特許 7595665 コンクリート混合物内で二酸化炭素を全体的に拡散させる方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-28

(45)【発行日】2024-12-06

(54)【発明の名称】コンクリート混合物内で二酸化炭素を全体的に拡散させる方法

(51)【国際特許分類】

   C04B 20/02 20060101AFI20241129BHJP

   B01D 53/14 20060101ALI20241129BHJP

   C04B 28/02 20060101ALI20241129BHJP

   B28C 9/02 20060101ALI20241129BHJP

【ＦＩ】

C04B20/02 Z ZAB

B01D53/14 100

C04B28/02

B28C9/02

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2022531030

(86)(22)【出願日】2019-11-27

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-01-30

(86)【国際出願番号】 GR2019000083

(87)【国際公開番号】W WO2021105726

(87)【国際公開日】2021-06-03

【審査請求日】2022-05-26

(73)【特許権者】

【識別番号】316017181

【氏名又は名称】サウジ アラビアン オイル カンパニー

【氏名又は名称原語表記】Ｓａｕｄｉ Ａｒａｂｉａｎ Ｏｉｌ Ｃｏｍｐａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】110001896

【氏名又は名称】弁理士法人朝日奈特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ハマド、アーマド ディー

(72)【発明者】

【氏名】アル－フナイディ、アリ シャキル

(72)【発明者】

【氏名】ファデル、バンダル エー

(72)【発明者】

【氏名】アムル、イッサム ティー

【審査官】大西 美和

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１６－５１０２７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－２５４９１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０５１４２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０９７０５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０４Ｂ ２／００－３２／０２

Ｃ０４Ｂ ４０／００－４０／０６

Ｂ２８Ｃ １／００－ ９／０４

Ｂ０１Ｄ ５３／１４－５３／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンクリート混合物内でＣＯ₂を拡散させる方法であって、前記方法が、
コンクリート調製システムの前処理チャンバ内で骨材材料をＣＯ₂ガスと混合して、ＣＯ₂吸着骨材材料を形成する工程であって、前記骨材材料が、火山灰、軽石、軽石粉、イグニンブライト、膨張頁岩、ゼオライト、メタカオリン、植物灰、またはそれらの組み合わせから選択されるポゾラン材料を含み、前記前処理チャンバ内の前記ポゾラン材料が、ＣＯ ₂ 流量３００ｍｌ／分および２５℃で、４．８５グラムのポゾラン材料当たり６．０×１０^-4モル／秒以上のピークＣＯ₂吸着速度を有し、かつ前記ポゾラン材料が、３０℃～６０℃の温度で吸着されたＣＯ₂を放出する、工程と、
前記ＣＯ₂吸着骨材材料を前記前処理チャンバから前記コンクリート調製システムのセメント混合チャンバに移送する工程と、
３０℃～６０℃の温度で前記ＣＯ₂吸着骨材材料をセメントおよび水と混合して前記コンクリート混合物を形成する工程であって、前記ポゾラン材料を含むＣＯ₂吸着骨材材料のセメントおよび水との混合が、前記ポゾラン材料を含むＣＯ₂吸着骨材材料からＣＯ₂を放出し、かつＣＯ₂を前記コンクリート混合物に拡散して炭酸化コンクリート混合物を形成する、工程と、
を含む方法。

【請求項2】

前記ポゾラン材料が、０．４ミリモル／グラム以上のＣＯ₂吸着能力を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記コンクリート調製システムが、ＣＯ₂投入パイプによって前記前処理チャンバに結合されたＣＯ₂源をさらに備える、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記コンクリート調製システムが、前記ＣＯ₂投入パイプに流体結合され、前記前処理チャンバに入るＣＯ₂ガスの流量を測定するように構成された上流流量計をさらに備える、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記前処理チャンバ内で前記骨材材料を前記ＣＯ₂ガスと混合する工程が、
前記骨材材料を前記前処理チャンバに送ることと、
前記ＣＯ₂ガスを前記ＣＯ₂源から前記前処理チャンバに送ることと、を含む、請求項３に記載の方法。

【請求項6】

前記ＣＯ₂ガスが、前記ＣＯ₂源から前記前処理チャンバに、３００ｍｌ／分～１４００ｍｌ／分の流量で送られる、請求項３に記載の方法。

【請求項7】

前記前処理チャンバ内で前記骨材材料を前記ＣＯ₂ガスと混合する工程が、前記前処理チャンバ内で前記骨材材料を攪拌することをさらに含む、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記コンクリート調製システムが、セメント投入パイプによって前記セメント混合チャンバに結合されたセメント源と、水投入パイプによって前記セメント混合チャンバに結合された水源と、をさらに備え、
前記ＣＯ₂吸着骨材材料を前記セメント混合チャンバ内で前記セメントおよび前記水と混合する工程が、
前記セメント源から前記セメント混合チャンバに前記セメントを送ることと、
前記水源から前記セメント混合チャンバに前記水を送ることと、を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記ＣＯ₂吸着骨材材料が、前記前処理チャンバから、チャンバ接続パイプを介して前記セメント混合チャンバに移送される、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

