(57)【要約】      （修正有）【課題】大気中の二酸化炭素を効果的に固定化しうる表面を有し、且つ、意匠性に優れるという機能を有する材料を、簡易に所望の領域に配置することができる二酸化炭素固定化パネルを提供する。【解決手段】構造物の表面に配置される外装用パネルであって、水、セメント、混和材料、骨材を含有するコンクリート組成物を硬化して得られ、直径１０μｍ〜２００μｍの空隙もしくは同径の断面を有する空洞孔を０．０５容積％〜１０容積％設けてなる表層部を有し、該表層部において大気中の二酸化炭素を固定化する二酸化炭素固定化コンクリート成型体１２表面に外装材１４を配置してなることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の表面に配置される外装用パネルであって、水、セメント、混和材料、骨材を含有するコンクリート組成物を硬化して得られ、直径１０μｍ〜２００μｍの空隙もしくは同径の断面を有する空洞孔を０．０５容積％〜１０容積％設けてなる表層部を有し、大気中の二酸化炭素を固定化する二酸化炭素固定化コンクリート成型体表面に外装材を配置してなる二酸化炭素固定化パネル。
【請求項２】
前記外装材が、通気性タイルである請求項１記載の二酸化炭素固定化パネル。
【請求項３】
前記外装材が、タイルであり、複数のタイルが互いに所定の間隔で配置される請求項１記載の二酸化炭素固定化パネル。
【請求項４】
前記外装材が、通気性を有する外装用シート及び外装用多孔質ボートから選択される１種以上である請求項１記載の二酸化炭素固定化パネル。
【請求項５】
前記二酸化炭素固定化成型体が、コンクリートパネル表面に配置される請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の二酸化炭素固定化パネル。
【請求項６】
前記二酸化炭素固定化成型体内に、防錆処理した鉄筋を配筋してなる請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の二酸化炭素固定化パネル。
【請求項７】
前記二酸化炭素固定化成型体内に、炭素繊維、ステンレス繊維、及び、ビニロン繊維からなる群より選択される補強用繊維を含有する請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の二酸化炭素固定化パネル。
【請求項８】
前記二酸化炭素固定化パネルの表面における二酸化炭素固定化量が０．８ｋｇ／ｍ２以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか1項に記載の二酸化炭素固定化パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント系材料の反応を利用して大気中の二酸化炭素を効率よく固定化する表面を有し、構造物や建築物の表面に配置する、外装材として好適に用いうる二酸化炭素固定化コンクリートパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
我国のＣＯ２  排出量は年間約１２億５０００万トンに達し、世界の約５．１％を占めるに至っている。１９９７年の京都議定書における我国のＣＯ２排出量削減の目標値は１９９０年比６％削減であるが、現行の対策では、７％の増加となることが予想され、内閣に設置された地球温暖化対策推進本部を中心に関係各分野での早急な有効方策の実施が求められている。
一方、ＣＯ２  抑制対策の柱の一つに「革新的技術開発の強化」が揚げられており、省エネ、太陽光発電などの技術と並んで、いったん排出されたＣＯ２を貯蔵・固定化する技術の開発が揚げられている。具体的な研究課題として、プランクトンなどの海洋生物や、樹木などの利用技術、電気化学的手法、地中隔離などの技術が提案されているが、ＣＯ２をいかに効率よく、低コストで固定するかが将来的な課題として研究途上である。
【０００３】
土木建築構造物に使用されるセメントコンクリートは、硬化後、主要な化学成分である、水酸化カルシウムや、カルシウムシリケート水和物が大気中のＣＯ２と反応し、炭酸カルシウムを生じる過程で徐々にアルカリ性を失う、いわゆる炭酸化現象を生じる性質がある。炭酸化現象は、コンクリート中の鉄筋の発錆につながるため、従来は炭酸化を抑制する技術が多く研究されてきた。本発明は、逆にこの反応を利用することにより、建物の外壁を構成するセメントコンクリート成型体にＣＯ２を積極的に固定する技術を提案するものである。
【０００４】
一般のコンクリートの炭酸化反応は、硬化したセメント水和物に含まれる水酸化カルシウムが大気中よりコンクリートに浸透した二酸化炭素と反応し炭酸カルシウムを生じる以下の反応式で表すことができる。
Ｃａ（ＯＨ）２  ＋  ＣＯ２  →  ＣａＣＯ３  ＋  Ｈ２Ｏ
上式の反応により、大気中の二酸化炭素が炭酸カルシウムとしてコンクリート中に固定され、大気中の二酸化炭素がコンクリート成型体への固定化により減少することになる。コンクリート中の炭酸カルシウムは安定な反応物として存在し、極めて分解しにくいため、二酸化炭素はそのままコンクリート中に固定される状態が続く。このような反応は、通常、大気中の二酸化炭素が徐々にコンクリート成型体中に浸透、拡散し、セメント水和物中に含まれる水酸化カルシウムと接触することにより生起、進行する。
【０００５】
従来、一般的に使用されるコンクリート成型体は、コンクリートの微細構造が緻密であり、気体の拡散係数が小さく、大気中の二酸化炭素の浸透速度は極めて緩慢であるため、上式で表される如き炭酸化の進行速度は極めて緩やかであり、大気中の二酸化炭素を固定化する特性は極めて弱いといえる。例えば、一般の土木建築物のコンクリートでは、表層から２０ｍｍ程度の深さまで炭酸化反応が進行するには約５０年程度の時間を要し、コンクリート中への二酸化炭素の固定量も限定されている。
