JP2023010357A - コンクリート構造体の補強方法およびコンクリート構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】コンクリートを補強または補修するための新規な方法を提供すること、およびこの方法が適用されたコンクリート構造体を提供すること。【解決手段】この補強方法は、コンクリートを含むコンクリート構造体に第１の注入孔を形成すること、第１の注入孔内にポーラスコンクリートを形成すること、およびポーラスコンクリートに二酸化炭素を含むガス、または薬剤を供給することを含む。コンクリートの空隙率は、ポーラスコンクリートの空隙率よりも小さい。【選択図】図９

Description

本発明の実施形態の一つは、コンクリートを含むコンクリート構造体を補強する方法、およびこの補強方法が適用されたコンクリート構造体に関する。

コンクリートは、主にセメント水和物、細骨材や粗骨材などの骨材、水、および添加剤によって構成され、その優れた機械的特性、耐候性、取り扱いの容易さ、経済性などに起因し、社会的生産基盤、経済基盤を創成するための重要な構造材料の一つとして様々な分野で幅広く利用されている。コンクリート含む構造体（以下、コンクリート構造体）を補強する方法の一つとして、コンクリートに二酸化炭素を導入する方法が知られている。例えば特許文献１では、コンクリート構造体を施工する際、コンクリートが硬化する前のレディーミクストコンクリートに二酸化炭素を接触させる方法が開示されている。特許文献２では、コンクリートへの二酸化炭素の吸収を促進するために有効なコンクリート構造体の設計方法が開示されている。

特許第５９５７２８３号公報 特許第４８２２３７３号公報

本発明の実施形態の一つは、コンクリートを補強または補修するための新規な方法を提供すること、およびこの方法が適用されたコンクリート構造体を提供することを課題の一つとする。

本発明の実施形態の一つは、コンクリート構造体の補強方法である。この補強方法は、コンクリートを含むコンクリート構造体に第１の注入孔を形成すること、第１の注入孔内にポーラスコンクリートを形成すること、およびポーラスコンクリートに二酸化炭素を含むガス、または薬剤を供給することを含む。コンクリートの空隙率は、ポーラスコンクリートの空隙率よりも小さい。

本発明の実施形態の一つは、コンクリート構造体の補強方法である。この補強方法は、第１の注入孔を有するコンクリート構造体を施工すること、第１の注入孔内にポーラスコンクリートを形成すること、およびポーラスコンクリートに二酸化炭素を含むガス、または薬剤を供給することを含む。コンクリート構造体に含まれるコンクリートの空隙率は、ポーラスコンクリートの空隙率よりも小さい。

本発明の実施形態の一つは、コンクリート構造体である。このコンクリート構造体は、第１のコンクリート、および第１のコンクリートに囲まれる第２のコンクリートを備える。第１のコンクリートの炭酸カルシウムの濃度は、第２のコンクリートの炭酸カルシウムの濃度よりも低い。

本発明の実施形態の一つは、コンクリート構造体である。このコンクリート構造体は、薬剤を含む第１のコンクリート、および上記薬剤を含み、第１のコンクリートに囲まれる第２のコンクリートを備える。第１のコンクリート中の上記薬剤の平均濃度は、第２のコンクリート中の上記薬剤の平均濃度よりも低い。

本発明の実施形態の一つに係る、コンクリート構造体の補強方法を説明する模式的斜視図。 本発明の実施形態の一つに係る、コンクリート構造体の補強方法を説明する模式的斜視図と端面図。 本発明の実施形態の一つに係る、コンクリート構造体の補強方法を説明する模式的端面図。 本発明の実施形態の一つに係る、コンクリート構造体の補強方法を説明する模式的端面図。 本発明の実施形態の一つに係る、コンクリート構造体の補強方法を説明する模式的端面図と上面図。 本発明の実施形態の一つに係る、コンクリート構造体の補強方法を説明する模式的端面図と上面図。 本発明の実施形態の一つに係る、コンクリート構造体の補強方法を説明する模式的端面図。 本発明の実施形態の一つに係る、コンクリート構造体の補強方法を説明する模式的斜視図と端面図。 本発明の実施形態の一つに係る、コンクリート構造体の補強方法を説明する模式的斜視図と側面図。 本発明の実施形態の一つに係る、コンクリート構造体の補強方法を説明する模式的端面図。 本発明の実施形態の一つに係る、コンクリート構造体の補強方法を説明する模式的斜視図と上面図。 本発明の実施形態の一つに係る、コンクリート構造体の補強方法を説明する模式的側面図。 本発明の実施形態の一つに係る、コンクリート構造体の補強方法を説明する模式的端面図。 本発明の実施形態の一つに係る、コンクリート構造体の補強方法を説明する模式的端面図、およびコンクリート構造体の組成を示す模式図。 本発明の実施形態の一つに係る、コンクリート構造体の補強方法を説明する模式的端面図。 本発明の実施形態の一つに係る、コンクリート構造体の補強方法を説明する模式的斜視図と側面図。 本発明の実施形態の一つに係る、コンクリート構造体の補強方法を説明する模式的斜視図と側面図。 本発明の実施形態の一つに係る、コンクリート構造体の補強方法を説明する模式的端面図。 本発明の実施形態の一つに係る、コンクリート構造体の補強方法を説明する模式的斜視図。 実施例のコンクリート試験体の作製方法を説明する模式的斜視図。 比較例のコンクリート試験体の作製方法を説明する模式的斜視図。 実施例と比較例のコンクリート試験体の炭酸化の結果を示す模式図。

以下、本発明の各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。ただし、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状などについて模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。添付される図面においては、便宜上ｘｙ平面を水平面とし、ｚ方向を鉛直方向として定義する。

以下、「ある構造体が他の構造体から露出する」という表現は、ある構造体の一部が他の構造体によって覆われていない態様を意味し、この他の構造体によって覆われていない部分は、さらに別の構造体によって覆われる態様も含む。

以下、コンクリート、モルタル、およびポーラスコンクリートとは、いずれも原料の一つであるセメントが水と反応して生成する水和物が硬化し、流動性を示さない硬化物を指す。コンクリートは直径が５ｍｍ以下の細骨材および直径が５ｍｍを超える（例えば、５ｍｍよりも大きく２０ｍｍ以下、または１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下）粗骨材を含むのに対し、モルタルは細骨材を含むものの、粗骨材を含まないまたは粗骨材の量が細骨材の量に対して１０重量％以下または５重量％以下の硬化物を指す。ポーラスコンクリートは、モルタルとは対照的に、砂利などの比較的大きな粗骨材を含むものの、細骨材を含まないまたは細骨材の量が粗骨材の量に対して１０重量％以下または５重量％以下の硬化物を指す。このため、コンクリートやモルタルと比較し、ポーラスコンクリートは内部に空隙が多い。一方、セメントと水を含む混合物が完全に硬化せずに流動性を有する状態をレディーミクストコンクリート（生コンクリートとも呼ばれる）と呼ぶ。レディーミクストコンクリートが硬化すると、粗骨材や細骨材の量に応じてコンクリート、モルタル、またはポーラスコンクリートを与える。レディーミクストコンクリートは、セメント、水、および骨材の他、ＡＥ剤（気泡分散剤）流動化剤、増粘剤、急結剤などの添加剤を含んでもよい。

