WO2022118731A1 - Method for fixing carbon dioxide to concrete, and concrete structure including concrete - Google Patents

Method for fixing carbon dioxide to concrete, and concrete structure including concrete Download PDF

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Abstract

Provided is a method for efficiently fixing carbon dioxide to concrete. The method includes: forming a gas injection hole in concrete included in a concrete structure; introducing a gas containing carbon dioxide into the gas injection hole; and after introducing the gas containing carbon dioxide, capping one end of the gas injection hole to seal the gas including carbon dioxide in the gas injection hole. The method may further include decompressing the gas injection hole before the introduction of the gas including carbon dioxide. The gas including carbon dioxide may further include water.

Description

コンクリートへの二酸化炭素の固定方法、およびコンクリートを含むコンクリート構造体How to fix carbon dioxide to concrete, and concrete structures containing concrete
 本発明の実施形態の一つは、コンクリート構造体に含まれるコンクリートへ二酸化炭素を固定する方法、およびこの方法が適用されたコンクリート構造体に関する。 One of the embodiments of the present invention relates to a method of fixing carbon dioxide to concrete contained in a concrete structure, and a concrete structure to which this method is applied.
 コンクリートは、主にセメント水和物、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。セメントは、その製造時において大量の二酸化炭素を排出することが知られており、これは温室効果の原因の一つとして挙げられている。そこで、この問題の解決に寄与するため、例えば特許文献1では、コンクリート含む構造体(以下、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て二酸化炭素をコンクリートに固定す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。 Concrete is mainly composed of cement hydrate, aggregate, water, and additives, due to its excellent mechanical properties, weather resistance, ease of handling, economy, etc., social production base, economy. It is widely used in various fields as one of the important structural materials for creating a foundation. Cement is known to emit large amounts of carbon dioxide during its manufacture, which is cited as one of the causes of the greenhouse effect. Therefore, in order to contribute to solving this problem, for example, in Patent Document 1, when constructing a structure containing concrete (hereinafter referred to as a concrete structure), carbon dioxide is brought into contact with ready-mixed concrete before the concrete is hardened to form carbon dioxide. A method of fixing carbon to concrete is disclosed. Patent Document 2 discloses an effective method for designing a concrete structure for promoting the absorption of carbon dioxide into concrete.
特許第5957283号公報Japanese Patent No. 5957283 特許第4822373号公報Japanese Patent No. 4822373
 本発明の実施形態の一つは、二酸化炭素を効率よくコンクリートに固定する方法を提供することを課題の一つとする。例えば、本発明の実施形態の一つは、既設のコンクリート構造体に含まれるコンクリートに二酸化炭素を固定する方法を提供することを課題の一つとする。あるいは、本発明の実施形態の一つは、上記方法を適用することで得られる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。 One of the tasks of the embodiment of the present invention is to provide a method for efficiently fixing carbon dioxide to concrete. For example, one of the embodiments of the present invention is to provide a method for fixing carbon dioxide to concrete contained in an existing concrete structure. Alternatively, one of the embodiments of the present invention is to provide a concrete structure obtained by applying the above method.
 本発明の実施形態の一つは、コンクリートに二酸化炭素を固定する方法である。この方法は、コンクリート構造体に含まれるコンクリートにガス注入孔を形成すること、ガス注入孔に二酸化炭素を含むガスを導入すること、およびガスの導入の後、ガス注入孔の一端をキャップしてガスをガス注入孔に封じ込めることを含む。 One of the embodiments of the present invention is a method of fixing carbon dioxide to concrete. This method involves forming a gas injection hole in the concrete contained in the concrete structure, introducing a gas containing carbon dioxide into the gas injection hole, and capping one end of the gas injection hole after the gas introduction. Includes enclosing gas in gas inlets.
 本発明の実施形態の一つは、コンクリート構造体である。この構造体は、第1のコンクリート、および第2のコンクリートを含む。第2のコンクリートは、第1のコンクリートと組成が異なり、第1のコンクリートに囲まれ、第1のコンクリートの内部に向かう第1の方向に延伸する。第1のコンクリートは、第2のコンクリートに接する第1のゾーン、および第1のゾーンを囲む第2のゾーンを含む。第1のゾーンの炭酸カルシウムの濃度は、第1の方向に垂直な第2の方向において、第1のコンクリートと第2のコンクリートの界面からの距離が増大するにつれて連続的に減少する。第2のゾーンの炭酸カルシウムの濃度は、第2の方向において一定である。 One of the embodiments of the present invention is a concrete structure. This structure includes a first concrete and a second concrete. The second concrete has a different composition from the first concrete, is surrounded by the first concrete, and extends in the first direction toward the inside of the first concrete. The first concrete includes a first zone in contact with the second concrete and a second zone surrounding the first zone. The concentration of calcium carbonate in the first zone decreases continuously as the distance from the interface between the first concrete and the second concrete increases in the second direction perpendicular to the first direction. The concentration of calcium carbonate in the second zone is constant in the second direction.
 本発明の実施形態の一つは、コンクリート構造体である。この構造体は、第1の方向に延伸する有底孔または貫通孔を有するコンクリートを含む。コンクリートは、有底孔また
記貫通孔の側壁を構成する第1のゾーン、および第1のゾーンを囲む第2のゾーンを含む。第1のゾーンの炭酸カルシウムの濃度は、第1の方向に垂直な第2の方向において、側壁からの距離が増大するにつれて連続的に減少する。第2のゾーンの炭酸カルシウムの濃度は、第2の方向において一定である。
One of the embodiments of the present invention is a concrete structure. This structure includes concrete having a bottomed hole or a through hole extending in the first direction. The concrete includes a first zone that constitutes the side wall of the bottomed hole and the through hole, and a second zone that surrounds the first zone. The concentration of calcium carbonate in the first zone decreases continuously as the distance from the sidewall increases in the second direction perpendicular to the first direction. The concentration of calcium carbonate in the second zone is constant in the second direction.
本発明の実施形態の一つである、コンクリートへの二酸化炭素を固定する方法を説明する斜視図。The perspective view explaining the method of fixing carbon dioxide to concrete which is one of the embodiments of this invention. 本発明の実施形態の一つである、コンクリートへの二酸化炭素を固定する方法を説明する断面図。A cross-sectional view illustrating a method of fixing carbon dioxide to concrete, which is one of the embodiments of the present invention. 本発明の実施形態の一つである、コンクリートへの二酸化炭素を固定する方法を説明する断面図。A cross-sectional view illustrating a method of fixing carbon dioxide to concrete, which is one of the embodiments of the present invention. 本発明の実施形態の一つである、コンクリートへの二酸化炭素を固定する方法を説明する斜視図。The perspective view explaining the method of fixing carbon dioxide to concrete which is one of the embodiments of this invention. 本発明の実施形態の一つである、コンクリートへの二酸化炭素を固定する方法を説明する斜視図。The perspective view explaining the method of fixing carbon dioxide to concrete which is one of the embodiments of this invention. 本発明の実施形態の一つである、コンクリートへの二酸化炭素を固定する方法を説明する斜視図。The perspective view explaining the method of fixing carbon dioxide to concrete which is one of the embodiments of this invention. 本発明の実施形態の一つである、コンクリートへの二酸化炭素を固定する方法を説明する上面図。The top view explaining the method of fixing carbon dioxide to concrete which is one of the embodiments of this invention. 本発明の実施形態の一つである、コンクリートへの二酸化炭素を固定する方法を説明する斜視図。The perspective view explaining the method of fixing carbon dioxide to concrete which is one of the embodiments of this invention. 本発明の実施形態の一つである、コンクリートへの二酸化炭素を固定する方法を説明する上面図。The top view explaining the method of fixing carbon dioxide to concrete which is one of the embodiments of this invention. 本発明の実施形態の一つである、コンクリートへの二酸化炭素を固定する方法を説明する斜視図。The perspective view explaining the method of fixing carbon dioxide to concrete which is one of the embodiments of this invention. 本発明の実施形態の一つである、コンクリートへの二酸化炭素を固定する方法を説明する斜視図。The perspective view explaining the method of fixing carbon dioxide to concrete which is one of the embodiments of this invention. 本発明の実施形態の一つである、コンクリートへの二酸化炭素を固定する方法を説明する側面図。A side view illustrating a method of fixing carbon dioxide to concrete, which is one of the embodiments of the present invention. 本発明の実施形態の一つである、コンクリートへの二酸化炭素を固定する方法を説明する斜視図。The perspective view explaining the method of fixing carbon dioxide to concrete which is one of the embodiments of this invention. 本発明の実施形態の一つである、コンクリートへの二酸化炭素を固定する方法を説明する側面図。A side view illustrating a method of fixing carbon dioxide to concrete, which is one of the embodiments of the present invention. 本発明の実施形態の一つである、コンクリートへの二酸化炭素を固定する方法を説明する断面図。A cross-sectional view illustrating a method of fixing carbon dioxide to concrete, which is one of the embodiments of the present invention. 本発明の実施形態の一つである、コンクリートへの二酸化炭素を固定する方法を説明する断面図。A cross-sectional view illustrating a method of fixing carbon dioxide to concrete, which is one of the embodiments of the present invention. 本発明の実施形態の一つである、コンクリートへの二酸化炭素を固定する方法を説明する斜視図。The perspective view explaining the method of fixing carbon dioxide to concrete which is one of the embodiments of this invention. 本発明の実施形態の一つである、コンクリートへの二酸化炭素を固定する方法を説明する断面図。A cross-sectional view illustrating a method of fixing carbon dioxide to concrete, which is one of the embodiments of the present invention. 本発明の実施形態の一つである、コンクリートへの二酸化炭素を固定する方法を説明する断面図。A cross-sectional view illustrating a method of fixing carbon dioxide to concrete, which is one of the embodiments of the present invention. 本発明の実施形態の一つである、コンクリートへの二酸化炭素を固定する方法を説明する断面図。A cross-sectional view illustrating a method of fixing carbon dioxide to concrete, which is one of the embodiments of the present invention. 本発明の実施形態の一つである、コンクリートへの二酸化炭素を固定する方法によって得られるコンクリート内の組成を表す模式図。The schematic diagram which shows the composition in concrete obtained by the method of fixing carbon dioxide to concrete which is one of the embodiments of this invention. 本発明の実施形態の一つである、コンクリートへの二酸化炭素を固定する方法によって得られるコンクリート内の組成を表す模式図。The schematic diagram which shows the composition in concrete obtained by the method of fixing carbon dioxide to concrete which is one of the embodiments of this invention. 本発明の実施形態の一つである、コンクリートへの二酸化炭素を固定する方法を説明する断面図。A cross-sectional view illustrating a method of fixing carbon dioxide to concrete, which is one of the embodiments of the present invention. 本発明の実施形態の一つである、コンクリートへの二酸化炭素を固定する方法を説明する断面図。A cross-sectional view illustrating a method of fixing carbon dioxide to concrete, which is one of the embodiments of the present invention. 本発明の実施形態の一つである、コンクリートへの二酸化炭素を固定する方法を説明する斜視図。The perspective view explaining the method of fixing carbon dioxide to concrete which is one of the embodiments of this invention. 本発明の実施形態の一つである、コンクリートへの二酸化炭素を固定する方法を説明する上面図。The top view explaining the method of fixing carbon dioxide to concrete which is one of the embodiments of this invention. 本発明の実施形態の一つである、コンクリートへの二酸化炭素を固定する方法を説明する斜視図。The perspective view explaining the method of fixing carbon dioxide to concrete which is one of the embodiments of this invention. 本発明の実施形態の一つである、コンクリートへの二酸化炭素を固定する方法を説明する側面図。A side view illustrating a method of fixing carbon dioxide to concrete, which is one of the embodiments of the present invention. 本発明の実施形態の一つである、コンクリートへの二酸化炭素を固定する方法を説明する断面図。A cross-sectional view illustrating a method of fixing carbon dioxide to concrete, which is one of the embodiments of the present invention. 実施例で使用したコンクリート構造体の斜視図。The perspective view of the concrete structure used in an Example. 実施例で使用したコンクリート構造体の断面図。Sectional drawing of the concrete structure used in an Example.
