(57)【要約】【目的】主にセメント化合物の分離低減機能を促進して材料分離を抑制することにより不分離性コンクリートへの改質を可能とする。【解決手段】ポリエステル繊維に第１液である弱アニオン系超平滑油剤と第２液であるアクリル系合成糊剤との調製溶液からなるアクリル系サイズ剤を付着し、かつ、帯電抑制を施してなる水溶性高分子を主成分とするコンクリート用多機能添加剤である。ここで、アクリル系サイズ剤が、少なくとも両イオン性界面活性剤である帯電調整剤とシリコン系カチオン性界面活性剤である消泡剤とフッ素系カチオン性界面活性剤である鉱石浮遊選鉱剤とを含有する。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート又はモルタル用の化学混和剤として使用され、帯電防止剤又は減摩剤の少なくとも一方を含んだ化学繊維を極短繊維化してなるセメント改質剤において、
前記化学繊維に第１液である弱アニオン系超平滑油剤と第２液であるアクリル系合成糊剤との調製溶液からなるアクリル系サイズ剤を付着し、かつ、帯電抑制を施してなる水溶性高分子を主成分とするコンクリート用多機能添加剤であって、
前記アクリル系サイズ剤が、少なくとも両イオン性界面活性剤である帯電調整剤とシリコン系カチオン性界面活性剤である消泡剤とフッ素系カチオン性界面活性剤である鉱石浮遊選鉱剤とを含有したものであり、
材料分離を抑制することを特徴とするコンクリート用多機能添加剤。
【請求項２】
材料分離を抑制するためのコンクリート用多機能添加剤において、
化学繊維に第１液である弱アニオン系超平滑油剤と第２液であるアクリル系合成糊剤との調製溶液からなるアクリル系サイズ剤を付着し、かつ、帯電抑制を施してなる水溶性高分子を主成分とするコンクリート用多機能添加剤であって、
前記第１液の弱アニオン系超平滑油剤が、高融点天然ワックスと高級炭化水素と高級脂肪酸誘導体とエステル型ノニオン界面活性剤を懸濁成分とする弱アニオン系エマルジョンであり、
前記第２液のアクリル系合成糊剤が、アンモニアで中和したアクリル酸エステル共重合物であり、かつ、両イオン性界面活性剤である帯電調整剤とシリコン系カチオン性界面活性剤である消泡剤とフッ素系カチオン性界面活性剤である鉱石浮遊選鉱剤とを含有したものである
ことを特徴とするコンクリート用多機能添加剤。
【請求項３】
化学繊維がポリエステル繊維であり、調製溶液又はアクリル系サイズ剤が第１液である弱アニオン系超平滑油剤１００重量部に対して第２液であるアクリル系合成糊剤５〜１５重量部の量比を有するものである請求項１又は２記載のコンクリート用多機能添加剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート又はモルタル用の化学混和剤として使用されるセメント改質剤に係り、水溶性高分子を主成分とし、材料分離を抑制（主にセメント化合物の分離低減機能を促進）することにより不分離性コンクリートへの改質が可能なコンクリート用多機能添加剤に関する。
【０００２】
ここで、セメントを第１成分、水を第２成分、骨材を第３成分とするとき、セメント改質剤は品質改善に係る従来的なＡＥ剤や減水剤その他の化学混和剤（第４成分）をいうものとする。
【０００３】
一方、本発明に関するコンクリート用多機能添加剤は、流動性（ＡＥ剤）と分散性（減水剤）の双方の機能を有する近年の高性能ＡＥ減水剤を凌ぎ、かつ、分離抵抗性（分離低減機能）に優れた言わば第５成分として高性能・高機能な界面活性作用を有し、かつ、多面的な改質効果を示す化学混和剤をいうものとする。
【０００４】
そこで、セメント改質剤とコンクリート用多機能添加剤とは、分離低減機能を評価指標として特徴抽出するとき剤としては区別される。
【０００５】
改質効果からみると、分離低減機能はブリージングを決定的に改善し、硬化後の強度には殆ど影響がない。また、分離低減機能は親水基の連結作用に寄与し、流動性がありながらスランプロスや強度低下がないので施工性が向上するという効果も有する。
【背景技術】
【０００６】
