(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エーテル結合を持つ液状物質からなる非含水界面活性剤で水硬性物質を被覆した保存安定性及び遅延硬化性に優れた水硬性組成物。
【請求項２】
界面活性剤が−（ＣmＨ2m-2−Ｏ）n−の構造を有する物質である請求項１記載の水硬性組成物。
【請求項３】
界面活性剤がポリオキシアルキレン系非イオン界面活性剤、ポリオキシアルキレン系リン酸エステル陰イオン界面活性剤、ポリアルキレングリコール脂肪酸エステル型界面活性剤又はソルビタン脂肪酸エステル型非イオン界面活性剤のうち一種又は二種以上である請求項１又は２記載の水硬性組成物。
【請求項４】
水硬性物質がセメント、半水石膏、スラグ又は生石灰のうち一種又は二種以上である請求項１、２又は３記載の水硬性組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、保存安定性及び遅延硬化性（硬化遅延性）に優れた水硬性組成物に関する。より詳しくは、保存時の硬化を抑制できると共に施工時の硬化を遅延させることのできるポルトランドセメントあるいは石膏等の水硬性物質に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水硬性物質、すなわち、水と反応した後硬化し所定の強度を発現する物質は産業上色々なところで利用されており、その中でもポルトランドセメントなどの各種セメントは土木・建築分野において大量に使用され、代表的なものとなっている。セメントについては、現在その存在なくして土木・建築構造物の構築は成り立ち得ないといっても過言でないほど大量かつ常用的に利用されており重要な資材となっている。
【０００３】
そのセメントの水和反応は、積極的に水と混合することによって起こるだけでなく、大気中に存在する水分を吸収することによっても起こり、保管時にはこの吸収により起こる水和反応による硬化を回避することが必要となる。また、夏場等の高温時には硬化反応の進行が速くなりすぎるため、水を混合した後の施工前、例えば搬送中における硬化反応は抑制することが必要となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この硬化反応の回避あるいは抑制については、既に各種の提案があり、前者の硬化反応の回避ついては、例えばセメント用の袋として高分子フィルムと紙を複数積層した材料を使用する方法あるいは密閉したタンクにセメント等の水硬性物質を保存する等がある。また後者の硬化反応の抑制については、例えばセメントに糖類もしくはクエン酸等の遅延剤を添加する方法、又は生石灰をセメント鉱物に内包させて生石灰の水和反応を調整する方法等がある。しかしながら、これら方法は、先の問題に十分に対応しうるものではなく、かつ保存安定性と遅延硬化性の両者に優れたセメント等の水硬性組成物は未だ開発されいない。
【０００５】
以上のとおりであるから、この問題は解決する必要があり、本発明者も長年セメントの研究開発に関与しているところから、この問題の解決には関心があり、そのようなことで開発できたのが今回の発明である。したがって、本発明は保存安定性と遅延硬化性の両者に優れたセメント等の水硬性組成物を提供することを解決課題とするものであり、すなわち発明の目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記した課題を解決するものであり、その手段は、エーテル結合を持つ液状物質からなる非含水界面活性剤で水硬性物質を被覆した保存安定性及び遅延硬化性に優れた水硬性組成物である。
そして、本発明では、このようにすることによりポルトランドセメント等の水硬性物質の保存中の硬化を回避でき、また水と混合した後の水和反応の進行を抑制することができることから硬化時間の開始を任意に調整することを可能とせしめることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、以下に具体的かつ詳細に説明する。本発明の
水硬性組成物は、前記したとおりエーテル結合を持つ液状物質からなる非含水界面活性剤で水硬性物質を被覆したことからなり、保存安定性及び遅延硬化性（硬化遅延性）に優れた水硬性組成物を提供するものである。本発明において水硬性物質の被覆に使用する界面活性剤としては、エーテル結合を持つ液状物質からなる界面活性剤であって、水を含有しないものであればよい。
【０００８】
