JPH04149056A - 高強度水硬性セメント組成物 - 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−Ｆの利用分野〉 本発明は高強度水硬性セメント組成物、更に詳しくは施
行時の作業性を著しく向上し、またより高強度の硬化物
を得ることができる高強度水硬性セメント組成物に関す
る。

〈従来の技術、その課題〉 従来、高強度水硬性セメント組成物を調製する場合、水
／セメント比を低くし、また必要に応じシリカヒユーム
等の超微粒粉体を添加して、更に流動性を付与するため
にセメント分散剤を添加することが行なわれている。そ
してかかるセメント分散剤として各種のものが提案され
ている。

どころが、従来公知のセメント分散剤には、水／セメン
ト比が３０／１００（重量比）以下という高度に減水さ
れた高強度水硬性セメント組成物に対して、次のような
課題がある。

例えば、リグニンスルホン酸塩やポリカルボン酸塩等で
は、減水性が不充分であり、空気連行性が高く、凝結遅
延性を有するため、これらを添加しても実質的に高強度
水硬性セメント組成物を得ることができない。またナフ
タレンスルホン酸ホルマリン縮合物の塩、多環芳香族ス
ルポン酸の塩、メラミンスルホン酸ホルマリン綜合物の
塩等では、これらはリグニンスルホン酸塩に較べれば、
空気連行性や凝結遅延性はないが、これらを水／セメン
ト比が３０／１．００（重量比）以下という高度に減水
された高強度水硬性セメント組成物に添加しても、所望
される高度の流動性を付与することが困難である。更に
分子中にスルホシ酸基やカルボン酸基を有する水溶性ビ
ニル共重合体（特開平１−２２６７５７）については、
これを水／セメント比が３０／１００（重量比）以下と
いう高度に減水された高強度水硬性セメント組成物に添
加すると、その添加量を適宜選択することによって、所
望のスランプ値を付与し得ること、また該スランプ値の
経時変化も小さいということが知られており、このよう
な所謂流動化された高強度水硬性セメント組成物はスラ
ンプ値を流動性の指標とする従来の知見では本来優れた
流動性を有するものであるとされているのであるが、実
際の施行に当たってみると、該高強度水硬性セメント組
成物の粘性が高く、高所へのポンプ圧送性や型枠充填性
が悪い等、その作業性に多くの難点がある。従来よ＋７
作業性の指標であったスランプ値が、水／セメント比が
３０／１００（重量比）以下という高度に減水された高
強度水硬性セメント組成物においては、作業性の指標と
ならないのである。

〈発明が解決しようとする課題、その解決手段〉本発明
は斜上の如き従来の課題を解決する改良された高強度水
硬性セメント組成物を提供するものである６ しかして本発明者らは、水／セメント比が３０／１００
（重量比）以下という高度に減水された高強度水硬性セ
メント組成物について上記観点で鋭意研究した結果、セ
メント分散剤としてポリエチレングリコールモノ　（メ
タ）アリルエーテル又はアルコキシポリエチレングリコ
ールモノ　（メタ）アリルエーテルとマレイン酸塩とを
特定比率で共重合して得られる共重合体を用い、併せて
セメント又はセメントとシリカヒユームとからなる結合
材の単位置、水／結合材比及びセメント分散剤の含有量
等を所定範囲に調製したものが、従来の知見からは予測
できない顕著な粘性低下を示し７、したがって実際の施
行に当たり作業性を著しく向上ユして、しかも硬化後に
高強度を発現することを見出した。

すなわち本発明は、 セメント又はセメントとシリカヒユームとからなる結合
材、骨材、水及び下記セメント分散剤を含有する水硬性
セメント組成物であって、結合材中のシリカヒユームの
配合割合が０〜３０重量％、結合材の単位置が４００　
ｋｇ／ｍ’以上、水／結合材比が１０〜３０／１００（
重量比）、セメント分散剤の含有量が結合材１００重ｊ
１部当たり０１０５〜５重量部であることを特徴とする
高強度水硬性セメント組成物に係る。

セメント分散剤、下記式Ｉて示される単量体単位及び下
記式ＩＩで示される単量体単位から構成されるビニル共
重合体であって、各単量体単位の比率が式Ｉで示される
単量体単位／式ＩＩで示される単量体単位＝１／２〜２
／】　（モル比）であり、数平均分子量が５００〜６０
００であるビニル共重合体。

