(57)【要約】【課題】  セメント硬化体について、断面組織の成分を判定すると共に、目的元素の濃度プロファイルおよび拡散係数を分光学的に測定する方法を提供する。【解決手段】  セメント系硬化体の断面を多数のピクセルに区画し、各ピクセルごとに少なくともＳｉＯ2濃度、ＣａＯ濃度、ＳＯ3濃度の何れかの濃度を測定し、この測定した濃度の分布頻度に基づいて各濃度の基準濃度範囲を決定し、この基準濃度範囲に従ってピクセル部分の組織を判定する。また、各ピクセルごとに目的元素の濃度を測定し、ペースト部分と判定された部分の目的元素濃度に基づいて濃度プロファイルを求め、この濃度プロファイルに基づいて拡散方程式から目的元素の拡散係数を求める。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント系硬化体の断面を多数のピクセルに区画して各ピクセルごとにＳｉＯ2濃度を測定し、測定したＳｉＯ2濃度に基づいて、そのピクセル部分の組織を判定することを特徴とするセメント系硬化体の断面組織の判定方法。
【請求項２】
請求項１の判定方法において、各ピクセルについて測定したＳｉＯ2濃度の頻度分布に基づいてＳｉＯ2の基準濃度範囲を定め、測定したＳｉＯ2濃度が上記基準濃度範囲内であるピクセルをペースト部分とし、それ以外のピクセルを非ペースト部分と判定する断面組織の判定方法。
【請求項３】
請求項１または２の判定方法において、ＳｉＯ2濃度に代えて、またはＳｉＯ2濃度と共にＣａＯ濃度および/またはＳＯ3濃度を測定し、測定した各々の濃度頻度分布に基づいてその濃度の基準濃度範囲を定め、この基準濃度範囲に基づいて、或いはこれらの基準濃度範囲の組合せに基づいて、各ピクセル部分の組織を判定する方法。
【請求項４】
請求項３の判定方法において、各ピクセルについてＳｉＯ2濃度と共にＣａＯ濃度を測定し、測定したＳｉＯ2濃度の頻度分布に基づいてＳｉＯ2の基準濃度範囲を定め、または測定したＣａＯ濃度の頻度分布に基づいてＣａＯの基準濃度範囲を定め、何れか一方の基準濃度範囲に従って各ピクセルについてペースト部分か否かを判定し、この最初の判定によってペースト部分とされたピクセルについて、さらに他方の濃度の頻度分布に基づいて基準濃度範囲を定めて組織判定を行い、この後の判定によって非ペースト部分とされるピクセルを除外して最終的にペースト部分を判定する方法。
【請求項５】
請求項３の判定方法において、各ピクセルについてＳｉＯ2濃度と共にＣａＯ濃度を測定し、測定したＳｉＯ2濃度の頻度分布に基づいてＳｉＯ2の基準濃度範囲を定め、また測定したＣａＯ濃度の頻度分布に基づいてＣａＯの基準濃度範囲を定め、全ピクセルについてＳｉＯ2基準濃度範囲に従った判定とＣａＯ基準濃度範囲に従った判定を各々行い、両方の判定によって何れもペースト部分と判定されるピクセルをペースト部分とし、それ以外のピクセルを非ペースト部分と判定する方法。
【請求項６】
請求項４または５の判定方法において、(イ)ＳｉＯ2濃度およびＣａＯ濃度の組合せに代えて、(ロ)ＳｉＯ2濃度およびＳＯ3濃度の組合せ、(ハ)ＣａＯ濃度およびＳＯ3濃度の組合せ、または(ニ)ＳｉＯ2濃度およびＣａＯ濃度およびＳＯ3濃度の組合せ、に基づいて各ピクセルについてペースト部分か非ペースト部分かを判定する方法。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかの方法によって各ピクセル部分の組織を判定し、また各ピクセルごとに目的元素の濃度を測定し、ペースト部分と判定された部分の目的元素濃度に基づいて、目的元素の濃度プロファイルを求めることを特徴とするセメント系硬化体における濃度プロファイルの測定方法。