それには、ポリオキシアルキレンエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレンソルビタン脂肪酸エステルもしくはポリオキシアルキレンソルビット脂肪酸エステル等のポリオキシアルキレン系非イオン界面活性剤、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸エステル、ポリオキシアルキレンアルキルアリールエーテルリン酸エステルもしくはポリオキシアルキレンアルキルアリールエーテルリン酸ジエステル等のポリオキシアルキレン系リン酸エステル陰イオン界面活性剤、脂肪酸ポリアルキレングリコールもしくはジ脂肪酸ポリアルキレングリコール等のポリアルキレングリコール脂肪酸エステル型界面活性剤、又は脂肪酸ソルビタン等のソルビタン脂肪酸エステル型非イオン界面活性剤等がある。
【０００９】
次に本発明で使用する各界面活性剤についてより詳細に説明する。
ポリオキシアルキレン系非イオン界面活性剤には、各種のものがあり、その内のポリオキシアルキレンエーテルには、高級アルコールとポリオキシアルキレンオキシドの縮合物、例えばラウリルアルコールとエチレンオキシド４〜８モルとの縮合物（淡黄色液状）、ドデシルアルコールとエチレンオキシド６〜１０モルとの縮合物（淡黄色油状）等がある。
【００１０】
そして、ポリオキシアルキレンソルビタン脂肪酸エステルには、ソルビタンと高級脂肪酸のエステルとエチレンオキシドとの縮合物、例えばヤシ油脂肪酸のソルビタンモノエステルもしくはジエステルとエチレンオキシド５〜１０モルとの縮合物（淡黄橙色油状）、モノラウリン酸ポリオキシエチレンソルビタン（（２０Ｅ．Ｏ．）淡琥珀色油状）又はトリオレイン酸ポリオキシエチレンソルビタン（（２０Ｅ．Ｏ．）黄橙色油状）等がある。またポリオキシアルキレンソルビット脂肪酸エステルにはテトラオレイン酸ポリオキシエチレンソルビット（（３０Ｅ．Ｏ．）黄色油状液体）等が例示できる。
【００１１】
それ以外のポリオキシアルキレン系非イオン界面活性剤としては、高級アルキル化フェノールとエチレンオキシドとの縮合物、例えばｐ−オクチルフェノールとエチレンオキシド９〜１２モルとの縮合物（黄色油状）、ｐ−ノニルフェノールとエチレンオキシド２〜１２モルとの縮合物（黄色油状）もしくはポリプロピレンオキシドとポリエチレンオキシドとの縮合物（透明油状）等がある。
【００１２】
ポリオキシアルキレン系リン酸エステル陰イオン界面活性剤としては、前記したとおりポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸エステル、ポリオキシアルキレンアルキルアリールエーテルリン酸エステルもしくはポリオキシアルキレンアルキルアリールエーテルリン酸ジエステル等があり、それには具体的にはポリオキシエチレン（以下Ｐ．Ｏ．Ｅと略称する）オレイルエーテルリン酸（６Ｅ．Ｏ．、淡黄色油状）、Ｐ．Ｏ．Ｅジノニルフェニルエーテルリン酸（淡黄褐色粘稠液体）、Ｐ．Ｏ．Ｅフェニルエーテルリン酸（無〜微黄色液体）、又は部分中和型Ｐ．Ｏ．Ｅオレイルエーテルリン酸ナトリウム（７Ｅ．Ｏ．、黄色油状）等が例示できる。
【００１３】
脂肪酸ポリアルキレングリコールもしくはジ脂肪酸ポリアルキレングリコール等のポリアルキレングリコール脂肪酸エステル型界面活性剤としては、具体的にはモノオレイン酸ポリエチレングリコール（淡黄色液体）、ジオレイン酸ポリエチレングリコール（黄橙色油状）等が例示できる。脂肪酸ソルビタン等のソルビタン脂肪酸エステル型非イオン界面活性剤としては、具体的にはモノカプリル酸ソルビタン（黄褐色液体）、モノオレイン酸ソルビタン（淡橙色油状）等が例示できる。
【００１４】
以上のとおりであるから、界面活性剤中に存在するエーテル結合については、疎水基中に存在する必要はなく、疎水基と親水基を結ぶ連結基中に存在してもよい。その理由は明確にはできてはいないが、疎水基中にエーテル結合の存在しない脂肪酸ソルビタンでも水和反応の進行を抑制及び遅延させる効果を発現することができることを本発明者は確認していることから疑問の余地はない。
【００１５】
本発明においては、以上のとおりの多くの界面活性剤が使用可能であるが、好ましく使用できる界面活性剤は−（ＣmＨ2m-2−Ｏ）n−の構造を有する物質、すなわちポリアルキレンオキサイド、特にポリエチレンオキサイドを結合する物質であり、それにはポリオキシアルキレンエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレンソルビタン脂肪酸エステルもしくはポリオキシアルキレンソルビット脂肪酸エステル等のポリオキシアルキレン系非イオン界面活性剤、又はポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸エステル、ポリオキシアルキレンアルキルアリールエーテルリン酸エステルもしくはポリオキシアルキレンアルキルアリールエーテルリン酸ジエステル等のポリオキシアルキレン系リン酸エステル陰イオン界面活性剤があり、より好ましいのはポリオキシアルキレンソルビタン酸エステルあるいはポリオキシアルキレンアルキルエーテルである。
