JPS5838380B2

JPS5838380B2 - セメント分散剤

Info

Publication number: JPS5838380B2
Application number: JP377681A
Authority: JP
Inventors: 正博細井戸; 恒雄椿本; 秀行田原
Original assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Current assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date: 1981-01-16
Filing date: 1981-01-16
Publication date: 1983-08-23
Also published as: JPS57118058A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はセメント分散剤に関するものである。

近年、モルタル工事やコンクリート工事においてその作
業性の改善、強度や耐久性の向上、ひびわれ性の減少あ
るいはその他の物性の向上を目的としてセメント分散剤
を使用することが一般化している。

従来、セメント分散剤としてリグニンスルホン酸塩、グ
リコン酸やグルコヘプトン酸等の塩、ナフタレンスルホ
ン酸・ホルマリン縮合物塩、ポリサツカライド／塩化カ
ルシウム／トリエタノールアミン配合組戒物などが利用
されている。

リグニンスルホン酸塩は亜硫酸パルプ製造工程より得ら
れるものであるが、その減水効果にバラツキがあり、ま
た空気混入量の増大によりモルタルやコンクＩＪ −
トなどの物性に悪影響を与えることがある等の欠点があ
る。

グルコン酸やグルコヘプトン酸等の塩は、高い流動性を
確保するために添加量を多くすると著しい硬化遅延性及
び硬化不良を示し、利用上の大きな障害となっている。

又ナフタレンスルホン酸・ホルマリン縮合物塩は、グル
コン酸やグルコヘプトン酸等の塩などにくらべ、添加量
の少ない範囲では減水効果が小さいのが一般的で、高い
流動性を確保する為には多量に添加する必要がある。

ポリサツカライド系のセメント分散剤としてはデンプン
加水分解物があるが、これ単独使用では硬化遅延性が太
きいため、通常塩化カルシウムや水溶性アミンと併用さ
れている。

しかし塩化カルシウムは鉄筋の防錆上有害である。

本発明はこのような現状に鑑み、従来のセメント分散剤
にくらべて極めて少ない添加量で大きな分散効果を示し
他の物性に悪影響を与えないセメント分散剤を提供する
ものである。

即ち本発明は、（但し、式中ｎは１〜１０で示されるポリエチレングリーテノレ（Ｉ入Ｏの整数である。

コールモノアリルエ〔但し、式中Ｒ１及びＲ２はそれぞれ水素又はメチル基
を表わし、Ｘは←Ｃ２Ｈ４０→１←Ｃ３Ｈ６０ −ケｍＲ３（
Ｒ３は水素又は炭素数１〜２０個のアルキル基を表わし
、１＋ｍ＝Ｏ〜１００であり、ｆ− Ｃ２Ｈ４０−ケ単位とｆ−ＣｓＨｅＯ−ナ単
位とはランダムに結合していてよい。

）、一価金属、二価金属、アンモニウム基又は有機アミ
ン基を表わし、Ｙは水素、一価金属、二価金属、アンモニウム基又は有
機アミン基を表わす。

〕で示されるマレイン酸系単量体（ＩＩ）及びこれらの単量体と共重合可能な単量体（Ｉ［Ｄをポ
リエチレングリコールモノアリルエーテル（１）３５〜
６５モルφ、マレイン酸系単量体（ＩＩ）３５〜６０モ
ル饅及び単量体（Ｉ［Ｉ）０〜２０モルφ（但し、（Ｉ
），（ＩＩ）及び（１）の合計は１００モル饅である。

）の比率で用いて導かれた共重合体（４）を主或分とす
るセメント分散剤に関するものである。

本発明で用いられるポリエチレングリコールモノアリル
エーテノｎＩ）？ｔ、ＫＯＨやＮａＯＨ等のアルカリを
触媒としてアリルアルコールにエチレンオキシドを直接
付加する公知の方法で合或することができる。

マレイン酸系単量領■）は前記の一般式で示されるもの
であるが、具体的にはマレイン酸、フマル酸、シトラコ
ン酸、メサコン酸並びにこれらの酸の一価金属塩、二価
金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩及びこれらの酸
とＨＯｆ−Ｃ２Ｈ４０〜ｈｆ− Ｃ３Ｈ６０ −５
ｍＲ３（但し、Ｒ３は水素又は炭素数１〜２０個の
アルキル基を表わし、１＋ｍ−Ｏ〜１００であり、−ｆ
−Ｃ２Ｈ４０→単位とｆ−Ｃ３Ｈ６〇一子単位とはラン
ダムに結合していてよい。

