JP3420274B2 - 流動性低下防止に優れた新規なセメント分散剤組成物 - Google Patents
流動性低下防止に優れた新規なセメント分散剤組成物Info
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Description
配合物の分散剤に関するものであり、詳しくはセメント
モルタル、コンクリートなどのセメント組成物に配合
し、その流動性の経時的低下(以下、スランプロスと呼
ぶ)を防止することで、その作業性、施工性を大幅に改
善することを可能とするセメント分散剤組成物に関する
ものである。 【0002】 【従来の技術】アルケニルエーテルと無水マレイン酸と
の共重合体をセメント用添加剤として用いる技術は、特
開昭63−285140号公報および特開平2−163
108号公報等で公知であり、これらの公報中には、こ
の共重合体を使用することによりスランプロスが改善さ
れることが示されている。 【0003】 【発明が解決しようとする問題点】スランプロスは、コ
ンクリート業界最大の問題であり、この問題の解決に多
くの研究者が種々の方法を試みているが、未だ十分な解
決策はみつかっていない。そのため、この問題の早期解
決について強く渇望されている。 【0004】 【問題点を解決するための手段および作用】本発明者ら
は、以上の問題点を解決すべく鋭意研究した結果、ある
特定の分子構造をもつ共重合体、その加水分解物、また
はその加水分解物の塩が顕著にスランプロス防止に有効
であることを見いだし、本発明をなすに至った。 【0005】すなわち、本発明のセメント分散剤組成物
は、一般式(I) R1O(A1O)mR2 ・・・ (I) [ただし、A1Oは炭素数2〜3のオキシアルキレン基
の1種または2種以上の混合物で、2種以上のときはブ
ロック状に付加していてもランダム状に付加していても
よく、R1は炭素数2〜5のアルケニル基、R2は炭素数
1〜4のアルキル基、mはオキシアルキレン基の平均付
加モル数で20〜150である]で示されるアルケニル
エーテル、及び一般式(II) Z[O(A2O)nR3]a ・・・ (II) [ただし、Zは2〜8の水酸基を含有する化合物の残
基、A2Oは、炭素数2〜3のオキシアルキレン基の1
種または2種以上の混合物で、2種以上のときはブロッ
ク状に付加していてもランダム状に付加していてもよ
く、R3は炭素数2〜5のアルケニル基であり、nはオ
キシアルキレン基の平均付加モル数で0または1以上の
数であり、aは2〜8、anは1〜1000である]で
示されるポリアルケニルエーテルと、無水マレイン酸と
の共重合体で、前記一般式(I)で示される化合物と前
記一般式(II)で示される化合物との共重合性二重結合
当量比が99:1〜60:40、また前記一般式(I)
で示される化合物と前記一般式(II)で示される化合物
との和と無水マレイン酸との共重合性二重結合当量比が
30:70〜70:30であり、その重量平均分子量が
2,000〜1,000,000である共重合体、その
加水分解物、またはその加水分解物の塩の1種または2
種以上を含むことを特徴とする流動性低下防止に優れた
新規なセメント分散剤組成物である。 【0006】本発明中に示す該共重合体、その加水分解
物、またはその加水分解物の塩は、既存のセメント分散
剤と異なり、経時に伴う流動性の低下がないか、あるい
は、逆に流動性の増加をもたらすゆえ、単独的使用、も
しくは既存のセメント分散剤との併用により、著しくス
ランプロス低減性に優れたコンクリートを製造すること
を可能とする。 【0007】しかも、本発明中に示す該共重合体、その
加水分解物、またはその加水分解物の塩は、低凝結遅延
性であり、硬化後の強度にも全く悪影響を与えない。 【0008】前記一般式(I)および前記一般式(II)に
おいて、R1及びR3で示される炭素数2〜5のアルケニ
ル基としては、ビニル基、アリル基、メタリル基、1,
1−ジメチル−2−プロペニル基、3−メチル−3−ブ
テニル基等があるが、汎用的であるアリル基が最も好ま
しい。 【0009】前記一般式(I)および前記一般式(II)
において、A1OおよびA2Oで示される炭素数2〜3の
オキシアルキレン基としては、オキシエチレン基とオキ
シプロピレン基があるが、特にオキシエチレン基が好ま
しい。 【0010】前記一般式(I)において、R2で示される
炭素数1〜4のアルキル基としては、メチル基、エチル
基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチ
