JP2602048B2 - セメント添加剤および組成物 - Google Patents
セメント添加剤および組成物Info
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Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、セメント添加剤および組成物に関する。さ
らに詳しくは第四級アンモニウム塩基を必須として有す
るカチオン性または両性吸水性樹脂からなる添加剤およ
びこれを配合したセメント組成物に関する。
らに詳しくは第四級アンモニウム塩基を必須として有す
るカチオン性または両性吸水性樹脂からなる添加剤およ
びこれを配合したセメント組成物に関する。
[従来の技術] セメント組成物はセメントおよび必要により砂、砂
利、骨材、その他のセメント添加剤より成り、このセメ
ント組成物の硬化現象はセメントと水との化学的な水和
反応によるものである。水和反応により得られるセメン
ト製品の強度は、一般に水/セメント比が小さいほど大
きい。しかしながら、通常コンクリート打設時の作業性
(ワーカビリテイ)を確保する目的から必要以上に水/
セメント比を高めて打設しているのが現状である。その
結果、凝結までに余分な時間を必要としたり、水和反応
により体積が減少して亀裂を生じるといった問題点が生
じる。このような問題を解決する目的で、セメント組成
物中にポリアクリル酸塩系吸水性樹脂を添加する方法が
提案されている(例えば特開昭56−69257号公報)。
利、骨材、その他のセメント添加剤より成り、このセメ
ント組成物の硬化現象はセメントと水との化学的な水和
反応によるものである。水和反応により得られるセメン
ト製品の強度は、一般に水/セメント比が小さいほど大
きい。しかしながら、通常コンクリート打設時の作業性
(ワーカビリテイ)を確保する目的から必要以上に水/
セメント比を高めて打設しているのが現状である。その
結果、凝結までに余分な時間を必要としたり、水和反応
により体積が減少して亀裂を生じるといった問題点が生
じる。このような問題を解決する目的で、セメント組成
物中にポリアクリル酸塩系吸水性樹脂を添加する方法が
提案されている(例えば特開昭56−69257号公報)。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら上記の方法では、使用されている吸水性
樹脂がカルボキシル基を有するアニオン性吸水性樹脂で
あるため、脱イオン水や水道水に対しては高吸水力を示
すものの、セメント中に含まれるカルシウムイオン、ア
ルミニウムイオンなどを多量に含有した多価電解質溶液
に対してはイオン架橋により不溶化が進行して吸水力が
極端に低下する。したがって、アニオン性吸水性樹脂を
添加する方法では、亀裂の発生を防止するためには吸水
性樹脂を多量に添加しなければならず、経済性の点で問
題がある。また、セメント組成物であるコンクリートは
打設後、カルシウム化合物を主成分とした粒子間に結合
力を持たない強アルカリ性の無機物がブリージング水と
ともにコンクリート表面に浮上し、レイタンスと呼ばれ
る堆積層を形成する。このレイタンスを放置するとコン
クリート表面から飛散し、人体に吸入されて水分と接触
すると強いアルカリ性を呈するため健康を害することが
ある。また、レイタンスを取り除かずにコンクリートを
打ち継ぐと、新・旧コンクリートが一体化せず、ひび割
れ、水漏れ、内部鉄筋の発錆等の原因となり、ひいては
構造物の破壊を招くことすらある。アニオン性吸水性樹
脂をセメント組成物に添加する従来の方法では、レイタ
ンスの生成を防止するだけの効力を有していなかった。
樹脂がカルボキシル基を有するアニオン性吸水性樹脂で
あるため、脱イオン水や水道水に対しては高吸水力を示
すものの、セメント中に含まれるカルシウムイオン、ア
ルミニウムイオンなどを多量に含有した多価電解質溶液
に対してはイオン架橋により不溶化が進行して吸水力が
極端に低下する。したがって、アニオン性吸水性樹脂を
添加する方法では、亀裂の発生を防止するためには吸水
性樹脂を多量に添加しなければならず、経済性の点で問
題がある。また、セメント組成物であるコンクリートは
打設後、カルシウム化合物を主成分とした粒子間に結合
力を持たない強アルカリ性の無機物がブリージング水と
ともにコンクリート表面に浮上し、レイタンスと呼ばれ
る堆積層を形成する。このレイタンスを放置するとコン
クリート表面から飛散し、人体に吸入されて水分と接触
すると強いアルカリ性を呈するため健康を害することが
ある。また、レイタンスを取り除かずにコンクリートを
打ち継ぐと、新・旧コンクリートが一体化せず、ひび割
れ、水漏れ、内部鉄筋の発錆等の原因となり、ひいては
構造物の破壊を招くことすらある。アニオン性吸水性樹
脂をセメント組成物に添加する従来の方法では、レイタ
ンスの生成を防止するだけの効力を有していなかった。
[問題点を解決するための手段] 本発明者らは、コスト的に安価に亀裂の発生を防止す
ることができ、かつレイタンスの生成を防止できるセメ
ント添加剤および組成物について鋭意検討した結果、本
発明に到達した。すなわち本発明は、第四級アンモニウ
ム塩基を有するカチオン性または両性吸水性樹脂からな
るセメント添加剤および該添加剤を配合したセメント組
成物である。
ることができ、かつレイタンスの生成を防止できるセメ
ント添加剤および組成物について鋭意検討した結果、本
発明に到達した。すなわち本発明は、第四級アンモニウ
ム塩基を有するカチオン性または両性吸水性樹脂からな
るセメント添加剤および該添加剤を配合したセメント組
成物である。
本発明において第四級アンモニウム塩基を有するカチ
オン性吸水性樹脂としては、たとえば、第四級アンモニ
ウム塩基を有するカチオン性ビニル単量体(A)、共重
合性架橋剤(C)および必要により非イオン性水溶性ビ
ニル単量体(D)を重合して得られるカチオン性吸水性
樹脂などがあげられる。
オン性吸水性樹脂としては、たとえば、第四級アンモニ
ウム塩基を有するカチオン性ビニル単量体(A)、共重
合性架橋剤(C)および必要により非イオン性水溶性ビ
ニル単量体(D)を重合して得られるカチオン性吸水性