＜第１実施形態＞
本実施形態では、二酸化炭素を利用するコンクリート構造体の補強方法、およびこの補強方法が適用されたコンクリート構造体について説明する。この補強方法が適応できるコンクリート構造体の種類や形状、用途、設置場所に限定は無く、任意の新設または既設のコンクリート構造体を利用することができる。コンクリート構造体としては、例えばビルの柱や基礎梁などでもよく、橋の橋脚や橋台、河川や港湾に設けられる堤防や防波堤、消波ブロック、道路やトンネルに用いられる覆工コンクリートなどでもよい。あるいは、角形やＵ字形状のコンクリートブロックや沓石などのコンクリートを含む動産（コンクリート製品）でもよい。

１．コンクリート構造体の補強方法
１－１．第１の注入孔の形成
図１（Ａ）から図１（Ｃ）はコンクリート構造体１０の模式的斜視図である。本補強方法では、まず、コンクリート構造体１０に含まれるコンクリート１００に第１の注入孔１０２を設ける（図１（Ａ））。第１の注入孔１０２はコンクリート構造体１０を貫通する貫通孔でもよく、図示しないが、コンクリート構造体１０を貫通しない有底孔でもよい。第１の注入孔１０２は、振動ドリル、ハンマードリル、ダイヤモンドコアドリルなどのドリルを用いてコンクリート１００を掘削することで形成すればよい。

第１の注入孔１０２は、好ましくはコンクリート構造体１０の表面から一方向に直進的に延伸するように設けられるが、コンクリート構造体１０の内部で屈曲してもよい。第１の注入孔１０２の数に制約はなく、コンクリート構造体１０の形状や大きさ、設置環境、強度などに応じて適宜設定すればよい。複数の第１の注入孔１０２を設ける場合、複数の第１の注入孔１０２が延伸する方向は互いに同一でもよく、あるいは図１（Ｂ）に示すように、少なくとも一つの第１の注入孔１０２の延伸方向が他の第１の注入孔１０２のそれと異なってもよい。図１（Ａ）や図１（Ｂ）に示すように、すべての第１の注入孔１０２の延伸方向は、コンクリート構造体１０の外表面に対して垂直でもよく、あるいは図１（Ｃ）に示すように、一部またはすべての第１の注入孔１０２は、コンクリート構造体１０の外表面に対して傾いた方向に延伸してもよい。図示しないが、複数の第１の注入孔１０２が交差してもよい。すなわち、第１の注入孔１０２はコンクリート構造体１０内でネットワーク状に形成されてもよい。第１の注入孔１０２が設けられる面は水平面に垂直な面に限られず、水平面に平行な面（例えばコンクリート構造体１０の上面）でもよく、水平面から９０°未満の角度で傾いた面に第１の注入孔１０２を設けてもよい。

第１の注入孔１０２の端部の断面積、すなわち、コンクリート構造体１０の外表面における第１の注入孔１０２の開口面積は任意に設定することができる。例えば、第１の注入孔１０２の端部の形状（コンクリート構造体１０の外表面における形状）が円の場合、その直径Ｄ（図１（Ａ）参照。）は１５ｍｍ以上２００ｍｍ以下、２０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下、または３０ｍｍ以上１００ｍｍ以下でもよい。第１の注入孔１０２の端部の断面積は、例えば１７６ｍｍ^２以上３１４ｃｍ^２以下、３１４ｍｍ^２以上１７６ｃｍ^２以下、または７０６ｍｍ^２以上７８ｃｍ^２以下でもよい。

あるいは、コンクリート構造体１０を施工する際に第１の注入孔１０２を形成してもよい。具体的には、第１の注入孔１０２に対応する空間を形成するための一つまたは複数のコア材（中子）１６２を、コンクリート１００を与えるレディーミクストコンクリートを打設するための型枠１６０に配置する（図２（Ａ））。コア材１６２は、一部が型枠１６０から露出されるように設けてもよい。コア材１６２の形状は第１の注入孔１０２の形状を考慮して決定すればよく、直線的なロッド状でもよく、一部または全体が屈曲していてもよい。コア材１６２に含まれる材料に制約はなく、例えばアルミニウムや鉄、ステンレスなどの金属材料、木材、樹脂などでもよい。樹脂としては、例えばガラス繊維や炭素繊維などの繊維と複合化された繊維強化プラスチックでもよい。コア材１６２の外表面には、剥離剤（離型剤）または硬化遅延剤を塗布してもよい。離型剤または硬化遅延剤を塗布することで、後述するように、コンクリート１００からコア材１６２を容易に除去して第１の注入孔１０２を形成することができる。

引き続き、コンクリート１００を形成する。すなわち、図２（Ａ）の鎖線Ｃ－Ｃ´に沿った模式的端面図（図２（Ｂ））に示すように、コンクリート１００を与えるレディーミクストコンクリート１６４を型枠１６０内に打設する。この時、コア材１６２がレディーミクストコンクリート１６４によって埋め込まれるようにレディーミクストコンクリート１６４が型枠１６０に打設される。レディーミクストコンクリート１６４を硬化させ、型枠１６０とコア材１６２を取り除くことで第１の注入孔１０２を有するコンクリート構造体１０を施工することができる（図１（Ａ）参照。）。

第１の注入孔１０２の端部の形状、すなわち、コンクリート構造体１０の外表面における第１の注入孔１０２の開口形状も任意に設定することができる。ドリルを用いて第１の注入孔１０２を形成する場合には円となるが、コンクリート構造体１０の施工時に第１の注入孔１０２を形成する場合には、コア材１６２の断面（コア材１６２の延伸方向に垂直な断面）の形状を適宜選択することで、例えば円、四角形や星形などの多角形、楕円、外周が直線と曲線で構成される形状などを有する第１の注入孔１０２を形成することができる。

１－２．ポーラスコンクリートの形成
次に、図１（Ａ）の鎖線Ａ－Ａ´とＢ－Ｂ´に沿った端面の模式図（図３（Ａ）、図３（Ｂ））に示すように、第１の注入孔１０２内にポーラスコンクリート１０４を形成する。上述したように、ポーラスコンクリートは細骨材を含まない、または細骨材の量が粗骨材よりも大幅に少ない硬化物であり、その空隙率がコンクリート構造体１０に含まれるコンクリート１００の空隙率と比較して大きいことが特徴の一つである。ポーラスコンクリート１０４を与えるレディーミクストコンクリートを第１の注入孔１０２に打設し、硬化させることで第１の注入孔１０２がポーラスコンクリート１０４によって充填される。このため、比較的大きな第１の注入孔１０２を形成しても、コンクリート構造体１０の強度に対する影響を無視することができる。

