(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント硬化体の表面を研磨する第一研磨工程と、
炭素、酸素、水素、窒素以外の元素の合計含有量が０．１質量％以下であって炭素の含有量が２０質量％以上である炭素含有充填剤を、前記研磨したセメント硬化体の表面に開口する空隙内に充填させる充填工程と、
前記空隙内に充填させた炭素含有充填剤を硬化させる硬化工程と、
前記炭素含有充填剤を硬化させたセメント硬化体の表面を研磨する第二研磨工程と、
前記第二研磨工程で研磨したセメント硬化体の表面を複数の小区画に区分し、電子線を前記表面に照射して、前記表面より発生する信号によって前記各小区画における炭素濃度を測定する測定工程と、
前記炭素濃度が所定以上である小区画を空隙であると判定する判定工程と、
前記判定工程で空隙であると判定された小区画の数をカウントし、前記空隙であると判定した小区画の数の全小区画の数に占める割合を空隙率として算出する算出工程と、
を実施し、
前記炭素、酸素、水素、窒素以外の元素が、ハロゲン元素、カルシウム、珪素、アルミニウム、鉄、マグネシウム、イオウ、ナトリウム、カリウム、チタン、鉛、クロム、水銀、バリウムおよびマンガンからなる群から選択される少なくとも１の元素であって、前記元素の合計含有量が０質量％を超えて０．１質量％以下であることを特徴とする空隙率の測定方法。
【請求項２】
前記充填工程において、前記セメント硬化体の表面に前記炭素含有充填剤を付着させ、該炭素含有充填剤が付着したセメント硬化体を圧力５×１０−２ｔｏｒｒ以下１×１０−１１ｔｏｒｒ以上の低圧雰囲気に所定時間置いた後、前記低圧雰囲気から常圧雰囲気に取り出して、前記炭素含有充填剤を前記空隙内に充填させる請求項１に記載の空隙率の測定方法。
【請求項３】
前記炭素含有充填剤に常温硬化型樹脂が含まれている請求項１または２に記載の空隙率の測定方法。
【請求項４】
前記常温硬化型樹脂が、ポリエステル樹脂、シアノアクリレート樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂からなる群から選択される少なくとも１の樹脂である請求項３に記載の空隙率の測定方法。
【請求項５】
前記測定工程において、前記各小区画におけるハロゲン元素、カルシウム、珪素、アルミニウム、鉄、マグネシウム、イオウ、ナトリウム、カリウム、チタン、鉛、クロム、水銀、バリウムおよびマンガンからなる群から選択される少なくとも１の元素の濃度を、前記表面に電子線を照射して前記表面より発生する信号によって測定し、
前記判定工程において、前記空隙であると判定された小区画以外の小区画における前記元素の濃度から、空隙以外の小区画における成分を推定する推定工程を実施する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の空隙率の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント硬化体の空隙率を測定する空隙率の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートやモルタルなどのセメント硬化体の劣化状態や強度などを把握するために、セメント硬化体における空隙の比率である空隙率を測定することが行われている。
かかる空隙率の測定方法としては、ポロシメータ等で測定する方法があるが、測定時間が長く、有害な水銀を使用する必要があり、また、測定用の試料の調整に手間がかかるという問題があった。
【０００３】
そこで、有害物質を使用せず安全に、短時間で測定でき且つ測定用の試料の調整に手間をかけずに行えるセメント硬化体の空隙率の測定方法が求められている。例えば、電子線などを用いて試料表面の分析を行う表面分析装置を用いて空隙率を測定することが検討されている。
【０００４】
前記表面分析装置としては、例えば、電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）が挙げられる。ＥＰＭＡは試料表面における特定の元素の濃度を非破壊で測定できる装置であり、具体的には、試料表面をマイクロメートルレベルの細かい小区画（ピクセル）に分画し、試料表面に電子線を照射して、各小区画領域中における構成元素の種類の判定とその濃度を検出できる装置である。
【０００５】
特許文献１には、セメント硬化体の空隙に、有機ハロゲン化合物を溶解または混合した樹脂液を充填させて、かかるセメント硬化体の表面をＥＰＭＡで測定することで、セメント硬化体表面におけるハロゲン元素の濃度分布状態を分析して、セメント硬化体の空隙部分を検出することが記載されている。
【０００６】
