2020 Fiscal Year Research-status Report
Estimation of strength of concrete by optical analysis of elements
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19K15068
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| Research Institution | Central Research Institute of Electric Power Industry |
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Principal Investigator |
江藤 修三 一般財団法人電力中央研究所, 電力技術研究所, 主任研究員 (00556748)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | レーザ誘起ブレイクダウン分光法 / コンクリート / 圧縮強度 / 非破壊検査 / 自己吸収 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，試験体寸法の影響を受けにくいコンクリートの圧縮強度推定法の提案を目的としている．昨年度に実施したレーザ誘起ブレイクダウン分光法（LIBS）の結果より，圧縮強度推定に用いる予定であったカルシウムのスペクトルについて，カルシウムの発光強度が実際よりも低くなる現象である自己吸収が生じ、スペクトル形状が骨材とモルタルとで異なることが分かった．本結果を踏まえ，今年度は骨材とモルタルのスペクトルを別々に取り扱い，圧縮強度を推定する解析方法を考案した．本解析方法では，まず骨材とモルタルのスペクトル形状の違いを利用して，レーザ光照射ごとに得られるスペクトルをモルタルもしく骨材のスペクトルとして分類した．そして，圧縮強度の指標の候補であるカルシウムの発光強度の比（発光強度比）を求めた結果，骨材由来のスペクトルより求めた発光強度比のコンクリート圧縮強度依存性は，モルタル由来のスペクトルより求めたそれと異なることが分かった．これは，モルタルと骨材の圧縮強度が異なること，モルタルと骨材の組成が異なることが原因であると考えられた．次に，モルタルに分類されたスペクトルデータと水素のアルファ線から求めた電子密度を用いて，自己吸収を考慮する解析方法を用いた．その結果，自己吸収を考慮して求めた強度比はコンクリートの圧縮強度に概ね比例することが分かり，本解析方法を用いてコンクリートの圧縮強度が推定できる可能性を示した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
圧縮強度を推定する解析方法を考案できたため，研究はおおむね順調に進展していると評価した．
初年度の実験にて，自己吸収を考慮したスペクトルの解析が必要であることが分かり，今年度はスペクトルデータの分類と自己吸収の補正を行うことで圧縮強度推定が行える可能性を示した．また，発光強度が圧縮強度と相関の有る元素がカルシウム以外に無いか，様々な条件でLIBS計測を行い，現時点ではそのような元素が無いことを確認した．
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| Strategy for Future Research Activity |
モルタルの組成が異なる場合，スペクトルの形状が変化するため，スペクトルの分類に関する解析方法に改良が必要となる可能性がある．今回開発した解析方法の妥当性を検証するために，組成などが異なるモルタル試験体をLIBS計測し，圧縮強度の推定を行う予定である．本解析方法の課題の一つには、自己吸収を考慮した発光強度比にばらつきが生じることが挙げられる．これは，電子密度を求めるために計測する水素のアルファ線と圧縮強度を求めるために計測するカルシウムの輝線を別々の実験にて計測していることが原因であると考えられる．一方，各スペクトルの強度は高いため、低感度・小型・安価な分光器を用いても十分な信号ノイズ強度比でスペクトルを計測することが可能と考えられる．そこで，複数の分光器を併用してLIBSを行い，電子密度の発光強度比を同時に計測できる実験体系を構築する予定である．
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| Causes of Carryover |
社会情勢を鑑みて，予定していた試験体の製作を見送ることにしたため．必要な試験体の製作費用や，新たに構築する実験系の光学機器の整備に充当する予定である．
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Research Products
(1 results)
