特開 2024-21150 二酸化炭素ナノバブル水を用いたコンクリートの製造方法

(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】P2024021150

(43)【公開日】2024-02-16

(54)【発明の名称】二酸化炭素ナノバブル水を用いたコンクリートの製造方法

(51)【国際特許分類】

   B28B 11/24 20060101AFI20240208BHJP

【ＦＩ】

B28B11/24

【審査請求】有

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022123783

(22)【出願日】2022-08-03

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2023-05-18

(71)【出願人】

【識別番号】504157024

【氏名又は名称】国立大学法人東北大学

(71)【出願人】

【識別番号】000103769

【氏名又は名称】オリエンタル白石株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100120868

【弁理士】

【氏名又は名称】安彦 元

(74)【代理人】

【識別番号】100198214

【弁理士】

【氏名又は名称】眞榮城 繁樹

(72)【発明者】

【氏名】高橋 正好

(72)【発明者】

【氏名】吉澤 千秋

(72)【発明者】

【氏名】正司 明夫

(72)【発明者】

【氏名】渡瀬 博

【テーマコード（参考）】

4G055

【Ｆターム（参考）】

4G055AA01

4G055BA02

(57)【要約】

【課題】二酸化炭素の削減効果及びコンクリートの緻密化の効果の高いＣＯ_２ナノバブル水を用いたコンクリートの製造方法を提供する。
【解決手段】二酸化炭素ナノバブル水を用いたコンクリートの製造方法において、コンクリートを製造する際の練り水に直径１μｍ以下の二酸化炭素ガスの微細気泡を含有する二酸化炭素ナノバブル水を用いてコンクリートを製造する。また、二酸化炭素ナノバブル水に水酸化カルシウム溶液を混合したものを練り水として用いる。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

二酸化炭素ナノバブル水を用いたコンクリートの製造方法であって、
コンクリートを製造する際の練り水に直径１μｍ以下の二酸化炭素ガスの微細気泡を含有する二酸化炭素ナノバブル水を用いてコンクリートを製造すること
を特徴とする二酸化炭素ナノバブル水を用いたコンクリートの製造方法。

【請求項2】

前記練り水に、前記二酸化炭素ナノバブル水に水酸化カルシウム溶液を混合したものを用いること
を特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素ナノバブル水を用いたコンクリートの製造方法。

【請求項3】

前記コンクリートの養生水に水酸化カルシウム溶液を用いること
を特徴とする請求項１又は２に記載の二酸化炭素ナノバブル水を用いたコンクリートの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、二酸化炭素ナノバブル水（ＣＯ_２ナノバブル水）を用いたコンクリートの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、地球温暖化の要因と考えられている二酸化炭素を削減することが地球規模で叫ばれており、日本でも急速に二酸化炭素の削減に取り組まなければならない状況となっている。また、一方でコンクリート構造物の性能規定化の世界的な流れの中で構造物の長寿命化（高耐久化）に対する関心が高まっており、そのような状況下でコンクリートの要求性能の一つとして緻密化が求められている。このため、二酸化炭素を炭酸カルシウムとしてコンクリート中に固定化してコンクリートを緻密化・高品質化することが研究されている。

【0003】

そこで、本願発明者らは、微細気泡装置にＣＯ_２を封入することで、ＣＯ_２ナノバブル水（ＮＢＷ）を製造することが可能であることから、ＣＯ_２ナノバブル水を用いてコンクリート構造物を製造することにより、二酸化炭素の削減とコンクリート構造物の緻密化の問題を両方解決できるのではないかと考えるに至った。

【0004】

例えば、特許文献１には、炭酸バブル水を準備する工程と炭酸バブル水を、セメント硬化体を有する物質に導入する第１の炭酸バブル水導入工程とを有し、セメント硬化体を高品質化する方法が開示されている（特許文献１の特許請求の範囲の請求項１、明細書の段落［００１９］～［００３８］等参照）。

【0005】

また、特許文献２には、貯水可能な貯水域１１を有し、貯水域１１の内壁面がセメント系硬化体で構成されているコンクリート製貯水構造体１の炭酸化養生方法において、貯水域１１を閉空間として空間内を減圧する減圧工程と、貯水域１１に、二酸化炭素溶解水２Ａを注水する注水工程と、を行うコンクリート製貯水構造体の炭酸化養生方法が開示されている（特許文献２の特許請求の範囲の請求項１、明細書の段落［００２５］～［００３４］等参照）。

【0006】

しかし、特許文献１に記載のセメント硬化体を高品質化する方法や特許文献２に記載のコンクリート製貯水構造体の炭酸化養生方法は、いずれも既に硬化したセメント硬化体やコンクリート製貯水構造体に炭酸バブル水を養生水として用いるものであった。このため、既に水和反応が進行した後に炭酸水を供給するため緻密化できるとされているものの充分ではないだけでなく、二酸化炭素の削減効果も十分ではなかった。なお、後述のように、本願の発明者の実験によれば、養生水に二酸化炭酸ナノバブル水（ＮＢＷ）を用いてもコンクリートの顕著な緻密化の効果は確認することはできなかった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１４－２１４０３０号公報

