JPS60210554A - 水硬性セメント混和剤 - 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】 本発明は水硬性セメント混和剤に関する。さらに詳しく
は、水硬性セメント配合物であるコンクリート、モルタ
ルあるいはペーストの経時による流動性低下を抑制し、
その施工性、作業性を改善すると共に、高い減水性を有
し品質向上をならしめた水硬性セメント混和剤に関する
ものである。

コンクリートあるいはモルタルは、セメント水、砂、砂
利、必要に応じて混和剤を練り混ぜることによって得ら
れるが、セメントと水の接触によりセメント粒子は化学
的、物理的作用により時間の経過と共に流動性が低下し
、その作業性、施工性の障害となる。この現象は一般に
コンクリートのスランプロス、モルタルのフローダウン
と呼ばれる。

コンクリートあるいはモルタルの品質向上をはかる第一
歩はできるだけ少ない単位水量で練り混ぜることが原則
である。

ナフタリンスルホン酸ホルマリン高縮合物塩あるいはメ
ラミン樹脂スルボン酸ポルマリン縮合物塩等、いわゆる
高性能減水剤は高い減水能を有し、単位水量を大幅に低
下できる。しかし経時によるスランプロスが極めて大き
く、多量添加で使用するコンクリート高強度二次製品に
は使用できるが、生コンクリート工場では使用し得す、
樹脂酸塩等ＯＡＥ剤、リグニンスルホン酸塩等のＡＥ減
水剤を用いているのが現状であり、前者の減水率は５〜
８％、後者は１０−１３％程度である。

コンクリートのスランプロスは生コンクリートにおいて
は、アジテータ車の搬送時間の制限、打設現場での待機
時間、ポンプ圧送の一時中断等による品質変化、施工性
不良、未充填、コールドジヨイントの発生等耐久性低下
の障害を起こす。またコンクリートパイル、ボール等の
二次製品工場では成型時間の制限、締め固め不良等、作
業性、品質上で多くの問題点を生じる。

従って、コンクリートの経時スランプロスは生コンクリ
ート工場をはじめコンクリート二次製品工場、その他に
おいて解決しなければならない重要な課題であり、モル
タルにおいても同様である。

就中、生コン工場では、骨材品質の低下による単位水量
、単位セメント量の増大を余儀なくされており、高い減
水性を有し、しかもスランプロスのない混和剤の開発が
最も重要な課題となっている。

従来コンクリートのスランプロス防止法として、次のよ
うないくつかの方法が知られている。すなわち、 （イ）コンクリートの単位水量を増大する方法。

（ロ）液状または顆粒状コンクリート混和剤の後添加に
よる方法。

（ハ）コンクリート混和剤の繰り返し添加による方法。

（ニ）凝結遅延剤の添加あるいは併用による方法。

上記（イ）の方法は練り混ぜ開始により、打設に至るま
でのスランプロスを見込んだコンクリートの単位水量を
増大する方法であり、最も安易にスランプロスを抑制で
きるが、コンクリートの品質上、強度低下または乾燥収
縮によるひび割れ発生等、耐久性低下を来すことや、所
定強度を得るためには単位セメント量の増大という経済
的な不利を伴う。

（ロ）の方法は一時的なスランプロス防止改善策であっ
て、本質的な防止策ではない。特に高品質を目的とした
単位水量の少ないコンクリートにおいては、添加後のス
ランプロスを却って助長する傾向にある。しかも後添加
という作業の煩雑は避けられない。また顆粒状混和剤の
場合、徐々に熔解することによってセメント粒子の分散
性が得られ、スランプロスを防止する方法であるが、練
り混ぜから打設に至る時間はその時々によって異なり、
その溶解速度をコントロールすることは困難であり、し
かも部分的に未溶解のま＼コンクリート中に存在すると
、強度、耐久性の点で問題である。

（ハ）の方法はスランプロスした時点で、混和剤を再添
加する方法であり、完全に防止するものでないが、効果
的な手段といえる。しかしながら繰り返し添加という作
業性および絶対添加量の増大という経済的な不利がある
。

