JPH0859320A - セメント組成物用空気連行剤およびセメント組成物 - Google Patents
セメント組成物用空気連行剤およびセメント組成物Info
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Abstract
ント組成物に連行される空気量の変動が小さいセメント
組成物用の空気連行剤を提供する。 【構成】 RCOOH(Rは、炭素原子数12〜24の
アルキル基またはアルケニル基である)であるカルボン
酸またはそのアルカリ金属塩、低級アルキルアミンまた
は低級アルカノールアミン塩からなる脂肪酸系界面活性
剤(A)と、R置換フェニル−O−(−CH2CH2O
−)n−H(Rは、炭素原子数8〜9のアルキル基、n
は1〜50の整数である)であるノニオン系界面活性剤
(B)とを含むセメント組成物用の空気連行剤、並び
に、脂肪酸系界面活性剤(A)とノニオン系界面活性剤
(B)、更にアルキルスルホン酸塩類、アルキルアリー
ルスルホン酸塩類、高級アルコール硫酸エステル塩類、
及びロジン酸塩類から選ばれる1種あるいは2種以上
(C)とを含有する。
Description
ル、ペースト、グラウト等のセメント組成物に用いられ
る空気連行剤に関する。さらに詳しくは、本発明は、フ
ライアッシュ、シリカフューム等の未燃焼炭素含有混和
材料を配合したセメント組成物に対して優れた空気連行
性能を有する空気連行剤に関するものである。
を改善し、またセメント組成物の凍結融解に対する耐久
性を向上させる目的で、セメント組成物に空気連行剤を
添加して適量の空気を連行させることが広く実施されて
おり、一般的に、この空気連行剤は、AE剤(以下、A
E剤と略記する)とも呼ばれているが、このAE剤とし
ては、樹脂酸塩、高級アルコール硫酸エステル塩、高級
アルコールエチレンオキサイド付加物の硫酸エステル
塩、アルキルスルホン酸塩、アルキルアリールスルホン
酸塩等のアニオン系界面活性剤を成分とするものが使用
されている。
含有混和材料を配合したセメント組成物は、AE剤を用
いて空気を連行させた場合、次の2つの問題点があっ
た。 1)AE剤の空気連行性能が低下する。 2)運搬中にセメント組成物に連行した空気が減少す
る。 これは、添加されたAE剤がフライアッシュ中に含有す
る未燃焼炭素に、吸着され、その性能が充分に発揮する
ことが阻害されているためと解されている。
焼温度は、硫黄酸化物や窒素酸化物などの排出量規制と
いった環境保全対策によって、従来よりも低く抑えられ
ているために、副産するフライアッシュ中に含有する未
燃焼炭素の量は、次第に増大する傾向となってきてい
る。さらに、燃料である石炭は、そのほどんどが輸入に
依存しているために、同一発電所においても産地の異な
る石炭が使用されており、フライアッシュ中に含有する
未燃焼炭素量の変動の一因となっている。このため、フ
ライアッシュのロット間の品質変動が大きくなり、その
結果、これを配合したセメント組成物の空気量も大きく
変動することとなり、当該技術分野においては、その対
策に苦慮している状況にある。
中の未燃焼炭素の含有量が大なる場合においても低使用
量で空気を連行し、経時による空気量の減少がなく、か
つ、未燃焼炭素の含有量が変動しても、セメント組成物
中の空気量に影響することの少ないAE剤を得るべく各
種のAE剤が提案されている。たとえば、特公平1−3
0776号公報には、脂肪酸石鹸系アニオン界面活性剤
と、スルホン酸類,高級アルコール硫酸エステル塩の洗
浄成分、ポリエチレングリコール,エトキシル化アルキ
ルフェノールおよび脂肪酸アミドのジエタノールアミン
アダクトよりなる群から選ばれるノニオン成分からなる
セメント組成物用のAE剤が記載されている。しかし、
このAE剤は気泡力が劣るため、AE剤としての使用量
が多くなるため経済性に問題があり、かつ使用量が多い
ため、経時に伴ってセメント組成物の空気量が必要以上
に増大する場合があり、その場合には、セメント本来の
機能を低下せしめる原因となる。
は、エステル系ノニオン界面活性剤を成分とするフライ
アッシュコンクリート用のAE剤が記載されているが、
このAE剤についても空気連行性能が小さいために、A
E剤としての使用量が多くなり経済的に満足されるもの
ではない。
は、脂肪酸系アニオン界面活性剤とエステル系ノニオン
