JP6574356B2 - Capacitance type corrosion sensor and corrosion detection method - Google Patents

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Description

本発明は、コンクリートまたは鋼材の腐食環境を検出する技術に関する。   The present invention relates to a technique for detecting a corrosive environment of concrete or steel.

コンクリート構造物中の鋼材は、コンクリートがアルカリ性環境を保持していることで鋼材表面に不動態皮膜を形成し、腐食から保護されている。しかしながら、例えば、空気中の二酸化炭素、下水道施設における硫酸、あるいは塩化物イオンなどの腐食因子がコンクリート中に侵入すると、この不動態皮膜が破壊され、コンクリート中にある水と酸素によって鋼材の腐食が開始する。また、鉄橋やプラントなどの鋼材を用いた構造物では、鋼材に錆が生じないように保護塗料が用いられている。   Steel materials in concrete structures are protected from corrosion by forming a passive film on the steel material surface because the concrete maintains an alkaline environment. However, for example, if a corrosive factor such as carbon dioxide in the air, sulfuric acid in the sewerage facility, or chloride ions enters the concrete, the passive film is destroyed, and the steel and steel are corroded by water and oxygen in the concrete. Start. Moreover, in the structure using steel materials, such as an iron bridge and a plant, the protective coating is used so that rust may not arise in steel materials.

コンクリート構造物の鋼材が腐食すると、鋼材の体積膨張を生じ、その膨張圧でコンクリートにひび割れを生じ、ひび割れを通じてさらに腐食因子の侵入と外部からの水と酸素の供給によって鋼材の腐食は加速的に進行し、ついにはコンクリート構造物としての機能が保持できなくなる。   When steel in a concrete structure is corroded, the steel expands in volume, and the expansion pressure causes cracks in the concrete. As it progresses, the function as a concrete structure can no longer be maintained.

従って、鋼材の腐食が開始する前に腐食因子の侵入や鋼材の腐食開始を検知し、例えば、表面被覆などの対策で腐食因子や水と酸素のさらなる侵入を阻止して鋼材を腐食から守り、構造物の予防的な保全を図ることが重要となる。この問題に対し、従来から種々の腐食診断方法が提案されている。例えば、コア抜きを行なって腐食因子を分析する方法や、非破壊的に鋼材の自然電位や分極抵抗を測定する手法、化学センサやガスセンサにより腐食因子を検出する手法、鉄製の細線を模擬腐食部材としてコンクリートに埋設し、細線が断線したときに腐食を検出する手法などが知られている。   Therefore, before the corrosion of the steel material starts, the invasion of the corrosion factor and the corrosion start of the steel material is detected, and the steel material is protected from corrosion by preventing further invasion of the corrosion factor and water and oxygen by measures such as surface coating, It is important to promote preventive maintenance of structures. Various corrosion diagnosis methods have been proposed for this problem. For example, a method of analyzing the corrosion factor by removing the core, a method of non-destructively measuring the natural potential and polarization resistance of the steel material, a method of detecting the corrosion factor by a chemical sensor or a gas sensor, a simulated corrosion member using a steel thin wire For example, a method of detecting corrosion when buried in concrete and the fine wire is broken is known.

これらの腐食診断手法のうち、細線の断線によって腐食を検知する方法は、(a)予めセンサを埋設することでコア抜きなどコンクリートを傷めることがない、(b)コンクリート表面と鋼材の間に細線を深さに応じて数本設置することで表面からの腐食因子の侵入の時間依存性をモニタリングでき維持管理計画の立案を容易とする、(c)直接的に鉄の腐食を捉えるので腐食因子だけでなく水や酸素の供給状態をも含めた腐食の可能性を検知できる、(d)電気抵抗の変化を捉えるので極めて低消費電力での検出が可能で長期モニタリングに適する、というメリットがあり、細線切断を検出することによる腐食診断方法が、種々提案されている(例えば、特許文献1〜3)。また、感度が高く、設計自由度を大きくするために、鉄箔材を用いた腐食センサも提案されている(特許文献4)。   Among these corrosion diagnosis methods, the method of detecting corrosion by breaking a fine wire is: (a) the sensor is embedded in advance so that the core is not damaged, such as core removal, (b) the fine wire between the concrete surface and the steel material It is possible to monitor the time dependency of the invasion of corrosion factors from the surface by installing several depending on the depth, making it easy to make a maintenance plan. (C) Corrosion factors because iron corrosion is directly captured It is possible to detect the possibility of corrosion including not only the supply state of water and oxygen, but also (d) because it captures changes in electrical resistance, it can be detected with extremely low power consumption and is suitable for long-term monitoring. Various corrosion diagnosis methods by detecting fine wire cutting have been proposed (for example, Patent Documents 1 to 3). Also, a corrosion sensor using an iron foil material has been proposed in order to increase sensitivity and increase design freedom (Patent Document 4).

特開平8−094557号公報JP-A-8-0945557 特開平8−233896号公報JP-A-8-233896 特許第3205291号公報Japanese Patent No. 3205291 特開2012−145330号公報JP 2012-145330 A

“コンクリート中の塩化物浸透過程非破壊モニタリングシステムの開発研究 コンクリート工学年次論文集,Vol.23 NO.1, 2001”“Development research of non-destructive monitoring system for chloride infiltration process in concrete. Annual report of concrete engineering, Vol.23 NO.1, 2001”

しかしながら、従来の腐食センサは、すべて電気抵抗を捉えるものである。導電率の高い鉄は、破断しなければ抵抗値に変化が現れにくく、センサの感度が線径や線幅等に依存しやすいという課題がある。また、腐食センサを単独で評価する場合は、腐食因子がコンクリート構造物内にどのくらい進展しているのかを把握することができない。さらに、検知部が破断すると、センサの機能が失われてしまう。   However, all conventional corrosion sensors capture electrical resistance. Iron with high conductivity has a problem that the resistance value hardly changes unless it breaks, and the sensitivity of the sensor tends to depend on the wire diameter, the wire width, and the like. Moreover, when evaluating the corrosion sensor alone, it is impossible to grasp how much the corrosion factor has developed in the concrete structure. Furthermore, if the detector is broken, the sensor function is lost.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、腐食の危険性と共に腐食の進展状況を把握することができ、高精度で、小型化および低コスト化を図ることができる静電容量型腐食センサおよび腐食検出方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and is capable of grasping the progress of corrosion as well as the risk of corrosion, and is capable of achieving high precision, miniaturization, and cost reduction. It is an object of the present invention to provide a capacitive corrosion sensor and a corrosion detection method.

