高濃度高圧の CO2 環境下におけるコンクリートの炭酸化進行の予測モデル

フジタ技術研究報告
第59号 2023年

高濃度高圧の CO2 環境下におけるコンクリートの炭酸化進行の予測モデル
藤倉

概

裕介

要

本研究では、高圧かつ高濃度の CO2 環境下における普通コンクリートの炭酸化進行の評価方法を構築する目的で、Fick の拡散式に基づく炭酸化進行の予測モデルを提案した。モデルの検証のため、コンクリートの配合や炭酸化開始材齢が異なる試験体を作製し、CO2 濃度100％、0.5 MPa 及び 1.0 MPa の圧力下で促進炭酸化試験を行った。炭
酸化試験の期間と炭酸化深さ、炭酸化速度や炭酸化に伴う質量変化の実験結果について、モデルにより算定した結果と比較した。その結果、モデルにより算定した炭酸化速度係数や質量変化率は実験値とおおよそ一致し、本モデルにより炭酸化進行の評価が可能であることを確認した。また、炭酸化の進行に伴って、速度係数が減少していることも分かり、モデルの精度向上には、更なる炭酸化機構の解明が必要であることも分かった。

Carbonation Model of Hardened Ordinar y Concrete Subject to High-pressure CO2 Environment
Abstract
In this study, modeling based on Fick's laws of diffusion, hydration reaction formula, and carbonation reaction
formula was conducted to determine the progress of carbonation of hardened concrete and to estimate the coefficientof carbonation rate and the mass change rate, by using concentrated CO2 under a high-pressure CO2 environment. For
comparison of this model, hardened ordinary concrete with different compressive strength, mix proportions, and curing
age was subjected to concentrated CO2 gas under a pressure of 0.5 MPa and 1.0 MPa respectively, using a highpressure injection chamber, and evaluated for the carbonation depth, coefficient of carbonation rate, and mass change
rate for immobilization of CO2 by concrete. As a result, it was found that the coefficient of carbonation rate and themass change rate calculated by the model was roughly in good agreement with the experimental results, and thecarbonation progress can be estimated using the proposed model. In addition, the actual test results suggest that thedegree of carbonation and coefficient of carbonation rate may decrease as carbonation progresses, and it is necessary
to further study the mechanism of the progress of carbonation under a high-pressure CO2 environment.

キーワード：二酸化炭素（CO2）、Fick 則、炭酸化反応
式、水和反応式、炭酸化速度、質量変化率― 85 ―

フジタ技術研究報告 第59号

的に CO2 を固定化する手法を検討した例は少ない。

§1．はじめに一方で、コンクリートの炭酸化反応に伴って内部で地球温暖化対策の一つとして二酸化炭素（CO2）をは炭酸化反応熱6,11）が生じるとともに細孔溶液中の pH資源として捉え、これを分離、回収し、CO2 を燃料や低下4,12）、細孔の緻密化4,12）や C-S-H の分解による Ca/

原料として利用するカーボンリサイクル技術が多数検

Si 比の低下12）などが生じる。また、マクロな物性の変討されている。経済産業省で取りまとめられた「カー化としては体積収縮13）、質量増加13～15） や圧縮強度のボンリサイクル技術ロードマップ（2021年 6 月に改増加4）などがある。これらコンクリートの炭酸化に伴訂）」1） では、CO2 から製造される製品としてコンク

う物性変化や現象の把握は反応メカニズムの解明に寄リート製品や構造物に関連した CO2 の固定化と再利用与するだけでなく、炭酸化深さの把握や CO2 固定化量の技術が言及されている。また、ICEF（Innovation for

を非破壊で評価、または数理モデルで予測する上でのCool Earth Forum）の「CARBON MINERALIZATION

重要な情報となる。

2）

ROADMAP」 では、コンクリートや骨材への CO2 固以上のような背景から、著者らは合理的にコンク定化を含む「炭素鉱物化」が気候変動対策に重要な役割

リート製品や構造物へ CO2 を固体として固定化する方を果たす技術の一つとして位置づけられている。更に、法を確立することを目的として Carbon Capture Con-

