【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明が属する技術分野】本発明はコンクリート製品に関し、さらに詳細にはコンクリート製品、特にドライ−
キャスト(dry-cast)コンクリート製品の風解(effloresc
ence)を制御するために調製された添加剤に関する。 【０００２】 【従来の技術】風解は、コンクリート製品、特に使用において湿気にさらされるドライ−キャストコンクリート製品にとって重要な問題である。 風解は、コンクリート表面への塩の堆積である。 塩は水によりコンクリートから溶解し、続く水の蒸発により結晶化する。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】風解には２種類、一次
(初期、短期)風解および二次風解がある。 一次風解は、
練りまぜ水(mix water)の蒸発により、セメント様混合物から溶解した塩がもたらす。 二次風解は、連続してまたは間欠的にコンクリート基質を通ってきた水から、またはコンクリート表面の交互の加湿および乾燥への暴露によりもたらされた水によりコンクリートから溶解した塩がもたらす。 【０００４】風解を少なくする方向に向けるのに有用な添加剤があるが、それらのほとんどは一次または二次風解のいずれかにしか有効でない。 性能基準、例えば圧縮および曲げ強さを明白に損なうことなく、コンクリート製品、特にドライ−キャストコンクリート製品における一次および二次風解の両方を最少にする製品についてまた必要とされている。 【０００５】 【課題を解決する手段】本発明により、ａ）トール油脂肪酸とｂ）炭素数８〜２８の不飽和脂肪酸を重量比１：
１０−２：１、好ましくは１：５−２：１、更に好ましくは１：２−１.５：１の割合で含む添加剤が、コンクリート製品、特にドライ−キャストコンクリート製品の一次および二次風解を抑制するのに有効であることが発見された。 【０００６】本発明は、従って、一つの態様において、
上記抗風解添加剤を提供する。 好ましい態様において、
上記トール油脂肪酸／上記脂肪酸からなる酸の一部は、
アルカノールアミンおよびアルキルアミンから選択された少なくとも一つの塩形成群と塩を形成する。 更なる態様において、本発明は、本抗風解添加剤を含むコンクリート混合物を提供し、本コンクリート混合物をコンクリート製品の製造にもたらすことを含むコンクリート製品における風解を制御する方法を提供する。 更に別の態様において、本発明は抗風解添加剤を含むセメント様混合物から形成されるコンクリート製品を提供する。 【０００７】本発明の抗風解材は、一次および二次風解を制御し、吸水を減少し、凍結障害に対する耐性を改善し、染色コンクリートにおける色素強度を増加させることにより、コンクリート製品、特にドライ−キャストコンクリート製品の特性を改善する。 加えて、本添加剤は大量取り扱いに十分安定である。 【０００８】本発明の添加剤は、任意の型のコンクリート用途、例えば生コンクリート、プレキャストコンクリート、組積造、レンガ用モルタル、塗壁材料およびパイプに使用できる。 しかしながら、本発明の添加剤は、ドライ−キャストコンクリート製品の製造に特に有用である。 【０００９】ドライ−キャストコンクリートは、当分野で既知であり、セメントおよびセメント水和にちょうどの水を含む骨材から成る相対的に乾燥した混合物から形成する。 ドライ−キャストコンクリート製品は、コンクリートブロック、コンクリート敷石およびコンクリート屋根タイルを含む。 【００１０】トール油脂肪酸は、粗トール油の分画蒸留物から製造する脂肪酸切片である。 トール油は商業的に入手可能で、具体的な源に依存して、その製造は幾分変化するが、一般に約８４−９４％脂肪酸、２−８％ロジンおよび２−８％鹸化不可能物を含む。 脂肪酸部分は、
一般に、約４５−５５％オレイン酸、４０−５０％リノレン酸および２−７％不飽和脂肪酸を含む。 【００１１】本発明で有用な不飽和脂肪酸は、８−２８
炭素原子を有する不飽和脂肪酸である。 不飽和脂肪酸は、分枝鎖または直鎖で、他の官能基、例えばアルコール基またはアミン基またはそれらの組み合わせにより置換されていないか、置換されていてもよい。 好ましくは、不飽和脂肪酸は、非置換、直鎖Ｃ 12 −Ｃ 20脂肪酸、
例えばオレイン酸、パルミトオレイン酸、リノレン酸およびそれらの混合物である。 最も好ましくは、不飽和脂肪酸はオレイン酸である。 【００１２】更に好ましい態様において、トール油脂肪酸および／または不飽和脂肪酸からなる酸部分は、所望により、アルカノールアミンおよびアルキルアミンから選択された少なくとも一つの塩形成群との塩形で、添加剤中に存在してもよい。 アルカノールアミンは、モノ−、ジ−およびトリアルカノールアミン類、例えばエタノールアミン、ジエタノールアミンおよびトリエタノールアミンから選択される。 アルキルアミンは、モノ−、
