JPH09124351A - セメント強化剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 優れた流動性を与えると共に強度発現を促
進するセメント強化剤の提供 【解決手段】 炭素数２〜３のオキシアルキレン基の平
均付加モル数が３０〜１５０であるポリオキシアルキレ
ン基を有する芳香族化合物とホルムアルデヒド共縮合物
を形成する化合物との共縮合物であって該共縮合物中に
スルホン基を有するセメント減水剤と、可溶性カルシウ
ム塩とを組合わせたことを特徴とするセメント強化剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はセメント用添加剤に
関するものであり、詳しくはセメントペースト、モルタ
ル、コンクリートなどのセメント組成物に配合し、その
流動性や凝結性、および強度発現を制御することにより
作業性の向上や施工時間の短縮を大幅に改善することを
可能とするセメント強化剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】セメントペースト、モルタル、コンクリ
ートなどのセメント組成物に流動性を与えて施工性を向
上させ、あるいは減水効果によって高い強度を得るため
に従来からセメント分散剤（減水剤）が用いられ、一
方、緊急工事等早期に強度を得るために促進剤として塩
化カルシウム、亜硝酸カルシウム等の可溶性カルシウム
塩が用いられている。

【０００３】

【発明の解決課題】ところが、従来はセメント分散剤と
可溶性カルシウム塩を組み合わせると、分散剤がセメン
ト凝結遅延作用を有するため、凝結促進剤である可溶性
カルシウム塩が多量に必要になり、しかも施工する間に
セメントの流動性が損なわれる問題があった。例えば、
従来の減水剤は、塩化カルシウム、ギ酸カルシウム、亜
硝酸カルシウム等の可溶性カルシウム塩と併用するとモ
ルタルフローが低下することが知られている（セメント
技術年報28,p256,昭和49年刊）。この減水剤は、芳香族
スルホン酸のホルマリン縮合物であり、可溶性カルシウ
ム塩によって水和が促進され、流動性が低下するものと
思われる。

【０００４】また、セメント組成物の流動性を確保し、
さらに早期強度発現を得る方法としては、ポリオキシア
ルキレン化合物と無水マレイン酸とを必須成分とする共
重合物からなる流動化剤と凝結促進剤の亜硝酸カルシウ
ムを組み合わせて使用する方法が特開平5-213651号公報
に開示されている。しかしながら、無水マレイン酸のよ
うにカルボキシル基を含有する化合物は少なからずセメ
ントの凝結を遅延することが従来から知られており
（「セメント・コンクリート化学とその応用」p86-92,
昭和62年, セメント協会発行）、従って、この方法で
も、亜硝酸カルシウムの必要量が増加し、あるいは亜硝
酸カルシウムによるスランプロスが大きくなるといった
問題があった。

【０００５】以上のように、従来は、芳香族スルホン酸
の共縮合物をセメントの減水剤として用い、これと可溶
性カルシウム塩とを組合わせると流動性が低下し、一
方、カルボキシル基含有化合物と可溶性カルシウム塩と
を組合わせると凝結促進効果が損なわれ、初期強度が低
下する問題があった。

【０００６】

【課題の解決手段】本発明者はこれら問題点に対し、従
来の芳香族スルホン酸共縮合物に代えて、ホルマリン共
縮合化合物に注目し、ホルマリン共縮合化合物にポリオ
キシアルキレン基を導入した化合物を減水剤として用
い、これを可溶性カルシウム塩と組合わせることによ
り、凝結時間が短く、強度発現に優れ、しかも流動性に
も優れたセメント強化剤が得られることを見出した。本
発明は上記知見に基づき、従来の問題を解決したもので
あり、凝結と強度発現に優れ、流動性も良好なセメント
強化剤を提供するものである。

【０００７】すなわち、本発明によれば請求項１に記載
する以下のセメント強化剤が提供される。 （１） 炭素数２〜３のオキシアルキレン基の平均付加
モル数が３０〜１５０であるポリオキシアルキレン基を
有する芳香族化合物とホルムアルデヒド共縮合物を形成
する化合物との共縮合物であって該共縮合物中にスルホ
ン基を有するセメント減水剤と、可溶性カルシウム塩と
を組合わせたことを特徴とするセメント強化剤。