(1)上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の静電容量型腐食センサは、コンクリートまたは鋼材の腐食環境を検出する静電容量型腐食センサであって、腐食性を有する金属で板状、箔状または膜状に形成された検知部と、耐腐食性を有する金属で板状、箔状または膜状に形成され、前記検知部と対向する位置に設けられた対向電極と、前記検知部および前記対向電極の間に設けられた誘電体と、を備え、腐食による前記検知部の面積の減少に応じて、静電容量が変化することを特徴とする。   (1) In order to achieve the above object, the present invention takes the following measures. That is, the capacitive corrosion sensor of the present invention is a capacitive corrosion sensor that detects the corrosive environment of concrete or steel, and is formed of a corrosive metal in the form of a plate, foil, or film. A detection unit, a counter electrode formed in a plate shape, a foil shape, or a film shape with a metal having corrosion resistance, provided at a position facing the detection unit, and provided between the detection unit and the counter electrode. A dielectric, and the capacitance changes in accordance with a decrease in the area of the detection unit due to corrosion.

このように、検知部および対向電極の間に設けられた誘電体を備え、腐食による検知部の面積の減少に応じて、静電容量が変化するので、検知部の面積に応じて腐食環境進行状況を捉えることが可能となる。すなわち、鉄箔や細線の切断による抵抗変化を検出する方式と比較して、板状、箔状または膜状の検知部の面積で腐食の現状をより正確に把握することが可能となる。   As described above, the dielectric provided between the detection unit and the counter electrode is provided, and the capacitance changes in accordance with the decrease in the area of the detection unit due to corrosion. Therefore, the corrosion environment progresses according to the area of the detection unit. It is possible to capture the situation. That is, it becomes possible to grasp the current state of corrosion more accurately by the area of the plate-like, foil-like, or film-like detection portion as compared with the method of detecting the resistance change due to the cutting of the iron foil or the thin wire.

(2)また、本発明の静電容量型腐食センサにおいて、前記検知部には、複数の貫通孔が設けられていることを特徴とする。   (2) Further, in the capacitance type corrosion sensor of the present invention, the detection portion is provided with a plurality of through holes.

このように、検知部には、複数の貫通孔が設けられているので、検知部の面積を小さくし、腐食され易くすることができる。その結果、検知部における腐食が、誘電体まで到達し、静電容量の変化を生じさせることが可能となる。これにより、腐食による検知部の面積の減少と実際の腐食状況とを正確に対応付けることが可能となり、測定感度を向上させることが可能となる。   Thus, since the detection part is provided with the several through-hole, the area of a detection part can be made small and it can make it easy to corrode. As a result, the corrosion in the detection part reaches the dielectric and can cause a change in capacitance. As a result, it is possible to accurately associate the reduction in the area of the detection unit due to corrosion with the actual corrosion state, and it is possible to improve measurement sensitivity.

(3)また、本発明の静電容量型腐食センサにおいて、前記検知部は、メッシュ状に形成されていることを特徴とする。   (3) Moreover, the electrostatic capacitance type corrosion sensor of the present invention is characterized in that the detection section is formed in a mesh shape.

このように、検知部は、メッシュ状に形成されていることで、検知部の一部が限定的に腐食して欠損した場合においても、電気的な導通が確保され、検知部面積の減少量を静電容量の変化で正確に捉えることが可能となる。これにより、腐食による検知部の面積の減少と実際の腐食状況とを正確に対応付けることが可能となり、測定精度を高めることが可能となる。   As described above, since the detection unit is formed in a mesh shape, even when a part of the detection unit is corroded and lost in a limited manner, electrical conduction is ensured, and the amount of reduction in the detection unit area is reduced. Can be accurately captured by a change in capacitance. As a result, it is possible to accurately associate the reduction in the area of the detection unit due to corrosion with the actual corrosion state, and it is possible to increase measurement accuracy.

(4)また、本発明の静電容量型腐食センサは、前記検知部の中心を含む第1の領域を包囲する第2の領域に設けられた腐食防止膜と、前記第2の領域に対応する検知部に電気的に接続された第1の通電部と、前記対向電極に電気的に接続された第2の通電部と、を更に備えることを特徴とする。   (4) Further, the capacitance type corrosion sensor of the present invention corresponds to the corrosion prevention film provided in the second region surrounding the first region including the center of the detection unit, and the second region. And a second energization unit electrically connected to the counter electrode. The first energization unit electrically connected to the detecting unit and the second energization unit electrically connected to the counter electrode.

このように、検知部の中心を含む第1の領域を包囲する第2の領域に設けられた腐食防止膜を有するため、腐食しない第2の領域が必ず残ることとなる。すなわち、通電部が接続された箇所の近傍が腐食することによって、腐食せずに残っている箇所と、通電部とが電気的に切断され、誤った検出結果が得られてしまう可能性があるが、腐食防止膜によって、第2の領域が残るため、残っている検知部の全面積と通電部とを常に電気的に接続した状態にすることができる。これにより、測定精度を維持することが可能となる。   As described above, since the corrosion prevention film is provided in the second region surrounding the first region including the center of the detection unit, the second region that does not corrode always remains. That is, when the vicinity of the place where the current-carrying part is connected corrodes, the remaining part without being corroded and the current-carrying part are electrically disconnected, and an erroneous detection result may be obtained. However, since the second region remains due to the corrosion-preventing film, the entire area of the remaining detection portion and the energization portion can always be electrically connected. Thereby, measurement accuracy can be maintained.

(5)また、本発明の静電容量型腐食センサにおいて、前記誘電体は、誘電率が3以上であることを特徴とする。   (5) Further, in the capacitance type corrosion sensor of the present invention, the dielectric has a dielectric constant of 3 or more.

このように、誘電体は、誘電率が3以上あるため、検知部の面積の減少が、静電容量の減少に大きく関与することが可能となる。これにより、センサの測定感度を向上させることが可能となる。   As described above, since the dielectric has a dielectric constant of 3 or more, the decrease in the area of the detection unit can greatly contribute to the decrease in the capacitance. Thereby, the measurement sensitivity of the sensor can be improved.

(6)また、本発明の腐食検出方法は、コンクリート構造物中に埋設され、前記コンクリート構造物の腐食環境進行状況を検出する腐食検出方法であって、上記(1)から(5)のいずれかに記載の静電容量型腐食センサを前記コンクリート構造物中に埋設し、前記静電容量型腐食センサの検知部が腐食することによる静電容量値の変化に基づいて、静電容量型腐食センサの腐食進行状態を特定することを特徴とする。   (6) Further, the corrosion detection method of the present invention is a corrosion detection method for detecting the progress of a corrosive environment of the concrete structure embedded in the concrete structure, and any one of the above (1) to (5) The electrostatic capacity type corrosion sensor is embedded in the concrete structure, and the electrostatic capacity type corrosion sensor is based on the change in the electrostatic capacity value due to the corrosion of the detection part of the electrostatic capacity type corrosion sensor. It is characterized by identifying the progress of corrosion of the sensor.

