(57)【要約】【課題】簡易な方法でありながらも、トバモライト以外の不特定な物質の存在を考慮することなく炭酸化度を算出可能な方法を提供する。【解決手段】軽量気泡コンクリートパネルから採取した採取試料を絶対乾燥処理して得られた絶乾処理試料および、採取試料を絶対乾燥処理した後、トバモライトの全てが炭酸ガスと反応して炭酸カルシウムに変化するまで炭酸化処理して得られる強制炭酸化試料について、熱重量−示差熱分析装置を用いて６００℃〜９００℃の雰囲気における炭酸ガス含有量を測定し、（絶乾処理試料の炭酸ガス含有量Ｖ０／強制炭酸化試料の炭酸ガス含有量Ｖｍａｘ）×１００（％）により軽量気泡コンクリートパネルの炭酸化度を算出する軽量気泡コンクリートパネルの炭酸化度の算出方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
軽量気泡コンクリートパネルから採取した採取試料を絶対乾燥処理して得られた絶乾処理試料および、前記採取試料を絶対乾燥処理した後、トバモライトの全てが炭酸ガスと反応して炭酸カルシウムに変化するまで炭酸化処理して得られる強制炭酸化試料について、熱重量−示差熱分析装置を用いて６００℃〜９００℃の雰囲気における炭酸ガス含有量を測定し、下記式（１）により前記軽量気泡コンクリートパネルの炭酸化度を算出する軽量気泡コンクリートパネルの炭酸化度の算出方法。
（前記絶乾処理試料の炭酸ガス含有量Ｖ０／前記強制炭酸化試料の炭酸ガス含有量Ｖｍａｘ）×１００（％）   式（１）。
【請求項２】
前記強制炭酸化試料は、前記採取試料を絶対乾燥処理して得られる試料１００質量部に対して、１００質量部以上６００質量部以下の蒸留水を添加して得られた混合試料を、炭酸化処理装置内で炭酸ガス雰囲気下、１２時間以上炭酸化処理することにより得られる請求項１に記載の軽量気泡コンクリートパネルの炭酸化度の算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軽量気泡コンクリートパネルの炭酸化度の算出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
軽量気泡コンクリートパネル（以下「ＡＬＣパネル」ともいう）においては、長年外気にさらされているうちにＡＬＣパネルの主成分である珪酸カルシウム水和物（トバモライト）が大気中の炭酸ガスと反応して炭酸カルシウムと非晶質シリカと水とに分解する反応（「炭酸化」という）が発生する（下記「反応式１」参照）。
５ＣａＯ・６ＳｉＯ２・５Ｈ２Ｏ＋５ＣＯ２→５ＣａＣＯ３＋６ＳｉＯ２＋５Ｈ２Ｏ（反応式１）
【０００３】
炭酸化が進んだＡＬＣパネルでは、ひび割れが発生したり、強度が低下するおそれがあるため、従来から、ＡＬＣパネルの炭酸化度の進行具合を診断するために、ＡＬＣパネルを建屋から外して素材の圧縮強度やパネルの曲げ強度を測定する等の方法が採られているが、この方法ではＡＬＣパネルを建屋から外すという大掛かりな作業が必要であるという問題があった。
【０００４】
加えて、ＡＬＣパネルの炭酸化は、その表面だけではなく、内部でも発生するため、パネルの外観を目視により観察するだけでは炭酸化度の進行具合を診断することはできない。
【０００５】
そこで、今日では、炭酸化の進行具合を診断し数値化したもの（「炭酸化度」と呼ばれている）を、塗り替えや建て替え、耐用年数の判断基準の指標の一つとしており、例えば特許文献１に記載の方法等が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３４５１６１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１には、誘導結合プラズマ原子分光分析によりＡＬＣパネル中の全酸化カルシウム含有量を測定し、熱重量−示差熱分析装置により測定される６００℃〜８００℃の範囲内に加熱されているときの減少重量から炭酸ガス含有量を測定して、これらの測定結果により炭酸化度を算出する方法が提案されている。
【０００８】
