JP2000233957A - セメント添加剤 - Google Patents
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Abstract
種々のコンクリートに対しても、優れた流動性と流動保
持性を有し、かつ過剰に空気が連行されず、凝結遅延性
がなく、コンクリートの強度発現性、蒸気養生後の脱型
強度の向上を可能にするセメント添加剤を提供する。 【解決手段】 ポリカルボン酸系共重合体および/また
はその塩とポリアルキレングリコール誘導体とを含有す
るセメント添加剤であって、該ポリカルボン酸系共重合
体として、少なくとも不飽和ポリアルキレングリコール
エーテル系単量体(A)と不飽和モノ・(ジ)カルボン
酸系単量体(B)とをその単量体成分とする共重合体を
1種又は2種以上含有することを特徴とする、前記セメ
ント添加剤。
Description
関する。さらに詳しくは、本発明は、セメントミルク、
セメントペースト、モルタルおよびコンクリートの流動
性、強度発現性を向上せしめるセメント添加剤に関す
る。
める目的でポリカルボン酸系共重合体よりなる種々のセ
メント添加剤が提案されている(特開昭59−2037
45号公報、特開平1−226757号公報、特開平5
−306152号公報、特開平6−211949号公
報、特開平9−286647号公報、特開平10−23
6858号公報)。ところで、近年のコンクリートに
は、益々多様化する傾向にあるが、特に高強度化、高耐
久性化が強く望まれる傾向にある。この対応として、前
記のポリカルボン酸系共重合体の使用量を単に増加する
方法もあるが、コンクリートに過剰の空気が連行された
り、凝結遅延性を示すために、これらの要求を十分に満
たすことができない。また、コンクリート製品工場で製
造されるコンクリート製品では、使用型枠の拘束時間の
短縮や脱型時の欠損防止などが経済性の面から強く望ま
れており、特に蒸気養生後の脱型強度発現性を向上させ
るセメント添加剤の開発が期待されている。
には、分子構造中にポリアルキレングリコールなどの構
造を有さないポリ(メタ)アクリル酸塩と重量平均分子
量が80000以上のポリエチレングリコール化合物を
配合したセメント分散剤が提案されてはいるが、該ポリ
カルボン酸系共重合体は分散性が少ないために、コンク
リートの流動性が十分でなく、また、流動保持性や強度
発現性も満足なものではない。
ポリアルキレングリコールエステル系単量体とアクリル
酸系単量体とを重合して得られるポリカルボン酸系共重
合体と、重量平均分子量が5000〜80000のポリ
エチレングリコールを配合したセメント混和剤が提案さ
れてはいるものの、このセメント添加剤は一般コンクリ
ートに対しては分散性を発現するものの、高強度コンク
リートのような単位水量が少なく、かつ、水セメント比
の小さい配合のコンクリートにおいて分散性を得るため
には、その使用量を著しく増加させる必要があり、その
結果凝結が遅延するという問題を抱えている。
は、一般強度あるいは高強度コンクリートなどの種々の
コンクリートに対しても、優れた流動性と流動保持性を
有し、かつ過剰に空気が連行されず、凝結遅延性がな
く、コンクリートの強度発現性、蒸気養生後の脱型強度
の向上を可能にするセメント添加剤を提供することにあ
る。
き従来技術における諸種の問題点を解決するために鋭意
研究を重ねた結果、特定の分子構造を有するポリカルボ
ン酸系共重合体とポリアルキレングリコール誘導体とを
含有したセメント添加剤が、高い分散性を種々のコンク
リートに対して発揮すること、コンクリートの流動性を
保持しつつ、さらに流動性を高めること、また過剰な空
気連行性がなく、凝結遅延性を示さないために、強度発
現性、蒸気養生後の脱型強度の向上を可能にすることな
ど、前記の課題を一挙に解決できることを見出し、本発
明を完成するに至った。
重合体および/またはその塩とポリアルキレングリコー
ル誘導体とを含有するセメント添加剤であって、該ポリ
カルボン酸系共重合体として、少なくとも不飽和ポリア
ルキレングリコールエーテル系単量体(A)と不飽和モ
ノ・(ジ)カルボン酸系単量体(B)とをその単量体成
分とする共重合体を1種又は2種以上含有することを特
徴とする、前記セメント添加剤に関する。本発明はま
た、ポリカルボン酸系共重合体が、不飽和ポリアルキレ
ングリコールエステル系単量体(C)および/または、
前記の単量体(A)および(B)と共重合可能な、また
は単量体(A)、(B)および(C)と共重合可能な単
量体(D)をさらにその単量体成分とする共重合体であ
