JPH0912351A - セメント強化剤とその使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 平均付加モル数５１〜２００のポリオキシア
ルキレン化合物と無水マレイン酸とを必須成分とする共
重合物、またはこの共重合物の加水分解物、またはこの
共重合物の加水分解物の塩のうち少なくとも一種からな
る減水剤と可溶性カルシウム塩とからなることを特徴と
するセメント強化剤。 【効果】 セメント組成物の初期流動性の増加、流動性
保持時間の延長、凝縮時間の短縮および強度発現の促進
をもたらし、レディーミクストコンクリート用の減水
剤、流動化剤、高性能ＡＥ減水剤として、あるいはコン
クリート２次製品製造用高性能減水剤として、さらには
プレミックス製品用の減水剤として有効に使用できる

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はセメント用添加剤に関す
るものであり、より詳しくは、セメントペースト、モル
タル、コンクリートなどのセメント組成物に配合し、そ
の流動性および凝結、強度発現を制御することにより、
作業性の向上や施工時間の短縮を大幅に改善することを
可能とするセメント強化剤ならびにその使用方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来技術】セメントのスランプを改善するために有機
物からなる添加剤を添加する方法が従来知られている
が、この方法ではセメント組成物の凝結が遅延し、初期
の強度発現が望めない。初期強度を得るために、セメン
ト促進剤を用いる方法も知られているが、従来のセメン
ト促進剤では流動性が経時的に低下する。つまり、スラ
ンプロスが大きくなる問題がある。これを解決するため
に、オキシアルキレン基の重合度が５０以下のポリオキ
シアルキレン化合物と無水マレイン酸とを必須成分とす
る共重合物と亜硝酸カルシウムとを組合わせたセメント
添加剤が開発されている（特開平5-213651号）。この添
加剤はセンメント組成物の凝結と強度発現を促進する効
果を有するが、この添加剤を用いてもスランプロスを完
全に防止しつつ、凝結を促進することは不可能である。

【０００３】

【発明の解決課題】このように、セメントのスランプロ
スを確実に防止してセメントの凝結を促進する添加剤は
現状では未だ得られていない。本発明は、このような従
来のセメント添加剤における問題を解決するものであっ
て、セメント組成物について高い初期流動性を維持しつ
つ凝結時間を短縮して優れた初期強度を発現させるセメ
ント強化剤とその使用方法を提供するを目的とする。

【０００４】

【課題解決の手段】すなわち、本発明によれば以下の構
成からなるセメント強化剤とその使用方法が提供され
る。 （１） 一般式(1) ＣＨ₂ ＝ＣＨ−ＣＨ₂ Ｏ−（ＡＯ）_ｎＲ …… (1) （式中、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基で、
その５０〜１００モル％がオキシエチレン基であり、Ｒ
は炭素数１〜４のアルキル基、ｎは５１〜２００の整
数）で示されるポリオキシアルキレン化合物と無水マレ
イン酸とを必須成分とする共重合物、またはこの共重合
物の加水分解物、またはこの共重合物の加水分解物の塩
のうち少なくとも一種からなる減水剤と可溶性カルシウ
ム塩とからなることを特徴とするセメント強化剤。 （２） 一般式(1) においてｎが６０〜１２０の整数で
あるポリオキシアルキレン化合物を用いた上記(1) に記
載のセメント強化剤。 （３） 減水剤と可溶性カルシウム塩が、重量比で可溶
性カルシウム塩／減水剤＝０．２〜２０の割合である上
記(1) または(2) に記載のセメント強化剤。 （４） セメントに対する減水剤の割合が０．０３〜１
重量％の割合に上記セメント強化剤を添加してセメント
組成物の流動性および凝結、強度発現を制御するセメン
ト強化剤の使用方法。