【請求項８】
請求項７の濃度プロファイルに基づいて拡散方程式から目的元素の拡散係数を求めることを特徴とするセメント系硬化体における拡散係数の測定方法。
【請求項９】
目的元素が塩素、イオウ、炭素、またはアルカリ金属であり、これらの拡散係数を求める請求項８の測定方法。
【請求項１０】
コンクリート構造物について、試料コアを採取し、その断面セクションを研磨した断面を用いる請求項１〜６の何れかの断面組織の判定方法、または請求項７〜９の何れかの測定方法。
【請求項１１】
電子線マイクロアナライザーを用い、セメント系硬化体断面をピクセルごとに元素濃度を測定する請求項１〜１０の何れかに記載する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、骨材を含有するセメント系硬化体、例えばコンクリート等について、その断面組織を判定すると共に、目的元素の濃度プロファイルおよび拡散係数を分光学的に測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート等に含まれる塩素は鉄筋を腐食し、構造物の耐用年数に大きな影響を与えるので、コンクリート中の塩素含有状態を把握することが必要になる。コンクリート等に含まれる塩素の拡散状態を測定する方法としては、コンクリート試料を薄く切断し、多数の切断片を化学分析して含有塩素量を測定する方法があるが、分析に多大な手間と時間を必要とし、しかも分析精度も低いと云う問題がある。また、スライス法に代えて塩素の浸透方向に供試体を研削して分析試料をサンプリングする研削法も知られているが、セメントペースト部分と骨材の比率が一定のサンプルを得るのが容易ではない。
【０００３】
このような化学的分析方法に代えて最近は電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）を用いた方法が試みられている。この方法は供試体の深さ方向の断面についてＥＰＭＡ分析による元素マッピングを行う方法である。具体的には、例えば、急結剤を混合したモルタルの断面について、ＥＰＭＡを用いてＣａとＡｌの濃度を測定し、Ａｌ/Ｃａ濃度比の分布曲線に基づいて急結剤の添加率を定量する方法が提唱されている（非特許文献１）。このようなＥＰＭＡを利用した分析方法は、迅速に目的元素の濃度プロファイルや拡散係数を測定できる利点を有するが、コンクリート等は骨材を多数含有しており、骨材とペースト部分では元素の拡散状態が大幅に異なるので測定値を単純に処理しても正確な濃度プロファイルや拡散状態を把握することは難しい。
【非特許文献１】コンクリート工学年次論文報告集 Vol.21、No.2、PP.1381-1386、1999
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、このような従来の分析方法を改良したものであり、コンクリート等のように骨材を含有するセメント系硬化体について、ペースト部分と骨材部分とに対応しておのおの測定値を整理することによって精度の高い分析結果を得ることができる測定方法を提供するものである。なお、特に示さない限り、本発明においてコンクリートとはモルタルを含む意味である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば以下の構成からなるセメント系硬化体の組織判定方法に関する。