ル基、第三ブチル基等がある。炭素数が5以上の場合に
は、モルタルやコンクリート組成物中に連行する空気量
が多くなることから、低空気量を望む場合には炭素数1
〜4のアルキル基を選ぶことが好ましい。 【0011】前記一般式(I)中のオキシアルキレン基
の平均付加モル数mは20〜150の範囲より任意に選
ぶことができる。一般に、mの値が大きいほど低凝結遅
延性を示し、さらに経時に伴う流動性を増加させる効果
が顕著となる。しかし、mが150を越える場合には、
該共重合体の製造時の粘性が非常に高く、製造が容易で
ないことから、30〜120の範囲よりmを選ぶことが
好ましい。 【0012】前記一般式(II)中において、Zを残基と
する2〜8の水酸基を含有する化合物としては、カテコ
ール、レゾルシン、ハイドロキノン、フロログリシン等
の多価フェノール、エチレングリコール、プロピレング
リコール、ブチレングリコール、ドデシレングリコー
ル、オクタデシレングリコール、ネオペンチルグリコー
ル、スチレングリコール、グリセリン、ジグリセリン、
ポリグリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロー
ルプロパン、1,3,5−ペンタントリオール、エリス
リトール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリト
ール、ソルビトール、ソルビタン、ソルバイド、ソルビ
トール−グリセリン縮合物、アドニトール、アラビトー
ル、キシリトール、マンニトールなどの多価アルコー
ル、キシロース、アラビノース、リボース、ラムノー
ス、グルコース、フルクトース、ガラクトース、マンノ
ース、ソルボース、セロビオース、マルトース、イソマ
ルトース、トレハロース、シュークロース、ラフィノー
ス、ゲンチアノース、メレジトースなどの糖類、さらに
それらの部分エーテル化物やエステル化物があげられ
る。 【0013】前記一般式(II)中のオキシアルキレン基
の平均付加モル数anの値は1〜1,000の範囲より
任意に選ぶことができる。一般に、anの値が大きいほ
ど製造時における該共重合体の粘性が高くなる傾向があ
る。該共重合体の持つスランプ保持性能、あるいはスラ
ンプ向上性能から判断すると、anの値による影響は比
較的緩慢であるため、製造上容易である1〜200の範
囲よりanの値を選ぶことが好ましい。 【0014】前記一般式(I)で示される化合物と前記
一般式(II)で示される化合物との共重合性二重結合当
量比は99:1〜60:40より任意に選ぶことができ
る。優れたスランプ保持性能、あるいはスランプ向上性
能を持つ該共重合体を得るためには、前記一般式(I)
中のオキシアルキレン基の平均付加モル数mの値ならび
に前記一般式(I)で示される化合物と前記一般式(I
I)で示される化合物との共重合性二重結合当量比の値
の両者をうまくコントロールすることが重要となる。一
般に、前記一般式(I)中のmの値が大きい場合には、
前記一般式(II)の化合物量を減らし、逆にmの値が小
さい場合には、前記一般式(II)の化合物量を増やして
該共重合体を得ることが好ましい。 【0015】この場合において、前記一般式(II)で示
される化合物の共重合性二重結合当量比が40%を越え
ての使用は、重合時において著しく粘度が高くなり製造
上困難をきたすことから、1〜40%の範囲で使用する
ことが望ましい。 【0016】前記一般式(I)中のmの値が十分に大き
く、しかも前記一般式(II)の化合物を全く用いずに得
る共重合体でも優れたスランプ保持性能が得られるが、
前述したとおり、この重合は容易でなく、しかもスラン
プロスを起こし易い材料を用いた場合や、配合条件や試
験条件いかんでは必ずしも満足したスランプ保持性能を
得ないこともある。 【0017】これに比べて、前記一般式(I)の化合物
および前記一般式(II)の化合物とを含む該共重合体
は、重合の容易性を保ったまま、さらにレベルの高いス
ランプ保持性能が得られるため、あらゆるコンクリート
配合条件下で所望の性質を得られることを特徴とする。 【0018】該共重合体は、それ自身初期の流動性を高
める作用を持ち、さらに経時に伴い流動性を増大させる
性質をも合わせ持つことを特徴とする。そのため、該共
重合体の使用方法としては、配合条件、試験条件ならび
に使用するセメントや骨材等の違いから一義的に決める
ことはできないが、単独系あるいは他のセメント分散剤
との併用系のいずれの手段をも用いることができる。 【0019】ここで用いることのできる他のセメント分
