(57)【要約】  セメント、水、およびレオロジー改良添加剤（ＲＭＡ）を含むセメント組成物を提供する。ＲＭＡを含めることにより、セメント組成物の振動に対する反応が改善され、組成物の初期スランプにおける小さな変動による差異が抑制される。ＲＭＡはセメント組成物用分散剤を含み得る。セメント組成物は場合により業界で既知の他の混和剤または添加剤を含み得る。セメント組成物の製造法も提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
添加剤（Ａ）および添加剤（Ｂ）を含むセメント組成物用レオロジー改良混和剤であって、前記添加剤（Ａ）が、セメント組成物において、前記セメント組成物にエネルギーが加えられることに反応して剪断薄化し、前記セメント質系にエネルギーが加えられないと粘度を回復でき、かつ前記添加剤（Ｂ）が、セメント組成物において単独で用いられる場合に前記セメント組成物にエネルギーが加えられることに反応して剪断薄化しないが、添加剤（Ａ）と併用される場合に添加剤（Ａ）と相乗的に作用して、添加剤（Ａ）および（Ｂ）が添加される前記セメント組成物の降伏応力をさらに低下させ、これにより剪断条件下で前記セメント組成物の体積流量を改善する、セメント組成物用レオロジー改良混和剤。
【請求項２】
前記添加剤（Ａ）がポリアルキレンオキシド、ポリサッカライド、セルロースポリマー、ポリアクリル酸、ポリアミド、およびこれらの混合物の少なくとも１つから選択される、請求項１に記載の混和剤。
【請求項３】
前記添加剤（Ａ）がポリアルキレンオキシドを含む、請求項１に記載の混和剤。
【請求項４】
前記ポリアルキレンオキシドがポリエチレンオキシドを含む、請求項３に記載の混和剤。
【請求項５】
前記ポリエチレンオキシドの質量平均分子量が約１００００００〜約４００００００ｇ／モルである、請求項４に記載の混和剤。
【請求項６】
前記添加剤（Ａ）がポリサッカライドを含む、請求項２に記載の混和剤。
【請求項７】
前記ポリサッカライドが微生物ポリサッカライドを含む、請求項６に記載の混和剤。
【請求項８】
前記微生物ポリサッカライドがウェランガム、ジウタンガム、キサンタンガムおよびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項７に記載の混和剤。
【請求項９】
前記添加剤（Ａ）がセルロースポリマーを含む、請求項２に記載の混和剤。
【請求項１０】
前記セルロースポリマーがセルロースエーテルを含む、請求項９に記載の混和剤。
【請求項１１】
前記セルロースエーテルがヒドロキシアルキルセルロースポリマー、カルボキアルキルセルロースポリマー、カルボキシアルキルセルロースポリマーの塩、カルボキシアルキルヒドロキシアルキルセルロースポリマー、ヒドロキシアルキルヒドロキシアルキルセルロースポリマー、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項１０に記載の混和剤。
【請求項１２】
前記添加剤（Ａ）が約５００，０００ｇ／モル以上の質量平均分子量を有するポリアクリル酸を含む、請求項２に記載の混和剤。
【請求項１３】
前記添加剤（Ｂ）がアルキルアリールアルコキシレート、アルキルアルコキシレート、フッ素化界面活性剤、エチレンオキシド／プロピレンオキシドブロックおよびランダムコポリマー、部分的に加水分解されたポリビニルアルコール、完全に加水分解されたポリビニルアルコール、アルコキシル化アセチレンジオール、およびこれらの混合物の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の混和剤。
【請求項１４】
前記添加剤（Ｂ）が約１３，０００から約１２６，０００ｇ／モルの質量平均分子量を有する部分的に加水分解されたポリビニルアルコールまたは完全に加水分解されたポリビニルアルコールの少なくとも１つを含む、請求項１３に記載の混和剤。
【請求項１５】
部分的に加水分解されたポリビニルアルコールまたは完全に加水分解されたポリビニルアルコールの質量平均分子量が約１３，０００から約２４，０００ｇ／モルである、請求項１４に記載の混和剤。
【請求項１６】
前記アルコキシル化アセチレンジオールが約２０パーセントから約８５パーセントのエチレンオキシド含量を含むエトキシル化アセチレンジオールを含む、請求項１３に記載の混和剤。
【請求項１７】
エトキシル化アセチレンジオールが約６５パーセントから約８５パーセントのエチレンオキシド含量を含む、請求項１６に記載の混和剤。
【請求項１８】
さらに（ｉ）セメント組成物用分散剤および（ｉｉ）液体担体のうち少なくとも１つを含む、請求項１に記載の混和剤。
【請求項１９】
水硬性セメント、水、およびレオロジー改良添加剤を含むセメント組成物であって、前記レオロジー改良添加剤が、
（ｉ）セメント組成物において、前記セメント組成物にエネルギーが加えられることに反応して剪断薄化し、前記セメント質系にエネルギーが加えられないと粘度を回復できる添加剤（Ａ）、および
（ｉｉ）セメント組成物において単独で用いられる場合に、前記セメント組成物にエネルギーが加えられることに反応して剪断薄化しないが、添加剤（Ａ）と併用される場合に添加剤（Ａ）と相乗的に作用して、添加剤（Ａ）および（Ｂ）が添加される前記セメント組成物の降伏応力をさらに低下させ、これにより剪断条件下で前記セメント組成物の体積流量を改善する添加剤（Ｂ）
を含む、セメント組成物。
【請求項２０】
水硬性セメントが、ポートランドセメント、メーソンリーセメント、高アルミナセメント、耐火セメント、マグネシアセメント、硫酸カルシウム半水セメント、スルホアルミン酸カルシウムセメントおよびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項１９に記載の組成物。
【請求項２１】
凝結促進剤、凝結遅延剤、空気連行剤もしくは脱気剤、腐食防止剤、顔料、湿潤剤、水溶性ポリマー、撥水剤、繊維、防湿混和剤、気体発生剤、浸透率低下剤、ポンピング助剤、抗真菌混和剤、殺菌混和剤、殺虫混和剤、微粉化無機質混和剤、アルカリ反応性抑制剤、結合混和剤、強度強化剤、収縮低減剤、骨材、ポゾラン、分散剤およびこれらの混合物からなる群から選択されるセメント混和剤または添加剤をさらに含む、請求項１９に記載のセメント組成物。
【請求項２２】
さらに（ｉ）セメント組成物用分散剤および（ｉｉ）液体担体の少なくとも１つを含む、請求項１９に記載のセメント組成物。
【請求項２３】
前記分散剤がリグノスルホネート、ナフタレンスルホネート、ポリカルカルボキシレート、ポリアスパルテート、オリゴマーおよびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項２２に記載のセメント組成物。
【請求項２４】
セメント組成物が低スランプ舗装組成物を含む、請求項１９に記載のセメント組成物。
【請求項２５】
セメント組成物が自己充填セメント組成物を含む、請求項１９に記載のセメント組成物。
【請求項２６】
前記添加剤（Ａ）がセメント質含量の約０．０００５質量パーセント〜約０．０２５質量パーセントの量で存在する、請求項１９に記載のセメント組成物。
【請求項２７】
前記添加剤（Ａ）がセメント質含量の約０．０００５質量パーセント〜約０．０１質量パーセントの量で存在する、請求項２６に記載のセメント組成物。
【請求項２８】
前記添加剤（Ｂ）がセメント質含量の約０．００１質量パーセント〜約０．０５質量パーセントの量で存在する、請求項１９に記載のセメント組成物。
【請求項２９】
前記添加剤（Ｂ）がセメント組成物の約０．００１質量パーセント〜約０．０３質量パーセントの量で存在する、請求項２８に記載のセメント組成物。
【請求項３０】
前記分散剤がセメント質含量の約０．００１質量パーセント〜約２質量パーセントの量で存在する、請求項２３に記載のセメント組成物。
【請求項３１】
前記添加剤（Ａ）がポリアルキレンオキシド、ポリサッカライド、セルロースポリマー、ポリアクリル酸、ポリアミド、およびこれらの混合物の少なくとも１つから選択される、請求項１９に記載のセメント組成物。
【請求項３２】
前記添加剤（Ａ）がポリアルキレンオキシドを含む、請求項３１に記載のセメント組成物。
【請求項３３】
前記ポリアルキレンオキシドがポリエチレンオキシドを含む、請求項３２に記載のセメント組成物。
【請求項３４】
前記ポリエチレンオキシドの質量平均分子量が約１００００００〜約４００００００ｇ／モルである、請求項３３に記載のセメント組成物。
【請求項３５】
前記添加剤（Ａ）がポリサッカライドを含む、請求項３１に記載のセメント組成物。
【請求項３６】
前記ポリサッカライドが微生物ポリサッカライドを含む、請求項３５に記載のセメント組成物。
【請求項３７】
前記微生物ポリサッカライドがウェランガム、ジウタンガム、キサンタンガムおよびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項３６に記載のセメント組成物。
【請求項３８】
前記添加剤（Ａ）がセルロースポリマーを含む、請求項３１に記載のセメント組成物。
【請求項３９】
前記セルロースポリマーがセルロースエーテルを含む、請求項３８に記載のセメント組成物。
【請求項４０】
前記セルロースエーテルがヒドロキシアルキルセルロースポリマー、カルボキシアルキルセルロースポリマー、カルボキシアルキルセルロースポリマーの塩、カルボキシアルキルヒドロキシアルキルセルロースポリマー、ヒドロキシアルキルヒドロキシアルキルセルロースポリマー、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項３９に記載のセメント組成物。
【請求項４１】
前記添加剤（Ａ）が約５００，０００ｇ／モル以上の質量平均分子量を有するポリアクリル酸を含む、請求項３１に記載のセメント組成物。
【請求項４２】
前記添加剤（Ｂ）がアルキルアリールアルコキシレート、アルキルアルコキシレート、フッ素化界面活性剤、エチレンオキシド／プロピレンオキシドブロックおよびランダムコポリマー、部分的に加水分解されたポリビニルアルコール、完全に加水分解されたポリビニルアルコール、アルコキシル化アセチレンジオール、およびこれらの混合物の少なくとも１つを含む、請求項１９に記載のセメント組成物。
【請求項４３】
前記添加剤（Ｂ）が約１３，０００から約１２６，０００ｇ／モルの質量平均分子量を有する部分的に加水分解されたポリビニルアルコールまたは完全に加水分解されたポリビニルアルコールの少なくとも１つを含む、請求項４２に記載のセメント組成物。
【請求項４４】
部分的に加水分解されたポリビニルアルコールまたは完全に加水分解されたポリビニルアルコールの質量平均分子量が約１３，０００から約２４，０００ｇ／モルである、請求項４３に記載のセメント組成物。
【請求項４５】
前記アルコキシル化アセチレンジオールが約２０パーセントから約８５パーセントのエチレンオキシド含量を含むエトキシル化アセチレンジオールを含む、請求項４２に記載のセメント組成物。