この後、図３（Ａ）と図３（Ｂ））にそれぞれ対応する図４（Ａ）と図４（Ｂ）に示すように、ポーラスコンクリート１０４に第２の注入孔１０６を形成してもよい。第２の注入孔１０６は、例えばドリルを用いて形成することができる。第２の注入孔１０６はコンクリート構造体１０とポーラスコンクリート１０４を貫通してもよく、あるいは少なくとも一方を貫通しない有底孔でもよい。第２の注入孔１０６の断面積、すなわち、ポーラスコンクリート１０４の外表面における第２の注入孔１０６の開口面積も任意に設定することができる。例えば、第２の注入孔１０６の断面形状（ポーラスコンクリート１０４の外表面における形状）が円の場合、その直径ｄは、１ｍｍ以上１００ｍｍ以下または２ｍｍ以上１５０ｍｍ以下でもよい。第２の注入孔１０６の断面積は、例えば０．７８５ｍｍ^２以上７８．５ｃｍ^２以下または３．１４ｍｍ^２以上１７７ｃｍ^２以下とすればよい。上述した範囲を選択することで、コンクリート構造体１０の強度や美観を大きく損なうことなく、第２の注入孔１０６を形成することができる。

第１の注入孔１０２と同様、第２の注入孔１０６もコンクリート構造体１０の施工時に形成してもよい。例えば、図２（Ｂ）に対応する模式的端面図（図５（Ａ））に示すように、型枠１６０にコア材１６２を設置する。コア材１６２は、第２の注入孔１０６が形成される空間に対応する。この後、コンクリート１００を与えるレディーミクストコンクリート１６４を型枠１６０に打設する。この時、コア材１６２が埋め込まれないようにレディーミクストコンクリート１６４を打設する。この後、ポーラスコンクリート１０４を形成するための型枠１６６をレディーミクストコンクリート１６４上に設置する（図５（Ｂ））。型枠１６６は、レディーミクストコンクリート１６４が硬化する前に設けてもよく、硬化後に設けてもよい。あるいは、図示しないが、レディーミクストコンクリート１６４を打設する前に予め型枠１６６を設けてもよい。型枠１６６内にポーラスコンクリート１０４を与えるレディーミクストコンクリートを打設、硬化することで、ポーラスコンクリート１０４が形成される（図６（Ａ）、図６（Ｂ））。この後、型枠１６６を除去し、コンクリート１００を与えるレディーミクストコンクリート１６４を型枠１６０に打設し、硬化させる（図７）。型枠１６０とコア材１６２を除去することで第２の注入孔１０６を備えるポーラスコンクリート１０４を有するコンクリート構造体１０を施工することができる。

あるいは、第２の注入孔１０６を有するポーラスコンクリート１０４を別途作製し、これをコンクリート１００に埋設することコンクリート構造体１０を施工してもよい。具体的には、ポーラスコンクリート１０４の形状を決める型枠１６８内に第２の注入孔１０６が設けられる空間を占めるようにコア材１６２を設け、型枠１６８内にポーラスコンクリート１０４を与えるレディーミクストコンクリートを打設、硬化する（図８（Ａ））。あるいは、型枠１６８内に粗骨材を充填し、粗骨材を含まない、あるいは粗骨材の量が少ないレディーミクストコンクリートを型枠１６８に打設する。その後、型枠１６８とコア材１６２を取り除くことにより、第２の注入孔１０６を有するポーラスコンクリート１０４が得られる。一方、図８（Ｂ）に示すように、型枠１６０にコンクリート１００を与えるレディーミクストコンクリート１６４を部分的に打設した後、第２の注入孔１０６を有するポーラスコンクリート１０４をレディーミクストコンクリート１６４上に配置する。その後、ポーラスコンクリート１０４を埋め込むようにレディーミクストコンクリート１６４を再度打設、硬化すればよい。この方法では、型枠１６８の内部形状を適宜調整することで、ポーラスコンクリート１０４の形状を制御することができる。なお、図示しないが、コンクリート１００を与えるレディーミクストコンクリート１６４を打設する前に、第２の注入孔１０６の延伸方向が鉛直方向となるように第２の注入孔１０６を有するポーラスコンクリート１０４を配置し、その後、コンクリート１００を与えるレディーミクストコンクリート１６４を打設、硬化してもよい。

１－３．二酸化炭素の供給
引き続き、ポーラスコンクリート１０４に二酸化炭素を供給する。具体的には、図９（Ａ）に示すように、コンクリート構造体１０から露出するポーラスコンクリート１０４の一端に二酸化炭素ライン１２２を接続する。第２の注入孔１０６をポーラスコンクリート１０４に設ける場合には、第２の注入孔１０６に二酸化炭素ライン１２２を接続すればよい。二酸化炭素ライン１２２には二酸化炭素供給源１２０が接続され、二酸化炭素供給源１２０から供給される二酸化炭素を含むガスが二酸化炭素ライン１２２を介してポーラスコンクリート１０４に導入される。図示しないが、ポーラスコンクリート１０４を複数の第１の注入孔１０２に設ける場合には、第１の注入孔１０２と同じ数の二酸化炭素供給源１２０を用い、それぞれのポーラスコンクリート１０４に対応する二酸化炭素供給源１２０を接続してもよく、あるいは分岐した二酸化炭素ライン１２２を用いてポーラスコンクリート１０４の数よりも少ない二酸化炭素供給源１２０をポーラスコンクリート１０４に接続してもよい。二酸化炭素ライン１２２には、ポーラスコンクリート１０４に導入される二酸化炭素を含むガスの圧力を測定するための圧力計１２６および／またはフローメータ１２８を設けてもよい。

二酸化炭素ライン１２２とポーラスコンクリート１０４との接続方法は任意に選択することができ、例えば、二酸化炭素ライン１２２の先端がポーラスコンクリート１０４を覆うように二酸化炭素ライン１２２を設けてもよい。あるいは、接続状態を安定的に維持するため、例えば図１０（Ａ）に示すように、雌ねじ構造を有する開口を備えるアダプタ１１０をポーラスコンクリート１０４を囲むまたは覆うようにコンクリート構造体１０の表面に取り付け、二酸化炭素ライン１２２の先端に雌ねじ構造に噛み合う雄ねじ構造を有するジョイント１２４を取り付けてもよい。ジョイント１２４をアダプタ１１０に捻じ込むことで、二酸化炭素ライン１２２からの二酸化炭素の漏洩を防ぎつつ、二酸化炭素を含むガスをポーラスコンクリート１０４に導入することができる。任意の構成として、二酸化炭素を含むガスの漏洩をさらに効果的に防ぐため、アダプタ１１０とコンクリート１００の間に樹脂製のОリング（またはパッキン）１１２を設けてもよい。二酸化炭素の漏洩を防止することで、作業の安全性が確保される。

