【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
この発明は、セメント用添加剤に関するもので
ある。さらに詳しく云えば、この発明は、セメン
トを硬化させてコンクリート等にする際に減水剤
として働らくコンクリートポリマー添加剤に関す
るものである。
コンクリートは、ポートランドセメントに水及
び骨材を加えて混合し、これを硬化させて作られ
るものであるが、この硬化の際には種々の添加剤
を加えて、得られるコンクリートの性質を改良す
ることが行なわれている。その添加剤は、化学的
組成を明らかにされていないので、その実体の不
明なものが多い。
この発明者は、α−ナフトールスルホン酸に、
ホルムアルデヒドとフルフリルアルコールとを加
え、苛性ソーダの存在下にこれらを反応させるこ
とを試み、その結果、赤黒色油状の反応生成物を
得た。この発明者は、この反応生成物をセメント
に加えてコンクリートを作つたところ、得られた
コンクリートの圧縮強度が相当に増大しているこ
とに気付いた。これを動機に、この発明者はさら
に研究を続けた結果、この生成物がセメント用減
水作用を有し、かつコンクリートポリマー用添加
剤としてすぐれていることを見出した。この発明
は、このような知見に基づいてなされたものであ
る。
この発明は、α−ナフトールスルホン酸又はそ
の塩１モルに対し、ホルムアルデヒド0.5ないし
10.0モルと、フルフリルアルコール１ないし10.0
モルとを反応させて得られた反応生成物からなる
セメント用添加剤に関するものである。
α−ナフトールスルホン酸は、ナフタリン環の
１の位置に水酸基が付加され、そのほかの位置の
何れかにスルホン基が付加された化合物である。
スルホン基は、実際には、３，４，５の位置の何
れか１つに付加されるか、又は３及び６、若くは
３及び８の２つの位置に付加されたものが知られ
ている。この発明では、その何れでも使用するこ
とができる。α−ナフトールスルホン酸の塩は、
スルホン基の水素がナトリウム又はカリウムで置
換されたものである。
フルフリルアルコールは、厳密に云えばα−フ
ルフリルアルコールである。フルフリルアルコー
は、α−ナフトールスルホン酸１モルに対して１
ないし10.0モルの割合で用いる。そのうちでも好
ましいのは、１ないし２モルである。また、ホル
ムアルデヒドは、α−ナフトールスルホン酸１モ
ルに対して0.5ないし10モルの範囲で用いる。そ
のうちでも好ましいのは0.5ないし２モルの範囲
内である。
α−ナフトールスルホン酸又はその塩と、フル
フリルアルコールと、ホルムアルデヒドとは、水
溶液の形で混合される。これに触媒としてアルカ
リを加える。アルカリとしては、苛性ソーダ、苛
性カリを用いる。アルカリを加えると、α−ナフ
トールスルホン酸は塩の形となり、水に溶解す
る。こうして得られた混合物は、そのまま放置し
ても徐々に反応して樹脂を生成する。
反応を効率よく行なわせるには、上記混合物を
加熱する。加熱は、水溶液の沸点近くまでの何度
でもよい。混合物を加熱すると、反応が目立つて
進行し、混合物が初めは淡色に着色されるだけで
あるが、時間が経つにつれて混合物は次第に色を
濃くし、数時間ののちに、赤黒色油状の生成物を
生成する。これは、β−ナフタリンスルホン酸フ
ルフリルアルコール縮合物が生成するからであ
る。この生成物がこの発明の目的物たるセメント
添加剤である。
この発明に係るセメント添加剤は、これから水
を除いて油状物だけを分離することもできる。こ
の油状物は水溶性のものである。しかし、この発
明のセメント添加剤は、あえて水から分離しない
で、水溶液の形のままでセメントに加えることが
好ましい。
この発明に係るセメント添加剤は、ポートラン
ドセメントに容易に混合される。添加剤の量は、
ポートランドセメント粉末100重量部に対して0.5
ないし２部の割合で加える。この添加剤が加えら
れても、ポートランドセメントが硬化するに至る
までの過程は、加えないときと外観上変わりがな
い。しかし、この添加剤を加えて得られたセメン
ト硬化物は、加えないで得られたセメント硬化物
に比べて、圧縮強度が著しく向上している。この
点で、この発明の添加剤の効果は顕著である。こ
の発明の添加剤は、これを繊維素製品とくにパル
プに吸着させてのち、このパルプをポートランド
セメント中に混合し硬化させると、圧縮強度の大
きい発泡コンクリート製品を得ることができる。
この点でも、この発明の添加剤は、顕著な効果を
もたらす。
次に実施例を挙げて、この発明に係る添加剤の
製造及び使用の具体例を説明する。
実施例 １
温度計、コンデンサー、及び撹拌機つきの反応
フラスコに、α−ナフトールスルホン酸ソーダ
230ｇ、フルフリルアルコール98ｇ、37％ホルム
アルデヒド水溶液88ml、10％苛性ソーダ水溶液
9.91mlを入れ、撹拌しながら、100℃で７時間反
応させ、赤黒色油状物を得た。この油状物に水
300mlを加え、均一に混合して、これを添加剤と
した。この添加剤はPHが約９、比重約1.2、固形
分が約47％の赤黒色水溶液であつた。
別に、普通ポートランドセメント100ｇ、及び
微粉末けい砂（250メツシユ通過）100ｇを用意
し、これに上記添加剤４ｇを水90mlに溶かして加
え、充分に混練したのち、これを型に入れ、平均
にならした。その後、これを約100℃の乾燥機に
入れて10分間加熱し、次いでこれを取出して放冷
した。約３時間ののち、コンクリートを型から外
して、これを風乾し、コンクリート片を得た。
また、比較のために、上記添加剤を加えないこ
ととした以外は、上と全く同様にしてコンクリー
ト片を得た。
上記コンクリート片について調べたところ、圧
縮強度は次のように大きく相違していた。
TECHNICAL FIELD This invention relates to additives for cement. More specifically, this invention relates to a concrete polymer additive that acts as a water reducer when cement is hardened into concrete or the like. Concrete is made by adding water and aggregate to Portland cement, mixing it, and letting it harden. During this hardening process, various additives are added to improve the properties of the resulting concrete. things are being done. Since the chemical composition of these additives has not been revealed, their true nature is often unknown. This inventor discovered that α-naphtholsulfonic acid,
An attempt was made to add formaldehyde and furfuryl alcohol and react them in the presence of caustic soda, resulting in a red-black oily reaction product. When the inventor added this reaction product to cement to make concrete, he noticed that the compressive strength of the resulting concrete increased considerably. Motivated by this, the inventor continued his research and discovered that this product has a water-reducing effect for cement and is excellent as an additive for concrete polymers. This invention was made based on such knowledge. This invention provides formaldehyde of 0.5 to 1 mole of α-naphtholsulfonic acid or its salt.