しかしながら、かかる方法は、セメント硬化体に生じたひび割れなどの比較的大きな空隙を検出することはできるが、セメント硬化体に均一に生じている微細な空隙による空隙率を検出する場合には、樹脂液が空隙内に入り込みにくく、精度よく測定することが難しい。
【０００７】
また、通常セメント硬化体の劣化状態を把握するためには、空隙率を測定する以外にも、その試料を用いてセメント硬化体中の成分分析を行い、セメント成分の推定や、硬化体の汚染状況の分析等を行うことがある。
しかし、前記のようなハロゲン元素を含む樹脂液をセメント硬化体に充填させた場合には、セメント硬化体の成分中に含まれるハロゲン元素や汚染によって試料中に含まれているハロゲン元素と、樹脂液中のハロゲン元素が区別できないため、その試料を用いてセメント硬化体の成分を分析することができない。
従って、空隙率の測定と、成分分析とを行う場合にはそれぞれ試料を準備する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２４４１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記問題点等に鑑み、セメント硬化体の空隙の空隙率を精度よく測定でき、且つ測定用の試料を有効に使用することができる空隙率の測定方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決すべく、本発明に係る空隙率の測定方法は、
セメント硬化体の表面を研磨する第一研磨工程と、
炭素、酸素、水素、窒素以外の元素の合計含有量が０．１質量％以下であって炭素の含有量が２０質量％以上である炭素含有充填剤を、前記研磨したセメント硬化体の表面に開口する空隙内に充填させる充填工程と、
前記空隙内に充填させた炭素含有充填剤を硬化させる硬化工程と、
前記炭素含有充填剤を硬化させたセメント硬化体の表面を研磨する第二研磨工程と、
前記第二研磨工程で研磨したセメント硬化体の表面を複数の小区画に区分し、電子線を前記表面に照射して、前記表面より発生する信号によって前記各小区画における炭素濃度を測定する測定工程と、
前記炭素濃度が所定以上である小区画を空隙であると判定する判定工程と、
前記判定工程で空隙であると判定された小区画の数をカウントし、前記空隙であると判定した小区画の数の全小区画の数に占める割合を空隙率として算出する算出工程と、
を実施することを特徴としている。
【００１１】
本発明によれば、セメント硬化体の表面を研磨する第一研磨工程と、炭素、酸素、水素、窒素以外の元素の合計含有量が０．１質量％以下であって炭素の含有量が２０質量％以上である炭素含有充填剤を、前記研磨したセメント硬化体の表面に開口する空隙内に充填させる充填工程と、前記空隙内に充填させた炭素含有充填剤を硬化させる硬化工程と、前記炭素含有充填剤を硬化させたセメント硬化体の表面を研磨する第二研磨工程と、前記第二研磨工程で研磨したセメント硬化体の表面を複数の小区画に区分し、電子線を前記表面に照射して、前記表面より発生する信号によって前記各小区画における炭素濃度を測定する測定工程とを実施することにより、前記第一研磨工程で研磨された平滑なセメント硬化体の表面において開口する空隙内に炭素含有充填剤を充填させることができ、微細な空隙であっても炭素含有充填剤を充填させやすく、且つ、第二研磨工程で研磨された平滑なセメント硬化体の表面を測定工程において測定するためセメント硬化体表面の炭素濃度を精度よく測定しうる。
従って、前記炭素濃度が所定以上の濃度である小区画を空隙であると判定する判定工程において、確実に空隙である小区画を判定でき、その結果、前記判定工程で空隙であると判定された小区画の全小区画に占める数の比率を空隙率として算出することで、空隙率を精度よく測定しうる。
さらに、前記炭素含有充填剤が、炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ）、水素（Ｈ）、窒素（Ｎ）以外の元素の合計含有量が０．１質量％以下であって炭素の含有量が２０質量％以上であるため、かかる炭素含有充填剤を充填させたセメント硬化体を、成分分析などの試料として使用した場合に、セメント硬化体成分の分析に影響が少ない。よって、試料を有効に使用することができる。
【００１２】
さらに、セメント硬化体中に含まれるＯは、ほとんどが酸化物として存在しているため、成分分析においては酸化と結合している他の元素を測定することで、セメント硬化体中の成分分析を行え、Ｏ濃度を測定する必要がない。
従って、Ｃ、Ｏ、Ｈ、Ｎ以外の元素の合計含有量が０．１質量％以下である炭素含有充填剤をセメント硬化体に充填させても、セメント硬化体の成分である元素濃度を精度よく測定でき、空隙率を測定した試料を、同時に成分分析用の試料として用いることができる。
【００１３】