ることを特徴とする、前記のセメント添加剤に関する。
般式(1)、
はメチル基であり、且つこれらは同時にメチル基となる
ことはなく、R4は−CH2O−、−(CH2)2O、
−C(CH3)2O−または−O−であり、R1、
R2、R3およびR4中の合計炭素数は3であり、R5
Oは炭素数2〜4の1種又は2種以上のオキシアルキレン
基であり、2種以上の場合はブロック、ランダム何れで
もよく、R6は水素または炭素数1〜22のアルキル
基、フェニル基またはアルキルフェニル基(アルキルフ
ェニル基中のアルキル基の炭素数は1〜18)であり、
pはオキシアルキレン基の平均付加モル数として1〜1
00の整数である。)で示される化合物であり、
ル基であり、R9は水素、メチル基または−(CH2)
qCOOM2であり、R10は−(CH2)r−であ
り、qおよびrはそれぞれ独立に0〜2の整数であり、
M1およびM2は一価金属、二価金属、アンモニウムま
たは有機アミンである。)で示される化合物であり、
または(CH2)uCOOM3(但し、uは0〜2の整数であり、M
3は一価金属、二価金属、アンモニウムまたは有機アミ
ン)であり、R13Oは炭素数2〜4である1種又は2種以
上のオキシアルキレン基であり、2種以上の場合はブロ
ック、ランダム何れでもよく、R14は水素、炭素数1〜
22のアルキル基、フェニル基またはアルキルフェニル
基(アルキルフェニル基中のアルキル基の炭素数は1〜
22)であり、sは0〜2の整数であり、tはオキシアル
キレン基の平均付加モル数として1〜300の整数であ
る。)で示される化合物であり、
素またはメチル基であり、且つこれらは同時にメチル基
となることはなく、R17Oは炭素数2〜4である1種又
は2種以上のオキシアルキレン基であり、2種以上の場
合はブロック、ランダム何れでもよく、wはオキシアル
キレン基の平均付加モル数として1〜300の整数であ
り、vおよびxはそれぞれ独立に0〜2の整数である。)
で示される化合物であることを特徴とする、前記のセメ
ント添加剤に関する。
中の単量体(A)および(B)の組成比が、単量体総モ
ル量に対して30〜100モル%であり、該ポリカルボ
ン酸系共重合体の重量平均分子量が、3,000〜10
0,000であることを特徴とする、前記のセメント添
加剤に関する。本発明はまた、ポリアルキレングリコー
ル誘導体の重量平均分子量が、1,000〜100,0
00であり、アルキレンが、炭素数2〜4の1種または
2種以上のアルキレン基であり、ポリアルキレングリコ
ールの末端が、水素、炭素数が18以下のアルキル基ま
たはフェニル基であることを特徴とする、前記のセメン
ト添加剤に関する。
体100重量部とポリアルキレングリコール誘導体5〜
50重量部の配合割合で含有することを特徴とする、前
記のセメント添加剤に関する。また本発明は、ポリカル
ボン酸系共重合体のセメントへの添加量が、セメント重
量に対して0.05〜1.0重量%であり、かつポリア
ルキレングリコール誘導体のセメントへの添加量が、セ
メント重量に対して0.0025〜0.5重量%である
ことを特徴とする、前記のセメント添加剤に関する。
用することを特徴とする、前記のセメント添加剤にも関
する。また本発明は、蒸気養生コンクリートに使用する
ことを特徴とする、前記のセメント添加剤にも関する。
ルボン酸系共重合体の単量体成分として、単量体(A)
は、典型的には前記の一般式(1)で示される化合物が
挙げられるが、さらに具体的には、例えば、3−メチル
−2−ブテン−1−オール、3−メチル−2−ブテン−
1−オール、2−メチル−3−ブテン−2−オール、等
の不飽和アルコールにアルキレンオキシドを1から10
0モル付加した化合物を挙げることができ、これらの1
種または2種以上を用いることができる。
一般式(2)で示される化合物が挙げられるが、さらに
具体的には、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、及び
クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シト
ラコン酸が挙げることができ、これらの1種または2種
以上を用いることができる。
(3)で示される化合物が挙げられるが、さらに具体的
には、本発明における不飽和ポリアルキレングリコール
モノエステル系単量体(C)としては、例えば、トリエ
チレングリコールモノアクリレート(3E−A)、ポリエ
チレングリコール(#200)モノアクリレート(4E−
A)、ポリエチレングリコール(#400)モノアクリレー
ト(9E−A)、ポリエチレングリコール(#600)モノア