界面活性剤よりなるフライアッシュコンクリート用のA
E剤が記載されているが、このAE剤はフライアッシュ
の品質変動に対する性能が充分ではなく満足されるもの
ではない。
ッシュ等の未燃焼炭素含有混和材料を使用した場合にお
いて、安定した品質のセメント組成物を得るためのAE
剤はなく、実用的にも、経済的にも満足することのでき
るAE剤の開発が強く要望されている。従って、本発明
の目的は、混和材料中の未燃焼炭素に対するAE剤の被
吸着性を改善してAE剤の空気連行性能の低下を防止
し、かつ生コンクリート等のセメント組成物の運搬、打
ち込みなどの工程中における連行空気量の減少が少な
く、更に、混和材料中の未燃焼炭素量が変動してもセメ
ント組成物に連行される空気量の変動が小さいセメント
組成物用のAE剤を提供することにある。
く鋭意研究を進めた結果、脂肪酸系の界面活性剤とアル
キルフェニールにエチレンオキサイドを付加重合して得
られるノニオン界面活性剤との混合物、及びこの混合物
に更にアルキルスルホン酸塩、アルキルアリールスルホ
ン酸塩、高級アルコール硫酸エステル塩、ロジン酸塩等
から選ばれた1種あるいは2種以上の塩類を添加せしめ
た混合物が、未燃焼炭素含有混和材料配合セメント組成
物に優れた空気連行性能と所定の空気量を長時間安定に
保持し、更に混和材料中の未燃焼炭素量が変動しても空
気量の変動が小さいセメント組成物を経済的に製造する
ために有効なAE剤であることを見い出し、本発明を完
成するに至った。
材料配合セメント組成物に使用する空気連行剤であっ
て、一般式、RCOOH(Rは、炭素原子数12〜24
のアルキル基またはアルケニル基である)で表されるカ
ルボン酸またはそのアルカリ金属塩、低級アルキルアミ
ン塩または低級アルカノールアミン塩からなる脂肪酸系
界面活性剤(A)と、一般式、R置換フェニル−O−
(−CH2CH2O−)n−H(Rは、炭素原子数8〜
9のアルキル基、nは1〜50の整数である)で表され
るノニオン系界面活性剤(B)とを含有することを特徴
とするセメント組成物用空気連行剤ならびにアルキルス
ルホン酸塩類、アルキルアリールスルホン酸塩類、高級
アルコール硫酸エステル塩類、およびロジン酸塩類から
選ばれる1種あるいは2種以上の塩類(C)を更に含有
することを特徴とするセメント組成物用空気連行剤を提
供するものである。さらにまた、本発明は、上記空気連
行剤と強熱減量が5%以上のフライアッシュとを含有す
るセメント組成物を提供するものである。
AE剤は、前記の脂肪酸系界面活性剤(A)として10
〜90重量%、前記のノニオン系界面活性剤(B)とし
て90〜10重量%、並びにアルキルスルホン酸塩類、
アルキルアリールスルホン酸塩類、高級アルコール硫酸
エステル塩類、およびロジン酸塩類から選ばれる1種あ
るいは2種以上の塩類(C)として20重量%以下を含
有する混合物であることが好ましい。脂肪酸系界面活性
剤(A)とノニオン系界面活性剤(B)との混合比率
は、A=10〜90重量%、B=90〜10重量%の範
囲の混合比率において適宜調合され、その少ない使用量
で優れた空気連行性能が発揮される。また、アルキルス
ルホン酸塩類、アルキルアリールスルホン酸塩類、高級
アルコール硫酸エステル塩類、およびロジン酸塩類から
選ばれる1種あるいは2種以上の塩類(C)の成分は、
(A)成分および(B)成分に対して20重量%以下の
比率で添加することにより所望の空気量を得るためのA
E剤の総使用量を低減することができるが、20重量%
を越えると経時に伴う空気量の安定性が低下するために
好ましくない。
されるカルボン酸またはその塩からなる脂肪酸系界面活
性剤(A)としては、その式中Rのアルキル基またはア
ルケニル基は、直鎖、分岐鎖のいずれでもよく、そのカ
ルボン酸の塩としてはナトリウム、カリウム等のアルカ
リ金属塩、トリエチルアミン等の低級アルキルアミン塩
あるいはトリエタノールアミン等の低級アルカノールア
ミン塩が好ましく、具体的には、トール油脂肪酸石鹸、
オレイン酸石鹸、リノール酸石鹸、ヤシ脂肪酸石鹸が例
示でき、なかでもトール油脂肪酸石鹸が特に好ましい。
(−CH2CH2O−)n−Hで表されるノニオン界面
活性剤(B)としては、その式中Rのアルキル基は、直
鎖、分岐鎖のいずれでもよく、具体的にはポリオキシエ
チレンノニルフェニールエーテル、ポリオキシエチレン
