(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント１００重量部当たり、フィブリル化性ポリテトラフルオロエチレン０．０１〜０．１重量部とアルコール系消泡剤及び／又はシリコン系消泡剤を０．００１〜１．０重量部含有することを特徴とする防塵セメント組成物。
【請求項２】
フィブリル化性ポリテトラフルオロエチレンの全て叉は大部分がフィブリルである請求項１に記載の防塵セメント組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、搬送中や保管中のセメントの粒子が空気中へ飛散するのを防止するための防塵処理が施された防塵セメント組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
搬送中や保管中のセメントの粒子が空気中に飛散して、様々な弊害を引き起こすのを防止するため、従来より、セメントにフィブリル化性ポリテトラフルオロエチレン（以下ポリテトラフルオロエチレンをＰＴＦＥと言う）を添加して、圧縮、剪断力を加えて、該ＰＴＦＥをフィブリル化し、セメントの粉体粒子をサブミクロン単位の極細なＰＴＦＥフィブリルのランダムな網で捕捉することにより、該粉末粒子が空気中へ飛散することのないように防塵処理したセメントが開発されている。
【０００３】
このような防塵セメントを製造する技術として、特公平５−２４８７２号公報に開示されているものがある。
【０００４】
また、フィブリル化性ＰＴＦＥを粉末物質に混合し、この混合物に対して２０〜２００℃の温度で圧縮、剪断作用を施すことにより、ＰＴＦＥをフィブリル化して、粉末状物質の塵埃発生を抑制する技術が特公昭５２−３２８７７号公報に開示されている。
【０００５】
特公平５−２４８７２号公報又は特公昭５２−３２８７７号公報に開示されている技術に基づく防塵処理を施したセメントはＰＴＦＥフィブリルの存在により粉末中に空気を含む嵩比重が低いものとなる。またこの防塵されたセメントを用いてコンクリートやモルタルを形成した場合、その強度は、防塵処理を施さないセメントを用いて形成したコンクリートやモルタルの強度を１００とすると、約８５〜９５程度まで低下するため、その強度を改善することが望まれていた。
【０００６】
本発明者らは防塵処理されたセメントから製造されるコンクリートやモルタルの強度低下の原因について追求した結果、ＰＴＦＥ防塵処理剤の影響によりコンクリートやモルタル中に多数の気泡が発生することが、強度を低下させる原因となっていることを見出した。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、塵埃が発生しにくく、かつ、それから製造されるコンクリートやモルタルの強度を改善した防塵セメント組成物を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る強度が改善された防塵セメント組成物は、セメント１００重量部当たり、フィブリル化性ポリテトラフルオロエチレン０．０１〜０．１重量部とアルコール系消泡剤及び／又はシリコン系消泡剤を０．００１〜１．０重量部含有するものである。
【０００９】
また、フィブリル化性ＰＴＦＥはその全て又は大部分がフィブリルであることが防塵効果を高めるために好ましく、該フィブリルはフィブリル化性ＰＴＦＥをセメントなどに混合し、本発明の防塵セメント組成物を製造するときの圧縮、剪断作用により形成される。
【００１０】
セメントとしては、ポルトランドセメントや高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメント、ポラゾンセメント、フィラーセメントなどの混合セメントの他、アルミナセメント、地熱セメント、油井セメント、超速硬セメント、コロイドセメント、膨張セメントなどのセメントが使用できる。
【００１１】
フィブリル化性ＰＴＦＥは米国特許第２５５９７５０号によって代表されるような方法でテトラフルオロエチレンを乳化重合することにより製造されるものであって、圧縮、剪断作用を施すことにより容易にフィブリル化する性質を有するＰＴＦＥである。該ＰＴＦＥの形態には粉末とエマルジョンがあり、双方ともにＰＴＦＥ防塵処理剤として本発明の組成物に使用することが可能である。
【００１２】
アルコール系消泡剤とシリコン系消泡剤とは単独又は組み合わせて混合物として使用されるが、これらの消泡剤は、ＰＴＦＥ防塵処理剤によってもたらされるコンクリートやモルタル中の気孔の発生を抑制し、コンクリートやモルタルの強度低下を防止することができる。例えば、アルコール系消泡剤としては高級アルコール類及びグリコール類、並びにそのエーテル類及びエステル類などがあり、具体的には、ヘキサデシルアルコール、ポリオキシアルキレングリコール、ポリオキシアルキレン高級アルコールエーテル、ポリアルキレングリコール脂肪酸エステルなどを例示できる。またシリコン系消泡剤としてはジメチルシリコーンオイル、シリコーンオイルコンパウンド、シリコーンエマルジョン、ポリエーテル変性ポリシロキサンなどを例示できる。