散剤とは、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド高縮
合物系セメント分散剤、スルホン化メラミン樹脂系セメ
ント分散剤、リグニンスルホン酸系セメント分散剤、ア
ミノスルホン酸系セメント分散剤、オキシカルボン酸系
セメント分散剤、炭素数4〜6の鎖状または環状オレフ
ィンとエチレン性不飽和ジカルボン酸無水物の共重合体
系セメント分散剤、ポリカルボン酸系セメント分散剤等
のような既存のセメント分散剤や、特開昭63−285
140号公報および特開平2−163108号公報等に
示すような前記一般式(I)で示される化合物と無水マ
レイン酸との共重合体、その加水分解物、またはその加
水分解物の塩等から選ばれる1種または2種以上の混合
物等を指す。 【0020】しかし、それらの組み合わせ方法いかんで
は、該共重合体の持つ性能を十分に発揮しにくい、ある
いは性能発揮に必要な添加量の増加等の現象が見られる
ことがある。これらを考慮すると、ポリカルボン酸系セ
メント分散剤、あるいは特開昭63−285140号公
報および特開平2−163108号公報等に示すような
前記一般式(I)で示される化合物と無水マレイン酸と
の共重合体、その加水分解物、またはその加水分解物の
塩等との組み合わせの場合には、そのような弊害がない
かあるいは少ないため、最も望ましい組み合わせと言え
る。 【0021】また、本発明中に示すセメント分散剤組成
物は、その他の公知のセメント混和剤、例えば空気連行
剤、防水剤、強度増進剤、硬化促進剤等との併用も可能
であり、さらに必要に応じて消泡剤を添加して使用する
こともできる。 【0022】前記一般式(I)で示される化合物及び前
記一般式(II)で示される化合物の組合せと、無水マレ
イン酸との共重合体は、過酸化物触媒を用いて共重合さ
せることによって容易に生成させることができる。その
共重合体の共重合性二重結合当量比は30:70〜7
0:30より選ばれるが、好ましくは50:50であ
る。その際、スチレン、α−オレフィン、酢酸ビニル等
の他の共重合可能な成分を、多くとも該共重合体を製造
する際の単量体の合計量の30重量%まで混合して共重
合させることができる。また、該共重合体は、無水物、
加水分解物、あるいはその塩のいずれを用いてもよい。
該共重合体の加水分解物は、共重合した無水マレイン酸
単位が加水分解してマレイン酸単位となったものであ
る。 【0023】該共重合体の加水分解物の塩は、このマレ
イン酸単位が塩を形成したものであり、リチウム塩、ナ
トリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、カルシウム
塩等のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩の他、アン
モニウム塩や有機アミン塩等がある。 【0024】該共重合体の重量平均分子量は2,000
〜1,000,000より選ばれるが、好ましくは1
0,000〜100,000である。 【0025】本発明のセメント分散剤組成物は、普通ポ
ルトランドセメント、早強セメント、超早強セメント、
高炉セメント、中庸熱セメント、フライアッシュセメン
ト、耐硫酸塩セメント等の各種セメント、ならびに石膏
等のセメント以外の水硬性材料にも使用することができ
る。 【0026】本発明のセメント分散剤組成物は、混練水
に混ぜて使用する方法、あるいは既に練り上がったコン
クリート中に後添加する方法等いずれの方法を使用して
もよい。 【0027】 【発明の効果】本発明のセメント分散剤組成物は、モル
タルやコンクリート等のセメント組成物に対して著しい
硬化遅延をもたらすことなく高い流動性を発揮し、しか
も優れたスランプロス防止効果を有しているため、土木
や建築関係の工事において著しく作業性の改善を図るこ
とができる。 【0028】従って、本発明のセメント分散剤組成物は
種々の用途への応用が可能であり、レデーミクストコン
クリート用の流動化剤や高性能AE減水剤として、ある
いはコンクリート2次製品製造用高性能減水剤として有
効に使用できるものである。 【0029】以下、本発明のセメント分散剤組成物につ
いて実施例をもって詳しく説明するが、本発明はこれに
限定されるものではない。 【0030】 【実施例】 (共重合体の製造)本発明組成物に係る一般式(I)の
化合物および一般式(II)の化合物と無水マレイン酸と
の共重合体を、特開平1−297411号公報に開示さ
