JP6325849B2 - セメント組成物用空気連行剤 - Google Patents
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Description
しかし一方で、フライアッシュは、未燃炭素の存在に起因して、既知の空気連行剤である、アニオン系の界面活性剤等を吸着してその効果を著しく低減させることが知られており、そのため、フライアッシュを含有したコンクリートにおいては、通常よりも多くの空気連行剤が添加されている。
しかし、スラッジ水の使用に際しては、洗浄水の回収水槽において泡立ちが発生することがしばしば問題となっていた。
例えば、コンクリートの生産および出荷の頻度が増すことで、ミキサーおよびアジテート車の洗浄水はより一層増加することになるが、そのため、一度著しい泡立ちが発生すると、回収水槽内の泡高さが上昇してしまい、後から予定されている回収された洗浄水を沈降処理して再使用に供するという作業を円滑に進めることができないという事態を招くことがあった。
この場合、回収水槽に消泡剤を添加するなどして、対応することも挙げられるが、このような対応を取った場合の回収水をコンクリート製造に用いると、空気量調整が困難となることが想像される。
上記の泡立ちは、主に、コンクリート製造時に用いられる各種の有機系化合物(界面活性剤や分散剤)が洗浄水に持ち込まれることによって発生するものであるため、空気連行剤が通常よりも多く添加されるフライアッシュ含有コンクリートの使用後の洗浄水は、特に、泡立ちが発生しやすくなるという問題を生じる。
(A)炭素原子数3ないし10である3価以上のアルコールにアルキレンオキサイドを付加した付加物の脂肪酸エステルと、
(B)ポリアルキレングリコール系化合物の脂肪酸エステルを、(A):(B)=85:15ないし99.98:0.02の範囲の質量比で混合した混合物を、セメント組成物用空気連行剤として使用すると、優れた空気連行性が維持されると共にコンクリート洗浄水の回収水槽内における泡立ちの発生量が低減され及び泡切れ性が改善されることを見出し、本発明を完成させた。
[1]
(A)炭素原子数3ないし10である3価以上のアルコールにアルキレンオキサイドを付加した付加物の脂肪酸エステルと、
(B)ポリアルキレングリコール系化合物の脂肪酸エステルとを含み、
該(A)成分と該(B)成分との質量比が、(A):(B)=85:15ないし99.98:0.02の範囲である、セメント組成物用空気連行剤、
[2]前記(A)成分及び前記(B)成分は、
(C)炭素原子数3ないし10である3価以上のアルコールにアルキレンオキサイドを付加した付加物と、(D)ポリアルキレングリコール系化合物との混合物であって、
該(C)成分と該(D)成分との質量比が、(C):(D)=85:15ないし99.98:0.02の範囲である混合物を、脂肪酸でエステル化するか又は脂肪酸アルキルエステルとエステル交換することにより得られる脂肪酸エステル混合物である、前記[1]記載のセメント組成物用空気連行剤、
[3](E)炭素原子数8ないし22の脂肪酸を含む前記[1]又は[2]記載のセメント組成物用空気連行剤、
[4]更に、(F)その他の界面活性剤を含む前記[1]ないし[3]の何れか1つに記載のセメント組成物用空気連行剤、
[5]前記(F)成分が、一般式:R−(OCH2CH2)n1−(OCH2)m1−COOH(式中、Rは、炭素原子数12ないし24のアルキル基またはアルケニル基を表し、n1は0ないし10を表し、m1は0または1を表す。)で表されるカルボン酸のアル
カリ金属塩、該カルボン酸の低級アルキルアミン塩、該カルボン酸の低級アルカノールアミン塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、ロジン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩類、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸エステル塩及びココアンホ酢酸アルカリ金属塩からなる群より選択される界面活性剤の1種又は2種以上である前記[4]記載のセメント組成物用空気連行剤、
[6]前記[1]ないし[5]の何れか1つに記載のセメント組成物用空気連行剤、並びに、高性能AE減水剤、高性能減水剤、AE減水剤、減水剤、AE剤、起泡剤、消泡剤、養生剤、撥水剤、凝結促進剤及び凝結遅延剤からなる群より選択される少なくとも一種の他のコンクリート添加剤を含有する、セメント組成物、
に関するものである。
特に本発明の好適な態様は、(A)炭素原子数3ないし10である3価以上のアルコールにアルキレンオキサイドを付加した付加物の脂肪酸エステルと、
(B)ポリアルキレングリコール系化合物の脂肪酸エステルとを含み、