オクチルフェニールエーテルなどが挙げられる。エチレ
ンオキサイドの付加モル数(n)は、1〜50モルの範
囲で混和材料中の未燃焼炭素に対する被吸着性の改善効
果が得られる。そして、エチレンオキサイドの付加モル
数(n)は、その数が小さいほど被吸着性が改善され
て、空気連行性能を向上することができ、AE剤の使用
量を少なくすることができるが、水に対する溶解性が低
下する傾向を考慮すると、20〜30モル数の範囲のも
のが特に好ましい。
ルスルホン酸塩類のアルキル基は、直鎖、分岐鎖のいず
れでもよく、その塩としてはナトリウム、カリウム等の
アルカリ金属塩あるいはトリエタノールアミン塩が好ま
しく、具体的にはα−オレフィンスルホン酸塩、アルキ
ルベンゼンスルホン酸塩、アルキル硫酸塩などが挙げら
れる。また、高級アルコール硫酸エステル塩類として
は、炭素原子数12以上の高級アルコールまたはそのエ
チレンオキサイド付加物を硫酸化して得られるものであ
り、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル
塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニールエーテル硫
酸エステル塩が挙げられる。ロジン酸塩類としては、松
脂を水酸化ナトリウム、水酸化カリウムで鹸化して得ら
れるロジン石鹸やアビエチン酸のナトリウム、カリウ
ム、トリエタノールアミン塩が挙げられる。
混和材料配合セメント組成物に対して極めて有効であ
る。また、未燃焼炭素含有混和材料としては、フライア
ッシュ、シリカフュームを例示できる。
は、AE剤を吸着するために、その含有量が多い場合に
は、所望の空気量を連行させるためにAE剤の使用量を
著しく増大させあるいは、経時に伴い空気量が著しく減
少するという問題があり、従来技術においては、セメン
ト組成物に安定した気泡を連行させることが困難であっ
た。また、フライアッシュのロットの相違により強熱減
量が大きく異なった場合には、セメント組成物に連行さ
れる空気量は、強熱減量の変動に影響され大きく変動す
るので、このため、フライアッシュについては、JIS
A 6201で強熱減量が5%以下と規定されてい
る。本発明のAE剤は、強熱減量が5%以上のフライア
ッシュをセメント組成物に使用した場合でも、一般に使
用されているフライアッシュ用AE剤と比較して、低使
用量で安定した空気を連行することができ、また、強熱
減量が異なるフライアッシュに対しても、空気量の変動
を小さくすることができるために、未燃焼炭素の含有量
が多く強熱減量が大きいためにJIS規格に不適合とな
るフライアッシュを使用しても、安定した品質のセメン
ト組成物の製造を可能とする。
する場合、水溶液の形で添加するのが一般的であり、従
来からセメント組成物に使用されている減水剤、AE減
水剤、高性能減水剤、高性能AE減水剤、流動化剤、防
水剤、防錆剤、収縮低減剤などと併用することもでき
る。
やセメント組成物に用いた材料の種類によって異なる
が、セメント組成物中のセメントと混和材料との合計重
量に対して固形分換算で0.001〜0.1重量%の範
囲で用いることができる。しかしながら、この範囲に特
定されるものではない。
セメント及び練り水(AE減水剤、AE剤も含む)を投
入して30秒間練り混ぜた後、粗骨材を投入して90秒
間練り混ぜて排出した。 b.コンクリートの経時変化 練り混ぜたコンクリートのスランプ(JIS A 11
01)、空気量(JIS A 1128)を測定後、容
量100リットルの可傾式ミキサに移して、ミキサの傾
斜角が15度、ミキサの回転数が2rpmにてアジテー
トを行い、30および60分後の空気量を測定した。
社製の各普通ポルトランドセメント(比重=3.16)
を等量混合して使用した。 b.フライアッシュ:市販のフライアッシュ(比重=
2.26、比表面積=3410cm2/g、強熱減量=
3.9%、メチレンブルー吸着量=0.9mg/g)を
用いた。 c.細骨材:大井川水系陸砂(比重=2.64、粗粒率
=2.76)を用いた。 d.粗骨材:東京都青梅産砕石(最大寸法=20mm、
比重=2.65、粗粒率=6.63)を用いた。 e.練り水:上水道水を用いた。 f.AE減水剤:(株)エヌエムビー社製のAE減水剤
(商品名:ポゾリスNo.70)を使用した。 g.AE剤:以下に示す成分を用いた。
