JPH1025143A - セメント混和剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特殊な技術等を必要とせず、材料分離を起こ
すことなくセメント材料の流動化を改善することが可能
なセメント混和剤を提供する。 【解決手段】 下記の（Ａ）成分および（Ｂ）成分を、
重量比で、Ａ／Ｂ＝１／９９〜９９／１の範囲で含有す
るセメント混和剤である。このセメント混和剤は、流動
化剤である前記（Ａ）成分に加え、材料分離抵抗性を有
する前記（Ｂ）成分を含み、かつ形態を粉体としている
ことから、余分な水分の添加を無くすことができるよう
になる。なお、本発明のセメント混和剤において、セメ
ント材料中での分散性を向上させるために、シリカ系微
粉体をドライブレンドで混合してもよい。 （Ａ）粉体状ポリスチレンスルホン酸若しくはその塩。 （Ｂ）粉体状芳香族スルホン酸ホルマリン高縮合物若し
くはその塩。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セメントペース
ト、セメントモルタル、セメントコンクリート等のセメ
ント材料に添加され、その流動性を改善し、かつ材料分
離抵抗性を適宜調節できるセメント混和剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】セメント材料の流動性を改善するセメン
ト混和剤として、流動化剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減
水剤等が開発されている。現在、これらのセメント混和
剤の主成分として、ナフタレンスルホン酸若しくはその
塩、フェノールスルホン酸若しくはその塩、メラミンス
ルホン酸若しくはその塩等の芳香族スルホン酸若しくは
その塩のホルマリン高縮合物またはポリスチレンスルホ
ン酸若しくはその塩等のいずれかを使用しているものが
主流となっている。

【０００３】しかしながら、これらのうち、芳香族スル
ホン酸ホルマリン高縮合物若しくはその塩では、平均分
子量１００００以上の高分子量品の製造が困難であり、
その結果、セメントペーストを減粘して流動性を発現さ
せるため、添加後のセメント材料の材料分離抵抗性を著
しく低下させてしまうという問題がある。

【０００４】この問題を解決するために、このセメント
混和剤を使用したセメントコンクリート中の細骨材率
（粗骨材と細骨材を合わせた全骨材容積中に占める細骨
材容積の百分比）を若干増加することにより材料分離抵
抗性を付与する方法が一般に採られている。また、この
他に、セメント混和剤と有機糊剤を併用添加するという
技術（特開昭５５−７５９５５号公報）も提案されてい
る。

【０００５】しかしながら、前者の方法の場合、セメン
トコンクリート中の細骨材率を増加して流動性を調節す
るため、セメント量等が増加し、コンクリートの材料費
が増加してコスト的に不利になるという問題がある。ま
た、セメント混和剤を誤って多量に添加すると、材料分
離を生じ、セメントコンクリート打設時の充填不備、強
度等の硬化物性の著しい低下を引き起こすおそれがある
ため、メーカー等から派遣された専門技術者の投入が不
可欠となる等、汎用性や経済性に問題がある。そして、
後者の方法の場合には、セメント混和剤と有機糊剤との
相溶性に選択性があり、組み合わせ次第では、要求され
る流動性が得られないという問題がある。

【０００６】他方、ポリスチレンスルホン酸若しくはそ
の塩は、高分子量のものを製造することは可能であり、
前述の材料分離の問題も大分改善される。しかし、ポリ
スチレンスルホン酸若しくはその塩は、粘性を有するた
め、高強度セメントコンクリート等の粘りのあるセメン
トコンクリートでは、流動性発現力が不足する場合があ
る。

【０００７】さらに、ポリスチレンスルホン酸若しくは
その塩と芳香族スルホン酸若しくはその塩とを組み合わ
せて使用するという技術（特開昭６３−１９０７４７号
公報）も提案されているが、これを多量に添加した場合
には、セメント混和剤中の水分により材料分離が生ずる
おそれがある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来の
問題を解決し、特殊な技術等を必要とせず、材料分離を
起こすことなくセメント材料の流動性を改善することが
可能なセメント混和剤の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明のセメント混和剤は、下記の（Ａ）成分およ
び（Ｂ）成分を、重量比で、Ａ／Ｂ＝１／９９〜９９／
１の範囲で含有する。 （Ａ）粉体状ポリスチレンスルホン酸若しくはその塩。 （Ｂ）粉体状芳香族スルホン酸ホルマリン高縮合物若し
くはその塩。

