JPH1025144A - セメント添加剤 - Google Patents

セメント添加剤

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JPH1025144A
JPH1025144A JP8963197A JP8963197A JPH1025144A JP H1025144 A JPH1025144 A JP H1025144A JP 8963197 A JP8963197 A JP 8963197A JP 8963197 A JP8963197 A JP 8963197A JP H1025144 A JPH1025144 A JP H1025144A
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JP
Japan
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cement
carboxylated
solid content
polysaccharides
polysaccharide
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JP8963197A
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English (en)
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Hisashi Sakaitani
ひさし 堺谷
Masabumi Jinpo
正文 神宝
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Original Assignee
Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/24Macromolecular compounds
    • C04B24/38Polysaccharides or derivatives thereof
    • C04B24/383Cellulose or derivatives thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2103/00Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/30Water reducers, plasticisers, air-entrainers, flow improvers
    • C04B2103/302Water reducers
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い減水性と、流動性を付与するセメント添
加剤及びその製造方法を提供すること。 【解決手段】 グルコピラノース環を有する多糖類を酸
化することにより、得られたカルボキシル化多糖類をセ
メント添加剤として使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、セメント添加剤及
びその製造方法に関し、より具体的には、セメントペー
スト、モルタル、コンクリート等のセメント配合物にお
いて、セメント粒子の分散性を向上せしめてセメント配
合物の流動性を高めることにより、セメント配合物に良
好な作業性と十分な硬化物強度を付与することを特徴と
するセメント添加剤及びその製造方法に関する。本発明
のカルボキシル化多糖類は、水硬化性のセメント類を組
成とするセメントペースト、モルタル、グラウト及び各
種コンクリートやコンクリート二次製品等に添加され
る。
【0002】
【従来の技術】コンクリート中の単位水量を減らして、
かつその長時間流動性と硬化物耐久性を向上させる目的
で、リグニンスルフォン酸系、アミノスルフォン酸系、
ポリカルボン酸系等のセメント添加剤が使用されてい
る。しかし、リグニンスルフォン酸系は、コンクリート
の硬化遅延や硬化物強度が低下する等の問題点がある。
ナフタレンスルフォン酸系は、空気量の減少や流動性の
極端な経時的低下、いわゆるスランプロスを引き起こす
等の問題点がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、高い
減水性を持ったセメント添加剤及びその製造方法を提供
することである。本発明のもう一つの課題は、コンクリ
ートと混和することによって高い流動性を付与する剤を
提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明のセメント添加剤
