JPS5997562A - セメント収縮低減剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はセメント収縮低減剤に関する。

従来、セメント・モルタルおよびコンクリート（以下、
セメント組成物と称する。）の重大な欠点の一つとして
乾燥ひび割れが発生し易いことがある。これはセメント
の乾燥収縮が大きいことに起因している。そのため、セ
メント組成物の乾燥収縮を低減することが望まれている
。

セメント組成物の乾燥収縮の低減を図るためには、セメ
ント組成物中にアクリルラテックス、合成ゴムラテック
スなどのラテックスを混入させる方法が行われているが
、ごの場合、比較的高価なラテックスを多量（例えば、
セメントに対し２０〜３０重量％程度）に混入する必要
があるので、経済上好ましくないばかりか、セメント組
成物の強度が大幅に低下するという致命的欠陥が生ずる
。さラニ、ラテックスを多量に混入することによってセ
メント組成物の不燃性が損なわれるという重大な欠陥も
生ずる。

また近年、無機系膨張性混和材（例えば、カルシューム
スルホアルミネート系の膨張性混和材）が開発されるに
至ったものの本質的な乾燥収縮低減には十分なものでは
ない。

かかる状況下で、５発明者らは前述したような欠点を持
たないセメント収縮低減剤につき鋭意検削した結果、本
発明に到達した。

すなわち、本発明は一般式（１） （） ％式％（１） （） （式中、Ｒは炭素数１〜７のアルキル基又はシ’）ロア
）Ｉｉキル基、Δは炭素数１〜３のアルキレン基、Ｒ′
は炭素数１〜５のアルキル基であり、ＲとＲ′とのアル
キル基の全炭素数は１〜７、ａおよびｂは０又は１の数
、Ｃはｌ又は２の数であり、ａ＋ｂ＋ｃは２の数、ｄは
１又は２の数、Ｍは水素、アルカリ金属、）′ルカリ土
類金属、アンモニウムのイオンをボす。）で示される化
合物からなるセメント収縮低減剤である。

本発明の一般式（１）の化合物は、第１級または第２級
の全炭素数１〜７の脂肪族アミンまたはシクロアルキル
アミンにモノハロ酢酸をアルカリ存在下で付加させると
か、アクリル酸やメタクリル酸〔以下（メタ）アクリル
酸という。〕のエステルを付加させた後、アルカリ存在
下で加水分解するなどの方法により容易に得られる。炭
素数１〜７の脂肪族アミンの例としては、メチルアミン
、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ペン
チルアミン、ヘキシルアミン、ジメチルアミン、ジエチ
ルアミン、ジプロピルアミン、メチルエチルアミン、メ
チルプロピルアミン、メチルペンチルアミン、エチルプ
ロピルアミン、エチルブチルアミンなどが挙げられ、シ
クロアルキルアミンの例としては、シクロペンチルアミ
ン、シクロヘキシルアミン、メチルシクロヘキシルアミ
ンなどが挙げられる。

これらアミン類と反応させる両性化剤としては、例えば
モノクロル酢酸、モノクロル酢酸ソーダ、モノクロル酢
酸メチル、モノクロル酢酸エチル、モノブロム酢酸、モ
ノブロム酢酸ソーダなどのモノハロ酢酸やその塩ならび
にエステル類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、
アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸
メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、
メタクリル酸ゾチルなどの（メタ）アクリル酸エステル
類や、その他クロトン酸メチル、クロトン酸エチル、り
目トン酸プロピル、クロトン酸フ゛チル等鍾々のものを
挙げることができる。

本発明の　般式（１）の化合物は酸の形でも使用され得
るが、リチウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ
金属、カルシウム、マグネシウムのようなアルカリ土類
金属、アンモニア、モノエタノールアミン、トリエタノ
ールアミンのようなアミン類などの塩として用いること
が好ましい。

一般式（１）の化合物を以下に具体的に示す。

ＣＨ：］ＮＨＣＨ２Ｃ０ＯＨ，ＣＨ３ＮＨＣＨ２ＣＯＯ
Ｎａ　、、ＣＨ３Ｎ　（ＣＨ２ＣＯＯＮａ　）２、Ｃ２
Ｈ５ＮＨＣＨ２ＣＯＯＮＨ４、Ｃ２Ｈ５Ｎ（ＣＨ２ＣＯ
Ｃｌ）２Ｃａ　、Ｃ４Ｈ（ｌＮＨｃＨ２ｃ。

ＯＮａ　、Ｃ４ＨＱＮ　（ＣＨ２ＣＯＯＮａ　）２、ｃ
６Ｊ（＊３ＮＨＣＨ２ＣＯＯＮａ、＠ＮＨＣＨ２Ｃｏ。

Ｎａ　、ＣＨ３ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＯＯＮａ　、Ｃ２Ｈ
３ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＯＯＮａ　、、Ｃ３Ｈ？ＮＨＣＨ
２ＣＨ２ＣＯＯＮａ　、　　Ｃ４Ｈ９ＮＨＣＨ２ＣＨ２
ＣＯＯＮａ　、、Ｃ５Ｈ１１ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＯＯＮ
ａ　、ｃａ　Ｈ１３ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＯＯＮａ　。

