JPS59162158A - 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】 本発明は七メンｌ−分散剤に関するものである。

寅に詳しくは、セメントモルタＩｖまたはコンクリート
の工事現場での打設施工やコンクリート２次製品などの
モールディング加工に適し、作業性を低下させることな
くセメント混練水を大巾に減少させ、更に硬化後゛のセ
メントモルタ−／しまたはコンクリートの強度を向上さ
せうる減水効果の大きいセメント分散剤に関するもので
ある。

従来、強度向上の目的として混練水を減少させるだめの
検討がなされ、この目的のためセメント分散剤が使用さ
れている。この剤としてはりグニンスμホン酸塩系、オ
キシカルボン酸塩系、ナフタリンスルホン酸塩ホルマリ
ン縮金物系マたはメラミンスルホン酸塩ホルマリン縮合
物系などの種々の薬剤が使用されてきた。しかしこれら
は分散能力に限界がある。硬化促進能力に限界を有して
いる。空気連行性が高く強度を大巾に低下させるなどの
欠点を有していて十分満足できるものではない。！、た
、最近よりセメント分散能力が高いセメント分散剤が求
められ、たとえばアリルアルコール又はアリｌレアフレ
コールのエチレンオキシド付加物とα、β−不飽和ジカ
ルボン酸類との共重合物や鎖状オレフィンとα、β−不
飽和ジカルボン酸塩との共１Ｘ合体がしられている。し
かし、これらの分散剤はナフタリンスフレホン酸塩ホル
マリン縮合物系のものと比較すると若干分散性が改良さ
れているものの未だ十分なるセメント分散性を有してい
ることは言えず、十分なセメント分散性を得るためには
比較的高価なこれら分散剤を多く使用する必要があるζ
か、また、鎖状オレフィンとα、β−不搦和ジカルボン
酸共重合体については大巾にセメントの硬化を遅らせる
とかの欠点を有してい乙。

かかる情況下、本発明者らは、これら以上の欠点のない
セメント用分散剤につき鋭意検討した結果、本発明に致
った。すなわち本発明は次の一般式（Ｉ）で示される構
造単位と一般式（イ）で示される構造単位のモル比が９
／１〜１／９の範囲内にある分子量１０００〜５０００
０の水溶性高分子化合物よりなることを特徴とするセメ
ント用分散剤。

（式中、Ｒ，、Ｒ２は水素又はメチル基、Ｌは−ＣＯＮ
Ｈ数２〜３のアルキレン基、ｔ、ｍ、ｎ＆ｊ：１〜ｚｏ
ｔＤ数ただしｍ　＋　ｔは２〜２０の数） （式中、Ｒ３は水素又はメチル基２Ｍは水素又は−ｃｏ
ｏｘ２基であり、Ｒ４Ｕ水素、メチル基、　−ＣＨ，Ｃ
００Ｘ３基より選ばれる基でありＸ、、　Ｘ２．　Ｘ３
はそれぞれ独立に水累、塩あるいは−（ＢＯ）ｐＲ５基
全示し、ｘｌ、ｘ２Ｘ３の少なくとも１つは水素あるい
は塩であり、Ｂは炭素数２〜３のアルキレン基、ｐは０
〜２ｏの数。

Ｒ５は水素又は炭素数１〜２ｏのアルキル４〜７のシク
ロアルキル 本発明の水溶性高分子化合物は一般式（１）に示さを有
し、且つ一般式（イ）で示されるように側鎖に少なくと
も１つのカルボキシル基を有する単位からなる共重合体
あるいはその塩である。このような高分子化合物は通常
、−ＣＯＮＨ　（ＡＯ　）ｎＨ基又は−ＣＯＮつのカル
ボキシル基を側鎖に有する単量体とを所定の割合にて共
重合することによ！ｌｌ得られる。この場合、一般式〇
）の構造単位を与える一ＣＯＮＨ　（ＡＯ　）ｎＨはア
クリル酸，メタクリ／Ｖ酸，クロトン酸などの不飽和モ
ノカルボン酸頬とＨ声（ＡＯ）ｎＨ又はＨＮアミド化物
や、アクリル酸アミド、メタクリル酸アミド、クロトン
酸アミドなどの不飽和アミド２類に温和な条件（たとえ
ば６０〜８０’Ｃ）のもとにエチレンオキシドやプロピ
レンオキシドを伺加させて作ったアミド化合物が挙げら
れる。一般式（イ）の構造単位を与える側鎖に少なくと
も１っのカルボキシル基を有する単量体の例としては、
アクリル酸。