は、グルコピラノース環を有する多糖類を原料として用
いて、これを酸化剤により酸化して得られるカルボキシ
ル化多糖類からなるセメント添加剤であって、カルボキ
シル基を固形分基準で1ミリモル/g含有するカルボキシ
ル化多糖類からなるセメント添加剤である。本発明のセ
メント添加剤は、次の一般式で表わされるカルボキシル
化された単位を必須構造単位として有する。
【化2】 〔式中、AはCH2 OX又はCOOXを、Xは水素、M
又は(C2 H4 O)nRを、Rは水素又は低級アルキル基
を、Mは水素、アルカリ金属イオン、アンモニウムイオ
ン又は1/2当量のアルカリ土類金属イオンを、nは1〜10
0の整数を表わす。〕
【0005】本発明で原料として使用されるグルコピラ
ノース環を有する多糖類には、澱粉、(ヘミ)セルロー
ス、イヌリン、デキストラン、デキストリン、アルギン
酸、キシランが含まれ、中でも澱粉、(ヘミ)セルロー
ス、イヌリンが好ましく、澱粉が特に好ましい。澱粉と
しては、トウモロコシ澱粉、馬鈴薯澱粉、タピオカ澱
粉、小麦澱粉、甘薯澱粉、米澱粉が挙げられ、入手の容
易さからトウモロコシ澱粉及びタピオカ澱粉が特に好ま
しい。これら澱粉を物理的化学的処理により水溶性を増
加させた、溶性澱粉も好ましい。部分的酸化、部分的加
水分解、カルボン酸エステル化、炭酸エステル化、エー
テル化等の化学的変性をさせたものも用いることができ
る。本発明で好ましいカルボキシル化多糖類は、上記一
般式において、AがCH2 OH又はCOOX、Xが水
素、M又は(C2 H4 O)nCH3(nは4〜18)、Mが
水素又はアルカリ金属イオンの構造単位を有するもので
ある。本発明でより好ましいカルボキシル化多糖類は、
上記一般式において、AがCOOX、Xが水素、M又は
(C2 H4 O)nCH3(nは4〜18)、Mが水素又はア
ルカリ金属イオンの構造単位を有するものである。本発
明で使用される酸化剤には、塩素、二酸化塩素、亜塩素
酸、次亜塩素酸、次亜臭素酸もしくはそれらの塩等のハ
ロゲン化合物、クロム酸、過マンガン酸塩、又は、過酸
化水素もしくは、過カルボン酸等の過酸化物がある。さ
らに、二段階で酸化を行なう方法として、タリウム塩、
四酢酸鉛、塩化銅、水酸化銅、過硫酸、過ヨウ素酸又は
それらの塩と、前記ハロゲン化合物、過酸化水素又は硝
酸との逐次的組合わせがある。
【0006】多糖類の酸化剤による酸化は、用いる酸化
剤によって適当な方法で反応させれば良く、例えば酸化
剤として次亜塩素酸や塩素等のハロゲン化合物を使用す
る場合には、5 〜60℃好ましくは、20〜45℃、pH1〜
10好ましくはpH8〜9にて1〜6時間反応させること
により、カルボキシル化多糖類が得られる。過酸化水素
を使用する場合には、白金、パラジウム、ルテニウムな
どの8族金属の化合物、第一もしくは第二鉄塩、第一も
しくは第二銅塩、又は、ヘテロポリ酸もしくはその塩等
の触媒を添加する。
【0007】酸化の程度は、原料とする多糖類を完全に
前記一般式で示されるカルボキシル化された単位からな
る構造にまで酸化する必要は必ずしもなく、未反応のグ
ルコピラノース単位が含まれることは差し支えない。多
糖類を構成するグルコピラノース環の数%がカルボキシ
ル化された、製紙工業における糊剤又は表面処理剤とし
て使用されている酸化澱粉もセメント分散作用は一応認
められる。しかし、このような酸化澱粉は、セメント分
散作用を発揮させる作用が十分でなく、また冷水に対す
る溶解性が低い。
【0008】セメント添加剤として良好な効果を発揮さ
せるカルボキシル化多糖類は、カルボキシル化多糖類中
にカルボキシル基を固形分基準で1ミリモル/g(固形
分)以上含有するものであり、2ミリモル/g(固形分)
以上含有するものが好ましく、4ミリモル/g(固形分)
〜11ミリモル/g(固形分)含有するものがさらに好まし
い。カルボキシル基を4ミリモル/g(固形分)〜11ミリ
モル/g(固形分)含有するカルボキシル化多糖類は、セ
メント分散作用及び水溶性が高いので、セメント添加剤
として好適に使用できる。
【0009】原料として使用されるグルコピラノース環
を有する多糖類に対する酸化剤の使用量は、カルボキシ
ル化多糖類中のカルボキシル基含有量が前記割合に達す
るようにすれば良い。一般に、酸化剤の使用量が増す
と、カルボキシル化多糖類中のカルボキシル基含有量が
増す。酸化により得られたカルボキシル化多糖類は、濃
縮して水溶液状製品とすることができる。また、低級ア
ルコールや低級ケトン等の水溶性有機溶媒で沈澱化させ
て固体状製品とすることもできる。
【0010】本発明のカルボキシル化多糖類中のカルボ
キシル化された単位は分子内で任意の位置にあってよ
く、カルボキシル化された単位の他に、未反応のグルコ