ジ−およびトリアルキルアミンから選択され、直鎖または分枝鎖であり得、脂肪酸と塩を形成できるように提供される。 好ましくは、アルキルアミンはＣ 1-6アルキルアミン、例えばエチルアミン、ジエチルアミン、ジイソプロピルアミンおよびトリブチルアミンである。 好ましくは、トリエタノールアミンのようなトリアルカノールアミンを、トール油脂肪酸および／または不飽和脂肪酸と塩を形成させるのに使用する。 アルカノールアミン塩および／またはアルキルアミン塩を含む添加剤は、セメント様物質と混合した場合に改善された分散性を有し、
アルカノールアミン塩またはアルキルアミン塩を含まないコンクリート製品と比較して、コンクリート製品の圧縮強さを促進する傾向にある。 【００１３】本発明の添加剤は、トール油脂肪酸および不飽和脂肪酸を合わせ、均質になるまで、通常２０−３
０分の間、室温で混合することにより製造する。 添加剤がトール油脂肪酸および／または不飽和脂肪酸のアルカノールアミン塩またはアルキルアミン塩を含むことが望ましい場合、塩は本来の場所で形成できるか、または前形成したアルカノールアミン塩またはアルキルアミン塩を直接添加剤に添加できる。 組成物の混合の順序は重要ではない。 好ましくは、塩を、トール油脂肪酸および脂肪酸を室温で均質な混合物が得られるまで混合し、次いで所望のアルカノールアミンまたはアルカリアミンを添加し、塩を形成することにより本来の場所で形成する。
別法として、すべての３種の材料を合わせ、均質混合物が得られるまで撹拌する。 【００１４】塩を本来の場所で形成するのが望ましい場合、一般に、アルカノールアミンおよび／またはアルキルアミンを、添加剤の全重量を基本にして少なくとも２
重量％の塩を形成するのに充分な量を、他の成分と合わせる。 一般に、アルカノールアミンおよび／またはアルキルアミンを、添加剤の全重量を基本にして、２から５
０重量％の塩、好ましくは４から１５重量％の塩を形成するのに充分な量を、他の成分を合わせる。 別法として、前形成された脂肪酸またはトール油脂肪酸のアルカノールアミンまたはアルキルアミン塩を、トール油脂肪酸および不飽和脂肪酸と合わせ、添加剤の全重量を基本にして少なくとも２重量％の塩を含有する本発明の添加剤を形成できる。 添加剤の全重量を基本にして１５重量％を越えるトール油脂肪酸および／または脂肪酸塩の量は、抗風解剤としての添加剤の効果を減少させる傾向にある。 これは、少なくとも一部は、具体的な用途に対して添加剤の用量を増加することにより、補うことができる。 【００１５】上記のように、トール油脂肪酸および不飽和脂肪酸は、トール油の不飽和脂肪酸に対する重量比が１：１０−２：１、好ましくは１：５−２：１、更に好ましくは１：２−１.５：１で存在する。 トール油脂肪酸および／または不飽和脂肪酸が塩形で存在するのであれば、この比は、すべてのトール油および不飽和脂肪酸が酸形で存在するものとして計算する。 【００１６】本発明の抗風解添加剤は、上記のようにドライ−キャストコンクリート製品の風解を少なくするのに有用である。 ドライ−キャストコンクリート製品は、
当分野で既知であり、水和前の任意の段階でコンクリート混合物に添加する本発明の添加剤と共に、任意の当分野で認識されている方法で製造できる。 好ましくは、添加剤は加湿前の段階でコンクリート混合物に、即ち、セメントを添加する前の骨材および練りまぜ水の一部に、
添加する。 【００１７】本発明に有用な骨材の型および量はコンクリート製品に通常使用されているものであり、具体的な用途および材料の利用能に依存して変化する。 【００１８】本発明のコンクリート混合物に添加すべき添加剤の量は、具体的な用途に依存して変化する。 一般にセメント１００lb当たり３−１２fl.ozの量(セメント１００kg当たり１９６−７８２mlの添加剤)が、有効な風解制御を得るために使用される。 以下の実施例は本発明を更に説明するために、記載し、本発明を限定する意図はない。 【００１９】 【実施例】 実施例１ 本発明の添加剤は、以下のようにして製造する：オハイオ州、コープレイ、ケミカル・アソシエーテス・オブ・
イリノイズ・インコーポレイテッド(Chemical Associat
es of Illinois, Inc.)から得たＣＡ０４０６トール油脂肪酸１７lbs(７.７kg)およびオレイン酸１７lbs(７.