）で表わされるアルコール（以下、アルコールａという
。

）とのモノエステルを挙げることができ、これらの１種
又は２種以上を用いることができる。

また、単量ｍｌ）としては具体的には、マイレン酸、フ
マル酸、シトラコン酸又はメサコン酸とアルコールａと
から得られるジエステル、炭素数１〜２０個の１級又は
２級アルコールと（メタ）アクリル酸とから得られる（
メタ）アクリル酸エステノ代（メタ）アクリルアミド、
酢酸ビニル、酢酸フロペニル、スチレンやｐ−メチルス
チレン等の芳香族ビニル化合物、塩化ビニル等を挙げる
ことができ、これらの１種又は２種以上を用いることが
できる。

共重合体（４）は、ポリエチレングリコールモノアリル
エーテノＬＳＩ）、マイレン酸系単量領■）及び単量ｍ
ｌ）をそれぞれ３５〜６０モルφ、３５〜６０モノ幅及
びＯ〜２０モル饅（但し、（Ｉ），（Ｉ及び（Ｍ）の合
計は１００モル饅である。

）の比率で用いて導かれたものである。

この比率の範囲をはずれると優れた性能のセメント分散
剤が得られない。

共重合体（８）を製造するには、重合開始剤を用いて前
記単量体戒分を共重合させればよい。

共重合は溶媒中での重合や塊状重合等の方法により行う
ことができる。

溶媒中での重合は回分式でも連続式でも行うことができ
、その際使用される溶媒としては、水；メチルアルコー
ル、エチルアルコーノレ、イソプロビルアルコール等の
低級アルコール；ベンゼン、トルエン、キシレン、シク
ロヘキサン、ｎ−ヘキサン等の芳香族あるいは脂肪族炭
化水素；酢酸エチル；アセトン、メチルエチルケトン等
のケトン化合物等が挙げられる。

原料単量体及び得られる共重合体（２）の溶解性並びに
該共重合体（２）の使用時の便からは、水及び炭素数１
〜４の低級アルコールよりなる群から選ばれた少なくと
も１種を用いることが好ましい。

炭素数１〜４の低級アルコールの中でもメチルアルコー
ノレ、エチルアルコールイソプロビルアルコールが特に
有効である。

水媒体中で重合を行なう時は、重合開始剤としてアンモ
ニウム又はアルカリ金属の過硫酸塩あるいは過酸化水素
等の水溶性の重合開始剤が使用される。

この際亜硫酸水素ナトリウム等の促進剤を併用すること
もできる。

又、低級アルコール、芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素
、酢酸エチルあるいはケント化合物を溶媒とする重合に
は、ペンゾイルパーオキシドやラウロイルパーオキシド
等のパーオキシド；クメンハイドロパーオキシド等のハ
イドロパーオキシド；アゾビスイソブチロニトリル等の
脂肪族アゾ化合物等が重合開始剤として用いられる。

この際アミン化合物等の促進剤を併用することもできる
。

更に、水一低級アルコール混合溶媒を用いる場合には、
上記の種々の重合開始剤あるいは重合開始剤と促進剤の
組合せの中から適宜選択して用いることができる。

重合温度は、用いられる溶媒や重合開始剤により適宜定
められるが、通常Ｏ〜１２０℃の範囲内で行われる。

塊状重合は、重合開始剤としてペンゾイルパーオキシド
やラウロイルパーオキシド等のパーオキシド；クメンハ
イドロパーオキシド等のハイドロパーオキシド；アゾビ
スイソブチロニトリル等の脂肪族アブ化合物等を用い、
５０〜１５０℃の温度範囲内で行われる。