 以下、本発明の各実施形態について、図面など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。 Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described with reference to drawings and the like. However, the present invention can be carried out in various embodiments without departing from the gist thereof, and is not construed as being limited to the description contents of the embodiments exemplified below.
 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。 In order to clarify the explanation, the drawings may schematically represent the width, thickness, shape, etc. of each part as compared with the actual embodiment, but the drawings are merely examples and limit the interpretation of the present invention. It's not something to do. In the present specification and each figure, elements having the same functions as those described with respect to the above-mentioned figures may be designated by the same reference numerals and duplicate description may be omitted.
 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。 Hereinafter, the expression "a structure is exposed from another structure" means an aspect in which a part of one structure is not covered by another structure, and is not covered by another structure. The portion also includes an embodiment covered by yet another structure.
 以下、コンクリートとは、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、流動性を示さないものを指す。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は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)と記す。 Hereinafter, concrete refers to concrete that does not show fluidity because the hydrate produced by the reaction of cement, which is one of the raw materials, with water is hardened. On the other hand, the state in which the mixture containing cement and water does not completely harden and has fluidity is referred to as ready-mixed concrete (also called ready-mixed concrete).
 以下、本発明の実施形態の一つに係る、既設のコンクリート構造体を利用して二酸化炭素を固定するための方法、およびこの方法が適用されたコンクリート構造体について、添付図面を用いて説明する。これらの図では、便宜上、xy平面を水平面とし、z方向を鉛直方向とする。 Hereinafter, a method for fixing carbon dioxide using an existing concrete structure according to one of the embodiments of the present invention, and a concrete structure to which this method is applied will be described with reference to the attached drawings. .. In these figures, for convenience, the xy plane is a horizontal plane and the z direction is a vertical direction.
1.概要
 本発明の実施形態の一つに係る二酸化炭素の固定方法では、硬化したコンクリートを含むコンクリート構造体を二酸化炭素固定のための基質として用いる。すなわち、コンクリート構造体に含まれるコンクリートに二酸化炭素を接触させて二酸化炭素固定(コンクリートの炭酸化)を行う。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、任意の既設のコンクリート構造体を利用することができる。既設の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. 1. Outline In the method for fixing carbon dioxide according to one of the embodiments of the present invention, a concrete structure containing hardened concrete is used as a substrate for fixing carbon dioxide. That is, carbon dioxide is brought into contact with the concrete contained in the concrete structure to fix carbon dioxide (carbonation of concrete). There are no restrictions on the type, shape, use, and installation location of the concrete structure, and any existing concrete structure can be used. The existing concrete structure may be, for example, a pillar or a foundation beam of a building, a pier or a pier of a bridge, a dike or a breakwater installed in a river or a harbor, a wave-dissipating block, or a lining concrete used for a road or a tunnel. good. Alternatively, it may be a movable property (concrete product) containing concrete such as a square or U-shaped concrete block or a gravel stone.
2.二酸化炭素の固定方法
2-1.ガス注入孔の形成
 図1Aにコンクリート構造体100の模式的斜視図を示す。ここで示すコンクリート構造体100は種々のコンクリート構造体の全体または一部を模式的に表すものであり、上述したように、コンクリート構造体の種類や形状、用途に限定は無い。
2. 2. Carbon dioxide fixation method 2-1. Formation of Gas Injection Hole FIG. 1A shows a schematic perspective view of the concrete structure 100. The concrete structure 100 shown here schematically represents all or part of various concrete structures, and as described above, the type, shape, and use of the concrete structure are not limited.
 本発明の実施形態の一つに係る二酸化炭素固定方法では、まず、コンクリート構造体100を構成するコンクリート102にガス注入孔104を形成する。模式的断面図(図1B、図1C)に示すように、ガス注入孔104はコンクリート102の表面から反対側の表面までコンクリート構造体100を貫通する貫通孔でもよく(図1B)、一端が閉じた有底孔でもよい(図1C)。ガス注入孔104は直線的に延伸するように形成してもよく、図示しないが、屈曲した形状を含んでもよい。また、図2A、図2Bに示すように、ガス注入孔104は複数設けてもよい。この場合、複数のガス注入孔104が延伸する方向は互いに同一でもよく、あるいは少なくとも一つのガス注入孔104の延伸方向が他のガス注入孔104のそれと異なってもよい。図2Aに示すように、すべてのガス注入孔104の延伸方向は、コンクリート構造体100の外表面に対して垂直でもよく、あるいは図2Bに示すように、一部またはすべてのガス注入孔104は、コンクリート構造体100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、複数のガス注入孔104が交差してもよい。すなわち、ガス注入孔104はコンクリート102内でネットワーク状に形成されてもよい。 In the carbon dioxide fixation method according to one of the embodiments of the present invention, first, a gas injection hole 104 is formed in the concrete 102 constituting the concrete structure 100. As shown in a schematic cross-sectional view (FIG. 1B, FIG. 1C), the gas injection hole 104 may be a through hole penetrating the concrete structure 100 from the surface of the concrete 102 to the opposite surface (FIG. 1B), and one end thereof is closed. It may be a bottomed hole (Fig. 1C). The gas injection hole 104 may be formed so as to extend linearly, or may include a bent shape (not shown). Further, as shown in FIGS. 2A and 2B, a plurality of gas injection holes 104 may be provided. In this case, the extending directions of the plurality of gas injection holes 104 may be the same as each other, or the extension direction of at least one gas injection hole 104 may be different from that of the other gas injection holes 104. As shown in FIG. 2A, the stretching direction of all the gas injection holes 104 may be perpendicular to the outer surface of the concrete structure 100, or as shown in FIG. 2B, some or all of the gas injection holes 104 may have an extension direction. , May be stretched in a direction inclined with respect to the outer surface of the concrete structure 100. Although not shown, a plurality of gas injection holes 104 may intersect. That is, the gas injection holes 104 may be formed in a network in the concrete 102.
 ガス注入孔104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100の上面)でもよく、水平面から90°未満の角度で傾いた面にガス注入孔104を設けてもよい。 The surface on which the gas injection hole 104 is provided is not limited to the surface perpendicular to the horizontal plane, but may be a surface parallel to the horizontal plane (for example, the upper surface of the concrete structure 100), and the gas injection hole may be a surface inclined at an angle of less than 90 ° from the horizontal plane. 104 may be provided.
 ガス注入孔104の断面積、すなわち、コンクリート102の外表面におけるガス注入孔104の開口面積は任意に設定することができる。例えば、ガス注入孔104の断面形状(コンクリート構造体100の外表面における形状)が円の場合、その直径は1mm以上100mm以下または2mm以上150mm以下でよく、開口面積は0.785mm2以上78.5cm2以下または3.14mm2以上177cm2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100の強度や美観を大きく損なうことなく、ガス注入孔104を形成することができる。 The cross-sectional area of the gas injection hole 104, that is, the opening area of the gas injection hole 104 on the outer surface of the concrete 102 can be arbitrarily set. For example, when the cross-sectional shape of the gas injection hole 104 (the shape on the outer surface of the concrete structure 100) is a circle, the diameter may be 1 mm or more and 100 mm or less or 2 mm or more and 150 mm or less, and the opening area is 0.785 mm 2 or more 78. It may be 5 cm 2 or less or 3.14 mm 2 or more and 177 cm 2 or less. By selecting the above range, the gas injection hole 104 can be formed without significantly impairing the strength and aesthetics of the concrete structure 100.
 ガス注入孔104は、例えば振動ドリルやハンマードリルなどのドリルを用い、コンクリート102の外表面から内部に向かって形成すればよい。 The gas injection hole 104 may be formed from the outer surface of the concrete 102 toward the inside by using a drill such as a vibration drill or a hammer drill.