＠ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＯＯＮａ　。

ＣＨ３Ｎｆ（ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）ＣＯＯＮａ　。

Ｃ２Ｈ３ＮＨＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３ン　ＣＯＯＮａ。

Ｃ５Ｈ７ＮＨＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）ＣＯＯＮａ　。

Ｃ４ＨＱＮＨＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）ＣＯＯＮａ　。

Ｃ２Ｈ３ＮＨＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）ＣＯＯＮａ　。

ｅＮＨＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）ＣＯＯＮａなど種々のもの
が挙げられる。

一般式（１）で未される化合物のうちで、ＲとＲ’、！
＝（７）アルキル基の全炭素数１〜７のものがセメント
収縮低減剤として使用可能である。そして、ａが１、ｂ
が０で示される化合物がセメント収縮低減効果の上で好
ましく、さらにＲの炭素数が３〜５の範囲内に・＋１す
、かっａが工、ｂが０で示される化合物がセメント収縮
低減効果の点でより好ましい。この場合、Ｒの炭素数が
７を超えると、セメント組成物の強度を低下させるとと
もに、同時に収縮低減Ａノ果をも低下させることとなっ
て好ましくない。また、一般式（１）中のＡは炭素数１
〜３のアルキレン基がよく、さらには炭素数２のアルキ
レン基であることがより好ましい。炭素数１のアルキレ
ン基の場合にはセメント収縮低減効果が若干低くなり、
炭素数３のアルキレン基の場合にはセメント収縮低減効
果は増加するもののセメント組成物の強度を若干低下さ
せる仰向がある。

本発明は一般式（１）で示される化合物の１種、又は２
種以上の混合物を必須成分として用いることで優れたセ
メント収縮低減効果が得られるが、コレにフッソ系界面
活性剤または／およびシリコーン系界面７Ｊ□Ｉ１１．
刑を併用すると相乗効果によって収ｔｉ？　ｔｒｉ減ｖ
ｌ果が−・層間上し非常に好ましいものとなる。併用す
るフッソ系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤として
は、カチオン型、ノニオン型、アニオン型のものがあり
、これらいずれのものも使用できるが、カチオン型、ノ
ニオン型のものがセメント収縮低減効果の点で好ましく
、さらにノニオン型のものがより好ましい。また、ファ
ン系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤のうち、シリ
コーン系界面活性剤の方が収縮低減効果の点でより好ま
しい。

本発明に用いられるフッソ系界面活性剤は一瞬に市販さ
れているもが使用できる。カチオン型フッソ系界面活性
剤の代表的な例としては、炭素数５〜１８のパーフルオ
ロアルキルとカチオン性親水性基（例えば、第４級アン
モニウム塩基など）、含有化合物がある。これには、住
友スリーエムー社製のフロラードＦＣ−１３４、大日本
インキ化学−社製のメガファックＦ−１５０などが挙げ
られ、その他旭硝子側社製のサーフロンＳ　−１２１、
ネオス■社製のスタージェント３００、東北肥料（樽社
製のエフトップＥＦ−１２３Ｂ、エフトップＥＦ−１３
２などが挙げられ、いずれも使用できる。ノニオン型フ
ッソ系界面活性剤の代表的な例としては、炭素数５〜１
８のパーフルオロアルキルとノニオン性親水性基（例え
ば、エチレンオキシド付加物など）含有化合物がある。

これには、住友スリーエムー社製のフロラードＦＣ−１
７０ｃ　　、大日本インキ化学側社製のメガファソクＩ
；−−１４２０、Ｆ　−１４４０、Ｆ　−１７１、Ｆ　
−１７７、旭硝子−社製のサーフロンＳ−１４１、ネオ
ス■社製のズタージェント２００．２５１　。