【特許文献2】特開２０１５－５４８０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

そこで、本発明は、前述した問題に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、二酸化炭素の削減効果及びコンクリートの緻密化の効果の高いＣＯ_２ナノバブル水を用いたコンクリート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】

【0009】

請求項１に係る二酸化炭素ナノバブル水を用いたコンクリートの製造方法は、二酸化炭素ナノバブル水を用いたコンクリートの製造方法であって、コンクリートを製造する際の練り水に直径１μｍ以下の二酸化炭素ガスの微細気泡を含有する二酸化炭素ナノバブル水を用いてコンクリートを製造することを特徴とする。

【0010】

請求項２に係る二酸化炭素ナノバブル水を用いたコンクリートの製造方法は、請求項１に係る二酸化炭素ナノバブル水を用いたコンクリートの製造方法において、前記練り水に、前記二酸化炭素ナノバブル水に水酸化カルシウム溶液を混合したものを用いることを特徴とする。

【0011】

請求項３に係る二酸化炭素ナノバブル水を用いたコンクリートの製造方法は、請求項１又は２に係る二酸化炭素ナノバブル水を用いたコンクリートの製造方法において、前記コンクリートの養生水に水酸化カルシウム溶液を用いることを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

請求項１～３に係る発明によれば、コンクリートの緻密化及び高品質化することができるとともに、二酸化炭素の排出を削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、Ｗ／Ｃ＝６５％透水試験の練り水に機能水を用いた材齢７日供試体による７日間の累積透水量を示す棒グラフである。

【図2】図２は、同上の透水試験の練り水に機能水を用いた材齢２８日供試体による６日間の累積透水量を示す棒グラフである。

【図3】図３は、同上の透水試験の練り水に機能水を用いて水道水で養生した材齢２８日供試体による７日間の累積透水量を示す棒グラフである。

【図4】図４は、同上の透水試験の練り水に純水を用いて材齢７日まで純水で養生し、材齢７日から機能水で養生した材齢２８日供試体による７日間の累積透水量を示す棒グラフである。

【図5】図５は、Ｗ／Ｃ＝３５％透水試験の練り水に機能水を用いて水道水で養生した材齢２８日供試体による７日間の累積透水量を示す棒グラフである。

【図6】図６は、同上の透水試験の練り水に純水を用いて材齢７日まで水道水で養生し、材齢７日から機能水で養生した材齢２８日供試体による７日間の累積透水量を示す棒グラフである。

【図7】図７は、Ｗ／Ｃ＝３５％透水試験の練り水に機能水を用いて純水で養生した材齢２８日供試体による７日間の累積透水量を示す棒グラフである。

【図8】図８は、同上の透水試験の練り水に純水を用いて機能水で養生した材齢２８日供試体による７日間の累積透水量を示す棒グラフである。

【図9】図９は、同上の透水試験の練り水に機能水を用いて水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ）_２飽和上澄み液で養生した材齢２８日供試体による７日間の累積透水量を示す棒グラフである。

【図10】図１０は、同上の透水試験の練り水に機能水を用いて材齢７日まで純水で養生し、材齢７日から機能水を噴霧して養生した材齢２８日供試体による７日間の累積透水量を示す棒グラフである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明に係る二酸化炭素ナノバブル水を用いたコンクリートの製造方法の一実施形態について説明する。

【0015】

＜二酸化炭素ナノバブル水を用いたコンクリートの製造方法＞
本発明の実施形態に係る二酸化炭素ナノバブル水を用いたコンクリートの製造方法（以下、単に本コンクリートの製造方法ともいう。）では、先ず、コンクリートの用途に応じて、所定の単位水量（Ｗ）、所定の水・セメント比（Ｗ／Ｃ）、所定の細骨材率（Ｓ／Ａ）、所定の空気量（ａ）となるように配合を決定し、必要な各材料の量を算出する。

【0016】

そして、本コンクリートの製造方法では、決定した配合に応じた量のセメント、粗骨材、細骨材、各種混和材及び混和剤に、練り水として、所定の単位水量（Ｗ）となる二酸化炭素ナノバブル水（ＣＯ_２ＮＢＷ）を用いてコンクリートを製造する。

【0017】

ここで、二酸化炭素ナノバブル水とは、ナノオーダー（１μｍ以下）の直径の二酸化炭素ガスの微細気泡を含有する水のことを指しており、ナノオーダーの二酸化炭素ガスの微細気泡に加え、マイクロオーダー（１～１００μｍ）の微細二酸化炭素ガスを含有するマクロナノバブル水を含む概念である。

