專利名稱：水硬性組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水硬性組合物。更具體來說，其涉及適宜作為流動(dòng)性優(yōu)越、材料不會(huì)分離的水泥組合物等的水硬性組合物。
背景技術(shù)：
水硬性組合物作為構(gòu)筑土木工程和建筑等的材料是不可缺少的，例如水泥漿、砂漿、混凝土等水泥組合物已得到廣泛地應(yīng)用。在所述的土木工程和建筑物等領(lǐng)域，為了提高作業(yè)效率，正在尋求流動(dòng)性優(yōu)越、材料不會(huì)分離的水泥組合物等。為此，添加了減水劑和抗材料分離劑，所述減水劑通過提高水泥組合物的流動(dòng)性并減少其水分而具有提高固化產(chǎn)物的強(qiáng)度、耐久性等作用；所述抗材料分離劑通過提高水泥組合物的粘度來提供抗材料分離性。例如，添加萘系或聚羧酸系減水劑，或添加如纖維素、葡聚糖等聚合物作為抗材料分離劑(增粘劑)。
特開2001-48619號(hào)公報(bào)(第2-3頁)涉及水泥組合物用抗材料分離劑，其公開稱，如果使用吡咯烷酮-丙烯酸鈉共聚物作為抗材料分離劑，即使抗材料分離劑用量極少，也可以得到高流動(dòng)性、材料不會(huì)分離的水泥組合物。但是，在添加了所述抗材料分離劑的水泥組合物中，有關(guān)提高其固化速度以及提高土木工程和建筑物等建筑工地的作業(yè)效率的問題，仍然有待研究。
另外，在特開平6-263506號(hào)公報(bào)(第1-2、3-4頁)中公開了包含粘合材料、β-1，3-葡聚糖及高性能減水劑的水凝性組合物，其中所述的粘合材料含有粗粒度水泥。但是，在該水硬性組合物中，例如，相對(duì)于水泥的β-1，3-葡聚糖的添加量較多，不能有效率地實(shí)現(xiàn)高流動(dòng)性、抑制材料分離等特性，因此，有關(guān)如何改善這方面缺陷以提高土木工程和建筑物等建筑工地的作業(yè)效率的問題，仍然有待研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于所述狀況而完成的，其目的是提供兼顧高流動(dòng)性和抑制材料分離、并可以消除固化延遲的水硬性組合物。
本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，將聚乙烯吡咯烷酮(PVP)系聚合物用于水泥組合物等水硬性組合物的用途時(shí)，得到了流動(dòng)性優(yōu)越、材料不會(huì)分離的特性，要是使該聚合物具有特定的結(jié)構(gòu)，則可以有效地將其用作抗材料分離劑，即使在低添加量的情況下也可以表現(xiàn)出充分的效果。本發(fā)明人還想到，在所述水硬性組合物中，通過高性能減水劑更進(jìn)一步提供高流動(dòng)性時(shí)，如果使用粉末狀水泥外加劑，則會(huì)使高性能減水劑吸附在水泥粒子等上，從而使固化障礙得到抑制，由此可以理想地解決所述課題。另一方面，本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，在水硬性組合物以水泥、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)系共聚物及高性能減水劑為必要成分的情況下，如果將與水硬性組合物的固化速度關(guān)聯(lián)的針貫入阻力值設(shè)定在高的范圍，該水硬性組合物可作為兼顧高流動(dòng)性和抑制材料分離的、并可以消除固化延遲的水硬性組合物，而成為在土木工程和建筑物等領(lǐng)域具有高作業(yè)效率的有用物質(zhì)，由此完成了本發(fā)明。
即，本發(fā)明涉及包含水泥(A)、共聚物(B)、高性能減水劑(C)及粉末狀水泥外加劑(D)的水硬性組合物，所述共聚物(B)具有用下述通式(1)表示的重復(fù)單元(I)和用下述通式(2)表示的重復(fù)單元(II)，所述通式(1)是 (式中，R1表示氫原子或甲基。n表示2～4的整數(shù)。)
