JPS585862B2 - Ａｅコンクリ−トまたはａｅモルタル用混和剤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は特定のカチオン性界面活性剤を含有するＡＥコ
ンクリート捷たはＡＥモルタル用混和剤に関する。

コンクリートあるいはモルタルに空気連行性を与える混
和剤（以下ＡＥ剤と称す）を用いることにより、１）ワ
ーカビリテイの改善およびそ肛に伴う水セメント比の低
減・細骨材量の減少、２）空気泡の保水力増加によるプ
リージング減少、３）ポンパビリテイの改善、４）耐凍
結融解抵抗性の向上等の効果が期待できる。

最も一般的なＡＥ剤としては主成分に、高酸化樹脂酸塩
，蛋白性物質の塩類、アルキルベンゼンスルホン酸塩、
アルキルスルホン酸のトリエタノールアミン塩、ポリオ
キシエチレンアルキルスルホン酸塩等のアニオン性界面
活性剤あるいはポリオキシエチレンアルキルアリールエ
ーテル等の非イオン性界面活性剤がある。

また空気連行型の減水剤（以下ＡＥ減水剤と称す）とし
ては、リグニンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスル
ホン酸ホルマリン縮合物塩、クレオソート油分解物、炭
化水素ホルマリン縮合物スルホン酸塩に代表される空気
連行型の芳香族炭化水素ホルマリン縮合物スルホン酸塩
等がある。

本発明においてＡＥコンクリートまたはＡＥモルタルと
はＡＥ剤もしくはＡＥ減水剤を使用したコンクリートも
しくはモルタルをいう。

一方、コンクリート用高性能減水剤としてはβ一ナフタ
リンスルホン酸ホルマリン高縮合物塩、クレオソート油
石油分解物のスルホン化物のホルマリン縮合物およびメ
ラミンホルマリン重合体スルホン酸塩が代表的な混和剤
でありいずれも非遅延性且つ低気泡性である。

ここで、非遅延性とはコンクリートに当該減水剤を添加
したときコンクリートが２４時間後には硬化することを
意味する又、低気泡性とはコンクリートに当該減水剤を
添加したとき、コンクリートの中への空気連行量が３％
（容量で）以下であることを意味する。

従来非空気連行型高性能減水剤はいわゆる高強度コンク
リートの領砲で用いられ、ＡＥ剤あるいはＡＥ減水剤は
主として建築用コンクリートあるいは比較的強度の低い
コンクリートに用いられる事が多かった。

したがって非空気連行型高性能減水剤とＡＥ剤を併用す
る場合は殆んどなかった。

近年ドイツにおいて高性能減水剤であるメラミンホルマ
リン重合体スルホン酸塩が流動化コンクリート（ ＦＬ
ＩＳＳＢＥＴＯＮ）の流動化剤として用いられるように
なった。

また高性能減水剤であるβ一ナフタリンスルホン酸ホル
マリン高縮合物塩モ流動化剤として極めて優れた性能を
持つことが解ってきた。

しかしながら流動化コンクリート調製の際に、流動化コ
ンクリートのベースコンクリート（流動化剤を添加する
前のコンクリート）にＡＥ剤・ＡＥ減水剤を用いて連行
した空気が，上記の高性能減水剤系の流動化剤を添加す
ることにより消泡され、ＡＥコンクリートに期待される
効果が達せられなくなることが明らかになった。

また高強度ブレストレストコンクリート製品、例えば鉄
道用マクラギ、軌道スラブあるいは橋桁のように外気に
暴露され凍結融解を受けるコンクリート製品においても
高性能減水剤とＡＥ剤を併用する場合が多くなり、その
場合にも連行空気が消泡される。

すなわち従来用いられてきた市販の高性能減水剤と吏販
のＡＥ剤をただ学に組合せても、まだ固まらないコンク
リートにおいては極めて流動性が大きく、かつ硬化した
コンクリートにおいては空気連行性能を十分に発揮しう
るという、双方の混和剤の機能を十分に生かしたコンク
リートが調製できない。