【００１０】すなわち、本発明者らは、前記従来の問題
を解決するために一連の研究を重ねた。その結果、流動
化剤である芳香族スルホン酸ホルマリン高縮合物若しく
はその塩（Ｂ成分）に材料分離抵抗性を有するセメント
混和剤であるポリスチレンスルホン酸若しくはその塩
（Ａ成分）を配合し、かつこれらの形態を粉体にすれ
ば、余分な水の添加をなくすことができるようになり、
この結果、特殊な技術等を必要とせず、材料分離を起こ
すことなくセメント材料の流動化を改善することが可能
となることを見い出し、本発明に到達した。

【００１１】なお、本発明において、「高縮合物」と
は、芳香族スルホン酸とホルマリンの縮合反応を高度に
すすめて、未反応芳香族スルホン酸を８％以下になるま
で縮合したものをいう。

【００１２】本発明のセメント混和剤は、アルカリ性物
質により解砕される繊維状包装材料で包装されているこ
とが好ましい。すなわち、セメント材料中にはアルカリ
性物質が存在するため、この包装材料で本発明のセメン
ト混和剤を包装すれば、包装した状態でセメント材料中
に投入することが可能となり、この結果、計量容器や計
量ポンプ等を用いる必要がなくなる。前記アルカリ性物
質により解砕される繊維状包装材料としては、アルカリ
水解紙が好ましい。これは、セメント材料中ですみやか
に解砕し、また投入前では、充分な強度を有するからで
ある。

【００１３】また、本発明のセメント混和剤において、
（Ａ）成分および（Ｂ）成分がシリカ系微粉体で被覆さ
れていることが好ましい。このようにすると、前記
（Ａ）成分および（Ｂ）成分のセメント材料中での分散
性が向上し、速やかに前記各成分の機能が発揮される。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明のセメント混和剤にかかる
ポリスチレンスルホン酸若しくはその塩（Ａ成分）の製
造方法は、特に限定されない。例えば、硫酸、無水硫
酸、発煙硫酸等のスルホン化剤を用い、常法よりポリス
チレンをスルホン化した後、未反応のポリスチレンを濾
別し、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の水酸化
物または両者の混合物で中和することにより製造でき
る。

【００１５】ポリスチレンスルホン酸若しくはその塩
（Ａ成分）の平均分子量は、１００００〜１０００００
が好適であり、特に好ましくは１００００〜３００００
である。すなわち、１００００未満であると、流動性の
発現不足および材料分離抵抗性の低下のおそれがあり、
逆に、１０００００を超えると、製造が困難となるおそ
れがあり、コスト増加等経済的に好ましくないからであ
る。また、スルホン化率は、通常、７０％以上であり、
好ましくは８０〜９５％である。

【００１６】本発明のセメント混和剤にかかる芳香族ス
ルホン酸ホルマリン高縮合物若しくはその塩（Ｂ成分）
としては、例えば、ナフタレンスルホン酸ホルマリン高
縮合物若しくはその塩、メラミンスルホン酸ホルマリン
高縮合物若しくはその塩、アミノスルホン酸−フェノー
ルスルホン酸ホルマリン高縮合物若しくはその塩等があ
げられ、これらは単独でまたは２種以上混合して用いる
ことができる。

【００１７】これら芳香族スルホン酸ホルマリン高縮合
物若しくはその塩（Ｂ成分）の製造方法は、特に限定さ
れない。例えば、ナフタレン等の芳香族を硫酸等のスル
ホン化剤を用いてスルホン化し、ホルマリン存在下で縮
合後、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物等
で中和することにより製造することができる。

