(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）分子内に少なくとも下記式（１）、（２）、（３）及び（４）で表される構成単位（式中、Ｒ1、Ｒ2及びＲ3は同一又は異なって水素原子又はメチル基を示し、Ｒ4は炭素数１〜５のアルキル基を示し、Ｍは水素原子、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム又は有機アミンを示し、Ｙは−ＣＨ2Ｏ−又は−ＣＯＯ−を示し、ｎは２０〜１０９の数を示し、Ｒ5は水素原子又はメチル基を示し、Ｒ6は炭素数１〜５のアルキル基を示し、Ｘは−ＳＯ3Ｍ2又は−Ｏ−Ｐｈ−ＳＯ3Ｍ2（ここで、Ｍ2は水素原子、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム又は有機アミンを示し、Ｐｈはフェニレン基を示す）を示す）を有する（メタ）アクリレート系化合物を有効成分とするモルタル・コンクリート用減水剤粉末と、（Ｂ）粉末状増粘性物質とを含有し、前記成分（Ａ）と成分（Ｂ）の含有量が重量比で（Ａ）／（Ｂ）＝２〜６である低温施工モルタル・コンクリート用添加剤。
【化１】
0005562607.tif 000008
【化２】
0005562607.tif 000009
【請求項２】
成分（Ａ）の粒径が３００μｍ以下であり、成分（Ｂ）の粒径が１０００μｍ以下である請求項１記載の低温施工モルタル・コンクリート用添加剤。
【請求項３】
成分（Ｂ）が、水溶性セルロース誘導体、水溶性（メタ）アクリル酸系重合体及びデンプン類から選ばれる１種以上である請求項１又は２記載の低温施工モルタル・コンクリート用添加剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モルタルやコンクリートなどの混合性を良好にするための添加剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
水の配合量を増加させずにモルタルやコンクリートの流動性を付与増大する手段として減水剤が使用されている。一方で、減水剤の使用は材料分離が起こり易くなるため、増粘性物質を併用し、材料分離を抑制することが行われている。増粘性物質はコンクリート混練物等に分散させ易く、軽微な混練操作で容易に配合効果が現れるので液状のものが使用されている（例えば、特許文献１参照）。液状の増粘性物質は、固形増粘成分を水などの溶媒に溶かしたものが多く、溶解度が概して低いため高濃度の液が得られ難いことから、有効な増粘成分量を確保しようとすると大量の溶媒混入を伴い、コンクリート中の単位水量の管理が繁雑になる。また昨今のモルタルやコンクリートの供給・使用形態で増加している所謂プレミックスタイプ（予混合粉末）を得るには適していない。これらの解消には粉末状の増粘性物質の使用が考えられるが、モルタルやコンクリート混練物に加えると増粘性粉末どうしが粘着し、塊状（玉状）化して余り分散せず、材料分離抑制効果が発揮し難かった。このため、減水剤粉末と増粘剤粉末の予混合物をコンクリート混練物に加え、増粘剤粉末の近傍に減水剤が存在することによって、増粘剤粉末の塊状化を防ぐことができることが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０２−１６０１５号公報
【特許文献２】特開平０６−５５５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかるに、生コンクリートなどでは、リグニンスルホン酸系の減水剤が既調合されていることが多く、特許文献２で示されたような予混合物とリグニンスルホン酸系減水剤が併用された場合、減水剤の分散効果が阻害され、増粘剤粉末の塊状化防止が困難となるといった問題がある。