樹脂などがあげられる。
本発明において第四級アンモニウム塩基を有する両性
吸水性樹脂としては、たとえば、第四級アンモニウム塩
基を有するカチオン性ビニル単量体(A)、カルボキシ
ル基および/またはスルホン基を有するアニオン性ビニ
ル単量体(B)、共重合性架橋剤(C)および必要によ
り非イオン性水溶性ビニル単量体(D)を重合し、必要
によりアルカリ金属化合物で中和して部分的にアルカリ
金属塩基とした両性吸水性樹脂などがあげられる。
吸水性樹脂としては、たとえば、第四級アンモニウム塩
基を有するカチオン性ビニル単量体(A)、カルボキシ
ル基および/またはスルホン基を有するアニオン性ビニ
ル単量体(B)、共重合性架橋剤(C)および必要によ
り非イオン性水溶性ビニル単量体(D)を重合し、必要
によりアルカリ金属化合物で中和して部分的にアルカリ
金属塩基とした両性吸水性樹脂などがあげられる。
第四級アンモニウム塩基を有するカチオン性ビニル単
量体(A)としては、ジアルキルアミノアルキル(メ
タ)アクリレートとアルキルハライドまたはジアルキル
硫酸との反応物[たとえば(メタ)アクリロイルオキシ
エチルトリメチルアンモニウムクロライドまたはブロマ
イド、(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメチルア
ンモニウムメチルサルフェート、(メタ)アクリロイル
オキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライ
ド、(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメチルア
ンモニウムクロライドなど];ジアルキルアミノヒドロ
キシアルキル(メタ)アクリレートとアルキルハライド
またはジアルキル硫酸との反応物[たとえば(メタ)ア
クリロイルオキシヒドロキシエチルトリメチルアンモニ
ウムクロライドまたはブロマイド、(メタ)アクリロイ
ルオキシヒドロキシエチルトリメチルアンモニウムメチ
ルサルフェートなど];ジアルキルアミノアルキル(メ
タ)アクリルアミドとアルキルハライドまたはジアルキ
ル硫酸との反応物[たとえばトリメチルアミノエチル
(メタ)アクリルアミドの塩化物または臭化物、トリメ
チルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドの塩化物な
ど];ジアルキルアミノヒドロキシアルキル(メタ)ア
クリルアミドとアルキルハライドまたはジアルキル硫酸
との反応物[たとえばトリメチルアミノヒドロキシエチ
ル(メタ)アクリルアミドの塩化物、ジエチルメチルア
ミノヒドロキシプロピル(メタ)アクリルアミドの塩化
物など];N−アルキルビニルピリジウムハライド[たと
えばN−メチル−2−ビニルピリジニウムクロライドま
たはブロマイド、N−メチル−4−ビニルピリジニウム
クロライドなど]、トリアルキルアリルアンモニウムハ
ライド[たとえばトリメチルアリルアンモニウムクロラ
イド、トリエチルアリルアンモニウムクロライドなど]
などがあげられる。これらの第四級アンモニウム塩基を
有するカチオン性ビニル単量体は単独で使用してもよ
く、また2種以上併用してもよい。
量体(A)としては、ジアルキルアミノアルキル(メ
タ)アクリレートとアルキルハライドまたはジアルキル
硫酸との反応物[たとえば(メタ)アクリロイルオキシ
エチルトリメチルアンモニウムクロライドまたはブロマ
イド、(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメチルア
ンモニウムメチルサルフェート、(メタ)アクリロイル
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ンモニウムクロライドなど];ジアルキルアミノヒドロ
キシアルキル(メタ)アクリレートとアルキルハライド
またはジアルキル硫酸との反応物[たとえば(メタ)ア
クリロイルオキシヒドロキシエチルトリメチルアンモニ
ウムクロライドまたはブロマイド、(メタ)アクリロイ
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ルサルフェートなど];ジアルキルアミノアルキル(メ
タ)アクリルアミドとアルキルハライドまたはジアルキ
ル硫酸との反応物[たとえばトリメチルアミノエチル
(メタ)アクリルアミドの塩化物または臭化物、トリメ
チルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドの塩化物な
ど];ジアルキルアミノヒドロキシアルキル(メタ)ア
クリルアミドとアルキルハライドまたはジアルキル硫酸
との反応物[たとえばトリメチルアミノヒドロキシエチ
ル(メタ)アクリルアミドの塩化物、ジエチルメチルア
ミノヒドロキシプロピル(メタ)アクリルアミドの塩化
物など];N−アルキルビニルピリジウムハライド[たと
えばN−メチル−2−ビニルピリジニウムクロライドま
たはブロマイド、N−メチル−4−ビニルピリジニウム
クロライドなど]、トリアルキルアリルアンモニウムハ
ライド[たとえばトリメチルアリルアンモニウムクロラ
イド、トリエチルアリルアンモニウムクロライドなど]
などがあげられる。これらの第四級アンモニウム塩基を
有するカチオン性ビニル単量体は単独で使用してもよ
く、また2種以上併用してもよい。
カルボキシル基を有するアニオン性ビニル単量体
(B)としては、不飽和モノまたはポリカルボン酸
[(メタ)アクリル酸(アクリル酸および/またはメタ
クリル酸をいう。以下同様の記載を用いる。)、クロト
ン酸、ソルビン酸、マレイン酸、イタコン酸、ケイ皮酸
など]、それらの無水物[無水マレイン酸など]などが
あげられる。
(B)としては、不飽和モノまたはポリカルボン酸
[(メタ)アクリル酸(アクリル酸および/またはメタ
クリル酸をいう。以下同様の記載を用いる。)、クロト
ン酸、ソルビン酸、マレイン酸、イタコン酸、ケイ皮酸
など]、それらの無水物[無水マレイン酸など]などが
あげられる。
スルホン基を有するアニオン性ビニル単量体(B)と
しては、脂肪族または芳香族ビニルスルホン酸[ビニル
スルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸、ビニルトルエ
ンスルホン酸、スチレンスルホン酸など]、(メタ)ア
クリルスルホン酸[(メタ)アクリル酸スルホエチル、
(メタ)アクリル酸スルホプロピルなど]、(メタ)ア
クリルアミドスルホン酸[2−アクリルアミド−2−メ
チルプロパンスルホン酸など]などがあげられる。
しては、脂肪族または芳香族ビニルスルホン酸[ビニル
スルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸、ビニルトルエ
ンスルホン酸、スチレンスルホン酸など]、(メタ)ア
クリルスルホン酸[(メタ)アクリル酸スルホエチル、
(メタ)アクリル酸スルホプロピルなど]、(メタ)ア
クリルアミドスルホン酸[2−アクリルアミド−2−メ
チルプロパンスルホン酸など]などがあげられる。
これらカルボキシル基および/またはスルホン基を有
するアニオン性ビニル単量体は水溶性塩として使用して
もよい。これらの塩としては、アルカリ金属塩(ナトリ
ウム、カリウム、リチウムなどの塩)、アルカリ土類金
属塩(カルシウム、マグネシウムなどの塩)、アンモニ
ウム塩およびアミン塩(メチルアミン、トリメチルアミ
ンなどのアルキルアミンの塩;トリエタノールアミン、
ジエタノールアミンなどのアルカノールアミンの塩な
ど)およびこれらの二種以上が挙げられる。これらのう
ちで好ましいものは、ナトリウム塩およびカリウム塩で
ある。
するアニオン性ビニル単量体は水溶性塩として使用して
もよい。これらの塩としては、アルカリ金属塩(ナトリ
ウム、カリウム、リチウムなどの塩)、アルカリ土類金
属塩(カルシウム、マグネシウムなどの塩)、アンモニ
ウム塩およびアミン塩(メチルアミン、トリメチルアミ
ンなどのアルキルアミンの塩;トリエタノールアミン、
ジエタノールアミンなどのアルカノールアミンの塩な
ど)およびこれらの二種以上が挙げられる。これらのう
ちで好ましいものは、ナトリウム塩およびカリウム塩で
ある。
上記アニオン性ビニル単量体は単独で使用してもよ
く、また2種以上併用してもよい。これらのうちで好ま
しいものはカルボキシル基を有するビニル単量体であ
る。
く、また2種以上併用してもよい。これらのうちで好ま
しいものはカルボキシル基を有するビニル単量体であ
る。
カチオン性ビニル単量体(A)および場合によりアニ
オン性ビニル単量体(B)とともに必要により非イオン
性水溶性ビニル単量体(D)を併用することができ、た
とえばヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロ
キシプロピル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル
アミド、ビニルピロリドンなどがあげられる。
オン性ビニル単量体(B)とともに必要により非イオン
性水溶性ビニル単量体(D)を併用することができ、た
とえばヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロ
キシプロピル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル
アミド、ビニルピロリドンなどがあげられる。
共重合性架橋剤(C)としては(1)少なくとも2個
の重合性二重結合を有する化合物および(2)1個の重
合性二重結合を有しかつカチオン性ビニル単量体および
/またはアニオン性ビニル単量体の官能基と反応しうる
基を少なくとも1個有する化合物があげられる。
の重合性二重結合を有する化合物および(2)1個の重
合性二重結合を有しかつカチオン性ビニル単量体および
/またはアニオン性ビニル単量体の官能基と反応しうる
基を少なくとも1個有する化合物があげられる。
(1)の化合物としては、たとえばN,N−メチレンビ
ス(メタ)アクリルアミド、ポリオール類[エチレング
リコール、トリメチロールプロパン、グリセリン、ポリ
オキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリ
コール]のジ−またはトリ−(メタ)アクリル酸エステ
ル、ジビニルベンゼン、ジビニルトルエン、テトラアリ
ロキシエタン、ジアリルフタレート、ジアリルアジペー
トなどがあげられる。
ス(メタ)アクリルアミド、ポリオール類[エチレング
リコール、トリメチロールプロパン、グリセリン、ポリ
オキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリ
コール]のジ−またはトリ−(メタ)アクリル酸エステ
ル、ジビニルベンゼン、ジビニルトルエン、テトラアリ
ロキシエタン、ジアリルフタレート、ジアリルアジペー
トなどがあげられる。
化合物(2)の例としては第四級アンモニウム塩基お
よび/またはカルボキシル基、スルホン基と反応性の基
たとえばヒドロキシル基、エポキシ基、アミノ基などを
含有するエチレン性不飽和化合物があげられる。たとえ
ばヒドロキシル基含有不飽和化合物[N−メチロール
(メタ)アクリルアミドなど]およびエポキシ基含有不
飽和化合物[グリシジル(メタ)アクリレートなど]な
どである。
よび/またはカルボキシル基、スルホン基と反応性の基
たとえばヒドロキシル基、エポキシ基、アミノ基などを
含有するエチレン性不飽和化合物があげられる。たとえ
ばヒドロキシル基含有不飽和化合物[N−メチロール
(メタ)アクリルアミドなど]およびエポキシ基含有不
飽和化合物[グリシジル(メタ)アクリレートなど]な
どである。
共重合性架橋剤(C)のうちで好ましいものは(1)
の化合物であり、とくに好ましいものはN,N−メチレン
ビスアクリルアミド、エチレングリコールジアクリレー
ト、トリメチロールプロパントリアクリレートおよびテ
トラアリロキシエタンである。
の化合物であり、とくに好ましいものはN,N−メチレン
ビスアクリルアミド、エチレングリコールジアクリレー
ト、トリメチロールプロパントリアクリレートおよびテ
トラアリロキシエタンである。
本発明のカチオン性吸水性樹脂において、(A)の量
は、(A)および(C)の合計モル量に基づいて通常70
〜99.99%、好ましくは90〜99.9%である。(A)の量
