(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数種の構成材料を含む試料の表面を複数の小区画に区分し、前記各小区画に放射線を照射して前記試料より発生する信号によって、変質する条件が既知である特定の構成材料に含まれる特定元素の各小区画における濃度を測定する第一測定工程と、
前記特定の構成材料が変質する条件で前記試料の表面を処理する変質処理工程と、
変質後の前記試料の前記各小区画に放射線を照射して、前記試料より発生する信号によって、前記特定元素の各小区画における濃度を測定する第二測定工程と、
前記各小区画における前記特定元素について、前記第一測定工程で測定した濃度と、前記第二測定工程で測定した濃度とを比較して、前記濃度の変化率が所定の率である小区画を前記特定の構成材料であると判定する判定工程と、
前記判定工程で特定の構成材料であると判定された小区画における前記第一測定工程で測定した濃度の最高濃度の値を特定の構成材料の存在率１００％として且つ特定の構成材料中の元素濃度と特定の構成材料の存在率とが相関を持つものとして、前記特定の構成材料の特定元素濃度と空隙率との関係を求める一方、前記特定の構成材料であると判定された小区画の特定元素濃度の平均値を算出し、
前記平均値と前記関係とから、前記特定の構成材料における空隙率を測定する空隙率算出工程とを実施する空隙率の測定方法であって、
前記試料がセメント水和物と骨材とを含むセメント硬化体であり、前記特定の構成材料が前記セメント水和物であって、
前記特定の構成材料が変質する条件は、前記特定の構成材料が変質する温度であり、前記変質処理工程が、前記特定の構成材料が変質する温度で前記試料の表面を加熱する加熱工程であることを特徴とする空隙率の測定方法。
【請求項２】
前記試料の表面を研磨する研磨工程を、前記第一測定工程の前に実施する請求項１に記載の空隙率の測定方法。
【請求項３】
前記特定元素がＣａである請求項１または２に記載の空隙率の測定方法。
【請求項４】
前記第一測定工程と、前記加熱工程と、前記第二測定工程とを電子線マイクロアナライザーを用いて実施する請求項１乃至３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、複数種の構成材料を含む試料中の特定の構成材料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】
従来よりコンクリートやモルタルなどのセメント硬化体、石材、石膏ボード等のような異なる構成材料を含む試料の劣化状態や強度などを把握するために、セメント水和物や骨材成分などの各構成材料部分についての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、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、短時間で且つ測定用の試料の調整に手間をかけずに試料中の特定の成分の空隙率が測定できる方法が求められており、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】
例えば、電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）は試料表面の特定元素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の細かい小区画に分画し、各小区画に電子線を照射して、かかる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。
かかる表面分析装置で測定できる試料中の特定元素の濃度を基にして構成材料の空隙率を測定することが検討されている。
【０００５】
しかしながら、前記のように複数の構成材料が混在している試料中の中から特定構成材料の空隙率を精度良く測定することは難しい。
例えば、試料としてセメント硬化体を測定する場合、構成成分としてセメント水和物部分と骨材部分とが混在しており、セメント水和物部分と骨材部分とでは元素の拡散状態や構成元素自体も大きく相違するため、ＥＰＭＡで単にセメント硬化体の断面表面の特定元素濃度を測定した結果をそのまま空隙率に利用した場合には精度良く空隙率を測定することができない。
【０００６】
かかる問題を解決する方法として、特許文献１に記載されているような方法がある。
特許文献１には、ＥＰＭＡを用いてセメント硬化体試料のＣａＯ濃度とＳｉＯ2濃度とを測定しＣａＯ濃度が一定以上の小区画（ピクセル）をセメント水和物であると判定し、ＳｉＯ2濃度が一定以上のピクセルを骨材であると判定した上で、骨材部分を除くセメント水和物部分のピクセルについてＣａＯ濃度を元に空隙率を測定することで、セメント水和物部分の空隙率を測定する方法である。