尚、本発明でいう炭素含有充填剤は、炭素を２０質量％以上含有するものであり、セメント硬化体の表面に接触させることで、セメント硬化体の表面の開口する空隙内に充填することが可能である、液体、ペースト状、粉状のものを指す。
【００１４】
本発明において、前記充填工程において、前記セメント硬化体の表面に前記炭素含有充填剤を付着させ、該炭素含有充填剤が付着したセメント硬化体を圧力５×１０-2ｔｏｒｒ以下１×１０-11ｔｏｒｒ以上の低圧雰囲気に所定時間置いた後、前記低圧雰囲気から常圧雰囲気に取り出して、前記炭素含有充填剤を前記空隙内に充填させることが好ましい。
【００１５】
前記セメント硬化体の表面に前記炭素含有充填剤を付着させ、該炭素含有充填剤が付着したセメント硬化体を圧力５×１０-2ｔｏｒｒ以下１×１０-11ｔｏｒｒ以上の低圧雰囲気に所定時間置いた後、前記低圧雰囲気から常圧雰囲気に取り出して、前記炭素含有充填剤を前記空隙内に充填させることで微細な空隙内にも前記炭素含有充填剤がより充填されやすくなる。
【００１６】
尚、本発明において前記所定時間の長さは、前記低圧雰囲気の圧力、炭素含有充填剤の粘度、および空隙の開口の大きさなどにもよっても異なるが、例えば、５分間以上６０分間以下前記低圧雰囲気下に前記炭素含有充填剤を付着したセメント硬化体を置き、その後該セメント硬化体を低圧雰囲気から常圧雰囲気に取り出すことで、前記炭素含有充填剤を空隙の内部にまで充填することができる。
また、本発明で用いる圧力の単位ｔｏｒｒは、１ｔｏｒｒ＝１３３．３２２Ｐａである。
【００１７】
本発明において、前記炭素含有充填剤に常温硬化型樹脂が含まれていることが好ましい。
【００１８】
前記炭素含有充填剤が、常温硬化型樹脂を含む場合には、硬化工程において加熱する必要がなく、セメント硬化体が損傷することがない。
尚、本発明における、常温硬化型樹脂とは、常温下において硬化し得る樹脂であり、例えば、５５℃〜３５℃程度の温度範囲において５分から４８時間で硬化反応を開始する性質の樹脂をいう。
【００１９】
本発明において、前記常温硬化型樹脂が、ポリエステル樹脂、シアノアクリレート樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂からなる群から選択される少なくとも１の樹脂であることが好ましい。
【００２０】
前記樹脂は、セメント硬化体の空隙に充填させやすく、且つ、炭素、酸素、水素、窒素以外の元素の合計含有量が０．１質量％以下であって炭素の含有量が２０質量％以上に調整しやすいため、炭素含有充填材の材料として好ましい。
【００２１】
本発明において、前記炭素、酸素、水素、窒素以外の元素が、ハロゲン元素、カルシウム、珪素、アルミニウム、鉄、マグネシウム、イオウ、ナトリウム、カリウム、チタン、鉛、クロム、水銀、バリウムおよびマンガンからなる群から選択される少なくとも１の元素であって、前記元素の合計含有量が０質量％を超えて０．１質量％以下である。
【００２２】
前記炭素含有充填材剤に含まれる前記炭素、酸素、水素、窒素以外の元素が、ハロゲン元素、カルシウム（Ｃａ）、珪素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、イオウ（Ｓ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、チタン（Ｔｉ）、鉛（Ｐｂ）、クロム（Ｃｒ）、水銀（Ｈｇ）、バリウム（Ｂａ）およびマンガン（Ｍｎ）であり、これらの元素の合計含有量が０質量％を超えて０．１質量％以下であれば、炭素含有充填剤を充填させた後のセメント硬化体の成分分析を行う場合にも、セメント硬化体中の成分と誤認識して検出することがない。従って、空隙率を測定するのに用いた試料を無駄なく成分分析用の試料としても利用しうる。
【００２３】
本発明の、前記測定工程において、前記各小区画におけるハロゲン元素、カルシウム、珪素、アルミニウム、鉄、マグネシウム、イオウ、ナトリウム、カリウム、チタン、鉛、クロム、水銀、バリウムおよびマンガンからなる群から選択される少なくとも１の元素の濃度を、前記表面に電子線を照射して前記表面より発生する信号によって測定し、
前記判定工程において、前記空隙であると判定された小区画以外の小区画における前記元素の濃度から、空隙以外の小区画における成分を推定する推定工程を実施することが好ましい。
【００２４】
前記測定工程において、前記各小区画におけるハロゲン元素、カルシウム（Ｃａ）、珪素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、イオウ（Ｓ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、チタン（Ｔｉ）、鉛（Ｐｂ）、クロム（Ｃｒ）、水銀（Ｈｇ）、バリウム（Ｂａ）およびマンガン（Ｍｎ）からなる群から選択される少なくとも１の元素の濃度を、電子線を照射して前記表面より発生する信号によって測定し、及び、前記判定工程において前記空隙であると判定された小区画以外の小区画における前記元素の濃度から、空隙以外の小区画における成分を推定する推定工程を実施することで、同じ試料を用いてセメント硬化体の空隙率の測定と、セメント硬化体の成分の推定も行いうる。