前記コンクリート調製システムが、前記チャンバ接続パイプに結合された下流流量計をさらに備え、
前記下流流量計が、前記セメント混合チャンバに入るＣＯ₂吸着骨材材料の流量を測定するように構成されている、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

コンクリート混合物内でＣＯ₂を拡散させる方法であって、前記方法が、
コンクリート調製システムの前処理チャンバ内で、骨材材料をＣＯ₂ガスと混合して、ＣＯ₂吸着骨材材料を形成する工程であって、前記骨材材料が、火山灰、軽石、軽石粉、イグニンブライト、膨張頁岩、ゼオライト、メタカオリン、植物灰、またはそれらの組み合わせから選択されるポゾラン材料を含み、前記前処理チャンバ内の前記ポゾラン材料が、ＣＯ ₂ 流量３００ｍｌ／分および２５℃で、４．８５グラムのポゾラン材料当たり６．０×１０^-4モル／秒以上のピークＣＯ₂吸着速度を有し、かつ前記ポゾラン材料が、３０℃～６０℃の温度で吸着されたＣＯ₂を放出する、工程と、
前記ＣＯ₂吸着骨材材料を前記前処理チャンバからチャンバ接続パイプを介して前記コンクリート調製システムのセメント混合チャンバに移送する工程と、
前記ＣＯ₂吸着骨材材料をセメントおよび水と３０℃～６０℃の温度で混合して前記コンクリート混合物を形成する工程であって、前記ＣＯ₂吸着骨材材料のセメントおよび水との混合が、前記ＣＯ₂吸着骨材材料からＣＯ₂を放出し、かつＣＯ₂を前記コンクリート混合物に拡散して炭酸化コンクリート混合物が形成される、工程と、
を含む方法。

【請求項12】

前記ポゾラン材料が、０．４ミリモル／グラム以上のＣＯ₂吸着能力を含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記コンクリート調製システムが、ＣＯ₂投入パイプによって前記前処理チャンバに結合されたＣＯ₂源をさらに備え、前記前処理チャンバ内で前記骨材材料を前記ＣＯ₂ガスと混合する工程が、
前記骨材材料を前記前処理チャンバに送ることと、
前記ＣＯ₂ガスを前記ＣＯ₂源から前記前処理チャンバに送ることと、を含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項14】

前記コンクリート調製システムが、セメント投入パイプによって前記セメント混合チャンバに結合されたセメント源と、水投入パイプによって前記セメント混合チャンバに結合された水源と、をさらに備え、
前記ＣＯ₂吸着骨材材料を前記セメント混合チャンバ内で前記セメントおよび前記水と混合する工程が、
前記セメント源から前記セメント混合チャンバに前記セメントを送ることと、
前記水源から前記セメント混合チャンバに前記水を送ることと、を含む、請求項１１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書は、一般に、コンクリート混合物内で二酸化炭素（ＣＯ₂）を拡散させるための方法に関する。より具体的には、本開示は、ＣＯ₂吸着骨材材料を使用してコンクリート混合物内でＣＯ₂を拡散させるための方法に関する。

【背景技術】

【0002】

コンクリート硬化は、プレキャスト構造またはスラリーコンクリートからのレンガなどの硬化コンクリート製品を製造する際のプロセスステップの１つである。コンクリート混合物の硬化に使用される典型的な硬化剤は、蒸気または水であるが、代替の硬化剤としてＣＯ₂ガスがますます使用されている。硬化剤としてＣＯ₂ガスを使用すると、機械的強度が向上し、恒久的な隔離のためのＣＯ₂吸収量が増加し、製造時間が短縮された硬化コンクリート製品の製造に役立つ。これらの利点は、コンクリート混合物内のＣＯ₂の浸透レベルに比例するが、現在の技術では、ＣＯ₂とコンクリート混合物との間の気固接触面積が限られているため、ＣＯ₂の浸透が制限される。

【0003】

したがって、コンクリート混合物全体に均一に分布する、ＣＯ₂浸透が増加したコンクリート混合物を炭酸化するシステムおよび方法が望まれている。

【発明の概要】

【0004】

本開示の実施形態によれば、コンクリート混合物内でＣＯ₂を拡散させる方法は、コンクリート調製システムの前処理チャンバ内でリサイクルされていない骨材材料をＣＯ₂ガスと混合して、ＣＯ₂吸着骨材材料を形成することと、ＣＯ₂吸着骨材材料を前処理チャンバからコンクリート調製システムのセメント混合チャンバに移送することと、ＣＯ₂吸着骨材材料をセメントおよび水と混合して、コンクリート混合物を形成することと、を含み、ここで、ＣＯ₂吸着骨材材料をセメントおよび水と混合すると、ＣＯ₂吸着骨材材料からＣＯ₂を放出し、ＣＯ₂をコンクリート混合物に拡散させて、炭酸コンクリート混合物を形成する。

