HPEGモノマーの切り替えによって、大規模建設プロジェクトにおけるPCE性能低下とセメント適合性不良がどのように解決されたか

急成長を遂げている建設市場において、生コンクリート工場に混和剤を供給しているポリカルボン酸系高性能減水剤メーカーが、コンクリート顧客との関係を損なう二つの複合的な問題に直面し、当社に連絡してきた。

同社が以前の供給業者から調達したHPEGポリエーテルマクロモノマーを用いて自社で合成したPCE混和剤は、製品技術仕様書に記載されている減水率を常に達成できていなかった。同時に、2つの特定のコンクリート工場から、混和剤が特定のセメントブランドで不安定な作業性をもたらすという現場からの苦情が寄せられていた。同一の配合設計を使用しているにもかかわらず、あるバッチでは正常なスランプ値が得られるのに、別のバッチではフロー値がほぼゼロになるという報告があった。

両問題は、彼らが連絡してくる約3ヶ月前から続いていた。その時点で、彼らは生コンクリートの供給契約を2件失い、残りの顧客からも是正措置を示すよう圧力を受けていた。

問題の診断

合成プロセスのパラメータを確認し、既存のサンプルを要求した後HPEGモノマー供給に関して、当社の技術チームは、問題ごとに1つずつ、2つの異なる根本原因を特定しました。

問題1：PCE水削減率が仕様を下回る

彼らが使用していたHPEGポリエーテルマクロモノマーの分析結果から、エステル化率は94%であることが判明した。これは、効率的なPCE合成に必要な98%以上の閾値を下回る値である。実際には、これはモノマーの約6%が合成中にポリマー鎖に反応しなかったことを意味する。その結果、最終的なPCEは、配合で想定されていたよりも単位重量あたりの活性ポリマー含有量が低くなり、現場での使用における水分削減率は、規定の28～30%に対し、18～20%にとどまった。

以前の供給業者の分析証明書には、分子量は公称範囲内と記載されていましたが、エステル化率は試験されていなかったか、あるいは開示されていませんでした。このパラメータがなかったため、添加剤製造業者は納品時に問題を特定する手段がなく、現場で性能低下として初めて問題が明らかになりました。

問題2：セメントの適合不良

作業性のばらつきは別の問題に起因していた。それは、バッチ間の分子量分布のばらつきである。HPEGモノマーPCE合成の場合、C3A含有量が高いセメント（混和剤と最も反応しやすいアルミン酸塩相）は、C3A含有量の低いセメントよりもPCEポリマーの構造に著しく敏感です。モノマーバッチ間で分子量分布が変化すると、高C3Aセメントへの生成PCEの吸着挙動が変化し、コンクリート工場が報告していた不安定な作業性が生じました。

問題となった2つのセメントブランドはいずれもC3A含有量が10%を超えており、これは当該市場で見られる範囲の上限に近い値だった。この混和剤はC3A含有量の低いセメントでは問題なく機能したため、問題は普遍的なものではなく、特定のセメントで発生したものと考えられた。

解決策

当社では、エステル化率98%以上を保証し、公称値から±150 Da以内の分子量分布を検証済みのHPEG 2400グレードへの切り替えをお勧めしています。これらの品質は、出荷ごとに完全な分析証明書（COA）によって確認されています。

混和剤メーカーは、当社のHPEGポリエーテルマクロモノマーを用いて、同一の合成条件でPCEを再合成しました。最初の生産バッチにおける減水率は29%となり、3か月ぶりに規格値を満たしました。以前問題となっていた2種類の高C3Aセメントを含む、すべてのセメントブランドにおいて、5回の連続生産バッチで作業性に関する結果が一貫していました。

結果

顧客からのフィードバック

"私たちは性能を改善しようと合成パラメータを調整していましたが、問題はプロセスではなくモノマーにありました。実際に各バッチのエステル化率と分子量分布を検証できるサプライヤーを見つけた途端、すべてがうまくいきました。"

— PCE混和剤製造会社 技術部長

結論

ポリカルボン酸系高性能減水剤モノマー製造業者にとって、HPEGモノマー品質は分子量だけで評価できるものではありません。エステル化率と分子量分布こそが、実際の合成性能を決定づけるパラメータであり、どちらも公称仕様ではなく、検証済みのCOAデータが必要です。ポリカルボン酸系混和剤向けHPEGの専門サプライヤーとして、当社は出荷ごとにパラメータの完全な検証を行い、あらゆるセメントの種類と用途環境における合成最適化のための技術サポートを提供しています。

HPEGモノマーに関するご要望、サンプル、完全な分析証明書（COA）のご請求、または合成に関するご相談は、当社までお問い合わせください。