(57)【要約】【課題】セメントを含む構造物の塩化による劣化を精度良く判定することができる劣化判定装置を提供する。【解決手段】近赤外光を構造物に照射する発光部と、発光部が照射した近赤外光が構造物の所定の大きさの被照射領域で反射した反射光を集光するレンズと、レンズで集光した反射光を分光する分光器と、分光器からの反射光を受光する複数の受光素子と、複数の受光素子で受光した反射光に基づいて構造物の劣化の有無を判定する判定部とを備え、各受光素子は、被照射領域を複数に分割した分割領域それぞれからの反射光を受光するようにしてある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントを含む構造物の塩化による劣化を判定する劣化判定装置であって、
近赤外光を前記構造物に照射する発光部と、
該発光部が照射した近赤外光が前記構造物の所定の大きさの被照射領域で反射した反射光を集光するレンズと、
該レンズで集光した反射光を分光する分光器と、
該分光器からの反射光を受光する複数の受光素子と、
該複数の受光素子で受光した反射光に基づいて前記構造物の劣化の有無を判定する判定部と
を備え、
各受光素子は、
前記被照射領域を複数に分割した分割領域それぞれからの反射光を受光するようにしてある劣化判定装置。
【請求項２】
前記分割領域の大きさが１ｍｍ以下となるように前記複数の受光素子を設ける請求項１に記載の劣化判定装置。
【請求項３】
前記分割領域の大きさが０．５ｍｍ以下となるように前記複数の受光素子を設ける請求項２に記載の劣化判定装置。
【請求項４】
前記発光部は、
セメントの塩化物に対して光吸収のピークを有する波長の近赤外光を発する請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の劣化判定装置。
【請求項５】
前記波長は、２２６８ｎｍ±１５ｎｍの範囲内にある請求項４に記載の劣化判定装置。
【請求項６】
各受光素子で受光した反射光に基づいて前記被照射領域での近赤外光の吸収スペクトルを生成する生成部を備える請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の劣化判定装置。
【請求項７】
前記判定部は、
前記生成部で生成した吸収スペクトルに基づいて前記構造物の劣化の有無を判定する請求項６に記載の劣化判定装置。
【請求項８】
前記生成部で生成した吸収スペクトルの分散を算出する分散算出部を備え、
前記判定部は、
前記分散算出部で算出した分散が所定の分散閾値以上である場合、劣化がないと判定する請求項６又は請求項７に記載の劣化判定装置。
【請求項９】
前記生成部で生成した吸収スペクトルの平均を算出する平均算出部を備え、
前記判定部は、
前記分散算出部で算出した分散が前記分散閾値より小さい場合に、前記平均算出部で算出した平均が所定の平均閾値以上であるとき、劣化があると判定する請求項６から請求項８までのいずれか１項に記載の劣化判定装置。
【請求項１０】
前記判定部は、
前記分散算出部で算出した分散が前記分散閾値より小さい場合に、前記平均算出部で算出した平均が前記平均閾値より小さいとき、劣化がないと判定する請求項６から請求項９までのいずれか１項に記載の劣化判定装置。
【請求項１１】
各受光素子で受光した反射光に基づいて前記被照射領域での塩化物イオンの濃度を算出する濃度算出部と、
該濃度算出部で算出した濃度の高低に応じて異なる色を用いた画像を表示する表示部と
を備える請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の劣化判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメントを含む構造物の塩化による劣化を判定する劣化判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
橋梁やトンネルなどのコンクリート製の構造物は、空気に触れた状態で長い年月が経つと、コンクリートに侵入した塩分中の塩化物イオンが鉄筋を腐食させて膨張させる。鉄筋が膨張するとコンクリートのひび割れが生じ、塩化物イオンがさらに侵入しやすくなり、構造物の強度が弱くなり劣化する。
【０００３】