【００２５】
前記炭素含有充填材には、前記炭素、酸素、水素、窒素以外の元素は０．１質量％以下しか含有されていないため、セメント硬化体に含まれる前記炭素、酸素、水素、窒素以外の元素であるハロゲン元素、Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｓ、Ｎａ、Ｋ、Ｔｉ、Ｐｂ、Ｃｒ、Ｈｇ、ＢａおよびＭｎの濃度を測定した場合、セメント硬化体中の各元素濃度として測定することができる。従って、空隙率の測定と、セメント硬化体の成分分析とを同じ試料を用いて精度よく行うことができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、セメント硬化体の微細な空隙の空隙率を精度よく測定でき、且つ測定用の試料を有効に使用することができる空隙率の測定方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る空隙率の測定方法について説明する。
【００２８】
本実施形態の空隙率の測定方法は、セメント硬化体の表面を研磨する第一研磨工程と、炭素、酸素、水素、窒素以外の元素の合計含有量が０．１質量％以下であって炭素の含有量が２０質量％以上である炭素含有充填剤を、前記研磨したセメント硬化体の表面に開口する空隙内に充填させる充填工程と、前記空隙内に充填させた炭素含有充填剤を硬化させる硬化工程と、前記炭素含有充填剤を硬化させたセメント硬化体の表面を研磨する第二研磨工程と、前記第二研磨工程で研磨したセメント硬化体の表面を複数の小区画に区分し、電子線を前記表面に照射して、前記表面より発生する信号によって前記各小区画における炭素濃度を測定する測定工程と、前記炭素濃度が所定以上である小区画を空隙であると判定する判定工程と、前記判定工程で空隙であると判定された小区画の数をカウントし、前記空隙であると判定した小区画の数の全小区画の数に占める割合を空隙率として算出する算出工程とを実施する方法である。
【００２９】
本実施形態で空隙率を測定するセメント硬化体としては、セメント水和物と細骨材とが混在したモルタル、セメント水和物と粗骨材と細骨材とが混在したコンクリート、セメント水和物とガラス繊維と細骨材とが混在したガラス繊維強化セメント（ＧＲＣ）、あるいはセメント水和物と、結晶性シリカや非結晶性シリカなどのシリカ材料、ガラス材料、アスベスト、高炉スラグおよびフライアッシュ（石炭灰）等からなる群から選ばれる１種以上とが混材しているセメント硬化物等が挙げられる。
【００３０】
本実施形態の空隙率の測定方法においては、前記セメント硬化体を試料として、以下に説明する各工程を順次実施する。
（第一研磨工程）
まず、前記試料の表面を研磨する第一研磨工程を実施する。
第一研磨工程において試料表面を研磨することで試料表面を平滑にできるため、セメント硬化体の空隙を平滑な表面に開口させることができる。
平滑な表面に開口させることで、微細な空隙であっても、前記開口から空隙内部へ前記炭素含有充填剤を充填させやすくなり、後に実施される測定工程において精度よく、炭素元素の濃度を測定しうる。
【００３１】
前記第一研磨工程で前記試料を研磨する方法としては物理的、化学的な研磨方法のうちいずれの研磨方法も採用しうる。
物理的な研磨方法としては、例えば、バフ研磨方法などが挙げられ、化学的な研磨方法としてはエッチングなどが挙げられる。
尚、これらの研磨は、一般的な研磨装置を用いて行うことができる。
【００３２】
前記第一研磨工程では、例えば、ＪＩＳ  Ｂ０６０１（１９９４）に規定される算術平均粗さ（Ｒａ）が５μｍ未満となるようにセメント硬化体の表面を研磨することが好ましく、１μｍ以下となるようにセメント硬化体の表面を研磨する、いわゆる鏡面研磨することがより好ましい。
尚、前記算術平均粗さ（Ｒａ）は、市販の表面粗さ計を用いて測定することができる。
【００３３】
（充填工程）
本実施形態では、前記第一研磨工程の後に、炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ）、水素（Ｈ）、窒素（Ｎ）以外の元素の合計含有量が０．１質量％以下であって炭素の含有量が２０質量％以上である炭素含有充填剤を、前記研磨したセメント硬化体の表面に開口する空隙内に充填させる充填工程を実施する。
【００３４】
