JP2007206009A - 固化体の強度測定方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】固化体1にレーザーパルス2を照射してプラズマ3を誘起させ、プラズマ3の発光スペクトル中の特定成分元素(例えばCa)の中性原子線(例えば422.6nmのCaIの発光線)とイオン線(例えば396.8nmのCaIIの発光線)との発光強度比(=CaII/CaI)により固化体1の強度を検出又は測定する。好ましくは、特定成分元素を固化体1中に一様に含まれる成分元素とする。更に好ましくは、固化体1と同じ主要成分元素からなる異なる所定強度の複数の固化試験体にそれぞれレーザーパルス2を所定照射特性で照射したときの発光強度比から固化体強度と発光強度比との関係式42を求め、固化体1にレーザーパルス2を所定照射特性で照射したときの発光強度比と関係式42とから固化体1の強度を測定する。
【選択図】 図1
Description
(ロ)固化体1の主要成分元素の発光強度比だけでなく、固化体1中に一様に含まれる成分元素の発光強度比を用いて強度を測定することができる。
(ハ)複数の固化体1の特定成分元素の発光強度比を対比することにより、各固化体1の強度の大小を検出することができる。
(ニ)また、予め固化体強度とその特定成分元素の発光強度比との関係式42を作成しておくことにより、固化体1の強度を数値化することができる。
(ヘ)非接触的な測定手法であるため、固化体1が高所や危険な箇所にある場合でも接近することなく遠隔位置から迅速に強度を測定することができ、移動体で移動しながら移動経路に沿った固化体1の強度を測定することも可能である。
(ト)固化体の成分元素や結合力、光吸収係数、熱拡散係数、融点、沸点、ポーラス密度等が分かれば、レーザーパルス2の照射特性を適切に設定して様々な種類の固化体に適用することができる汎用的な強度測定方法である。
(チ)レーザーパルス2の照射特性を適当に調整することにより、ミクロンオーダやナノオーダといった微小な固化体の強度測定にも適用できる。
本発明による固化体1の強度測定の有効性を確認するため、強度が異なる5種類のコンクリート試験体を調製し、図1の強度測定装置を用いて各試験体のCaIとCaIIとの発光強度比(CaII/CaI)と強度との相関関係を確認する実験を行った。30〜70%の範囲内で水/セメント比(W/C)が異なる5種類のコンクリートを混練し、それぞれ型枠(直径10cm、高さ20cm)に流し込んで高湿条件下で各試験体を調製し、28日目に各試験体を型枠から取り出してスライス状にカットし、一方の試験体の強度を一軸の圧縮強度試験により測定し、他方の試験体の表面にNd:YAGレーザー装置10によりエネルギー50mJのレーザーパルス2を照射してプラズマ3を誘起させた。分光光度計25により各試験体に誘起されたプラズマ3の発光のスペクトル強度分布を求め、そのスペクトル強度分布をコンピュータ30に入力してCaIとCaIIとの発光強度比(CaII/CaI)を測定した。
更に、本発明によりコンクリート硬化体の経時的な強度変化を確認する実験を行った。本実験では、実験例1における水/セメント比30%のコンクリート試験体を用い、型枠から取り出したのち24、43、168及び1058時間後の試験体にレーザーパルス2を照射して誘起プラズマ3の発光スペクトル強度分布のCaIとCaIIとの発光強度比(CaII/CaI)を測定した。試験体は高湿条件下で保管し、そのレーザー照射位置を測定時毎に相違させた。図5は、各時間経過後のコンクリート試験体の発光強度比を示す。一般にコンクリート強度は時間の経過と共に増加することが知られているが、同図のグラフは従来のコンクリート強度の経時変化とよく一致している。この実験からも、本発明によりコンクリート硬化体の強度を高い精度で測定できることを確認することができる。
2…レーザーパルス 3…プラズマ
3a…強度反映プラズマ 4…アブレーション
5…プラズマ衝撃波 7…測定部位
8…小孔
10…レーザー装置 11…導光器
12…切替器(光学フィルター) 13…集光器
20…計測装置 21、22…発光検知器
23…ガラス板 24…光ファイバーケーブル
25…分光光度計(モノクロメータ) 26…光検出器
26a…光電子増倍管(PMT) 27…オシロスコープ
28…照射検知器(PINダイオード) 29…ハーフミラー
30…コンピュータ 31…記憶手段
32…強度と発光強度との関係式 33…発光強度と時間遅れとの関係式
35…強度検出手段 36…平均値算出手段
37…変化率算出手段 38…判定手段
39…遅れ算出手段 40…出力装置
42…強度と発光強度比との関係式
43a…中性原子線の波長 43b…イオン線の波長
44…発光強度比算出手段 45…強度検出手段
46…関係式作成手段 47…成分元素検知手段
Claims (8)
- 固化体にレーザーパルスを照射してプラズマを誘起させ、当該プラズマの発光スペクトル中の特定成分元素の中性原子線とイオン線との発光強度比により固化体の強度を検出又は測定してなる固化体の強度測定方法。
- 請求項1の測定方法において、前記特定成分元素を固化体中に一様に含まれる成分元素又は固化体の主要成分元素としてなる固化体の強度測定方法。
- 請求項1又は2の測定方法において、前記固化体と同じ主要成分元素からなる異なる所定強度の複数の固化試験体にそれぞれレーザーパルスを所定照射特性で照射したときの前記発光強度比から固化体強度と発光強度比との関係式を求め、前記固化体にレーザーパルスを所定照射特性で照射したときの前記発光強度比と前記関係式とから固化体の強度を測定してなる固化体の強度測定方法。
- 請求項3の測定方法において、前記固化体をモルタル又はコンクリート硬化体とし、前記関係式を当該硬化体の圧縮強度と前記発光強度比との関係式とし、前記レーザーパルスを照射したときの前記発光強度比から当該硬化体の圧縮強度を測定してなる固化体の強度測定方法。
- 固化体にレーザーパルスを照射してプラズマを誘起させるレーザー装置、当該プラズマの発光を入力してスペクトル強度分布を計測する分光光度計、当該スペクトル強度分布中の特定成分元素の中性原子線とイオン線との発光強度比を算出する算出手段、及び前記固化体の強度と前記特定成分元素の発光強度比との関係式を記憶し且つ前記算出手段の算出値と当該関係式とから固化体の強度を検出する強度検出手段を備えて固化体の強度測定装置。
- 請求項5の測定装置において、前記特定成分元素を固化体中に一様に含まれる成分元素又は固化体の主要成分元素としてなる固化体の強度測定装置。
- 請求項6の測定装置において、前記レーザー装置によりレーザーパルスを所定照射特性で照射し、前記強度検出手段に、前記固化体と同じ主要成分元素からなる異なる強度の複数の固化試験体にそれぞれレーザーパルスを所定照射特性で照射したときの前記算出手段の算出値と各試験体の強度とから前記関係式を作成する関係式作成手段を含めてなる固化体の強度測定装置。
- 請求項7の測定装置において、前記固化体をモルタル又はコンクリート硬化体とし、前記関係式を当該硬化体の圧縮強度と前記発光強度比との関係式とし、前記強度検出手段により前記算出手段の算出値から当該硬化体の圧縮強度を検出してなる固化体の強度測定装置。
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CN103604782A (zh) * | 2013-11-22 | 2014-02-26 | 天津陆海石油设备系统工程有限责任公司 | 一种基于激光技术的固体样品元素分析仪 |
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