JP7369539B2 - 二酸化炭素の吸収方法 - Google Patents

Description

本発明は、ポーラスコンクリート舗装を用いて二酸化炭素を吸収する方法に関する。

我国の二酸化炭素の排出量は、２０１７年度で約1２億トンであり、これは世界の排出量の約４％を占めている。二酸化炭素の排出の抑制や、二酸化炭素の気中濃度の低減は、地球温暖化対策において急務であり、その手段として、植林やプランクトン等の生物の利用が挙げられるが、低コストで二酸化炭素の吸収効率の高い手段は未だ見い出されてはいない。

ところで、コンクリートの主な化学成分である水酸化カルシウムやカルシウムシリケート水和物が大気中の二酸化炭素と反応して、炭酸カルシウムを生じる炭酸化・中性化現象が、常時、コンクリートにおいて進行している。特許文献１では、かかるコンクリートの性質を積極的に利用して、水、セメント、混和材料、および骨材を含むコンクリート組成物の成型体であって、空隙を有する表層部において、大気中の二酸化炭素を固定する二酸化炭素固定化成型体が提案されている。
しかし、コンクリート構造物は、構造物中の鉄筋の発錆につながるため、炭酸化・中性化現象の積極的な利用には適しない。

特開２００６－２６５０３０号公報

そこで、本発明は、炭酸化・中性化現象の積極的な利用が障害にならない、鉄筋を含まないポーラスコンクリート舗装を用いた二酸化炭素の吸収方法を提供することを目的とする。

本発明者は、前記課題を解決するために鋭意検討した結果、不透水性を有する層を中間層に有するポーラスコンクリート舗装は、前記目的を達成できることを見出し、本発明を完成した。すなわち、本発明は、以下の構成を有するポーラスコンクリート舗装を用いた二酸化炭素の吸収方法である。

［１］ポーラスコンクリート舗装の表面から順に、モルタル粗骨材空隙比（Ｋｍ)が０．４～０．８、およびペースト細骨材空隙比（Ｋｐ)が５～１１であり、下記の配合を有するポーラスコンクリート層、
不透水性かつ透気性を有する層、
水酸化カルシウムまたはカルシウムシリケート水和物を含むコンクリート廃材からなる路盤であって、上層路盤が再生粒度調整砕石（ＲＭ－４０）、下層路盤が再生クラッシャーラン（ＲＣ－４０）、
および路床から少なくともなる多層構造を有するポーラスコンクリート舗装に、二酸化炭素を吸収させる、二酸化炭素の吸収方法。
［ポーラスコンクリートの配合］
普通ポルトランドセメント、または早強ポルトランドセメントの単位量は１３０～５００ｋｇ／ｍ^３、細骨材の単位量は４０～３００ｋｇ／ｍ^３、砕石６号の単位量は１１００～１９００ｋｇ／ｍ^３、水の単位量は４０～１５０ｋｇ／ｍ^３、および高性能ＡＥ減水剤の単位量は０．７～１５．０ｋｇ／ｍ^３である。

本発明の二酸化炭素の吸収方法は、二酸化炭素を効率よく吸収することができる。

本発明のポーラスコンクリート舗装の一例を示す概略図であり、上からポーラスアスコンクリート層（表層）、不透水性かつ透気性を有する層（不透水・透気層）、路盤、および路床である。 実施例と比較例のＣａＣＯ_３（炭酸カルシウム）含有率を示す図である。

本発明は、前記のとおり、ポーラスコンクリート舗装の表面から順に、ポーラスコンクリート層、不透水性を有する層、路盤、および路床から少なくともなる多層構造を有するポーラスコンクリート舗装に、二酸化炭素を透過させることにより、主にポーラスコンクリート層および路盤材に二酸化炭素を吸収させる方法である。
以下、本発明について詳細に説明する。

１．ポーラスコンクリート層
ポーラスコンクリート層は、セメント、細骨材、粗骨材、水、および高性能ＡＥ減水剤を含むポーラスコンクリートで構成する。ここで、前記セメントは、特に限定されず、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、エコセメント、高炉セメント、およびシリカセメント等が使用できる。これらの中でも、強度発現性やコストの観点から、普通ポルトランドセメント、または早強ポルトランドセメントが好ましい。
前記細骨材は、川砂、陸砂、海砂、珪砂、および砕砂等が使用できる。また、前記粗骨材は、川砂利、海砂利、および砕石等を使用できる。これらの中でも、強度発現性やコストの観点から、粗骨材は砕石６号が好ましい。また、水は水道水等が使用できる。
前記高性能ＡＥ減水剤は、ポリカルボン酸系化合物やナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物塩が使用できる。