【請求項４６】
エトキシル化アセチレンジオールが約６５パーセントから約８５パーセントのエチレンオキシド含量を含む、請求項４５に記載のセメント組成物。
【請求項４７】
セメント組成物を製造する方法であって、水硬性セメント、水、および前記セメント組成物用レオロジー改良添加剤を一緒に混合することを含み、前記レオロジー改良添加剤が添加剤（Ａ）および添加剤（Ｂ）を含み、前記添加剤（Ａ）が、（ｉ）セメント組成物において、前記セメント組成物にエネルギーが加えられることに反応して剪断薄化し、前記セメント質系にエネルギーが加えられないと粘度を回復でき、かつ前記添加剤（Ｂ）が、（ｉｉ）セメント組成物において単独で使用される場合、前記セメント組成物にエネルギーが加えられることに反応して剪断薄化しないが、添加剤（Ａ）と併用される場合、添加剤（Ａ）と相乗的に作用して、添加剤（Ａ）および（Ｂ）が添加される前記セメント組成物の降伏応力をさらに低下させ、これにより剪断条件下で前記セメント組成物の体積流量を改善する、セメント組成物を製造する方法。
【請求項４８】
さらに前記レオロジー改良添加剤が（ｉ）セメント組成物用分散剤および（ｉｉ）液体担体の少なくとも１つを含む、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
さらに骨材を前記セメント、水およびレオロジー改良添加剤と混合することを含む、請求項４７に記載の方法。
【請求項５０】
添加剤（Ａ）がジウタンガムを含み、添加剤（Ｂ）がポリビニルアルコールを含む、請求項１に記載の混和剤。
【請求項５１】
添加剤（Ｂ）が前記セメント質混合物の粘度を増加させない、請求項１に記載の混和剤。
【請求項５２】
添加剤（Ｂ）が前記セメント質混合物の粘度を増加させない、請求項１９に記載のセメント組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願はアメリカ特許法１１９（ｅ）条のもとで、２００６年１２月６日に出願された米国仮特許出願番号６０／８７３，１１０の出願日を主張する。
【０００２】
技術分野
開示されているのは、セメント組成物用混和剤、セメント組成物およびセメント組成物の製造法である。セメントおよび混和剤を含むセメント組成物は、振動および初期スランプにおける小さな変動による差異に対して改善された反応を示す。
【０００３】
技術背景
低スランプコンクリートまたはセメント質混合物は建築業界で様々な用途において用いられている。スリップ成形舗装が一例であり、この場合、固定形態を使用することなくコンクリートが所定の位置に押し出され、コンクリートが舗装機から出た後にその形状を維持しなければならない。一般に３インチ未満のスランプを有する低スランプ混合物がスリップ成形舗装用途に利用されてきた。その理由は、これらが、固結および押出後に形状を維持しつつ、混合物の配置についてあるレベルのワーカビリティーをもたらすからである。低スランプ混合物の他の用途例としては、インプレイス押出縁石および排水路用途または歩道用途が挙げられる。
【０００４】
これらの用途のそれぞれは、低スランプセメント質混合物の配置および固結の促進を振動エネルギーに依存する。振動が用いられると、混合物のペースト部分が液化して、その他の方法ではワーカビリティーが低い混合物のワーカビリティーが一時的に増加し、適切な固結を促進する。固結中、大きな空洞部分が除去され、続いて約１インチ以下の小さな空気の細孔が発生するためにコンクリートの初期沈降が起こる。
【０００５】
プロセスが進行するにつれ、大きな骨材粒子はそれ自体を再配向させてより最適な充填が起こる。適切な固結の結果、より均一で、空洞のない材料が得られ、設計された強度および耐久性が確実に得られる。不完全または不適切な固結では、コンクリート内部に大きな空洞または蜂の巣状の部分が残り、低い圧縮強度または曲げ強度、内部スチール補強に対する結合の低下、または凝結および硬化が起こった際に弱く多孔性の領域がもたらされる可能性がある。低スランプ混合物の低いワーカビリティーのために、適切かつ十分に混合物を固結するためには一般に高レベルの振動エネルギーが必要である。この高レベルの振動は、過剰振動による局所的材料分離または連行空気の損失につながり得る。
【０００６】
典型的なスリップ成形舗装機は、舗装機が路床に沿って移動する際に所定の場所でコンクリートのならし、固結および初期加工を行う。基本的実務は、余剰のコンクリートを舗装機械の前に堆積させ、ここで水平オーガーにより塗り広げ、舗装機械の側で十分なコンクリート厚さを確実にすることを含む。次いで、正しい高さで切り取り、一連のバイブレーター中に供給し、ここで固結させる。スラブの最終寸法の確立および仕上げは、舗装機の後部で水平および垂直型枠を通して混合物を押し出すことにより達成される。非常に低いスランプ（約１"）を有するコンクリート混合物が一般的に望ましい。それは、これらの混合物が押出後に角ばった端部を保持する傾向があるためである。しかし、これらの混合物は一貫して製造することが困難な場合がある。設計されたよりも低いスランプの原因となるバッチごとの変動は、コンクリートを適切に固結させるための適正な振動時間が確実に提供されるために製造を減速することができる。スランプが低すぎると舗装機の前の余剰のコンクリート上に舗装機を乗り上げさせる可能性もある。これにより機械の高さが変わり、その結果、現場コンクリートにくぼみや谷間が生じる。
【０００７】
産業において必要なものは、低スランプ混合物の振動に対する反応を改善し、初期スランプにおける小さな変動による差異を弱める、低スランプセメント質混合物用。添加剤である。振動に対する反応を改善することにより、低振動エネルギーで適切な固結が達成され、製造または押出速度が増大し、低スランプセメント質混合物の配置の一貫性が高くなる。振動レベルが低いと、過剰振動または連行空気細孔系の破壊が減少する。
【０００８】
要旨
本発明では、セメント組成物用レオロジー改良添加剤（ＲＭＡ）を提供し、このＲＭＡは、セメント組成物において、前記セメント質組成物にエネルギーが加えられることに反応して、剪断薄化し、前記セメント質系においてエネルギーが加えられないと粘度を回復できる添加剤（Ａ）、ならびにセメント組成物において単独で使用される場合、前記セメント組成物にエネルギーが加えられることに反応して剪断薄化しないが、添加剤（Ａ）と併用される場合、添加剤（Ａ）と相乗的に作用して、添加剤（Ａ）および（Ｂ）が添加される前記セメント組成物の降伏応力をさらに低下させ、これにより剪断条件下での前記セメント組成物の体積流量を改善する添加剤（Ｂ）を含む。
【０００９】
ある実施形態によると、セメント組成物用ＲＭＡは、セメント組成物において、前記セメント組成物にエネルギーが加えられることに反応して剪断薄化し、前記セメント質系にエネルギーが加えられないと粘度を回復できる添加剤（Ａ）、セメント組成物において単独で用いられる場合に前記セメント組成物にエネルギーが加えられることに反応して剪断薄化しないが、添加剤（Ａ）と併用される場合、添加剤（Ａ）と相乗的に作用して、添加剤（Ａ）および（Ｂ）が添加される前記セメント組成物の降伏応力をさらに低下させ、これにより剪断条件下で前記セメント組成物の体積流量を改善する添加剤（Ｂ）、ならびに前記セメント組成物用分散剤を含む。
【００１０】
さらなる実施形態によると、セメント組成物用ＲＭＡは、セメント組成物において、前記セメント組成物にエネルギーが加えられることに反応して剪断薄化し、前記セメント系にエネルギーが加えられないと粘度を回復できる添加剤（Ａ）、セメント組成物において単独で用いられる場合、前記セメント組成物にエネルギーが加えられることに反応して剪断薄化しないが、添加剤（Ａ）と併用される場合、添加剤（Ａ）と相乗的に作用して、添加剤（Ａ）および（Ｂ）が添加される前記セメント組成物の降伏応力をさらに低下させ、これにより剪断条件下で前記セメント組成物の体積流量を改善する添加剤（Ｂ）、ならびに液体担体を含む。
【００１１】
さらなる実施形態によると、セメント組成物用ＲＭＡは、セメント組成物において、前記セメント組成物にエネルギーが加えられることに反応して剪断薄化し、前記セメント質系にエネルギーが加えられないと粘度を回復できる添加剤（Ａ）、セメント組成物において単独で用いられる場合、前記セメント組成物にエネルギーが加えられることに反応して剪断薄化しないが、添加剤（Ａ）と併用される場合、添加剤（Ａ）と相乗的に作用して、添加剤（Ａ）および（Ｂ）が添加される前記セメント組成物の降伏応力をさらに低下させ、これにより剪断条件下で前記セメント組成物の体積流量を改善する添加剤（Ｂ）、前記セメント組成物用分散剤、ならびに液体担体を含む。
【００１２】
本発明では、水硬性セメント、水、およびレオロジー改良添加剤（ＲＭＡ）を含むセメント組成物も提供し、このＲＭＡは（ｉ）セメント組成物において、前記セメント組成物にエネルギーが加えられることに反応して剪断薄化し、前記セメント質系にエネルギーが加えられないと粘度を回復できる添加剤（Ａ）、（ｉｉ）セメント組成物において単独で用いられる場合、前記セメント組成物にエネルギーが加えられることに反応して剪断薄化しないが、添加剤（Ａ）と併用される場合、添加剤（Ａ）と相乗的に作用して、添加剤（Ａ）および（Ｂ）が添加される前記セメント組成物の降伏応力をさらに低下させ、これにより剪断条件下で前記セメント組成物の体積流量を改善する添加剤（Ｂ）を含む。
【００１３】
ある実施形態によると、セメント組成物は、水硬性セメント、水、ならびに（ｉ）セメント組成物において、前記セメント組成物にエネルギーが加えられることに反応して剪断薄化し、前記セメント質系にエネルギーが加えられないと粘度を回復できる添加剤（Ａ）、（ｉｉ）セメント組成物において単独で用いられる場合、前記セメント組成物にエネルギーが加えられることに反応して剪断薄化しないが、添加剤（Ａ）と併用される場合、添加剤（Ａ）と相乗的に作用して、添加剤（Ａ）および（Ｂ）が添加される前記セメント組成物の降伏応力をさらに低下させ、これにより剪断条件下で前記セメント組成物の体積流量を改善する添加剤（Ｂ）、ならびに（ｉｉｉ）前記セメント組成物用分散剤を含むＲＭＡを含む。
【００１４】
さらなる実施形態によると、セメント組成物は、水硬性セメント、水、ならびに（ｉ）セメント組成物において、前記セメント組成物にエネルギーが加えられることに反応して剪断薄化し、前記セメント質系にエネルギーが加えられないと粘度を回復できる添加剤（Ａ）、（ｉｉ）セメント組成物において単独で用いられる場合、前記セメント組成物にエネルギーが加えられることに反応して剪断薄化しないが、添加剤（Ａ）と併用される場合、添加剤（Ａ）と相乗的に作用して、添加剤（Ａ）および（Ｂ）が添加される前記セメント組成物の降伏応力をさらに低下させ、これにより剪断条件下で前記セメント組成物の体積流量を改善する添加剤（Ｂ）、ならびに（ｉｉｉ）液体担体を含むＲＭＡを含む。