【０００７】
しかしながら、前記方法によれば、例えば、Ｓｉ、Ｃａなどの元素濃度が、セメントと近い骨材が含まれている試料を測定した場合には、セメント硬化物中のセメント水和物と骨材部分との識別が難しく、精度よくセメント水和物部分のみの空隙率を測定することが困難である。
【０００８】
また、ＥＰＭＡは表面から数μｍ程度の厚みに亘って特定元素の濃度を測定するため、例えば、試料の表面から測定可能な厚みの範囲にセメント水和物部分と骨材部分とが、深さ方向に重なって存在している場合には、セメント水和物部分と骨材部分の両方の元素濃度を測定してしまい、精度よくセメント水和物部分のみの空隙率を測定することが困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−２７５６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記問題点等に鑑み、複数種の構成材料を含む試料中の特定の構成材料の空隙率を精度よく測定するための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】
【００１１】
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、
複数種の構成材料を含む試料の表面を複数の小区画に区分し、前記各小区画に放射線を照射して前記試料より発生する信号によって、変質する条件が既知である特定の構成材料に含まれる特定元素の各小区画における濃度を測定する第一測定工程と、
前記特定の構成材料が変質する条件で前記試料の表面を処理する変質処理工程と、
変質後の前記試料の前記各小区画に放射線を照射して、前記試料より発生する信号によって、前記特定元素の各小区画における濃度を測定する第二測定工程と、
前記各小区画における前記特定元素について、前記第一測定工程で測定した濃度と、前記第二測定工程で測定した濃度とを比較して、前記濃度の変化率が所定の率である小区画を前記特定の構成材料であると判定する判定工程と、
前記判定工程で特定の構成材料であると判定された小区画における前記第一測定工程で測定した濃度の最高濃度の値を特定の構成材料の存在率１００％として且つ特定の構成材料中の元素濃度と特定の構成材料の存在率とが相関を持つものとして、前記特定の構成材料の特定元素濃度と空隙率との関係を求める一方、前記特定の構成材料であると判定された小区画の特定元素濃度の平均値を算出し、
前記平均値と前記関係とから、前記特定の構成材料における空隙率を測定する空隙率算出工程とを実施することを特徴としている。
【００１２】
本発明によれば、複数種の構成材料を含む試料の表面を複数の小区画に区分し、前記各小区画に放射線を照射して前記試料より発生する信号によって、変質する条件が既知である特定の構成材料に含まれる特定元素の各小区画における濃度を測定する第一測定工程と、前記特定の構成材料が変質する条件で前記試料の表面を処理する変質処理工程と、変質後の前記試料の前記各小区画に放射線を照射して、前記試料より発生する信号によって、前記特定元素の各小区画における濃度を測定する第二測定工程と、前記各小区画における前記特定元素について、前記第一測定工程で測定した濃度と、前記第二測定工程で測定した濃度とを比較して、前記濃度の変化率が所定の率である小区画を前記特定の構成材料であると判定する判定工程とを実施することにより、精度よく試料中の特定の構成材料部分の小区画を他の構成材料と区別して選択できる。特に、深さ方向に複数の構成材料が重なって存在している場合などでも、変化率によって特定の構成材料のみを精度よく判別できうる。
また、前記判定工程で特定の構成材料であると判定された小区画における前記第一測定工程で測定した濃度の最高濃度の値を特定の構成材料の存在率１００％として且つ特定の構成材料中の元素濃度と特定の構成材料の存在率とが相関を持つものとして、前記特定の構成材料の特定元素濃度と空隙率との関係を求める一方、前記特定の構成材料であると判定された小区画の特定元素濃度の平均値を算出し、前記平均値と前記関係とから、前記特定の構成材料における空隙率を測定する空隙率算出工程とを実施することによって、特定の構成材料部分の小区画についてのみ空隙率を測定することができ、精度よく特定部分の空隙率を測定することができる。
【００１３】
尚、本発明において、前記特定の構成材料が変質する条件とは、加熱、加圧、その他化学的処理等のように、前記特定の構成材料の表面の高さが変化するような条件をいう。
【００１４】