 あるいは、コンクリート構造体100を形成すると同時にガス注入孔104を形成してもよい。具体的には、コンクリート構造体100の形状を決めるための型枠150を作製する(図3A)。この時、ガス注入孔104に対応する空間をコンクリート102内に形成するための一つまたは複数のコア材(中子)152を型枠150内に配置する(図3A、図3B)。コア材152は、一部が型枠150から露出されるように設けてもよい。コア材152の形状はガス注入孔104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。また、コア材152は中空のチューブでもよく、中空でなくてもよい(中実)。コア材152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152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102からコア材152を容易に除去してガス注入孔104を形成することができる。 Alternatively, the gas injection hole 104 may be formed at the same time as the concrete structure 100 is formed. Specifically, a formwork 150 for determining the shape of the concrete structure 100 is produced (FIG. 3A). At this time, one or more core materials (cores) 152 for forming a space corresponding to the gas injection hole 104 in the concrete 102 are arranged in the formwork 150 (FIGS. 3A and 3B). The core material 152 may be provided so that a part thereof is exposed from the mold 150. The shape of the core material 152 may be determined in consideration of the shape of the gas injection hole 104, may be a linear rod shape, or may be partially or wholly bent. Further, the core material 152 may be a hollow tube or may not be hollow (solid). The material contained in the core material 152 is not limited, and may be, for example, a metal material such as aluminum, iron, or stainless steel, wood, or resin. The resin may be a fiber reinforced plastic compounded with fibers such as glass fiber and carbon fiber. A release agent (release agent) or a curing retarder may be applied to the outer surface of the core material 152. By applying a mold release agent or a curing retarder, the core material 152 can be easily removed from the concrete 102 to form the gas injection hole 104, as will be described later.
 引き続き、コンクリート102を打設する。すなわち、レディーミクストコンクリート154を型枠150内に打設する(図4A、図4B)。この時、コア材152の少なくとも一部が型枠150内でレディーミクストコンクリート154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154が流し込まれる。レディーミクストコンクリート154は少なくとも水とセメントを含むが、砂や砂利、玉石(たまいし)、岩、砕石、砕砂などの骨材や、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。 Continue to place concrete 102. That is, the ready-mixed concrete 154 is placed in the formwork 150 (FIGS. 4A and 4B). At this time, the ready-mixed concrete 154 is poured so that at least a part of the core material 152 is embedded in the formwork 150 by the ready-mixed concrete 154. Ready-mixed concrete 154 contains at least water and cement, but aggregates such as sand, gravel, boulders, rocks, crushed stones, crushed sand, AE agents (bubble dispersants) fluidizers, thickeners, It may contain an additive such as a quick-setting agent.
 レディーミクストコンクリート154を硬化させ、型枠150を取り除くことで構造体100が形成される。さらにコア材152を取り除くことで、ガス注入孔104をコンクリート構造体100に形成することができる(図5)。なお、コア材152は必ずしも取り除く必要は無い。例えばネットワーク状にガス注入孔104を形成する場合には、コア材152の除去が困難になることがある。このような場合には、多孔質材料または微細な開口を有するチューブ状のコア材152を用い、コア材152を介して二酸化炭素とコンクリート102に接触させればよい。 The structure 100 is formed by hardening the ready-mixed concrete 154 and removing the formwork 150. Further, by removing the core material 152, the gas injection hole 104 can be formed in the concrete structure 100 (FIG. 5). The core material 152 does not necessarily have to be removed. For example, when the gas injection hole 104 is formed in a network shape, it may be difficult to remove the core material 152. In such a case, a porous material or a tubular core material 152 having a fine opening may be used, and carbon dioxide and the concrete 102 may be brought into contact with each other via the core material 152.
2-2.二酸化炭素の導入
 次に、二酸化炭素をコンクリート102に固定させるため、ガス注入孔104に二酸化炭素を含むガスを供給し、ガス注入孔104の側壁に二酸化炭素を接触させる。具体的には、ガス注入孔104の一端(注入口)に二酸化炭素ライン122を介して二酸化炭素供給源120を接続し、ガス注入孔104内に二酸化炭素を含むガスを導入する(図6A)。図示しないが、ガス注入孔104を複数設ける場合には、ガス注入孔104と同じ数の二酸化炭素供給源120を用い、それぞれのガス注入孔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を用いてガス注入孔104の数よりも少ない二酸化炭素供給源120をガス注入孔104に接続してもよい。二酸化炭素ライン122には、ガス注入孔104に導入される二酸化炭素を含むガスの圧力(すなわち、ガス注入孔104内の圧力)を測定するための圧力計124および/またはフローメータ125を設けてもよい。
2-2. Introduction of carbon dioxide Next, in order to fix carbon dioxide to the concrete 102, a gas containing carbon dioxide is supplied to the gas injection hole 104, and the carbon dioxide is brought into contact with the side wall of the gas injection hole 104. Specifically, a carbon dioxide supply source 120 is connected to one end (injection port) of the gas injection hole 104 via a carbon dioxide line 122, and a gas containing carbon dioxide is introduced into the gas injection hole 104 (FIG. 6A). .. Although not shown, when a plurality of gas injection holes 104 are provided, the same number of carbon dioxide supply sources 120 as the gas injection holes 104 may be used, and the carbon dioxide supply sources 120 corresponding to the respective gas injection holes 104 may be connected. A well or branched carbon dioxide line 122 may be used to connect a smaller number of carbon dioxide sources 120 to the gas injection holes 104 than the number of gas injection holes 104. The carbon dioxide line 122 is provided with a pressure gauge 124 and / or a flow meter 125 for measuring the pressure of the gas containing carbon dioxide introduced into the gas injection hole 104 (that is, the pressure in the gas injection hole 104). May be good.
 二酸化炭素ライン122とガス注入孔104との接続方法は任意に選択することができ、単に二酸化炭素ライン122の先端をガス注入孔104に挿入するだけでもよい。あるいは、接続状態を安定的に維持するため、例えば図7A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を注入口に取り付け、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126を取り付ければよい。ジョイント126をアダプタ110に捻じ込むことで、確実に二酸化炭素ライン122をガス注入孔104に接続することができる。任意の構成として、二酸化炭素を含むガスの漏洩を防ぐため、アダプタ110とコンクリート102の間に樹脂製のOリング(またはパッキン)112を設けてもよい。 The connection method between the carbon dioxide line 122 and the gas injection hole 104 can be arbitrarily selected, and the tip of the carbon dioxide line 122 may be simply inserted into the gas injection hole 104. Alternatively, in order to maintain a stable connection state, for example, as shown in FIG. 7A, an adapter 110 having an opening having a female screw structure is attached to the injection port, and the tip of the carbon dioxide line 122 has a male screw structure that meshes with the female screw structure. The joint 126 may be attached. By screwing the joint 126 into the adapter 110, the carbon dioxide line 122 can be reliably connected to the gas injection hole 104. As an optional configuration, a resin O-ring (or packing) 112 may be provided between the adapter 110 and the concrete 102 in order to prevent leakage of a gas containing carbon dioxide.
 ガス注入孔104が貫通孔である場合には、他方の一端(排出口)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を防止するとともに、より効果的にコンクリート102と二酸化炭素の接触が可能となる。例えば、排出口を接着テープ、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6B、図7A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、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106を用いてガス注入孔104を封止してもよい。樹脂として繊維強化プラスチックを用いてもよい。プレート106の固定はボルトやねじを用いてもよく、単に排出口の形状に合致するプレート106を排出口に挿入してもよい。あるいは接着剤や接着テープなどを用いてプレート106を固定してもよい。また、図8Aに示すように、ガス注入孔104の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108で排出口を閉じ、パッキン108をコンクリート102との間に挟みこむようにプレート106を設けてもよい。 When the gas injection hole 104 is a through hole, the other end (exhaust port) is capped to contain the gas containing carbon dioxide, thereby preventing the leakage of the gas containing carbon dioxide and more effectively. Contact between the concrete 102 and carbon dioxide is possible. For example, the discharge port may be sealed with an adhesive tape, an elastic body such as rubber, or, as shown in FIGS. 6B and 7A, an acrylic resin, an epoxy resin, a polyester resin, a polyimide resin, or the like. The gas injection hole 104 may be sealed with a plate 106 containing the resin of the above or a metal material such as iron, stainless steel, or aluminum. Fiber reinforced plastic may be used as the resin. The plate 106 may be fixed by using bolts or screws, or simply a plate 106 that matches the shape of the discharge port may be inserted into the discharge port. Alternatively, the plate 106 may be fixed using an adhesive, an adhesive tape, or the like. Further, as shown in FIG. 8A, in order to improve the airtightness of the gas injection hole 104, the discharge port is closed with a packing 108 containing an elastic body such as rubber, and the plate 106 is sandwiched between the packing 108 and the concrete 102. May be provided.
 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、効率よくコンクリート102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、10体積%以上50体積%、または10体積%以上20体積%以下の任意の濃度から設定すればよい。 The gas containing carbon dioxide may be pure carbon dioxide (for example, a purity of 99% or more) or a mixed gas of carbon dioxide and another gas. When a mixed gas is used, other gases include air, oxygen, nitrogen and the like. The concentration of carbon dioxide in the mixed gas can be arbitrarily set, but it is preferably higher than the concentration of carbon dioxide contained in the atmosphere (about 420 ppm) in order to efficiently bring the concrete 102 into contact with carbon dioxide. For example, the carbon dioxide concentration may be set from any concentration of 1% by volume or more and 100% by volume or less, 10% by volume or more and 50% by volume, or 10% by volume or more and 20% by volume or less.