（ニ）の方法はオキシカルボン酸塩、リグニンスルホン
酸塩、デキストリンフミン酸塩等の凝結遅延剤を単独あ
るいは高性能減水剤との併用により凝結時間を遅延させ
、流動性を維持させようとする方法であるが、必ずしも
スランプロスを防止するものではなく、しかも過剰添加
の場合、硬化不良、強度低下などの事故を招く危険性が
非常に大きい。

以上のような従来のスランプロス防止法は、コンクリー
ト品質または施工性、経済性に問題かあり、あるいは一
時的なスランプロス防止対策であって、実用的な防止方
法とは言えない。

本発明者らは、従来技術の問題点を解消すべく、鋭意研
究の結果、高い減水性を有すると共に、長時間流動性を
保持し、しかも凝結遅延、その他品質および施工性に悪
影響をおよぼさない水硬性セメント配合物のスランプロ
ス抑制混和剤を見い出し本発明に到達したものである。

本発明は、 一般式、 １ ＣＨ２＝Ｃ（１１ Ｃ−Ｎｉ１−Ｒ２−５０１１Ｘ １ （ただし、式中Ｒ１はＨまたは低級アルキル基、Ｒ２は
炭素数１〜４の直鎖または分枝状アルキレン基、ＸはＨ
またはアルカリ金属またはＮＨ４または有機塩基を表す
）で示される化合物１００〜１５モル％。

一般式、 ３ ■ ＣＨ２＝Ｃ（２１ Ｃ−ＮＨ−Ａ １ （ただし、式中ＲａはＨまたは低級アルキル基、ＡはＨ
または一〇〇２０１１を表す）で示される化合物を０〜
８５モル％。

一般式、 ４ ■ ＣＲ２＝　Ｃ（３１ ■ −ＯＹ １ （ただし、式中Ｒ４はＨまたは低級アルキル基、ＹはＨ
またはアルカリ金属またはＮ）１４または有機塩基を表
す）で示される化合物０〜８５モル％。

を重合させて得られる極限粘度（ＩＮＮａα水溶液の３
０℃における）が０．０５〜２．０ｄｌ／ｇを有する水
溶性重合体を必須の構成成分として含有することを特徴
とする水硬性セメント混和剤を提供するものである。

上記一般式（１）で示される化合物としては、２−アク
リロイルアミノ−２−メチルプロパンスルホン酸、２−
アクルロクルアミノエタンスルホン酸、３−メタアクリ
ロイルアミノプロパンスルホン酸等があり、一般式（２
）で示される化合物としては、アクリルアミド、メタク
リルアミド等があり、また一般式（３）で示される化合
物としては、アクリル酸、メタクリル酸、およびそれら
の塩等がある。

本発明水硬性セメント混和剤の配合量は、対セメント固
型分として、０．０５〜１．５重量％の範囲が好ましい
。また水硬性セメント混和剤の添加方法および養生方法
としては、セメント組成物の練り混ぜ水に添加しても良
く、またセメント組成物の練り混ぜ後に添加して練り混
ぜることもできる。

さらに本発明水硬性セメント混和剤である水溶性重合体
の乾燥粉末物をあらかじめセメントとプレミックスした
後練り混ぜることもできる。

また、添加練り混ぜ後の打設あるいは成型後の養生方法
は、通常の気乾、水中、水蒸気、オートクレーブ養生し
ても良い。

対象とするセメントとしては各種ポルトランドセメント
、混合セメント、フライアッシュセメント、特殊セメン
ト等の水硬性セメントを挙げることができる。

また必要に応じて、樹脂酸塩等のＡＥ剤、リグニンスル
ホン酸塩等のＡＥ減水剤、ナフタリンスルホン酸ホルマ
リン高縮合物塩等の高性能減水剤と併用しても良く、さ
らに硬化促進剤、凝結遅延剤あるいは膨張剤等と併用す
ることもできる。