このような構造物は、広範囲に亘って建設されており、また巨大であるため、その劣化を判定することは重要なことである。そこで、近赤外線分光分析法によりコンクリート表面の塩化物イオン濃度分布を計測する診断システムが開示されている（非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「分光分析法による実橋梁の診断システムの開発」、倉田孝男、戸田勝哉、ＩＩＣ  ＲＥＶＩＥＷ／２０１１／１０．  Ｎｏ．４６（http://www.iic-hq.co.jp/library/pdf/046_06.pdf）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の診断システムにあっては、５ｃｍ間隔でスペクトルを採取し、採取した１個のスペクトルから濃度を求めている。しかし、コンクリートに混入された骨材も塩化物イオンと近い波長で吸収スペクトルを有するため、コンクリートの塩化が生じているのか、骨材による影響かを区別することができず、誤診断するおそれがある。
【０００６】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、セメントを含む構造物の塩化による劣化を精度良く判定することができる劣化判定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施の形態に係る劣化判定装置は、セメントを含む構造物の塩化による劣化を判定する劣化判定装置であって、近赤外光を前記構造物に照射する発光部と、該発光部が照射した近赤外光が前記構造物の所定の大きさの被照射領域で反射した反射光を集光するレンズと、該レンズで集光した反射光を分光する分光器と、該分光器からの反射光を受光する複数の受光素子と、該複数の受光素子で受光した反射光に基づいて前記構造物の劣化の有無を判定する判定部とを備え、各受光素子は、前記被照射領域を複数に分割した分割領域それぞれからの反射光を受光するようにしてある。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、骨材を分離してセメントの塩化による劣化を精度良く判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施の形態の劣化判定装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】被照射領域と分割領域との関係を示す模式図である。
【図３】コンクリート構造物に骨材が含まれた状態の一例を示す模式図である。
【図４】図３に対応した吸収スペクトルの一例を示す模式図である。
【図５】コンクリート構造物に塩化物が含まれた状態の一例を示す模式図である。
【図６】図５に対応した吸収スペクトルの一例を示す模式図である。
【図７】コンクリート構造物の断面に塩化物が含まれた状態の一例を示す模式図である。
【図８】図７に対応した吸収スペクトルの一例を示す模式図である。
【図９】本実施の形態の劣化判定装置による劣化判定の一例を示す説明図である。
【図１０】本実施の形態の劣化判定装置による塩化物イオン濃度の表示画像の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［本願発明の実施形態の説明］
（１）本発明の実施の形態に係る劣化判定装置は、セメントを含む構造物の塩化による劣化を判定する劣化判定装置であって、近赤外光を前記構造物に照射する発光部と、該発光部が照射した近赤外光が前記構造物の所定の大きさの被照射領域で反射した反射光を集光するレンズと、該レンズで集光した反射光を分光する分光器と、該分光器からの反射光を受光する複数の受光素子と、該複数の受光素子で受光した反射光に基づいて前記構造物の劣化の有無を判定する判定部とを備え、各受光素子は、前記被照射領域を複数に分割した分割領域それぞれからの反射光を受光するようにしてある。
【００１１】
発光部は、近赤外光を発する。発光部は、例えば、２２６８ｎｍ±１５ｎｍの波長を有する近赤外光を発する。発光部は、セメントを含む構造物に照射するようにしてある。レンズは、発光部が照射した近赤外光が、構造物の所定の大きさの被照射領域で反射した反射光を集光する。被照射領域の大きさは、例えば、５５ｍｍ×８５ｍｍ程度の大きさであるが、これに限定されるものでない。分光器は、レンズで集光した反射光を分光する。分光器では、例えば、２２６８ｎｍ±１５ｎｍの波長を有する近赤外光を分光する。複数の受光素子は、分光器からの反射光を受光する。