また、低温になるほどモルタルやコンクリート混練物の粘性が上昇するため、塊状化が顕著になってより大きな塊（玉）を形成し易くなり、均一分散性に欠ける。このため混合能力の弱い混練装置では低温下において特に十分均一な混合状態が得られ難いと言った問題があった。大量に減水剤を用いると、流動性は得られるが分離は起こり易くなり、分離を防ぐために増粘剤を添加すれば流動性は低下し、混合性が著しく低下する。
【０００５】
従って、本発明は、強力な材料分離抵抗性を示しつつ混合抵抗が抑制された良好な混合性を付与せしめることができる分散性に優れたモルタルやコンクリート用の添加剤、特に低温下での施工でも材料分離抵抗性を付与しつつ高粘化による混合抵抗性の増大を減じることのできるモルタルやコンクリート用の添加剤を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで本発明者は、種々検討した結果、減水剤として特定の構成単位を有する（メタ）アクリレート系化合物を有効成分とする粉末状添加剤を用い、これに粉末状増粘性物質を組み合せれば、低温下においても、優れた材料分離抵抗性及び混合性を奏するモルタル・コンクリート用添加剤が得られることを見出し、本発明を完成した。
【０００７】
すなわち、本発明は、（Ａ）分子内に少なくとも下記式（１）及び（２）で表される構成単位（式中、Ｒ1、Ｒ2及びＲ3は同一又は異なって水素原子又はメチル基を示し、Ｒ4は炭素数１〜５のアルキル基を示し、Ｍは水素原子、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム又は有機アミンを示し、Ｙは−ＣＨ2Ｏ−又は−ＣＯＯ−を示し、ｎは２０〜１０９の数を示す。）を有する（メタ）アクリレート系化合物を有効成分とするモルタル・コンクリート用減水剤粉末と、（Ｂ）粉末状増粘性物質とを含有するモルタル又はコンクリート用添加剤を提供するものである。
【０００８】
【化１】
0005562607.tif 000002
【発明の効果】
【０００９】
本発明のモルタル又はコンクリート用添加剤を使用すれば、材料分離を抑制しつつ混合抵抗性の増加を抑えられるため均一な混練物を比較的軽微な混合操作でも容易に得ることが出来る。とりわけ低温で高流動性のモルタル又はコンクリートを得ようとするときに最適な添加剤である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明のモルタル又はコンクリート用添加剤に使用される（Ａ）モルタル・コンクリート用減水剤粉末の有効成分である（メタ）アクリレート系化合物は、前記式（１）及び式（２）の構成単位を含むものであり、構成単位（１）は４０〜８０モル％であることが好ましく、特に４５〜７５モル％であることが好ましく、構成単位（２）は、１種類の場合１〜４５モル％が好ましく、特に３〜４０モル％であることが好ましい。構成単位（１）中のＭは、水素原子、リチウムやナトリウム等のアルカリ金属、カルシウムやマグネシウム等のアルカリ土類金属、アンモニウム又はエタノールアミン等のアルカノールアミン等が挙げられる。また、構成単位（２）中のｎは、２０〜１０９の数を示すが、ｎが２０未満であると粉末化が困難となり、ガム状になることがある。またｎが１０９を超えると、分散能が低下し、モルタルやコンクリートの流動性が低下するので好ましくない。特に好ましいｎの範囲は２５〜９０である。Ｒ4は炭素数１〜５のアルキル基であれば限定されないが、好ましくは、炭素数１〜３のアルキル基、例えばメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基又はｉ−プロピル基が挙げられる。
【００１１】