外気にさらされて起こる炭酸化はＡＬＣに含まれるトバモライト成分のみが炭酸ガスと水とに反応して起こる現象であるが、上記方法では、トバモライト由来以外の炭酸カルシウムやトバモライトの生成反応に関与しないカルシウム化合物も含んでしまうため、算出される炭酸化度が正確ではない可能性があった。
【０００９】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、簡易な方法でありながらも、トバモライト以外の不特定な物質の存在を考慮することなく炭酸化度を算出可能とする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】
【００１０】
上記課題を解決するものとして本発明は、軽量気泡コンクリートパネルから採取した採取試料を絶対乾燥処理して得られた絶乾処理試料および、前記採取試料を絶対乾燥処理した後、トバモライトの全てが炭酸ガスと反応して炭酸カルシウムに変化するまで炭酸化処理して得られる強制炭酸化試料について、熱重量−示差熱分析装置を用いて６００℃〜９００℃の雰囲気における炭酸ガス含有量を測定し、下記式（１）により前記軽量気泡コンクリートパネルの炭酸化度を算出する軽量気泡コンクリートパネルの炭酸化度の算出方法である。
（前記絶乾処理試料の炭酸ガス含有量Ｖ０／前記強制炭酸化試料の炭酸ガス含有量Ｖｍａｘ）×１００（％）   式（１）
【００１１】
本発明において、炭酸化度は、トバモライトの炭酸化反応のみに起因する炭酸ガス含有量Ｖｍａｘに対する、ＡＬＣパネルの炭酸ガス含有量Ｖ０の割合（百分率）として算出されるので、他の不特定な物質の混在を考慮することなく、ＡＬＣパネルの炭酸化度を算出することが可能となる。また、本発明においては、炭酸化度を算出するのに用いる炭酸ガス含有量を測定するのに熱重量−示差熱分析装置のみを用いればよいから、測定方法も簡単である。その結果、本発明によれば簡易な方法でありながらも、トバモライト以外の不特定な物質の存在を考慮することなく炭酸化度を算出可能な方法を提供することができる。
【００１２】
本発明は、以下の構成とするのが好ましい。
前記強制炭酸化試料は、前記採取試料を絶対乾燥処理して得られる試料１００質量部に対して、１００質量部以上６００質量部以下の蒸留水を添加して得られた混合試料を、炭酸化処理装置内で炭酸ガス雰囲気下、１２時間以上炭酸化処理することにより得られるものであるのが好ましい。
【００１３】
絶対乾燥処理して得られる試料１００質量部に対して蒸留水を１００質量部以上６００質量部以下の割合で添加すると、炭酸化が進みやすく作業効率に優れる。また炭酸化処理の時間を１２時間以上とすると、ほぼすべてのトバモライトが炭酸ガスと反応して炭酸カルシウムに変化する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、簡易な方法でありながらも、トバモライト以外の不特定な物質の存在を考慮することなく炭酸化度を算出可能な方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】種々の炭酸化処理時間の試料のＸ線回折分析の結果を示す図
【図２】炭酸化処理時間とトバモライトのピーク強度の関係を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の炭酸化度の算出方法は、ＡＬＣパネルから採取した採取試料を絶対乾燥処理することにより得られた絶乾処理試料と、採取試料を絶対乾燥処理した後、さらに強制炭酸化処理を行うことにより得られた強制炭酸化試料とについて、熱重量−示差熱分析装置を用いて６００℃〜９００℃の雰囲気における炭酸ガス含有量を測定して下記式により炭酸化度を算出する方法である。
（絶乾処理試料の炭酸ガス含有量Ｖ０／強制炭酸化試料の炭酸ガス含有量Ｖｍａｘ）×１００（％）
【００１７】
ＡＬＣパネルからの試料の採取は、例えばコルクボーラー等を用いて円柱状にくりぬくことにより実行される。
【００１８】