このようにして得られた共重合体（４）は、そのままで
もセメント分散剤として用いられるが、必要に応じて更
にアルカリ性物質で中和してもよい。

このような，アルカリ性物質としては、一価金属及び二
価金属の水酸化物、塩化物及び炭酸塩；アンモニア：有
機アミン等が好ましいものとして挙げられる。

また共重合体（４）の分子量は広い範囲のものが使用で
きるが、５００〜５０，０００の範囲内のものが好まし
い。

共重合体囚は、これ単独でもセメント分散剤として使用
されるが、共重合体（４）を主或分とし他の公知のセメ
ント混和剤と絹合わせて使用してもよい。

このような公知のセメント混和剤としては、例えば従来
のセメント分散剤、空気連行剤、セメント湿潤分散剤、
防水剤、強度増進剤、硬化促進剤等を挙げることができ
る。

本発明のセメント分散剤は、ボルトランドセメント、ア
ルミナセメント、各種混合セメント等の水硬セメント、
あるいは石膏等のセメント以外の水硬材料に用いること
ができる。

本発明のセメント分散剤は、従来のセメント分散剤に比
較して少量の添加でも優れた効果を発揮する。

例えば水硬セメントを用いるモルタルやコンクリート等
に使用する場合には、セメント重量の０．０１〜１．０
覧好ましくは０．０２〜０．７饅となる比率の量を練り
混ぜの際に添加すればよい。

この添加によりスランプの増大、水量の低減等の各種の
好ましい諸効果がもたらされる。

添加量がｏ．ｏ１％未満では性能的に不十分であり、逆
に１．ｏ％を超える多量を使用してもその効果は実質上
頭打ちとなり、経済性の面からも不利となる。

また本発明のセメント分散剤をボルトランドセメント、
アルミナセメント、石膏、石灰等の複合組或からなる硬
化速度の著しく速い急硬性セメントに添加する際には、
共重合体（〜を導く単量体の組成及びセメントに対する
添加量を調節することにより、所望の流動性と凝結遅延
性とを得ることができる。

−《一般に、カルボ
キシル基を有する分城創ムセメント粒子上に強く吸着す
ることによりこれらの粒゛子を水中に有効に分散させる
。

しかしその強い吸着性のために水利反応を妨げ、その結
果、硬化を大きく遅延させる傾向がある。

一方、本発明のセメント分散剤では、主戊分てある共重
合体（４）が１分子中にエチレンオキシド付加物という
非イオン性の親水基とアニオン性のカルボキシル基とを
有しており、前者の親水性及び立体障害によって後者の
セメント粒子への吸着を抑制し、その結果、従来のカル
ボキシル基を有する分散剤にくらべて凝結遅延効果が少
なく、かつ優れた分散性能を発揮するものと考えられる
。

しかし、このような理由により本発明のセメント分散剤
が伺ら制限を受けるものではない。

次に本発明のセメント分散剤について参考例及び実施例
を挙げて更に詳細に説明するが、もちろん本発明はこれ
だけに限定されるものではない。

尚、例中特にことわりのない限り饅は重量饅を、また部
は重量部を表わすものとする。

参考例１温度計、撹拌機、滴下ロート、ガス導入管及び還流冷却
器を備えたガラス製反応容器にポリエチレングリコール
モノアリルエーテル（平均１分子当り５個のエチレンオ
キシド単位を含むもの）３３４部及び水１００部を仕込
み、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気中で
９５℃に加熱した。

その後マレイン酸１３９．３部及び過硫酸アンモニウム
１４．２部を水２２５部に溶解した水溶液を１２０分で
添加した。

添加終了後更に１４．２部の２０％過硫酸アンモニウム
水溶液を２０分で添加した。

添加完結後、１００分間９５℃に反応容器内の温度を保
持して重合反応を完了し、共重合体水溶液を得た。

次いで４０φ苛性ソーダ水溶液を加えて中和を行ない、
共重合体（１）の水溶液を得た。

この共重合体（１）の水溶液のｉ）Ｈ及び粘度は第１表
に示した通りであった。

参考例２参考例１と同じ反応容器にポリエチレングリコールモノ
アリルエーテル（平均１分子当り１０個のエチレンオキ
シド単位を含むもの）３７８．９部及び水１８８．５部
を仕込み、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲
気中で９５℃に加熱した。