（１）セメント系硬化体の断面を多数のピクセルに区画して各ピクセルごとにＳｉＯ2濃度を測定し、測定したＳｉＯ2濃度に基づいて、そのピクセル部分の組織を判定することを特徴とするセメント系硬化体の断面組織の判定方法。
（２）上記(1)の判定方法において、各ピクセルについて測定したＳｉＯ2濃度の頻度分布に基づいてＳｉＯ2の基準濃度範囲を定め、測定したＳｉＯ2濃度が上記基準濃度範囲内であるピクセルをペースト部分とし、それ以外のピクセルを非ペースト部分と判定する断面組織の判定方法。
（３）上記(1)または(2)の判定方法において、ＳｉＯ2濃度に代えて、またはＳｉＯ2濃度と共にＣａＯ濃度および/またはＳＯ3濃度を測定し、測定した各々の濃度頻度分布に基づいてその濃度の基準濃度範囲を定め、この基準濃度範囲に基づいて、或いはこれらの基準濃度範囲の組合せに基づいて、各ピクセル部分の組織を判定する方法。
（４）上記(3)の判定方法において、各ピクセルについてＳｉＯ2濃度と共にＣａＯ濃度を測定し、測定したＳｉＯ2濃度の頻度分布に基づいてＳｉＯ2の基準濃度範囲を定め、または測定したＣａＯ濃度の頻度分布に基づいてＣａＯの基準濃度範囲を定め、何れか一方の基準濃度範囲に従って各ピクセルについてペースト部分か否かを判定し、この最初の判定によってペースト部分とされたピクセルについて、さらに他方の濃度の頻度分布に基づいて基準濃度範囲を定めて組織判定を行い、この後の判定によって非ペースト部分とされるピクセルを除外して最終的にペースト部分を判定する方法。
（５）上記(3)の判定方法において、各ピクセルについてＳｉＯ2濃度と共にＣａＯ濃度を測定し、測定したＳｉＯ2濃度の頻度分布に基づいてＳｉＯ2の基準濃度範囲を定め、また測定したＣａＯ濃度の頻度分布に基づいてＣａＯの基準濃度範囲を定め、全ピクセルについてＳｉＯ2基準濃度範囲に従った判定とＣａＯ基準濃度範囲に従った判定を各々行い、両方の判定によって何れもペースト部分と判定されるピクセルをペースト部分とし、それ以外のピクセルを非ペースト部分と判定する方法。
（６）上記(4)または(5)の判定方法において、(イ)ＳｉＯ2濃度およびＣａＯ濃度の組合せに代えて、(ロ)ＳｉＯ2濃度およびＳＯ3濃度の組合せ、(ハ)ＣａＯ濃度およびＳＯ3濃度の組合せ、または(ニ)ＳｉＯ2濃度およびＣａＯ濃度およびＳＯ3濃度の組合せ、に基づいて各ピクセルについてペースト部分か非ペースト部分かを判定する方法。
【０００６】
さらに、本発明は以下の構成からなる、セメント系硬化体における濃度プロファイルおよび拡散係数の測定方法に関する。
（７）上記(1)〜(6)の何れかの方法によって各ピクセル部分の組織を判定し、また各ピクセルごとに目的元素の濃度を測定し、ペースト部分と判定された部分の目的元素濃度に基づいて、目的元素の濃度プロファイルを求めることを特徴とするセメント系硬化体における濃度プロファイルの測定方法。
（８）上記(7)の濃度プロファイルに基づいて拡散方程式から目的元素の拡散係数を求めることを特徴とするセメント系硬化体における拡散係数の測定方法。
（９）目的元素が塩素、イオウ、炭素、またはアルカリ金属であり、これらの拡散係数を求める上記(8)の測定方法。
【０００７】
さらに、本発明は以下の判定方法および測定方法に関する。
（１０）コンクリート構造物について、試料コアを採取し、その断面セクションを研磨した断面を用いる上記(1)〜(6)の何れかの断面組織の判定方法、または上記(7)〜(9)の何れかの測定方法。
（１１）電子線マイクロアナライザーを用い、セメント系硬化体断面をピクセルごとに元素濃度を測定する上記(1)〜(10)の何れかに記載する方法。
