JPH03257053A - セメント分散剤 - 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、セメント分散剤、更に詳しくは、セメント組
成物であるセメントペースト、モルタル及びコンクリー
トに使用する減水剤並びにスランプロス訪止剤に関する
ものである。

〔従来の技術〕

セメント分散剤としては、各種のものが知られているが
、代表的なものとしては、β−ナフタレンスルホン酸ホ
ルムアルデヒド縮合物（以下β−ＮＳＦと略す）塩、メ
ラミンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物塩、オキシカ
ルボン酸塩、ポリカルボン酸塩、リグニンスルホン酸（
以下ＬＳと略す）塩が知られている。これらはセメント
組成物を混練する際に使用され、これにより使用水量の
減少や作業性の向上が計られている。

ところが、これらの公知の分散剤はいずれも共通の欠点
として経時的に流動性の低下（以下スランプロスと称す
）が著しく大きいことが知られている。

一般に、水硬性セメント組成物は、練りまぜ後、時間の
経過とともにセメント粒子の化学的及び物理的凝集が進
み、流動性を次第に失い施工上ワーカビリチーに問題が
生ずる。特にβ−ＮＳＦに代表される高性能減水剤を添
加したコンクリートは、コンクリート用混和剤を用いな
い時や、ＡＢ剤、減水剤、ＡＰ減水剤などの従来の混和
剤を用いた時に比較して、その減水率が高度となるため
にスランプロスが著しい。

この様なスランプロスが生ずると、例えばコンクリート
２決裂品（パイル、ボール、ヒユーム管等）工場などに
おいてセメント組成物のポンプ圧送を行っている際、ト
ラブル等によって圧送を一時中断し、その後圧送を再開
した時に圧送圧が急激に増大したり、ポンプが閉塞する
などの事故となる。また、型枠にセメント組成物を打ち
込んだ後回等かの理由で締約固め等の成形が遅れた場合
、未充填などの問題を生ずる。

レディミクストコンクリートについてもコンクリート製
造プラントから打設現場までアジテータ−車（生−コン
クリートミキサー車）により運搬される期間中にスラン
プロスが起こり、作業性が著しく低下したり、ポンプの
閉塞、施工時の未充填等の問題を引き起こすことがある
。

このようなスランプロスの原因は明確にはなっていない
が、セメントペースト中のセメント粒子が水と接触後化
学的な水和反応による凝集、及び（又は）粒子間引力に
よる物理的凝集が進行し、セメントペーストひいては水
硬性セメント組成物の流動性が経時的に低下するた約と
推察している。従って、セメント粒子を分散する減水剤
を何らかの方法で供給し続けることができると、セメン
ト粒子を常に一次粒子の形態のまま分散させることがで
き、水硬性セメント組成物のスランプロスを防止するこ
とができると考えられる。

この様な考え方によりスランプロスの対策として見い比
された方法としては、次のようなものがある。

（１）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酸塩等の硬化遅延剤を添
加する方法。

（２）高性能減水剤や流動化剤を粒状にして添加し、セ
メント粒子の物理的凝集を防止しようとする方法。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、（１）の方法においては、セメント粒子の化学
的凝集はある程度抑制されるが、その効果は充分でない
。また、効果を高めるた緬に添加量を多くすると初期ス
ランプが大きくなり過ぎ、骨材分離を引き起こす危険が
あり、又、凝結時間の増大を招きブリージングや初期強
度に大きな支障となる。（２）の方法においてもスラン
プロス防止効果は充分に認められるが、スランプ維持の
目的を終了した後にもセメント分散剤がセメント配合物
中に局在的に残存し、局部的なブリージングの発生、ひ
いては強度低下などの悪影響を残す。

この様に何れの方法も各々欠点を有しており、実務上問
題がある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは上記の方法におけるように硬化遅延剤を添
加する方法ではなく、又、分散剤が粉末あるいは粒状の
ような固形物でもなく、通常の形態のコンクリート用混
和剤により、スランプロス防止方法を研究した結果、本
発明を完成するに至った。

即ち本発明は（ａ）ナフタレンスルホン酸、アルキルナ
フタレンスルホン酸又はそれらのホルマリン縮合物もし
くはこれらの塩と（ｂ）親水基を有する芳香族化合物を
酸化重合反応して得られる共重合物からなることを特徴
とするスランプロス防止型セメント分散剤を提供するも
のである。

本発明の（ａ）成分の原料であるナフタレンスルホン酸
やアルキルナフタレンスルホン酸としては、これらの成
分を含有するタレオソート油、ナフタレン油、石炭のコ
ークス化の過程で生ずるピッチ等の成分又は石炭液化油
等のスルホン化物も使用できる。又、ナフタレンスルホ
ン酸又はアルキルナフタレンスルホン酸として一部スル
ホン化されていない化合物が含まれていても良い。

また、本発明のら）成分である親木基を有する芳香族化
合物としては、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、ス
ルホン基等の親木基の１種あるいは２種以上を有するベ
ンゼン誘導体、ナフタレン誘導体等が挙げられる。