【００１５】
さらなる実施形態によると、セメント組成物は、水硬性セメント、水、ならびに（ｉ）セメント組成物において、前記セメント組成物にエネルギーが加えられることに反応して剪断薄化し、前記セメント質系にエネルギーが加えられないと粘度を回復できる添加剤（Ａ）、（ｉｉ）セメント組成物において単独で用いられる場合、前記セメント組成物にエネルギーが加えられることに反応して剪断薄化しないが、添加剤（Ａ）と併用される場合、添加剤（Ａ）と相乗的に作用して、添加剤（Ａ）および（Ｂ）が添加される前記セメント組成物の降伏応力をさらに低下させ、これにより剪断条件下で前記セメント組成物の体積流量を改善する添加剤（Ｂ）、(ｉｉｉ)前記セメント組成物用分散剤、ならびに（ｉｖ）液体担体を含むＲＭＡを含む。
【００１６】
水硬性セメント、水、および前記セメント組成物用レオロジー改良添加剤を一緒に混合することを含むセメント組成物の製造法をさらに提供し、ここで前記レオロジー改良添加剤は（ｉ）セメント組成物において、前記セメント組成物にエネルギーが加えられることに反応して剪断薄化し、前記セメント質系にエネルギーが加えられないと粘度を回復できる添加剤（Ａ）、（ｉｉ）セメント組成物において単独で用いられる場合、前記セメント組成物にエネルギーが加えられることに反応して剪断薄化しないが、添加剤（Ａ）と併用される場合、添加剤（Ａ）と相乗的に作用して、添加剤（Ａ）および（Ｂ）が添加される前記セメント組成物の降伏応力をさらに低下させ、これにより剪断条件下で前記セメント組成物の体積流量を改善する添加剤（Ｂ）を含む。
【００１７】
ある実施形態によると、セメント組成物の製造法は、水硬性セメント、水、および前記セメント組成物用レオロジー改良添加剤を一緒に混合することを含み、ここで前記レオロジー改良添加剤は（ｉ）セメント組成物において、前記セメント組成物にエネルギーが加えられることに反応して剪断薄化し、前記セメント質系にエネルギーが加えられないと粘度を回復できる添加剤（Ａ）、（ｉｉ）セメント組成物において単独で用いられる場合、前記セメント組成物にエネルギーが加えられることに反応して剪断薄化しないが、添加剤（Ａ）と併用される場合、添加剤（Ａ）と相乗的に作用して、添加剤（Ａ）および（Ｂ）が添加される前記セメント組成物の降伏応力をさらに低下させ、これにより剪断条件下で前記セメント組成物の体積流量を改善する添加剤（Ｂ）、ならびに（ｉｉｉ）前記セメント組成物用分散剤を含む。
【００１８】
さらなる実施形態によると、セメント組成物の製造法は、水硬性セメント、水、および前記セメント組成物用レオロジー改良添加剤を一緒に混合することを含み、ここで前記レオロジー改良添加剤は（ｉ）セメント組成物において、前記セメント組成物にエネルギーが加えられることに反応して剪断薄化し、前記セメント質系にエネルギーが加えられないと粘度を回復できる添加剤（Ａ）、（ｉｉ）セメント組成物において単独で用いられる場合、前記セメント組成物にエネルギーが加えられることに反応して剪断薄化しないが、添加剤（Ａ）と併用される場合、添加剤（Ａ）と相乗的に作用して、添加剤（Ａ）および（Ｂ）が添加される前記セメント組成物の降伏応力をさらに低下させ、これにより剪断条件下で前記セメント組成物の体積流量を改善する添加剤（Ｂ）、ならびに（ｉｉｉ）液体担体を含む。
【００１９】
さらなる実施形態によると、セメント組成物の製造法は、水硬性セメント、水、および前記セメント組成物用レオロジー改良添加剤を一緒に混合することを含み、ここで前記レオロジー改良添加剤は（ｉ）セメント組成物において、前記セメント組成物にエネルギーが加えられることに反応して剪断薄化し、前記セメント質系にエネルギーが加えられないと粘度を回復できる添加剤（Ａ）、（ｉｉ）セメント組成物において単独で用いられる場合、前記セメント組成物にエネルギーが加えられることに反応して剪断薄化しないが、添加剤（Ａ）と併用される場合、添加剤（Ａ）と相乗的に作用して、添加剤（Ａ）および（Ｂ）が添加される前記セメント組成物の降伏応力をさらに低下させ、これにより剪断条件下で前記セメント組成物の体積流量を改善する添加剤（Ｂ）、（ｉｉｉ）前記セメント組成物用分散剤、ならびに（ｉｖ）液体担体を含む。
【００２０】
詳細な説明
組成物に加えられる振動エネルギーに対する組成物の反応を改善し、組成物の初期スランプにおける小さな変動による差を最小限に抑えるために、セメント組成物とともに使用される混和剤を提供する。
【００２１】
セメント組成物用レオロジー改良添加剤（ＲＭＡ）は添加剤（Ａ）、添加剤（Ｂ）、場合によりセメント組成物用分散剤、ならびに場合により液体担体を含む。添加剤（Ａ）は、セメント組成物においてセメント組成物にエネルギーが加えられることに反応して剪断薄化し、その結果組成物の粘度が減少し、セメント組成物にエネルギーが加えられないと粘度を回復できる薬剤を含む。添加剤（Ｂ）は、セメント組成物において単独で使用される場合にセメント組成物にエネルギーが加えられることに反応して典型的には剪断薄化しない薬剤を含むが、添加剤（Ｂ）が添加剤（Ａ）と組み合わせて使用される場合、添加剤（Ａ）および（Ｂ）を含むＲＭＡが添加されるセメント組成物の降伏応力をさらに低下させる働きをする相乗的ＲＭＡが提供される。特定の理論にとらわれずに、ＲＭＡによりセメント組成物に提供される添加剤（Ｂ）の種類、分子量、もしくは量のいずれか、またはこれらの３つのパラメータの組み合わせは、セメント組成物の降伏応力をさらに低下させ、セメント組成物の粘度を増加させないようなものである。この相乗的ＲＭＡはこれにより剪断条件下でセメント組成物の体積流量を改善する。ＲＭＡは少量のある添加剤（Ａ）の添加剤（Ｂ）との併用を想定する。
【００２２】
添加剤Ａタイプの物質は場合によりセメント組成物において混合物の粘度を増加させるために使用される。しかし、量が増加するにつれ、混合物のワーカビリティー、スランプまたは流量が関連して減少する可能性があり、これにより追加の水または減水混和剤をセメント組成物に添加して、ワーカビリティーを回復する必要がある。目標のスランプまたはワーカビリティーを達成するために必要な追加の水は、混合物の圧縮強さおよび耐久性を低下させ得る。さらに、増加した減水剤は凝結時間の変化、例えば遅延の原因となり得るか、または少なくとも経済的不利益をもたらし得る。ＲＭＡにおける添加剤組み合わせによりもたらされる相乗効果は、所定量の添加剤Ａに関して同じかまたは改善された有効性をもたらすが、ワーカビリティーを維持するために水または減水混和剤を追加する必要性があるという不利益はない。
【００２３】
ＲＭＡの添加剤（Ａ）は、溶液中の高粘度形成を可能にし、アルカリ性ｐＨ分解に対して耐性である物質を含み得る。好適な添加剤（Ａ）の例示的であるが非限定的な例としては、ポリアルキレンオキシド、ポリサッカライド、セルロースポリマー、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、およびこれらの混合物が挙げられる。
【００２４】
ある実施形態によると、添加剤（Ａ）は少なくとも１つのポリアルキレンオキシドを含む。制限なく、好適なポリアルキレンオキシドはポリエチレンオキシドを包含する。約１００００００〜約４００００００ｇ／モルの範囲の分子量を有する高分子量ポリエチレンオキシドを混和剤組成物において用いることができる。
【００２５】
他の実施形態において、添加剤（Ａ）は少なくとも１つのポリサッカライドを含み得る。制限なく、好適なポリサッカライドは微生物ポリサッカライドを包含する。好適な微生物ポリサッカライドの具体例としては、ウェランガム、ジウタンガム、キサンタンガムおよびこれらの混合物が挙げられる。
【００２６】
他の実施形態によると、添加剤（Ａ）は少なくとも１つのセルロースポリマー、例えばセルロースエーテルを含み得る。好適なセルロースエーテルは、ヒドロキシアルキルセルロース、カルボキシアルキルセルロースの塩、カルボキシアルキルヒドロキシアルキルセルロース、ヒドロキシアルキルヒドロキシアルキルセルロース、およびこれらの混合物を含む。ある実施形態において、セルロースエーテルは、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、カルボキシメチルヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシメチルヒドロキシプロピルセルロース、およびこれらの混合物を含み得る。
【００２７】
他の実施形態によると、セメント組成物用混和剤中に含まれる添加剤（Ａ）は少なくとも１つのポリアクリル酸を含む。ポリアクリル酸が混和剤組成物中の添加剤（Ａ）として使用される場合、ポリアクリル酸は約５００，０００ｇ／モル以上の分子量を有し得る。
【００２８】
さらに別の実施形態において、添加剤（Ａ）は少なくとも１つのポリアクリルアミドを含む。制限なく、セメント組成物用ＲＭＡ中に添加剤（Ａ）として含めることができる好適なポリアクリルアミドはＶ−ＳＴＡＢ１／００２の商標名で商業的に入手可能である。
【００２９】
特定の理論に拘束されることを意図しないが、添加剤（Ａ）および添加剤（Ｂ）の相乗的に組み合わせにより、セメント組成物において移動する固体の表面特性を変更するか、またはかかる固体間の流体の特性を変更するセメント組成物用ＲＭＡが得られると考えられる。
【００３０】
制限なく、添加剤（Ｂ）は、アルキルアリールアルコキシレート、アルキルアルコキシレート、ハロゲン化界面活性剤，エチレンオキシド／プロピレンオキシドブロックおよびランダムコポリマー、部分的に加水分解されたポリビニルアルコール、完全に加水分解されたポリビニルアルコール、アルコキシル化アセチレンジオール、ならびにこれらの混合物の少なくとも１つを含み得る。
【００３１】
ある実施形態によると、添加剤（Ｂ）は少なくとも１つのアルキルアリールアルコキシレート、例えば約２〜約７０モルのエチレンオキシドを含むノニルフェノールエトキシレートを含み得る。
【００３２】
ある実施形態によると、添加剤（Ｂ）は少なくとも１つのアルキルアルコキシレート、例えば約２〜約４１モルのエチレンオキシドを含むアルコールエトキシレートを含み得る。
【００３３】
ある実施形態によると、添加剤（Ｂ）は少なくとも１つのハロゲン化界面活性剤を含む。制限なく、ハロゲン化界面活性剤は、フッ素化界面活性剤から選択することができる。セメント組成物用ＲＭＡ中に添加剤（Ｂ）として含めることができるフッ素化界面活性剤の好適であるが非限定的な例は、ＦＳ−９０９０の商標名でＣｈｅｍｇｕａｒｄ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  ａｎｄ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔから商業的に入手可能なフッ素化界面活性剤を含む。
【００３４】