【００１６】
本発明は、液状の界面活性剤を使用して水硬性物質の表面を被覆することで水と水硬性物質の接触を防止して、水和反応の進行を抑制及び遅延させるものであるから、液状界面活性剤中には可能な限りセメント等の水硬性物質を硬化せしめる水は含有していないこと、すなわち非含水であることが望ましい。
【００１７】
しかしながら、ここにおける非含水とは保管中に大気中から吸収するような多少の水分も含有していないというのでなく、液状界面活性剤に積極的に水を添加させることにより含水せしめる場合を排除するという程度の意味のものである。すなわち、大気中より吸収した水を含有する程度の水の含有により水和反応の進行の抑制及び遅延が極端に低下するということはないので、可能な限り水は含有しない方が望ましいが、その程度の水を含有する場合を除外するものではない。
【００１８】
水硬性物質を液状の界面活性剤で被覆する際には、水硬性物質の表面が界面活性剤で満遍なく覆われていることが望ましく、それには界面活性剤の配合量は５重量％以上であることが望ましい。好ましくは７〜３５重量％がよく、より好ましくは１０〜２５重量％がよい。界面活性剤で水硬性物質が好ましい状態に被覆された場合には、水硬性物質の表面全体が満遍なくしっとり濡れたような状態が発現する。配合量が５重量％未満になると被覆量が不足し、水和反応抑制及び遅延効果が極端に低下し、所期の目的が達成できなくなる。また３５重量％以上配合しても抑制能等はそれ以上向上せず無駄使いとなる。
【００１９】
水硬性物質を液状の界面活性剤で被覆する際に使用する装置については、各種の混合装置あるいは粉砕装置が使用できるが、効率的かつ良好な被覆を行なうに万能ミキサーあるいはボールミルを使用するのが好ましい。
【００２０】
本発明で被覆対象とする水硬性物質については、水と反応することにより硬化する各種の物質が特に制限されることなく対象となるものであり、それには潜在水硬性物質や空気中の湿気で硬化する物質も含まれる。具体的には普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント、膨張セメント、２成分系もしくは３成分系低発熱セメント等の各種混合セメント、アルミナセメント、超速硬セメント、マグネシアリン酸セメント等の特殊セメント、ドロマイト、高炉水砕スラグ、半水石膏、又は生石灰等がある。
【００２１】
本発明の水硬性組成物の使用態様については、それぞれの水硬性物質に関し界面活性剤を被覆しない場合に採用されている使用態様が界面活性剤を被覆した本発明の水硬性組成物の場合にも採用可能であり、そのまま使用できる。例えば水硬性物質がポルトランドセメントの場合には、水と砂を配合して攪拌することによりモルタルを形成することができ、また水と砂と砂利を配合して攪拌することによりコンクリートが形成することができるのは本発明の界面活性剤で被覆したセメントを使用した場合も同様である。
【００２２】
【実施例】
以下に、本発明の界面活性剤で被覆した水硬性組成物について、各種組成物を調製して、各種性能試験、すなわち硬化試験、長期間保存後の膨張圧測定試験、硬化抑制試験及び保存試験を行い、その結果により、本発明が卓越した効果を奏することを示すが、本発明は、この試験の結果によって何ら限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載によって特定されるものであることはいうまでもない。なお、比較のために界面活性剤による被覆のない水硬性組成物及び本発明に該当しない界面活性剤で被覆した水硬性組成物についても同様の試験を行った。
【００２３】
〈長期間保存後の膨張圧測定試験〉
本発明の界面活性剤で被覆した膨張材含有セメントを所定期間保存した後に、水を添加混合し水和反応を行い、所定時間放置後に膨張圧を測定した。その際に使用した攪拌機はホバート社製ミキサ（Ｎ−５０）で、界面活性剤はポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル（８Ｅ．Ｏ．）であり、セメント（Ｃ）と膨張材（Ｅ）の比（Ｃ／Ｅ）は３である。
【００２４】