10.0 moles and 1 to 10.0 moles of furfuryl alcohol
The present invention relates to a cement additive made of a reaction product obtained by reacting with mole. α-Naphtholsulfonic acid is a compound in which a hydroxyl group is added to one position of the naphthalene ring and a sulfone group is added to any of the other positions.
Sulfone groups are actually added to any one of the 3, 4, and 5 positions, or are known to be added to two positions, 3 and 6, or even 3 and 8. . In this invention, any of them can be used. The salt of α-naphtholsulfonic acid is
Hydrogen in the sulfone group is replaced with sodium or potassium. Strictly speaking, furfuryl alcohol is α-furfuryl alcohol. Furfuryl alcohol is 1 mole of α-naphtholsulfonic acid.
It is used in a proportion of 1 to 10.0 moles. Among these, 1 to 2 moles are preferred. Further, formaldehyde is used in an amount of 0.5 to 10 moles per mole of α-naphtholsulfonic acid. Among these, the preferred amount is within the range of 0.5 to 2 moles. α-Naphtholsulfonic acid or its salt, furfuryl alcohol, and formaldehyde are mixed in the form of an aqueous solution. Add an alkali to this as a catalyst. As the alkali, caustic soda and caustic potash are used. When alkali is added, α-naphtholsulfonic acid becomes a salt and dissolves in water. Even if the mixture thus obtained is left as is, it will gradually react to produce a resin. In order to carry out the reaction efficiently, the above mixture is heated. Heating may be performed any number of times up to near the boiling point of the aqueous solution. When the mixture is heated, the reaction proceeds noticeably and the mixture is initially only lightly colored, but as time passes the mixture gradually becomes darker in color and after a few hours a reddish-black oily product is formed. generate. This is because a β-naphthalene sulfonic acid furfuryl alcohol condensate is produced. This product is the cement additive that is the object of this invention. The cement additive according to the present invention can also be used to remove water and separate only oily substances. This oil is water-soluble. However, the cement additive of the present invention is preferably added to cement in the form of an aqueous solution without intentionally separating it from water. The cement additive according to the invention is easily mixed into Portland cement. The amount of additive is
0.5 per 100 parts by weight of Portland cement powder
Add 1 to 2 parts. Even when this additive is added, the process of hardening the Portland cement is no different in appearance than when it is not added. However, the cured cement obtained by adding this additive has significantly improved compressive strength compared to the cured cement obtained without adding this additive. In this respect, the effect of the additive of this invention is remarkable. The additive of the present invention can be adsorbed onto a cellulose product, particularly pulp, and then the pulp is mixed into Portland cement and hardened to obtain a foamed concrete product with high compressive strength.
In this respect as well, the additive of the present invention brings about remarkable effects. Next, specific examples of production and use of the additive according to the present invention will be explained with reference to Examples. Example 1 Sodium α-naphtholsulfonate was added to a reaction flask equipped with a thermometer, condenser, and stirrer.