本発明における酸化共重合物は公知の方法により得るこ
とができる。例えば、過マンガン酸塩等の金属酸化物に
よる酸化重合反応、バナジウム化合物やパラジウム化合
物等の遷移金属又は金属塩又は金属錯体を触媒とする酸
素又は空気による酸化重合、アルカリ触媒を用いて行う
酸素又は空気による酸化重合、過酸化水素又は過硫酸ア
ンモニウム等の過硫酸塩等の水溶性過酸化物による酸化
重合反応などが挙げられる。

水溶性過酸化物による酸化重合反応は金属イオンを併用
することが好ましい。その反応条件は反応原料である重
合物と芳香族化合物の混合物１００重量部を溶媒１００
〜２０００重量部に溶解して、室温から沸点温度下の範
囲内で金属イオン０．１〜２０重量部を添加し、更に過
酸化物５〜１００重量部を滴下する。この時のｐＨは特
に限定するものではないが、一般に酸性側が好ましい。

これらの酸化重合反応によりセメントの分散性に有効で
ある水酸基、カルボキシル基、アミノ基及びスルホン基
などの親水基を任意量有した酸化共重合物を得ることが
できる。ただ、本発明者らの知見によれば酸化共重合物
のセメントへの分散作用は、主としてら）成分の親水基
量によって変化し、（ａ）成分とら）成分のモル比が９
５＝５乃至３０　：　７０の範囲において顕著である。

当然この範囲外であっても分散剤としての性能は（ａ）
成分単独の場合に比べれば格段の優れた効果を有する。

本発明における酸化重合反応は２種類以上の化合物を共
重合することができる点において特開昭６０−３３２３
９号公報、特開昭６２−２０２８５０号公報に開示され
ている酸化反応とは胡らかに異なる。

本発明の酸化共重合物がスランプロス防止型セメント分
散剤として極めて効果が高い理由は次のように推察され
る。

即ち、本発明の酸化共重合物の構成成分であるナフタレ
ンスルホン酸及び／又はアルキルナフタレンスルホン酸
のホルマリン縮合物又はホルマリン共重合物が高い分散
性を示すことは知られており、本発明の酸化共重合物中
に含まれる水酸基、カルボキシル基及びアミノ基などの
親水基がセメント粒子に有効に吸着し、酸化共重合物中
に存在するスルホン基が外向きに配列し、セメント粒子
の電荷を高給、セメントの水和反応による電荷の収蔵に
よるスランプロスを防止するものと考えられる。

本発明のセメント分散剤は、酸のままでも使用されるが
、−船釣には塩の形で使用するのが好ましい。塩を形成
するカチオンとしては、ナトリウム、カリウム、カルシ
ウム、アンモニウム、アルカノールアミン、Ｎ−アルキ
ル置換ポリアミン、エチレンジアミン、ポリエチレンポ
リアミン又はこれらのアルキレンオキサイド付加物等が
挙げられる。

本発明のセメント分散剤の添加量は、水硬性セメント組
成物中のセメントに対して、固形分重量％として０．１
〜２．５％が良い。添加量が０．１％未満であると、セ
メント粒子に対して十分な分散効果とスランプロス防止
効果が得られない。

又、添加量が２．５％を越えると経済的に不利であった
り、セメント粒子の分散が過度となってブリージングや
ペースト分離を引き起こしたり、凝結時間の増大を引き
起こし初期強度が低下する。

本発明によるセメント分散剤のセメント配合物への添加
方法は、水溶液又は粉末でも可能であり、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、又
はセメント配合物の混練開始、即ちセメントへの注水と
同時もしくは注水直後からセメント配合物の混線終了ま
での間に添加することも可能であり、−旦練り上がった
セメント配合物への添加も可能である。

又、本発明の分散剤は一時に全量添加する方法あるいは
数回に分割して添加することも可能である。

又、減水剤を併用する場合は、ナフタレンスルホン酸ホ
ルマリン縮合物又はその塩、リグニンスルホン酸又はそ
の塩、メラミンスルホン酸ホルマリン縮合物又はその塩
、あるいはポリカルボン酸又はその塩などの減水剤と予
め混合しておいても良く、又、一方をセメント又はセメ
ント配合物に配合した後あるいは一方をセメント又はセ
メント配合物に配合して練っておいてから他方を配合し
ても良い。

また、他のセメント添加剤（材）、例えば、Ａ８減水剤
、流動化剤、高性能減水剤、遅延剤、早強剤、促進剤、
気泡剤、発泡剤、消泡剤、保水剤、増粘剤、セルフレベ
リング剤、防水剤、防錆剤、着色剤、防黴剤、ひび割れ
低減剤、高分子エマルション、その他界面活性剤、水溶
性高分子、膨張剤（材）、グラスファイバー、フライア
ッシュ、シリンダーアッシュ、クリンカーアッシュ、ハ
スクアッシュ、高炉スラグ、シリカヒユーム、シリカ粉
末等との併用も可能である。

〔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事から本発明に係るセメント分散剤
は種々の用途に用いられる。