クリレート(14E −A)、ポリエチレングリコール(#1
000)モノアクリレート(23E−A)、ポリエチレングリ
コール(#2000)モノアクリレート(46E−A)、ポリエ
チレングリコール(#4000)モノアクリレート(92E−
A)、ポリエチレングリコール(#6000)モノアクリレ
ート(138E−A)、トリエチレングリコールモノメタク
リレート(3E−MA)、ポリエチレングリコール(#20
0)モノメタクリレート(4E−MA)、ポリエチレングリ
コール(#400)モノメタクリレート(9E−MA)、ポリ
エチレングリコール(#600)モノメタクリレート(14E
−MA)、ポリエチレングリコール(#1000)モノメタク
リレート(23E−MA)、ポリエチレングリコール(#200
0) モノメタクリレート(46E−MA)、ポリエチレング
リコール(#4000)モノメタクリレート(92E−MA)、
ポリエチレングリコール(#6000)モノメタクリレート
(138E−MA)等のポリエチレングリコールモノエステル
類、ポリプロピレンオキサイドモノエステル類、ポリエ
チレングリコール/ポリプロピレンオキサイド共重合物
のモノエステル類、及びこれらのグリコール末端の水素
をエーテル化した誘導体等が挙げることができ、これら
の1種または2種以上を用いることができる。
一般式(4)で示される化合物が用いられるが、具体的
には、不飽和結合ポリアルキレングリコールジエステル
系単量体および/またはスチレン、スチレンスルホン酸
および/またはその塩、アクリル酸アルキルエステル
(炭素数が22以下のアルキル)、メタクリル酸アルキ
ルエステル(炭素数が22以下のアルキル)、無水マレ
イン酸、マレイン酸モノエステル(炭素数22以下のア
ルキルおよび/または炭素数3以下のアルキレングリコ
ールでありアルキレングリコール数が1〜300の整
数)、マレイン酸ジエステル(炭素数22以下のアルキ
ルおよび/または炭素数3以下のアルキレングリコール
でありアルキレングリコール数が1〜300の整数)、
酢酸ビニル、アクリルアミド、アクリルアミドメチルプ
ロパンスルホン酸および/またはその塩などが挙げられ
る。
チレンスルホン酸および/またはその塩、アクリル酸メ
チルエステル、アクリル酸エチルエステル、アクリル酸
ブチルエステル、メタクリル酸メチルエステル、メタク
リル酸エチルエステル、メタクリル酸ブチルエステル、
無水マレイン酸、マレイン酸メチルモノエステル、マレ
イン酸エチルモノエステル、マレイン酸メチルジエステ
ル、マレイン酸エチルジエステル、酢酸ビニル、アクリ
ルアミド、アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸お
よび/またはその塩、メタリルスルホン酸および/また
はその塩が挙げることができ、これらの1種または2種
以上を用いることができる。
の具体的な例として、特開平5−306152号公報、
特開平6−211949号公報、特開平9−28664
7号公報、特開平10−236858号公報に記載の共
重合体を挙げることもできるがこれに限定されるもので
はない。
中の単量体(A)および(B)の組成比は、単量体総モ
ル量に対して、30モル%〜100モル%が好ましく、
また該ポリカルボン酸系共重合体の重量平均分子量は
3,000〜100,000のものが用いられる。
誘導体は、重量平均分子量が1,000〜150,00
0、好ましくは1,000〜100,000、より好ま
しくは4,000〜50,000であり、アルキレンは
炭素数2〜4の1種および/または2種以上で、2種以
上の場合はブロック、ランダムいずれでもよく、ポリア
ルキレングリコールの末端が水素、炭素数が18以下の
アルキル基、フェニル基である
酸系共重合体100重量部とポリアルキレングリコール
誘導体5〜50重量部の割合で配合したものが好まし
い。
ルボン酸系共重合体がセメント重量に対して0.05〜
1.0重量%、かつポリアルキレングリコール誘導体が
セメント重量に対して0.0025〜0.5重量%とな
るようにセメント組成物中に添加するするのがよい。す
なわち、本発明のセメント添加剤の使用量は、使用する
セメント組成物に応じて適宜定められるが、基本的には
セメント組成物に所望の強度発現性の向上、あるいは蒸
気養生後の脱型強度の向上を達成するに必要な量であ
る。
リート、軟練りコンクリート、高流動コンクリート、高
強度コンクリート、一般的に使用されているセメントペ
ースト、モルタル、グラウト及びコンクリート等のいず
れのセメント組成物にも適して使用でき、その用途は限
