JPH08165158A - セメント水性組成物用空気連行剤及び空気連行方法 - Google Patents

セメント水性組成物用空気連行剤及び空気連行方法

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JPH08165158A
JPH08165158A JP31024894A JP31024894A JPH08165158A JP H08165158 A JPH08165158 A JP H08165158A JP 31024894 A JP31024894 A JP 31024894A JP 31024894 A JP31024894 A JP 31024894A JP H08165158 A JPH08165158 A JP H08165158A
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真人 松久
Satoru Ashiyabara
知 芦谷原
Nobuo Oshima
宣夫 大島
Akira Tanaka
明 田中
Haruyoshi Miyauchi
治義 宮内
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Toho Chemical Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 少なくとも水、セメント及びフライアッシュ
を含むセメント水性組成物に使用する空気連行剤であっ
て、ポリオキシエチレンソルビタンリノール酸エステル
を含有するセメント水性組成物用空気連行剤。 【効果】 フライアッシュの混入率が高い場合でもフラ
イアッシュ中の未燃カーボン残留量にかかわらず、一定
の少ない使用量で安定した連行空気量が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、結合剤としてフライア
ッシュを配合したセメント水性組成物に添加してモルタ
ル、コンクリート等に空気を連行するための空気連行剤
（air entraining agent, 以下「ＡＥ剤」と略称する）
に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】土木建
築用セメントモルタル又はセメントコンクリートには、
その作業性の改善、ブリージングの軽減、凍結融解性に
対する抵抗性の向上などの目的で、混練時に所要の空気
量を連行させるＡＥ剤としてロジン石鹸、アルキルサル
フェート、ポリオキシエチレンアルキルエーテルサルフ
ェートなどのアニオン界面活性剤が使用されてきた。
【０００３】しかし、近年資源の有効利用の点から、発
電所で石炭を燃焼した後に残る灰分、いわゆるフライア
ッシュを結合剤としてセメントに配合するケースが多く
見られるようになり、フライアッシュが混入されたコン
クリートではフライアッシュ中に存在する未燃カーボン
がＡＥ剤を吸着するため、その効果が著しく低減され、
コンクリートの品質管理が極めて困難になる等の問題が
起こっている。さらに、フライアッシュ中の未燃カーボ
ン量は、発電所を運転する際の使用炭種や運転条件によ
り変動するため、コンクリートに所定量の空気を入れる
には大変労力がかかり、極めて困難であった。つまり、
ＡＥ剤を同一添加量で使用した場合、未燃カーボン量の
少ないフライアッシュを使用すると空気が多く入り、一
方未燃カーボン量が多いフライアッシュを使用すると空
気がまったく入らないといった現象が起こる。そこで、
一定量を添加するだけで未燃カーボン残留量にかかわら
ず安定な連行空気量が得られるＡＥ剤の出現が望まれて
いた。
【０００４】かかる問題を解決すべく、従来、ＡＥ剤と
して例えば特開昭５８−５５３５３号公報にはポリオキ
シエチレンソルビタンオレイン酸エステルが、特開昭５
９−１７４５５５号公報にはソルビトール、グリセリン
等の多価アルコールにエチレンオキサイドを付加し、次
いで脂肪酸でエステル化した非イオン界面活性剤が提案