Ａ Ｃ Ｉ （ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ
Ｉ ｎｓｔｉｔｕｔｅ）はＡＥコンクリートの重要な
性能である凍結融解抵抗性について、気泡間隔係数が２
５０μ以下になるように提言し、凍結融解試験における
耐久性指数と共にＡＥコンクリート製造上の重要な目安
としている。

市販のＡＥ剤・ＡＥ減水剤を単独で使用したコンクリー
トの気泡間隔係数は２００μ以下あるいは２００μを僅
かに越える程度であり、凍結融解に対する抵抗性も十分
である。

しかし同じＡＥ剤ＡＥ減水剤を使用し、しかも多くの場
合は通常使用量より多く用いても高性能減水剤（流動化
剤）を併用すれば気泡間隔係数は２５０μ以上となり、
凍結融解抵抗性も低下してくる。

本発明者らはかかる実情において、高性能減水剤と併用
しヤも一般のＡＥコンクリート同様の凍結融解抵抗性を
有し気泡間隔係数が２００μ以下となるＡＥ剤を見い出
すべく鋭意研究した結果、ある種の起泡性のカチオン界
面活性剤が良い性能を示すことを見い出し，本発明に到
達した。

即ち、本発明は下記の一般式（４）で表わされるカチオ
ン性界面活性剤を含有することを特徴とするＡＥコンク
リートまたは、ＡＥモルタル用混和剤である。

（但しＲはメチル基又は炭素数１０〜１８飽和もしくは
不飽和のアルキル基、ビはベンジル基又は炭素数１０〜
１８の飽和もしくは不飽和のアルキル基を示す。

Ｙｅはアニオンを表わし、たとえば水酸イオン、ハロゲ
ンイオン、硫酸イオン、硫酸水素イオン、炭酸イオン、
炭酸水素イオン、リン酸イオン、リン酸Ｉ水素イオン，
リン酸２水素イオン、ロダンイオン等を表わす）。

本発明にかかわる一般式囚で表わされる界面活性剤は単
独で用いても良好なＡＥ剤となるが、高性能減水剤と併
用してもＡＥ効果を十分発揮するものである。

かかるコンクリート用高性能減水剤として好ましく用い
られるものはβ−ナフタリンスルホン酸ホルマリン高縮
合物、クレオソート油石油分解物のスルホン化物のホル
マリン縮合物又はメラミンホルマリン縮合物のスルホン
化物である。

本発明においてβ−ナフタリンスルホン酸ホルマリン高
縮合物とはナフタリンスルホン酸とホルマリンの縮合反
応を高度にすすめて未反応ナフタリンスルホン酸の残在
量が８％以下になる迄縮合せしめた高重合物であり、又
、本発明においてメラミンホルマリン縮合物のスルホン
化物とは、スルホン化メラミンとホルマリンを縮合反応
せしめ、その生成物の固体物質の２０重量パーセント水
溶液が８〜１８０センチポイズを示す程度にまで縮合せ
しめたものをいうのである。

本発明の混和剤の使用方法はコンクリートまたはモルタ
ルを調製する際に■あらかじめ高性能減水剤と界面活性
剤を一緒に練り混ぜ水中に溶解して添加する、■高性能
減水剤と界面活性剤を別々に練り混ぜ水中に溶解して添
加するかまたは混和剤の高濃度水溶液で添加する、■高
性能減水剤と界面活性剤の乾燥固形物をあらかじめ水以
外のセメント配合物に混合する等いずれの方法によって
も可能である。

本発明の混和剤の好ましい配合割合はβ−ナフタリンス
ルホン酸ホルマリン縮合物またはクレオソート油石油分
解物のスルホン化物のホルマリン縮合物を含有する場合
、この１００重量部に対して一般式（４）で表わされる
カチオン性界面活性剤３５〜０．０９重量部であり、メ
ラミンホルマリン縮合物のスルホン化物を含有する場合
、この１００重量部に対して一般式（４）で表わされる
カチオン性界面活性剤１７〜０．０４重量部である。