また、本発明でいう、放射線とは、すべての電磁波および粒子線を意味し、例えば、Ｘ線、γ線、光、α線、β線、電子線等が含まれる。
さらに、本発明でいう試料より発生する信号とは、前記放射線を照射した試料から発生する信号であって、特性Ｘ線、二次電子線、光電子線など試料の表面分析が可能な信号を意味する。
【００１５】
また、本発明でいう、特定元素の濃度の変化率が所定の率である、とは、特定の構成材料が変質されたことを示す特定元素濃度の変化率であることをいう。
かかる変化率は、例えば、予め、既知の試料を用いて特定の構成材料の特定元素について、前記特定の構成材料が変質する条件において、どの程度濃度の測定値が変化するかを測定しておくことで求められる。
【００１６】
本発明において、第一測定工程で測定する特定元素濃度を基に特定の構成材料の空隙率を求める方法は以下のような方法である。
前記判定工程において特定の構成材料であると判定された小区画の特定元素濃度の中から最高濃度を前記特定の構成材料の存在率が１００％（空隙率０％）であると仮定して、且つ特定の構成材料中の元素濃度と特定の構成材料の存在率とが相関するものとして、その特定の構成材料における特定元素濃度との関係を求める。
尚、本発明における空隙率とは、特定の構成材料の単位体積あたりの空隙の体積％をいう。特定の構成材料の存在率とは、特定の構成材料の単位体積あたりの特定の構成材料の存在する部分の体積％をいう。
【００１７】
従って、ある小区画において特定の構成材料が１００％存在している場合には空隙率は０％となり、特定の構成材料の存在率が０％の場合には空隙率は１００％となる。
すなわち、ある小区画において空隙率が高いと特定の構成材料の量が減るに従って特定元素濃度も低下する。よって、前記最高濃度を前記特定の構成材料における存在率１００％と仮定し、且つ特定の構成材料中の元素濃度と特定の構成材料の存在率とが相関を持つものと仮定することで、特定の構成材料における特定元素濃度と空隙率との間に一定の関係を求めることが可能である。
【００１８】
さらに、第一測定工程で測定された前記特定の構成材料である小区画中の特定元素濃度の平均値を算出する。かかる平均値を特定元素濃度と空隙率との関係にあてはめ特定の構成材料の空隙率を測定することができる。
【００１９】
尚、測定した小区画中に特定の構成材料の存在率１００％（空隙率が１００％）である小区画が存在しない場合には、空隙率の測定値は実際とは相違することになるが、小区画の単位面積当たりの数を増やすことで、実際の空隙率と極めて近い空隙率を得ることができる。
かかる観点から小区画の単位面積当たりの数は３００００ｐｉｘ〜１００００００ｐｉｘ程度にすることが好ましい。
【００２０】
本発明において、前記特定の構成材料が変質する条件は、前記特定の構成材料が変質する温度であって、前記変質処理工程が、前記特定の構成材料が変質する温度で前記試料の表面を加熱する加熱工程である。
【００２１】
前記特定の構成材料が変質する条件は前記特定の構成材料が変質する温度であり、前記変質処理工程が、前記特定の構成材料が変質する温度で前記試料の表面を加熱する加熱工程である場合には、特に、精度良く特定の構成材料を選択しうる。
尚、加熱による変質で特定の構成材料を精度良く選択しうるのは以下のような理由によるものである。
加熱による変質によって、前記特定の構成材料の表面高さは変化して凹みあるいは膨らみが生じた状態になるが、このような加熱による変質で生じる表面高さの変化は、構成材料によって異なるため、前記特定の構成材料が変質する温度で試料を加熱した場合には、他の構成材料の表面の高さは変化しないか、あるいは変化した場合でも特定の構成材料の表面高さの変化とは異なる変化量になる。
かかる状態で、再度、試料に放射線を照射すると、表面高さが変化している小区画では前記試料から発生する信号が変化するため、実際の元素濃度は変化していなくても、元素濃度として測定される値は、加熱前とは変化した値として測定される。
特定元素濃度の加熱前後の変化率が特定の変化率である小区画は、特定の構成材料が変質していることを示しているため、すなわち、かかる小区画は前記特定の構成材料であると判定できる。
よって、試料を加熱して変質させることで、異なる構成材料を区別しやすくなり、精度よく特定の構成材料であることを判定することが可能となる。
【００２２】
尚、本発明でいう、特定の構成材料が変質する温度、とは、特定の構成材料が熱によって損傷を受け、その表面の高さが変化して該損傷部分が凹み又は膨らみを生じるような温度を言う。
かかる損傷する温度は構成材料によって異なるため、目的とする特定の構成材料について、予めかかる温度を測定しておく等して、特定の構成材料が変質する温度が既知であることが必要である。