【０００８】さらに、本発明によれば請求項２、３に記
載する以下の好適な態様のセメント強化剤が提供され
る。 （２） 共縮合物と可溶性カルシウム塩が重量比で可溶
性カルシウム塩／減水剤＝０．２〜２０の割合であるこ
とを特徴とする上記（１）に記載のセメント強化剤。 （３） ポリオキシアルキレン基を有する１種または２
種以上の芳香族化合物とホルムアルデヒド共縮合可能な
１種または２種以上の化合物との共縮合物からなり、該
共縮合物中にスルホン基を有するセメント減水剤を用い
る上記(1) または(2) に記載のセメント強化剤。

【０００９】

【発明の実施形態】セメント減水剤にポリオキシアルキ
レン基を導入する場合、従来のポリオキシアルキレン基
を無水マレイン酸あるいはアクリル酸の共重合可能な化
合物として導入することも可能であるが、この方法では
凝結を遅延させる無水マレイン酸あるいはアクリル酸が
必須成分として入り込むことになる。特に無水マレイン
酸の共重合物では、無水マレイン酸のモル比が、共重合
可能なポリオキシアルキレン化合物に対して１以上とす
る必要があり、結果として減水剤中のカルボキシル基の
数が多くなり、セメントの凝結を遅延させることにな
る。

【００１０】このようなカルボキシル基を有する共重合
物とは異なり、ホルマリン縮合物は凝結遅延作用の大き
い無水マレイン酸やアクリル酸を必須成分とはしないの
で、凝結促進剤である可溶性カルシウム塩と併用して
も、その凝結促進作用が阻害されず、流動性に富み、し
かも強度発現性に優れたセメント強化剤を得ることがで
きる。

【００１１】そこで本発明のセメント強化剤は、ポリオ
キシアルキレン基を有する芳香族化合物とホルムアルデ
ヒド共縮合物を形成する化合物との共縮合物であって該
共縮合物中にスルホン基を有する化合物を減水剤として
用い、これを可溶性カルシウム塩と組合わせて用いる。

【００１２】ポリオキシアルキレン基を有する芳香族化
合物としては、炭素数２〜３のオキシアルキレン基の平
均付加モル数が３０〜１５０モルのものが好ましい。平
均付加モル数が３０モル未満であるとスランプロスが大
きく、また１５０モルを上回ると減水性が低いものとな
る。ポリオキシアルキレン基を有する上記芳香族化合物
は１種または２種以上を組合わせて用いても良い。

【００１３】上記ポリオキシアルキレン基を有する芳香
族化合物としては、たとえば、一般式Ａで表わされるも
のが好適である。

【００１４】

【化１】

【００１５】上記芳香族化合物とホルムアルデヒド共縮
合物を形成する化合物としては、ベンゼン又はその誘導
体、ナフタレン又はその誘導体（フェノール、ビスフェ
ノール、アミノベンゼン、ナフトール、アミノナフタレ
ン、安息香酸、サリチル酸など）を用いることができ
る。

【００１６】上記芳香族化合物とホルムアルデヒド共縮
合形成物質との共縮合物であって該共縮合物中にスルホ
ン基を有する化合物としては、ベンゼンスルホン酸、フ
ェノールスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、アルキル
ナフタレンスルホン酸や、これらのアルカリ金属塩を用
いることができる。スルホン基はセメントを安定して分
散させ、また分散能力を向上させる。

【００１７】本発明のセメント強化剤は上記減水剤を可
溶性カルシウム塩と組合わせて用いる。なお、(イ) 炭素
数２〜３のオキシアルキレン基を有する芳香族化合物と
ホルムアルデヒド共縮合形成物質とのホルムアルデヒド
共縮合物であってスルホン基を有する化合物をセメント
分散剤として用いることは特開平6-340459号公報に記載
されており、(ロ) アミノ酸と芳香族化合物とのホルムア
ルデヒド反応物とホルムアルデヒド共縮合形成物質との
ホルムアルデヒド共縮合物を主成分とするセメント分散
剤が特開平7-109158号公報に記載されているが、これら
と可溶性カルシウム塩を組合わせて使用することは知ら
れていない。

【００１８】ホルムアルデヒド共縮合物からなる上記減
水剤と組合わされる可溶性カルシウム塩としては、塩化
カルシウム、硝酸カルシウム、亜硝酸カルシウム、蟻酸
カルシウム、臭化カルシウム、ヨウ化カルシウム、スル
ファミン酸カルシウム等を用いることができる。これら
の可溶性カルシウム塩は溶解度の大きいものほどその効
果が大きい。なお、上記可溶性カルシウム塩を２種以上
組み合わせて使用しても良い。