東北肥料−社製のエフトップＥＦ−１２１、ＥＦ−１２
２八、ＥＦ−１２２８、Ｅｌ’−１２２ｃ　　、　ＥＦ
−１２２Ａ３などが挙げられる。アニオン型フッソ系界
面活性剤の代表的な例としては、炭素数５〜１８のパー
フルオロアルキルとアニオン性親水性基（例えば、スル
ホン酸基、カルボン酸基、リン酸エステル基など）含有
化合物がある。これには、住友スリーエム側社製のフロ
ラードＦＣ−９５、ＦＣ−９８、ＦＣ−１２６、ＦＣ−
１２８、大日本インキ化学−社製のメガファノクＦ−１
１０、Ｆ　−１１３、Ｆ−１２０、Ｆ−８１２、Ｆ−１
９１、旭硝子−社製の号−フロンＳ−１１１、Ｓ−１１
２、Ｓ−１１３、ネオス■社製のスタージエンｌ−１０
０゜１５０、東北肥料■社製のエフトップ　ＥＦ−−１
０２、ＥＦ−１０３、ＥＦ−１１２、ＥＦ−１２３Ａ　
　Ｘ’ＥＦ−１２３Ｂなどが挙げられる。その他、カチ
オン型、アニオン型、ノニオン型のフッソ系界面活性剤
として、ダイキン工業■、関東電化■、Ｄｕ　Ｐｏｎｔ
　％　ＩＣＩ　、、　ｔｌｏｅｃｈｓｔｃｒＢＡ−ｃＥ
ｘｃｔ　　＠社からも市販され、これらも本発明のフッ
ソ系界面活性剤として使用できる。

また、本発明に用いられるシリコーン系界面活性剤とは
、ポリシロキサンを疎水基とし、これにカチオン型親水
性基（例えば、第４アンモニウム塩基）、ノニオン型親
水性基（例えば、アルキレンオキシド付加物など）、ア
ニオン型親水性基（例えば、硫酸エステル塩、リン酸エ
ステル塩、カルボン酸塩など）を有する化合物である。

日本では、トーμ・シリコーン側、信越シリコーン■、
東芝シリコーン■などから各種のものが市販されており
、本発明ではこれら種々のものを用いることができる。

本発明のセメント収縮低減剤の使用量は、一般式（１）
で示される化合物のアルキル基の炭素数、アルキレン邦
、出炭素数によっても異なるが通常セメントに夕ｊしζ
０．５〜１０重量％である。使用量が０．５重量％未〆
１′Ｉｌｊ　ｃは収縮低減効果が少なく、一方、１０重
量％を超パーんとセメント組成物の強度が無添加のもの
と比・１１１スして約２／３以下となって、実用性にお
い′ζ充分゛ζない。また、一般式（１）で示される化
合物と、フッソ系界面活性剤または／およびシリコーン
系界面活性剤とを併用する場合には相乗効果により収縮
低減効果が増大する。これらの界面活性剤を併用する場
合には各化合物の添加量は、一般式（１）で示される化
合物はセメントに列して０．３〜１０重量％、フッソ系
界面活性剤はセメント小量に対して５０〜５００　ｐｐ
ｍ　、シリコーン系界面活ｆ’ｌ　’ｆＰＪはセメント
に対して０．０５〜１重量％である。

本発明のＬ・メント収縮低減剤の添加手段は、普通−・
７１＞に１１われ°Ｃいるセメント混和剤の場合と同し
であり、例えば混練水に予め適量のセメント収ｔｉ’ｒ
ｉ低減刑（混和しておくが、あるいはセメント、骨材、
水からなる混合物の混練時に適量のセメント収縮低減剤
を添加するなどの手段を採用することができる。

本発明のセメント収縮低減剤は使用に当たって他の成分
（任意成分）と併用することができる。

このような任意成分としては、塩化カルシウム、塩化ナ
トリウムなどの金属塩化物、硫酸ナトリウムなどの金属
硫酸塩、トリエタノールアミンなどの有機アミン等公知
のセメント硬化促進剤、アルコール類、糖類、澱粉、グ
リセリン、ポリリン酸ソーダなどの公知のセメント硬化
遅延剤、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カルシウムなどの公
知の鉄筋防錆剤、リグニンスルホン酸、オキシカルホン
酸、ナフタリンスルホン酸ホルマリン縮合物、メラミン
スルホン酸ホルマリン縮合物など公知のセメント分散剤
、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセル
ロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチ
ル澱粉、リン酸化澱粉などの公知のセメント用糊剤など
種々のものが挙げられる。

本発明のセメント収縮低減剤を添加したモルタルまたは
コンクリートの施工法は、従来と同じ方法でよく、コテ
塗り、型枠への充填、吹き付は塗り、コーキングガンに
よる注入などの方法を取りｉ：ｌる。また、養生法とし
ては気乾養生、湿空養生、水中養生、加熱促進養生（蒸
気養生、オートクレーブ養生など）のいずれの方法でも
よく、又これら各方法を４Ｍ用し、でもよい。

本発明のセメント収縮低減剤をセメントに対して添加し
た場合には、無添加の場合と比較して大幅な乾燥収縮低
減が図られる。また、セメント組成物の不燃性を損なう
ことも少なく、さらには、高添加量（例えば数％程度）
においてもセメント組成物の大幅な強度低下を来すこと
がない。

