二酸化炭素固定化成型体、該成型体を形成するためのコンクリート組成物、及び、それを用いた二酸化炭素固定化成型体の製造方法
【課題】 コンクリートの圧縮強度や曲げ強度など本来の力学特性を損なうことなく、大気中の二酸化炭素を効果的に固定化しうる特性を有するコンクリート系の二酸化炭素固定化成型体、成型体の形成に有用なコンクリート組成物、及び、その製造方法を提供する。
【解決手段】 水、セメント、混和材料、骨材を含有するコンクリート組成物を硬化して得られ、表層部に空隙を有し、該表層部において、大気中の二酸化炭素を固定化することを特徴とする二酸化炭素固定化成型体である。ここで、表層部に存在する空隙は、直径１０μｍ〜２００μｍの空隙もしくは同径の断面を有する空洞孔であり、且つ、表層部に０．０５容積％〜１０容積％設けられていることが好ましい。
【解決手段】 水、セメント、混和材料、骨材を含有するコンクリート組成物を硬化して得られ、表層部に空隙を有し、該表層部において、大気中の二酸化炭素を固定化することを特徴とする二酸化炭素固定化成型体である。ここで、表層部に存在する空隙は、直径１０μｍ〜２００μｍの空隙もしくは同径の断面を有する空洞孔であり、且つ、表層部に０．０５容積％〜１０容積％設けられていることが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント系材料の反応を利用して大気中の二酸化炭素を効率よく固定する二酸化炭素固定化成型体、その形成に有用なコンクリート組成物及び該成型体の製造方法に関するものであり、該成型体は土木建築構造物等に有用である。
【背景技術】
【０００２】
我国のＣＯ2 排出量は年間約１２億５０００万トンに達し、世界の約５．１％を占めるに至っている。１９９７年の京都議定書における我国のＣＯ2排出量削減の目標値は１９９０年比６％削減であるが、現行の対策では、７％の増加となることが予想され、内閣に設置された地球温暖化対策推進本部を中心に関係各分野での早急な有効方策の実施が求められている。
一方、ＣＯ2 抑制対策の柱の一つに「革新的技術開発の強化」が揚げられており、省エネ、太陽光発電などの技術と並んで、いったん排出されたＣＯ2を貯蔵・固定化する技術の開発が揚げられている。具体的な研究課題として、プランクトンなどの海洋生物や、樹木などの利用技術、電気化学的手法、地中隔離などの技術が提案されているが、ＣＯ2をいかに効率よく、低コストで固定するかが将来的な課題として研究途上である。
【０００３】
土木建築構造物に使用されるセメントコンクリートは、硬化後、主要な化学成分である、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ＣＯ2と反応し、炭酸カルシウムを生じる過程で徐々にアルカリ性を失う、いわゆる炭酸化・中性化現象を生じる性質がある。炭酸化・中性化現象は、コンクリート中の鉄筋の発錆につながるため、従来は炭酸化を抑制する技術が多く研究されてきた。本発明は、逆にこの反応を利用することにより、セメントコンクリート成型体にＣＯ2を積極的に固定する技術を提案するものである。
【０００４】
一般のコンクリートの炭酸化反応は、硬化したセメント水和物に含まれる水酸化カルシウムが大気中よりコンクリートに浸透した二酸化炭素と反応し炭酸カルシウムを生じる以下の反応式で表すことができる。
Ｃａ（ＯＨ）2 ＋ ＣＯ2 → ＣａＣＯ3 ＋ Ｈ2Ｏ
上式の反応により、大気中の二酸化炭素が炭酸カルシウムとしてコンクリート中に固定され、大気中の二酸化炭素がコンクリート成型体への固定化により減少することになる。コンクリート中の炭酸カルシウムは安定な反応物として存在し、極めて分解しにくいため、二酸化炭素はそのままコンクリート中に固定される状態が続く。このような反応は、通常、大気中の二酸化炭素が徐々にコンクリート成型体中に浸透、拡散し、セメント水和物中に含まれる水酸化カルシウムと接触することにより生起、進行する。
【０００５】
従来、一般的に使用されるコンクリート成型体は、コンクリートの微細構造が緻密であり、気体の拡散係数が小さく、大気中の二酸化炭素の浸透速度は極めて緩慢であるため、上式で表される如き炭酸化の進行速度は極めて緩やかであり、大気中の二酸化炭素を固定化する特性は極めて弱いといえる。例えば、一般の土木建築物のコンクリートでは、表層から２０ｍｍ程度の深さまで炭酸化反応が進行するには約５０年程度の時間を要し、コンクリート中への二酸化炭素の固定量も限定されている。
一方、コンクリート成型体に透水性、通気性を与えたり、爆裂を防止するなどの目的で、種々の多孔質コンクリートが提案されている。
【０００６】
例えば、骨材とセメントとの配合量を調整し、骨材間に空隙を保持させて多孔質コンクリートを得る方法（例えば、特許文献１〜３参照。）や、軽量気泡コンクリートいわゆるＡＬＣコンクリートのように大量の空気をコンクリート中に連行する方法、空隙形成材料をコンクリート組成物に混入し、硬化後に空隙材料を収縮或いは分解させ空隙を形成する方法（例えば、特許文献４参照。）などが提案されている。しかしながら、これらの方法では、形成される空隙の体積が大きいため、コンクリートの圧縮強度や曲げ強度など力学特性が大きく損われる欠点があり、また、空隙面積が大きいために、二酸化炭素の吸着に有用なコンクリート表面積の増加が十分に得られず、二酸化炭素を効果的に固定化するには至っていなかった。
また、耐爆裂性のコンクリート組成物は、セメントや骨材に加えて熱分解性の有機繊維などを含有するものであるが（例えば、特許文献５参照。）、この組成物は高温に晒されて初めて空気や水蒸気を透過させるための微細な空隙を生じるものであり、通常時には二酸化炭素を浸透、吸着させる機能を有しないものである。
【特許文献１】特開平８−１０５０５２号公報
【特許文献２】特開平９−２０５８７５号公報
【特許文献３】特開平１１−２６８９６９号公報
【特許文献４】特開２００３−２７７１６４公報
【特許文献５】特開２０００−１４３３２２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記問題点を考慮してなされた本発明の目的は、コンクリートの圧縮強度や曲げ強度など本来の力学特性を損なうことなく、大気中の二酸化炭素を効果的に固定化しうる特性を有するコンクリート系の二酸化炭素固定化成型体を提供することにある。
本発明の別の目的は、このような二酸化炭素固定化成型体の形成に有用なコンクリート組成物、さらには、前記二酸化炭素固定化成型体を効率よく得るための製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、以上述べたセメントコンクリートに大気中の二酸化炭素を固定する際に、従来のセメントモルタル、コンクリートの炭酸化反応において、二酸化炭素のモルタル、コンクリート中への浸透速度が遅く、炭酸化反応の進行が極めて緩慢であるという欠点を是正するため、モルタル、コンクリート中へ大気中の二酸化炭素を大幅に浸透しやすくし、炭酸化反応を非常に促進する方法を見出し、本知見に基づいて本発明を成すに至った。