レンオキサイドの10,20,25,30,40,50
モル付加物(以下、それぞれb1, b2,b3, b
4,b5,b6と略記する) (C)の成分として ・ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ(以下、c1と略
記する) ・ロジン酸の水酸化カリウム鹸化物(以下、c2と略記
する) ・αオレフィンスルホン酸ソーダ(以下、c3と略記す
る) ・ポリオキシエチレンノニルフェニールエーテル硫酸ソ
ーダ(以下、c4と略記する)
目標空気量を5±0.5%とし、フライアッシュを無混
入およびフライアッシュをセメントに対して内割で20
%混入した配合を試し練りにより定めた。その配合を表
1に示す。
られたコンクリートについて空気量および空気量の経時
変化を試験した。その結果を表2および表3に示す。
は、ノニオン界面活性剤(B)として使用したポリオキ
シエチレンノニルフェニールエーテルのエチレンオキサ
イドの付加モル数を10(b1),20(b2),25
(b3),30(b4),40(b5),50(b6)
と変化させた場合である。AE剤の使用量は、エチレン
オキサイドの付加モル数が小さい程少なくなる傾向が認
められた。なお、ノニオン界面活性剤(B)の水に対す
る溶解性は、エチレンオキサイドの付加モル数が小さく
なる程、小さくなりAE剤の溶液安定性が低下するため
に、エチレンオキサイドの付加モル数は、実用的には2
0〜30モルの範囲のものが好ましい。
アッシュを混入していない場合であるが、成分(B)の
混合比率を増加させると、目標空気量を得るためのAE
剤の使用量は成分(B)無添加の場合(実験No.1)
に比べて増加する傾向が認められた。しかし、フライア
ッシュを混入した実験No.10〜16の場合、成分
(B)の混合比が10〜90%の場合に目標空気量を得
るためのAE剤の使用量は、成分(A)単味(実験N
o.10)及び成分(B)単味(実験No.16)に比
べて減少し、成分(A)と成分(B)との比率が25:
75重量%の場合に、最も少ない使用量を示した。(図
1参照)
の市販AE剤(c2)を用いた場合であり、練混ぜ直後
では目標空気量が得られるものの、フライアッシュを混
入した場合(実験No.9)には、経時に伴って空気量
は大きく低下している。
に成分(C)として、ドデシルベンゼンスルホン酸ソー
ダ(c1)、ロジン酸の水酸化カリウム鹸化物(c
2)、αオレフィンスルホン酸ソーグ(c3)、ポリオ
キシエチレンノニルフェニールエーテル硫酸ソーダ(c
4)をそれぞれ併用した場合の結果である。表3中の実
験No.26〜31は、フライアッシュを混入した場合
であるが、これらの成分(C)を併用したAE剤は、よ
り少ない使用量で優れた空気連行性能と長時間安定した
空気量を保持している。実験No.32は、ロジン酸の
水酸化カリウム鹸化物の混合比率を25重量%併用した
場合であるが、経時により空気量が減少している。
メント及び練り水(AE減水剤、AE剤も含む)を投入
して30秒間練り混ぜた後、粗骨材を投入して90秒間
練り混ぜて排出した。試験はコンクリートのスランプ
(JIS A 1101)、空気量(JIS A 11
28)を測定した。
社製の各普通ポルトランドセメント(比重=3.16)
を等量混合して使用した。 b.フライアッシュ:同一発電所より産出した強熱減量
が異なるフライアッシュを8ロット(F1〜F8)を用
いた。これらのフライアッシュの比重、強熱減量、メチ
レンブルー吸着量は、表5に示す。 c.細骨材:大井川水系陸砂(比重=2.64、粗粒率
=2.76)を用いた。 d.粗骨材:東京都青梅産砕石(最大寸法=20mm、
比重=2.65、粗粒率=6.63)を用いた。 e.練り水:上水道水を用いた。 f.AE剤:以下に示すAE剤を用いた。
てトール油の水酸化カリウム鹸化物を50重量%、ノニ
オン界面活性剤(B)としてポリオキシエチレンノニル
フェニールエーテルのエチレンオキサイド25モル付加
物を50重量%の割合で混合した。 ・AE2:脂肪酸系界面活性剤(A)としてトール油の
水酸化カリウム鹸化物を35重量%、ノニオン界面活性
剤(B)としてポリオキシエチレンノニルフェニールエ
ーテルのエチレンオキサイド25モル付加物を60重量
%、およびロジン酸の水酸化カリウム鹸化物を5重量%
