JP7634439B2 - Cement composition manufacturing system - Google Patents
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Description
本発明は、セメント組成物製造システムに関する。 The present invention relates to a cement composition manufacturing system.
近年、地球温暖化の抑制のため、二酸化炭素の排出量の低減が重要な課題になっている。
これに関連して、セメント製造工場で発生する排ガス等から回収された二酸化炭素を、コンクリート等に固定化する技術が検討されている。
二酸化炭素が効率よく固定化されたコンクリートを提供することができる方法として、特許文献1には、コンクリートを製造する方法であり、セメントと水を含む第1の混合物を形成すること、前記第1の混合物に二酸化炭素を添加して第2の混合物を形成すること、および前記第2の混合物を硬化することを含み、前記水の重量は、前記コンクリートに残存する未水和セメントが0%以上50%以下になるように調整される方法が記載されている。
また、二酸化炭素を含む気体が注入された水系媒体を用いて、強度が高く、かつ安定性の高いコンクリート構造体を得ることができる生コンクリートの製造方法として、特許文献2には、コンクリート回収水を撹拌しながら、二酸化炭素を含む気体を注入することによって、水系媒体を得る撹拌注入工程と、セメント、石炭灰、スラグ粉末、及び前記水系媒体を混合する混合工程とを含み、前記撹拌注入工程が、溶解されたカルシウムイオンの濃度が700~1,000ppmとなるように、前記撹拌及び前記気体の注入を行うことを特徴とする生コンクリートの製造方法が記載されている。
In recent years, reducing carbon dioxide emissions has become an important issue in order to prevent global warming.
In relation to this, technology is being considered for fixing carbon dioxide captured from exhaust gases generated in cement manufacturing plants into concrete, etc.
As a method for providing concrete in which carbon dioxide is efficiently fixed,
Furthermore, as a method for producing ready-mixed concrete that can obtain a concrete structure with high strength and high stability by using an aqueous medium into which a gas containing carbon dioxide is injected,
本発明の目的は、コンクリート等のセメント組成物の製造において、上記セメント組成物に二酸化炭素を固定化することができるセメント組成物製造システムを提供することである。 The object of the present invention is to provide a cement composition manufacturing system capable of immobilizing carbon dioxide in a cement composition such as concrete during the manufacture of the cement composition.
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、セメントの一部と水との撹拌による混合、及び、炭酸ガスの供給を行い、炭酸ガスを吸収し固定化した炭酸化セメントスラリーを得るためのセメントスラリー調製装置と、セメントの残部と、炭酸化セメントスラリーとの撹拌による混練を行い、セメント組成物を得るためのセメント組成物調製装置を含み、該装置が、(a)セメントの一部と水を撹拌し混合して、混合物を得るための撹拌槽と、撹拌槽の中の混合物収容用空間内に配設された、炭酸ガスを供給するための散気手段を備えた装置、または、(b)セメントの一部と水を撹拌し混合して、混合物を得るための撹拌槽と、撹拌槽から供給された混合物に、炭酸ガスを供給するための炭酸ガス供給手段を備えた装置であるセメント組成物製造システムによれば、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の[1]~[3]を提供するものである。
As a result of intensive research into solving the above-mentioned problems, the present inventors have found that the above-mentioned objects can be achieved by a cement composition production system including a cement slurry preparation apparatus for mixing a part of the cement with water by stirring and supplying carbon dioxide gas to obtain a carbonated cement slurry in which the carbon dioxide gas has been absorbed and fixed, and a cement composition preparation apparatus for kneading the remainder of the cement with the carbonated cement slurry by stirring to obtain a cement composition, the apparatus being either (a) an apparatus having a stirring tank for stirring and mixing a part of the cement with water to obtain a mixture, and an aeration means for supplying carbon dioxide gas that is disposed in a space for accommodating the mixture in the stirring tank, or (b) an apparatus having a stirring tank for stirring and mixing a part of the cement with water to obtain a mixture, and a carbon dioxide gas supplying means for supplying carbon dioxide gas to the mixture supplied from the stirring tank, and have completed the present invention.
That is, the present invention provides the following [1] to [3].