式Ｉ： ＣＨ，（ＯＣＨ，ＣＨ，）。ＯＲ’ ［但し、Ｒ゛はＨ又はＣ［１，。Ｒ′は■（又は炭素数
１〜３のアルキル基。Ｘ及びＹは、同時に同−又は異な
る、アルカリ金属、アンモニウム、又は有機アミン。ｎ
は３〜３０の整数。］ 本発明で用いるセメント分散剤はポリエチレングリコー
ルモノ　（メタ）アリルエーテル又はアルコキシポリエ
チレングリコール（メタ）アリルエーテルを単量体とす
る単量体単位と、マレイン酸塩を単量体とする単量体単
位とが特定モル比で含まれるビニル共重合体である。か
かる各単量体単位から構成される該ビニル共重合体はそ
れぞれの単量体単位を形成することとなる単量体を特定
比＄１でラジカル共重合することにより得られる。

式■で示される単量体単位を形成することとなる単量体
としては、ポリエチレングリコールモノアリルエーテル
、ポリエチレングリコールモノメタアリルエーテル、ア
ルコキシポリエチレングリコールアリルエーテル及びア
ルコキシポリエチレングリコールメタアリルエーテルが
挙げられる。

ポリエチレングリコールモノアリルエーテル及びポリエ
チレングリコールモノメタアリルエーテルを含むポリエ
チレングリコールモノ　（メタ）アリルエーテルはメタ
アリルアルコール又はアリルアルコールに水酸化ナトリ
ウムや水酸化カリウム等のアルカリ触媒存在下でエチレ
ンオキサイドを所望モル付加反応させて得られる。また
アルコキシポリエチレングリコールアリルエーテル及び
アルコキシポリエチレングリコールメタアリルエーテル
を含むアルコキシポリエチレングリコールモノ（メタ）
アリルエーテルは上記ポリエチレングリコールモノ　（
メタ）アリルエーテルにアルカリ存在子でメチルクロラ
イド、エチルブロマイド、イソブロビルグロライト等の
公知のアルキル化試薬を反応させて得られる。いずれの
場合も、エチレンオキサイドの付加モル数は３〜３０で
あり、好ましくは５〜１５である３、 式Ｉて示される単量体単位を形成することとなる単量体
としては、Ｌ記のうちで１種又は２種以上を使用し得る
が、なかでもアルコキシポリエチレングリコールアリル
エーテルが好ましく、特にメトキシポリエチレンゲリコ
ールアリルエーテルが好ましい。

弐ＩＩで示される単量体単位を形成することとなる単量
体としては、マレイン酸のアルカリ金属塩、アンモニウ
ム塩又は有機アミン塩が挙げられるが、なかでもマレイ
ン酸ジアルカリ金属塩が好ましい。

本発明において、セメント分散剤として用いるビニル共
重合体は、ラジカル開始剤の存在下に、前記各単量体を
所定モル比率でラジカル共重合させることにより得られ
る。かかる共重合反応は溶液重合又はバルク重合のいず
れでもよいが、有機溶媒又は水を用いる溶液重合が好ま
しい。ビニル共重合体を得る方法としては、アルコキシ
ポリエチレングリコールモノ　（メタ）アリルエーテル
とマレイン酸又は無水マレイン酸とを共重合させた後、
得られた共重合物を水酸化アルカリ、アンモニア又は有
機アミン等で中和する方法でもよい。

セメント分散剤として用いるビニル共重合体において、
各単量体単位の比率は式Ｉで示される単量体単位／式■
て示される単量体単位＝ｌ／２〜２／ｌ　（モル比）で
あり、好ましくは２／３〜３／２である。前記ラジカル
共重合反応における各単量体の共重合モル比に応じて、
相当する各単量体単位のモル比を有するビニル共重合体
が得られる。

本発明において、セメント分散剤として用いるビニル共
重合体の数平均分子量は５００〜６０００　（ＧＰＣ法
、スチレン換算分子量）であり、好ましくは１．　ＯＯ
Ｏ〜４０００である。その数平均分子量が５００〜６０
００の範囲を外れると、セメント分散性能が低下する。