されている。しかし、これらの非イオン界面活性剤は、
ある程度の効果は発揮するものの、フライアッシュの混
入率が高く未燃カーボン量が大きく変動する場合には、
比較的多量にＡＥ剤を使用する必要があり、連行空気量
もフライアッシュ混入率が少ない場合に比較して安定し
ないという欠点があった。
【０００５】今後、資源の有効利用の点からもフライア
ッシュを多量に使用したコンクリートの出現が予想され
るとともに、コンクリートの空気量管理の容易化も期待
されている。そこで、フライアッシュの混入率が高い場
合でも少ない使用量で未燃カーボンの残留量にかかわら
ず安定な空気量が得られるＡＥ剤の開発が強く望まれて
いる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】かかる実情において本発
明者らは鋭意研究を重ねた結果、ポリオキシエチレンソ
ルビタンリノール酸エステルをＡＥ剤として用いれば、
驚くべきことに従来公知のポリオキシエチレンソルビタ
ンオレイン酸エステル等と比較してフライアッシュの混
入率が高い場合でも、従来品に比較し少量で、しかも未
燃カーボン量が変動しても一定添加量で安定して空気が
入り、優れたＡＥ効果を発揮することを見出し、本発明
を完成した。
【０００７】すなわち本発明は、少なくとも水、セメン
ト及びフライアッシュを含むセメント水性組成物に使用
する空気連行剤であって、ポリオキシエチレンソルビタ
ンリノール酸エステルを含有することを特徴とするセメ
ント水性組成物用空気連行剤、並びにこれを用いたモル
タル又はコンクリートへの空気連行方法に係るものであ
る。
【０００８】ここでフライアッシュとは、石炭燃焼後に
残る灰分をいい、例えば発電所の微粉炭燃焼ボイラーの
節炭器ホッパーや空気予熱器ホッパーに集まるシンダア
ッシュ、さらには電気集塵器で補収されたフライアッシ
ュ、セパレータにて分級した細粉及び粗粉などが挙げら
れる。
【０００９】本発明に用いられるポリオキシエチレンソ
ルビタンリノール酸エステルは、例えばソルビット又は
ソルビタンとリノール酸とを公知のエステル化反応で反
応せしめ、次いでエチレンオキシドを付加せしめること
によって容易に製造することができる。ポリオキシエチ
レンソルビタンリノール酸エステルのエチレンオキシド
付加モル数は５〜１００モル、特に１５〜４０モルが好
ましく、またエステル化度（リノール酸／ソルビタン）
は１〜３が好ましい。
【００１０】本発明のＡＥ剤は、その使用に際しては、
少なくとも水、セメント及びフライアッシュを含有する
セメント水性組成物に、当該セメント及びフライアッシ
ュの合計量に対してポリオキシエチレンソルビタンリノ
ール酸エステルとして０．００３〜０．３重量％の範囲
で添加される。この添加量は、フライアッシュの配合量
及び目的とする連行空気量によって変動する。例えばフ
ライアッシュを多く混入した場合はＡＥ剤は０．１〜
０．３重量％の範囲で添加するのが効果的であり、フラ
イアッシュの混入量が少ない場合はＡＥ剤は０．００３
〜０．１重量％程度の添加量でも所期の効果が得られ
る。ＡＥ剤の添加量がセメントとフライアッシュの合計
量に対してポリオキシエチレンソルビタンリノール酸エ
ステルとして０．３重量％を超えても効果の向上はあま
りなく、経済的に好ましくなく、０．００３重量％に満
たないと所期の効果を得ることが困難となる。本発明の
ＡＥ剤の配合量は、フライアッシュの配合量及び目的と
する連行空気量に応じて試し練りにより上記範囲内で定
めるのが好ましい。
【００１１】また、本発明のＡＥ剤とともに、従来コン
クリートの性質や性能を改善するために用いられてい
る、セメント分散剤、コンクリート減水剤、硬化促進
剤、硬化遅延剤、防水剤、防錆剤、収縮低減剤などの各
種混和剤を必要に応じて併用することができる。
【００１２】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に
説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。
