JPS631260B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、セメント用減水剤に関するものであ
り、詳しくはポリエチレンイミン、その中和物又
は此れに金属イオン封鎖剤を併用してなるセメン
ト用減水剤に関するものである。そしてその目的
とするところは、本発明のセメント用減水剤をセ
メント配合物に添加することにより、モルタル工
事またはコンクリート工事の作業性を向上させ、
使用水量を減らし、ひいては硬化后のモルタルま
たはコンクリートの強度を増進せしめんとするに
ある。 各種のセメント類から得られるコンクリートモ
ルタルの諸性質、特に強度を向上させるために、
コンクリート混練時に薬剤を添加することは広く
実施されている。即ち、コンクリート、モルタル
は、各種セメント類に水或は骨材、その他の助剤
を添加混練されて、製造されるが、混練時の加水
量は、凝固後のコンクリートの強度に大きな影響
を与え、その量が多くなる程、強度は低下するの
で、加水量には、おのずと制限がある。一方、混
練時のコンクリートの流動性の点からは、加水量
が多い程、流動性が良く型ワク内、床板、舗装面
への打ち込み等の作業性が容易になる。従つて、
混練時の加水量だけを調節することによつてコン
クリートの強度と流動性の両方の性質を同時に改
善することは実際上非常に困難である。 これらの問題点を解決するために、従来コンク
リート混練時に或る種の薬剤を添加することは広
く実施されており、かかる薬剤としては、リグニ
ンスルホン酸とその塩、アルキルアリルスルホン
酸とその塩、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデ
ヒド縮合物の水溶性塩、クエン酸の如き、オキシ
カルボン酸とその塩類等が使用されているが、か
かる公知の薬剤は、ある程度の強度向上作用など
を有する反面、コンクリートの凝結遅延作用をも
有するため、その添加量には、おのずと制限があ
り、そのためかかる薬剤を使用した場合の強度増
加が小さく、更に一層の強度増加が望まれてい
る。 本発明者等は、かかる問題を解決するために鋭
意研究を重ねた結果、セメントにポリエチレンイ
ミンその中和物又はこれらと金属イオン封鎖剤を
添加すると、コンクリート、モルタル混練時の流
動性が向上し、加水量を減らすことができ、その
ため凝固后のコンクリート、モルタルの強度も向
上せしめることができ、流動性、強度の両者の性
質を改善することが可能となり又コンクリートの
凝結時間を実質上、遅延させることなく、強度の
向上がはかれるなどの特長をも併せ有するもので
ある。 本発明について、更に詳述すると、本発明のセ
メント用減水剤は、前記した通り、ポリエチレン
イミン又はその中和物、又はポリエチレンイミン
又はその中和物と金属イオン封鎖剤の配合物であ
る。ポリエチレンイミンは、エチレンイミンを二
酸化炭素、塩酸、臭化水素酸、Ｐ−トルエンスル
ホン酸、塩化アルミニウム、三フツ化ホウ素など
の酸触媒で重合させて得られるものである。かゝ
るポリエチレンイミンは、工業的にも製造されて
おり、広く産業界において一般的に用いられてい
るものなどが使用できる。使用するポリエチレン
イミンは、作用効果の点から好ましい分子量の範
囲が認められる。 例えば、ポリエチレンイミンの分子量を固形分
30％の水溶液粘度（ブルツクフイールド型粘度計
25℃、60rpm）で見た場合、適当な粘度範囲は、
400cps〜3000cps程度であり、更に好ましい範囲
は、800〜2000cps程度である。 即ち、400cps以下の場合は、セメント配合物の
流動性は良好であるが、硬化后の強度物性が低下
する傾向にあり、又3000cpsを越える場合、良好
な強度物性が得られるが、反面、流動性が損なわ
れる傾向にある。 又これらポリエチレンイミンの中和物は、ポリ
エチレンイミンと相溶性を有する中和剤で中和処
理せしめたものであつて、例えば、ポリエチレン
イミン自体の水溶液のPHは通常10〜11であり、従
つてこの場合に使用される中和剤としての一般的
な例としては、従来既知の無機酸、例えば、硫
酸、塩酸、リン酸等の無機酸、及び酢酸、シユウ
酸、酒石酸、安息香酸等の一般に既知の有機酸の
適量で、ポリエチレンイミンを中和せしめたもの
である。その他の中和剤としては、前記無機酸及
び有機酸に限らず、ポリエチレンイミンと相溶性
を有する、水可溶性の中和剤ならば如何なるもの
でも適用が出来る。中和物としてはその水溶液の
PHが４以上、好ましくは５以上であるものが、硬
化後の強度物性の点から好適である。又、本発明
のセメント用減水剤は、前記した通り、ポリエチ
レンイミン又はその中和物に金属イオン封鎖剤を
配合することができるが、かゝる金属イオン封鎖
剤としては、一般に既知の金属イオンと結合する
能力を持ち、イオンの不活性に効力のあるもの、
水溶性の金属錯塩形成能を有するものであり、そ
の代表例を挙げるならば、エチレンジアミンテト
ラ酢酸（EDTA）、Ｎ−ヒドロキシエチルエチレ
ンジアミン−Ｎ・N′・N″、トリ酢酸
（HEDTA）、ジエチレントリアミンペンタ酢酸
（DTPA）、トリエチレンテトラミンヘキサ酢酸
（TTHA）及びこれらの塩や、その他これらの類
似化合物である。又ニトリロトリ酢酸、クエン
酸、グルコン酸、コハク酸、酒石酸、リンゴ酸、
