JPS6016848A - セメント混和剤 - Google Patents

セメント混和剤

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JPS6016848A
JPS6016848A JP12130083A JP12130083A JPS6016848A JP S6016848 A JPS6016848 A JP S6016848A JP 12130083 A JP12130083 A JP 12130083A JP 12130083 A JP12130083 A JP 12130083A JP S6016848 A JPS6016848 A JP S6016848A
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formula
salt
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JP12130083A
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江尻 義博
美明 谷所
津「しま」 力雄
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Kao Corp
Original Assignee
Kao Corp
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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】 本発明は遠心力成形コンクリートのノロを低減するため
のセメント混和剤に係わる。
更に詳しくは、遠心力によるコンクリートの締め固め成
形に際して、予め練り混ぜられたコンクリート中に存在
させることにより、コンクリートの締め固め時に発生す
るスラリー(ノロ)量とノロ中の微粒子固形分排出量を
減少させ、もつて高強度コンクリートを得るためのセメ
ント混和剤にかかわる。
一般にヒユーム管、パイル、ボールその他無機質を主成
分とする管状物製造にとつて、遠心力成形法は極めて合
理的な成形法と考えられる。
従来コンクリートを遠心力成形法によつて締め固める際
に、未だ固まらないコンクリートを構成している物質成
分の比重差、粒径差及び流動性等によつて内方分離が起
こり、粗骨材が遠心力成形管の外側に集まり、管の内側
にはモルタル層やペースト層が分離形成される傾向にあ
り、半径方向へのコンクリート成分の不均質化がみられ
る。この為比重の小さい水、セメント粒子及び骨材中の
微粒子成分を含むスラリー状物質が多量に排出されて来
る。これは一般にノロと呼ばれており、固形分量に対す
る水分量が多く、又固形分量と水分量の割合が変動する
為、品質管理が困難である事から、再利用されずに沈澱
池等に集められ固液分離して廃棄されている。
ノロ発生量はコンクリート製品の生産量に比例して量が
増加する為、コンクリート製品製造上大きなネツクとな
つている。即ちノロ処理にかかる費用が発生量に比例し
て増大し好ましくない。
従つて、遠心力成形場におけるコンクリートの分離を抑
制し、締め固めを促進すると同時にノロ発生量を低減さ
せる事が切望されている。
本発明者らは、従来の遠心力成形法によつて製造される
コンクリートが遠心力場で材料分離する事によつて起こ
るノロ発生の欠点を解消すべく鋭意研究を行つた結果、
コンクリート中に、特定の水溶性陽イオン性高分子化合
物又は水溶性両性イオン性高分子化合物、あるいはそれ
らの無機酸類及び有機酸類からなる塩もしくは第4級ア
ンモニウム塩と高性能減水剤を存在させれば上記目的が
達成される事を見出し本発明を完成した。
即ち、本発明は分子量が1,000〜10,000,0
00で、分子中塩基性又は陽イオン性の窒素原子を含有
する陽イオン性又は両性イオン性の付加重合体、開環重
合体及び重縮合体並びにそれらの対アニオンが無機酸類
及び有機酸類から選ばれた塩及び第4級アンモニウム塩
から成る群から選ばれる1種又は2種以上の水溶性高分
子化合物(以下単に水溶性高分子化合物と称する)と高
性能減水剤を必須成分として含有して成るノロ低減用セ
メント混和剤を提供するものである。