所述通式(2)是 (式中，R2、R3及R4相同或不同，各自表示氫原子、甲基或(CH2)pCOOM2基團(tuán)，而且當(dāng)COOM1基團(tuán)和COOM2基團(tuán)的總數(shù)為2時(shí)，所述R2、R3及R4選擇性地形成酸酐結(jié)構(gòu)。M1及M2相同或不同，各自表示氫原子、一價(jià)金屬、二價(jià)金屬、銨基或有機(jī)銨基。p表示0～2的整數(shù)。)另外，本發(fā)明還涉及水硬性組合物的制造方法，其中，預(yù)先將所述共聚物(B)和所述高性能減水劑(C)混合后，再將其進(jìn)行添加。
具體實(shí)施例方式
下面詳細(xì)描述本發(fā)明。
在本申請(qǐng)說明書中的“以上”、“以下”包含所述數(shù)值。即“以上”表示不小于所述數(shù)值(所述數(shù)值及所述數(shù)值以上)。
本發(fā)明的水硬性組合物包括水泥(A)、共聚物(B)、高性能減水劑(C)及粉末狀水泥外加劑(D)，共聚物(B)主要作為抗材料分離劑(增粘劑)來起到抑制水泥和骨料等分離的作用，這種分離會(huì)損害作業(yè)性。在本發(fā)明中，有效地發(fā)揮了共聚物(B)和高性能減水劑(C)的高流動(dòng)性、材料分離抑制作用，即使添加量少，也可以在土木工程和建筑物等領(lǐng)域充分地發(fā)揮其作用，而且，通過含有粉末狀水泥外加劑(D)，可以消除固化延遲，綜合這些作用可以使作業(yè)效率變得優(yōu)越。
所述共聚物(B)具有所述通式(1)表示的重復(fù)單元(I)和所述通式(2)表示的重復(fù)單元(II)作為必要構(gòu)成單元。優(yōu)選所述2個(gè)重復(fù)單元(I)及(II)是構(gòu)成該共聚物的重復(fù)單元的主要成分。所述共聚物可以采用嵌段加成、無規(guī)加成、交替加成等中的任何一種加成方式。
所述共聚物(B)進(jìn)而優(yōu)選具有以下通式(3)表示的重復(fù)單元(III)
另外，根據(jù)需要在所述共聚物(B)中可以進(jìn)一步導(dǎo)入其他重復(fù)單元(IV)。
作為構(gòu)成本發(fā)明的共聚物(B)的所述重復(fù)單元(I)～(IV)的摩爾比(I)/(II)/(III)/(IV)，優(yōu)選為1～99/99～1/0～50/0～50，更優(yōu)選為10～95/90～5/0～30/0～30，進(jìn)一步優(yōu)選為20～80/80～20/0～20/0～20。
作為所述共聚物(B)的重均分子量，優(yōu)選為600000～10000000，更優(yōu)選為700000～5000000。如果重復(fù)單元(I)～(IV)的摩爾比及共聚物(B)的重均分子量超出所述范圍，共聚物(B)可能就不能充分發(fā)揮主要作為抗材料分離劑的作用。
通過形成重復(fù)單元(I)的單體、形成重復(fù)單元(II)的單體及根據(jù)需要形成所述其他重復(fù)單元的單體的共聚合，可以制造所述共聚物(B)。形成這些重復(fù)單元的單體，可以單獨(dú)使用其中1種，也可以使用2種或2種以上這些單體。
作為形成所述重復(fù)單元(I)的單體，N-乙烯基-2-吡咯烷酮、N-乙烯基-5-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙烯基-2-哌啶酮、N-乙烯基-6-甲基-2-哌啶酮、N-乙烯基-ε-己內(nèi)酰胺和N-乙烯基-7-甲基-ε-己內(nèi)酰胺是適宜的。其中，優(yōu)選N-乙烯基-2-吡咯烷酮、N-乙烯基-5-甲基-2-吡咯烷酮。