ピラノース環単位、2、3位がケトール化された単位、
又は、アルデヒド化された単位が、いかなる順序で含ま
れていても差し支えない。本発明のカルボキシル化多糖
類中の分子量は一般に原料の多糖類より低くなるが、セ
メント分散作用の点から、重量平均分子量が300 〜10,0
00のものが好ましく、500 〜6,000 のものがさらに好ま
しい。重量平均分子量は、ShodexOHpakSB-G/ShodexOHpa
kSB-806MHQ/ShodexOHpakSB-803HQを組合わせカラムとす
るGPCにおけるRIチャートからポリサッカライドを
標品として求められる。本発明のカルボキシル化多糖類
の配合量は、通常、固形分としてセメントの0.05〜3 wt
%、好ましくは0.2〜2wt%である。本発明のカルボキシル
化多糖類は、AE剤、AE減水剤、高性能減水剤、流動
化剤、増粘剤、起泡剤、発泡剤、消泡剤、防水剤、防錆
剤、収縮低減剤等に例示される他種のセメント添加剤や
珪砂、フライアッシュ、高炉スラグ、シリカヒューム等
に例示されるセメント添加材と併用することができる。
【0011】
【実施例】以下、実施例により詳しく説明する。
【0012】実施例1 攪拌機、温度計、コンデンサー及びpH電極を備えた10
L容六ツ口パイレックスフラスコ中、馬鈴薯澱粉400g(
乾燥量) を水に懸濁させ、水酸化ナトリウム水溶液でp
Hを9に調整した。温度を30〜40℃に、pHを水酸化ナ
トリウム水溶液で7〜9に維持しながら、有効塩素濃度
6%の次亜塩素酸ナトリウム水溶液5.8kgを攪拌しなが
ら添加した。さらに4時間攪拌後、未反応塩素に相当す
る量の亜硫酸ナトリウムを加えた。これを2倍容量のエ
タノールに攪拌しながら加え、上澄み液を捨て、残った
沈澱を水に再溶解し、エタノールを加える沈澱化操作を
4回繰り返し行なった後、残った沈澱を凍結乾燥してカ
ルボキシル化澱粉を得た。得られたカルボキシル化澱粉
を水に溶解し、H型カチオン交換樹脂で処理して酸型に
した後、水酸化ナトリウム水溶液で滴定したところ、カ
ルボキシル基含有量は4.2ミリモル/gであった。また、
カルボキシル化澱粉をNaCl 0.3M 、NaH2PO4 0.1M、KH2P
O4 0.33Mを含む水に溶解し、ShodexOHpakSB-G/ShodexOH
pakSB-806MHQ/ShodexOHpakSB-803HQの組合わせをカラム
とするGPCによるRIチャート上の重量平均分子量を
ポリサッカライドを標品として求めると、2,000 だっ
た。さらに、13C−NMR、IRによって解析したとこ
ろ、生成物は、原料ポテト澱粉のグルコピラノース構造
の6位の一級アルコ−ルはほとんど反応しておらず、
2、3位の二級アルコ−ルのほぼ41%がカルボキシル基
に酸化された構造からなるカルボキシ化澱粉であった。
【0013】上記の如く得られたカルボキシル化澱粉を
20℃で、セメントに対し1.0 wt%添加して表1に示され
ている配合によりコンクリート組成物を調製し、50L パ
ン型強制ミキサーにあわせて投入した後、合計90秒間練
り混ぜを行い、コンクリートを調製した。水は水道水、
セメントは秩父小野田(株)製、三菱マテリアル(株)
製、及び住友大阪セメント(株)製の等量混合物の普通
ポルトランドセメントを、細骨剤は大井川水系陸砂(比
重2.60)を、粗骨剤は青梅産硬質砕石(比重2.65、最大
粒径20mm)を使用して得られたコンクリートにつき、練
り上がり直後のスランプ値をJIS A 1101に準じて、空気
量をJIS A 1118に準じて測定した。結果を表2に示す。
スランプ値から、セメント配合物の流動性が高められた
ことがわかった。練り上がり1時間後のスランプロスは
小さかった。
【0014】実施例2 攪拌機及び温度計を備えた3Lビーカーに、トウモロコ
シ澱粉230g(乾燥量200g)、並びに、冷水80
g、バナジン酸アンモニウム1.6g及び濃硫酸288
gの混合液を各々1/3量ずつ加え、スパチュラで混合
して褐色の固い飴状物を得た。冷却し、10℃に冷却し
た70%硝酸249gを加え、攪拌翼で混合して、柔ら
かい飴状物とし、15℃にて亜硝酸ナトリウム粉末12
gを加え、攪拌混合した。徐々に白っぽく膨張し、発熱
してきたので、水浴に浸けて徐熱を開始した。亜硝酸ナ
トリウム添加40分後、赤褐色の気体を発し、緑色の粘
性の飴状〜泡状物となった。温度を28〜32℃に保っ
た。亜硝酸ナトリウム添加100分後、褐色の気体の発
生が続き、緑色の柔らかい泡状物となった。亜硝酸ナト
リウム添加280分後、氷水浴に浸け、冷却したエタノ
ール1300mlを加えると、緑白色の固体が析出し
た。緑色の濾液から濾別した固体を、300gの水に再