【0018】

また、二酸化炭素ナノバブルの生成方法としては、二酸化炭素気体と水を混合し、高速で旋回させることで二酸化炭素の気泡を作る「旋回流方式」、二酸化炭素気体に圧力をかけ、水中に溶け込ませて、一気に開放することで二酸化炭素の気泡を作る「加圧溶解方式」、オリフィス等の微細孔へ二酸化炭素気体に圧力をかけて通すことで二酸化炭素の気泡を作る「微細孔方式」、超音波でキャビテーションを起こし水中の二酸化炭素気体を膨張させて二酸化炭素の気泡を作る「超音波方式」など、が例示される。しかし、二酸化炭素ナノバブル水の生成方法は、特に限定されるものではなく、マイクロオーダー（１～１００μｍ）の微細二酸化炭素ガスを含有するマクロナノバブル水を生成できる方法であればよい。

【0019】

但し、本コンクリートの製造方法では、ダン・タクマ社製の製造装置を用いて、前記「加圧溶解方式」の１ｐａｓｓ方式又は２分間のｌｏｏｐ方式で二酸化炭素ナノバブル水を生成する。安価で容易に短時間で二酸化炭素ナノバブル水を大量に生成することができるからである。

【0020】

なお、二酸化炭素ナノバブル水は製造装置から製造後に少なくとも５分以上経過したものを使うことで所定の効果を発揮する。その間、オープンな状態で放置しておいてもよく、また容器に入れて長期間保管してもよい。練り水として、もしくは水酸化カルシウム飽和溶液との混合用の水としての利用は、製造から数か月経過したものであっても効果は変わらない。

【0021】

本発明に係る二酸化炭素ナノバブルは直径が２００ｎｍよりも微小であり、長期に安定化したものである。１００ｎｍよりも小さなものが大量に含まれるため、その計測は難しいが、二酸化炭素ナノバブルに含まれる二酸化炭素の分量は水溶液の体積に対して０．０３％以下である。これは超音波を利用した方法であり、二酸化炭素ナノバブル水に超音波を放射して溶液中から浮上してきた気泡をルシャテリエ瓶などにトラップし、得られた気体の容量と二酸化炭素濃度を測定することにより求められる。

【0022】

但し、本発明に係る二酸化炭素バブルは製造から数か月たった状況でも分かる通り、溶存二酸化炭素とは無関係なものである。水溶液に超音波を放射すると溶解している二酸化炭素も一部が気泡としてガス化するため、二酸化炭素ナノバブル自体の容積を正確に測ることは出来ない。方法として二酸化炭素ナノバブル水に塩酸などの強酸を加えてｐＨを４程度にまで低下した後に、窒素ガスなどの二酸化炭素を含まない気体で３時間程度バブリングを行う。これにより大部分の溶解二酸化炭素を空気中に放出できる。その後に水酸化ナトリウムなどの塩基を加えてｐＨを７程度の中性領域に戻した後で超音波を照射する。これにより本技術に係る二酸化炭素ナノバブルに含まれる気泡量（二酸化炭素量）が水溶液の体積の０．０３％以下であることが分かる。なお、ナノバブルは真球に近い気泡であり、表面張力の効果により加圧された状態で存在している。大部分のナノバブルは１００ｎｍよりも小さく、気泡内部の圧力は３０気圧よりも高い。そのため、正確な二酸化炭素ナノバブルの体積（トータル量）は大気圧環境下で求めた二酸化炭素量の１／３０以下の値である。

【0023】

また、本コンクリートの製造方法では、二酸化炭素ナノバブル水に加え、練り水に、水酸化カルシウム飽和溶液を二酸化炭素ナノバブル水に対して重量％で２５％～５０％置換して混合したものを用いることが好ましい。水酸化カルシウムのイオン化したＣａ^２＋やＯＨ^－がコンクリートの毛細管空隙内に侵入してコンクリートの緻密化することができるからである。

【0024】

そして、本コンクリートの製造方法では、コンクリートの養生水として、水酸化カルシウムの飽和上澄み水（水酸化カルシウム飽和溶液）を用いて所定の強度が発現するまで養生する。練り水と同様に、養生水として供給される水酸化カルシウムのイオン化したＣａ^２＋やＯＨ^－がコンクリートの毛細管空隙内に侵入してコンクリートの緻密化することができるだけでなく、コンクリートの微細な初期の亀裂に入り込み、コンクリートのひび割れを抑制することができるからである。

【0025】

以上説明した本発明の実施形態に係る二酸化炭素ナノバブル水を用いたコンクリートの製造方法によれば、コンクリートの緻密化することができ、高品質化・高耐久性化することができる。また、コンクリートの重量に対しては微量ではあるが、二酸化炭素を産業として大量に使用されるコンクリート内に固定化して、二酸化炭素の排出を抑制することができる。