即ち、本発明の二酸化炭素固定化成型体は、水、セメント、混和材料、及び骨材を含有するコンクリート組成物を硬化して得られ、表層部に空隙を有し、該表層部において、大気中の二酸化炭素を固定化することを特徴とする。
ここで、前記成型体の表層部に存在する空隙は、大きさが直径１０μｍ〜２００μｍの空隙もしくは同径の断面を有する空洞孔であり、且つ、表層部に０．０５容積％〜１０容積％設けられていることが好ましい態様である。
また、このような成型体の空隙を有する表層部が、コンクリート成型体の全厚みに対し、表面からの深さ方向で０〜１００ｍｍ程度に存在することが、強度と二酸化炭素固定化能の両立といった観点から好ましい。
【０００９】
本発明の請求項４に係るコンクリート組成物は、前記本発明の二酸化炭素固定化成型体の形成に有用であり、水、セメント、混和材料、骨材、及び、アルカリ分解性樹脂微粒子もしくはアルカリ分解性樹脂からなる有機繊維を含有することを特徴とする。
二酸化炭素固定化成型体形成用コンクリート組成物の別の態様としては、前記アルカリ分解性樹脂に代えて、紫外線分解性樹脂を用いる態様が挙げられる。
このようなコンクリート組成物においては、水とセメント（結合材）の重量比が３０％以上７０％以下であることが好ましい。
【００１０】
本発明の請求項７に係る二酸化炭素固定化成型体の製造方法は、前記本発明の二酸化炭素固定化成型体形成用コンクリート組成物を混練し、成型、硬化した後、アルカリ或いは紫外線によりコンクリート組成物中に含まれる樹脂微粒子もしくは樹脂からなる有機繊維が分解して、二酸化炭素の固定化に有用な空隙を有する表層部が形成されることを特徴とする。
【００１１】
セメントモルタル、コンクリートの炭酸化は、セメントの水和反応によってセメント水和物中の細孔中に生じた水酸化カルシウムが大気中よりコンクリート中に浸透した二酸化炭素と反応して炭酸カルシウムとなる反応によって生じる。炭酸カルシウムは化学的に安定な化合物であり、通常の環境条件のコンクリート中では分解されにくいため、コンクリート中に浸透した二酸化炭素は炭酸カルシウムとしてコンクリート中に固定されることになる。
【００１２】
本発明によれば、モルタル、コンクリート中のセメント水和物の炭酸化反応を促進するため、より多くの二酸化炭素がモルタル、コンクリート中に浸透するよう、モルタル、コンクリートの表層部に多数の微細な空隙をが形成され、コンクリート表面から深部への透気性が向上するとともに、コンクリート内部で二酸化炭素と接触するための表面積が大幅に増大するため、空気中の二酸化炭を効果的に固定化することができるとともに、空隙自体が微細で、且つ、その存在が二酸化炭素と接触しやすい成型体の表層部に偏在するため、コンクリート成型体が本来有する圧縮強度などの力学的特性を維持しうるものである。
また、このような微細な空隙は、コンクリート組成物中にアルカリ分解性樹脂の微粒子もしくはアルカリ分解性樹脂からなる有機繊維を含有させるか、或いは、紫外線分解性樹脂微粒子或いは紫外線分解性樹脂からなる有機線を含有させることにより得ることができる。
【００１３】
本発明では、コンクリート中に前記の如き手段により微細な空隙を形成する方法により、コンクリート中のセメント量を大きく低下させることなく、またコンクリートの力学特性を損うことなく、二酸化炭素の浸透量を増加させることが可能となった。このような微細な空隙の大きさとしては、直径１０μｍ〜２００μｍの空隙もしくは同径の断面を有する空洞孔であって、表層部におけるコンクリート容積に対して０．０５％〜１０％設けることが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、コンクリートの圧縮強度や曲げ強度など本来の力学特性を損なうことなく、大気中の二酸化炭素を効果的に固定化しうる特性を有するコンクリート系の二酸化炭素固定化成型体を提供することができる。
また、本発明によれば、前記した二酸化炭素固定化成型体の形成に有用なコンクリート組成物、さらには、前記二酸化炭素固定化成型体を効率よく得るための製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の二酸化炭素固定化成型体は、水、セメント、混和材料、及び骨材を含有するコンクリート組成物を硬化して得られ、表層部に空隙を有し、該表層部において、大気中の二酸化炭素を固定化することを特徴とするものである。
以下、このような二酸化炭素固定化成型体を、その構成材料及び製造方法とともに、順次説明する。
【００１６】
本発明の成型体は、表層部に好ましくは、直径１０μｍ〜２００μｍの空隙もしくは同径の断面を有する空洞孔を、０．０５容積％〜１０容積％の範囲で設けることが好ましい。この空隙は、アルカリ分解性樹脂或いは紫外線分解性樹脂の微粒子や有機繊維をコンクリート組成物中に含有させ、コンクリート硬化後、アルカリ雰囲気下に晒す、自然光、或いは、人工的に紫外線を照射するなどの手段により、これらの樹脂を分解、減容させて空隙を形成する。空隙のサイズや密度（存在量）は、含有させる樹脂微粒子或いは樹脂からなる有機繊維のサイズ、添加量などにより容易に調整することができる。
本発明の効果は、表層部における空隙、空洞孔の存在により達成される。本発明でいう表層部とは、コンクリート成型体の断面において全厚みに対し表面からの深さ方向で０〜１００ｍｍ程度の範囲を指し、この領域に前記の如き空隙、空洞孔を有することで本発明の効果を達成しうる。空隙は、成型体のさらなる深部まで均一に存在していてもよいが、表層部以外の深部に存在する空隙は炭酸ガスの固定化には関与し難いため、これによる二酸化炭素の固定化向上効果は小さいものとなる。
【００１７】
これら空隙を形成する樹脂は、アルカリ雰囲気下、或いは、紫外線照射により分解して減容、或いは消滅する特性を有するものであれば、特に制限はないが、アルカリにより速やかに加水分解する脂肪族ポリエステルなどの生分解性樹脂、アルカリにより加水分解するポリエチレンテレフタレート等や、紫外線照射により分解するポリプロピレン樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂などが好ましく挙げられる。
なかでも、脂肪族ポリエステルは、コンクリート組成物に混入する前は、繊維強度が十分に高く、良好な取扱い性を有しているが、コンクリート組成物に混入させて、硬化させ、セメント系成型体を形成した場合、アルカリ雰囲気に曝されることで、繊維を構成する樹脂が加水分解して低分子化し、ガス化し、成型体中で良好な空隙を形成するという観点から説くに好ましい。