次に、本発明における水溶性重合体の製造方法は、ラジ
カル開始剤の存在下で、要すれば重合調節剤の存在下に
、一般式（１１で示される化合物を重合、または一般式
（１１，（２）および（３）で示される化合物を共重合
させることによって得られる。また基体となるポリマー
を常法により合成した後、高分子反応により官能基を変
換することにより合成することもできる。

次に一般式＋１１．　＋２１および（３）で示される化
合物の配合モル比に関して述べる。

一般式（１）で示される化合物は１００〜１５モル％（
好ましくは９０〜２５モル％）であり、１５モル％以下
の場合はセメント粒子の分散性が劣り、セメント組成物
中の単位水量が増大する。即ち減水率が大幅に増大し、
流動化減水剤としては供し得ない。

一般式＋２１．　（３１で示される化合物は０〜８５モ
ル％（好ましくは１０〜７５モル％）であり、一般式（
２）で示される化合物が８５モル％以上の場合、減水率
が低下し、しかもスランプの経時安定性が劣る。また一
般式（３）で示される化合物が８５モル％以上になると
セメント配合物の凝結遅延作用を呈し、初期強度の低下
を招く恐れがある。

本発明水硬性セメント混和剤である水溶性重合体のｌＮ
Ｎａ０ｉ！水溶液の３０℃における極限粘度（η）は０
．０５〜２．０の範囲であることが好ましく、極限粘度
が０．０５未満の場合、および２．０を越えると、水硬
性セメント混和剤のセメント組成物に対する添加直後の
流動化効果が発揮されず、減水率が低下し、しかもスラ
ンプの経時安定性が不良となる。

本発明水硬性セメント混和剤をセメント配合物に添加す
ることにより、遅延作用を伴うことなく、従来のＡＥ剤
、ＡＥ減水剤では得られなかった高い減水率を得ること
ができ、しかも高温時でも、長時間スランプの安定性を
保持することが可能となる。

従って、従来単位水量の少ないコンクリートを打設する
場合、生コンクリートでは現場へ搬入し、現場でアジテ
ータ−車に、いわゆる流動化剤を投入し、攪拌、混合し
、一時的に流動性を高めてポンプ圧送し、打設を行って
いたが、生コンプラントで従来のＡＥ剤、ＡＥ減水剤と
同様の方法で混和剤の添加、練り混ぜ、運搬、打設が可
能となり、ポンプ圧送性の改善がなされ、作業性の向上
がはかれて、現場での高速攪拌による騒音公害もなく、
しかも低水量コンクリートの流動性および経時安定性を
保持することができ、安定した高品質のコンクリートを
打設することが可能となった。さらにコンクリート二次
製品の成型、製造においても、より高い減水効果と安定
した流動性を有することにより、高品質でしかも作業効
率の向上がはかれる。

以下に本発明を実施例により具体的に説明する（部、％
は重量基準を示す）。

製造例１ 撹拌棒、温度計、リフランクスコンデンサー、窒素導入
管を具備した容量１βの４つロフラスコに固型分濃度３
０％、ｐＨ８，０の２−アクリロイルアミノ−２−メチ
ル−プロパンスルホン酸ナトリウム水溶液５００ｇを仕
込む。

次いで窒素を導入しなから２−メルカプトエタノール３
．０ｇを仕込み、温度を４０℃に調節する。

２−２゛−アゾビス（２−アミノジプロパン）塩酸塩０
．１５　ｇを水２０厭に熔解し加える。若干の誘導期の
後発熱が認められ重合反応が開始する。

温度を６０℃にコントロールしながら４時間重合反応を
続ける。かくして得られたポリ−２−アクリロイルアミ
ノ−２−メチル−プロパンスルホ・ン酸ナトリウムの３
０℃ＩＮ　ＮａＣｊ！中で測定した極限粘度は０．５１
ｄｌ／ｇであった。