【0005】

本開示の別の実施形態によれば、コンクリート混合物内でＣＯ₂を拡散させる方法は、コンクリート調製システムの前処理チャンバ内で、ポゾラン材料であるリサイクルされていない骨材材料をＣＯ₂ガスと混合して、ＣＯ₂吸着骨材材料を形成することと、前処理チャンバからチャンバ接続パイプを介してコンクリート調製システムのセメント混合チャンバにＣＯ₂吸着骨材材料を移送することと、ＣＯ₂吸着骨材材料をセメントおよび水と混合して、コンクリート混合物を形成することと、を含み、ここで、ＣＯ₂吸着骨材材料をセメントおよび水と混合すると、ＣＯ₂吸着骨材材料からＣＯ₂が放出され、ＣＯ₂がコンクリート混合物に拡散して、炭酸コンクリート混合物の体積全体で１０％以下で変動する炭素の分布を有する炭酸コンクリート混合物を形成する。

【0006】

本明細書に記載のプロセスおよびシステムのさらなる特徴および利点は、以下の発明を実施するための形態に記載され、部分的には、説明から当業者には容易に明らかになるか、または以下の発明を実施するための形態、特許請求の範囲、ならびに添付の図面を含む、本明細書に記載の実施形態を実践することによって認識されるであろう。

【0007】

前述の発明の概要および以下の発明を実施するための形態の両方が、様々な実施形態を説明し、特許請求される主題の性質および特徴を理解するための概要または枠組みを提供することを意図することを理解されたい。添付の図面は、様々な実施形態のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれ、その一部を構成する。図面は、本明細書に記載の様々な実施形態を示し、説明と併せて、特許請求される主題の原理および動作を説明する役割を果たす。

【図面の簡単な説明】

【0008】

本開示の特定の実施形態の以下の詳細な説明は、同様の構造が同様の参照番号で示されている以下の図面と併せて読むと最もよく理解することができる。

【0009】

【図1】本明細書に示され、説明される１つ以上の実施形態による、前処理チャンバおよびセメント混合チャンバを有するコンクリート調製システムを概略的に示す。

【図2A】本明細書に示され、説明される１つ以上の実施形態による、リサイクルされていない骨材材料を含むコンクリート混合物を概略的に示す。

【図2B】本明細書に示され、説明される１つ以上の実施形態による、コンクリート混合物へのＣＯ₂ガスの表面導入後の、図２Ａのコンクリート混合物の炭酸化硬化を概略的に示す。

【図2C】本明細書に示され、説明される１つ以上の実施形態による、ＣＯ₂ガスと予混合されたリサイクルされていない骨材材料を含む別のコンクリート混合物を概略的に示す。

【図2D】本明細書に示され、説明される１つ以上の実施形態による、図２Ｃのコンクリート混合物の炭酸化硬化を概略的に示す。

【図3】本明細書に示され、説明される１つ以上の実施形態による、ポゾランおよび２つの比較ＣＯ₂吸着材料を含むリサイクルされていない骨材材料の吸着能力をグラフで示す。

【図4】本明細書に示され、説明される１つ以上の実施形態による、ポゾランおよび２つの比較ＣＯ₂吸着材料を含むリサイクルされていない骨材材料の吸着速度をグラフで示す。

【発明を実施するための形態】

【0010】

次に、ＣＯ₂吸着骨材材料を使用してコンクリート混合物内でＣＯ₂を拡散させてコンクリート混合物の炭酸化を促進する方法について詳細に言及する。この方法は、前処理チャンバおよびセメント混合チャンバを含むコンクリート調製システムを使用する。この方法は、前処理チャンバ内でＣＯ₂ガスと、ポゾラン材料などのリサイクルされていない骨材材料を混合することを含み、ここで、ＣＯ₂ガスは、リサイクルされていない骨材材料に吸着される。次に、ＣＯ₂吸着骨材材料を前処理チャンバからセメント混合チャンバに移送し、セメントおよび水と混合してコンクリート混合物を形成する。混合ステップの間、ＣＯ₂吸着骨材材料からＣＯ₂が放出され、コンクリート混合物を均一に炭酸化する。次に、コンクリート混合物およびコンクリート調製システム内でＣＯ₂を拡散させる方法の実施形態を説明し、可能な場合はいつでも、同じまたは類似の部分を指すために同じ参照番号を図面全体で使用する。