従来より、アクリル系サイズ剤（経糸糊等）を付着した既成のポリエステル繊維を粉砕又は切り刻むことにより極短繊維化したもの（繊維くずに同じ。）が、セメント分散剤として使用すると亀裂防止効果があり、建設業界の一部で使用されてきたという公然実施（以下、公用。）の事実がある。
【０００７】
当初は、亀裂防止効果は古くから左官業でおこなわれてきたように繊維が膨張収縮抑制作用に寄与する解されてきたが、セメント化合物への作用効果は詳しく把握できていなかった。
【０００８】
そのうちに、製糸（又は製織）工程に使用されるアクリル系サイズ剤の化学的成分に起因するとの認識が生まれ、硬化前のセメント化合物に混合すると、その界面活性作用やイオン作用により、種々の改質効果がもたらされるとの知見を有するに至っている。
【０００９】
ところで、界面活性作用によってコンクリートの性質（品質）を改善するために使用する化学混和剤は多岐にわたり、近年では、ワーカビリティ、コンシステンシー（スランプ）、ブリージング、クラック、耐久性（セメント硬化物の強度）等のコンクリートの品質を経済的に改善するために、種々の目的でごく普通に使用されている。しかしながら、材料分離を抑制するための分離低減剤と呼ばれるもの（化学混和剤）は新しく、作用効果の因果性又は連関は、今のところ実験的事実により確認できるにすぎない。
【００１０】
こうしたなかで本発明者は、上述のセメント分散剤と称してきた繊維くずを、コンクリート又はモルタル用の化学混和剤として特定的に使用可能とすべく材料開発（水溶性高分子を成分とする化学混和剤）に取り組んできた。
【００１１】
また、コンクリート配合や施工への適用を試行（施工業者に試験を依頼）するとともに、大学及び各種の機関へ化学混和剤（水溶液）の化学的成分及び作用効果の分析依頼を独自におこなってきた。
【００１２】
そして、もとよりアクリル系サイズ剤を付着したポリエステル繊維に由来し、かつ、製造方法により特定可能な物質（化学混和剤）であって、その性質及び作用効果から正しく高性能減水剤に属するセメント分散剤を開発し、完成発明として提案してきた（特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００２−２９３５８７号公報
【００１３】
現段階では、アクリル系サイズ剤を付着したポリエステル繊維に由来する成分を含有する水溶液が酸分子有機酸でありラジカル酸性で酸化体（Ｍ3+）を発生すること、硬化前のコンクリート又はモルタル（スラリー）に投入・撹拌すると陰イオン活性を示すことが実験的事実として確認できており、水溶性高分子を成分とする化学混和剤である「モアークリート」（登録商標）として実施（製造・販売）している。
【００１４】
一方、先行技術調査により抽出した文献公知発明において、コンクリートの改質効果に関し、既成のポリエステル繊維（サイズ剤付着）の繊維くずをセメントスラリー又はセメントミルクに少量添加して使用すると、ブリージングやクラックの発生に防止効果（概して分散性の改善）があり、強度も向上するとの記載がみられる。ここでは、製糸工程で使用するサイズ剤、又は当該サイズ剤の化学的成分のうち帯電防止剤や減摩剤が寄与するものと考えられている（例えば、特許文献２、３を参照）。
【特許文献２】特開平１０−２５９０４４号公報
【特許文献３】特許第３２７０４４３号公報
【００１５】
しかしながら、特許文献２、３は、既成のポリエステル繊維（サイズ剤付着）の繊維くずを、硬化前のコンクリートに添加すると改質効果があるという経験（知見）を有していたことは肯認できるが、この経験的事実（先述のとおり当業者の一部では公用技術であった。）を所謂用途発明（セメント改質剤）として体裁を整えて提案したというのが実態であると推認される。
【００１６】