この構成により、検知部の面積に応じて腐食進行状況を捉えることが可能となる。すなわち、鉄箔や細線の切断による抵抗変化を検出する方式と比較して、板状、箔状または膜状の検知部の面積で腐食の現状と進展状態をより正確に把握することが可能となる。   With this configuration, it is possible to capture the progress of corrosion according to the area of the detection unit. That is, it is possible to more accurately grasp the current state of corrosion and the state of progress in the area of the plate-like, foil-like or film-like detector compared with the method of detecting resistance change due to cutting of iron foil or thin wire Become.

(7)また、本発明の腐食検出方法は、コンクリート構造物中に埋設され、前記コンクリート構造物の腐食進行状態を検出する腐食検出方法であって、上記(1)から(5)のいずれかに記載の複数の静電容量型腐食センサを並列に接続して連設センサ を構成し、前記連設センサを前記コンクリート構造物中に埋設し、前記静電容量型腐食センサの検知部が腐食することによる前記連設センサの合成静電容量値の変化に基づいて、腐食した静電容量型腐食センサの位置を特定することを特徴とする。   (7) Moreover, the corrosion detection method of the present invention is a corrosion detection method that is embedded in a concrete structure and detects the progress of corrosion of the concrete structure, and is any one of the above (1) to (5) A plurality of capacitive corrosion sensors described in 1. are connected in parallel to form a continuous sensor, and the continuous sensor is embedded in the concrete structure, and the detection part of the capacitive corrosion sensor is corroded. The position of the corroded capacitive corrosion sensor is specified based on the change in the combined capacitance value of the continuous sensor.

このように、複数の静電容量型腐食センサを並列に接続して連設センサを構成するので、各静電容量型腐食センサの各静電容量の和によって、連設センサの合成静電容量を得ることが可能となる。その結果、検知部の腐食による面積の減少による合成静電容量の減少を簡単な計算で求めることができ、合成静電容量に応じて腐食した静電容量型腐食センサの位置を特定することが可能となる。さらに、並列接続であるため、静電容量型腐食センサを連接する数を容易に増減することが可能である。   In this way, since a plurality of capacitive corrosion sensors are connected in parallel to form a continuous sensor, the combined capacitance of the continuous sensors is determined by the sum of the capacitances of the capacitive corrosion sensors. Can be obtained. As a result, it is possible to calculate the decrease in the synthetic capacitance due to the reduction in the area due to corrosion of the detection unit by simple calculation, and it is possible to specify the position of the corrosive capacitance type corrosion sensor according to the synthetic capacitance. It becomes possible. Furthermore, because of the parallel connection, it is possible to easily increase or decrease the number of connected capacitive corrosion sensors.

(8)また、本発明の腐食検出方法は、測定対象である鋼構造物および鋼材の表面に貼付し、前記鋼構造物および鋼材の腐食進行状態を検出する腐食検出方法であって、上記(1)から(5)のいずれかに記載の静電容量型腐食センサを前記鋼構造物および鋼材表面に貼付し、前記静電容量型腐食センサの検知部が腐食することによる静電容量値の変化に基づいて、静電容量型腐食センサの腐食進行状態を特定することを特徴とする。   (8) Further, the corrosion detection method of the present invention is a corrosion detection method for detecting the progress of corrosion of the steel structure and the steel material by attaching to the surface of the steel structure and the steel material to be measured, The capacitance type corrosion sensor according to any one of 1) to (5) is affixed to the steel structure and the steel material surface, and the capacitance value due to corrosion of the detection part of the capacitance type corrosion sensor is measured. It is characterized in that the corrosion progress state of the capacitive corrosion sensor is specified based on the change.

この構成により、検知部の面積に応じて腐食進行状況を捉えることが可能となる。すなわち、鉄箔や細線の切断による抵抗変化を検出する方式と比較して、板状、箔状または膜状の検知部の面積で腐食の現状と進展状態をより正確に把握することが可能となる。   With this configuration, it is possible to capture the progress of corrosion according to the area of the detection unit. That is, it is possible to more accurately grasp the current state of corrosion and the state of progress in the area of the plate-like, foil-like or film-like detector compared with the method of detecting resistance change due to cutting of iron foil or thin wire Become.

本発明によれば、検知部の面積に応じて腐食進行状況を捉えることが可能となる。すなわち、鉄箔や細線の切断による抵抗変化を検出する方式と比較して、板状、箔状または膜状の検知部の面積で腐食の現状と進展状態をより正確に把握することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to capture the progress of corrosion according to the area of the detection unit. That is, it is possible to more accurately grasp the current state of corrosion and the state of progress in the area of the plate-like, foil-like or film-like detector compared with the method of detecting resistance change due to cutting of iron foil or thin wire Become.

本実施形態に係る静電容量型腐食センサの概略構成を示す平面図である。It is a top view which shows schematic structure of the electrostatic capacitance type corrosion sensor which concerns on this embodiment. 静電容量型センサの断面図である。It is sectional drawing of an electrostatic capacitance type sensor. 本実施形態に係る静電容量型腐食センサの概略構成を示す平面図である。It is a top view which shows schematic structure of the electrostatic capacitance type corrosion sensor which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る静電容量型腐食センサの第1の変形例の概略構成を示す平面図である。It is a top view which shows schematic structure of the 1st modification of the capacitive corrosion sensor which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る静電容量型腐食センサの第2の変形例の概略構成を示す平面図である。It is a top view which shows schematic structure of the 2nd modification of the capacitive corrosion sensor which concerns on this embodiment. 目視による腐食面積率の評価結果のモデルを示す図である。It is a figure which shows the model of the evaluation result of the corrosion area rate by visual observation. 本実施形態に係る静電容量型腐食センサを塩水浸漬した際の測定周波数による各サイクルにおける静電容量値の違いを示す図である。It is a figure which shows the difference in the electrostatic capacitance value in each cycle by the measurement frequency at the time of salt water immersion of the capacitive corrosion sensor which concerns on this embodiment. 1サイクル経過後の静電容量値を腐食面積率0%の初期値として、面積減少率と静電容量との関係を理論値の実測値と併せて示した図である。It is the figure which showed the relationship between an area reduction rate and an electrostatic capacitance with the measured value of a theoretical value by making the electrostatic capacitance value after 1 cycle progress into the initial value of corrosion area rate 0%. 試験体の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of a test body. モルタル試験体に埋設するセンサの概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the sensor embed | buried in a mortar test body. 各サイクルで計測した静電容量の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the electrostatic capacitance measured in each cycle. 静電容量型腐食センサを3つ並列に接続して連設センサ50を構成した様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the continuous sensor 50 was comprised by connecting three electrostatic capacitance type corrosion sensors in parallel. 静電容量型腐食センサを3つ並列に接続して連設センサ51を構成した様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the connection sensor 51 was comprised by connecting three capacitive type corrosion sensors in parallel. 3つの鉄箔部3を用いた連設センサ52を示す図である。It is a figure which shows the connection sensor 52 using three iron foil parts. 静電容量と静電容量型腐食センサの個数との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between an electrostatic capacitance and the number of electrostatic capacitance type corrosion sensors.