採取試料の絶対乾燥処理は、ＪＩＳ  Ａ  ５４１６：２００７（軽量気泡コンクリートパネル）に準拠して、採取試料を１０５℃±５℃で一定質量になるまで乾燥させる。具体的には、採取試料を、１００℃〜１１０℃の温度条件の乾燥機内に、９時間以上、好ましくは１２時間以上放置することにより、絶対乾燥処理を実行することができる。乾燥器内での放置時間を９時間以上とすると、重量変化がほとんどなくなり、放置時間を１２時間以上とすると重量変化がなくなる。
【００１９】
絶対乾燥処理により得られた試料を粉砕して粉末試料とし、粉末試料の一部を絶乾処理試料とする。残りの粉末試料についてはさらに強制炭酸化処理を行う。
【００２０】
強制炭酸化処理は、粉末試料に蒸留水を加えて得られた混合試料を、炭酸化処理装置にて炭酸ガス雰囲気内にトバモライトが炭酸カルシウムに変化するまで放置することにより実行される。
【００２１】
混合試料を作製する際の蒸留水の添加量は、粉末試料１００質量部に対し、１００質量部以上６００質量部以下の割合とするのが好ましく、１５０質量部以上２５０質量部以下の割合とするのが特に好ましい。蒸留水の割合をこのように設定すると、炭酸化が効率よく進行し、粉末試料と蒸留水との混合作業の効率も優れる。
【００２２】
蒸留水の添加量が粉末試料１００質量部に対し、１００質量部よりも少ないと炭酸化度が１００％になりにくく、６００質量部を超えると作業効率がやや低下する。
【００２３】
強制炭酸化処理は、所定量の水を密閉容器の底に入れておき、混合試料を入れて蓋をし、容器内を真空状態とした後、密閉容器内に炭酸ガスを導入して所定時間放置することにより実行される。
【００２４】
強制炭酸化処理は、以下のような条件で行うのが好ましい。
炭酸ガス圧を０．１ＭＰａ〜０．２ＭＰａとし、炭酸化処理装置内の温度を１０℃〜４０℃とし、炭酸ガス濃度を８０％〜１００％とし、炭酸化処理時間（放置時間）を１２時間以上２４時間以内とする。
【００２５】
炭酸ガス圧が０．１ＭＰａ〜０．２ＭＰａであると、炭酸化反応が促進される。炭酸ガス圧が０．１ＭＰａより小さいと、炭酸化処理に要する時間が長くなり、炭酸ガス圧が０．２ＭＰａを超えると、特別な装置が必要となる。
【００２６】
炭酸化処理装置内の温度が１０℃〜４０℃であると、炭酸化反応が促進される。炭酸化処理装置内の温度が１０℃よりも低いと、炭酸化反応が進行しにくくなり、温度が４０℃を超えると特別な装置が必要となる。
【００２７】
炭酸化処理時間（放置時間）を１２時間以上とすると、ほぼすべてのトバモライトが炭酸ガスと反応して炭酸カルシウムに変化する（詳細は検討例を参照）。炭酸化処理時間が２４時間を超えても処理時間が長期化するのみである。炭酸化によるトバモライトのピークの消滅に関してはＸ線回折法により確認することができる。
【００２８】
強制炭酸化処理を経た試料を、例えば、１００℃〜１１０℃で２４時間、乾燥させることにより、強制炭酸化試料が得られる。
【００２９】
炭酸化度の算出は、上述の方法により得られた絶乾処理試料および強制炭酸化試料について熱重量示差熱分析装置を用いて６００℃〜９００℃の雰囲気における炭酸ガス含有量を測定し、下記式により炭酸化度を算出する。
（絶乾処理試料の炭酸ガス含有量Ｖ０／強制炭酸化試料の炭酸ガス含有量Ｖｍａｘ）×１００（％）
【００３０】
本発明の効果について説明する。
本発明においては、ＡＬＣパネルに含まれるトバモライトの炭酸化反応のみを考慮して炭酸化度を算出するので、製造元や原料の種類や配合、または生産方法が不明瞭なＡＬＣにおいてトバモライト以外の不特定な物質の混在を考慮することなく、ＡＬＣパネルの炭酸化度を算出することが可能となる。また、本発明においては、炭酸化度を算出するための炭酸ガス含有量を測定するのに熱重量−示差熱分析装置のみを用いればよいから、測定方法も簡易である。
【００３１】
＜検討例１＞
強制炭酸化処理に要する時間（トバモライトが消滅するまでに要する処理時間）を検討した。