７kg)を合わせ、３０分撹拌し、後に使用するまで好適な保存容器に移す(実施例４および５参照)。 【００２０】実施例２ 本発明の添加剤は、以下のようにして製造する：ＣＡ０
４０６トール油脂肪酸１６.２lbs(７.３kg)およびオレイン酸１６.２lbs(７.３kg)およびトリエタノールアミン１.７lbs(０.７７kg)を合わせ、３０分撹拌し、後に使用するまで好適な保存容器に移す(実施例３および４
参照)。 【００２１】実施例３ コンクリート敷石を、セメント１００lbs当たり３、５
および７fl.oz.の実施例２の添加剤(１９６、３２６および４５６ml／セメント１００kg)を含むように製造する。 方法は下記の通りである：コンクリート敷石製品を製造するのに好適なタービンミキサーに、骨剤２,５２
０lbs(１,１４３kg)を入れ、それを約３０秒間、１０％
練りまぜ水と撹拌し、その間に実施例２の添加剤を好適な量添加する。 骨剤は、＃８９石灰石２５０lbs(１１３
kg)および人工砂２,２７０lbs(１,０２９kg)の混合物である。 混合を続けている時、タイプＩセメント約４８０
lbs(２１８kg)および練りまぜ水の残りを導入する。 全混合時間３分の後、混合物をコンベヤーベルトで単一パレット(single-pallet)舗装機械の供給ホッパーに入れる。 敷石を製造する時に、パレットはラック充填(rack-
loaded)され、次いで硬化チャンバーに移し、そこへ約１８時間残る。 硬化チャンバーから除いた後、敷石を立方体にし、結束させ、インベントリーとして地面に置く。 【００２２】敷石のサンプルを、１００lbsセメント当たり、実施例２の添加剤３、５および７液量オンス(１
９６、３２６および４５６ml／セメント１００kg)含むものを無作為に選択し、圧縮強さ、吸水および風解を測定して試験する。 圧縮強さおよび吸水はＡＳＴＭ Ｃ１
４０に従って測定し、結果は表１に記載する。 敷石の他のサンプルを、１８時間の硬化期間の最後に無作為に選択し、庭の影の部分に置き、４日間にわたりゆっくり乾燥させる。 この４日間の間に風解(一次)発現は観察されない。 しかしながら、セメント混合物に抗風解添加剤を添加しない以外、上記と同様の方法で製造した対照敷石は、４日以内に一次風解を示す白っぽい“曇り”を示す。 ５日目に、敷石を無作為に選択し、一連の加湿および乾燥サイクルに付す。 敷石に芝生用スプリンクラーから水を３時間噴霧し、続いてゆっくり影で空気乾燥させる。 加湿／乾燥サイクルを実質的に２０日続け、その期間中敷石はまた定期的な雨に付す。 敷石の下層において僅かな風解(二次)の形跡が見られるだけである。 相当な風解(二次)が、(抗風解添加剤を含まない)対照敷石で見られる。 【００２３】 【表１】 添加剤 用量 ７日目圧縮強度 吸水 (セメント100kg当たりのml) (KPa) (％) 実施例２ １９６ ６１６３９ ３.６ 実施例２ ３２６ ６１０８８ ３.２ 実施例２ ４５６ ５８９８５ ４.２ 【００２４】実施例４ あるものはセメント１００lbs当たり実施例１の添加剤７fl.oz.(１００kg当たり３２６ml)含み、あるものはセメント１００lbs当たり実施例１の添加剤１４fl.oz.(１
００kg当たり６５２ml)含み、あるものはセメント１０