れた方法に基づき下記の方法により製造した。 【0031】 【製造例1】 共重合体(a)の製造 下記の成分を冷却管、窒素ガス吹き込み管、温度計及び
撹拌装置を備えた4つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下
で80〜90℃に昇温し7時間撹拌する事により共重合
反応を行った。 【0032】 アルケニルエーテル(ポリオキシエチレンモノアリルモノメチルエーテル;エチ レンオキシド付加モル数:33モル) 573.0g ジアルケニルエーテル(ポリオキシエチレンジアリルエーテル;エチレンオキシ ド付加モル数:33モル) 55.5g 無水マレイン酸 43.9g ベンゾイルパーオキシド 4.5g トルエン 104.8g 反応終了後約10mmHgの減圧下に110℃でトルエ
ンを留去して常温で褐色の固体である共重合体を得た。 【0033】 【製造例2】 共重合体(b)の製造 下記の成分を冷却管、窒素ガス吹き込み管、温度計及び
撹拌装置を備えた4つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下
で80〜90℃に昇温し7時間撹拌する事により共重合
反応を行った。 【0034】 アルケニルエーテル(ポリオキシエチレンモノアリルモノメチルエーテル;エチ レンオキシド付加モル数:33モル) 573.0g ジアルケニルエーテル(ポリオキシエチレンジアリルエーテル;エチレンオキシ ド付加モル数:33モル) 102.4g 無水マレイン酸 49.8g ベンゾイルパーオキシド 5.2g トルエン 112.6g 反応終了後約10mmHgの減圧下に110℃でトルエ
ンを留去して常温で褐色の固体である共重合体を得た。 【0035】 【製造例3】 共重合体(c)の製造 下記の成分を冷却管、窒素ガス吹き込み管、温度計及び
撹拌装置を備えた4つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下
で90〜100℃に昇温し3時間撹拌する事により重合
反応を行った。 【0036】 アルケニルエーテル(ポリオキシエチレンモノアリルモノメチルエーテル;エチ レンオキシド付加モル数:91モル) 800.0g ジアルケニルエーテル(ポリオキシエチレンジアリルエーテル;エチレンオキシ ド付加モル数:33モル) 20.7g 無水マレイン酸 21.9g tert−ブチルパーオキシド−2−エチルヘキサノエート 4.8g トルエン 136.8g 反応終了後約10mmHgの減圧下に110℃でトルエ
ンを留去して常温で褐色の固体である共重合体を得た。 【0037】 【製造例4】 共重合体(d)の製造 下記の成分を冷却管、窒素ガス吹き込み管、温度計及び
撹拌装置を備えた4つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下
で90〜100℃に昇温し3時間撹拌する事により共重
合反応を行った。 【0038】 アルケニルエーテル(ポリオキシエチレンモノアリルモノメチルエーテル;エチ レンオキシド付加モル数:115モル) 2500g ジアルケニルエーテル(ポリオキシエチレンジアリルエーテル;エチレンオキシ ド付加モル数:33モル) 24.1g 無水マレイン酸 50.8g ベンゾイルパーオキシド 15.0g トルエン 420.7g 反応終了後約10mmHgの減圧下に110℃でトルエ
ンを留去して常温で褐色の固体である共重合体を得た。 【0039】 【製造例5】 共重合体(e)の製造 下記の成分を冷却管、窒素ガス吹き込み管、温度計及び
撹拌装置を備えた4つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下
で90〜100℃に昇温し3時間撹拌する事により共重
合反応を行った。 【0040】 アルケニルエーテル(ポリオキシエチレンモノアリルモノメチルエーテル;エチ レンオキシド付加モル数:115モル) 2500g ジアルケニルエーテル(ポリオキシエチレンジアリルエーテル;エチレンオキシ ド付加モル数:200モル) 138.3g 無水マレイン酸 50.8g ベンゾイルパーオキシド 15.0g トルエン 439.7g 反応終了後約10mmHgの減圧下に110℃でトルエ
ンを留去して常温で褐色の固体である共重合体を得た。 【0041】 【製造例6】 共重合体(f)の製造 下記の成分を冷却管、窒素ガス吹き込み管、温度計及び
撹拌装置を備えた4つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下