【００１８】芳香族スルホン酸ホルマリン高縮合物若し
くはその塩（Ｂ成分）の平均分子量は３０００〜１００
００の範囲が好ましく、特に好ましくは５０００〜１０
０００の範囲である。また、このＢ成分において、分子
内芳香族環に対するスルホン化率は、通常、７０％以
上、好ましくは８０〜９５％である。

【００１９】先に述べたように、ポリスチレンスルホン
酸若しくはその塩（Ａ成分）および芳香族スルホン酸ホ
ルマリン高縮合物若しくはその塩（Ｂ成分）の形態は、
粉体である必要がある。これらの粉体化の方法は特に限
定されず、例えば、噴霧乾燥、あるいは溶媒沈殿法があ
げられる。粉体の平均粒子径は、通常、０．１μｍ〜５
ｍｍであり、好ましくは１μｍ〜３ｍｍである。

【００２０】本発明において粉末状ポリスチレンスルホ
ン酸若しくはその塩（Ａ成分）と粉末状芳香族スルホン
酸ホルマリン高縮合物若しくはその塩（Ｂ成分）の配合
比率は、重量比で、Ａ／Ｂ＝９９／１〜１／９９の範囲
であり、好ましくは７５／２５〜２５／７５の範囲であ
る。また、本発明のセメント混和剤全体（包装材料を除
く）に対する前記Ａ成分およびＢ成分の合計重量割合
は、通常、３０〜９５重量％であり、好ましくは、５０
〜９０重量％である。

【００２１】本発明のセメント混和剤は、セメント材料
中での溶解性を向上させるためにシリカ系微粉体をドラ
イブレンドで混合し、前記Ａ成分およびＢ成分の粉体表
面を覆うこともできる。この場合の割合は、通常、セメ
ント混和剤全体（包装材料を除く）に対する割合でシリ
カ系微粉体が５〜５０重量％の範囲である。シリカ系微
粉体としては、例えば、シリカフューム、ホワイトカー
ボン、フライアッシュ等があげられ、単独で若しくは２
種以上混合して用いることができる。シリカ系微粉体の
平均粒径は０．０１〜１００μｍのものが適しており、
より好ましくは０．０３〜５０μｍである。

【００２２】本発明のセメント混和剤は、ポリスチレン
スルホン酸若しくはその塩（Ａ成分）と芳香族スルホン
酸ホルマリン高縮合物若しくはその塩（Ｂ成分）を必須
成分として含有するが、上記シリカ系微粉体のほかに、
セメント材料の硬化調整剤、空気連行剤、防錆剤、増粘
剤、消泡剤等のその他の混和剤を適宜配合することもで
きる。

【００２３】さらに、トラックアジテーター中への投入
を容易にすることおよび添加量の管理を数管理とするこ
とを目的として、本発明のセメント混和剤を、セメント
材料中で速やかに解砕される繊維状包装材料で包装する
ことも可能である。

【００２４】この繊維状包装材料としては、先に述べた
ようにアルカリ水解紙が好ましく、例えば、特開平５−
２００７２７号公報に記載のものがあげられる。具体的
には、アルカリ水解紙は、製紙用パルプ繊維とアルカリ
水溶性繊維状バインダーとを混妙して得られる。前記製
紙用パルプ繊維としては、針葉樹材や広葉樹材を原料に
した木材パルプ、ケミグランドパルプ、化学パルプ、非
木材パルプ、古紙パルプ等があげられ、アルカリ水溶性
繊維状バインダーとしては酸型のカルボキシメチルセル
ロース（カルボキシル基置換度：ＤＳ＝０．２〜１．
５）があげられる。また、混妙の割合は、重量比（以下
同じ）で、製紙用パルプ繊維／アルカリ水溶性繊維状バ
インダー＝５０／５０〜９５／５の範囲である。このア
ルカリ水解紙の坪量は、セメント材料中での解砕時間お
よび持ち運び等の強度から２０〜７０ｇ／ｍ² 程度が望
ましい。