前記(B)成分が、下記式(3)で表されるポリアルキレングリコール系化合物
Y−[O−(AO) n/2 −H] 2 (3)
(式中、Yは、直鎖又は分岐鎖の炭素原子数1ないし18のアルキレン基(該アルキレン基は、1ないし8個のヒドロキシル基で置換されていてもよく、また、芳香環基、好ましくはフェニル基で置換されていてもよい。)を表し、Aは、エチレン基、1,2−プロピレン基、1,2−ブチレン基又は2,3−ブチレン基を表し、nは、4ないし80を表す。)の脂肪酸エステルであり、
該(A)成分と該(B)成分との質量比が、(A):(B)=95:5ないし99.98:0.02の範囲である、セメント組成物用空気連行剤に関する。
本発明のセメント組成物用空気連行剤は、特に、通常よりも多くの空気連行剤が添加される、フライアッシュを含有したコンクリートにおいて、有利に使用され得る。
また、これにより、スラッジ水として回収された洗浄水を使用するとき、消泡剤などの使用が不要となり、環境負荷を低減することができる。
また、本発明の空気連行剤の好ましい態様において、(A)成分及び(B)成分に加えて、(F)その他の界面活性剤を含む。
これにより、空気連行性と泡切れ性を最適化でき、硬化体としたとき、気泡間隔係数が小さくなり、コンクリート組成物の耐久性を向上させることができる。
本発明のセメント組成物用空気連行剤は、
(A)炭素原子数3ないし10である3価以上のアルコールにアルキレンオキサイドを付加した付加物の脂肪酸エステルと、
(B)ポリアルキレングリコール系化合物の脂肪酸エステルとを含み、該(A)成分と該(B)成分との質量比が、(A):(B)=85:15ないし99.98:0.02の範囲であることを特徴とする。
(I)(A)成分に付いて
本発明において使用する(A)炭素原子数3ないし10である3価以上のアルコールにアルキレンオキサイドを付加した付加物の脂肪酸エステルは、例えば、(C)炭素原子数3ないし10である3価以上のアルコールにアルキレンオキサイドを付加した付加物を脂肪酸でエステル化するか又は脂肪酸アルキルエステルとエステル交換することにより得ることができる。エステル化やエステル交換は通常アルカリ触媒または酸触媒の存在下80〜240℃で行う。反応溶媒を使用してもよいが、使用しなくても反応は進行する。
上述の炭素原子数3ないし10である3価以上のアルコールの具体例としては、グリセリン、ジグリセリン、トリグリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタン−1,3,5−トリオール、エリスリトール、D−トレイトール、L−トレイトール、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、ソルビトールとグリセリンの縮合物、キシリトール、D−アラビニトール、L−アラビニトール、アドニトール、マンニトール、ガラクチトール、D−グルシトール、D−イジトール、ボレミトール、ペルセイトール、D−エリトロ−D−ガラクト−オクチトール、シクリトール、イノシトール、クエルシトール、D−クエルシトール、L−クエルシトール及び(−)−プロト−クエルシトール等が挙げられる。
空気連行性の点で、エチレンオキサイド(EO)及び1,2−プロピレンオキサイド(PO)が好ましい。
上述の炭素原子数3ないし10である3価以上のアルコールに付加させるアルキレンオキサイドの付加モル数としては、炭素原子数3ないし10である3価以上のアルコール1モルに対して、通常、3ないし100モルの範囲であり、空気連行性の点で、14ないし60モルの範囲が好ましく、30ないし60モルの範囲がより好ましい。
付加したアルキレンオキサイドに占めるEOの割合(モル分率)は、80ないし100%の範囲であり、空気連行性を高めるという点で、90ないし100%の範囲が好ましく、90〜95%の範囲がより好ましい。
付加したアルキレンオキサイドが、EO及びPOの2種で構成される場合、EO及びPOは、ブロック付加又はランダム付加の何れも採用することが可能であるが、空気連行性の点で、EO−POのブロック付加が好ましい。
X−[O−(AO)m/p−H]p (1)
(式中、Xは、炭素原子数3ないし10である3価以上のアルコールの残基(ヒドロキシ基以外の部分)を表し、Aは、エチレン基、メチルエチレン基、エチルエチレン基又は1,2−ジメチルエチレン基を表し、pは3以上、好ましくは、3ないし10、より好ましくは3ないし6を表し、mは、3ないし100、好ましくは14ないし60、より好ましくは30ないし60を表す。)
上記の脂肪酸としては、上記の脂肪酸を単独で用いることもできるが、上記の脂肪酸の2種以上を混合して用いることもできる。
ドロキシパルミチン酸、3−ヒドロキシヘプタデカン酸、3−ヒドロキシステアリン酸、15−ヒドロキシペンタデカン酸、6−ヒドロキシステアリン酸、12−ヒドロキシオレイン酸及び上記脂肪酸の2種以上の混合物を挙げることができる。
