JP7139541B1 - プレキャストコンクリート部材の炭酸化養生方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】工場や建設現場でも実行可能な簡易な施設で効率的にＣＯ２を固定化させることができるコンクリート部材の炭酸化養生方法を提供する。【解決手段】セメント硬化体の炭酸化養生方法において、気密性を有する養生シート２でセメント硬化体を覆い、養生シート２内に二酸化炭素を含むガスを吹き込んでセメント硬化体１中に炭酸カルシウムを生成して二酸化炭素を固定化する。また、養生シート２は断熱性を有する保温シート２’であり、セメント硬化体１の水和熱で炭酸カルシウムを生成する反応を促進する。【選択図】図１
Description
本発明は、プレキャストコンクリート部材の炭酸化養生方法に関する。
近年、２０５０年のカーボンニュートラル社会の実現に向けてＣＯ２の削減需要が高まっている。建設業では、コンクリート部材などセメント硬化体を扱うため、材料としての低炭素化は過年度より取り組まれている。また、ＣＯ２をセメントの製造から供用中までを通して色々な過程で固定化させる技術も種々提案されてきている。
しかしながら、炭酸化によりコンクリート部材の中性化が促進され、コンクリート部材中の鉄筋の腐食が懸念されることから、推進には課題も多い。他方、コンクリート構造物の内部補強材を非腐食性材料で構築する試み（例えば、炭素繊維複合材ケーブルＣＦＣＣ（登録商標）を緊張材として使用したＣＦＣＣスラブ（プレキャストＰＣ床版））もなされており、それらの技術と合わせることでＣＯ２の削減に資することが考えられる。
現状のセメント硬化体の炭酸化養生方法としては、例えば、特許文献１に、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が開示されている（特許文献１の特許請求の範囲の請求項１、明細書の段落［００２５］～［００３８］、図２～図４等参照）。
しかし、特許文献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は、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の水分への溶脱の問題を解決するために、コンクリート構造物の表面を緻密化することを目的とするものであり、二酸化炭素溶解水で二酸化炭素を供給するためコンクリート製貯水構造体にしか適用できないという問題があった。
また、特許文献２には、セメント及び水を含むセメント混練物を打設し、脱型後、アルカリ溶液を養生水として供給し、その後、炭酸化養生を行う硬化体の製造方法が開示されている（特許文献２の特許請求の範囲の請求項１，２，４、明細書の段落［００１０］～［００２３］等参照）。
しかし、特許文献２に記載の硬化体の製造方法は、単にセメント硬化体のごく表層部のみを緻密化させて耐久性の向上を図る目的で、セメント混練物の脱型直後にアルカリ溶液を養生水として供給して含浸させ、炭酸化養生によって緻密化を図るものである。
その上、特許文献２に記載の硬化体の製造方法は、二酸化炭素の供給方法が特に考えられたものではなく、実際の工場や現場での部材製作工程において、炭酸化養生をどのような装置を用いて施工するのか、といった問題があった。
また、特許文献３には、炭酸化コンクリートを製造するために使用される炭酸化養生設備であって、内部が遮蔽空間とされた炭酸化養生槽内に収容された被養生体を炭酸化養生する方法が開示されている（特許文献３の特許請求の範囲の請求項１等参照）。
しかし、特許文献３に記載の炭酸化養生槽はコンテナのように箱形の容器であって、養生槽内に被養生体を格納した場合に余った空間が発生し非効率となるが、被養生体の形状や個数に応じて養生槽の寸法形状を変更することは設備導入コストを要し、使用しない期間は養生槽を保管する場所を要する。そのため、被養生体の形状に応じた必要最低限の養生空間よりも多くの空間を占有するなど量や形に応じた制約を受ける問題があった。
同様に、養生槽を用いて炭酸化養生を大量にもしくは長い期間実施しようとする場合には、被養生体だけを保管する場合と比較して実施可能な数や期間に制約が発生するという問題があった。
また、設備や敷地が確保された工場内では良いが、炭酸化養生を継続しながらの被養生体の運搬や運搬先の建設現場における炭酸化養生の実施をする場合には、運搬数の増加や現場敷地面積の拡大など不経済になる問題があった。