【００１９】上記可溶性カルシウム塩のうち、塩化カル
シウムは経済的であるが、セメントが鉄筋コンクリート
に使用された場合、鉄筋の錆を誘発するので好ましくな
く、その使用はセメントが鉄筋コンクリート以外に使用
される場合、例えば無筋コンクリート、ガラス繊維補強
コンクリート、カーボンファイバーコンクリート等の使
用の場合に限られる。

【００２０】亜硝酸カルシウムは、防錆効果があり本減
水剤と組み合わせて使用するのに最も適しているものの
一つである。また、塩化カルシウムと亜硝酸カルシウム
を組み合わせて使用すれば鉄筋コンクリートに使用して
も鉄筋の錆の誘発を抑止しすつつ、経済的とすることが
可能である。

【００２１】上記可溶性カルシウム塩の添加量は、少量
では初期流動性の改善効果がなく、ただし多量に添加す
ると減水性を損なうので適当ではない。好ましい添加量
は、重量比で、可溶性カルシウム塩／減水剤＝０．２〜
２０の範囲が実用的である。

【００２２】また、本発明のセメント強化剤に配合され
る上記減水剤のセメントに対する量比は、減水剤の固形
分としてセメントに対し０．０３〜１重量％が適当であ
る。この量が０．０３％以下では減水性能を与えること
ができず、また、１％を超えると併用する可溶性カルシ
ウムの必要量が多くなり不経済である。

【００２３】上記減水剤と可溶性カルシウム塩との組み
合わせからなる本発明のセメント強化剤は、普通、早
強、中庸熱、ビーライトなどの各ポルトランドセメン
ト、これらに鉱物質微粉末である高炉スラグ、フライア
ッシュ、シリカヒューム、石灰石などを添加した混合セ
メントまたはアルミネート鉱物を添加した速硬セメント
等の各種セメントに広く使用することができ、これらセ
メントの初期流動性の増加、流動性時間の延長、凝結時
間の短縮、強度発現の促進などの効果を発揮する。

【００２４】また、本発明のセメント強化剤を配合した
セメントを用いたモルタル、コンクリートなどのセメン
ト混合物においても、それらの初期流動性の増加、流動
性時間の延長、凝結時間の短縮、強度発現の促進をもた
らす。

【００２５】本発明のセメント強化剤は、その成分であ
る上記減水剤と可溶性カルシウム塩を予め混合してセメ
ント組成物に添加しても良く、また、これらを個別に添
加して使用しても良い。さらに、セメント粉末やドライ
モルタルのような水を含まないセメント組成物に、上記
減水剤と可溶性カルシウム塩を同時に或いは個別に添加
して用いることも可能である。

【００２６】

【発明の効果】本発明のセメント強化剤は、セメントペ
ースト、モルタル、コンクリートなどのセメント組成物
の初期流動性の増加、流動性時間の延長、凝結時間の短
縮、強度発現の促進などの効果を有する。従って、レデ
ィーミクストコンクリート用の減水剤、流動化剤、高性
能ＡＥ減水剤として、またモルタル、床仕上げ、グラウ
トなどに用いるプレミツクス製品用の減水剤として有効
に使用でき、ポンプ圧送性にも優れ、土木ならびに建築
関係の工事における作業性を著しく改善する効果があ
る。さらに本発明のセメント強化剤は、凝結時間の短
縮、強度発現の促進により蒸気養生を必要とするコンク
リート製品製造の蒸気養生時間の短縮ならびに長期強度
の発現の増進を促すことができる。

【００２７】

【実施例】実施例１ 炭素数２のオキシエチレンの平均付加モル数８０の直鎖
ポリオキシエチレンが結合した芳香族化合物と、芳香族
スルホン酸と、カルボキシル基をもつ芳香族化合物を原
料にホルムアルデヒドで共縮合させた化合物からなる減
水剤と可溶性カルシウム塩（亜硝酸カルシウムまたは塩
化カルシウム）とを、早強セメント１重量部、砂２．５
重量部、水０．４重量部からなるモルタルに練混ぜ、そ
の練上り直後から６０分経過後までのフロー値と圧縮強
度を日本工業規格(JIS R 5201)に従って測定した。な
お、可溶性カルシウム塩は０．０１重量部使用し、上記
減水剤は表１に示す添加量に従った。この結果を表１に
まとめて示した。