[1] セメント及び水を含むセメント組成物を製造するためのセメント組成物製造システムであって、上記セメント組成物製造システムが、上記セメントの一部と上記水との撹拌による混合、及び、炭酸ガスの供給を行い、上記炭酸ガスを吸収し固定化した炭酸化セメントスラリーを得るためのセメントスラリー調製装置と、上記セメントの残部と、上記セメントスラリー調製装置で得た上記炭酸化セメントスラリーとの撹拌による混練を行い、上記セメント組成物を得るためのセメント組成物調製装置を含み、上記セメントスラリー調製装置が、(a)上記セメントの一部と上記水を撹拌し混合して、混合物を得るための撹拌槽と、上記撹拌槽の中の混合物収容用空間内に配設された、上記炭酸ガスを供給するための散気手段を備えた装置、または、(b)上記セメントの一部と上記水を撹拌し混合して、混合物を得るための撹拌槽と、上記撹拌槽から供給された上記混合物に、上記炭酸ガスを供給するための炭酸ガス供給手段を備えた装置、であることを特徴とするセメント組成物製造システム。
[2] 上記セメントスラリー調製装置が、上記(b)の装置であり、上記(b)の装置中の上記炭酸ガス供給手段が、上記混合物を収容しかつ撹拌するための混合物収容槽と、上記混合物収容槽の中の混合物収容用空間内に配設された、上記炭酸ガスを供給するための散気手段を備えたものであり、上記(b)の装置が、上記撹拌槽の中の上記混合物を上記炭酸ガス供給手段に供給するための第一の流通路と、上記炭酸ガス供給手段の中の上記混合物を上記撹拌槽に供給するための第二の流通路と、上記混合物を流通させるためのポンプを備えたものである、前記[1]に記載のセメント組成物製造システム。
[3] 上記セメントスラリー調製装置が、上記(b)の装置であり、上記(b)の装置中の上記炭酸ガス供給手段が、上記撹拌槽から供給された上記混合物を流通させるための管路であって、上記管路内を流通している上記混合物に上記炭酸ガスを供給するための炭酸ガス供給口を有し、かつ、上記混合物と上記炭酸ガスを撹拌して混合することのできる形態を有する管路である、前記[1]に記載のセメント組成物製造システム。
[1] A cement composition production system for producing a cement composition containing cement and water, the cement composition production system including: a cement slurry preparation device for mixing a part of the cement with the water by stirring and supplying carbon dioxide gas to obtain a carbonated cement slurry in which the carbon dioxide gas has been absorbed and fixed; and a cement composition preparation device for kneading the remainder of the cement with the carbonated cement slurry obtained in the cement slurry preparation device by stirring to obtain the cement composition, the cement slurry preparation device being (a) a device equipped with a stirring tank for stirring and mixing the part of the cement with the water to obtain a mixture, and an aeration means for supplying the carbon dioxide gas, which is disposed in a mixture storage space in the stirring tank, or (b) a stirring tank for stirring and mixing the part of the cement with the water to obtain a mixture, and an apparatus equipped with a carbon dioxide gas supplying means for supplying the carbon dioxide gas to the mixture supplied from the stirring tank.
[2] The cement composition production system according to [1], wherein the cement slurry preparation apparatus is the apparatus of (b), the carbon dioxide gas supplying means in the apparatus of (b) comprises a mixture storage tank for storing and stirring the mixture, and an aeration means for supplying the carbon dioxide gas, which is disposed in the mixture storage space in the mixture storage tank, and the apparatus of (b) comprises a first flow passage for supplying the mixture in the stirring tank to the carbon dioxide gas supplying means, a second flow passage for supplying the mixture in the carbon dioxide gas supplying means to the stirring tank, and a pump for circulating the mixture.
[3] The cement composition production system according to [1], wherein the cement slurry preparation apparatus is the apparatus of (b), and the carbon dioxide gas supplying means in the apparatus of (b) is a pipeline for circulating the mixture supplied from the stirring tank, has a carbon dioxide gas supply port for supplying the carbon dioxide gas to the mixture circulating within the pipeline, and is a pipeline having a shape capable of stirring and mixing the mixture and the carbon dioxide gas.
本発明のセメント組成物製造システムによれば、コンクリート等のセメント組成物の製造において、上記セメント組成物に二酸化炭素を固定化することができる。 The cement composition production system of the present invention makes it possible to fix carbon dioxide in a cement composition such as concrete during production of the cement composition.