例えば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プ圧送により打設されることが
多くなっているが、前述の如く、作業の休止、段取り替
え、機械故障によるポンプ圧送の一時中断がなされる場
合、中断時間が長引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、本発明に係るセメント分散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、圧送再開時の圧力の
上昇を防止することが可能となって、ポンプ圧送作業の
効果を著しく高めることを可能ならしめるのである。

さらに他の例としては、セメントミルク又はモルタルの
グラウト用助剤、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
、吹き付はコンクリート、遠心成形コンクリート、振動
締め固め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〕

以下に本発明の実施例を挙げ、本発明を説胡するが、本
発明は、これら実施例に限定されるものではない。

尚、実施例及び比較例に用いたコンクリートの配合およ
び使用材料は次の第１表の通りである。

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）：紀ノ用産砂（比重２．５８．　ＦＭ２
．９１）粗骨材　（Ｇ）：宝塚産砕石（比重２．６１．
　ＦＭ６．９８）水　　　　（ｖ４） ＡＥ剤　　　　：マイティＡＥ−０３（花王■製、商品
名） ＊ＡＥ剤は必要に応じて使用した。

コンクリートの練り混ぜ方法 く方法−１） 後述の製造例で得られた各種セメント分散剤を予め練り
混ぜ水に溶解し、２０℃にて１００リツトルの傾胴ミキ
サーを用い５０リツトルのコンクリートを２分間混練し
、以後４ｒｐｍで低速攪拌しながら、所定時間にスラン
プと空気量を測定した。スランプ試験は、ＪＩＳ　Ａ　
１１０１、空気量試験ハＪＩＳ　Ａ　１１２８、圧縮試
験１ｔＪｒｓ　　Ａ　１１０８１：各々準拠して行った
。

（方法−２） セメント分散剤を練り水と別々に添加すること以外は、
方法−１と同様に行った。

製造例 ナフタレンスルホン酸（２０８ｇ）、メチルナフタレン
スルホン酸（４５ｇ）　、９８％濃硫酸（Ｌｏｇ）　、
水（５０ｇ）を５００−フラスコに入れ、８０℃に加温
した。次に８０〜９０℃にて、３７％ホルマリン（１４
０ｇ）を０．５時間で滴下し、その後９０〜１００℃に
て８時間反応させ、共縮合物を得た。その後、硫酸で弱
酸性にして、オキシ安息香酸（８３ｇ＞及び硫酸第一鉄
（８ｇ）を加え、６０℃で３５％過酸化水素水（５００
ｇ）を６時間を要して滴下した後、６０℃で３０分間熟
成した。熟成後、水酸化す）ＩＪウムで弱アルカリ性に
まで中和して共重合物９を得た。

同様にして得られた共重合物の組成を第２表に示す。

尚、第２表中のセメント分散剤の平均分子量はポリスチ
レンスルホン酸ナトリウム塩を基準物質としたゲルパー
ミッションクロマトグラフィーによる測定値を示してい
る。

実施例１〜１２及び比較例１．２ 第２表に示した共重合物を分散剤として用いてコンクリ
ートでの練り混ぜ試験を行った。分散剤とその添加量及
び練り混ぜ方法を第３表に、また試験結果を第４表及び
第５表に示す。

１） 対セメントｗｔ％ （固形分） 第 表 ３） 標準養生 第 表 ２）スランプ残存率＝（一定時間後のスランプ値）／（
混練時のスランプ値）Ｘ１００ 実施例１３〜１５及び比較例３．４ 第２表に示した本発明のセメント分゛散剤と市販のセメ
ント分散剤を併用してコンクリートでの練り混ぜ試験を
行った。併用条件を第６表に、また試験結果を第７表及
び第８表に示す。

尚、練り混ぜは方法−１に準拠した。

４）リグニンスルホン酸ナトリウム塩 ５）メラミンスルホン酸ナトリウム塩 第４表、第５表、第７表及び第８表の結果から本発明の
セメント分散剤がスランプ残存率（スランプ保持性）及
び初期強度の点で極めて優れた効果を与えることが明白
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　次に示す（ａ）成分と（ｂ）成分の混合物を酸化重
   合反応して得られる酸化共重合物を必須成分とするスラ
   ンプロス防止型セメント分散剤。 （ａ）ナフタレンスルホン酸、アルキルナフタレンスル
   ホン酸又はそれらのホルマリン縮合物もしくはこれらの
   塩。 （ｂ）親水基を有する芳香族化合物。 ２　芳香族化合物の親水基が水酸基、カルボキシル基、
   アミノ基又はスルホン基のうち１種あるいは２種以上の
   官能基である請求項１記載のスランプロス防止型セメン
   ト分散剤。３　酸化重合反応が金属酸化物による反応で
   ある請求項１記載のスランプロス防止型セメント分散剤
   。 ４　酸化重合反応が金属又は金属塩を触媒とする酸素又
   は空気による反応である請求項１記載のスランプロス防
   止型セメント分散剤。 ５　酸化重合反応が過酸化水素又は水溶性過酸化物によ
   る反応である請求項１記載のスランプロス防止型セメン
   ト分散剤。 ６　芳香族化合物がベンゼン又はその誘導体あるいはナ
   フタレン又はその誘導体である請求項１記載のスランプ
   ロス防止型セメント分散剤。