製造例２ 製造例１において２−アクリロイルアミノ−２−メチル
−プロパンスルホン酸ナトリウムの水溶液の内３００ｇ
を、１５０ｇを９．３％のアクリルアミド水溶液、更に
１５０ｇを１２．３％、ｐＨ８゜０のアクリル酸ナトリ
ウム水溶液に変え、２−メルカプトエタノールの添加量
を０．１ｇとすることの外は製造例１と同様に合成した
。

得られた共重合体の極限粘度は１．５ｄｌ／ｇであった
。

製造例３ 製造例１において２−アクリロイルアミノ−２−メチル
−プロパンスルホン酸ナトリウムに変えて３０％のアク
リルアミド水溶液を用い、２−メルカプトエタノールを
５ｇ添加し、同様に重合してポリアクリルアミドを得た
。

このポリアクリルアミド水溶液に３７％ボルムアミド１
７１　ｇ、酸性亜硫酸ナトリウム２２０ｇを加え、ｐ　
Ｈ１２，０になるよう調整する。

得られた混合物を５０℃、４時間反応せしめてスルホメ
チル化ポリアクリルアミドのナトリウム塩を得た。得ら
れた重合物の極限粘度は０．０９ｄｉ／ｇであった。

なお上記製造例に準じて合成した重合体および共重合体
（混和剤）を表−１に示す。

（以下余白） 表−１ 一般式（２）ニアクリルアミド 一般式（３）ニアクリル酸ナトリウム 実施例１ 表−１に示す混和剤をコンクリートに添加し、スランプ
の経時変化、凝結時間を測定した。

コンクリートの調合を表−２に示す。

（以下余白） 実験は１００７！領胴型ミキサーに練り混ぜ量が５０１
となるように表−２の調合を計量し、全材料を投入する
。直ちに３分間練り混ぜを行い（１９ｒ、ｐ、ｍ、）　
ミキサーより全量排出しスランプ（ＪＩＳＡ　１１０１
）　、空気量（ＪＩＳ八１へ２８　）を測定する。この
値を添加前とする。

測定後直ちにミキサーに戻し、表−１に示す混和剤を添
加し、１〜２分間練り混ぜ、スランプ。

空気量および凝結時間（ＡＳＴＭ　（４０３−７９７）
の測定をした。この値を添加直後とする。

以後ミキサーを低速（１０ｒ、ｐ、ｍ、）でアジチーテ
ィングを行い、２０分毎にスランプ、空気量を測定し経
時変化を見た。

測定結果を表−３に示す。

（以下余白） 表−３の測定結果から明らかなように、本発明混和剤隘
１〜６を添加したコンクリートはスランプの経時安定性
が良く９０分後においても高い流動性を示している。し
かも凝結時間は無添加コンクリート（Ｉｋｌｌ）と同等
であり、凝結遅延をおこさないことが判る。一方比較例
隘７は一般式＋１１．　ｆ３１の配合モル比（％）が本
発明外のものであり、スランプ増大効果も弱く、経時安
定性が不良で、しかも凝結時間は無添加コンクリートよ
りも２時間以上遅延することが確認された。

隘８は一般式（１１の配合モル比（％）が本発明外のも
のであり、陽７同様スランプ増人効果、経時安定性が不
良であった。隘９は本発明混和剤隘２と同一配合モル比
のものであるが極限粘度が２．６５ｄｌ／ｇのため凝結
遅延はないがスランプ増大効果が得られなかった。

Ｎｌｌｌ０は一般式（３）のホモポリマーであり、セメ
ント粒子の分散能が弱くスランプ増大効果が小さい。し
かも凝結遅延が極めて大きいことが明らかとなり本発明
混和剤の配合モル比（％）、および極限粘度の範囲のみ
において有効な混和剤となることが認められた。