2021年10月に経済産業省で取りまとめられた「グリーンcrete（CCC）® の開発を行っており16）、部材の中央部にイノベーション基金事業／CO2 を用いたコンクリート等

長孔や多孔型のパイプやホースをあらかじめ設け、高製造技術開発」プロジェクトに関する研究開発・社会実

圧かつ高濃度で CO2 を注入してコンクリートを炭酸化

装計画

3）

では、コンクリートにおける CO2 削減だけでさせることで、コンクリート部材全体に数時間から 1なく CO2 固定化の具体的な数値目標が定められ、普通日未満という短期間で多量の CO2 をコンクリートに固コンクリートにおける CO2 排出量を実質ゼロにするこ定化できることを明らかにした。また、かぶり部分やとが目標として掲げられている。これまでのような各種鉄筋腐食の影響範囲を避けた部材断面内の任意の箇所

混和材をセメント置換することによってセメント製造由に CO2 を固定化することを想定し、その設計手法の確来の CO2 排出量を削減する方法だけでなく、発電所や立に役立つ炭酸化速度係数17） や質量変化18） の推定手

化学プラント等から回収された CO2 をコンクリート製法の検討を行っている。本報告では、炭酸化進行の予造やコンクリート施工現場で利活用し、コンクリートに測モデルを提案するとともに、実験結果との比較によ固定化する技術やその評価方法の確立が重要となる。

りモデルの適用性について検証した。

コンクリート中の水和生成物と CO2 との化学反応§2．炭酸化進行の基本モデル（炭酸化反応）における標準生成エンタルピー（Gibbsのポテンシャル）は負であり、熱力学的には全ての水高圧かつ高濃度 CO2 環境下における炭酸化深さの進4）和生成物は自発的に炭酸化反応する 。そのため、膨行を推定できるモデルを確立する目的で、Fick の拡散

大なエネルギーやコストを要しなくても水和生成物と式を用いた推定式を以下に示す。炭酸化進行について

CO2 との炭酸化反応が進行し CO2 を安定的にコンクは多くのモデルが提案されているが例えば19～21）、高濃度

リート内部に固体として固定化できる点は大きなメ

かつ高圧下の CO2 環境下での炭酸化反応を推定するモ

リットである。しかしながら、コンクリート製品や構造

デルは少ない。コンクリートの炭酸化現象が拡散律速

物に短期間で多量の CO2 を積極的に固定化しようとすとなるものと仮定すると炭酸化フロントは式［1］の関係

ると、その合理的な手段を検討することが必要となる。

（Fick の第 1 式）が成り立つ4）。

コンクリートへの CO2 の利活用については、プレキャスト製品やコンクリートブロックの蒸気養生やオーdm m
0  F  dyD  F  CS
 dt
y

［1］

ここに、dm：時間 dt 間に試験体表面から拡散する

トクレーブ養生の際のエネルギー削減を目的として、高、最近でCO2 量で dm＝m0・F・dy（kg/m3）、m0：コンクリート

は CO2 の利活用の観点から注目されている7,8）。また、単位体積当りに吸着される CO2 質量（kg/m3）、F：

生コンクリートへ CO2 を直接注入する方法9） や現場でCO2 が拡散する試験体の表面積（m2）、y：炭酸化コン

養生室を設けて促進炭酸化する方法10） なども検討されクリート層の厚さ（m）、D′：コンクリート中の CO2 のている。しかしながら、これら既往の方法では、練混ぜ

