(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記炭酸化部を形成する工程では、前記ポーラスコンクリートの骨材として、または、前記再生骨材として、重量骨材を用いることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項記載のコンクリート製品の製造方法。
前記コンクリート層を形成する工程では、ダイカルシウムシリケートγ相を含有するコンクリートを用いることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項記載のコンクリート製品の製造方法。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記特許文献1に記載の技術では、セメント硬化体の表面を炭酸ガスに曝しているため、表面からある程度の深さまでは炭酸ガスを吸収させることはできるが、例えば硬化体の厚みが大きくなると、その内部の深い箇所まで炭酸ガスを吸収させることは難しかった。また、上記特許文献2に記載の技術では、通気路を形成してはいるものの、通気路の周囲の限られた領域にしか炭酸ガスを吸収させることができず、炭酸ガスの吸収量としては不十分であった。
【0006】
本発明は、炭酸ガスの吸収量を増大させることができるコンクリート製品の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決したコンクリート製品の製造方法は、開口を有する型枠の内壁面上にコンクリート層を形成する工程と、炭酸化されたポーラスコンクリート、炭酸化された再生骨材、炭酸化されたコンクリート塊、または
、高炉スラグ若しくはフライアッシュを含む産業副産物を主要成分とする炭酸化された固形化物を有してなる炭酸化部をコンクリート層の内側に形成する工程と、炭酸化部内の空隙に
、セメントを含む固化材を充填して固化させる工程と、を含むことを特徴とする。
【0008】
このコンクリート製品の製造方法によれば、型枠の内壁面上にコンクリート層が形成され、このコンクリート層の内側に炭酸化部が形成される。この炭酸化部は、ポーラスコンクリート、再生骨材、コンクリート塊、または産業副産物を主要成分とする固形化物を有してなる。ポーラスコンクリートは多孔性であり、また再生骨材、コンクリート塊、または産業副産物を主要成分とする固形化物は空隙を形成するため、炭酸化の際に炭酸ガスが全体に行き渡りやすい。すなわち、炭酸化される各部材の厚みが小さくなる。よって、炭酸化部の内部まで炭酸ガスを吸収させることができ、炭酸ガスの吸収量を増大させることができる。また、炭酸化部の外周はコンクリート層によって覆われることとなるため、ポーラスコンクリートや再生骨材が露出することがなく、コンクリート製品としての美観が損なわれることを防止できる。さらには、炭酸化部内の空隙には固化材が充填されて固化されるため、例えば、空隙が残っているために全体の比重が小さくなって水域での使用の際に浮力が発生したり、内部に水が入り込んだりすること等を防止でき、通常の密実なコンクリート製品と同等の品質が実現される。
【0009】
また、上記コンクリート製品の製造方法において、炭酸化部を形成する工程は、ポーラスコンクリート、再生骨材、コンクリート塊、および
、高炉スラグ若しくはフライアッシュを含む産業副産物を主要成分とする固形化物のうち少なくとも一種類の材料を、開口を通じてコンクリート層の内側に設ける工程と、コンクリート層の内側に設けられた少なくとも一種類の材料をコンクリート層とともに炭酸ガスの雰囲気下に設置し炭酸化する工程と、を含む。この場合、炭酸化によって、ポーラスコンクリート、再生骨材、コンクリート塊、および産業副産物を主要成分とする固形化物のうち少なくとも一種類の材料に炭酸ガスを確実かつ十分に吸収させることができる。
【0010】
また、上記コンクリート製品の製造方法において、固化材を充填して固化させる工程の前に、パイプをコンクリート層の内側に立設する工程を有し、固化材を充填して固化させる工程では、パイプを利用して固化材を注入する。この場合、炭酸化の際にパイプ内を炭酸ガスが通るため、深い箇所までより確実に炭酸ガスを行き渡らせることができる。さらには、このパイプを固化材の注入にも利用することにより、固化材を炭酸化部内に確実かつ容易に充填することができる。
【0011】
また、上記コンクリート製品の製造方法において、炭酸化部を形成する工程は、再生骨材、コンクリート塊、および