本発明の高強度水硬性セメント組成物において、セメン
ト分散剤の含有量は結合材１００重量部当たり０．０５
〜５重量部であり、好ましくは０゜１〜１．５重量部で
ある。０．０５重量部未満では充分な効果が得られず、
逆に５重量部を超える量を含有させてもその効果は頭打
ちとなって経済的でない。

本発明の高強度水硬性セメント組成物において、結合材
はセメントの単独物又はセメントとシリカヒユームどの
混合物である。セメントとしてはポルトランドセメント
、アルミナセメント又は各種の混合セメント等の公知の
水硬性セメントを用いることができる。シリカヒユーム
はＳｉｎ、を主成分とする超微粒子状シリカであり、Ｓ
１０．含有量９０重景％以上のものが好ましい。得られ
る硬化物に高強度を発現させるために、結合材としてセ
メントとシリカヒユームとの混合物を用いるのが好まし
く、この場合シリカヒユームの配合割合は結合材中３０
重量％以下とし、好ましくは１０〜２５重量％とする。

本発明の高強度水硬性セメント組成物において、結合材
の単位置は４００ｋｇ／ｍ’以上であり、好ましくは６
００ｋｇ／ｍ’以上である。

また水／結合＋４比は１０〜３０／１００（重量比）で
ある。］、、０／１ｏｏ（重量比）未満の場合には実質
的に練り混ぜかてきす、逆に３０／１．００（重量比）
を超える場合には所望の高強度力窟゛）られない。水／
結合材比は、セメント分散剤の選択やその添加量にもよ
るが、１０〜３０／ｌｏ○（重量比）の範囲内において
良好な作業性が得られる限り可及的に低くするのが好ま
しい。

本発明の高強度水硬性セメント組成物は、結合材、水、
セメント分散剤及び細骨材からなるセメントモルタル組
成物と、更に加えて粗骨材からなるコンクリート組成物
を包含するものである。

以下、本発明の実施例等を挙げるが、本発明が該実施例
に限定されるというものではない。

〈実施例等〉 ・試験区分１　（ビニル共重合体の合成）・・ビニル共
重合体Ａの合成 ポリエチレングリコールモノアリルエーテル（オキシエ
チレン単位平均５モル）１３９ｇ　（０゜５モル）、マ
レイン酸５８ｇ（０，５モル）及び水１５５ｇを反応容
器に仕込み、反応容器内を窒素ガスで置換した。窒素ガ
スを導入しつつ、反応容器内を９０℃に保ちラジカル開
始剤として過硫酸アンモニウム６ｇを水１．　ＯＯｇに
溶解した溶液を２時間かけて添加した。添加終了後、９
５°Ｃで２時間反応を続け、重合反応を完結した。反応
生成物に４０％カセイソーダ水溶液１００ｇを加えて中
和し、ビニル共重合体Ａを４０重量％含有する水溶液を
得た。この水溶液に含まれるビニル共重合体Ａの数平均
分子量をＧＰＣを用いて測定したところ、１９００　（
ポリスチレン換算値）であった。（数平均分子量の測定
は以下同じ）。

・・ビニル共重合体Ｆの合成 メトキシポリエチレングリコールモノアリルエーテル（
オキシエチレン単位平均７モル）３６６ｇ　（１，０モ
ル）％マレイン酸１１６ｇ　（１，０モル）及び水１５
０ｇを反応容器に仕込み、ラジカル開始剤として過硫酸
アンモニウム１４重量％水溶液１．　ＯＯｇを用い、ビ
ニル共重合体Ａの合成の場合と同様にして反応させた。

反応生成物に４０％カセイソーダ水溶液２００ｇを加え
て中和し、ビニル共重合体Ｆを５６重量％含有する共重
合体水溶液を得た。数平均分子量は２６００であった。

・・ビニル共重合体Ｒ−１の合成 ポリオキシエチレングリコールモノアリルエーテル（オ
キシエチレン単位平均５モル）１３９ｇ（０，５モル）
に代えてポリオキシエチレングリコールモノアリルエー
テル（オキシエチレン単位平均５０モル）２２６ｇ　（
０，１モル）を用い、またマレイン酸の使用量を１１．
６ｇ　　（０，１モル）とした以外は全てビニル共重合
体Ａの合成の場合と同様にして反応させた。反応生成物
に４０％カセイソーダ水溶液２０ｇを加えて中和し、ビ
ニル共重合体Ｒ−１を４５重量％含有する水溶液を得た
。数平均分子量は４３００であった。