そして、セメント硬化体の一般的な特性として、強度が高いものは細孔構造が緻密であるが故に、透気性や透水性などが低い。つまり、炭酸化を目的とするならばセメント硬化体の強度が高いと二酸化炭素の透気が阻害されることとなり炭酸化する領域が小さくなってしまう問題があった。
そこで、本発明は、前述した問題に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、炭酸化養生を行うために必要な空間を最小限に留め、保管可能数を減らすことがなく、必要な敷地も小さく、工場や建設現場などで実行可能な簡易な施設で効率的に二酸化炭素を固定化させることができるコンクリート部材の炭酸化養生方法を提供することにある。
請求項１に係るプレキャストコンクリート部材の炭酸化養生方法は、気密性を有する養生シートでプレキャストコンクリート部材を間隔をおいて複数重ねて覆い、前記プレキャストコンクリート部材の養生期間の初期には、水酸化カルシウム水を噴霧せず、二酸化炭素を供給し、その後、前記プレキャストコンクリート部材に水酸化カルシウム水の噴霧と、二酸化炭素の供給を繰り返して前記プレキャストコンクリート部材中に炭酸カルシウムを生成して二酸化炭素を固定化することを特徴とする。
請求項２に係るプレキャストコンクリート部材の炭酸化養生方法は、請求項１に係るプレキャストコンクリート部材の炭酸化養生方法において、前記養生シートは断熱性を有する保温シートであり、プレキャストコンクリート部材の水和熱で炭酸カルシウムを生成する反応を促進することを特徴とする。
請求項３に係るプレキャストコンクリート部材の炭酸化養生方法は、請求項１に係るプレキャストコンクリート部材の炭酸化養生方法において、前記養生シート内の湿度を調整可能な排気装置を設け、前記養生シート内の相対湿度を４０％以上７０％以下に調整して前記プレキャストコンクリート部材中に炭酸カルシウムを生成して二酸化炭素を固定化することを特徴とする。
請求項４に係るプレキャストコンクリート部材の炭酸化養生方法は、請求項１に係るプレキャストコンクリート部材の炭酸化養生方法において、前記養生シート内の二酸化炭素濃度を測定する二酸化炭素濃度計測器を設け、二酸化炭素濃度を所定値以上に保持して前記プレキャストコンクリート部材中に炭酸カルシウムを生成して二酸化炭素を固定化することを特徴とする。
請求項５に係るプレキャストコンクリート部材の炭酸化養生方法は、請求項１に係るプレキャストコンクリート部材の炭酸化養生方法において、前記養生シート内の二酸化炭素のガスを吸気する二酸化炭素吸気装置を設け、前記養生シート内の未反応の二酸化炭素のガスを回収することを特徴とする。
請求項６に係るプレキャストコンクリート部材の炭酸化養生方法は、請求項１に係るコンクリート部材の炭酸化養生方法において、前記プレキャストコンクリート部材の内部補強材として、腐食懸念の無い非腐食性材料を用いることを特徴とする。
請求項７に係るプレキャストコンクリート部材の炭酸化養生方法は、請求項１に係るコンクリート部材の炭酸化養生方法において、前記プレキャストコンクリート部材の外表面に凹凸を設け、二酸化炭素を含むガスを吹き込んで前記プレキャストコンクリート部材の前記凹凸に炭酸カルシウムを生成して二酸化炭素を固定化することを特徴とする。
請求項１～５に係る発明によれば、建設現場でも実行可能な簡易な施設で効率的に二酸化炭素を固定化させることができ、プレキャストコンクリート部材を緻密化して高品質化することができる。また、請求項１～５に係る発明によれば、炭酸化養生を行うために必要な空間を最小限に留め、通常の被養生体の保管可能数を減らすことがなく、炭酸化養生設備自体の保管に必要な敷地は養生槽の場合よりも小さく、工場や建設現場などで実行可能な簡易な施設で効率的に二酸化炭素を固定化させることができる。それに加え、請求項１～５に係る発明によれば、工場保管中、運搬中、現場仮置き中であっても炭酸化養生を継続することができ、炭酸化領域を増加させることができるとともに、時間的にも効率よくプレキャストコンクリート部材を緻密化して高品質化することができる。
さらに、請求項１～５に係る発明によれば、プレキャストコンクリート部材の表面に水酸化カルシウム水を噴霧又は真空パックの内に水酸化カルシウム水を注入するので、プレキャストコンクリート部材の表面での炭酸カルシウムの生成を効率よく行うことができる。
その上、請求項１～５に係る発明によれば、養生期間の初期に水酸化カルシウム水を供給せずにプレキャストコンクリート部材内の水酸化カルシウムと二酸化炭素ガスを反応させるので、プレキャストコンクリート部材の表層の緻密化によりさらなる炭酸化が阻害されることなく、炭酸カルシウムの生成を効率よく行うことができ、結果的に多くの二酸化炭素を固定化することができる。