前記炭素含有充填剤としては、Ｃ、Ｏ、Ｈ、Ｎ以外の元素の合計含有量が０．１質量％以下、好ましくは０．１質量％以下、さらに好ましくは０質量％であって、炭素元素を２０質量％以上、好ましくは５０質量％以上１００質量％以下含むものであって、セメント硬化体表面に付着させた場合に、研磨後のセメント硬化体の表面に開口する空隙内に充填しうる、液体、ペースト状、粉状のものであれば、特に限定されることはない。
【００３５】
前記炭素含有充填剤としては、例えば、常温硬化型樹脂を含むことが好ましい。
前記常温硬化型樹脂は常温で硬化し得る樹脂であり、例えば、５℃〜３５℃程度の温度雰囲気に５分間から６０分間置くことで硬化反応を開始する樹脂である。かかる常温硬化型樹脂を含む炭素含有充填剤を用いた場合には、前記試料に充填させた後に、加熱などの処理を行うことなく、硬化させることができ、試料を損傷するおそれがないため好ましい。
【００３６】
前記常温硬化型樹脂の中でも、ポリエステル樹脂、シアノアクリレート樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂からなる群から選択される少なくとも１の樹脂であることが好ましい。
また、前記各樹脂は、ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）等の有機溶剤に溶解した樹脂であってもよい。
前記各樹脂の中でも、特に、ポリエステル樹脂が硬化後の硬度が試料と近く、鏡面研磨性が良い観点から好ましい。
【００３７】
前記炭素含有充填剤のＣ、Ｏ、Ｈ、Ｎ以外の元素の合計の含有量は０．１質量％以下であるが、特に、塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）等のハロゲン元素、カルシウム（Ｃａ）、珪素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、イオウ（Ｓ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、チタン（Ｔｉ）、鉛（Ｐｂ）、クロム（Ｃｒ）、水銀（Ｈｇ）、バリウム（Ｂａ）およびマンガン（Ｍｎ）の合計量が０．１質量％以下であることが好ましい。
【００３８】
Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｓ、Ｎａ、Ｋ、Ｔｉ、Ｂａ（バリウムセメントの場合）およびＭｎは、セメント硬化物のセメント水和物中に、Ａｌ2Ｏ3、ＳＯ4、Ｋ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、ＴｉＯ2、ＳｉＯ2、ＣａＯ、Ｆｅ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＭｎＯ、ＢａＯ（バリウムセメントの場合）などの酸化物として多く含まれている。また、Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｎａ、Ｋ等はセメント硬化体中の骨材にＡｌ2Ｏ3、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＣａＯ、ＳｉＯ2として多く含まれている。
さらに、ハロゲン元素は、Ｃｌ化合物、ＮａＣｌ、Ｆ化合物としてセメント硬化物中に含まれている。
従って、これらの元素が後から充填された試料を用いてセメント硬化体の成分分析をした場合に、元のセメント硬化体の成分を正確に分析することができなくなるおそれがある。
【００３９】
具体的には、例えば、前記ハロゲン元素は、セメント硬化体中の鉄筋等を腐食させる要因として分析する場合がある。
また、Ｐｂ、Ｃｒ、Ｈｇ、Ｍｎなどの重金属は、セメント硬化体中に含まれている場合に環境への影響があるため、セメント硬化体中のこれらの重金属量を分析する場合がある。
従って、前記炭素含有充填剤には、セメント硬化体の成分分析を阻害するこれらの元素が検出限界以下であることが好ましい。
【００４０】
本実施形態の炭素含有充填剤は、前記各元素などのＣ、Ｏ、Ｈ、Ｎ以外の元素の合計の含有量が０．１質量％以下であるため、空隙率の測定のために前記炭素含有充填剤を充填させたセメント硬化体の成分分析を行う場合にも正確に前記各元素濃度を測定しうる。
【００４１】
本実施形態において好ましい炭素含有充填剤としては、例えば、常温で硬化する接着剤や、試料作製用の冷間埋込樹脂などが好適に用いることができる。
【００４２】
前記炭素含有充填剤を、セメント硬化体の表面に開口する空隙内部に充填させるには、例えば、前記試料の研磨した表面に前記炭素含有充填剤を付着させて、開口から空隙内に前記炭素含有充填剤を充填させることができる。
前記炭素含有充填剤をセメント硬化体の表面に付着させる手段としては、塗布、噴霧、あるいは、炭素含有充填剤中に試料を浸漬するなど各種手段が採用しうる。
【００４３】