[静電容量型腐食センサの測定原理]
平行平板導体(検知部)の静電容量Cは、平行平板導体の面積S、平行平板導体間の間隔dとの間に、以下の関係がある。
C=Q/V=εS/d[F] ・・・(1)
ここで、εは、誘電率である。
[Measurement principle of capacitive corrosion sensor]
The capacitance C of the parallel plate conductor (detecting unit) has the following relationship between the area S of the parallel plate conductor and the interval d between the parallel plate conductors.
C = Q / V = εS / d [F] (1)
Here, ε is a dielectric constant.

本実施形態に係る静電容量型腐食センサは、この原理を用いる。すなわち、センサの検知部が腐食因子によって腐食していくと、対向する平行平板導体の面積が減少し、それに伴って静電容量が減少する。静電容量の減少度合いを捉えることによって、検知部の面積の減り具合、ひいては腐食環境の進行具合を把握することが可能となる。   The capacitive corrosion sensor according to this embodiment uses this principle. That is, when the detection part of the sensor is corroded by a corrosive factor, the area of the opposing parallel plate conductors decreases, and the capacitance decreases accordingly. By grasping the degree of decrease in the capacitance, it is possible to grasp how the area of the detection unit is reduced, and thus the progress of the corrosive environment.

[第1の実施形態]
[静電容量型腐食センサの構成]
図1は、本実施形態に係る静電容量型腐食センサの概略構成を示す平面図である。図2は、図1に示した静電容量型腐食センサ1をA−Aで切断した場合の断面図である。この静電容量型腐食センサ1は、鉄を圧延することにより作製され、3μm以上0.1mm以下の厚さを有する検知部としての鉄箔部3と、鉄箔部3にメッシュ状に設けられた複数の貫通孔5と、誘電体7と、リード線9と、対向電極10とを備える。鉄箔部3は、蒸着やメッキにより形成される薄膜であっても良いし、板状に形成されていても良い。厚さを3μm以上0.1mm以下としたのは、薄すぎるとセンサの取り扱い時に検知部にひび割れが生じやすく、厚すぎるとセンサの感度が低下する恐れがあるためである。また、鉄箔部3の面積は、腐食進行状況を段階的に捉えることができるよう、大きい方が望ましいが、本明細書では3cmであるとして説明する。また、鉄箔部3の形状は、円形としているが、本発明は、これに限定されるわけではない。検知部は鉄箔に変えて、腐食状態を測定したい材質と同じものに換えることができ、ステンレスやアルミニウム等の金属としても良い。
[First Embodiment]
[Configuration of Capacitive Corrosion Sensor]
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a capacitive corrosion sensor according to the present embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view of the capacitive corrosion sensor 1 shown in FIG. 1 cut along AA. The capacitive corrosion sensor 1 is manufactured by rolling iron, and is provided in a mesh shape on the iron foil part 3 as a detection part having a thickness of 3 μm or more and 0.1 mm or less, and the iron foil part 3. A plurality of through holes 5, a dielectric 7, lead wires 9, and a counter electrode 10 are provided. The iron foil part 3 may be a thin film formed by vapor deposition or plating, or may be formed in a plate shape. The reason why the thickness is set to 3 μm or more and 0.1 mm or less is that if the thickness is too small, the detection part is likely to crack when the sensor is handled, and if the thickness is too large, the sensitivity of the sensor may be lowered. The area of the iron foil portion 3, so that it is possible to capture the corrosion progress stepwise, but it is preferably larger, is described herein as being a 3 cm 2. Moreover, although the shape of the iron foil part 3 is circular, this invention is not necessarily limited to this. The detection unit can be replaced with iron foil and replaced with the same material as the material whose corrosion state is to be measured, and may be a metal such as stainless steel or aluminum.

鉄箔部3は、複数の貫通孔5が設けられ、メッシュ状に形成されている。このような複数の貫通孔5が設けられているので、腐食が容易に進行し、一部が限定的に腐食して欠損した場合においても、鉄箔部が島状に取り残されることが少なく、電気的な導通が確保され、検知部面積の減少量を静電容量の変化で正確に捉えることが可能となる。なお、図1では、各貫通孔5の形状を矩形(正方形)としているが、本発明は、これに限定されるわけではなく、円形や他の形状とすることもできる。また、リード線9は、鉄箔部3に電気的に接続された第1の通電部と、対向電極10に電気的に接続された第2の通電部とを構成する。   The iron foil part 3 is provided with a plurality of through holes 5 and is formed in a mesh shape. Since such a plurality of through-holes 5 are provided, the corrosion easily proceeds, and even when a portion of the corrosion is lost due to limited corrosion, the iron foil portion is rarely left in an island shape, Electrical continuity is ensured, and the reduction amount of the detection unit area can be accurately captured by the change in capacitance. In addition, in FIG. 1, although the shape of each through-hole 5 is made into the rectangle (square), this invention is not necessarily limited to this, It can also be set as circular and another shape. Further, the lead wire 9 constitutes a first energization part electrically connected to the iron foil part 3 and a second energization part electrically connected to the counter electrode 10.

式(1)から明らかなように、誘電率の大きさと鉄箔部3面積の減少が、静電容量の減少に大きく関与するため、誘電体7は、誘電率が3以上の誘電体であることが望ましく、その厚さは0.05mm〜2mmが望ましく、温度による変化が少ない誘電体が望ましい。これにより、センサの測定感度を向上させることが可能となる。本実施形態では、誘電体7をポリイミドフィルムで構成し、その誘電率を3.3とする。図1では、直径22mmの鉄箔で鉄箔部3を形成し、0.105mm厚のポリイミドフィルム上に接着し、ケミカルエッチングで貫通孔5を形成した。また、誘電体7としてのポリイミドフィルムの鉄箔接着面の反対側の面に、金をスパッタリングで成膜した。   As is clear from the equation (1), the dielectric 7 is a dielectric having a dielectric constant of 3 or more because the decrease in the dielectric constant and the reduction in the area of the iron foil part 3 are greatly involved in the decrease in the capacitance. It is desirable that the thickness is 0.05 mm to 2 mm, and a dielectric that is less susceptible to temperature change is desirable. Thereby, the measurement sensitivity of the sensor can be improved. In the present embodiment, the dielectric 7 is made of a polyimide film, and its dielectric constant is 3.3. In FIG. 1, the iron foil part 3 was formed with an iron foil having a diameter of 22 mm, adhered onto a polyimide film having a thickness of 0.105 mm, and the through hole 5 was formed by chemical etching. Also, gold was formed by sputtering on the surface of the polyimide film as the dielectric 7 opposite to the iron foil bonding surface.