さらに、請求項１～５に係る発明によれば、プレキャストコンクリート部材の表面に水酸化カルシウム水を噴霧又は真空パックの内に水酸化カルシウム水を注入するので、プレキャストコンクリート部材の表面での炭酸カルシウムの生成を効率よく行うことができる。
その上、請求項１～５に係る発明によれば、養生期間の初期に水酸化カルシウム水を供給せずにプレキャストコンクリート部材内の水酸化カルシウムと二酸化炭素ガスを反応させるので、プレキャストコンクリート部材の表層の緻密化によりさらなる炭酸化が阻害されることなく、炭酸カルシウムの生成を効率よく行うことができ、結果的に多くの二酸化炭素を固定化することができる。
特に、請求項２に係る発明によれば、保温シートで覆うので、プレキャストコンクリート部材の水和熱で炭酸カルシウムを生成する反応を促進することができ、暖房施設を設けなくても効率よく多くの二酸化炭素を固定化してプレキャストコンクリート部材を緻密化・高品質化することができる。
特に、請求項３に係る発明によれば、炭酸カルシウムの生成が促進される湿度である相対湿度を４０％以上７０％以下に調整するので、結果的に、プレキャストコンクリート部材中の炭酸カルシウムの生成を効率よく行え、多くの二酸化炭素を固定化することができる。
特に、請求項４に係る発明によれば、二酸化炭素濃度を炭酸カルシウムの生成が促進される所定値以上に保持するので、短時間で効率よくプレキャストコンクリート部材中に炭酸カルシウムを生成して二酸化炭素を固定化することができる。
特に、請求項５に係る発明によれば、未反応の二酸化炭素のガスを回収するので、大気に二酸化炭素が放出されることがなく、二酸化炭素の排出を削減して地球温暖化の防止に貢献することができる。
特に、請求項６に係る発明によれば、コンクリート構造物の内部補強材を、炭素繊維やアラミド繊維、あるいはガラス繊維といった腐食懸念の無い非腐食性材料に置き換えた物を用いるため、炭酸化養生を積極的に行って中性化領域がコンクリート構造物の内部補強材に到達したとしても腐食することがないため、構造的性能を維持することができる。
特に、請求項７に係る発明によれば、二酸化炭素が作用するプレキャストコンクリート部材の表面積を大きくできるので、効率よくプレキャストコンクリート部材中に炭酸カルシウムを生成して二酸化炭素を固定化することができる。
以下、本発明に係るセメント硬化体の炭酸化養生方法の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
［第１実施形態］
図１を用いて、本発明の第１実施形態に係るセメントの炭酸化養生方法について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るセメント硬化体の炭酸化養生方法で用いる炭酸化養生施設の構成を模式的に示す断面図である。
図１を用いて、本発明の第１実施形態に係るセメントの炭酸化養生方法について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るセメント硬化体の炭酸化養生方法で用いる炭酸化養生施設の構成を模式的に示す断面図である。
図１に示すように、本実施形態に係るセメント硬化体の炭酸化養生方法（以下単に炭酸化養生方法ともいう。）では、セメント硬化体１をポリエチレンシートなどの樹脂シートからなる養生シート２で覆い、二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給装置３から二酸化炭素を含有するガスを吹き込んで、炭酸カルシウムを生成して二酸化炭素を固定化する。
ここで、本実施形態に係る炭酸化養生方法で養生対象とするセメント硬化体１は、プレキャストコンクリート部材を想定している。しかし、本実施形態に係る炭酸化養生方法の養生対象となるセメント硬化体は、プレキャストコンクリート部材に限られず、セメント成分の水和反応により得られた水和生成物であればよい。
また、養生シート２は、ポリエチレンシートなどの樹脂シートに限れず、樹脂フィルムであっても構わない。要するに、養生シート２は、セメント硬化体の養生期間中の水蒸気や二酸化炭素を外気へ透過させない一定程度の気密性を有していればよい。また、養生シート２の縁には、足場板などの重石４を載置して養生シート２が捲れ上がらないようにすることが好ましい。
