Abstract
It is laser induced breakdown spectroscopy(LIBS) that enables qualitative and quantitative analysis of the elements contained in unknown specimen by comparing the wavelength characteristics of each element obtained from the spectral analysis of the standard specimen with the wavelength analysis results from unknown specimens. In this study, the applicability of LIBS to the analysis of major deterioration factors affecting concrete durability was experimentally analyzed. That is, the possibility of applying LIBS to the diagnosis of concrete deterioration by studying the quantitative detection of harmful deteriorating factors on chloride, sulfate and carbonated mortar specimens using LIBS was studied. As a result of LIBS test for each chloride and sulfate specimen, the LIBS spectral wavelength intensity of chlorine and sulfur ions increased linearly with increasing concentration. Carbon ion LIBS spectral wave intensities of carbonated specimens increased nonlinearly over the duration of carbonation exposure. From the above results, it can be partially confirmed that LIBS can be applied to the diagnosis of concrete deterioration. In case of concrete carbonation, it is presumed that carbon content is contained in the cement itself and is different from the detection of chloride and sulfate specimen. Therefore, it is considered that more various parameter studies should be performed to apply LIBS to concrete carbonation.
표준 시료의 분광 분석으로부터 획득한 각 원소별 파장 특성 값과 검사대상 미지 시료로부터의 파장 분석 결과를 비교함으로써 미지 시료에 함유된 원소의 정성 및 정량 분석을 가능하게 하는 것이 LIBS이다. 본 연구에서는 콘크리트 내구성에 영향을 미치는 주요 열화 요인을 규명하는 것에 대하여 LIBS의 적용 가능성을 실험적으로 분석하였다. 즉, LIBS를 통해 염화물, 황산염, 탄산화 모르타르 시험체에 대한 유해 열화인자 정량 검출 실험을 실시함으로써 콘크리트 열화 진단의 LIBS 적용 가능성을 연구하였다. 염화물과 황산염 시험체 각각에 대하여 LIBS 실험을 실시한 결과 농도가 증가할수록 염소 및 황 이온의 LIBS 스펙트럼 파장 강도가 선형적으로 증가하는 것을 알 수 있었다. 탄산화 시험체의 경우 탄산화 노출 기간에 따른 탄소 이온 LIBS 스펙트럼 파장 강도는 다소 비선형적으로 증가하는 것으로 나타났다. 이상의 실험결과로부터 콘크리트 열화 진단에 LIBS의 적용가능성을 부분적으로 확인할 수 있었으며, 콘크리트 탄산화의 경우 시멘트 자체에 탄소 성분이 함유되어 염화물 및 황산염 시험체의 정량 검출과는 다소 상이한 결과를 보인 것으로 추정된다. 따라서 콘크리트 탄산화에 대하여 LIBS를 적용하기 위해서는 보다 다양한 매개변수 연구가 수행되어야 할 것으로 사료된다.