本発明ノロ低減用セメント混和剤に使用する水溶性高分
子化合物は塩基性窒素原子又は陽イオン性窒素原子を含
む事が必須であるが、更に分子中にカルボン酸塩、スル
ホン酸塩、アミド、エステル等の基を含んでいてもよく
、例示すれば次のものが挙げられる。
(a)次の一般式(I)〜(V)で表わされる含窒素単
量体もしくはその塩の単独重合物あるいはこれらの2種
以上の共重合物。
〔式中、Aは−O−又は−NH−を、n1は1〜3の整
数を示し、R1はH又はCH3を、R2及びR3はH、
CH3又はC2H5を示す〕 〔式中、R1,R2,R3,n1は式(I)と同じ〕〔
式中、R1は式(I)と同じ。ピリジンの置換位は2又
は4位〕 〔式中、R1,R2は式(I)と同じ。ピペリジンの置
換位は2又は4位〕 〔式中、R1,R2,R3は式(I)と同じ〕これらの
単量体の具体例としては、(I)式のジメチルアミノエ
チルアクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート
、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミ
ノエチルメタクリレート、ジメチルアミノプロピルアク
リルアミド、ジエチルアミノプロピルアクリルアミド、
ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド、ジエチルア
ミノプロピルメタクリルアミド等;(II)式のジメチ
ルアミノメチルエチレン、ジエチルアミノメチルエチレ
ン、ジメチルアミノメチルプロペン、ジエチルアミノメ
チルプロペン等;(III)式のビニルピリジン等;(
IV)式のビニルピペリジン、ビニル−N−メチルピペ
リジン等;(V)式のビニルベンジルアミン、ビニル−
N,N−ジメチルベンジルアミン等が挙げられる。
これら単量体の単独重合物又は共重合物のうち、平均分
子量が1,000〜10,000,000のものが使用
される。
(b)前記一般式(I)〜(V)で表わされる含窒素単
量体もしくはその塩の1種又は2種以上と、α,β−不
飽和カルボン酸又はその塩あるいはその誘導体、スルホ
ン酸基含有ビニル化合物又はその塩、アクリロニトリル
、ビニルピロリドン及び炭素数2〜20の脂肪族オレフ
インから成る群から選ばれるビニル系単量体の1種又は
2種以上との共重合物。
このビニル系単量体としては、例えば、ビニルピロリド
ン、アクリロニトリル;アクリル酸、メタクリル酸、マ
レイン酸又はこれらの酸のアルカリ金属塩、アンモニウ
ム塩、アマイド化合物もしくはエステル化合物;ビニル
スルホン酸、メタリルスルホン酸、アリルスルホン酸、
2−アクリルアミノ−2−メチルプロパンスルホン酸、
p−スチレンスルホン酸又はこれらの酸のアルカリ金属
塩もしくけアンモニウム塩等が挙げられる。そして、当
該含窒素単量体とビニル系単量体との共重合物のうち、
平均分子量が1,000〜10,000,000のもの
が使用される。
(c)エチレンイミンの開環重合物の塩又は第4級アン
モニウム塩。
これらは具体的にはその繰返し単位が次の一般式(VI
)で表わされ、平均分子量が1,000〜10,000
,000のものが挙げられる。
〔式中、n2は1〜5の整数、n3は0〜5の整数を示
す〕 (d)脂肪族ジカルボン酸とポリエチレンポリアミン又
はジポリオキシエチレンアルキルアミンとの重縮合物の
塩又は第4級アンモニウム塩。
具体的には、それらの繰返し単位が一般式(VII)で
表わされるポリエチレンポリアミンとの重縮合物及び一
般式(VIII)で表わされるジポリオキシエチレンア
ルキルアミンとの重縮合物で分子量が1,000〜10
,000.000のものが挙げられる。
−〔OC−R4−CONH−(R′−NH)−n4R′
−NH〕− (VII)〔式中、R4はダイマー酸残基
又は炭素数1〜10のアルキレン基、R′は−CH2C
H2−、n4は2〜7の整数を示す〕 〔式中、R4は式(VII)と同じ。R5は炭素数1〜
8のアルキル基、R6はH又はCH3,n5及びn6は
1〜10の整数を示す。〕 上記脂肪族ジカルボン酸としては、ダイマー酸、アジピ
ン酸等が挙げられ、ポリエチレンポリアミンとしては、
ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等が使