本発明のセメント組成物製造システムは、セメント及び水を含むセメント組成物を製造するためのセメント組成物製造システムであって、セメント組成物製造システムが、セメントの一部と水との撹拌による混合、及び、炭酸ガスの供給を行い、炭酸ガスを吸収し固定化した炭酸化セメントスラリーを得るためのセメントスラリー調製装置と、セメントの残部と、セメントスラリー調製装置で得た炭酸化セメントスラリーとの撹拌による混練を行い、セメント組成物を得るためのセメント組成物調製装置を含み、セメントスラリー調製装置が、(a)セメントの一部と水を撹拌し混合して、混合物を得るための撹拌槽と、撹拌槽の中の混合物収容用空間内に配設された、炭酸ガスを供給するための散気手段を備えた装置、または、(b)セメントの一部と水を撹拌し混合して、混合物を得るための撹拌槽と、撹拌槽から供給された混合物に、炭酸ガスを供給するための炭酸ガス供給手段を備えた装置、であるものである。
以下、詳しく説明する。
The cement composition production system of the present invention is a cement composition production system for producing a cement composition containing cement and water, the cement composition production system including a cement slurry preparation device for mixing a part of the cement with water by stirring and supplying carbon dioxide gas to obtain a carbonated cement slurry in which the carbon dioxide gas has been absorbed and fixed, and a cement composition preparation device for kneading the remainder of the cement with the carbonated cement slurry obtained in the cement slurry preparation device by stirring to obtain a cement composition, the cement slurry preparation device being (a) a device equipped with a stirring tank for stirring and mixing a part of the cement with water to obtain a mixture, and an aeration means for supplying carbon dioxide gas that is disposed in a space for accommodating the mixture in the stirring tank, or (b) a device equipped with a stirring tank for stirring and mixing a part of the cement with water to obtain a mixture, and a carbon dioxide gas supplying means for supplying carbon dioxide gas to the mixture supplied from the stirring tank.
The details are explained below.
セメントスラリー調製装置は、セメントの一部と水との撹拌による混合、及び、炭酸ガスの供給を行い、炭酸ガス(気体の形態を有する二酸化炭素)を吸収し固定化した炭酸化セメントスラリーを得るためのものである。
セメントとしては、特に限定されるものではなく、例えば、普通ポルトランドセメント、早強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等の各種ポルトランドセメントや、高炉セメント、フライアッシュセメント等の混合セメントや、エコセメント等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
The cement slurry preparation device mixes a portion of the cement with water by stirring and supplies carbon dioxide gas to obtain a carbonated cement slurry in which carbon dioxide gas (carbon dioxide in gas form) is absorbed and fixed.
The cement is not particularly limited, and examples thereof include various Portland cements such as ordinary Portland cement, high-early-strength Portland cement, moderate-heat Portland cement, and low-heat Portland cement, mixed cements such as blast-furnace cement and fly ash cement, and ecocement, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
セメントの全量(セメント組成物に含まれるセメントの全量)中の、セメントの一部(セメントスラリー調製装置において混合されるセメント)の量の割合は、好ましくは1~50質量%、より好ましくは5~40質量%、さらに好ましくは8~35質量%、さらに好ましくは15~30質量%、特に好ましくは20~28質量%である。上記割合が1質量%以上であると、セメント組成物に固定化される二酸化炭素の量がより多くなる。上記割合が50質量%以下であると、セメント組成物の強度発現性がより向上する。 The proportion of the amount of part of the cement (cement mixed in the cement slurry preparation device) in the total amount of cement (total amount of cement contained in the cement composition) is preferably 1 to 50 mass%, more preferably 5 to 40 mass%, even more preferably 8 to 35 mass%, even more preferably 15 to 30 mass%, and particularly preferably 20 to 28 mass%. If the proportion is 1 mass% or more, a larger amount of carbon dioxide is fixed in the cement composition. If the proportion is 50 mass% or less, the strength development of the cement composition is further improved.
水としては、特に限定されず、例えば、上水道水や、コンクリート製造工場で発生する上澄水やスラッジ水等の回収水等が挙げられる。
水の配合量は、特に限定されず、コンクリート等における一般的な配合量であればよい。例えば、水と、セメントの全量(セメント組成物に含まれるセメントの全量)の質量比〔水/(セメントの全量)〕の値として、好ましくは0.2~0.6となる量である。
The water is not particularly limited, and examples thereof include tap water and recovered water such as supernatant water and sludge water generated in concrete manufacturing plants.
The amount of water to be mixed is not particularly limited, and may be a general amount for concrete, etc. For example, the mass ratio of water to the total amount of cement (total amount of cement contained in the cement composition) [water/(total amount of cement)] is preferably 0.2 to 0.6.
炭酸ガスは、炭酸ガスのみからなる気体として、混合物(セメントスラリー)に供給されてもよいが、入手の容易性等の観点から、炭酸ガスを含む気体として、混合物に供給されてもよい。
炭酸ガスを含む気体中の炭酸ガスの割合は、好ましくは5体積%以上、より好ましくは10体積%以上、さらに好ましくは20体積%以上、さらに好ましくは50体積%以上、さらに好ましくは80体積%以上、特に好ましくは90体積%以上である。該割合が5体積%以上であれば、セメント組成物に固定化される二酸化炭素の量をより増やすことができる。また、炭酸ガスの供給に要する時間を短くすることができる。
炭酸ガスを含む気体の例としては、セメント製造工程において発生した排ガス(炭酸ガス濃度:約20体積%)、製鉄工程において発生した排ガス(炭酸ガス濃度:約20体積%)、火力発電工程において発生した排ガス(炭酸ガス濃度:約10体積%)、または、これらの排ガスからの分離回収ガス(炭酸ガス濃度:約100体積%)等が挙げられる。
Carbon dioxide gas may be supplied to the mixture (cement slurry) as a gas consisting of only carbon dioxide gas, but from the standpoint of ease of availability, etc., it may be supplied to the mixture as a gas containing carbon dioxide gas.
