JPH0617260B2

JPH0617260B2 - セメント系組成物の製造方法

Info

Publication number: JPH0617260B2
Application number: JP22149186A
Authority: JP
Inventors: 和良早川; 一雄久保田
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 1986-09-19
Filing date: 1986-09-19
Publication date: 1994-03-09
Anticipated expiration: 2009-03-09
Also published as: JPS6374945A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明はセメントペースト、モルタル、コンクリート混
和物等の未硬化のセメント系組成物の製造方法、とくに
は材料分離低減効果を有する混和剤の後添加を可能に
し、打設時の作業性を改善することのできるセメント系
組成物の製造方法に関するものである。

［従来の技術とその問題点］従来、分離低減剤を添加した生コンクリートの製造方法
としては、プラントで分離低減剤をセメント、骨材、水
と同時に添加するか、あらかじめセメント、骨材とドラ
イブレンドした後、水を添加して混練する場合が多く、
一たん混練されたコンクリートに分離低減剤を後添加す
る方法は一般には採用されていない。この理由は、この
混和剤が水溶性の高分子であり、粉体で後添加した場
合、分散が不均一な状態で粘性が発現するため、攪拌効
率の悪いトラックミキサー車などでは混練が均一に行な
われず、コンクリートの品質に悪影響を及ぼすためであ
る。

また注入工法用セメントペーストの製造における分離低
減剤の添加方法としては、セメントと分離低減剤をあら
かじめドライブレンドして水を添加しても、骨材によっ
て分離低減剤をすりつぶし分散させるという効果が少な
いため、ダマが生じて均一なペーストになりにくく品質
上の問題が生じる。またセメントペーストに分離低減剤
を粉体で後添加すると、さらに分散が悪い状態になる。
このように従来の分離低減剤では添加する方法に制約を
受けるか、品質上の問題を生じていた。

現実の施工に際してはプラントでの添加に制約があるた
め、現場後添加が必要となる場合や、製造プロセス上、
後添加でなければならない場合があり、後添加しても均
一に分散し効果を充分に発揮できる混和剤や混練システ
ムの開発が進められてきた。

分離低減剤を粉体で後添加する場合、混練を均一に行な
うために、バッチ式ミキサー、連続ミキサーなどの混練
機械の改良による方法も検討されているが、これらの方
法によってもなお混練が均一に行なわれない場合があ
り、現場にミキサーなどを搬入するために要する労力、
場所の確保に問題がある。

一方混和剤の改良としては、分離低減剤に増量材をブレ
ンドしたものを添加する方法、水に分散したスラリーと
して添加する方法が考えられ検討されている。

前者の方法は適当な増量材の選定と、その量、添加方法
により、一応の効果は認めらえるが、粉立ちによるミキ
サー壁面への付着によるロスや作業環境が悪いという問
題が残る。

後者のスラリー状で添加する方法では、一般に水に分散
すると粘度の発現が早く粘度上昇に伴なう分散不良に対
処して混和剤の溶解性を遅らせるためにグリオキザール
などのアルデヒドで処理したものが用いられている。し
かし、この混和剤の添加量が少ない場合は完全に水に溶
解したものを添加することもできるが、セメント組成物
に多く添加しようとする場合、スラリーの流動性を保つ
ために多くの水を費やすと、セメント組成物に加えるこ
とのできる残りの水が少なくなり過ぎてセメント組成物
の混練、運搬がうまくゆかなくなることや、多量のスラ
リー液の準備，投入に多大の労力を要することなどのた
め、スラリー濃度を高めなければならなくなる。従来の
技術では、高粘度タイプの混和剤を用いる場合のスラリ
ー濃度の限界は４％程度であり、それ以上では流動性の
とぼしいペースト状になり、ミキサーへの輸送，投入が
うまくゆかなくなり、またセメント組成物への均一な分
散も不可能であった。このために高濃度でスラリー化す
ることのできる混和剤の出現が強く望まれていた。

