JP2002326854A

JP2002326854A - セメント添加剤

Info

Publication number: JP2002326854A
Application number: JP2001133099A
Authority: JP
Inventors: Isao Shinoda; 功篠田
Original assignee: Asahi Denka Kogyo KK
Current assignee: Adeka Corp
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2002-11-12

Abstract

(57)【要約】【課題】コンクリートやモルタル等のセメント硬化体
に残存する水分を低下させるとともに、なお残存する水
分の凍結を抑制し、同時にコンクリートやモルタルの硬
化収縮を抑制して、セメント硬化体の凍害を効果的に防
止することのできるセメント添加剤、およびこれを使用
したセメント組成物、セメント硬化性組成物、セメント
硬化体を提供する。【解決手段】次の一般式、（Ｒ¹）_mＳｉ〔Ｏ−（Ａ
Ｏ）_nＲ²〕_4-m （式中、Ｒ¹は炭素原子数４〜１８の直鎖又は分岐のア
ルキル基若しくはフェニル基であり、Ｒ²は炭素原子数
１〜１０の直鎖又は分岐のアルキル基であり、Ａはエチ
レン基、プロピレン基又はエチレン基とプロピレン基と
のランダム状若しくはブロック状混合基であり、ｍは１
〜３の数であり、ｎは１〜３０の数である）で表される
アルキルアルコキシシランからなるセメント添加剤であ
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、セメント二次製品
に用いられ、あるいは建築、建設、土木等の施工に用い
られるセメント添加剤、セメント組成物、セメント硬化
性組成物およびセメント硬化体に関するものであり、詳
しくは、セメント硬化物の凍害を防止することのできる
セメント添加剤、およびこれを使用したセメント組成
物、セメント硬化性組成物およびセメント硬化体に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】硬化したコンクリートやモルタルの凍害
は、コンクリートやモルタル中の水分が凍結融解を繰り
返した結果、ひび割れが発生したり、また、コンクリー
トやモルタルの硬化収縮による細かいひび割れから内部
に侵入した水分が凍結融解を繰り返した結果、大きなひ
び割れが発生したりし、このようなことからコンクート
やモルタル表面が剥離したりして、表層部分から破壊
し、次第に劣化する現象をいう。二次的には、漏水（建
造物内部への水浸透）、中性化を伴い、コンクリートや
モルタルの強度低下を招き、最終的には鉄筋腐食やたわ
み等の構造耐力の問題に至ることもあるとされている。

【０００３】このため特開平８−１１９７０７号公報で
は、セメント、骨材および水にシラン化合物を配合せし
めて、セメント硬化体の含水率の増大を防ぎ、耐凍害性
を高める方法が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記特開平８
−１１９７０７号公報において提案されている方法で
は、セメント硬化体中の水分量を減らすことができるの
である程度凍害を防止することはできるものの、硬化に
伴う体積収縮によるひび割れを防止することができず、
凍害防止に対し十分とはいえなかった。

【０００５】そこで本発明の目的は、以上のような問題
点を解消し、コンクリートやモルタル等のセメント硬化
体に残存する水分を低下させるとともに、なお残存する
水分の凍結を抑制し、同時にコンクリートやモルタルの
硬化収縮を抑制して、セメント硬化体の凍害を効果的に
防止することのできるセメント添加剤、およびこれを使
用したセメント組成物、セメント硬化性組成物、セメン
ト硬化体を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決すべく鋭意検討した結果、特定構造を有するアルキ
ルアルコキシシランをセメント添加剤とすることにより
上記目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成する
に至った。

【０００７】即ち、本発明のセメント添加剤は、次の一
般式、（Ｒ¹）_mＳｉ〔Ｏ−（ＡＯ）_nＲ²〕_4-m （式中、Ｒ¹は炭素原子数４〜１８の直鎖又は分岐のア
ルキル基若しくはフェニル基であり、Ｒ²は炭素原子数
１〜１０の直鎖又は分岐のアルキル基であり、Ａはエチ
レン基、プロピレン基又はエチレン基とプロピレン基と
のランダム状若しくはブロック状混合基であり、ｍは１
〜３の数であり、ｎは１〜３０の数である）で表される
アルキルアルコキシシランからなることを特徴とするも
のである。

【０００８】また、本発明のセメント組成物は、セメン
トと、上記セメント添加剤とを必須の成分とすることを
特徴とするものであり、上記セメント添加剤の量は、好
ましくはセメントに対して１〜２０重量％である。