【００１２】
判定部は、複数の受光素子で受光した反射光に基づいて構造物の劣化の有無を判定する。セメントの塩化物イオンは、２２６８ｎｍ付近の波長で吸収ピークを有するので、受光素子で受光した近赤外光を光電変換して得られた電流が小さい場合には、発光部から発した近赤外光の多くが被照射領域で吸収されており、セメントの塩化による劣化があると判定することができる。
【００１３】
また、各受光素子は、被照射領域を複数に分割した分割領域それぞれからの反射光を受光する。被照射領域を全体として１つの領域として１個のスペクトルを求めるのではなく、分割領域それぞれの反射光をそれぞれ個別の受光素子で受光して、受光素子の数（分割領域だけの数）のスペクトルを求める。被照射領域の範囲内に細かな骨材が複数散在する場合でも、分割領域それぞれからの反射光を受光するので、細かな骨材による吸収ピークであるのか、比較的広範囲なセメントの塩化による吸収ピークであるかを判定することができ、骨材を分離してセメントの塩化による劣化を精度良く判定することができる。
【００１４】
（２）本発明の実施の形態に係る劣化判定装置は、前記分割領域の大きさが１ｍｍ以下となるように前記複数の受光素子を設ける。
【００１５】
分割領域の大きさが１ｍｍ以下となるように複数の受光素子を設ける。例えば、被照射領域の長さを５５ｍｍとすると、受光素子を被照射領域の長さ方向に５５個以上並べることにより、１つの受光素子で受光する分割領域の大きさを１ｍｍ以下とすることができる。これにより、例えば、骨材の大きさが１ｍｍ〜数ｍｍ程度であっても、骨材による吸収ピークであるか否を判定することができる。
【００１６】
（３）本発明の実施の形態に係る劣化判定装置は、前記分割領域の大きさが０．５ｍｍ以下となるように前記複数の受光素子を設ける。
【００１７】
分割領域の大きさが０．５ｍｍ以下となるように複数の受光素子を設ける。例えば、被照射領域の長さを５５ｍｍとすると、受光素子を被照射領域の長さ方向に１１０個以上並べることにより、１つの受光素子で受光する分割領域の大きさを０．５ｍｍ以下とすることができる。これにより、例えば、骨材の大きさが１ｍｍ程度であっても、骨材による吸収ピークであるか否を判定することができ、さらに精度よく骨材を分離することができる。
【００１８】
（４）本発明の実施の形態に係る劣化判定装置は、前記発光部は、セメントの塩化物に対して光吸収のピークを有する波長の近赤外光を発する。
【００１９】
発光部は、セメントの塩化物に対して光吸収のピークを有する波長の近赤外光を発する。発光部から発した光がコンクリートの塩化物に照射された場合、照射された光が塩化物で吸収されるので、被照射領域で反射される光が減少する。この場合、受光素子で受光した近赤外光を光電変換して得られた電流が小さくなるので、電流の多少により、塩化物の有無を判定することができる。
【００２０】
（５）本発明の実施の形態に係る劣化判定装置は、前記波長は、２２６８ｎｍ±１５ｎｍの範囲内にある。
【００２１】
波長は、２２６８ｎｍ±１５ｎｍの範囲内にある。セメントの塩化物イオンは、波長が２２６８ｎｍ付近で吸収ピークがあるので、２２６８ｎｍ±１５ｎｍの範囲内の波長の近赤外光を照射することにより、セメントの塩化の進行状況を判定することができる。
【００２２】
（６）本発明の実施の形態に係る劣化判定装置は、各受光素子で受光した反射光に基づいて前記被照射領域での近赤外光の吸収スペクトルを生成する生成部を備える。
【００２３】
生成部は、各受光素子で受光した反射光に基づいて被照射領域での近赤外光の吸収スペクトルを生成する。セメントの塩化物で近赤外光が吸収された場合、受光素子で変換される電流は少なくなるので、電流の極小点が吸収のピークに対応する。生成部は、被照射領域を分割した複数の分割領域毎に吸収スペクトルを生成するので、被照射領域の２次元空間での吸収スペクトルの分布を得ることができる。
【００２４】
（７）本発明の実施の形態に係る劣化判定装置は、前記判定部は、前記生成部で生成した吸収スペクトルに基づいて前記構造物の劣化の有無を判定する。
【００２５】
判定部は、生成部で生成した吸収スペクトルに基づいて構造物の劣化の有無を判定する。例えば、生成部で生成した吸収スペクトルの空間的な分布に拡がりがある場合、セメントの塩化による劣化があると判定することができる。また、生成部で生成した吸収スペクトルの空間的な分布に拡がりがない場合、セメントの塩化による劣化がないと判定することができる。