作為形成所述重復(fù)單元(II)的單體，優(yōu)選不飽和羧酸系單體，適宜的是例如丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸及它們的一價(jià)金屬鹽、二價(jià)金屬鹽、銨鹽和有機(jī)銨鹽等不飽和一元羧酸系單體；以及例如馬來酸、衣康酸、檸康酸、富馬酸或它們的酸酐、一價(jià)金屬鹽、二價(jià)金屬鹽、銨鹽和有機(jī)銨鹽等不飽和二元羧酸系單體。其中，優(yōu)選丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸和馬來酸酐。
作為形成所述重復(fù)單元(III)的單體，可以列舉2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷磺酸鈉(AMPS)。
作為形成所述重復(fù)單元(IV)的單體，下述等物質(zhì)是適宜的
不飽和二元羧酸和碳原子數(shù)1～22的醇形成的半酯、二酯類，所述的不飽和二元羧酸是例如馬來酸、富馬酸、衣康酸、檸康酸等；不飽和二元羧酸和碳原子數(shù)1～22的胺形成的半酰胺、二酰胺類，所述的不飽和二元羧酸是例如馬來酸、富馬酸、衣康酸、檸康酸等；烷基聚亞烷基二醇和馬來酸、富馬酸、衣康酸、檸康酸等不飽和二元羧酸形成的半酯、二酯類，所述的烷基聚亞烷基二醇是碳原子數(shù)1～22的醇加成1～300摩爾的碳原子數(shù)2～4的氧化烯烴而形成的；烷氧基聚亞烷基二醇和(甲基)丙烯酸形成的酯化產(chǎn)物類，所述烷氧基聚亞烷基二醇是例如甲氧基聚乙二醇、乙氧基聚乙二醇、丙氧基聚乙二醇、甲氧基聚乙二醇-聚丙二醇、乙氧基聚乙二醇-聚丙二醇、丙氧基聚乙二醇-聚丙二醇等。
(甲基)丙烯酸和碳原子數(shù)1～22的醇形成的酯類，例如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸-2-羥乙酯、(甲基)丙烯酸羥丙酯、(甲基)丙烯酸羥丁酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯等；(聚)亞烷基二醇二[(甲基)丙烯酸酯]類，例如三乙二醇二[(甲基)丙烯酸酯]、(聚)乙二醇二[(甲基)丙烯酸酯]、聚丙二醇二[(甲基)丙烯酸酯]、(聚)乙二醇-(聚)丙二醇二[(甲基)丙烯酸酯]等；雙官能(甲基)丙烯酸酯類，例如己二醇二[(甲基)丙烯酸酯]、三羥甲基丙烷三[(甲基)丙烯酸酯]、三羥甲基丙烷二[(甲基)丙烯酸酯]等；(聚)亞烷基二醇二馬來酸酯類，例如三乙二醇二馬來酸酯、聚乙二醇二馬來酸酯等；不飽和磺酸類，例如乙烯基磺酸鹽、(甲基)烯丙基磺酸鹽、2-[(甲基)丙烯酰氧基]乙基磺酸鹽、3-[(甲基)丙烯酰氧基]丙基磺酸鹽、3-[(甲基)丙烯酰氧基]-2-羥基丙基磺酸鹽、3-[(甲基)丙烯酰氧基]-2-羥基丙基磺苯醚、3-[(甲基)丙烯酰氧基]-2-羥基丙氧基磺基苯甲酸鹽、4-[(甲基)丙烯酰氧基]丁基磺酸鹽、(甲基)丙烯酰氨基甲磺酸、(甲基)丙烯酰氨基乙磺酸、2-甲基丙烷磺酸(甲基)丙烯酰胺等不飽和磺酸以及它們的一價(jià)金屬鹽、二價(jià)金屬鹽、銨鹽及有機(jī)銨鹽；烷烴二醇單[(甲基)丙烯酸酯]類，例如1，4-丁二醇單[(甲基)丙烯酸酯]、1，5-戊二醇單[(甲基)丙烯酸酯]、1，6-己二醇單[(甲基)丙烯酸酯]等；由不飽和一元羧酸和碳原子數(shù)1～22的胺形成的酰胺類，例如甲基(甲基)丙烯酰胺；不飽和酰胺類，例如(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯?；榛０?