、高炉スラグ若しくはフライアッシュを含む産業副産物を主要成分とする固形化物のうち少なくとも一種類の材料であらかじめ炭酸化されたものを、開口を通じてコンクリート層の内側に設ける工程を含む。この場合、コンクリート層の内側に再生骨材等の材料を設けた後に炭酸化するといった工程を省略することができる。また、再生骨材、コンクリート塊、または産業副産物を主要成分とする固形化物を用いるため、リサイクルに有効であり、より環境に配慮したコンクリート製品を実現できる。
【0012】
また、上記コンクリート製品の製造方法において、炭酸化部を形成する工程では、ポーラスコンクリートの骨材として、または、再生骨材として、重量骨材を用いる。この場合、コンクリート製品としての比重が増大し、外力に対する安定性を高めることができる。例えば、コンクリート製品を消波ブロックに適用した場合、高い波消し効果を得ることができる。
【0013】
また、上記コンクリート製品の製造方法において、コンクリート層を形成する工程では、ダイカルシウムシリケートγ相を含有するコンクリートを用いる。この場合、炭酸化部のみならず、表層を形成するコンクリート層においても炭酸ガスを吸収させることができ、炭酸ガスの吸収量をより一層増大させることができる。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、炭酸ガスの吸収量を増大させることができる。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【0017】
図1および
図2に示されるように、コンクリートブロック(コンクリート製品)12は、炭酸ガスを吸収させた環境配慮型のコンクリート製二次製品である。コンクリートブロック12の利用形態としては、例えば、歩車道境界ブロック、地先境界ブロック、フェンス基礎ブロック、側溝ブロック、漁礁ブロック、消波ブロック等の各種形態が挙げられる。本実施形態の説明では、コンクリートブロック12が四角錐台状をなす場合を例として説明するが、これに限られず、例えば直方体状、円柱状、円錐台状、等々のあらゆる形状とすることができる。一部に開口を有し、それ以外の部分は閉じられたような型枠を用いて製造されるコンクリートブロックであれば、いかなる形状とすることもできる。
【0018】
コンクリートブロック12は、ポーラスコンクリート3を有してなる炭酸化部13を内部に備えている。このポーラスコンクリート3には、後述する製造方法により、全体にわたって炭酸ガスが吸収させられている。炭酸化部13内の空隙にはセメントミルク11が充填されている。コンクリートブロック12は、平滑な表面状態を有すると共に、内部には空隙がない。そのためコンクリートブロック12の外見は、通常の密実なコンクリートブロックと変わらないようになっている。
【0019】
続いて、コンクリートブロック12の製造方法について説明する。本実施形態の製造方法において、コンクリートブロック12の大きさは限定されないが、下記製造方法は、特に大型のコンクリートブロック12の製造に適している。
【0020】
まず、型枠1を用意する。この型枠1は、上部に開口1aを有している。次に、
図1(a)に示されるように、吹付機A等を用いて型枠1の内壁面1b上にコンクリート層2を形成する。ここでは、CO
2吸収性能に優れたダイカルシウムシリケートγ相(γ−C
2S)を含有するコンクリートが吹き付けられる。吹付け厚さは、骨材の径によって決まるが、例えば10〜50mm程度である。ここで吹き付けられるコンクリートは、普通コンクリートであってもよい。また、吹付機Aを用いる場合に限られず、こて塗りを行ってもよい。この工程により、コンクリートブロック12の平滑な表面(側面12aや上面12b)を構成する部分が形成される。なお、
図1(a)〜(c)および
図2(a),(b)では、説明を容易にするため、鉛直方向に沿った断面を示している。
【0021】
次に、
図1(b)に示されるように、コンクリート層2が固化する前に、コンクリート層2の内側にポーラスコンクリート3を打設し、コンクリート層2とポーラスコンクリート3とを一体化する。コンクリート層2を形成してからポーラスコンクリート3の打設を行うまでの時間は、約1時間以内とする。この時間は、混和剤により凝結時間を制御することにより多少変更することができる。ここで用いるポーラスコンクリート3も、炭酸ガスを吸収しやすいポーラスコンクリートを用いるのが好ましい。ポーラスコンクリート3の最大粒径や粒度分布は、最後に注入されるセメントミルク11(
図2(b)参照)を全体に行き渡らせることを考慮して適宜設定される。ポーラスコンクリート3の空隙率は、10〜30%であることが好ましい。
【0022】
より具体的には、ポーラスコンクリート3として、普通ポルトランドセメントを用いることができ、また、高炉セメントB種を用いることもできる。ポーラスコンクリートの使用材料の一例と配合の一例を表1,2にそれぞれ示す。