ある実施形態によると、添加剤（Ｂ）は、少なくとも１つのエチレンオキシド／プロピレンオキシドブロックコポリマー、例えば商標ＰＬＵＲＯＮＩＣ、ＰＬＵＲＯＮＩＣ  Ｒ、ＴＥＴＲＯＮＩＣおよびＴＥＴＲＯＮＩＣ  Ｒで商業的に入手可能なもの、またはエチレンオキシド／プロピレンオキシドランダムコポリマー、例えばＪＥＦＦＯＸの商標でＨｕｎｔｓｍａｎ  から商業的に入手可能なものを含み得る。
【００３５】
ある実施形態によると、添加剤（Ｂ）は、約１３，０００〜約１２６，０００ｇ／モルの分子量を有する部分的に加水分解されたポリビニルアルコールまたは完全に加水分解されたポリビニルアルコールの少なくとも１つを含む。好適なポリビニルアルコールは約１３，０００〜約２４，０００ｇ／モルの分子量も有し得る。
【００３６】
他の実施形態によると、添加剤（Ｂ）は約２０パーセント〜約８５パーセントのアルキレンオキシド含量を有する少なくとも１つのアルコキシル化アセチレンジオールを含む。エトキシル化アセチレンジオールをはじめとする好適なアルコキシル化アセチレンジオールは約６５パーセント〜約８５パーセントのエチレンオキシド含量も有し得る。エトキシル化アセチレンジオールは約２０、４０、６５、８５質量パーセントのエチレンオキシド含量を有し得る。
【００３７】
ＲＭＡ中に存在する添加剤（Ａ）の添加剤（Ｂ）に対する比は、一般に活性物質基準で約１：１〜約１：１５質量部の範囲にある。ある実施形態によると、混和剤中に存在する添加剤（Ａ）の添加剤（Ｂ）に対する比は、活性物質基準で約１：２〜約１：１１質量部の範囲である。
【００３８】
セメント組成物も提供する。セメント組成物はセメント、水、およびレオロジー改良添加剤（ＲＭＡ）を含む。ＲＭＡは添加剤（Ａ）および添加剤（Ｂ）の相乗的組み合わせを含む。添加剤（Ａ）はセメント組成物においてこのセメント組成物にエネルギーが加えられることに典型的には反応して剪断薄化し、その結果、組成物の粘度が減少し、セメント質系にエネルギーが加えられないと粘度を回復できる薬剤を含む。添加剤（Ｂ）は、セメント組成物において単独で使用される場合に、このセメント組成物にエネルギーが加えられることに反応して剪断薄化しない薬剤を含むが、添加剤（Ｂ）が添加剤（Ａ）と組み合わせて使用される場合、添加剤（Ａ）および（Ｂ）を含むＲＭＡが添加されるセメント組成物の降伏応力をさらに低下させる働きをする相乗的ＲＭＡが提供される。ある実施形態によると、セメント組成物中に含まれるＲＭＡは、セメント組成物用分散剤および／または液体担体も含み得る。
【００３９】
本明細書において用いられるように、セメントという用語は水硬性セメントをさす。水硬性セメントは、水の存在下で凝結し、硬化する物質である。水硬性セメントの好適な非限定的例としては、ポートランドセメント、メーソンリーセメント、アルミナセメント、耐火セメント、マグネシアセメント、例えばリン酸マグネシウムセメント、リン酸マグネシウムカリウムセメント、アルミン酸カルシウムセメント、スルホアルミン酸カルシウムセメント、硫酸カルシウム半水セメント、油井セメント、高炉スラグ微粉末、天然セメント、水硬性消石灰、およびこれらの混合物が挙げられる。ポートランドセメントは、商業的に用いられる場合、水硬性ケイ酸カルシウム、アルミン酸カルシウム、およびフェロアルミン酸カルシウムを含むクリンカーを、相互粉砕して添加される硫酸カルシウムの１以上の形態とともに粉砕することにより製造される水硬性セメントを意味する。ＡＳＴＭ  Ｃ１５０のポートランドセメントはＩ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、またはＶ型に分類される。
【００４０】
セメント組成物は、凝結促進剤、凝結遅延剤、空気連行剤、脱気剤、腐食防止剤、顔料、湿潤剤、他の水溶性ポリマー、撥水剤、繊維、防湿混和剤、気体発生剤、浸透率低下剤、ポンピング助剤、抗真菌混和剤、殺菌混和剤、殺虫混和剤、微粉化無機質混和剤、アルカリ反応性抑制剤、結合混和剤、強度強化剤、収縮低減剤、骨材、ポゾラン、およびこれらの混合物をはじめとする任意のセメント混和剤または添加剤も包含する。
【００４１】
セメント質系に対する改善は、レオロジー改良添加剤単独または産業界で既知の典型的な分散剤、例えばリグノスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩、ポリカルボン酸塩、ポリアスパラギン酸塩、またはオリゴマー分散剤と組み合わせて用いることにより得ることができる。ＲＭＡ、またはセメント組成物は１種のセメント分散剤または１種以上のセメント分散剤の組み合わせを含み得ることを注目すべきである。
【００４２】
本明細書全体にわたって用いられる分散剤と言う用語は、とりわけポリカルボキシレート分散剤（ポリエーテル単位を含むか、または含まない）を包含する。分散剤という用語は、可塑剤、減水剤、高性能減水剤、流動化剤、凝集防止剤、またはセメント組成物の流動化剤としても機能する化学物質、例えばリグノスルホネート（リグノスルホン酸カルシウム、リグノスルホン酸ナトリウムなど）、スルホン化ナフタレンスルホネート縮合物の塩、スルホン化メラミンスルホネート縮合物の塩、ベータナフタレンスルホネート、スルホン化メラミンホルムアルデヒド縮合物、ナフタレンスルホネートホルムアルデヒド縮合樹脂、例えば、ＬＯＭＡＲ  Ｄ（登録商標）分散剤（Ｃｏｇｎｉｓ  Ｉｎｃ．、米国オハイオ州シンシナティ）、ポリアスパルテート、オリゴマー分散剤、セメントの分散剤または減水剤または流動化剤として機能する他の化学物質、およびこれらの混合物を包含することも意味する。
【００４３】
本明細書全体にわたって用いられるポリカルボキシレート分散剤という用語は、ペンダント側鎖を有する炭素骨格を有するポリマーで、側鎖の少なくとも一部がカルボキシル基またはエーテル基を介して骨格に結合しているものを意味する。ポリカルボキシレート分散剤の例は、参考として本明細書で援用される、１９９９年８月６日に出願された米国番号０９／３６９，５６２、１９９９年８月１１日に出願された米国番号０９／３７１，６２７、１９９８年１２月１６日に出願された米国番号０９／２１２，６５２、欧州特許出願公開ＥＰ７５３４８８、米国特許第５，１５８，９９６号、米国特許第６，００８，２７５号、米国特許第６，１３６，９５０、２０００年６月９日に出願された米国番号０９／５９２，２３１、米国特許第５，６０９，６８１号、米国特許第５，４９４，５１６号；米国特許第５，６７４，９２９号、米国特許第５，６６０，６２６号、米国特許第５，６６８，１９５号、米国特許第５，６６１，２０６号、米国特許第５，３５８，５６６号、米国特許第５，１６２，４０２号、米国特許第５，７９８，４２５号、米国特許第５，６１２，３９６号、米国特許第６，０６３，１８４号、および米国特許第５，９１２，２８４号、米国特許第５，８４０，１１４号、米国特許第５，７５３，７４４号、米国特許第５，７２８，２０７号、米国特許第５，７２５，６５７号、米国特許第５，７０３，１７４号、米国特許第５，６６５，１５８号、米国特許第５，６４３，９７８号、米国特許第５，６３３，２９８号、米国特許第５，５８３，１８３号、および米国特許第５，３９３，３４３号において見出すことができる。
【００４４】
水不溶性消泡剤および水不溶性消泡剤を可溶化させる可溶化剤と併用されるポリカルボキシレート分散剤は式ａ）〜ｊ）の分散剤の少なくとも１つであってよい：
ａ）式（Ｉ）：
【化１】
2010511585.tif 000002
［式（Ｉ）中、
Ｘは水素、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、アンモニウムイオン、またはアミンの少なくとも１つである；
Ｒは少なくとも１つのＣ1〜Ｃ6アルキル（エン）エーテルもしくはこれらの混合物またはＣ1〜Ｃ6アルキル（エン）イミンもしくはこれらの混合物である；
Ｑは酸素、ＮＨ、または硫黄の少なくとも１つである；
ｐは１から約５００の数であり、その結果、直線上側鎖または分岐側鎖の少なくとも１つが得られる；
Ｒ1は、水素、Ｃ1〜Ｃ20炭化水素、または−ＯＨ、−ＣＯＯＨ、−ＣＯＯＨのエステルもしくはアミド誘導体、スルホン酸、スルホン酸のエステルもしくはアミド誘導体、アミン、またはエポキシの少なくとも１つを含む官能化炭化水素の少なくとも１つである；
Ｙは、水素、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、アンモニウムイオン、アミン、疎水性炭化水素または消泡剤として機能するポリアルキレンオキシド部分の少なくとも１つである；
ｍ、ｍ’、ｍ"、ｎ、ｎ’、およびｎ"はそれぞれ独立して０または１から約２０の間の整数である；
Ｚは、ｉ）少なくとも１つのアミンおよび１つの酸基、ｉｉ）二無水物、ジアルデヒド、および二酸塩化物からなる群から選択される骨格中に組み入れることができる２つの官能基、またはｉｉｉ）イミド残基の少なくとも１つを含む部分であり；
ここでａ、ｂ、ｃ、およびｄは各単位のモル分率を反映し、ここでａ、ｂ、ｃ、およびｄの合計は１に等しく、ａ、ｂ、ｃ、およびｄはそれぞれ０以上で１未満の値であり、ａ、ｂ、ｃ、およびｄの少なくとも２つは０より大きい］の分散剤；
ｂ）式（ＩＩ）：
【化２】
2010511585.tif 000003
［式（ＩＩ）中：
ＡはＣＯＯＭであるか、または場合により「ｙ」構造において、Ａ基が結合している炭素原子間にＡ基の代わりに酸無水物基（−ＣＯ−Ｏ−ＣＯ−）が形成されて、無水物を形成する；
ＢはＣＯＯＭである
Ｍは水素、遷移金属カチオン、疎水性ポリアルキレングリコールもしくはポリシロキサンの残基、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、第一鉄イオン、アルミニウムイオン、（アルカノール）アンモニウムイオン、または（アルキル）アンモニウムイオンである；
ＲはＣ2-6アルキレンラジカルである；
Ｒ1はＣ1-20アルキル、Ｃ6-9シクロアルキル、またはフェニル基である；
ｘ、ｙ、およびｚは０．０１から１００の数である；
ｍは１から５００の数である；そして
ｎは１０から１００の数である］の分散剤；
ｃ）ｉ）式ＲＯ（ＡＯ）mＨ［式中、ＲはＣ1〜Ｃ20アルキル基であり、ＡはＣ2-4アルキレン基であり、ｍは２〜１６の整数である］の化合物との無水マレイン酸半エステル、および
ｉｉ）式ＣＨ2＝ＣＨＣＨ2−（ＯＡ）nＯＲ［式中、ｎは１〜９０の整数であり、ＲはＣ1-20アルキル基である］を有するモノマー；
のコポリマーの形態を有する、少なくとも１つのポリマーまたはその塩を含む分散剤；ならびに
ｄ）次の一般式（１）：
【化３】
2010511585.tif 000004