メタクリル酸，クロトン酸などの不飽和モノカルボン酸
類や、マレイン酸，フマル酸，シトラコン酸，メサコン
酸，イタコン酸などの不飽和ジカルボン酸類が挙げられ
る。また、これら不飽和ジカルボン酸類と一般式ＲｓＯ
　”　（ＢＯ　）ｐＨ　　（Ｒ５は水素又は炭素数１〜
２めアルキル基又は炭素数４〜７のシクロ７ｚ＋ｚキ＊
基，Ｂは炭素数２〜３のアルキレン基。

Ｐは０〜２０の数）で示されるアルコールコール類との
モノエステル化物が挙げられる。この時、Ｒ５が炭素数
２１以上のアルキル合やＰが２０を超える場合には、空
気連行性が高くなりコンクリートの強度を低下させるた
め好ましくない。本発明の分散剤に前記の方法以外によ
っても得ることができる。たとえば、前記の一ＣＯＮＨ
前記の不飽和ジカルボン酸類とを共重合させた後更にＲ
５０−（ＢＯ）ｐＨで示されるアルコール又はグリコ−
／Ｖ　６’Ａ　ｋ所定量付加させ、不飽和ジカルボン酸
全モノエステル化して得てもよい。又、前記のアクリル
アミド、メタアクリルアミド、クロトンアミドなどの不
飽和モノカルボン酸類と前記のマレイン酸等の不飽和ジ
カルボン酸類とを共重合させた後、エチレンオキｆイや
プロピレンオキシドを付加させて得てもよい。さらにア
クリル酸やメタクｌ））し酸等のホモポリマーを一部ア
ンモニアでアミド化しその後アルキレンオキサイドを付
加して得ることもできる。このようにして得た重合体は
水溶性とするために通常はそのカルボキシｐ基の一部ま
たは全部を塩の形にして使用する。これらの塩を形成す
るイオン部分としてはリチウム、ナトリウム、カリウム
などのアルカリ金属イオン。

カルシウム、マグネシウムのようなアルヵり土金属イオ
ン、アルミニウム、鉄などのような３価金属イオン、ア
ンモニウム、エタノールアミン、ジメ　チ　ルア　ミ　
ン　、　　ト　リ　エ　チ　ルア　ミ　ン　、　　ト　
リ　エ　タ　ノ　ールアミンなどの有機アミンからのイ
オンヲ挙ケるととができる。

本発明の分散剤のうち、セメント分散能力より好ましい
のは一般式（Ｉ）中のｎ　、　ｍ　、　Ｌが１〜５の数
但し、ｍ＋ｔは５以下の数の場合である。又、一般式α
）のｔｍ構造単位うち、やはりセメント分散能力の点よ
り好ましいのはＲ３，　Ｒ，が水素又はメチル基であり
Ｍが水素である場合であり、アタクリル酸，メタクリル
酸，クロトン酸によるものである。不飽和ジカルボン酸
・類並びにこれらとアルコ−７し類，グリコール類との
モノエステル化物を用いて本発明の■成分とした場合に
は、セメントの分散性が若干、劣るとの結果を”与える
。本発明の分散剤おいて一般式（わで示される構造単位
と一般式釘）で示される構造単位のモル比は９／Ｉ〜１
／９の範囲内にあることが必要である。この比が９／１
を超えるとセメントの分散能力を低下させるばかりかコ
ンクリートの硬化も若干遅くらせるようになり好ましく
なく、マた１／９未満ではセメントの分散能力が大巾に
低下する。さらに好ましくはこの比が７／３〜３／７の
範囲内にあることが七メン）　分散能力にもすぐれ、且
つセメントの硬化を全く遅らせることがなく好ましい。