未炭酸化のＡＬＣパネル（製造後１週間以内）から採取した採取試料を、ＪＩＳ  Ａ  ５４１６：２００７（軽量気泡コンクリートパネル）に準拠して、１０５℃±５℃の乾燥機内に１２時間以上放置して絶対乾燥処理を行った後、粉砕して粉末試料を作製した。
【００３２】
粉末試料０．５ｇに蒸留水を０．８ｇ添加した混合試料を、２５℃の炭酸化処理装置内において炭酸ガス雰囲気下（江場酸素工業株式会社製の工業用炭酸ガス、炭酸ガス圧０．１５ＭＰａ、炭酸ガス濃度１００％）に所定時間放置し、炭酸化処理を行った。
【００３３】
炭酸化処理装置に入れる直前、炭酸化処理装置に入れて１時間経過後、３時間経過後、５時間経過後、８時間経過後、１２時間経過後、１８時間経過後、２４時間経過後の試料を採取し、Ｘ線回折装置（Ｒｉｇａｋｕ社、Ｒｉｇａｋｕ  Ｍｕｌｔｉｆｌｅｘ）を用いて組成の分析を行った。
【００３４】
図１はＸ線回折分析の結果を示す図である。図１における８種のデータ（ア，イ，ウ，エ，オ，カ，キ，ク）は、処理時間順に並べられており、下から上にいくほど処理時間が長くなっている。具体的には、一番下のクは炭酸化処理装置に入れる直前（処理時間０時間）の試料、キは炭酸化処理装置に入れて１時間経過後の試料（処理時間１時間）、カは３時間経過後の試料（処理時間３時間）、オは５時間経過後の試料（処理時間５時間）、エは８時間経過後の試料（処理時間８時間）、ウは１２時間経過後の試料（処理時間１２時間）、イは１８時間経過後の試料（処理時間１８時間）、アは２４時間経過後の試料（処理時間２４時間）のＸ線回折分析の結果を示している。
【００３５】
また、図２には、炭酸化処理時間（横軸、時間）とトバモライトのピーク強度（縦軸、ｃｐｓ）との関係を示した。
【００３６】
図１及び図２に示すように、炭酸化処理時間が０〜５時間では、トバモライトのピークが認められるが、炭酸化処理時間１２時間以上ではトバモライトのピークが消失することがわかる。
【００３７】
この検討結果から、強制炭酸化を行う炭酸化処理時間はトバモライトのピークが消失する１２時間以上とするのが適切であるということがわかった。
【００３８】
＜検討例２＞
絶乾処理を行った試料と蒸留水とを混合して得られる混合試料を作製する際の蒸留水の混合割合について検討をおこなった。
【００３９】
未炭酸化のＡＬＣパネル（製造後１週間以内）から採取した採取試料を、ＪＩＳ  Ａ  ５４１６：２００７（軽量気泡コンクリートパネル）に準拠して、１０５℃±５℃の乾燥機内に１２時間以上放置して絶対乾燥処理を行った後、メノウ乳鉢で粉砕して粉末試料を作製した。
【００４０】
粉末試料０．５ｇに蒸留水の添加量を変えて混合試料（混合割合は後述）を作製し、２５℃の炭酸化処理装置内において炭酸ガス雰囲気下（江場酸素工業株式会社製の工業用炭酸ガス、炭酸ガス圧０．１５ＭＰａ、炭酸ガス濃度１００％）に１２時間放置した後、熱重量−示差熱分析装置（ＴＧ−ＤＴＡ装置、Ｒｉｇａｋｕ社製  Ｔｈｅｒｍｏ  ｐｌｕｓ  ＥＶＯ）を用いて、６００℃〜９００℃雰囲気における炭酸ガスの重量減少結果を算出し、結果を表１に示した。
【００４１】
【表１】
2014190903.tif 000002
【００４２】
表１に示すように、炭酸化度は、粉末試料１００質量部に対する蒸留水の添加量が０質量部〜１００質量部の範囲では上昇したが、蒸留水の添加量が１００質量部〜６００質量部の範囲ではほとんど変化がなかった。
【００４３】
粉末試料１００質量部に対する蒸留水の添加量が１００質量部であるとトバモライトが概ね炭酸化するので、蒸留水の添加量を１００質量部以上とするのが適切であることがわかった。
【００４４】
なお、作業の簡易さ等を考慮すると、蒸留水の添加量は粉末試料１００質量部に対して１５０質量部〜２５０質量部が好ましいということがわかった。
【００４５】
＜実施例＞
実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
（絶乾処理試料の作製）
築年数４２年の家屋に取り付けられていた試験体１のＡＬＣパネル（サイズ６００×２９９０×１００ｍｍ）から、コルクボーラーを使用して円柱状（直径約２ｃｍ×長さ約５ｃｍ）の試料をくり貫いて採取した。採取した試料の表層の２〜３ｍｍを取り除いた。