実施例２ コンクリートの調合を表−４に示す。

（以下余白） 表−４の調合に基づき、生コンクリート工場Ｇこおいて
強制練りミキサーで４５秒間練り混ぜ（混和剤は練り混
ぜ水に含む）生コンクリートを製造した。これをトラン
クアジテータ−に移し、直後のスランプ、空気量の測定
を行い以後トラ・ツクアジテータ−を低速（２ｒ、ｐ、
ｎ＋、　）で連続アジチーティングし、経時のスランプ
、空気量を測定した。

測定結果を表−５に示す。

（以下余白） 表−５から明らかなように通常のＡＥコンクリ−１−（
１１ｋｌ１３）　、ＡＥ減水コンクリート　（隘１４）
は９０分後入ランプ１６ａ＋＋以上と経時安定性は見ら
れるが減水率は各々６．９％、１１．９％と小さい。

また比較例Ｎｎ１５．Ｎａ１６は本発明範囲外の重合物
（混和剤）であり、いずれもスランプの経時安定性に欠
ける。

一方本発明Ｎｎ１７．ｍ１８は単位水量の多い無添加コ
ンクリートと同等の良好なスランプ経時安定性と共に減
水率が１４．９％、１８．８％のコンクリートが得られ
、従来の生コンクリートでは得られなかったスランプの
安定性と高い減水率、すなわち高品質の生コンクリ−１
・が得られることが確認された。

実施例３ 本発明の添加剤と市販の高性能減水剤との（ｊｆ用によ
るスランプの経時変化と圧縮強度（ＪＩＳ　Ａ１１０８
による）の測定を実施した。

コンクリ−１・の調合を表−６に、測定結果を表−７に
示す。

測定結果から明らかなように、本発明１１ｈ１９．２０
は市販の高性能減水剤と併用することによっても安定し
た経時スランプを示すことが判る。一方、出較例階２１
は本発明外の混和剤との併用であり、社２２は高性能減
水剤単独添加のものである。隘２１はスランプの安定性
、圧縮強度共に劣り、隘２２は強度面では問題ないがス
ランプの経時低下り（著　しい。

このように本発明混和剤は低水セメント比にお・するコ
ンクリート、いわゆる高強度コンクリートこおいて安定
した流動性を保持することができ、コンクリートの二次
製品あるいは生コンクリートＬ場で現場打ち高強度コン
クリートの製造が可能こなる。

寺許出願人　鹿島建設株式会社 ＼Ｉｌｌ’、１□ｈ□）、ｆ 第１頁の続き ０発　明　者　上　野　博 ＠発明者小島　辰夫 ０発　明　者　滝　本　博 ＠発明者堀１）寛史 京都市上京区今出用通寺町西入二筋目上ル柳風呂町１８
９草津市野路町１７１−１９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一般式、 １ ＣＲ２＝　Ｃ（１１ Ｃ−Ｎ１１−Ｒ２−３Ｏａ　Ｘ １ （ただし、式中Ｒ１はＨまたは低級アルキル基、Ｒ２は
   炭素数１〜４の直鎖または分枝状アルキレン基、ＸはＨ
   またはアルカリ金属またはＮＨ４または有機塩基を表す
   ）で示される化合物１００〜１５モル％。 一般式、　３゜ ３ Ｃ）＋２　＝　ＣＴ２１ Ｃ−ＮＨ−＾ １ （ただし、式中Ｒ８はＨまたは低級アルキル基、ＡはＨ
   または−Ｃ）１２０＋１を表す）で示される化合物を０
   〜８５モル％。 一般式、 ４ ＣＨ２＝Ｃ（３１ −ＯＹ １ （ただし、式中Ｒ４はＨまたは低級アルキル基、ＹはＨ
   またはアルカリ金属またはＮＨ４または有機塩基を表す
   ）で示される化合物０〜８５モル％を重合させて得られ
   る極限粘度（ＩＮＮａＣ１！水溶液の３０℃における）
   が０．０５〜２．Ｏａ／ｇを有する水溶性重合体を必須
   の構成成分として含有することを特徴とする水硬性セメ
   ント混和剤。