本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
このようなアルカリ雰囲気下において加水分解性を有する樹脂として、まず、脂肪族ポリエステル樹脂を例に挙げて説明する。
【００１８】
本発明において用いられる脂肪族ポリエステル樹脂は、単独重合樹脂、共重合樹脂のいずれであってもよいが、自己縮重合および／または開環重合によって得られる単独重合樹脂が好ましい。このような単独重合脂肪族ポリエステル樹脂は公知の種々の樹脂を用いることができるが、より具体的には、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリ３−ヒドロキシブチレートおよびポリカプロラクトンからなる群より選ばれる少なくとも１種が好ましい。
前記例示の単独重合脂肪族ポリエステル樹脂は、いずれも生分解性樹脂として知られているが、アルカリ雰囲気下で加水分解して容易に低分子量化するため、本発明に好適に用いられる。
【００１９】
また、本発明においては、ポリマー分子内に、前記各樹脂の構成単位を２種以上有する共重合脂肪族ポリエステル樹脂、あるいは前記各樹脂の構成単位とその他の構成単位を有する共重合脂肪族ポリエステル樹脂も用いることができる。
これらの樹脂の中で、経済性や、カーボンニュートラル、効果などの点から、特に発酵法による乳酸を原料とするポリ乳酸が好ましい。
本発明においては、樹脂微粒子、有機繊維の素材として、これらの脂肪族ポリエステル樹脂を、１種単独で用いてもよく、２種以上組み合わせて用いてもよい。
【００２０】
空隙を形成する場合、脂肪族ポリエステル樹脂は、乳化重合、造粒、紡糸など公知の方法により繊維状或いは、微粒子状に成形して用いる。有機繊維に成形する場合、その紡糸方法については特に制限はなく、従来、熱可塑性樹脂の紡糸において慣用されている公知の方法の中から、任意の方法を適宜選択して用いることができる。また、紡糸繊維を、必要に応じ公知の方法で延伸処理してもよい。繊維状に成形された樹脂は、コンクリート内部で、細長い連続的な空隙を形成するため、不定形や微粒子状の樹脂に比較して本発明の効果が向上するため好ましい。
また、前記の脂肪族ポリエステル樹脂には、成形性、紡糸性や、繊維にした場合のアルカリ加水分解性以外の物性を向上させるなどのために、本発明の目的が損なわれない範囲で、他の熱可塑性樹脂、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニールアルコール、ポリアセタール、芳香族ポリエステル、ポリスチレン、ポリアミドなどを併用してもよく、また、可塑剤等をの公知の添加剤を適宜添加することもできる。
このような素材からなる本発明のセメント系成型体用有機繊維は、アルカリ雰囲気下において加水分解性を有しており、したがって、セメント配合物に混入させて、セメント系成型体を形成した場合、アルカリ雰囲気に曝されることで、該繊維を構成する樹脂が加水分解する。
脂肪族ポリエステル樹脂をコンクリート組成物に配合する場合、効果の観点から、微粒子としては、平均粒径が１０〜５００μｍの範囲のものが好ましく、２０〜２００μｍのものがさらに好ましい。
【００２１】
有機繊維としては、形状が、直径５〜１００μｍ、長さ５０μｍ〜５００ｍｍのものが好ましく、より好ましくは直径１０〜５０μｍ、長さ１〜１５ｍｍであり、さらに好ましくは直径１５〜２５μｍ、長さ５〜１０ｍｍである。
なお、微粒子の粒径、有機繊維の形状は、電子顕微鏡或いは高倍率の光学顕微鏡による映像を用いて常法により測定することができる。
【００２２】
本発明の二酸化炭素固定化成型体は、前述のアルカリ分解性或いは紫外線分解性樹脂からなる微粒子或いは有機繊維と、水、セメント、混和材料、骨材を含有するコンクリート組成物を、硬化して得られる成型体である。前記コンクリート組成物中の樹脂微粒子或いは有機繊維の配合量としては、爆裂防止効果および構造体の強度などを考慮すると、組成物全量に、０．０２〜１．０体積％の範囲であることが好ましく、より好ましくは０．０５〜０．５体積％、さらに好ましくは０．１〜０．３体積％である。
前記セメント成型体としては、水、セメント、混和材料、骨材、化学混和剤よりなるコンクリート組成物であり、形成されるセメント系成型体の用途に応じて各種材料の、重量比を適宜調整することができる。
【００２３】
本発明のコンクリート組成物に用いられるセメントとしては特に制限はなく、形成されるセメント系成型体の用途に応じて、各種セメント類の中から、適宜選択することができる。セメントとして、普通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、高炉セメント、フライアッシュセメント、などが使用できる。
前記混和材料としては特に制限はなく形成されるセメント系成型体の用途に応じて、各種セメント、コンクリート用混和材料から適宜種類、使用量を選択できる。混和材料としては、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、シリカフュームなどが一般的に使用できる。
また、骨材の種類や量は特に制限はなく、形成される成型体の用途に応じて、骨材の種類及び配合割合を適宜選択することができる。
【００２４】
本発明のセメント系成型体には、通常セメント系成型体に配合されている各種添加剤、例えば減水剤、空気連行剤、消泡剤などを、適宜配合することができる。
前記セメント成型体の水とセメントの重量比は、形成されるセメント系成型体の用途に応じて適宜選択することができるが、大気中の二酸化炭素との炭酸化反応を促進するためには、水と結合材の重量比は３０％以上７０％以下が好ましく、より好ましくは４０％以上６５％以下である。
【００２５】
本発明の二酸化炭素固定化成型体は、前記した空隙形成用の分解性樹脂からなる微粒子或いは有機繊維を含有する二酸化炭素固定化成型体形成用コンクリート組成物を混練し、成型、硬化した後、アルカリ或いは紫外線によりコンクリート組成物中に含まれる樹脂微粒子もしくは樹脂からなる有機繊維を分解させ、二酸化炭素の固定化に有用な空隙を有する表層部を形成することにより製造することができる。
アルカリ雰囲気下に暴露した場合には、アルカリに接触した表面領域から徐々に空隙が形成され、紫外線照射した場合には、紫外線の照射領域において成型体の表面から樹脂が分解し、空隙が形成される。アルカリ雰囲気への接触条件や紫外線照射条件を制御することにより、コンクリート成型体の表層部のみに空隙を形成することができる。また、空隙形成用の分解性樹脂を含まないコンクリート組成物による成型体の表面に空隙形成用の分解性樹脂を含んだコンクリートを打設、硬化して空隙を形成させることにより、表層部のみに空隙を有する成型体を形成することもできる。