用出来る。
(e)ジハロアルカン−ポリアルキレンポリアミン重縮
合物の塩又は第4級アンモニウム塩。
具体的には、1,2−ジクロルエタン、1,2−ジブロ
ムエタン、1,3−ジクロルプロパン等のジハロアルカ
ンと、分子内に2個もしくはそれ以上の3級アミノ基を
有するポリアルキレンポリアミンとの第4級アンモニウ
ム塩である重縮合物であり、その平均分子量が1,00
0〜10,000.000のものが挙げられる。
上記ポリアルキレンポリアミンとしては、次のものが挙
げられる。
(f)エピハロヒドリン−アミン重縮合物の塩又は第4
級アンモニウム塩。
具体的には、繰返し単位が次の一般式(IX)で表わさ
れ、平均分子量が1,000〜10,000,000の
ものが拳げられる。
〔式中、R7〜R9はCH3又はC2H5、X■はハロ
ゲンイオンを示す〕 (g)キトザンの塩又はその第4級アンモニウム塩、デ
ンプン又はセルロースのカチオン変性物。
又、上記水溶性高分子化合物の対イオンとしては、次の
(i)〜(iv)に示される無機酸類及び有機酸類が挙
げられる。
(i)塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、ホウ酸(ii)Cn
H2n+1COOHの一般式で示されるカルボン酸 (式中、nは0〜5の整数を示す。) (iii)CnH2n−1COOHの一般式で示ぜれる
不飽和カルボン酸 (式中、nは2〜5の整数を示す。) (iv)CnH2n(OH)COOHの一般式で示され
るオキシカルボン酸 (式中、nは1〜5の整数を示す。) (ii)〜(iv)については具体的には次のものが挙
げられる。
(i)塩酸、硫黄、硝酸、リン酸、ホウ酸(ii)蟻酸
、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸 (iii)アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸(i
v)グリコール酸、乳酸 又、本発明に於て上記水溶性高分子化合物と併存させる
高性能減水剤として次の(イ)〜(ニ)に示される化合
物が挙げられる。
(イ)一般式(X)で表わされるナフタリンスルホン酸
又は炭素数1〜4のアルキル基を有するアルキルナフタ
リンスルホン酸とホルムアルデヒドとの縮合反応生成物
又はその塩 〔R1=H又はCn2n+1基(n=1〜4)R2=H
又はCnH2n+1基(n=1〜4)n=7〜50 M=H,Na,K,Ca,Mg,Fe,Zn,NH4,
C1〜C4のアルキル基を持つアミン又はアルカノール
アミン〕 例えばナフタリンスルホン酸、メチルナフタリンスルホ
ン酸、エチルナフタリンスルホン酸、プロピルナフタリ
ンスルホン酸、ブチルナフタリンスルホン酸とホルムア
ルデヒドとの縮合反応生成物又はそのアルカリ金属又は
アルカリ土類金属塩。
(ロ)一般式(XI)で表わされるメチロール化メラミ
ンスルホン酸とホルムアルデヒドとの縮合反応生成物又
はその塩NHOH,80,M〔n=10〜50 M=N,K、NH4又はCa〕 例えばメチロール化メラミンスルホン酸とホルムアルデ
ヒドとの縮合反応生成物又はそのアルカリ金属又はアル
カリ土類金属塩。
(ハ)ナフタリンスルホン酸、メチルナフタリンスルホ
ン酸、エチルナフタリンスルホン酸、プロピルナフタリ
ンスルホン酸、ブチルナフタリンスルホン酸とリグニン
スルホン酸とホルムアルデヒドとの縮合反応生成物又は
そのアルカリ金属又はアルカリ土類金属塩。
(ニ)クレオソート油石油分解物のスルホン化物のホル
ムアルデヒドとの縮合反応生成物又はそのアルカリ金属
又はアルカリ土類金属塩。
従来一部で遠心力成形法を用いたモルタル・コンクリー
ト製品の製造法において、遠心力場におけるコンクリー
トの締め固め性を改善したり、発生するノロ量を減少さ
せる種々の提案がなされている。
例えば、特公昭52−42815はポリアルキレンオキ
シドをコンクリートに添加する事によつて締め固め性を
改善している。特公昭53−20525は凝集剤をコン
クリートに添加する事で遠心力成形時のノロ排出量を減
少させている。特開昭57−34057はコンクリート
配合物に水溶性セルロース訪導体を添加する事によつて
作業性の改善とノロ減少を行わしめている。又特開昭5