 二酸化炭素供給源120は、ガス注入孔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6A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100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、これらの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更なる排出が防止される。 The carbon dioxide supply source 120 may have a function of supplying a gas containing carbon dioxide to the gas injection hole 104, and examples thereof include a cylinder and a tank of the gas containing carbon dioxide as shown in FIG. 6A. The carbon dioxide supply source 120 is connected to a regulator (not shown), and the gas containing carbon dioxide is regulated. Alternatively, if facilities that emit a large amount of carbon dioxide (chemical plants, garbage incinerators, thermal power plants, other various factories, etc.) are already installed near the concrete structure 100, the gas emitted from these facilities, or Purified carbon dioxide obtained by performing dedusting, desulfurization, denitration, etc. on the exhaust gas may be used. In this case, since these facilities function as the carbon dioxide supply source 120, the cost for transporting carbon dioxide is reduced, and further emission of carbon dioxide due to the transport is prevented.
 二酸化炭素を含むガスは、ガス注入孔104内の圧力が0MPaよりも高く2MPa以下の圧力となるように導入すればよい。ガス注入孔104内の圧力が大気圧(例えば1気圧、または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、ガス注入孔104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。逆に、昇圧が必要な場合には、コンプレッサなどを用いてもよい。 The gas containing carbon dioxide may be introduced so that the pressure in the gas injection hole 104 is higher than 0 MPa and lower than 2 MPa. When the pressure in the gas injection hole 104 is lower than the atmospheric pressure (for example, 1 atm or 0.101 MPa), a vacuum pump 130 such as a rotary oil pump or a dry pump is connected to the carbon dioxide line 122 to connect the gas injection hole. After reducing the pressure in 104, a gas containing carbon dioxide may be introduced. On the contrary, when boosting is required, a compressor or the like may be used.
 二酸化炭素を含むガスは、二酸化炭素の固定を行う期間において定常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をガス注入孔104から取り外し、注入口を閉じてガス注入孔104を密閉すればよい。例えば、接着テープで注入口を封鎖してもよく、あるいはゴムなどの弾性体を注入口に挿入して密閉してもよい。あるいは図8B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114を用いてガス注入孔104を密閉してもよい。ガス注入孔104を密閉することにより、二酸化炭素をガス注入孔104内に確実に保持することができるとともに、二酸化炭素の漏洩を防ぐことができる。 The gas containing carbon dioxide may be introduced constantly or intermittently during the period in which carbon dioxide is fixed. In the latter case, after supplying the gas containing carbon dioxide, the carbon dioxide line 122 may be removed from the gas injection hole 104, the injection port may be closed, and the gas injection hole 104 may be closed. For example, the injection port may be closed with an adhesive tape, or an elastic body such as rubber may be inserted into the injection port to seal the injection port. Alternatively, as shown in FIG. 8B, the gas injection hole 104 may be sealed by using a cap 114 having a male screw structure that meshes with the adapter 110. By sealing the gas injection hole 104, carbon dioxide can be reliably retained in the gas injection hole 104 and leakage of carbon dioxide can be prevented.
 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128をガス注入孔104内部(例えばガス注入孔104の側壁やキャップ114)に設け、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。 As an arbitrary configuration, a densitometer 128 for measuring the carbon dioxide concentration may be provided inside the gas injection hole 104 (for example, the side wall of the gas injection hole 104 or the cap 114), and the carbon dioxide concentration may be measured periodically. This makes it possible to monitor changes in carbon dioxide concentration.
2-3.湿度の調整
 コンクリートへの二酸化炭素の固定速度は湿度にも依存し、湿度が約50%の時に大きな速度で二酸化炭素が固定されることが知られている。このため、本発明の実施形態の一つにおいても、ガス注入孔104内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を介してガス注入孔104内に水を供給してもよい(図6A)。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ガス注入孔104に供給してもよい。
2-3. Humidity adjustment The rate of fixing carbon dioxide to concrete depends on the humidity, and it is known that carbon dioxide is fixed at a high rate when the humidity is about 50%. Therefore, even in one of the embodiments of the present invention, the humidity in the gas injection hole 104 may be adjusted. Specifically, a water supply source 140 may be provided to supply water into the gas injection hole 104 via the carbon dioxide line 122 (FIG. 6A). Although not shown, the water supply source 140 may include a heating device and a cooling device for controlling the temperature of the supplied water. Alternatively, a gas containing carbon dioxide may be supplied from the carbon dioxide supply source 120 to the water supply source 140, and the water containing carbon dioxide may be supplied to the gas injection hole 104.
 任意の構成として、湿度を測定するための湿度計129をガス注入孔104内部(例えばガス注入孔104の側壁やキャップ114)に設け、定期的に湿度を測定してもよい(図7B)。これにより、湿度の変化をモニターすることができる。 As an arbitrary configuration, a hygrometer 129 for measuring humidity may be provided inside the gas injection hole 104 (for example, the side wall of the gas injection hole 104 or the cap 114), and the humidity may be measured periodically (FIG. 7B). This makes it possible to monitor changes in humidity.
 一方、ガス注入孔104内の湿度が高い場合、ガス注入孔104の側壁に大量の水が吸着する場合、ガス注入孔104の側壁が凍結している場合、あるいはコンクリート102に大量の水が含まれる場合などには、ガス注入孔104内の水の一部を除去するために真空ポンプ130を用いてガス注入孔104内部を減圧してもよい。その後、二酸化炭素を含むガスをガス注入孔104内へ供給すればよい。 On the other hand, when the humidity in the gas injection hole 104 is high, a large amount of water is adsorbed on the side wall of the gas injection hole 104, the side wall of the gas injection hole 104 is frozen, or the concrete 102 contains a large amount of water. In such a case, the inside of the gas injection hole 104 may be depressurized by using a vacuum pump 130 in order to remove a part of the water in the gas injection hole 104. After that, the gas containing carbon dioxide may be supplied into the gas injection hole 104.
 コンクリート102と二酸化炭素を含むガスの接触時間は、ガス注入孔104の長さや断面積(すなわち、ガス注入孔104の体積)や温度、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。 The contact time between the concrete 102 and the gas containing carbon dioxide depends on the length, cross-sectional area (that is, the volume of the gas injection hole 104) and temperature of the gas injection hole 104, and the concentration of carbon dioxide in the gas containing carbon dioxide. For example, it may be 1 hour or more and 20 years or less, 1 day or more and 10 years or less, 10 weeks or more and 5 years or less, and 1 year or more and 3 years or less.
 二酸化炭素や水の供給においては、図7A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ガス注入孔104に供給するための機構(例えば送風ポンプなど)を備える。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、このガスをガス注入孔104に供給するように構成してもよい。あるいは/さらに、ガス注入孔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、大きな二酸化炭素固定速度が得られる温度や湿度で二酸化炭素を含むガスをガス注入孔104内に供給することができる。 As shown in FIG. 7A, the control device 142 may be used to supply carbon dioxide and water. Carbon dioxide and water are supplied to the control device 142 from the carbon dioxide supply source 120 and the water supply source 140, respectively. The control device 142 includes a mechanism (for example, a blower pump or the like) for supplying a gas containing carbon dioxide to the gas injection hole 104. The control device 142 may further prepare a gas containing carbon dioxide having an appropriate humidity by using the supplied water and carbon dioxide, and may be configured to supply this gas to the gas injection hole 104. Alternatively / Furthermore, the control device 142 may be configured so that the temperature of the gas containing carbon dioxide supplied to the gas injection hole 104 can be controlled. By imparting such a function to the control device 142, a gas containing carbon dioxide can be supplied into the gas injection hole 104 at a temperature and humidity at which a large carbon dioxide fixation rate can be obtained.
 さらに図7Bに示すように、二酸化炭素を含むガスを制御装置142とガス注入孔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、ガス注入孔104から排出されるガスを回収し、再度ガス注入孔104へ供給するための機構を備える。さらに制御装置142は、ガス注入孔104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、定常的にガス注入孔104内を最適な二酸化炭素固定速度が得られる条件に置くことができる。 Further, as shown in FIG. 7B, a gas containing carbon dioxide may be circulated between the control device 142 and the gas injection hole 104. In this case, the control device 142 includes a mechanism for recovering the gas discharged from the gas injection hole 104, which is exemplified in a circulation pump or the like, and supplying the gas to the gas injection hole 104 again. Further, the control device 142 is configured to measure the concentration and humidity of carbon dioxide contained in the gas discharged from the gas injection hole 104, and appropriately add carbon dioxide or water to the gas based on the obtained data. May be. As a result, the inside of the gas injection hole 104 can be constantly placed under the condition that the optimum carbon dioxide fixation rate can be obtained.
 ここまでの工程により、コンクリート102に二酸化炭素が固定される。 By the process up to this point, carbon dioxide is fixed to the concrete 102.
2-4.ガス注入孔へのコンクリートの打設
 任意のステップとして、二酸化炭素が固定されたコンクリート構造体100のガス注入孔104に対して新たにリペアコンクリート103を打設してもよい。具体的には図9Aから図9Cに示すように、ガス注入孔104にレディーミクストコンクリートを充填し、硬化させる。コンクリート構造体100において、コンクリート102の内部に延伸するリペアコンクリート103はコンクリート102に囲まれる。リペアコンクリート103の断面(リペアコンクリート103が延伸する方向に垂直な断面)の面積は、ガス注入孔104の開口面積と同一または実質的に同一であり、例えば0.785mm2以上177cm2以下である。
2-4. Placing Concrete in Gas Injection Holes As an optional step, repair concrete 103 may be newly placed in the gas injection holes 104 of the concrete structure 100 in which carbon dioxide is fixed. Specifically, as shown in FIGS. 9A to 9C, the gas injection hole 104 is filled with ready-mixed concrete and hardened. In the concrete structure 100, the repair concrete 103 extending inside the concrete 102 is surrounded by the concrete 102. The area of the cross section of the repair concrete 103 (the cross section perpendicular to the direction in which the repair concrete 103 is stretched) is the same as or substantially the same as the opening area of the gas injection hole 104, for example, 0.785 mm 2 or more and 177 cm 2 or less. ..