【0025】
次に、
図1(c)に示されるように、タンパ等の締固め機Bを用いて、締め固めを行う。ポーラスコンクリート3の投入と締め固めを何度か繰り返し、開口1aの位置に達するまでポーラスコンクリート3を打設し、ポーラスコンクリート充填部6を形成する。そして、一定期間経過後、
図1(d)に示されるように脱型を行い、ブロック中間体7を得る。ブロック中間体7を得た時点で、ポーラスコンクリート充填部6内には全体にわたり空隙が形成されている。
【0026】
次に、
図2(a)に示されるように、ブロック中間体7の初期養生を行った後、ブロック中間体7を養生システム8の養生槽9内に設置し、炭酸ガス雰囲気下で炭酸化養生を行う。炭酸化養生を行うまでの初期養生期間は、例えば1日〜4日程度とする。炭酸化養生は、5〜100%の炭酸ガス濃度において、温度を20〜80℃とし、湿度を30〜70%RHとし、例えば約2週間かけて行う。これにより、炭酸ガスを内部に吸収した炭酸化部13が形成される。なお、炭酸化養生期間は、養生槽9内を高圧の雰囲気とすることにより、3日程度に短縮できる。この炭酸化養生としては、公知の方法を用いることができる。火力発電所などの炭酸ガス発生サイトに養生システム8を設置し、炭酸ガスを含む排ガスを養生槽9内に導入してもよい。
【0027】
ポーラスコンクリート3を充填したブロック中間体7においては、ある程度ポーラスコンクリート充填部6が固まっているため取り扱いが容易であり、脱型して養生槽9内に設置することが容易になる。脱型を行うことで、側面7aが露出するため、開口1aを介して炭酸ガスが吸収されるのみならず、側面7a(コンクリート層2)を介しての炭酸ガス吸収も期待でき、コンクリート層2および炭酸化部13を合わせた全体としてのCO
2吸収量が高められる。
【0028】
次に、
図2(b)に示されるように、炭酸化部13内の空隙に漏斗10等を用いて固化材としてのセメントミルク11を注入し、固化させる。なお、固化材として、モルタルやペーストを用いてもよい。そして、一定期間養生後、
図2(c)に示されるコンクリートブロック12が完成する。このように固化材を炭酸化部13内の空隙に充填して固化させることにより、コンクリートブロックとしての強度や重量が確保されると共に、設置後、内部に水や土が入り込むことを避けることができる。
【0029】
以上説明したコンクリートブロック12の製造方法によれば、コンクリート層2の内側に打設されたポーラスコンクリート3は多孔性であるため、炭酸化の際に炭酸ガスが全体に行き渡りやすい。よって、炭酸化部13の内部まで炭酸ガスが吸収され、炭酸ガスの吸収量をコンクリートブロック12全体として増大させることができる。また、炭酸化部13の外周はコンクリート層2によって覆われることとなるため、ポーラスコンクリート3が露出せず、コンクリート製品としての美観が保たれる。さらには、炭酸化部13内の空隙にはセメントミルク11が充填されて固化されるため、例えば、空隙が残っているために全体の比重が小さくなって水域での使用の際に浮力が発生したり、内部に水が入り込んだりすること等を防止でき、通常の密実なコンクリートブロックと同等の品質が実現される。さらには、このように炭酸化されたコンクリートブロック12によれば、通常のコンクリートブロックよりも消波効果が高いという効果も奏される。
【0030】
また、炭酸化部13の形成にあたり、ポーラスコンクリート3をコンクリート層2の内側に打設し、得られたブロック中間体7を炭酸化養生するため、ポーラスコンクリート3に炭酸ガスを確実かつ十分に吸収させることができる。
【0031】
また、コンクリート層2を形成する工程においてダイカルシウムシリケートγ相を含有するコンクリートを用いるため、炭酸化部13のみならず、表層を形成するコンクリート層2においても炭酸ガスを吸収させることができ、炭酸ガスの吸収量がより一層増大する。
【0032】
さらにまた、最初にコンクリート層2を形成し、そのコンクリート層2とポーラスコンクリート3とを一体化しているため、セメントミルク11を注入する際にポーラスコンクリート3が浮いてしまうようなことが防止され、固化材の充填・固化工程が簡易化されている。
【0033】
図3および
図4は、第2実施形態に係るコンクリートブロック12の製造手順を示す斜視図である。本実施形態の製造方法が第1実施形態の製造方法と違う点は、炭酸化部13を形成する工程においてポーラスコンクリート3をコンクリート層2の内側に設けるにあたり、パイプ14をコンクリート層2の内側に立設する点と、セメントミルク11を充填して固化させる工程において、このパイプ14を利用してセメントミルク11を注入する点である。
【0034】
ここでは、