The ratio of carbon dioxide gas in the gas containing carbon dioxide gas is preferably 5% by volume or more, more preferably 10% by volume or more, even more preferably 20% by volume or more, even more preferably 50% by volume or more, even more preferably 80% by volume or more, and particularly preferably 90% by volume or more. If the ratio is 5% by volume or more, the amount of carbon dioxide fixed in the cement composition can be increased. In addition, the time required for supplying carbon dioxide gas can be shortened.
Examples of gases containing carbon dioxide include exhaust gas generated in a cement manufacturing process (carbon dioxide concentration: approximately 20% by volume), exhaust gas generated in a steelmaking process (carbon dioxide concentration: approximately 20% by volume), exhaust gas generated in a thermal power generation process (carbon dioxide concentration: approximately 10% by volume), and gas separated and recovered from these exhaust gases (carbon dioxide concentration: approximately 100% by volume).
以下、セメント組成物製造システムについて、図1~3を参照しながら詳しく説明する。
セメント組成物製造システム1、11、31は、セメントスラリー調製装置2、12、32及びセメント組成物調製装置9、24、40を含むものである。
セメントスラリー調製装置は、以下の(a)または(b)である。
[セメントスラリー調製装置(a)]
セメントスラリー調製装置(a:図1中の2)は、セメントの一部と水を撹拌し混合して、混合物を得るための撹拌槽3と、撹拌槽3の中の混合物収容用空間内に配設された、炭酸ガスを供給するための散気手段4を備えたものである。
セメントの一部と水を撹拌し混合するための撹拌、混合手段の例としては、撹拌槽3の中の混合物収容用空間内に配設された撹拌翼や、ハンドミキサ等が挙げられる。
炭酸ガスを供給するための散気手段4の例としては、プレート型又は円筒型のメンブレン式散気装置等が挙げられる。
セメントスラリー調製装置2で得られた炭酸化セメントスラリーは、例えば、ポンプ8を用いて、炭酸化セメントスラリー供給路7を通って、セメント組成物調製装置9に供給される。
The cement composition production system will be described in detail below with reference to FIGS.
The cement
The cement slurry preparation device is either (a) or (b) below.
[Cement slurry preparation apparatus (a)]
The cement slurry preparation apparatus (a: 2 in FIG. 1) is equipped with an
Examples of the stirring and mixing means for stirring and mixing a portion of the cement with the water include a stirring blade disposed in the mixture storage space in the stirring
An example of the aeration means 4 for supplying carbon dioxide gas is a plate-type or cylindrical membrane-type aeration device.
The carbonated cement slurry obtained in the cement
[セメントスラリー調製装置(b)]
セメントスラリー調製装置(b:図2中の12又は図3中の32)は、セメントの一部と水を撹拌し混合して、混合物を得るための撹拌槽13、33と、撹拌槽13、33から供給された混合物に、炭酸ガスを供給するための炭酸ガス供給手段14、37を備えたものである。
セメントスラリー調製装置12、32の例としては、例えば、以下の(b-1)及び(b-2)等が挙げられる。
[Cement slurry preparation apparatus (b)]
The cement slurry preparation apparatus (b: 12 in FIG. 2 or 32 in FIG. 3) includes a
Examples of the cement
(b-1) セメントスラリー調製装置(b-1:図2中の12)は、撹拌槽13と、炭酸ガス供給手段14と、撹拌槽13の中の混合物(セメントの一部を水を混合してなるもの)を炭酸ガス供給手段14に供給するための第一の流通路17と、炭酸ガス供給手段14の中の上記混合物を撹拌槽13に供給するための第二の流通路18と、上記混合物を流通させるためのポンプ19を備えたものである。
炭酸ガス供給手段14は、上記混合物を収容しかつ撹拌するための混合物収容槽15と、混合物収容槽15の中の混合物収容用空間内に配設された、炭酸ガスを供給するための散気手段16を備えたものである。
撹拌槽13において、セメントの一部と水を撹拌し混合するための撹拌・混合手段の例としては、セメントスラリー調製装置(a)と同様のものを用いることができる。
撹拌槽13内の上記混合物は、第一の流通路17を通って、混合物収容槽15に移送される。混合物収容槽15内において、上記混合物を撹拌しながら、上記混合物に炭酸ガスが散気手段16から供給される。炭酸ガス供給後の上記混合物は、第二の流通路18を通って、撹拌槽13に移送される。
散気手段16としては、セメントスラリー調製装置(a)の散気手段と同様のものを用いることができる。
(b-1) The cement slurry preparation apparatus (b-1: 12 in FIG. 2) includes a
The carbon dioxide gas supplying means 14 includes a
In the
The mixture in the
As the air diffusing means 16, the same air diffusing means as that of the cement slurry preparation apparatus (a) can be used.