 リペアコンクリート103はガス注入孔104の全体に打設してもよく、図示しないが、注入口側の一部だけに打設してもよい。リペアコンクリート103を打設することより、ガス注入孔104を形成することで失われる構造的強度を補償することができるとともに、コンクリート構造体100の美観を維持することができる。 The repair concrete 103 may be cast in the entire gas injection hole 104, or may be cast only in a part of the injection port side, although not shown. By placing the repair concrete 103, the structural strength lost by forming the gas injection hole 104 can be compensated, and the aesthetic appearance of the concrete structure 100 can be maintained.
 詳細は後述するが、コンクリート構造体100に含まれるコンクリート102は、ガス注入孔104の側壁から二酸化炭素が固定されるため、炭酸カルシウムの組成が増大する。したがって、コンクリート102とリペアコンクリート103の組成は互いに相違する場合がある。この場合、炭酸カルシウムの濃度は前者の方が高く、逆に水酸化カルシウムの濃度は後者の方が高い。 Although the details will be described later, in the concrete 102 contained in the concrete structure 100, carbon dioxide is fixed from the side wall of the gas injection hole 104, so that the composition of calcium carbonate increases. Therefore, the compositions of the concrete 102 and the repair concrete 103 may differ from each other. In this case, the concentration of calcium carbonate is higher in the former, and conversely, the concentration of calcium hydroxide is higher in the latter.
2-5.二酸化炭素が固定されたコンクリート構造体
 上述した方法を用いてコンクリート構造体100に含まれるコンクリート102に二酸化炭素を接触させると、コンクリート102に含まれる水酸化カルシウムやケイ酸カルシウム(C-S-H)、モノサルフェート、エトリンガイト、未水和のセメントなどが二酸化炭素と反応して炭酸カルシウムへ変化する。その結果、導入された二酸化炭素が炭酸カルシウムとしてコンクリート102内に固定される。この反応は炭酸化とも呼ばれ、最初にガス注入孔104の側壁から起こり、側壁からコンクリート102内部へ進行する。したがって、コンクリート102の密度や局所的組成などに依存するものの、ガス注入孔104の延伸方向に垂直な断面図(図10A)に示すように、炭酸化は、ガス注入孔104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10Aの実線矢印参照)。炭酸化の程度は、ガス注入孔104に近いほど高い。このため、コンクリート102は、炭酸カルシウム濃度が比較的高く、ガス注入孔104の側壁を構成する第1のゾーン102a(図10Aにおいて鎖線で描かれた円で囲まれたゾーン)、および炭酸カルシウム濃度が第1のゾーン102aのそれよりも低く、第1のゾーン102aを囲む第2のゾーン102b(上記円の外側のゾーン)を有することになる。第1のゾーン102aと第2のゾーン102bは互いに接する。
2-5. Concrete structure in which carbon dioxide is fixed When carbon dioxide is brought into contact with the concrete 102 contained in the concrete structure 100 using the method described above, calcium hydroxide and calcium silicate (CSH) contained in the concrete 102 are brought into contact with the concrete 102. ), Monosulfate, ettringite, unhydrated cement, etc. react with carbon dioxide and change to calcium carbonate. As a result, the introduced carbon dioxide is fixed in the concrete 102 as calcium carbonate. This reaction, also called carbonation, first occurs from the side wall of the gas injection hole 104 and proceeds from the side wall to the inside of the concrete 102. Therefore, although it depends on the density and local composition of the concrete 102, as shown in the cross-sectional view (FIG. 10A) perpendicular to the stretching direction of the gas injection hole 104, the carbonation is perpendicular to the stretching direction of the gas injection hole 104. In principle (ie, in the xz plane), it travels isotropically (see the solid arrow in FIG. 10A). The degree of carbonation is higher as it is closer to the gas injection hole 104. Therefore, the concrete 102 has a relatively high calcium carbonate concentration, and has a first zone 102a (a zone surrounded by a chain line in FIG. 10A) constituting the side wall of the gas injection hole 104, and a calcium carbonate concentration. Is lower than that of the first zone 102a and will have a second zone 102b (the outer zone of the circle) surrounding the first zone 102a. The first zone 102a and the second zone 102b are in contact with each other.
 このため、図10Bに模式的に示すように、第1のゾーン102aでは、y方向に垂直な方向、すなわち、xz平面内の任意の方向(例えば図10Aにおける矢印a参照)において、コンクリート102の炭酸カルシウムの濃度は、ガス注入孔104の側壁からの距離が増大するに従って連続的に減少する。リペアコンクリート103を充填する場合には、コンクリート102の炭酸カルシウムの濃度は、リペアコンクリート103とコンクリート102の界面からの距離が増大するに従って連続的に増大する。この増大が停止し、炭酸カルシウムの濃度が一定、または実質的に一定となるゾーンが第2のゾーン102bとなる。図示しないが、リペアコンクリート103内では炭酸カルシウムの濃度は一定、または実質的に一定である。 Therefore, as schematically shown in FIG. 10B, in the first zone 102a, in the direction perpendicular to the y direction, that is, in any direction in the xz plane (see, for example, arrow a in FIG. 10A), the concrete 102. The concentration of calcium carbonate decreases continuously as the distance from the side wall of the gas injection hole 104 increases. When filling the repair concrete 103, the concentration of calcium carbonate in the concrete 102 continuously increases as the distance from the interface between the repair concrete 103 and the concrete 102 increases. The zone where this increase is stopped and the concentration of calcium carbonate is constant or substantially constant is the second zone 102b. Although not shown, the concentration of calcium carbonate in the repair concrete 103 is constant or substantially constant.
 一方、コンクリートと二酸化炭素との反応では水酸化カルシウムが消費されるため、第1のゾーン102aでは、xz平面内の任意の方向において、コンクリート102の水酸化カルシウムの濃度は、ガス注入孔104の側壁からの距離が増大するに従って連続的に増大する。リペアコンクリート103を充填する場合には、コンクリート102の水酸化カルシウムの濃度は、リペアコンクリート103とコンクリート102の界面からの距離が増大するに従って連続的に減少する。第2のゾーン102bでは、水酸化カルシウムの濃度の増大は実質的に観測されず、水酸化カルシウムの濃度は一定、または実質的に一定となる。図示しないが、リペアコンクリート103内では水酸化カルシウムの濃度は一定、または実質的に一定である。 On the other hand, since calcium hydroxide is consumed in the reaction between concrete and carbon dioxide, in the first zone 102a, the concentration of calcium hydroxide in the concrete 102 in any direction in the xz plane is determined by the gas injection hole 104. It increases continuously as the distance from the side wall increases. When filling the repair concrete 103, the concentration of calcium hydroxide in the concrete 102 continuously decreases as the distance from the interface between the repair concrete 103 and the concrete 102 increases. In the second zone 102b, no increase in the concentration of calcium hydroxide is observed substantially, and the concentration of calcium hydroxide becomes constant or substantially constant. Although not shown, the concentration of calcium hydroxide in the repair concrete 103 is constant or substantially constant.
 同様に、コンクリート102の外表面から対向する外表面へ向かう方向(図10Aの矢印b参照)では、外表面からの距離に対する炭酸カルシウムの濃度プロットは、三つのステージを示すことができる。具体的には、図10Cに示すように、第1のステージは外表面から第1のゾーン102aと第2のゾーン102bとの界面までの第2のゾーン102bに相当し、ここでは炭酸カルシウムと水酸化カルシウムの濃度は一定または実質的に一定である。第2のステージは第1のゾーン102aと第2のゾーン102bとの界面を通過した後再度第1のゾーン102aと第2のゾーン102bの界面に至るまでの第1のゾーン102aに相当し、ここでは炭酸カルシウムの濃度は連続的に増大した後に連続的に減少し、水酸化カルシウムの濃度は連続的に減少した後に連続的に増大する。第3のステージは、二回目に第1のゾーン102aと第2のゾーン102bの界面を通過してからコンクリート構造体100の外表面に至る第2のゾーン102bに相当し、ここでは炭酸カルシウムと水酸化カルシウムの濃度は一定または実質的に一定である。 Similarly, in the direction from the outer surface of the concrete 102 to the opposite outer surface (see arrow b in FIG. 10A), the calcium carbonate concentration plot with respect to the distance from the outer surface can show three stages. Specifically, as shown in FIG. 10C, the first stage corresponds to the second zone 102b from the outer surface to the interface between the first zone 102a and the second zone 102b, here with calcium carbonate. The concentration of calcium hydroxide is constant or substantially constant. The second stage corresponds to the first zone 102a after passing through the interface between the first zone 102a and the second zone 102b and then reaching the interface between the first zone 102a and the second zone 102b again. Here, the concentration of calcium carbonate continuously increases and then decreases continuously, and the concentration of calcium hydroxide continuously decreases and then continuously increases. The third stage corresponds to the second zone 102b, which secondly passes through the interface between the first zone 102a and the second zone 102b and then reaches the outer surface of the concrete structure 100, here with calcium carbonate. The concentration of calcium hydroxide is constant or substantially constant.
 上述した二酸化炭素の固定方法では、ガス注入孔104内において、コンクリート構造体100のコンクリート102は大気中の二酸化炭素濃度と比較すると極めて高い濃度で二酸化炭素と接触することができる。このため、ガス注入孔104に導入される二酸化炭素が効率よくコンクリート102と接触することができる。また、ガス注入孔104を密閉することで二酸化炭素の漏洩が防止され、作業時における高い安全性を確保することができる。 In the carbon dioxide fixing method described above, the concrete 102 of the concrete structure 100 can come into contact with carbon dioxide at an extremely high concentration as compared with the carbon dioxide concentration in the atmosphere in the gas injection hole 104. Therefore, the carbon dioxide introduced into the gas injection hole 104 can efficiently come into contact with the concrete 102. Further, by sealing the gas injection hole 104, leakage of carbon dioxide is prevented, and high safety during work can be ensured.
