JP2015054806A - Carbonization curing method for concrete structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コンクリート構造物の表層を緻密化する炭酸化養生方法に関する。 The present invention relates to a carbonation curing method for densifying the surface layer of a concrete structure.
コンクリートやモルタルに代表されるセメント硬化体は、大気中の二酸化炭素が表面から侵入して炭酸イオンとセメント成分が反応すると、その領域が中性化する。この中性化はセメント硬化体のひび割れを招く要因となる他、鉄筋コンクリートでは中性化の領域が深くなると鉄筋を腐食させる要因ともなる。このため、一般的には中性化は抑制すべきであるとされている。 In the hardened cement typified by concrete and mortar, when carbon dioxide in the atmosphere enters from the surface and carbonate ions react with cement components, the region becomes neutral. This neutralization causes cracking of the hardened cement body, and in reinforced concrete, when the neutralization region becomes deeper, it also causes corrosion of the reinforcing steel. For this reason, it is generally said that neutralization should be suppressed.
しかし、その一方で、セメント硬化体の表面近傍付近等、構造体の所定範囲内において炭酸ガスによる強制的な中性化(以下「炭酸化」という)の処理を行うことにより、コンクリート構造物の表層を緻密化することができることが知られている。これは、上記炭酸化の反応生成物が僅かに膨張してセメントマトリクスの空隙を埋め、それにより、緻密な構造が形成されることによるものとされている。この手法を用いることにより、コンクリートやモルタルの表面近傍に緻密で化学的に安定した層を設けることができ、セメントマトリクスからのカルシウムイオンの溶脱や、外部からの塩化物イオン等の侵入を抑制した長期耐久性に優れたセメント系材料が実現される(特許文献1〜3参照)。 However, on the other hand, by carrying out forced neutralization with carbon dioxide gas (hereinafter referred to as “carbonation”) within a predetermined range of the structure, such as near the surface of the hardened cementitious body, It is known that the surface layer can be densified. This is due to the fact that the carbonation reaction product slightly expands to fill the voids in the cement matrix, thereby forming a dense structure. By using this method, a dense and chemically stable layer can be provided near the surface of concrete and mortar, and leaching of calcium ions from the cement matrix and entry of chloride ions, etc. from the outside were suppressed. A cement-based material having excellent long-term durability is realized (see Patent Documents 1 to 3).
セメント硬化体を炭酸化することが可能な具体的な手段として、セメント硬化体を収容して外部の大気環境から遮蔽する遮蔽空間と、炭酸ガス濃度と所定範囲に調整可能な手段を設けた養生装置が開示されている(特許文献4参照)。 As specific means capable of carbonating the hardened cementitious body, a curing space that houses the hardened cementum and shields it from the outside air environment, and a means that can adjust the carbon dioxide concentration and the predetermined range. An apparatus is disclosed (see Patent Document 4).
上記の通り、所定濃度の炭酸ガス中での反応促進による炭酸化養生の方法については、様々な手段が開示されている。しかし、炭酸ガスを用いる上記従来方法の場合、養生対象の構造体を、所定の炭酸ガス濃度を維持可能な遮蔽空間内に配置することが前提となっている。例えば、養生設備内に収容不可能な巨大なコンクリート構造体が養生の対象である場合には、そのような遮蔽空間の存在や設置を前提とする従来方法の適用は極めて困難であった。 As described above, various means are disclosed for the method of carbonation curing by promoting the reaction in a predetermined concentration of carbon dioxide gas. However, in the case of the conventional method using carbon dioxide gas, it is assumed that the structure to be cured is disposed in a shielded space capable of maintaining a predetermined carbon dioxide gas concentration. For example, when a huge concrete structure that cannot be accommodated in a curing facility is an object to be cured, it is extremely difficult to apply a conventional method based on the existence and installation of such a shielded space.