定されるものではないが、水/セメント比の小さい高強
度コンクリートにおいて、より際立った効果を発揮す
る。
を持たせるために、他の添加剤を所望により配合させる
こともできる。他の添加剤としては、慣用の減水剤(リ
グニンスルホン酸塩、オキシカルボン酸塩、ポリアルキ
ルスルホン酸塩、ポリカルボン酸塩)、空気量調整剤、
乾燥収縮低減剤、促進剤、遅延剤、起泡剤、消泡剤、防
錆剤、急結剤、早強剤、エフロレッセンス防止剤、ブリ
ーディング抑制剤、ポンプ圧送剤、水溶性高分子物質等
を例示することができる。
体とポリアルキレングリコール誘導体とを含有するセメ
ント添加剤をコンクリ−トに使用した場合の実施例を示
すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。
ント添加剤におけるポリカルボン酸系共重合体の組成を
表1に示す。該ポリカルボン酸系共重合体は、特開平5
−306152号公報、特開平6−211949号公
報、特開平9−286647号公報、特開平10−23
6858号公報に示されるような周知の重合方法によっ
て得られるものである。また、表2に本実施例及び比較
例で用いられるセメント添加剤におけるポリアルキレン
グリコール誘導体を示す。これらのセメント添加剤の効
果を確認するために、表3に示されたコンクリート組成
物の配合により、目標スランプ値18±1cm、目標空
気量4.5容積%に設計し、練り混ぜ量が80リットル
となるようにそれぞれ材料を計量した後、100リット
ルパン型強制ミキサに全材料を投入後、120秒間練り
混ぜを行いコンクリ−ト組成物を調製した。得られたコ
ンクリ−ト組成物についてスランプ値、空気量、凝結時
間、圧縮強度を測定した。さらに、蒸気養生により強度
発現を促進させた時の圧縮強度を測定した。
た。 4)圧縮強度 標準養生:JIS A 1108によった。 蒸気養生:20℃条件下で前養生を2時間、その後2時
間30分間で65℃に昇温し、4時間65℃を保つ。そ
の後4時間で20℃に下げた後、JIS A1108に
よった。 (使用材料) 練り水 :水道水 セメント:太平洋セメント社普通ポルトランドセメント
(密度3.16g/cm3) 細骨材 :大井川産陸砂(比重2.59,FM=2.74) 粗骨材 :青梅産砕石(比重2.65,MS=20mm)
例1〜13および比較例1〜4は一般コンクリートを、
また、実施例14、15および比較例5、6は、高強度
コンクリートを対象に試験した結果である。
体の種類を変えた場合を示し、実施例1,8〜13はポ
リアルキレングリコール誘導体の種類を変えた場合であ
る。比較例1及び5は、ポリアルキレングリコール誘導
体を使用しない場合を示し、比較例2〜4および6は、
本発明におけるポリカルボン酸系共重合体以外のものを
使用した場合である。
び比較例5と実施例14、15との比較より明らかなよ
うに、ポリアルキレングリコール誘導体を併用した本発
明のセメント添加剤を使用した一般コンクリート及び高
強度コンクリートは、いずれも凝結を促進する傾向を示
し、スランプが大きい値(流動性)を示し、60分後の
スランプ低下も小さく(流動性保持性が高く)、かつ、
標準養生及び蒸気養生のいずれにも良好な圧縮強度を示
した。
カルボン酸系共重合体以外のものと使用した例である
が、この例では、凝結を遅延する傾向を示すために圧縮
強度の発現性も十分でない。
ン酸系共重合体とポリアルキレングリコール誘導体の相
乗効果によって、ポリカルボン酸系共重合体の単独使用
では得られない高い分散性を、一般コンクリートに、高
強度コンクリートに、蒸気養生コンクリートに等の種々
のコンクリートに対して発揮し、コンクリートの流動性
を保持したままでさらに流動性を高め、その結果、強度
発現性、蒸気養生後の脱型強度の向上をも可能にし、特
に、コンクリート製品工場で製造されるコンクリート製
品では、使用型枠の拘束時間の短縮や脱型時の欠損防止
など経済性を向上する。
Claims (9)
- 【請求項1】 ポリカルボン酸系共重合体および/また
はその塩とポリアルキレングリコール誘導体とを含有す
るセメント添加剤であって、該ポリカルボン酸系共重合
体として、少なくとも不飽和ポリアルキレングリコール
エーテル系単量体(A)と不飽和モノ・(ジ)カルボン
酸系単量体(B)とをその単量体成分とする共重合体を
1種又は2種以上含有することを特徴とする、前記セメ
ント添加剤。 - 【請求項2】 ポリカルボン酸系共重合体が、不飽和ポ
リアルキレングリコールエステル系単量体(C)および
/または、前記の単量体(A)および(B)と共重合可
能な、または単量体(A)、(B)および(C)と共重