【0011】

ここで図１を参照すると、前処理チャンバ１１０およびセメント混合チャンバ１４０を含むコンクリート調製システム１００が概略的に示されている。前処理チャンバ１１０は、リサイクルされていない骨材材料をＣＯ₂ガスと混合して、ＣＯ₂吸着骨材材料を形成するためのチャンバを提供する。セメント混合チャンバ１４０は、前処理チャンバ１１０で形成されたＣＯ₂吸着骨材材料をセメントおよび水と混合して、コンクリート混合物を形成し、特に炭酸コンクリート混合物を形成するためのチャンバを提供する。前処理チャンバ１１０は、前処理チャンバ１１０内に形成されたＣＯ₂吸着骨材材料をセメント混合チャンバ１４０に供給できるように、チャンバ接続パイプ１３０によりセメント混合チャンバ１４０に結合されている。チャンバ接続パイプ１３０は、前処理チャンバ１１０の混合物出口１１６およびセメント混合チャンバ１４０の混合物入口１４２に結合されている。セメント混合チャンバ１４０は、セメント混合チャンバ１４０から炭酸コンクリート混合物を出力するためのコンクリート出力パイプ１７０に接続され得るコンクリート出口１４８をさらに備える。

【0012】

前処理チャンバ１１０は、ＣＯ₂ガスを受け入れるためのＣＯ₂入口１１２と、リサイクルされていない骨材材料を受け入れるための骨材入口１１４とを備える。コンクリート調製システム１００は、ＣＯ₂源１２０と、前処理チャンバ１１０のＣＯ₂源１２０とＣＯ₂入口１１２との間に延びるＣＯ₂投入パイプ１２２とをさらに備え得る。いくつかの実施形態では、ＣＯ₂源１２０は、煙道ガス源またはＣＯ₂容器を含み得る。動作中、ＣＯ₂源１２０は、ＣＯ₂ガスを前処理チャンバ１１０に供給することができる。さらに、上流流量計１２１は、ＣＯ₂投入パイプ１２２に流体的に結合され得る。上流流量計１２１は、前処理チャンバ１１０に入るＣＯ₂ガスの流量を測定するように構成される。ポンプおよびバルブなどの追加の流れ制御構成要素もまた、ＣＯ₂投入パイプ１２２に流体結合されて、ＣＯ₂投入パイプ１２２を通って前処理チャンバ１１０に入るＣＯ₂ガスの流量を増加または減少させることができる。ＣＯ₂源１２０自体もまた、流れ制御を提供し得る。

【0013】

コンクリート調製システム１００は、骨材供給源１２４と、骨材供給源１２４と前処理チャンバ１１０の骨材入口１１４との間に延びる骨材投入パイプ１２６とをさらに備え得る。動作中、骨材供給源１２４は、リサイクルされていない骨材材料を前処理チャンバ１１０に供給することができる。しかしながら、いくつかの実施形態では、リサイクルされていない骨材材料は、骨材入口１１４を使用して前処理チャンバ１１０に直接供給され、この実施形態は、骨材投入パイプ１２６および骨材供給源１２４を含まない場合があることを理解されたい。

【0014】

動作中、リサイクルされていない骨材材料およびＣＯ₂ガスが前処理チャンバ１１０内で混合されてＣＯ₂吸着骨材材料を形成すると、ＣＯ₂吸着骨材材料は、前処理チャンバ１１０からチャンバ接続パイプ１３０を介してセメント混合チャンバ１４０に移送される。さらに、下流流量計１３１は、チャンバ接続パイプ１３０に結合され得る。下流流量計１３１は、チャンバ接続パイプ１３０を通って移動し、セメント混合チャンバ１４０に入るＣＯ₂吸着骨材材料の流量を測定するように構成される。ポンプおよびバルブなどの追加の流れ制御構成要素もまた、セメント混合チャンバ１４０に入るＣＯ₂吸着骨材材料の流量を増加または減少させるために、チャンバ接続パイプ１３０に結合され得る。

【0015】

図１に示されるように、コンクリート調製システム１００は、セメント源１５０および水源１６０をさらに備え、それぞれがセメント混合チャンバ１４０に結合されている。セメント源１５０は、セメント投入パイプ１５２によってセメント混合チャンバ１４０に結合され、水源１６０は、水投入パイプ１６２によってセメント混合チャンバ１４０に結合される。特に、セメント投入パイプ１５２は、セメント混合チャンバ１４０のセメント入口１４４に結合され、水投入パイプ１６２は、セメント混合チャンバ１４０の水入口１４６に結合される。動作中、セメント源１５０は、セメント混合チャンバ１４０にセメントを供給し得、水源１６０は、セメント混合チャンバ１４０に水を供給し得る。さらに、ＣＯ₂吸着骨材材料は、混合物入口１４２を通ってセメント混合チャンバ１４０に入ることができる。

