JPS6131333A - セメント混和剤 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はセメント又はセメント配合物の混和剤に関する
ものであり、更に詳しくは水硬性セメント配合物である
コンクリート、モルタル又はペーストのワーカビリチの
経時による低下を防止し、その施工性、作業性を改善す
ることを可能ならしめるセメント混和剤に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

従来、セメント、水及び砂、砂利、混和材（剤）とを混
合して成るセメント配合物は、混線後１時間の経過とと
もにセメント粒子の物理的・化学的凝集が進行すると共
に、配合物中の連行空気量が低下し、流動性を次第に失
い、施工性・作業性が経時的に低下する。このためセメ
ント配合物は゛施工可能時間（可使時間）が限定される
という欠点を有する。又セメント配合物は混線後、アジ
テータ−車（生コンクリートミキサ車）Ｋよシ打設現場
まで運搬される場合が多く、輸送距離あるいは交通渋滞
などにより運搬に要する時間は大きく変動する。このた
め打設現場では、アジテータ−車ととに流動性が異なシ
。

一定の施工性を得ることＰｉ、＆めて困難でおる。

又セメント配合物のボ／プ圧送に際し、昼休みあるいは
段とりがえなどによりボング圧送金一時中断し、その後
圧送を再開しようとする場合、配管中のセメント配合物
の流動性が低下し。

更に、連行空気量が減少するためにワーカビリチが著し
く低下し、圧送再開時の圧送圧が急激に上昇したりある
いは閉塞するなどの問題も多い０ とれらの問題を解決するために従来セメント配合物のワ
ーカビリチ低下防止方法が種々考案されている。例えば
セメントの化学的凝集を防止する目的でオキシカルボン
酸塩やりゲニンスルホン醒塩等の硬化遅延剤を添加する
方法や。

高性能減水剤や流動化剤を粒状にして添加しセメント粒
子の物理凝集を防止しようとする方法でちる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記の様な方法ではコンクリートの硬化が遅延
したり、流動化剤が局在的に残存したシするために、強
度低下や耐久性の低下という欠点が生じる。又これらの
方法でセメント粒子の凝集を防止し、スランプの低下を
防止しえたとしても、連行空気の経時的減少は避は得す
、この様にこれら従来からのセメント配合物のワーカビ
リチ低下防止方法には少なからず問題がわり、満足すべ
きものとは言えなかった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記した従来方法の欠点を改善すべくなされた
もので、下記の如き特定の分子量分布を有するα、β−
不飽和不飽和モノカルポン酸物重合物るセメント混和剤
を用いることにより、セメント配合物の流動性を長時間
保持し、更に連行空気の低減を防止することにより、セ
メント配合物の施工性・作業性を改善し得ることを見出
し本発明を完成するに至った。

即ち本発明は重合性単量体（ａ）α、β−不飽和モノカ
ルボン酸又はその塩５０〜９０重量パーセントと、（ｂ
）炭素数１〜乙の脂肪族アルコールと（メタ）アクリル
酸とのエステル１０〜５０重量パーセントと、　（０）
ポリアルキレングリコールモノ（メタ）アクリル酸エス
テル０〜９重量パーセントとの共重合物で、下記の分子
量分布を＊−ｔ−ふ＃重を物からなることを特徴とする
特許ント混和剤。

分子量５００以下；３０重量パーセント以下分子［５０
０を越え３　、０００以下；１０〜５０重量パーセント 分子量３，０００を越え１０　、０００以下；１０〜５
０重量パーセント 分子量１０　、０００を越え２５　、０００以下；１０
〜５０重量パーセント 分子量２５　、０００を越えるもの；３０重量パーセン
ト以下 に係わるものである。

本発明に用いる共重合物の重合性単量体（ａ）としては
アクリル酸、メタクリル酸、又はそれらの塩が適当であ
り、上記（ａ）　ｌ　（ｂ）　、　（ｃ）は各々１種又
は２種以上を用いることかで″きる。

本発明に用いる上記特定の分子量分布を有する共重合物
は、重合開始剤及び連鎖移動剤を用い、上記重合性単量
体を下記重量パーセント用いた重合反応により得られる
。即ち重合性単量体（ａ）を５０〜９０重量パーセント
、重合性単量体（ｂ）を１０〜５０重量パーセント、重
合性単量体（ａ）を０〜９重量パーセントであり、（ａ
）と（１））と（０）は合計で１００パーセントとなる
ものである。

本発明によるセメント混和剤に於ては共重合物の分子量
分布が特に重要であり、前述の如き分布を有することが
必要でおる。分子量５００以下のものが多くなると硬化
遅延が増大し好ましくなく、又分子量２５　、０００を
越えるものが多くなると、セメント凝集性が出てきて本
発明ＫＩ／′ｉ適さない。