一方、コンクリート成型体に透水性、通気性を与えたり、爆裂を防止するなどの目的で、種々の多孔質コンクリートが提案されている。
【０００６】
例えば、骨材とセメントとの配合量を調整し、骨材間に空隙を保持させて多孔質コンクリートを得る方法（例えば、特許文献１〜３参照。）や、軽量気泡コンクリートいわゆるＡＬＣコンクリートのように大量の空気をコンクリート中に連行する方法、空隙形成材料をコンクリート組成物に混入し、硬化後に空隙材料を収縮或いは分解させ空隙を形成する方法（例えば、特許文献４参照。）などが提案されている。しかしながら、これらの方法では、形成される空隙の体積が大きいため、コンクリートの圧縮強度や曲げ強度など力学特性が大きく損われる欠点があり、また、空隙面積が大きいために、二酸化炭素の吸着に有用なコンクリート表面積の増加が十分に得られず、二酸化炭素を効果的に固定化するには至ってはおらず、外観上も通常のコンクリート表面と同様のものであった。
また、耐爆裂性のコンクリート組成物は、セメントや骨材に加えて熱分解性の有機繊維などを含有するものであるが（例えば、特許文献５参照。）、この組成物は高温に晒されて初めて空気や水蒸気を透過させるための微細な空隙を生じるものであり、通常時には二酸化炭素を浸透、吸着させる機能を有しないものである。
【特許文献１】特開平８−１０５０５２号公報
【特許文献２】特開平９−２０５８７５号公報
【特許文献３】特開平１１−２６８９６９号公報
【特許文献４】特開２００３−２７７１６４公報
【特許文献５】特開２０００−１４３３２２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記問題点を考慮してなされた本発明の目的は、大気中の二酸化炭素を効果的に固定化しうる表面を有し、且つ、意匠性に優れるという機能を有する材料を、簡易に所望の領域に配置することができる二酸化炭素固定化パネルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、モルタル、コンクリート中へ大気中の二酸化炭素を大幅に浸透しやすくし、効率よく二酸化炭素を固定化しうる炭酸化反応を非常に促進するコンクリート成形体と意匠性に優れた外装材とを用いてパネルを構成することで、上記問題点を解決しうることを見出し、本発明を成すに至った。
即ち、本発明は以下に示す構成である。
＜１＞  構造物の表面に配置される外装用パネルであって、水、セメント、混和材料、骨材を含有するコンクリート組成物を硬化して得られ、直径１０μｍ〜２００μｍの空隙もしくは同径の断面を有する空洞孔を０．０５容積％〜１０容積％設けてなる表層部を有し、大気中の二酸化炭素を固定化する二酸化炭素固定化コンクリート成型体表面に外装材を配置してなる二酸化炭素固定化パネル。
＜２＞  前記外装材が、通気性タイルである＜１＞記載の二酸化炭素固定化パネル。
＜３＞  前記外装材が、タイルであり、複数のタイルが互いに所定の間隔で配置される＜１＞記載の二酸化炭素固定化パネル。
＜４＞  前記外装材が、通気性を有する外装用シート及び外装用多孔質ボートから選択される１種以上である＜１＞記載の二酸化炭素固定化パネル。
＜５＞  前記二酸化炭素固定化成型体が、コンクリートパネル表面に配置される＜１＞乃至＜４＞のいずれか１項に記載の二酸化炭素固定化パネル。
＜６＞  前記二酸化炭素固定化成型体内に、防錆処理した鉄筋を配筋してなる＜１＞乃至＜５＞のいずれか１項に記載の二酸化炭素固定化パネル。
＜７＞  前記二酸化炭素固定化成型体内に、炭素繊維、ステンレス繊維、及び、ビニロン繊維からなる群より選択される補強用繊維を含有する＜１＞乃至＜６＞のいずれか１項に記載の二酸化炭素固定化パネル。
＜８＞  前記二酸化炭素固定化パネルの表面における二酸化炭素固定化量が０．８ｋｇ／ｍ２以上であることを特徴とする＜１＞乃至＜６＞のいずれか1項に記載の二酸化炭素固定化コンクリート構造物。
【０００９】
前記二酸化炭素固定化コンクリート成型体（以下、適宜、コンクリート成型体、或いは、成型体と称する）としては、水、セメント、混和材料、骨材に、アルカリ分解性樹脂微粒子、アルカリ分解性樹脂からなる有機繊維、紫外線分解性樹脂微粒子、及び、紫外線分解性樹脂からなる有機繊維のうち少なくとも１種を含有する二酸化炭素固定化成形体形成用コンクリート組成物を混練し、成型、硬化した後、アルカリ或いは紫外線によりコンクリート組成物中に含まれる樹脂微粒子もしくは樹脂からなる有機繊維が分解し、二酸化炭素の固定化に有用な空隙を有する表層部が形成されてなるものを用いればよい。
二酸化炭素固定化成形体形成用コンクリート組成物には、前記空隙を形成するための分解性有機材料に加え、二酸化炭素吸収を有する種々の化合物を添加することができる。
【００１０】
二酸化炭素固定化コンクリート成形体としては、プレストレス化された成形体であり、ＰＣ鋼材で構成された枠体により補強されているものを用いることも可能であり、このような態様をとることで、パネルの強度を向上させることができる。
なお、本発明の二酸化炭素固定化パネルの表面における二酸化炭素固定化量は、前記の如く０．８ｋｇ／ｍ２以上であることが好ましい。通常のンクリート構造物の表面における二酸化炭素固定化量は、０．３０〜０．４０ｋｇ／ｍ２であることを考慮すれば、この二酸化炭素固定化パネルが優れた二酸化炭素固定化能を有することがわかる。
【００１１】
セメントモルタル、コンクリートの炭酸化は、セメントの水和反応によってセメント水和物中の細孔中に生じた水酸化カルシウムが大気中よりコンクリート中に浸透した二酸化炭素と反応して炭酸カルシウムとなる反応によって生じる。炭酸カルシウムは化学的に安定な化合物であり、通常の環境条件のコンクリート中では分解されにくいため、コンクリート中に浸透した二酸化炭素は炭酸カルシウムとしてコンクリート中に固定されることになる。
【００１２】