このように、空隙は少なくとも二酸化炭素の固定化に関与する表層部に形成されていればよいが、コンクリートのさらなる深部まで均一に形成されていてもかまわない。しかしながら、前述のように、深部に存在する空隙は二酸化炭素の固定化の観点からは有用ではない。
【００２６】
このような空隙を有する表層部において空隙の開口部から徐々に二酸化炭素が浸透し、コンクリート組成物中においてセメントの水和反応の反応生成物である水酸化カルシウムと反応して炭酸カルシウムを形成し、二酸化炭素の固定化がなされる。
【００２７】
表層部に形成された空隙のサイズや形状は、成型体断面を電子顕微鏡で観察することにより、検知できる。また、空隙率は水銀圧入式ポロシメータなどにより測定することができる。
本発明のコンクリート組成物は、従来のセメントコンクリート組成物に比較して大気中の二酸化炭素による炭酸化反応が早く進行し、セメント成型体中に炭酸カルシウムとして固定される量が増大する効果を持つとともに、力学特性は従来と同程度の成型体を得ることができる。
【実施例】
【００２８】
以下、本発明を、実施例を挙げてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの記載に制限されるものではない。。
（実験例：コンクリート組成物の配合）
普通ポルトランドセメントと水、砂（骨材）を含有するセメント組成物１００質量部中に、下記表１に示す量の分解性樹脂からなる有機繊維を配合して、水／セメント組成物比（Ｗ／Ｃ 比）が５０％、セメント組成物と砂の比率が１／３のモルタルを調製してコンクリート組成物を調製した。
また、比較のために、アルカリ分解性有機繊維に代えて、一般の建材に補強材として使用される分解性を有しない有機繊維を配合し、同一混入量にてコンクリート組成物を調製して比較例とした。
【００２９】
［使用材料］
セメント：普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）比重３．１５
水：水道水
砂：木更津産山砂、表乾密度２．６５ｇ／ｃｍ3、吸水率０．４６％、実積率６０．４％、粗粒率６．７０
ＡＥ減水剤：チューポールＥＸ２０（竹本油脂社製）
消泡剤：ＡＦＫ−２（竹本油脂社製）
【００３０】
有機繊維：
実施例１〜４：ポリ乳酸樹脂を溶融紡糸した繊維（表中にＰＬＡ繊維と記載、以下同様）、繊維径２０μｍ、長さ５．０ｍｍ
実施例５〜８：ポリ乳酸樹脂を溶融紡糸した繊維、繊維径５０μｍ、長さ５、０ｍｍ
実施例９：ポリ乳酸樹脂を溶融紡糸した繊維、繊維径２０μｍ、長さ１０．０ｍｍ
実施例１０：ポリ乳酸樹脂を溶融紡糸した繊維、繊維径５０μｍ、長さ１０．０ｍｍ
実施例１１、１２：ポリ乳酸樹脂を粉末状に加工した微粉末、平均粒径２０μｍ、５０μｍ
［コンクリート組成物の配合］
表１にコンクリート組成物の配合を示す。表中で使用した各材料の詳細は上記の通りである。なお、下記表１中、Ｗ／Ｃは、水／結合材比を、Ｓ／Ｃは砂／セメント比を表す。
【００３１】
【表１】
【００３２】
［セメント成型体の製造方法］
前記表１に記載のコンクリート組成物について、水、セメント、砂および有機繊維または樹脂微粒子を所定量ミキサ（ホバート社製 ＳＫ−３０Ｓミキサ、容量３０Ｌ）に投入し、３分間練り混ぜた。この際、練りあがったモルタルの空気量が一定の値（５．０容量％）と成るよう、ＡＥ減水剤および消泡剤を適量添加し調整した。練り混ぜ後、型枠内に成型し、硬化後して、二酸化炭素固定化成型体を得た。これらの成型体について、以下に示す各試験行った。これらの結果を下記表２に示す。
【００３３】
［成型体の評価方法］
１．圧縮強度
ＪＩＳ Ｒ ５２０１に準じて圧縮強度を測定した。
２．中性化深さ
材齢２８日まで２０℃水中養生を施した後、２０℃・相対湿度６０％・炭酸ガス濃度５％の環境で４週間静置して促進中性化を行った。促進中性化後、モルタル断面にフェノールフタレイン１％アルコール溶液を塗布して中性化深さを確認した。中性化深さが深いほど多くの二酸化炭素が固定化されたことになり好ましい。
３．炭酸化量
中性化深さ試験と同様に材齢２８日まで２０℃水中養生を施した後、２０℃・相対湿度６０％・炭酸ガス濃度５％の環境で４週間静置して促進中性化を行った。促進中性化後、試験体をボールミルで粉砕し、♯２００ふるいを通過するものをスクリーニングし、示差熱重量分析計（リガク社製ＴＡＳ−２００）を用いて粉末試料中の炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）濃度を測定した。濃度が高いほど、多くの二酸化炭素が固定化されたことになり、好ましい。
【００３４】
【表２】
【００３５】
表２より、本発明の成型体は比較例に対して、炭酸化反応によって生じるＣａＣＯ3濃度が概ね２〜６倍程度と大きく、セメント成型体の炭酸化反応が促進され、多くの二酸化炭素が固定化されたことがわかる。また、圧縮強度は比較例１に対して９０〜１００％の値となっており、空隙を有する表層部を有していても、繊維未添加の比較例１とほぼ同等の強度が得られていることがわかる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント系材料の反応を利用して大気中の二酸化炭素を効率よく固定する二酸化炭素固定化成型体、その形成に有用なコンクリート組成物及び該成型体の製造方法に関するものであり、該成型体は土木建築構造物等に有用である。
【背景技術】
【０００２】
我国のＣＯ2 排出量は年間約１２億５０００万トンに達し、世界の約５．１％を占めるに至っている。１９９７年の京都議定書における我国のＣＯ2排出量削減の目標値は１９９０年比６％削減であるが、現行の対策では、７％の増加となることが予想され、内閣に設置された地球温暖化対策推進本部を中心に関係各分野での早急な有効方策の実施が求められている。
一方、ＣＯ2 抑制対策の柱の一つに「革新的技術開発の強化」が揚げられており、省エネ、太陽光発電などの技術と並んで、いったん排出されたＣＯ2を貯蔵・固定化する技術の開発が揚げられている。具体的な研究課題として、プランクトンなどの海洋生物や、樹木などの利用技術、電気化学的手法、地中隔離などの技術が提案されているが、ＣＯ2をいかに効率よく、低コストで固定するかが将来的な課題として研究途上である。
【０００３】
土木建築構造物に使用されるセメントコンクリートは、硬化後、主要な化学成分である、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ＣＯ2と反応し、炭酸カルシウムを生じる過程で徐々にアルカリ性を失う、いわゆる炭酸化・中性化現象を生じる性質がある。炭酸化・中性化現象は、コンクリート中の鉄筋の発錆につながるため、従来は炭酸化を抑制する技術が多く研究されてきた。本発明は、逆にこの反応を利用することにより、セメントコンクリート成型体にＣＯ2を積極的に固定する技術を提案するものである。
