2022 Fiscal Year Research-status Report
Development of corrosion characteristics evaluation method based on visualization of adhesion substance on steel bridge surface by near-infrared analysis
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22K14309
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
蓮池 里菜 山口大学, 大学院創成科学研究科, 助教(テニュアトラック) (80886218)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 鋼材腐食 / 近赤外線分析 / 可視化 / 付着物 / 元素マッピング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，近赤外線分析による鋼材表面付着物分布の可視化に基づき，付着物に起因する鋼橋の腐食形態の判定を目指す．本年度は，ハイパースペクトルカメラ（HSC）を用いた近赤外線分析による，表面付着物分布の可視化手法の確立，および当該手法の妥当性ならびに精度の検証を進めた．
近赤外線分析による表面付着物分布の可視化に向け，試験片表面をHSCで撮影して得られたスペクトルに対し，波長ごとにハイパースペクトルイメージング（HSI）技術を適用することで画像化し，その分布を可視化した．同一試験片に対し，SEM/EDSにより元素マッピングを行い，対象とする元素の分布と，HSIの分布を比較することで，近赤外線分析によって検出可能な元素の特定を試みた．鋼材の腐食因子となる元素の中でも，海からの飛来塩分，凍結防止剤散布により，橋梁に付着する可能性の高い塩素（Cl）を対象とし，0.1%，3%と濃度の異なるNaCl水溶液を供給した腐食促進試験を実施した．
可視光領域である435nm，546nm，700nmと，近赤外線域である979nmのHSIにおいて，Cl付着の閾値を反射強度0.35以上と定義し，HSIと元素マッピング結果のピクセル毎の混同行列よりF値を算出し，その正誤判定および精度を，8体の試験片に対し検証した．波長979nmにおいて，F値は3%濃度NaCl水溶液供給試験片で約50～90%，0.1%濃度NaCl水溶液供給試験片で約20～50%となった．一方，可視光領域の3波長ではいずれもF値は0%となり，近赤外線領域においてのみ，Cl検出の可能性が示唆された．また，NaCl濃度が低い試験片ではF値が小さくなっており，検出には一定以上の付着量が必要である可能性が示唆された．
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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
計画時には，実橋梁および大気暴露試験片の分析を初期に予定していたが，付着物のコントロールが可能な腐食促進試験片の分析による，分析手法の確立を優先したため，実験順序が変更となっている．なお，大気暴露試験片については既に設置済みであり，順次分析を実施する．
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究成果より，試験片の近赤外線分析による，表面付着物分布の可視化手法の確立は概ね達成された．また，当該手法の妥当性および精度の検証を進めたところ，試験片によって精度が大きく異なっていた．精度向上のため，近赤外領域で最適な波長の選定，反射強度の閾値の設定，検出可能な付着量の明確化に向け，引き続き検討を進める．なお，本年度使用していた試験片はSEM/EDS分析の際に設置が困難な形状であったことから，その対策として促進試験，分析双方に適した試験片形状を検討し，既に発注段階にある．加えて，実環境で付着する元素の分布を検討するため，大気暴露試験を実施している．現時点では海浜地帯にのみ暴露しているが，新たに実橋梁への設置に向け，調整を進めている．
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Research Products
(1 results)