混合物収容槽15内において炭酸ガスが供給された上記混合物を、そのまま、セメント組成物調製装置24に供給される炭酸化セメントスラリーとしてもよいが、図2に示すように第二の流通路18を設けて、上記混合物を、十分な量の炭酸ガスが吸収され固定化された炭酸化セメントスラリーとなるまで、撹拌槽13、第一の流通路17、混合物収容槽15、及び、第二の流通路18の順に、ポンプ19等を用いて繰り返し循環させた後、撹拌槽13に収容された循環後の上記混合物を、セメント組成物調製装置24に供給される炭酸化セメントスラリーとしてもよい。
セメントスラリー調製装置12で得られた炭酸化セメントスラリーは、例えば、ポンプ23を用いて、炭酸化セメントスラリー供給路22を通って、セメント組成物調製装置24に供給される。
The mixture to which carbon dioxide gas has been supplied in the
The carbonated cement slurry obtained in the cement
(b-2) セメントスラリー調製装置(b-2:図3中の32)は、セメントスラリー調製装置32中の炭酸ガス供給手段37が、セメントの一部と水を撹拌し混合して、混合物を得るための撹拌槽33から供給された上記混合物を流通させるための管路であるものである。管路は、管路内を流通している混合物に炭酸ガスを供給するための炭酸ガス供給口を有し、かつ、混合物と炭酸ガスを撹拌して混合することのできる形態を有する。上記混合物は、撹拌槽33からポンプ34等を用いて管路に供給される。
管路の具体例としては、管路内に、炭酸ガスを供給するための散気手段(例えば、散気板:図示せず。)、及び、撹拌手段(例えば、ラインミキサーやスタティックミキサー:図示せず。)を配設したものが挙げられる。
管路内において炭酸ガスが供給された混合物を、そのまま、セメント組成物調製装置40に供給される炭酸化セメントスラリーとしてもよいが、上記混合物を、十分な量の炭酸ガスが吸収され固定化された炭酸化セメントスラリーとなるまで、撹拌槽33、及び、管路内の順に、ポンプ34等を用いて繰り返し循環させた後、上記混合物を、セメント組成物調製装置40に供給される炭酸化セメントスラリーとしてもよい。
セメントスラリー調製装置32で得られた炭酸化セメントスラリーは、例えば、ポンプ39を用いて、炭酸化セメントスラリー供給路38を通って、セメント組成物調製装置40に供給される。
(b-2) The cement slurry preparation apparatus (b-2: 32 in FIG. 3) is a pipe for circulating a mixture supplied from a
Specific examples of the pipeline include one in which a diffuser means for supplying carbon dioxide (e.g., a diffuser plate, not shown) and agitator means (e.g., a line mixer or static mixer, not shown) are arranged within the pipeline.
The mixture to which carbon dioxide gas has been supplied in the pipeline may be used as it is as a carbonated cement slurry to be supplied to the cement
The carbonated cement slurry obtained in the cement
なお、セメントスラリー調製装置(a)または(b)で得られた炭酸化セメントスラリーは、セメント組成物調製装置(a)及び(b)とは異なる、炭酸化セメントスラリーを貯蔵するための貯蔵槽(図示せず。)に一旦貯蔵して、該貯蔵槽から、炭酸化セメントスラリーを、適宜、セメント組成物調製装置9、24、40に供給してもよい。
The carbonated cement slurry obtained in the cement slurry preparation apparatus (a) or (b) may be temporarily stored in a storage tank (not shown) for storing carbonated cement slurry that is different from the cement composition preparation apparatuses (a) and (b), and the carbonated cement slurry may be supplied from the storage tank to the cement
セメントスラリー調製装置(a)及び(b)において、炭酸ガスは、炭酸ガス貯蔵装置5、20、35から供給されてもよい。炭酸ガスは、炭酸ガス貯蔵装置5、20、35から炭酸ガス供給路6、21、36を通り、散気手段4、16等から供給される。
炭酸ガス貯蔵装置5、20、35としては、加圧によって液化した炭酸ガスが収容された、サイフォン管付き容器、極低温容器(LGC)、貯蔵タンク等が挙げられる。液化炭酸ガスは、通常、気化器を通して気体の状態にされた後、供給される。
また、コンクリート製造工場の排水処理設備である、二酸化炭素(炭酸ガス)を用いたpH処理装置用に設置されている炭酸ガス貯蔵設備を、炭酸ガス貯蔵装置5、20、35として利用してもよい。
In the cement slurry preparation apparatuses (a) and (b), carbon dioxide gas may be supplied from carbon dioxide
Examples of the carbon dioxide
In addition, a carbon dioxide gas storage facility installed for a pH treatment device using carbon dioxide (carbon dioxide gas), which is a wastewater treatment facility in a concrete manufacturing factory, may be used as the carbon dioxide
セメントスラリー調製装置(a)及び(b)において、セメントの一部、水、及び任意に配合される骨材(後述)は、例えば、各材料を計量して、計量後の材料を撹拌槽に投入するための材料投入手段(図示せず。)から、撹拌槽3、13、33に投入される。上記材料投入手段としては、既存のコンクリート製造工場において用いられている装置を使用することができる。