【００１３】
セメント１００重量部に対するＰＴＦＥの含有量が０．０１重量部より少ない場合は十分な防塵性能が得られず、０．１重量部より多い場合は過度のセメント団粒化が生じて分散性が悪くなる。また、アルコール系及び／またはシリコン系消泡剤の含有量が０．００１重量部より少ない場合は十分な強度の改善が得られず、１．０重量部以上混合しても、それ以上の強度の向上は見られず、経済的に不利である。
【００１４】
また、本発明の防塵セメント組成物は、消泡剤の適量の使用により強度改善ができるばかりでなく、ＡＥ剤やＡＥ減水剤などの空気連行剤によるミクロン単位の気泡の発生を妨げることが無く、コンクリートやモルタルを形成する際のワーカビリテイーの改善及び形成されたコンクリートやモルタルの耐凍害性を改善することが可能である。ＡＥ剤などの混和剤と消泡剤とを併用するときの、消泡剤の含有量の上限値は約０．５重量部であり、これ以上の消泡剤の添加は連行空気量を減少させるため、ＡＥ剤などによる上記効果も減少する傾向にある。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【００１６】
ポルトランドセメントの製造工程において、焼成を終えたクリンカーは空気で急冷され、石膏などの添加物が加えられた後、仕上げミルで粉砕され、粒度調整が行われてセメントとなるが、仕上げミルから排出されたセメントは、１００〜１２０℃程度の残熱を有しているので、このセメントにフィブリル化性ＰＴＦＥ水性エマルジョン及び消泡剤を添加して、混合、撹拌することにより圧縮、剪断作用を与えてＰＴＦＥのフィブリル化を行い、本発明の防塵セメント組成物を形成すると良い。
【００１７】
本発明の組成物を製造する場合、ＰＴＦＥのエマルジョン及び消泡剤を水に希釈及び溶解して使用するとセメントとの混合が容易になり、また、加熱装置や保温装置を用いてセメントの温度を９０℃程度に保持すると、ＰＴＦＥのフィブリル化が容易になり、効率よく本発明の防塵セメント組成物を製造することができる。また、消泡剤のセメント中への添加は、フィブリル化性ＰＴＦＥの添加に前後して行うことが望ましいが、このような場合には、セメントを防塵処理する際の熱により消泡剤が気化蒸散したり、消泡剤の効果が低下したりすることなどがあるため、必要によりコンクリートやモルタルを形成する際の水の添加の前後して行うことにより、本発明の防塵セメント組成物とすることもできる。
【００１８】
なお、セメントの温度を９０℃程度に保持するために、水和反応によって反応熱を発する物質（例えば生石灰や軽焼ドロマイトなど）及び水を混合、撹拌して、水和反応熱によって温度を上昇させる方法を採用することもできる。
【００１９】
圧縮、剪断作用を与えるための混合、撹拌作業は強制練りミキサを用いて行うが、セメントの種類、フィブリル化性ＰＴＦＥ水性エマルジョンの添加量、昇温方法、添加水量などによってミキサの適性が異なるので、予備試験結果などに基づいて、パン型ミキサ、二軸バグミル型ミキサ、ローラ型ミキサなどの中から適切なものを選定することが望ましく、下記の実施例では、このような混合、撹拌作業をローラ型ミキサを用いて行った。
【００２０】
なお、ローラ型ミキサの場合、セメントは、ローラと混練槽底面との間において、圧縮作用、剪断作用及び圧延作用などの複合作用を効率よく受けることが可能であるため、添加水量を極力少なくしたいセメントの防塵処理に好適である。
【００２１】
【実施例１】
セメントに対しフィブリル化性ＰＴＦＥの含有量を０．０３重量％とし、消泡剤の含有量を０．０；０．００１；０．０１；０．０４；０．０６；０．１；０．３；０．５；０．７重量％と変えた９種類の防塵セメント組成物を製造した。尚、防塵セメント組成物の製造に当たっては、フィブリル化性ＰＴＦＥとして水性エマルジョンが使用され、該ＰＴＦＥの全てがフィブリルとなるように圧縮、剪断作用が施された。また、消泡剤はポリアルキレングリコール脂肪酸エステルを主成分とするアルコール系消泡剤を使用した。
【００２２】
この９種類の防塵セメント組成物を用い、「ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１セメントの物理試験方法」の「強さ試験方法」に従って供試材を形成し、圧縮強さを測定した。供試材の配合比率は水１１．１重量％、骨材６６．７重量％、セメント２２．２重量％であり、寸法は４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍの直方体である。図１に圧縮強さの測定結果を示す。同図において、破線で示す「原セメント」は防塵処理なしのセメントを用いて形成した供試材の測定値である。