【0016】

さらに図１を参照すると、コンクリート調製システム１００を使用してコンクリート混合物内にＣＯ₂を拡散させる方法は、最初に、前処理チャンバ１１０においてリサイクルされていない骨材材料をＣＯ₂ガスと混合して、ＣＯ₂吸着骨材材料を形成することを含む。特に、前処理チャンバ１１０内でリサイクルされていない骨材材料をＣＯ₂ガスと混合することは、リサイクルされていない骨材材料を前処理チャンバ１１０に送ることと、ＣＯ₂ガスをＣＯ₂源１２０から前処理チャンバ１１０に送ることと、を含む。リサイクルされていない骨材材料は、ＣＯ₂ガスが制御された量のリサイクルされていない骨材材料全体に均一に分配されて、ＣＯ₂吸着骨材材料に吸着されるＣＯ₂の量を制御し、ＣＯ₂吸着骨材材料内のＣＯ₂分布の均一性を高めることができるように、バッチで前処理チャンバ１１０に送られ得る。

【0017】

ＣＯ₂ガスは、ＣＯ₂源１２０から前処理チャンバ１１０に、３００ｍｌ／分～１４００ｍｌ／分、例えば、４００ｍｌ／分～１２００ｍｌ／分、５００ｍｌ／分～１０００ｍｌ／分など、例えば、３５０ｍｌ／分、４００ｍｌ／分、４５０ｍｌ／分、５００ｍｌ／分、５５０ｍｌ／分、６００ｍｌ／分、６５０ｍｌ／分、７００ｍｌ／分、７５０ｍｌ／分、８００ｍｌ／分、８５０ｍｌ／分、９００ｍｌ／分、９５０ｍｌ／分、１０００ｍｌ／分、１０５０ｍｌ／分、１１００ｍｌ／分、１１５０ｍｌ／分、１２００ｍｌ／分、１２５０ｍｌ／分、１３００ｍｌ／分、１３５０ｍｌ／分などの流量で送られる。前処理チャンバ１１０内でリサイクルされていない骨材材料をＣＯ₂ガスと混合することは、例えば、前処理チャンバ１１０を回転させ、前処理チャンバ１１０を振とうし、前処理チャンバ１１０に配置された混合装置を使用してリサイクルされていない骨材材料を攪拌すること、またはこれらの攪拌技術のうちの２つ以上の組み合わせによって、前処理チャンバ１１０内でリサイクルされていない骨材材料を攪拌することをさらに含み得る。

【0018】

次に、この方法は、ＣＯ₂吸着骨材材料を前処理チャンバ１１０からセメント混合チャンバ１４０に移送することと、例えば、セメント源１５０からセメントをセメント混合チャンバ１４０に送ること、および水源１６０から水をセメント混合チャンバ１４５に送ることによって、ＣＯ₂吸着骨材材料をセメントおよび水と混合することと、を含む。ＣＯ₂吸着骨材材料を水およびセメントと混合すると、コンクリート混合物が形成される。これはコンクリートペーストの場合があり、熱を発生する。いくつかの実施形態では、セメント混合チャンバ１４０内でＣＯ₂吸着骨材材料を水およびセメントと混合することは、例えば、セメント混合チャンバ１４０を回転させること、セメント混合チャンバ１４０を振とうすること、セメント混合チャンバ１４０に配置された混合装置を使用してＣＯ₂吸着骨材材料、水、およびセメントを攪拌すること、またはこれらの攪拌技術のうちの２つ以上の組み合わせによって、ＣＯ₂吸着骨材材料、水、およびセメントをセメント混合チャンバ１４０内で攪拌することをさらに含み得る。

【0019】

セメント混合チャンバ１４０内で混合するときに発生する熱および攪拌は、ＣＯ₂吸着骨材材料からＣＯ₂を放出し、これがコンクリート混合物と混合して炭酸化し、炭酸コンクリート混合物を形成する。理論によって制限されることを意図するものではないが、混合ステップ中に、コンクリート混合物は、４０℃～６０℃などの、３０℃～６０℃の温度に達する。コンクリート混合物は、ＣＯ₂をＣＯ₂吸着骨材材料から放出することによって炭酸化されるので、ＣＯ₂は、炭酸コンクリート混合物中を均一に拡散する。例えば、いくつかの実施形態では、炭酸コンクリート混合物は、炭酸コンクリート混合物の体積全体にわたって２５％以下、例えば、２０％以下、１５％以下、１０％以下、５％以下などで変動する炭素の分布を含む。