［式中、Ｒ1は水素原子またはメチル基を表し、Ｒ2Ｏは２〜４個の炭素原子を有するオキシアルキレン基の１種または２種以上の混合物を表し（ただし、２種以上の混合物をブロックの形態またはランダム形のいずれかで添加できるとする）、Ｒ3は水素原子または１〜５個の炭素原子を有するアルキル基を表し、ｍはオキシアルキレン基の平均付加モル数を示す値であり、１〜５００の範囲の整数である］により表される（アルコキシ）ポリアルキレングリコールモノ（メタ）アクリルエステルモノマー（ａ）５〜９８質量％、前記一般式（２）（式中、Ｒ4およびＲ5はそれぞれ独立して水素原子またはメチル基であり、Ｍ1は水素原子、一価金属原子、二価金属原子、アンモニウム基、または有機アミン基を表す）により表される（メタ）アクリル酸モノマー（ｂ）９５〜２質量％、ならびにこれらのモノマーと共重合可能な他のモノマー（ｃ）０〜５０質量％を共重合することにより得られる分散剤（ただし、（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）の合計量は１００質量％であるとする）；
ｅ）オリゴアルキレングリコール、ポリアルコール、ポリオキシアルキレンアミン、およびポリアルキレングリコールからなる群から選択される少なくとも１種由来の側鎖を有するポリカルボン酸またはその塩であるグラフトポリマー；
ｆ）式（ＩＩＩ）：
【化４】
2010511585.tif 000005
［式（ＩＩＩ）中：
Ｄは構造ｄ１、構造ｄ２、およびこれらの混合物からなる群から選択される少なくとも１つの成分を含む；
ＸはＨ、ＣＨ3、Ｃ2〜Ｃ6アルキル、フェニル、ｐ−メチルフェニル、またはスルホン化フェニルの少なくとも１つを含む；
ＹはＨまたは−ＣＯＯＭの少なくとも１つを含む；
ＲはＨまたはＣＨ3の少なくとも１つを含む；
ＺはＨ、−ＳＯ3Ｍ、−ＰＯ3Ｍ、−ＣＯＯＭ、−Ｏ（ＣＨ2）nＯＲ3（式中、ｎ＝２〜６）、−ＣＯＯＲ3、または−（ＣＨ2）nＯＲ3（式中、ｎ＝０〜６）、−ＣＯＮＨＲ3、−ＣＯＮＨＣ（ＣＨ3）2ＣＨ2ＳＯ3Ｍ、−ＣＯＯ（ＣＨＲ4）nＯＨ（式中、ｎ＝２〜６）、または−Ｏ（ＣＨ2）nＯＲ4（式中、ｎ＝２〜６）の少なくとも１つを含む；
Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ5はそれぞれ独立して、オキシエチレン単位およびオキシプロピレン単位の−（ＣＨＲＣＨ2Ｏ）mＲ4ポリマーまたはランダムコポリマー（ここで、ｍ＝１０〜５００であり、ポリマーまたはランダムコポリマー中のオキシエチレンの量は約６０％〜１００％であり、ポリマーまたはランダムコポリマー中のオキシプロピレン単位の量は０％〜約４０％である）である；
Ｒ4はＨ、メチル、Ｃ2〜約Ｃ6アルキル、または約Ｃ6〜約Ｃ10アリールの少なくとも１つを含む；
ＭはＨ、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム、アミン、トリエタノールアミン、メチル、またはＣ2〜約Ｃ6アルキルの少なくとも１つを含む；
ａ＝０〜約０．８；
ｂ＝約０．２〜約１．０；
ｃ＝０〜約０．５；
ｄ＝０〜約０．５；
ここで、ａ、ｂ、ｃ、およびｄは各単位のモル分率を表し、ａ、ｂ、ｃ、およびｄの合計は１．０である；
ここで各ａ、ｂ、ｃおよびｄ単位は独立して同じ分散剤構造における１成分または２以上の異なる成分を表し得る］の分散剤；
ｇ）式（ＩＶ）：
【化５】
2010511585.tif 000006
［式（ＩＶ）において：
「ｂ」構造はカルボン酸モノマー、エチレン性不飽和モノマー、または無水マレイン酸の１つであり、ここではＹ基およびＺ基がそれぞれ結合する炭素原子間でＹ基およびＺ基の代わりに酸無水物基（−ＣＯ−Ｏ−ＣＯ−）が形成され、「ｂ」構造はペンダントエステル結合を有する少なくとも１つの部分およびペンダントアミド結合を有する少なくとも１つの部分を含まなければならない；
ＸはＨ、ＣＨ3、Ｃ2〜Ｃ6アルキル、フェニル、ｐ−メチルフェニル、ｐ−エチルフェニル、カルボキシル化フェニル、またはスルホン化フェニルの少なくとも１つを含む；
ＹはＨ、−ＣＯＯＭ、−ＣＯＯＨ、またはＷの少なくとも１つを含む；
Ｗは式Ｒ5Ｏ−（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）s−（ＣＨ2Ｃ（ＣＨ３）ＨＯ）t（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）u（式中、ｓ、ｔ、およびｕは０〜２００の整数である。ただしｔ＞（ｓ＋ｕ）である）により表される疎水性消胞剤の少なくとも１つを含む（ここで、疎水性消胞剤の合計量はポリカルボキシレート分散剤の約１０質量％未満の量で存在する）；
ＺはＨ、−ＣＯＯＭ、−Ｏ（ＣＨ2）nＯＲ3（式中、ｎ＝２〜６）、−ＣＯＯＲ3、−（ＣＨ2）nＯＲ3（式中、ｎ＝０〜６）、または−ＣＯＮＨＲ3の少なくとも１つを含む；
Ｒ1はＨ、またはＣＨ3の少なくとも１つを含む；
Ｒ2、Ｒ3はそれぞれ独立して−（ＣＨ（Ｒ1）ＣＨ2Ｏ）mＲ4（式中、ｍ＝１０〜５０）の一般式オキシエチレン単位およびオキシプロピレン単位のポリマーまたはランダムコポリマーであり、ここでポリマーまたはランダムコポリマー中のオキシエチレンの量は約６０％から１００％であり、ポリマーまたはランダムコポリマー中のオキシプロピレン単位の量は０％〜約４０％である；
Ｒ4はＨ、メチル、またはＣ2〜Ｃ8アルキルの少なくとも１つを含む；
Ｒ5は−Ｃ1〜Ｃ18アルキルまたはＣ6〜Ｃ18アルキルアリールの少なくとも１つを含む；
Ｍはアルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニア、アミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モルホリン、イミダゾールの少なくとも１つを含む；
ａ＝０．０１〜０．８；
ｂ＝０．２〜０．９９；
ｃ＝０から０．５；
ここでａ、ｂ、ｃは各単位のモル分立を表し、ａ、ｂ、およびｃの合計は１である；
各ａ、ｂ、およびｃ単位は独立して同じ分散剤構造における１成分または２以上の異なる成分を表し得る］の分散剤；
ｈ）次のモノマー単位およびモノマー単位数を有する遊離酸または塩形態の次式（Ｖ）：
次式（Ｖ）：
【化６】
2010511585.tif 000007
［式中、Ａは部分（ｉ）または（ｉｉ）から選択される
（ｉ）−ＣＲ1Ｒ2−ＣＲ3Ｒ4−
（ｉｉ）
【化７】
2010511585.tif 000008
［式中、Ｒ1およびＲ3は置換ベンゼン、Ｃ1-8アルキル、Ｃ2-8アルケニル、Ｃ2-8アルキルカルボニル、Ｃ1-8アルコキシ、カルボキシル、水素、および環から選択され、Ｒ2およびＲ4は水素およびＣ1-4アルキルからなる群から選択され、ここでＲ1およびＲ3はＲ2および／またはＲ4がＣ1-4アルキルである場合にＲ2および／またはＲ4と一緒になって環を形成できる；
Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、およびＲ10はそれぞれ水素、Ｃ1-6アルキル、およびＣ2-8炭化水素鎖からなる群から選択され、ここでＲ1およびＲ3はＲ7および／またはＲ8、Ｒ9、およびＲ10と一緒になって、これらが結合している炭素原子と一緒になったＣ2-8炭化水素鎖を形成し、この炭化水素鎖は場合により少なくとも１個のアニオン性基を有し、ここでこの少なくとも１個のアニオン性基は場合によりスルホン基である；
Ｍは水素、および疎水性ポリアルキレングリコールまたはポリシロキサンの残基からなる群から選択される。ただしＡが（ｉｉ）であり、Ｍが疎水性ポリアルキレングリコールの残基である場合、Ｍは−（Ｒ5Ｏ）mＲ6基と異ならなければならない
Ｒ5はＣ2-8アルキレンラジカルである；
Ｒ6はＣ1-20アルキル、Ｃ6-9シクロアルキルおよびフェニルからなる群から選択される；
ｘおよびｚは１〜１００の数である；
ｙは０〜１００である；
ｍは２〜１０００である；
ｘの（ｙ＋ｚ）に対する比は１：１０〜１０：１であり、ｙ：ｚの比は５：１〜１：１００である］に対応するランダムコポリマー；
ｉ）ｉ）式３ａまたは３ｂ：
【化８】
2010511585.tif 000009
［式中、Ｍは水素原子、一価または二価金属カチオン、アンモニウムイオンまたは有機アミン残基であり、ａは１であるか、またはＭが二価金属カチオンである場合、ａは１／２である；
式中、Ｘは−ＯＭa、−Ｏ−（ＣmＨ2mＯ）n−Ｒ1（式中、Ｒ1は水素原子、１〜２０個の炭素原子を含む脂肪族炭化水素ラジカル、５〜８個の炭素原子もしくは場合によりヒドロキシルを含む脂環式炭化水素ラジカル、カルボキシル、Ｃ1-14アルキル、または６〜１４個の炭素原子を含むスルホン置換アリールラジカルであり、ｍは独立して２〜４であり、ｎは０〜５００である）、−ＮＨＲ2、−Ｎ（Ｒ2）2あるいはこれらの混合物（ここで、Ｒ2＝Ｒ1、または−ＣＯ−ＮＨ2である）；
Ｙは酸素原子または−ＮＲ2である］の少なくとも１つの成分、０〜９０モル％；
ｉｉ）一般式４：
【化９】
2010511585.tif 000010
［式中Ｒ3は水素原子または１〜５個の炭素原子を含む脂肪族炭化水素ラジカルであり、ｐは０〜３であり、Ｒ1は水素、１〜２０個の炭素原子を含む脂肪族炭化水素ラジカル、５〜８個の炭素原子もしくは場合によりヒドロキシルを含む脂環式炭化水素ラジカル、カルボキシル、Ｃ1-14アルキル、または６〜１４個の炭素原子を含むスルホン置換アリールラジカルであり、ｍは独立して２〜４であり、ｎは０〜５００であり、ｑは０〜６である］の成分、１〜８９モル％；および
ｉｉｉ）式５ａまたは５ｂ：
【化１０】
2010511585.tif 000011
［式中、Ｓは水素原子または−ＣＯＯＭaまたは−ＣＯＯＲ5であり、ＴはＣＯＯＲ5、−Ｗ−Ｒ7、−ＣＯ−［−ＮＨ−（ＣＨ2）3）−］s−Ｗ−Ｒ7、−ＣＯ−Ｏ−（ＣＨ2）z−Ｗ−Ｒ7、一般式：
【化１１】
2010511585.tif 000012
のラジカルまたは−（ＣＨ2）z−Ｖ−（ＣＨ2）z−ＣＨ＝ＣＨ−Ｒ1であるか、またはＳが−ＣＯＯＲ5または−ＣＯＯＭaである場合、Ｕ１は−ＣＯ−ＮＨＭ−、−Ｏ−または−ＣＨ2Ｏであり、Ｕ2は−ＮＨ−ＣＯ−、−Ｏ−または−ＯＣＨ2であり、Ｖは−Ｏ−ＣＯ−Ｃ6Ｈ4−ＣＯ−Ｏ−または−Ｗ−であり、Ｗは
【化１２】
2010511585.tif 000013
であり、
Ｒ4は水素原子またはメチルラジカルであり、Ｒ5は３〜２０個の炭素原子を含む脂肪族炭化水素ラジカル、５〜８個の炭素原子を含む脂環式炭化水素ラジカルまたは６〜１４個の炭素原子を含むアリールラジカルであり、Ｒ6＝Ｒ1または
【化１３】
2010511585.tif 000014
Ｒ7＝Ｒ1または
【化１４】
2010511585.tif 000015
であり、
ｐは０〜３であり、ｍは独立して２〜４であり、ｎは０〜５００であり、ｑは０〜６であり、ｒは２〜１００であり、ｓは１または２であり、ｘは１〜１５０であり、ｙは０〜１５であり、ｚは０〜４である］の少なくとも１つの成分、０〜１０モル％；
ｉｖ）式６ａ、６ｂ、または６ｃ：
【化１５】
2010511585.tif 000016
［式中、Ｍは水素原子、一価または二価金属カチオン、アンモニウムイオンまたは有機アミン残基であり、ａは１であるか、またはＭが二価金属カチオンである場合、ａは１／２である；
