特開 2024-16699 ＣＯ２排出量調整方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024016699

(43)【公開日】2024-02-07

(54)【発明の名称】ＣＯ２排出量調整方法

(51)【国際特許分類】

   C04B 28/08 20060101AFI20240131BHJP

   C04B 7/19 20060101ALI20240131BHJP

   C04B 14/28 20060101ALI20240131BHJP

   C04B 18/14 20060101ALI20240131BHJP

【ＦＩ】

C04B28/08 ZAB

C04B7/19

C04B14/28

C04B18/14 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022119006

(22)【出願日】2022-07-26

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り （１） ウェブサイトの掲載年月日：令和４年４月１５日 ウェブサイトのアドレス（ＵＲＬ）：ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｏｂａｙａｓｈｉ．ｃｏ．ｊｐ／ｎｅｗｓ／ｄｅｔａｉｌ／ｎｅｗｓ２０２２０４１５＿１．ｈｔｍｌ （２） 発行者：株式会社 化学工業日報社 刊行物名：化学工業日報 ２０２２年７月２５日 発行年月日：令和４年７月２５日 （３） 発行者：一般社団法人 日本建築学会 刊行物名：２０２２年度大会（北海道）学術講演梗概集、建築デザイン発表梗概集 発行年月日：令和４年７月２０日

(71)【出願人】

【識別番号】000000549

【氏名又は名称】株式会社大林組

(74)【代理人】

【識別番号】110000176

【氏名又は名称】弁理士法人一色国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】神代 泰道

(72)【発明者】

【氏名】田中 寛人

(72)【発明者】

【氏名】井上 裕太

(72)【発明者】

【氏名】並木 憲司

【テーマコード（参考）】

4G112

【Ｆターム（参考）】

4G112PA10

4G112PA29

4G112PC02

4G112PC03

(57)【要約】

【課題】ＣＯ_２の排出量の更なる削減を図ることを可能とするＣＯ_２排出量調整方法を提供する。
【解決手段】水と、製造時にＣＯ_２を排出するＣＯ_２排出材と、製造時にＣＯ_２を吸収するＣＯ_２吸収材と、を有する水硬性組成物の、当該水硬性組成物に含まれる各材料の配合割合を調整して前記水硬性組成物を製造することによりＣＯ_２排出量を調整する。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水と、
製造時にＣＯ_２を排出するＣＯ_２排出材と、
製造時にＣＯ_２を吸収するＣＯ_２吸収材と、を有する水硬性組成物の、当該水硬性組成物に含まれる各材料の配合割合を調整して前記水硬性組成物を製造することによりＣＯ_２排出量を調整することを特徴とするＣＯ_２排出量調整方法。

【請求項2】

請求項１に記載のＣＯ_２排出量調整方法であって、
前記水硬性組成物のＣＯ_２排出量と、前記ＣＯ_２吸収材を含まない比較水硬性組成物のＣＯ_２排出量と、を比較してＣＯ_２削減量を評価することを特徴とするＣＯ_２排出量調整方法。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載のＣＯ_２排出量調整方法であって、
前記ＣＯ_２排出材は、高炉スラグ微粉末を含み、
前記高炉スラグ微粉末の一部または全部を前記ＣＯ_２吸収材と置換することを特徴とするＣＯ_２排出量調整方法。

【請求項4】

請求項１または請求項２に記載のＣＯ_２排出量調整方法であって、
前記水硬性組成物は、細骨材を含み、
前記細骨材の一部または全部を前記ＣＯ_２吸収材と置換することを特徴とするＣＯ_２排出量調整方法。

【請求項5】

請求項１または請求項２に記載のＣＯ_２排出量調整方法であって、
前記ＣＯ_２排出材は、高炉スラグ微粉末を含み、
前記水硬性組成物は、細骨材を含み、
前記高炉スラグ微粉末及び前記細骨材の一部または全部を前記ＣＯ_２吸収材と置換することを特徴とするＣＯ_２排出量調整方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水硬性組成物の製造時におけるＣＯ_２排出量調整方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に建設資材からのＣＯ_２排出量削減は社会的課題である。例えばセメントが混練されるコンクリートなどの水硬性組成物は、その製造工程において二酸化炭素（ＣＯ_２）排出量が多いことは知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１６０９８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

出願人は、高炉スラグ微粉末などを用いることでＣＯ_２の排出量を大幅に削減した水硬性組成物を実用化している。しかしながら、カーボンニュートラルやカーボンネガティブを実現するためには、更なるＣＯ_２排出量の削減が求められている。

【0005】

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、ＣＯ_２の排出量の更なる削減を図ることを可能とするＣＯ_２排出量調整方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