溶解し、8N水酸化ナトリウム水溶液でpH8.1、約
950mlの水溶液とし、冷却したエタノール2000
mlを加えると、緑白色の固体が析出した。濾別したし
た固体490gを水に再溶解し、中和・再結晶操作を繰
り返して生成物を得た。
【0015】得られた生成物の一部を秤量後、水に溶解
し、H型イオン交換樹脂で酸型にした後、1/20Nの
水酸化ナトリウム溶液で滴定したところ、生成物のカル
ボキシル基の含有量は、6.1ミリ等量/gであった。
また、GPC測定による重量平均分子量は、4,500
であった。さらに、13C−NMR、IRによって解析し
たところ、生成物は、原料トウモロコシ澱粉のグルコピ
ラノース構造の6位の一級アルコールのほぼ100%が
カルボキシル基に、また、2、3位の二級アルコールの
ほぼ14%がカルボキシル基に酸化された構造からなる
カルボキシ化澱粉であった。上記の如く得られたカルボ
キシル化澱粉を、2.0wt%用いた他は、実施例1と
同様にしてコンクリートを練り、スランプ値と空気量を
測定した。結果を表2に示す。スランプ値から、セメン
ト配合物の流動性が高められたことが分かった。練り上
がり1時間後のスランプロスは小さかった。
【0016】比較例1 添加剤を添加しないで実施例1と同様の操作を繰り返し
た。結果を表2に示す。
【0017】
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、セメントペースト、モ
ルタル、コンクリート等のセメント配合物において、セ
メント粒子の分散性を向上せしめてセメント配合物の流
動性を高めることにより、単位水量を減らしてもセメン
ト配合物に良好な作業性を付与することを特徴とするセ
メント添加剤が提供される。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 グルコピラノース環を有する多糖類を酸
    化剤により酸化して得られる、カルボキシル基を固形分
    基準で1ミリモル/g( 固形分) 以上含有するカルボキシ
    ル化多糖類からなるセメント添加剤。
  2. 【請求項2】 カルボキシル化多糖類が下記の一般式で
    表される構造からなる請求項1記載のセメント添加剤。 【化1】 〔式中、AはCH2 OX又はCOOXを、Xは水素、M
    又は(C2 H4 O)nRを、Rは水素又は低級アルキル基
    を、Mは水素、アルカリ金属イオン、アンモニウムイオ
    ン又は1/2当量のアルカリ土類金属イオンを、nは1〜10
    0の整数を表わす。〕
  3. 【請求項3】 カルボキシル化多糖類がカルボキシル化
    澱粉である請求項1記載のセメント添加剤。
  4. 【請求項4】 カルボキシル化多糖類がカルボキシル基
    を固形分基準で 4ミリモル/g( 固形分)〜11ミリモル/g
    ( 固形分) 含有するものである請求項1記載のセメント
    添加剤。
JP8963197A 1996-04-08 1997-04-08 セメント添加剤 Pending JPH1025144A (ja)

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JP8-85147 1996-04-08
JP8514796 1996-04-08
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100417345B1 (ko) * 2002-08-26 2004-02-05 엠앤에스인더스트리(주) 콘크리트 보수 보강용 카르복시 메틸 폴리사카라이드 혼입수지 몰탈 조성물
JP2013504515A (ja) * 2009-09-30 2013-02-07 ウェヤーハウザー・エヌアール・カンパニー 内部硬化性セメント質材料本出願は、米国特許法(35u.s.c.)119条に基づき、2009年9月30日に出願した米国仮出願第61/247,460号に基づく優先権を主張する。
US9376648B2 (en) 2008-04-07 2016-06-28 The Procter & Gamble Company Foam manipulation compositions containing fine particles

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100417345B1 (ko) * 2002-08-26 2004-02-05 엠앤에스인더스트리(주) 콘크리트 보수 보강용 카르복시 메틸 폴리사카라이드 혼입수지 몰탈 조성물
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