ここで、Ｘは−ＯＭa、−Ｏ−（ＣmＨ2mＯ）−Ｒ1（式中、Ｒ1は水素原子、１〜２０個の炭素原子を含む脂肪族炭化水素ラジカル、５〜８個の炭素原子または場合によりヒドロキシルを含む脂環式炭化水素ラジカル、カルボキシル、Ｃ1-14アルキル、または６〜１４個の炭素原子を含むスルホン置換アリールラジカルであり、
ｍは独立して２〜４であり、ｎは０から５００である）、−ＮＨ−（ＣmＨ2mＯ）n−Ｒ1、
−ＮＨＲ2、−Ｎ（Ｒ2）2またはこれらの混合物である（ここで、Ｒ2＝Ｒ1または−ＣＯ−ＮＨ2）；および
Ｙは酸素原子または−ＮＲ2である］の少なくとも１つの成分、０〜９０モル％
を含むオキシアルキレングリコール−アルケニルエーテルおよび不飽和モノおよび／またはジカルボン酸のコポリマー；
ｊ）ｉ）式７ａおよび式７ｂ：
【化１６】
2010511585.tif 000017
［式中、ＭはＨ、一価金属カチオン、二価金属カチオン、アンモニウムイオンまたは有機アミンであり；
ａは、Ｍが二価金属カチオンである場合は１／２であるか、またはＭが一価金属カチオンである場合は１である；
ここでＲ1は−ＯＭa、または
−Ｏ−（ＣmＨ2mＯ）n−Ｒ2（式中、Ｒ2はＨ、Ｃ1-20脂肪族炭化水素、Ｃ5-8脂環式炭化水素、または場合により−ＣＯＯＭa、−（ＳＯ3）Ｍa、および−（ＰＯ3）Ｍa2からなる群から選択される少なくとも１つのメンバーで置換されているＣ6-14アリールであり；
ｍは独立して２〜４であり；ｎは１〜５００である］の構造単位からなる群から選択される少なくとも１つのメンバー、１〜９０モル％；
ｉｉ）式８：
【化１７】
2010511585.tif 000018
［式中、Ｒ3はＨまたはＣ1-5脂肪族炭化水素であり；
ｐは０〜３であり、ｑは０〜６であり；
Ｒ2はＨ、Ｃ1-20脂肪族炭化水素、Ｃ5-8脂環式炭化水素、または場合により−ＣＯＯＭa、−（ＳＯ3）Ｍa、および−（ＰＯ3）Ｍa2からなる群から選択される少なくとも１つのメンバーで置換されたＣ6-14アリールであり；ｍは独立して２〜４であり；
ｎは１〜５００である］の構造単位、０．５〜８０モル％；
ｉｉｉ）式９ａおよび９ｂ：
【化１８】
2010511585.tif 000019
［式中、Ｒ4はＨ、場合により少なくとも１つのヒドロキシル基で置換されたＣ1-20脂肪族炭化水素、−（ＣmＨ2mＯ）n−Ｒ2、−ＣＯ−ＮＨ−Ｒ2、Ｃ5-8脂環式炭化水素、または場合により−ＣＯＯＭa、−（ＳＯ3）Ｍa、および−（ＰＯ3）Ｍa2からなる群から選択される少なくとも１つのメンバーで置換されたＣ6-14アリールである；
ＭはＨ、一価金属カチオン、二価金属カチオン、アンモニウムイオンまたは有機アミンである；
ａはＭが二価金属カチオンである場合に１／２であるか、またはＭが一価金属カチオンである場合に１である；
Ｒ2はＨ、Ｃ1-20脂肪族炭化水素、Ｃ5-8脂環式炭化水素、または場合により−ＣＯＯＭa、−（ＳＯ3）Ｍa、および−（ＰＯ3）Ｍa2からなる群から選択される少なくとも１つのメンバーで置換されたＣ6-14アリールである；
ｍは独立して２〜４である；
ｎは１〜５００である］からなる群から選択される構造単位、０．５〜８０モル％；
ｉｖ）式１０
【化１９】
2010511585.tif 000020
［式中、Ｒ5はメチル、またはメチレン基であり、ここでＲ5はＲ7と１以上の５〜８員環を形成する；
Ｒ6はＨ、メチル、またはエチルである；
Ｒ7はＨ、Ｃ1-20脂肪族炭化水素、場合により−ＣＯＯＭa、−（ＳＯ3）Ｍa、および−（ＰＯ3）Ｍa2からなる群から選択される少なくとも１つのメンバーで置換されたＣ6-14アリール、Ｃ5-8脂環式炭化水素、−ＯＣＯＲ4、−ＯＲ4、および−ＣＯＯＲ4（式中、Ｒ4はＨ、場合により少なくとも１つの−ＯＨで置換されているＣ1-20脂肪族炭化水素、−（ＣmＨ2mＯ）n−Ｒ2、−ＣＯ−ＮＨ−Ｒ2、Ｃ5-8脂環式炭化水素、または場合により−ＣＯＯＭa、−（ＳＯ3）Ｍa、および−（ＰＯ3）Ｍa2からなる群から選択されるメンバーで置換されたＣ6-14アリール残基である；
ｍは独立して２〜４であり、ｎは１〜５００である）］の構造単位、１〜９０モル％
を含むジカルボン酸誘導体およびオキシアルキレングリコール−アルケニルエーテルのコポリマー。
【００４５】
式（ｅ）において、「由来」という用語は、誘導体一般をさすのではなく、むしろ分散剤特性と適合性であり、グラフトポリマーを破壊しないオリゴアルキレングリコール、ポリアルコールおよびポリアルキレングリコールの任意のポリカルボン酸／塩側鎖誘導体をさす。
【００４６】
場合により置換された、６〜１４個の炭素原子を含むアリールラジカル中の置換基は、ヒドロキシル、カルボキシル、Ｃ1-14アルキル、またはスルホネート基であってよい。置換ベンゼン中の置換基は、ヒドロキシル、カルボキシル、Ｃ1-14アルキル、またはスルホネート基であってよい。
【００４７】
混和剤、セメント組成物および方法において用いられるポリカルボキシレート分散剤は、商標ＧＬＥＮＩＵＭ（登録商標）（ＢＡＳＦ  Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ−Ａｄｍｉｘｔｕｒｅｓ  Ｓｙｓｔｅｍｓ、米国オハイオ州クリーブランド）、ＡＤＶＡ（登録商標）（Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ  Ｉｎｃ．、米国マサチューセッツ州ケンブリッジ）、ＶＩＳＣＯＣＲＥＴＥ（登録商標）（Ｓｉｋａ、スイス、チューリッヒ）、およびＳＵＰＥＲＦＬＵＸ（登録商標）（Ａｘｉｍ  Ｃｏｎｃｒｅｔｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｉｎｃ．、オハイオ州ミドルブランチ）で販売されている分散剤または減水剤を包含し得るが、これに限定されない。
【００４８】
オリゴマー分散剤という用語は：成分Ａ、場合により成分Ｂ、および成分Ｃの反応生成物であるオリゴマーを意味し；ここで、各成分Ａは独立してセメント質粒子上に吸着された非分解性官能部分であり；ここで成分Ｂは任意の部分であり、存在するならば、各成分Ｂは独立して成分Ａ部分と成分Ｃ部分との間に位置する非分解性部分であり；成分Ｃはセメント粒子に実質的に吸着されない直鎖または分岐水溶性非イオン性ポリマーである少なくとも１つの部分である。オリゴマー分散剤は、以下に完全に記載されているかのようにその内容が参考として本明細書で援用される、米国特許第６，１３３，３４７号、米国特許第６，４９２，４６１号、および米国特許第６，４５１，８８１号に開示されている。
【００４９】
ポリアスパルテート分散剤という用語は、官能化、親水性、オリゴマーまたはポリマー、側鎖置換ポリイミドまたはポリアミド主鎖ポリマーを含むポリマー分散剤を意味する。側鎖は、アミド、エステル、およびチオエステルを含み得る。ポリアスパルテート分散剤は水溶性であり、実質的に非架橋性であり得る。ポリアスパルテート分散剤例は、以下に完全に記載されているかのようにその内容が参考として本明細書で援用される、米国特許第６，１３６，９５０号、および米国特許第６，２８４，８６７号、米国特許第６，４２９，２６６号に開示されている。
【００５０】
ＲＭＡによりセメント組成物に提供される添加剤（Ａ）の量は、セメント組成物の乾燥質量基準で０パーセント以上〜約０．００２５パーセント活性物質の範囲である。ＲＭＡによりセメント組成物に提供される添加剤（Ａ）の量は、セメント組成物の乾燥質量基準で０パーセント以上から約０．０００１パーセント活性物質の範囲である。
【００５１】
ＲＭＡによりセメント組成物に提供される添加剤（Ａ）の量は、セメント質の乾燥質量基準で約０．０００５パーセント〜約０．０２５パーセント活性物質の範囲であってもよい。ＲＭＡによりセメント組成物に提供される添加剤（Ａ）の量は、セメント質含量の乾燥質量基準で０．０００５パーセント〜約０．０１パーセント活性物質の範囲であってもよい。
【００５２】
ＲＭＡによりセメント組成物に提供される添加剤（Ｂ）の量は、セメント質含量の質量基準で活性物質の約０．００１パーセント〜約０．０５パーセント活性物質の範囲である。ＲＭＡによりセメント組成物に提供される添加剤（Ｂ）の量は、セメント質含量の質量基準で活性物質の約０．００１パーセント〜約０．０３パーセント活性物質の範囲であってもよい。
【００５３】
セメント組成物用分散剤をさらに含むセメント組成物の具体例について、分散剤はセメント質含量の質量基準で約０．００１パーセント〜約２．０パーセントの範囲で存在し得る。
【００５４】
本発明のセメント組成物とともに使用できる混和剤および添加剤のいくつかの非限定的例を以下に記載する。米国特許第５，７２８，２０９号（参考として本明細書で援用されるＢｕｒｙ  ｅｔ  ａｌ．）は異なる種類の混和剤の詳細な説明を含む。
【００５５】
空気連行剤という用語は、セメント組成物中に空気を連行する任意の化学物質を含む。空気連行剤は低濃度で組成物の表面張力を低下させることもできる。空気連行混和剤はコンクリート中に微細な気泡を意図的に連行するために用いられる。空気連行は、凍結および解凍のサイクル中に湿度にさらされるコンクリートの耐久性を劇的に改善する。加えて、連行された空気は化学除氷剤により生じる表面スケーリングに対するコンクリートの耐性を大きく改善する。空気連行はさらに、材料分離およびブリーディングを排除または減少させつつ、生コンクリートのワーカビリティーを増大させる。これらの所望の効果を得るために用いられる物質は、ウッドレジンの塩；（Ｖｉｎｓｏｌ樹脂）；いくつかの合成洗剤；スルホン化リグニンの塩；石油酸の塩；タンパク性物質の塩；脂肪酸および樹脂酸ならびにこれらの塩；アルキルベンゼンスルホネート；ならびにスルホン化炭化水素の塩から選択できる。空気連行剤は、セメント組成物において所望の量の空気を生じる量で添加される。一般に、セメント組成物中の空気連行剤の量は、セメント１００ポンドあたり約０．２〜約５．０オンスの流体の範囲である。しかし、これは物質、混合比、温度、および混合作用における変動により大きく異なり得る。
【００５６】
凝結遅延剤、すなわち遅延凝結混和剤は、コンクリートの凝結速度を抑制、遅延、または減速させるために用いられる。これらは初期計量または水和プロセスが開始した後しばらくしてコンクリートミックスに添加できる。暑い天候がコンクリートの凝結に及ぼす促進効果を相殺するため、困難な配置条件が発生する場合、または現場への供給の問題が起こる場合にコンクリートもしくはグラウトの初期凝結を遅らせるか、または特別の仕上げプロセスの時間を取るため、もしくは作業日の最後で使い残したコンクリートの再利用を助けるために凝結遅延剤を用いる。ほとんどの凝結遅延剤は減水剤としても作用し、コンクリート中に多少の空気を連行するためにも使用できる。リグノスルホネート、ヒドロキシル化カルボン酸、リグニン、ホウ砂、グルコン酸、酒石酸および他の有機酸ならびにこれらの対応する塩、ホスホネート、ある炭水化物およびこれらの混合物を凝結遅延混和剤として使用できる。
