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微生物封入マイクロカプセル、微生物封入マイクロカプセルを含むセメント混和材料及びセメント系構造物の補修材料

国内特許コード P200016804
整理番号 5750
掲載日 2020年5月8日
出願番号 特願2017-071341
公開番号 特開2018-172234
出願日 平成29年3月31日(2017.3.31)
公開日 平成30年11月8日(2018.11.8)
発明者
  • 河合 慶有
  • 西田 孝弘
  • 齋藤 淳
出願人
  • 国立大学法人愛媛大学
  • 国立大学法人京都大学
  • 株式会社安藤・間
発明の名称 微生物封入マイクロカプセル、微生物封入マイクロカプセルを含むセメント混和材料及びセメント系構造物の補修材料
発明の概要 【課題】高pH環境から内部の微生物を保護すると共にカプセル未破壊の状態でも炭酸カルシウムの析出に寄与しうる、セメント系硬化物の強化用微生物封入カプセル、この微生物封入マイクロカプセルを含むセメント混和材料及びセメント系構造物補修材料を提供すること
【解決手段】代謝により二酸化炭素を発生する微生物を封入すると共に、二酸化炭素由来の炭酸イオンとセメント系硬化物に含まれるカルシウムイオンとの結合により析出する炭酸カルシウムによってセメント系硬化物を強化するために用いられるセメント系硬化物強化用の微生物封入マイクロカプセルである。このマイクロカプセルのカプセル壁は、アルギン酸、アルギン酸エステル、ペクチン、ジェランガム、ポリ(メタ)アクリル酸、カルボキシメチルセルロース、アラビアガム及びこれらの塩からなる群から選択される1種以上の水溶性ポリマーがカルシウムイオンで架橋されたゲル化物である。
【選択図】図3
従来技術、競合技術の概要

コンクリートやモルタル等のセメントの硬化物は経年劣化により中性化やひび割れ等の劣化が生じる。特に、コンクリートの中性化は大気中の二酸化炭素がセメント系硬化物中に侵入して炭酸化反応を起こし、セメント系硬化物中のpHを低下させることにより生じる。

この中性化がセメント系硬化物内部の鉄筋まで達すると、鉄筋の不働態皮膜が破壊されて鉄筋の腐食が進行することから、セメント系硬化物の経年劣化を抑制するためにはセメントの硬化物の中性化を抑制することが必要である。

ここで、非特許文献1には、コンクリート中の所定の細孔径を有する細孔の量がコンクリートの中性化進行速度に影響を与えることが報告されており、コンクリートの緻密化によりその中性化進行速度を低下させれば、セメント系硬化物の経年劣化を抑制できることが期待される。

非特許文献1に開示されるように、セメント系硬化物を緻密化させるには、セメントの種類、配合条件、養生方法、養生期間等、様々な条件を調整する方法もあるが、出願人は非特許文献2に記載された、コンクリートのひび割れ補修に用いられる微生物を活用することに着目した。具体的には、非特許文献2は、微生物の代謝を介して生じた炭酸イオンとセメント系硬化物から溶出したカルシウムイオンとの結合により炭酸カルシウムを析出させ、この炭酸カルシウムによりひび割れ部位を補修する方法を開示する。

この微生物をセメントの練り混ぜ水の一部として混入させることで、セメントの硬化物中のカルシウムイオンを微生物の代謝を介して生じた炭酸イオンとの結合により析出させ、セメントの硬化物を緻密化させようというものである。

しかし、高pH環境のセメント系硬化物中においては微生物の活動は抑制されてしまうため、微生物の活性を高めるための手立てが求められていた。

ここで、特許文献1は、微生物及び添加剤を含む粒子を(コ)ポリマーベースの被覆により被覆してセメント出発材料と混合する発明を開示する。具体的には、特許文献1は、セメント出発材料及び粒子状修復剤を混合してセメント系材料を用意するステップを含むセメント系材料の作製方法であって、粒子状修復剤が、細菌材料及び添加剤を含む粒子が(コ)ポリマーベースにより被覆されたものである被覆粒子を含む。

この方法により製造されたセメント系材料によれば、(コ)ポリマーベースの被覆が実質的に耐漏出性であることから、被覆粒子内の細菌材料及び添加剤はセメント系材料の硬化後においても被覆内に維持され、硬化後のセメントがひび割れた際に被覆が破損して細菌材料及び添加剤が漏出し、細菌の活動により当該ひび割れ部位を自己修復することが可能となる。

産業上の利用分野

本発明は、セメント系硬化物強化用の微生物封入マイクロカプセル、この微生物封入マイクロカプセルを含むセメント混和材料及びセメント系構造物の補修材料に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
代謝により二酸化炭素を発生する微生物を封入すると共に、前記二酸化炭素由来の炭酸イオンとセメント系硬化物に含まれるカルシウムイオンとの結合により析出する炭酸カルシウムによってセメント系硬化物を強化するために用いられるセメント系硬化物強化用の微生物封入マイクロカプセルであって、
前記マイクロカプセルのカプセル壁が、アルギン酸、アルギン酸エステル、ペクチン、ポリ(メタ)アクリル酸、ジェランガム、カルボキシメチルセルロース、アラビアガム及びこれらの塩からなる群から選択される1種以上の水溶性ポリマーがカルシウムイオンで架橋されたゲル化物であることを特徴とする微生物封入マイクロカプセル。

【請求項2】
前記微生物が、偏性嫌気性微生物及び通性嫌気性微生物から選択される請求項1に記載の微生物封入マイクロカプセル。

【請求項3】
前記微生物が、酵母である請求項1に記載の微生物封入マイクロカプセル。

【請求項4】
前記微生物が、偏性好気性微生物である請求項1に記載の微生物封入マイクロカプセル。

【請求項5】
前記微生物が、通性嫌気性微生物と偏性好気性微生物との組み合わせである請求項1に記載の微生物封入マイクロカプセル。

【請求項6】
pH7.0以上の範囲に緩衝能を有するpH緩衝剤を含む請求項1~5の何れか1項に記載の微生物封入マイクロカプセル。

【請求項7】
セメントに混合して使用される混和材料であって、
請求項1~6の何れか1項に記載の微生物封入マイクロカプセルを含む混和材料。

【請求項8】
セメント系構造物の補修材料であって、
請求項1~6の何れか1項に記載の微生物封入マイクロカプセルと、
アルギン酸、アルギン酸エステル、ペクチン、ジェランガム、ポリ(メタ)アクリル酸、カルボキシメチルセルロース、アラビアガム及びこれらの塩からなる群から選択される1種以上の水溶性ポリマーと、
を含む補修材料。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 公開
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