有効拡散係数（m2/s）、Cs：コンクリート表面における時から脱型直後の若材齢コンクリートの養生を目的とし

CO2 濃度（kg/m3）、t は経過時間である。式［1］を積分た研究例が多く、硬化したコンクリート部材全体に積極すると式［2］が得られる。

圧下で促進炭酸化する養生方法が検討され

5,6）― 86 ―

高濃度高圧の CO2 環境下におけるコンクリートの炭酸化進行の予測モデル

y 2 D  CS

t
2
m0

反応式は研究者により採用する式が異なっているが、［2］以下を仮定する23）。C3S と C2S の水和反応式は、式［7］ここで、気体に占める CO2 のモル数 n（mol）＝ WCO2
3

および式［8］で表される。

3（kg）/MCO2（kg/mol）×αCO2（m /m ）、コンクリート表
3）＝WCO2（kg）/V（m3）面における CO2 濃度 C（kg/msで表す。ここで、WCO2（kg）は CO2 の質量、MCO2（kg/mol）は CO2 の物質量、αCO2（m3/m3）は気体中の CO2

C3S  ( 3  m  n )H  Cm SHn  ( 3  m )CH［7］

C2S  ( 2  m  n )H  Cm SHn  ( 2  m )CH［8］

ここで、3CaO・SiO2＝C3S、2CaO・SiO2＝C2S、H2O＝3の占める割合、V（m ）は体積である。これらを理想気

H、CaO – SiO2 – H2O＝CSH、Ca(OH)2＝CH である。本体の状態方程式（PV＝nRT）に代入して整理すると、研究では、式［7］および式［8］における m は1.75、n はCS＝MCO2・α CO2×P/RT が得られる。P CO2（Pa）は、圧4.0とした23）。

力、T（K）は温度、R（J/K/mol）は気体定数である。

C3A と C4AF については、セッコウの存在下では AFt

以上より、式［2］に代入して整理すると式［3］が得られ（エトリンガイト）を生成し、その後に AFm（モノサルる。また、k を式［4］のようにおく。

フェート水和物）を生成、AFt の転化後は残りの C3A とy

2 D  P  MCO 2  CO 2
t
m0  R  T

［3］

k

2 D  P  MCO 2  CO 2
m0  R  T［4］

C4AF は C4AH13（アルミン酸カルシウム水和物）が生成する反応とした。水和反応式を式［9］～式［14］で示す。

k( m / s ) は各コンクリートに対する炭酸化フロント［9］

2C3 A  AFt  4 H  3( AFm )［10］

C3 A  CH  12H  C4 AH13

［11］

C4 AF  6( CaSO4  2H )  2CH  50 H  2( AFt ) ［12］進行を示し、炭酸化速度の特性値を示す係数（炭酸化速度係数）を示す。以上をまとめると炭酸化進行の基本となる式［5］が得られる。

C4 AF  AFt  2CH  2H  3( AFm )［13］

C4 AF  4CH  22H  2( C4 AH13 )［14］

こ こ で、3CaO・Al2O3＝C3A、4CaO・Al2O3・Fe2O3＝

［5］

yk t

C3 A  3( CaSO4  2H )  26 H  AFt

C4AF、各水和物については C3A の反応では x＝1、

次項に、モデルの算定条件に必要な設定値であるコC4AF の反応では x＝0.5とし、3CaO・[x Al2O3・(1 – x)

ンクリート単位体積当りに吸着される CO2 質量（水和Fe2O3]・3CaSO4・32H2O＝AFt、3CaO・[x Al2O3・(1 – x)3物の炭酸化に必要な CO2 の質量）m0（mol/m ）、コン

Fe2O3]・CaSO4・12H2O＝AFm、3CaO・[x Al2O3・(1 – x)

2

クリート中の CO2 の有効拡散係数 D′（m /s）について

Fe2O3]・Ca(OH)2・12H2O＝C4AH13である。フェライト示す。なお、炭酸化進行に伴って炭酸化速度係数が低相については、Fe2O3 を一部固溶した水和物となるが、下することが指摘されており、炭酸化速度係数の減少