【００１３】実施例１ 本発明ＡＥ剤の合成 工業用ソルビトール１８２ｇ（１モル）、工業用リノー
ル酸（非共役リノール酸：３２％、共役リノール酸：６
２％、オレイン酸その他：６％）４１７ｇ〔１．５モル
（酸価より）〕及び苛性カリ０．５ｇをコルベンに採
り、窒素ガスを導入しながら１８０〜１９０℃にて８時
間脱水反応を行った。ほぼ３モル脱水し、酸価１．５、
黄褐色油状のソルビタンリノール酸エステル５４５ｇを
得た。次にこのエステル２７３ｇ（０．５モル）をオー
トクレーブに採り、４〜５kg／cm2、１６０〜１６５℃
にてエチレンオキシド４４０ｇ（１０モル）を４時間を
要し付加し、赤褐色油状のポリオキシエチレン（２０）
ソルビタンリノール酸エステルを得た。これをＡＥ剤１
とした。
【００１４】実施例２及び３ 本発明ＡＥ剤の合成 実施例１とほぼ同様にして、以下のＡＥ剤２及び３を得
た。 ＡＥ剤２：ポリオキシエチレン（３０）ソルビタンリノ
ール酸エステル（エステル化度１：２モル） ＡＥ剤３：ポリオキシエチレン（４０）ソルビタンリノ
ール酸エステル（エステル化度１：２．５モル）
【００１５】比較例１ 比較ＡＥ剤の合成 実施例１においてリノール酸に代えオレイン酸（オレイ
ン酸９２％含有）を使用する以外はほぼ同様に操作して
赤褐色油状のポリオキシエチレン（２０）ソルビタンオ
レイン酸エステルを得、ＡＥ剤４とした。
【００１６】試験例 以下の試験例において使用した材料、コンクリートの組
成及び測定方法は次の通りである。
【００１７】（使用材料） ＡＥ剤：実施例１〜３及び比較例１で得られたＡＥ剤並
びに市販ＡＥ剤２種を用いた。これらのＡＥ剤を表１に
示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】フライアッシュ：メチレンブルー吸着量の
変動と未燃カーボン量の変動は相関的であるため、メチ
レンブルー吸着量の多少により未燃カーボン量の多少を
予測できる。使用したフライアッシュは、表２に示す通
りメチレンブルー吸着量の異なる３種とした。
【００２０】
【表２】
【００２１】セメント：小野田セメント社製普通ポルト
ランドセメント 細骨材：陸砂、最大寸法５mm、比重２．５９、粗粒率
２．７５ 粗骨材：砕石、最大寸法２０mm、比重２．６４、粗粒率
６．６６ 高性能ＡＥ減水剤：エム・エム・ビー社製 レオビルド
ＳＰ−８Ｓ
【００２２】（コンクリートの配合組成）コンクリート
の目標空気量を４．５±１％、目標スランプを１８±２
cmとし、試し練りにより表３に示す配合を定めた。ここ
でＷは水、ＦＡはフライアッシュ、Ｃはセメント、Ｓは
細骨材、Ｇは粗骨材、ＳＰは高性能ＡＥ減水剤、ＡＥは
ＡＥ剤、Ｗ／Ｃは水セメント比、Ｓ／ａは細骨材率、Ｆ
Ａ／Ｃはフライアッシュ混入率を示す。混練は各材料の
所定量を５０リッターの強制ミキサーに投入し、全量投
入した後３分間練り混ぜる方法により行った。
【００２３】
【表３】
【００２４】（測定方法）まだ固まらないフレッシュコ
ンクリートについては、スランプの測定はＪＩＳＡ１１
０１により、空気量の測定はＪＩＳ Ａ１１２８により
行った。また、硬化コンクリートについてはＪＩＳ Ａ
１１０８の圧縮強度の試験を行った。
【００２５】〈試験１〉各ＡＥ剤のそれぞれについて、
ＡＥ剤を一定量使用した場合におけるフライアッシュ中
の未燃カーボン量の変化に対するコンクリートの空気量
の変動を比較検討した。コンクリートの配合組成は、Ａ
Ｅ剤以外については表３に示すフライアッシュ混入率７
５％の配合（配合Ｎｏ．１）とし、ＡＥ剤の使用量は、
フライアッシュとしてメチレンブルー吸着量の大きいＦ
Ａ−３を使用した配合で空気量が４．５±１％になるよ
うに使用量を予め決定し、これを一定にしてＦＡ−１、
ＦＡ−２を使用した配合のコンクリートも混練して空気
量を測定した。この試験結果を表４に示す。この試験結
果より、本発明ＡＥ剤は、ポリオキシエチレンソルビタ
ンオレイン酸エステル（ＡＥ剤４）や市販ＡＥ剤（ＡＥ
剤５及び６）に比べ、フライアッシュの種類によらず極