式α）ｊ（イ）の単位のほかに性能を阻害しない範囲で
他の不飽和単量体も共重合して得られたものも使用する
ことが出来る。これら他．の不飽和単量体の例としては
アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルなどのエス
テ／ｌ／類（通常、エステル部分の炭素数は２０以下）
マレイン酸やフマル酸などのジエステ）ｖ類［ＨＯ−　
ＣＢＯ　）Ｉ）Ｒｓとのジエステル〕、酢酸ビニル、プ
ロピオン酸ビニルなどのビニルエステル類，スチレンな
どのビニル芳香族類，スチレンスルホン酸，ビニルスル
ホン酸などのスルホン酸類，ブテン、イソブチン、オク
テンなどのオレフィン類など種々のものを挙げることが
できる。

エステル基の炭素数が５以下のアク’Ｊ／”酸エステル
、メタクリル酸エステルやスチレンスルホン酸などを共
重合させるとセメント分散能力がむしろ向上し好ましい
結果を与える場きもある。これら他の不飽和単量体の添
加量は、本発明の水溶性高分子化合物中のアミド基，カ
ルボキシ／ｌ’基の種類またはその当量比などにょシ変
化するが通常、３０重量％以下である。このような水溶
性高分子化合物は、工業的に一般に用いられている方法
に準じて得ることができる。例えば反応の形態としては
ラジカル重合が一般的であシ、この時溶液重合が好マシ
く、水，メチルアルコール、エチルアルコール、イソプ
ロヒルアルコールなどの低級アルコ−／Ｉ／類，ベンゼ
ンなどの炭化水素類，アセトン。

メチルエチルケトンの様なケトン類が溶媒として使用さ
れる。重合開始剤としては、過酸化ベンゾイル、過酸化
ｔｅｒｔーブチｐなどの過酸化物，あるいはアゾビスイ
ソブチロニトリｌしで代表されるアゾ化合物、更には過
硫酸塩など、溶媒の細類、モノマーの種類により適宜選
択できいずれもその分解の活性化エネルギーが小さいの
で穏和な条件で重合が開始される。このようにして得ら
れた共重合体は酸その一！、″！、でも本発明の分散剤
として使用できるがアルカリ物質で中和し、カルボキシ
ｌＶ＆の一部または全部をアルカリ金属塩、アルカリ土
類金属塩、あるいはアンモニウムや有機アミンの塩と、
して用いることができる。分子量は、溶媒中の七ツマー
濃度１反応温度１反応時間を変えることによυ調整でき
るが、特に水溶解性がよく、セメントに対し良好な分散
性を示すのは分子量が１０００〜５００００の範囲にあ
るものである。分子量１０００未満ではセメントの硬化
を遅らせるばかりか、セメントの分散能力も低ポさせ、
５００００　”ｔ−超えるとセメントの分散能力が著る
しく低下する。より好ましいのは分子量が３０００〜３
００００の範囲内にあるものである。本発明の分散剤は
固体または粉体としても使用できるが、通常は水溶液あ
るいは水・分散液として使用する。有機溶媒溶液でも使
用できる。

本発明のセメント分散剤には必要に応じて他の成分と併
用することができる。このような成分とし゛ては、アル
キルベンセンスルホン 肪酸アルキレンオキシド付加物の硫酸エステル塩。

ヴインゾールなどの公知の空気連行剤，リグニ゛ンスル
ホン酸塩，ホリアルヤレングリコール，スチレンスルホ
ン［ｉ合体，スチレンスルホン酸トモノエチレン性単量
体との共重合体，オキシカルボン酸塩，ホリエチレンス
ルホン酸塩，α，β−不飽和ジカルボン酸と鎖状オレフ
ィンとの共重合体。

重質芳香族炭化水素のスルホン酸塩又はこれらのホルマ
リン縮合物など公知の分散剤，ま、り、１、純・分で同
市ｉ　未ｓのナフタレンスフレホン酸ホルマリン縮金物
塩やメラミンスルホン酸ホルマリン縮合物などの公知の
セメント分散剤，塩化カルシウム。

塩化ナトリウム、硫酸ナトリウム、炭酸ソーダ。

炭酸カリ、チオ硫酸ナトリウム、アルカノールアミンな
どの公知のセメント硬化促進剤，リグニンスルホン酸，
グルコン酸，クエン酸，酒石酸，ポリリン酸などの公知
のセメント硬化遅延剤；ポリビニＩレア／レコール，鹸
粉，メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロースな
どの公知ののυ剤；亜硝酸すｌ・リウ．ム，亜硝酸カル
シウムなどの公知の防錆剤など種々のもの挙げることが
できる。