脂肪酸アルキルエステルとしては、上記の脂肪酸のメチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル、ブチルエステル及びオクチルエステル等が挙げられる。
X−[O−(AO)m/p−R]p (2)
(式中、Xは、炭素原子数3ないし10である3価以上のアルコールの残基(ヒドロキシ基以外の部分)を表し、Aは、エチレン基、メチルエチレン基、エチルエチレン基又は1,2−ジメチルエチレン基を表し、Rは、水素原子又は飽和若しくは不飽和の炭素原子数8ないし22のアシル基(該アシル基はヒドロキシ基で置換されていてもよい。)を表し、pは3以上、好ましくは3ないし10、より好ましくは3ないし6を表し、mは、3ないし100、好ましくは14ないし60、より好ましくは30ないし60を表す。)
本発明において使用する(B)ポリアルキレングリコール系化合物の脂肪酸エステルは、例えば、(D)ポリアルキレングリコール系化合物を脂肪酸でエステル化するか又は脂肪酸アルキルエステルとエステル交換することにより得ることができる。
(D)ポリアルキレングリコール系化合物としては、例えば、下式(3)で表されるポリアルキレングリコール系化合物を挙げることができる。
Y−[O−(AO)n/2−H]2 (3)
(式中、Yは、直鎖又は分岐鎖の炭素原子数1ないし18のアルキレン基(該アルキレン基は、1ないし8個のヒドロキシル基で置換されていてもよく、また、芳香環基、好ましくはフェニル基で置換されていてもよい。)を表し、Aは、エチレン基、メチルエチレン基、エチルエチレン基又は1,2−ジメチルエチレン基を表し、nは、4ないし80、好ましくは4ないし60、より好ましくは4ないし20を表す。)
上記Yの好ましい態様としては、直鎖又は分岐鎖の炭素原子数4ないし18のアルキレン基(該アルキレン基は、1ないし8個のヒドロキシル基で置換されていてもよく、また、芳香環基、好ましくはフェニル基で置換されていてもよい。)が挙げられ、また、直鎖又は分岐鎖の炭素原子数1ないし10のアルキレン基(該アルキレン基は、1ないし8個のヒドロキシル基で置換されていてもよく、また、芳香環基、好ましくはフェニル基で置換されていてもよい。)が挙げられ、また、直鎖又は分岐鎖の炭素原子数4ないし10のアルキレン基(該アルキレン基は、1ないし8個のヒドロキシル基で置換されていてもよく、また、芳香環基、好ましくはフェニル基で置換されていてもよい。)が挙げられ、また、直鎖又は分岐鎖の炭素原子数4ないし10のアルキレン基(該アルキレン基は、1ないし4個のヒドロキシル基で置換されていてもよく、また、芳香環基、好ましくはフェニル基で置換されていてもよい。)が挙げられる。
また、Yがエチレン基となる態様が好ましい。
使用し得る具体的なアルキレングリコールとしては、例えば、メタンジオール、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,2−ペンタンジオール、1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、ヘキシレングリコール及びスチレングリコール等が挙げられる。
上記のアルキレングリコールに付加させるアルキレンオキサイドの付加モル数としては、上記のアルキレングリコール1モルに対して、通常、4ないし80モルの範囲であり、空気連行性の点で、4ないし60モルの範囲が好ましく、また、4ないし20モルの範囲とすることで、空気連行性と洗浄水の泡立ち抑制効果との均衡両立がとりやすくなるため、より好ましい。
付加したアルキレンオキサイドに占めるEOの割合(モル分率)は、80ないし100%の範囲であり、空気連行性を高めるという点で、90ないし100%の範囲が好ましく、90〜95%の範囲がより好ましい。
付加したアルキレンオキサイドが、EO及びPOの2種で構成される場合、EO及びPOは、ブロック付加又はランダム付加の何れも採用することが可能であるが、空気連行性の点で、EO−POのブロック付加が好ましい。
該ポリアルキレングリコール系化合物としては、市販のポリアルキレングリコール系化合物をそのまま使用することもできるが、炭素原子数2ないし4のアルキレングリコール(エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,2−ブチレングリコール又は2,3−ブチレングリコール)に、アルキレンオキサイド(エチレンオキサイド(EO)、1,2−プロピレンオキサイド(PO)、1,2−ブチレンオキサイド又は2,3−ブチレンオキサイド)を付加させることにより製造することもできる。
市販のポリアルキレングリコール系化合物としては、例えば、PEG200、PEG300−PO、PEG400、PEG2000等が挙げられる。
