチルアル
コール、セチルアルコール、ステアリルアルコール、エ
イコシルアルコール、ならびに合成アルコール｛チーグ
ラーアルコール、オキソアルコール［側鎖アルコール含
量２０〜７０重量％：たとえば「ドバノール」（シェル
化学製）、「ダイヤドール」（三菱化成製）］、セカン
ダリーアルコール［「タージトールＳ」（ＵＣＣ製）｝
およびこれらの２種以上の混合物が挙げられる。

これらのうち、好ましいものはラウリルアルコール、ミ
リスチルアルコールおよびセチルアルコールである。

つぎに起泡成分（Ａ）について説明する。

一般式（１）において、Ｒは炭素数８〜２０の脂肪族炭
化水素基としては、飽和または不飽和の直鎖または分岐
のアルキル基、たとえばオクチル基、ノニル基、デシル
基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラ
デシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデ
シル基、オクタデシル基、ノナデシル基、エイコシル
基、オレイル基、リノレイル基、リノレニル基などがあ
げられる。

これらのうち、好ましい基は炭素数１０〜１６のアルキ
ル基であり、特に好ましくはドデシル基およびテトラデ
シル基である。炭素数が８未満でも２０を超えても起泡
力が低下し、所望の比重を有する硬化体を得るには至ら
ない。

ｍはエチレンオキシドまたはプロピレンオキシドの付加
モル数を示し、通常０または１〜５の整数であり、好ま
しくは０及び１〜３である。付加モル数が６以上では起
泡力が低下するため実用的でない。

Ｘはアルキル硫酸エステルの対イオンを表し、例えばア
ルカリ金属（Ｌｉ，Ｎａ，Ｋなど）、アンモニウム、ア
ミンカチオン［アルキル（炭素数１〜１８）アミン（メ
チルアミン、プロピルアミン、ヘキシルアミン、ノニル
アミン、ドデシルアミン、ペンチルアミン、ステアリル
アミンなど）、アルカノールアミン（モノエタノールア
ミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、プ
ロパノールアミン、イソプロパノールアミン、シクロヘ
キシルエタノールアミンなど）などのアミンのカチオ
ン］、およびこれらの２種以上の混合物が挙げられる。
好ましくはアンモニウムおよびアルカノールアミンカチ
オンであり、特に好ましくはアンモニウムおよびエタノ
ールアミンカチオンである。

起泡成分（Ａ）の具体例としては、オキシエチレン
（１）ラウリルサルフェートアンモニウム、ドデシルサ
ルフェートアンモニウム、ポリオキシエチレン（２）テ
トラデシルサルフェートアンモニウム、オキシエチレン
（１）ラウリルサルフェートトリエタノールアミン塩、
ドデシルサルフェートジエタノールアミン塩、ポリオキ
シエチレン（２）テトラデシルサルフェートトリエタノ
ールアミン塩などを挙げることができる。オキシエチレ
ンまたはポリオキシエチレンのつぎの（ ）内はエチレ
ンオキシドの平均付加モル数を表す。以下同様である。

一般式（１）で示される化合物は炭素数８〜２０の脂肪
族アルコールに必要によりアルキレンオキシドを付加
し、常法により硫酸化し、アルカリ、アンモニア、アル
キルアミン、およびアルカノールアミンで中和すること
により得られる。

本発明の起泡剤には必要に応じて水溶性有機溶剤や水溶
性高分子を併用してもよい。

水溶性有機溶剤としては起泡性を阻害しないもの、例え
ばセロソルブ系溶剤（メチルセロソルブ、エチルセロソ
ルブ、ｎ−プロピルセロソルブ、ｎ−ブチルセロソル
ブ、イソブチルセロソルブ、フェニルセロソルブな
ど）、カルビトール類（エチルカルビトール、ブチルカ
ルビトールなど）、エチレンオキシドの付加モル数が３
〜１０のポリオキシエチレン低級アルキルエーテル（ポ
リオキシエチレン（３）メチルエーテルなど）、ジオー
ル類（エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポ
リエチレングリコールなど）およびこれらの２種以上の
混合物が挙げられる。

これらのうち、好ましいものはセロソルブ系溶剤および
ポリオキシエチレン低級アルキルエーテルであり、とく
に好ましいものはブチルセロソルブ、イソブチルセロソ
ルブ、及びポリオキシエチレン（３）メチルエーテルで
ある。