めて安定した空気量が得られることがわかる。また、本
発明ＡＥ剤はポリオキシエチレンソルビタンオレイン酸
エステル（ＡＥ剤４）に比べ、少ない添加量で所期の効
果を発揮することがわかる。
【００２６】
【表４】
【００２７】〈試験２〉コンクリートの配合組成は表３
に示すフライアッシュ混入率７５％の配合（配合Ｎｏ．
１）又は２５％の配合（配合Ｎｏ．２）とし、ＡＥ剤と
して本発明のＡＥ剤１〜３及び試験１で空気量の変動が
比較的小さかった比較ＡＥ剤４を使用して空気量が４．
５±１％となるような量を配合した。また目標スランプ
１８±２cmに合わせるように、各フライアッシュごとに
流動化剤の使用量を表５のように決め、コンクリートを
混練した。そして、空気量、スランプ並びに７日後及び
２８日後における圧縮強度を測定した。この試験では、
本発明のＡＥ剤の使用による圧縮強度の変化の有無を確
認することを目的とした。試験結果を表６に示す。表６
から本発明のＡＥ剤は比較ＡＥ剤と比べてもいずれも圧
縮強度の差は認められず、また圧縮強度の低下はないこ
とが確認された。よって本発明のＡＥ剤は、フライアッ
シュを多量に使用したコンクリートに何ら問題なく使用
できる。
【００２８】
【表５】
【００２９】
【表６】
【００３０】
【発明の効果】本発明の空気連行剤は、フライアッシュ
の混入率が高い場合でもフライアッシュ中の未燃カーボ
ン残留量にかかわらず、一定の少ない使用量で安定した
連行空気量が得られるものである。従って、本発明によ
りフライアッシュ混入コンクリートを製造する際の空気
量の管理が容易になり、リサイクル資源の有効利用とい
う観点からも、本発明は極めて有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 103:30 111:76 (72)発明者 芦谷原 知 千葉県佐倉市大作２丁目４番２号 小野田 セメント株式会社中央研究所内 (72)発明者 大島 宣夫 東京都江東区南砂２−３−８−1117 (72)発明者 田中 明 東京都清瀬市松山３−21−４ (72)発明者 宮内 治義 東京都足立区西新井３−16−24−302

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも水、セメント及びフライアッ
    シュを含むセメント水性組成物に使用する空気連行剤で
    あって、ポリオキシエチレンソルビタンリノール酸エス
    テルを含有することを特徴とするセメント水性組成物用
    空気連行剤。
  2. 【請求項２】 少なくとも水、セメント及びフライアッ
    シュを含むセメント水性組成物に、請求項１記載のセメ
    ント水性組成物用空気連行剤を、当該セメント及びフラ
    イアッシュの合計量に対してポリオキシエチレンソルビ
    タンリノール酸エステルとして０．００３〜０．３重量
    ％添加することを特徴とするモルタル又はコンクリート
    への空気連行方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001302302A (ja) * 2000-04-14 2001-10-31 Denki Kagaku Kogyo Kk 重量グラウトモルタル用混和材及び結合材、並びに重量グラウトモルタル
EP1973859A4 (en) * 2006-01-20 2014-09-03 Cognis Ip Man Gmbh COMPOUNDS AND METHODS FOR TREATING FLY ASH
US8883945B2 (en) 2003-12-17 2014-11-11 Croda International Plc Surfactant
CN113121147A (zh) * 2019-12-30 2021-07-16 江苏苏博特新材料股份有限公司 一种具有长效引气功能的混凝土引气剂及其制备方法和应用

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