【００２６】
（８）本発明の実施の形態に係る劣化判定装置は、前記生成部で生成した吸収スペクトルの分散を算出する分散算出部を備え、前記判定部は、前記分散算出部で算出した分散が所定の分散閾値以上である場合、劣化がないと判定する。
【００２７】
分散算出部は、生成部で生成した吸収スペクトルの分散を算出する。判定部は、分散算出部で算出した分散が所定の分散閾値以上である場合、劣化がないと判定する。吸収スペクトルの分散が分散閾値以上である場合、空間的に吸収スペクトルがばらついて存在する（点在する）ので、セメントに混入された骨材による近赤外光の吸収と考えられので、劣化がないと判定することができる。
【００２８】
（９）本発明の実施の形態に係る劣化判定装置は、前記生成部で生成した吸収スペクトルの平均を算出する平均算出部を備え、前記判定部は、前記分散算出部で算出した分散が前記分散閾値より小さい場合に、前記平均算出部で算出した平均が所定の平均閾値以上であるとき、劣化があると判定する。
【００２９】
平均算出部は、生成部で生成した吸収スペクトルの平均を算出する。判定部は、分散算出部で算出した分散が分散閾値より小さい場合に、平均算出部で算出した平均が所定の平均閾値以上であるとき、劣化があると判定する。吸収スペクトルの分散が分散閾値より小さい場合に、吸収スペクトルの平均が平均閾値以上であるときは、空間的に吸収スペクトルが１つの纏まりとして存在するので、セメントの塩化物による近赤外光の吸収と考えられので、劣化があると判定することができる。
【００３０】
（１０）本発明の実施の形態に係る劣化判定装置は、前記判定部は、前記分散算出部で算出した分散が前記分散閾値より小さい場合に、前記平均算出部で算出した平均が前記平均閾値より小さいとき、劣化がないと判定する。
【００３１】
判定部は、分散算出部で算出した分散が分散閾値より小さい場合に、平均算出部で算出した平均が平均閾値より小さいとき、劣化がないと判定する。吸収スペクトルの分散が分散閾値より小さい場合に、吸収スペクトルの平均が平均閾値より小さいときは、セメントの塩化物もなく、骨材も点在していないと考えられ、セメントの劣化はないと判定することができる。
【００３２】
（１１）本発明の実施の形態に係る劣化判定装置は、各受光素子で受光した反射光に基づいて前記被照射領域での塩化物イオンの濃度を算出する濃度算出部と、該濃度算出部で算出した濃度の高低に応じて異なる色を用いた画像を表示する表示部とを備える。
【００３３】
濃度算出部は、各受光素子で受光した反射光に基づいて被照射領域での塩化物イオンの濃度を算出する。吸収スペクトルのピークが大きいほど塩化物イオンの濃度は大きいので、各受光素子で変換して得られた電流の多少（電流の極小値の大小）に応じて塩化物イオンの濃度を算出することができる。表示部は、濃度算出部で算出した濃度の高低に応じて異なる色を用いた画像を表示する。これにより、被照射領域での塩化物イオンの濃度の高低に応じて色分けされた２次元画像として表示することができ、骨材による近赤外光の吸収と塩化物による近赤外光の吸収とを目視により区別することができ、セメントの塩化の進行状況を容易に診断することができる。
【００３４】
［本願発明の実施形態の詳細］
以下、本発明に係る劣化判定装置の実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は本実施の形態の劣化判定装置１００の構成の一例を示すブロック図である。劣化判定装置１００は、光学部１０及び処理部２０などを備える。光学部１０は、発光部１１、レンズ１２、分光器１３、受光素子１４などを備える。また、処理部２０は、制御部２１、インタフェース部２２、吸収スペクトル生成部２３、分散算出部２４、平均算出部２５、劣化判定部２６、濃度算出部２７、表示部２８などを備える。
【００３５】
発光部１１は、例えば、２２６８ｎｍ±１５ｎｍの波長を有する近赤外光を発する。発光部１１は、例えば、ハロゲンランプ又はレーザ等で構成することができる。発光部１１は、セメントを含む構造物に照射するようにしてある。セメントを含む構造物とは、例えば、セメントに砂及び砂利を混入したコンクリートを含む構造物、セメントに砂を混入したモルタルを含む構造物をいう。本実施の形態では、以下、コンクリートを含む構造物（コンクリート構造物とも称する）について説明するが、モルタルを含む構造物に対しても、本実施の形態を適用することができる。