【０００８】
〔発明の具体的な説明〕
以下、本発明を具体的に説明する。なお、特に示さない限り％は質量％である。
本発明のセメント系硬化体の組織判定方法は、セメント系硬化体の断面を多数のピクセルに区画して各ピクセルごとにＳｉＯ2濃度を測定し、測定したＳｉＯ2濃度に基づいて、そのピクセル部分の組織を判定することを特徴とする方法である。具体的には、各ピクセルについて測定したＳｉＯ2濃度の頻度分布に基づいてＳｉＯ2の基準濃度範囲を定め、測定したＳｉＯ2濃度が上記基準濃度範囲内であるピクセルをペースト部分とし、それ以外のピクセルを非ペースト部分と判定する方法である。
【０００９】
本発明の上記判定方法は、ＳｉＯ2濃度に代えて、またはＳｉＯ2濃度と共にＣａＯ濃度および/またはＳＯ3濃度を測定し、測定した各々の濃度頻度分布に基づいて各濃度の基準濃度範囲を定め、この基準濃度範囲に基づいて、またはこれらの基準濃度範囲の組合せに基づいて、各ピクセル部分の組織を判定する方法を含む。具体的には、例えば、(イ)ＳｉＯ2濃度とＣａＯ濃度の組合せ、(ロ)ＳｉＯ2濃度とＳＯ3濃度の組合せ、(ハ)ＣａＯ濃度とＳＯ3濃度の組合せ、(ニ)ＳｉＯ2濃度とＣａＯ濃度とＳＯ3濃度の組合せ、に基づいて各ピクセルについてペースト部分か非ペースト部分かを判定する方法を含む。
【００１０】
また、本発明は上記組織判定方法に基づいた目的元素の濃度プロファイルの測定方法、およびその拡散係数の測定方法を含む。
【００１１】
ＳｉＯ2濃度やＣａＯ濃度を指標にしてコンクリート等の組織を判定する場合、コンクリート等の一般的な組織を基準にして、試料断面の組織を判定する方法がある。具体的には、セメントペースト部分と骨材部分とはＣａＯ濃度とＳｉＯ2濃度が異なり、例えば、ポルトランドセメントを用いたセメントペーストのＣａＯ濃度は概ね４０〜５０％程度であり、ＳｉＯ2濃度は１２〜１８％程度である。一方、骨材は砂利や岩屑などであるので、例えば一般的な骨材のＳｉＯ2濃度は概ね５０％以上であり、ＣａＯ濃度は１０％以下である。
【００１２】
そこで、この一般的なＳｉＯ2濃度とＣａＯ濃度を基準にし、例えば、測定したＳｉＯ2濃度が１２％〜１８％のピクセルをペースト部分とし、また、ＣａＯ濃度を基準にする場合には、ＣａＯ濃度が４０〜５０％のピクセルをペースト部分と判定する方法が考えられる。ところが、コンクリート等の組織はセメントや骨材の種類や配合量によって異なり、一般的なＳｉＯ2濃度やＣａＯ濃度を画一的基準にして組織判定を行うと誤差が大きくなる場合がある。
【００１３】
本発明の判定方法は、先の画一的な濃度基準に代えて、個々の断面試料ごとにＳｉＯ2やＣａＯ等の基準濃度範囲を決定し、この基準濃度範囲に基づいて断面組織を判定する。この基準濃度範囲は個々の断面試料について各ピクセルごとに測定したＳｉＯ2やＣａＯ等の濃度の頻度分布に基づいて定める。このように、本発明の判定方法は個々の断面試料ごとにＳｉＯ2やＣａＯ等の基準濃度範囲を決定し、この基準濃度範囲に基づいて断面組織を判定するので判定精度が格段に優れる。
【００１４】