7−100955はポリエチレングリコールをコンクリ
ートに添加する事によつて締め固めを促進している。
しかし、これらの公報に開示されているセメント混和剤
は、本発明品の様に、陰イオン性のセメント、砂粒子に
対して電気的中和効果を与える陽イオン性又は両性イオ
ン性の水溶性高分子化合物でなく、又コンクリート中の
水分量を減ずると同時に所定の作業性を確保する高性能
減水剤が併存されないか、或はされていても高性能減水
剤の最適な使用範囲でない為、遠心力成形場でのノロ発
生量の低減効果は、本発明品に比べ極めて低い。
本発明にかかる陽イオン性又は両イオン性の水溶性高分
子化合物と高性能減水剤を併存させたセメント混和剤を
用いた場合の遠心力場におけるコンクリートから発生す
るノロの抑制機構は完全に解明されていないが、およそ
次の如くであると考えられる。
但しこの作用機構の説明は何等本発明を限定するもので
はない。
即ち、水溶性高分子化合物の分子内窒素原子に由来する
基がセメント、砂粒子に対して強い吸着作用を及ぼし、
粒子相互の電気的中和効果によつて反発力を失い、粒子
間の距離を縮め、見掛上粗大化して来ると同時に粒子間
に弱い架橋効果が加わる為、コンクリートの分離現象に
対して大きな抵抗力として作用するものと考えられる。
又、高性能減水剤を併存させる事により、単位水量の減
少と所定の作業性を確保出来る為高強度コンクリート製
品が確実に得られるものと考えられる。
本発明品と共に用いられるセメントとしては、普通セメ
ント、早強セメント、超早強セメント、アルミナセメン
ト、高炉セメント、シリカセメント、フライアツシユセ
メント、耐硫酸セメント、ジエツトセメントなどが挙げ
られるが、その他公知の任意のものを使用し得る。又混
和材としては、シリカ、フライアツシユ 高炉スラグ、
石膏、CSA、粘土等その他公知のものが挙げられる。
本発明品は、コンクリートの混練に際して、練り混ぜ水
中に直接入れてもよく、又コンクリートの混練途中に入
れてもよい。そして高性能減水剤と水溶性高分子化合物
とを同時に入れる必要も無く、そのどちらかを遅れてあ
るいは早くコンクリート中に入れてもよい。要するに、
コンクリートとして一体となるまでに添加すればよい。
そして、本発明品を添加して遠心力成形されたコンクリ
ートに対し、常圧蒸気養生、高圧蒸気養生、電熱養生等
を1回実施するか、数回繰り返し実施する事により早期
に高強度が得られる。
本発明品の必須成分である水溶性高分子化合物の添加量
は、一般に使用するセメントあるいはセメントと混和材
の合計中に固形分換算で5ppm〜2万ppmであるが
、好ましくは10ppm〜1万ppmで用いられる。更
にその分子量は1,000〜10,000,000であ
るが、望ましくは5,000〜1,000,000であ
る。
又水溶性高分子化合物と併用される必須成分である高性
能減水剤の添加量としては、使用するセメントあるいは
セメントと混和材の合計に対して、42%濃度として0
.4〜5重量%であるが、好ましくは0.5〜2.5重
量%で用いられる。
本発明を更に詳しく説明する為に以下に実施例を挙げて
説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるもので
はない。
実施例 ノロ発生防止及び遠心力締め固め性向上について、JI
S A 1136の試験方法を参考にして実験を行つた
遠心力供試体試験機は(株)丸東製作所製CM−25を
用いた。供試体寸法は外径20cm、高さ30cmのも
のである。遠心力締め固めは、練り上り直後のコンクリ
ート18kgを遠心力成形型枠に投入し、投入終了後5
分後に遠心力成形を行つた。遠心力成形を行つた際の遠
心力と回転時間は以下の通りである。
2G(1.5分)、8G(2分)、18G(1分)、2
8G (2.5分) G:重力の加速度 980cm/sec2.遠心力成形
終了後、ノロ発生量を測定し、ノロ中の微粒子固形分を
定量した。その後、供試体の内面仕上りは、目視と指先
で判定し、前養生を3時間行つてから、常圧蒸気養生を
行つて24時間後の圧縮強度を測定した。結果を表−3
に示す。
同配合材料は以下のものを用いた。
セメント:普通ポルトランドセメント 細骨材:紀ノ用産川砂(比重=2.57、粗粒率=2.