【0020】

ここで図２Ａおよび２Ｂを参照すると、以前の炭酸化技術は、コンクリート混合物内のＣＯ₂の全体的な浸透および分布の欠如に悩まされた。例えば、図２Ａは、ＣＯ₂と予混合されておらず、したがってＣＯ₂吸着骨材材料ではない、リサイクルされていない骨材材料１０４を概略的に示している。代わりに、図２Ｂに示されるように、ＣＯ₂ガス１０６は、ＣＯ₂が、層の深さＤＬを有するＣＯ₂浸透ゾーン１０５を形成するためのコンクリート混合物の一部にのみ浸透するように（この非ＣＯ₂吸着骨材材料、セメント、および水から形成された）コンクリート混合物の表面に送られる。

【0021】

ここで図２Ｃおよび２Ｄを参照すると、本明細書に記載の技術は、コンクリート混合物全体にわたるＣＯ₂拡散の均一性を高める。例えば、図２Ｃは、ＣＯ₂吸着骨材材料を形成するための前処理混合プロセス中のリサイクルされていない骨材材料１０４’およびＣＯ₂ガス１０６を示し、図２Ｄは、コンクリート混合物を形成するための水およびセメントとのＣＯ₂吸着骨材材料の混合を示す。図２Ｄに示す混合ステップでは、ＣＯ₂吸着骨材材料からＣＯ₂を放出し、コンクリート混合物を炭酸化する。炭酸コンクリート混合物は、コンクリート混合物全体に分散された複数のＣＯ₂浸透ゾーン１０５’によって概略的に示されている。さらに、炭酸コンクリート混合物の全体がＣＯ₂浸透ゾーン１０５’に含まれ得、ＣＯ₂が炭酸コンクリート混合物全体に均一に分布され得ることを理解されたい。理論に限定されることを意図するものではないが、炭酸コンクリート混合物全体にＣＯ₂を均一に分配することにより、炭酸コンクリート混合物は、硬化剤として蒸気または水で形成されたコンクリート製品と比較した場合、および炭酸コンクリート混合物全体に不均一に分布しているＣＯ₂硬化剤で形成されたコンクリート製品と比較した場合、機械的強度が向上し、恒久的な隔離のためのＣＯ₂吸収量が増加し、製造時間が短縮された硬化コンクリート製品を製造できる。

【0022】

ＣＯ₂の吸着および放出を促進し、したがってコンクリート混合物中の炭素の均一な拡散を促進するために、リサイクルされていない骨材材料は、ＣＯ ₂ を吸着し、セメントの混合および硬化中に発生する発熱反応によって発生した熱に起因して吸着したＣＯ₂をコンクリート混合物に放出することができる骨材材料を含む。いくつかの実施形態では、リサイクルされていない骨材材料は、ＣＯ₂を吸着および放出することができる骨材材料であるポゾラン材料を含む。例えば、ポゾラン材料は、３０℃の温度で吸着されたＣＯ₂を放出し、したがって、ＣＯ₂吸着骨材材料がＣＯ₂吸着ポゾラン材料を含む場合、ＣＯ₂吸着骨材材料は、セメント混合チャンバ１４０においてＣＯ₂吸着骨材材料をセメントおよび水と混合する間に到達する温度（すなわち、３０℃～６０℃の温度）でＣＯ₂を放出する。リサイクルされていない骨材材料のポゾラン材料は、天然ポゾラン材料、人工ポゾラン材料、またはそれらの組み合わせであり得る。天然ポゾラン材料の例には、火山灰、軽石、軽石粉（軽石質軽石など）、軽石、イグニンブライト、膨張頁岩、ゼオライト、メタカオリン、ならびに籾殻灰およびナツメヤシの木灰を含むシリカを含有する植物灰からの天然ポゾランが含まれる。人工ポゾラン材料の例には、フライアッシュ、スラグ、ガラス化カルシウムアルミノケイ酸塩（ＶＣＡＳ）、およびシリカフュームが含まれる。

【0023】

ここで図３を参照すると、グラフ２０は、ポゾラン材料および２つの比較ＣＯ₂吸着材料を含むリサイクルされていない骨材材料の吸着能力を示す。図３は、ＣＯ₂ガスが、流量３００ｍｌ／分、温度２５℃で、４．８５グラムのＣＯ₂吸着材料（すなわち、ライン２２はポゾラン材料であり、ライン２４および２６は２つの比較ＣＯ₂吸着材料である）を収容する、前処理チャンバ１１０に送られるプロセス中の時間の関数として前処理チャンバ１１０中に存在するＣＯ₂のパーセンテージを示す。特に、ライン２２は、ＣＯ₂吸着材料がポゾラン材料（本明細書に記載の方法で使用されたリサイクルされていない骨材材料のポゾラン材料など）である場合の時間の関数としての前処理チャンバ１１０中に存在するＣＯ₂のパーセンテージを示し、ライン２４は、ＣＯ₂吸着材料がＫ－４２活性炭を含む比較ＣＯ₂吸着材料である場合の時間の関数としての前処理チャンバ１１０中に存在するＣＯ₂のパーセンテージを示し、ライン２６は、ＣＯ₂吸着材料が、ＢＡＺ－１活性炭を含む比較ＣＯ₂吸着材料である場合の時間の関数としての前処理チャンバ１１０中に存在するＣＯ₂のパーセンテージを示す。