で85〜95℃に昇温し3時間撹拌する事により共重合
反応を行った。 【0042】 アルケニルエーテル(ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンモノアリルモノ ブチルエーテル エチレンオキシド付加モル数:57モル;プロピレンオキシド 付加モル数:57モル;ランダム付加) 3400g ジアルケニルエーテル(ポリオキシエチレンジアリルエーテル;エチレンオキシ ド付加モル数:33モル) 49.4g 無水マレイン酸 62.5g アゾビスイソブチロニトリル 12.5g トルエン 574.9g 反応終了後約10mmHgの減圧下に110℃でトルエ
ンを留去して常温で褐色の固体である共重合体を得た。 【0043】 【製造例7】 共重合体(g)の製造 下記の成分を冷却管、窒素ガス吹き込み管、温度計及び
撹拌装置を備えた4つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下
で75〜85℃に昇温し3時間撹拌する事により共重合
反応を行った。 【0044】 アルケニルエーテル(ポリオキシエチレンモノメタリルモノメチルエーテル;エ チレンオキシド付加モル数:33モル) 3076g トリアルケニルエーテル(グリセリン・エチレンオキシド付加物のトリメタリル エーテル;エチレンオキシド付加モル数:33モル) 72.6g 無水マレイン酸 208.5g アゾビスイソブチロニトリル 14.7g トルエン 524.8g 反応終了後約10mmHgの減圧下に110℃でトルエ
ンを留去して常温で褐色の固体である共重合体を得た。 【0045】製造された共重合体の組成、重量平均分子
量等を表1に示す。 【0046】 【表1】 【0047】 【実施例1〜10】 (コンクリート組成物の調製)表2に示す調合に基づ
き、50リットル強制練りミキサーを用い、40リット
ルのコンクリート材料と表3に示す所定のセメント混和
剤を投入し、90秒間練り混ぜを行い、スランプ18c
m、空気量4〜5%(目標の空気量にするためデンカグ
レース社製空気連行剤AEAを使用)の流動化コンクリ
ートを調製した。 【0048】練り上がり後、練り舟に排出し、所定の回
数の練り返しを行い、混練り直後、30分後及び60分
後のスランプおよび空気量の経時変化を測定した。な
お、スランプ、空気量、凝結時間および圧縮強度の測定
方法、ならびに圧縮強度用供試験体の作製方法はすべて
日本工業規格(JIS−A6204)に準拠して行っ
た。結果を表4に示す。 【0049】 【比較例1〜4】実施例1〜10と同様の操作を行い、
比較用の流動化コンクリートを調製した。その結果を表
4に示す。 【0050】 【表2】 【表3】 【表4】
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 一般式(I) R1O(A1O)mR2 ・・・ (I) [ただし、A1Oは炭素数2〜3のオキシアルキレン基
の1種または2種以上の混合物で、2種以上のときはブ
ロック状に付加していてもランダム状に付加していても
よく、R1は炭素数2〜5のアルケニル基、R2は炭素数
1〜4のアルキル基、mはオキシアルキレン基の平均付
加モル数で20〜150である]で示されるアルケニル
エーテル、及び一般式(II) Z[O(A2O)nR3]a ・・・ (II) [ただし、Zは2〜8の水酸基を含有する化合物の残
基、A2Oは、炭素数2〜3のオキシアルキレン基の1
種または2種以上の混合物で、2種以上のときはブロッ
ク状に付加していてもランダム状に付加していてもよ
く、R3は炭素数2〜5のアルケニル基、nはオキシア
ルキレン基の平均付加モル数で0または1以上の数であ
り、aは2〜8、anは1〜1000である]で示され
るポリアルケニルエーテルと、無水マレイン酸との共重
合体で、前記一般式(I)で示される化合物と前記一般
式(II)で示される化合物との共重合性二重結合当量比
が99:1〜60:40であり、また、前記一般式
(I)で示される化合物と前記一般式(II)で示される
化合物との和と、無水マレイン酸との共重合性二重結合
当量比が30:70〜70:30であり、その重量平均
分子量が2,000〜1,000,000である共重合
体、その加水分解物、またはその加水分解物の塩の1種
または2種以上を含むことを特徴とする、流動性低下防
止に優れた新規なセメント分散剤組成物。
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