本発明の混和剤の使用量は必要とする空気量、所要スラ
ンプ、使用するセメント、骨材の種類、各材料の配合比
、練り混ぜ順序、練り混ぜ機械、温度等によって異り一
様に定められないが、建築学会ＪＡＳＳ５Ｔ−４０１コ
ンクリート用表面活性剤の品質規準によるコンクリート
の空気量４．０±０．５％，土木学会規準によるＡＥ剤
規格のコンクリート空気量４〜４．５％とするには、高
性能減水剤をセメントに対してβ−ナフタリンスルホン
酸ホルマリン高縮合物又はクレオンート油石油分解物の
スルホン化物のホルマリン縮合物の場合ハ０．１５〜１
．０５重量チ、メラミンホルマリン縮合物のスルホン化
物の場合は０．３〜２．１重量％と、一般式（Ａ）で表
わされる界面活性剤をセメントに対して０．００１〜０
．０５重量％添加すれば良い。

界面活性剤の使用量を増減することにより、建築学会Ｊ
ＡＳＳ５鉄筋コンクリート工事（解説）による所要空気
量３〜６％、あるいは土木学会標準示方書によるＡＥコ
ンクリートの空気量３〜６％を容易に得ることが出来る
。

本発明によれば調製したコンクリートあるいはモルタル
においては、高性能減水剤の性能を十分に生かし、得ら
れたＡＥコンクリートも凍結融解３００サイクルで相対
動弾性係数が９５％以上の十分な凍結融解抵抗性を持ち
、気泡間隔係数も多くは２００μ以下か、大きい場合に
も２３０μ以下でありＡＣＩが望まない２５０μを越え
ることがない。

次に本発明の混和剤を用いて得られるＡＥコンクリート
の性能を実施例によって更に詳しく説明する。

実施例におけるまだ固まらないコンクリートのスランプ
、空気量測定はそれぞれＪＩＳＡＩＩＯＩ，ＪＩＳＡ１
１２８により行った。

凍結融解抵抗性試験、気泡間隔係数の測定はそれぞれＡ
ＳＴＭＣ６６６Ａ項、ＡＳＴＭＣ４５７ 修正ポイン
トカウント法により行った。

凍結融解抵抗試験用供試体は１０×１０×４０ｃｍとし
ＪＩＳＡＩ １ ３２により調製した。

本発明者らがコンクリートの耐凍結融解性を重点に置い
て実験を実施したのは、耐凍結融解性を満足するコンク
リートは自ずと先に記載したＡＥコンクリートあるいは
ＡＥモルタルに期待される効果の１），２），３）を満
足すると考えたからである。

使用材料は普通ポルトランドセメント（小野田社）、細
骨材（紀の川産砂、比重２．６０，ＦＭ２．７２），粗
骨材（宝塚産砕石，比重２．６２，最大寸法２ ０ｙｎ
ｘ，ＦＭ６．８ ４ ）、高性能減水剤として市販品の
マイテイ１５０（β−ナフタリンスルホン酸ホルマリン
高縮合物塩、花王石鹸ＫＫ製）またはメルメントＦＩＯ
（メラミンホルマリン重合体スルホン酸塩、昭和電工Ｋ
Ｋ製）を用いた。

実施例 コンクリートの配合は表１に示す。

練り混ぜは５０７強制練りミキサーにて３分間練り混ぜ
た。

表中Ｗは水をあらわしＣはセメントをあらわし Ｓは細骨材をあらわし Ｇは粗骨材をあらわし ＡはＳ十Ｇである。

表２にコンクリートの性能試験結果を示す。

凍結融解抵抗性テスト コンクリート供試体を実験室用の水中において凍結融解
の急速反復サイクル（＋５℃と−１８℃の間）にかけ〔
本実験では１サイクル３時間〕、コンクリートの品質変
化の状態を、１次撓み振動周波数試験によって観察する
。