本発明のパネルは、モルタル、コンクリート中のセメント水和物の炭酸化反応を促進するため、より多くの二酸化炭素がモルタル、コンクリート中に浸透するよう、モルタル、コンクリートの表層部に多数の微細な空隙が形成された成形体を用い、その表面に意匠性に優れた外装材を配置しているため、このパネルを設置することで、任意の領域に、高い意匠性を付与するとともに、空気中の二酸化炭の優れた固定化能を発現させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、大気中の二酸化炭素を効果的に固定化しうる表面を有し、且つ、意匠性に優れるという機能を有する材料を、簡易に所望の領域に配置することができる二酸化炭素固定化パネルを提供することができる。このようなパネルを各種の建築物や構造物表面に配置することで、意匠性に優れた表面を有するとともに、任意の領域に継続的に大気中の二酸化炭素を効果的に固定化しうる領域を形成することができる。また、パネルのみを容易に交換することができるため、構造物表面の二酸化炭素吸収能を任意に調整することが可能となるという利点をも有するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の二酸化炭素固定化パネルは、構造物の表面に配置される外装用パネルであって、水、セメント、混和材料、骨材を含有するコンクリート組成物を硬化して得られ、直径１０μｍ〜２００μｍの空隙もしくは同径の断面を有する空洞孔を０．０５容積％〜１０容積％設けてなる表層部を有し、大気中の二酸化炭素を固定化する二酸化炭素固定化コンクリート成型体表面に外装材を配置してなる。
【００１５】
以下、本発明の態様を、図を参照して説明する。
図１（Ａ）は、本発明の二酸化炭素固定化パネル１０の一態様を示す平面図であり、（Ｂ）はその断面図である。
二酸化炭素固定化パネル１０は、二酸化炭素固定化能に優れたコンクリート組成物からなる二酸化炭素固定化成形体１２の表面に通気性タイル１４を配置してなる。
通気性タイル１４を二酸化炭素固定化成形体１２表面に配置して固定化する方法としては、二酸化炭素固定化成形体１２を形成する際に原料コンクリート組成物が未硬化の状態でその表面に通気性タイル１４を配置する方法、コンクリート組成物が硬化した後に金属製の留め具で固定する方法などをとることができる。
このように、二酸化炭素固定化成形体１２表面に何らかの外装材、本態様では通気性タイル１４を配置していれば、その他の構成は任意であり、例えば、図２（Ａ）の断面図に示すように、二酸化炭素固定化成形体１２の外装材１４を配置しない面にコンクリート組成物からなる別の板状部材（コンクリートパネル）１６を固定して、強度を向上させた態様を採ることも可能であり、また、図２（Ｂ）に示すように、コンクリート組成物からなる板状部材１６の裏面に、さらに、二酸化炭素固定化成形体１２を積層した態様をとることもできる。図２（Ｂ）に示す態様をとることで、この二酸化炭素固定化パネル１８は、その両面に二酸化炭素吸収能を有することになる。
【００１６】
図３（Ａ）は、通気性を有しない化粧タイル２０を二酸化炭素固定化成形体１２表面に配置してなる二酸化炭素固定化パネル２２を示す断面図であり、図３（Ｂ）はその部分的な拡大図である。通気性を有しない外装材２０を配置する場合には、このように外装材２０同士を所定の間隔で配置し、二酸化炭素固定化成形体１２の表面が外気と接触することが重要である。本態様では、化粧タイル２０は、金属製の固定部材２６により二酸化炭素固定化成形体１２に固定されている。
なお、このような空隙部分における二酸化炭素固定化成形体１２に溝２４を形成することで、二酸化炭素固定化成形体１２と外気との接触面積が増大し、二酸化炭素固定化能が向上する。
化粧タイル２０間の空隙には、図３（Ｃ）に示すように、パネル内部を保護する目的で、通気性を有する目地材料２８を充填することも可能である。
本発明の二酸化炭素固定化パネルは、その内部、即ち、二酸化炭素固定化成形体或いはコンクリート組成物からなる板状部材内部に補強を目的として、鉄筋などの金属材料や無機繊維などの補強材を配置することができる。また、パネル自体が、その周縁部を金属や他の無機材料からなる枠体で補強されたものであってもよい。
【００１７】
以下、本発明の二酸化炭素固定化パネルを構成する各材料について順次、説明する。
〔外装材〕
本発明のパネル表面に配置する外装材は、パネルが配置される場所や目的に応じて、意匠性を考慮して適宜選択される。本発明において「外装材」とは、コンクリート成形体である二酸化炭素固定化成形体の表面に配置され、その用途に応じた意匠性を付与する目的で配置される材料を指すものである。従って、本発明のパネルが屋内に用いられる場合に表面に配置される一般的な内装材である壁紙、クロス（布）などを包含する。
外装材として通気性を有するもの、例えば、通気性タイル、通気性を有する外装用シートや外装用多孔質ボートなどを選択したばあい、これらの外装材はパネル表面全体にわたり配置することができる。
化粧用タイル、化粧石など、それ自体が通気性を有しない外装材をもちいる場合には、後述する二酸化炭素固定化成型体表面に、これらの外装材を互いに所定の間隔をもって配置したり、その一部分のみに配置して、二酸化炭素固定化成型体表面の一部が露出するようにすることが、二酸化炭素固定化能発現の観点から好ましい。
【００１８】
１．通気性を有する外装材
通気性を有する外装材としては、より具体的には、コンクリートと同等の通気性を有するシート状、パネル状の外装材が挙げられ、例えば、通気性タイル、多孔質ボード、多孔質シート、織布、不織布などが挙げられる。
通気性タイルとしては、多孔質材料からなるタイル基材表面を、通気性を阻害しない釉薬、塗料などで被覆したもの、通気性を阻害しないように表面意匠を形成したものなどが挙げられる。
多孔質ボードとしては、多孔質セラミックや多孔質樹脂、連通気泡を有する硬質発泡樹脂などの板状物が挙げられる。