本研究ではアルミネート相と同様の反応、同様の水和については、式［6］に示すような低減係数を考慮するこ物を生成するものと仮定した。

とが提案されている

20,22）。

k( t ) k  t n

セメント鉱物の各材齢における水和反応率については、
Table 123）に示す値を仮定し、算定に用いた各物質の物［6］

理量を Table 223）に示す。以上のような仮定により炭酸

ここで、k(t) は炭酸化期間 t における炭酸化速度係化開始材齢における水和生成物量（kg/m3）を算定した。

数、k は式［4］で示される炭酸化速度係数 n は−0.2～

また、二酸化炭素の拡散係数を定義する際に用いる

0 の範囲の値の係数である。本モデルでは既往の研

空隙率は、コンクリート中のセメントペーストの空隙

究21）でも提案されている n＝−0.2を与え炭酸化速度が該当するものとし、Fig. 1 に示すように水和収縮と係数を試算する。

未反応の水の体積の和として扱い、この空隙を練り混ぜ時の水とセメントの体積で除した値を材齢 t におけ§3．本モデルの算定条件
3.1

る空隙率 ε(t)（ml/ml）とした。Fig. 1 に示すように、セメントの水和反応式と水和生成物量の算定

空隙の体積を Vp(t) とし、単位質量あたりの練り混ぜ時

本モデルでは、炭酸化試験を開始する任意の材齢にのセメントペーストの体積 V0（ml/g）とすると、空隙おける水和生成物量を求め、それらが炭酸化反応して率は式［15］で示され、V0（ml/g）は水セメント比（W/炭酸カルシウムが生成されるものと仮定して炭酸化進C）を w0とし、セメント密度を ρ（ml/g）とおくと、式c

行や吸着される CO2 質量を算定する。セメントの水和［16］で示される。
― 87 ―

フジタ技術研究報告 第59号

Table 1

Hydration rate of clinker minerals

Cm SHn  mCO2  mCaCO3  nSiO2  nH

Hydration rate（％）

Minerals

1 day

3 days7 days

C3S

49

63

74

83

89

C2S

10

18

27

45

72

C3A

56

75

80

87

92

C4 AF

25

39

47

56

69

Table 2

AFt  3CO2  3CaCO3  2 Al( OH )3  3CaSO4  29H

28 days 91 days

［19］
AFm  3CO2  3CaCO3  2 Al( OH )3  CaSO4  12H［20］
C4 AH13  3CO2  3CaCO3  2 Al( OH )3  CaSO4  10 H
10H

Physical quantities of substances used for

物量を求め、それらが炭酸化する際の CO2 量を求める

Mollar volume Molecular weight Density（cm3/mol）（g /mol）（g/cm3）C3S

72.0284

228.33

3.17

C2S

52.5152

172.25

3.28

C3A

89.1749

270.2

3.03

C4 AF

130.29485.98

3.73

Gypsumdihydrate

74.2155

172.18

2.32

Water

18.02

18.02

1.00

C-S-H

121.216230.31

1.90

CH

33.08

74.1

2.24

AFt

713.2159

1255.26

1.76

AFm

319.272622.58

1.95

C4AH13277.495

560.54

2.02

CaCO3

―

100.087

2.71

［21］

以上より、炭酸化開始時の材齢 t における水和生成

calculation
Minerals［18］

ことでコンクリート単位体積当りに吸着される CO2 質
量 m0（mol/m3）を算定した。また、炭酸化試験による質量変化については、（炭酸化による生成物量）−（炭酸化前の水和物生成量）として求められるものと仮定し、コンクリートの単位セメント量やコンクリートの単位
容積質量を用いて、炭酸化による質量変化率（％）を算定する。炭酸化期間が短く、コンクリート試験体全体が炭酸化していない場合は、炭酸化部分の試験体の割合を考慮して炭酸化による質量変化率（増加率）を
算定した。
3.3

コンクリート中の CO2 の有効拡散係数

硬化コンクリートにおける CO2 の有効拡散係数 D′については空隙率と相対湿度に基づいて算定できる
Papadakis らの提案式24） により与える。CO2 の有効拡散係数は、CO2 濃度、圧力に依存するとともに、炭酸