 コンクリート102の原料であるセメントは、その製造時に大量の二酸化炭素を放出する。しかしながら、この二酸化炭素固定方法を適用することで、コンクリート102は大量の二酸化炭素を固定することになる。したがって、本発明の実施形態に係る二酸化炭素の固定方法は、大気中の二酸化炭素の削減と地球温暖化の抑制に寄与することができる。また、コンクリート102は、セメントの水和で生成する水酸化カルシウムと二酸化炭素との反応が与える炭酸カルシウムを高い濃度で有することができるため、二酸化炭素を固定することでコンクリート102は密度が増大し、その結果、圧縮強度が増大する。実際、発明者らは、セメントの約20%(60kg/m3)の二酸化炭素を固定した場合、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、本二酸化炭素固定方法を適用することで、既設のコンクリート構造体100の強度を増大させることも可能である。 Cement, which is the raw material of concrete 102, releases a large amount of carbon dioxide during its production. However, by applying this carbon dioxide fixing method, the concrete 102 fixes a large amount of carbon dioxide. Therefore, the method for fixing carbon dioxide according to the embodiment of the present invention can contribute to the reduction of carbon dioxide in the atmosphere and the suppression of global warming. Further, since the concrete 102 can have a high concentration of calcium carbonate produced by the reaction between calcium hydroxide generated by hydration of cement and carbon dioxide, the density of the concrete 102 increases by immobilizing carbon dioxide. As a result, the compression strength increases. In fact, the inventors have confirmed that when carbon dioxide of about 20% (60 kg / m 3 ) of cement is fixed, the compressive strength of concrete increases by about 8% to 10%. Therefore, by applying this carbon dioxide fixation method, it is possible to increase the strength of the existing concrete structure 100.
 コンクリートに二酸化炭素を固定する方法としては、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、二酸化炭素を固定する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、効率の高い二酸化固定はできない。 As a method of fixing carbon dioxide to concrete, a method of placing and contacting hardened concrete in a curing tank filled with carbon dioxide, a method of bringing carbon dioxide into contact with the surface of hardened porous concrete, and ready-mixed concrete. There are known methods such as supplying carbon dioxide into a mold for pouring concrete structure and contacting the concrete structure with the atmosphere. However, the method using a curing tank requires a curing tank for accommodating concrete for fixing carbon dioxide, and cannot be applied to buildings such as buildings, pillars, and tunnels. Even in the method of contacting carbon dioxide with the porous concrete surface, a means for sealing the concrete surface is required, so that it is not realistic to apply it particularly to a large concrete structure. In the method of supplying carbon dioxide into the formwork, it is necessary to form the formwork as a closed space, so that it can be applied to a small structure, but it cannot be applied to a building. In addition, the method using contact with the atmosphere cannot efficiently fix carbon dioxide because the concentration of carbon dioxide in the atmosphere is extremely low.
 これに対し、本実施形態の一つに係る二酸化炭素固定方法では、ガス注入孔104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100に対して適用できる。また、リペアコンクリート103を充填するステップを除き、新たなセメントを使用する必要がないため、二酸化炭素を大量に発生するセメントの生産ステップを直接的にも間接的にも殆ど利用する必要がない。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。よって本実施形態の一つに係る二酸化炭素固定方法は、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として有用であると言える。 On the other hand, in the carbon dioxide fixation method according to one of the present embodiments, as long as the gas injection hole 104 can be formed, the type, size, shape, use, and construction site are not particularly restricted. It can be applied to various existing concrete structures 100. Further, since it is not necessary to use new cement except for the step of filling the repair concrete 103, there is almost no need to directly or indirectly utilize the step of producing cement that generates a large amount of carbon dioxide. This means that not only does it not need to create a new reaction substrate to fix carbon dioxide, but there is a huge amount of reaction substrate on the ground. Therefore, it can be said that the carbon dioxide fixing method according to one of the present embodiments can fix an extremely large amount of carbon dioxide and is useful as an effective tool for suppressing global warming.
3.適用例
3-1.覆工コンクリートへの適用
 上述したように、本発明の実施形態の一つに係る二酸化炭素の固定方法は、様々なコンクリート構造体100に適用することができる。例えば図11Aとその拡大図である図11Bに示すように、コンクリート構造体100がトンネルであっても適用可能であり、トンネルの内壁を構成するコンクリート(トンネル覆工コンクリート)102を利用して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102にガス注入孔104を複数形成し、ガス注入孔104に対して二酸化炭素を含むガスを供給する。ガス注入孔104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、法線から傾くようにガス注入孔104を形成してもよい。また、ガス注入孔104はコンクリート102を貫通する貫通孔でもよく、有底孔でもよい。なお、ガス注入孔104が貫通孔である場合でも、その排出口はコンクリート102に接する岩盤や地盤であるため、二酸化炭素を含むガスを供給する際に排出口を閉じなくてもよい。
3. 3. Application example 3-1. Application to lining concrete As described above, the method for fixing carbon dioxide according to one of the embodiments of the present invention can be applied to various concrete structures 100. For example, as shown in FIG. 11A and FIG. 11B, which is an enlarged view thereof, the concrete structure 100 can be applied even if it is a tunnel, and carbon dioxide is used by using the concrete (tunnel lining concrete) 102 constituting the inner wall of the tunnel. Carbon can be fixed. In this case, a plurality of gas injection holes 104 are formed in the concrete 102, and a gas containing carbon dioxide is supplied to the gas injection holes 104. The stretching direction of the gas injection hole 104 is arbitrary, and may be a vertical direction (z direction) or may be inclined from the vertical direction. For example, the gas injection hole 104 may be formed so as to be parallel to the normal of the inner wall of the tunnel or to be inclined from the normal. Further, the gas injection hole 104 may be a through hole penetrating the concrete 102 or a bottomed hole. Even if the gas injection hole 104 is a through hole, the discharge port is a bedrock or ground in contact with the concrete 102, so that the discharge port does not have to be closed when supplying gas containing carbon dioxide.
3-2.鉄筋を含むコンクリート構造体への適用
 この二酸化炭素の固定方法は、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12Aに示すような複数の鉄筋160と鉄筋160を埋め込むように打設されるコンクリート102を有するコンクリート構造体100に対して二酸化炭素の固定を行う場合には、鉄筋160を避けるように一つまたは複数のガス注入孔104を形成する。すなわち、鉄筋160がガス注入孔104内で露出しないように各ガス注入孔104が設けられる。図12Bで示される例では、直線状の複数のガス注入孔104が隣接する鉄筋160の間をy方向に延伸するように設けられている。
3-2. Application to concrete structures containing reinforcing bars This method of fixing carbon dioxide can also be applied to concrete structures containing reinforcing bars (reinforced concrete structures). For example, when carbon dioxide is fixed to a concrete structure 100 having a plurality of reinforcing bars 160 and a concrete 102 placed so as to embed the reinforcing bars 160 as shown in FIG. 12A, the reinforcing bars 160 should be avoided. Form one or more gas injection holes 104. That is, each gas injection hole 104 is provided so that the reinforcing bar 160 is not exposed in the gas injection hole 104. In the example shown in FIG. 12B, a plurality of linear gas injection holes 104 are provided so as to extend in the y direction between adjacent reinforcing bars 160.
 コンクリート構造体100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二酸化炭素の固定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160(図13A参照)を避けるようにガス注入孔104が設けられる(図13B)。 When the concrete structure 100 is a building, the method for fixing this carbon dioxide can be applied to the reinforced concrete constituting columns and beams. When applied to columns, a gas injection hole 104 is provided so as to avoid reinforcing bars 160 (see FIG. 13A) constituting column main bars, lateral reinforcing bars, and the like (FIG. 13B).
 コンクリートはアルカリ性を示すが、二酸化炭素と反応して炭酸カルシウムが生成すると、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100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。 Concrete is alkaline, but when it reacts with carbon dioxide to produce calcium carbonate, it gradually acidifies. When concrete is acidic, the reinforcing bars are corroded, and the expansion of the reinforcing bars due to the corrosion may induce deterioration such as cracking or breakage of the concrete. Therefore, when the concrete structure 100 including the reinforcing bar is used, it is preferable that carbon dioxide is not fixed to the concrete located in the vicinity of the reinforcing bar.
 鉄筋を含むコンクリート構造体100では、鉄筋はコンクリート構造体100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12Aに示すように、鉄筋160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102が鉄筋160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160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。コンクリート102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。 In the concrete structure 100 including the reinforcing bar, the reinforcing bar is not arranged in the center of the concrete structure 100, but is arranged in a zone relatively close to the outer surface. For example, as shown in FIG. 12A, the reinforcing bar 160 is arranged so as to cut off the central portion of the concrete structure, and the concrete 102 is constructed so as to embed the reinforcing bar 160. The same applies to columns made of reinforced concrete. Of the reinforcing bars 160, the reinforcing bars (column main bars) parallel to the extending direction of the columns are arranged so as to surround the central axis of the columns, and the reinforcing bars extending in the horizontal direction called lateral reinforcing bars are the columns. Arranged so as to surround the main bar. Of the concrete 102, the portion outside the reinforcing bar is called cover concrete.
 したがって、鉄筋の近傍のコンクリートへの二酸化炭素固定を防ぐため、図14に示すように、ガス注入孔104の側壁のうち、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162を設けてもよい。保護チューブ162は、ガス注入孔104の注入口側および/または排出口側に設けることができ、その端部はコンクリート構造体100の外表面へ達する。したがって、保護チューブ162によって覆われる側壁の一部は、ガス注入孔104の一端(注入口または排出口)に達する。図示しないが、保護チューブ162の一部は、ガス注入孔104から外側に突き出ていてもよい。 Therefore, in order to prevent carbon dioxide from being fixed to the concrete in the vicinity of the reinforcing bar, as shown in FIG. 14, a protective tube 162 may be provided to cover the portion of the side wall of the gas injection hole 104 made of the cover concrete. The protective tube 162 can be provided on the inlet side and / or the outlet side of the gas injection hole 104, and its end reaches the outer surface of the concrete structure 100. Therefore, a portion of the side wall covered by the protective tube 162 reaches one end (inlet or outlet) of the gas inlet 104. Although not shown, a portion of the protective tube 162 may protrude outward from the gas injection hole 104.