が70%未満では得られた樹脂は多価電解質溶液に対する
吸水力が低く、したがって亀裂の発生防止やレイタンス
の生成防止性能に劣る。
は、(A)および(C)の合計モル量に基づいて通常70
〜99.99%、好ましくは90〜99.9%である。(A)の量
が70%未満では得られた樹脂は多価電解質溶液に対する
吸水力が低く、したがって亀裂の発生防止やレイタンス
の生成防止性能に劣る。
(C)の量は、(A)および(C)の合計モル量に基
づいて通常0.01〜10%、好ましくは0.1〜5%である。
(C)の量が0.01%未満では得られた樹脂は吸水時のゲ
ル強度が小さくゾル状となる。一方10%を越えると逆に
ゲル強度が過大となりすぎて多価電解質溶液に対する吸
水力が低下する。
づいて通常0.01〜10%、好ましくは0.1〜5%である。
(C)の量が0.01%未満では得られた樹脂は吸水時のゲ
ル強度が小さくゾル状となる。一方10%を越えると逆に
ゲル強度が過大となりすぎて多価電解質溶液に対する吸
水力が低下する。
必要により併用される(D)の量は、(A),(C)
および(D)の合計モル量に基づいて通常0〜30%、好
ましくは0〜10%である。(C)の量が30%を越えると
得られた樹脂は多価電解質溶液に対する吸水力が低下す
る。
および(D)の合計モル量に基づいて通常0〜30%、好
ましくは0〜10%である。(C)の量が30%を越えると
得られた樹脂は多価電解質溶液に対する吸水力が低下す
る。
本発明の両性吸水性樹脂において、カチオン性ビニル
単量体(A)とアニオン性ビニル単量体(B)のモル比
は、要求される吸収性能、吸水ゲルの強度などの条件に
より種々変化しうるが通常(A):(B)=85:15〜15:
85であり、好ましくは(A):(B)=70:30〜30:70で
ある。
単量体(A)とアニオン性ビニル単量体(B)のモル比
は、要求される吸収性能、吸水ゲルの強度などの条件に
より種々変化しうるが通常(A):(B)=85:15〜15:
85であり、好ましくは(A):(B)=70:30〜30:70で
ある。
共重合性架橋剤(C)の量は、(A),(B)および
必要により使用される(D)の合計モル量に対して通常
0.01〜10%、好ましくは0.1〜5%である。共重合性架
橋剤の量が0.01%未満では得られた樹脂は吸水時のゲル
強度が小さくゾル状となる。一方10%を越えると逆にゲ
ル強度が過大となり多価電解質溶液に対する吸水力が低
下する。
必要により使用される(D)の合計モル量に対して通常
0.01〜10%、好ましくは0.1〜5%である。共重合性架
橋剤の量が0.01%未満では得られた樹脂は吸水時のゲル
強度が小さくゾル状となる。一方10%を越えると逆にゲ
ル強度が過大となり多価電解質溶液に対する吸水力が低
下する。
必要により併用される非イオン性水溶性ビニル単量体
(D)の量は(A),(B),(C)および(D)の合
計モル量に基づいて通常30%以下、好ましくは10%以下
である。
(D)の量は(A),(B),(C)および(D)の合
計モル量に基づいて通常30%以下、好ましくは10%以下
である。
ビニル単量体(A),(B)および共重合性架橋剤
(C)および必要により併用される非イオン性ビニル単
量体(D)を重合する方法は、従来から知られている方
法でよく、たとえばこれらの水溶液または水分散液をラ
ジカル重合触媒を用いて重合する方法、有機溶媒を使用
した逆相懸濁重合による方法および放射線、電子線、紫
外線などを照射する通常の方法などがあげられる。
(C)および必要により併用される非イオン性ビニル単
量体(D)を重合する方法は、従来から知られている方
法でよく、たとえばこれらの水溶液または水分散液をラ
ジカル重合触媒を用いて重合する方法、有機溶媒を使用
した逆相懸濁重合による方法および放射線、電子線、紫
外線などを照射する通常の方法などがあげられる。
本発明において、必要によりアルカリ金属化合物を添
加してカルボキシル基および/またはスルホン基を中和
し、部分的にアルカリ金属塩基とすることができる。
加してカルボキシル基および/またはスルホン基を中和
し、部分的にアルカリ金属塩基とすることができる。
アルカリ金属化合物としては、アルカリ金属水酸化物
(水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム
など)、アルカリ金属炭酸塩(炭酸ナトリウム、重炭酸
ナトリウムなど)およびこれらの二重以上があげられ
る。これらのうちで好ましいものは、水酸化ナトリウ
ム、水酸化カリウムおよび重炭酸ナトリウムである。
(水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム
など)、アルカリ金属炭酸塩(炭酸ナトリウム、重炭酸
ナトリウムなど)およびこれらの二重以上があげられ
る。これらのうちで好ましいものは、水酸化ナトリウ
ム、水酸化カリウムおよび重炭酸ナトリウムである。
中和度はカルボキシル基および/またはスルホン基の
通常90モル%以下、好ましくは50〜80モル%である。カ
ルボキシル基および/またはスルホン基の中和度が90モ
ル%を越えると得られた樹脂のPHが高くなり人体の皮膚
に対する安全性の点で問題となる。
通常90モル%以下、好ましくは50〜80モル%である。カ
ルボキシル基および/またはスルホン基の中和度が90モ
ル%を越えると得られた樹脂のPHが高くなり人体の皮膚
に対する安全性の点で問題となる。
該重合体中の官能基と反応しうる基を少なくとも2個
有する化合物でさらに架橋せしめることにより、より高
いゲル強度を有し、吸水ゲルの安定性により優れた樹脂
を製造することができる。
有する化合物でさらに架橋せしめることにより、より高
いゲル強度を有し、吸水ゲルの安定性により優れた樹脂
を製造することができる。
この化合物としては、エポキシ基、水酸基、イソシア
ナート基など、第四級アンモニウム塩基、カルボキシル
基、スルホン基および/または必要により使用される非
イオン性水溶性ビニル単量体がもつ官能基(たとえば水
酸基、アミド基など)と反応性の基を少なくとも2個有
する化合物およびイオン架橋を形成し得る多価金属化合
物があげられる。
ナート基など、第四級アンモニウム塩基、カルボキシル