【００５７】
脱気剤はコンクリート混合物中の空気量を減少させるために用いられる。リン酸トリブチル、フタル酸ジブチル、オクチルアルコール、炭酸およびホウ酸の水不溶性エステル、ならびにシリコーンはこの効果を達成するために使用できるいくつかの一般的な物質である。
【００５８】
アルカリ反応性抑制剤は、アルカリ−骨材反応を減少させ、硬化コンクリートにおける破壊的な膨張力を制限することができる。ポゾラン（フライアッシュ、シリカ・フューム）、高炉スラグ、リチウムおよびバリウムの塩は特に有効である。
【００５９】
結合混和剤は、古いコンクリートと新しいコンクリートとの間の結語強度を増加させるためにポートランドセメント混合物に通常添加され、有機物質、例えばゴム、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、アクリル樹脂、スチレンブタジエンコポリマー、および他の粉末化ポリマーが挙げられる。
【００６０】
減水剤は、あるスランプを有するコンクリートを製造するために必要な混合水の量を減少させるため、水とセメントの比を減少させるため、またはスランプを増加させるために用いられる。典型的には、減水剤はコンクリート混合物の含水量を最高約１５％まで減少させる。
【００６１】
流動化剤は高性能減水剤、または減水混和剤である。高スランプ、フローイングコンクリートを製造するためにこれらをコンクリートに添加し、かくして水−セメント比を減少させる。これらの混和剤は、過度の凝結遅延またはモルタルもしくはコンクリートにおける空気の連行を生じることなく大幅な減水または高い流動性をもたらす。流動化剤として使用できる物質には、スルホン化メラミンホルムアルデヒド縮合物、スルホン化ナフタレンホルムアルデヒド縮合物、ある有機酸、リグノスルホネート、および／またはこれらのブレンドが含まれる。
【００６２】
美的および安全性の理由でコンクリートを着色するために天然および合成混和剤を使用する。これらの着色混和剤は、通常、顔料から構成され、カーボンブラック、酸化鉄、フタロシアニン、アンバー、酸化クロム、酸化チタンおよびコバルトブルーが挙げられる。
【００６３】
コンクリートにおいて腐食防止剤は埋め込まれた鉄筋を、その高いアルカリ性による腐食から保護する働きをする。コンクリートの高アルカリ性により不活性および耐食性保護酸化膜がスチール上に形成される。しかし、除氷剤または海水由来の塩化物イオンの炭酸化または存在は、フィルムを破壊し得るか、またはフィルムに浸透でき、その結果、腐食が起こる。腐食抑制混和剤はこの腐食反応を化学的に阻止する。腐食を阻害するために最も一般的に使用される物質は、亜硝酸カルシウム、亜硝酸ナトリウム、安息香酸ナトリウム、あるリン酸塩またはフルオロケイ酸塩、フルオロアルミン酸塩、アミン、有機系撥水剤、および関連する化学物質である。
【００６４】
防湿混和剤は、低いセメント含有量、高い水−セメント比を有するか、または骨材中の微粒子が不足したコンクリートの透過性を減少させる。これらの混和剤は、乾燥コンクリート中への透湿性を遅らせ、あるセッケン、ステアリン酸塩、および石油製品が挙げられる。
【００６５】
グラウト剤、例えば空気連行混和剤、促進剤、凝結遅延剤、および無収縮剤およびワーカビリティー剤は、グラウト特性を調節して、特定の用途について所望の結果を得る。例えば、ポートランドセメントグラウトを様々な異なる目的に使用し、そのそれぞれは基礎を安定化させ、機械の基盤を凝結させ、コンクリート工事における亀裂および接合部を充填し、油井をセメントで固定し、メーソンリー壁のコアを充填し、プレストレステンドンおよびアンカーボルトをグラウトで塗り固め、あらかじめ配置された骨材コンクリート中の空隙を充填するために、様々な薬剤を必要とし得る。
【００６６】
気体発生剤、または発泡剤をコンクリートおよびグラウトにごく少量で添加して、硬化前に若干の膨張を起こす場合がある。膨張の量は、使用される気体発生物質および生混合物の温度に依存する。アルミニウム粉末、樹脂石けんおよび植物性または動物性接着剤、サポニンまたは加水分解タンパク質を気体発生剤として使用できる。
【００６７】
浸透率低下剤は、加圧下で、水がコンクリートを通して伝播される速度を減少させるために用いられる。シリカ・フューム、フライアッシュ、粉砕スラグ、天然ポゾラン、減水剤、およびラテックスを用いて、コンクリートの浸透率を減少させることができる。ポゾランはシリカ質またはアルミノシリカ質物質であり、これはそれ自体ほとんどまたは全くセメント状数値を有さない。しかし、微粉化形態において、かつ湿分の存在下で、ポゾランは水酸化カルシウムと常温で化学的に反応して、セメント特性を有する化合物を形成する。
【００６８】
ポンピング助剤はポンプ能力を改善するためにコンクリートミックスに添加される。これらの混和剤は流動コンクリートを増粘、即ちその粘度を増加させて、ポンプからの圧力下にある状態でペーストの脱水を減少させる。コンクリートにおいてポンピング助剤として用いられる物質には、有機および合成ポリマー、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）または分散剤とブレンドされたＨＥＣ、有機凝集物、パラフィン、コールタール、アスファルト、アクリル樹脂、ベントナイトおよび焼成シリカの有機エマルジョン、天然ポゾラン、フライアッシュならびに消石灰が含まれる。
【００６９】
硬化コンクリート上またはその中での細菌および真菌の成長は、殺真菌、殺菌、および殺虫混和剤の使用により部分的に制御できる。これらの目的のために最も有効な物質は、ポリハロゲン化フェノール、ディルドリンエマルジョン、および銅化合物である。
【００７０】
生コンクリートは誤なった混合比またはある骨材の特性、例えば粒子形態および不適切な粒度のために粗雑である場合があり得る。これらの条件下で、潤滑剤のような作用をする連行空気をワーカビリティー改善剤として使用できる。他のワーカビリティー剤は減水剤およびある微粉化混和剤である。
【００７１】
微粉化無機質混和剤は、ポートランドセメントコンクリートの可塑性または硬化性の一部を改善または変更するために混合プロセス前または混合プロセス中にコンクリートに添加される粉末または微粉化形態の物質である。業界で使用されるポートランドセメントは、クリンカーを微粉化することにより製造される、本質的に水硬性ケイ酸カルシウムからなり、いずれも、ＡＳＴＭタイプＩ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、またはＶと相互粉砕して添加される通常１以上の形態の硫酸カルシウムを含む水硬性セメントである。微粉化無機質混和剤はその化学的または物理的特性によって：セメント系物質；ポゾラン；ポゾラン状およびセメント系物質；および名目上不活性な物質に分類できる。セメント系物質は、単独で水硬性セメント特性を有し、水の存在下で凝結し、硬化する物質である。セメント系物質には、高炉スラグ微粉末、天然セメント、水硬性消石灰、およびこれらと他の物質との組み合わせが含まれる。前述のように、ポゾランは、セメント状数値がほとんどまたは全く無いが、水の存在下、微粉化形態において、ポートランドセメントの水和により放出される水酸化カルシウムと化学的に反応してセメント特性を有する物質を形成するシリカ質またはアルミノシリカ質物質である。既知ポゾランには、珪藻土、オパール質チャート、クレイ、頁岩、フライアッシュ、シリカ・フューム、火砕岩および軽石がある。ある高炉スラグ微粉末および高カルシウムフライアッシュはポゾラン特性およびセメント質特性の両方を有する。天然ポゾランとは、火砕岩、軽石、トラス、珪藻土、オパール質チャート、および一部の頁岩などの天然に存在するポゾランを定義するために用いられる専門用語である。名目上不活性な物質としては微粉化原石英、白雲石、石灰岩、大理石、花崗岩なども挙げられる。フライアッシュはＡＳＴＭ  Ｃ−６１８において定義されている。
【００７２】
建築現場では、コンクリートを強化するための多くの方法が長年にわたって開発されてきた。１つの現代的方法は、生コンクリート混合物全体にわたって繊維を分布させることを含む。硬化すると、このコンクリートは繊維強化コンクリートと呼ばれる。繊維はジルコニウム物質、スチール、グラスファイバー、または合成物質、例えばポリプロピレン、ナイロン、ポリエチレン、ポリエステル、レーヨン、高強度アラミド（すなわちＫＥＶＬＡＲ（登録商標））、またはこれらの混合物から製造できる。
【００７３】
セメント組成物は細骨材、粗骨材、ポゾラン、空気（連行空気または意図的連行空気のいずれか）、クレイ、および顔料も含む。
【００７４】
細骨材はＮｏ．４シーブ（ＡＳＴＭ  Ｃ１２５およびＡＳＴＭ  Ｃ３３）を通過する物質、例えば天然または人造砂である。粗骨材はＮｏ．４シーブ（ＡＳＴＭ  Ｃ  １２５およびＡＳＴＭ  Ｃ３３）上の残分、例えばシリカ、石英、粉砕ラウンドマーブル、ガラス球、花崗岩、石灰岩、方解石、長石、沖積砂、または他の耐久性骨材、およびこれらの混合物である。
【００７５】
ある実施形態にしたがって、セメント組成物の製造法を提供する。この方法は、水硬性セメント、水、ならびに前記添加剤（Ａ）および添加剤（Ｂ）を含むレオロジー改良添加剤（ＲＭＡ）を一緒に混合して、セメント組成物を形成することを含む。さらなる実施形態によると、セメント組成物の製造法は、水硬性セメント、骨材、水、ならびに前記添加剤（Ａ）および添加剤（Ｂ）を含むレオロジー改良添加剤（ＲＭＡ）を一緒に混合してセメント組成物を形成することを含む。
【００７６】
レオロジー改良添加剤（ＲＭＡ）を添加して製造されるセメント組成物の有用な用途としては、低スランプスリップ成形舗装、歩道、縁石、または排水路のインプレイス押出、セメント物品、例えば高速道路の分離帯用防護柵およびコンクリートパイプの押出が挙げられる。さらなる用途としては、これらに限定されないが、従来の砂なしコンクリートであって困難な取り扱いおよび充填性が改善されたもの、自己充填コンクリート（ＳＣＣ）であって大きな骨材が密集した鉄筋を通過する能力が改善されているもの、および振動に対する改善された反応または改善された表面フィニッシャビリティーから利益を得る通常のスランプコンクリートが挙げられる。
【００７７】
舗装用途をはじめとする多くの用途に関する製造速度を増加させることができる。その理由は、セメント組成物はより容易に固結されるが、振動が取り除かれるとエッジスランプのリスクが増大しないからである。セメント組成物の使用により、必要とされる振動エネルギーが少ない迅速かつ一貫した設置および適切な固結が可能になる。
【００７８】
実施例
次の実施例は、具体例をさらに詳細に説明するために記載する。以下の実施例は混和剤、セメント組成物、またはセメント組成物の製造法をなんら制限するものではないと解釈されるべきである。