前述の如き分子量分布を有する共重合物を得る方法とし
ては、平均分子量の異なる数種類の共重合物を配合する
方法、或は重合反応条件を特だの条件にコントロールす
ることにより目的とする分子量分布を得る方法等が挙け
られる。

共重合物の合成は一般に重合開始剤を用い前記単量体成
分を共重合させる。共重合は溶媒中で行なうのが好まし
い。この際使用される溶媒としては、水、イングロビル
アルコール等の低級フルコール、トルエン等の炭化水素
等が挙げられる。

水系重合の場合に用いられる代表的な重合開始剤はアン
モニウム又はアルカリ金属の過硫酸塩あるいけ過酸化水
素等の水溶性重合開始剤である。

水以外を溶媒とする重合には、ベンゾイルパーオキシド
等のパーオキサイドやアゾビスインブチロニトリル等の
アゾ化合物等が重合開始剤として用いられる。

分子量分布のコントロールは、重合開始剤量、重合温度
、溶媒濃度及び連鎖移動剤量等の組合せにより行うこと
が出来る。重合温度は溶媒や重合開始剤量等によシ適宜
定められるが、一般に０〜１５０℃の範囲である。

このようにして得られた共重合物は、そのままでもセメ
ント混和剤として用いられるが、必要に応じて、更にア
ルカリ性物質で中和して用いることも可能である。

アルカリ性物質としては一価金属及び二価金属の水酸化
物、塩化物及び炭酸塩、アンモニア。

有機アミン等が挙げられる。

本発明に用いられる共重合物の分子量分布は、ポリアク
リル酸を基準物質とするゲルパーミッションクロマトグ
ラフィーにより求められる本のである。

又本発明によれば、上記特定の分子量分布を有する共重
合物に減水剤を併用してなるセメント混和剤により、必
要に応じ更にワーカピリチを向上せしめることが出来る
。

本発明で併用する減水剤としてはβ−ナフタレンスルホ
ン酸ホルムアルデヒド高縮合物もしくはその塩等のナフ
タレンスルホン酸ホルムアルデヒド高縮合物系減水剤、
スルホン化メラミン樹脂の水溶性塩等のスルホン化メラ
ミン樹脂系減水剤、リグニンスルホン酸もしくはその塩
等のりゲニンスルホン酸系減水剤等が挙けられる。又、
上記共重合物と減水剤の併用割合は１：９９〜９９：１
（重量比）が好ましい。

本発明によるセメント混和剤のセメント配合物への添加
方法は、水溶液又は粉末１粒状いずれでも可能でア夛、
その添加時期は、セメントとのトライブレンド、混練水
への溶解、一旦練υ上ったセメント配合物への添加も可
能である。

又、減水剤を併用する場合はβ−ナフタレンスルホン酸
ホルムアルデヒド高縮合物もしくはその塩あるいはスル
ホン化メラミン樹脂の水溶性塩等の減水剤と、共重合物
をあらかじめ混合しておいてもよく、又、一方をセメン
トに配合した後あるいは一方をセメントに配合して練っ
ておいてから他方を配合してもよい。

又他のセメント添加剤（材）、例えば空気連行剤、流動
化剤、防水剤、膨張剤（材）、グラスファイバー、スチ
ールファイバー、フライアッシュ、高炉スラグ、シリカ
ヒユーム等トの併用も可能である。

本発明によるセメント混和剤の添加量は、セメント重量
に対し０．０２〜２．０重量パーセントが適当である。

０，０２重量パーセント未満であるとセメント配合物の
ワーカピリチ保持効果に乏しく、２．０重量パーセント
を越えると経済的に不利であったシ強度が低下したりし
て好ましくない。

本発明に係るセメント配合物に於けるワーカビリチ低下
防止のメカニズムは次の様に考えられる。

即ち、セメント、水、砂、砂利及び混和剤を混練して成
るセメント配合物中のセメント粒子は、混線後、水和反
応による化学的凝集と粒子間引力による物理的凝集とが
進行し流動性を除徐に失う。更にセメント配合物中の連
行空気に時間と共に合一や消泡が起り、ボールベアリン
グ効果が減少しワーカビリチが低下する。

そこでセメント粒子に電荷を付与して粒子間に反発力を
生じさせる成分と１粒子間の反発力により分散したセメ
ント粒子の凝集を立体障壁により防止する成分及び連行
気泡の合一と消泡を防止する成分とからなるセメント混
和剤であれば、上記の様なワーカビリチの低下は防げる
。

本発明のセメント混和剤に於ては、分子量５００〜３，
０００のものはセメント分散性が極めて優れており、分
子量３　、０００〜１０　、０００のものは主に立体障
壁として作用し１分子量１０，０００〜２５　、０００
のものは主に連行気泡に吸着し気泡の安定に寄与するも
のと考えられ、これら３つの相乗効果によりセメント配
合物のワーカビリチを長時間保持し得るものと推定され
る。