上記の脂肪酸としては、炭素原子数8ないし22の脂肪酸が挙げられ、空気連行性の点で、炭素原子数12ないし22の高級脂肪酸及び炭素原子数12ないし22のヒドロキシ脂肪酸等が好ましく、炭素原子数16ないし18の飽和脂肪酸及び炭素原子数16ないし18の不飽和脂肪酸がより好ましく、この中では炭素原子数16ないし18の不飽和脂肪酸が好ましい。最も好ましくは、炭素原子数18の不飽和脂肪酸である。
上記の脂肪酸としては、上記の脂肪酸を単独で用いることもできるが、上記の脂肪酸の2種以上を混合して用いることもできる。
脂肪酸アルキルエステルとしては、上記の脂肪酸のメチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル、ブチルエステル及びオクチルエステル等が挙げられる。
Y−[O−(AO)n/2−R]2 (4)
(式中、Yは、直鎖又は分岐鎖の炭素原子数1ないし18のアルキレン基(該アルキレン基は、1ないし8個のヒドロキシル基で置換されていてもよく、また、芳香環基、好ましくはフェニル基で置換されていてもよい。)を表し、Aは、エチレン基、メチルエチレン基、エチルエチレン基又は1,2−ジメチルエチレン基を表し、Rは、水素原子又は飽和若しくは不飽和の炭素原子数8ないし22のアシル基(該アシル基はヒドロキシ基で置換されていてもよい。)を表し、nは、4ないし80、好ましくは4ないし60、より好ましくは4ないし20を表す。)
上記Yの好ましい態様としては、直鎖又は分岐鎖の炭素原子数4ないし18のアルキレン基(該アルキレン基は、1ないし8個のヒドロキシル基で置換されていてもよく、また、芳香環基、好ましくはフェニル基で置換されていてもよい。)が挙げられ、また、直鎖又は分岐鎖の炭素原子数1ないし10のアルキレン基(該アルキレン基は、1ないし8個のヒドロキシル基で置換されていてもよく、また、芳香環基、好ましくはフェニル基で置換されていてもよい。)が挙げられ、また、直鎖又は分岐鎖の炭素原子数4ないし10のアルキレン基(該アルキレン基は、1ないし8個のヒドロキシル基で置換されていてもよく、また、芳香環基、好ましくはフェニル基で置換されていてもよい。)が挙げられ、また、直鎖又は分岐鎖の炭素原子数4ないし10のアルキレン基(該アルキレン基は、1ないし4個のヒドロキシル基で置換されていてもよく、また、芳香環基、好ましくはフェニル基で置換されていてもよい。)が挙げられる。
また、Yがエチレン基となる態様が好ましい。
Y=Aとなる態様(即ち、Y及びAが、エチレン基、メチルエチレン基、エチルエチレン基又は1,2−ジメチルエチレン基を表す。)がまた好ましい。
上記(A)成分と上記(B)成分との質量比は、(A):(B)=85:15ないし99.98:0.02の範囲であるが、洗浄水の泡立ちを抑制する点で、95:5ないし99.98:0.02の範囲が好ましく、より好ましくは98.5:1.5ないし99.98:0.02とすることで洗浄水の泡切れ性を高めることができ、最も好ましくは99.0:1.0ないし99.98:0.02とすることで、洗浄水の泡立ちを更に抑制し、洗浄水の泡切れ性を更に高めることができる。
上記(A)成分と上記(B)成分の混合物は、上述のように調製した(A)成分と(B)成分とを所定の質量比で混合して調製することもできるが、上記(C)成分と上記(D)成分との混合物を脂肪酸でエステル化するか又は脂肪酸アルキルエステルとエステル交換することによっても調製することができる。
上記エステル化に使用し得る脂肪酸及び好ましい脂肪酸並びに該脂肪酸の具体例としては、(A)成分のエステル化及び(B)成分のエステル化に関して上述した脂肪酸及び好ましい脂肪酸並びに該脂肪酸の具体例と同様のものを使用することができる。
また、上記エステル交換に使用し得る脂肪酸アルキルエステルとしては、上記の脂肪酸のメチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル、ブチルエステル及びオクチルエステル等が挙げられる。
また、上記(C)成分と上記(D)成分との混合物については、(C)成分の製造時に副次的に生成する(D)成分を含んでいてもよく、(C)成分および/または(C)成分と(D)成分の混合物に対して更に(D)を混合したものであってもよい。
そして、特開平01−157442号公報には、上記化合物Aとして、2種またはそれ以上の混合物で使用し得ることが記載されているが、該公報には、上記化合物Aを2種の混合物として用いる際、質量比がどのような範囲となるかに付いては何らの特定もしていないという点において本発明の空気連行剤とは異なる。
また、特開平09−301758号公報には、本発明の(A)成分と(B)成分の両方を含み得るポリオキシアルキレン誘導体を用いる水硬性材料組成物が開示されている。しかしながら、該公報において、該ポリオキシアルキレン誘導体に含まれる成分における質
