2021 Fiscal Year Annual Research Report
Estimation of strength of concrete by optical analysis of elements
| Project/Area Number |
19K15068
|
|---|
| Research Institution | Central Research Institute of Electric Power Industry |
|---|
Principal Investigator |
江藤 修三 一般財団法人電力中央研究所, グリッドイノベーション研究本部, 主任研究員 (00556748)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| 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 / 多変量解析 / 機械学習 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，光学的元素分析法（レーザ誘起ブレイクダウン分光法；LIBS）に着目し，コンクリートの圧縮強度に関する非破壊推定法の提案を目的としている．LIBSによる推定方法は，超音波法等の従来の非破壊検査法にて計測値のばらつきの原因となる粗骨材の分布の影響を受けないことを特長とする．コンクリートの中で最も軟らかいモルタルの硬さによって圧縮強度が決まるため，モルタルを計測した時のデータを用いることが望ましいが，コンクリートには小さい骨材も多数含まれており，LIBSでは選択的にモルタル箇所を計測することが困難であった．今年度は，これまでに製作したコンクリート試験体をLIBSで計測したデータより，骨材とモルタルとのスペクトル形状の違いに着目し，多変量解析を行うことにより、自動的にモルタルのみを計測したデータを抽出する方法を開発した．抽出では，まず多変量解析（主成分分析）により求めた指標を用いて，機械学習（単純ベイズ分類）を適用することにより，セメントペーストと種類の異なる骨材2つの3つに分類した．
次に，抽出したスペクトルデータを用いて圧縮強度を推定した．推定では，圧縮強度と相関があると考えられるマグネシウムのイオン線と原子線を含む波長域のスペクトルを使用し，従来使用していたイオン線と原子線の発光強度比だけでなく，それ以外の輝線の強度も考慮することができる方法として多変量解析（部分的最小二乗回帰）を用いて回帰式を作成した．回帰式を用いて圧縮強度推定を行った結果，破壊試験により求めた圧縮強度と推定値は概ね一致した．これより，LIBSによりコンクリートの圧縮強度を非破壊で推定することが可能であることを実験的に示した．従来法では適用が困難であった構造物の隅角部や煙突等へ適用することで，効率的な非破壊検査が期待できる．
|