また、撹拌槽3、13、33は、セメントスラリーの性状を改善することを目的とする補助剤を撹拌槽に投入するための補助剤投入手段(図示せず。)を備えていてもよい。
ここで、上記補助剤としては、セメント混和剤、pH調整剤等が挙げられる。また、セメント混和剤としては、減水剤、AE減水剤、高性能減水剤及び高性能AE減水剤等のセメント分散剤、並びに、AE剤等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
In the cement slurry preparation devices (a) and (b), a part of the cement, water, and optionally mixed aggregate (described later) are, for example, weighed and charged into the mixing
Furthermore, the stirring
Here, examples of the auxiliary agent include cement admixtures, pH adjusters, etc. Examples of the cement admixture include cement dispersants such as water reducing agents, air-entraining water reducing agents, high-performance water reducing agents and high-performance air-entraining water reducing agents, and air-entraining agents, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
また、セメントスラリー調製装置(a)及び(b)は、加圧できる構造を有する密閉容器であることが好ましい。加圧下(例えば、セメントスラリー調製装置の内部圧力を、大気圧を超える1,200hPa以上に高めるなど)において、炭酸ガスを供給することで、炭酸化セメントスラリーに固定化される二酸化炭素の量を増加させて、より多くの二酸化炭素が固定化されたセメント組成物を得ることができる。
なお、上述したセメントスラリー調製装置(b-1)は、撹拌槽13と炭酸ガス供給手段14の両方が上記密閉容器であることが好ましい。
In addition, the cement slurry preparation apparatuses (a) and (b) are preferably sealed containers having a structure capable of being pressurized. By supplying carbon dioxide gas under pressure (for example, by increasing the internal pressure of the cement slurry preparation apparatus to 1,200 hPa or more, which exceeds atmospheric pressure), the amount of carbon dioxide immobilized in the carbonated cement slurry can be increased, and a cement composition in which a larger amount of carbon dioxide is immobilized can be obtained.
In the above-mentioned cement slurry preparation apparatus (b-1), it is preferable that both the stirring
セメント組成物調製装置(図1中の9、図2中の24、図3中の40)は、セメントの残部と、セメントスラリー調製装置2、12、32で得た炭酸化セメントスラリーとの撹拌による混練を行い、セメント組成物を得るためのものである。
セメントの残部と、炭酸化セメントスラリーを撹拌し混合するための撹拌、混合手段の例としては、セメント組成物調製装置9、24、40の中の炭酸化セメントスラリー収容用空間内に配設された撹拌翼等の撹拌手段10、25、41、ハンドミキサ等が挙げられる。撹拌手段10、25、41は、1つであってもよく、複数であってもよい。
セメント組成物調製装置9、24、40としては、各材料を撹拌し混合することができるものであればよく、既存のコンクリート製造工場において用いられているミキサ等を使用することができる。
The cement composition preparation apparatus (9 in FIG. 1, 24 in FIG. 2, 40 in FIG. 3) is used to obtain a cement composition by mixing the remaining part of the cement with the carbonated cement slurry obtained in the cement
Examples of the stirring and mixing means for stirring and mixing the remaining part of the cement with the carbonated cement slurry include stirring means 10, 25, 41 such as a stirring blade disposed in the space for accommodating the carbonated cement slurry in the cement
The cement
本発明において、セメント組成物は、骨材を含まないペーストでもよいが、骨材を含むもの(モルタル又はコンクリート)でもよい。
セメント組成物が骨材を含む場合、骨材は、セメントスラリー調製装置及びセメント組成物調製装置の少なくともいずれか一方で、投入すればよい。
例えば、セメントスラリー調製装置2、12、32において、骨材を投入する場合、骨材は、通常、セメントの一部及び水と共に、撹拌槽3、13、33に投入される。
また、セメント組成物調製装置9、24、40において、骨材を投入する場合、骨材は、通常、セメントの残部と共に、セメント組成物調製装置9、24、40に投入される。
In the present invention, the cement composition may be a paste containing no aggregate, but may also contain aggregate (mortar or concrete).