Water
CementFig. 1

Products

細孔内の相対湿度や pH によっても変化するものと考えられるが、ここでは炭酸化進行中において一定値とV0

して仮定して与えるものとする。Papadakis ら24）は、Unhydrated cement

調湿したセメントペーストおよびモルタル供試体を用Concept of pore volume at age t

いて、拡散セル法により窒素の拡散係数を測定し、分子量の比の平方根により二酸化炭素の拡散係数を求め

 ( t )  V p( t )/ V0［15］

1  c  w0
c 1  w0 

［16］

V0 

3.2

化により変化する細孔構造、更にそれにより変化する

Pores Vp(t)ている。また、配合と水和率および水和物の密度を用
いて空隙率を求め、二酸化炭素の拡散係数との関係を示し、式［22］を定式化している。
De  1.64  10 6   1.8(1  RH / 100 )2.2

［22］

ここで、De：二酸化炭素の有効拡散係数（m2/sec）、

炭酸化反応式と炭酸化に伴う質量変化

炭酸化開始材齢 t における水和生成物の炭酸化反応

ε：全空隙率、RH：相対湿度（％）である。全空隙率式を以下のように仮定し、炭酸化に必要な CO2 量や炭ε は、式［15］で求められる炭酸化試験を開始する材齢 t

酸化に伴う質量変化を算定する。各水和生成物の炭酸における空隙率 ε(t) を与えた。また、相対湿度は炭酸

化反応式は式［17］～式［21］で表される。

化試験前のコンクリート試験体の養生条件である相対CH  CO2  CaCO3  H［17］― 88 ―

湿度である50％とした。

高濃度高圧の CO2 環境下におけるコンクリートの炭酸化進行の予測モデル

Table 3Mix proportions of concrete

Fc
W/C s/a（N/mm2） （％） （％） W

Table 4

Unit weight（kg/m3）
C

S1

S2

G

AD

Slump Air（cm） （％）

18

64.8

49.6

184

284

446

438

936

2.84

15.5

4.1

21

60.0

49.1

184

307

438

427

936

3.07

16.5

3.7

24

57.9

48.8

184

318

433

422

936

3.18

16.0

5.5

27

54.9

48.4

184

336

425

417

936

3.36

15.5

4.1

Materials

VacuumMaterial

Mark

Product Name

Density（g/cm3）

CementC

Ordinary Portland cement

3.16

Water

W

Groundwater

1.00

S1

Crushed sand（under 5 mm）（Shirakawa-city）

2.64

S2

Crushed sand（under 5 mm）（Sukagawa-city）

2.59

Coarseaggregate

G

Crushed stone（Iwaki-city）

2.73

AdditivesAD

AE water reducing agent（Standard Type I）−

Fine
aggregate

Table 5Mineral compositions of cement

CementOrdinary Portland
cementPressuregauge

CO₂
CylinderVacuumpump

Fig. 223）

Mineral content（％）
C3S

C2S

C3A

C4AF

CaSO4

58.5

16.4

8.9

8.5

5.0

Pressure-resistantchamber
Concrete
Specimen

Overview of carbonation test set-up
Table 6

Test conditions

Fc（N/mm2）

Age（Days）

CO2 pressure（MPa）

Carbonation
period（h）

18, 24

1, 3, 28, 91

0.5

24

18, 21, 24, 27

91

0.5, 1.0

3, 6, 9, 24装置および試験方法の概略を Fig. 2 に示す。試験は金属製の耐圧容器を用い、その中にコンクリート試験体§4．本モデルの検証
4.1

Injection

を設置して炭酸化試験を実施した。試験体を設置して検証実験の概要

耐圧容器を密閉し、容器内部を CO2 で満たすための前（1）使用材料及びコンクリートの配合処理として真空ポンプを用いて脱気した。その後、濃試験体の作製には JIS に規定された市販のレディー