【０００４】
一般のコンクリートの炭酸化反応は、硬化したセメント水和物に含まれる水酸化カルシウムが大気中よりコンクリートに浸透した二酸化炭素と反応し炭酸カルシウムを生じる以下の反応式で表すことができる。
Ｃａ（ＯＨ）2 ＋ ＣＯ2 → ＣａＣＯ3 ＋ Ｈ2Ｏ
上式の反応により、大気中の二酸化炭素が炭酸カルシウムとしてコンクリート中に固定され、大気中の二酸化炭素がコンクリート成型体への固定化により減少することになる。コンクリート中の炭酸カルシウムは安定な反応物として存在し、極めて分解しにくいため、二酸化炭素はそのままコンクリート中に固定される状態が続く。このような反応は、通常、大気中の二酸化炭素が徐々にコンクリート成型体中に浸透、拡散し、セメント水和物中に含まれる水酸化カルシウムと接触することにより生起、進行する。
【０００５】
従来、一般的に使用されるコンクリート成型体は、コンクリートの微細構造が緻密であり、気体の拡散係数が小さく、大気中の二酸化炭素の浸透速度は極めて緩慢であるため、上式で表される如き炭酸化の進行速度は極めて緩やかであり、大気中の二酸化炭素を固定化する特性は極めて弱いといえる。例えば、一般の土木建築物のコンクリートでは、表層から２０ｍｍ程度の深さまで炭酸化反応が進行するには約５０年程度の時間を要し、コンクリート中への二酸化炭素の固定量も限定されている。
一方、コンクリート成型体に透水性、通気性を与えたり、爆裂を防止するなどの目的で、種々の多孔質コンクリートが提案されている。
【０００６】
例えば、骨材とセメントとの配合量を調整し、骨材間に空隙を保持させて多孔質コンクリートを得る方法（例えば、特許文献１〜３参照。）や、軽量気泡コンクリートいわゆるＡＬＣコンクリートのように大量の空気をコンクリート中に連行する方法、空隙形成材料をコンクリート組成物に混入し、硬化後に空隙材料を収縮或いは分解させ空隙を形成する方法（例えば、特許文献４参照。）などが提案されている。しかしながら、これらの方法では、形成される空隙の体積が大きいため、コンクリートの圧縮強度や曲げ強度など力学特性が大きく損われる欠点があり、また、空隙面積が大きいために、二酸化炭素の吸着に有用なコンクリート表面積の増加が十分に得られず、二酸化炭素を効果的に固定化するには至っていなかった。
また、耐爆裂性のコンクリート組成物は、セメントや骨材に加えて熱分解性の有機繊維などを含有するものであるが（例えば、特許文献５参照。）、この組成物は高温に晒されて初めて空気や水蒸気を透過させるための微細な空隙を生じるものであり、通常時には二酸化炭素を浸透、吸着させる機能を有しないものである。
【特許文献１】特開平８−１０５０５２号公報
【特許文献２】特開平９−２０５８７５号公報
【特許文献３】特開平１１−２６８９６９号公報
【特許文献４】特開２００３−２７７１６４公報
【特許文献５】特開２０００−１４３３２２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記問題点を考慮してなされた本発明の目的は、コンクリートの圧縮強度や曲げ強度など本来の力学特性を損なうことなく、大気中の二酸化炭素を効果的に固定化しうる特性を有するコンクリート系の二酸化炭素固定化成型体を提供することにある。
本発明の別の目的は、このような二酸化炭素固定化成型体の形成に有用なコンクリート組成物、さらには、前記二酸化炭素固定化成型体を効率よく得るための製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、以上述べたセメントコンクリートに大気中の二酸化炭素を固定する際に、従来のセメントモルタル、コンクリートの炭酸化反応において、二酸化炭素のモルタル、コンクリート中への浸透速度が遅く、炭酸化反応の進行が極めて緩慢であるという欠点を是正するため、モルタル、コンクリート中へ大気中の二酸化炭素を大幅に浸透しやすくし、炭酸化反応を非常に促進する方法を見出し、本知見に基づいて本発明を成すに至った。
即ち、本発明の二酸化炭素固定化成型体は、水、セメント、混和材料、及び骨材を含有するコンクリート組成物を硬化して得られ、表層部に空隙を有し、該表層部において、大気中の二酸化炭素を固定化することを特徴とする。
ここで、前記成型体の表層部に存在する空隙は、大きさが直径１０μｍ〜２００μｍの空隙もしくは同径の断面を有する空洞孔であり、且つ、表層部に０．０５容積％〜１０容積％設けられていることが好ましい態様である。
また、このような成型体の空隙を有する表層部が、コンクリート成型体の全厚みに対し、表面からの深さ方向で０〜１００ｍｍ程度に存在することが、強度と二酸化炭素固定化能の両立といった観点から好ましい。
【０００９】
本発明の請求項４に係るコンクリート組成物は、前記本発明の二酸化炭素固定化成型体の形成に有用であり、水、セメント、混和材料、骨材、及び、アルカリ分解性樹脂微粒子もしくはアルカリ分解性樹脂からなる有機繊維を含有することを特徴とする。
二酸化炭素固定化成型体形成用コンクリート組成物の別の態様としては、前記アルカリ分解性樹脂に代えて、紫外線分解性樹脂を用いる態様が挙げられる。
このようなコンクリート組成物においては、水とセメント（結合材）の重量比が３０％以上７０％以下であることが好ましい。
【００１０】
本発明の請求項７に係る二酸化炭素固定化成型体の製造方法は、前記本発明の二酸化炭素固定化成型体形成用コンクリート組成物を混練し、成型、硬化した後、アルカリ或いは紫外線によりコンクリート組成物中に含まれる樹脂微粒子もしくは樹脂からなる有機繊維が分解して、二酸化炭素の固定化に有用な空隙を有する表層部が形成されることを特徴とする。
【００１１】
セメントモルタル、コンクリートの炭酸化は、セメントの水和反応によってセメント水和物中の細孔中に生じた水酸化カルシウムが大気中よりコンクリート中に浸透した二酸化炭素と反応して炭酸カルシウムとなる反応によって生じる。炭酸カルシウムは化学的に安定な化合物であり、通常の環境条件のコンクリート中では分解されにくいため、コンクリート中に浸透した二酸化炭素は炭酸カルシウムとしてコンクリート中に固定されることになる。
【００１２】
本発明によれば、モルタル、コンクリート中のセメント水和物の炭酸化反応を促進するため、より多くの二酸化炭素がモルタル、コンクリート中に浸透するよう、モルタル、コンクリートの表層部に多数の微細な空隙をが形成され、コンクリート表面から深部への透気性が向上するとともに、コンクリート内部で二酸化炭素と接触するための表面積が大幅に増大するため、空気中の二酸化炭を効果的に固定化することができるとともに、空隙自体が微細で、且つ、その存在が二酸化炭素と接触しやすい成型体の表層部に偏在するため、コンクリート成型体が本来有する圧縮強度などの力学的特性を維持しうるものである。