水溶性高分子としては、例えば、セルロース誘導体（メ
チルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロ
キシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセル
ロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボ
キシメチルセルロースなど）、ポリビニルアルコール、
アルギン酸ナトリウム、ポリエチレンオキシド、ポリビ
ニルピロリドン、ポリビニルエーテル及びこれらの２種
以上の混合物が挙げられ、好ましくはセルロース誘導体
を挙げることができる。

本発明の起泡剤において、起泡成分（Ａ）と脂肪族アル
コール（Ｂ）の重量比は、純分比で通常９９：１〜５：
９５、好ましくは９５：５〜５０：５０である。（Ａ）
が９９より大きい場合はセメントスラリー中に導入され
た気泡の安定性が低下し、均質な硬化体が得られにくく
なり、５より小さい場合には起泡力が低下し、十分な軽
量化が行えない。

水溶性有機溶剤の添加量は（Ａ）と（Ｂ）との合計１０
０重量部に対して通常０〜１００重量部好ましくは１０
〜８０重量部である。

水溶性高分子の添加量は（Ａ）と（Ｂ）との合計１００
重量部に対して通常０〜３０重量部、好ましくは０．０
１〜２０重量部である。

本発明の起泡剤はセメント、骨材、水などとともに気泡
コンクリート組成物として用いられる。

セメントとしては普通ポルトランドセメント、早強ポル
トランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、アル
ミナセメント、フライアッシュセメント、高炉セメント
などが挙げられ、セメントの種類による影響をなんら受
けるものではない。

骨材としてはその種類について特に制約を受けず、通常
の砂や砕石、けい砂、軽量骨材（パーライト、シラスバ
ルーンなど）などが挙げられる。

水は水道水、地下水、海水などを挙げることができる。

本発明の組成物には起泡剤の起泡効果を阻害させないな
らば、必要に応じて各種混和剤（材）を併用することも
可能である。これらの混和剤（材）としてて公知のセメ
ント分散剤（ナフタリンスルホン酸ホルマリン縮合物
塩、メラミンスルホン酸ホルマリン縮合物塩、リグニン
スルホンイ酸塩など）、硬化遅延剤（グルコン酸塩、ク
エン酸塩、酒石酸塩、ポリリン酸塩など）、硬化促進剤
（塩化カルシウム、亜硝酸塩など）、撥水防止剤（高級
脂肪酸、パラフィンなど）、収縮低減剤（低級アルコー
ルアルキレンオキシド付加物など）、防錆剤（亜硝酸ナ
トリウム、亜硝酸カルシウムなど）、急結剤（アルミン
酸カルシウム、カルシウムスルホアルミネートなど）、
膨張剤、高炉スラグ、シリカフューム、石膏、石灰など
種種のものを挙げることができる。

セメントと骨材の重量比は通常、９０：１０〜５：９５
であり、好ましくは８０：２０〜２０：８０である。水
はセメント１００重量部に対し、通常３０〜１５０部、
好ましくは４０〜１００重量部である。本発明における
起泡剤の添加量は、目的とするコンクリート製品の軽量
化の程度により異なり特に限定されないが、セメント１
００重量部に対して、通常０．０１〜１０重量部、好ま
しくは０．０５〜５重量部である。０．０１未満では連
行される空気量が少なく十分な軽量化が行えず、１０重
量部を越えても同様に気泡量が低下する傾向にある。各
種混和剤（材）の量はセメント１００重量部に対して通
常、０〜１００重量部、好ましくは０．１〜５０重量部
である。

本発明の起泡剤を含む気泡コンクリートとしては、土
木、建築用に用いられる現場打設用のコンクリートやモ
ルタル、工場で生産される各種コンクリートやモルタル
２次製品など、軽量化を必要とする種種のセメント質硬
化体を挙げることができる。