しかし、そのような巨大なコンクリート構造体のうちでも、例えば、コンクリート製の地下貯水槽や水処理のための浄化槽等、水と接触した状態での長期使用が前提とされる巨大なコンクリート製貯水構造体においては、コンクリート表面の水分への溶脱が問題となっており、それを防ぐための手段として、炭酸化養生を実施することのできる適切な具体的手段の開発が求められていた。 However, even in such a huge concrete structure, for example, a huge concrete reservoir that is assumed to be used for a long time in contact with water, such as a concrete underground reservoir or a septic tank for water treatment. In the structure, leaching of the concrete surface into moisture has become a problem, and as a means for preventing it, development of appropriate specific means capable of performing carbonation curing has been demanded.
本発明は上記状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、例えば、養生対象が貯水機能を有するコンクリート構造物である場合において、容易に実施可能な炭酸化養生の方法を提供することにある。 This invention is made | formed in view of the said condition, The objective is providing the method of the carbonation curing which can be implemented easily, for example, when a curing object is a concrete structure which has a water storage function. is there.
本発明者らは、貯水可能な貯水域を有するコンクリート製貯水構造体を対象とする場合の炭酸化養生を、貯水域の内壁面の加熱乾燥、貯水域内閉空間の減圧、そして、貯水域内への二酸化炭素溶解水の注水によって行うことにより、当該コンクリート製貯水構造体の長期耐久性を、従来手段よりも、容易、且つ、確実に向上させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のものを提供する。 The inventors have made carbonation curing in the case of targeting a concrete water storage structure having a water storage area capable of storing water, heating and drying the inner wall surface of the water storage area, decompressing the closed space in the water storage area, and into the water storage area. It was found that the long-term durability of the concrete water storage structure can be improved more easily and reliably than the conventional means by injecting the carbon dioxide-dissolved water. It was. Specifically, the present invention provides the following.
(1) 貯水可能な貯水域を有し、該貯水域の内壁面がセメント系硬化体で構成されているコンクリート製貯水構造体の炭酸化養生方法であって、前記貯水域を閉空間として空間内を減圧する減圧工程と、前記貯水域に、二酸化炭素溶解水を注水する注水工程と、を含むコンクリート製貯水構造体の炭酸化養生方法。 (1) A carbonation curing method for a concrete water storage structure having a water storage area capable of storing water, and an inner wall surface of the water storage area made of a cement-based hardened body, wherein the water storage area is a closed space. A carbonation curing method for a concrete water storage structure, comprising: a pressure reducing step for reducing the pressure inside; and a water injection step for pouring carbon dioxide-dissolved water into the water storage area.
(1)の発明によれば、貯水域を有するコンクリート製貯水構造体について、炭酸化養生を容易に行うことができる。これにより、貯水機能を有するコンクリート製貯水構造体の長期使用時における水分中へのコンクリート表面の溶脱を防ぎ、当該コンクリート製貯水構造体の長期耐久性を向上させることができる。 According to the invention of (1), carbonation curing can be easily performed for a concrete water storage structure having a water storage area. Thereby, leaching of the concrete surface to the moisture at the time of long-term use of the concrete water storage structure having a water storage function can be prevented, and the long-term durability of the concrete water storage structure can be improved.
(2) 前記注水工程の前に、前記貯水域の内壁面を加熱乾燥する乾燥工程を行う(1)に記載のコンクリート製貯水構造体の炭酸化養生方法。 (2) The carbonation curing method for a concrete water storage structure according to (1), wherein a drying step of heating and drying the inner wall surface of the water storage area is performed before the water injection step.
(2)の発明によれば、(1)の発明の効果を、より確実に、又、より好適に発現させることができる。 According to the invention of (2), the effect of the invention of (1) can be expressed more reliably and more suitably.
(3) 前記二酸化炭素溶解水に、炭酸塩を添加することにより、二酸化炭素溶解水のpH調整を行う(1)又は(2)に記載のコンクリート製貯水構造体の炭酸化養生方法。 (3) The carbonation curing method for a concrete water storage structure according to (1) or (2), wherein the pH is adjusted by adding carbonate to the carbon dioxide-dissolved water.