【００３６】
レンズ１２は、発光部１１が発した近赤外光が、構造物の所定の大きさの被照射領域Ｓで反射した反射光を集光する。被照射領域Ｓの大きさは、例えば、５５ｍｍ×８５ｍｍ程度の大きさであるが、これに限定されるものでない。また、発光部１１及びレンズ１２と被照射領域Ｓとの距離は、数十ｃｍ程度であるが、これに限定されるものではなく、発光部１１から発する近赤外光を強くすることにより、１ｍ〜１０ｍ程度とすることもできる。
【００３７】
分光器１３は、レンズ１２で集光した反射光を分光する。分光器１３では、例えば、２２６８ｎｍ±１５ｎｍの波長を有する近赤外光を分光する。分光器１３で分光された近赤外光は複数の受光素子１４へ出力される。
【００３８】
複数の受光素子１４それぞれは、分光器１３からの反射光を受光する。複数の受光素子１４は、ライン状に配置してもよく、あるいは２次元マトリクス状に配置してもよい。
【００３９】
より具体的には、各受光素子１４は、被照射領域を複数に分割した分割領域それぞれからの反射光を受光する。
【００４０】
図２は被照射領域Ｓと分割領域Ｄｉｊとの関係を示す模式図である。図２に示すように、被照射領域Ｓの横及び縦の寸法をそれぞれＬｉ、Ｌｊとする。例えば、Ｌｉ＝５５ｍｍ、Ｌｊ＝８５ｍｍ程度とすることができるが、被照射領域Ｓの大きさはこれに限定されるものではない。
【００４１】
そして、被照射領域Ｓの横方向を、例えば、Ｍ個に分割し、縦方向をＮ個に分割すると、被照射領域Ｓは、Ｍ×Ｎ個の分割領域Ｄｉｊ（ｉ＝１〜Ｍ、ｊ＝１〜Ｎ）で分割することができる。複数の受光素子１４を２次元マトリクス状に配置する場合には、各分割領域Ｄｉｊに対応させて１つの受光素子１４を配置する。この場合、受光素子１４の数は、Ｍ×Ｎ個となる。
【００４２】
また、複数の受光素子１４をライン状に配置する場合には、例えば、被照射領域Ｓの横方向のＭ個の分割領域それぞれに対応させてＭ個の受光素子を配置する。被照射領域Ｓの縦方向に対しては、ライン状に配置した各受光素子１４を縦方向にＮ回走査すればよい。
【００４３】
被照射領域を全体として１つの領域として１個のスペクトルを求めるのではなく、本実施の形態では、分割領域Ｄｉｊそれぞれの反射光をそれぞれ個別の受光素子１４で受光して、受光素子１４の数（分割領域だけの数）のスペクトルを求める。
【００４４】
各受光素子１４は、受光した近赤外光を光電変換して得られた電流を処理部２０へ出力する。
【００４５】
制御部２１は、劣化判定装置１００の全体を制御する。
【００４６】
インタフェース部２２は、光学部１０との間のインタフェース機能を有する。
【００４７】
劣化判定部２６は、判定部としての機能を有し、複数の受光素子１４で受光した反射光に基づいて構造物の劣化の有無を判定する。コンクリートの塩化物イオンは、２２６８ｎｍ付近の波長で吸収ピークを有するので、受光素子１４で受光した近赤外光を光電変換して得られた電流が小さい場合には、発光部１１から発した近赤外光の多くが被照射領域で吸収されており、コンクリートの塩化による劣化があると判定することができる。
【００４８】
被照射領域Ｓの範囲内に細かな骨材が複数散在する場合でも、本実施の形態の劣化判定装置１００は、分割領域Ｄｉｊそれぞれからの反射光を受光するので、細かな骨材による吸収ピークであるのか、比較的広範囲なコンクリートの塩化による吸収ピークであるかを判定することができ、骨材を分離してコンクリートの塩化による劣化を精度良く判定することができる。
【００４９】
また、発光部１１は、コンクリートの塩化物に対して光吸収のピークを有する波長の近赤外光を発する。発光部１１から発した光がコンクリートの塩化物に照射された場合、照射された光が塩化物で吸収されるので、被照射領域Ｓで反射される光が減少する。この場合、受光素子１４で受光した近赤外光を光電変換して得られた電流が小さくなるので、電流の多少により、塩化物の有無を判定することができる。
【００５０】
また、本実施の形態では、発光部１１が発する近赤外光の波長は、２２６８ｎｍ±１５ｎｍの範囲内にある。コンクリートの塩化物イオンは、波長が２２６８ｎｍ付近で吸収ピークがあるので、２２６８ｎｍ±１５ｎｍの範囲内の波長の近赤外光を照射することにより、コンクリートの塩化の進行状況を判定することができる。