ソノ後マレイン酸８８，２部及び過硫酸アンモニウム１
４部を水１３２．３部に溶解した水溶液を１２０分で添
加した。

添加終了後更に１４部の２０％過硫酸アンモニウム水溶
液を２０分で添加した。

次いで４０多苛性ソーダ水溶液を加えて中和を行ない、
共重合体（２）の水溶液を得た。

この共重合体（２）の水溶液のｐａ及び粘度は第ｌ表に
示した通りであった。

参考例３参考例１と同じ反応容器にポリエチレングリコールモノ
アリルエーテル（平均１分子当り２０個のエチレンオキ
シド単位を含むもの）４２２、６部及び水２４７．７部
を仕込み、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲
気中で９５℃に加熱した。

その後マレイン酸５２．２部及び過硫酸アンモニウム１
４．２部を水７８．３部に溶解した水溶液を１２０分で
添加した。

添加終了後更に１４．２部の２ｏ％過硫酸アンモニウム
水溶液を２０分で添加した。

次いで４０咎苛性ソーダ水溶液を加えて中和を行ない、
共重合体（３）の水溶液を得た。

この共重合体（３）の水溶液のｐ｝｛及び粘度は第１表
に示した通りであった。

参考例４参考例１と同じ反応容器に、ポリエチレングリコールモ
ノアリルエーテル（平均１分子当り５個のエチレンオキ
シド単位を含むもの）３３４部、マイレン酸モノメチル
エステル１５６部、イソプロビルアルコール２１６部及
びペンゾイルパーオキシド１４．７部からなる混合溶液
の内の２１６部を仕込み、撹拌下に反応容器内を窒素置
換し、窒素雰囲気中で混合溶液の沸点まで加熱した。

その後、残りの混合溶液５０４．７部を１２０分で添加
した。

添加終了後、１２０分間沸点に反応容器内の温度を保持
して重合反応を継続した。

その後、反応容器内の温度を室温にまで戻し、ペンゾイ
ルパーオキシド１４．７部を加えて再び加熱し、イソプ
ロビルアルコールを留去して共重合体を得た。

次いで４０多苛性ソーダ水溶液及び脱イオン水を加えて
中和を行ない、共重合体（４）の水溶液を得た。

この共重合体（４）の水溶液のＩ）Ｈ及び粘度は第１表
に示した通りであった。

参考例５参考例１と同じ反応容器に、ポリエチレングリコールモ
ノアリルエーテル（平均１分子当り５個のエチレンオキ
シド単位を含むもの）３７５部、マレイン酸１７４部、
スチレン１５．６部、イソプロビルアルコール２４９部
及びペンゾイルパー，オキシド１６．９部からなる混合
溶液の内の２４９部を仕込み、撹拌下に反応容器内を窒
素置換し、窒素雰囲気中で混合溶液の沸点まで加熱した
。

その後、残りの混合溶液５８１．５部を１２０分で添加
した。

その後、反応容器内の温度を室温にまで戻し、ペンゾイ
ルパーオキシド１６．９部を加えて再び加熱し、イソプ
ロビルアルコールを留去して共重合体を得た。

次いで４０条苛性ソーダ水溶液及び脱イオン水を加えて
中和を行ない、共重合体（５）の水溶液を得た。

この共重合体（５）の水溶液のｐＨ及び粘度は第１表に
示した通りであった。

参考例６参考例１と同じ反応容器に、ポリエチレングリコールモ
ノアリルエーテル（平均１分子当り５個のエチレンオキ
シド単位を含むもの）２２２．７部、マレイン酸モノ第
２級アルコール３モルエトキシレート（” ＳＯＦＴＡ
ＮＯＬ−３０ ”、日本触媒化学工業■製）エステル３
４４．２部、イソプロピルア／Ｌ／Ｉ−ル２５０．２部
及びペンゾイルパーオキシド１７．０部からなる混合溶
液の内の２５０．２部を仕＊＊込み、撹拌下に反応容器
内を窒素置換し、窒素雰囲気中で混合溶液の沸点まで加
熱した。

その後、残りの混合溶液５８３．９部を１２０分で添加
した。

その後、反応容器内の温度を室温にまで戻し、ペンゾイ
ルパーオキシド１７．０部を加えて再び加熱し、イソプ
ロビルアルコールを留去して共重合体を得た。

次いで４０％苛性ソーダ水溶液及び脱イオン水を加えて
中和を行ない。

共重合体（６）の水溶液を得た。この共重合体（６）の
水溶液のｐＨ及び粘度は第１表に示した通りであった。

分散剤無添加モルタル（プレーンモルタル）は上記の配
合で調整を行なった。

また分散剤添加モルタルは、セメントに対して分散剤が
固形換算で０．１φから１．０φとなる量をあらかじめ
水に溶解しておき、その水溶液を用いてモルタルを調整
した。