ジピコリン酸、イミノジ酸、グルタミン酸及びこ
れらの塩の如き、その他一般に既知の金属イオン
封鎖剤である。 本発明のセメント用減水剤について、その使用
効果を更に詳しく述べると、ポリエチレンイミン
は、高分子ポリアミンで、金属イオンに対して強
い配位能を持つためセメント中のカルシウムイオ
ンに対して、抵抗性がある。このためポリエチレ
ンイミン自体、セメントに対する分散性を発現
し、実際上、モルタル及びコンクリートの配合
時、その使用により、減水効果を発揮する。又従
来のセメント用添加剤に見られるが如き、凝結遅
延作用が全く見られず、従つてモルタル及びコン
クリートの硬化後における、強度の増加が極めて
著しい。かゝるポリエチレンイミンをセメント配
合時に使用し、前記の如く減水効果と強度物性の
双方に於て優れた効果が得られるなどの事例につ
いては従来、全く知られておらず、従つて本発明
の意義は大きい。 更に、ポリエチレンイミンと金属イオン封鎖剤
の併用効果については、前記した各種金属イオン
封鎖剤の内、例えばクエン酸、酒石酸等の如きオ
キシカルボン酸類は、既に、セメント配合時の減
水効果等を目的とした添加物として知られている
が、これらオキシカルボン酸を含めた金属イオン
封鎖剤の単独使用においては、本発明の目的に対
し未だ種々の欠点を有し、充分な効果を挙げ得な
いのに対し、ポリエチレンイミンと併用使用に於
ては、相互の欠点を補足し従来、既知のセメント
用減水剤に比較し、極めて優れた特長を発揮する
のである。即ち金属イオン封鎖剤の併用により、
前記したポリエチレンイミンの金属イオンの配位
能を更に補足し、而して、ポリエチレンイミンの
単独使用に比べて、更に、減水効果を向上させる
ことが出来、又、前記したポリエチレンイミンが
有するセメント配合物の凝結を遅延させないとい
う特長を損うことなく、硬化後の優れた強度物性
がそのまま保持される。 又、金属イオン封鎖剤をポリエチレンイミンに
併用して得られる前記した減水作用の補足効果
は、セメント中のカルシウムイオンの適量を更に
金属イオン封鎖剤で以つて封鎖することにより、
ポリエチレンイミンのセメントに対する分散性
を、更に助長せしめるものと考えられる。一方セ
メント配合物の硬化後に良好な強度を保持するた
めには、セメント中に適度のカルシウムイオンの
存在が必要であり、この点を、分散性と併せて考
慮して、これら金属イオン封鎖剤の使用割合い、
即ちポリエチレンイミン／金属イオン封鎖剤の比
は、100／0.5〜20部（固形分重量比）、好ましく
は、100／２〜15部の範囲が望ましい。又、これ
ら金属イオン封鎖剤は、ポリエチレンイミンと併
用使用する場合、ポリエチレンイミン（水溶液）
と金属イオン封鎖剤の固形物もしくは、それを水
に溶解させたものを予め混合した混合物の形態で
セメントに配合するか或は、ポリエチレンイミン
と金属イオン封鎖剤を各々別個に添加配合する場
合など、どちらの方法でも本発明の効果発現に有
効である。 本発明において、上記、本発明のセメント用減
水剤を構成するポリエチレンイミン、その部分若
しくは完全中和物又はこれらと金属イオン封鎖剤
との混合物は、セメントに対し0.01〜10重量％、
好ましくは0.1〜５重量％で用いられる。 本発明で用いられるセメントには、ポルトラン
ドセメント、高炉セメント、シリカセメント、ア
ルミナセメント、鉄ポルトランドセメント、ソリ
ジツト、あるいはケイ酸カルシウム等である。 本発明のセメント用減水剤を実際に適用するに
当り、使用目的によつて従来セメント配合に使用
されている各種の添加剤、例えば、他のセメント
用減水剤、空気連行剤、急結剤、遅延剤、防水剤
等を任意に併用使用出来る。 次に実施例を挙げて、本発明の混和剤を更に詳
しく説明する。 実施例１〜３および比較例１〜２ ポルトランドセメント520ｇ、水270ｇ、砂1256
ｇ、砂利1884ｇ、更に第１表に示す本発明のセメ
ント用減水剤を2.6ｇ（固形分）混合、撹拌して、
コンクリートを調整した。この配合物について、
その流動性と28日目の圧縮強度を測定した結果を
第１表に示す。 尚、比較例として、前記本発明減水剤の添加を
省略した以外は、同様に行つた場合（比較例１）、
及び本発明減水剤を省略し、かつ水の使用量を変
更した以外は、同様に行つた場合（比較例２）の
結果についても第１表に併記する。第１図に示す
通り、本発明のセメント用減水剤を使用した場合
（実施例）、配合物の流動性と硬化後の強度物性と
が共に良好である。しかるに本発明セメント用減
水剤を無添加の場合（比較例）、いずれも流動性
劣るか、硬化後の強度物性が劣つていた。 実施例４〜６、比較例３ 実施例１〜３における、セメント用減水剤に代
えて、第２表に示す如き各種のセメント用減水剤
を使用した以外は、同例に準じて行つた結果を第
２表に示す。 結果に示す通り、本発明のセメント用減水剤を
使用した場合（実施例）配合物の流動性、及び硬
化後の強度物性共良好な結果を示した。

【表】

【表】 ものを用いた。
（註６） PEI／コハク酸ソーダ＝90／10（固形分重
量比）、各々、単独物を別個に添加配合した。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ポリエチレンイミン又はその中和物から成る
   セメント用減水剤。