前記ポーラスコンクリートの配合は、好ましくはポルトランドセメントの単位量が１３０～５００ｋｇ／ｍ^３、細骨材の単位量が４０～３００ｋｇ／ｍ^３、粗骨材の単位量が１１００～１９００ｋｇ／ｍ^３、水の単位量が４０～１５０ｋｇ／ｍ^３、および高性能ＡＥ減水剤の単位量が０．７～１５．０ｋｇ／ｍ^３である。
なお、前記ポーラスコンクリートは、前記材料以外に、空気量調整剤をポルトランドセメント１００質量部に対して０．０２質量部以下含むことができる。
さらに、前記ポーラスコンクリートは、前記材料以外に、高炉スラグ粉末、フライアッシュ、およびシリカフューム等のセメント用混和材を含むこともできる。

前記ポーラスコンクリートのモルタル粗骨材空隙比（Ｋｍ)は、好ましくは０．４～０．８である。モルタル粗骨材空隙比は、ポーラスコンクリートの配合特性を表す指標の一つであって、粗骨材を締め固めた状態における粗骨材間の空隙量に対する、モルタルの体積の比を表す。
また、前記ポーラスコンクリートのペースト細骨材空隙比（Ｋｐ)は、好ましくは５～１１である。ペースト細骨材空隙比も、ポーラスコンクリートの配合特性を表す指標の一つであって、細骨材を締め固めた状態における細骨材間の空隙量に対する、セメントペーストの体積の比を表す。

なお、ポーラスコンクリート層の施工に際し、ポーラスコンクリートの敷均し、および締固めにはバイブ式のアスファルトフィニッシャーを使用するとよい。また、該敷均しや締固めの後、ゴム巻きの振動ローラーを使用して、さらに締固めおよび平坦仕上げを行うとよい。

２．不透水性を有する層
不透水性を有する層は、例えば、ポリテトラフルオロエチレンを遠心加工したePTFEフィルムとポリウレタンポリマーを複合化してなるゴアテックス（登録商標、ＷＬゴア＆アソイエイツ社製）からなる層が挙げられる。
また、前記不透水性を有する層は、さらに透気性を有する層であることが好ましい。この不透水性かつ透気性を有する層は、二酸化炭素は通すが水は通さないため、雨天等の水分供給にともなう路盤の軟弱化を防ぎつつ、路盤材に含まれる水酸化カルシウムや、カルシウムシリケート水和物が二酸化炭素を吸収して、炭酸カルシウムとして固定する。

３．路盤および路床
路盤に用いる材料は、二酸化炭素を吸収するための水酸化カルシウムやカルシウムシリケート水和物が含まれている必要がある。したがって、水酸化カルシウムやカルシウムシリケート水和物が含まれている材料であれば、路盤に用いる材料の種類は限定されず、一般に、路盤に用いる材料は、廃コンクリート塊から製造された再生クラッシャーラン、再生コンクリート砂、および再生粒度調整砕石が普及しており、これらを用いるのが望ましい。
また、路床は、特に制限されず、通常のコンクリート舗装で形成される路床でよい。

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
［実施例および比較例］
舗装、不透水性かつ透気性を有する層（不透水・透気層）、上層路盤、および下層路盤材に、表１に示す材料を用いて、実施例、比較例１および２のポーラスコンクリート舗装を敷設した。舗装してから３年後に、路盤材の二酸化炭素吸収量を測定した。その結果を図１に示す。

図１に示すように、比較例１および２のＣａＣＯ_３含有率は、舗装前の路盤材のＣａＣＯ_３含有率とほとんど変わらないのに対し、実施例は二酸化炭素を吸収して、ＣａＣＯ_３含有率が高い。

Claims (1)

1. ポーラスコンクリート舗装の表面から順に、モルタル粗骨材空隙比（Ｋｍ)が０．４～０．８、およびペースト細骨材空隙比（Ｋｐ)が５～１１であり、下記の配合を有するポーラスコンクリート層、
   不透水性かつ透気性を有する層、
   水酸化カルシウムまたはカルシウムシリケート水和物を含むコンクリート廃材からなる路盤であって、上層路盤が再生粒度調整砕石（ＲＭ－４０）、下層路盤が再生クラッシャーラン（ＲＣ－４０）、
   および路床から少なくともなる多層構造を有するポーラスコンクリート舗装に、二酸化炭素を吸収させる、二酸化炭素の吸収方法。
   ［ポーラスコンクリートの配合］
   普通ポルトランドセメント、または早強ポルトランドセメントの単位量は１３０～５００ｋｇ／ｍ^３、細骨材の単位量は４０～３００ｋｇ／ｍ^３、砕石６号の単位量は１１００～１９００ｋｇ／ｍ^３、水の単位量は４０～１５０ｋｇ／ｍ^３、および高性能ＡＥ減水剤の単位量は０．７～１５．０ｋｇ／ｍ^３である。
   

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