対向電極10は、耐腐食性が高い性能を有した金属が望ましい。鉄箔部の腐食による減少を静電容量で捉えるためには、金属部の面積が変化しないことが前提である。金または白金、パラジウム等に代表される貴金属をはじめ、対象とする金属よりイオン化傾向の小さく導電性を有した金属とし、対象が鉄であればあるチタン、ニッケル等を用いることができる。また、圧延されたそれらの金属箔以外にもスパッタリングや蒸着、めっき等で成膜して形成する方法もある。   The counter electrode 10 is preferably a metal having a high corrosion resistance. In order to capture the decrease due to the corrosion of the iron foil part by the capacitance, it is premised that the area of the metal part does not change. In addition to noble metals such as gold, platinum, and palladium, titanium, nickel, or the like, which is a metal having a lower ionization tendency than a target metal and having conductivity, and the target is iron, can be used. In addition to the rolled metal foil, there is a method of forming a film by sputtering, vapor deposition, plating, or the like.

また、図3に示すように、リード線9を含む鉄箔部3の外縁部には、腐食しない材質で腐食防止膜30を設けることが好ましく、例えば、樹脂や白金等の金属等を用いることができる。中でも、腐食進行状況を段階的に捉えるために樹脂等の絶縁体を用いることが好ましい。この樹脂は、塗布したりシールを張付けたりすれば良い。一方、金属とする場合は、金または白金の他、金、パラジウム、チタン、ニッケル、スズ、鉛、銅、ステンレス、またはこれらの合金等、被膜の材料である検知部より貴な金属を用いることが可能であり、湿式めっき法および乾式めっき法、あるいは蒸着により箔層を形成できる。金属を用いる場合は、検知部との電位差が生じて腐食が早く進展するので、早期の腐食検知を行ないたい場合に有用である。   Further, as shown in FIG. 3, it is preferable to provide a corrosion prevention film 30 with a material that does not corrode on the outer edge portion of the iron foil portion 3 including the lead wire 9, for example, a metal such as a resin or platinum is used. Can do. Among them, it is preferable to use an insulator such as a resin in order to grasp the progress of corrosion step by step. This resin may be applied or a seal may be attached. On the other hand, in the case of using a metal, in addition to gold or platinum, use a metal that is more precious than the detection part that is the material of the coating, such as gold, palladium, titanium, nickel, tin, lead, copper, stainless steel, or an alloy thereof. The foil layer can be formed by a wet plating method, a dry plating method, or vapor deposition. In the case of using a metal, a potential difference with the detection unit is generated and corrosion progresses quickly, which is useful when it is desired to perform early corrosion detection.

図4Aは、本実施形態に係る静電容量型腐食センサの第1の変形例の概略構成を示す平面図であり、図4Bは、本実施形態に係る静電容量型腐食センサの第2の変形例の概略構成を示す平面図である。図4Aに示す静電容量型腐食センサ2は、鉄を圧延することにより作製され、3μm以上0.1mm以下の厚さを有する鉄箔部4と、鉄箔部4に設けられた複数のスリット6と、誘電体7と、リード線9とを備える。また、図4Bに示す静電容量型腐食センサ40は、鉄を圧延することにより作製され、3μm以上0.1mm以下の厚さを有する鉄箔部41と、誘電体7と、リード線9とを備える。貫通孔やスリットは設けられていない。このように、本発明は、図4Aや図4Bに示す形態を採ることも可能である。なお、図3で腐食防止膜30を示したように、図4Aおよび4Bにおいても、リード線9を含む鉄箔部4または41の外縁部に、腐食しない材質で腐食防止膜を設けても良い。   FIG. 4A is a plan view illustrating a schematic configuration of a first modification of the capacitive corrosion sensor according to the present embodiment, and FIG. 4B illustrates a second configuration of the capacitive corrosion sensor according to the present embodiment. It is a top view which shows schematic structure of a modification. The capacitive corrosion sensor 2 shown in FIG. 4A is manufactured by rolling iron, and has an iron foil part 4 having a thickness of 3 μm or more and 0.1 mm or less, and a plurality of slits provided in the iron foil part 4. 6, a dielectric 7, and a lead wire 9. 4B is produced by rolling iron, and has an iron foil portion 41 having a thickness of 3 μm or more and 0.1 mm or less, a dielectric 7, a lead wire 9, and the like. Is provided. There are no through holes or slits. Thus, this invention can also take the form shown to FIG. 4A and FIG. 4B. As shown in FIG. 3, the corrosion prevention film 30 may be provided with a non-corrosive material on the outer edge of the iron foil part 4 or 41 including the lead wire 9 in FIGS. 4A and 4B. .

[静電容量型腐食センサの性能評価]
本発明者は、本実施形態に係る静電容量型腐食センサの鉄箔部3の腐食による面積減少と静電容量との相関を確認した。本発明者は、3%のNaCl水溶液に本実施形態に係る図1の静電容量型腐食センサを浸漬させ、7日を1サイクルとして、1サイクル毎に腐食状態の目視観察を行なった。そして、腐食面積率と静電容量の変化を計測した。静電容量の計測は、浸漬液から静電容量型腐食センサを一旦取り出し、表面に付着した水分を取り除いた後、ピンセット状のプローブにて鉄箔部3の端部と貴金属10との間の静電容量を計測した。計測条件は、LCRメーターを用いて、100Hz〜100kHzまでの1Vの交流電界下にて実施した。実験で使用した装置は、以下の表の通りである。