さらに、ポーラスコンクリート１０４の他端をキャップし、二酸化炭素を含むガスを封じ込めることで、二酸化炭素を含むガスの漏洩が防止できるとともに、より効果的にポーラスコンクリート１０４と二酸化炭素の接触が可能となる。例えば、他端を接着テープ、ゴムなどの弾性体などを用いて排出口を封止してもよく、あるいは図９（Ｂ）、図１０（Ａ）に示すように、アクリル樹脂やエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂などの樹脂、これらの樹脂を含む繊維強化プラスチック、または鉄やステンレス、アルミニウムなどの金属材料を含むプレート１１４を用いてポーラスコンクリート１０４の他端を覆うことでポーラスコンクリート１０４を封止してもよい。プレート１１４の固定はボルトやねじを用いて行えばよい。あるいは接着剤や接着テープなどを用いてプレート１１４を固定してもよい。また、図１０（Ａ）に示すように、気密性を向上させるため、ゴムなどの弾性体を含むパッキン１１６をポーラスコンクリート１０４を覆うようにポーラスコンクリート１０４とプレート１１４の間に配置してもよい。

二酸化炭素を含むガスとしては、純粋な二酸化炭素（例えば純度９９％以上）でもよく、二酸化炭素と他のガスとの混合ガスでもよい。混合ガスを用いる場合には、他のガスとして空気や酸素、窒素などが挙げられる。混合ガス中における二酸化炭素の濃度も任意に設定することができるが、効率よくポーラスコンクリート１０４と二酸化炭素を接触させるため、大気中に含まれる二酸化炭素の濃度（約４２０ｐｐｍ）より高いことが好ましい。例えば、二酸化炭素濃度は１体積％以上１００体積%以下の任意の濃度から設定すればよい。

二酸化炭素供給源１２０は、ポーラスコンクリート１０４に二酸化炭素を含むガスを供給する機能を有していればよく、例えば図９（Ａ）に示すような二酸化炭素を含むガスのボンベやタンクなどが挙げられる。二酸化炭素供給源１２０は図示しないレギュレータに接続され、二酸化炭素を含むガスが調圧される。あるいは、コンクリート構造体１０付近に二酸化炭素を大量に排出する施設（化学プラント、ゴミ焼却施設、火力発電所、その他各種工場など）が既設されている場合、これらの施設で排出されるガス、または排出ガスに対して脱塵、脱硫、脱硝などを行うことで得られる精製された二酸化炭素を利用してもよい。この場合、二酸化炭素排出する施設が二酸化炭素供給源１２０として機能するので、二酸化炭素を運搬するためのコストが削減され、運搬に伴う二酸化炭素の排出が防止される。

二酸化炭素を含むガスは、定常的（連続的）に導入してもよく、断続的に導入してもよい。後者の場合には、二酸化炭素を含むガスを供給した後、二酸化炭素ライン１２２を取り外し、ポーラスコンクリート１０４を密閉すればよい。例えば、接着テープでポーラスコンクリート１０４を覆ってもよい。あるいは図１０（Ｂ）に示すように、アダプタ１１０に噛み合う雄ねじ構造を有するキャップ１１８を用いてポーラスコンクリート１０４を密閉してもよい。

任意の構成として、二酸化炭素濃度を測定するための濃度計１３２を第２の注入孔１０６内部に設け、随時または定期的に二酸化炭素濃度を測定してもよい。これにより、二酸化炭素濃度の変化をモニターすることができる。

二酸化炭素を含むガスは、ポーラスコンクリート１０４の空隙または第２の注入孔１０６内の圧力が０ＭＰａよりも高く１ＭＰａ以下の圧力となるように導入すればよい。この圧力が大気圧（例えば１気圧、また０．１０１ＭＰａ）よりも低い場合には、二酸化炭素ライン１２２にロータリーオイルポンプやドライポンプなどの真空ポンプ１３０を接続し、ポーラスコンクリート１０４の空隙または第２の注入孔１０６内を減圧にした後に二酸化炭素を含むガスを導入すればよい（図９（Ａ）参照。）。

１－４．湿度の調整
コンクリートが二酸化炭素と接触すると、コンクリートに含まれる水酸化カルシウムなどが炭酸カルシウムへ変化する（炭酸化）。炭酸化の速度は湿度にも依存し、湿度が約５０％の時に大きな炭酸化速度が得られることが知られている。このため、本補強方法においても、供給される二酸化炭素を含むガスの湿度を調整してもよい。具体的には、水供給源１４０を設け、二酸化炭素ライン１２２を介してポーラスコンクリート１０４に水を供給してもよい（図９（Ａ））。図示しないが、水供給源１４０は、供給される水の温度を制御するための加熱装置や冷却装置を備えていてもよい。あるいは、二酸化炭素供給源１２０から水供給源１４０に二酸化炭素を含むガスを供給し、二酸化炭素を含む水をポーラスコンクリート１０４に供給してもよい。

任意の構成として、湿度を測定するための湿度計１３４を第２の注入孔１０６内に設け、随時または定期的に湿度を測定してもよい（図１０（Ｂ））。これにより、湿度の変化をモニターすることができる。

一方、第２の注入孔１０６内の湿度が高い場合、ポーラスコンクリート１０４に大量の水が含まれる場合、あるいはコンクリート１００に大量の水が含まれる場合などには、水の一部を除去するために真空ポンプ１３０を用いて第２の注入孔１０６またはポーラスコンクリート１０４の空隙内部を減圧乾燥してもよい。その後、二酸化炭素を含むガスをポーラスコンクリート１０４へ供給すればよい。

ポーラスコンクリート１０４と二酸化炭素を含むガスの接触時間は、ポーラスコンクリート１０４の長さや断面積（すなわち、第１の注入孔１０２の体積）、コンクリート構造体１０の体積、温度、二酸化炭素を含むガスの二酸化炭素の濃度にも依存するが、例えば１時間以上２０年以下、１日以上１０年以下、１０週間以上５年以下、１年以上３年以内などとすればよい。

二酸化炭素や水の供給においては、図１１（Ａ）に示すように、制御装置１４２を用いて行ってもよい。制御装置１４２には二酸化炭素供給源１２０や水供給源１４０からそれぞれ二酸化炭素を含むガスと水が供給される。制御装置１４２には、二酸化炭素を含むガスをポーラスコンクリート１０４に供給するための機構（例えば送風ポンプなど）が備えられる。制御装置１４２はさらに、供給された水と二酸化炭素を用いて適切な湿度を有する二酸化炭素を含むガスを調製し、このガスをポーラスコンクリート１０４に供給するように構成してもよい。あるいは／さらに、ポーラスコンクリート１０４に供給する二酸化炭素を含むガスの温度を制御できるよう、制御装置１４２を構成してもよい。このような機能を制御装置１４２に付与することにより、最適化された温度や湿度で二酸化炭素を含むガスをポーラスコンクリート１０４に供給することができ、炭酸化を短時間で行うことが可能となる。