以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれ
に限定されるものではない。

実施例１ 本発明の一般式（１）で示される各種化合物を、セメン
トに対して４Ｍ量％添加のもの、無添加のもの、および
アルキル基ＲとＲ′との全炭素数が８および１２の類似
化合物をセメントに対して４重量％添加したものについ
てＪＩＳ　Ａ１１２９のダイヤルゲージ法にて収縮試験
を、ＪＩＳ　Ｒ５２０１により強度を測定し、表−１の
結果を得た。

なお、本収縮試験に用いたモルタルの水／セメント比は
６５％、砂／セメント比は２００％である。

また、養生は水中養生１週間後さらに温度２０”ｃ、相
対湿度５０％の雰囲気下に所定の期間放置して行った。

本頁以下余白 表−１ 実施例２ 実施例１における本発明のセメント収縮低減剤阻４につ
いて、セメントに対する添加量を０．１〜２０重量％の
範囲で変えたものについて、実施例１と同様の方法にて
試験を行った。本試験で得られた結果を表−２に示す。

表−２ 実施例 実施例１における本発明のセメント収縮低減剤Ｎ１４を
セメンＩ・に対して２．０重量％、各種フッソ系界面活
性剤をセメントに対して２００　ｐｐｍ　、又は各種シ
リ」−ン系界面活性剤を０．１重量％添加し、実施例１
と同様の方法にて試験を行い、表−３の結果を得た。な
お、表−３には比較例としてフッソ系界面活性剤又はシ
リコーン系界面活性剤を添加しない場合、フッソ系界面
活性剤又はシリコーン系界面活性剤を単独で使用した場
合の結果も示す。

本頁以下余白 表−３（１） ＜ａｖ＊トーレ・シリコーン■製　ノニオン型シリコー
ン系界面活性剤表−３（２） （註）＊トーレ・シリ二重−ン９劾製　ノニオン型シリ
コーン系界面７割生斉Ｊ本頁以下余白 実施例４ 実施例１におりる本発明のセメント収縮低減剤Ｎｏ、　
４をセメントに対して２．０重量％用い、フッソ系界面
活性剤としてメガファノクＦ　−１４２Ｄ　（実施例３
で使用済）、シリコーン系界面活性剤としてＳｉ１３７
４７　　（実施例３で使用済）を用いて、その添加量を
変えて実施例１と同様の方法にて試験を行い、表−４の
結果を得た。なお、表−４にはメガファノクＦ　−！４
２０．　Ｓｌｌ　３７４７を単独で用い、その添加量を
変えて試験行った結果も比較例として示す。

来夏以下余白 表−４（１） 本頁以下余亡

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、次の一般式（１）で示される化合物からなるセメン
   ト収縮低減剤。 （Ｈ）ａ Ｒ−Ｎ　−［（Ａ）　−Ｃｏｏ）　ｃ　Ｍ　ｄ　　　（
   １）（Ｒ’）ｂ （式中、Ｒは炭素数１〜７のアルキル基又はシクロアル
   キル基、Ａは炭素数１〜３のアルキレン基、Ｒ′は炭素
   数１〜５のアルキル基であり、ＲとＲ′とのアルキル基
   の全炭素数は１〜７、ａおよびｂは０又は１の数、Ｃは
   １又は２の数であり、ａ＋　ｂ　＋ｃは２の数、ｄは１
   又は２の数、Ｍは水素、アルカリ金属、アルカリ土類金
   属、アンモニウムのイオンを示す。） ２、一般式（１）で示される化合物において、ａがｌ、
   ｂが０である特許請求の範囲第１項記載のセメント収縮
   低減剤。 ３、一般式（１）で示される化合物において、Ｒの炭素
   数が３〜５のアルキル基である特許請求の範囲第１１Ｔ
   ｉ　１、たは第２項記載のセメント収縮低減剤。 ４、一般式（１）で示される化合物において、Ａが炭素
   ！９２のノ′ルキレン基である特許請求の範囲第１　ｒ
   ｒＩ、第２項または第３項のいずれかに記載の七ノン１
   収縮低減剤。 ５、　−１１Ｔｈ式（１）で示される化合物と、シリコ
   ーン系界面活性剤または／およびフッソ系界面活性剤と
   よりなるセメント収縮低減剤。 ６、　シリコーン系界面活性剤または／およびフッソ系
   界面活性剤が、カチオン型または／およびノニオン型界
   面活性剤である特許請求の範囲第５項記載のセメント収
   縮低減剤。 ７、　シリコーン系界面活性剤または／およびフッソ系
   界面活性剤が、ノニオン型界面活性剤である特許請求の
   範囲第５項記載のセメント収縮低減剤。