Figure 0006574356
[Performance evaluation of capacitive corrosion sensor]
The inventor confirmed the correlation between the reduction in area due to corrosion of the iron foil portion 3 of the capacitive corrosion sensor according to this embodiment and the capacitance. The present inventor immersed the electrostatic capacitance type corrosion sensor of FIG. 1 according to the present embodiment in a 3% NaCl aqueous solution, and visually observed the corrosion state every cycle with 7 days as one cycle. And the change of the corrosion area rate and the electrostatic capacitance was measured. The capacitance is measured by taking out the capacitance type corrosion sensor from the immersion liquid, removing the moisture adhering to the surface, and then using a tweezer-like probe between the end of the iron foil portion 3 and the noble metal 10. Capacitance was measured. Measurement conditions were carried out under an alternating electric field of 1 V from 100 Hz to 100 kHz using an LCR meter. The apparatus used in the experiment is shown in the following table.
Figure 0006574356

図5は、目視による腐食面積率の評価結果のモデルを示す図である。目視による腐食評価方法は、腐食により鉄箔が欠損している箇所を腐食面積として評価した。図5(a)は、1サイクル目の鉄箔部の腐食状態を示し、目視による腐食面積率の評価結果は0%である。図5(b)は、2サイクル目の鉄箔部の腐食状態を示し、目視による腐食面積率の評価結果は20%である。図5(c)は、3サイクル目の鉄箔部の腐食状態を示し、目視による腐食面積率の評価結果は60%である。図5(d)は、4サイクル目の鉄箔部の腐食状態を示し、目視による腐食面積率の評価結果は80%である。このように、サイクルの経過に伴い、鉄箔部の腐食が進み、腐食面積率が増加していくことが確認された。   FIG. 5 is a diagram showing a model of the evaluation result of the corrosion area rate by visual observation. The visual corrosion evaluation method evaluated the location where the iron foil was missing due to corrosion as the corrosion area. FIG. 5A shows the corrosion state of the iron foil part in the first cycle, and the evaluation result of the corrosion area rate by visual observation is 0%. FIG.5 (b) shows the corrosion state of the iron foil part of the 2nd cycle, and the evaluation result of the corrosion area rate by visual observation is 20%. FIG.5 (c) shows the corrosion state of the iron foil part of the 3rd cycle, and the evaluation result of the corrosion area rate by visual observation is 60%. FIG.5 (d) shows the corrosion state of the iron foil part of the 4th cycle, and the evaluation result of the corrosion area rate by visual observation is 80%. Thus, it was confirmed that the corrosion of the iron foil part progressed and the corrosion area rate increased with the progress of the cycle.

図6は、本実施形態に係る静電容量型腐食センサを塩水浸漬した際の測定周波数による各サイクルにおける静電容量値の違いを示す図である。図6において、いずれの周波数においても、試験実施前から1サイクル目で静電容量が上昇し、その後、静電容量が低下していくことが分かる。また、測定周波数が高くなるほど、各サイクルの差は若干小さくなる傾向があった。また、いずれのサイクルにおいても、測定周波数が高くなるに従って、静電容量が低下する傾向があった。従って、腐食面積と静電容量との相関性が高くなり、腐食進行状況が良く把握できるようになるため、または、塩分に代表される電解質の腐食因子による変動要因を排除できるため、測定周波数は50kHz以上、さらには100kHz以上として測定するのが好ましい。   FIG. 6 is a diagram illustrating the difference in capacitance value in each cycle depending on the measurement frequency when the capacitive corrosion sensor according to the present embodiment is immersed in salt water. In FIG. 6, it can be seen that at any frequency, the capacitance increases in the first cycle from before the test, and thereafter the capacitance decreases. Moreover, the difference between the cycles tended to be slightly smaller as the measurement frequency was higher. Moreover, in any cycle, the capacitance tends to decrease as the measurement frequency increases. Therefore, the correlation between the corrosion area and the capacitance is increased, and the progress of corrosion can be grasped well, or the fluctuation factor due to the corrosion factor of the electrolyte typified by salt can be eliminated, so the measurement frequency is It is preferable to measure at 50 kHz or more, more preferably 100 kHz or more.

図7は、1サイクル経過後の静電容量値を腐食面積率0%の初期値として、面積減少率と静電容量との関係を理論値の実測値と併せて示した図である。図7には、本実施形態に係る静電容量型腐食センサのうち、複数の貫通孔を有するタイプ(メッシュタイプ)と、複数のスリットを有するタイプ(ラインタイプ)の両方が示されている。2つの実線は、それぞれ、メッシュタイプとラインタイプの理論値を示す。四角形のプロットがメッシュタイプの実測値を示し、三角形のプロットがラインタイプの実測値を示す。図7に示すように、本実施形態に係る静電容量型腐食センサの静電容量の計測値は、理論値とはずれがあるものの、腐食面積率と静電容量の相関は高い。特に、60%以上の腐食面積率は、理論的な腐食面積率と静電容量の関係に良く近似しており、静電容量の計測によって、精度良く把握することができると言える。   FIG. 7 is a graph showing the relationship between the area reduction rate and the capacitance, together with the actual measured value, with the capacitance value after one cycle elapses as the initial value of the corrosion area rate of 0%. FIG. 7 shows both a type having a plurality of through holes (mesh type) and a type having a plurality of slits (line type) among the capacitive corrosion sensors according to the present embodiment. Two solid lines indicate the theoretical values of the mesh type and the line type, respectively. The quadrangular plot shows the actual measurement value of the mesh type, and the triangular plot shows the actual measurement value of the line type. As shown in FIG. 7, the measured value of the capacitance of the capacitive corrosion sensor according to the present embodiment has a correlation between the corrosion area ratio and the capacitance, although there is a deviation from the theoretical value. In particular, a corrosion area ratio of 60% or more closely approximates the theoretical relationship between the corrosion area ratio and the capacitance, and can be said to be accurately grasped by measuring the capacitance.

なお、図3に示すライン型センサよりも、図1に示すメッシュ型センサの方が腐食の進展を捉えやすいと考えられる。ライン型センサの場合、腐食の発生部位によっては、腐食による電極面積の減少と静電容量から逆算した電極面積の減少とが対応しない場合があり得るためである。   In addition, it is thought that the mesh type sensor shown in FIG. 1 can catch progress of corrosion more easily than the line type sensor shown in FIG. This is because, in the case of a line-type sensor, depending on the site where corrosion occurs, the decrease in electrode area due to corrosion may not correspond to the decrease in electrode area calculated backward from the capacitance.

[第2の実施形態]
[モルタル試験体を用いた促進試験による静電容量型腐食センサの性能評価]
モルタル中における本実施形態に係る静電容量型腐食センサの性能を確認することを目的に、塩分を練り込んだ試験体を用いて促進試験で評価した。
[Second Embodiment]
[Performance evaluation of capacitive corrosion sensor by accelerated test using mortar specimen]
For the purpose of confirming the performance of the capacitive corrosion sensor according to the present embodiment in mortar, evaluation was made by an accelerated test using a test body kneaded with salt.