量比がどのようなるかに付いては何らの特定もされていないという点において本発明の空気連行剤とは異なる。
また、特開平01−157442号公報及び特開平09−301758号公報は、何れも、コンクリート洗浄水の回収水槽内における泡立ちの発生量の低減及び泡切れ性の改善を可能とし得る、(A)成分と(B)成分の質量比に付き何らの記載も示唆もしていないという点でも本発明の空気連行剤とは異なる。
本発明の空気連行剤は、好ましい態様において、(E)炭素原子数8ないし22の脂肪酸を含み得る。
該(E)炭素原子数8ないし22の脂肪酸としては、具体的には、上記(C)成分及び上記(D)成分のエステル化に用いた脂肪酸を挙げることができる。
該脂肪酸としては、空気連行性の点で、炭素原子数12ないし22の脂肪酸及び炭素原子数12ないし22のヒドロキシ脂肪酸等が好ましく、炭素原子数16ないし18の飽和脂肪酸及び炭素原子数16ないし18の不飽和脂肪酸がより好ましく、この中では炭素原子数16ないし18の不飽和脂肪酸が好ましい。最も好ましくは、炭素原子数18の不飽和脂肪酸である。
上記(E)成分を添加する場合、上記(A)成分と上記(B)成分の混合物と上記(E)成分における質量比は、(A)+(B):(E)=99.9:0.1ないし95.0:5.0の範囲であり、空気量の経時安定性の点で、99.9:0.1ないし97.0:3.0の範囲が好ましい。
上記の(E)炭素原子数8ないし22の脂肪酸としては、上記の脂肪酸を単独で用いることもできるが、上記の脂肪酸の2種以上を混合して用いることもできる。
本発明の空気連行剤は、好ましい態様において、更に、(F)その他の界面活性剤を含み得る。その他の界面活性剤としては、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン界面活性剤であり、公知公用のものを使用することができる。
泡切れ性が維持できる範囲で、(F)成分を追加することにより、泡切れ性を維持したまま、空気連行性を向上させることができる。
また、上記(F)成分の2種以上を組み合わせることで空気連行性を更に向上させることができる。
上記(F)成分である、その他の界面活性剤の具体例としては、一般式:R−(OCH
2CH2)n1−(OCH2)m1−COOH(式中、Rは、炭素原子数12ないし24のアルキル基またはアルケニル基を表し、n1は0ないし10を表し、m1は0または1を表す。)で表されるカルボン酸のアルカリ金属塩、該カルボン酸の低級アルキルアミン塩、該カルボン酸の低級アルカノールアミン塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、ロジン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩類、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸エステル塩、ココアンホ酢酸アルカリ金属塩及び上記界面活性剤の2種以上の混合物を挙げることができるが、空気連行性の点で、トール油脂肪酸石鹸、アルキルエーテルサルフェート、α−オレフィンスルホン酸ナトリウム及びロジンのカリウム塩が好ましい。
上記(F)成分は、1種を単独で使用することもできるが、2種以上の混合物として使用したほうが、空気量の経時安定性および耐久性の点で好ましい。
本発明の空気連行剤は、セメントコンクリート全般に適用できるものであるが、フライアッシュを含むコンクリートに適用したとき、硬化体の耐久性向上効果をより一層高いものとすることができる。
耐久性向上効果の一因として、コンクリートの気泡間隔係数を小さくできていることが挙げられるが、これは本発明の空気連行剤を使用した際、径の小さい多数の気泡がコンクリートの内部に連行され、それが硬化後も失われずに保持されているためと推察している。
しかし、特開平08−059320号公報に記載のセメント組成物用空気連行剤は、本発明の(A)成分や(B)成分に属さない、低級アルキルアミン塩または低級アルカノールアミン塩からなる脂肪酸系界面活性剤を必須の成分として含み、加えて、本発明の(A)成分に該当する成分を含有していないという点において全く異なるものである。
上記他のコンクリート添加剤の具体例としては、高性能AE減水剤、高性能減水剤、AE減水剤、減水剤、AE剤、起泡剤、消泡剤、養生剤、撥水剤、凝結促進剤及び凝結遅延剤等を挙げることができる。
本発明のセメント組成物は、優れた空気連行性が維持された硬化物を提供することができ、加えて、該セメント組成物の洗浄水が回収された際、泡立ちの発生量を低減することができ及び泡切れ性を改善することができる。
<(C)炭素原子数3ないし10である3価以上のアルコールにアルキレンオキサイドを付加した付加物の製造>
製造例1