【００２３】
図１に示すように、消泡剤なしで防塵処理を施したセメント（消泡剤添加率０％）から形成した供試材は、いずれの材齢についても、防塵処理なしのセメント（原セメント）から形成した供試材よりも圧縮強さは低くなっている。これに対し、消泡剤の添加量が増加するにつれて圧縮強さは次第に回復し、消泡剤の添加量が０．１重量％以上であると原セメントから形成した供試材と同等又はそれ以上の圧縮強さとなる。しかし、消泡剤の添加量が０．５重量％付近から圧縮強さの改善は飽和状態になり、１．０重量％を超える量を添加してもそれ以上の圧縮強さの改善効果は望めない状態に達する。
【００２４】
以上のことより、セメントにＰＴＦＥと消泡剤とを添加し、混合、撹拌してＰＴＦＥをフィブリル化させた防塵セメント組成物から形成した供試材は、消泡剤を添加していない従来の防塵セメントから形成した供試材に比べ圧縮強さの低下が小さく、原セメントから形成した供試材と同等またはそれ以上の強さを発揮することが判明した。
【００２５】
【実施例２】
消泡剤がジメチルポリシロキサンを主成分とするエマルジョン型のシリコン系消泡剤である他は実施例１と同じ防塵セメント組成物を製造し、ＡＥ剤として、ロジン石鹸を０．２５重量％追加混合して、実施例１と同様な供試材を作成し、その強度比とＡＥ剤の効果の測定及び総合評価を行った。結果を表１に示す。同表において、強度比は原セメントから形成した供試材の材齢２８日の圧縮強さに対する比が９５％超を◎、９０〜９５％を○、９０％未満を△で表し、ＡＥ剤の効果は、原セメントを用いた場合の空気連行率に対する比が９０％超を◎、８０〜９０％を○、８０％未満を△で表し、総合評価は非常に優れているを◎、優れているを○、従来レベルを△で表している。
【００２６】
【表１】
0004117956.tif 000002
【００２７】
表１に示すように、強度改善効果は消泡剤を０．００１重量％以上添加することにより発現し、その量を増加させるに従って強度改善効果も増加し、０．０４重量％付近からは強度改善効果が９５％を越える状態に達し、ついには１００％を超えるようになり、改善効果は飽和状態に達するが、一方、ＡＥ剤の空気連行効果は消泡剤の添加量が０．１重量％を超える付近から徐々に低下する傾向が見られ、０．５重量％を超えるとＡＥ剤の添加効果は見られなくなる。従って、ＡＥ剤を併用した場合の消泡剤の添加量は０．００１〜０．５重量％の範囲にすることが望ましく、０．０４〜０．１重量％の範囲であれば、より望ましい効果が得られる。
【００２８】
【実施例３】
セメントに対する消泡剤の含有量を０．１重量％とし、フィブリル化性ＰＴＦＥの含有量を０．０；０．０１；０．０３；０．０５；０．０８；０．１０；０．１２；０．１５重量％と変えた８種類の防塵セメント組成物を製造し、防塵性能、ハンドリング性の調査及び総合評価を行った。尚、消泡剤及びＰＴＦＥには実施例１と同じものを使用した。表２に結果を示す。同表において、防塵性能は、デジタル粉塵計による測定結果が発塵量５０ｃｐｍ未満を◎、５０〜１５０ｃｐｍを○、１５０ｃｐｍ超を×で表し、ハンドリング性は輸送時や使用時のハンドリングが非常に良いを◎、良いを○、従来レベルを△で表し、総合評価は非常に優れているを◎、優れているを○、従来レベルを△で表している。
【００２９】
【表２】
0004117956.tif 000003
【００３０】
表２に示すように、ＰＴＦＥ添加量が０．０１重量％より少ない場合は十分な防塵性能が得られず、０．１重量％より多くなると過度にセメントの団粒化が発生して分散性が悪くなるのでハンドリング性が低下する。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の防塵セメント組成物は、
（１）塵埃が発生しにくく
（２）ハンドリング性が良好で
（３）コンクリートやモルタルの強度が高い
などの効果を有する。尚、ＰＴＦＥで防塵されたセメントはＰＴＦＥフィブリルの存在により粉末中に空気を含む嵩比重が低いものとなる。この防塵セメントから形成されるコンクリートやモルタルも多くの気泡を含む比較的強度の低いものとなる。アルコール系及びシリコン系消泡剤はかかる気孔の生成を妨げるが、適量の消泡剤の使用はＡＥ剤やＡＥ減水剤などの空気連行効果を妨げない。
【図面の簡単な説明】
【図１】消泡剤添加量と圧縮強さとの関係を示すグラフである。
【図１】
0004117956.tif 000004