度100％の CO2 ガスを注入して炭酸化試験を実施した。

ミクストコンクリートを使用した。コンクリートの配試験条件は事前の脱気時間を 6 h（真空度 55 Pa）と合を Table 3 に示し、使用材料を Table 4 に示す。コン

し、CO2 ガスを 0.5 MPa または 1.0 MPa の圧力で注クリートは呼び強度18、21、24、27の 4 種類とし、ス入するケースとした。CO2 の注入時間（炭酸化反応のランプは 18 cm、粗骨材の最大寸法は 20 mm とした。

時間）を 3 h（時間）、6 h、9 h、24 h で試験を終了しTable 3 にはスランプと空気量の試験体作製時の実測値

耐圧容器内の試験体を取り出し、炭酸化試験後の試験を示す。また、普通ポルトランドセメントの鉱物組成

体の質量を測定し、炭酸化試験による質量変化率を測

は、Table 5 に示すように著者らが JIS R 5202（ポルト

定した。その後、試験体断面を湿式のコンクリート

ランドセメントの化学分析方法）に準じて求めた化学カッターで切断し、切断面に付着したのろを洗い流し分析の結果をもとに算定した値23）を仮定した。

て乾燥させた後、フェノールフタレイン溶液を噴霧して赤色に呈色しない部分を炭酸化深さとしてノギスで（2）炭酸化試験の概要測定した。炭酸化深さは、試験体外側から進行する部

炭酸化試験の試験体は、100 mm×100 mm×400 mm

分の 8 か所を測定して平均値を算定した。炭酸化深さの角柱とし、鋼製型枠を使用して作製した。コンクと炭酸化時間から炭酸化速度係数 k を算定した。耐圧リート打設後、翌日に脱型し所定の材齢まで20℃水中容器を用いた炭酸化試験の条件、対象コンクリートや養生を行い、以下に示す炭酸化試験を実施した。試験

炭酸化開始材齢などの試験条件を Table 6に示す。
― 89 ―

フジタ技術研究報告 第59号

4.2

モデルによる算定結果と実験結果の比較

Fc18-0.5MPa
Fc21-0.5MPa
Fc24-0.5MPa
Fc27-0.5MPa

Fig. 3 は炭酸化試験で得られた質量変化率と炭酸化深さの関係を呼び強度と圧力ごとにプロットして示す。
50

Fig. 3 中には呼び強度が18及び27のケースにおける本モCarbonation depth (mm)デルを仮定した場合の理論線を示す。多くの実験結果が理論線の範囲内に分布することが分かる。Fig. 4 は炭酸化による質量変化について、モデルによる算定結果と試験結果との比較を、呼び強度および CO2 の圧力ごとにプロットを分けて示したものである。この図より、モデルによる算定結果と実験による測定結果はおおよそ一致

30

Theoretical line
(Fc27)20
100

度係数の算定値と試験結果との比較を、呼び強度および今回、式［6］における係数 n を−0.2と仮定して算定しTheoretical line
(Fc18)

40

した傾向が示されることが分かる。Fig. 5 には炭酸化速
CO2 の圧力ごとにプロットを分けて示したものである。

Fc18-1.0MPa
Fc21-1.0MPa
Fc24-1.0MPa
Fc27-1.0MPa

0.0

2.0

4.0

6.0

Mass change ratio (%)

Fig. 3

Relationship between mass change ratio andcarbonation depth（Measured）

たが、算定結果と実験結果が良好に一致した傾向が示されており、炭酸化進行に伴う低減係数を考慮する必要がFc18-0.5MPa
Fc21-0.5MPa
Fc24-0.5MPa
Fc27-0.5MPa

あることが分かる。今後、係数 n の物理的意味や低減のメカニズムについても明確にすることが課題である。
一方、本研究では材齢に依存した水和生成物量を計算

Fc18-1.0MPa
Fc21-1.0MPa
Fc24-1.0MPa
Fc27-1.0MPa

6.0

Mass change ratio (%)(Measured)