【００２５】また、この包装材料の形態としては、袋状
が好ましく、この袋に前記Ａ成分およびＢ成分、必要に
応じ前述の他の成分を充填する。このような袋状の包装
材料を作製するには、まずシート状の包装材料を作製
し、これを接着剤を用いたり、縫合等により袋状に加工
する。また、ヒートシールにより袋製する場合は、シー
ト状の包装材料に、ヒートシール性の高分子を塗布、含
浸、積層またはラミネートすることが好ましい。ヒート
シール性高分子としては、例えば、ポリ酢酸ビニル等の
従来公知のものがあげられる。ヒートシールによる袋製
によれば、工業的生産に有利となる。

【００２６】本発明のセメント混和剤は、セメント１０
０重量部に対し前記Ａ成分およびＢ成分の合計が０．０
５〜１．０重量部となるように、セメント材料に添加し
て使用するのが適当である。すなわち、０．５重量部未
満で配合量が少なすぎると所定の流動性が得られないお
それがあり、これとは逆に、１．０重量部を超え配合量
が多すぎると凝結遅延等により強度発現が著しく遅れて
しまうおそれがあるからである。

【００２７】また、本発明のセメント混和剤は、前記ア
ルカリ性物質で解砕される繊維状包装材料に包装されて
いれば、これをそのままセメント材料中、例えば生コン
車のアジテーター部に投入するだけでよい。この場合、
本発明のセメント混和剤を定量化すれば、パック数で必
要量を計量することができる。

【００２８】

【実施例】つぎに、実施例について比較例と併せて説明
する。 （実施例１）下記表１に示す調合で常法により製造した
ベースコンクリート４０リットルに、下記の表２に示す
割合で配合したセメント混和剤を、セメント１ｋｇに対
し４ｇ（コンクリートのスランプを６ｃｍ増加させるの
に必要な添加量）を添加し、スランプ（ＳＬ１）、スラ
ンプフロー（ＳＦＬ１）、空気量（Ａｉｒ１）を測定し
た。その後、このコンクリート２リットルを、５ｍｍ幅
の篩上に設置した直径１２ｃｍ高さ２０ｃｍの円筒に充
填し、静置状態で５分間に篩を通過するモルタル量を測
定し、下記の式（数１）から分離モルタル率（Ｓｍ１）
を調べた。

【００２９】

【数１】

【００３０】さらに残ったコンクリート（３８リット
ル）にセメント混和剤をセメント１ｋｇに対し３ｇ添加
し、前述と同様に、スランプ（ＳＬ２）、スランプフロ
ー（ＳＦＬ２）、空気量（Ａｉｒ２）および分離モルタ
ル率（Ｓｍ２）の試験を行った。これらの試験結果を下
記の表３に示す。なお、セメント混和剤は、針葉樹晒パ
ルプとカルボキシメチルセルロース（ＤＳ＝０．４）か
らなるセメント材料中で速やかに解砕される繊維包装袋
（アルカリ解砕紙パック）で包装したものを用いた。ま
た、スランプ、スランプフローおよび空気量の測定は、
下記に示す方法により行った。

【００３１】（スランプ）ＪＩＳ Ａ １１０１「コン
クリートのスランプ試験方法」に準じて行った。 （スランプフロー）ＪＩＳ Ａ １１０１「コンクリー
トのスランプ試験方法」に準じ、スランプコーンを引き
上げた後のコンクリートの広がり幅を測定した。

【００３２】（空気量）ＪＩＳ Ａ １１２８［まだ固
まらないコンクリートの空気量の圧力による試験方法に
準じて行った。

【００３３】（実施例２〜５、７〜８、比較例１、３）
セメント混和剤を下記の表２に記載のものに変えた以外
は、実施例１と同様にしてコンクリートを調製し、同様
の試験を行った。その結果を、下記の表３に示す。

【００３４】（実施例６）セメント混和剤をアルカリ解
砕紙パックで包装せず、粉体のまま添加した以外は、実
施例１と同様にしてコンクリートを調製し、同様の試験
を行った。結果を下記の表３に示す。