、N-羥甲基(甲基)丙烯酰胺、N，N-二甲基(甲基)丙烯酰胺等；不飽和胺類，例如(甲基)丙烯酸氨基乙酯、(甲基)丙烯酸甲基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸二甲基氨基丙酯、(甲基)丙烯酸二丁基氨基乙酯、乙烯基吡啶等；氰脲酸酯類，例如三烯丙基氰脲酸酯等；烯丙基化合物，例如(甲基)烯丙醇、縮水甘油基(甲基)烯丙基醚等；不飽和氨基化合物，例如二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯等；硅氧烷衍生物，例如聚二甲基硅氧烷-丙基氨基馬來酰胺酸、聚二甲基硅氧烷-氨基亞丙基氨基馬來酰胺酸、聚二甲基硅氧烷-雙(丙基氨基馬來酰胺酸)、聚二甲基硅氧烷-雙(二亞丙基氨基馬來酰胺酸)、聚二甲基硅氧烷-(1-丙基-3-丙烯酸酯)、聚二甲基硅氧烷-(1-丙基-3-甲基丙烯酸酯)、聚二甲基硅氧烷-雙(1-丙基-3-丙烯酸酯)、聚二甲基硅氧烷-雙(1-丙基-3-甲基烯酸酯)。
另外，在本發(fā)明中，作為有機(jī)銨基，可以列舉出例如烷基銨基、具有取代基的烷基銨基等。有機(jī)銨鹽是指具有所述有機(jī)銨基的鹽。
作為所述共聚物(B)的制造方法，可以采用溶液聚合、靜置聚合、沉淀聚合、反相懸浮聚合、反相乳液聚合、本體聚合等各種聚合方法，可以以間歇式或連續(xù)式任一形式來實(shí)施這些方法。例如，優(yōu)選使用溶劑、聚合引發(fā)劑、鏈轉(zhuǎn)移劑等進(jìn)行所述聚合?？筛鶕?jù)采用的聚合方法、溶劑、聚合引發(fā)劑、鏈轉(zhuǎn)移劑等適宜地確定聚合溫度，通常以0～150℃進(jìn)行聚合。
作為所述溶劑，適宜的是水；醇類，例如甲醇、乙醇、異丙醇等；芳香烴或脂肪烴，例如苯、甲苯、二甲苯、環(huán)己烷、正庚烷等；酯類，例如乙酸乙酯等；酮類，例如丙酮、甲乙酮等。
作為聚合引發(fā)劑，適宜的是過硫酸鹽，例如過硫酸銨、過硫酸鈉、過硫酸鉀等；過氧化氫；偶氮化合物，例如偶氮雙[2-甲基丙脒鹽酸鹽]、偶氮異丁腈等；過氧化物等，例如苯甲酰過氧化物、月桂酰過氧化物、氫過氧化枯烯等。此時(shí)，可以使用促進(jìn)劑。作為促進(jìn)劑，適宜的是還原劑，例如亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉、硫酸亞鐵銨(摩爾鹽)、焦亞硫酸氫鈉、甲醛合次硫酸鈉、抗壞血酸等；胺化合物等，例如乙二胺、乙二胺四乙酸鈉、甘氨酸等。
作為所述鏈轉(zhuǎn)移劑，適宜的是巰基丙酸、巰基丙酸-2-乙基己酯、辛酸-2-巰基乙酯、1，8-二巰基-3，6-二氧辛烷、癸烷三硫醇、十二烷硫醇、十六烷硫醇、癸烷硫醇、四氯化碳、四溴化碳、α-甲基苯乙烯二聚物、萜品油烯、α-萜品烯、γ-萜品烯、雙戊烯、2-氨基丙烷-1-醇等。
所述溶劑、聚合引發(fā)劑、促進(jìn)劑及鏈轉(zhuǎn)移劑可以單獨(dú)使用1種，也可以2種或2種以上使用。
在所述共聚物(B)的制造中得到的共聚物(B)可以按原樣添加到水硬性組合物中，但是，根據(jù)需要，也可以進(jìn)一步用堿性物質(zhì)中和后再添加。作為所述堿性物質(zhì)，優(yōu)選一價(jià)金屬及二價(jià)金屬的氫氧化物、氯化物及碳酸鹽等無機(jī)鹽、氨、有機(jī)銨化合物等。
作為本發(fā)明的高性能減水劑(C)，可以使用萘磺酸鹽、萘磺酸-甲醛高縮聚物鹽等萘系減水劑、木質(zhì)素磺酸鹽系減水劑、聚羧酸系減水劑等，優(yōu)選聚羧酸系減水劑。作為聚羧酸系高性能減水劑，適宜的是從下述共聚物(C1)、(C2)及(C3)組成的組中選擇的至少一種物質(zhì)以及接枝聚合物，所述接枝聚合物是通過將不飽和羧酸系單體接枝聚合到(聚)亞烷基二醇上而得到的，另外，也可以使用其他聚羧酸系高性能減水劑。