本発明の組織判定方法について、以下、ＳｉＯ2濃度を例にして説明すると、セメント系硬化体について、試料の断面を多数のピクセルに区画してピクセルごとにＳｉＯ2濃度を測定する。この測定手段としてＥＰＭＡを用いることができる。なお、測定手段はＥＰＭＡに限らず他の手段を用いても良い。具体的には、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ／ＥＤＳ）、Ｘ線分析顕微鏡、オージェ電子分光法（ＡＥＳ）、Ｘ線光電子分光分析法（ＸＰＳ，ＥＳＣＡ）、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ，ＩＭＡ）等が利用できる。図１に、モルタルの断面についてＥＰＭＡによるＳｉＯ2濃度の測定結果を示す面分析写真を示す。これは、モルタル断面をＸ軸方向（図上横方向）とＹ軸方向（図上縦方向）の升目に区画し、各々のピクセルについて、図示する濃度区分ごとにＳｉＯ2濃度を表示したものである。なお、試料断面の大きさは、例えば各辺が約５cmであって、断面内の各ピクセルの大きさはＸ軸０.１mm、Ｙ軸０.１mmである。
【００１５】
図１のＳｉＯ2濃度測定図に基づいたＳｉＯ2濃度の頻度分布を図２に示す。図中、横軸はＳｉＯ2濃度を２％ごとに区切った（０％を越えて２％以下、２％を越えて４％以下、…９８％を越えて１００以下）濃度区分を示し、縦軸は濃度頻度を示す。各ピクセルについて測定したＳｉＯ2濃度は横軸の濃度区分に従って、その測定頻度が縦軸に示されている。すなわち、縦軸の濃度頻度には各濃度区分に属するピクセルの個数が示されている。
【００１６】
図２に示すＳｉＯ2濃度頻度分布グラフにおいて、最大頻度ピークを中心にし、その両側の変曲点Ａ、Ｂを境界とする範囲をＳｉＯ2濃度の基準濃度範囲とする。具体的には、図２に示すグラフでは、濃度頻度の最大ピークはＳｉＯ2濃度１４％〜１６％の部分、変曲点Ａは２％〜４％の部分、変曲点Ｂは２６％〜２８％の部分である。従って、この最大頻度ピークを含む変曲点Ａ、Ｂによって区画される濃度範囲はＳｉＯ2濃度２％を越えて〜２８％未満の範囲である。この濃度範囲をＳｉＯ2の基準濃度範囲とする。
【００１７】
以上のようにして定めたＳｉＯ2基準濃度範囲に従って、各ピクセルごとのＳｉＯ2測定濃度をチェックし、測定したＳｉＯ2濃度が上記基準濃度範囲内であるピクセルをペースト部分とし、それ以外のピクセルを非ペースト部分と判定する。
【００１８】
例えば、図１において各ピクセルについて測定したＳｉＯ2濃度が表１のとおりであり（表１は断面の一部：Ｘ＝１〜９、Ｙ＝１〜９についての測定値）、ＳｉＯ2濃度頻度分布から求めた基準濃度範囲が上述のように２％以上〜２８％未満であるとき、この基準濃度範囲内のピクセルがペースト部分（表中の太枠部分）であり、それ以外の部分は非ペースト部分（骨材部分、または空隙部分）である。
【００１９】
【表１】
2005274551.tif 000002
【００２０】
ＣａＯ濃度およびＳＯ3濃度についてもＳｉＯ2濃度と同様に試料断面のピクセルごとに濃度を測定し、測定した濃度の頻度分布に基づいて基準濃度範囲を決定し、この基準濃度範囲に基づいて断面組織を判定することができる。
【００２１】
図１に示すものと同一のモルタル断面について、ＳｉＯ2濃度と同様の各ピクセルについて測定したＣａＯ濃度の面分析写真を図３に示す。また、上記ＳｉＯ2の基準濃度範囲に従ってペースト部分と判断されたピクセルについて、ＣａＯ濃度測定図に基づいたＣａＯ濃度の頻度分布を図４に示す。図４に示すＣａＯ濃度頻度分布グラフにおいて、最大頻度ピークを中心にし、その両側の変曲点Ａ、Ｂを境界とする範囲をＣａＯ濃度の基準濃度範囲とする。具体的には、図４に示すグラフでは、濃度頻度の最大ピークはＣａＯ濃度３６％〜３８％の部分、変曲点Ａは１８％〜２０％の部分、変曲点Ｂは６４％〜６６％の部分である。従って、この最大頻度ピークを含む変曲点ＡおよびＢによって区画される濃度範囲は１８％を越えて〜６６％未満の範囲である。この濃度範囲をＣａＯの基準濃度範囲とする。
