高流動コンクリート用高性能AE減水剤の作用機構と最適分子設計手法の提案

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近年高性能AE減水剤として、ポリエチレンオキシド(PEO)等をグラフト鎖とする櫛形高分子が注目され、高流動・高強度コンクリート等に実用化されている。効率的な施工を行うためにもこのタイプの分散剤の作用機構を明らかにすることが期待され、立体障害効果については既に報告を行っている。しかし、エ-ライトのHamaker定数や高分子の枯渇効果などについては検討されていない。本研究では櫛形の高分子によって水中に分散されているエ-ライトの粒子間相互作用エネルギーを、(I)粒子に吸着した高分子間の立体障害、(II)溶液中に存在する高分子による枯渇効果、(III)静電的反発力及び実際に求めた粒子間に引力として働くファンデルワールス相互作用の大きさから評価した。またエ-ライトが水和し、表面が時間の経過とともに変化した場合についても、その粒子間相互作用エネルギーへの影響を検討し以下のことを明らかにした。ファンデルワールス力が遠距離から引力として働き、ある距離から立体障害の混合効果が強い反発力として働いて凝集を防いでいる。一方枯渇効果はきわめて近距離でしか働かず、また0.5wt%という実用上の濃度では強い反発力にならない。これから、エ-ライト粒子の分散にとって重要な要素となるのは、ファンデルワールス力と立体障害であると思われる。またエ-ライトの、水和前と水和後の相互作用エネルギーの変化を示している。水和によって分散の距離は変わるが、PEO重合度の高い減水剤を用いている場合、エネルギーの最小値の変化は少ない。その一方でPEO重合度の低いものは、水和の影響を大きく受ける。