本実施形態においては、セメント硬化体に前記炭素含有充填剤を付着させた後に、該炭素含有充填剤を付着させたセメント硬化体を低圧雰囲気に所定時間置き、その後常圧雰囲気に取りだすことで、雰囲気の圧力の差によって、炭素含有充填剤がセメント硬化体表面の空隙内に確実に充填することができる。
【００４４】
本実施形態において、前記低圧雰囲気は、圧力５×１０-2ｔｏｒｒ以下１×１０-11ｔｏｒｒ以上、好ましくは圧力５×１０-3ｔｏｒｒ以下１×１０-11ｔｏｒｒ以上の低圧雰囲気であることが好ましい。
前記低圧雰囲気下にセメント硬化体を置く所定時間は、５分から４８時間、好ましくは４０  分から６０分程度であることが好ましい。
前記低圧雰囲気中に前記所定時間セメント硬化体を置き、その後、セメント硬化体を常圧雰囲気に取り出すことで、セメント硬化体表面に付着された炭素含有充填剤を、セメント硬化体の表面に開口した微細な空隙に確実に充填させることができる。
前記低圧雰囲気に前記セメント硬化体を置くためには、例えば、真空デシケーター等を用いることができる。
【００４５】
（硬化工程）
本実施形態では、前記試料表面に開口している空隙に充填された前記炭素含有充填剤を硬化させる硬化工程を実施する。
硬化条件としては、前記炭素含有充填剤が前記常温硬化型樹脂である場合には、５℃〜３５℃、好ましくは２０℃〜３０℃の環境下に５分〜４８時間、好ましくは４０分〜６０分程度放置することで硬化させることができる。
【００４６】
尚、本実施形態においては、硬化は、後述の第二研磨工程において、炭素含有充填材を充填させたセメント硬化体の表面において、セメント硬化体と炭素含有充填材とが同程度の硬さになるように、炭素含有充填材が硬化すればよい。
【００４７】
（第二研磨工程）
本実施形態において、前記炭素含有充填剤を硬化させたセメント硬化体の表面を研磨する第二研磨工程を実施する。
前記炭素含有充填材は、前記セメント硬化体の空隙以外の表面にも付着するため、前記硬化工程でかかるセメント硬化体表面の炭素含有充填材も硬化され、前記セメント硬化体表面には凹凸が形成される。
かかる表面の凹凸を研磨することで、後に実施される測定工程における炭素濃度の測定の精度を高めうる。
【００４８】
第二研磨工程で試料を研磨する方法としては前記第一研磨工程と同様の各種研磨方法を採用しうる。
【００４９】
また、第二研磨工程でも前記第一研磨工程と同様に、例えば、ＪＩＳ  Ｂ０６０１（１９９４）に規定される算術平均粗さ（Ｒａ）が５μｍ未満となるようにセメント硬化体の表面を研磨することが好ましく、１μｍ以下となるようにセメント硬化体の表面を研磨する、いわゆる鏡面研磨することがより好ましい。
【００５０】
（測定工程）
本実施形態では、前記第二研磨工程で研磨したセメント硬化体の表面を、複数の小区画に区分し、電子線を前記表面に照射して、前記表面より発生する信号によって前記各小区画における炭素濃度を測定する測定工程を実施する。
【００５１】
前記セメント硬化体の表面を、複数の小区画に区分し、前記電子線を照射して、前記表面より発生する信号によって前記各小区画における炭素濃度を測定する方法としては、電子マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）を用いる方法が好ましい。
【００５２】
セメント硬化体中の主な成分には、炭素はほとんど含有されていないため、ＥＰＭＡで測定された炭素濃度は、ほとんどが炭素含有充填剤由来の炭素であると判断しうる。
尚、ＥＰＭＡによって測定される特定の元素濃度については単に％とした場合は、質量％を意味する。
また、ＥＰＭＡによる測定では、前記表面より発生する信号であるＸ線強度から前記炭素濃度（質量％）を算出することができる。
【００５３】
尚、セメント硬化体の試料表面をＥＰＭＡで測定する場合には、ＥＰＭＡ測定条件として、ピクセルサイズ１０μｍ×１０μｍ〜３００μｍ×３００μｍ、ピクセル数３３ｐｉｘ×３３ｐｉｘ〜１０２４ｐｉｘ×１０２４ｐｉｘ、加速電圧５〜３０ｋＶ、照射電流１×１０-9〜１×１０-5Ａ、ビーム径０〜３００μｍ、照射時間１〜１００００ｍｓｅｃ／ｐｉｘ程度であることが好ましい。
【００５４】
尚、本実施形態の測定工程では、炭素元素濃度を測定するのと同時に、炭素以外の元素濃度を測定してもよい。
例えば、セメント硬化体中のセメント水和物の成分を分析する目的でＣａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｓ、Ｎａ、Ｋ、Ｔｉ、ＢａおよびＭｎなどの元素濃度を測定してもよい。
Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｓ、Ｎａ、Ｋ、Ｔｉ、ＢａおよびＭｎは、セメント硬化物のセメント水和物中の主要元素であり、Ａｌ2Ｏ3、ＳＯ4、Ｋ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、ＴｉＯ2、ＳｉＯ2、ＣａＯ、Ｆｅ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＭｎＯ、ＢａＯなどの酸化物として仮定して酸化物濃度に換算することでセメントの種類などが分析しうる。
【００５５】
また、ＥＰＭＡの特性Ｘ線の検出器の窓材料は、通常ベリリウム（Ｂｅ）が用いられているため、Ｂｅより原子数が小さいＨはＥＰＭＡでは検出されない。
また、Ｃ、Ｏ、Ｎは、ＬＤＥ１やＬＤＥ２Ｈなどの分光結晶でしか分光検出できないことから、その他の分光結晶でその他元素を測定する場合、特性Ｘ線ピークが重ならず高精度の測定が可能である。
また、Ｃ、Ｏ、Ｎ、Ｈは比較的原子数が小さい元素のため、ＺＡＦの誤差を生みにくい。
さらに、そもそもＣ、Ｎはセメント硬化体中にはほとんど含まれていないため、測定工程で検出されるＣ、Ｎはすべて炭素含有充填剤由来のＣ、Ｎであると判断できる。
従って、前記炭素含有充填材中に含まれるＣ、Ｏ、Ｈ、Ｎが、セメント水和物の成分分析において分析の邪魔になることがなく、前記Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｓ、Ｎａ、Ｋ、Ｔｉ、ＢａおよびＭｎなどの元素濃度を精度よく測定することができる。
【００５６】
（判定工程）
次に、前記測定工程で得られた各小区画の炭素濃度から、小区画が空隙であるか、セメント硬化体が存在する部分であるかを判定する。
前記したとおりセメント硬化体中の主な成分には、炭素はほとんど含有されていないため、測定された炭素はほとんど炭素含有充填剤由来の炭素であると考えられる。従って、炭素濃度が所定濃度以上の小区画はセメント硬化体の存在しない小区画、すなわち空隙であると判定できる。
【００５７】
小区画が空隙であると判断する基準となる炭素濃度としては、例えば、Ｘ線強度として１００ｃｏｕｎｔｓ／４ｍｓ（ミリ秒）以上、好ましくは３３６ｃｏｕｎｔｓ／４ｍｓ以上の範囲、すなわち、炭素濃度として２０％以上好ましくは５０％以上である。
かかる炭素濃度の範囲の小区画は空隙であるとして判定し、この炭素濃度に満たない小区画は固体（セメント硬化体）であると判定することができる。
【００５８】
（算出工程）
前記判定工程で空隙であると判定された小区画の数をカウントし、全小区画に占める数の割合を空隙率として算出する算出工程を実施する。
すなわち、ＥＰＭＡで炭素元素濃度を測定した小区画数が６５５３５個で、且つ、前記判定工程で空隙であると判定された小区画数が８０３５個である場合には、空隙率は１２．３％であると算出できる。
【００５９】
（推定工程）
本実施形態においては、前記測定工程において測定したハロゲン元素、カルシウム、珪素、アルミニウム、鉄、マグネシウム、イオウ、ナトリウム、カリウム、チタン、鉛、クロム、水銀、バリウムおよびマンガンからなる群から選択される少なくとも１の元素濃度を基に、前記空隙であると判定された小区画以外の小区画における前記各元素濃度から、空隙以外の小区画、すなわちセメント硬化体の成分を推定する推定工程を実施してもよい。
【００６０】
例えば、前記測定工程で各小区画のハロゲン元素、Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｓ、Ｎａ、Ｋ、Ｔｉ、Ｐｂ、Ｃｒ、Ｈｇ、ＢａおよびＭｎを測定した場合、前記空隙であると判断された小区画以外の小区画、すなわちセメント硬化体であると判断された小区画の前記各元素濃度をそれぞれ合計することで、セメント硬化体中の各元素濃度の比率が測定できる。
Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｓ、Ｎａ、Ｋ、Ｔｉ、ＢａおよびＭｎは、セメント硬化物のセメント水和物中の主要元素であり、Ａｌ2Ｏ3、ＳＯ4、Ｋ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、ＴｉＯ2、ＳｉＯ2、ＣａＯ、Ｆｅ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＭｎＯ、ＢａＯなどの酸化物として仮定して酸化物濃度に換算することでセメントの成分を推測することができる。
通常、セメントは種類によって特徴的な組成があり、例えば、Ｆを含むセメントであればジェットセメント（商品名、住友大阪セメント社製）などとして判断できる。
また、Ｍｇを含むことで高炉セメントであると判断したり、Ｂａを含むことでバリウムセメントであると判断したりすることが可能である。
【００６１】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は前記説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【実施例】