【００２２】
図１に示すものと同一のモルタル断面について、ＳｉＯ2濃度およびＣａＯ濃度の場合と同様の各ピクセルについて測定したＳＯ3濃度の面分析写真を図６に示す。また、図６のＳＯ3濃度測定図に基づいたＳＯ3濃度の頻度分布を図７に示す。図７の横軸はＳＯ3濃度を０.２５％ごとに示している。一般的なセメントペーストにおいては、ペースト部分のＳＯ3濃度は概ね１.０〜２.５％程度である。図６に示すＳＯ3濃度頻度分布グラフにおいて、上記濃度範囲内での最大頻度ピークを中心にし、その両側の変曲点Ａ、Ｂを境界とする範囲をＳＯ3濃度の基準濃度範囲とする。具体的には、図７に示すグラフでは、濃度頻度の最大ピークはＳＯ3濃度１.７５〜２.０％の部分、変曲点Ａは０.５〜０.７５％の部分、変曲点Ｂは６.２５％〜６.５％の部分である。従って、この最大頻度ピークを含む変曲点ＡおよびＢによって区画される濃度範囲は０.５％を越えて〜６.５％未満の範囲である。この濃度範囲をＳＯ3の基準濃度範囲とする。
【００２３】
以上のようにして定めたＳｉＯ2濃度、ＣａＯ濃度、ＳＯ3濃度の各基準濃度範囲を組合せて判断することによって組織判定の精度を高めることができる。具体的には、例えば以下の方法を適用することができる。
(イ)ＳｉＯ2濃度の基準濃度範囲に従って各ピクセルについてペースト部分か否かを判定し、この最初の判定によってペースト部分とされたピクセルについて、さらにＣａＯ濃度の頻度分布に基づいてその基準濃度範囲を定めて組織判定を行い、この後の判定によって非ペースト部分とされるピクセルを除外して最終的にペースト部分を判定する（請求項３の方法）。
(ロ)全ピクセルについてＳｉＯ2基準濃度範囲に従った判定とＳＯ3基準濃度範囲に従った判定を各々行い、両方の判定結果を重ね合わせて判断し、何れの基準濃度範囲によってもペースト部分と判定されるピクセルをペースト部分とし、それ以外のピクセルを非ペースト部分と判定する（請求項４の方法）。
【００２４】
例えば、試料断面の各ピクセルについて測定したＣａＯ濃度が表２に示す値であるとき（表２は断面の一部：X=1〜9、Y=1〜9についての測定値）、上述のようにＣａＯ基準濃度範囲が１８％〜６６％であれば、表１の結果と表２の結果とに基づき、上記(イ)の手法によって最終的にペーストと判断される部分は表３の太枠部分である。
【００２５】
【表２】
2005274551.tif 000003
【００２６】
【表３】
2005274551.tif 000004
【００２７】
また、試料断面の各ピクセルについて測定したＳｉＯ2濃度が表４に示す値であって、ＳＯ3濃度が表５に示す値であるとき（各表は断面の一部：X=11〜19、Y=11〜19についての測定値）、上述のようにＳｉＯ2の基準濃度範囲が２％〜２８％であれば、このＳｉＯ2基準濃度範囲に基づいてペーストと判定される部分は表４の太枠に囲まれた部分である。また、ＳＯ3の基準濃度範囲が０.５％〜６.５％であれば、ＳＯ3基準濃度範囲に基づいてペーストと判定される部分は表５の太枠に囲まれた部分である。この表４および表５の結果に基づき、上記(ロ)の手法によって最終的にペーストと判断される部分は表６の太枠部分である。
【００２８】
【表４】
2005274551.tif 000005
【００２９】
【表５】
2005274551.tif 000006
【００３０】
【表６】
2005274551.tif 000007
【００３１】
なお、測定したＳｉＯ2濃度を横軸にプロットし、ＣａＯ濃度を縦軸にプロットしたグラフを図５に示す。このグラフにおいても、おのおの基準濃度範囲を参照してペースト部分、骨材部分、空隙部分、これらの混在部分を判定することができる。
