Development of corrosion characteristics evaluation method based on visualization of adhesion substance on steel bridge surface by near-infrared analysis

本研究では，近赤外線分析による鋼材表面付着物分布の可視化に基づき，付着物に起因する鋼橋の腐食形態の判定を目指す．本年度は，ハイパースペクトルカメラ（HSC）を用いた近赤外線分析による，表面付着物分布の可視化手法の確立，および当該手法の妥当性ならびに精度の検証を進めた．近赤外線分析による表面付着物分布の可視化に向け，試験片表面をHSCで撮影して得られたスペクトルに対し，波長ごとにハイパースペクトルイメージング（HSI）技術を適用することで画像化し，その分布を可視化した．同一試験片に対し，SEM/EDSにより元素マッピングを行い，対象とする元素の分布と，HSIの分布を比較することで，近赤外線分析によって検出可能な元素の特定を試みた．鋼材の腐食因子となる元素の中でも，海からの飛来塩分，凍結防止剤散布により，橋梁に付着する可能性の高い塩素（Cl）を対象とし，0.1%，3%と濃度の異なるNaCl水溶液を供給した腐食促進試験を実施した．可視光領域である435nm，546nm，700nmと，近赤外線域である979nmのHSIにおいて，Cl付着の閾値を反射強度0.35以上と定義し，HSIと元素マッピング結果のピクセル毎の混同行列よりF値を算出し，その正誤判定および精度を，8体の試験片に対し検証した．波長979nmにおいて，F値は3%濃度NaCl水溶液供給試験片で約50～90%，0.1%濃度NaCl水溶液供給試験片で約20～50%となった．一方，可視光領域の3波長ではいずれもF値は0%となり，近赤外線領域においてのみ，Cl検出の可能性が示唆された．また，NaCl濃度が低い試験片ではF値が小さくなっており，検出には一定以上の付着量が必要である可能性が示唆された．

本研究では，近赤外線分析による鋼材表面付着物分布の可視化に基づき，付着物に起因する鋼橋の腐食形態の判定を目指す．本年度は，ハイパースペクトルカメラ（HSC）を用いた近赤外線分析による，表面付着物分布の可視化手法の確立，および当該手法の妥当性ならびに精度の検証を進めた．近赤外線分析による表面付着物分布の可視化に向け，試験片表面をHSCで撮影して得られたスペクトルに対し，波長ごとにハイパースペクトルイメージング（HSI）技術を適用することで画像化し，その分布を可視化した．同一試験片に対し，SEM/EDSにより元素マッピングを行い，対象とする元素の分布と，HSIの分布を比較することで，近赤外線分析によって検出可能な元素の特定を試みた．鋼材の腐食因子となる元素の中でも，海からの飛来塩分，凍結防止剤散布により，橋梁に付着する可能性の高い塩素（Cl）を対象とし，0.1%，3%と濃度の異なるNaCl水溶液を供給した腐食促進試験を実施した．可視光領域である435nm，546nm，700nmと，近赤外線域である979nmのHSIにおいて，Cl付着の閾値を反射強度0.35以上と定義し，HSIと元素マッピング結果のピクセル毎の混同行列よりF値を算出し，その正誤判定および精度を，8体の試験片に対し検証した．波長979nmにおいて，F値は3%濃度NaCl水溶液供給試験片で約50～90%，0.1%濃度NaCl水溶液供給試験片で約20～50%となった．一方，可視光領域の3波長ではいずれもF値は0%となり，近赤外線領域においてのみ，Cl検出の可能性が示唆された．また，NaCl濃度が低い試験片ではF値が小さくなっており，検出には一定以上の付着量が必要である可能性が示唆された．