窒素導入管、攪拌機、温度計付きステンレス製オートクレーブに、グリセリンを591部、96%苛性カリ5.3部仕込んだ。反応容器を密閉し、系内を窒素置換したのち、130℃まで昇温した。その後エチレンオキサイド3904部を10時間かけて導入し、導
入終了後同温にて1時間の熟成を行い、グリセリンの14モルEO付加物4438部を得た。
製造例1と同様の手順にて、グリセリンの14モルEO付加物708部、96%苛性カリ5.7部に対し、エチレンオキサイド2024部を8時間かけて導入し、グリセリンの60モルEO付加物2683部を得た。
製造例1と同様の手順にて、ソルビットDの1871部、96%苛性カリ9.2部に対し、エチレンオキサイド2620部を6時間かけて導入し、ソルビトールの6モルEO付加物4430部を得た。
製造例1と同様の手順にて、ソルビトールの6モルEO付加物1257部、96%苛性カリ4.1部に対し、エチレンオキサイド3039部を10時間かけて導入し、ソルビトールの30モルEO付加物4223部を得た。
製造例1と同様の手順にて、ソルビトールの6モルEO付加物860部、96%苛性カリ4.6部に対し、エチレンオキサイド1866部を6時間かけて導入したのち、同温にて1時間熟成した。次いでプロピレンオキサイド224部を2時間かけて導入したのち、同温にて3時間熟成し、ソルビトールの28モルEO2PO付加物(ブロック付加)2913部を得た。
製造例1と同様の手順にて、ソルビトールの6モルEO付加物622部、96%苛性カリ4.6部に対し、エチレンオキサイド2086部を8時間かけて導入したのち、同温にて1時間熟成した。次いでプロピレンオキサイド243部を2時間かけて導入したのち、同温にて3時間熟成し、ソルビトールの40モルEO3PO付加物(ブロック付加)2896部を得た。
製造例1と同様の手順にて、1,4−ブタンジオール232部、96%苛性カリ5.8部に対し、エチレンオキサイド2269部を8時間かけて導入したのち、同温にて1時間熟成した。次いでプロピレンオキサイド299部を2時間かけて導入したのち、同温にて3時間熟成し、1,4−ブタンジオールの20モルEO2PO付加物(ブロック付加)2760部を得た。
製造例1ないし6で製造した(C)炭素原子数3ないし10である3価以上のアルコールにアルキレンオキサイドを付加した付加物に、(D)ポリアルキレングリコール系化合物(PEG200、PEG400、PEG2000、PEG300−PO又は製造例7で製造したBG20EO2PO)を混合して、(C)成分と(D)成分の混合物である、組成物C1ないしC8及び組成物X1ないしX2を調製した。
各組成物において使用した(C)成分の種類、(D)成分の種類及び(D)成分の比率((D)比率(質量%))を表1に纏めた。
尚、表1中に示した(D)成分の比率((D)比率(質量%))は、後述するLC分析方法にて決定した。
また、表1中の“付加モル数”は、(C)成分の場合は、使用したアルコール1モルに
対して使用したエチレンオキサイド(EO)のモル数及びプロピレンオキサイド(PO)のモル数を示し、(D)成分の場合は、PEG200、PEG400、PEG2000及びPEG300−POのときは、該化合物1モルをアルキレンオキサイドの付加により製造したと仮定した場合に使用されるエチレンオキサイド(EO)のモル数及びプロピレンオキサイド(PO)のモル数を示し、BG20EO2POのときは、使用した1,4−ブタンジオール1モルに対して使用したエチレンオキサイド(EO)のモル数及びプロピレンオキサイド(PO)のモル数を示す。
分析装置:LC−20A(島津製作所製)
検出器:ELSD−LTII(島津製作所製)
移動相:水/アセトニトリル(Binary Gradient)
固定相:Kinetex2.6u HILIC 100A(Phenomenex製、150mm×4.6mm)
検量線化合物:PEG200、PEG400、PEG2000、PEG4000
窒素導入管、攪拌機、温度計付きステンレス製オートクレーブに、表1に記載の組成物C1ないしC8およびX1ないしX2の何れかと脂肪酸を仕込んだ。次いで仕込み原料総量に対して0.3質量%の96%苛性カリを仕込み、反応系内を窒素置換したのち、常圧にて窒素を導入しながら220℃まで昇温した。その後同温にて反応物の酸価が3.5以下となるまで脱水反応を継続し、合わせてLC測定を行い、未反応の(C)および(D)が定量下限以下になっていることを確認して反応を終結し、実施例1ないし12および比較例1ないし2の混合物((A)成分+(B)成分)を得た。
尚、使用した組成物の種類、使用した脂肪酸の種類及び使用した脂肪酸のモル比((C)成分及び(D)成分中に存在する全てのヒドロキシ基のモル数を1とした場合の脂肪酸の使用モル比)を表3に纏めた。