したがって、養生シート２によって炭酸化養生を行うことができるため、炭酸化養生を行わない場合と比較して、被養生体であるセメント硬化体１の形状や数量が変化したとしても炭酸化養生を行うための特段の場所を必要としない。また、養生シート２で炭酸化養生を行うため、炭酸化養生を行わない期間は養生シート２を保管するための特別な場所を必要としない。
但し、セメント硬化体１中では、Ｃａ（ＯＨ）２が細孔溶液に溶解しＣａ２+がＣＯ２と反応して炭酸化するため、温度が高い方がセメント硬化体から溶解しやすい。また、溶解後のＣａ２+が炭酸化する反応は温度が高い方が速度も速くなる。例えば、４０℃の中性化速度は、２０℃の中性化速度と比較して２倍程度の速度となることが分かっている。よって、本実施形態に係る炭酸化養生方法では、周囲の温度より養生シート２内を高い温度に保って炭酸ガスを供給することが好ましい。
（保温シート）
しかし、建設現場で実行可能とするには、暖房施設を設けることはコストの面で問題がある。そこで、本実施形態に係る炭酸化養生方法では、養生シート２は、ポリエチレンなどの樹脂フィルムと、アルミ箔などの金属箔と、ウレタンフォームなどの断熱材が積層された断熱性を有する保温シート２’でああることが好ましい。セメント硬化体１の水和反応の熱で保温して炭酸化の反応を促進することができるからである。勿論、保温シート２’も、断熱材や空気層などの断熱層を有して断熱性を有するシートであれば特に限定されるものではない。
しかし、建設現場で実行可能とするには、暖房施設を設けることはコストの面で問題がある。そこで、本実施形態に係る炭酸化養生方法では、養生シート２は、ポリエチレンなどの樹脂フィルムと、アルミ箔などの金属箔と、ウレタンフォームなどの断熱材が積層された断熱性を有する保温シート２’でああることが好ましい。セメント硬化体１の水和反応の熱で保温して炭酸化の反応を促進することができるからである。勿論、保温シート２’も、断熱材や空気層などの断熱層を有して断熱性を有するシートであれば特に限定されるものではない。
なお、養生シート２に重石４を載置することを例示したが、保温シート２’は、ある程度重量があり、捲れ上がって気密性が損なわれるおそれが少ない。よって、養生シート２を保温シート２’とすることで重石４を省略することができる。
（水酸化カルシウム水の噴霧）
本実施形態に係る炭酸化養生方法では、セメント硬化体１に水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ）２水（石灰水）を噴霧し吸水させ、二酸化炭素ＣＯ２を供給することでセメント硬化体１表層の炭酸化を促進する。つまり、本実施形態に係る炭酸化養生方法では、セメント硬化体１の表面において、石灰水に二酸化炭素を吹き込んで炭酸カルシウムＣａＣＯ３を生成する。化学式を記載すると次となる。
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
本実施形態に係る炭酸化養生方法では、セメント硬化体１に水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ）２水（石灰水）を噴霧し吸水させ、二酸化炭素ＣＯ２を供給することでセメント硬化体１表層の炭酸化を促進する。つまり、本実施形態に係る炭酸化養生方法では、セメント硬化体１の表面において、石灰水に二酸化炭素を吹き込んで炭酸カルシウムＣａＣＯ３を生成する。化学式を記載すると次となる。
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
さらに、本実施形態に係る炭酸化養生方法では、この水酸化カルシウム水の噴霧と二酸化炭素の供給を繰り返し、セメント硬化体１により多くの炭酸カルシウムを生成し、より多くの二酸化炭素を固定化することが好ましい。
但し、セメント硬化体１の表層の炭酸化が進むとセメント硬化体１の表層の緻密化も進むため、さらなる炭酸化が阻害されることにもなる。そこで、本実施形態に係る炭酸化養生方法では、養生期間の初期には、水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ）２水を噴霧せず、二酸化炭素を供給し、その後、セメント硬化体１に水酸化カルシウム水の噴霧と、二酸化炭素の供給を繰り返すことが好ましい。