さらに図１１（Ｂ）に示すように、二酸化炭素を含むガスを制御装置１４２とポーラスコンクリート１０４の間で循環させてもよい。この場合、制御装置１４２は、循環ポンプなどに例示される、ポーラスコンクリート１０４の他端から排出されるガスを回収し、再度ポーラスコンクリート１０４へ供給するための機構を備える。さらに制御装置１４２は、ポーラスコンクリート１０４の他端から排出されるガスに含まれる二酸化炭素の濃度や湿度を測定し、得られたデータに基づいて当該ガスに適宜二酸化炭素や水を添加するように構成してもよい。これにより、定常的にポーラスコンクリート１０４を最適な炭酸化速度が得られる条件に置くことができる。

１－５．ポーラスコンクリートへのモルタルの形成
任意のステップとして、炭酸化の終了後、第２の注入孔１０６やポーラスコンクリート１０４に対し、新たにモルタル１６５をリペアコンクリートとして形成してもよい。すなわち、第２の注入孔１０６やポーラスコンクリート１０４に対し、モルタル１６５を与えるレディーミクストコンクリートを打設し、硬化させる（図１２）。これにより、粗骨材１０５の間の空隙がモルタル１６５によって充填されるとともに、ポーラスコンクリート１０４は、それを取り囲むコンクリート１００の組成と類似する組成を有することができる。このため、ポーラスコンクリート１０４が設けられていた部分とコンクリート１００の外観の差が小さくなり、コンクリート構造体１０の美観を損ねることを抑制することができる。

２．本補強方法が適用されたコンクリート構造体の組成
上述した補強方法を用いてコンクリート構造体１０を補強すると、炭酸化は最初にポーラスコンクリート１０４の表面や粗骨材１０５間の空隙内で生じ、さらにポーラスコンクリート１０４とコンクリート１００の界面からコンクリート１００の内部へ進行する（図１３）。したがって、第１の注入孔１０２の延伸方向に垂直な断面図（図１４（Ａ））に示すように、炭酸化は、第１の注入孔１０２の延伸方向に垂直な方向（すなわち、ｘｚ平面内）において、原理的には等方的に進行する（図１４（Ａ）の矢印参照）。炭酸化の程度は、ポーラスコンクリート１０４が設けられる領域１００ａ（すなわち、第１の注入孔１０２が設けられる領域）で最も高く、この領域１００ａを囲む領域１００ｂ（すなわち、コンクリート１００が占める領域）では、領域１００ａと領域１００ｂの界面からの距離が増大するに従って低下する（図１４（Ｂ））。領域１００ａには空隙率の高いポーラスコンクリート１０４が設けられているため、領域１００ａにおける炭酸カルシウムの濃度は、ポーラスコンクリート１０４の中心、すなわち、領域１００ａの中心からの距離に依存せず一定である、または中心からの距離が増大するに従って緩やかに減少する（図１４（Ｂ））。換言すると、領域１００ａに含まれるコンクリート中の炭酸カルシウムの濃度は、領域１００ａを囲む領域１００ｂに含まれるコンクリート中の炭酸カルシウムの濃度よりも高い。また、領域１００ｂに含まれるコンクリート中の炭酸カルシウムの濃度は、領域１００ａからの距離（すなわち、領域１００ａと領域１００ｂの界面からの距離）が増大するに従って低下する。なお、領域１００ａと領域１００ｂの間における炭酸カルシウムの濃度変化は、連続的または不連続である（図１４（Ｂ）、（図１４（Ｃ））。

一方、炭酸化では水酸化カルシウムが消費されるため、領域１００ａに含まれるコンクリート中の水酸化カルシウムの濃度は、領域１００ｂに含まれるコンクリート中の水酸化カルシウムの濃度よりも低い（図１４（Ｂ））。ポーラスコンクリート１０４の高い空隙率に起因し、領域１００ａにおける水酸化カルシウムの濃度は、領域１００ａの中心からの距離に依存せず一定である、またはまたは中心からの距離が増大するに従って緩やかに増大する。また、領域１００ｂに含まれるコンクリート中の水酸化カルシウムの濃度は、領域１００ａからの距離が増大するに従って増大する。なお、領域１００ａと領域１００ｂの間における水酸化カルシウムの濃度変化は、連続的または不連続である（図１４（Ｂ）、図１４（Ｃ））。

コンクリートの炭酸化としては、二酸化炭素が充填された養生槽内に硬化したコンクリートを配置して接触させる方法や、硬化した多孔質コンクリート表面に二酸化炭素を接触させる方法、レディーミクストコンクリートを流し込むための型枠内に二酸化炭素を供給する方法、コンクリート構造と大気を接触させる方法などが知られている。しかしながら、養生槽を用いる方法では、炭酸化のためのコンクリートを収容するための養生槽が必要であり、ビルや柱、トンネルなどの建造物に対して適用することはできない。多孔質コンクリート表面に二酸化炭素を接触する方法においても、コンクリート表面を密閉するための手段が必要となるため、特に大型のコンクリート構造体に適用することは現実性に欠ける。型枠内に二酸化炭素を供給する方法では、型枠を閉じた空間として形成する必要があるため、小型の構造物には適用できるものの、建造物に対して適用することができない。また、大気との接触を利用する方法では、大気中の二酸化炭素濃度は極めて低いため、効率の高い炭酸化はできない。

一方、本補強方法では、コンクリート構造体１０に第１の注入孔１０２が形成され、その中に形成されるポーラスコンクリート１０４に対して二酸化炭素を含むガスが供給される。ポーラスコンクリート１０４は空隙率が高いため、ポーラスコンクリート１０４は速やかに炭酸化するだけでなく、二酸化炭素は速やかにポーラスコンクリート１０４とコンクリート１００の界面（すなわち、第１の注入孔１０２の内壁）に達する。さらに、第１の注入孔１０２の比較的大きな断面積に起因し、コンクリート１００が二酸化炭素と接触する面積が大きい。このため、大きな速度でポーラスコンクリート１０４を取り囲むコンクリート１００の炭酸化を行うことができる。コンクリートが炭酸化すると、その強度が増大する。実際、発明者らは、セメントの約２０％（６０ｋｇ／ｍ^３）の二酸化炭素でコンクリートの炭酸化を行った場合、コンクリートの圧縮強度が８％から１０％程度増大することを確認している。このため、本補強方法を適用することで、コンクリート構造体１０の強度を短時間で増大させることが可能である。