・・ビニル共重合体Ｒ−３の合成 マレイン酸の使用量をｌ　１．６ｇ　（０，１モル）と
した以外は全てビニル共重合体Ｆの合成の場合と同様に
して反応させた。反応生成物に４０％カセイソーダ水溶
ｉ夜２０　ｇを加えて中和し、ビニル共重合体Ｒ−３を
６０重量％含有する水溶液を得た。数平均分子量は４５
０であった。

以下同様にして、ビニル共重合体Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ｇ、
Ｆｌ及びＲ−２を合成した。

各ビニル共重合体の内容を表１にまとめて示した。

表１ 注）表１において、 Ｉ、丁１、Ｒ’、Ｒ’、ｎ、Ｘ及びＹはＡｉｊ記式Ｉ又
は式１１の各記号に相当する。

１　／　ＩＩは式Ｉで示される単量体単位／式１１で示
される単量体準位（モル比）。

ＮＩＷは数平均分子量。

’Ｔ’　Ｅ　Ａはトリエタノールアミン。

・試験区分２（モルタル試験） 下記（１）の材料を用い、下記（２）の方法でモルタル
を調製してフロー値等を測定した。結果を表３に示した
。

（］、）材料 セメント　普通ポルトランドセメント（比重＝３．１．
６＞。

細骨材：大井用水系産用？）（比重＝２．６３、ＦＭ＝
２．７１．）。

シリカヒユーム：マイクロシリカ９４０Ｕ（商品名、エ
ルケム社製、比重＝ ２．２０）。

（２）方法 モルタルの調整　表２に示すプレーンモルタル組成のも
のに、表３に示すセ メント分散剤を添加したモルタル を調製した。

フロー値　ＪＩＳ−Ｒ５２０１に準じて行なった。

圧縮強度　土木学会基準［モルタルの圧縮強度によるコ
ンクリート用練りま ぜ水の試験方法」に準じて行なっ た。

表２ 表３ 注）表３において、 種類はセメシト分散剤として用いたビニル共重合体の種
類。

添加量はセメシト分散剤として用いたビニル共重合体の
結合材１００重量部当たりの添加重量部。

比較例５は練り混ぜ不能。

・試験区分３（コンクリート試験） 下記（１）の材料を用い、表４に示す配合のフし・ツシ
ュコンクリートを調製して、下記（２）の方法でスラン
プ等を測定した。結果を表５に示した。

（１）材料 セメント：普通ポル［・ランドセメント（Ｉｔ重＝３．
１６）。

シリカヒユーム　マイクロシリカ９４０　Ｕ（商品名、
エルケム社製、比重＝ ２．２０）。

細骨材　大井用水系産川砂（比重−２，６３、ＦＭ＝２
．７１）。

粗骨材・段戸産砕石（比重＝２．６１．ＦＭ−６，６５
） （２）方法 スランプ：ＪｒＳ−ＡＩＩＯＩ 空気量・ＪＩＳ−Ａｌ１２８ Ｌ型フロー速度：米澤らの方法（日本建築学会大会学術
講演梗概集・昭和６ ３年） 圧縮強度：　Ｊ　ｌ５−Ａ１１０８ 表４ 表５ 注）表４及び５において、 種類及び添加量は表３の場合と同じ。

比較例１１及び１２は練り混ぜ不能。

・試験区分４　（コンクリート試験） 下記（１）の材料を用い、表６に示す配合のフレッシュ
コンクリートを調製して、下記（２）の方法でスランプ
等を測定した。結果を表７に示した。

（１）材料 ：普通ポルトランドセメント（比 重＝３．１６）。

シリカヒューム二マイクロシリカ９４０Ｕ（商品名、エ
ルケム社製、比重＝ ２．２０）。

大井用水系産川砂（比重＝２．６ ３、ＦＭ＝２．７１）　６ 段戸産砕石（比重＝２．６１、Ｆ゛ Ｍ＝６．６５） 細骨材 粗骨材 セメント （２）方法 スランプ：Ｊ丁Ｓ−Ａ、１１０１ 空気量　Ｊ　Ｉ　Ｓ　　ｔ’、　ｌ　ｌ　２８Ｉ７型フ
ロ一速度　米Ｃτらの方法（日本建築学会大会学術講演
梗概集・昭和６ ３年） 圧縮強度　ＪＩＳ−Ａｌｌ（’）８ 表６ 表７ 注）表６及び７において、 種類及び添加量は表３の場合と同じ。