[試験体の概要]
モルタル試験体は、水セメント比65%の1:3モルタルとし、塩化物イオン量で4.8kg/mとなるようにNaClを添加した。図8は、試験体の概要を示す図である。ここでは、試験体を100mm×100mm×100mmのサイズとした。かぶり15mmの位置に静電容量型腐食センサを埋設した水準(図8(b))と、腐食面積計測用にφ20mm×130mmの磨き棒鋼を埋設した水準(図8(a))を用意した。なお、試験体の表面は塩水浸透を行なう1面だけ残し、他の面をエポキシ樹脂で被覆した。
[Outline of specimen]
The mortar specimen was a 1: 3 mortar with a water cement ratio of 65%, and NaCl was added so that the amount of chloride ions was 4.8 kg / m 3 . FIG. 8 is a diagram showing an outline of the test specimen. Here, the test body was 100 mm × 100 mm × 100 mm in size. A level (FIG. 8 (b)) in which a capacitive corrosion sensor was buried at a position of 15 mm in fog and a level (FIG. 8 (a)) in which a polished steel bar of φ20 mm × 130 mm was buried for corrosion area measurement were prepared. In addition, the surface of the test body was left only on one surface where salt water permeation was performed, and the other surface was covered with an epoxy resin.

[モルタル試験体に埋設するセンサ]
図9は、モルタル試験体に埋設するセンサの概要を示す図である。図9に示すように、静電容量型腐食センサ1は、Oリング15でアクリルケース13との間隔が設けられ、エポキシ樹脂17でアクリルケース13に接着されている。この静電容量型腐食センサ1は、試験体外部より静電容量の計測を行なうため、リード線9を半田付けし、リード線9の接続部が腐食しないよう、鉄箔部3のみが表面に露出するように、アクリルケース13で外装され、ケース内部が樹脂21で充填されている。このように構成したのは、リード線の錆防止を図るためと、周りに充填されるコンクリート自体が誘電体で含水状態により誘電率が変動することから、その影響を回避するためである。また、センサをコンクリート充填時の衝撃から保護する意味もある。本実施形態では、アクリルケース13を用いたが、必ずしもこれを必要とするわけではなく、上記の目的を達成することができるのであれば、アクリルケース13を使用せずに、例えば、樹脂だけでも構わない。
[Sensor embedded in mortar specimen]
FIG. 9 is a diagram showing an outline of a sensor embedded in a mortar specimen. As shown in FIG. 9, the capacitance type corrosion sensor 1 is provided with a space between the O-ring 15 and the acrylic case 13 and is bonded to the acrylic case 13 with an epoxy resin 17. Since this capacitance type corrosion sensor 1 measures the capacitance from the outside of the specimen, only the iron foil portion 3 is placed on the surface so that the lead wire 9 is soldered and the connection portion of the lead wire 9 is not corroded. The case is covered with an acrylic case 13 so as to be exposed, and the inside of the case is filled with a resin 21. The reason for this construction is to prevent the rust of the lead wires and to avoid the influence of the concrete itself filled with the dielectric itself due to the dielectric and the dielectric constant fluctuating depending on the water content. It also has the meaning of protecting the sensor from impact when filling concrete. In the present embodiment, the acrylic case 13 is used. However, this is not always necessary, and if the above purpose can be achieved, the acrylic case 13 is not used, for example, only the resin. I do not care.

[モルタル試験体の促進試験条件]
促進試験の条件は、40℃で10%NaCl水溶液に2日間浸漬−60%RH環境下で5日間乾燥させる条件を1サイクルとし、合計10サイクルの促進試験を行なった。図10は、M−1、M−2の2個の同一のセンサについて各サイクルで計測した静電容量の結果を示す図である。初期値は、試験体を脱型後、塩水に浸漬する前に計測した結果とした。それぞれ3サイクルまでは、初期値から若干の低下傾向があるが、その後、M−1は4サイクルまで微増している。また、M−2に関しては、6サイクルまで、ほとんど変化が見られない。
[Conditions for accelerated testing of mortar specimens]
The conditions of the acceleration test were immersed in a 10% NaCl aqueous solution at 40 ° C. for 2 days and dried for 5 days in a 60% RH environment, and one cycle was performed, and a total of 10 cycles of the acceleration test was performed. FIG. 10 is a diagram showing the results of capacitance measured in each cycle for two identical sensors M-1 and M-2. The initial value was the result measured after demolding the test specimen and before immersing it in salt water. Up to 3 cycles each, there is a slight downward trend from the initial value, but thereafter M-1 slightly increases to 4 cycles. Moreover, regarding M-2, there is almost no change until 6 cycles.

M−1は、6サイクルから、M−2は5サイクルから静電容量の低下が見られ、M−1は段階的に低下していることが分かる。M−2は7サイクル、M−1は8サイクルで静電容量が20pF以下になると、その後の変化は見られない。図9で示したセンサは、図1に示した状態と比べ、リード線接続部を樹脂で保護しており、鉄箔部3の2割程度の面積は検知部として作用しない。検知部として作用する面積から求めた静電容量で評価すると、20pFに到達した時点で、露出している鉄箔部3のほぼ全体が欠損している状態である。このため、これ以上の腐食進展は把握できないと考えられる。すなわち、6〜8サイクルですべてのセンサの検知部が欠損したと言える。   It can be seen that a decrease in capacitance was observed from 6 cycles for M-1 and a decrease from 5 cycles for M-2, and M-1 was decreased stepwise. When M-2 is 7 cycles and M-1 is 8 cycles and the capacitance is 20 pF or less, no subsequent change is observed. In the sensor shown in FIG. 9, the lead wire connecting portion is protected with resin as compared with the state shown in FIG. 1, and an area of about 20% of the iron foil portion 3 does not act as a detecting portion. When evaluated by the electrostatic capacity obtained from the area acting as the detection part, when it reaches 20 pF, almost the entire exposed iron foil part 3 is missing. For this reason, it is thought that further corrosion progress cannot be grasped. That is, it can be said that the detection parts of all the sensors are lost in 6 to 8 cycles.

本実施形態に係る静電容量型腐食センサは、検知部としての鉄箔部3の腐食面積率と静電容量とに高い相関性が見られ、腐食の進展を把握できる基本性能を有している。また、塩分を含んだモルタル中における促進試験においては、本実施形態に係る静電容量型腐食センサの静電容量の低下が、腐食の発生を捉える機能を有していると評価できた。また、静電容量の変化は、検知部がすべて欠損する前に、段階的な変化を示すことから、本実施形態に係る静電容量型腐食センサで腐食の進展度合いを評価できる。   The capacitance type corrosion sensor according to the present embodiment has a high correlation between the corrosion area ratio of the iron foil portion 3 as the detection portion and the capacitance, and has a basic performance capable of grasping the progress of corrosion. Yes. Moreover, in the accelerated test in the mortar containing salt content, it has been evaluated that the decrease in the capacitance of the capacitance type corrosion sensor according to the present embodiment has a function of capturing the occurrence of corrosion. Further, since the change in capacitance shows a step change before all the detection units are lost, the progress of corrosion can be evaluated by the capacitance type corrosion sensor according to the present embodiment.