75)粗骨材:宝塚砕石(比重=2.62、粗粒率=6
.71)コンクリートの配合は表−1に示す。
尚常圧蒸気養生条件は、20℃から2時間半で65℃ま
で昇温し、65℃で3時間保持して、加熱を中止しその
まま放冷した。
水溶性高分子化合物と高性能減水剤はコンクリート混線
前に練り水に溶解して用いた。ノロの発生量は、コンク
リートの1トン当りに対して発生した重量(kg)で評
価した。ノロ中の固形分は、110℃で24時間乾燥し
て水分を揮発させてから定量し、はじめにサンプリング
した重量に対する百分率で評価した。
実施例中で使用した本発明のセメント混和剤に必須の水
溶性高分子化合物と本発明以外の水溶性高分子化合物は
、表−2に示す通りである。
更にもう一つの本発明のセメント混和剤に於ける必須成
分である高性能減水剤としては、市販品のマイテイ15
0〔B−ナフタリンスルホン酸ホルマリン高縮合物塩の
商品名、花王石鹸(株)製〕及びメルメントF10〔メ
ラミンスルホン酸ホルマリン重縮合物塩の商品名、昭和
電工(株)製〕を固形分42%に調整して用いた(以下
の実施例中では、その量は42%濃度での表示とする)
その結果、本発明品を添加したコンクリートの遠心力場
でのノロ低減効果は、高性能減水剤単独添加(比較例7
)に比べ最高81%減少(実験番号6)、最低49%減
少(実験番号51)であり、本発明品以外の水溶性高分
子化合物を添加した場合に最も効果のみられた比較例6
に比べ最高74%減少(実験番号6)、最低30%減少
(実験番号51)するというすぐれたノロ低減効果が認
められた。
そして、遠心力成形後のコンクリートの締め固め性を評
価した内面仕上りの判定において良好な結果を得た。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 分子量が1,000〜10,000,000で、分
    子中に塩基性又は陽イオン性の窒素原子を含有する陽イ
    オン性又は両性イオン性の付加重合体、開環重合体及び
    重縮合体並びにそれらの対アニオンが無機酸類及び有機
    酸類から選ばれた塩及び第4級アンモニウム塩から成る
    群から選ばれる1種又は2種以上の水溶性高分子化合物
    と高性能減水剤を必須成分として含有して成るセメント
    混和剤。 2 対アニオンとなる無機酸類及び有機酸類が次の(i
    )〜(iv)からなる群から選ばれる化合物である特許
    請求の範囲第1項記載のセメント混和剤。 (i)塩酸,硫酸,硝酸,リン酸,ホウ酸(ii)Cn
    H2n+1COOHの一般式で示されるカルボン酸(式
    中、nは0〜5の整数を示す。)(iii)CnH2n
    −1COOHの一般式で示される不飽和カルボン酸 (式中、nは2〜5の整数を示す。) (iv)CnH2n(OH)COOHの一般式で示され
    るオキシカルボン酸 (式中、nは1〜5の整数を示す。) 3 水溶性高分子化合物が次の(a)〜(g)からなる
    群から選ばれる高分子化合物である特許請求の範囲第1
    項又は第2項記載のセメント混和剤。 (a)次の一般式(I)〜(V)で表わされる含窒素単
    量体、あるいはそれらの塩又は第4級アンモニウム塩の
    単独重合物めるいはこれらの2種以上の共重合物 〔式中、Aは−O−又は−NH−を、n1は1〜3の整
    数を示し、R1はH又はCM3を、R2及びR3はH,
    CH3又はC2H5を示す。〕〔式中、R1,R2,R
    3,n1は式(I)と同じ〕〔式中、R1は式(I)と
    同じ。ピリジンの置換位は2又は4位〕 〔式中、R1,R2は式(I)と同じ。ピペリジンの置
    換位は2又は4位〕 〔式中、R1,R2,R3は式(I)と同じ〕(b)前
    記一般式(I)〜(V)で表わされる含窒素単量体、あ
    るいはこれらの塩又は第4級アンモニウム塩の1種又は
    2種以上と、α,β−不飽和カルボン酸又はその塩ある
    いは誘導体、スルホン酸基含有ビニル化合物又はその塩
    、アクリロニトリル、ビニルピロリドン及び炭素数2〜