When the cement composition contains aggregate, the aggregate may be added to at least one of the cement slurry preparation apparatus and the cement composition preparation apparatus.
For example, when aggregate is charged into the cement
Furthermore, when aggregate is charged into the cement
骨材としては、細骨材のみ、または、細骨材と粗骨材の組み合わせが挙げられる。また、天然骨材、人工骨材、再生骨材のいずれも用いることができる。
細骨材としては、特に限定されず、例えば、川砂、山砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂、スラグ細骨材、及び軽量細骨材、又は、これらの中から選ばれる2種以上からなる混合物等が挙げられる。
粗骨材としては、特に限定されず、例えば、川砂利、山砂利、陸砂利、海砂利、砕石、スラグ粗骨材、及び軽量粗骨材、又は、これらの中から選ばれる2種以上からなる混合物等が挙げられる。
骨材の配合量(細骨材と粗骨材を併用する場合は、各々の配合量)は特に限定されず、モルタル又はコンクリートにおける一般的な配合量であればよい。
The aggregate may be fine aggregate alone or a combination of fine and coarse aggregates. In addition, any of natural aggregates, artificial aggregates, and recycled aggregates may be used.
The fine aggregate is not particularly limited, and examples thereof include river sand, mountain sand, land sand, sea sand, crushed sand, silica sand, slag fine aggregate, and lightweight fine aggregate, or a mixture of two or more types selected from these.
The coarse aggregate is not particularly limited, and examples thereof include river gravel, mountain gravel, land gravel, sea gravel, crushed stone, slag coarse aggregate, and lightweight coarse aggregate, or a mixture of two or more types selected from these.
The amount of aggregate to be mixed (when fine aggregate and coarse aggregate are used in combination, the amount of each to be mixed) is not particularly limited, and may be any amount generally used in mortar or concrete.
セメントの残部と、炭酸化セメントスラリーを撹拌し混合する際に、必要に応じて他の材料を投入してもよい。必要に応じて投入される他の材料としては、水や、AE剤、減水剤、AE減水剤、高性能減水剤、及び高性能AE減水剤等の各種混和剤や、フライアッシュ、シリカフューム、高炉スラグ微粉末等の各種混和材等が挙げられる。
なお、セメント組成物調製装置9、24、40において、セメントの残部と、炭酸化セメントスラリーを混練する際に、追加で投入される水は、水の全量(セメント組成物に含まれる水の全量)中の割合として、好ましくは20質量%以下、より好ましくは10質量%以下、特に好ましくは5質量%以下である。
When the remainder of the cement and the carbonated cement slurry are stirred and mixed, other materials may be added as necessary. Examples of other materials that may be added as necessary include water, various admixtures such as air entraining agents, water reducing agents, air entraining water reducing agents, high performance water reducing agents, and high performance air entraining water reducing agents, as well as various admixtures such as fly ash, silica fume, and ground granulated blast furnace slag.
In the cement
セメント組成物調製装置9、24、40において、セメントの残部、及び必要に応じて投入される他の材料(例えば、骨材、混和剤等)、は、例えば、各材料を計量して、計量後の材料をセメント組成物調製装置12に投入するための材料投入手段(図示せず。)から、セメント組成物調製装置9、24、40に投入されてもよい。上記材料投入手段としては、既存のコンクリート製造工場において用いられている装置を使用することができる。
In the cement
セメントスラリー調製装置(a)及び(b)、炭酸化セメントスラリー供給路7、22、28、ポンプ(ただし、セメントスラリー調製装置(b)に含まれるポンプ19、34は除く。)8、23、39、炭酸ガス貯蔵装置5、20,35、炭酸ガス供給路6、21、並びに炭酸化セメントスラリーを貯蔵するための貯蔵槽(図示せず。)、セメント組成物調製装置9、24、40等のセメント組成物製造システム1、11、31を構成する各部材は、冷却、加温手段を有し、温度管理できるものが好ましい。
さらに、上述したセメント組成物製造システム1、11、31を構成する各部材は、炭酸化セメントスラリーの調製、及びセメント組成物の調製を管理する目的で、混合物の温度を測定するための温度計、セメントスラリー調製装置の気相部分の温度を測定するための温度計、pH測定装置、炭酸イオン濃度測定装置、酸素濃度測定装置、二酸化炭素濃度測定装置、及び圧力計等の各種測定手段を備えていてもよい。
Each of the components constituting the cement
Furthermore, each component constituting the above-mentioned cement
1、11、31 セメント組成物製造システム
2、12、32 セメントスラリー調製装置
3、13、33 撹拌槽
4、14、37 炭酸ガス供給手段
5、20、35 炭酸ガス貯蔵装置
6、21炭酸ガス供給路
7、22、38 炭酸化セメントスラリー供給路
8、19、23、34、39 ポンプ
9、24、40 セメント組成物調製装置
10、25、41 撹拌手段
15 混合物収容槽
16 散気手段
17 第一の流通路
18 第二の流通路
REFERENCE SIGNS
Claims (3)
上記セメント組成物製造システムが、
上記セメントの一部と上記水との撹拌による混合、及び、炭酸ガスの供給を行い、上記炭酸ガスを吸収し固定化した炭酸化セメントスラリーを得るためのセメントスラリー調製装置と、