合可能な単量体(D)をさらにその単量体成分とする共
重合体であることを特徴とする、請求項1に記載のセメ
ント添加剤。 - 【請求項3】 単量体(A)が、下記の一般式(1)、 【化1】 (式中、R1、R2及びR3はそれぞれ独立に水素また
はメチル基であり、且つこれらは同時にメチル基となる
ことはなく、R4は−CH2O−、−(CH2)2O
−、−C(CH3)2O−または−O−であり、R1、
R2、R3およびR4中の合計炭素数は3であり、R5
Oは炭素数2〜4の1種又は2種以上のオキシアルキレン
基であり、2種以上の場合はブロック、ランダムいずれ
でもよく、R6は水素または炭素数1〜22のアルキル
基、フェニル基またはアルキルフェニル基(アルキルフ
ェニル基中のアルキル基の炭素数は1〜18)であり、
pはオキシアルキレン基の平均付加モル数として1〜1
00の整数である。)で示される化合物であり、 単量体(B)が、下記の一般式(2)、 【化2】 (式中、R7及びR8はそれぞれ独立に水素またはメチ
ル基であり、R9は水素、メチル基または−(CH2)
qCOOM2であり、R10は−(CH2)r−であ
り、qおよびrはそれぞれ独立に0〜2の整数であり、
M1およびM2は一価金属、二価金属、アンモニウムま
たは有機アミンである。)で示される化合物であり、 単量体(C)が、下記の一般式(3)、 【化3】 (式中、R11及びR12はそれぞれ独立に水素、メチル基
または(CH2)uCOOM3(uは0〜2の整数であ
り、M3は一価金属、二価金属、アンモニウムまたは有
機アミンである。)であり、R13Oは炭素数2〜4であ
る1種又は2種以上のオキシアルキレン基であり、2種以
上の場合はブロック、ランダムいずれでもよく、R14は
水素、炭素数1〜22のアルキル基、フェニル基または
アルキルフェニル基(アルキルフェニル基中のアルキル
基の炭素数は1〜22である。)であり、sは0〜2の
整数であり、tはオキシアルキレン基の平均付加モル数
として1〜300の整数である。)で示される化合物で
あり、 単量体(D)が、下記の一般式(4) 【化4】 (式中、R15、R16、R18及びR19はそれぞれ独立に水
素またはメチル基であり、且つこれらは同時にメチル基
となることはなく、R17Oは炭素数2〜4である1種又
は2種以上のオキシアルキレン基であり、2種以上の場
合はブロック、ランダム何れでもよく、wはオキシアル
キレン基の平均付加モル数として1〜300の整数であ
り、vおよびxはそれぞれ独立に0〜2の整数である。)
で示される化合物であることを特徴とする、請求項1ま
たは2に記載のセメント添加剤。 - 【請求項4】 ポリカルボン酸系共重合体中の単量体
(A)および(B)の組成比が、単量体総モル量に対し
て30〜100モル%であり、該ポリカルボン酸系共重
合体の重量平均分子量が、3,000〜100,000
であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記
載のセメント添加剤。 - 【請求項5】 ポリアルキレングリコール誘導体の重量
平均分子量が、1,000〜100,000であり、ア
ルキレンが、炭素数2〜4の1種または2種以上のアル
キレン基であり、ポリアルキレングリコールの末端が、
水素、炭素数が18以下のアルキル基またはフェニル基
であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記
載のセメント添加剤。 - 【請求項6】 ポリカルボン酸系共重合体100重量部
とポリアルキレングリコール誘導体5〜50重量部の配
合割合で含有することを特徴とする、請求項1〜5のい
ずれかに記載のセメント添加剤。 - 【請求項7】 ポリカルボン酸系共重合体のセメントへ
の添加量が、セメント重量に対して0.05〜1.0重
量%であり、かつポリアルキレングリコール誘導体のセ
メントへの添加量が、セメント重量に対して0.002
5〜0.5重量%であることを特徴とする、請求項1〜
6のいずれかに記載のセメント添加剤。 - 【請求項8】 高強度コンクリートに使用することを特
徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載のセメント添
加剤。 - 【請求項9】 蒸気養生コンクリートに使用することを
特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載のセメント
添加剤。
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