０lbs当たり実施例２の添加剤７fl.oz.(１００kg当たり３２６ml)含む建築用ブロックを製造する。 ブロックは、セメント対骨材の比１：８で、標準的技法で製造し、添加剤は骨剤および練りまぜ水に、加湿前段階の間に加える。 硬化チャンバーから除いた後、建築用ブロックを結束し、インベントリーとして地面に置く。 【００２５】建築用ブロックのサンプルを無作為に選択し、実施例３のように試験する。 圧縮強さおよび吸水データーを表２に示す。 一次および二次風解を、実施例３
と同様の方法で視覚的に観察する。 実施例１および実施例２の抗風解剤を含むブロックについては、４日間の硬化の間に一次風解は観察されないが、抗風解剤を含まない参考建築用ブロックは、硬化４日以内に一次風解の兆しを示す。 実施例１の抗風解添加剤を含む標準ブロックおよび実施例２の抗風解剤を含む標準ブロックを、実施例３と同様の反復加湿／乾燥サイクルに付し、２０日後に非常に僅かな二次風解のみが観察される。 しかしながら、抗風解添加剤を含まない参考ブロックにおいて、２
０日以内に相当大きい二次風解が観察される。 【表２】 添加剤 用量 ７日目圧縮強度 吸水 (セメント100kg当たりのml) (KPa) (％) 実施例１ ３２６ ２０６８４ ３.１ 実施例１ ６５２ ２０５４６ ４.２ 実施例２ ３２６ ２６０６２ − 【００２６】実施例５ あるものはセメント１００lbs当たり実施例１の添加剤８fl.oz.(１００kg当たり５２２ml)含み、あるものはセメント１００lbs当たり実施例１の添加剤１４fl.oz.(１
００kg当たり７８４ml)含む標準グレーブロックを製造する。 ブロックは、セメント対骨材の比１１１で、標準的技法で製造し、添加剤は骨剤および練りまぜ水に、加湿前段階の間に加える。 硬化チャンバーから除いた後、
建築用ブロックを結束し、インベントリーとして地面に置く。 【００２７】建築用ブロックのサンプルを無作為に選択し、実施例３のように試験する。 圧縮強さおよび吸水データーを表３に示す。 一次および二次風解を、実施例３
と同様の方法で視覚的に観察する。 実施例１の抗風解剤を含む標準グレーブロックについては、４日間の硬化の間に一次風解は観察されないが、抗風解剤を含まない参考標準グレーブロックは、硬化４日以内に一次風解の兆しを示す。 実施例１の抗風解添加剤を含む標準グレーブロックを、実施例３と同様の反復加湿／乾燥サイクルに付し、２０日後に非常に僅かな二次風解のみが観察される。 しかしながら、抗風解添加剤を含まない参考標準グレーブロックにおいて、２０日以内に相当大きい二次風解が観察される。 【表３】 添加剤 用量 １日目圧縮強度 ７日目圧縮強度 吸水 (セメント100kg当たりのml) (KPa) (KPa) (％) 実施例１ ５２２ ４７５７ ７６５３ ３.６ 実施例１ ７８４ ４３４４ ６７５７ ３.２ ───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デイビッド・エフ・ファクター アメリカ合衆国44234オハイオ州ポーテイ ジ・カウンティー、ハイラム、ウェイクフ ァイルド・ロード6680番 (72)発明者 ハミッド・ファーザメーア アメリカ合衆国44023オハイオ州チャグリ ン・フォールズ、タングルウッド・トレイ ル8625番 (72)発明者 ケネス・スロカ アメリカ合衆国44134オハイオ州パルマ、 サラソタ・ドライブ4265番 |