基、スルホン基および/または必要により使用される非
イオン性水溶性ビニル単量体がもつ官能基(たとえば水
酸基、アミド基など)と反応性の基を少なくとも2個有
する化合物およびイオン架橋を形成し得る多価金属化合
物があげられる。
次いで重合体を通常の方法で乾燥、粉砕し、必要によ
り希望の粒度に調整して本発明における吸水性樹脂とす
る。
り希望の粒度に調整して本発明における吸水性樹脂とす
る。
該吸水性樹脂の形状については特に制限はなく、粉粒
状、フレーク状、繊維状などのいずれの形状であっても
よい。
状、フレーク状、繊維状などのいずれの形状であっても
よい。
吸水性樹脂の吸収力としては、たとえば5%塩化カル
シウム水溶液に対して10g/g以上、好ましくは15g/g以上
である。
シウム水溶液に対して10g/g以上、好ましくは15g/g以上
である。
本発明における吸水性樹脂に増量剤、充填剤として有
機質粉末[たとえばセルロース誘導体、デンプン誘導
体、オガクズなど];無機質粉末[たとえばパーライ
ト、シリカ、珪そう土など];カチオン性基を含有しな
い従来の吸水性樹脂[たとえば架橋ポリビニルアルコー
ル、架橋ポリエチレンキシド、架橋ポリアクリル酸塩、
イソブチレン−無水マレイン酸共重合体架橋物、デンプ
ン−アクリル酸塩共重合体架橋物、酢酸ビニル−(メ
タ)アクリル酸エステル共重合体のケン化物など]を併
用することができる。その他、増粘剤、減水剤、白華防
止剤、界面活性剤なども必要により併用することがで
き、これらの添加量については特に限定はなく通常併用
されている量でよい。
機質粉末[たとえばセルロース誘導体、デンプン誘導
体、オガクズなど];無機質粉末[たとえばパーライ
ト、シリカ、珪そう土など];カチオン性基を含有しな
い従来の吸水性樹脂[たとえば架橋ポリビニルアルコー
ル、架橋ポリエチレンキシド、架橋ポリアクリル酸塩、
イソブチレン−無水マレイン酸共重合体架橋物、デンプ
ン−アクリル酸塩共重合体架橋物、酢酸ビニル−(メ
タ)アクリル酸エステル共重合体のケン化物など]を併
用することができる。その他、増粘剤、減水剤、白華防
止剤、界面活性剤なども必要により併用することがで
き、これらの添加量については特に限定はなく通常併用
されている量でよい。
本発明においてセメントとしては、通常のポルトラン
ドセメント、混合ポルトランドセメント、アルミナセメ
ント、石灰混合セメント、スラグセメントなどの水硬性
セメントがあげられる。また急結セメントや高強度セメ
ントなどの特殊セメントも本発明に含まれる。
ドセメント、混合ポルトランドセメント、アルミナセメ
ント、石灰混合セメント、スラグセメントなどの水硬性
セメントがあげられる。また急結セメントや高強度セメ
ントなどの特殊セメントも本発明に含まれる。
必要により配合される骨材としては、たとえば川砂、
海砂、砂利、砕石などの普通骨剤のほかスラグ、シラ
ス、フライアッシュ、アスベスト、ロックウールなどが
あげられる。これら骨材の配合量はセメント100重量部
に対して通常50〜1000重量部である。
海砂、砂利、砕石などの普通骨剤のほかスラグ、シラ
ス、フライアッシュ、アスベスト、ロックウールなどが
あげられる。これら骨材の配合量はセメント100重量部
に対して通常50〜1000重量部である。
その他のセメント添加剤としては、水溶性ポリマー
[たとえばメチルセルロースなどのセルロース誘導体、
ポリビニルアルコールなど]、合成樹脂エマルジョン
[たとえばEVAエマルジョン、酢酸ビニルエマルジョン
など]、天然または合成ゴムラテックス[SBRラテック
スなど]、有機スルホン酸化合物[リグニンスルホン酸
ナトリウム、アリルスルホン酸ナトリウムなど]、急結
剤[たとえばアルミン酸アルカリおよび炭酸アルカリの
単独または混合物、水ガラス系、カルシウムアルミネー
ト系急結剤など]、無機質繊維[たとえばガラス繊維、
アスベスト、ロックウールなど]など公知の添加剤がセ
メント組成物の作業性、接着性、補強などの目的で適宜
使用される。
[たとえばメチルセルロースなどのセルロース誘導体、
ポリビニルアルコールなど]、合成樹脂エマルジョン
[たとえばEVAエマルジョン、酢酸ビニルエマルジョン
など]、天然または合成ゴムラテックス[SBRラテック
スなど]、有機スルホン酸化合物[リグニンスルホン酸
ナトリウム、アリルスルホン酸ナトリウムなど]、急結
剤[たとえばアルミン酸アルカリおよび炭酸アルカリの
単独または混合物、水ガラス系、カルシウムアルミネー
ト系急結剤など]、無機質繊維[たとえばガラス繊維、
アスベスト、ロックウールなど]など公知の添加剤がセ
メント組成物の作業性、接着性、補強などの目的で適宜
使用される。
これらのセメント添加剤の配合量はセメントに対して
通常100重量%以下、好ましくは50重量%以下である。
通常100重量%以下、好ましくは50重量%以下である。
本発明においてセメント組成物に配合せしめるカチオ
ン性または両性吸水性樹脂の量は、そのカチオン性基の
含有量、使用時の水/セメント比、骨材の種類および量
などにより適宜選択できるが通常セメントに対して0.01
〜10重量%、好ましくは0.1〜5重量%である。吸水性
樹脂の量が0.01重量%未満の場合には亀裂防止、レイタ
ンスの生成防止等が不完全なものになる。一方、10重量
%を越える場合水/セメント比が低下しすぎてワーカビ
リティーを損ない、経済的にも不利となる。
ン性または両性吸水性樹脂の量は、そのカチオン性基の
含有量、使用時の水/セメント比、骨材の種類および量
などにより適宜選択できるが通常セメントに対して0.01
〜10重量%、好ましくは0.1〜5重量%である。吸水性
樹脂の量が0.01重量%未満の場合には亀裂防止、レイタ
ンスの生成防止等が不完全なものになる。一方、10重量
%を越える場合水/セメント比が低下しすぎてワーカビ
リティーを損ない、経済的にも不利となる。
本発明における吸水性樹脂をセメント組成物に配合す
る方法については特に限定はなく、たとえば粉末あるい
は水膨潤物の状態でセメント組成物に添加し混合するこ
とができ、混合装置についても特に限定はない。通常こ
のセメント組成物に所定量の水を添加して混練すること
によりコンクリートを得るが、水の添加と同時あるいは