【０００５】

【具体的な説明】本発明は、以下の一般式(1) ＣＨ₂ ＝ＣＨ−ＣＨ₂ Ｏ−（ＡＯ）_ｎＲ ……(1) （式中、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基で、
その５０〜１００モル％がオキシエチレン基であり、Ｒ
は炭素数１〜４のアルキル基、ｎは５１〜２００の整
数）で示されるポリオキシアルキレン化合物と無水マレ
イン酸とを必須成分とする共重合物、またはこの共重合
物の加水分解物、またはこの共重合物の加水分解物の塩
のうち少なくとも一種からなる減水剤（以下、本減水剤
と云う）と可溶性カルシウム塩とを組み合わせてなるも
のである。

【０００６】既に述べたように、本減水剤よりもオキシ
アルキレン基の重合度が低く、重合度５０以下のポリオ
キシアルキレン化合物を用いたセメント添加剤（特開平
5-213651号）は既に知られているが、本減水剤に用いる
ポリオキシアルキレン化合物は、オキシアルキレン基の
重合度が５１〜２００のものである。因みに、従来の上
記添加剤ではオキシアルキレン基の重合度は１１および
３３が好ましいとされている。ポリオキシアルキレン化
合物と無水マレイン酸との共重合体では、セメントの流
動性を最大にするオキシアルキレン基の重合度に最適値
が存在することは広く知られており、例えば、第２回北
海道建築材料セミナーでは「高性能ＡＥ減水剤の分子構
造と分散保持効果」と題する発表において、その値は１
１程度であることが報告されている。

【０００７】一方、特開平5-310458号公報には、オキシ
アルキレン化合物の平均付加モル数が６０〜９５でスラ
ンプ保持特性が高いセメント減水剤が記載されている
が、その実施例において、同一スランプを得るための共
重合体の添加量（セメントに対する重量％）が示されて
おり、この結果によれば、オシアルキレン基の平均付加
モル数が高くなるほど添加量が増し、オキシアルキレン
基の平均付加モル数が１１を超えて大きくなると減水率
が低下することが示されている。

【０００８】つまり、常識的には、オキシアルキレン基
の平均付加モル数が高いもの（例えば５０以上）と可溶
性カルシウム塩等の促進剤を組み合わせた場合、促進剤
が流動性低下させる効果により、減水率がより低下し、
かつ流動性の保持特性も低下させられることになると推
測される。従来のセメント添加剤（特開平5-213651号）
がオキシアルキレン基の平均付加モル数を５０までに限
定しているのは、この点を考慮してのことと思われる。

【０００９】しかし、発明によれば、このような従来の
常識的な考えとは異なる知見が得られた。すなわち、オ
キシアルキレン基の平均付加モル数が高いほど促進剤の
添加はセメントの水和を促進し、その面から考えると流
動性を低下させるが、水和の促進によりセメント中のア
ルミネート鉱物に対する減水剤の吸着量が減った場合
は、逆に減水剤の有効量が増加し、かえって流動性を増
加させる場合もあり得ると考え、オキシアルキレン基の
平均付加モル数が５０以上の所での可溶性カルシウム塩
の作用について実験研究を進めたところ、オキシアルキ
レン基の平均付加モル数が大きいほど可溶性カルシウム
塩の添加により初期流動性が増加し、かつ流動性の保持
特性が向上すること、ならびに凝結と強度の発現が促進
されることが見出だされた。本発明はかかる知見に基づ
くものである。

【００１０】ここに、本発明において用いるオキシアル
キレン基を持つ物質は、以下の一般式(1) に示されるポ
リオキシアルキレン化合物と無水マレイン酸を必須成分
とする共重合物、またはこの共重合物の加水分解物、ま
たはこの共重合物の加水分解物の塩である。 ＣＨ₂ ＝ＣＨ−ＣＨ₂ Ｏ−（ＡＯ）_ｎＲ …… (1) （但し、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基で、
その５０〜１００モル％はオキシエチレン基であり、Ｒ
は炭素数１〜４のアルキル基、ｎは５１〜２００の整
数）