かかる目的を達成するために本発明のＣＯ_２排出量調整方法は、水と、製造時にＣＯ_２を排出するＣＯ_２排出材と、製造時にＣＯ_２を吸収するＣＯ_２吸収材と、を有する水硬性組成物の、当該水硬性組成物に含まれる各材料の配合割合を調整して前記水硬性組成物を製造することによりＣＯ_２排出量を調整することを特徴とする。
本発明の他の特徴については、本明細書および添付図面の記載により明らかにする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、ＣＯ_２の排出量の更なる削減を図ることを可能とするＣＯ_２排出量調整方法を提供することが可能となる。

【発明を実施するための形態】

【0008】

後述する明細書及び図面の記載から、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
態様１のＣＯ_２排出量調整方法は、水と、製造時にＣＯ_２を排出するＣＯ_２排出材と、製造時にＣＯ_２を吸収するＣＯ_２吸収材と、を有する水硬性組成物の、当該水硬性組成物に含まれる各材料の配合割合を調整して前記水硬性組成物を製造することによりＣＯ_２排出量を調整することを特徴とする。

【0009】

このようなＣＯ_２排出量調整方法によれば、ＣＯ_２排出材とＣＯ_２吸収材とを含んでいる水硬性組成物に含まれる各材料の配合割合を調整して前記水硬性組成物を製造するので、ＣＯ_２排出量を調整することが可能である。

【0010】

態様２のＣＯ_２排出量調整方法は、態様１に記載のＣＯ_２排出量調整方法であって、前記水硬性組成物のＣＯ_２排出量と、前記ＣＯ_２吸収材を含まない比較水硬性組成物のＣＯ_２排出量と、を比較してＣＯ_２削減量を評価することを特徴とする。

【0011】

このようなＣＯ_２排出量調整方法によれば、ＣＯ_２排出量を調整した水硬性組成物のＣＯ_２排出量は、ＣＯ_２吸収材を含まない比較水硬性組成物のＣＯ_２排出量と、を比較してＣＯ_２削減量を評価するので、水硬性組成物のＣＯ_２排出量を比較水硬性組成物のＣＯ_２排出量よりも確実に削減し、また、ＣＯ_２吸収量を高めることが可能である。

【0012】

態様３のＣＯ_２排出量調整方法は、態様１または２に記載のＣＯ_２排出量調整方法であって、前記ＣＯ_２排出材は、高炉スラグ微粉末を含み、前記高炉スラグ微粉末の一部または全部を前記ＣＯ_２吸収材と置換することを特徴とする。

【0013】

このようなＣＯ_２排出量調整方法によれば、ＣＯ_２排出材である高炉スラグ微粉末の一部または全部をＣＯ_２吸収材と置換するので、ＣＯ_２排出材の配合割合が低減し、ＣＯ_２吸収材の配合割合が増加する。このため、より効率よくＣＯ_２排出量を削減することが可能となる。

【0014】

態様４のＣＯ_２排出量調整方法は、態様１または２に記載のＣＯ_２排出量調整方法であって、前記水硬性組成物は、細骨材を含み、前記細骨材の一部または全部を前記ＣＯ_２吸収材と置換することを特徴とする。

【0015】

このようなＣＯ_２排出量調整方法によれば、水硬性組成物に含まれる細骨材の一部または全部をＣＯ_２吸収材と置換するので、水硬性組成物に含まれる各材料の配合割合においてＣＯ_２吸収材の占める割合をより高めることが可能である。このため、ＣＯ_２排出量を低減する及びＣＯ_２吸収量を高めることが可能となる。

【0016】

態様５のＣＯ_２排出量調整方法は、態様１または２に記載のＣＯ_２排出量調整方法であって、前記ＣＯ_２排出材は、高炉スラグ微粉末を含み、前記水硬性組成物は、細骨材を含み、前記高炉スラグ微粉末及び前記細骨材の一部または全部を前記ＣＯ_２吸収材と置換することを特徴とする。

【0017】

このようなＣＯ_２排出量調整方法によれば、高炉スラグ微粉末及び細骨材の一部または全部をＣＯ_２吸収材と置換することにより、ＣＯ_２排出量をより削減し、かつ、ＣＯ_２吸収量をより高めることが可能となる。

【0018】

＝＝＝本実施の形態について＝＝＝
本実施の形態について、以下において、さらに詳しく説明する。
本実施の形態においては、水硬性組成物として、ＣＯ_２排出量を低減させた低炭素型コンクリートであるクリーンクリート（株式会社大林組の登録商標）に含まれる各材料の配合割合を調整して排出されるＣＯ_２削減量を、ＣＯ_２吸収材を含まない比較水硬性組成物としての一般的なコンクリート（以下、通常コンクリートという）のＣＯ_２排出量とを比較して評価する。