共聚物(C1)是具有用下述通式(4)表示的重復(fù)單元(V)和用下述的通式(5)表示的重復(fù)單元(VI)的共聚物，所述的通式(4)是 (式中，R5表示氫原子或甲基。R6O表示碳原子數(shù)2～18的亞烷氧基。R7表示碳原子數(shù)均為1～22的烷基、鏈烯基、烷基苯基或苯基。m是亞烷氧基的平均加成摩爾數(shù)，其表示1～300的整數(shù)。)；所述通式(5)是 (式中，R8表示氫原子或甲基。M3表示氫原子、一價(jià)金屬、二價(jià)金屬、銨基或有機(jī)銨基。)共聚物(C2)是具有用下述通式(6)表示的重復(fù)單元(VII)及用下述的通式(7)表示的重復(fù)單元(VIII)的共聚物，所述通式(6)是 (式中，R9表示氫原子或甲基。R10O表示碳原子數(shù)為2～18的亞烷氧基。R11表示碳原子數(shù)均為1～22的烷基、鏈烯基、烷基苯基或苯基。k是亞烷氧基的平均加成摩爾數(shù)，其表示1～300的整數(shù)，r表示0～2的整數(shù)。)；所述通式(7)是 (式中，X表示-OM5，COOM4和COX選擇性地可以形成酸酐結(jié)構(gòu)。M4和M5相同或不同，各自表示氫原子、一價(jià)金屬、二價(jià)金屬、銨基或有機(jī)銨基。)共聚物(C3)是具有用下述通式(8)表示的重復(fù)單元(IX)、用下述通式(9)表示的重復(fù)單元(X)以及用下述通式(10)表示的重復(fù)單元(XI)的共聚物，所述通式(8)是 (式中，R12和R13相同或不同，各自表示氫原子或碳原子數(shù)1～30的烴基，R12和R13的碳鏈的一部分可以選擇性地鍵合。R14表示從氫原子、苯基、烷基苯基、磺化苯基、碳原子數(shù)1～30的烷基、碳原子數(shù)1～30的鏈烯基、碳原子數(shù)1～30的烷氧基及-OCOR15組成的組中選擇的有機(jī)基團(tuán)。R15表示碳原子數(shù)均為1～30的烷基、鏈烯基、苯基或烷基苯基。)；
所述通式(9)是 (式中，M6和M7相同或不同，各自表示氫原子、一價(jià)金屬、二價(jià)金屬或有機(jī)銨基。)；所述通式(10)是 (式中，M8表示氫原子、一價(jià)金屬、二價(jià)金屬或有機(jī)銨基。R16表示碳原子數(shù)為2～18的亞烷基。R17表示碳原子數(shù)均為1～30的烷基、鏈烯基、苯基或烷基苯基。s是亞烷氧基的平均加成摩爾數(shù)，其表示1～300的整數(shù)。)。
作為所述共聚物(C1)～(C3)的重均分子量，優(yōu)選是5000～500000。更優(yōu)選是10000～150000，進(jìn)一步優(yōu)選是15000～100000。重均分子量超出5000～500000的范圍時(shí)，可能會(huì)得不到高的減水性能。
在所述聚羧酸系減水劑中，作為共聚物(C1)，適宜的是烷氧基(聚)亞烷基二醇(甲基)丙烯酸酯和(甲基)丙烯酸的共聚物等。作為共聚物(C2)，適宜的是由以下化合物與馬來酸形成的共聚物等，所述的化合物是由烯丙醇、甲代烯丙醇、3-甲基-3-丁烯-1-醇等不飽和醇加成1～300摩爾的氧化烯烴而形成的化合物。另外，作為共聚物(C3)，適宜的是用烷氧基聚亞烷基二醇酯化烷基乙烯基醚-馬來酸酐共聚物而形成的共聚物、用烷氧基聚亞烷基二醇酯化苯乙烯-馬來酸酐共聚物而形成的共聚物、用烷氧基聚亞烷基二醇酯化α-烯烴-馬來酸酐共聚物而形成的共聚物、用烷氧基聚亞烷基二醇酯化乙酸乙烯酯-馬來酸酐共聚物而形成的共聚物等。
作為本發(fā)明的水硬性組合物的制造方法，優(yōu)選預(yù)先混合所述共聚物(B)和所述高性能減水劑(C)后，再將所得混合物進(jìn)行添加。更優(yōu)選預(yù)先將所述共聚物(B)和所述高性能減水劑(C)混合成為同一溶液后，再將所得溶液進(jìn)行添加。通過預(yù)先混合后再進(jìn)行添加，本發(fā)明的作用效果將得到進(jìn)一步的發(fā)揮。另外，作為共聚物(B)和高性能減水劑(C)的混合比例((B)/(C))，優(yōu)選是等于或小于30/70(質(zhì)量比)。更優(yōu)選是等于或小于15/85，進(jìn)一步優(yōu)選是等于或小于5/95。