用いた分散剤は参考例１〜６で得た共重合体（１）〜（
６）並びに比較の為のグルコン酸塩及びナフタレンスル
ホン酸・ホルマリン綜合物塩である。

このようにして得た各種モルタルの分散剤添加量とフロ
ー値との関係を第１図に示した。

また、それぞれの分散剤について、フロー値が１７０±
５Ｍとなる添加量でのモルタルの凝結時間、曲げ強さ及
び圧縮強さを第２表に示した。

なお、フロー値、曲げ強さ及び圧縮強さは、いずれもＪ
ＩＳＲ５２０１の試験方法に従って行なった。

第１図及び第２表に示した結果から明らかな如く、本発
明のセメント分散剤は公知のセメント分散剤であるグル
コン酸塩やナフタレンスルホン酸・ホルマリン縮合物に
比較して、セメントに対する分散効果が優れており、極
めて少量の添加によって流動性の高いモルタルを提供し
うろことがわかる。

分散剤無添加コンクリート（プレーンコンクリート）は
、上記の配合により調製した結果、スランプ８．３
ｃｍ、空気量１、８饅であった。

分散剤添加コンクリートは、分散剤を溶解した水を用い
て上記の配合に従ってコンクリートを調整した場合のス
ランプが８．０±１．Ｏｃｒｒｌとなるように、それぞ
れの分散剤についてその添加量を求め、その時の空気量
、凝結時間及び圧縮強度を測定した。

用いた分散剤は参考例１〜６で得た共重合体（１）〜（
６）及び比較の為のナフタレンスルホン酸・ホルマリン
縮合物塩である。

なお、スランプはＪＩＳＡＩＩＯＩ、空気量はＪＩＳＡ
１１１６、圧縮強度はＪＩＳＡ１１０８、凝結時間はＡ
ＳＴＭＣ４０３−６１Ｔの方法に従ってそれぞれ測定し
た。

その結果を第３表に示した。

第３表に示した結果から明らかな如く、本発明のセメン
ト分散剤は、公知の分散剤に比較して同等の流動性のコ
ンクリートを得るのに少量の添加量でよく、また圧縮強
度に於いても同等またはそれ以上の性能を有することが
明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１で得られた各種モルタルの分散剤添加
量とフロー値との関係を示すグラフである。記号、１：共重合体（１）を添加した七レクル、２：共
重合体（２）を添加したモルタル、３：共重合体（３）
を添加したモルタル、４：共重合体（４）を添加したモ
ルタル、５：共重合体（５）を添加したモルタル、６：
共重合体（６）を添加したモルタル、７：グルコン酸塩
を添加したモルタル、８：ナフタレンスルホン酸・ホル
マリン縮合物塩を添加したモルタル。

Claims

【特許請求の範囲】１一般式（但し、式中ｎは１〜１００の整数である。）で示されるポリエチレングリコーノレモノアリノレエ
ーテル（Ｉ）、〔但し、式中Ｒ１及びＲ２はそれぞれ水素又はメチル基
を表わし、Ｘは←Ｃ２Ｈ４０→１←Ｃ３Ｈ６０−＋ｍＲ３（Ｒ３
は水素又は炭素数１〜２０個のアルキル基を表わし、１
＋ｍ＝Ｏ〜１００であり、←Ｃ２Ｈ４０→単
位と←Ｃ３Ｈ６０→単位とはランダムに結合していてよ
い。）、一価金属、二価金属、アンモニウム基又は有機アミ
ン基を表わし、Ｙは水素、一両金属、二価金属、アンモニウム基又は有
機アミン基を表わす。〕で示されるマレイン酸系単量体（ＩＩ）及びこれらの単量体と共重合可能な単量体（ｎ）をポリ
エチレングリコールモノアリルエーテル（Ｉ）３５〜６
０モル条、マレイン酸系単量体（ｎ）３５〜６０モル多
及び単量体（７）Ｏ〜２０モル多（但し、（Ｉ），（ｎ
）及び（１）の合計は１００モル多である。）の比率で用いて導かれた共重合体Ａを主或分とするセ
メント分散剤。