【０００９】さらに、本発明のセメント硬化性組成物
は、セメントと、水と、上記セメント添加剤とを必須の
成分とすることを特徴とするものであり、上記セメント
添加剤は、セメント硬化性組成物が硬化したときに該硬
化物中に残存する水分重量に対して１０〜２００重量％
の量で配合されていることが好ましい。

【００１０】さらに、本発明のセメント硬化物は、上記
セメント硬化性組成物を硬化させたことを特徴とするも
のである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて具体的に説明する。本発明のセメント添加剤である
アルキルアルコキシシランは、上記一般式で表されるも
のであればどのような化合物であっても差し支えない
が、Ｒ¹で表されるアルキル基またはフェニル基の炭素
原子数は４〜１８の範囲でなければならない。炭素原子
数が４未満であるとアルコキシ基の加水分解性に影響は
ないものの、揮発性が高くなりセメント硬化体から揮散
しやすく、十分な凍害防止性能を得ることができない。
一方、炭素原子数が１８を超えるとセメント組成物の凝
結・硬化性が低下してしまう。かかる観点から、Ｒ¹で
表されるアルキル基またはフェニル基の炭素原子数は、
好ましくは６〜１０である。

【００１２】また、上記一般式中のｍは１〜３の数であ
り、好ましくは１〜２の数である。ｍがこの範囲外では
十分な凍害防止効果を得ることができない。

【００１３】さらに、上記一般式中のＲ²の炭素原子数
は多いほど長期的な収縮低減効果に優れ、逆に少ないほ
ど初期の収縮低減効果が大きい傾向があり、かかる観点
から、炭素原子数は１〜１０、好ましくは２〜６の範囲
内である。炭素原子数がこの範囲内であれば特にその構
造は限定されない。

【００１４】さらにまた、上記一般式中のＡはエチレン
基、プロピレン基、又はエチレン基とプロピレン基との
混合基である。エチレンオキシド及び／又はプロピレン
オキシドの付加数ｎは、それぞれ独立に分子内の１つの
−Ｏ−（ＡＯ）_nＲ²基中の平均付加モル数として１〜３
０モルである。

【００１５】エチレンオキシド及び／又はプロピレンオ
キシドを付加しないと、即ちｎが０だと、アルキルアル
コキシシランによる収縮低減効果が十分発揮されない。
また、エチレンオキシド及び／又はプロピレンオキシド
の付加モル数が少ないほど初期の収縮低減効果が大き
く、逆に付加モル数が多いほど長期的な収縮低減効果に
優れている傾向がある。かかる観点から、上記一般式に
おいて−Ｏ−（ＡＯ）_nＲ²基は、Ｒ²の炭素原子数と、
付加させるエチレンオキシド及び／又はプロピレンオキ
シドのモル数ｎとの上記の条件に加え、分子内の−Ｏ−
（ＡＯ）_nＲ²基の平均式量が１２００以下となる条件を
満足することが好ましく、より好ましくは６５０以下、
最も好ましくは３７０以下である。

【００１６】エチレンオキシド及び／又はプロピレンオ
キシドの付加については、それぞれ単独の付加でも、混
合付加でもよく、混合付加の場合、ランダム付加でもブ
ロック付加でもよい。

【００１７】次に、本発明のセメント組成物は、セメン
トと、上記一般式で表されるアルキルアルコキシシラン
からなるセメント添加剤とを必須とするものである。本
発明のセメント組成物は、上述の本発明のセメント添加
剤が配合されていることで、これを使用してコンクリー
トやモルタルなどのセメント硬化物としたときに、効果
的に凍害を防止することができる。

【００１８】本発明のセメント組成物は、本発明のセメ
ント添加剤の量が、好ましくはセメントに対して１〜２
０重量％であり、この範囲より少ないと本発明のセメン
ト添加剤の効果を顕著に発揮することが難しい場合があ
り、逆に多すぎるとセメントの水和反応が阻害され易
く、硬化遅延しやすくなることがある。なお、セメント
添加剤の、より好ましい使用量は、セメント硬化体が製
造されたときにセメント硬化体に残存する水分の量に応
じて適宜選択されるべきであり、この点に関しては後述
のセメント硬化性組成物に関する説明において詳述す
る。