 ガス注入孔104が延伸する方向における保護チューブ162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162の長さLは、コンクリート構造体100の最内部に位置する鉄筋160からコンクリート102の外表面までの最短距離Dと、この鉄筋160の断面の最最大長さ(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。 The length L of the protective tube 162 in the direction in which the gas injection hole 104 extends is preferably equal to or larger than the thickness of the cover concrete. More specifically, the length L of the protective tube 162 is the shortest distance D from the reinforcing bar 160 located inside the innermost part of the concrete structure 100 to the outer surface of the concrete 102, and the maximum length of the cross section of the reinforcing bar 160. It is preferably the same as or more than the sum S of (for example, the diameter d of the cross section). Alternatively, the length L is preferably selected from the range of 2 times or more and 5 times or less or 1.5 times or more and 3 times or less of the sum S.
 保護チューブ162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ガス注入孔104の注入口と排出口側に長さがLとなるように塗布し、硬化することで保護チューブ162を形成してもよい。 There are no restrictions on the material contained in the protective tube 162, and for example, metal materials such as iron, aluminum, and stainless steel, resins such as epoxy resin, silicone resin, and acrylic resin, and wood may be used. For example, an epoxy-based adhesive or an acrylic-based adhesive may be applied to the injection port and the discharge port side of the gas injection hole 104 so as to have a length of L, and cured to form a protective tube 162.
 保護チューブ162を配置し、ガス注入孔104の注入口と排出口から長さLの側壁と二酸化炭素との接触を防止することで、保護チューブ162から露出した側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、保護チューブ162から露出した側壁から二酸化炭素の固定(炭酸化)が開始され、その後炭酸化は側壁からコンクリート102内部へ進行する。その結果、図14に示すように、二酸化炭素が固定された第1のゾーン102aが鉄筋160まで拡大することが予防でき、二酸化炭素が固定されていない(すなわち、炭酸化されていない)第2のゾーン102b内に鉄筋160を保持することができる。鉄筋160は第2のゾーン102bに含まれるため、鉄筋160の腐食やこれに起因するコンクリート102の劣化を防止することができる。 By arranging the protective tube 162 and preventing contact between the side wall having a length L from the inlet and the discharge port of the gas injection hole 104 and carbon dioxide, the side wall exposed from the protective tube 162 selectively contacts carbon dioxide. Will be done. As a result, carbon dioxide fixation (carbonation) is started from the side wall exposed from the protective tube 162, and then carbonation proceeds from the side wall to the inside of the concrete 102. As a result, as shown in FIG. 14, it is possible to prevent the first zone 102a in which carbon dioxide is fixed from expanding to the reinforcing bar 160, and the second zone in which carbon dioxide is not fixed (that is, not carbonated) can be prevented. Reinforcing bar 160 can be held in the zone 102b of. Since the reinforcing bar 160 is included in the second zone 102b, it is possible to prevent corrosion of the reinforcing bar 160 and deterioration of the concrete 102 due to the corrosion.
 保護チューブ162を使用する場合、リペアコンクリート103は保護チューブ162を除去した後に打設してもよく、保護チューブ162をガス注入孔104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100は保護チューブ162を含み、保護チューブ162はリペアコンクリート103の表面の少なくとも一部を覆う。 When the protective tube 162 is used, the repair concrete 103 may be placed after the protective tube 162 is removed, or the protective tube 162 may be placed while remaining in the gas injection hole 104. In the latter case, the concrete structure 100 includes a protective tube 162, which covers at least a portion of the surface of the repair concrete 103.
 本実施例では、本発明の実施形態の一つに係る二酸化炭素の固定方法のモデル実験として、四角柱状のコンクリートに設けられたガス注入孔に二酸化炭素を供給し、コンクリートの炭酸化を評価した。 In this embodiment, as a model experiment of a method for fixing carbon dioxide according to one of the embodiments of the present invention, carbon dioxide was supplied to a gas injection hole provided in a square columnar concrete, and carbonation of the concrete was evaluated. ..
1.実施例
1-1.ガス注入孔を有するコンクリートの作製
 内部容積が100mm×100mm×400mmの型枠を準備し、断面直径9mm長さ400mmの金属製ロッドを型枠の長手方向と平行に配置した。金属製ロッドは、型枠の内部容積の長手方向に垂直な断面の中心を通過するように配置した。この型枠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/m3、単位セメント量340kg/m3(水セメント比50%)となるように調製した。24時間経過した後、型枠と金属製ロッドを取り除いてコンクリート102を得た。コンクリート102の模式的斜視図を図15に示す。図15に示すように、コンクリート102は100mm×100mm×400mmの体積を有し、その長手方向に平行な貫通孔をガス注入孔104として有していた。
1. 1. Example 1-1. Fabrication of Concrete with Gas Injection Hole A formwork with an internal volume of 100 mm × 100 mm × 400 mm was prepared, and a metal rod having a cross section diameter of 9 mm and a length of 400 mm was arranged parallel to the longitudinal direction of the formwork. The metal rod was placed so as to pass through the center of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the internal volume of the formwork. Ready-mixed concrete was placed in this formwork. Ready-mixed concrete was prepared by using ordinary Portland cement manufactured by Taiheiyo Cement Co., Ltd. so that the unit water amount was 170 kg / m 3 and the unit cement amount was 340 kg / m 3 (water cement ratio 50%). After 24 hours, the formwork and metal rods were removed to give concrete 102. A schematic perspective view of the concrete 102 is shown in FIG. As shown in FIG. 15, the concrete 102 had a volume of 100 mm × 100 mm × 400 mm, and had a through hole parallel to the longitudinal direction as a gas injection hole 104.
1-2.二酸化炭素固定
 ガス注入孔104の一端(注入口)にゴム製のホースを介して二酸化炭素のボンベを接続し、0.1MPaの圧力でガス注入孔104に二酸化炭素を連続的に供給した。二酸化炭素の供給後、コンクリートを切断し、長手方向に垂直な断面の細孔溶液の液性を評価した。液性の評価は、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。
1-2. A carbon dioxide cylinder was connected to one end (injection port) of the carbon dioxide fixation gas injection hole 104 via a rubber hose, and carbon dioxide was continuously supplied to the gas injection hole 104 at a pressure of 0.1 MPa. After the supply of carbon dioxide, the concrete was cut and the liquid property of the pore solution having a cross section perpendicular to the longitudinal direction was evaluated. The liquid property was evaluated by spraying a cross section with a 1% ethanol solution of phenolphthalein as an indicator and confirming the presence or absence of coloration of the indicator.
 二酸化炭素の供給開始24時間後では、図15Bに模式的に示すように、貫通孔であるガス注入孔104を中心として直径約60mmの円形領域は指示薬による呈色を示さず無色であったのに対し、この領域の外側は指示薬による赤色の呈色が観察された。二酸化炭素の供給開始72時間後では、断面全体が指示薬による呈色を示さず、無色であった。 Twenty-four hours after the start of carbon dioxide supply, as schematically shown in FIG. 15B, the circular region having a diameter of about 60 mm centered on the gas injection hole 104, which is a through hole, was colorless without showing coloration by the indicator. On the other hand, red coloration due to the indicator was observed on the outside of this area. 72 hours after the start of carbon dioxide supply, the entire cross section did not show coloration by the indicator and was colorless.
2.比較例
 一方、比較例として、ガス注入孔104を持たない同サイズのコンクリートを作製し、相対湿度60%、二酸化炭素濃度5%の環境下の恒温恒湿槽に静置して炭酸化を評価した。炭酸化を上述した方法と同様に評価した結果、炭酸化開始4週間後には、外表面から12.8mmの領域が、8週間後では外表面から18mmの領域が指示薬による呈色を示さず、それ以外の領域では指示薬による赤色の呈色が観察された。
2. 2. Comparative Example On the other hand, as a comparative example, concrete of the same size without a gas injection hole 104 was prepared and placed in a constant temperature and humidity chamber in an environment with a relative humidity of 60% and a carbon dioxide concentration of 5% to evaluate carbonation. did. As a result of evaluating carbonation in the same manner as the above-mentioned method, the region 12.8 mm from the outer surface after 4 weeks from the start of carbonation and the region 18 mm from the outer surface did not show coloration by the indicator after 8 weeks. In the other areas, red coloration due to the indicator was observed.
3.考察
 コンクリートの細孔溶液のpHが約10を超える場合には指示薬は赤色を呈色し、pHが8.3を下回ると呈色を示さず無色を維持する。したがって、赤色の呈色が観察された領域では細孔溶液のpHは10を超えており、炭酸化、すなわち二酸化炭素固定が進行していない、または十分な量の二酸化炭素が固定されていないことを示している。一方、呈色が観測されない領域では細孔溶液のpHが8.3を下回っており、炭酸化が十分に進行していることを示している。
3. 3. Discussion When the pH of the concrete pore solution exceeds about 10, the indicator turns red, and when the pH falls below 8.3, it does not show color and remains colorless. Therefore, in the region where red coloration is observed, the pH of the pore solution exceeds 10, and carbonation, that is, carbon dioxide fixation has not progressed, or a sufficient amount of carbon dioxide has not been fixed. Is shown. On the other hand, in the region where no coloration was observed, the pH of the pore solution was below 8.3, indicating that carbonation was sufficiently progressing.