本発明のセメント分散剤の使用でさるセメントとしては
、普１山ポルトランドセメント、早強ボｌレトランドセ
メント，中庸熱ポルトランドセメント。

アルミナセメント、フライアッシュセメント、高炉セメ
ントなどが挙げられる。このうち好ましいものは９　通
ポルトランドセメントである。

本発明のセメント分散剤の添加量はセメントの用途、要
求される性能に応じて種々変えることができるが、セメ
ントに対して通常本発明の分散剤を純分で００１〜５重
皿％、好ましくはα０５〜１重量％である。レディミク
スコンクリー１−関係では通常００５〜０３重量％、コ
ンクリート２吹製品関係では通常α１〜１重量％である
。

本分散剤は通常、セメントおよび骨材（砂や砕石など）
を混合し混練水投入時に添加されるが、セメント、骨材
，水の混線後、セメントが接触水和した後（混線後１〜
２分以上後）に添加されてもよいし又、あらかじめセメ
ントに添加した後、水を加える添加方法でもよい。更に
は、、本分散剤の一部を混線時に添加し、その後残りの
本分散剤を１回以上分割して添加する分割添加法でもよ
へ本発明の分散剤を含むモルタル の施工法は従来の場合と同じでよく、コテ塗９、吹き付
は塗り，型枠への充填，コーキングガンによる注入など
、種々の方法をと９うる。又、養生法としては気乾養生
，湿空養生，水中養生，加熱促進養生（蒸気養生，オー
トクレーブ養生など）のいずれでもよく、又、各々の併
用でもよい。

本発明のセメント分散剤は非常にすぐれたセメント分散
能力を有し、且つセメントの硬化が遅くれることないと
の特徴を有している。この特徴を生かして、本分散剤は
屋根，′壁面，床面のモルタルリート、建造物の躯体お
よび建造物の成型部材などに用いられ、分散性がすぐれ
ているとの特徴よクレディーミクストコンクリート関係
やコンクリート２゛次製品を生産するためのモルりｌし
、コンクリートの分散剤として適している。

以・下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこ
れに限定されるものではない。尚、実施例中の部はすべ
て純分による重量部を示すものとする。

１に示す各種カルボキシｐ基を有する単量体５０モル％
とを共重合して得た分子量約８０００の水溶性高分子化
合物のナトリウム塩を用いて本発明の分散剤を得た。こ
れらを用いて下記コンクリート配合物を作りコンクリー
トの流動性（スランプで示す）コンクリートの凝結時間
、強度を測定して表−１の結果を得た。又表−１中には
本発明の分散剤と比較するためナフタリンスルホン酸塩
ホルマリン縮合物（ＮＳＦと略す）、リグニン系減水剤
（ポ、、、ｔ１−リスＮ０５ＩＪＡ化力ｌレシウムを含
む）、オキシカルポン酸系減水剤としてグルモノ峻ソー
ダを用いた場合、無水マレイン酸−インブテン（５０：
５０モ／し比）共重合物のソーダ塩、アリルアルコ−７
し又はアリルアルコ−７しのアルキレンオキシド付加物
５０モル％とマレイン酸又ハマレイン酸のモノエステル
化物５０モル％との共重合物のソーダ塩などを用いた場
合、並らびに分散剤を全く使用しなかった場合の結果も
併せて記す。尚、コンクリートの配合は分散剤を用いた
時には単位セメント量３２’ｏｋｙ／ｍ′、水／セメン
ト比５５％、細骨材率４６％とした。分散剤を使用しな
かった場合のコンクリート配合は単位セメント量３２０
Ｒ／’７”　ｎ水／セメント比６０％、ｍ骨材率４６％
である。またコンクリート温度は２０℃、圧縮強度は２
０℃水中養生の時の値である。尚、表−１中においてＡ
ＬＡはアリルアルコールをＡＬＡ　ＥＯｓ、。