つまり、特許文献２は、既成のポリエステル繊維（サイズ剤付着）を改質剤として用いるとしたものであり、特許文献３は、特許文献２の焼き直しであって、既成のポリエステル繊維に付着している公知のサイズ剤の化学成分のうち界面活性剤である帯電防止剤と減摩剤をそのまま改質剤の有効成分としたものであり、両者の技術内容は、既成のポリエステル繊維（サイズ剤付着）の繊維くずを利用先であるセメント改質剤の観点から記述しているに過ぎず、公用技術の範囲に止まっているというべきである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ここで、解決しようとする問題点は、硬化前のコンクリートに添加（混和）することにより、主にセメント化合物の分離低減機能を促進することにより、不分離性コンクリートへの改質に寄与することである。
【００１８】
コンクリートの品質に関しては、ブリージングを決定的に改善し、スランプロスや硬化後の長期強度には殆ど影響がないという改質効果を増補するとともに、施工性を向上することである。
【００１９】
そこで本発明は、組成改善したアクリル系サイズ剤を付着したポリエステル繊維に由来し、硬化前のコンクリートに添加することにより、主にセメント化合物の分離低減機能（分離抵抗性）に係る界面活性作用を促進可能で、不分離性コンクリートへの改質に寄与するコンクリート用多機能添加剤を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
課題を解決するために本発明は、コンクリート又はモルタル用の化学混和剤として使用され、帯電防止剤又は減摩剤の少なくとも一方を含んだ化学繊維を極短繊維化してなるセメント改質剤において、
前記化学繊維に第１液である弱アニオン系超平滑油剤と第２液であるアクリル系合成糊剤との調製溶液からなるアクリル系サイズ剤を付着し、かつ、帯電抑制を施してなる水溶性高分子を主成分とするコンクリート用多機能添加剤であって、
前記アクリル系サイズ剤が、少なくとも両イオン性界面活性剤である帯電調整剤とシリコン系カチオン性界面活性剤である消泡剤とフッ素系カチオン性界面活性剤である鉱石浮遊選鉱剤とを含有したものであり、
材料分離を抑制することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のコンクリート用多機能添加剤は、材料分離を抑制（主にセメント化合物の分離低減機能を促進）するので、不分離性コンクリートへの改質が図れる。
【００２２】
ここで、コンクリートの品質に関し、ブリージング抑制効果の著しい改善と、スランプロスや硬化後の長期強度（耐久性）には殆ど影響がないという改質効果を増補するとともに、流動性の向上のともなう施工性を含むワーカビリティを改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の実施の最良形態は、上記構成において、化学繊維に第１液である弱アニオン系超平滑油剤と第２液であるアクリル系合成糊剤との調製溶液からなるアクリル系サイズ剤を付着し、かつ、帯電抑制を施してなる水溶性高分子を主成分とするものである。
【００２４】
ここで、第１液の弱アニオン系超平滑油剤は、高融点天然ワックスと高級炭化水素と高級脂肪酸誘導体とエステル型ノニオン界面活性剤を懸濁成分とする弱アニオン系エマルジョンであり、第２液のアクリル系合成糊剤は、アンモニアで中和したアクリル酸エステル共重合物であり、かつ、両イオン性界面活性剤である帯電調整剤とシリコン系カチオン性界面活性剤である消泡剤とフッ素系カチオン性界面活性剤である鉱石浮遊選鉱剤とを含有したものである。
【００２５】
また、化学繊維はポリエステル繊維であり、調製溶液又はアクリル系サイズ剤は第１液である弱アニオン系超平滑油剤１００重量部に対して第２液であるアクリル系合成糊剤５〜１５重量部の量比を有するものである。
【実施例】
【００２６】
本発明の一実施例を添付図面を参照して以下説明する。
【００２７】
本発明のコンクリート用多機能添加剤〔以下、単に「本添加剤」という。〕は、水溶性高分子を主成分とする分離低減剤であって、２液からなる経糸糊付溶剤（第１液と第２液を１００：９で混合した調製溶液）をポリエステル繊維に塗布又は付着させて極短繊維状に粉砕したものである。
【００２８】