本發(fā)明中的粉末狀水泥外加劑(D)是基于減少混凝土的單位水泥量或改良各種性質(zhì)的目的而使用的，其是除水泥以外的無機(jī)粉末，當(dāng)水泥(A)中事先已包含粉末狀水泥外加劑(D)時(shí)，在水泥(A)中進(jìn)一步添加粉末狀水泥外加劑(D)至其總質(zhì)量相對(duì)100質(zhì)量％的水泥(A)為不少于5質(zhì)量％。作為粉末狀水泥外加劑(D)，優(yōu)選是從下述物質(zhì)中選擇的至少一種物質(zhì)。這些物質(zhì)可以單獨(dú)使用，也可以2種或2種以上一起使用。
(1)混合到水泥中具有水硬性或潛在水硬性的無機(jī)粉末·高爐爐渣·粉煤灰·硅粉·天然火山灰·膨脹劑鈣礬石類物質(zhì)，與水反應(yīng)后生成膨脹性的鈣礬石的物質(zhì)。
石灰類物質(zhì)，利用氧化鈣水合時(shí)的膨脹性的物質(zhì)。
(2)不具有水硬性或潛在水硬性的無機(jī)粉末·碎石粉·石灰石微粉其中，優(yōu)選使用高爐爐渣、粉煤灰、石灰石微粉。另外，優(yōu)選所使用物質(zhì)的比表面積為3000～6000cm2/g。
另外，在本發(fā)明中，可以預(yù)先混合粉末狀水泥外加劑(D)和水泥(A)，使用混合水泥的情況也包含在所述情況中。為了更充分地發(fā)揮本發(fā)明的作用效果，優(yōu)選即使在所述情況下也另外添加粉末狀水泥外加劑(D)。
作為本發(fā)明中的水泥(A)，適宜的是波特蘭水泥(普通、早強(qiáng)、超早強(qiáng)、中熱、耐硫酸鹽及它們的低堿型)、白色波特蘭水泥、高鋁水泥、超速硬水泥、灰漿水泥、油井水泥等。作為預(yù)先混合了水泥(A)和粉末狀水泥外加劑(D)的形式，可以采用波特蘭-高爐水泥、粉煤灰水泥、硅土水泥等混合水泥。
在本發(fā)明的水硬性組合物中，相對(duì)于100質(zhì)量％的水泥(A)，優(yōu)選該組合物含有0.0001質(zhì)量％～0.5質(zhì)量％的共聚物(B)、0.01質(zhì)量％～5質(zhì)量％的高性能減水劑(C)和5質(zhì)量％～200質(zhì)量％的粉末狀水泥外加劑(D)。即，相對(duì)于100質(zhì)量％的水泥(A)，優(yōu)選共聚物(B)的添加量為0.0001質(zhì)量％～0.5質(zhì)量％，優(yōu)選高性能減水劑(C)的添加量為0.01質(zhì)量％～5質(zhì)量％，優(yōu)選粉末狀水泥外加劑(D)的添加量為5質(zhì)量％～200質(zhì)量％。更優(yōu)選的情況下，相對(duì)于100質(zhì)量％的水泥(A)，共聚物(B)的添加量為0.001質(zhì)量％～0.1質(zhì)量％，高性能減水劑(C)的添加量為0.05質(zhì)量％～1質(zhì)量％，粉末狀水泥外加劑(D)的添加量為10質(zhì)量％～150質(zhì)量％。
在所述水硬性組合物的配制中，共聚物(B)、高性能減水劑(C)及粉末狀水泥外加劑(D)可以以粉末狀態(tài)添加到水泥(A)中，也可以以溶解在水中的水溶液狀態(tài)進(jìn)行添加。
作為每1m3本發(fā)明的水硬性組合物中的水泥使用量、單位水量，優(yōu)選單位水量為120～185kg/m3。更優(yōu)選是130～175kg/m3。另外，水/水泥質(zhì)量比優(yōu)選為0.2～0.7。更優(yōu)選為0.3～0.6。而且，在水硬性組合物中根據(jù)需要可以混合沙子、碎石等骨料。通過混合骨料，在提高土木工程和建筑物等建筑工地的作業(yè)效率的同時(shí)，還可以提高水硬性組合物固化后的強(qiáng)度。
在本發(fā)明的水硬性組合物中，可以添加其他水泥添加劑。作為其他水泥添加劑，可以列舉出聚(甲基)丙烯酸(鈉)等水溶性高分子物質(zhì)、由(甲基)丙烯酸烷基酯等形成的高分子乳液、緩凝劑、促進(jìn)劑、早強(qiáng)劑、消泡劑、防水劑、防銹劑、膨脹劑、減收縮劑、濕潤劑、增粘劑、絮凝劑、自調(diào)平劑、著色劑、防霉劑等?？梢詥为?dú)使用其中1種，也可以使用2種或2種以上的水泥添加劑。