の割合で混合した。 ・AE3:(株)エヌエムビー社製のAE剤(商品名:
No.303A、アルキルアリールスルホン酸塩を主成
分とする。) ・AE4:東邦化学工業(株)のフライアッシュ用AE
剤(商品名:CEMEROL T−80、ポリオキシエ
チレンソルビタンモノオレートを主成分とする。)
シュ(F4)を用いた場合に空気量が約5%を得られる
量を求め、この求めた使用量を一定量使用した場合のフ
ライアッシュのロット変動による空気量の変動について
試験を行った。フライアッシュをセメント重量に対して
内割で20%混入した配合を試し練りにより定めた。そ
の配合を表4に示す。
すようにAE1の空気量は3.7〜5.2%の範囲で変
動係数が10.0%、AE2の空気量は3.7〜5.2
%の範囲で変動係数が9.8%であるのに対して、AE
3の空気量は2.5〜7.0%の範囲で変動係数が3
5.2%、AE4の空気量は2.7〜6.4%の範囲で
変動係数が25.0%であり、AE1及びAE2は、A
E3,AE4と比較して、低使用量でフライアッシュの
強熱減量が変動しても空気量の変動が極めて小さく、安
定した空気量が得られた。
を使用したコンクリートの空気量の経時変化を試験した
結果である。AE1及びAE2を使用したコンクリート
の空気量は、60分間経時した後においても、ほとんど
低下が認められない。しかし、AE3の場合は、AE1
及びAE2と比較して、少ない使用量で所望の空気量を
連行することができるものの、60分経時後の空気量低
下が著しい。また、AE4の場合は、60分間経時後の
空気量低下は僅かであるものの、AE1及びAE2と比
較して、その使用量が極めて多い。
ント組成物は、経時による空気量の変化が小さく、安定
した空気を長時間保持することができ、かつ、混和材料
中の未燃焼炭素の含有量が変動しても、安定した空気量
を連行することが可能である。
の使用量の関係を示す。
Claims (5)
- 【請求項1】 未燃焼炭素含有混和材料配合セメント
組成物に使用する空気連行剤であって、一般式、RCO
OH(Rは、炭素原子数12〜24のアルキル基または
アルケニル基である)で表されるカルボン酸またはその
アルカリ金属塩、低級アルキルアミン塩または低級アル
カノールアミン塩からなる脂肪酸系界面活性剤(A)
と、一般式、R置換フェニル−O−(−CH2CH2O
−)n−H(Rは、炭素原子数8〜9のアルキル基、n
は1〜50の整数である)で表されるノニオン系界面活
性剤(B)とを含有することを特徴とするセメント組成
物用空気連行剤。 - 【請求項2】 アルキルスルホン酸塩類、アルキルア
リールスルホン酸塩類、高級アルコール硫酸エステル塩
類、およびロジン酸塩類から選ばれる1種あるいは2種
以上の塩類(C)を更に含有することを特徴とする請求
項1に記載のセメント組成物用空気連行剤。 - 【請求項3】 上記脂肪酸系界面活性剤(A)として
10〜90重量%、ノニオン系界面活性剤(B)として
90〜10重量%、ならびに塩類(C)として20重量
%以下を含有することを特徴とする請求項1または請求
項2に記載のセメント組成物用空気連行剤。 - 【請求項4】 上記未燃焼炭素含有混和材料としてフ
ライアッシュを含有する混和材料が配合されたものであ
る請求項1〜請求項3のいずれかに記載のセメント組成
物用空気連行剤。 - 【請求項5】 強熱減量が5%以上のものであるフラ
イアッシュと請求項1〜請求項3のいずれかに記載のセ
メント組成物用空気連行剤とを含有することを特徴とす
るセメント組成物。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22074294A JP3504346B2 (ja) | 1994-08-12 | 1994-08-12 | セメント組成物用空気連行剤およびセメント組成物 |
IT95RM000541 IT1277894B1 (it) | 1994-08-12 | 1995-07-31 | Miscela di aerazione |
FR9509403A FR2723582A1 (fr) | 1994-08-12 | 1995-07-31 | Nouvel agent entraineur d'air. |
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