【0024】

グラフ２０は、ＣＯ₂吸着材料が前処理チャンバ１１０に送られたＣＯ₂ガスを吸着するにつれて、前処理チャンバ１１０中に存在するＣＯ₂のパーセンテージが最初に減少することを示している。ＣＯ₂吸着材料がそのＣＯ₂吸着能力に達すると、追加のＣＯ₂ガスが前処理チャンバ１１０に送られるにつれて、前処理チャンバ１１０中に存在するＣＯ₂のパーセンテージが増加し始める。さらに、ポゾラン材料は、２つの比較ＣＯ₂吸着材料ほど前処理チャンバ１１０中に存在するＣＯ₂のパーセンテージを減少させないが、これらの２つの比較ＣＯ₂吸着材料は、骨材材料ではない。実際、ライン２２～２６は、ポゾラン材料の吸着能力がＫ－４２およびＢＡＺ－１と比べて遜色がないことを示している。Ｋ－４２活性炭およびＢＡＺ－１活性炭はすべて炭素で構成されている。ポゾラン材料は、次の成分の一部またはすべてで構成することができる：酸化ナトリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、五酸化リン、三酸化硫黄、塩素、酸化カリウム、酸化カルシウム、二酸化チタン、酸化マンガン（ＩＩ）、および酸化鉄（ＩＩＩ）。本発明者らは、ポゾラン材料の２０～９５％の範囲であり得るポゾラン材料のシリカ成分が、Ｋ－４２およびＢＡＺ－１と比較した場合に、ポゾラン材料の増加した吸収能力を提供し得ることを認識した。

【0025】

ここで図４を参照すると、グラフ３０は、図３で測定されたポゾラン材料および２つの比較ＣＯ₂吸着材料を含むリサイクルされていない骨材材料の吸着速度を示している。図４は、ＣＯ₂ガスが、流量３００ｍｌ／分および温度２５℃で、４．８５グラムのＣＯ₂吸着材料（すなわち、ライン３２はポゾラン材料であり、ライン３４および３６は２つの比較ＣＯ₂吸着材料である）を収容する、前処理チャンバ１１０に送られるプロセス中の時間の関数としての１秒当たりのＣＯ₂のモル数でのＣＯ₂の吸着速度を示す。特に、ライン３２は、ＣＯ₂吸着材料がポゾラン材料（本明細書に記載の方法で使用されるリサイクルされていない骨材材料のポゾラン材料など）である場合の時間の関数として、ＣＯ₂の吸着速度を示し、ライン３４は、ＣＯ₂吸着材料がＫ－４２活性炭を含む比較ＣＯ₂吸着材料である場合のＣＯ₂の吸着速度を示し、ライン２６は、ＣＯ₂吸着材料がＢＡＺ－１活性炭を含む比較ＣＯ₂吸着材料である場合の時間の関数としてのＣＯ₂の吸着速度を示す。

【0026】

図４に示すように、各ＣＯ₂吸着材料の吸着速度は、ピークＣＯ₂吸着速度まで増加し、その後、ＣＯ₂吸着能力に達するまで減少する。ライン３２は、ポゾラン材料が６．０ｘ１０^-4モル／秒以上のピークＣＯ₂吸着速度を含むことを示し、ライン３４は、Ｋ－４２活性炭を含む比較ＣＯ₂吸着材料が１．０ｘ１０^-3モル／秒以上のピークＣＯ₂吸着速度を含むことを示し、ライン３６は、ＢＡＺ－１活性炭を含む比較ＣＯ₂吸着材料が、１．３ｘ１０^-3モル／秒以上のピークＣＯ₂吸着速度を含むことを示す。さらに、ライン３２で示されるポゾラン材料は、０．４ミリモル／グラム以上、例えば、０．４５ミリモル／グラム以上のＣＯ₂吸着能力を有し、ライン３４で示されるＫ－４２活性炭を含む比較ＣＯ₂吸着材料は、０．９ミリモル／グラム以上、例えば、０．９７ミリモル／グラム以上のＣＯ₂吸着能力を有し、ライン３６で示されるＢＡＺ－１活性炭を含む比較ＣＯ₂吸着材料は、１．２ミリモル／グラム以上、例えば、１．２３ミリモル／グラム以上のＣＯ₂吸着能力を有する。ポゾラン材料は、２つの比較ＣＯ₂吸着材料ほど高いピークＣＯ₂吸着速度またはＣＯ₂吸着能力を有さないが、これら２つの比較ＣＯ₂吸着材料は骨材材料ではない。実際、ライン３２～３６は、ポゾラン材料の吸着能力がＫ－４２およびＢＡＺ－１と比べて遜色がないことを示している。前述のように、Ｋ－４２活性炭およびＢＡＺ－１活性炭は、完全に、つまり１００％の炭素で構成されている。ポゾラン材料は、次の成分の一部またはすべてで構成することができる：酸化ナトリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、五酸化リン、三酸化硫黄、塩素、酸化カリウム、酸化カルシウム、二酸化チタン、酸化マンガン（ＩＩ）、および酸化鉄（ＩＩＩ）。この場合も、本発明者らは、ポゾラン材料の２０～９５％の範囲であり得るポゾラン材料のシリカ成分が、Ｋ－４２およびＢＡＺ－１と比較した場合、ポゾラン材料の増加した吸収能力を提供し得ることを認識した。