【００１９】本発明のセメント組成物において使用され
るセメントは、特に限定されるものではなく、従来公知
のセメントを全て使用することができ、例えば、ポルト
ランドセメント、高炉セメントやフライアッシュセメン
トのような混合セメントおよびアルミナセメントやマグ
ネシアセメントのような特殊セメントなどを挙げること
ができる。

【００２０】なお、本発明のセメント組成物は、セメン
ト及び上記セメント添加剤のほかに砂、ケイ砂、ケイ石
砂など公知の細骨材、及び／又は砂利、石などの公知粗
骨材等の骨材を使用することができる。また、セメント
組成物に使用されることが公知のその他の添加剤を、本
発明の目的を阻害しない範囲内で所望により使用するこ
ともできる。これら骨材あるいはその他の添加剤は、こ
れらが通常使用される範囲内の使用量で使用することが
できる。

【００２１】次に、本発明のセメント硬化性組成物は、
セメントと、水と、上記本発明のセメント添加剤とを必
須の成分とするものである。本発明のセメント硬化性組
成物に使用するセメント及びセメント添加剤は上記の通
りのものである。

【００２２】本発明のセメント硬化性組成物に使用する
水については、特に限定されず、従来セメント混練物を
得るのに使用することのできることが公知である水であ
ればどのような水であっても何ら支障なく使用すること
ができ、例えば、地下水や水道水、河川水等を使用する
ことができる。

【００２３】本発明のセメント硬化性組成物におけるセ
メント及び水の使用量は、セメント硬化性組成物の使用
目的に応じて、即ち、得ようとするセメント硬化物の圧
縮強度、耐久性、作業性などに応じて、従来公知の使用
量の範囲で使用することができる。

【００２４】また、本発明のセメント硬化性組成物にお
ける本発明のセメント添加剤の使用量は、好ましくは、
セメント硬化性組成物が硬化したときに該硬化物中に残
存する水分重量に対して１０〜２００重量％である。こ
の使用量範囲内であると、以下の及びの理由により
効果的に凍害を防止することができる。

【００２５】本発明のセメント添加剤であるアルキル
アルコキシシラン化合物はセメント硬化性組成物が硬化
した場合、該硬化物の細孔表面に疎水基を外側に向けて
カップリングし、もしくは細孔内部を充填するため、セ
メントの凝結反応に関与した水或いはゲル中にとりこま
れた水以外の、空孔に存在する水を硬化物外系に移動さ
せることにより、セメント硬化物中の水分を減少させる
ことができる。また、それでもなお残存する水分によってアルキルア
ルコキシシランの、アルキレンオキシド鎖を有するアル
コキシ基が加水分解を受けると、遊離するポリエーテル
化合物によって水分の凝固点降下を起こすことができ
る。

【００２６】即ち、本発明のセメント添加剤の使用量は
水分量に応じて、特には、セメント硬化性組成物が硬化
したときに該硬化物中に残存する水分重量に応じて、適
宜定めることが好ましい。ここで、硬化物中に残存する
水分重量としては、便宜的に以下のようにして求めるこ
とができる。

【００２７】まず、セメント硬化性組成物を、上記のよ
うに使用目的等に応じて配合組成を決定する際に、本発
明のセメント添加剤を使用しない配合系を決定し、その
後この配合系でサンプルセメント硬化物を作製する。

【００２８】次に、サンプルセメント硬化物を１０５℃
×２４時間の条件下に置いて乾燥させ、乾燥工程前後の
重量を比較して減少した重量を「該硬化物中に残存する
水分重量」とすればよい。

【００２９】この値をもとに、上記条件に従って本発明
のセメント添加剤量を決定し、セメント硬化性組成物の
最終的な配合組成を決定すればよい。

【００３０】本発明のセメント硬化物は、上述のように
して得られた本発明のセメント硬化性組成物を通常のセ
メント硬化性組成物の硬化と同様にして硬化させること
により得ることができる。また、所望によりさらに養生
を行うことも何ら差し支えない。

【００３１】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づき説明するが、
本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。な
お、以下の各表で示す配合処方の単位はすべて重量％で
ある。

【００３２】〔実施例１〜１５、比較例１〜６〕下記の
表１に示す各アルキルアルコキシシランを合成し、本発
明のセメント添加剤、及び比較のためのセメント添加剤
とした。