【００１１】一般式(1) のＡＯで示される炭素数２〜４
のオキシアルキレン基としては、オキシエチレン基、オ
キシプロピレン基、オキシブチレン基、オキシテトラメ
チレン基が挙げられ、その５０〜１００モル％はオキシ
エチレン基である。オキシエチレン基が５０モル％未満
の場合は、水溶性が不十分のため高い減水剤を得ること
ができない。

【００１２】一般式(1) のＲは炭素数１〜４のアルキル
基であり、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロ
ピル基、ブチル基、イソブチル基、第三ブチル基が挙げ
られる。一般式(1) のｎは５１〜２００の整数であり、
好ましくは６０〜１２０の範囲である。ｎが５１未満の
場合、セメントに対する凝結遅延作用が大きく、可溶性
カルシウム塩の添加による凝結促進が阻害され、また、
流動性の保持効果も小さい。また、ｎが２００より大き
い場合は、製造時に粘度が高くなり製造が困難となる問
題がある。

【００１３】一般式(1) の化合物と無水マレイン酸との
共重合物は、一般式(1) の化合物と無水マレイン酸を過
酸化物系開始剤あるいはアゾ系開始剤を用いて共重合さ
せることにより容易に得ることができる。一般式(1)の
化合物と無水マレイン酸との反応割合は、モル比で３／
７ないし７／３の範囲が好ましく、特に１／１が好まし
い。さらに該共重合物の製造の際、スチレン、（メタ）
アクリル酸、（メタ）アクリル酸エステル、α−オレフ
ィン、酢酸ビニル等の他の共重合可能な成分を混合して
共重合させても良い。

【００１４】ここで、該共重合物は、無水物、加水分解
物または加水分解物の塩の形で用いてもよい。該共重合
物の加水分解物は、共重合した無水マレイン酸単位が加
水分解してマレイン酸単位となったものである。また、
該共重合物の加水分解の塩は、マレイン酸単位が塩を形
成したものである。具体的には、リチウム塩、ナトリウ
ム塩、カリウム塩などのアルカリ金属塩；マグネシウム
塩、カルシウム塩などのアルカリ土類金属塩；アンモニ
ウム塩、有機アミン塩が挙げられる。有機アミン塩とし
ては、メチルアミン塩、エチルアミン塩、プロピルアミ
ン塩、ヘキシルアミン塩、オクチルアミン塩、トリエチ
ルアミン塩などの脂肪族アミン塩；エチレンジアミン
塩；モノエタノールアミン塩、ジエタノールアミン塩、
トリエタノールアミン塩などのアルカノールアミン塩な
どが挙げられる。これらのうち特に、アルカリ金属塩、
アンモニウム塩およびアルカノールアミン塩が好まし
い。

【００１５】本減水剤に組み合わせる可溶性カルシウム
塩は、溶解度の大きいものほどその効果が大きく、塩化
カルシウム、硝酸カルシウム、亜硝酸カルシウム、蟻酸
カルシウム等があり、これらを組み合わせて使用するこ
とはもちろん可能である。しかし、塩化カルシウムは経
済的であるが、セメントが鉄筋コンクリートに使用され
た場合、鉄筋の錆を誘発するので好ましくなく、その使
用はセメントが鉄筋コンクリート以外に使用される時、
例えば無筋コンクリート、ガラス繊維補強コンクリー
ト、カーボンファイバーコンクリート等に使用する場合
に限られる。亜硝酸カルシウムは防錆効果があり、本減
水剤と組み合わせて使用するのに最も適しているものの
１つである。また、塩化カルシウムと亜硝酸カルシウム
を組合わせて使用すれば、鉄筋コンクリートに使用して
も鉄筋の錆の誘発を抑止しつつ、経済的とすることが可
能である。