これら多孔質ボードの厚さは任意であるが、通常は、１０ｍｍ〜３０ｍｍの範囲であることが好ましい。
【００１９】
多孔質シートとしては、直径１×１０−３μｍ〜１０μｍ程度の開口部を無数に設けた樹脂シートや金属シート、通気孔を有する樹脂製の壁紙、ポリテトラフルオロエチレンシートのような防水通気性シートなどが挙げられる。また、布（織布、不織布を包含する）は、任意の意匠を選択でき、また、二酸化炭素固定化成形体が本来有する二酸化炭素固定化能を阻害しないため、特に、このパネルを内装材として使用する場合には好ましい。
これらの通気性を有する外装材は、優れた通気性を有するため、二酸化炭素固定化成形体表面の全面にわたって配置されてもよいが、意匠性を高めるため、或いは、その他の目的で、部分的に配置することもできる。
【００２０】
２．通気性を有しない外装材
通気性を有しない外装材としては、通常の意匠用タイル、石（装飾用の石材）、天然石や煉瓦で作製された板状の表面材、通気性を有しない壁紙、装飾ボード、装飾シート、被膜形成性の塗料により形成された非通気性の塗膜などが挙げられる。
通気性を有しない外装材は、二酸化炭素固定化成形体表面が一部露出するように配置されることが好ましい。例えば、タイルや石材を互いに所定の間隔を有するように配置したり、表面の一部の領域のみに配置することで、パネルの二酸化炭素固定化能を有効に発現させることができる。
また、このような通気性を有しない外装材を配置する場合、二酸化炭素固定化成形体表面が露出する領域に溝を形成したり、凹凸を形成することで、外気と接触しうる表面積を向上させ、二酸化炭素固定化能を向上させることも好ましい態様である。
具体的には、先に図３（Ｂ）により説明したように、所定の空隙を介して等間隔で配置された非通気性タイル間の空隙に、空隙幅に応じた幅で、深さ３０ｍｍ〜５０ｍｍ程度の溝を形成する態様が挙げられる。この溝の形状や深さは任意であり、目的とする二酸化炭素固定化能、パネルの必要強度などを考慮して適宜決定すればよい。また、溝の形状を深部に向かって幅が広がる形状にしたり、溝の表面自体に凹凸を設けることで一層の表面積拡大を図ることも可能である。
【００２１】
外装材を二酸化炭素固定化成形体表面に配置し、固定化する方法は任意であり、常法により行うことができる。なお、通気性を有する外装材をもちいる場合には、その通気性を損なわない方法をとることが必要である。
二酸化炭素固定化成形体を形成する場合、その材料であるコンクリート組成物が完全に硬化しない状態で外装材を配置し、コンクリート組成物の硬化とともに固定化させる方法が作業の容易性、通気性確保の観点から好ましい。具体的には、コンクリート成型体形成用の型枠の底部に、外装材を表面が底部に向いた状態で配置し、その後、コンクリート組成物を打設する方法、型枠内にコンクリート組成物を打設し、硬化前に外装材をその表面に配置して、その後硬化させる方法などが挙げられる。
その他の方法としては、例えば、二酸化炭素固定化成形体の材料であるコンクリート組成物が硬化した状態で、その表面にモルタルや通気性を損なわない接着剤などを塗布して外装材を貼り付けて固定化する方法などが挙げられる。
【００２２】
〔二酸化炭素固定化成形体〕
以下、本発明に用いられる二酸化炭素固定化成形体とその製造方法について、順次説明する。
本発明のパネルに用いられる大気中の二酸化炭素を固定化しうる二酸化炭素固定化成型体は、少なくともその表層部に直径１０μｍ〜２００μｍの空隙もしくは同径の断面を有する空洞孔を、０．０５容積％〜１０容積％の範囲で設けてなるものである。この空隙は、アルカリ分解性樹脂或いは紫外線分解性樹脂の微粒子や有機繊維をコンクリート組成物中に含有させ、コンクリート硬化後、アルカリ雰囲気下に晒す、自然光、或いは、人工的に紫外線を照射するなどの手段により、これらの樹脂を分解、減容させて形成される。空隙のサイズや密度（存在量）は、含有させる樹脂微粒子或いは樹脂からなる有機繊維のサイズ、添加量などにより容易に調整することができる。
本発明の効果は、この成形体表層部に形成された空隙、空洞孔の存在により達成される。本発明でいう表層部とは、成型体の断面において表面からの深さ方向で０〜１００ｍｍ程度、即ち、大気と接触する最表面から１００ｍｍまでの深さの範囲を指し、この領域に前記の如き空隙、空洞孔を有することで本発明の効果を達成しうる。空隙が形成される深さは本発明のパネルを構成する成形体の厚みとの関係で最大深度が決定される。空隙は、成型体の底部まで均一に存在していてもよいが、深さ方向の表面近傍のみに形成されていてもよい。パネルを構成する成形体或いはパネル自体が、鉄筋や枠材などの補強材により強度を維持されている場合には、成形体の底部まで空隙が存在することで、パネルの配置位置によっては、裏面における炭酸ガスの固定化も期待できるものとなる。
【００２３】
これら空隙を形成する樹脂は、アルカリ雰囲気下、或いは、紫外線照射により分解して減容、或いは消滅する特性を有するものであれば、特に制限はないが、アルカリにより速やかに加水分解する脂肪族ポリエステル、ポリアクリル酸などの生分解性樹脂、アルカリにより加水分解するポリエチレンテレフタレート等や、紫外線照射により分解するポリプロピレン樹脂、アクリル樹脂などが好ましく挙げられる。
なかでも、脂肪族ポリエステルは、コンクリート組成物に混入する前は、繊維強度が十分に高く、良好な取扱い性を有しているが、コンクリート組成物に混入させて、硬化させ、セメント系成型体を形成した場合、アルカリ雰囲気に曝されることで、繊維を構成する樹脂が加水分解して低分子化し、ガス化し、成型体中で良好な空隙を形成するという観点から特に好ましい。
【００２４】
このようなアルカリ雰囲気下において加水分解性を有する樹脂として、まず、脂肪族ポリエステル樹脂を例に挙げて説明する。