し、生成された水和物が完全に炭酸化するという仮定に基づいたモデルを提案したが、炭酸化機構や炭酸化による反応物量は CO2 濃度や圧力、温度などに大きく依存
すること19,25）、実環境と促進環境ではメカニズムが異なること26） が報告されており、モデルの精度向上には炭酸化機構の更なる解明が必要である。

4.0

2.0

0.0

§5．まとめ

0.0

2.0
4.0
Mass change ratio (%)(Calculated)

本研究では、高圧かつ高濃度の CO2 環境下における普通コンクリートの炭酸化進行の評価方法や予測モデ

Fig. 4ルを構築する目的で、Fick の拡散式に基づき、セメン

6.0Comparison of calculated and measured masschange ratio after carbonation

トの水和反応式による水和生成物量とその炭酸化反応
式を考慮した炭酸化速度係数や炭酸化による質量変化

Fc18-0.5MPa
Fc21-0.5MPa
Fc24-0.5MPa
Fc27-0.5MPaの予測モデル化を行った。モデルの検証のため、コンクリートの配合や炭酸化開始材齢が異なる試験体を作
100

Carbonation rate (mm/√day)(Measured)

製し、CO2 濃度100％、0.5 MPa 及び 1.0 MPa の圧力下で促進炭酸化試験を行った。炭酸化試験の期間と炭酸化深さ、炭酸化速度や炭酸化に伴う質量変化の試験
結果について、モデルにより算定した結果と比較し、本モデルにより炭酸化進行の評価が可能であることを確認した。一方で、実際の試験結果としては、炭酸化の進行に伴って炭酸化度や炭酸化速度係数が減少して

80
60
40
20

いる可能性が考えられ、炭酸化進行のメカニズムを更0に解明することが必要であることも分かった。
参 考 文 献Fig. 5

1） 経済産業省：カーボンリサイクル技術ロードマップ

Fc18-1.0MPa
Fc21-1.0MPa
Fc24-1.0MPa
Fc27-1.0MPa

0

20

40
60
80
Carbonation rate (mm/√day)(Calculated)

Comparison of calculation using reduction

factor n and measured carbonation rate
― 90 ―

100

高濃度高圧の CO2 環境下におけるコンクリートの炭酸化進行の予測モデル

コンクリートの CO2 固定化手法の検討、フジタ技術（2019）https://www.meti.go.jp/press/2021/07/2021
0726007/20210726007.pdf

研究報告、第58号、pp. 13-18（2022）

2） Innovation for Cool Earth Forum: CARBON MINER-

17） 藤倉裕介ほか：高圧注入試験装置による硬化コンク

ALIZATION ROADMAP（2021）https://www.icef.

リートの炭酸化速度の検討、セメント・コンクリー
論文集、Vol. 76、pp. 307-314（2022）

go.jp/pdf/summary/roadmap/icef2021_roadmap.pdf
3） 経 済 産 業 省：グ リ ー ン イ ノ ベ ー シ ョ ン 基 金 事 業

18） Sanjay Pareek ほか：高圧注入装置による硬化コン「CO2 を用いたコンクリート等製造技術開発」プロ

クリートの炭酸化進行に伴う質量変化、セメント・

ジェクトに関する研究開発・社会実装計画（2021）

コンクリー論文集、Vol. 76、pp. 299-306（2022）
19） N. Hyvert et al.: Dependency of C-S-H carbonation

https://www.nedo.go.jp/content/100938441.pdf
4） Jochen Stark & Bernd Wicht（訳 者：太 田 利 隆 ほ

rete on CO2 pressure to explain transition from accel-か）：コンクリートの耐久性、社団法人セメント協

erated tests to natural carbonation, Cement and Con-会、pp. 45-50（2003）

crete Research, Vol. 40, pp. 1582-1589（2010）5） J. F. Young et al.: Accelerated curing of compacted20） V. G. Papadakis et al.： Fundamental Modeling andcalcium silicate mortars on exposure to CO2, Journal