なお、構成単位（２）は、Ｙが−ＣＨ２Ｏ−と−ＣＯＯ−の２種類が示されるが、その何れか一方又は両方が存在するものであっても良い。両方が存在する場合は、Ｙが−ＣＯＯ−である（２）が１〜３０モル％で、Ｙが−ＣＨ2Ｏ−である（２）が１〜３０モル％であり、特にＹが−ＣＯＯ−である（２）が５〜２５モル％で、Ｙが−ＣＨ２Ｏ−である（２）が３〜２５モル％であるものが好ましい。また、（２）が混在する場合、何れか一方の構成単位のｎが２０〜１０９の範囲であればよい。このような分子内に式（１）及び（２）で表される構成単位を有しないものにあっては、例えモルタルやコンクリート混練物で優れた減水作用を呈するものであっても、使用量が増すとモルタルやコンクリートの凝結が遅延化して分離水が発生する虞が生じたり、例えば５℃程度の低温では溶解度の大幅低下や混練物の粘性増大によって混練物中での分散化が特に鈍くなり、相当強力な混合操作を行わないと所望の減水作用が得られないことがあるので好ましくない。
【００１２】
本発明のモルタル又はコンクリート用添加剤に使用される有効成分（メタ）アクリレート系化合物は、さらに次に示す構成単位（３）及び（４）の１又は２以上を有するものであっても良い。
【００１３】
【化２】
0005562607.tif 000003
【００１４】
（式中、Ｒ5は水素原子又はメチル基を示し、Ｒ6は炭素数１〜５のアルキル基を示し、Ｘは−ＳＯ3Ｍ2又は−Ｏ−Ｐｈ−ＳＯ3Ｍ2（ここで、Ｍ2は水素原子、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム又は有機アミンを示し、Ｐｈはフェニレン基を示す）を示す）
【００１５】
上記構成単位（３）及び（４）においてＲ6で示される炭素数１〜５のアルキル基としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基又はｉ−プロピル基が挙げられ、Ｍ2としては、水素原子、リチウムやナトリウム等のアルカリ金属、カルシウムやマグネシウム等のアルカリ土類金属、アンモニウム又はエタノールアミン等のアルカノールアミン等が挙げられる。構成単位（３）は２〜２５モル％であることが好ましく、特に５〜２０モル％であることが好ましい。構成単位（４）は３〜２０モル％であることが好ましく、特に５〜１５モル％であることが好ましい。なお構成単位のモル％は（１）〜（４）の全構成単位の合計を１００モル％とした場合のそれぞれの構成単位のモル％を示す。
【００１６】
構成単位（１）〜（４）において、Ｒ1〜Ｒ6はメチル基が特に好ましく、Ｍとしては、特にナトリウムが好ましく、Ｘとしては、−ＳＯ3Ｎａが好ましい。また、減水剤の有効成分としては、構成単位（１）〜（４）の全てを含むものが好ましく、この構成単位（２）は、１種でも２種でも良い。本発明添加剤に使用される有効成分（メタ）アクリレート系化合物の数平均分子量はＧＰＣ法によるポリエチレングリコール換算で、２０００〜５００００の範囲内のものが好ましく、特に３５００〜３００００のものが好ましい。
【００１７】
本発明のモルタル又はコンクリート用添加剤に使用される（メタ）アクリレート系化合物を有効成分とする減水剤粉末の作製は、例えば、少なくとも上記の（メタ）アクリレート系化合物に水を加えてなる混合物を熱風式乾燥装置又は伝導電熱式乾燥装置等で乾燥粉末化するか減圧下で加熱混練撹拌により粉末化する。また、該減水剤粉末には、本発明の効果を阻害させない限り、上記（メタ）アクリレート系化合物以外の成分が含まれていても良い。
【００１８】
本発明のモルタル又はコンクリート用添加剤に使用する減水剤粉末は分級操作等を施して、粒径３００μｍ以下とすることが、増粘成分粉末どうしの接着が進行する前に、減水剤が混練物中に十分溶解でき、特に低温ではこのような現象が強く現れるので好ましい。
【００１９】