そして、界面活性剤の被覆量、水混合比、保存期間、放置時間は表１に記載のとおりであり、実施例においては界面活性剤の被覆量は２５重量％であり、保存期間は５．５月である。また試験結果も表１に記載されており、それによれば本発明の組成物は長期（５．５月）保存後も所定の膨張圧（実施例２の場合：１３kgf/cm2）が発現しており、大気中の水分を吸収することによる水和反応の進行が抑制されていることが簡明に理解できる。すなわち、実施例の場合と同一の界面活性剤を同量配合した膨張材含有セメントを保存することなく被覆直後に硬化させた比較例１の場合と同様の膨張圧が発現している。
【００２５】
この膨張圧測定試験は以下のとおりの圧力試験装置及び手順に従って行う。  図１に図示するような形状の鋳鉄型わく（２（直径２５ｍｍ））を同図に図示するように広径側端部を螺入閉止具（３）で閉鎖し、短径側端部にスリーブ付き接続具（４）を介して圧力計（５）及び記録計（７）に接続している圧力センサー（６（直径１５ｍｍ））を螺入して圧力試験装置（１）を形成する。
【００２６】
この装置を使用する膨張圧測定は鋳鉄型わく内部の空間に水を配合した水硬性組成物（８）を充填した後圧力センサーを螺入し、鋳鉄型わくに固定する。ついで、供試体を一定温度に維持するために２３℃に維持されている水中に圧力試験装置（１）を保持し所定時間経過後に膨張圧を測定する。なお、この試験では供試体中に膨張材が配合されているので、時間の経過と共に硬化して供試体が膨張し膨張圧が発現することになる。
【００２７】
【表１】
0004226734.tif 000002
【００２８】
〈硬化抑制試験〉
本発明の水硬性組成物である各種の界面活性剤で被覆した超速硬セメント（商品名、ジェットセメント、太平洋セメント（株）製）を使用して、水とセメントで供試体モルタルを製造し、硬化抑制能を試験した。使用した界面活性剤および被覆量は表２に示すとおりである。その試験は供試体モルタルをビガー針装置を使用して始発時間と終結時間を測定することによる慣用の凝結試験で行った。なお、比較のために界面活性剤による被覆のないセメントの抑制能試験も行った。試験結果も表２に示した。その結果によれば、界面活性剤による被覆のない比較例３のセメントは始発時間及び終結時間とも、本発明の界面活性剤で被覆したセメントより短時間であることが明白であり、本発明によりセメントの硬化が抑制されることが確認できる。
【００２９】
【表２】
0004226734.tif 000003
【００３０】
〈保存試験〉
本発明の水硬性組成物である界面活性剤で被覆したセメントを所定期間保存した後の保存状態を調査すると共に長期間保存後水を配合して硬化させ強度測定した。なお、比較のために界面活性剤で被覆しないセメント及び本発明に該当しない界面活性剤で被覆したセメントについても同様の試験を実施した。その際の保存期間、使用した界面活性剤の物質及び被覆率は表３に示すとおりである。
【００３１】
そして、試験結果も表３に記載されており、それによれば本発明の水硬性組成物である界面活性剤で被覆したセメントは１年６月保存後も当初のペースト状態が維持されていた。またこれに水を配合して硬化させた場合にも界面活性剤で被覆した直後のセメントを硬化させた場合の圧縮強度の９割以上の強度が得られることも確認できた。
【００３２】
【表３】
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【００３３】
以上のとおり長期間保存後の膨張圧測定試験、硬化抑制試験及び保存試験の結果から、本発明の組成物は、水硬性組成物の保存時における硬化を抑制できると共に施工時における硬化を遅延させることのできる優れた効果を奏することが明らかである。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は、ポルトランドセメント等の水硬性物質をエーテル結合を持つ液状物質からなる非含水界面活性剤で被覆した水硬性組成物であり、本発明はこの組成物により水硬性物質の保存中の硬化を回避でき、また水と混合した後の水和反応の進行を抑制することができる。その結果硬化開始時期及び硬化速度を任意に調整することも可能とできる優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の水硬性組成物の膨張圧測定試験に使用する装置を図示する。
この膨張圧測定試験は以下のとおりの圧力試験装置及び手順に従って行う。
【符号の説明】
１    圧力試験装置
２    鋳鉄型わく
３    螺入閉止具
５    圧力計
６    圧力センサー
７    記録計
【図１】
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