［問題点を解決するための手段］本発明者らは、上記の要求に応えられる混和剤を開発す
るため鋭意研究を重ねた結果、この混和剤としてセルロ
ースエーテルを主成分とするものを採用した場合には、
セルロースエーテルに対するアルデヒド処理、この処理
に際しての脂肪族カルボン酸またはオキシカルボン酸の
併用、得られた混和剤の粉の見掛密度、スラリーにおけ
るpH調整、セルロースエーテルの種類等が高濃度スラリ
ーの調製または安定化のための重要な因子となること；
つまり、(1)架橋剤のアルデヒドの量を多くすればスラ
リー濃度はある程度は上がるが、粉の粒が軟かく見掛密
度が低いと水に膨潤しやすく、高濃度スラリー化には限
界がある。(2)アルデヒドと脂肪族カルボン酸および／
またはオキシカルボン酸を処理することにより、アセタ
ール反応が均一で、かつ効率的に進み、粒の表面からの
水の吸収膨潤が起りにくいためスラリーの高濃度化が可
能となる。(3)アセタール結合はアルカリサイドでは切
れ易く溶解が促進されるが、酸性サイドでは安定してお
りスラリーの高濃度化とスラリー寿命を長くする効果が
ある。(4)熱ゲル化性を有するヒドロキシアルキルアル
キルセルロース(M.S.0.1〜2.0,D.S.0.5〜2.5)は、製造
時の加熱洗浄→冷却→加熱乾燥の工程において、その特
性により、最終製品の粉がち密化され見掛密度が上がる
効果を有する等の関係のあることを見出し、本発明に到
達するに至ったものである。

したがって、本発明によるセメント系組成物の製造方法
は、アルカリ可溶性アセタール化セルロースエーテルを
主成分とする混和剤を低級脂肪族カルボン酸酸性水に分
散して４％以上の高濃度スラリーとし、これを未硬化の
セメント組成物に後添加することを要旨とするものであ
る。

以下本発明をさらに詳細に説明する。

まず、本発明で対象とする未硬化のセメント系組成物の
材料分離防止、ブリージング防止に効果のあるアルカリ
可溶性アセタール化セルロースエーテルの原料となるセ
ルロースエーテルとしてはメチルセルロース(MC)やエチ
ルセルロース(EC)などのアルキルセルロース、ヒドロキ
シプロピルセルロース(HPC)やヒドロキシエチルセルロ
ース(HEC)のようなヒドロキシアルキルセルロース、さ
らにはヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)、ヒ
ドロキシエチルメチルセルロース(HEMC)、ヒドロキシエ
チルエチルセルロース(HEEC)などのヒドロキシアルキル
アルキルセルロースなどが挙げられる。

これらの水溶性セルロースエーテルはそのアセタール化
物の高濃度におけるスラリー化を可能にするために、M.
S.が0.1〜2.0（好ましくは0.15〜1.5）、D.S.が0.5〜2.
5（好ましくは1.0〜2.0）のヒドロキシアルキルアルキ
ルセルロースを選択するのが有利である。

上記の置換度のヒドロキシアルキルアルキルセルロース
は溶液の温度が上昇すると、ある温度以上（M.S.,D.S.
によって異なる）で高置換度部分のアルキル基が結晶化
し溶液がゲル化するという現象が起り、この現象が製造
時の冷却ゲル化工程において他のセルロースエーテル
［熱ゲル化性を有しないHEC,HPCなどのヒドロキシアル
キルセルロース、熱ゲル化性を有するがゲル化温度が低
過ぎるMCや、M.S.が低くD.S.が高いヒドロキシアルキル
アルキルセルロース、熱ゲル化性を有するがゲル化温度
が高過ぎるヒドロキシアルキルアルキルセルロース（M.
S.が高くD.S.が低い）］とは異なった挙動を示し、最終
製品の粉体の見掛密度を上げる効果を有する。

上記セルロ〜スエーテルのアセタール化に際して使用さ
れる脂肪族ジアルデヒドとしてはグリオキザール、スク
シンアルデヒドなどが挙げられる。高濃度スラリー化を
可能にする添加量は上記水溶性セルロースエーテルに対
して１〜10重量％が望ましく、これを混和剤の表面にス
プレーし、加熱処理すると、反応が起り、表面が一部不
溶化する。この時用いる混和剤の粒が硬く、見掛密度が
大きいと、水に対する膨潤性が小さく、高濃度のスラリ
ー化を可能とする。

一方、アルデヒドの反応を均一にしかも効率的に進める
ために用いる、脂肪族カルボン酸やオキシカルボン酸と
しては、ギ酸、酢酸、グリコール酸、乳酸、コハク酸な
どがあげられ、ホルムアルデヒドまたは脂肪族ジアルデ
ヒドの単独使用よりさらに高濃度スラリー化が図れる。
混和剤に対して0.1〜５重量％添加するのが望ましい。

得られたアセタール化物粉末の見掛密度は0.25以上が好
ましいが0.6を越えると高濃度のスラリー化は実現する
が、粒が硬すぎるためセメント系組成物に添加した後の
溶解が遅れ、限られた混練時間における完全な溶解を阻
害することになる。