【００３５】（比較例２）セメント混和剤として下記の
表２に記載のものを使用し、添加量をセメント１ｋｇに
対し１回目１３リットル、２回目１０リットルとした以
外は実施例１と同様に試験を行った。その結果を下記の
表３に示す。

【００３６】なお、下記の表２中の略語等は、つぎのと
おりである。 （ＮＳＦ）ナフタレンスルホン酸Ｎａホルマリン高縮合
物、Ｍｗ：６８００、スルホン化率９２％、粉体平均粒
子径４３μｍ。

【００３７】（ＰＳＳ）ポリスチレンスルホン酸Ｎａ、
Ｍｗ：１３０００、スルホン化率９３％、粉体平均粒子
径４８μｍ。

【００３８】（ＡＰＳＦ）アミノフェノールスルホン酸
Ｎａホルマリン高縮合物、Ｍｗ：５６００、スルホン化
度９０％、粉体平均粒子径５１μｍ。

【００３９】（ＭＳＦ）メラミンスルホン酸Ｎａホルマ
リン高縮合物、Ｍｗ；４７００、スルホン化度９４％、
粉体平均粒子径５０μｍ。

【００４０】（シリカフューム）ユニオン化成社製：Ｅ
ＦＡＣＯ ＳＩＬＩＣＡ。 （ＭＣ）メチルセルロース、信越化学社製、メトローズ
ＳＭ４０００。

【００４１】アルカリ解砕紙パック；ＣＭＣ−Ｈ（ＤＳ
＝０．４）／ＮＢＫＰパルプ＝２０／８０を混抄（坪量
４０ｇ／m2）して、ヒートシール剤を用いて袋状に加工
したもの。

【００４２】

【表１】

【００４３】

【表２】

【００４４】

【表３】

【００４５】上記表３から、本発明のセメント混和剤を
用いた実施例では、スランプ、スランプフローおよび空
気量が適正な範囲であり、流動性が改善され、また分離
モルタル率が低く、材料分離が生じなかったことがわか
る。特に、セメント混和剤の添加量を、通常の添加量の
倍としても材料分離が生じなかった。

【００４６】これに対し、比較例１では、ポリスチレン
スルホン酸塩（Ａ成分）を使用していないため、分離モ
ルタル率（Ｓｍ２）が高かった。比較例２では、粉体状
ではなく、液状のセメント混和剤を用いたため、材料分
離抵抗が劣り、分離モルタル率（Ｓｍ２）が高かった。
比較例３では、ポリスチレンスルホン酸塩（Ａ成分）に
代えて、メチルセルロースを使用したが、流動性の発現
が劣っていた。

【００４７】

【発明の効果】以上のように、本発明のセメント混和剤
は、材料分離を生じることなくセメント材料の流動性を
改善することが可能なものであり、また、その使用にあ
たって特殊な技術を必要としない。したがって、本発明
のセメント混和剤の使用により、投入技術専門家によら
ず一般の作業員により、簡単にセメント材料の流動化が
実施でき、この結果、セメント材料調製の効率が向上す
るようになり、コスト的にも有利となる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記の（Ａ）成分および（Ｂ）成分を、
   重量比で、Ａ／Ｂ＝１／９９〜９９／１の範囲で含有す
   るセメント混和剤。 （Ａ）粉体状ポリスチレンスルホン酸若しくはその塩。 （Ｂ）粉体状芳香族スルホン酸ホルマリン高縮合物若し
   くはその塩。
2. 【請求項２】 アルカリ性物質により解砕される繊維状
   包装材料で包装されている請求項１記載のセメント混和
   剤。
3. 【請求項３】 アルカリ性物質により解砕される繊維状
   包装材料が、アルカリ水解紙である請求項２記載のセメ
   ント混和剤。
4. 【請求項４】 （Ａ）成分および（Ｂ）成分がシリカ系
   微粉体で被覆されている請求項１〜３のいずれか一項に
   記載のセメント混和剤。