ＡＬＡ　Ｅ（）＋ｏ　ｔｄ　各々、アリルアフレコ−Ｉ
しｌモルしに対しエチレンオキシドを５モル、１０モル
付加したものテアル。又、マＬ／イン酸Ｅ０１．。、　
Ｅ’０３．　ｏ、　ＥＯｓ、ｏ、　ＰＯ３，。

は各々、無水マレイン酸１モルにエチレングリコ−／し
、トリエチレンクリコー／Ｉ／、ペンタエチレングリコ
ール、トリプロピレングリコールの各々１モルの割合で
付加させたマレイン酸のモノエステル化物である。

表−１より明らかなように、本発明の分散剤は従来のも
のと比較して非常に少量の添加量においてもすぐれたコ
ンクリート流動性を与え、しかも、セメントの硬化を全
く遅らせていないことが判る。

実施例２ アクリル酸５０モル％と各種の−ＣＯＮＨ−（ＡＯ）ｎ
Ｈｍ又重合して得た分子量約８０００の水溶性高分子化
合物のナトリウム塩を用いて本発明の分散剤を得た。

これらを用いて実施例１と同様な方法にて各種コンクリ
ート試験を行い表−２の結果を得た。尚、表−２中のア
クリルアミドＥＯ１−ｏｇ　時％ｃ。４ｃｍ２ｃｍハ□
アクリルアミドＥｏ＋ａ、ｏ　　はＣＨ”＋！”Ｃ０Ｎ
Ｈ（ＣＨ２ＣＨ２０）３Ｈ’ＣＨ””’４ＮＨＣＨ２Ｃ
Ｈ２０Ｈ’クロトンアミドのＥｏ、０はＣＨ，ＣＨ＝Ｃ
，：ＣＯＮり（ｃＨ，ｃｉ＋、ｏ　）　、Ｈ、、、、、
示ス。

（ＣＨ２ＣＨ２０）　２Ｈ 実施例３ アクリル酸とＨＥＭＡｍＯ共重合物（でおいて、その共
重合組成をかえて得た水溶性高分子化合物のナトリウム
塩を用いて実施例１と同様な方法にて各種コンクリート
試験を行い表−３の結果を得た。

実施例４ アクリル酸５０モル％とＨＥＭＡｍ　５０モル％の分子
量をかえた共重合物のナトリウム塩を用い、実施例１と
同様な方法にて各種コンクリート試験を行い表−４の結
果を得゛た。

３３９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、次の一般式（Ｉ）で示される構造単位と一般式（イ
   ）で示される構造単位のモル比が９／１〜１／９の範囲
   内にある分子ｆｆＬｉｏｏｏ〜５００００の水溶性高分
   子化合物よりなることを特徴とするセメントの分散剤。 （式中、Ｒ，Ｒ２は水素又はメチル基、Ｌは−ＣＯＮＨ
   数２〜３のアルキレン基、ｔ、ｍ、ｎは１〜２０の数た
   だしｍ　＋　１は２〜２０の数） （式中、Ｒ３は水素又はメチル基１Ｍは水素又は−ｃｏ
   ｏｘ２基であり、Ｒ４ハ水素、メチル基、　−ＣＨ２Ｃ
   ｏｏＸｓ基より選ばれる基でありＸｌ、　Ｘ２．　Ｘ３
   はそれぞれ独立に水素、塩、あるい（ケー（１８０）、
   Ｒ５基を示踵Ｘｌ。 Ｘ２．Ｘρ少なくとも１つは水素あるいは塩でありＢは
   炭素数２〜３のアルキレン基、ＰはＯ〜２０の数Ｒ５は
   水素又は炭素数１〜２０のアルキル基又は炭素数４〜７
   のシクロアルキル ２一般式（Ｉ）で示される構造単位と一般式（イ）で示
   される構造単位の七ｌし比が７／３〜３／７の範囲内に
   ある第１項に記載の分散剤。 ａ一般式Φ）のＲ３，Ｒ４が水素又はメチル基でありＭ
   が水素である第１項，第２項のいずれかに記載の分散剤
   。 ４、一般式α）のｔ，ｍ，ｎが１〜５の数、ただしｍ＋
   ｔは５以下の数である第１〜第３項のいずれかに記載の
   分散剤。 ５、水溶性高分子化合物の分子量が３０００〜３０００
   ０である第１〜第４項のいずれかに記載の分散剤。