    20の脂肪族オレフインから成る群から選ばれるビニル
    系単量体の1種又は2種以上との共重合物 (c)エチレンイミンの開環重合体の塩又は第4級アン
    モニウム塩 (d)脂肪族ジカルボン酸とポリエチレンポリアミン又
    はジポリオキシエチレンアルキルアミンとの重縮合物、
    あるいはこれらの塩又は第4級アンモニウム塩 (e)ジハロアルカン−ポリアルキレンポリアミン重縮
    合物、あるいはこれらの塩又は第4級アンモニウム塩 (f)エピハロヒドリン−アミン重縮合物あるいはこれ
    らの塩又は第4級アンモニウム塩(g)キトサンの塩も
    しくはその第4級アンモニウム塩、デンプン又はセルロ
    ースのカチオン変性物 4 水溶性高分子化合物の分子量が5,000〜1,0
    00,000である特許請求の範囲第1〜3項の何れか
    1項に記載のセメント混和剤。 5 含窒素単量体と共重合するα,β−不飽和カルボン
    酸がアクリル酸、メタアクリル酸又はマレイン酸であり
    、その塩がアルカリ金属又はアンモニウムであり、又そ
    の誘導体がアルキルアマイド、アルキルエステル又はア
    クリロニトリルである特許請求の範囲第3項又は第4項
    記載のセメント混和剤。 6 含窒素単量体と共重合するスルホン酸基含有ビニル
    化合物が、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、メタ
    リルスルホン酸、2−アクリルアミノ−2−メチルプロ
    パンスルホン酸、2−メタクリロキシエタンスルホン酸
    又はp−スチレンスルホン酸であり、その塩がアルカリ
    金属又はアンモニウムである特許請求の範囲第5項又は
    第4項記載のセメント混和剤。 7 エチレンイミンの開環重合物の繰返し単位が次の一
    般式(V)で表わされるものである特許請求の範囲第3
    項又は第4項記載のセメント混和剤。 〔式中、n2は1〜5の整数、n3は0〜5の整数を示
    す〕 8 脂肪族ジカルボン酸とポリエチレンポリアミンとの
    重縮合物の繰返し単位が次の一般式(VII)で表わさ
    れるものである特許請求の範囲第3項又は第4項記載の
    セメント混和剤。 〔式中、R4はダイマー酸残基又は炭素数1〜10のア
    ルキレン基、R′は−CH2CH2−、4は2〜7の整
    数を示す〕 9 脂肪族ジカルボン酸とジポリオキシエチレンアルキ
    ルアミンとの重縮合物の繰返し単位が次の一般式(VI
    II)で表わされるものである特許請求の範囲第3項又
    は第4項記載のセメント混和剤。 〔式中、R4は式(VII)と同じ。R5は炭素数1〜
    8のアルキル基、R6はH又はCH3、n5及びn6は
    1〜10の整数を示す〕 10 エピハロヒドリン−アミン重縮合物の繰返し単位
    が次の一般式(IX)で表わされるものである特許請求
    の範囲第3項又は第4項記載のセメント混和剤。 〔式中、R7〜R9はCH3又はC2H5、X■はハロ
    ゲンイオンを示す〕 11 高性能減水剤が一般式(X)で表わされるナフタ
    リンスルホン酸又は炭素数1〜4のアルキル基を有する
    アルキルナフタリンスルホン酸とホルムアルデヒドとの
    縮合反応生成物又はその塩を主体とするものである特許
    請求の範囲第1項記載のセメント混和剤。 〔R1=H又はCnH2n+1基(n=1〜4)R2=
    H又はCnH2n+1基(n=1〜4)n=7〜50 M=H,Na,K,Ca,Mg,Fe,Zn,NH4,
    C1〜C4のアルキル基をもつアミン 又はアルカノールアミン〕 12 高性能減水剤が一般式(XI)で表わされるメチ
    ロール化、メラミンスルホン酸とホルムアルデヒドとの
    縮合反応生成物又はその塩を主体とするものである特許
    請求の範囲第1項記載のセメント混和剤。 〔n=10〜50 M=Na,K,NH4又はCa〕
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