このようなセルロースエーテルのアセタール化物の重量
平均分子量もまた、材料分離防止の重要な因子であり、
３×10⁵g/mol以上の場合、効果が大きい。この添加量
は、用途，目標とする性能，施工条件等によって加減さ
れるが水に対して0.1〜２重量％程度の範囲で用いられ
る。

また、スラリーのpHが４〜6.5になるように低級脂肪族
カルボン酸、好ましくは酢酸をあらかじめ混和剤に添加
しておくとスラリー寿命の長い高濃度スラリーが得られ
る。液のpHを酸性にするものは種々あるが無機酸の塩
酸、硫酸は強酸であるためpHのコントロールが難しく低
pHの場合、水溶性セルロースエーテルの粘度低下をまね
く。またＣイオン、SO₄イオンはセメント系組成物の耐
久性にとって好ましくない成分である。コハク酸、クエ
ン酸等のオキシカルボン酸はセメントの凝結に対して影
響があり望ましくない。この点、酢酸は弱酸であり、pH
は比較的コントロールしやすくかつセメント系組成物へ
の影響が少なく最も望ましい酸性物質である。

本発明を実施するにあたり、連行される空気を少なくし
たい場合は消泡剤を併用してもよい。この消泡剤として
はシリコーン系、トリブチルホスフェート、ポリオキシ
エチレンポリオキシプロピレンブロック重合型消泡剤な
どが例示される。

また、流動性、強度を向上するために流動化剤を併用し
ても良い。流動化剤としては、芳香族多環縮合物のスル
ホン酸塩を主成分とするもの、メラミンホルマリン縮合
物のスルホン酸塩を主成分とするもの、ポリカルボン酸
塩を主成分とするものなどが使用される。また、セメン
トの硬化を調整する必要がある場合は硬化促進剤、遅延
剤を併用してもよい。

次に本発明の具体的態様を実施例により説明する。

実施例１ヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)に、第１表
に示すようにグリオキザール、酢酸、またはグリコール
酸をスプレーし、75℃で２時間加熱処理して粉末状の混
和剤を得た。これを下記の配合のコンクリートモルタル
とした。

混和剤についての限界スラリー濃度、スラリー添加前の
コンクリートのスランプ、および得られたコンクリート
モルタルについての水中分離抵抗性を試験したところ第
１表に示す結果が得られた。

なお、表中のHPMCの種類、添加方法、各試験方法を次に
示す。

(1)HPMCの種類 HPMC-1：M.S.＝0.23、D.S.＝1.45、２％における粘度30000cps HPMC-2：M.S.＝0.85、D.S.＝1.38、２％における粘度30000cps (2)添加方法・生コンプラント同時添加：粉体の混和剤をセメント、骨材、水と同時に添加し混練
した。

・トラックミキサー車粉体後添加：生コンプラントで練られたコンクリートをトラックミキ
サー車(10ton)で運搬し現場でトラックミキサーの上部
口より粉体を少量ずつ添加し１０分間高速攪拌した後、
水中分離抵抗性試験を行なった。

・トラックミキサー車スラリー後添加：混和剤のスラリー化に必要な水を残して、混練された生
コンをトラックミキサー車(10ton)で運搬し現場でトラ
ックミキサーの上部口より限界スラリー濃度のスラリー
をバケツにて投入し１０分間高速攪拌した後、水中分離
抵抗性試験を行なった。

(3)試験方法・限界スラリー濃度： 20℃で30分間の間スラリー状態で流動性を保てる限界の
濃度を示す。

・水中分離抵抗性： 10φ×20cmの型枠を用い気中製作供試体の圧縮強度に対
する水中製作供試体（水深50cmの型枠にコンクリートを
自由落下して成型）の圧縮強度の比（強度比）で表わ
す。

・見掛密度：パウダーテスター（細川鉄工所製）による測定で粉体の
ゆるみ、見掛密度を表わす。

第１表において、実験NO.２（比較例）は分離低減剤を
粉体で後添加した場合であるが、分離低減剤が十分に分
散されなかったため、水中分離抵抗性試験における強度
比が70％というように、コンクリートの性能が劣ってい
る。

分離低減剤をスラリー化して後添加する場合、スラリー
濃度が低いとスラリーを作るための水が多く必要にな
り、スラリーを添加する前のベースコンクリートに使用
する水の量を減らさなければならないため、硬練り（ス
ランプ小）のコンクリートとなる（この限界スラリー濃
度が４％である）。