【００２３】
本発明において、前記試料の表面を研磨する研磨工程を、前記第一測定工程の前に実施することが好ましい。
【００２４】
前記第一測定工程に先立ち、前記試料の表面を研磨する研磨工程を実施することにより、より精度よく前記特定元素の濃度を測定することができる。
【００２５】
本発明においては、前記試料がセメント水和物と骨材とを含むセメント硬化体であり、前記特定の構成材料が前記セメント水和物である。
【００２６】
セメント水和物と骨材とを含むセメント硬化体において、前記セメント水和物の空隙率を測定する場合に特に本発明が適している。
すなわち、セメント硬化体中には、セメントが水和反応したセメント水和物が存在しており、かかるセメント水和物は加熱した場合には骨材に比べて熱による変質が大きく、表面の高さが骨材よりも低下しやすい。
従って、セメント水和物中に多く含まれる特定元素に着目して、かかる元素濃度の加熱前後の変化率で、各小区画がセメント水和物であるか、骨材であるかを判定することが容易に行いうるため、セメント水和物の空隙率も精度よく測定することができる。
【００２７】
前記のように前記試料がセメント水和物と骨材とを含むセメント硬化体であり、前記特定の構成材料が前記セメント水和物である場合において、前記特定元素がＣａであることが好ましい。
【００２８】
Ｃａはセメント中にＣａＯとして多く含まれている成分であるため、前記特定の構成材料としてセメント水和物を判定する場合には、Ｃａ濃度の変化率によって、セメント水和物であることが容易に判定しうる。
【００２９】
本発明において、前記第一測定工程と、前記加熱工程と、前記第二測定工程とを電子線マイクロアナライザーを用いて実施することが好ましい。
【００３０】
電子線マイクロアナライザーを用いることで、前記第一測定工程と、加熱工程と、第二測定工程とを、同一装置で実施することが可能となる。
また、電子線マイクロアナライザー使用して加熱工程を実施できることにより、試料表面の極めて表面に近い部分のみを加熱することができ、より精度よく特定の構成材料のみを判定することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、複数種の構成材料を含む試料中の特定の構成材料の空隙率を精度よく測定しうる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】セメント水和物中のＣａ濃度と空隙率との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明に係る空隙率の測定方法について説明する。
本実施形態の空隙率の測定方法は、複数種の構成材料を含む試料の表面を複数の小区画に区分し、前記各小区画に放射線を照射して前記試料より発生する信号によって、変質する条件が既知である特定の構成材料に含まれる特定元素の各小区画における濃度を測定する第一測定工程と、前記特定の構成材料が変質する条件で前記試料の表面を処理する変質処理工程と、変質後の前記試料の前記各小区画に放射線を照射して、前記試料より発生する信号によって、前記特定元素の各小区画における濃度を測定する第二測定工程と、前記各小区画における前記特定元素について、前記第一測定工程で測定した濃度と、前記第二測定工程で測定した濃度とを比較して、前記濃度の変化率が所定の率である小区画を前記特定の構成材料であると判定する判定工程と、前記判定工程で特定の構成材料であると判定された小区画における前記第一測定工程で測定した濃度の最高濃度の値を特定の構成材料の存在率１００％として且つ特定の構成材料中の元素濃度と特定の構成材料の存在率とが相関を持つものとして、前記特定の構成材料の特定元素濃度と空隙率との関係を求める一方、前記特定の構成材料であると判定された小区画の特定元素濃度の平均値を算出し、前記平均値と前記関係とから、前記特定の構成材料における空隙率を測定する空隙率算出工程とを実施するものである。
【００３４】
前記複数種の構成材料を含む試料としては、例えば、セメントが水和反応したセメント水和物と骨材とが混在しているセメント硬化物、粘板岩などの石材を薄い板状に加工したスレート、石膏ボード、疑灰岩、異物や欠点を含むＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）板やフイルム等が挙げられる。
中でも、前記セメント硬化物を試料として用いることが好ましい。
【００３５】
前記セメント硬化物としては、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もの等が挙げられる。