【００５１】
また、本実施の形態の劣化判定装置１００は、分割領域Ｄｉｊの大きさが１ｍｍ以下となるように複数の受光素子１４を設けることができる。例えば、被照射領域Ｓの横方向の長さを５５ｍｍとすると、受光素子１４を被照射領域Ｓの長さ方向（横方向）に５５個以上並べることにより、１つの受光素子１４で受光する分割領域Ｄｉｊの大きさを１ｍｍ以下とすることができる。これにより、例えば、骨材の大きさが１ｍｍ〜数ｍｍ程度であっても、骨材による吸収ピークであるか否を判定することができる。
【００５２】
また、本実施の形態の劣化判定装置１００は、分割領域Ｄｉｊの大きさが０．５ｍｍ以下となるように複数の受光素子１４を設けることができる。例えば、被照射領域Ｓの横方向の長さを５５ｍｍとすると、受光素子１４を被照射領域Ｓの長さ方向（横方向）に１１０個以上並べることにより、１つの受光素子１４で受光する分割領域Ｄｉｊの大きさを０．５ｍｍ以下とすることができる。これにより、例えば、骨材の大きさが１ｍｍ程度であっても、骨材による吸収ピークであるか否を判定することができ、さらに精度よく骨材を分離することができる。
【００５３】
また、本実施の形態では、被照射領域Ｓの横方向の長さを５５ｍｍとし、ライン状の受光素子１４を２５６個配置する。この場合には、分割領域Ｄｉｊの横方向の長さは、０．２１ｍｍ（＝５５／２５６）となる。これにより、さらに被照射領域上で１つの吸収スペクトルが得られる解像度が高くなり、骨材と塩化物とを分離して精度のよい劣化判定を行うことができる。
【００５４】
次に、ライン状に配置した受光素子１４の走査について説明する。なお、光学部１０の走査には、適宜の駆動機能（不図示）を設ければよい。例えば、被照射領域Ｓの縦方向の長さを８５ｍｍとする。受光素子１４を１秒間に１０ｍｍ縦方向に移動させ、１秒間に１０回受光素子１４で受光するように構成した場合、分割領域Ｄｉｊの縦方向の長さは、見かけ上、１ｍｍとなる。
【００５５】
また、受光素子１４を１秒間に１０ｍｍ縦方向に移動させ、１秒間に５０回受光素子１４で受光するように構成（フレームレートが５０フレーム／秒）した場合、分割領域Ｄｉｊの縦方向の長さは、見かけ上、０．２ｍｍとすることができる。
【００５６】
吸収スペクトル生成部２３は、生成部としての機能を有し、各受光素子１４で受光した反射光に基づいて被照射領域Ｓでの近赤外光の吸収スペクトルを生成する。コンクリートの塩化物で近赤外光が吸収された場合、受光素子１４で変換される電流は少なくなるので、電流の極小点が吸収のピークに対応する。吸収スペクトル生成部２３は、被照射領域Ｓを分割した複数の分割領域Ｄｉｊ毎に吸収スペクトルを生成するので、被照射領域Ｓの２次元空間での吸収スペクトルの分布を得ることができる。
【００５７】
図３はコンクリート構造物に骨材が含まれた状態の一例を示す模式図であり、図４は図３に対応した吸収スペクトルの一例を示す模式図である。図３に示す被照射領域Ｓは、コンクリート構造物を破壊した内部を示すものではなく、構造物の表面の状態を示すものである。骨材は、例えば、砂利、砂などであり、コンクリートに混入させることによりコンクリートの強度を高めることができる。図３に示す被照射領域Ｓの大きさは、横×縦の寸法が、５５ｍｍ×８５ｍｍであるとするが大きさはこれに限定されるものではない。
【００５８】
図３に示す被照射領域Ｓに近赤外光を照射することにより、劣化判定装置１００の吸収スペクトル生成部２３は、例えば、図４に示すような吸収スペクトルを生成する。図４において、横軸は位置を示し、縦軸は吸収スペクトルの強度を示す。図４において、横軸で示す位置とは、図３に示す被照射領域Ｓを、例えば、左上から右下までラスタスキャンする際の位置を表す。なお、図４では便宜上、ラスタスキャンした位置の一部を例示している。図４に示すように、吸収スペクトルは、骨材が混入している位置に対応して、ピークが現れる。なお、吸収スペクトルのピークは、受光素子１４で変換された電流の極小点に対応する。
【００５９】
従来の診断システムでは、例えば、図３に示すような、５０ｍｍ程度の領域に対して１個の吸収スペクトルを得るようにしている。一方で、コンクリートに混入された骨材も塩化物イオンと近い波長で吸収スペクトルを有する。このため、図３のように骨材が点在する場合には、一定程度の吸収スペクトルが得られるため、塩化物がないときでも、塩化物が存在するとの誤診断をする可能性がある。このため、破壊検査を行う必要がないにも関わらず、詳細な診断を行う必要があると判断して、コンクリート構造物をくり抜いて断面箇所の破壊検査を行ってしまうという事態も発生する。