また、このような微細な空隙は、コンクリート組成物中にアルカリ分解性樹脂の微粒子もしくはアルカリ分解性樹脂からなる有機繊維を含有させるか、或いは、紫外線分解性樹脂微粒子或いは紫外線分解性樹脂からなる有機線を含有させることにより得ることができる。
【００１３】
本発明では、コンクリート中に前記の如き手段により微細な空隙を形成する方法により、コンクリート中のセメント量を大きく低下させることなく、またコンクリートの力学特性を損うことなく、二酸化炭素の浸透量を増加させることが可能となった。このような微細な空隙の大きさとしては、直径１０μｍ〜２００μｍの空隙もしくは同径の断面を有する空洞孔であって、表層部におけるコンクリート容積に対して０．０５％〜１０％設けることが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、コンクリートの圧縮強度や曲げ強度など本来の力学特性を損なうことなく、大気中の二酸化炭素を効果的に固定化しうる特性を有するコンクリート系の二酸化炭素固定化成型体を提供することができる。
また、本発明によれば、前記した二酸化炭素固定化成型体の形成に有用なコンクリート組成物、さらには、前記二酸化炭素固定化成型体を効率よく得るための製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の二酸化炭素固定化成型体は、水、セメント、混和材料、及び骨材を含有するコンクリート組成物を硬化して得られ、表層部に空隙を有し、該表層部において、大気中の二酸化炭素を固定化することを特徴とするものである。
以下、このような二酸化炭素固定化成型体を、その構成材料及び製造方法とともに、順次説明する。
【００１６】
本発明の成型体は、表層部に好ましくは、直径１０μｍ〜２００μｍの空隙もしくは同径の断面を有する空洞孔を、０．０５容積％〜１０容積％の範囲で設けることが好ましい。この空隙は、アルカリ分解性樹脂或いは紫外線分解性樹脂の微粒子や有機繊維をコンクリート組成物中に含有させ、コンクリート硬化後、アルカリ雰囲気下に晒す、自然光、或いは、人工的に紫外線を照射するなどの手段により、これらの樹脂を分解、減容させて空隙を形成する。空隙のサイズや密度（存在量）は、含有させる樹脂微粒子或いは樹脂からなる有機繊維のサイズ、添加量などにより容易に調整することができる。
本発明の効果は、表層部における空隙、空洞孔の存在により達成される。本発明でいう表層部とは、コンクリート成型体の断面において全厚みに対し表面からの深さ方向で０〜１００ｍｍ程度の範囲を指し、この領域に前記の如き空隙、空洞孔を有することで本発明の効果を達成しうる。空隙は、成型体のさらなる深部まで均一に存在していてもよいが、表層部以外の深部に存在する空隙は炭酸ガスの固定化には関与し難いため、これによる二酸化炭素の固定化向上効果は小さいものとなる。
【００１７】
これら空隙を形成する樹脂は、アルカリ雰囲気下、或いは、紫外線照射により分解して減容、或いは消滅する特性を有するものであれば、特に制限はないが、アルカリにより速やかに加水分解する脂肪族ポリエステルなどの生分解性樹脂、アルカリにより加水分解するポリエチレンテレフタレート等や、紫外線照射により分解するポリプロピレン樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂などが好ましく挙げられる。
なかでも、脂肪族ポリエステルは、コンクリート組成物に混入する前は、繊維強度が十分に高く、良好な取扱い性を有しているが、コンクリート組成物に混入させて、硬化させ、セメント系成型体を形成した場合、アルカリ雰囲気に曝されることで、繊維を構成する樹脂が加水分解して低分子化し、ガス化し、成型体中で良好な空隙を形成するという観点から説くに好ましい。
本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
このようなアルカリ雰囲気下において加水分解性を有する樹脂として、まず、脂肪族ポリエステル樹脂を例に挙げて説明する。
【００１８】
本発明において用いられる脂肪族ポリエステル樹脂は、単独重合樹脂、共重合樹脂のいずれであってもよいが、自己縮重合および／または開環重合によって得られる単独重合樹脂が好ましい。このような単独重合脂肪族ポリエステル樹脂は公知の種々の樹脂を用いることができるが、より具体的には、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリ３−ヒドロキシブチレートおよびポリカプロラクトンからなる群より選ばれる少なくとも１種が好ましい。
前記例示の単独重合脂肪族ポリエステル樹脂は、いずれも生分解性樹脂として知られているが、アルカリ雰囲気下で加水分解して容易に低分子量化するため、本発明に好適に用いられる。
【００１９】
また、本発明においては、ポリマー分子内に、前記各樹脂の構成単位を２種以上有する共重合脂肪族ポリエステル樹脂、あるいは前記各樹脂の構成単位とその他の構成単位を有する共重合脂肪族ポリエステル樹脂も用いることができる。
これらの樹脂の中で、経済性や、カーボンニュートラル、効果などの点から、特に発酵法による乳酸を原料とするポリ乳酸が好ましい。
本発明においては、樹脂微粒子、有機繊維の素材として、これらの脂肪族ポリエステル樹脂を、１種単独で用いてもよく、２種以上組み合わせて用いてもよい。
【００２０】
空隙を形成する場合、脂肪族ポリエステル樹脂は、乳化重合、造粒、紡糸など公知の方法により繊維状或いは、微粒子状に成形して用いる。有機繊維に成形する場合、その紡糸方法については特に制限はなく、従来、熱可塑性樹脂の紡糸において慣用されている公知の方法の中から、任意の方法を適宜選択して用いることができる。また、紡糸繊維を、必要に応じ公知の方法で延伸処理してもよい。繊維状に成形された樹脂は、コンクリート内部で、細長い連続的な空隙を形成するため、不定形や微粒子状の樹脂に比較して本発明の効果が向上するため好ましい。
また、前記の脂肪族ポリエステル樹脂には、成形性、紡糸性や、繊維にした場合のアルカリ加水分解性以外の物性を向上させるなどのために、本発明の目的が損なわれない範囲で、他の熱可塑性樹脂、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニールアルコール、ポリアセタール、芳香族ポリエステル、ポリスチレン、ポリアミドなどを併用してもよく、また、可塑剤等をの公知の添加剤を適宜添加することもできる。
このような素材からなる本発明のセメント系成型体用有機繊維は、アルカリ雰囲気下において加水分解性を有しており、したがって、セメント配合物に混入させて、セメント系成型体を形成した場合、アルカリ雰囲気に曝されることで、該繊維を構成する樹脂が加水分解する。