本発明において用いられる脂肪族ポリエステル樹脂は、単独重合樹脂、共重合樹脂のいずれであってもよいが、自己縮重合および／または開環重合によって得られる単独重合樹脂が好ましい。このような単独重合脂肪族ポリエステル樹脂は公知の種々の樹脂を用いることができるが、より具体的には、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリ３−ヒドロキシブチレートおよびポリカプロラクトンからなる群より選ばれる少なくとも１種が好ましい。
前記例示の単独重合脂肪族ポリエステル樹脂は、いずれも生分解性樹脂として知られているが、アルカリ雰囲気下で加水分解して容易に低分子量化するため、本発明に好適に用いられる。
【００２５】
また、本発明においては、ポリマー分子内に、前記各樹脂の構成単位を２種以上有する共重合脂肪族ポリエステル樹脂、あるいは前記各樹脂の構成単位とその他の構成単位を有する共重合脂肪族ポリエステル樹脂も用いることができる。
これらの樹脂の中で、経済性や、カーボンニュートラル、効果などの点から、特に発酵法による乳酸を原料とするポリ乳酸が好ましい。
本発明においては、樹脂微粒子、有機繊維の素材として、これらの脂肪族ポリエステル樹脂を、１種単独で用いてもよく、２種以上組み合わせて用いてもよい。
【００２６】
空隙を形成する場合、脂肪族ポリエステル樹脂は、乳化重合、造粒、紡糸など公知の方法により繊維状或いは、微粒子状に成形して用いる。有機繊維に成形する場合、その紡糸方法については特に制限はなく、従来、熱可塑性樹脂の紡糸において慣用されている公知の方法の中から、任意の方法を適宜選択して用いることができる。また、紡糸繊維を、必要に応じ公知の方法で延伸処理してもよい。繊維状に成形された樹脂は、コンクリート内部で、細長い連続的な空隙を形成するため、不定形や微粒子状の樹脂に比較して本発明の効果が向上するため好ましい。
また、前記の脂肪族ポリエステル樹脂には、成形性、紡糸性や、繊維にした場合のアルカリ加水分解性以外の物性を向上させるなどのために、本発明の目的が損なわれない範囲で、他の熱可塑性樹脂、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニールアルコール、ポリアセタール、芳香族ポリエステル、ポリスチレン、ポリアミドなどを併用してもよく、また、可塑剤等の公知の添加剤を適宜添加することもできる。
【００２７】
このような素材からなる本発明のセメント系成型体用有機繊維は、アルカリ雰囲気下において加水分解性を有しており、したがって、セメント配合物に混入させて、セメント系成型体を形成した場合、セメント水和物が本来有するアルカリ雰囲気に曝されることで、該繊維を構成する樹脂が加水分解する。例えば、ポリ乳酸繊維を用いた場合、セメント水和物中に一定期間、具体的には、９週間以上おくことにより、減容し、空隙が形成される。
【００２８】
脂肪族ポリエステル樹脂をコンクリート組成物に配合する場合、効果の観点から、微粒子としては、平均粒径が１０〜５００μｍの範囲のものが好ましく、２０〜２００μｍのものがさらに好ましい。
有機繊維としては、形状が、直径５〜１００μｍ、長さ５０μｍ〜５００ｍｍのものが好ましく、より好ましくは直径１０〜５０μｍ、長さ１〜１５ｍｍであり、さらに好ましくは直径１５〜２５μｍ、長さ５〜１０ｍｍである。
なお、微粒子の粒径、有機繊維の形状は、電子顕微鏡或いは高倍率の光学顕微鏡による映像を用いて常法により測定することができる。
【００２９】
本発明における二酸化炭素固定化コンクリート成型体は、前述のアルカリ分解性或いは紫外線分解性樹脂からなる微粒子或いは有機繊維と、水、セメント、混和材料、骨材を含有するコンクリート組成物を、硬化して得られる成型体である。前記コンクリート組成物中の樹脂微粒子或いは有機繊維の配合量としては、爆裂防止効果および構造体の強度などを考慮すると、組成物全量に、０．０２〜１．０体積％の範囲であることが好ましく、より好ましくは０．０５〜０．５体積％、さらに好ましくは０．１〜０．３体積％である。
前記セメント成型体としては、水、セメント、混和材料、骨材、化学混和剤よりなるコンクリート組成物であり、形成される成型体の用途に応じて各種材料の、重量比を適宜調整することができる。
【００３０】
コンクリート組成物には、二酸化炭素固定化能を向上させる観点から、二酸化炭素を吸着しうる微粉末または吸着剤（以下、適宜、二酸化炭素吸着物質と称する）、酸化カルシウム（ＣａＯ）微粉末などの添加剤を含有することができる。
ここで、コンクリート組成物に配合可能な二酸化炭素を吸着しうる微粉末または吸着剤としては、γ−２ＣａＯ・ＳｉＯ２を含有するスラグが好ましく挙げられる。このようなγ−２ＣａＯ・ＳｉＯ２を含有するスラグとしては、例えば、ステンレススラグ、製鋼スラグが挙げられる。該スラグは、ブレーン比表面積が３０００ｃｍ２／ｇ以上であることを要し、４０００〜１００００ｃｍ２／ｇの範囲であることがより好ましい。なお、スラグのブレーン比表面積は、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１に記載のブレーン法により、或いは、レーザー回析粒度計を用いる方法により測定することができる。
該スラグを二酸化炭素吸着物質として使用する場合には、コンクリート組成物中に含まれるセメントの含有量に対して１５〜４５質量％の範囲であることが好ましく、この範囲において優れた二酸化炭素吸着能が発現され、力学的特性にも優れる。
【００３１】
二酸化炭素を吸着しうる微粉末または吸着剤の他の好ましい例としては、ゼオライト微粉末、シリカゲル微粉末、アルミナ微粉末、甲殻類微粉末からなる群より選択される微粉末が挙げられる。なかでも、好ましくはゼオライト微粉末及び甲殻類微粉末である。甲殻類は、カルシウムを多量に含有するため、微粉末にすると優れた二酸化炭素吸着能を示す。
これら微粉末の粒径は、１μｍ〜３ｍｍ程度が好ましく、さらに好ましくは１０μｍ〜１ｍｍの範囲である。