また、本発明のモルタル又はコンクリート用添加剤に使用する（Ｂ）増粘性物質の粉末は、成分的には特に限定されるものではないが、例えはセルロース誘導体、アクリル誘導体、澱粉等の多糖類、ウェラガムやソヤガム等のバイオポリマーを挙げることができる。好ましくは水溶性の成分からなる増粘性物質がモルタル・コンクリート混練物中に短時間で溶解できるので良い。より好ましい例としては、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等の水溶性セルロース誘導体；スターチエーテル等のデンプン類；水溶性蛋白質類；水溶性（メタ）アクリル酸系重合体；ウェラガム、ソヤガム等の天然高分子等が挙げられる。このうち、水溶性セルロース誘導体、デンプン類及び水溶性（メタ）アクリル酸系重合体から選ばれる１種以上がより好ましい。
【００２０】
また、増粘性物質の粉末は特には制限されないが、分級操作等を施して、粒径１０００μｍ以下とすることが短時間の混合でも材料分離抑制作用が得られ易くなるので好ましい。
【００２１】
また、本発明のモルタル又はコンクリート用添加剤は、前記（Ａ）（メタ）アクリレート系化合物を有効成分とする減水剤粉末と前記（Ｂ）増粘性物質粉末の含有量が、重量比で（Ａ）／（Ｂ）＝１〜７であるものが好ましく、（Ａ）／（Ｂ）＝２〜６が特に好ましい。重量比（Ａ）／（Ｂ）が１未満では、減水成分不足となり混合抵抗性を減少し難くなるため適当ではなく、重量比（Ａ）／（Ｂ）が７を超えると材料分離抑制作用が得られ難くなるため適当ではない。
【００２２】
また、本発明のモルタル又はコンクリート用添加剤は、例えば５℃程度の低温で施工するモルタル・コンクリートの添加剤として使用すると、低温下での混合性低下をかなり抑制できるので、このような低温下でも含有成分が均一に分散された混練物を得る上でも、また高い流動性の混練物を得る上でも好適である。
【００２３】
本発明のモルタル又はコンクリート用添加剤のモルタルやコンクリート中への添加量としては、モルタル・コンクリート中のセメントや骨材等の固形分総質量（本添加剤を除く。）の約０．００５〜０．１％に相当する重量が好ましい。より好ましくは、５℃程度の低温施工用モルタル・コンクリートであっては０．０１〜０．１％、それ以外の常温や高温施工用モルタル・コンクリートであっては０．００５〜０．０８％が良い。約０．００５％未満では添加効果が発現され難くなり、また約０．１％を超えると混合抵抗性が上昇することがあるため適当ではない。
【００２４】
また、本発明のモルタル又はコンクリート用添加剤を添加使用するモルタルやコンクリートの組成等は特には限定されない。また、本添加剤を使用するモルタルやコンクリートの製造方法も特に限定されるものではないが、本添加剤は予めセメントや骨材等の配合原料と共にプレミックス化しておいても良いし、モルタルやコンクリートの注水時に本添加剤を添加して混練しても良い。また、本添加剤使用のモルタル・コンクリートの混合・混練操作は、例えば二軸ミキサ、パン型ミキサ、ホバートミキサ、ハンドミキサ等を用いて、当該使用装置の通常の混合・混練力で容易行うことができる他、特にアジテーター車などの比較的軽微な混練力しか出せないような装置であっても十分な混合性を確保することが出来るので好適である。
【実施例】
【００２５】
以下、実施例により本発明を具体的に詳しく説明するが、本発明はここに表す実施例に限定されるものではない。
【００２６】
＜実験１＞
本試験で用いた、減水剤と増粘剤を以下に示す。
（１）減水剤（減水剤Ｊは液状、残りは全て粉末状）
減水剤Ａ；試製造品Ａ（ポリカルボン酸塩系）（特許公報第３５７８９１４号の実施例１で記載された粉末セメント分散剤。成分・製法とも当該実施例記載に準じる。）
減水剤Ｂ；試製造品Ｂ（ポリカルボン酸塩系）（特許公報第３５７８９１４号の実施例２で記載された粉末セメント分散剤。成分・製法とも当該実施例記載に準じる。）
減水剤Ｃ；マイティ２１Ｐ（花王社製、ポリカルボン酸塩系）