【0019】

クリーンクリートは、セメントの一部をＣＯ_２排出量の少ない高炉スラグ微粉末やフライアッシュなどの産業副産物に置換することでＣＯ_２排出量を低減させるコンクリートである。本実施形態では、セメントの一部を高炉スラグ微粉末と置換したクリーンクリートを用いている。そして、このクリーンクリートに含まれる高炉スラグ微粉末の一部及び細骨材のいずれか一方又は両方の一部と炭酸カルシウムとの配合割合を調整してコンクリートを製造することにより排出されるＣＯ_２排出量を、通常コンクリートのＣＯ_２排出量とを比較してＣＯ_２削減量を評価する。ここで、セメント及び高炉スラグ微粉末がＣＯ_２排出材に相当し、炭酸カルシウムがＣＯ_２吸収材に相当する。なお、ＣＯ_２吸収材としては、上記以外に、炭酸塩（例えば、炭酸マグネシウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムなど）や脱水ケーキを乾燥させた乾燥スラッジなどが挙げられる。

【0020】

本実施形態においては、ＣＯ_２吸収材として、炭酸カルシウムを用いた。ここで扱う炭酸カルシウムは、スラッジ水に炭酸ガスが主成分の排気ガスを吹きかけて製造したものである。なお、上記以外には、炭酸塩（例えば、炭酸マグネシウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムなど）や脱水ケーキを乾燥させた乾燥スラッジなどを用いても構わない。

【0021】

本実施形態においては、高炉スラグ微粉末及び細骨材の一方又は両方の一部と炭酸カルシウムとの配合割合が互いに相違する８水準のコンクリートのＣＯ_２排出量と通常コンクリートのＣＯ_２排出量とを比較する。

【0022】

評価する８水準のコンクリートを、コンクリート１～８と称する。コンクリート１（水準１）は、炭酸カルシウムＣＣを含まないクリーンクリート（低炭素型コンクリート）であり、コンクリート２（水準２）～コンクリート４（水準４）は、いずれもコンクリート１（水準１）に対して、炭酸カルシウムＣＣを高炉スラグ微粉末ＢＳの一部と置換して混入し、コンクリート５（水準５）～コンクリート７（水準７）は、いずれもクリーンクリート（水準１）に対して、炭酸カルシウムＣＣを細骨材Ｓの一部と置換して混入し、コンクリート８（水準８）は、クリーンクリート（水準１）に対して、炭酸カルシウムＣＣを高炉スラグ微粉末ＢＳ及び細骨材Ｓの一部と置換して混入したコンクリートであり、目標空気量はいずれも４．５％である。

【0023】

表１に、通常コンクリートの使用材料を示し、表２に、評価対象となる４水準のコンクリートの使用材料を示しており、表３に、各コンクリートの配合割合を示す。

【0024】

表１、表２の記号は、表３の記号と対応している。

【0025】

【0026】

表４は、日本建築学会が２０１７年に刊行された「高炉セメントまたは高炉スラグ微粉末を用いた鉄筋コンクリート造の設計・施工指針（案）・同解説」に記載されている、各材料におけるＣＯ_２排出量、ＣＯ_２固定量を示すインベントリデータである。

【0027】

水のＣＯ_２排出量及びＣＯ_２固定量は０[kg-CO₂/t]とし、炭酸カルシウムのＣＯ_２固定量は理論値の４４０[kg-CO₂/t]と仮定した。尚、ＣＯ_２吸収材のＣＯ_２吸収量は、上述したインベントリデータを用いる他に、例えば、理論値を用いる、ＴＯＣやＴＧ－ＤＴＡなどによる測定値を用いる、理論値や測定値からＣＯ_２吸収材の製造に関わるＣＯ_２排出量を差し引いたものを用いるなど、いずれの値を用いても構わない。

【0028】

表３の配合表と表４のインベントリデータとに基づいて、各コンクリートの製造時におけるＣＯ_２総排出量を（式１）に基づいて算出し、ＣＯ_２総吸収量を（式２）により算出し、ＣＯ_２排出量及びＣＯ_２総吸収量から（式３）により各コンクリートのＣＯ_２合計を算出する。

【0029】

ＣＯ_２総排出量は、ＣＯ_２排出材（Ｗ、Ｃ、ＢＳ、Ｓ、Ｇ、ＳＰ、ＡＤ、ＡＦ）のＣＯ_２排出量の合計である。すなわち、各材料の、コンクリートにおける単位量（１ｔ）あたりの使用量（表３参照）とインベントリデータに基づく単位量（１ｔ）あたりのＣＯ_２排出量の積により求められる材料毎のＣＯ_２排出量の総和である。