セメント硬化物を前記試料とする場合には、例えば、セメント水和物を特定の構成材料として、その他の構成材料である、骨材、ガラス繊維、シリカ材料、ガラス材料、アスベスト、高炉スラグ、フライアッシュなどと区別して、セメント水和物の空隙率を測定することが可能である。
【００３６】
本実施形態の空隙率の測定方法においては、以下に説明する各工程を順次実施する。
（研磨工程）
まず、前記試料の状態に応じて、必要があれば、前記試料の表面を研磨する前記研磨工程を実施する。
前記研磨工程では、放射線を照射する前に前記試料の表面を研磨する。かかる研磨を行うことにより、試料表面の凹凸をなくすことで、後で実施される第二測定工程において精度よく、特定元素濃度の変化を測定できる。
前記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。
【００３７】
前記研磨工程では、例えば、前記試料としてセメント硬化物を用いる場合には、ＪＩＳ  Ｂ０６０１（１９９４）に規定される算術平均粗さ（Ｒａ）が５μｍ未満となるように観察対象物の表面を研磨することが好ましく、１μｍ以下となるように観察対象物の表面を鏡面研磨することがより好ましい。
尚、前記研磨工程は、従来公知の方法により、一般的な装置を用いて実施することができる。また、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。
前記試料として、ＦＰＤ板やフイルム等のように比較的表面が平滑なものを用いる場合には研磨工程を実施しなくてもよく、研磨工程は試料の表面の状態に応じて実施することが好ましい。
尚、以下、セメント硬化物を試料として用い、特定の構成成分としてセメント水和物の空隙率を測定する場合について説明する。
【００３８】
（第一測定工程）
次に、研磨された前記セメント硬化物の表面を複数の小区画に区分し、各小区画に放射線を照射して発生する信号によって各小区画に含まれる特定元素の濃度を測定する前記第一測定工程を実施する。
前記のような放射線を照射して発生する信号によって元素濃度を測定する手段としては、電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、ＡＥＳ（オージェ電子分光装置）、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）等を用いることが挙げられる。
また、エックス線を照射するものではＸ線光電子分光装置（ＸＰＳ）、ＩＲ光を照射するものとしてはＦＴ−ＩＲ顕微鏡等を用いることが挙げられる。
中でも、電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）を用いることが好ましい。
【００３９】
ＥＰＭＡを用いる場合には、前記試料表面の元素濃度の測定の他に、電子線の照射条件を変更することで前記試料を加熱することもでき、前記第一測定工程と、後続の変質処理工程としての加熱工程と、第二測定工程とを同一装置で行うことができる。
以下、前記ＥＰＭＡを用いて第一測定工程および第二測定工程を実施する場合について説明する。
【００４０】
前記第一測定工程において、前記セメント硬化物に含まれる特定元素、例えば、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓ、Ｎａ、Ｋ、Ｔｉ、Ｍｎなどの元素濃度を測定することが好ましい。中でも、Ｃａはセメント中に多く含まれているため、Ｃａ濃度を特定元素濃度として測定することが好ましい。
以下、Ｃａを特定元素とする場合について説明する。
尚、ＥＰＭＡによって測定される特定元素濃度については単に％とした場合は、質量％を意味する。
【００４１】
セメント硬化物表面を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０．５μｍ×０．５μｍ〜１０００μｍ×１０００μｍ、ピクセル数５ｐｉｘ×５ｐｉｘ〜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。
【００４２】
尚、前記第一測定工程においては、研磨後の試料に、ＥＰＭＡで測定を行うために必要な処理、例えば金などの金属蒸着など、を必要に応じて行なってもよい。
【００４３】
（変質処理工程）
次に、前記第一測定工程で測定を行った前記試料の表面を、前記特定の構成材料が変質する条件で処理を行う変質処理工程を実施する。
前記特定の構成材料が変質する条件とは、記特定の構成材料が変質して表面高さが変化する温度、湿度、圧力等をいい、特定の構成材料の材質によって異なる条件であって、且つ、事前に測定するなどして、変異変質処理工程を実施するまでに既知である条件であればよい。