さらに、上述したように、本補強方法では、コンクリート構造体１０に比較的大きな第１の注入孔１０２が形成されるものの、第１の注入孔１０２にはポーラスコンクリート１０４が設置される。また、ポーラスコンクリート１０４に対してモルタル１６５を与えるレディーミクストコンクリートを打設することで、コンクリート１００に類似する組成を有するコンクリートを第１の注入孔１０２に形成することも可能である。このため、第１の注入孔１０２の形成は、コンクリート構造体１０の主要部分を構成するコンクリート構造体１０の強度に対して影響を及ぼさず、かつ、コンクリート構造体１０の美観を損なわない。

また、本補強方法では、大きな速度で炭酸化が可能であることから、大量の二酸化炭素をコンクリート構造体１０に固定することができる。上述したように、本補強方法は、第１の注入孔１０２が形成することができる限り、種類や大きさ、形状、用途、施工場所に特段の制約を受けること無く、様々な既設のコンクリート構造体１０に対して適用できる。このことは、二酸化炭素を固定するための反応基質を新たに生み出す必要がないだけでなく、膨大な量の反応基質が地上に存在することを意味している。よって本補強方法は、コンクリート構造体１０の補強ができるのみならず、極めて大量の二酸化炭素が固定可能であり、地球温暖化を抑制するための有効なツールであると言える。

３．適用例
３－１．覆工コンクリートへの適用
本補強方法は、様々なコンクリート構造体１０に適用することができる。例えば図１５に示すように、コンクリート構造体１０がトンネルであっても本補強方法を適用でき、トンネル内壁の補強と同時に二酸化炭素を固定することができる。この場合には、コンクリート構造体１０である覆工コンクリートに第１の注入孔１０２を一つまたは複数形成し、第１の注入孔１０２に対してポーラスコンクリート１０４を打設する。その後、ポーラスコンクリート１０４に対して二酸化炭素を含むガスを供給する。第１の注入孔１０２の延伸方向は任意であり、鉛直方向（ｚ方向）でもよく、鉛直方向から傾いていてもよい。例えば、トンネルの内壁の法線と平行でもよく、図示しないが、法線から傾くように第１の注入孔１０２を形成してもよい。第１の注入孔１０２はコンクリート１００を貫通する貫通孔でもよく、有底孔でもよい。なお、第１の注入孔１０２が貫通孔である場合でも、第１の注入孔１０２の一端は岩盤や地盤によって閉じられるため、二酸化炭素を含むガスを供給する際にポーラスコンクリート１０４の端部を封止しなくてもよい。上述したように、炭酸化が終了した後、モルタル１６５を与えるレディーミクストコンクリートをポーラスコンクリート１０４に打設してもよい。

３－２．鉄筋を含むコンクリート構造体への適用
本補強方法は、鉄筋を含むコンクリート構造体（鉄筋コンクリート構造体）に対しても適用することができる。例えば図１６（Ａ）に示すような複数の鉄筋１５０と鉄筋１５０を埋め込むように打設されるコンクリート１００を有するコンクリート構造体１０に対し、鉄筋１５０を避けるように一つまたは複数の第１の注入孔１０２を形成する（図１５（Ｂ））。すなわち、鉄筋１５０が第１の注入孔１０２内で露出しないように各第１の注入孔１０２が設けられる。図１５（Ｂ）で示される例では、直線状の複数の第１の注入孔１０２が隣接する鉄筋１５０の間をｙ方向に延伸するように設けられている。

コンクリート構造体１０がビルである場合には、柱や梁を構成する鉄筋コンクリートに対して本補強方法を適用することができる。柱に適用する場合には、柱主筋や横補強筋などを構成する鉄筋１５０（図１７（Ａ）参照）を避けるように第１の注入孔１０２が設けられる（図１７（Ｂ））。

コンクリートはアルカリ性を示すが、炭酸化が進行すると、徐々に酸性化する。コンクリートが酸性を示すと鉄筋の腐食が生じるとともに、腐食による鉄筋の膨張がコンクリートのひび割れや破損などの劣化を誘発するこすことがある。したがって、鉄筋を含むコンクリート構造体１０を利用する場合には、鉄筋の近傍に位置するコンクリートには二酸化炭素が固定されないことが好ましい。

鉄筋を含むコンクリート構造体１０では、鉄筋はコンクリート構造体１０の中心には配置されず、外表面に比較的近いゾーンに配置される。例えば図１６（Ａ）に示すように、鉄筋１５０はコンクリート構造体の中心部を取り加工むように配置され、コンクリート１００が鉄筋１５０を埋め込むように施工される。鉄筋コンクリート製の柱でも同様であり、鉄筋１５０のうち柱の延伸方向に平行な鉄筋（柱主筋）は柱の中心軸を取り囲むように配置され、横補強筋と呼ばれる水平方向に延伸する鉄筋が柱主筋を囲むように配置される（図１７（Ａ））。コンクリート１００のうち、鉄筋から外側の部分はかぶりコンクリートと呼ばれる。

したがって、鉄筋の近傍のコンクリートの炭酸化を防ぐため、図１８に示すように、第１の注入孔１０２の内壁のうち、かぶりコンクリートによって構成される部分を覆う保護チューブ１０８を設けてもよい。保護チューブ１０８は、第１の注入孔１０２の一方の端部および／または他方の端部に設けることができ、その端部はコンクリート構造体１０の外表面へ達する。したがって、保護チューブ１０８によって覆われる内壁の一部は、第１の注入孔１０２の一端に達する。図示しないが、保護チューブ１０８の一部は、第１の注入孔１０２から外側に突き出ていてもよい。

第１の注入孔１０２が延伸する方向における保護チューブ１０８の長さＬは、かぶりコンクリートの厚さ以上であることが好ましい。より具体的には、保護チューブ１０８の長さＬは、コンクリート構造体１０の最内部に位置する鉄筋１５０からコンクリート１００の外表面までの最短距離Ｄ_ｍｉｎと、この鉄筋１５０の断面の最大長さ（例えば断面の直径ｄ´）の和Ｓと同じまたはそれ以上であることが好ましい。あるいは、長さＬは和Ｓの２倍以上５倍以下または１．５倍以上３倍以下の範囲から選択することが好ましい。

保護チューブ１０８に含まれる材料に制約はなく、例えば鉄やアルミニウム、ステンレスなどの金属材料、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂、アクリル樹脂などの樹脂、木材でもよい。例えば、エポキシ系接着剤やアクリル系接着剤を第１の注入孔１０２の注入口と排出口側に長さがＬとなるように第１の注入孔１０２の内壁に塗布し、硬化することで保護チューブ１０８を形成してもよい。

保護チューブ１０８を配置し、第１の注入孔１０２の端部から長さＬまでの内壁と二酸化炭素との接触を防止することで、ポーラスコンクリート１０４と保護チューブ１０８から露出した内壁が選択的に二酸化炭素と接触することになる。その結果、ポーラスコンクリート１０４を囲むコンクリート１００では、保護チューブ１０８から露出した内壁から炭酸化が開始され、その後炭酸化は内壁からコンクリート内部へ進行する。その結果、図１８に示すように、炭酸化された領域１００ｃが鉄筋１５０まで拡大せず、鉄筋１５０の腐食やこれに起因するコンクリート１００の劣化を防止することができる。