【0026】

また、本実施形態に係る二酸化炭素ナノバブル水を用いたコンクリートの製造方法によれば、練り水や養生水として水酸化カルシウム溶液を使用するので、イオン化したＣａ^２＋やＯＨ^－がコンクリートの毛細管空隙内に侵入してコンクリートの緻密化することができるだけでなく、コンクリートのひび割れを抑制することができる。

【0027】

以上、本発明の実施形態に係る二酸化炭素ナノバブル水を用いたコンクリートの製造方法について詳細に説明したが、前述した又は図示した実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたって具体化した一実施形態を示したものに過ぎない。よって、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。

【0028】

特に、コンクリートとして、結合材としてセメントを用いて骨材を結合するものを例示して説明したが、本発明に係るコンクリートは、広義の意味でのコンクリートを指し、セメントを用いて骨材を結合するものに限られず、石灰、石膏、アスファルト、プラスチックなどの結合材で粗骨材や細骨材からなる骨材を固めた複合材料を含むものである。練り水に二酸化炭素ナノバブル水を用いた場合は、二酸化炭素を炭酸カルシウムとしてコンクリート中の微細空間に固定化することができると考えられるからである。

【0029】

＜Ｗ／Ｃ＝６５％透水試験＞
次に、本発明に係る二酸化炭素ナノバブル水を用いたコンクリートの製造方法の効果を検証するために行った透水試験について説明する。本透水試験は、供試体として複数種類のコンクリート版を作成し、透水試験を行ってその累積透水量（ｍｌ）を計測した。

【0030】

供試体のコンクリートの基本配合は、（１）単位水量（Ｗ）＝１７５（ｋｇ／ｍ^３）（２）水・セメント比（Ｗ／Ｃ）＝６５％（３）細骨材率（Ｓ／Ａ）＝５０％（４）空気量（ａ）＝４．５％となるように配合した。より具体的には、次の表１となるように配合した。

【0031】

【表1】

【0032】

（練り水に機能水（ＣＯ_２ＮＢＷ））
また、供試体のコンクリートの製造には、前述の本発明の実施形態に係る二酸化炭素ナノバブル水を用いたコンクリートの製造方法と同様に、練り水に二酸化炭素ナノバブル水を含有する機能水（以下、単に機能水ともいう。）を用いた。供試体のコンクリートの製造に用いた機能水は、製造条件が異なるＡ，Ｂ，Ｃの３種類のタイプの二酸化炭素ナノバブル水（ＣＯ_２ＮＢＷ）を用いた。Ａ，Ｂ，Ｃの３種類のタイプは、次の表２に示すように、製造条件として塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）と、塩化カリウム（ＫＣｌ）と、硫酸カルシウム２水和水（ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏ）と、硝酸マグネシウム６水和水（Ｍｇ（ＮＯ_３）・６Ｈ_２Ｏ）の成分、及び二酸化炭素ナノバブル水の製造方式が異なるものである。

【0033】

【表2】

【0034】

また、供試体としては、比較のために、純水、水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ）_２溶液を練り水に使用したものも製造した。その上、機能水として、３種類のタイプの二酸化炭素ナノバブル水に、練り混ぜる直前に二酸化炭素ナノバブル水に対して水酸化カルシウム飽和溶液を重量％で２５～５０％置換して加えたものも使用し、計８種類の練り水で製造したコンクリートからなる供試体を作成し、透水試験を行った。

【0035】

なお、表２に示す二酸化炭素ナノバブル水の製造方式の１ｐａｓｓ（方式）とは、単純に一方向に加圧溶解方式で二酸化炭素ナノバブルを生成することを指し、２分間ｌｏｏｐ（方式）とは、濃度を高くなるように２分間循環させて繰り返し加圧溶解方式で二酸化炭素ナノバブルを生成することを指している。

【0036】

以上の計８種類の異なる水を練り水に用いて製造したコンクリート版の供試体を材齢７日の翌日から７日間透水試験を行ってその累積透水量（ｍｌ）を計測したものを図１に示し、材齢２８日から６日間の透水試験を行ってその累積透水量（ｍｌ）を計測したものを図２に示す。

【0037】

図１のグラフに示すように、純水を練り水に用いた供試体と比べて全ての場合で累積透水量が減少しており、練り水に前述の機能水を用いた場合は、コンクリートを緻密化して高品質化すする効果があることが分かる。つまり、コンクリートの練り水に、二酸化炭素ナノバブル水を用いるとコンクリートを緻密化に寄与することが分かった。

【0038】

また、材齢７日のコンクリート効果の初期には、水酸化カルシウム溶液を練り水に使用した場合でもコンクリートの緻密化に寄与することが分かった。それに加え、練り水に、二酸化炭素ナノバブル水に水酸化カルシウム飽和溶液を２５％～５０％置換して混合したものを用いると、さらにコンクリートの緻密化に寄与することが分かった。