図3(b)に示されるように、ポーラスコンクリート3の打設に先立って、型枠1の略中央の位置にパイプ14を立設する。パイプ14の先端を開口1aからもっとも遠い位置に到達させており、パイプ14の基端を開口1aから突出させる。これによって、パイプ14を含むブロック中間体7Aを形成し、ブロック中間体7Aを養生槽9内で炭酸化養生させる(
図4(a)参照)。パイプ14には、例えば先端と基端との間の中間部に複数の孔を設けてもよいし、設けなくてもよい。複数の孔を設けた場合には、その孔を通って炭酸ガスがポーラスコンクリート充填部6内で水平方向に拡散する。孔を設けない場合には、炭酸ガスは先端から放出されて鉛直方向上方に拡散する。
【0035】
図4(b)に示されるように、セメントミルク11の充填にあたっては、コンクリートポンプCの吐出側をパイプ14に接続して充填を行う。パイプ14は、セメントミルク11充填の後に引き抜いてもよく、またはそのまま残置して突出部分を切断してもよい。
【0036】
このような製造方法によっても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。さらには、炭酸化養生の際にパイプ14内を炭酸ガスが通るため、深い箇所までより確実に炭酸ガスを行き渡らせることができる。そして、パイプ14をセメントミルク11の注入にも利用することにより、セメントミルク11を炭酸化部13内に確実かつ容易に充填することができる。
【0037】
図5および
図6は、第3実施形態に係るコンクリートブロック12Bの製造手順を示す斜視図である。本実施形態の製造方法が第1実施形態の製造方法と違う点は、炭酸化部を形成する工程において、ポーラスコンクリート3に代えて再生骨材16をコンクリート層2の内側に充填する点と、型枠1を脱型せずに炭酸化養生を行い、セメントミルク11の注入・固化後に脱型を行う点である。再生骨材16は、最大寸法が40mm以下のものである。
【0038】
再生骨材16を充填したブロック中間体7Bにおいては、再生骨材16がまだ固まっていないため、取り扱いを容易にするため脱型せずに養生槽9内に設置する(
図6(a)参照)。第1実施形態のポーラスコンクリート充填部6に比して、再生骨材充填部6B内にはより多くの空隙が存在するため、再生骨材充填部6B内における炭酸ガスの流通性が向上しており、側方からの炭酸ガスの流入がなくても、炭酸ガスを十分に行き渡らせることができる。なお、脱型して炭酸化養生を行うこともできる。本実施形態の製造方法によっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。また、再生骨材を有してなる炭酸化部13Bが形成されるため、リサイクルの観点からもより環境に配慮したコンクリートブロック12Bが実現される。
【0039】
図7および
図8は、第4実施形態に係るコンクリートブロック12Bの製造手順を示す斜視図である。本実施形態の製造方法では、炭酸化部を形成する工程において、第3実施形態と同様に再生骨材16を充填すると共に、第2実施形態と同様にパイプ14を立設して、パイプ14を含むブロック中間体7Cを形成している。このような方法によっても、このような製造方法によっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0040】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではない。例えば、炭酸化部を形成する工程において、あらかじめ炭酸化された再生骨材をコンクリート層2の内側に充填してもよい。この場合、再生骨材は、公知の炭酸化方法によって炭酸化することができる。このような製造方法によれば、コンクリート層2の内側に再生骨材を設けた後に炭酸化するといった工程を省略することができる。また、再生骨材を用いるため、リサイクルに有効であり、より環境に配慮したコンクリート製品を実現できる。
【0041】
また、炭酸化部を形成する工程において、ポーラスコンクリート3の骨材として、または、再生骨材16として、重量骨材を用いてもよい。この場合、コンクリート製品としての比重が増大し、外力に対する安定性を高めることができる。例えば、消波ブロックに適用した場合、高い波消し効果を得ることができる。
【0042】
また、上記第1および第2実施形態において、コンクリート層2の内側にポーラスコンクリート3および再生骨材16を一緒に充填してもよい。例えば、ポーラスコンクリート3の骨材として再生骨材16を用いてもよい。
【0043】
上記第2および第4実施形態において、立設されるパイプ14の本数は複数であってもよい。例えば、コンクリートブロックの奥行きが長い場合には、数本を並設してもよい。パイプ14が配置される位置は、型枠1の略中央に限られない。