なお、水酸化カルシウムはレディーミクストコンクリート工場やプレキャスト製品工場の運搬車やミキサなどの洗い排水やレイタンス処理水から、骨材を除いた水（回収水）を用いてもよい。回収水は、セメントから溶出する水酸化カルシウム等を含むアルカリ性の高い上澄水と、スラッジ固形分（大部分が水和生成物で、一部骨材微粒子）を含むスラッジ水に分けられ、好ましくは上澄水である。同工場では回収水を中和処理して一般排水することが義務付けられており、炭酸化養生水として活用することで回収水の消費や残った場合であっても中性側に作用するため、中和処理時に使用する試薬の使用量が減じられる。
しかし、水酸化カルシウム水の噴霧による炭酸カルシウムの生成は、セメント硬化体１の細孔中に水酸化カルシウム溶液が存在するかどうかが重要なので、セメント硬化体１が絶乾状態だと溶液がなくなり溶解が進まない。反対に、セメント硬化体１が湿潤状態だと気体が侵入できない。
そこで、本実施形態に係る炭酸化養生方法では、図１に示すように、養生シート２（保温シート２’）内の湿度を調整可能な排気装置５を設け、炭酸カルシウムの生成が促進される湿度である養生シート２（保温シート２’）内の相対湿度を４０％以上７０％以下に調整してセメント硬化体１中に炭酸カルシウムを生成して二酸化炭素を固定化する。勿論、セメント硬化体１の水セメン比Ｗ／Ｃや使用するセメント種類、混和材種類にもよるので、適宜、実験等で炭酸カルシウムの生成が促進される湿度を定めて調整することが好ましい。
（ＣＯ２濃度）
また、本実施形態に係る炭酸化養生方法では、養生シート２（保温シート２’）内の二酸化炭素濃度を測定する二酸化炭素濃度計測器６を設け、二酸化炭素濃度を炭酸カルシウムの生成が促進される所定値以上に保持してセメント硬化体１中に炭酸カルシウムを生成して二酸化炭素を固定化する。
また、本実施形態に係る炭酸化養生方法では、養生シート２（保温シート２’）内の二酸化炭素濃度を測定する二酸化炭素濃度計測器６を設け、二酸化炭素濃度を炭酸カルシウムの生成が促進される所定値以上に保持してセメント硬化体１中に炭酸カルシウムを生成して二酸化炭素を固定化する。
但し、養生シート２（保温シート２’）内に二酸化炭素ＣＯ２を充満させた場合、養生シート２（保温シート２’）を開放する際にセメント硬化体１の炭酸化に寄与しなかった余剰の二酸化炭素ＣＯ２が大気中へ放出される懸念がある。
そこで、本実施形態に係る炭酸化養生方法では、排気装置５等に接続された養生シート２（保温シート２’）内の気体の二酸化炭素を吸気して回収する二酸化炭素吸気装置７を設け養生シート２（保温シート２’）内の水酸化カルシウム溶液と未反応の二酸化炭素ガスを回収する。また、この二酸化炭素吸気装置７で回収した二酸化炭素は、図１に示すように、二酸化炭素供給装置３等に接続して再度供給できるようにしてもよいし、ボンベ等で圧縮して保管しても構わない。
（非腐食性材料）
以上、本実施形態に係る炭酸化養生方法において、炭酸化養生するセメント硬化体１について特に限定せずに説明した。しかし、本実施形態に係る炭酸化養生方法で養生するセメント硬化体１は、構造物として用いる場合の内部補強材として炭素繊維、アラミド繊維、又はガラス繊維などの腐食懸念の無い非腐食性材料が使用されたコンクリート部材であることが好ましい。背景技術で述べたように、鉄筋などの鋼材により内部補強されたコンクリート構造物を炭酸化養生した場合、炭酸化によりコンクリート部材の中性化が促進され、コンクリート部材中の鋼材の腐食が懸念される。
以上、本実施形態に係る炭酸化養生方法において、炭酸化養生するセメント硬化体１について特に限定せずに説明した。しかし、本実施形態に係る炭酸化養生方法で養生するセメント硬化体１は、構造物として用いる場合の内部補強材として炭素繊維、アラミド繊維、又はガラス繊維などの腐食懸念の無い非腐食性材料が使用されたコンクリート部材であることが好ましい。背景技術で述べたように、鉄筋などの鋼材により内部補強されたコンクリート構造物を炭酸化養生した場合、炭酸化によりコンクリート部材の中性化が促進され、コンクリート部材中の鋼材の腐食が懸念される。
しかし、本実施形態に係る炭酸化養生方法では、養生するセメント硬化体１をコンクリート構造物として用いる場合、セメント硬化体１の内部補強材として炭素繊維、アラミド繊維、又はガラス繊維などの腐食懸念の無い非腐食性材料を用いる。これにより、炭酸化養生を積極的に行って中性化領域が構造物の内部補強材に到達したとしても腐食することがないため、構造的性能を維持することができる。
［第２実施形態］