水の添加後に吸水性樹脂を配合してもよい。
る方法については特に限定はなく、たとえば粉末あるい
は水膨潤物の状態でセメント組成物に添加し混合するこ
とができ、混合装置についても特に限定はない。通常こ
のセメント組成物に所定量の水を添加して混練すること
によりコンクリートを得るが、水の添加と同時あるいは
水の添加後に吸水性樹脂を配合してもよい。
[実施例] 以下、製造例および実施例により本発明を更に説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。尚、製
造例中の部は重量部である。
るが、本発明はこれに限定されるものではない。尚、製
造例中の部は重量部である。
製造例1(セメント添加剤の製造) メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム
クロライド22部、アクリル酸8部、トリメチロールプロ
パントリアクリレート0.35部および水70部を開閉可能な
密閉容器に仕込み、窒素雰囲気下で液温を15℃とした
後、0.5%の過硫酸アンモニウム水溶液1部および0.5%
の亜鉛酸水素ナトリウム水溶液1部を添加して重合させ
たところ発熱とともにゲル状となった。重合開始から5
時間後に密閉容器を開き、生成したゲル状含水架橋重合
体を取り出した。このゲルをで細断した後、150℃に加
熱されたドラムドライヤーで乾燥し、32〜145メッシュ
の粒度に粉砕して本発明のセメント添加剤である両性吸
水性樹脂(a)を得た。
クロライド22部、アクリル酸8部、トリメチロールプロ
パントリアクリレート0.35部および水70部を開閉可能な
密閉容器に仕込み、窒素雰囲気下で液温を15℃とした
後、0.5%の過硫酸アンモニウム水溶液1部および0.5%
の亜鉛酸水素ナトリウム水溶液1部を添加して重合させ
たところ発熱とともにゲル状となった。重合開始から5
時間後に密閉容器を開き、生成したゲル状含水架橋重合
体を取り出した。このゲルをで細断した後、150℃に加
熱されたドラムドライヤーで乾燥し、32〜145メッシュ
の粒度に粉砕して本発明のセメント添加剤である両性吸
水性樹脂(a)を得た。
このものの5%塩化カルシウム水溶液に対する吸収量
は42g/gであった。
は42g/gであった。
製造例2(セメント添加剤の製造) 上記製造例1において、メタクリロイルオキシエチル
トリメチルアンモニウムクロライド23.5部およびアクリ
ル酸8部に代えてメタクリロイルオキシエチルジメチル
ベンジルアンモニウムクロライド23.5部およびアクリル
酸6.5部を使用し、かつトリメチロールプロパントリア
クリレートの量を0.24部とする以外は製造例1と同様の
方法で本発明のセメント添加剤である両性吸水性樹脂
(b)を得た。このものの5%塩化カルシウム水溶液に
対する吸収量は45g/gであった。
トリメチルアンモニウムクロライド23.5部およびアクリ
ル酸8部に代えてメタクリロイルオキシエチルジメチル
ベンジルアンモニウムクロライド23.5部およびアクリル
酸6.5部を使用し、かつトリメチロールプロパントリア
クリレートの量を0.24部とする以外は製造例1と同様の
方法で本発明のセメント添加剤である両性吸水性樹脂
(b)を得た。このものの5%塩化カルシウム水溶液に
対する吸収量は45g/gであった。
製造例3(セメント添加剤の製造) メタクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモ
ニウムクロライド30部、N,N−メチレンビスアクリルア
ミド0.3部および水70部を開閉可能な密閉容器に仕込
み、窒素雰囲気下で液温を15℃とした後、0.5%の過硫
酸アンモニウム水溶液1部および0.5%の亜硫酸水素ナ
トリウム水溶液1部を添加して重合させたところ発熱と
ともにゲル状となった。重合開始から5時間後に密閉容
器を開き、生成したゲル状含水架橋重合体を取り出し
た。このゲルをで細断した後、150℃に加熱されたドラ
ムドライヤーで乾燥し、32〜145メッシュの粒度に粉砕
して本発明のセメント添加剤であるカチオン性吸水性樹
脂(c)を得た。このものの5%塩化カルシウム水溶液
に対する吸収量は38g/gであった。
ニウムクロライド30部、N,N−メチレンビスアクリルア
ミド0.3部および水70部を開閉可能な密閉容器に仕込
み、窒素雰囲気下で液温を15℃とした後、0.5%の過硫
酸アンモニウム水溶液1部および0.5%の亜硫酸水素ナ
トリウム水溶液1部を添加して重合させたところ発熱と
ともにゲル状となった。重合開始から5時間後に密閉容
器を開き、生成したゲル状含水架橋重合体を取り出し
た。このゲルをで細断した後、150℃に加熱されたドラ
ムドライヤーで乾燥し、32〜145メッシュの粒度に粉砕
して本発明のセメント添加剤であるカチオン性吸水性樹
脂(c)を得た。このものの5%塩化カルシウム水溶液
に対する吸収量は38g/gであった。
実施例1〜4 普通ポルトランドセメント1000g、骨材(川砂および
砂利の混合物)5500gおよび本発明におけるセメント添
加剤である吸水性樹脂(a)、(b)または(c)の所
定量をあらかじめ混合して本発明のセメント組成物とし
た。さらに水/セメント比が55%となる様に水を加えて
充分混練して調整したコンクリートを直径15cm×高さ30
cmの円柱型枠内に打設し、その後24時間室内(温度:18
〜22℃,湿度;60〜70%RH)に放置して凝結させた後型
枠を取り除きレイタンスの発生の有無を観察した。さら
に所定時間屋外に暴露してセメント組成物の強度を経時
的に測定した。これらの結果を第1表に示す。
砂利の混合物)5500gおよび本発明におけるセメント添
加剤である吸水性樹脂(a)、(b)または(c)の所
定量をあらかじめ混合して本発明のセメント組成物とし
た。さらに水/セメント比が55%となる様に水を加えて
充分混練して調整したコンクリートを直径15cm×高さ30
cmの円柱型枠内に打設し、その後24時間室内(温度:18
〜22℃,湿度;60〜70%RH)に放置して凝結させた後型
枠を取り除きレイタンスの発生の有無を観察した。さら
に所定時間屋外に暴露してセメント組成物の強度を経時