【００３３】〔実施例１６〜３４、比較例７〜１２〕下
記の表２に示す配合処方にて本発明のセメント組成物、
及び比較のためのセメント組成物を得、更に表２の配合
処方にて水と、骨材とを合わせ本発明のセメント硬化性
組成物、及び比較のためのセメント硬化性組成物を得
た。次いで、各セメント硬化性組成物を用いてＪＩＳ
Ｒ５２０１に従い、４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍの
供試体を作製し、材齢７日の供試体を得、本発明のセメ
ント硬化物及び比較の為のセメント硬化物とした。

【００３４】得られた各セメント硬化物に対し、以下の
試験を実施した。［硬化収縮試験］各セメント硬化物を、２０℃、６０％
ＲＨの雰囲気下に２８日間置き、試験開始前後でのセメ
ント硬化物体長さ減少率をダイヤルゲージにて測定（Ｊ
ＩＳＡ１１２９）した。得られた結果を表２に示す。

【００３５】［熱履歴試験］各セメント硬化物を水に浸
漬させ、セメント硬化物の中心部温度が５℃と−１８℃
となるように雰囲気温度を昇降温させてセメント硬化物
に熱履歴を与えた。中心温度は、抵抗測温体を埋設した
別のセメント硬化物を同雰囲気下におき、この温度を供
試体の中心温度とした。熱履歴３０サイクル毎にセメン
ト硬化物の重量を測定した。試験開始前の重量と比較し
た、熱履歴３００サイクル後の重量の減少率を表２に示
す。なお、凍害により亀裂、表面剥離等を起こしたもの
は重量減少率が大きくなる。

【００３６】［圧縮試験］上記熱履歴試験を経たセメン
ト硬化物を、ＪＩＳＲ５２０１に従い圧縮強度を測定
した。結果を表２に示す。なお、熱履歴によってひびの
入ったものほど強度の低いものとなる。

【００３７】

【表１】（＊１）一価アルコールに対して付加したエチレンオキ
サイド及び／又はプロピレンオキサイドの種類を表し、
「ＥＯ」はエチレンオキサイドのみを付加、「ＰＯ」は
プロピレンオキサイドのみを付加、「ランダム」はエチ
レンオキサイド及びプロピレンオキサイド（モル比１：
１）をランダム付加、「ブロック」はエチレンオキサイ
ド及びプロピレンオキサイド（モル比１：１）を末端エ
チレンオキサイドとなるようにブロック付加した場合を
夫々表す。

【００３８】

【表２】

【００３９】

【発明の効果】本発明のセメント添加剤、セメント組成
物、セメント硬化性組成物およびセメント硬化体によれ
ば、コンクリートやモルタル等のセメント硬化体に残存
する水分を低下させ、またそれでも残存する水分の凍結
を抑制し、同時にコンクリートやモルタルの硬化収縮を
抑制して、セメント硬化体の凍害を効果的に防止するこ
とができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０４Ｂ 111:27 Ｃ０４Ｂ 111:27 111:34 111:34 111:76 111:76

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】次の一般式、（Ｒ¹）_mＳｉ〔Ｏ−（ＡＯ）_nＲ²〕_4-m （式中、Ｒ¹は炭素原子数４〜１８の直鎖又は分岐のア
ルキル基若しくはフェニル基であり、Ｒ²は炭素原子数
１〜１０の直鎖又は分岐のアルキル基であり、Ａはエチ
レン基、プロピレン基又はエチレン基とプロピレン基と
のランダム状若しくはブロック状混合基であり、ｍは１
〜３の数であり、ｎは１〜３０の数である）で表される
アルキルアルコキシシランからなることを特徴とするセ
メント添加剤。
【請求項２】セメントと、請求項１に記載のセメント
添加剤とを必須の成分とすることを特徴とするセメント
組成物。
【請求項３】上記セメント添加剤の量が、セメントに
対して１〜２０重量％である請求項２記載のセメント組
成物。
【請求項４】セメントと、水と、請求項１記載のセメ
ント添加剤とを必須の成分とすることを特徴とするセメ
ント硬化性組成物。
【請求項５】上記セメント添加剤が、セメント硬化性
組成物が硬化したときに該硬化物中に残存する水分重量
に対して１０〜２００重量％の量で配合されている請求
項４記載のセメント硬化性組成物。
【請求項６】請求項４又は請求項５記載のセメント硬
化性組成物を硬化させたことを特徴とするセメント硬化
物。