図２を用いて、本発明の第２実施形態に係るセメント硬化体の炭酸化養生方法について説明する。図２は、本発明の第２実施形態に係るセメント硬化体の炭酸化養生方法で用いる炭酸化養生施設の構成を模式的に示す断面図である。第２実施形態に係るセメントの炭酸化養生方法が、前述の第１実施形態に係るセメントの炭酸化養生方法と相違する点は、真空パック８でセメント硬化体１を覆い、吸引機９で吸引して真空低圧状態で二酸化炭素を固定化する点であるので、その点を主に説明し、同一構成は同一符号を付し、説明を省略する。
図２を用いて、本発明の第２実施形態に係るセメント硬化体の炭酸化養生方法について説明する。図２は、本発明の第２実施形態に係るセメント硬化体の炭酸化養生方法で用いる炭酸化養生施設の構成を模式的に示す断面図である。第２実施形態に係るセメントの炭酸化養生方法が、前述の第１実施形態に係るセメントの炭酸化養生方法と相違する点は、真空パック８でセメント硬化体１を覆い、吸引機９で吸引して真空低圧状態で二酸化炭素を固定化する点であるので、その点を主に説明し、同一構成は同一符号を付し、説明を省略する。
第２実施形態に係る炭酸化養生方法では、セメント硬化体１を真空パック８で覆い吸引装置（図示せず）で吸引してセメント硬化体１を周囲の大気圧より低圧な状態（真空状態）にして真空パック８内に二酸化炭素を含むガスを吹き込んでセメント硬化体１中に炭酸カルシウムを生成して二酸化炭素を固定化する。
（真空パック）
真空パック８は、ナイロン樹脂フィルムとポリエチレン樹脂フィルムとが積層されたナイロンポリフィルムなどの気密性が高い樹脂フィルムからなる。勿論、本発明に係る真空パックは、真空状態を保持できる所定の気密性を有するパック材であればよい。
真空パック８は、ナイロン樹脂フィルムとポリエチレン樹脂フィルムとが積層されたナイロンポリフィルムなどの気密性が高い樹脂フィルムからなる。勿論、本発明に係る真空パックは、真空状態を保持できる所定の気密性を有するパック材であればよい。
ここで、真空とは、１０－５Ｐａ以下の超高真空に限られず、１００ｋＰａ～１００Ｐａの低真空を含むものである。また、真空パック８内を真空状態に至らないまでも周囲の大気圧より低い低圧状態にして真空パック８内を負圧にして二酸化炭素ガスを供給すれば、セメント硬化体１の細孔内にも二酸化炭素を供給でき、一定程度の炭酸カルシウムの生成を促進することができる。
したがって、真空パック８によって炭酸化養生を行うことができるため、炭酸化養生を行わない場合と比較して、被養生体であるセメント硬化体１の形状や数量が変化したとしても炭酸化養生を行うための特段の場所を必要としない。また、真空パック８で炭酸化養生を行うため、炭酸化養生を行わない期間は養生シートを保管するための特別な場所を必要としない。
（保温シート）
また、本実施形態に係る炭酸化養生方法では、第１実施形態に係る炭酸化養生方法と同様に、真空パック８の上からさらに断熱性を有する保温シート２’で覆い、セメント硬化体１の水和熱で炭酸カルシウムを生成する反応を促進する。暖房施設等を設ける必要がなくなるからである。
また、本実施形態に係る炭酸化養生方法では、第１実施形態に係る炭酸化養生方法と同様に、真空パック８の上からさらに断熱性を有する保温シート２’で覆い、セメント硬化体１の水和熱で炭酸カルシウムを生成する反応を促進する。暖房施設等を設ける必要がなくなるからである。
（水酸化カルシウム水の注入）
さらに、本実施形態に係る炭酸化養生方法では、水酸化カルシウム水注入装置１０を用いて真空パック８内に水酸化カルシウム水を注入した後に、真空状態で二酸化炭素供給装置３から二酸化炭素を含有するガスを吹き込んで、二酸化炭素を真空パック８内に供給する。第１実施形態に係る炭酸化養生方法と同様に、前記化学式のように炭酸カルシウムの生成を促進して二酸化炭素を固定化することができるからである。
さらに、本実施形態に係る炭酸化養生方法では、水酸化カルシウム水注入装置１０を用いて真空パック８内に水酸化カルシウム水を注入した後に、真空状態で二酸化炭素供給装置３から二酸化炭素を含有するガスを吹き込んで、二酸化炭素を真空パック８内に供給する。第１実施形態に係る炭酸化養生方法と同様に、前記化学式のように炭酸カルシウムの生成を促進して二酸化炭素を固定化することができるからである。
但し、水酸化カルシウム水注入装置１０を用いずに、セメント硬化体１の外表面に水酸化カルシウム水を噴霧した後、外表面に水酸化カルシウム水が噴霧されたセメント硬化体１を真空パック８内に挿入し、真空パック８内を低圧状態にして二酸化炭素ガスを供給しても構わない。同様に、外表面に噴霧した石灰水の作用により炭酸カルシウムの生成を促進して二酸化炭素を固定化することができるからである。