【００１６】本減水剤に組み合わせる可溶性カルシウム
塩の添加量は、少量では本減水剤に対する初期流動性の
改善効果がなく、多量に添加するとまた減水性を損な
い、その量比は重量比で可溶性カルシウム塩／本減水剤
＝０．２〜２０の範囲が実用的である。

【００１７】本減水剤と可溶性カルシウム塩との組み合
わせは、普通、早強、中庸熱、ビーライトなどの各ポト
ルランドセメント、これらに鉱物質微粉末である高炉ス
ラグ、フライアッシュ、シリカヒューム、石灰石等を添
加した混合セメントまたはアルミネート鉱物を添加した
速硬セメント等のセメントによらず、そのセメントの初
期流動性の増加、流動性時間の延長、凝結時間の短縮、
強度発現の促進をもたらす。また、本減水剤と可溶性カ
ルシウム塩との組み合わせを使用したセメントを用いる
モルタル、コンクリートなどのいかなるセメント組成物
においても、それらの初期流動性の増加、流動性保持時
間の延長、凝結時間の短縮、強度発現の促進をもたら
す。

【００１８】本減水剤と可溶性カルシム塩は、予め混合
したものセメント組成物に添加しても、また別々に添加
することも可能である。また、セメント粉末やドライモ
ルタルのような水を含まないセメント組成物に本減水剤
と可溶性カルシウム塩を混合したものとして用いること
も可能である。

【００１９】本発明のセメント強化剤のセメントに対す
る使用量は、セメントに対する減水剤の割合が０．０３
〜１重量％の割合が適当である。０．０３重量％未満で
は減水性能を与えることができず、流動性が不充分とな
り、また、１重量％を超えても、添加量に比例した減水
性の増加が見られない。

【００２０】

【発明の効果】本発明のセメント強化剤は、セメントペ
ースト、モルタル、コンクリートなどのセメント組成物
の初期流動性の増加、流動性保持時間の延長、凝縮時間
の短縮および強度発現の促進をもたらし、レディーミク
ストコンクリート用の減水剤、流動化剤、高性能ＡＥ減
水剤として、あるいはコンクリート２次製品製造用高性
能減水剤として、また左官、床仕上げ、グラウトなどに
用いるプレミックス製品用の減水剤として有効に使用で
き、土木ならびに建築関係の工事における作業性を著し
く改善するものである。

【００２１】

【実施例】実施例１ 早強セメント１重量部、砂３重量部、水０．４重量部と
ポリオキシアルキレン化合物と無水マレイン酸を必須成
分とする共重合物で、オキシアルキレン基の平均付加モ
ル数が１１、３３（比較品）、６７、８９、１１２（本
発明品）の５種と亜硝酸カルシウムを組み合わせたモル
タルを練り混ぜ、そのフロー値の経時変化と圧縮強度発
現をJIS R 5201に従って試験した。ポリオキシアルキレ
ン化合物と無水マレイン酸を必須成分とする共重合物の
添加量は、セメントに対して重量比で０．４重量％とし
た。亜硝酸カルシウムの添加量は、セメントに対し１重
量％とし、比較例においては０又は１重量％とした。試
験結果を表１に示す。表１から明らかように、オキシア
ルキレン基の重合度を高めたものに可溶性カルシウム塩
を添加した本発明例は、練り上がり直後の流動性が高
く、６０分経過後でも流動性の低下は少ない。しかも初
期強度が格段に高く、強度発現が大幅に促進されてい
る。