【0044】
上記第1〜第4実施形態において、ポーラスコンクリート3や再生骨材16に代えて、コンクリート構造物の解体時に得られるコンクリート塊や、産業副産物を主要成分とする固形化物を、コンクリート層2の内側に充填してもよい。この場合、解体したコンクリート塊を40mm以上の比較的大きな径のままで投入することができる。産業副産物を主要成分とする固形化物としては、高炉スラグやフライアッシュを比較的大きな径に固めたものが挙げられる。さらにまた、コンクリート塊や、産業副産物を主要成分とする固形化物といった材料であって、あらかじめ炭酸化されたものを、コンクリート層2の内側に充填してもよい。
【0045】
次に、炭酸化させた再生骨材を用いたコンクリートブロックにおけるCO
2の吸収効果を確認した。具体的には、コンクリートで1m×1m×1mのブロック型試験体を作製し、同ブロック製造時のCO
2排出量を試算した。試算ケースは、表3に示す3ケースである。ケース1は、普通コンクリートを標準水中養生したケースである。ケース2は、普通コンクリートを温度50℃,湿度50%,CO
2濃度20%の環境下で7日間炭酸化養生したケースである。ケース3は、ケース1に用いたコンクリート配合のうち、セメントに高炉セメントB種を用い、骨材を普通骨材から炭酸化させた再生骨材に変更し、コンクリートとして成型後にケース2と同様の環境で7日間炭酸化養生を行ったケースである。
【0047】
使用材料および普通コンクリートの配合は、表4,5にそれぞれ示すとおりである。
【0050】
ケース1〜3における各コンクリートのCO
2排出量を試算した。CO
2排出量の試算には、表6に示す各使用材料のCO
2排出量原単位(出典:土木学会 コンクリートライブラリー125)を用いた。
【0052】
また、炭酸化養生によってCO
2を吸収したコンクリートおよび骨材については、それらによるCO
2吸収量を差し引き、以下の式によってCO
2排出量を算出した。
コンクリートのCO
2排出量(kg/m
3)
=(使用材料のCO
2排出量の総和kg/m
3)−(コンクリートまたは骨材が吸収したCO
2量kg/m
3)
【0053】
以上を踏まえると、ケース1におけるCO
2排出量は、表5,6から、
291×0.7666+788×0.0037+1065×0.0029
=229.1kg/m
3と試算される。
【0054】
次に、ケース2におけるCO
2排出量の算出には、炭酸化養生によってコンクリートが吸収したCO
2の量を算出する必要がある。ここで、7日間の炭酸化養生でコンクリートが炭酸化によってCO
2を吸収した領域は、表面から10cmであり、CO
2を吸収した部分の体積は、全体の炭酸化部分における27.1%であり(炭酸化した領域の体積:(1m×1m×1m)−(0.9m×0.9m×0.9m)=0.271m
3)、CO
2吸収量は134.8kg/m
3であった。このことから、同ブロックにおけるCO
2吸収量は、135kg/m3×27.1%=36.5kg/m
3となる。
【0055】
以上を踏まえると,ケース2におけるCO
2排出量は、
229.1−36.5=192.6kg/m
3と試算される。
【0056】
ケース3におけるCO
2排出量の算出には、高炉セメントB種を用いたコンクリート配合におけるCO
2排出量、再生骨材が炭酸化養生によって吸収したCO
2量を考慮し、さらに、成型後の炭酸化養生によってコンクリートが吸収したCO
2の量を算出する必要がある。
【0057】
ケース3のコンクリート配合における使用材料のCO
2排出量の総和は、表5,6から、
291×0.4587+707×0.0037+965×0.0029
=138.9kg/m
3となる
【0058】
ここで、再生骨材が炭酸化養生によって吸収したCO
2の量は、表7に示すとおりRSの場合で骨材重量×7.8%、RGの場合で骨材重量×8.5%であった。このことから、ケース3において骨材が吸収したCO
2の量は、表5,7から、
707×7.8%+965×8.5%=137.2kg/m
3となる。
【0060】
さらに、ケース3でコンクリート成型後に行った7日間の炭酸化養生で、コンクリートが炭酸化によってCO
2を吸収した領域は、ケース2と同様、表面から10cmであった。このことから、同ブロックにおけるCO
2吸収量は、
135kg/m
3×27.1%=36.5kg/m
3となる。
【0061】
以上を踏まえると、ケース3におけるCO
2排出量は、
138.9−36.5−137.2=−34.8kg/m
3と試算される。
【0062】
ケース1〜3におけるCO
2排出量の試算結果を表8に示す。本発明によれば、CO
2排出量をマイナスにすることが可能となる。