【0027】

前述の説明を考慮して、本明細書に記載のＣＯ₂吸着骨材材料を使用してコンクリート混合物内にＣＯ₂を拡散させる方法は、このコンクリート混合物から形成される硬化コンクリート製品の機械的強度を向上させ、以前の方法と比較して生産時間を短縮しながら、硬化コンクリート材料内の増加した量のＣＯ₂を隔離する。この方法は、前処理チャンバ内でＣＯ₂ガスと、ポゾラン材料などのリサイクルされていない骨材材料を混合することを含み、ここで、ＣＯ₂ガスは、リサイクルされていない骨材材料に吸着される。次に、ＣＯ₂吸着骨材材料を前処理チャンバからセメント混合チャンバに移送し、セメントおよび水と混合してコンクリート混合物を形成する。混合ステップ中、ＣＯ₂は、ＣＯ₂吸着骨材材料によって放出されて、コンクリート混合物を均一に炭酸化し、得られる硬化コンクリート製品の上記の改善された特性を引き起こす。

【0028】

本発明の技術を説明し、定義する目的のために、本明細書ではパラメータまたは他の変数の「機能」である変数への言及は、その変数が排他的に列挙されたパラメータまたは変数の関数であることを示すものではない。むしろ、列挙されたパラメータの「関数」である変数への本明細書での言及は、変数が単一のパラメータまたは複数のパラメータの関数であり得るように限定のないことを意図している。

【0029】

「少なくとも１つ」の構成要素、要素などのこの開示における記述は、「ａ」または「ａｎ」という冠詞の代替使用が単数の構成要素、要素などに限定されるべきであるという推測を作成するために使用されるべきではないことにも留意されたい。

【0030】

特定の性質を具現化するように、または特定の方式で機能するように、特別に「構成」されている本開示の構成要素の本明細書での記述が、意図した使用の記述とは対照的に構造的記述であることに留意されたい。より具体的には、本明細書における構成要素が「構成されている」という様式の参照は、その構成要素の現存する物理的状態を示し、したがって、構成要素の構造的特徴の明確な列挙として解釈されるべきである。

【0031】

本発明の技術を説明し、定義する目的のために、「実質的に」および「約」という用語が、本明細書では、任意の数量的な比較、値、測定値、または他の表現に付随し得る固有の不確かさ程度を表すために利用されることに留意されたい。「実質的に」および「約」という用語は、本明細書ではまた、問題になっている主題の基本的機能の変更をもたらすことなく、数量的表現が表示基準とは異なり得る程度を表すために利用される。

【0032】

本開示の発明の対象を詳細に、またその具体的な実施形態に触れて、説明してきたが、本発明の説明が伴う図面のそれぞれに特定の要素が示されている場合でも、これらの細目が本明細書に記載の様々な実施形態の不可欠な構成要素である要素を指すことを意味していると、本明細書に開示の様々な細目が見なされるべきではないことが分かる。また、添付の特許請求の範囲で定義された実施形態を含むがそれに限定されるわけではない、本開示の範囲を逸脱しない限り、修正形態および変形形態があり得ることが明らかであろう。より具体的には、本開示のいくつかの態様が本明細書では好ましいまたは特別な利点と見なされているが、本開示がこれらの態様に必ずしも限定されるわけではない可能性が受け入れられている。

【0033】

以下の請求項のうちの１つ以上では、「この場合（ｗｈｅｒｅｉｎ）」という用語を移行句として使用していることが分かる。本発明の技術を定義する目的のために、この用語は、構造の一連の特性の列挙を導入するために使用される非限定型の移行句として、特許請求の範囲に導入され、より一般的に使用される非限定型の前提事項用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」と同様に解釈されるべきであることに留意されたい。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図3】

【図4】