上記セメントの残部と、上記セメントスラリー調製装置で得た上記炭酸化セメントスラリーとの撹拌による混練を行い、上記セメント組成物を得るためのセメント組成物調製装置を含み、
上記セメントスラリー調製装置が、
(a)上記セメントの一部と上記水を撹拌し混合して、混合物を得るための撹拌槽と、上記撹拌槽の中の混合物収容用空間内に配設された、上記炭酸ガスを供給するための散気手段を備えた装置、または、
(b)上記セメントの一部と上記水を撹拌し混合して、混合物を得るための撹拌槽と、上記撹拌槽から供給された上記混合物に、上記炭酸ガスを供給するための炭酸ガス供給手段を備えた装置、であり、
上記セメント組成物に含まれる上記セメントの全量中の上記セメントの一部の量の割合が、1~50質量%であることを特徴とするセメント組成物の製造方法。 A method for producing a cement composition using a cement composition production system for producing a cement composition containing cement and water, comprising:
The cement composition producing system includes:
A cement slurry preparation device for mixing a part of the cement with the water by stirring and supplying carbon dioxide gas to obtain a carbonated cement slurry in which the carbon dioxide gas is absorbed and fixed;
a cement composition preparation device for mixing the remainder of the cement with the carbonated cement slurry obtained in the cement slurry preparation device by stirring to obtain the cement composition;
The cement slurry preparation apparatus comprises:
(a) An apparatus including a mixing tank for mixing a part of the cement with the water to obtain a mixture, and an aeration means for supplying the carbon dioxide gas, the aeration means being disposed in a space for accommodating the mixture in the mixing tank, or
(b) an apparatus including an agitation tank for agitating and mixing a portion of the cement with the water to obtain a mixture, and a carbon dioxide gas supplying means for supplying the carbon dioxide gas to the mixture supplied from the agitation tank ;
A method for producing a cement composition, characterized in that the proportion of the part of the cement in the total amount of the cement contained in the cement composition is 1 to 50 mass % .
上記(b)の装置中の上記炭酸ガス供給手段が、上記混合物を収容しかつ撹拌するための混合物収容槽と、上記混合物収容槽の中の混合物収容用空間内に配設された、上記炭酸ガスを供給するための散気手段を備えたものであり、
上記(b)の装置が、上記撹拌槽の中の上記混合物を上記炭酸ガス供給手段に供給するための第一の流通路と、上記炭酸ガス供給手段の中の上記混合物を上記撹拌槽に供給するための第二の流通路と、上記混合物を流通させるためのポンプを備えたものである、請求項1に記載のセメント組成物の製造方法。 The cement slurry preparation apparatus is the apparatus of (b),
The carbon dioxide gas supplying means in the apparatus of (b) above is provided with a mixture storage tank for storing and stirring the mixture, and an aeration means for supplying the carbon dioxide gas, which is disposed in a mixture storage space in the mixture storage tank,
2. The method for producing a cement composition according to claim 1, wherein the device (b) comprises a first flow passage for supplying the mixture in the stirring tank to the carbon dioxide gas supply means, a second flow passage for supplying the mixture in the carbon dioxide gas supply means to the stirring tank, and a pump for circulating the mixture.
上記(b)の装置中の上記炭酸ガス供給手段が、上記撹拌槽から供給された上記混合物を流通させるための管路であって、上記管路内を流通している上記混合物に上記炭酸ガスを供給するための炭酸ガス供給口を有し、かつ、上記混合物と上記炭酸ガスを撹拌して混合することのできる形態を有する管路である、請求項1に記載のセメント組成物の製造方法。 The cement slurry preparation apparatus is the apparatus of (b),
2. The method for producing a cement composition according to claim 1, wherein the carbon dioxide gas supplying means in the apparatus (b) is a pipeline for circulating the mixture supplied from the stirring tank, the pipeline having a carbon dioxide gas supply port for supplying the carbon dioxide gas to the mixture circulating within the pipeline, and the pipeline having a shape capable of stirring and mixing the mixture and the carbon dioxide gas .
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