【0039】

そして、図２に示すように、コンリートにおいて所定強度が発現したと考えられる２８日からの６日間の透水試験では、練り水に二酸化炭素ナノバブル水を用いたＡ，Ｂ，Ｃの３種類のタイプ全てにおいて大幅にコンクリートの緻密化が促進されたことが分かる。一方、水酸化カルシウム溶液を混合したものは、コンクリートの緻密化が促進されておらず、二酸化炭素ナノバブル水の効果が大きいことが分かる。

【0040】

（練り水に機能水＋養生水に水道水）
次に、前述と同様に、計８種類の異なる水を練り水に用いて製造したコンクリート版の供試体に、水道水を養生水として使用して材齢２８日まで養生し、その後７日間の透水試験を行ってその累積透水量（ｍｌ）を計測したものを図３に示す。

【0041】

図３のグラフは、図２に示した結果と略同じ結果となり、練り水に二酸化炭素ナノバブル水を用いたＡ，Ｂ，Ｃの３種類のタイプ全てにおいて大幅にコンクリートの緻密化が促進されたことが分かる。一方、水酸化カルシウム溶液を混合したものは、コンクリートの緻密化が促進されておらず、二酸化炭素ナノバブル水の効果が大きいことが分かる。

【0042】

（練り水に純水＋養生水に機能水）
次に、コンクリートの基本配合を、前述のように、（１）単位水量（Ｗ）＝１７５（ｋｇ／ｍ３）（２）水・セメント比（Ｗ／Ｃ）＝６５％（３）細骨材率（Ｓ／Ａ）＝５０％（４）空気量（ａ）＝４．５％となるように配合（表１の配合）し、練り水に純水を使用して同一配合の８つの供試体を製造した。そして、表２に示したＡ，Ｂ，Ｃの３種類のタイプの二酸化炭素ナノバブル水（ＣＯ_２ＮＢＷ）を製造して、前述の機能水と同様に、計８種類の異なる水を養生水に用いて材齢２８日まで養生し、その後７日間の透水試験を行ってその累積透水量（ｍｌ）を計測したものを図４に示す。

【0043】

図４のグラフに示すように、Ａ，Ｂ，Ｃの３種類のタイプの二酸化炭素ナノバブル水（ＣＯ_２ＮＢＷ）を養生水に使用した場合でも、純水を養生水として使用した場合より全て累積透水量が上回る結果となった。つまり、養生水に二酸化炭素ナノバブル水（ＣＯ_２ＮＢＷ）を使用してもコンクリートの緻密化の効果は見られなかった。

【0044】

一方、養生水に水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ）_２飽和上澄み液を使用した場合、コンクリートの緻密化の効果が確認できた。Ａ，Ｂ，Ｃの３種類のタイプの二酸化炭素ナノバブル水に水酸化カルシウム飽和溶液を２５％～５０％置換して混合したものを使用した場合でもコンクリートの緻密化の効果が確認できた。

【0045】

これは、コンクリート中の毛細管空隙の径が約１００ｎｍしかないため、二酸化炭素ナノバブルの多くが侵入できなかったものと考えられる。一方、水酸化カルシウム溶液は、イオン化したＣａ^２＋やＯＨ^－が毛細管空隙内に侵入できたためと考えられる。

【0046】

＜Ｗ／Ｃ＝３５％透水試験＞
次に、前述の供試体とは配合条件である水セメント比が大きく異なる複数種類のコンクリート版を作成し、材齢２８日から７日間の透水試験を行ってその累積透水量（ｍｌ）を計測し、前述のＷ／Ｃ＝６５％透水試験の結果と同様になるか否かを検証した。

【0047】

本試験の供試体のコンクリートの基本配合は、（１）単位水量（Ｗ）＝１６５（ｋｇ／ｍ^３）（２）水・セメント比（Ｗ／Ｃ）＝３５％（３）細骨材率（Ｓ／Ａ）＝４３％（４）空気量（ａ）＝４．５％となるように配合した。より具体的には、次の表３となるように配合した。

【0048】

【表3】

【0049】

（練り水に機能水（ＣＯ_２ＮＢＷ））
先ず、練り水に機能水を使用した場合の効果を検証するために、供試体のコンクリート製造の際の練り水に機能水を用いた。機能水は、Ｗ／Ｃ＝６５％透水試験と同様に、表２に示したＡ，Ｂ，Ｃの３種類のタイプの二酸化炭素ナノバブル水（ＣＯ_２ＮＢＷ）を用いた。