実験NO.６（比較例）は、この限界スラリー濃度が3.8％
にしか達しないため、ベースコンクリートが硬過ぎてミ
キサーから排出不能になった。

実験NO.３（本発明）は実験NO.４、５および７（本発
明）と比べてスラリー濃度が低く、ベースコンクリート
は硬練りになるが、実験NO.６のように、ミキサーから
排出不能になるほど硬いコンクリートではない。

このため、ベースコンクリートにスラリーを後添加した
本発明の方法によるコンクリート（実験NO.３〜５およ
び７）は、均一に練り混ぜられて分離低減剤としての効
果が発現し、いずれも水中分離抵抗性試験の強度比が高
い値となっている。

実施例２ヒドロキシエチルメチルセルロース(HEMC)として、信越
化学工業社製のHEMC-3000(M.S.＝0.16、D.S.＝1.49)を用
い、これに第２表に示すようにグリオキザール、グリコ
ール酸、または酢酸をスプレーし、75℃で２時間加熱処
理して、粉末状の混和剤を得た。

つぎに、水・セメント比１：１、混和剤：１％（対
水）、トリブチルホスフェート（消泡剤）：0.2％（対
水）の配合でセメントペーストとし、混練の安定性およ
び均一性の評価を行なったところ、第２表に示す結果が
得られた。

なお、表中の添加方法および各試験方法を次に示す。

(1)添加方法・ドライブレンド： 20のホバート型ミキサーを用いセメント10kgと混和剤
100gとを１分間ドライブレンドし、均一になったところ
で水を添加し３分間混練した。

・１％スラリー＋セメント：水10kgに混和剤を100g添加し１分間攪拌した後セメント
を添加し３分間混練した。

・セメントペースト＋８％スラリー：セメント10kgと水9.1kgを１分間混練した中に、混和剤
の10％（混和剤100g＋水900g）のスラリーの調製後30分
経過したものを添加し、さらに３分間混練した。

(2)試験方法・スラリー寿命： 20℃で流動性のあるスラリー状態が持続する時間。

・ダマの発生量：混練したセメントペースト20kgを目開き1mmの篩を通過
させ篩上に残った物質の量を測定した。

・ブリージング率：１のメスシリンダーに入れたセメントペーストを24時
間静置した後のブリージング水を百分率で表わした値
（％）。

［発明の効果］本発明によるセメント系組成物の製造方法によれば、従
来の製造方法に比べて４％以上の高スラリー濃度添加が
可能となり、セメント組成物中の水分調整が不要、スラ
リー量が少量ですみ、調整投入労力の省力化、セメント
組成物中の混和剤の分散およびセメントアルカリに溶解
後の均一性が保持され、打設後コンクリートの機械的強
度の増加均一性を発揮するというすぐれた効果を挙げ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０４Ｂ 24:04） 2102−4Ｇ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルカリ可溶性アセタール化セルロースエ
ーテルを主成分とする混和剤を低級脂肪族カルボン酸酸
性水に分散して４％以上の高濃度スラリーとし、これを
未硬化のセメント系組成物に後添加することを特徴とす
るセメント系組成物の製造方法。
【請求項２】アルカリ可溶性アセタール化セルロースエ
ーテルが、水溶性セルロールエーテルのホルムアルデヒ
ドまたは脂肪族ジアルデヒドとのアセタール化物であっ
て、粉体の見掛密度が0.25〜0.6g/cm³である特許請求の
範囲第１項記載のセメント系組成物の製造方法。
【請求項３】アルカリ可溶性アセタール化セルロースエ
ーテルが、水溶性セルロールエーテルのホルムアルデヒ
ドまたは脂肪族ジアルデヒドと、脂肪族カルボン酸およ
び／またはオキシカルボン酸との処理生成物であって、
粉体の見掛密度が0.25〜0.6g/cm³である特許請求の範囲
第１項記載のセメント系組成物の製造方法。
【請求項４】水溶性セルロースエーテルが、セルロース
のグルコース単位当りのヒドロキシアルキル基の平均置
換度(M.S.)で0.1〜2.0であり、アルキル基の平均置換度
(D.S.)で0.5〜2.52である熱ゲル化性を有する水溶性ヒ
ドロキシアルキルアルキルセルロースである特許請求の
範囲第２項または第３項に記載のセメント系組成物の製
造方法。
【請求項５】高濃度スラリーが、pH4〜6.5の低級脂肪族
カルボン酸酸性の分散液である特許請求の範囲第１項な
いし第４項の各項に記載のセメント系組成物の製造方
法。