的に測定した。これらの結果を第1表に示す。
比較例1〜3 吸水性樹脂無添加の場合を比較例1、市販のアニオン
性吸水性樹脂「アクアキープ10SH」(製鉄化学工業
(株)、架橋ポリアクリル酸ナトリウム、5%塩化カル
シウム水溶液吸収量5g/g)または「スミカゲルSP−51
0」(住友化学工業(株)、酢ビ−アクリル酸エステル
共重合体ケン化物、5%塩化カルシウム水溶液吸収量8g
/g)を所定量使用した場合の結果を、それぞれ比較例2
および比較例3として第1表に併記した。
性吸水性樹脂「アクアキープ10SH」(製鉄化学工業
(株)、架橋ポリアクリル酸ナトリウム、5%塩化カル
シウム水溶液吸収量5g/g)または「スミカゲルSP−51
0」(住友化学工業(株)、酢ビ−アクリル酸エステル
共重合体ケン化物、5%塩化カルシウム水溶液吸収量8g
/g)を所定量使用した場合の結果を、それぞれ比較例2
および比較例3として第1表に併記した。
実施例および比較例におけるコンクリート強度はJIS
A−1108にもとづいて測定した。また6ケ月間放置後
に表面亀裂の発生の有無を顕微鏡観察した結果、本発明
の実施例1〜4では亀裂は全く認められなかった。一方
比較例1では明らかに亀裂が認められ、比較例2および
3においてもわずかな亀裂が認められた。
A−1108にもとづいて測定した。また6ケ月間放置後
に表面亀裂の発生の有無を顕微鏡観察した結果、本発明
の実施例1〜4では亀裂は全く認められなかった。一方
比較例1では明らかに亀裂が認められ、比較例2および
3においてもわずかな亀裂が認められた。
[発明の効果] 本発明のセメント添加剤および組成物を使用した場
合、次のような効果を奏する。
合、次のような効果を奏する。
(1)レイタンス生成を抑制することができる。
通常コンクリートを打設すると、打設直後から凝固完
了までの間にカルシウムやアルミニウム、ケイ素などの
多価金属を主成分とした粒子間に結合力を持たない無機
物質がブリージング水とともにコンクリート表面に溶出
し、これが乾燥して表面にアルカリ性のレイタンスを堆
積する。
了までの間にカルシウムやアルミニウム、ケイ素などの
多価金属を主成分とした粒子間に結合力を持たない無機
物質がブリージング水とともにコンクリート表面に溶出
し、これが乾燥して表面にアルカリ性のレイタンスを堆
積する。
本発明のセメント添加剤の成分である第四級アンモニ
ウム塩基を有するカチオン性または両性吸水性樹脂は、
上記多価金属イオンを溶解した強アルカリ性液を吸収し
てコンクリート内部に保持するため、レイタンスの生成
がほとんど無い。したがって本発明のセメント添加剤あ
るいは組成物を使用した場合、コンクリート表面に堆積
したレイタンスの飛散により人間の健康を害するといっ
た心配が無く、美観の優れたコンクリート製品が得られ
る。
ウム塩基を有するカチオン性または両性吸水性樹脂は、
上記多価金属イオンを溶解した強アルカリ性液を吸収し
てコンクリート内部に保持するため、レイタンスの生成
がほとんど無い。したがって本発明のセメント添加剤あ
るいは組成物を使用した場合、コンクリート表面に堆積
したレイタンスの飛散により人間の健康を害するといっ
た心配が無く、美観の優れたコンクリート製品が得られ
る。
また新・旧コンクリートを打ち継ぐ場合においてもレ
イタンス除去作業の心配は必要なく、労力の節減と工期
の短縮につながる。
イタンス除去作業の心配は必要なく、労力の節減と工期
の短縮につながる。
(2)凝固までの時間が短縮できる。
添加剤中の吸水性樹脂が余分な水分を吸収して水/セ
メント比を適度に低下させるため、凝結完了までの時間
が短縮される。また所定の強度に達するまでの時間が短
い。
メント比を適度に低下させるため、凝結完了までの時間
が短縮される。また所定の強度に達するまでの時間が短
い。
(3)コンクリート製品の強度が向上する。
上記のごとく水/セメント比を適度に低下させる結
果、得られた製品の強度が向上する。
果、得られた製品の強度が向上する。
(4)施工初期において湿潤養生を必要としない。
コンクリート内部に包含された含水ゲルが湿潤剤とし
て働きをするため、通常行われる湿潤養生を省略するこ
とができる。
て働きをするため、通常行われる湿潤養生を省略するこ
とができる。
(5)吸水性樹脂の使用量が少量ですみ経済的である。
従来のセメント添加剤に用いられていたアニオン性吸
水性樹脂は脱イオン水や水道水に対しては高吸水力を示
すものの、コンクリート水のようにCa2+やイオンAl3+イ
オンなどを多価金属イオンを多量に含有し、かつ強アル
カリ性の溶液に対してはイオン架橋により樹脂の不溶化
が進行して吸水力が極端に低下し、かつ吸水ゲルの安定
性にも劣ることから多量の吸水性樹脂を使用する必要が
あった。
水性樹脂は脱イオン水や水道水に対しては高吸水力を示
すものの、コンクリート水のようにCa2+やイオンAl3+イ
オンなどを多価金属イオンを多量に含有し、かつ強アル
カリ性の溶液に対してはイオン架橋により樹脂の不溶化
が進行して吸水力が極端に低下し、かつ吸水ゲルの安定
性にも劣ることから多量の吸水性樹脂を使用する必要が
あった。
しかるに本発明における第四級アンモニウム塩基を有
するカチオン性または両性吸水性樹脂は、高濃度の多価
電解質溶液や強アルカリ性溶液に対して高い吸水力を有
し、かつ吸水ゲルの安定性にも優れることから少量の使
用量で優れた効果が得られ経済的である。
するカチオン性または両性吸水性樹脂は、高濃度の多価
電解質溶液や強アルカリ性溶液に対して高い吸水力を有
し、かつ吸水ゲルの安定性にも優れることから少量の使
用量で優れた効果が得られ経済的である。
以上の効果を奏することから本発明のセメント添加剤
および組成物は、建設現場におけるコンクリートの打
設;コンクリート舗装面;ボックスカルバートのスラブ
面;プレキャスト板、パイル、ブロック、U字溝、シー
ルドセグメントなどのコンクリート製品の製造;コンク
リートの打ち継ぎ作業など、セメント添加剤および組成
物を必要とするあらゆる場面に有効である。
および組成物は、建設現場におけるコンクリートの打
設;コンクリート舗装面;ボックスカルバートのスラブ
面;プレキャスト板、パイル、ブロック、U字溝、シー
ルドセグメントなどのコンクリート製品の製造;コンク