保護チューブ１０８を使用する場合、リペアコンクリートであるモルタル１６５を与えるレディーミクストコンクリートは、保護チューブ１０８を除去した後に打設してもよく、保護チューブ１０８を第１の注入孔１０２内に残存させたまま打設してもよい。後者の場合、コンクリート構造体１０は保護チューブ１０８を含み、保護チューブ１０８はコンクリート１００とポーラスコンクリート１０４の間に配置される。

＜第２実施形態＞
本実施形態では、第１実施形態で述べた補強方法と異なるコンクリート構造体１０の補強方法について述べる。本実施形態に係る補強方法と第１実施形態で述べた補強方法との相違点の一つは、本実施形態に係る補強方法では、二酸化炭素を含むガスに代わり、あるいは二酸化炭素を含むガスとともに、薬剤を用いる点である。第１実施形態で述べた構成と同一または類似する構成については、説明を省略することがある。

本実施形態に係る補強方法では、第１実施形態で述べた補強方法と同様に、コンクリート構造体１０に第１の注入孔１０２を形成する、あるいは第１の注入孔１０２が設けられたコンクリート構造体１０を施工し、第１の注入孔１０２にポーラスコンクリート１０４を打設する（図１（Ａ）から図８（Ｂ）参照。）。その後、例えばシリンジ１７０などを用い、ポーラスコンクリート１０４に薬剤を注入する（図１９）。薬剤としては、例えば硬化性の樹脂でもよく、亜硝酸リチウムなどの鉄筋表面に不働態を形成することができる化合物を含む薬液でもよい。硬化性の樹脂としては、二液系のエポキシ樹脂に例示されるエポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂などが挙げられる。

コンクリートは、塩害に起因して塩化物が侵入して鉄筋まで達すると、鉄筋表面の不動態が破壊され、腐食する。この現象はコンクリートの中性化によっても引き起こされ、鉄筋の腐食によって鉄筋が膨張し、コンクリートのひび割れを誘発する。一般的には、ひび割れが発生したコンクリートの修復では、薬剤がコンクリート表面から充填される。しかしながら、コンクリート表面から薬剤を充填してもコンクリート内部に確実にかつ速やかに浸透させることは難しい。

しかしながら、本実施形態に係る補強方法では、コンクリート構造体１０に比較的大きな断面積を有する第１の注入孔１０２が形成され、第１の注入孔１０２内に設けられるポーラスコンクリート１０４に対して薬剤が供給される。ポーラスコンクリート１０４は多くの空隙を有するため、薬剤はポーラスコンクリート１０４の空隙に速やかに浸透し、さらにポーラスコンクリート１０４を囲むコンクリート１００の内壁に達する。コンクリート１００の内壁に達した薬剤は、さらにコンクリート１００の内部に浸透する、あるいはひび割れ内に浸透する。このため、第１実施形態で述べた補強方法と同様、薬剤の浸透の程度は、ポーラスコンクリート１０４が設けられる領域１００ａで最も高く、この領域１００ａを囲む領域１００ｂでは、領域１００ａと比較して領域１００ｂの界面からの距離が増大するに従って低下する（図１４（Ａ）参照。）。領域１００ａには空隙率の高いポーラスコンクリート１０４が設けられているため、領域１００ａにおける薬剤の平均濃度は、ポーラスコンクリート１０４の中心、すなわち、領域１００ａの中心からの距離に依存せず一定である、または中心からの距離が増大するに従って緩やかに減少する。換言すると、領域１００ａに含まれるコンクリート中の薬剤の平均濃度は、領域１００ａを囲む領域１００ｂに含まれるコンクリート中の薬剤の平均濃度よりも高い。また、領域１００ｂに含まれるコンクリート中の薬剤の濃度は、領域１００ａからの距離（すなわち、領域１００ａと領域１００ｂの界面からの距離）が増大するに従って低下する。なお、領域１００ａと領域１００ｂの間における薬剤の濃度変化は、連続的または不連続である。

第１の注入孔１０２は比較的大きな断面積を有することから、コンクリート１００と薬剤との大きな接触面積を確保することができる。このため、コンクリート構造体１０内部まで十分な量の薬剤を供給することができる。その結果、コンクリート構造体１０の表面だけでなく内部に発生したひび割れを樹脂によって充填することができる。さらに、亜硝酸リチウムを含む薬液を薬剤として用いる場合には、ひび割れを通してコンクリート１００の内部から薬剤を鉄筋表面に供給することができるため、鉄筋表面の不動態被膜を効果的に再生し、鉄筋の腐食を抑制することができる。

なお、亜硝酸リチウムなどの不動態再生能力を有する化合物を含む薬液を注入した後、樹脂をポーラスコンクリート１０４に注入してもよい。また、薬剤の注入の後、さらに二酸化炭素を含むガスをポーラスコンクリート１０４に注入してもよい。あるいは、二酸化炭素を含むガスを注入した後に薬剤をポーラスコンクリート１０４に注入してもよい。

本実施例では、ポーラスコンクリートを含むコンクリート試験体の炭酸化の結果を説明する。

１．コンクリート試験体の作製
１－１．実施例
図２０（Ａ）に示すように、φ１００ｍｍ×高さ４００ｍｍの円柱状の型枠１６８を使用し、その中央部にφ９ｍｍ×長さ４００ｍｍの金属製ロッドをコア材１６２として設置した。金属製ロッドの周辺に粗骨材（最大直径約２０ｍｍ）を敷き詰め、レディーミクストコンクリートを打設した。レディーミクストコンクリートは、太平洋セメント社製の普通ポルトランドセメントを用い、単位水量１７０ｋｇ／ｍ^３、単位セメント量３４０ｋｇ／ｍ^３（水セメント比５０％）となるように調製した。レディーミクストコンクリートを室温で２４時間硬化させた後、脱型し、得られたポーラスコンクリート１０４を４００ｍｍ×４００ｍｍ×４００ｍｍの型枠１６０内に配置した（図２０（Ｂ））。太平洋セメント社製の普通ポルトランドセメントを用いて単位水量１７０ｋｇ／ｍ^３、単位セメント量３４０ｋｇ／ｍ^３（水セメント比５０％）となるように調製したレディーミクストコンクリートを型枠１６０内に打設し、室温で２４時間硬化させ、型枠１６０とコア材１６２を取り除くことで、ポーラスコンクリート１０４に注入孔を有するコンクリート試験体を得た。