比較例１５及び１６は練り混ぜ不能。

・試験区分５　（コンクリートの圧送試験）試験区分４
の場合と同じ材料を用い、表８に示す配合のフレッシュ
コンクリートを調製して、下記（１）の方法で圧送試験
を行った。結果を表９及び１０に示した。

（１）方法 第１図に示す試験装置を使用した。それぞれ油圧ピスト
ン式のポンプを備える２台のポンプ車１１．１２の間を
配管２１で接続した。配管２１は、位置Ｐ６と位置Ｐ　
との間が６Ｂ→５Ｂに絞ったチーバー管を用いて長さが
１．５ｍ、位置Ｐ８以降はいずれも５Ｂの直管又は曲管
を用いてそれぞれの長さが、位置Ｐ１と位置Ｐ、との間
が１０ｍ、位置Ｐ、と位置Ｐ、どの間が１８．５ｍ、位
置Ｐ、と位置Ｐ、との間が３９．５ｍ、位置Ｐ４と位置
Ｐ。

どの間が３９．５ｍ、位置Ｐ６と位置Ｐ、との間が０．
５Ｒ−立ち−Ｌがり１ｍ−０，５Ｒであり、位置Ｐ。と
位置Ｐ、どの間の実長は１１３ｍであって日本建築学会
の［コンクリートポンプ工法施行指釧案］による水平換
算長さは１５０ｍである。フレッシュコンクリートの位
置）７．における吐出量を３０ｍ’／ｈ、　４０ｍ’／
ｈ、及び５０ｍ’／ｈの３段階で変化させて圧送試験を
行った。吐出量４０ｍ”／ｈにおける圧送前後のフレッ
シュコンクリートについてその品質を試験区分４の場合
と同じ方法で測定し、結果を表９に示した。また吐出量
３０ｍ’／ｈ、４０ｍ’／ｈ、及び５０ｍ’／ｈにおけ
るポンプ車１１のポンプ主油圧と位置Ｐ　＝Ｐ、の管内
圧力とを測定し、結果を表１０に示した。

表８ 表９ 表１ Ｏ 〈発明の効果〉 各表の結果からも明らかなように、以」−説明した本発
明には、水／セメント比が３０／１．００（重量比）以
下という高度に減水された高強度水硬性セメント組成物
において、実際の施行に当たり作業性を著しく向且し、
また硬化後に高強度を発現できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明において使用した試験装置を略示する全
体図である。 １１．１２・・・・ポンプ車、２１・・・・配管Ｐ。−
Ｐ、・・・・位置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、セメント又はセメントとシリカヒュームとからなる
   結合材、骨材、水及び下記セメント分散剤を含有する水
   硬性セメント組成物であって、結合材中のシリカヒュー
   ムの配合割合が０〜３０重量％、結合材の単位置が４０
   ０ｋｇ／ｍ＾２以上、水／結合材比が１０〜３０／１０
   ０（重量比）、セメント分散剤の含有量が結合材１００
   重量部当たり０．０５〜５重量部であることを特徴とす
   る高強度水硬性セメント組成物。 セメント分散剤：下記式 I で示される単量体単位及び
   下記式IIで示される単量体単位から構成されるビニル共
   重合体であって、各単量体単位の比率が式 I で示され
   る単量体単位／式IIで示される単量体単位＝１／２〜２
   ／１（モル比）であり、数平均分子量が５００〜６００
   ０であるビニル共重合体。 ▲数式、化学式、表等があります▼ 式II； ▲数式、化学式、表等があります▼ ［但し、Ｒ＾１はＨ又はＣＨ＿３。Ｒ＾２はＨ又は炭素
   数１〜３のアルキル基。Ｘ及びＹは、同時に同一又は異
   なる、アルカリ金属、アンモニウム、又は有機アミン。 ｎは３〜３０の整数。］ ２、式 I で示される単量体単位を形成することとなる
   単量体がアルコキシポリエチレングリコールアリルエー
   テルであり、また式IIで示される単量体単位を形成する
   こととなる単量体がマレイン酸ジアルカリ金属塩である
   請求項１記載の高強度水硬性セメント組成物。