【００６０】
本実施の形態では、劣化判定部２６は、吸収スペクトル生成部２３で生成した吸収スペクトルに基づいて構造物の劣化の有無を判定する。上述のように、図４に示す吸収スペクトルが得られるので、塩化物は存在しておらず、骨材が点在するというように正確に劣化の有無を判定することができる。
【００６１】
図５はコンクリート構造物に塩化物が含まれた状態の一例を示す模式図であり、図６は図５に対応した吸収スペクトルの一例を示す模式図である。図５に示す被照射領域Ｓは、コンクリート構造物を破壊した内部を示すものではなく、構造物の表面の状態を示すものである。また、被照射領域Ｓの大きさは、横×縦の寸法が、５５ｍｍ×８５ｍｍであるとするが大きさはこれに限定されるものではない。図５において、模様を付した箇所はコンクリートの塩化物を示し、模様を付した箇所の内部にある空白箇所は塩化が進行していない箇所又は大きな石などの箇所である。
【００６２】
図５に示す被照射領域Ｓに近赤外光を照射することにより、劣化判定装置１００の吸収スペクトル生成部２３は、例えば、図６に示すような吸収スペクトルを生成する。図６において、横軸は位置を示し、縦軸は吸収スペクトルの強度を示す。図６において、横軸で示す位置とは、図５に示す被照射領域Ｓを、例えば、左上から右下までラスタスキャンする際の位置を表す。なお、図６では便宜上、ラスタスキャンした位置の一部を例示している。図６に示すように、吸収スペクトルは、塩化物が存在する位置に対応して、強度が高くなる。塩化物は、骨材と異なり、点在するというよりも比較的広い範囲に亘って連続して存在する。
【００６３】
このため、図６に示すように、吸収スペクトル生成部２３で生成した吸収スペクトルの空間的な分布に拡がりがある場合、劣化判定部２６は、コンクリートの塩化による劣化があると判定することができる。また、吸収スペクトル生成部２３で生成した吸収スペクトルの空間的な分布に拡がりがない場合、劣化判定部２６は、コンクリートの塩化による劣化がないと判定することができる。
【００６４】
そして、例えば、図５、図６で例示したように、コンクリート構造物（破壊する前）の被照射領域Ｓで塩化物が存在する場合（すなわち劣化ありと判定した場合）、さらに詳細な診断を行うべく、コンクリート構造物を破壊して内部の断面の状態を判定することができる。
【００６５】
図７はコンクリート構造物の断面に塩化物が含まれた状態の一例を示す模式図であり、図８は図７に対応した吸収スペクトルの一例を示す模式図である。図７は、コンクリート構造物をくり抜いて、断面での被照射領域Ｓを示す。また、被照射領域Ｓの大きさは、横×縦の寸法が、５５ｍｍ×８５ｍｍであるとするが大きさはこれに限定されるものではない。図８において、横軸で示す位置とは、図７に示す被照射領域Ｓを、例えば、左上から右下までラスタスキャンする際の位置を表す。なお、図８では便宜上、図７のコンクリートの塩化物の領域と骨材の領域との違いを明瞭にすべくラスタスキャンした位置の一部を例示している。
【００６６】
図７に示すように、コンクリートの塩化は、表面から内部に向かって徐々に進行するので、例えば、塩化物は、コンクリート構造物の表面側に集中して存在し、内部には、骨材が点在することになる。
【００６７】
図７に示す被照射領域Ｓに近赤外光を照射することにより、劣化判定装置１００の吸収スペクトル生成部２３は、例えば、図８に示すような吸収スペクトルを生成する。図８において、横軸は位置を示し、縦軸は吸収スペクトルの強度を示す。図８に示すように、コンクリートの塩化物が存在する位置に対応して、吸収スペクトルの強度が高くなる。また、骨材が点在する位置に対応して、吸収スペクトルのピークが現れる。なお、図８の例では、簡便のため、コンクリートの塩化物の位置と、骨材の位置とを分けて図示しているが、実際には、両者は近接又は重なりあって存在する場合もある。
【００６８】
次に、本実施の形態の劣化判定装置１００の劣化判定について説明する。図９は本実施の形態の劣化判定装置１００による劣化判定の一例を示す説明図である。図９に示すように、コンクリート構造物の劣化判定には、吸収スペクトルの分散及び／又は平均を用いることができる。