第１液の弱アニオン系超平滑油剤は、高融点天然ワックスと高級炭化水素と高級脂肪酸誘導体とエステル型ノニオン界面活性剤を懸濁成分とする弱アニオン系エマルジョン（好適商品名：ソルビルワックス）である。
【００２９】
第２液のアクリル系合成糊剤は、アンモニアで中和したアクリル酸エステル共重合物（好適商品名：ソルガム）に、両イオン性界面活性剤である帯電調整剤とシリコン系カチオン性界面活性剤である消泡剤とフッ素系カチオン性界面活性剤である鉱石浮遊選鉱剤とを含有したものである。
【００３０】
帯電調整剤は、一般には帯電防止剤であるが、帯電抑制という意味で帯電調整剤とした。化学繊維（具体的にはポリエステル繊維）にサイズ剤を付着すると、摩擦により静電気を帯びるが、この帯電性を除去してしまうとフレッシュコンクリート中のセメント粒子の分散性（界面活性作用）を減殺してしまうため、弱帯電性（好ましくは撹拌等によりエネルギーを与えると分散効果を発揮するような帯電調整）が望まれるのである。なお、帯電性が強すぎても分散性は低下してしまう。そこで、液のｐＨによってイオン活性を変える両イオン性界面活性剤（例えば、ベタイン型のもの。）を用いるのが好適である。
【００３１】
消泡剤は、空気量（連行空気泡）を低減するために用いる。界面活性剤は概して起泡性があり、特にＡＥ剤はわざわざ微細気泡（空気）を導入（連行）するため、功罪がある。そこで、「本添加剤」は後添加するものであり、そこでの空気連行は好ましくないため、吸着性を考慮してシリコン系カチオン性界面活性剤を用いるのが好適である。
【００３２】
鉱石浮遊選鉱剤は、骨材の表面に吸着して流動性を高める目的でフッ素系カチオン性界面活性剤を用いるのが好適である。
【００３３】
なお、アクリル酸エステル共重合物をアンモニアで中和するのは、液のｐＨに影響を与えないためである。
【００３４】
表１に「本添加剤」の成分表を示す。
【００３５】
【表１】
2005225695.tif 000002
【００３６】
表１に示すとおり、ポリエステル繊維に対する「本添加剤」の付着量（着糊量）は重量比で１％程度である。
【００３７】
そこで、実験的事実に基づき、「本添加剤」を用いた試験材料におけるスランプ値〔後述の（ａ）スランプ試験〕、ブリージング量〔後述の（ｂ）ブリージング試験〕、及び圧縮強度〔後述の（ｃ）圧縮強度試験〕に及ぼす影響を以下説明する。
【００３８】
（ａ）スランプ試験
供試材（室内基準材、室内試験材、実施基準材、及び実施試験材）は次のとおりである。
【００３９】
室内試験＜共通＞：表２に供試配合を示すとおり、室内基準材はσ=30N-18-20(N) にＡＥ減水剤を混和したもの、室内試験材は室内基準材に「本添加剤」を０．８ｇ／ｍ3 量を混和したものである。
【００４０】
【表２】
2005225695.tif 000003
【００４１】
実施基準材はσ=24N-12-20(N) 、σ=27N-12-20(N) 、及びσ=30N-12-20(N) の３種類であり、実施試験材はそれぞれの実施基準材に「本添加剤」を０．８ｇ／ｍ3 量を混和したものである。２箇所の生コンプラントにてそれぞれ採取したものを試料としている。なお、「本添加剤」は、練り混ぜ後に添加する（所謂後添加）。
【００４２】
各供試材のスランプ値を供試コーンごとにそれぞれ測定した。この結果を表３に示す。  
【００４３】
【表３】
2005225695.tif 000004
【００４４】
表３から理解されるとおり、何れの供試材においてもスランプ値は増大した。したがって、コンクリート設計上、スランプ変動範囲をプラス数ｃｍとすることを望む場合、「本添加剤」を好適に使用できる。
【００４５】
実施基準材と実施試験材のスランプ試験結果が示すとおり、設定スランプ値が１２ｃｍの実施基準材（３種類、２箇所実施）に対して、「本添加剤」によりスランプ値が 2.5〜4.5 ｃｍ増大している。このことは、水／セメント比（Ｗ／Ｃ比）を変えることなく流動性を高めること（又は単位水量を低減してもスランプ値を維持すること）ができるという点〔流動性の改善効果〕で、ワーカビリティー（具体的にはコンシステンシー）の向上に寄与することを示唆している。