しかし、前述のように、セメント硬化体１の表層の炭酸化が進むとセメント硬化体１の表層の緻密化も進むため、さらなる炭酸化が阻害されることにもなる。そこで、本実施形態に係る炭酸化養生方法では、真空パック８内でセメント硬化体１の炭酸化養生の進行中に真空パック８内に水酸化カルシウム水を注入し、その後、二酸化炭素を供給してセメント硬化体１中に炭酸カルシウムを生成して二酸化炭素を固定化する。
つまり、養生期間の初期には、水酸化カルシウム水を注入せず、真空状態で真空パック８内に二酸化炭素を供給し、その後、セメント硬化体１に水酸化カルシウム水の注入と、二酸化炭素の供給を繰り返すことが好ましい。
また、水酸化カルシウム水の注入と、二酸化炭素の供給は、炭酸カルシウムの生成によるセメント硬化体１の緻密化及び二酸化炭素の固定化（中性化）が表面から一定程度の深さに達する所定回数繰り返すことが好ましい。生成される炭酸カルシウムの層が厚くなり、より多くの二酸化炭素を固定化することができるからである。
一般に、セメント硬化体１の表面からでは、中性化深さがどの程度に達したか確認することは難しい。しかし、複数の供試体を真空パック８内に封入しておき、セメント硬化体１と同条件で炭酸化養生を行うことで、供試体を取り出して確認することで中性化深さが所定の深さに達したことを確認するまで、水酸化カルシウム水の注入と、二酸化炭素の供給を繰り返す。このような実験により、セメント硬化体１の水セメン比Ｗ／Ｃや使用するセメント種類、混和材種類に応じて必要な回数を予め確認して設定しておくことができる。
さらに、真空パック８内に水酸化カルシウム水を注入した後に余剰な水酸化カルシウム水を吸引して排出し、その後、二酸化炭素供給装置３から二酸化炭素を供給してセメント硬化体１の表層に炭酸カルシウムで緻密化された層を形成する。このようにすることにより、緻密化された炭酸カルシウムの層でセメント硬化体１の細孔内に二酸化炭素を閉じ込めてセメント硬化体１の内部の炭酸カルシウムの生成を継続することができるからである。
（余剰二酸化炭素の吸引）
そして、本実施形態に係る炭酸化養生方法では、炭酸化養生を終了する際に、真空パック８内の二酸化炭素を前述の二酸化炭素吸気装置７で吸引して圧力が所定値以下（例えば、前述の低真空程度以下）となった後、真空パック８を開封する。真空パック８を開放する際にセメント硬化体１の炭酸化に寄与しなかった余剰の二酸化炭素が大気中へ放出されるのを防ぐためである。
そして、本実施形態に係る炭酸化養生方法では、炭酸化養生を終了する際に、真空パック８内の二酸化炭素を前述の二酸化炭素吸気装置７で吸引して圧力が所定値以下（例えば、前述の低真空程度以下）となった後、真空パック８を開封する。真空パック８を開放する際にセメント硬化体１の炭酸化に寄与しなかった余剰の二酸化炭素が大気中へ放出されるのを防ぐためである。
（非養生体の表面に凹凸を設ける）
次に、本発明の第１実施形態及び第２実施形態に係るセメント硬化体の炭酸化養生方法の変形例について説明する。変形例に係るセメント硬化体の炭酸化養生方法では、被養生体であるセメント硬化体１の外表面に凹凸を設け、二酸化炭素を含むガスを吹き込んでセメント硬化体１中に炭酸カルシウムを生成して二酸化炭素を固定化する。通常の製品形状に対して、二酸化炭素が作用する表面積を大きくして炭酸化領域を増加させるためである。勿論、凹凸の程度は構造体として要求される性能を満足すればどのようなものでもよい。
次に、本発明の第１実施形態及び第２実施形態に係るセメント硬化体の炭酸化養生方法の変形例について説明する。変形例に係るセメント硬化体の炭酸化養生方法では、被養生体であるセメント硬化体１の外表面に凹凸を設け、二酸化炭素を含むガスを吹き込んでセメント硬化体１中に炭酸カルシウムを生成して二酸化炭素を固定化する。通常の製品形状に対して、二酸化炭素が作用する表面積を大きくして炭酸化領域を増加させるためである。勿論、凹凸の程度は構造体として要求される性能を満足すればどのようなものでもよい。
さらに、被養生体であるセメント硬化体が孔を有する製品である場合、孔を形成するために埋設される管をセメント硬化体の製造過程で除去してセメント硬化体を露出させることで二酸化炭素が作用する表面積を大きくすることもできる。
以上説明した本発明の第１及び第２実施形態に係るセメント硬化体の炭酸化養生方法によれば、工場内でも建設現場でも実行可能な簡易な施設で効率的に二酸化炭素を固定化させることができ、セメント硬化体１を緻密化して高品質化することができる。
また、第１及び第２実施形態に係る炭酸化養生方法によれば、工場保管中、運搬中、現場仮置き中であってもセメント硬化体１の炭酸化養生を継続することができ、時間的にも効率よくセメント硬化体１を緻密化して高品質化することができる。
