図1に本発明の炭酸化養生設備の構成を模式 的に例示する。
 本発明の炭酸化養生設備は、遮蔽体2によっ て大気環境1から遮蔽された遮蔽空間3を有し� ��いる。遮蔽体2は、大気環境1から遮蔽空間3� ��の大気の侵入および遮蔽空間3から大気環境 1への二酸化炭素の流出が防止できる材料で� �成され、遮蔽空間3側は80℃程度までの耐熱� �を有する素材であることが好ましい。また� �保温性および保湿性に優れた構造を有する� �とが望ましい。遮蔽空間3の中には被養生体� ��あるセメント硬化体4が脱型された状態で収 容される。セメント硬化体4は、炭酸化が必� �な表面が遮蔽空間内のガス雰囲気に曝され� �ように配置される。

 遮蔽空間3の中には炭酸ガスを導入するた めのガス導入口11が設けられている。ガス導� ��口11は、ガス流路21によって炭酸ガス供給源 5につながっている。炭酸ガス供給源5は、大� ��圧より高い圧力で二酸化炭素含有ガスを供� ��することができる装置であり、例えば炭酸� ��スボンベや二酸化炭素含有ガスが収容され� ��タンクが採用でき、必要に応じてガスを送� ��出すポンプ機構を内蔵させることができる� ��炭酸ガス供給源5とガス導入口11の間には、� ��酸ガスの流量を調整するためのガス流量調� ��機構6が介在している。ガス流量調整機構6� �しては流量調整可能な弁を用いることが好� �しいが、開/閉2段階の弁としてもよい。二酸 化炭素は空気より重いことから、ガス導入口 11の設置位置はセメント硬化体4の配置位置よ りも高くすることが望ましい。

 また、遮蔽空間3の中には当該空間内のガ スを外部に排出するためのガス排出口12が設� ��られている。ガス排出口12は、ガス流路22に よって外部につながっているが、途中にガス 流入防止機構7が介在している。ガス流入防� �機構7は、ガス流路22を通って外部の大気が� �蔽空間3内に流入するのを防止するものであ� ��、例えば逆止弁や開閉弁を使用することが� ��きる。開閉弁を使用する場合には、前述の� ��ス導入口11からの炭酸ガスの導入を止めて� �るときに当該開閉弁が「閉」になるように� �御することでガス流入を防止することがで� �る。後述のガス置換モードにおいて遮蔽空� �3内の空気を迅速に効率良く炭酸ガスで置換� ��るためには、ガス排出口22の設置位置はセ� �ント硬化体4の配置位置よりも高くすること� ��望ましい。

 ガス排出口12から外部につながるガス流� �22には、必要に応じて二酸化炭素トラップ機 構8を介在させる。簡単な構造の二酸化炭素� �ラップ機構8としては、例えば、水酸化カル� ��ウム水溶液中にガスを通す装置が採用でき� ��。

 本発明の炭酸ガス養生設備には、遮蔽空� ��3内の二酸化炭素濃度を測定するための炭酸 ガス濃度測定装置13を設けることが望ましい� ��セメント硬化体4の設置高さに相当する遮蔽 空間3内の位置での炭酸ガス濃度がモニター� �きるようにセンサーまたは検出用ガス採取� �の位置を設定することが望ましい。さらに� �遮蔽空間3内のガスの温度を制御する温度調� ��機14を設けることが望ましく、また、湿度� �制御する湿度調整機15を設けることが望まし い。図1に例示されるものは、遮蔽空間3内の� ��スを取り込んで、適正な温度および湿度に� ��整されたガスを遮蔽空間3に戻すタイプのも のであり、温度調整機14と湿度調整機15が一� �化された温度・湿度調整機である。

 上記のガス流量調整機構6とガス流入防止機 構7は、互いに連携した動作によって、下記X� ��Yのモードを切り替えて実施できるようにな っている。
 モードX; ガス導入口11から炭酸ガスを遮蔽� ��間3に導入するとともにガス排出口12ら遮蔽� ��間3のガスを外部に排出することにより遮蔽 空間3内の炭酸ガス濃度を上昇させるモード(� ��ス置換モード)
 モードY; 炭酸ガスの平均導入流量を前記ガ ス置換モードよりも小さくした状態で遮蔽空 間3内の炭酸ガス濃度を定常状態に制御する� �ード(定常モード)

 モードXの「ガス置換モード」は、基本的 に炭酸ガス供給源5で発生する大気圧より大� �いガス供給圧力によって、遮蔽空間3のガス� ��ガス排出口12から追い出すモードである。� �まり、遮蔽空間3内の圧力が大気圧と大差な� ��状態において内部のガスを入れ替えること� ��なるので、この方法は、遮蔽空間3内の炭酸 ガス濃度を概ね90%程度以下の範囲で調整する 場合に適している。炭酸ガス濃度を100%にま� �引き上げることは困難であるが、後述のよ� �に炭酸ガス濃度80%程度でも本発明の目的は� �分に達成できる。

 ガス流量調整機構6に開閉弁を使用し、ガ ス流入防止機構7に逆止弁を使用した場合は� �ガス流量調整機構6の開閉弁を「開」にする� ��とによって炭酸ガスが導入されるとともに� ��遮蔽空間3の内部に存在していた空気は自ら 逆止弁を押し開けることによって外部に排出 され、遮蔽空間3の内部の空気は炭酸ガスに� �換される。遮蔽空間3の炭酸ガス濃度が設定� ��を超えた時点でガス流量調整機構6の開閉弁 を「閉」にすれば、逆止弁も「閉」になり、 モードXの「ガス置換モード」からモードYの� ��定常モード」に移行することができる。あ� ��いは、ガス流量調整機構6の弁の開度を絞る ことにより、逆止弁を「開」に保ちながら少 量の炭酸ガスを導入し続けるようにして「定 常モード」に移行することもできる。上記逆 止弁の代わりに開閉弁を使用した場合は、ガ ス流量調整機構6の開閉弁とガス流入防止機� �7の開閉弁の動作を連動させる必要がある。� ��の場合は、例えば両者とも電磁弁を使用し� ��ガス流量制御装置31によって両者を「開」� �設定することで「ガス置換モード」とし、� �の後、両者を「閉」にしてガスの導入およ� �排出を中止するか、あるいは両者の開度を� �ってガス流入防止機構7の開閉弁から外部の� ��スが流入しない状態でガスを流すようにす� ��ことで「定常モード」に切り替えることが� ��きる。