(3)の発明によれば、(1)又は(2)の発明の効果を、より確実に、又、より好適に発現させることができる。 According to the invention of (3), the effect of the invention of (1) or (2) can be expressed more reliably and more suitably.
(4) 前記貯水域の内壁面に対向する位置に遮蔽部材を配置し、該遮蔽部材と前記内壁面との間に狭閉空間を形成して、前記狭閉空間内にて前記減圧工程及び前記注水工程を行う(1)から(3)のいずれかに記載のコンクリート製貯水構造体の炭酸化養生方法。 (4) A shielding member is disposed at a position facing the inner wall surface of the water storage area, a narrow space is formed between the shielding member and the inner wall surface, and the decompression step and The carbonation curing method for a concrete water storage structure according to any one of (1) to (3), wherein the water injection step is performed.
(4)の発明によれば、二酸化炭素溶解水の必要量を抑えつつ、(1)から(3)のいずれかに記載の発明の効果をより確実に発現させることができる。これにより、養生にかかるコストを低減することができる。 According to the invention of (4), the effect of the invention according to any one of (1) to (3) can be expressed more reliably while suppressing the required amount of carbon dioxide-dissolved water. Thereby, the cost concerning curing can be reduced.
(5) 前記狭閉空間内に正の圧力をかけた状態で、前記注水工程を行う(4)に記載のコンクリート製貯水構造体の炭酸化養生方法。 (5) The carbonation curing method for a concrete water storage structure according to (4), wherein the water injection step is performed in a state where a positive pressure is applied to the narrow closed space.
(5)の発明によれば、(4)に記載の発明における炭酸化の進行を促進して、その効果をより確実に発現させることができる。 According to the invention of (5), the progress of carbonation in the invention described in (4) can be promoted, and the effect can be expressed more reliably.
(6) 前記コンクリート製貯水構造体がコンクリート製地下貯水層である(1)から(5)のいずれかに記載のコンクリート製貯水構造体の炭酸化養生方法。 (6) The carbonation curing method for a concrete water storage structure according to any one of (1) to (5), wherein the concrete water storage structure is a concrete underground water reservoir.
(6)の発明によれば、従来、炭酸化養生の実施が困難であった地下貯水層についても、(1)から(5)のいずれかに記載の発明の効果を享受させて、当該コンクリート製貯水構造体の長期耐久性を向上させることができる。 According to the invention of (6), with respect to the underground reservoir that has been difficult to carry out carbonation curing, the concrete according to the invention described in any one of (1) to (5) is enjoyed. The long-term durability of the water storage structure can be improved.
本発明によれば、例えば、コンクリート製地下貯水層等、貯水機能を有するコンクリート製貯水構造体に炭酸化養生を施すことによって、当該コンクリート製貯水構造体の長期耐久性を、従来手段よりも、容易、且つ、確実に向上させることができる。 According to the present invention, for example, by subjecting a concrete water storage structure having a water storage function, such as a concrete underground water reservoir, to carbonation curing, the long-term durability of the concrete water storage structure is improved compared to conventional means. It can be improved easily and reliably.
以下、本発明の実施形態について説明する。尚、本発明は以下の実施形態に限定されない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. The present invention is not limited to the following embodiment.