【００４６】
採取試料をガラス製のシャーレに乗せ、ＪＩＳ  Ａ  ５４１６：２００７（軽量気泡コンクリートパネル）に準拠して、１０５℃±５℃の乾燥機内に１２時間以上放置して絶対乾燥処理を行った。絶乾処理後の試料を、メノウ乳鉢で細かく粉砕して粉末試料とし、その一部を絶乾処理試料とした。
【００４７】
（絶乾処理試料の分析）
絶乾処理試料の一部を、Ｘ線回折装置（Ｒｉｇａｋｕ社製、Ｒｉｇａｋｕ  Ｍｕｌｔｉｆｌｅｘ）を用いて分析し、炭酸化処理前のトバモライトのピークの存在を確認した。
【００４８】
絶乾処理試料０．０１５ｇについて、熱重量−示差熱分析装置（Ｒｉｇａｋｕ社製  Ｔｈｅｒｍｏ  ｐｌｕｓ  ＥＶＯ）を用いて、ＣＯ２の重量減少率を測定した。６００℃〜９００℃における重量減少を算出することで算出される炭酸ガス含有量Ｖ０は１０．３７重量％であった。
【００４９】
（強制炭酸化試料の作製）
粉末試料０．５ｇに蒸留水を０．８ｇ加え、炭酸化処理装置にて炭酸ガス雰囲気（江場酸素工業株式会社製の工業用炭酸ガス、炭酸ガス圧０．１５ＭＰａ、炭酸ガス濃度１００％）内に、１２時間放置した。
【００５０】
強制炭酸化処理後の試料を、１０５℃の乾燥機にて２４時間乾燥し、強制炭酸化試料を得た。
【００５１】
（強制炭酸化試料の分析）
強制炭酸化試料の一部を、Ｘ線回折装置（Ｒｉｇａｋｕ社製、Ｒｉｇａｋｕ  Ｍｕｌｔｉｆｌｅｘ）を用いて分析し、炭酸化処理後のトバモライトのピークが消失したことを確認した。
【００５２】
強制炭酸化試料０.０１５ｇについて、熱重量−示差熱分析装置（Ｒｉｇａｋｕ社製  Ｔｈｅｒｍｏ  ｐｌｕｓ  ＥＶＯ）を用いて、ＣＯ２の重量減少率を測定した。６００℃〜９００℃における重量減少を算出することで算出される炭酸ガス含有量Ｖｍａｘは、２２．９４重量％であった。
【００５３】
（炭酸化度の算出）
炭酸化度を算出する下記式に上記結果をあてはめて炭酸化度を算出した
炭酸化度（％）＝［絶乾処理試料の炭酸ガス含有量（Ｖ０）／強制炭酸化試料の炭酸ガス含有量（Ｖｍａｘ）］×１００
その結果、この試験体１のＡＬＣパネルの炭酸化度は、４５．２％であった。
【００５４】
（試験体２のＡＬＣパネルの炭酸化度）
築年数２８年の家屋に取り付けられていた試験体２のＡＬＣパネルについても、試験体１と同様の手順にて測定を行った。
【００５５】
Ｖ０が４．９４重量％でＶｍａｘが１７．５７重量％だったので、これらの数値から炭酸化度を計算した結果、試験体２のＡＬＣパネルの炭酸化度は２８．１１％であった。
【符号の説明】
【００５６】
ア…２４時間経過後の試料（処理時間２４時間）のＸ線回折分析の結果
イ…１８時間経過後の試料（処理時間１８時間）のＸ線回折分析の結果
ウ…１２時間経過後の試料（処理時間１２時間）のＸ線回折分析の結果
エ…８時間経過後の試料（処理時間８時間）のＸ線回折分析の結果
オ…５時間経過後の試料（処理時間５時間）のＸ線回折分析の結果
カ…３時間経過後の試料（処理時間３時間）のＸ線回折分析の結果
キ…１時間経過後の試料（処理時間１時間）のＸ線回折分析の結果
ク…炭酸化処理装置に入れる直前の試料（処理時間０時間）のＸ線回折分析の結果
【００５７】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施例では、トバモライトの全てが炭酸ガスと反応して炭酸カルシウムに変化することによるトバモライトピークの消滅を確認するためにＸ線回折分析を行っているが、本発明の算出方法を実行する際にＸ線回折分析は必須ではない。
（２）上記実施例では築年数４２年と築年数２８年の家屋に取り付けられていたＡＬＣパネルについてその炭酸化度を算出したが、ＡＬＣパネルが何年経過したものであるかにかかわらず本発明の方法により炭酸化度を算出可能である。
【図１】
2014190903.tif 000003
【図２】
2014190903.tif 000004