【００３２】
以上の組織判定を利用して目的元素の濃度プロファイルを求めることができ、更にこの濃度プロファイルに基づいてその拡散係数を求めることができる。
【００３３】
拡散係数を測定する元素の一例として塩素濃度の測定結果を図８および表７に示す。なお、拡散係数を測定する元素としては塩素の他にイオウ、炭素、アルカリ金属などが挙げられる。図８は図１に示すものと同一のモルタル断面についてＥＰＭＡによる塩素濃度の測定結果を示す面分析写真であり、表７の測定結果は、図８のモルタル断面をＸ軸方向とＹ軸方向に升目状に区分し（断面の一部：Ｘ＝11〜19、Ｙ＝11〜19の部分）、各ピクセルごとの塩素濃度を示したものである。この表７のピクセルごとの塩素濃度について、上述の判定方法に基づいてペースト部分と判断されたピクセルを太枠で示す。
【００３４】
表７は、Ｘ＝１１〜１９、Ｙ＝１１〜１９の各列の方向における塩素濃度の変化を示している。この表５において、太枠で囲まれたペースト部分のみの塩素濃度を拡散係数の算出数値として用いる。具体的には、Ｘ１１の列からＸ１９の列ごとに、Ｙ１１からＹ１９の太枠で囲まれたペースト部分のみの塩素濃度の平均値Ａを求め、この各Ｘ列の値をその深さにおける塩素濃度とする。なお、表中の平均値Ｂは各Ｘ列についてＹ列の全ピクセルの塩素濃度に基づく平均値を参考例として示したものである。
【００３５】
【表７】
2005274551.tif 000008
【００３６】
表７の塩素濃度をＸ列についてプロットすれば、Ｘ列方向の塩素濃度プロファイルが得られる。このグラフを図９に示す。このような方法によれば、空隙や骨材の影響が排除されているので、塩素濃度の変化が明瞭に示された濃度プロファイルを得ることができる。なお、図９において、本発明に基づく平均値Ａの塩素濃度曲線は塩素の浸透状態を良好に示しているが、平均値Ｂはペースト以外の部分を含む平均値であるため、塩素濃度曲線が大幅に変動しており、信頼性が低い。
【００３７】
図９に示す塩素濃度のプロファイルに基づき、塩素浸透を拡散とみなせば塩素の拡散係数を求めることができる。すなわち、次式に示す拡散方程式の解析解を、非線形最小二乗法を用いて拡散係数Ｄおよび表面濃度Ｃｏを可変パラメータとしてフィッテングさせることによって、図９に示す塩素濃度プロファイルの拡散係数Ｄおよび表面濃度Ｃｏを算出することができる。
Ｃ＝Ｃｏ〔１−erf（ｘ／２√Ｄｔ）〕    ……〔１〕
〔式中、Ｃ：深さｘ(cm)、時刻ｔ(sec)における塩化物イオン濃度(mass％、dry試料)、Ｃｏ：表面における塩化物イオン濃度(mass％、dry試料)、Ｄ：見掛けの拡散係数(cm2/sec)、erf：誤差関数である。〕
【００３８】
上記測定方法において、各ピクセルについて、ペースト部分と骨材部分を区別する判定元素として、ＳｉＯ2濃度、ＣａＯ濃度、およびＳＯ3濃度に代えて、炭素濃度、銅濃度、ニッケル濃度の何れかを用いることができる。例えば、モルタル等が石灰石骨材を含む場合には、骨材部分のＣａＯ濃度が高くなるが、一般に炭素濃度は各部分において異なり、ペースト部分の炭素濃度は１０％以下、骨材部分は１０％より多く、空隙部分はほぼ０％である。従って、炭素濃度を基準にしてこれらの部分を区別することができる。また、銅スラグ骨材を含む場合には、骨材部分の銅濃度が多量であるのに対してペースト部分と空隙部分の銅濃度はほぼ０％であり、この銅濃度を基準にして各部分を区別することができる。また、フェロニッケル骨材を含む場合には、骨材部分のニッケル濃度が多量であるのに対してペースト部分と空隙部分のニッケル濃度はほぼ０％であり、このニッケル濃度を基準にして各部分を区別することができる。