JIS R 5201の規定に従い、下記表2に示すモルタル配合にてモルタルを調製し、モルタル試験に供した。なお本試験において、試し練りを行い、モルタルの空気量が
7.0〜9.0%となるよう実施例1ないし11および比較例1ないし2の混合物の使用量を調整した。また、各空気連行剤は練り水の一部として計量している。
詳細には、モルタルの練り混ぜにはハイパワーミキサー((株)丸東製作所製)を使用し、はじめに練り水とセメントを低速で30秒間練り混ぜたのち、砂を投入し低速で30秒練り混ぜた。その後高速で30秒練り混ぜたのちに撹拌を停止し、90秒間静置した。静置開始から15秒間で容器の壁に付着したモルタルを掻き落とし、静置後、高速で60秒練り混ぜを行った。
モルタルフローの測定はJISフローコーンを使用した。空気量の測定には全質量方式を採用し、メスシリンダーを用いて測定した結果より、下記式により空気量を算出した。空気量(%)=[1−(モルタル質量)/(配合から求める空気量0%でのモルタル質量)]×100
洗浄水の泡立ち性および泡切れ性の試験は、上記手順にて作製したモルタル50gに水道水100gを加えてよくかきまぜたのち、遠心分離機(4400rpm×10分間)を用いてスラッジ分を沈降させた。スラッジ分を除去した上澄み液80mlを共栓つき200mlメスシリンダーに入れた。メスシリンダーを密栓し、30秒間振とうしたのち静置し、振とう終了直後から、90秒後までの泡高さを記録した。
以上、得られた結果を表3に示した。
尚、表3中の“使用量”は、モルタル空気量が7.0〜9.0%となるときのセメントに対する各実施例又は比較例の混合物の使用量(固形分換算)を示す。
表3に記載された混合物の何れかと、種々の界面活性剤(F1ないしF7の1種又は2種)を組み合わせてコンクリート試験用の空気連行剤を調製した。
使用した界面活性剤の種類(F1ないしF7の1種又は2種)及び割合(空気連行剤の質量を100%としたときの界面活性剤(F)の質量%(固形分換算))を表5に纏めた。
上記で調製した空気連行剤ならびにAE減水剤(シーカメントJ:日本シーカ(株)製、密度1.05g/cm3)をセメントとフライアッシュの合計に対して有り姿で1.0%予め加えて調製した練り混ぜ水を、セメント、フライアッシュ、細骨材および粗骨材に加え、55リットル強制二軸ミキサを使用し90秒間練り混ぜた。コンクリートを排出し、以下に示す各種測定を行った。なお試験に供したコンクリートの各材料の単位量を表4に示した。
練り上がり後のコンクリートについて、JIS A 1101およびJIS A 1150の手順に従ってスランプおよびスランプフロー、JIS A 1128の手順に従って練上がり直後および30分後の空気量を測定し、目視にてコンクリートの状態を確認した。
前述の手順にて作製したフレッシュコンクリートを、φ10cm×20cmのプラスチックモールドに充填し硬化させ、供試体を作製した。供試体の中央部を約φ10×1〜2 cmに切断し、両面に研磨を施した後、硬化コンクリートの気泡間隔係数の測定に用いた。試験方法は、ASTM C 457-98「Microscopical Determination of Parameters of the Air-Void System in Hardened Concrete」(顕微鏡による硬化コンクリートの気泡システムによるパラメータと空気量の測定方法)により求めた。
洗浄水の泡立ち性および泡切れ性の試験は、上記手順にて作製したコンクリートからバイブレーターを用いて篩目5mmの網を通過したウェットスクリーニングモルタルを採取し、このモルタル50gに水道水100gを加えてよくかきまぜたのち、遠心分離機(4400rpm×10分間)を用いてスラッジ分を沈降させた。スラッジ分を除去した上澄み液80mlを共栓つき200mlメスシリンダーに入れた。メスシリンダーを密栓し、30秒間振とうしたのち静置し、振とう終了直後から、90秒後までの泡高さを記録した
。
凍結融解に対する抵抗性の指標として気泡間隔係数は、200μm以下(コンクリート便覧:(社)日本コンクリート工学協会、ACIの推奨値)又は250〜300μm以下(コンクリートの科学と技術:山海堂;村田二郎ら著)とされている。但し、これらの値は推奨値であり、打設されたコンクリートの環境条件によっては、この値より大きくても凍結融解に対する抵抗性は良好であったり、小さくても過酷な環境では、抵抗性が劣る場合もある。
以上の結果を表5に示した。
F1:トール油脂肪酸のナトリウム石鹸
F2:ポリオキシエチレン(4.5)ラウリルエーテル酢酸ナトリウム(花王製、カオーアキポRLM−45NV)
F3:ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム(東邦化学工業(株)製
、アルスコープW−181S)
F4:α−オレフィンスルホン酸ナトリウム(ライオン製、リポランLB−400)