前記条件で行う変質処理とは、例えば、前記特定の構成材料を加熱する加熱処理、酸エッチング剤などを接触させて化学的に表面を侵食させるような化学的処理、マイクロ波や赤外線等の放射線を照射してする放射線照射処理、逆スパッタリングやＥＣＲプラズマＣＶＤ等によるプラズマエッチング処理、サンドブラスト、ウォーターブラスト、エアーブラス、バフ研磨などの物理的研磨処理等が挙げられる。
【００４４】
中でも、前記特定の構成材料が変質する条件は前記特定の構成材料が変質する温度であることが好ましい。この場合、前記変質処理工程は、前記特定の構成材料が変質する温度で前記試料の表面を加熱する加熱工程である。
以下、前記変質処理工程として、加熱工程を実施する場合について説明する。
【００４５】
（加熱工程）
前記加熱工程では、前記試料の表面を、前記特定の構成材料が変質して表面高さが変化する温度で加熱する。
前記特定の構成材料が変質して表面高さが変化する温度、とは、識別の目的とする特定の構成材料が損傷を受けて体積が減少したり変形したりすることにより、当該部分の表面が凹む又は膨らむような温度をいう。
本実施形態における特定の構成材料であるセメント水和物のように、水和物により構成された構成材料であれば結晶水が脱水すること、前記特定の構成材料が重合体により構成された構成材料であれば材料の重合度が変わり分子構造が変化して変形することや密度が変化すること等によってかかる特定の構成材料の表面高さの変化が生じうる。
【００４６】
熱によって変質を受けて表面高さが変化する程度は、構成材料の種類によって相違するため、識別の目的である特定の構成材料が変質するような温度で加熱した場合であっても、他の構成材料の表面高さの変化する程度は前記特定の構成材料の表面高さの変化する程度とは異なる。
【００４７】
本実施形態のようにセメント水和物を特定の構成材料として他の成分と識別する場合には１００℃〜８００℃の温度範囲で加熱することが好ましい。
また、加熱時間は１〜１００００ｍｓｅｃ／ｐｉｘ、好ましくは４０ｍｓｅｃ／ｐｉｘ〜１００ｍｓｅｃ／ｐｉｘの時間範囲で加熱することが好ましい。
かかる加熱温度、加熱時間は、前もって同一試料の一部よりサンプリングし、ＴＧ−ＤＴＡ（示差熱熱重量同時測定装置）等で熱履歴測定を行い設定することで、より最適な加熱条件で試料を加熱することが可能となる。
【００４８】
前記のような温度範囲および時間範囲で加熱することによって、前記セメント水和物が十分に変質し、すなわち、セメント水和物から結晶水が十分に脱水して表面高さが低下する。
一方、セメント硬化物中の骨材、ガラス繊維、シリカ材料、ガラス材料、アスベスト、高炉スラグ、フライアッシュ等のセメント水和物以外の構成材料は、前記温度ではほとんど表面高さは変化しない。
尚、前記特定の構成材料をより確実に、表面の高さが変化するように変質させるという点で、適切な加熱温度の範囲を設定することが好ましい。必要以上の高温で加熱すると複数の構成材料が大きく変質してしまい、変質度合いの差が判定しにくくなり、また、加熱温度が低すぎると、特定の構成材料の変質が不十分になるためである。
【００４９】
前記加熱工程で、加熱する方法は特に限定されるものでなく、加熱方法としては、例えば、前記試料を所定の温度に保った加熱槽内に静置する加熱方法、所定の温度に加熱できるように前記試料に熱風を所定時間あてる加熱方法、前記試料に赤外光線、可視光線、紫外光線などの光線又は電子線、放射線等、を照射する加熱方法や化学処理（エッチング）などを採用することができる。
本実施形態では前記第一測定工程および前記第二測定工程において、ＥＰＭＡを用いて測定を行うため、加熱工程でもＥＰＭＡを用いて試料に電子線を照射する加熱方法を採用することが好ましい。
さらに、ＥＰＭＡを用いて加熱する場合には、試料表面を極めて薄い深さを加熱することが可能となるため、精度よく、特定の構成材料を判定することができる。
【００５０】
前記加熱工程において照射する電子線は、通常、束となった電子ビームの態様で照射される。電子線の照射条件は、特に限定されるものではなく、例えば、その照射条件としては、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。
また、前記ＥＰＭＡを用いて前記電子線を照射する場合には、ピクセル数１００ｐｉｘ×１００ｐｉｘ〜８００ｐｉｘ×８００ｐｉｘ、照射時間１〜１００ｍｓｅｃ／ｐｉｘ程度の条件で電子線を照射することが好ましい。
【００５１】
（第二測定工程）
次に、前記加熱工程を実施した試料を、再度、前記各小区画に放射線を照射して、前記試料から発生する信号によって各小区画に含まれる前記特定元素の濃度を測定する前記第二測定工程を実施する。