【００３９】
なお、本発明において、ＳｉＯ2濃度、ＣａＯ濃度、ＳＯ3濃度、炭素濃度、銅濃度、ニッケル濃度などの濃度頻度に基づき各濃度について基準濃度を定めるときに、濃度頻度グラフにおける濃度区分の大きさは各濃度の一般的な濃度範囲に対応する大きさであることが好ましい。具体的には、例えば、ＳｉＯ2濃度、ＣａＯ濃度、銅濃度、ニッケル濃度については、１％ごと〜５％ごとの濃度区分が適当であり、１％ごと、２％ごと、又は２.５％ごとの濃度区分がより好ましい。一方、ＳＯ3濃度や炭素濃度は、ＳｉＯ2等より濃度が低いので、０.１％ごと〜０.５％ごとの濃度区分が適当であり、０.１％ごと、０.２％ごと、又は０.２５％ごとの濃度区分がより好ましい。因みに、本発明において、ピクセルの大きさは一辺の大きさ０.００１〜１.０mmが好ましく、０.００５〜０.４mmがより好ましく、０.０１〜０.２mmが特に好ましい。
【００４０】
実際のコンクリート構造物について、本発明の上記組織判定方法および濃度プロファイル測定方法ないし拡散係数の測定方法を適用するには、ボーリング等によってコンクリート中の配筋の間から試料コアを採取し、その断面セクションを研磨し、好ましくは鏡面化した断面を用いて上記断面組織の判定方法を実施し、必要に応じて、この断面組織の判定方法に基づいて目的元素の濃度プロファイル測定方法、あるいは拡散係数の測定方法を実施することができる。なお、濃度プロファイルないし拡散係数を測定するには、試料コア３本以上の平均値を用いることが好ましい。また、試料コアの直径は１０〜１００mm程度が適当である。
【発明の効果】
【００４１】
本発明の測定方法によれば、コンクリートやモルタルの断面について、この断面を多数のピクセルに区画し、各ピクセルごとＳｉＯ2濃度やＣａＯ濃度、ＳＯ3濃度を測定してこれらの濃度に基づいて断面組織を容易に判定することができる。さらに、判定した空隙部分および骨材部分を除外し、ペースト部分に基づいて目的元素の濃度プロファイルを求めることによって、正確な濃度プロファイルを得ることができる。
【００４２】
また、本発明の組織判定方法は、個々の断面試料ごとに、測定したＳｉＯ2濃度やＣａＯ濃度等の濃度分布頻度に基づいて各濃度の基準濃度範囲を決定し、この基準濃度範囲に従って断面組織を判定するので、判定精度が格段に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】モルタル供試体の深さ方向断面のＥＰＭＡによるＳｉＯ2濃度写真。
【図２】図１に基づくＳｉＯ2濃度の頻度分布グラフ。
【図３】モルタル供試体の深さ方向断面のＥＰＭＡによるＣａＯ濃度写真。
【図４】ＳｉＯ2基準濃度範囲に従ってペースト部分と判断されたピクセルについてのＣａＯ濃度の頻度分布グラフ。
【図５】ＳｉＯ2濃度とＣａＯ濃度の相関グラフ。
【図６】モルタル供試体の深さ方向断面のＥＰＭＡによるＳＯ3濃度写真。
【図７】図６に基づくＳＯ3濃度の頻度分布グラフ。
【図８】モルタル供試体の深さ方向断面のＥＰＭＡによる塩素濃度写真。
【図９】表１の塩素濃度平均値に基づく塩素濃度グラフ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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