〔発明の効果〕

本発明によりコンクリートのワーカビリチを長時間保つ
ことが可能になったことがら、本発明に係るセメント混
和剤は種々の用途に具体的に用いられる。

例えはコンクリートのポンプ圧送助剤として用いられる
。セメント配合物はポング圧送にょシ打設されることが
多くなってきているが、前述の如く、作業の昼休み１段
どシかえ、機械故障咎によるボング圧送の一時中断がな
される場合、中断時間が長びくと圧送配管中のコンクリ
ートのワーカビリチが低下し、圧送再開時の圧送圧が急
激に上昇したり、閉塞するなどの問題が生じている。

しかし本発明にかかるセメント混和剤を添加するとコン
クリートのワーカビリチは一定に保たれて、流動性の低
下は防止され、ポンプ圧送中断後、圧送再開時の圧送圧
の上昇を防止することが可能になって、ポンプ圧送作業
の効率を著しく高めることを可能ならしめるのである。

更に他の例としては、セメントミルク、又はモルタルの
グラフト用助剤、トレミー管により打設されるセメント
配合物、水中コンクリート。

連続地中壁用コンクリートなどの流動性保持と材料分離
防止などの用途にも有効である。

〔実施例〕

以下、実施例によｐ本発明を更に詳述する。

実施例及び比較例 次に示す１２個のサンプルを準備した。

温度計、攪拌機１滴下ロート、ガス導入管及び還流冷却
器を備えたガラス製反応容器に水２００部を仕込み、攪
拌下に反応容器内を、窒素置換し、窒素雰囲気下で沸点
まで加熱した。次いでアクリル酸１６０部、アクリル酸
メチル４０部からなる混合物と過硫酸アンモニウム４部
、水３２部の水溶液及び２−メルカプトエタノール２０
部、水４０部の水溶液を９０分で添加（７ｓｅ）し、更
に１部の過硫酸アンモニウムを水８部に溶解させたもの
を９０分で添加した。添加完結後、過酸化水素５０部を
加え１２０分間沸点に温度を保持して重合を完了させた
。その後、カセイソーダ水溶液にて中和を行ない、（中
和度０．８５対アクリル酸）共重合体水溶液を得た。

サンプルＡ１の分子量分布は表−１に示す通りである。

サンプルＡ１と同じ反応容器を用い、２メルカプトエタ
ノールの部数のみ変化させ、後は同一条件で反応を行な
い共重合物を得た。サンプルＡ２の分子量分布は表−２
に示す通りである。

サンプル煮５はサンプルＡＩとサンプルＡ２を１対１で
配合したものであり、その分子量分布は表−１に示す通
りであり、本発明によるセメント混和剤である。

サンプル＆１のアクリル酸をメタクリル酸に替えてメタ
クリル酸１２０部、アクリル酸メチル８０部とした以外
は同様の方法にて共重合体水溶液を得た。

サンプル煮４の分子量分布は表−１に示す通りである。

サンプル煮５ サンプルＡ４と同様に行ない共重合物を得た。

但し２−メルカプトエタノールを８部とした０分子量分
布を表−１に示す０ サンプル＆６ サンプルＡ４と同様に行ない共重合物を得た。

但し２−メルカプトエタノールを４部としたＯ分子量分
布は表−１に示す通りであり、本発明によるセメント混
和剤である。

サンプル煮７ ナフタリンスルホン酸ホルムアルデヒ）高給金物を主成
分とする減水剤（マイティ１５０花王石鹸製）である。

サンプル煮８ スルホン化メラミン樹脂を主成分とする減水剤（メルメ
ン）Ｆｌ　０昭和電工製）である。

サンプルＡ９ リグニンスルホン酸を主成分とする減水剤（ボゾリスナ
１０日曹マスターピルダース製）である０ サンプルＡ１０ サンプルＡ６とサンプル煮７を１対１で配合した本発明
によるセメント添加剤である０サンプルＡ１１ サンプル煮６とサンプル煮８を１対１で配合した本発明
によるセメント添加剤である。

サンプルＡ１２ サンプルＡ６とサンプ句Ｐを１対１で配合した本発明に
よるセメント添加剤である。

〔ワーカビリチ保持効果の測定〕

サンプルＡ１〜Ａ１２の添加剤を用いコンクリートのワ
ーカビリチ保持効果について実験した。コンクリートは
下記材料を用い表−２に示す調合とした。ワーカビリチ
の測定はＪ工５Ａ１１０１のスランプ試験とＪ工Ｓ　Ａ
　１１２Ｂの空気量試験によった。