その上、第１及び第２実施形態に係る炭酸化養生方法によれば、保温シート２’で覆うので、セメント硬化体１の水和熱で炭酸カルシウムを生成する反応を促進することができ、暖房施設を設けなくても効率よく多くの二酸化炭素を固定化してセメント硬化体を緻密化・高品質化することができる。
さらに、第１及び第２実施形態に係る炭酸化養生方法によれば、セメント硬化体１の表面に水酸化カルシウム水を噴霧又は真空パック８の内に水酸化カルシウム水を注入するので、セメント硬化体１の表面での炭酸カルシウムの生成を効率よく行うことができる。
その上、第１及び第２実施形態に係る炭酸化養生方法によれば、養生期間の初期に水酸化カルシウム水を供給せずにセメント硬化体１内の水酸化カルシウムと二酸化炭素ガスを反応させるので、セメント硬化体１の表層の緻密化によりさらなる炭酸化が阻害されることなく、炭酸カルシウムの生成を効率よく行うことができ、結果的に多くの二酸化炭素を固定化することができる。
さらに、第１及び第２実施形態に係る炭酸化養生方法によれば、未反応の二酸化炭素のガスを回収するので、大気に二酸化炭素が放出されることがなく、二酸化炭素の排出を削減して地球温暖化の防止に貢献することができる。
以上、本発明の第１及び第２実施形態に係るセメント硬化体の炭酸化養生方法について詳細に説明したが、前述した又は図示した実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたって具体化した一実施形態を示したものに過ぎない。よって、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。
１：セメント硬化体
２：養生シート
２’：保温シート（養生シート）
３：二酸化炭素供給装置
４：重石
５：排気装置
６：二酸化炭素濃度計測器
７：二酸化炭素吸気装置
８：真空パック
９：吸引機
１０：水酸化カルシウム水注入装置
２：養生シート
２’：保温シート（養生シート）
３：二酸化炭素供給装置
４：重石
５：排気装置
６：二酸化炭素濃度計測器
７：二酸化炭素吸気装置
８：真空パック
９：吸引機
１０：水酸化カルシウム水注入装置
Claims (7)
- 気密性を有する養生シートでプレキャストコンクリート部材を間隔をおいて複数重ねて覆い、前記プレキャストコンクリート部材の養生期間の初期には、水酸化カルシウム水を噴霧せず、二酸化炭素を供給し、その後、前記プレキャストコンクリート部材に水酸化カルシウム水の噴霧と、二酸化炭素の供給を繰り返して前記プレキャストコンクリート部材中に炭酸カルシウムを生成して二酸化炭素を固定化すること
を特徴とするプレキャストコンクリート部材の炭酸化養生方法。 - 前記養生シートは断熱性を有する保温シートであり、プレキャストコンクリート部材の水和熱で炭酸カルシウムを生成する反応を促進すること
を特徴とする請求項１に記載のプレキャストコンクリート部材の炭酸化養生方法。 - 前記養生シート内の湿度を調整可能な排気装置を設け、前記養生シート内の相対湿度を４０％以上７０％以下に調整して前記プレキャストコンクリート部材中に炭酸カルシウムを生成して二酸化炭素を固定化すること
を特徴とする請求項１に記載のプレキャストコンクリート部材の炭酸化養生方法。 - 前記養生シート内の二酸化炭素濃度を測定する二酸化炭素濃度計測器を設け、二酸化炭素濃度を所定値以上に保持して前記プレキャストコンクリート部材中に炭酸カルシウムを生成して二酸化炭素を固定化すること
を特徴とする請求項１に記載のプレキャストコンクリート部材の炭酸化養生方法。 - 前記養生シート内の二酸化炭素のガスを吸気する二酸化炭素吸気装置を設け、前記養生シート内の未反応の二酸化炭素のガスを回収すること
を特徴とする請求項１に記載のプレキャストコンクリート部材の炭酸化養生方法。 - 前記プレキャストコンクリート部材の内部補強材として、腐食懸念の無い非腐食性材料を用いること
を特徴とする請求項１に記載のプレキャストコンクリート部材の炭酸化養生方法。 - 前記プレキャストコンクリート部材の外表面に凹凸を設け、二酸化炭素を含むガスを吹き込んで前記プレキャストコンクリート部材の前記凹凸に炭酸カルシウムを生成して二酸化炭素を固定化すること
を特徴とする請求項１に記載のプレキャストコンクリート部材の炭酸化養生方法。
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