<コンクリート製貯水構造体の炭酸化養生方法>
[全体工程概要]
本発明のコンクリート製貯水構造体の炭酸化養生方法について、図1〜図5を参照しながら、その全体工程の概要を説明する。図1は、本発明の炭酸化養生方法の対象となるコンクリート製貯水構造体1の構成を模式的に示す断面図である。図1に示す通りコンクリート製貯水構造体1は、セメント系硬化体からなり、貯水域11を備えることにより液体2を貯水する機能を有する構造体である。具体例としては、地下貯水槽や浄化槽等が挙げられる。
<Carbonation curing method for concrete water storage structure>
[Overview of overall process]
About the carbonation curing method of the concrete water storage structure of this invention, the outline | summary of the whole process is demonstrated, referring FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a concrete water storage structure 1 which is an object of the carbonation curing method of the present invention. As shown in FIG. 1, the concrete water storage structure 1 is made of a cement-based hardened body, and is a structure having a function of storing the
図2〜図4は、本発明のコンクリート製貯水構造体の炭酸化養生方法を構成する各工程を模式的に説明する図である。本発明のコンクリート製貯水構造体の炭酸化養生方法は、図2〜図4に示す通り、貯水域11を構成するセメント系硬化体を加熱乾燥する乾燥工程、貯水域11の気圧を減圧する減圧工程、貯水域11に、二酸化炭素溶解水2Aを注水する注水工程を適宜組合せて行う養生方法である。以上の各工程のうち、注水工程と減圧工程以外のその他の各工程については、必ずしも本発明における必須の工程ではないが、これらを適宜組合せて行うことにより、より好ましい態様での本発明の方法の実施が可能となる。少なくとも上記の注水工程と減圧工程を含む各工程からなる本発明のコンクリート製貯水構造体の炭酸化養生方法によれば、コンクリート製貯水構造体の内壁面を二酸化炭素とを効率よく接触させることができる。又、この養生方法は、コンクリート製貯水構造体が構築されてから、実働開始までの期間中に行う。
2-4 is a figure which illustrates typically each process which comprises the carbonation curing method of the concrete water storage structure of this invention. As shown in FIGS. 2 to 4, the carbonation curing method for a concrete water storage structure according to the present invention includes a drying process for heating and drying a cement-based hardened body constituting the
尚、上記のセメント系硬化体に用いるセメントとしては、普通ポルトランドセメント等の一般的セメントを特に制限なく用いることができる。尚、ポルトランドセメントには、普通ポルトランドセメントの他、早強、超早強、中庸熱、低熱等の種類があるが、これら種々のポルトランドセメントの1種又は2種以上を配合するものを用いることができる。なかでも、普通ポルトランドセメント及び低熱ポルトランドセメントの1種又は2種を使用したものを特に好ましく用いることができる。又、上記のセメント系硬化体は、上記のセメントに加えて、更にγC2Sを含有するものを好ましく用いることができる。
In addition, as cement used for said cement-type hardened | cured material, common cement, such as normal Portland cement, can be especially used without a restriction | limiting. In addition to normal Portland cement, there are various types of Portland cement, such as early strength, ultra-early strength, moderate heat, low heat, etc. Use one that contains one or more of these various Portland cements. Can do. Especially, what uses 1 type or 2 types of normal Portland cement and low heat Portland cement can be used especially preferable. Further, the above cement hardened body, in addition to the above cement, can be preferably used those containing
[乾燥工程]
図2に示す通り、乾燥工程は、加熱バーナー3等の加熱手段により、コンクリート製貯水構造体1の貯水域11を構成するセメント系硬化体を加熱乾燥する工程である。これにより、注水工程に際して、上記セメント系硬化体における毛管張力の作用を引き起こして、二酸化炭素溶解水2Aを、上記セメント系硬化体内に浸透させることができる。
[Drying process]
As shown in FIG. 2, the drying step is a step of heating and drying the cement-based hardened body constituting the
[減圧工程]
図3に示す通り、減圧工程は、貯水域11内の気圧を減圧ポンプ4等の減圧手段により、貯水域11内の気圧を減圧する工程である。これにより、上記のセメント系硬化体内に残存する水分を更に抽出して上記セメント系硬化体の乾燥を促進し、毛管張力の作用を、強く引き起こして、二酸化炭素溶解水2Aを、上記セメント系硬化体内に十分に浸透させることができる。