この時、測定条件は前記第一測定工程の測定条件と同一条件で測定する。
前記加熱工程によって、前記試料に含まれる特定の構成材料は変質を受け、表面の高さが変化しているため、前記第一測定工程と同一条件で放射線を照射した場合、前記試料より発生する信号が変化している。
従って、実際は、元素濃度に変化がなくても、電子線を照射される特定の構成材料部分から発生する特性Ｘ線は変化し、かかる信号量を基に測定される元素濃度の数値は、前記第一測定工程で測定された現実の元素濃度とは相違する値が、元素濃度として検出される。
【００５２】
（判定工程）
前記第二測定工程の後、前記第一測定工程と前記第二測定工程とで測定された特定元素濃度であるＣａ濃度の値から、前記試料であるセメント硬化物中のセメント水和物を判定する判定工程を実施する。
すなわち、まず、各小区画におけるＣａ濃度に着目し、前記第一測定工程と前記第二測定工程とで測定されたＣａ濃度の変化率が所定の率である小区画を特定の構成材料であると判定する。
【００５３】
セメント硬化物中のセメント水和物を判定する場合、Ｃａの元素濃度が、前記第一測定工程と前記第二測定工程との元素濃度で３０％〜３５％の範囲以上変化している小区画はセメント水和物であると判定することができる。
セメント水和物はさらに複数の鉱物成分から成り、各鉱物成分によって前記加熱による濃度の変化率は異なるため、セメント水和物全体の前記変化率としては、セメント水和物中の前記鉱物成分の各変化率の最小値から最大値の範囲を所定の変化率として判定する必要があり、すなわち、３０％〜３５％の範囲以上減少している小区画はすべてセメント水和物であると判定することが適切である。
【００５４】
Ｃａはセメント水和物部分以外の骨材などにもＣａＯとして含有されている元素であるが、前記のように、特定の構成部材であるセメント水和物が変質する温度で加熱しても、骨材は変質しないため表面高さの低下はセメント水和物よりも小さい。
従って、骨材成分の小区画においては、前記第一測定工程と前記第二測定工程とで得られた元素濃度に差はほとんどなく、前記のようにＣａ濃度が３０％〜３５％以上減少して変化している小区画をセメント水和物と判定することで、骨材成分とは十分に区別して判定することができる。
【００５５】
尚、前記加熱工程で熱により変質を受けて表面高さが低下した後に、当該小区画の元素濃度を測定した場合、実際の元素濃度より少ない値になるため、前記変化率はセメント水和物の場合には通常は低減率として示される。
また、所定の変化率としてどの程度の変化率を基準とするかは、前記特定の構成材料に含まれる特定元素の種類によって相違するため、予め、前記特定元素濃度の種類と変化率との相関関係を測定しておき、前記所定の変化率を定めておくことが必要である。
【００５６】
（空隙率算出工程）
次に、前記判定工程で、特定の構成材料としてのセメント水和物であると判定された構成材料の空隙率の算出を行う。
まず、判定工程においてセメント水和物であると判定された小区画をすべて選択する。そして、各小区画における前記第一測定工程で測定されたＣａ濃度を平均して、セメント水和物であると判定された小区画に含まれている元素濃度の平均値を算出する。
【００５７】
次に、前記判定工程において、セメント水和物であると判定された小区画のうち、最も高いＣａ濃度の値を選びだし、かかる濃度の場合に空隙率は０％（セメント水和物の存在率が１００％）である基準とする。
一方、空隙率１００％であれば当然Ｃａ濃度は０％になるため、よって、前記空隙率０％（セメント水和物の存在率が１００％）であるとしたＣａ濃度から、Ｃａ濃度と空隙率との間に図１に示すグラフのような相関関係が求められる。つまり、空隙率をＣａ濃度との相関は負の相関関係にある。
【００５８】
さらに、前記のようにして算出したＣａ濃度の平均値を、図１のグラフに当てはめることで、該当する空隙率が求められ、かかる空隙率を試料中のセメント水和物全体の空隙率であると測定することができる。
【００５９】
具体的には、例えば、判定工程でセメント水和物であると判定された小区画の最も高いＣａ濃度が６８．８％だったとすると、図１のグラフの６８．８％の場合に、空隙率が０％であると仮定する。この数値から、Ｃａ濃度と空隙率との関係を求め、グラフにする。
一方、判定工程でセメント水和物であると判定された全小区画のＣａを平均すると、５５．０９％であった場合に、図１のグラフに示された関係から、セメント水和物における空隙率は２０．０２％であると測定することができる。
【図１】
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