【００４６】
（ｂ）ブリージング試験
供試材（室内基準材、室内試験材、実施基準材、及び実施試験材）は次のとおりである。
【００４７】
室内基準材及び室内試験材（いずれも標本数２）は上記スランプ試験に供試したものと同一である〔表２を参照〕。その試験結果を表４に示すとおり、「本添加剤」によりブリージング水は１４％程度減少している。
【００４８】
【表４】
2005225695.tif 000005
【００４９】
実施基準材はσ=21N-15-20(NF)にＡＥ減水剤を混和したもの、実施試験材は実施基準材に「本添加剤」を０．８ｇ／ｍ3 量を混和したものであり、実施先であるダム工事現場で採取したものを試料としている。なお、「本添加剤」は、練り混ぜ後に添加する（所謂後添加）。その試験結果を表５に示すとおり、「本添加剤」によりブリージング水は２３％程度減少している。
【００５０】
【表５】
2005225695.tif 000006
【００５１】
こらの結果は、「本添加剤」によりブリージング抑止効果が決定的に改善されることを示している。すなわち、水分及びセメント分の分散性がよく、かつ、材料分離が抑制され、コンクリートが均一性に富んでいることを示唆している。さらに、コンクリート中に水分を保持するため、水和熱（水和反応）の適切な発現（進行）を促し、クラックの低減や長期的な耐久性（長期強度）の向上にも寄与するであろうことが考察される。
【００５２】
（ｃ）圧縮強度試験
供試材（室内基準材、室内試験材、実施基準材、及び実施試験材）は次のとおりである。
【００５３】
室内基準材及び室内試験材（いずれも標本数４）は上記スランプ試験に供試したものと同一である〔表２を参照〕。その試験結果を表６に示すとおり、「本添加剤」により少なくとも長期強度の低下はみられない。
【００５４】
【表６】
2005225695.tif 000007
【００５５】
実施基準材は（１）σ=24N-12-20(N) 及び（２）σ=27N-12-20(N) にそれぞれＡＥ減水剤を混和したもの、実施試験材は実施基準材に「本添加剤」を０．８ｇ／ｍ3 量を混和したものであり、実施先である２箇所の生コン工場で採取したものを試料としている（いずれも標本数３）。なお、「本添加剤」は、練り混ぜ後に添加する（所謂後添加）。その試験結果を表７（１）（２）に示すとおり、「本添加剤」により少なくとも長期強度の低下はみられない。
【００５６】
【表７】
2005225695.tif 000008
【００５７】
これらの結果は、「本添加剤」により流動にともなう強度低下がなく（又は少なく）、流動によっても均等質なコンクリートとなることを示唆しており、施工性を含むワーカビリティーの向上に寄与するであろうことが考察される。
【００５８】
（ｄ）その他の試験
上記試験の他、化学混和剤に適合する試験（JIS A 6204) 、及び急性毒性試験を行なったが、これらの詳細は説明を省略する。なお、試験結果いずれも合格であった。「本添加剤」の改質効果は、叙上の実験的事実（改質効果）と同様に施工先での使用においても支持されるものであった。以下に確認された効果を列挙しておく〔施工実績の詳細は省略する。〕
【００５９】
イ）ブリージング水が少ない（明らかに減少した）。
ロ）軟らかさ（流動性）がでて、ポンプ打設においてスムーズに圧送できる。
ハ）勾配のある構造物の仕上げにおいて、流動性があるのにコンクリートが垂れない。
ニ）クラックの発生が殆どない。
ホ）仕上げ表面が緻密でつやがあり、きれいに仕上がる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の「添加剤」は、フレッシュコンクリートの取り扱いに使用する化学混和剤（分離低減剤）として産業上の利用可能性があり、しかも、主に材料分離を抑制して多機能な改質効果を奏するとともに、不分離性コンクリートへの質的転換（材料開発）が図れる点で、斯界への貢献が期待できるものである。