本発明の起泡剤を軽量気泡コンクリートの製造に使用す
る場合、起泡剤をあらかじめ水溶液の形で泡立たせてお
き、この泡をセメントスラリー中に導入させる方法（プ
レフォーム法）、及び起泡剤をその他の材料とともにミ
キサー中、撹はんしながら徐々に泡立たせていく方法
（ミックスフォーム法）とがあるが、何れの方法を採っ
てもさしつかえない。ミックスフォーム法で軽量気泡コ
ンクリートを製造する場合、本発明の起泡剤の添加形態
は特に限定されず、通常、セメント及び骨材を混合し、
混練水投入時に（Ａ）、（Ｂ）両成分の配合物として、
必要に応じて水溶性有機溶剤を使用し、水溶液の形で添
加することが望ましいが、セメント、骨材、水の混練
後、いわゆるセメントスラリーの状態の中に添加しても
よいし、また、あらかじめセメントや骨材に添加したの
ち水を加える添加方法を採ってもよい。さらには本発明
の起泡剤成分をそれぞれ別個に、混練工程の種種の段階
で同時、あるいは順次加えても何等性能に悪影響を及ぼ
すものではない。

本発明品を含むモルタル、コンクリートの施工法は従来
の場合と同じでよく、型枠への充填、コーキングガンに
よる注入など種種の方法をとりうる。また、養生方法に
ついても気乾養生、湿空養生、加熱促進養生（蒸気養
生、オートクレーブ養生など）の何れでもよく、また、
各々の養生方法を併用しても差し支えない。

［実施例］ 以下、実施例により本発明をさらに説明するが本発明は
これに限定されるものではない。

実施例１〜８ 比較例１、２ 表−１に示した（Ａ）、（Ｂ）を使用し、表−２に示す
ような組合せで（Ａ）：（Ｂ）＝８０：２０（純分重量
比）とした本発明の起泡剤を得た。

なお、比較例として、（Ａ）成分単独（比較例１）、お
よび（Ａ）成分と水溶性高分子であるメチルセルロース
（商品名メトローズ６５ＳＨ４０００ 信越化学製）を
併用使用した起泡剤（比較例２）についても併せて記し
た。

実施例９〜１６ 比較例３、４ 実施例１〜８および比較例１、２の起泡剤を使用し、表
−３に示した材料を用いてミックスフォーム法により軽
量気泡コンクリートを製造し、本発明の組成物を得た。
これらの組成物について起泡性、気泡安定性試験を行っ
た。

すなわち、セメントおよびけい砂をモルタルミキサーに
投入し、１分間低速混練したのち、起泡剤を含む混練水
を添加し、３分間高速混練を行った後の組成物比重の経
時変化を測定した。その結果を表−４に示した。

なお、本発明の組成物との比較を行うため、比較例１及
び比較例２の起泡剤を使用した場合の結果も併せて表４
に示した。

表−４の結果から明らかなように、本発明の起泡剤を使
用することにより、混練後１時間にわたりスラリー比重
の低下は認められず、本発明の起泡剤は気泡の経時安定
性に優れることが判明した。

さらに、このセメントスラリーを１０φ×２０cmの円柱
モールドに流し込み、蒸気養生（６０℃×３時間）によ
り凝結硬化させたのち、硬化体を縦方向に切断し、内部
気泡の状態を観察したところ、本発明の起泡剤を用いた
硬化体はいずれも微細気泡が均質に分散されているのに
対し、比較例１および比較例２の起泡剤を使用した硬化
体は消泡に起因する収縮や多数の粗泡が認められた。

［発明の効果］ 本発明の起泡剤は軽量気泡コンクリートの製造におい
て、起泡力が良好であり、特にコンクリート中に導入さ
れた気泡の経時安定性に優れることから、本発明の組成
物は硬化以前の消泡に伴う収縮が生ぜず、また、硬化後
も硬化体中に多数の微細気泡が均質に分布するとの特長
を有する。

従って本発明の起泡剤およびこれを含有する組成物を使
用することにより、比重や強度面で品質の安定した軽量
気泡コンクリートの製造が可能となり、特に、型枠充填
に長時間を要する大型部材や裏込めモルタルなどの建
築、土木材料の軽量化に有用である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一般式 （式中，Ｒは炭素数８〜２０の脂肪族炭化水素基，Ａは
   水素またはメチル基、ｍは０または１〜５の整数、Ｘは
   アルカリ金属、アンモニウム、またはアミンカチオンで
   ある。）で示される化合物からなる起泡成分（Ａ）およ
   び炭素数８〜２０の脂肪族アルコール（Ｂ）からなるこ
   とを特徴とする気泡コンクリート製造用起泡剤。
2. 【請求項２】請求項１記載の起泡剤、セメント、骨材お
   よび水を必須成分として含有してなることを特徴とする
   気泡コンクリート組成物。