230g, furfuryl alcohol 98g, 37% formaldehyde aqueous solution 88ml, 10% caustic soda aqueous solution
9.91 ml was added and reacted at 100°C for 7 hours with stirring to obtain a reddish-black oil. water to this oil
300 ml was added, mixed uniformly, and used as an additive. This additive was a reddish-black aqueous solution with a pH of about 9, a specific gravity of about 1.2, and a solids content of about 47%. Separately, prepare 100 g of ordinary Portland cement and 100 g of finely powdered silica sand (passed through 250 meshes), add 4 g of the above additive dissolved in 90 ml of water, mix thoroughly, and then put it into a mold and average the It became so. Thereafter, this was placed in a dryer at about 100°C and heated for 10 minutes, then taken out and allowed to cool. After about 3 hours, the concrete was removed from the mold and air-dried to obtain concrete pieces. For comparison, concrete pieces were obtained in exactly the same manner as above, except that the above additives were not added. When the above concrete pieces were investigated, the compressive strengths were found to be significantly different as shown below.
【表】
実施例 ２
この実施例では、実施例１で調製した添加剤を
用いたが、パルプを余分に加えて発泡コンクリー
ト片を作つた。
パルプとしては、三菱製紙パルプLBKPを用
い、このパルプ15ｇを取り、水1300mlとともにミ
キサー中で撹拌し、パルプをよくほぐし100メツ
シユの金網で取した後、これを実施例１で用い
た添加剤の２％水溶液200ml中に浸漬し、パルプ
に添加剤をよく吸着させて、パルプ叩解水溶液を
調製した。
さらに別に、普通ポートランドセメント200
ｇ、早強剤、燐酸アルミニウム粉４ｇ、消石灰４
ｇ、アルミニウム粉１ｇを混合した。この混合物
を、上記パルプ叩解水溶液に投入して、充分に混
練したのち、これを型に入れ、平均にならした。
その後、これを約100℃の乾燥機に入れて10分間
加熱し、次いでこれを取り出して放冷した。約３
時間ののち、コンクリートを型から外して、これ
を風乾した。こうしてコンクリート片を得たが、
このコンクリート片は約２倍に発泡していた。
比較のために、この発明の添加剤を用いないこ
ととした以外は、上と全く同様にして発泡したコ
ンクリート片を得た。これらのコンクリート片の
圧縮強度を調べたところ、添加剤を用いたものは
添加しないものに比べて、大きな圧縮強度を示し
た。その結果は、次のとおりである。[Table] Example 2 In this example, the additive prepared in Example 1 was used, but with extra pulp added to make foamed concrete pieces. Mitsubishi Paper Pulp LBKP was used as the pulp. 15 g of this pulp was taken and stirred in a mixer with 1300 ml of water. The pulp was thoroughly loosened and taken with a 100 mesh wire mesh, and then mixed with the additives used in Example 1. A pulp beating aqueous solution was prepared by immersing the pulp in 200 ml of a 2% aqueous solution to thoroughly adsorb the additives to the pulp. Furthermore, ordinary Portland cement 200
g, early strength agent, aluminum phosphate powder 4g, slaked lime 4g
g, and 1 g of aluminum powder were mixed. This mixture was added to the pulp beating aqueous solution and thoroughly kneaded, then put into a mold and averaged.
Thereafter, this was placed in a dryer at about 100°C and heated for 10 minutes, then taken out and left to cool. Approximately 3
After some time, the concrete was removed from the mold and allowed to air dry. In this way, we obtained concrete pieces,
This concrete piece had foamed to about twice its size. For comparison, foamed concrete pieces were obtained in exactly the same manner as above, except that the additive of this invention was not used. When we examined the compressive strength of these concrete pieces, we found that those with additives had higher compressive strengths than those without. The results are as follows.
【表】
また、耐水性をはかるために、硬化後、７日目
のものをさらに24時間水中に浸漬してのち、その
圧縮強度を測定した。その結果、添加剤を用いた
ものは、圧縮強度が50Kg／cm2であつたが、添加剤
を用いないものは15Kg／cm2であつて、添加剤を用
いたものは、耐水性の良好なことを認めた。
実施例 ３
実施例１で調製した添加剤２ｇを取り、これを
水25mlに溶解した中に普通ポートランドセメント
50ｇを加えてよく練り、その後これを放置した。
すると、水分が析出するとともに、モルタル表面
に白色の添加剤ポリマーが析出して来た。表面の
水分をデカントして除去し、そのまま風乾して硬
化させた。すると、コンクリート表面に添加剤ポ
リマー層が存在し、つやと耐水性とにすぐれた芸
術風の白色コンクリート板が得られた。
このコンクリート板の圧縮強度は、実施例１と
同じであつて、良好であると認められた。[Table] In addition, in order to measure water resistance, the samples 7 days after curing were immersed in water for an additional 24 hours, and then their compressive strength was measured. As a result, the compressive strength of the one using additives was 50Kg/ cm2 , while the one without additives was 15Kg/ cm2 , and the one using additives had good water resistance. I admitted that. Example 3 Take 2 g of the additive prepared in Example 1, dissolve it in 25 ml of water, and add ordinary Portland cement.
50g was added, kneaded well, and then left to stand.
As a result, water precipitated and a white additive polymer precipitated on the surface of the mortar. The moisture on the surface was removed by decanting, and the material was air-dried to harden. As a result, an artistic white concrete board with an additive polymer layer on the concrete surface and excellent gloss and water resistance was obtained. The compressive strength of this concrete plate was the same as in Example 1, and was found to be good.