【0030】

各材料のＣＯ_２排出量
ＣＯ_２排出量[kg-CO₂/m³]＝各材料の使用量[kg/m³]×各材料のＣＯ_２排出量[kg-CO₂/t]
・・・（式１）

【0031】

ＣＯ_２固定量は、ＣＯ_２吸収材のＣＯ_２固定量の合計である。すなわち、本実施形態においては炭酸カルシウム（ＣＣ）の、コンクリートにおける単位量（１ｔ）あたりの使用量（表３参照）とインベントリデータに基づく単位量（１ｔ）あたりのＣＯ_２固定量の積により求められる炭酸カルシウム（ＣＣ）のＣＯ_２固定量である。

【0032】

炭酸カルシウム（ＣＣ）のＣＯ_２固定量（ＣＯ_２総固定量）
ＣＯ_２総固定量[kg-CO₂/m³]＝ＣＣの使用量[kg/m³]×ＣＣのＣＯ_２固定量[kg-CO₂/t]）
・・・（式２）

【0033】

ＣＯ_２の合計は、（式１）により算出した材料毎のＣＯ_２排出量の総和（ＣＯ_２総排出量）から（式２）により算出した炭酸カルシウムＣＣのＣＯ_２固定量との和により算出する。
ＣＯ_２の合計
ＣＯ_２の合計[kg-CO₂/m³]＝ＣＯ_２総排出量[kg-CO₂/m³]＋ＣＯ_２総固定量[kg-CO₂/m³]
・・・（式３）

【0034】

表５は、各コンクリートにおけるＣＯ_２総排出量、ＣＯ_２総固定量、ＣＯ_２の合計を示す。

【0035】

表５に示すように、通常コンクリートと比較して、水準１のコンクリート１（クリーンクリート）はＣＯ_２排出量を約６６％削減しており、高炉スラグ微粉末ＢＳの一部を炭酸カルシウムＣＣと置換した場合には、コンクリート２（水準２）はＣＯ_２排出量を約７５％削減しており、コンクリート３（水準３）はＣＯ_２排出量を約８４％削減しており、コンクリート４（水準４）はＣＯ_２排出量をほぼ０としている。このため、高炉スラグ微粉末ＢＳの一部を炭酸カルシウムＣＣと置換することにより、カーボンニュートラルを実現することが可能となる。

【0036】

細骨材Ｓの一部を炭酸カルシウムＣＣと置換した場合にも、コンクリート５（水準５）はＣＯ_２排出量を約７４％削減しており、コンクリート６（水準６）はＣＯ_２排出量を約８３％削減しており、コンクリート７（水準７）はＣＯ_２排出量を約９８％削減している。このため、細骨材Ｓの一部を炭酸カルシウムＣＣと置換することによっても、カーボンニュートラルを実現することが可能となる。

【0037】

また、コンクリート８（水準８）のように、高炉スラグ微粉末ＢＳ及び細骨材Ｓの一部を炭酸カルシウムＣＣと置換することにより、コンクリートに含まれる炭酸カルシウムＣＣの配合割合を高めることができ、ＣＯ_２固定量をＣＯ_２排出量よりも上回らせることができるので、カーボンネガティブを実現することが可能となる。

【0038】

本実施形形態のＣＯ_２排出量調整方法に示すように、ＣＯ_２排出材であるセメント、高炉スラグ微粉末及び細骨材を含み、ＣＯ_２吸収材である炭酸カルシウムを含んでいるコンクリートに含まれる高炉スラグ微粉末及び細骨材などのＣＯ_２排出材と炭酸カルシウムなどの炭酸カルシウムとの配合割合を調整してコンクリートを製造することによりＣＯ_２排出量をより大幅に削減することが可能である。

【0039】

また、炭酸カルシウムなどの炭酸塩を混入することでコンクリートの強度が増進する場合は、その増進分に相当する結合材量を減じることが可能である。この場合には、コンクリートのＣＯ_２排出量をさらに減じることが可能となる。
＝＝＝その他の実施形態について＝＝＝

【0040】

上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。

【0041】

上記実施形態においては、高炉スラグ微粉末ＢＳ及び細骨材Ｓの一部を炭酸カルシウムと置換する例について説明したが、高炉スラグ微粉末ＢＳ及び細骨材Ｓの全部を炭酸カルシウムと置換しても構わない。

【0042】

本実施形態においては、ＣＯ_２吸収材として、炭酸カルシウムを用いた。ここで扱う炭酸カルシウムは、スラッジ水に炭酸ガスが主成分の排気ガスを吹きかけて製造したものである。なお、上記以外には、炭酸塩（例えば、炭酸マグネシウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムなど）や脱水ケーキを乾燥させた乾燥スラッジなどを用いても構わない。