これら微粉末を二酸化炭素吸着物質として用いる場合、その含有量はコンクリート組成物に含まれるセメントの含有量に対して５〜３０質量％の範囲であることが好ましい。この範囲において、顕著な二酸化炭素吸収効果が発現され、コンクリート成形体の力学的特性には影響を与える懸念はない。
【００３２】
本発明に用いうるＣａＯ微粉末としては、ＣａＯを含有し、且つ、ブレーン比表面積が２０００ｃｍ２／ｇ以上であるものを用いる。
ＣａＯを主成分とする微粉末は、生石灰や石灰系膨脹材などをブレーン比表面積が２，０００ｃｍ２／ｇ以上の微粉末状に粉砕したものを用いることができる。このような微粉末は、石灰系混和材と同様に、混和材料としても使用することができる。
微粉末のブレーン比表面積は３０００ｃｍ２／ｇ以上であることを要し、３０００〜４０００ｃｍ２／ｇの範囲であることがより好ましい。
ＣａＯ微粉末は、コンクリート組成物中に０．５〜２．０容積％の範囲で含まれることが好ましく、この範囲において優れた二酸化炭素吸着能が発現され、成形体の力学的特性にも優れる。
【００３３】
本発明において成形体の素材であるコンクリート組成物に用いられるセメントとしては特に制限はなく、形成されるコンクリート成型体の用途に応じて、各種セメント類の中から、適宜選択することができる。セメントとして、普通ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、などが使用できる。
前記混和材料としては特に制限はなく形成されるコンクリート成型体の用途に応じて、各種セメント、コンクリート用混和材料から適宜種類、使用量を選択できる。混和材料としては、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、シリカフュームなどが一般的に使用できる。
また、骨材の種類や量は特に制限はなく、形成される成型体の用途に応じて、骨材の種類及び配合割合を適宜選択することができる。
【００３４】
本発明におけるコンクリート成型体には、通常成型体に配合されている各種添加剤、例えば減水剤、空気連行剤、消泡剤などを、適宜配合することができる。
前記成型体における水とセメントの重量比は、形成されるコンクリート成型体の用途に応じて適宜選択することができるが、大気中の二酸化炭素との炭酸化反応を促進するためには、水と結合材の重量比は３０％以上７０％以下が好ましく、より好ましくは４０％以上６５％以下である。
【００３５】
本発明に係る二酸化炭素固定化成型体は、前記した空隙形成用の分解性樹脂からなる微粒子或いは有機繊維を含有する二酸化炭素固定化成型体形成用コンクリート組成物を混練し、成型、硬化した後、アルカリ或いは紫外線によりコンクリート組成物中に含まれる樹脂微粒子もしくは樹脂からなる有機繊維を分解させ、二酸化炭素の固定化に有用な空隙を有する表層部を形成することにより製造することができる。
アルカリ雰囲気下に暴露した場合には、アルカリに接触した成形体の表面領域から徐々に樹脂が分解（／減容）し、空隙が形成される。アルカリ雰囲気の特性やアルカリ雰囲気への接触条件を制御することにより、コンクリート成型体の表層部のみに空隙を形成することができる。また、空隙形成用の分解性樹脂を含まないコンクリート組成物による通常のコンクリート製成型体を作製し、その表面に空隙形成用の分解性樹脂を含んだコンクリートを打設、硬化して空隙を形成させることにより、表層部のみに二酸化炭素固定化に有用な空隙を有する成型体とすることもできる。
このように、空隙は少なくとも二酸化炭素の固定化に関与する表層部に形成されていればよいが、コンクリートのさらなる深部まで均一に形成されていてもかまわない。
【００３６】
このような空隙を有する表層部において空隙の開口部から徐々に二酸化炭素が浸透し、コンクリート組成物中においてセメントの水和反応の反応生成物である水酸化カルシウムと反応して炭酸カルシウムを形成し、二酸化炭素の固定化がなされる。
【００３７】
表層部に形成された空隙のサイズや形状は、成型体断面を電子顕微鏡で観察することにより、検知できる。また、空隙率は水銀圧入ポロシメータなどにより測定することができる。
ここで用いられる二酸化炭素固定化成形体形成用のコンクリート組成物は、従来のセメントコンクリート組成物に比較して大気中の二酸化炭素による炭酸化反応が早く進行し、セメント成型体中に炭酸カルシウムとして固定される量が増大する効果を持つとともに、力学特性は従来と同程度の成型体を得ることができる。
【００３８】
パネル基体として用いる二酸化炭素固定化成形体の強度を向上させると行った観点からは、このようなパネルを形成する場合、プレストレス化されたコンクリート成形体であり、且つ、ＰＣ鋼材で構成された枠体により補強されている成形体を用いることが好ましい。
【００３９】
本発明に使用される二酸化炭素固定化成形体は、主として中性化を促進することにより二酸化炭素の効率的な固定化を達成しているために、通常のコンクリート成形体に比較してアルカリ雰囲気の中性化が早いため、構造物中に用いられる鉄筋、鉄骨は酸化されにくい素材を用いたもの、耐久性に優れた防錆加工を施したものを選択することが好ましい。
即ち、成形体に補強材として、鉄筋や鉄骨をもちいる場合、表面を防錆処理したものを用いることが好ましい。防錆処理としては、公知の方法、例えば、エポキシ樹脂などの樹脂系材料による表面被覆などが挙げられる。また、鉄材に代えて、酸化されにくいステンレススチール、チタン、ニッケルなどの金属材やセラミック材料を補強材として埋設することも好ましい。
さらに、炭素繊維、ステンレス繊維、及び、ビニロン繊維からなる群より選択される補強用繊維をコンクリート組成物に分散、混合することも好ましい態様である。
【００４０】
本発明のパネルを構成する二酸化炭素固定化成型体の表面における二酸化炭素固定化量が０．８ｋｇ／ｍ２以上であることが効果の観点から好ましく、さらに好ましくは、１．５ｋｇ／ｍ２以上である。