【００２８】比較例１ エチレンの平均付加モル数１１の直鎖ポリオキシエチレ
ンが結合した芳香族化合物と、芳香族スルホン酸と、カ
ルボキシル基をもつ芳香族化合物を原料にホルムアルデ
ヒドで共縮合させたもの（試料No.4）、エチレンの平均
付加モル数３３の直鎖ポリオキシエチレン化合物と無水
マレイン酸との共重合物（試料No.5）、本発明の減水剤
と組成の異なる市販の減水剤として、ポリオキシエチレ
ンを構造中にもたない芳香族スルホン酸のホルムアルデ
ヒド共縮合物（試料No.6、商品名マイティ150 、花王株式会
社製）および構造中にポリオキシエチレンをもつ共重合
物（試料No.7、商品名チューホ゜ールHP-11、竹本油脂株式会
社）をそれぞれ可溶性カルシウム塩０．０１重量部と組
み合わせたものを比較試料として用い、それぞれの減水
剤の添加量はモルタルの練上りフロー値が250 ±10mmと
なるように定め、それ以外は実施例と同様の条件として
モルタルのフロー値及び圧縮強度を測定した。この結果
を表１に併せて示した。

【００２９】表１から明らかなように、本発明の実施例
では、試料No.1、No.2の何れも練り上り直後から６０分
経過後でも良好な流動性を保持しており、また圧縮強度
も高い。一方、比較例では、可溶性カルシウム塩を併用
しないもの（試料No.3）および無水マレイン酸との共重
合物からなる減水剤を使用するもの（試料No.5）は流動
性は高いものの圧縮強度が実施例の約１／８〜１／４で
あり格段に低い。またオキシアルキレン基の平均付加モ
ル数が小さいもの（試料No.4）の圧縮強度も実施例より
大幅に低く、市販の減水剤を用いたもの（試料No.6、N
o.7）は３０分以降の流動性および圧縮強度がいずれも
低い。

【００３０】実施例２ 早強セメント１重量部、水０．４重量部および砂からな
るモルタルに、本発明の減水剤と可溶性カルシウム塩の
添加比率を変えて練混ぜ、その練上り直後からのフロー
値の経時変化と圧縮強度の発現状況を日本工業規格(JIS
R 5201)に従って測定した。この結果を表２に示した。

【００３１】比較例２ 減水剤として炭素数２のオキシエチレンの平均付加モル
数８０の直鎖ポリオキシエチレンが結合した芳香族化合
物と、芳香族スルホン酸と、カルボキシル基をもつ芳香
族化合物を原料にホルムアルデヒドで共縮合させた化合
物を減水剤として用い、可溶性カルシウム塩として亜硝
酸カルシウムを用いたものを比較試料とし、その他は実
施例２と同様の条件でフロー値と圧縮強度を測定した。
この結果を表２に併せて示した。

【００３２】表２に示すように、本発明の実施例では何
れも強度発現および流動性の保持に優れているが、比較
試料(No.11) では急速に流動性が低下し、型枠への成型
が不可能であった。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金子 勝 千葉県佐倉市大作２丁目４番２号 秩父小 野田株式会社中央研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炭素数２〜３のオキシアルキレン基の平
   均付加モル数が３０〜１５０であるポリオキシアルキレ
   ン基を有する芳香族化合物とホルムアルデヒド共縮合物
   を形成する化合物との共縮合物であって該共縮合物中に
   スルホン基を有するセメント減水剤と、可溶性カルシウ
   ム塩とを組合わせたことを特徴とするセメント強化剤。
2. 【請求項２】 共縮合物と可溶性カルシウム塩が重量比
   で可溶性カルシウム塩／減水剤＝０．２〜２０の割合で
   あることを特徴とする請求項１に記載のセメント強化
   剤。
3. 【請求項３】 ポリオキシアルキレン基を有する１種ま
   たは２種以上の芳香族化合物とホルムアルデヒド共縮合
   可能な１種または２種以上の化合物との共縮合物からな
   り、該共縮合物中にスルホン基を有するセメント減水剤
   を用いる請求項１または２に記載のセメント強化剤。