【0050】

また、Ｗ／Ｃ＝６５％透水試験と同様に、比較のために、純水、水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ）_２溶液を練り水に使用したものも製造した。その上、機能水として、３種類のタイプの二酸化炭素ナノバブル水に、練り混ぜる直前に二酸化炭素ナノバブル水に対して重量％で２５～５０の水酸化カルシウム溶液を加えたものも使用し、Ｗ／Ｃ＝６５％透水試験と同様に、計８種類の練り水で製造したコンクリートからなる供試体を作成し、透水試験を行った。

【0051】

以上の計８種類の異なる水を練り水に用いて製造したコンクリート版の供試体を、養生水として水道水を使用して材齢２８日まで養生し、材齢２８日の翌日から７日間透水試験を行ってその累積透水量（ｍｌ）を計測したものを図５に示す。

【0052】

図５のグラフに示すように、Ｗ／Ｃ＝６５％透水試験と同様に、純水を練り水に用いた供試体と比べて全ての場合で累積透水量が減少しており、練り水に前述の機能水を用いた場合にコンクリートを緻密化して高品質化する効果があることが分かる。つまり、コンクリートの練り水に、二酸化炭素ナノバブル水を用いるとＷ／Ｃ＝３５％のコンクリートでもコンクリートを緻密化できることが確認できた。

【0053】

また、Ｗ／Ｃ＝６５％透水試験と同様に、材齢７日のコンクリート効果の初期には、水酸化カルシウム溶液を練り水に使用した場合でもコンクリートの緻密化に寄与することが確認できた。それに加え、練り水に、二酸化炭素ナノバブル水に水酸化カルシウム飽和溶液を２５％～５０％置換して混合したものを用いると、さらにコンクリートの緻密化に寄与することが分かった。

【0054】

（練り水に純水＋養生水に機能水）
次に、コンクリートの基本配合を、前述のように、（１）単位水量（Ｗ）＝１６５（ｋｇ／ｍ^３）（２）水・セメント比（Ｗ／Ｃ）＝３５％（３）細骨材率（Ｓ／Ａ）＝４３％（４）空気量（ａ）＝４．５％となるように配合し、練り水に純水を使用して同一配合の８つの供試体を製造した。そして、表２に示したＡ，Ｂ，Ｃの３種類のタイプの二酸化炭素ナノバブル水（ＣＯ_２ＮＢＷ）を製造して、前述の機能水と同様に、計８種類の異なる水を養生水に用いて材齢２８日まで養生し、その後７日間の透水試験を行ってその累積透水量（ｍｌ）を計測したものを図６に示す。

【0055】

図６のグラフに示すように、Ａ，Ｂ，Ｃの３種類のタイプの二酸化炭素ナノバブル水（ＣＯ_２ＮＢＷ）を養生水に使用した場合でも、純水を養生水として使用した場合と比べて、Ｂタイプの二酸化炭素ナノバブル水（ＣＯ_２ＮＢＷ）だけ累積透水量が下回るもののＡタイプ及びＣタイプの二酸化炭素ナノバブル水は、逆に累積透水量が増加する結果となった。つまり、養生水に二酸化炭素ナノバブル水（ＣＯ_２ＮＢＷ）を使用しても顕著なコンクリートの緻密化の効果は見られなかった。

【0056】

一方、養生水に水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ）_２溶液を使用した場合、Ｗ／Ｃ＝６５％透水試験と同様に、コンクリートの緻密化の効果が確認できた。Ａ，Ｂ，Ｃの３種類のタイプの二酸化炭素ナノバブル水に水酸化カルシウム飽和溶液を２５％～５０％置換して混合したものを使用した場合でもコンクリートの緻密化の効果が確認できた。これもＷ／Ｃ＝６５％透水試験と同様の結果である。

【0057】

（練り水に機能水＋養生水に機能水）
前述のように、Ｗ／Ｃ＝６５％透水試験及びＷ／Ｃ＝３５％透水試験の結果では、練り水に機能水である二酸化炭素ナノバブル水（ＣＯ_２ＮＢＷ）を使用した場合の緻密化の効果が確認できたとともに、養生水に機能水を用いた場合の有用性が確認できなった。この結果を受け、練り水に機能水を使用するとともに、養生水に緻密効果が確認できた水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ）_２飽和上澄み液を使用した場合の有用性と、養生水の供給方法を噴霧養生に変更して機能水を供給した場合の検証を行った。

【0058】

比較するために、ｐａｔｔｅｒｎ１として、再度練り水に機能水を使用し、養生水に純水を使用して材齢０日～材齢２８日まで養生し、その後７日間の透水試験を行ってその累積透水量（ｍｌ）を計測したものを図７に示す。

【0059】

具体的には、前述のように、（１）単位水量（Ｗ）＝１６５（ｋｇ／ｍ３）（２）水・セメント比（Ｗ／Ｃ）＝３５％（３）細骨材率（Ｓ／Ａ）＝４３％（４）空気量（ａ）＝４．５％の表３の配合で、５種類の供試体を作成した。