本発明のパネルを構成する二酸化炭素固定化成形体の大きさは、パネルの配置位置、配置目的に応じて適宜選択されるが、一般的には、ビルなどの建築物や構造物に用いられる場合には、長さ３〜４ｍ、幅２〜３ｍ、厚さ１５０〜２３０ｍｍの範囲であり、内装材や室内の隔壁、衝立などに配置される場合には、天井高さにも内装用ボードの標準的なものでは、長さ１５００〜２０００ｍｍ（例えば、１８００ｍｍ程度）、幅８００〜１０００ｍｍ（例えば、９００ｍｍ程度）、厚さ２５〜３０ｍｍであり、大きいものでは最大長５ｍ程度のものも可能である。
【００４１】
本発明のパネルにおいては、二酸化炭素固定化成形体の外装材を配置しない面にコンクリート組成物からなる別の板状部材を固定して、強度を向上させた態様をとることができる。このような板状部材は、一般に用いられるコンクリート組成物により形成され、必要な強度を有するようにその厚みを選択することができる。また、パネル形成時に、型枠内に、まず、一般的なコンクリート組成物を打設し、その後、空隙を形成しうる二酸化炭素固定化成形体形成用の特定コンクリート組成物を打設して両者を一体に成型することも可能である。
【００４２】
本発明のパネルをビルなどの建築物の外壁、内装、或いは、橋脚などの土木構造物の表面などに配置することで、意匠性に優れ、二酸化炭素の吸収能が高い表面を任意の領域に形成しうる。また、設置領域においてパネルのみを容易に交換することができるため、構造物表面の二酸化炭素吸収能を任意に調整し、また、飽和して二酸化炭素固定化能が低下したパネルのみを交換することで、所望の領域における二酸化炭素固定化能を所定の水準に維持することが容易であるという利点をも有するものである。
本発明のパネルは、二酸化炭素固定化能などを考慮して予め設計された仕様により、高い品質管理の下で、工場で予め均一な製品として作製することができる。
【００４３】
次に、このようにして得られたパネルを各種の構造物の表面に配置する方法について説明する。
例えば、ビルなどのコンクリート構造物の表面において、鉄骨の枠組みを構築した後、パネルにて外装する汎用のパネル工法にそのまま適用することで、構造物表面にして、二酸化炭素固定化能に優れたコンクリート構造物を簡易に構築することが可能である。
また、このパネルをコンクリート製の構造物に直接ボルトやビスなどで固定化することができる。このとき、図４（Ａ）に記載のように、パネル１０裏面が配置される構造物３０に密着するようにボルト３２で固定化してもよいが、空隙が該成形体の底部まで形成されているときには、図４（Ｂ）に示すように、構造物３０とパネル１０との間に空隙を設けるように配置した場合、パネル裏面からの二酸化炭素固定化も期待できる。
パネルの構造物への固定方法としては、その他にも、コンクリート製の構造物の表面に、パネルを取り付けるための鋼材をボルトで取り付け、この構造にパネルをボルトで取り付けるなどの方法が挙げられる。
【００４４】
本発明において二酸化炭素固定化パネルが有する二酸化炭素固定化能を推定する方法としては、本願出願人が先に提案した特願２００５−１４５６２８明細書に記載の方法を適用することができる。
即ち、該コンクリート構造物に用いられる二酸化炭素固定化成形体の二酸化炭素固定化能に応じて、成形体が大気に接触した時間を発生時Ｔ０より、解体時などの固定化終了時ＴＳまでの間に吸収する二酸化炭素の量を推定する方法であり、より具体的には、発生時Ｔ０からの経過時間ｔにおけるコンクリート製ガス吸収素材の炭酸化深度ｃを、炭酸化速度方程式ｃ＝ｆ（ｔ）で表し、更に構造物に用いられる二酸化炭素固定化成形体のうち既に炭酸化した領域と未炭酸化領域との境界面ｓの面積をＳとして、炭酸化がｄｃ（表面からの深さ）だけ進行したときの体積部分に含まれる炭素の密度をａとして、炭酸化深度ｃに達したときのガス吸収量ＷをＷ（ｃ）＝∫（ａ×Ｓ）ｄｃと表して、これら両式から所定時間内での温室効果ガス吸収量を推定するものである。
【００４５】
コンクリートの炭酸化反応は一般に中性化反応とも呼ばれるが、その炭酸化（中性化）速度式としては、ルート則と呼ばれるｃ＝Ａ×ｔｎを用いることができる。ここでｃは反応量、Ａは炭酸化速度係数、ｔは経過時間である。また、ｎは実験的に決定される定数で一般的にはｎ＝０．５である。
【００４６】
炭酸化速度式ｃ＝Ａ×ｔ０．５中の炭酸化速度係数Ａは、従来様々な研究が行われているが、簡単には水セメント比（Ｗ／Ｃ）に依存するＡＱと、それ以外の要因に依存する定数Ｒとで、Ａ＝ＡＱ×Ｒで表すことができる、Ｒは炭酸化率と呼ばれる定数であり、コンクリートの属性による係数をＡＰ、仕上げ材による係数をＡＳ、環境（温湿度、二酸化炭素濃度）の区分による係数をＡＥとすると、Ｒ＝ＡＰ×ＡＳ×ＡＥとなる。
【００４７】
ＡＱに関しては、例えば実験的にＷ／Ｃ≧０．６であるときに次の数式１が知られており、又、Ｗ／Ｃ≦０．６であるときに数式２が知られている（岸谷  著「鉄筋コンクリートの耐久性」鹿島建設技術研究所出版部  １９６３年刊）。
【００４８】
［数式１］
ＡＱ＝｛（Ｗ／Ｃ）−０．２５｝／［０．３×｛１．１５＋３（Ｗ／Ｃ）｝］０．５
【００４９】
［数式２］
ＡＱ＝｛４．６×（Ｗ／Ｃ）−１．７６｝／√（７．２）
なお、上述のＷ（ｃ）＝∫（ａ×Ｓ）ｄｃを用いれば任意の形状のコンクリート構造物の温室効果ガスの吸収量を計測することができるが、平板状のコンクリート板に関しては、Ｗ／Ｓ＝∫ａｂｃとすることで単位表面積当りの吸収量を求めることもできる。
このようにして本発明のパネル表面における二酸化炭素固定化能を推定し、その設計に役立てることができる。
本発明のパネルを大気と接するように、任意の位置に設置することで、二酸化炭素固定化能を有する領域を形成しうる。配置する場所としては、具体的には、例えば、戸建て住宅、ビルディングなどの建築物、橋脚、ダムなどの土木構造物などの戸外や、室内における壁面などが挙げられる。また、枠体に本発明のパネルを固定し、衝立などのインテリアとして使用してもよい。