[Decompression process]
As shown in FIG. 3, the depressurization step is a step of depressurizing the atmospheric pressure in the
コンクリート製貯水構造体1の貯水域11が完全な気密性を有する遮蔽空間である場合は、容易に減圧可能である。そうでない場合であっても、必要な範囲で減圧時にのみ、貯水域11を遮蔽空間とするための補助壁を設けることにより減圧工程を行うことができる。このような手段により、貯水域11内を、10kPa〜50kPa気圧程度の負圧状態とすることにより、上記の通り、二酸化炭素溶解水2Aのセメント系硬化体内への十分な浸透促進は可能である。
When the
[注水工程]
図4に示す通り、注水工程は、上記乾燥工程及び減圧工程を終えた貯水域11内に、二酸化炭素溶解水2Aを注水する工程である。図4に示す通り、貯水域11内の内壁面12の全面に二酸化炭素溶解水2Aが接するように、貯水域11内の略全体を二酸化炭素溶解水2Aで満たすことが好ましい。これにより、コンクリート製貯水構造体1の貯水域11内の内壁面12のほぼ全面が均一に炭酸化され、貯水域内の液体を湛えながら長期にわたって使用されることが一般的前提であるコンクリート製貯水構造体1の長期耐久性を極めて好ましい範囲にまで向上させることができる。
[Water injection process]
As shown in FIG. 4, the water injection step is a step of pouring the carbon dioxide-dissolved
上記の二酸化炭素溶解水2Aとしては、様々な状態にあるCO2を溶解させた液体を適宜用いることができるが、マイクロバブルやナノバブルレベルでCO2を大量に溶解させた水を好ましく用いることができる。二酸化炭素溶解水2A中の二酸化炭素濃度は500mg/l〜1500mg/l程度であることが好ましい。
As the carbon dioxide-dissolved
又、本発明のコンクリート製貯水構造体の炭酸化養生方法のコンクリート製貯水構造体の耐久性向上効果の更なる促進のためには、二酸化炭素溶解水2AのpHを、常時アルカリ側に保つことが好ましい。より具体的には、pHを10以上に保持しながら養生を行うことが好ましい。例えば、Na2CO3や、或いは、K2CO3等の炭酸塩を溶解させることにより、二酸化炭素溶解水2AのpHを、そのような範囲に保持することが好ましい。
Moreover, in order to further promote the durability improvement effect of the concrete water storage structure of the concrete water storage structure of the present invention, the pH of the carbon dioxide-dissolved
上記注水後、二酸化炭素溶解水2Aを貯水域11内に満たした状態で、コンクリート製貯水構造体1の養生を、7〜28日程度の期間行う。この養生期間にコンクリート製貯水構造体1の内壁面12付近の部分についての炭酸化が進行し、これにより、貯水域11の内壁面12付近の部分が顕著に緻密化され、貯水機能を発揮しながらの長期使用を前提とするコンクリート製貯水構造体1に、高い長期耐久性を備えさせることができる。
After the water injection, the concrete water storage structure 1 is cured for a period of about 7 to 28 days with the carbon dioxide-dissolved
又、本発明のコンクリート製貯水構造体の炭酸化養生方法の他の実施態様として、図5に示す方法を挙げることができる。この実施態様においては、貯水域11の内壁面12を覆うように気密性を有する樹脂パネル等の遮蔽部材5を設置して、内壁面12との間に狭閉空間を形成し、当該狭閉空間内にて減圧工程及び注水工程を行う。この追加的構成による処理を行うことにより、二酸化炭素溶解水2Aの使用量を節減しながら、炭酸化をより速やかに促進させることができる。
Moreover, the method shown in FIG. 5 can be mentioned as another embodiment of the carbonation curing method for the concrete water storage structure of the present invention. In this embodiment, a shielding
又、上記のように狭閉空間を形成して本発明のコンクリート製貯水構造体の炭酸化養生方法を実施する場合においては、注水工程の際、例えば加圧ポンプ6による空気圧により、内壁面12との間の狭閉空間に正の圧力をかけながら、注水を行うことが更に好ましい。これにより、コンクリート製貯水構造体1の内壁面12への二酸化炭素の浸透を促進して、これにより所望の程度の炭酸化処理を、より速やかに進行させることが可能となる。 Further, when the carbonation curing method for a concrete water storage structure of the present invention is performed by forming a narrow closed space as described above, the inner wall surface 12 is applied by, for example, air pressure by the pressure pump 6 during the water injection process. More preferably, water injection is performed while positive pressure is applied to the narrow closed space between the two. Thereby, the penetration of carbon dioxide into the inner wall surface 12 of the concrete water storage structure 1 is promoted, and thereby a desired degree of carbonation treatment can be advanced more rapidly.