脂肪族ポリエステル樹脂をコンクリート組成物に配合する場合、効果の観点から、微粒子としては、平均粒径が１０〜５００μｍの範囲のものが好ましく、２０〜２００μｍのものがさらに好ましい。
【００２１】
有機繊維としては、形状が、直径５〜１００μｍ、長さ５０μｍ〜５００ｍｍのものが好ましく、より好ましくは直径１０〜５０μｍ、長さ１〜１５ｍｍであり、さらに好ましくは直径１５〜２５μｍ、長さ５〜１０ｍｍである。
なお、微粒子の粒径、有機繊維の形状は、電子顕微鏡或いは高倍率の光学顕微鏡による映像を用いて常法により測定することができる。
【００２２】
本発明の二酸化炭素固定化成型体は、前述のアルカリ分解性或いは紫外線分解性樹脂からなる微粒子或いは有機繊維と、水、セメント、混和材料、骨材を含有するコンクリート組成物を、硬化して得られる成型体である。前記コンクリート組成物中の樹脂微粒子或いは有機繊維の配合量としては、爆裂防止効果および構造体の強度などを考慮すると、組成物全量に、０．０２〜１．０体積％の範囲であることが好ましく、より好ましくは０．０５〜０．５体積％、さらに好ましくは０．１〜０．３体積％である。
前記セメント成型体としては、水、セメント、混和材料、骨材、化学混和剤よりなるコンクリート組成物であり、形成されるセメント系成型体の用途に応じて各種材料の、重量比を適宜調整することができる。
【００２３】
本発明のコンクリート組成物に用いられるセメントとしては特に制限はなく、形成されるセメント系成型体の用途に応じて、各種セメント類の中から、適宜選択することができる。セメントとして、普通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、高炉セメント、フライアッシュセメント、などが使用できる。
前記混和材料としては特に制限はなく形成されるセメント系成型体の用途に応じて、各種セメント、コンクリート用混和材料から適宜種類、使用量を選択できる。混和材料としては、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、シリカフュームなどが一般的に使用できる。
また、骨材の種類や量は特に制限はなく、形成される成型体の用途に応じて、骨材の種類及び配合割合を適宜選択することができる。
【００２４】
本発明のセメント系成型体には、通常セメント系成型体に配合されている各種添加剤、例えば減水剤、空気連行剤、消泡剤などを、適宜配合することができる。
前記セメント成型体の水とセメントの重量比は、形成されるセメント系成型体の用途に応じて適宜選択することができるが、大気中の二酸化炭素との炭酸化反応を促進するためには、水と結合材の重量比は３０％以上７０％以下が好ましく、より好ましくは４０％以上６５％以下である。
【００２５】
本発明の二酸化炭素固定化成型体は、前記した空隙形成用の分解性樹脂からなる微粒子或いは有機繊維を含有する二酸化炭素固定化成型体形成用コンクリート組成物を混練し、成型、硬化した後、アルカリ或いは紫外線によりコンクリート組成物中に含まれる樹脂微粒子もしくは樹脂からなる有機繊維を分解させ、二酸化炭素の固定化に有用な空隙を有する表層部を形成することにより製造することができる。
アルカリ雰囲気下に暴露した場合には、アルカリに接触した表面領域から徐々に空隙が形成され、紫外線照射した場合には、紫外線の照射領域において成型体の表面から樹脂が分解し、空隙が形成される。アルカリ雰囲気への接触条件や紫外線照射条件を制御することにより、コンクリート成型体の表層部のみに空隙を形成することができる。また、空隙形成用の分解性樹脂を含まないコンクリート組成物による成型体の表面に空隙形成用の分解性樹脂を含んだコンクリートを打設、硬化して空隙を形成させることにより、表層部のみに空隙を有する成型体を形成することもできる。
このように、空隙は少なくとも二酸化炭素の固定化に関与する表層部に形成されていればよいが、コンクリートのさらなる深部まで均一に形成されていてもかまわない。しかしながら、前述のように、深部に存在する空隙は二酸化炭素の固定化の観点からは有用ではない。
【００２６】
このような空隙を有する表層部において空隙の開口部から徐々に二酸化炭素が浸透し、コンクリート組成物中においてセメントの水和反応の反応生成物である水酸化カルシウムと反応して炭酸カルシウムを形成し、二酸化炭素の固定化がなされる。
【００２７】
表層部に形成された空隙のサイズや形状は、成型体断面を電子顕微鏡で観察することにより、検知できる。また、空隙率は水銀圧入式ポロシメータなどにより測定することができる。
本発明のコンクリート組成物は、従来のセメントコンクリート組成物に比較して大気中の二酸化炭素による炭酸化反応が早く進行し、セメント成型体中に炭酸カルシウムとして固定される量が増大する効果を持つとともに、力学特性は従来と同程度の成型体を得ることができる。
【実施例】
【００２８】
以下、本発明を、実施例を挙げてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの記載に制限されるものではない。。
（実験例：コンクリート組成物の配合）
普通ポルトランドセメントと水、砂（骨材）を含有するセメント組成物１００質量部中に、下記表１に示す量の分解性樹脂からなる有機繊維を配合して、水／セメント組成物比（Ｗ／Ｃ 比）が５０％、セメント組成物と砂の比率が１／３のモルタルを調製してコンクリート組成物を調製した。
また、比較のために、アルカリ分解性有機繊維に代えて、一般の建材に補強材として使用される分解性を有しない有機繊維を配合し、同一混入量にてコンクリート組成物を調製して比較例とした。
【００２９】
［使用材料］
セメント：普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）比重３．１５
水：水道水
砂：木更津産山砂、表乾密度２．６５ｇ／ｃｍ3、吸水率０．４６％、実積率６０．４％、粗粒率６．７０
ＡＥ減水剤：チューポールＥＸ２０（竹本油脂社製）
消泡剤：ＡＦＫ−２（竹本油脂社製）
【００３０】
有機繊維：
実施例１〜４：ポリ乳酸樹脂を溶融紡糸した繊維（表中にＰＬＡ繊維と記載、以下同様）、繊維径２０μｍ、長さ５．０ｍｍ
実施例５〜８：ポリ乳酸樹脂を溶融紡糸した繊維、繊維径５０μｍ、長さ５、０ｍｍ
実施例９：ポリ乳酸樹脂を溶融紡糸した繊維、繊維径２０μｍ、長さ１０．０ｍｍ
実施例１０：ポリ乳酸樹脂を溶融紡糸した繊維、繊維径５０μｍ、長さ１０．０ｍｍ
実施例１１、１２：ポリ乳酸樹脂を粉末状に加工した微粉末、平均粒径２０μｍ、５０μｍ
［コンクリート組成物の配合］
表１にコンクリート組成物の配合を示す。表中で使用した各材料の詳細は上記の通りである。なお、下記表１中、Ｗ／Ｃは、水／結合材比を、Ｓ／Ｃは砂／セメント比を表す。
【００３１】
【表１】
【００３２】
［セメント成型体の製造方法］