【００６９】
図９に示すように、分散≧分散閾値である場合、骨材による吸収であって劣化なしと判定することができる。すなわち、分散算出部２４は、吸収スペクトル生成部２３で生成した吸収スペクトルの分散を算出する。劣化判定部２６は、分散算出部２４で算出した分散が所定の分散閾値以上である場合、劣化がないと判定する。吸収スペクトルの分散が分散閾値以上である場合、空間的に吸収スペクトルがばらついて存在する（点在する）ので、コンクリートに混入された骨材による近赤外光の吸収と考えられので、劣化がないと判定することができる。
【００７０】
また、図９に示すように、分散＜分散閾値であり、かつ平均≧平均閾値である場合、劣化あり（塩害）と判定することができる。すなわち、平均算出部２５は、吸収スペクトル生成部２３で生成した吸収スペクトルの平均を算出する。劣化判定部２６は、分散算出部２４で算出した分散が分散閾値より小さい場合に、平均算出部２５で算出した平均が所定の平均閾値以上であるとき、劣化があると判定する。吸収スペクトルの分散が分散閾値より小さい場合に、吸収スペクトルの平均が平均閾値以上であるときは、空間的に吸収スペクトルが１つの纏まりとして存在するので、コンクリートの塩化物による近赤外光の吸収と考えられので、劣化があると判定することができる。
【００７１】
また、図９に示すように、分散＜分散閾値であり、かつ平均＜平均閾値である場合、劣化なしと判定することができる。すなわち、劣化判定部２６は、分散算出部２４で算出した分散が分散閾値より小さい場合に、平均算出部２５で算出した平均が平均閾値より小さいとき、劣化がないと判定する。吸収スペクトルの分散が分散閾値より小さい場合に、吸収スペクトルの平均が平均閾値より小さいときは、コンクリートの塩化物もなく、骨材も点在していないと考えられ、コンクリートの劣化はないと判定することができる。
【００７２】
なお、吸収スペクトルの分散及び平均は、隣接する複数の分割領域で構成される判定領域毎に算出することができる。この場合、被照射領域Ｓは、複数の判定領域で構成されることになり、判定領域毎に塩化物による劣化の有無の判定、骨材による影響の有無の判定を行うことができる。また、判定領域を構成する分割領域の数は、分割領域の大きさ等により適宜決定すればよい。
【００７３】
図１０は本実施の形態の劣化判定装置１００による塩化物イオン濃度の表示画像の一例を示す模式図である。図１０に示す画像は、図７に示す断面を可視化したものである。
【００７４】
濃度算出部２７は、各受光素子１４で受光した反射光に基づいて被照射領域Ｓでの塩化物イオンの濃度を算出する。吸収スペクトルのピークが大きいほど塩化物イオンの濃度は大きいので、各受光素子１４で変換して得られた電流の多少（電流の極小値の大小）に応じて塩化物イオンの濃度を算出することができる。
【００７５】
表示部２８は、濃度算出部２７で算出した濃度の高低に応じて異なる色を用いた画像を表示する。これにより、被照射領域Ｓでの塩化物イオンの濃度の高低に応じて色分けされた２次元画像として表示することができ、骨材による近赤外光の吸収と塩化物による近赤外光の吸収とを目視により区別することができ、コンクリートの塩化の進行状況を容易に診断することができる。
【００７６】
開示された実施の形態は、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。本発明の範囲は上記した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及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。
【符号の説明】
【００７７】
１０  光学部
１１  発光部
１２  レンズ
１３  分光器
１４  受光素子
２０  処理部
２１  制御部
２２  インタフェース部
２３  吸収スペクトル生成部
２４  分散算出部
２５  平均算出部
２６  劣化判定部
２７  濃度算出部
２８  表示部
【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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【図１０】
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