【００６２】
次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００６３】
まず、表１に示す成分の普通セメント（ＪＩＳ  Ｒ  ５２０４に定めるもの）を４５０ｇおよび細骨材（ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１  セメント強さ試験用  標準砂、社団法人セメント協会・研究所製）１３５０ｇの混合物を用いて、以下の方法で試料としてのモルタル硬化体（１：３モルタル）を作製した。
【００６４】
【表１】
0005869872.tif 000002
【００６５】
まず、前記混合物に水２２５ｇを加え、混練機（ＨＯＢＡＲＴ  ＣＡＮＡＤＡ社製、Ｎ−５０）で４分間混練し、４×４×１６ｃｍの型枠にいれ、気中養生２０℃、２４時間、水中養生２０℃、６日間で硬化させてモルタル硬化体試料を得た。
【００６６】
前記試料を、４０×４０×１０ｍｍに切断し、一面を研磨してＪＩＳ  Ｂ０６０１（１９９４）に規定される算術平均粗さ（Ｒａ）が１μｍとなるように研磨装置を用いて研磨した。
研磨装置は、平面研磨装置（マルトー社製、機器名：「ＭＧ−４０３」のコア抜き刃を、ダイヤモンドカップ刃に取替えて使用。）及び回転式乾式鏡面研磨装置（ムサシノ電子社製、機器名：「ＭＡ−３００Ｄ」）を用いた。
次に、炭素含有充填材として、丸本ストルアス社製の冷間埋込樹脂（Ｎｏ．１０５、主成分ポリエステル系樹脂）４０ｇを前記研磨面に塗布し、真空デシケーター（アズバイオ社製  ４５ｍｍ×４５ｍｍ×３５ｍｍ）、ロータリー真空ポンプ（ＭＡＳＵＤＡ  ＳＥＩＳＡＫＵＳＨＯ．ＣＯ．ＬＴＤ製  ＲＰ−Ｓ３０Ｌ）を用いて真空脱気して、圧力５×１０-3ｔｏｒｒの低圧雰囲気下に６０分間置き、取り出した。
さらに、常圧雰囲気２０℃において２４時間放置して、前記樹脂を完全硬化させた。
その後、前記と同様の研磨装置を用いて、前記試料の樹脂を塗布した面を研磨して前記算術平均粗さ（Ｒａ）が１μｍとなるように前記研磨装置を用いて研磨した。
【００６７】
続いて、ＥＰＭＡ装置（日本電子社製  製品名「ＪＸＡ−８２００」）を用いて、前記試料の研磨した一面の炭素濃度を測定した。測定条件等は、以下の通りである。
【００６８】
（測定条件）
フィラメント：Ｗ
対物絞り：３
加速電圧：１５ｋＶ
照射電流：２×１０-7Ａ
ビーム径：５０μｍ
ピクセル数：５００ｐｉｘ×５００ｐｉｘ
ピクセルサイズ：４０μｍ×４０μｍ
照射時間：４ｍｓｅｃ／ｐｉｘ
（標準試料）
販売元：日本電子データム株式会社製
標準試料と測定元素
Ｂａｒｉｔｅ（Ｏ４）：Ｓ
Ｋ−Ｆｅｌｄｓｐａｒ（Ｍ５）：Ａｌ、Ｎａ、Ｋ
Ｗｏｌｌａｓｔｏｎｉｔｅ（Ｍ８）：Ｃａ、Ｓｉ
Ｅｎｓｔａｔｉｔｅ（Ｍ１２）：Ｍｇ、Ｆｅ、Ｍｎ
Ｐｏｔａｓｓｉｕｍ  Ｔｉｔａｎｉｕｍ  Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ（Ｍ１３）：Ｔｉ
【００６９】
また、測定する元素濃度は、ＣおよびＣａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｓ、Ｎａ、Ｋ、Ｔｉ、Ｍｎの１１種類であった。
【００７０】
尚、ＥＰＭＡで測定された炭素以外の各元素濃度を、該酸化物濃度へ換算する方法は、比例法を用いて換算する。
前記比例法において濃度換算に用いる換算係数は、測定前にＥＰＭＡ装置（日本電子社製  製品名「ＪＸＡ−８２００」）を用いて、標準試料の点分析を実施し算出する。
換算式：試料中の酸化物濃度（ｍａｓｓ％）＝試料中の元素の信号強度×標準試料中の酸化物濃度（ｍａｓｓ％）÷標準試料中の元素の信号強度
【００７１】
前記測定結果から、まず炭素濃度が２０質量％以上であるピクセル数を空隙のピクセルとしてカウントしたところ、８０３５であった。
一方、前記測定を行った全ピクセルは６５５３４であった。
従って、空隙ピクセル数÷全ピクセル×１００＝１２．３％が試料の空隙率であった。
【００７２】
さらに、前記空隙以外のピクセルのＣａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｓ、Ｎａ、Ｋ、Ｔｉ、Ｍｎ濃度を各々合計して、試料中のＣａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｓ、Ｎａ、Ｋ、Ｔｉ、Ｍｎ濃度を算出し、かかる濃度から試料のモルタル硬化体各成分の比率を推定した結果を表２に示す。
【００７３】
【表２】
0005869872.tif 000003
【００７４】
表１および表２から、本実施例で得られた推定のモルタル硬化体の成分比率は、実際のモルタル硬化体の組成と近似する組成であることがわかる。