 実施例の結果から、二酸化炭素の供給開始後24時間では約30%のコンクリートで二酸化炭素が固定され、72時間後にはコンクリートの全体に二酸化炭素が固定されていることが分かる。一方、比較例では、4週間(すなわち、約672時間)で約45%が炭酸化されるものの、8週間(約1344時間)でも59%の炭酸化に留まっている。以上の結果から、コンクリートにガス注入孔を設け、ガス注入孔から高濃度の二酸化炭素を含むガスを供給することにより、恒温槽のようなコンクリート全体を収容するための装置を用いること無く、効率よく二酸化炭素が固定できることが確認された。このことは、本発明の実施形態の一つに係る二酸化炭素の固定方法は、コンクリート構造体、特に大型のコンクリート構造体を利用する二酸化炭素固定に極めて有用な方法であることを示している。 From the results of the examples, it can be seen that carbon dioxide is fixed in about 30% of the concrete 24 hours after the start of supply of carbon dioxide, and carbon dioxide is fixed in the entire concrete 72 hours later. On the other hand, in the comparative example, about 45% was carbonated in 4 weeks (that is, about 672 hours), but only 59% was carbonated in 8 weeks (about 1344 hours). From the above results, by providing a gas injection hole in the concrete and supplying a gas containing a high concentration of carbon dioxide from the gas injection hole, efficiency is achieved without using a device for accommodating the entire concrete such as a constant temperature bath. It was confirmed that carbon dioxide can be fixed well. This indicates that the method for fixing carbon dioxide according to one of the embodiments of the present invention is an extremely useful method for fixing carbon dioxide using a concrete structure, particularly a large concrete structure.
 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。 Each of the above-described embodiments of the present invention can be appropriately combined and implemented as long as they do not contradict each other. Those skilled in the art who appropriately add, delete, or change the design based on each embodiment are also included in the scope of the present invention as long as the gist of the present invention is provided.
 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。 Of course, other effects different from those brought about by each of the above-described embodiments, which are obvious from the description of the present specification or which can be easily predicted by those skilled in the art, are of course the present invention. It is understood that it is brought about by.
 100:コンクリート構造体、102:コンクリート、102a:第1のゾーン、102b:第2のゾーン、103:リペアコンクリート、104:ガス注入孔、106:プレート、108:パッキン、110:アダプタ、112:Оリング、114:キャップ、120:二酸化炭素供給源、122:二酸化炭素ライン、124:圧力計、125:フローメータ、126:ジョイント、128:濃度計、129:湿度計、130:真空ポンプ、140:水供給源、142:制御装置、150:型枠、152:コア材、154:レディーミクストコンクリート、160:鉄筋、162:保護チューブ 100: Concrete structure, 102: Concrete, 102a: First zone, 102b: Second zone, 103: Repair concrete, 104: Gas injection hole, 106: Plate, 108: Packing, 110: Adapter, 112: О Ring, 114: Cap, 120: Carbon dioxide source, 122: Carbon dioxide line, 124: Pressure gauge, 125: Flow meter, 126: Joint, 128: Densitometer, 129: Humidity gauge, 130: Vacuum pump, 140: Water source, 142: Control device, 150: Formwork, 152: Core material, 154: Ready-mixed concrete, 160: Reinforcing bar, 162: Protective tube

Claims (20)

  1.  コンクリート構造体に含まれるコンクリートにガス注入孔を形成すること、
     前記ガス注入孔に二酸化炭素を含むガスを導入すること、および
     前記ガスの導入の後、前記ガス注入孔の一端をキャップして前記ガスを前記ガス注入孔に封じ込めることを含む、二酸化炭素を固定する方法。
    Forming gas injection holes in the concrete contained in the concrete structure,
    Immobilization of carbon dioxide, including introducing a gas containing carbon dioxide into the gas injection hole, and after introducing the gas, capping one end of the gas injection hole to contain the gas in the gas injection hole. how to.
  2.  前記ガスの導入の前に、前記ガス注入孔を減圧することをさらに含む、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, further comprising depressurizing the gas injection hole prior to the introduction of the gas.
  3.  前記ガスは水をさらに含む、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the gas further contains water.
  4.  前記ガス注入孔は貫通孔であり、
     前記方法は、前記ガスの導入の前に、前記ガス注入孔の他の一端をキャップすることをさらに含む、請求項1に記載の方法。
    The gas injection hole is a through hole and is
    The method of claim 1, wherein the method further comprises capping the other end of the gas injection hole prior to the introduction of the gas.
  5.  前記ガス注入孔は有底孔である、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the gas injection hole is a bottomed hole.
  6.  前記ガス注入孔の前記一端の開口面積は、0.785mm2以上177cm2以下である、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the opening area of the one end of the gas injection hole is 0.785 mm 2 or more and 177 cm 2 or less.
  7.  前記ガス注入孔は、前記コンクリート構造体の外表面に対して垂直に延伸する、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the gas injection hole extends perpendicularly to the outer surface of the concrete structure.
  8.  前記ガス注入孔は、前記コンクリート構造体の外表面に対して傾いた方向に延伸する、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the gas injection hole extends in a direction inclined with respect to the outer surface of the concrete structure.
  9.  前記ガス注入孔の側壁の一部を保護チューブで覆うことをさらに含み
     前記一部は前記ガス注入孔の前記一端に達し、
     前記コンクリート構造体は鉄筋を含み、
     前記ガス注入孔が延伸する方向における前記保護チューブの長さは、前記コンクリート構造体の外表面から前記鉄筋までの最短距離および前記鉄筋の直径の和よりも大きい、請求項1に記載の方法。
    Further including covering a part of the side wall of the gas injection hole with a protective tube, the part reaches the one end of the gas injection hole and
    The concrete structure contains reinforcing bars and contains
    The method according to claim 1, wherein the length of the protective tube in the direction in which the gas injection hole extends is larger than the sum of the shortest distance from the outer surface of the concrete structure to the reinforcing bar and the diameter of the reinforcing bar.
  10.  前記ガスの導入後、前記ガス注入孔にコンクリートを打設することをさらに含む、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, further comprising placing concrete in the gas injection hole after the introduction of the gas.
  11.  前記ガス注入孔は、ドリルを用いて形成される、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the gas injection hole is formed by using a drill.
  12.  前記コンクリート構造体の形成は、
      コア材が配置された型枠に、前記コア材の少なくとも一部を埋め込むように、レディーミクストコンクリートを流し込むこと、および
      前記レディーミクストコンクリートを硬化させることによって行われ、
     前記ガス注入孔の形成は、前記コア材を取り除くことによって行われる、請求項1に記載の方法。
    The formation of the concrete structure is
    It is performed by pouring ready-mixed concrete so as to embed at least a part of the core material in the formwork in which the core material is arranged, and by hardening the ready-mixed concrete.
    The method according to claim 1, wherein the formation of the gas injection hole is performed by removing the core material.
  13.  第1のコンクリート、および
     前記第1のコンクリートと組成が異なり、前記第1のコンクリートに囲まれ、前記第1のコンクリートの内部に向かう第1の方向に延伸する第2のコンクリートを含み、
     前記第1のコンクリートは、前記第2のコンクリートに接する第1のゾーン、および前記第1のゾーンを囲む第2のゾーンを含み、
     前記第1のゾーンの炭酸カルシウムの濃度は、前記第1の方向に垂直な第2の方向において、前記第1のコンクリートと前記第2のコンクリートの界面からの距離が増大するにつれて連続的に減少し、
     前記第2のゾーンの炭酸カルシウムの濃度は、前記第2の方向において一定である、コンクリート構造体。
    A second concrete, which is different in composition from the first concrete and the first concrete, is surrounded by the first concrete and extends in a first direction toward the inside of the first concrete, and includes a second concrete.
    The first concrete includes a first zone in contact with the second concrete and a second zone surrounding the first zone.
    The concentration of calcium carbonate in the first zone decreases continuously as the distance from the interface between the first concrete and the second concrete increases in the second direction perpendicular to the first direction. death,
    A concrete structure in which the concentration of calcium carbonate in the second zone is constant in the second direction.
  14.  前記第2のゾーンは鉄筋を含む、請求項13に記載のコンクリート構造体。 The concrete structure according to claim 13, wherein the second zone includes reinforcing bars.
  15.  前記第1のコンクリートの前記第2の方向に平行な断面の面積は、0.785mm2以上177cm2以下である、請求項13に記載のコンクリート構造体。 The concrete structure according to claim 13, wherein the area of the cross section of the first concrete parallel to the second direction is 0.785 mm 2 or more and 177 cm 2 or less.
  16.  前記第1のコンクリートと接し、前記第2のコンクリートの表面の少なくとも一部を覆う保護チューブをさらに含む、請求項13に記載のコンクリート構造体。 The concrete structure according to claim 13, further comprising a protective tube that is in contact with the first concrete and covers at least a part of the surface of the second concrete.
  17.  第1の方向に延伸する有底孔または貫通孔を有するコンクリートを含み、
     前記コンクリートは、前記有底孔または前記貫通孔の側壁を構成する第1のゾーン、および前記第1のゾーンを囲む第2のゾーンを含み、
     前記第1のゾーンの炭酸カルシウムの濃度は、前記第1の方向に垂直な第2の方向において、前記側壁からの距離が増大するにつれて連続的に減少し、
     前記第2のゾーンの炭酸カルシウムの濃度は、前記第2の方向において一定である、コンクリート構造体。
    Includes concrete with bottomed or through holes extending in the first direction,
    The concrete includes a first zone constituting the bottomed hole or the side wall of the through hole, and a second zone surrounding the first zone.
    The concentration of calcium carbonate in the first zone decreases continuously as the distance from the sidewall increases in the second direction perpendicular to the first direction.
    A concrete structure in which the concentration of calcium carbonate in the second zone is constant in the second direction.
  18.  前記第2のゾーンは鉄筋を含む、請求項17に記載のコンクリート構造体。 The concrete structure according to claim 17, wherein the second zone includes reinforcing bars.
  19.  前記有底孔または前記貫通孔の前記第2の方向に平行な断面の面積は、0.785mm2以上177cm2以下である、請求項17に記載のコンクリート構造体。 The concrete structure according to claim 17, wherein the area of the cross section of the bottom hole or the through hole parallel to the second direction is 0.785 mm 2 or more and 177 cm 2 or less.
  20.  前記側壁のうち、前記コンクリートの外表面側の一部と接する保護チューブをさらに含む、請求項17に記載のコンクリート構造体。 The concrete structure according to claim 17, further including a protective tube in contact with a part of the side wall on the outer surface side of the concrete.
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