【実施例】
【００５０】
以下、本発明を、実施例を挙げてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの記載に制限されるものではない。
（コンクリート組成物の配合）
普通ポルトランドセメントと水、砂（骨材）を含有するセメント組成物１００質量部中に、下記表１に示す量の分解性樹脂からなる有機繊維を配合して、水／セメント組成物比（Ｗ／Ｃ  比）が５５％、セメント組成物と砂の比率が１／３のモルタルを調製してコンクリート組成物を調製した。
【００５１】
［使用材料］
セメント：普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）比重３．１５
水：水道水
砂：木更津産山砂、表乾密度２．６５ｇ／ｃｍ３、吸水率０．４６％、実積率６０．４％、粗粒率６．７０
ＡＥ減水剤：チューポールＥＸ２０（竹本油脂社製）
消泡剤：ＡＦＫ−２（竹本油脂社製）
【００５２】
有機繊維：
ポリ乳酸樹脂を溶融紡糸した繊維（表中にＰＬＡ繊維と記載、以下同様）、繊維径２０μｍ、長さ５．０ｍｍ
【００５３】
［コンクリート組成物の配合］
表１にコンクリート組成物の配合を示す。表中で使用した各材料の詳細は上記の通りである。なお、下記表１中、Ｗ／Ｃは、水／結合材比を、Ｓ／Ｃは砂／セメント比を表す。
【００５４】
【表１】
2007177581.tif 000003
【００５５】
［二酸化炭素固定化コンクリート成形体の製造］
前記表１に記載のコンクリート組成物について、水、セメント、砂および有機繊維または樹脂微粒子を所定量ミキサ（ホバート社製  ＳＫ−３０Ｓミキサ、容量３０Ｌ）に投入し、３分間練り混ぜた。この際、練りあがったモルタルの空気量が一定の値（５．０容量％）と成るよう、ＡＥ減水剤および消泡剤を適量添加し調整した。練り混ぜ後、型枠内に成型し、材齢９週まで２０℃水中養生を施して、二酸化炭素固定化コンクリート成型体を得た。
【００５６】
（実施例１）
〔外装材の配置〕
通気性のないタイル（４５×９５ｍｍ）を目地幅５ｍｍ、目地深さ３０ｍｍで、長さ１ｍ、幅１ｍ、厚さ１００ｍｍの前記二酸化炭素固定化成形体に貼り付けて対照例のパネルを得た。目地の全長は３０ｍであり、目地深さ面積は約２ｍ２であった。
（比較例１）
〔成型体の作製〕
実施例１で用いたコンクリート組成物において、空隙形成用の有機繊維を含有しない他は同様の組成物の通常のコンクリート組成物を用いて、実施例１におけるのと同様にして二酸化炭素固定化能を有しない通常のコンクリート組成物による成型体を得た。
〔外装材の配置〕
通気性のないタイル（４５×９５ｍｍ）を用意し、前記のようにして得られた、目地幅５ｍｍ、目地深さ３０ｍｍで、長さ１ｍ、幅１ｍ、厚さ１００ｍｍの通常のコンクリート成形体に貼り付けて比較例１のパネルを得た。目地の全長は３０ｍであり、目地深さ面積は約２ｍ２であった。
【００５７】
（実施例２）
〔外装材の配置〕
実施例１と同様にして得られた、長さ１ｍ、幅１ｍ、厚さ１００ｍｍの二酸化炭素固定化コンクリート成型体に、目地を設けず、通気性の装飾不織布を全面に貼り付けて実施例２のパネルを得た。
（比較例２）
〔外装材の配置〕
比較例１と同様にして得られた、長さ１ｍ、幅１ｍ、厚さ１００ｍｍの通常のコンクリート成型体に、目地を設けず、通気性の装飾不織布を全面に貼り付けて比較例２のパネルを得た。
【００５８】
［二酸化炭素固定化能の評価］
これらのパネルの１ｍ２（１×１ｍ）当たりの二酸化炭素固定化量を、パネルをコンクリートドリルで削孔し、削孔粉を採取し、熱重量測定装置（ＴＧ８１１０Ｃ、株式会社リガク製）を用いた熱分析により炭酸カルシウムに含まれる二酸化炭素重量を測定することで算出した。結果を下記表２に示す。
【００５９】
【表２】
2007177581.tif 000004
【００６０】
表２の結果より明らかなように、本発明のパネルは、一般的なコンクリート製の成形体を用いた比較例１、比較例２のパネルに対し、二酸化炭素固定化能に優れることがわかる。また、実施例１と実施例２との対比により、通気性のないタイルを外装材として用いた場合であっても、表面積を確保しうる十分な深さの目地を設けて配置した実施例１のパネルは、表面積の増大に起因して、通気性の外装材を用いた平坦な表面を有する実施例２のパネルよりも二酸化炭素固定化能が向上することがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】（Ａ）は、本発明の二酸化炭素固定化パネルの一態様を示す平面図であり、（Ｂ）はその断面図である。
【図２】（Ａ）は、二酸化炭素固定化成形体の外装材を配置しない面にコンクリート組成物からなる別の板状部材を固定した二酸化炭素固定化パネルの態様を示す断面図であり、（Ｂ）はコンクリート組成物からなる板状部材の裏面に、さらに、二酸化炭素固定化成形体を積層した二酸化炭素固定化パネルの態様を示す断面図である。
【図３】（Ａ）は、通気性を有しない化粧タイルを二酸化炭素固定化成形体表面に配置してなる二酸化炭素固定化パネルの例を示す断面図であり、図３（Ｂ）はその部分的な拡大図であり、図３（Ｃ）は化粧タイル間の空隙に目地材料を充填した態様を示す断面図である。
【図４】（Ａ）は本発明の二酸化炭素固定化パネルを構造物に密着するように固定化した態様を示す断面図であり、（Ｂ）は本発明の二酸化炭素固定化パネルを構造物に所定の空隙を介して固定化した態様を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０  二酸化炭素固定化パネル
１２  二酸化炭素固定化成形体
１４  外装材
【図１】
2007177581.tif 000005
【図２】
2007177581.tif 000006
【図３】
2007177581.tif 000007
【図４】
2007177581.tif 000008