【0060】

また、今回は、練り水に、（１）純水、（２）水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ）_２溶液、（３）Ａタイプ二酸化炭素ナノバブル水（ＣＯ_２ＮＢＷ）、（４）Ｂタイプ二酸化炭素ナノバブル水（ＣＯ_２ＮＢＷ）、（５）Ｃタイプ二酸化炭素ナノバブル水（ＣＯ_２ＮＢＷ）の計５種類のみを使用して供試体を作成し、透水試験を行った。

【0061】

ｐａｔｔｅｒｎ２は、練り水に純水を使用し、養生水に機能水を使用して材齢０日～材齢２８日まで養生し、その後７日間の透水試験を行ってその累積透水量（ｍｌ）を計測したものを図８に示す。

【0062】

但し、機能水の場合も、今回は、（１）純水、（２）水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ）_２飽和上澄み液、（３）Ａタイプ二酸化炭素ナノバブル水（ＣＯ_２ＮＢＷ）、（４）Ｂタイプ二酸化炭素ナノバブル水（ＣＯ_２ＮＢＷ）、（５）Ｃタイプ二酸化炭素ナノバブル水（ＣＯ_２ＮＢＷ）の計５種類のみを使用して供試体を作成して透水試験を行った。

【0063】

ｐａｔｔｅｒｎ３は、練り水に（１）純水、（２）水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ）_２溶液、（３）Ａタイプ二酸化炭素ナノバブル水（ＣＯ２ＮＢＷ）、（４）Ｂタイプ二酸化炭素ナノバブル水（ＣＯ_２ＮＢＷ）、（５）Ｃタイプ二酸化炭素ナノバブル水（ＣＯ_２ＮＢＷ）の計５種類の機能水（比較のため純水含む）を使用した。但し、養生水には、水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ）_２溶液を使用して材齢０日～材齢２８日まで養生し、その後７日間の透水試験を行ってその累積透水量（ｍｌ）を計測したものを図９に示す。

【0064】

ｐａｔｔｅｒｎ４は、練り水に（１）純水、（２）水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ）_２溶液、（３）Ａタイプ二酸化炭素ナノバブル水（ＣＯ_２ＮＢＷ）、（４）Ｂタイプ二酸化炭素ナノバブル水（ＣＯ_２ＮＢＷ）、（５）Ｃタイプ二酸化炭素ナノバブル水（ＣＯ_２ＮＢＷ）の計５種類の機能水（比較のため純水含む）を使用した。

【0065】

そして、養生水にも、（１）純水、（２）水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ）_２溶液、（３）Ａタイプ二酸化炭素ナノバブル水（ＣＯ_２ＮＢＷ）、（４）Ｂタイプ二酸化炭素ナノバブル水（ＣＯ_２ＮＢＷ）、（５）Ｃタイプ二酸化炭素ナノバブル水（ＣＯ_２ＮＢＷ）の計５種類の機能水（比較のため純水含む）を使用した。但し、養生水の供給方法は、材齢７日までは、純水で養生し、その後、供試体の表面から１日に５分間、養生水を噴霧する噴霧養生とした。このように、材齢７日までの純水の養生後、計５種類の機能水（比較のため純水含む）を使用して材齢８日～材齢２８日まで養生し、その後７日間の透水試験を行ってその累積透水量（ｍｌ）を計測したものを図１０に示す。

【0066】

図７のグラフから明らかなように、練り水に二酸化炭素ナノバブル水を用いたＡ，Ｂ，Ｃの３種類のタイプ全てにおいて大幅にコンクリートの緻密化が促進されたことが分かる。一方、水酸化カルシウム溶液を混合した場合でも、コンクリートの緻密化の効果を確認することができる。

【0067】

図８のグラフでは、図６のグラフの場合と相違して、養生水にＡ～Ｃタイプの二酸化炭素ナノバブル水（ＣＯ_２ＮＢＷ）を用いた場合でも、養生水に純水を用いた場合と比べて緻密化の効果は確認できる。しかし、養生水に水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ）_２溶液のみを使用した場合より二酸化炭素ナノバブル水を使用した場合の方が緻密化の効果が低い結果となった。よって、図６の結果も踏まえると、二酸化炭素ナノバブル水をコンクリートの養生水として用いた場合のコンクリートの緻密化の顕著な効果は見られないが、水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ）_２溶液を養生水として用いた場合は、コンクリートの緻密化の顕著な効果を確認することができた。

【0068】

図９のグラフから明らかなように、練り水に二酸化炭素ナノバブル水を用い、養生水として水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ）_２溶液を使用した場合は、大幅にコンクリートの緻密化が促進されたことが分かる。また、養生水として水酸化カルシウムの飽和溶液と二酸化炭素ナノバブル水を混合した場合でも、コンクリートの緻密化の効果を確認できる。