又コンクリートの凝結始発時間をＡＳＴＭ　０４０３の
貫入抵抗試験により測定した。

使用材料 セメント（ｃ）：普通ポルトランドセメント（比重：　
３．１７　） 細骨材　（Ｓ）：紀ノ用産（比重：　２．５７　）粗骨
材　（Ｇ）：日高月産（比重：　２．５　ｑ　）水　　
　（Ｗ） 空気連行剤　：　ビンンル（山宗化字製）調合 表−２ （練り土シ直後の目標空気量が４土０．５％となるよう
に空気連行剤の添加量をＶ＠整した。）準備したサンプ
ルＡ１〜Ａ１２の添加量はセメント重量の０．１５重重
量である。表−２に示す調合に基づき混練したコンクリ
−）　（１００Ｊの傾胴型ミキサを用い５０！のコンク
リートを２分間混練した）に所定のサンプルを投入し１
分間混練した。以後４ｒ−ｐ−ｍで定速攪拌しながら、
所定時間にスランプを測定した。結果を表−５に示す。

同、凝結始発時間測定用サンプルはスランプ試験終了時
に採取した。

表−３に示す実験結果より次のことがわかる。

サンプルＡＩ　、４４の共重合物は分子量分布が低い方
にずれておシ、従って添加直後のスランプ値は高いが経
時によるスランプロスが大きい。又空気量ロスも大きく
経時によるワーカビリチの低下が著しい。

サンプルム２．Ａ４の共重合物は分子量分布が高い方に
ずれておシ、従って添加直後のスランプ値が低く、経時
によるスランプロスも大きい。又空気量は時間と共に増
加する傾向にあり圧縮低下等の問題が生じ好ましくない
。

次に従来から一般に使用されている減水剤を用いたサン
プルＡ７　、Ａ８　、Ａ９はいずれも経時によるスラン
プロス、空気量ロスが大きくワーカビリチの低下が顕著
である。

一方、本発明によるサンプルＡ！ｌ　、ｓ６及び減水剤
との配合サンプルであるＡ１０　、Ａ１１゜Ａ１２は、
スランプの経時変化が極めて少なく、又空気量の変化も
わずかである。ワーカビリチ低下防止効果が極めて優れ
ていると言える。

更にサンプルＡ　１０　、　Ａ　１１　、　Ａ　１２は
サンプルムロに比し凝結時間が３０分程度短縮されてお
り、セメント混和剤としてより優れているものと舊える
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　重合性単量体（ａ）α，β−不飽和モノカルボン酸
   又はその塩５０〜９０重量パーセントと、（ｂ）炭素数
   １〜６の脂肪族アルコールと（メタ）アクリル酸とのエ
   ステル１０〜５０重量パーセントと、（ｃ）ポリアルキ
   レングリコールモノ（メタ）アクリル酸エステル０〜９
   重量パーセントとの共重合物で、下記の分子量分布を有
   する共重合物からなることを特徴とするセメント混和剤
   。 分子量５００以下；３０重量パーセント以下分子量５０
   ０を越え３，０００以下；１０〜５０重量パーセント 分子量３，０００を越え１０，０００以下；１０〜５０
   重量パーセント 分子量１０，０００を越え２５，０００以下；１０〜５
   ０重量パーセント 分子量２５，０００を越えるもの；３０重量パーセント
   以下 ２　α，β−不飽和モノカルボン酸がアクリル酸又はメ
   タクリル酸である特許請求の範囲第１項記載のセメント
   混和剤。 ３　重合性単量体（ａ）α，β−不飽和モノカルボン酸
   又はその塩５０〜９０重量パーセントと、（ｂ）炭素数
   １〜６の脂肪族アルコールと（メタ）アクリル酸とのエ
   ステル１０〜５０重量パーセントと、（ｃ）ポリアルキ
   レングリコールモノ（メタ）アクリル酸エステル０〜９
   重量パーセントとの共重合物で、下記の分子量分布を有
   する共重合物 分子量５００以下；３０重量パーセント以下分子量５０
   ０を越え３，０００以下；１０〜５０重量パーセント 分子量３，０００を越え１０，０００以下；１０〜５０
   重量パーセント 分子量１０，０００を越え２５，０００以下；１０〜５
   ０重量パーセント 分子量２５，０００を越えるもの；３０重量パーセント
   以下と、ナフタリンスルホン酸ホルムアルデヒド高縮合
   物系減水剤、スルホン化メラミン樹脂系減水剤及びリグ
   ニンスルホン酸系減水剤から選ばれる１種又は２種以上
   の減水剤とからなることを特徴とするセメント混和剤。 ４　α，β−不飽和モノカルボン酸がアクリル酸又はメ
   タアクリル酸である、特許請求の範囲第３項記載のセメ
   ント混和剤。 ５　共重合物と減水剤の割合が１：９９〜９９：１（重
   量比）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。