リートの打ち継ぎ作業など、セメント添加剤および組成
物を必要とするあらゆる場面に有効である。
Claims (5)
- 【請求項1】第四級アンモニウム塩基を有するカチオン
性または両性吸水性樹脂からなるセメント添加剤。 - 【請求項2】該カチオン性吸水性樹脂が、第四級アンモ
ニウム塩基を有するカチオン性ビニル単量体(A)、共
重合性架橋剤(C)および必要により非イオン性水溶性
ビニル単量体(D)を重合して得られるカチオン性吸水
性樹脂である請求項1記載の添加剤。 - 【請求項3】該両性吸水性樹脂が、第四級アンモニウム
塩基を有するカチオン性ビニル単量体(A)、カルボキ
シル基および/またはスルホン基を有するアニオン性ビ
ニル単量体(B)、共重合性架橋剤(C)および必要に
より非イオン性水溶性ビニル単量体(D)を重合し、必
要によりアルカリ金属化合物で中和して部分的にアルカ
リ金属塩基とした両性吸水性樹脂である請求項1記載の
添加剤。 - 【請求項4】セメントおよび必要により骨材、その他の
セメント添加剤からなるセメント組成物に、請求項1,2
または3記載の添加剤を配合したセメント組成物。 - 【請求項5】請求項1,2または3項記載の添加剤をセメ
ントに対し0.01〜10重量%配合する請求項4記載の組成
物。
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---|---|---|---|
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2932988A JP2602048B2 (ja) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | セメント添加剤および組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01203251A JPH01203251A (ja) | 1989-08-16 |
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ID=12273195
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2932988A Expired - Fee Related JP2602048B2 (ja) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | セメント添加剤および組成物 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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CN109020353A (zh) * | 2018-10-11 | 2018-12-18 | 攀枝花学院 | 混凝土浮浆回收利用制备高于原强度混凝土的方法 |
CN109020352A (zh) * | 2018-10-11 | 2018-12-18 | 攀枝花学院 | 混凝土浮浆回收利用制备低于原强度混凝土的方法 |
CN109293289A (zh) * | 2018-10-11 | 2019-02-01 | 攀枝花学院 | 混凝土浮浆回收利用制备同等强度混凝土的方法 |
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US6117938A (en) * | 1998-02-06 | 2000-09-12 | Cytec Technology Corp. | Polymer blends for dewatering |
ES2281839T3 (es) * | 2003-10-18 | 2007-10-01 | CONSTRUCTION RESEARCH & TECHNOLOGY GMBH | Co- y terpolimeros que contienen grupos sulfo, solubles en agua, su preparacion y su utilizacion como agentes estabilizadores para sistemas acuosos de materiales de construccion y para sistemas de pintura y de revestimiento que estan basados en agua. |
DE102007027470A1 (de) * | 2007-06-14 | 2008-12-24 | Construction Research & Technology Gmbh | Polymervergütete Baustofftrockenmischungen |
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JP6043591B2 (ja) * | 2012-10-31 | 2016-12-14 | 株式会社日本触媒 | セメント添加剤及びセメント組成物 |
CN104479066B (zh) * | 2014-12-01 | 2017-12-05 | 中建商品混凝土有限公司 | 一种混凝土粘度调节剂及其制备方法 |
CN115108781B (zh) * | 2022-07-05 | 2023-05-09 | 辽宁沃森防水保温工程有限公司 | 一种用于堵涌抢险的双液浆料 |
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-
1988
- 1988-02-10 JP JP2932988A patent/JP2602048B2/ja not_active Expired - Fee Related
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CN109020352B (zh) * | 2018-10-11 | 2020-07-28 | 攀枝花学院 | 混凝土浮浆回收利用制备低于原强度混凝土的方法 |
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