通常は次式の相対動弾性係数によって凍結融解抵抗性が
示され、１００に近いもの程良い。

Ｐｃ＝（ｎ，／ｎ２）×Ｉ ００ Ｐｃ：凍結融解Ｃサイクル後の相対動弾性係数（％） ｎ１：凍結融解０サイクルにおける１次撓み振動周波数 ｎ ：凍結融解Ｃサイクルにおける１次撓み振動周波数 気泡間隔係数 コンクリートに連行された気泡の平均的な分布状態を表
わす指標として気泡間隔係数が用いられる。

測定には種々な方法があるが、本実験は修正ポイントカ
ウント法によった。

すなわち良く研摩されたコンクリート表面を顕微鏡にて
直線的にトラバースしてゆき、気泡の数を測定すること
によ９、次の計算式にて気泡間隔係数Ｌを求める。

Ｌ＝−（１．４（ ＋１）ｓ −１）ただし Ｌ：気泡間隔係数 Ｐ：コンクリート中ペースト量〔配合より計算［Ａ：硬
化体中空気量 Ａ＝１００Ｓｓ／８ｔＳＳ ：指標点が気泡断面，と
一致した停止数 の総計〔実測値〕 Ｓｊ：｝ラバース中の全停止 数〔実測値〕 α：気泡の表面積 ４ ， ｌ゛ 気泡０平均弦長 ／＝Ａ／１００ｎ Ａ： （上記の数値）ｎ： トラバ
ースで横切った 単位長当たシの平均気 泡数 ｎ＝Ｎ／Ｔ ’ｒ： ｝ラバースの横切った気泡
断面の総数 〔実測値〕 Ｎ： トラバースの全長 〔実測値〕 比較例１〜３は、混和剤無添加および高性能減水剤単独
添加コンクリートは全く凍結融解抵抗性がないことを示
している。

比較例４〜６は市販ＡＥ剤学独使用した場合であり、お
のおのの市販ＡＥ剤にマイティ１５０を添加すると、Ａ
Ｅコンクリートとしての性能が落ちることが比較例８〜
１０に示されている。

実施例２，４は、本発明にかかわる界面活性剤は高性能
減水剤と併用しても気泡間隔係数が２００μ前後、３０
０サイクル時相対動弾性係数が９５％以上となり極めて
優れた、ＡＥコンクリートが調製できることを示してい
る。

なお実施例１，３は本発明に係る界面活性剤は単独で使
用しても良いＡＥコンクリートが調製可能であることを
示している。

比較例７，１１は界面活性剤Ｄが有効なＡＥ剤でないこ
とを示している。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一般式 （式中、Ｒはメチル基又は炭素数１０〜１８の飽和もし
   くは不飽和のアルキル基を表わし、ｋぱベンジル基又は
   炭素数１０〜１８の飽和もしくは不飽和のアルキル基を
   表わし、Ｙ（ハ）はアニオンを表わす。 で表わされるカチオン性界面活性剤を含有することを特
   徴とするＡＥコンクリートまだはＡＥモルタル用混和剤
   。 ２ 一般式（４）において、Ｒおよびビがステアリル基
   およびパルミチル基の混合アルキル基である特許請求の
   範囲第１項記載の混和剤。 ３ 一般式（４）において、Ｒがラウリル基， Ｒ′が
   ベンジル基である特許請求の範囲第１項記載の混和剤。 ４ クレオソート油石油分解物のスルホン化物のホルマ
   リン縮合物、β−ナフタリンスルホン酸ホルマリン縮合
   物およびメラミンホルマリン縮合物のスルホン化物から
   なる群から選ばれる化合物をさらに含有する特許請求の
   範囲第１項記載の混和剤。 ５ β−ナフタリンスルホン酸ホルマリン縮合物または
   クレオソート油石油分解物のスルホン化物のホルマリン
   縮合物１００重量部と、一般式（Ａ）で表わされるカチ
   オン性界面活性剤３５〜０，０９重量部とからなる特許
   請求の範囲第４項記載の混和剤。 ６ メラミンホルマリン縮合物のスルホン化物１００重
   量部と一般式（４）で表わされるカチオン性界面活性剤
   １７〜０．０４重量部とからなる特許請求の範囲第４項
   記載の混和剤。