前記表１に記載のコンクリート組成物について、水、セメント、砂および有機繊維または樹脂微粒子を所定量ミキサ（ホバート社製 ＳＫ−３０Ｓミキサ、容量３０Ｌ）に投入し、３分間練り混ぜた。この際、練りあがったモルタルの空気量が一定の値（５．０容量％）と成るよう、ＡＥ減水剤および消泡剤を適量添加し調整した。練り混ぜ後、型枠内に成型し、硬化後して、二酸化炭素固定化成型体を得た。これらの成型体について、以下に示す各試験行った。これらの結果を下記表２に示す。
【００３３】
［成型体の評価方法］
１．圧縮強度
ＪＩＳ Ｒ ５２０１に準じて圧縮強度を測定した。
２．中性化深さ
材齢２８日まで２０℃水中養生を施した後、２０℃・相対湿度６０％・炭酸ガス濃度５％の環境で４週間静置して促進中性化を行った。促進中性化後、モルタル断面にフェノールフタレイン１％アルコール溶液を塗布して中性化深さを確認した。中性化深さが深いほど多くの二酸化炭素が固定化されたことになり好ましい。
３．炭酸化量
中性化深さ試験と同様に材齢２８日まで２０℃水中養生を施した後、２０℃・相対湿度６０％・炭酸ガス濃度５％の環境で４週間静置して促進中性化を行った。促進中性化後、試験体をボールミルで粉砕し、♯２００ふるいを通過するものをスクリーニングし、示差熱重量分析計（リガク社製ＴＡＳ−２００）を用いて粉末試料中の炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）濃度を測定した。濃度が高いほど、多くの二酸化炭素が固定化されたことになり、好ましい。
【００３４】
【表２】
【００３５】
表２より、本発明の成型体は比較例に対して、炭酸化反応によって生じるＣａＣＯ3濃度が概ね２〜６倍程度と大きく、セメント成型体の炭酸化反応が促進され、多くの二酸化炭素が固定化されたことがわかる。また、圧縮強度は比較例１に対して９０〜１００％の値となっており、空隙を有する表層部を有していても、繊維未添加の比較例１とほぼ同等の強度が得られていることがわかる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水、セメント、混和材料、及び骨材を含有するコンクリート組成物を硬化して得られ、表層部に空隙を有し、該表層部において、大気中の二酸化炭素を固定化することを特徴とする二酸化炭素固定化成型体。
【請求項２】
前記二酸化炭素固定化成型体の表層部に存在する空隙が、直径１０μｍ〜２００μｍの空隙もしくは同径の断面を有する空洞孔であり、且つ、表層部に０．０５容積％〜１０容積％設けられている請求項１記載の二酸化炭素固定化成型体。
【請求項３】
前記二酸化炭素固定化成型体の空隙を有する表層部が、コンクリート成型体の全厚みに対し表面からの深さ方向で０〜１００ｍｍに存在する請求項１又は請求項２に記載の二酸化炭素固定化成型体。
【請求項４】
水、セメント、混和材料、骨材、及び、アルカリ分解性樹脂微粒子もしくはアルカリ分解性樹脂からなる有機繊維を含有する、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の二酸化炭素固定化成型体形成用コンクリート組成物。
【請求項５】
水、セメント、混和材料、骨材、及び、紫外線分解性樹脂微粒子もしくは紫外線分解性樹脂からなる有機繊維を含有する、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の二酸化炭素固定化成型体形成用コンクリート組成物。
【請求項６】
水とセメントの重量比が３０％以上７０％以下であることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の二酸化炭素固定化成型体形成用コンクリート組成物。
【請求項７】
請求項４乃至請求項６のいずれか１項に記載の二酸化炭素固定化成型体形成用コンクリート組成物を混練し、成型、硬化した後、アルカリ或いは紫外線によりコンクリート組成物中に含まれる樹脂微粒子もしくは樹脂からなる有機繊維が分解して、二酸化炭素の固定化に有用な空隙を有する表層部が形成されることを特徴とする二酸化炭素固定化成型体の製造方法。
【請求項１】
水、セメント、混和材料、及び骨材を含有するコンクリート組成物を硬化して得られ、表層部に空隙を有し、該表層部において、大気中の二酸化炭素を固定化することを特徴とする二酸化炭素固定化成型体。
【請求項２】
前記二酸化炭素固定化成型体の表層部に存在する空隙が、直径１０μｍ〜２００μｍの空隙もしくは同径の断面を有する空洞孔であり、且つ、表層部に０．０５容積％〜１０容積％設けられている請求項１記載の二酸化炭素固定化成型体。
【請求項３】
前記二酸化炭素固定化成型体の空隙を有する表層部が、コンクリート成型体の全厚みに対し表面からの深さ方向で０〜１００ｍｍに存在する請求項１又は請求項２に記載の二酸化炭素固定化成型体。
【請求項４】
水、セメント、混和材料、骨材、及び、アルカリ分解性樹脂微粒子もしくはアルカリ分解性樹脂からなる有機繊維を含有する、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の二酸化炭素固定化成型体形成用コンクリート組成物。
【請求項５】
水、セメント、混和材料、骨材、及び、紫外線分解性樹脂微粒子もしくは紫外線分解性樹脂からなる有機繊維を含有する、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の二酸化炭素固定化成型体形成用コンクリート組成物。
【請求項６】
水とセメントの重量比が３０％以上７０％以下であることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の二酸化炭素固定化成型体形成用コンクリート組成物。
【請求項７】
請求項４乃至請求項６のいずれか１項に記載の二酸化炭素固定化成型体形成用コンクリート組成物を混練し、成型、硬化した後、アルカリ或いは紫外線によりコンクリート組成物中に含まれる樹脂微粒子もしくは樹脂からなる有機繊維が分解して、二酸化炭素の固定化に有用な空隙を有する表層部が形成されることを特徴とする二酸化炭素固定化成型体の製造方法。
【公開番号】特開２００６−２６５０３０（Ｐ２００６−２６５０３０Ａ）
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−８４９８２（Ｐ２００５−８４９８２）
【出願日】平成１７年３月２３日（２００５．３．２３）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２３日（２００５．３．２３）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【Ｆターム（参考）】
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