減水剤Ｄ；ＭＥＬＦＬＵＸ  ＰＰ１００Ｆ（ＢＡＳＦジャパン社製、ポリカルボン酸塩系）
減水剤Ｅ；ＭＥＬＦＬＵＸ  ＡＰ１０１Ｆ（ＢＡＳＦジャパン社製、ポリカルボン酸塩系）
減水剤Ｆ；ＭＥＬＦＬＵＸ  ２６５１Ｆ（ＢＡＳＦジャパン社製、ポリカルボン酸塩系）
減水剤Ｇ；ＭＥＬＦＬＵＸ  ５５８１Ｆ（ＢＡＳＦジャパン社製、ポリカルボン酸塩系）
減水剤Ｈ；マイティ１００（花王社製、ナフタレン系）
減水剤Ｉ；メルメントＦ１０Ｍ（ＢＡＳＦジャパン社製、メラミン系）
減水剤Ｊ；減水剤Ａを蒸留水に溶解させたもの（減水剤Ａ：蒸留水＝４０：１００（重量比））
【００２７】
減水剤Ｃ〜Ｇ：構成単位（２）を満たさない。また構成単位（３）を有していない。
【００２８】
（２）増粘剤粉末
増粘剤Ａ；メトローズ（信越化学工業社製、セルロース系）
増粘剤Ｂ；ＴＮＳ（太平洋マテリアル社製、アクリル系）
増粘剤Ｃ；Ｃａｓｕｃｏｌ（Ａｖｅｂｅ社製、デンプン系）
【００２９】
以下に示す材料を用い、表１の配合のモルタルをＪＩＳ  Ｒ  ５２０１「セメントの物理試験方法」に従い、ホバートミキサーを用いて５℃環境下で練り混ぜた。
さらに、モルタル上に、表２の配合の添加剤１〜１０を各１．２ｇ添加して、ホバートミキサーで低速で６０秒間回転させた後、全量を５ｍｍの篩いを通し、篩上に少しでも塊（玉）が認められたものを×、塊（玉）が全く認められなかったものを○とした。
尚、該添加剤は、５０ｋｇ/バッチでレ−ディゲ社製レーディゲミキサにて混合し、試料とした。
表３に試験結果をまとめて示す。実施例１〜４では、全く塊（玉）は認められなかったのに対し、比較例１〜５、８では篩上に塊（玉）の発生が認められた。特に比較例８では、添加剤１２をレーディゲミキサで均一に混合することができず、モルタルに添加した際も篩上に多くの塊（玉）が認められた。また、比較例６、７は、流動性が不足し、モルタル自体を篩に通すことが困難であった。
【００３０】
（３）モルタル材料
セメント；普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）
細骨材；ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１「セメント強さ試験用標準砂」（社団法人セメント協会製）
水；水道水
ＡＥ減水剤；ポゾリスＮｏ．８（ＢＡＳＦポゾリス社製、リグニンスルホン酸系）
【００３１】
【表１】
0005562607.tif 000004
【００３２】
【表２】
0005562607.tif 000005
【００３３】
【表３】
0005562607.tif 000006
【００３４】
＜実験２＞
以下の材料を用い、表４の配合の生コンクリートをパン型ミキサ（５０リットル）を用いて、５℃恒温度試験室内で３０リットル／バッチで練り混ぜ、全量を小型模擬ミキサー車（ドラム長さ７０ｃｍ、最大内径４０ｃｍ、最小内径２０ｃｍ（開口部）、内容積約５０リットル）に積み込み、これに表３の添加剤１粉末２０ｇを投入した後に、６０秒間攪拌混合して増粘剤添加コンクリートを作成した。
添加剤投入前のスランプは１４ｃｍであったのに対し、本発明の添加剤投入後のスランプは２１ｃｍと流動性の改善が認められた。また、目視で塊（玉）の有無並びに材料分離の有無を観察したが、いずれも認められなかった。
【００３５】
（４）コンクリート用材料
セメント；普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）
細骨材；石灰砕砂（北海道峩朗産）
粗骨材；石灰砕石（北海道峩朗産）
水；水道水
ＡＥ減水剤；ポゾリスＮｏ．８（ＢＡＳＦポゾリス社製、リグニンスルホン酸系）
ＡＥ剤；マイクロエア１０１（ＢＡＳＦポゾリス社製）
【００３６】
【表４】
0005562607.tif 000007