【００２２】

【表１】

【００２３】実施例２ 早強セメント１重量部、砂３重量部、水０．４重量部と
ポリオキシアルキレン化合物と無水マレイン酸を必須成
分とする共重合物で、オキシアルキレン基の平均付加モ
ル数が８９のもの（本減水剤）と亜硝酸カルシウムを組
み合わせたモルタルを練り混ぜ、そのフロー値の経時変
化と圧縮強度発現をJIS R 5201に従って試験した。ポリ
オキシアルキレン化合物と無水マレイン酸を必須成分と
する共重合物（本減水剤）の添加量は、セメントに対し
て０．４重量％とし、亜硝酸カルシウム添加量との組合
わせは、セメントに対しておのおの０、０．０６、０．
５、１、２、４、１０重量％とした。この結果を表２に
示した。表２から明らかなように、可溶性カルシウム塩
と本減水剤との使用割合には最適値が存在し、それは可
溶性カルシウム塩／本減水剤＝０．２〜２０の範囲であ
る。

【００２４】

【表２】

【００２５】実施例３ 早強セメント１重量部、砂２重量部、水０．３５重量部
とポリオキシアルキレン化合物と無水マレイン酸を必須
成分とする共重合物でオキシアルキレン基の平均付加モ
ル数が８９のもの（本減水剤）０．００２５重量部と亜
硝酸カルシウム、硝酸カルシウム、蟻酸カルシウムをお
のおの０．０１重量部、ならびに亜硝酸０．００５重量
部と塩化カルシウム０．００５重量部を組み合わせたモ
ルタルを練り混ぜ、そのフロー値の経時変化と圧縮強度
発現をJIS R 5201に従って試験した。試験結果を表３に
示す。表３に示すように、各種の可溶性カルシウム塩を
添加しても流動性の向上と強度発現を大幅に促進する効
果が得られる。

【００２６】

【表３】

【００２７】実施例４ 早強セメント１重量部、砂２重量部、水０．３５重量部
にポリオキシアルキレン化合物と無水マレイン酸を必須
成分とする共重合物でオキシアルキレン基の平均付加モ
ル数が８９のもの（本減水剤）と硝酸カルシウム０．０
１重量部、ならびに本減水剤と組成の異なる市販の減水
剤を硝酸カルシウム０．０１重量部を組合わせたモルタ
ルを練り混ぜ、その練上がりのフロー値と圧縮強度発現
をJIS R5201に従って試験した。それぞれの減水剤の添
加量は、モルタルの練上がりフロー値が２５０±１０mm
となるように決定した。試験結果を表４に示す。表４に
示すように、市販の減水剤と硝酸カルシウムを組み合わ
せた比較例は全て、流動性の経時低下（スランプロス）
が見られる。一方、本発明品ではこのようなスランプロ
スが生ぜず、強度発現も良好である。

【００２８】

【表４】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷村 充 千葉県佐倉市大作２丁目４番２号 秩父小 野田株式会社中央研究所内 (72)発明者 本多 進 東京都大田区南雪谷四丁目７番９号

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一般式(1) ＣＨ₂ ＝ＣＨ−ＣＨ₂ Ｏ−（ＡＯ）_ｎＲ …… (1) （式中、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基で、
   その５０〜１００モル％がオキシエチレン基であり、Ｒ
   は炭素数１〜４のアルキル基、ｎは５１〜２００の整
   数）で示されるポリオキシアルキレン化合物と無水マレ
   イン酸とを必須成分とする共重合物、またはこの共重合
   物の加水分解物、またはこの共重合物の加水分解物の塩
   のうち少なくとも一種からなる減水剤と可溶性カルシウ
   ム塩とからなることを特徴とするセメント強化剤。
2. 【請求項２】 一般式(1) においてｎが６０〜１２０の
   整数であるポリオキシアルキレン化合物を用いた請求項
   １に記載のセメント強化剤。
3. 【請求項３】 減水剤と可溶性カルシウム塩が、重量比
   で可溶性カルシウム塩／減水剤＝０．２〜２０の割合で
   ある請求項１または２に記載のセメント強化剤。
4. 【請求項４】 セメントに対する減水剤の割合が０．０
   ３〜１重量％の割合に上記セメント強化剤を添加してセ
   メント組成物の流動性および凝結、強度発現を制御する
   セメント強化剤の使用方法。