F5:ロジン酸のカリウム塩(東邦化学工業(株)製、エスピールK−20P)
F6:ポリオキシエチレン(7)アルケニル(C18)エーテルリン酸ナトリウム(東邦化学工業(株)製、フォスファノールRD−720)
F7:アミノ酸系両性界面活性剤(東邦化学工業(株)製、オバゾリン552)
実施例13ないし24の組成物、即ち、(A)成分と該(B)成分との質量比が、(A
):(B)=85:15ないし99.98:0.02の範囲内となる混合物を用いる組成物は、何れも優れた空気連行性を維持すると共にコンクリート洗浄水の回収水槽における泡立ちの発生量を低減し及び泡切れ性を改善したのに対して、(B)成分との質量比が、0.02未満(検出限界以下)の混合物を用いる比較例3の組成物は、(F)成分を添加したのも拘わらず、上記に比して劣った結果しか示さなかった。
また、(F)成分を添加した場合、使用量を少なくしても、同程度の効果が維持される傾向にあった(実施例13と実施例14との比較、実施例18と実施例19との比較)。
(F)成分の2種の混合物を用いた実施例23及び24は、硬化前から硬化後における空気量低下の程度が小さかった。
気泡間隔係数(μm)の数値は、以下のような順番となることが分った。
(F)成分を含まない組成物>1種の(F)成分を含む組成物>2種の(F)成分を含む組成物
Claims (8)
- (A)炭素原子数3ないし10である3価以上のアルコールにアルキレンオキサイドを付加した付加物の脂肪酸エステルと、
(B)ポリアルキレングリコール系化合物の脂肪酸エステルとを含み、
前記(B)成分が、下記式(3)で表されるポリアルキレングリコール系化合物
Y−[O−(AO) n/2 −H] 2 (3)
(式中、Yは、直鎖又は分岐鎖の炭素原子数1ないし18のアルキレン基(該アルキレン基は、1ないし8個のヒドロキシル基で置換されていてもよく、また、芳香環基、好ましくはフェニル基で置換されていてもよい。)を表し、Aは、エチレン基、1,2−プロピレン基、1,2−ブチレン基又は2,3−ブチレン基を表し、nは、4ないし80を表す。)の脂肪酸エステルであり、
該(A)成分と該(B)成分との質量比が、(A):(B)=95:5ないし99.98:0.02の範囲である、セメント組成物用空気連行剤。 - 前記(A)成分及び前記(B)成分は、
(C)炭素原子数3ないし10である3価以上のアルコールにアルキレンオキサイドを付加した付加物と(D)ポリアルキレングリコール系化合物との混合物の脂肪酸エステルであって、
該(C)成分と該(D)成分との質量比が、(C):(D)=95:5ないし99.98:0.02の範囲である、
脂肪酸エステル混合物である、請求項1記載のセメント組成物用空気連行剤。 - 前記(A)成分において、アルキレンオキサイドの付加数が30ないし60モルの範囲であり、
前記(B)成分において、nは、4ないし20を表す、
請求項1又は請求項2に記載のセメント組成物用空気連行剤。 - 前記(A)成分が、
(A)炭素原子数3ないし10である3価以上のアルコールにエチレンオキサイド(EO)及び1,2−プロピレンオキサイド(PO)が付加した付加物の脂肪酸エステルである、請求項1ないし3の何れか1項に記載のセメント組成物用空気連行剤。 - (E)炭素原子数8ないし22の脂肪酸を含む請求項1ないし4の何れか1項に記載のセメント組成物用空気連行剤。
- 更に、(F)その他の界面活性剤を含む請求項1ないし5の何れか1項に記載のセメント組成物用空気連行剤。
- 前記(F)成分が、一般式:R−(OCH2CH2)n1−(OCH2)m1−COOH(式中、Rは、炭素原子数12ないし24のアルキル基またはアルケニル基を表し、n1は0ないし10を表し、m1は0または1を表す。)で表されるカルボン酸のアルカリ金属塩、該カルボン酸の低級アルキルアミン塩、該カルボン酸の低級アルカノールアミン塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、ロジン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩類、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸エステル塩及びココアンホ酢酸アルカリ金属塩からなる群より選択される界面活性剤の1種又は2種以上である請求項6記載のセメント組成物用空気連行剤。
- 請求項1ないし7の何れか1項に記載のセメント組成物用空気連行剤、並びに、高性能AE減水剤、高性能減水剤、AE減水剤、減水剤、AE剤、起泡剤、消泡剤、養生剤、撥水剤、凝結促進剤及び凝結遅延剤からなる群より選択される少なくとも一種の他のコンクリート添加剤を含有する、セメント組成物。
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