【0069】

図１０のグラフでは、養生水にＡ～Ｃタイプの二酸化炭素ナノバブル水（ＣＯ_２ＮＢＷ）を用いた場合でも、養生水に純水を用いた場合と比べて緻密化の効果は確認できる。しかし、図７のグラフと対比すると、コンクリートの緻密化が促進されたと言えず、養生水に二酸化炭素ナノバブル水を用いた効果より、練り水に二酸化炭素ナノバブル水を用いた効果が大きいものと考えられる。よって、養生水として二酸化炭素ナノバブル水を使用した場合は、噴霧による供給でも二酸化炭素ナノバブル水の顕著なコンクリートの緻密化の効果を確認することはできなかった。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【手続補正書】

【提出日】2022-10-12

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

二酸化炭素ナノバブル水を用いたコンクリートの製造方法であって、
コンクリートを製造する際の練り水に、一方向に加圧溶解方式で二酸化炭素ナノバブルを生成する１ｐａｓｓ（方式）、又は濃度が高くなるように循環させて繰り返し加圧溶解方式で二酸化炭素ナノバブルを生成するｌｏｏｐ（方式）のいずれかの方式で生成されて少なくとも５分以上経過した直径１００ｎｍ以下の二酸化炭素ガスの微細気泡を含有する二酸化炭素ナノバブル水を用いてコンクリートを製造すること
を特徴とする二酸化炭素ナノバブル水を用いたコンクリートの製造方法。

【請求項2】

前記練り水に、前記二酸化炭素ナノバブル水に水酸化カルシウム溶液を混合したものを用いること
を特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素ナノバブル水を用いたコンクリートの製造方法。

【請求項3】

前記コンクリートの養生水に水酸化カルシウム溶液を用いること
を特徴とする請求項１又は２に記載の二酸化炭素ナノバブル水を用いたコンクリートの製造方法。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0009】

請求項１に係る二酸化炭素ナノバブル水を用いたコンクリートの製造方法は、二酸化炭素ナノバブル水を用いたコンクリートの製造方法であって、
コンクリートを製造する際の練り水に、一方向に加圧溶解方式で二酸化炭素ナノバブルを生成する１ｐａｓｓ（方式）、又は濃度が高くなるように循環させて繰り返し加圧溶解方式で二酸化炭素ナノバブルを生成するｌｏｏｐ（方式）のいずれかの方式で生成されて少なくとも５分以上経過した直径１００ｎｍ以下の二酸化炭素ガスの微細気泡を含有する二酸化炭素ナノバブル水を用いてコンクリートを製造することを特徴とする。

【手続補正書】

【提出日】2023-02-06

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

二酸化炭素ナノバブル水を用いたコンクリートの製造方法であって、
コンクリートを製造する際の練り水に、一方向に加圧溶解方式で二酸化炭素ナノバブルを生成する１ｐａｓｓ（方式）、又は濃度が高くなるように循環させて繰り返し加圧溶解方式で二酸化炭素ナノバブルを生成するｌｏｏｐ（方式）のいずれかの方式で生成されて少なくとも５分以上経過した直径１００ｎｍ以下の二酸化炭素ガスの微細気泡を含有する二酸化炭素ナノバブル水に水酸化カルシウム溶液を混合したものを用いてコンクリートを製造すること
を特徴とする二酸化炭素ナノバブル水を用いたコンクリートの製造方法。

【請求項2】

前記コンクリートの養生水に水酸化カルシウム溶液を用いること
を特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素ナノバブル水を用いたコンクリートの製造方法。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0009】

請求項１に係る二酸化炭素ナノバブル水を用いたコンクリートの製造方法は、二酸化炭素ナノバブル水を用いたコンクリートの製造方法であって、コンクリートを製造する際の練り水に、一方向に加圧溶解方式で二酸化炭素ナノバブルを生成する１ｐａｓｓ（方式）、又は濃度が高くなるように循環させて繰り返し加圧溶解方式で二酸化炭素ナノバブルを生成するｌｏｏｐ（方式）のいずれかの方式で生成されて少なくとも５分以上経過した直径１００ｎｍ以下の二酸化炭素ガスの微細気泡を含有する二酸化炭素ナノバブル水に水酸化カルシウム溶液を混合したものを用いてコンクリートを製造することを特徴とする。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】削除

【補正の内容】

【手続補正4】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0011】

請求項２に係る二酸化炭素ナノバブル水を用いたコンクリートの製造方法は、請求項１に係る二酸化炭素ナノバブル水を用いたコンクリートの製造方法において、前記コンクリートの養生水に水酸化カルシウム溶液を用いることを特徴とする。

【手続補正5】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0012】

請求項１及び２に係る発明によれば、コンクリートの緻密化及び高品質化することができるとともに、二酸化炭素の排出を削減することができる。