【００７９】
以下の実施例におけるコンクリート混合物はＡＣＩ  ２１１、"Ｇｕｉｄｅ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｉｎｇ  Ｎｏｒｍａｌ  Ｗｅｉｇｈｔ  Ｃｏｎｃｒｅｔｅ"に記載されているガイドラインに従った割合にした。混合は５分の混合時間を使用する以外はＡＳＴＭ  Ｃ  １９２に記載されているガイドラインに従って行った。
【００８０】
以下の実施例におけるコンクリート混合比はＩ／ＩＩ型ポートランドセメント、天然砂および＃５７粗骨材を使用して、５６４ｌｂ／ｙｄ３セメント因子に基づき、ＡＳＴＭ  Ｃ３３に概略を記載されたグレーディング規格にしたがった。実施例間で異なる水対セメント比を使用したが、混合物のセット内では、水含量は比較的一定に保たれていた。
【００８１】
次の試験を使用した：スランプ（ＡＳＴＭ  Ｃ１４３）、空気量（ＡＳＴＭ  Ｃ２３１）。追加試験手順を使用して、振動中のコンクリートの流動および変形速度を定量化した。この試験は実験室用振動テーブルに取り付けられた「Ｌ」字型ボックスを使用した。装置の説明は"Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｒｔ  Ｒｅｐｏｒｔ  ｏｆ  ＲＩＬＥＭ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ  １７４−ＳＣＣ"，ＲＩＬＥＭ  ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ，２０００，ｐａｇｅ  １２６において見出すことができる。
【００８２】
分析は、ＩＢＢコンクリートレオメータを用いたバルクコンクリート混合物のレオロジー特性の試験も含み、このレオメータはセメント質混合物の塑性粘度および降伏応力の比較値を提供する。塑性粘度をＮ・ｍ・ｓ（ニュートン−メーター−秒）の単位で記載し、降伏応力をＮ・ｍ（ニュートン−メーター）で記載する。
【００８３】
型の垂直脚部を充填した後、垂直ゲートを除去し、１０秒間隔で振動を加えた。垂直脚部におけるコンクリート高さの降下を用いて、下部へ流れたコンクリートの体積を計算した。振動に対するコンクリートの反応を体積流量（立方インチ／秒）で表す。体積流量の値が高いほど、同じレベルの加えられた振動エネルギーについてコンクリートの反応が改善されたことを示す。全ての添加剤をコンクリート混合物に添加する前に溶液として製造した。様々な添加剤について示した量は、セメントの活性固体質量パーセント基準である。
【００８４】
表１の全ての混合物はＰＣＥ分散剤をセメント質量の０．０４％で含んでいた。混合物はポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、またはポリエチレンオキシドをＰＣＥ分散剤と組み合わせて含んでいた。各混合物をスランプ、空気量および体積流量について評価した。セメント質混合物の粘度および降伏応力も記載する。
【００８５】
第１表
【表１】
2010511585.tif 000021
ＰＣＥ＝ポリカルボキシレート分散剤
ＰＶＡ＝ポリビニルアルコール
ＰＡＡ＝ポリアクリル酸
ＰＥＯ＝ポリエチレンオキシド
ＰＶＡ添加剤実施例Ｃ２〜Ｃ５は、ＰＣＥのみの参照（実施例Ｃ１）と比較して体積流量において改善を示さない。ポリアクリル酸１２５００００分子量（実施例Ｃ６）およびＰＥＯ１００００００分子量（実施例Ｃ７）添加剤はＰＣＥのみの対照と比較して改善された体積流量を示した。
【００８６】
表２の実施例ミックスＣ８、Ｃ９、１０および１１はＰＣＥ分散剤をセメント質量の０．０４％で含んでいた。ミックスＣ９、１０および１１はポリエチレンオキシドをＰＣＥ分散剤と組み合わせて含んでいた。ミックスＣ９は添加剤（Ｂ）成分を含んでいなかった。ミックス１０はポリビニルアルコールを添加剤（Ｂ）としてポリエチレンオキシドと組み合わせてさらに含み、ミックス１１はアセチレンジオールを添加剤（Ｂ）成分としてポリエチレンオキシドと組み合わせてさらに含んでいた。ミックス実施例Ｃ１２および１３〜１５を別のミックス系において実施し、ＰＣＥ分散剤を０．０４５％でポリエチレンオキシドと組み合わせて含んでいた。ミックスＣ１２は添加剤（Ｂ）成分を含んでいなかった。ミックス１３はエトキシル化ノニルフェノールを添加剤（Ｂ）としてポリエチレンオキシドと組み合わせてさらに含み、ミックス１４はフッ素化界面活性剤を添加剤（Ｂ）成分としてポリエチレンオキシドと組み合わせてさらに含み、そしてミックス１５はＥＯ／ＰＯブロックポリマーを添加剤（Ｂ）成分としてポリエチレンオキシドと組み合わせて含んでいた。各ミックスをスランプ、空気量および体積流量について評価した。
【００８７】
第２表
【表２】
2010511585.tif 000022
ＰＣＥ＝ポリカルボキシレート分散剤
ＰＥＯ＝ポリエチレンオキシド
ＰＶＡ＝ポリビニルアルコール
ＮＰ−６＝６モルのＥＯを有するノニルフェノール
ＦＳ＝フッ素化界面活性剤
２５Ｒ２＝Ｐｌｕｒｏｎｉｃ  ＥＯ／ＰＯブロックポリマー
ＰＥＯを添加剤（Ａ）成分としてＰＶＡ１２６Ｋと組み合わせて、またはアセチレンジオールを添加剤（Ｂ）成分として含むＲＭＡを含む実施例１０および１１は、ミックスＣ９と比較して、体積流量において驚くほど著しい改善を示す。ＰＥＯを添加剤（Ａ）成分としてエトキシル化ノニルフェノールと組み合わせて、フッ素化界面活性剤、またはＥＯ／ＰＯブロックポリマーを添加剤（Ｂ）成分として含むＲＭＡを含む実施例１３〜１５は、ミックスＣ１２と比較して体積流量において著しい改善を示す。
【００８８】
第２ａ表は第２表のミックスのセメント組成物の粘度および降伏応力を示す。
【００８９】
第２ａ表
【表３】
2010511585.tif 000023
【００９０】
ミックス実施例Ｃ１６、Ｃ２１およびＣ２５は全て、コンクリート舗装に典型的に使用される商業的に入手可能なリグノスルホネート系混和剤を含み、ミックスＣ２５は若干高い用量および低い水分を有していた。ミックスＣ１７、１８、Ｃ１９および２０はすべてＰＣＥ分散剤をセメント質量の０．０４１％で含み、ミックスＣ２２、２３および２４はすべてＰＣＥ分散剤を０．０４５％で含み、そしてミックスＣ２６、２７および２８は全てＰＣＥ分散剤を０．０６７％で含んでいた。ＰＣＥの量は、対照リグノスルホネート混和剤と同じ含水量を用いる場合、同じスランプを提供するように選択した。
【００９１】
第３表
【表４】
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ＰＥＯ＝ポリエチレンオキシド
ＨＥＣ＝ヒドロキシエチルセルロース
ＰＶＡ＝ポリビニルアルコール
添加剤（Ａ）成分（ＰＥＯ４００：４００００００またはＨＥＣ）および添加剤（Ｂ）成分（アセチレンジオール）を含むＲＭＡを含む実施例１８および２０は、ＰＥＯ４００：４００００００またはＨＥＣのみ（実施例Ｃ１７、Ｃ１９）と比較して、体積流量において著しい改善を示す。添加剤（Ａ）（ジウタンガム）および添加剤（Ｂ）（ＰＶＡ２３Ｋまたは１２４Ｋ）を含むＲＭＡを含む実施例２３、２４、２７および２８は、ジウタンガムのみ（実施例Ｃ２２およびＣ２６）またはリグノスルホネート系混和剤のみの対照（実施例Ｃ２１およびＣ２５）と比較して体積流量において著しい改善を示す。
【００９２】
第３ａ表は、第３表のミックスのセメント組成物の粘度および降伏応力を示す。
【００９３】
第３ａ表
【表５】
2010511585.tif 000025
【００９４】
呼称スランプコンクリート混合物とレオロジー改良添加剤（ＲＭＡ）を含む混合物との間の比較を実施した。ミックスＣ２９は分散剤またはＲＭＡを含まない対照のプレーン基準混合物であった。ミックス３０はＰＣＥをセメント質量に基づいて０．０４５％で含み、ＲＭＡはポリサッカライド（添加剤（Ａ））およびポリビニルアルコール（添加剤（Ｂ））のブレンドから構成されていた。
【００９５】
第４表
【表６】
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ＰＶＡ＝ポリビニルアルコール
【００９６】
実施例３０は、ＲＭＡを含めることにより、プレーン基準（ミックスＣ２９）と比較して混合物の体積流量性能が改善され、さらに実施例３０のスランプおよび空気量はプレーン基準と類似していることを示す。
【００９７】
８００ｌｂ／ｙｄ3セメント含量のいくつかのＳＣＣ（自己充填コンクリート混合物）を製造した。水分を固定し、ＰＣＥ分散剤を添加して約２０インチのスランプ流の広がりを得た。低空気量を維持するために、セメント質量の０．００３％のリン酸トリブチル消泡剤を各ミックスに添加した。
【００９８】
第４ａ表
【表７】
2010511585.tif 000027
ＳＣＣ＝自己充填コンクリート
ＰＶＡ＝ポリビニルアルコール
第４ｂ表は第４ａ表のミックスのセメント組成物の粘度および降伏応力を示す。
【００９９】
第４ａ表
【表８】
2010511585.tif 000028
【０１００】
実施例３２および３４は、添加剤（Ａ）成分単独がＳＣＣ組成物中に含まれている場合に、組成物のスランプ流が関連して減少することを示す。実施例３２は、添加剤（Ａ）がＳＣＣ組成物に添加される場合に、ＳＣＣ基準ミックスＣ３１と比較して、スランプ流を維持するために分散剤のレベルを増加させる必要があることを示す。実施例３４は、基準と同じ分散剤レベルで、添加剤（Ａ）成分が単独で添加される場合、スランプ流が減少することを示す。実施例３３は、ジウタンガムおよびＰＶＡ２３Ｋの組み合わせを、添加剤（Ａ）単独（Ｃ３２）に関して使用されるのと同じＰＣＥ分散剤量と組み合わせて含むＲＭＡの使用により、ＰＣＥ分散剤のみを含むＳＣＣ基準（Ｃ３１）と比較して同じ含水量でさらに２インチの広がりをもたらしたことを示す。実施例３５は、基準と同じＰＣＥ分散剤量およびほぼ同じ含水量と併用されるジウタンガムおよびＰＶＡ２３Ｋの組み合わせを含むＲＭＡが、ＳＣＣ基準（Ｃ３１）と類似したスランプ流値を提供することを示す。これらの実施例において、すでに高度に流動性の混合物に作用する剪断力は非常に低く、その自重下での流れから生じる。このことから、流動性混合物のさらなる広がりにより裏付けられるように、レオロジー改良添加剤が剪断に対して改善された反応を提供したことがわかる。
【０１０１】
本明細書において記載される実施形態は単に例示的であり、当業者は本発明の趣旨および適用範囲から逸脱することなく変更および修正を加えることができると理解される。すべてのこのような変更および修正は前述のように本発明の範囲内に含まれることが意図される。さらに、本発明の様々な実施形態を組み合わせて所望の結果を得ることができるので、開示されている全ての実施形態は必ずしも選択的である必要はない。
【国際調査報告】
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