對(duì)于本發(fā)明的水硬性組合物，針貫入阻力值優(yōu)選依據(jù)ASTM(美國材料試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn))C 403/C 403M自配制水硬性組合物時(shí)的注水起9小時(shí)后測定，流動(dòng)性優(yōu)選依據(jù)JIS(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))A-1173的坍落度試驗(yàn)方法測定。另外，有關(guān)分離水量的測定，優(yōu)選將500ml配制好的水硬性組合物填充到500ml玻璃制量筒中靜置，測定自配制水硬性組合物時(shí)的注水起1小時(shí)后的水硬性組合物上部分離出來的水量(分離水量)。在本發(fā)明的水硬性組合物中，優(yōu)選分離水量不大于5ml，更優(yōu)選不大于3ml。
由于本發(fā)明的水硬性組合物由所述的組分組成，所以在兼顧高流動(dòng)性和抑制材料分離的同時(shí)，可以消除固化延遲，從而，可以使水泥漿、砂漿、混凝土等水泥組合物等達(dá)到易于作業(yè)的狀態(tài)，可以提高在土木工程和建筑物等領(lǐng)域的作業(yè)效率。
實(shí)施例下面通過實(shí)施例更詳細(xì)地說明本發(fā)明，但是，本發(fā)明并不僅限于這些實(shí)施例。另外，只要沒有特別規(guī)定，“份”表示“重量份”，“％”表示“質(zhì)量％”。
用于分析及測定的裝置和測定方法如下所示。
測定儀器種類Waters公司制造的Millenium系統(tǒng)檢測器Waters公司制造的410RI檢測器使用柱Shodex制造的OHpak SB-806使用洗脫液水992.3g硼酸3.1g氯化鉀3.73g氫氧化鈉0.83g流速1.0ml/min測定溫度40℃標(biāo)準(zhǔn)試樣聚乙二醇分子量860000、570000、270000、160000、85000、45000、21000[材料]水泥普通波特蘭水泥粉煤灰中部電力粉煤灰沙子追浜產(chǎn)高性能減水劑聚羧酸系高性能減水劑AQUALOC FC-900(日本觸媒社制)葡聚糖CARDRUN(武田藥品社制)[砂漿配制方法]按照表1中的配比使用所述材料，由砂漿攪拌機(jī)通過機(jī)械攪拌進(jìn)行配制。
依據(jù)JIS A-1173的坍落度試驗(yàn)方法使砂漿流動(dòng)。測定鋪展成圓形的砂漿的最大直徑和與之垂直的直徑，取平均值作為流動(dòng)值。
將500ml砂漿填充到500ml玻璃制量筒中靜置，測定自配制砂漿時(shí)的注水起1小時(shí)后的砂漿上部所分離的水量作為分離水量。
依據(jù)ASTM C 403/C 403M測定，比較自配制砂漿時(shí)的注水起9小時(shí)后的針貫入阻力值。
將N-乙烯基吡咯烷酮11.7g、37％的丙烯酸鈉水溶液8.9g、水28.0g加入到可拆式燒瓶中使其溶解。通過鼓入氮?dú)獬ト芙庋?，保持溫度?0℃，在氮?dú)鈿夥障录尤?.4克5％的VA044(偶氮系引發(fā)劑/和光純藥社制)水溶液，通過攪拌充分混合后，停止攪拌，在30℃水浴中靜置一天一夜，得到凝膠狀共聚物(VP-SA)。
將N-乙烯基吡咯烷酮11.7g、37％的丙烯酸鈉水溶液4.5g、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷磺酸鈉3.3g、水28.0g加入到可拆式燒瓶中使其溶解。通過鼓入氮?dú)獬ト芙庋酰３譁囟仍?0℃，在氮?dú)鈿夥障录尤?.4克5％的VA044(偶氮系引發(fā)劑/和光純藥社制)的水溶液，通過攪拌充分混合后，停止攪拌，在30℃水浴中靜置一天一夜，得到凝膠狀共聚物(VP-SA-AMPS)。