 モードYの「定常モード」は、遮蔽空間3� �炭酸ガス濃度を概ね一定に保ちながら炭酸� �養生を進行させる過程である。遮蔽空間3内� ��炭酸ガスは、セメント硬化体4の炭酸化反応 に消費される他、不可避的に遮蔽空間3から� �部にリークすることによっても減少する。� �のため、ガス流量調整機構6とガス流入防止� ��構7の開閉弁をいずれも「閉」にした状態で 放置すると徐々に炭酸ガス濃度は低下する。 したがって、「定常モード」を維持するため には途中で炭酸ガスの補給が必要である。補 給の方法は、ガス流量調整機構6の開閉弁と� �ス流入防止機構7の開閉弁または逆止弁とを� ��純に開/閉を繰り返すように作動させる方法 と、両者の弁の開度を絞って少量の炭酸ガス を連続的に導入する方法が挙げられる。いず れにしても、炭酸ガス濃度測定装置13によっ� ��遮蔽空間3内の炭酸ガス濃度をモニターしな がら、一定範囲内の炭酸ガス濃度が維持され るようにガス流量調整機構6とガス流入防止� �構7の動作を連動して制御することが望まし� ��。

 次に、本発明の炭酸化養生設備を使用し� ��表層緻密化セメント硬化体の製造方法につ� ��て説明する。まず、セメント混練物を打設� ��た後、所定時間経過後に型枠を外し、硬化� ��上にある脱型されたセメント硬化体4(モル� �ルまたはコンクリート)を遮蔽体2で覆われた 場所に配置する。プレキャスト製品の場合は 、当該製品を工場などに設置した遮蔽体2の� �部に移動して、炭酸化が必要な表面が雰囲� �ガスに曝されるように配置した上で、遮蔽� �間3を構築すればよい。現場で打設されたセ� ��ント硬化体4の場合も、遮蔽体2の設置方法� �工夫すること(例えばシート状の遮蔽体2で構 造物を覆うこと)によって遮蔽空間3を構築す� ��ことが可能である。

 遮蔽空間3を構築した後、「ガス置換モード 」を実施する。すなわち、ガス流量調整機構 6の弁を「開」とし、ガス流入防止機構7に開� ��弁が使用されている場合はこれも「開」と� ��ることによって、ガス導入口11から遮蔽空� �3に炭酸ガスを導入するとともに、炭酸ガス� ��給源5からの炭酸ガス導入圧力を利用して遮 蔽空間3に存在していた空気をガス排出口12か ら外部に追い出していく。遮蔽空間3内の、� �にセメント硬化体4の配置されている部位に� ��ける炭酸ガス濃度が20超え~90%好ましくは30� �え~90%の範囲内に設定した所定の濃度を上回� ��まで「ガス置換モード」を継続する。炭酸� ��ス濃度は炭酸ガス濃度測定装置13によって� �ニターすれば正確に把握される。なお、低� �ポルトランドセメントとγC ₂ Sを含有し、結合材100質量部に対しγC ₂ S配合量が30±10質量部、水結合材比が35%以下� �あるセメント混練物の硬化体を対象とする� �合は、特に炭酸ガス濃度を50%以上の範囲に� �定することによって、非常に緻密な表層部� �形成させることが可能になる。

 所定の炭酸ガス濃度になった後、「定常� ��ード」に移行する。このモードを維持する� ��めには炭酸ガスを補給することが必要であ� ��。補給の方法は前述のように、ガス流量調� ��機構6の開閉弁とガス流入防止機構7の開閉� �または逆止弁とを単純に開/閉を繰り返すよ� ��に作動させる方法、あるいは、両者の弁の� ��度を絞って少量の炭酸ガスを連続的に導入� ��る方法を採用すればよい。炭酸ガス濃度は� ��少変動しても構わないが、目的の緻密化表� ��を短期間で得るためには、それに必要な炭� ��ガス濃度が確保されるように制御すること� ��重要である。

 また、「定常モード」では雰囲気の温度お� ��び湿度を制御することが望ましい。養生温� ��が高いほどセメント水和反応の反応速度が� ��大し、またγC ₂ Sを配合したものでは炭酸化温度が高いほど� �酸イオンとの反応の速度が大きくなるので� �炭酸化養生を高温で行うと早期に高強度化� �よび表層の高緻密化が実現できる。具体的� �は25℃以上の温度に制御することが望ましく 、40℃以上に制御することがより効果的であ� ��。ただし、あまり高温での養生を実現する� ��は困難を伴うことが多いので、通常70℃以� �の範囲で行えばよい。湿度は40~60%RHに制御す ることが望ましい。この範囲で炭酸化速度が 最も大きくなる傾向がある。

 炭酸化養生期間は、通常、7~28日の範囲と すればよい。すなわち、この期間内に「定常 モード」を終え、炭酸化養生を終了させるこ とができる。高濃度炭酸ガス下での養生によ ると、表層部が顕著に緻密化されるので、炭 酸化の進行は比較的短期間で飽和する。