Experimental Investigation of Concrete Carbonation,of American Ceramic Society, 57, pp. 394-397（1974）

ACI Materials Journal, Vol. 88, No. 4, pp. 363-373

6） C. J. Goodbrake et al.: Reaction of beta-dicalcium（1991）

silicate and tricalcium silicate with carbon dioxide21） S. Kashef-Haghighi et al.: Mathematical Modeling ofand water vapor, Journal of American Ceramic Soci-

CO2 Uptake by Concrete During Accelerated Carbon-

ety, 62, pp. 168-171（1979）

ation Curing. Cement and Concrete Research, Vol.

7） V. Rostami et al.: Carbonation Curing versus Steam67, pp. 1-10（2015）

Curing for Precast Concrete Production, Journal of22） Q. Qiu: A state-of-the-art review on the carbonation

Materials in Civil Engineering, Vol.24, Issue 9, pp.

process in cementitious materials: Fundamentals and1221-1229（2012）

characterization techniques, Construction and Build-8） C. Shi et al.: Accelerated carbonation as a fast curing

ing Materials, Vol. 247, 118503（2020）

technology for concrete blocks, Sustainable and Non-

23） Y. Fujikura and H. Oshita: Pore Structure Model ofconventional Construction Materials using Inorganic

Hydrates Comprising Various Cements and SCMs

Bonded Fiber Composites, pp. 313-341（2017）

Based on Changes in Particle Size of Constituent

9） S. Monkman et al.: Properties and durability of con-

Phases, Journal of Advanced Concrete Technology,
Vol. 9, No. 2, pp. 133-147（2011）

crete produced using CO2 as an accelerating admix-24） V. G. Papadakis et al.: Physical and Chemical Charac-ture, Cement and Concrete Composites, Vol.74, pp.
218-224（2016）

teristics Affecting the Durability of Concrete, ACI

10） 小林聖ほか：コンクリートの現場炭酸化養生に関す

Materials Journal, Vol. 88, No. 2, pp. 186-196（1991）

る研究、コンクリート工学年次論文集、Vol. 42、No.

25） M. Castellote et al.: Chemical changes and phase1、pp. 1348-1353（2020）

analysis of OPC pastes carbonated at different CO2
concentrations, Materials and Structures Vol. 42, pp.

11） Z. Li, Z. He, and Y. Shao: Early age carbonation heat

515 – 525（2009）and products of tricalcium silicate paste subject to26） 伊代田岳史ほか：セメント硬化体の炭酸化機構の検討

carbon dioxide curing, Materials, Vol. 11, p. 730（2018）―実環境と促進環境の相違について―、セメント・12）（社）日本コンクリート工学協会：炭酸化研究委員会

コンクリート論文集、Vol.72、pp. 225-232（2020）

報告書、コンクリートの炭酸化に関する研究の現状（1993）

ひとこと

13） 中田清史、野口貴文：セメント硬化体の炭酸化過程

脱炭素社会への実現に向けて、における体積変化に関する考察、コンクリート工学

混和材料の利活用によるコンク

年次論文集、Vol. 40、No. 1、pp. 459-464（2018）

リートの CO2 削減技術だけでな

14） 中村則清、若林和義：促進中性化試験におけるコン

く、CO2 固定化技術（炭素鉱物

クリートの質量変化と中性化深さの関係、建材試験化）の開発が益々重要になるも情報、Vol. 49、No. 7、pp. 8-13（2013）のと考えます。

15） V. Rostami et al.: Microstructure of Cement Paste
Subject to Early Carbonation Curing, Cement andConcrete Research, 42（1）, pp. 186-193（2012）藤倉16） 藤倉裕介、藤沼智洋：高圧注入試験装置による硬化― 91 ―

裕介