實(shí)施例1、2及比較例1～3測定通過表1的配比配制的水硬性組合物的流動(dòng)值、分離水量及針貫入阻力值。結(jié)果示于表1。
表1

由表1可以看出，在實(shí)施例1和2中，在保持高流動(dòng)值的狀態(tài)下抑制了分離水，而且，自配制砂漿時(shí)的注水起9小時(shí)后的針貫入阻力值同沒有使用抗分離劑的比較例1和比較例2相比，幾乎沒有差別，沒有產(chǎn)生固化延遲。在比較例2中，使用作為除VP-SA、VP-SA-AMPS以外的普通抗材料分離劑之一的葡聚糖，其用量與VP-SA或VP-SA-AMPS相同，幾乎沒有產(chǎn)生抑制分離水的效果，由此可知，實(shí)施例中的VP-SA和VP-SA-AMPS以低添加量就可以產(chǎn)生效果。另外，在比較例3中，沒有粉煤灰時(shí)，針貫入阻力值低，產(chǎn)生了固化延遲。
在本發(fā)明中，通過做成包含水泥(A)、共聚物(B)、高性能減水劑(C)及粉末狀水泥外加劑(D)的水硬性組合物，可以在兼顧高流動(dòng)性和抑制材料分離的同時(shí)起到消除固化延遲的有利效果。
權(quán)利要求
1.一種水硬性組合物，其特征在于，該水硬性組合物包含水泥(A)、共聚物(B)、高性能減水劑(C)及粉末狀水泥外加劑(D)，所述共聚物(B)具有用下述通式(1)表示的重復(fù)單元(I)及用下述通式(2)表示的重復(fù)單元(II)，所述通式(1)是 式中，R1表示氫原子或甲基，n表示2～4的整數(shù)；所述通式(2)是 式中，R2、R3及R4相同或不同，各自表示氫原子、甲基或(CH2)pCOOM2基團(tuán)，而且當(dāng)COOM1基團(tuán)和COOM2基團(tuán)的總數(shù)為2時(shí)，R2、R3及R4選擇性地形成酸酐結(jié)構(gòu)，M1與M2相同或不同，各自表示氫原子、一價(jià)金屬、二價(jià)金屬、銨基或有機(jī)銨基，p表示0～2的整數(shù)。
2.制造如權(quán)利要求1所述的水硬性組合物的方法，其特征在于，預(yù)先將所述共聚物(B)和所述高性能減水劑(C)混合后，再將所得混合物進(jìn)行添加。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水硬性組合物，其特征在于，相對(duì)于100質(zhì)量％的水泥(A)，所述水硬性組合物含有不少于5質(zhì)量％的粉末狀水泥外加劑(D)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水硬性組合物，其特征在于，相對(duì)于100質(zhì)量％的水泥(A)，所述水硬性組合物含有0.0001質(zhì)量％～0.5質(zhì)量％的共聚物(B)、0.01質(zhì)量％～5質(zhì)量％的高性能減水劑(C)以及5質(zhì)量％～200質(zhì)量％的粉末狀水泥外加劑(D)。
全文摘要
本發(fā)明涉及高流動(dòng)性、抑制材料分離并可消除固化延遲的水硬性組合物。所述水硬性組合物包含水泥(A)、共聚物(B)、高性能減水劑(C)及粉末狀水泥外加劑(D)，所述共聚物(B)具有用下述通式(1)表示的重復(fù)單元(I)及用下述通式(2)表示的重復(fù)單元(II)。通式(1)中，R
文檔編號(hào)C04B24/26GK1590339SQ20041007418
公開日2005年3月9日 申請(qǐng)日期2004年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月2日
發(fā)明者中田善知, 若尾典弘, 富田高史 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日本觸媒