１－２．比較例
比較例のコンクリート試験体は以下のように作製した。図２１に示すように、内部容積が４００ｍｍ×４００ｍｍ×４００ｍｍの型枠１６０を準備し、断面直径９ｍｍ長さ４００ｍｍの金属製ロッドをコア材１６２として鉛直方向に配置した。金属製ロッドは、型枠１６０の中心を通過するように配置した。この型枠１６０にレディーミクストコンクリートを打設した。レディーミクストコンクリートは、太平洋セメント社製の普通ポルトランドセメントを用い、単位水量１７０ｋｇ／ｍ^３、単位セメント量３４０ｋｇ／ｍ^３（水セメント比５０％）となるように調製した。レディーミクストコンクリートを室温で２４時間硬化した後、型枠１６０とコア材１６２を取り除き、注入孔を有するコンクリート試験体を得た。

２．二酸化炭素の供給
実施例と比較例のコンクリート試験体の注入孔に高圧用ゴム製ホースを介して二酸化炭素ボンベを接続し、圧力０．１ＭＰａで二酸化炭素を供給した。注入開始から２４時間後および７２時間後にコンクリート試験体の中央部をダイヤモンドカッターで切断し、中性化を評価した。中性化の評価は、フェノールフタレインの１％エタノール溶液を指示薬としてコンクリート試験体の断面に吹きかけ、指示薬の呈色の有無を確認することで行った。

結果を図２１（Ａ）と図２１（Ｂ）に示す。図２１（Ａ）と図２１（Ｂ）は、それぞれ実施例と比較例のコンクリート試験体の断面模式図である。上述した作製方法を反映し、実施例のコンクリート試験体では、４００ｍｍ×４００ｍｍの断面のほぼ中央に第２の注入孔１０６が存在し、その周りは直径１００ｍｍのポーラスコンクリート１０４で覆われている。同様に、比較例のコンクリート試験体の断面も一辺が４００ｍｍの正方形であり、そのほぼ中央に第１の注入孔１０２が設けられている。

これらの試験体の断面に指示薬を噴霧した結果、点線の円で囲まれる領域１８０の外側が赤色を呈し、領域１８０内部は無色であった。このことは、領域１８０内で炭酸化が進行し、領域１８０内のコンクリートが中性化していることを意味している。実施例のコンクリート構造体では、ポーラスコンクリート１０４の外側の界面から約３０ｍｍの距離まで炭酸化が進行していることが確認された。同様に、比較例のコンクリート構造体における炭酸化も、第１の注入孔１０２の内壁から約３０ｍｍの距離まで進行していた。しかしながら、炭酸化した領域は実施例のコンクリート試験体の方が広い。具体的には、実施例のコンクリート試験体における領域１８０の面積は、直径が約１６０ｍｍの円の面積から直径９ｍｍの円の面積を減じた２．００×１０^４ｍｍ^２であり、ポーラスコンクリート１０４を除いても１．２２×１０^４ｍｍ^２であった。これに対し、比較例のコンクリート構造体では、炭酸化した領域は、直径６９ｍｍの円の面積から直径９ｍｍの円の面積を減じた３．６７×１０^３ｍｍ^２に留まっていた。以上の結果は、本発明の実施形態に係る補強方法を適用することで、コンクリート構造体の強度を短時間で増大させるとともに、大量の二酸化炭素を固定化することが可能であることを示している。

本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。各実施形態を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

上述した各実施形態によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、または、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと理解される。

１０：コンクリート構造体、１００：コンクリート、１００ａ：領域、１００ｂ：領域、１００ｃ：領域、１０２：第１の注入孔、１０４：ポーラスコンクリート、１０５：粗骨材、１０６：第２の注入孔、１０８：保護チューブ、１１０：アダプタ、１１２：パッキン、１１４：プレート、１１６：パッキン、１１８：キャップ、１２０：二酸化炭素供給源、１２２：二酸化炭素ライン、１２４：ジョイント、１２６：圧力計、１２８：フローメータ、１３０：真空ポンプ、１３２：濃度計、１３４：湿度計、１４０：水供給源、１４２：制御装置、１５０：鉄筋、１６０：型枠、１６２：コア材、１６４：レディーミクストコンクリート、１６５：モルタル、１６６：型枠、１６８：型枠、１７０：シリンジ

Claims (12)

1. コンクリートを含むコンクリート構造体に第１の注入孔を形成すること、
   前記第１の注入孔内にポーラスコンクリートを形成すること、および
   前記ポーラスコンクリートに二酸化炭素を含むガス、または薬剤を供給することを含み、
   前記コンクリートの空隙率は、前記ポーラスコンクリートの空隙率よりも小さい、コンクリート構造体の補強方法。
2. 第１の注入孔を有するコンクリート構造体を施工すること、
   前記第１の注入孔内にポーラスコンクリートを形成すること、および
   前記ポーラスコンクリートに二酸化炭素を含むガス、または薬剤を供給することを含み、
   前記コンクリート構造体に含まれるコンクリートの空隙率は、前記ポーラスコンクリートの空隙率よりも小さい、コンクリート構造体の補強方法。
3. 前記第１の注入孔は貫通孔である、請求項１または２に記載の補強方法。
4. 前記ポーラスコンクリートに第２の注入孔を形成することをさらに含み、
   前記ガスまたは前記薬剤は、前記第２の注入孔に注入される、請求項１または２に記載の補強方法。
5. 前記ポーラスコンクリートは第２の注入孔を有し、
   前記ガスまたは前記薬剤は、前記第２の注入孔に注入される、請求項１または２に記載の補強方法。
6. 前記ポーラスコンクリートの空隙にレディーミクストコンクリートを打設することをさらに含む、請求項１または２に記載の補強方法。
7. 前記第２の注入孔にレディーミクストコンクリートを打設することをさらに含む、請求項４または５に記載の補強方法。
8. 前記ガスが前記ポーラスコンクリートに供給される場合、前記ポーラスコンクリートに対して水をさらに供給することを含む、請求項１または２に記載の補強方法。
9. 第１のコンクリート、および
   前記第１のコンクリートに囲まれる第２のコンクリートを備え、
   前記第１のコンクリートの炭酸カルシウムの濃度は、前記第２のコンクリートの炭酸カルシウムの濃度よりも低い、コンクリート構造体。
10. 前記第１のコンクリートの炭酸カルシウムの前記濃度は、前記第２のコンクリートからの距離が増大するに従って低下する、請求項９に記載のコンクリート構造体。
11. 薬剤を含む第１のコンクリート、および
    前記薬剤を含み、前記第１のコンクリートに囲まれる第２のコンクリートを備え、
    前記第１のコンクリート中の前記薬剤の平均濃度は、前記第２のコンクリート中の前記薬剤の平均濃度よりも低い、コンクリート構造体。
12. 前記第１のコンクリート中の前記薬剤の濃度は、前記第２のコンクリートからの距離が増大するに従って低下する、前記請求項１１に記載のコンクリート構造体。

Images