尚、養生期間中においては、二酸化炭素溶解水2Aの温度を適宜制御することが好ましい。養生温度が高いほどセメント水和反応の反応速度が増大し、又、γC2Sを配合したものでは炭酸化温度が高いほど炭酸イオンとの反応の速度が大きくなるので、炭酸化養生を高温で行うと早期に高強度化及び表層の高緻密化が実現できる。具体的には25℃以上の温度に制御することが望ましく、40℃以上に制御することがより効果的である。ただし、あまり高温での養生を実現するには困難を伴うことが多いので、通常70℃以下の範囲で行えばよい。
In addition, during the curing period, it is preferable to appropriately control the temperature of the carbon dioxide-dissolved
以上説明した本発明のコンクリート製貯水構造体の炭酸化養生方法によれば、長期に及ぶ貯水機能の発揮を前提とするコンクリート製貯水構造体1の炭酸化養生の方法を、従来一般的であった炭酸ガスによる養生に代えて、貯水域への二酸化炭素溶解水の注水による炭酸化養生を施す処理とした点に特徴がある。これにより、コンクリート製貯水構造体1の構造体の長期使用時における内壁面12を構成するセメント硬化体の水分中への溶脱を防ぎ、コンクリート製貯水構造体1の長期耐久性を、従来よりも容易、且つ、確実に向上させることができる。又、特に炭酸化養生工程の実施が極めて困難である地下に設置される液化ガスの貯水層等、コンクリート製地下貯水層に対しても本願は従来手段よりも遙かに容易に実施することが可能な養生手段である。 According to the carbonation curing method of the concrete water storage structure of the present invention described above, the carbonation curing method of the concrete water storage structure 1 on the premise of exhibiting a long-term water storage function has been conventionally common. Instead of curing with carbon dioxide gas, the treatment is characterized by carbonation curing by injecting carbon dioxide-dissolved water into the reservoir. As a result, the hardened cement body constituting the inner wall surface 12 of the concrete water storage structure 1 during the long-term use is prevented from leaching into the water, and the long-term durability of the concrete water storage structure 1 is improved compared to the conventional case. It can be improved easily and reliably. In addition, the present application can be carried out much more easily than conventional means, particularly for underground reservoirs made of concrete such as liquefied gas reservoirs installed underground where it is extremely difficult to carry out the carbonation curing process. It is a possible curing method.
1 コンクリート製貯水構造体
11 貯水域
12 内壁面
2 液体
2A 二酸化炭素溶解水2A
3 加熱バーナー
4 減圧ポンプ
5 気密性シート
6 加圧ポンプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Concrete
3 Heating burner 4
Claims (6)
前記貯水域を閉空間として空間内を減圧する減圧工程と、
前記貯水域に、二酸化炭素溶解水を注水する注水工程と、を含むコンクリート製貯水構造体の炭酸化養生方法。 A carbonation curing method for a concrete water storage structure having a water storage area capable of storing water, and an inner wall surface of the water storage area made of a cement-based hardened body,
A pressure reducing step for reducing the pressure in the space with the water storage area as a closed space;
A carbonation curing method for a concrete water storage structure, comprising: a water injection step of injecting carbon dioxide-dissolved water into the water storage area.
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