図11は、上記の静電容量型腐食センサを3つ並列に接続して連設センサ50を構成した様子を示す図である。連設センサ50は、3つの静電容量型腐食センサ1,2を、かぶり深さ方向に階段状に配置されている。   FIG. 11 is a diagram showing a state in which the continuous sensor 50 is configured by connecting three of the above-described capacitive corrosion sensors in parallel. The continuous sensor 50 has three capacitance type corrosion sensors 1 and 2 arranged in a staircase pattern in the cover depth direction.

図12は、上記の静電容量型腐食センサを3つ並列に接続して連設センサ51を構成した様子を示す図である。連設センサ51は、3つの静電容量型腐食センサ1,2を、斜面上に置かれるように斜めに配置されている。   FIG. 12 is a diagram showing a state in which the above-described capacitance type corrosion sensor is connected in parallel to form a continuous sensor 51. The continuous sensor 51 is arranged obliquely so that the three capacitive corrosion sensors 1 and 2 are placed on a slope.

図13は、3つの鉄箔部3を用いた連設センサ52を示す図である。連設センサ52では、誘電体7と対向電極10を共通として、3つの鉄箔部3が斜めに配置されている。   FIG. 13 is a diagram showing a continuous sensor 52 using three iron foil portions 3. In the continuous sensor 52, the three iron foil portions 3 are arranged obliquely with the dielectric 7 and the counter electrode 10 in common.

上記実施例1〜3において、各静電容量型腐食センサの静電容量をQとすると、初期状態では、連設センサ50〜52の合成静電容量は、Q+Q+Q=3Qである。   In the first to third embodiments, assuming that the capacitance of each capacitance type corrosion sensor is Q, in the initial state, the combined capacitance of the continuous sensors 50 to 52 is Q + Q + Q = 3Q.

連設センサ50〜52をコンクリート構造物中に埋設する。その後、腐食因子の進行方向の側から、静電容量型腐食センサの検知部が腐食し、鉄箔部の面積が減少する。それに伴って、連設センサ50〜52の合成静電容量値も減少する。図14は、静電容量と静電容量型腐食センサの個数との関係を示す図である。初期状態では、並列に接続された静電容量型腐食センサの合成静電容量値は、3Qである。その後、順次各静電容量型腐食センサの検知部が腐食し、面積が減少していくと、連接センサ50〜52の合成静電容量値も減少していく。図14では、実線部分がモデルとして示す合成静電容量値である。   The continuous sensors 50 to 52 are embedded in the concrete structure. Thereafter, the detection portion of the capacitive corrosion sensor is corroded from the direction of the progress of the corrosion factor, and the area of the iron foil portion is reduced. Along with this, the combined capacitance value of the continuous sensors 50 to 52 also decreases. FIG. 14 is a diagram illustrating the relationship between the capacitance and the number of capacitance-type corrosion sensors. In the initial state, the combined capacitance value of the capacitive corrosion sensors connected in parallel is 3Q. Thereafter, when the detection portion of each capacitance type corrosion sensor is corroded sequentially and the area decreases, the combined capacitance value of the connection sensors 50 to 52 also decreases. In FIG. 14, the solid line portion is the combined capacitance value shown as a model.

コンクリート構造物中に埋設された連設センサ50〜52のいずれかの静電容量型腐食センサの検知部が腐食することによる連設センサ50〜52の合成静電容量値の変化を、例えば、図14に示す実線で把握する。合成静電容量値に応じて、現時点でどの静電容量型腐食センサまで腐食しているかを把握することが可能となる。   For example, a change in the combined capacitance value of the continuous sensors 50 to 52 due to the corrosion of the detection unit of the electrostatic capacitance type corrosion sensor of the continuous sensors 50 to 52 embedded in the concrete structure is, for example, This is grasped by the solid line shown in FIG. Depending on the combined capacitance value, it is possible to grasp which capacitance type corrosion sensor is corroded at the present time.

[鋼構造物への適用]
測定対象となる金属構造物、例えば、鋼橋やプラント設備、街路灯、土中埋設管、タンク、船舶などに保護塗料を塗布する場合、塗布前の金属材料の表面に、本実施形態に係るセンサを接着剤等で貼付する。貼付する際は、構造物の電気状態の影響を受ける場合があるので、樹脂のテープ、シール、あるいは接着剤自体で絶縁することが好ましい。センサの検知部は、腐食状態を測定したい材質と同じものに換えることができ、鉄箔に変えてステンレスやアルミニウム等の金属とすれば良い。その後、金属構造物と同様に保護塗料を塗布する。ケーブルは保護塗膜の外部に出しても出さなくても良い。ケーブルを出さない場合は、そのまま塗膜の下にセンサを埋設し、測定する際は、センサを被覆している塗膜を剥離し、直接計測器を接続して、腐食に伴う電気信号を計測する。また、無線方式を用いて、電磁的に測定を行なっても良い。これにより、ケーブルを引き出した場合に生じる塗膜の欠陥を生じることなく、センサを設置することができる。
[Application to steel structures]
When applying protective paint to metal structures to be measured, such as steel bridges, plant equipment, street lamps, underground pipes, tanks, ships, etc., the surface of the metal material before application according to this embodiment Affix the sensor with an adhesive. When affixing, since it may be influenced by the electrical state of the structure, it is preferable to insulate with a resin tape, seal, or adhesive itself. The detection part of the sensor can be replaced with the same material as that whose corrosion state is desired to be measured, and may be made of a metal such as stainless steel or aluminum instead of the iron foil. Thereafter, a protective coating is applied in the same manner as the metal structure. The cable may or may not come out of the protective coating. When not using a cable, embed the sensor directly under the paint film. When measuring, peel off the paint film covering the sensor and connect a measuring instrument directly to measure the electrical signal associated with corrosion. To do. Alternatively, the measurement may be performed electromagnetically using a wireless method. Thus, the sensor can be installed without causing a coating film defect that occurs when the cable is pulled out.

以上説明したように、本実施形態によれば、検知部および対向電極の間に設けられた誘電体を備え、腐食による前記検知部の面積の減少に応じて、静電容量が変化するので、検知部の面積で腐食進行状況を捉えることが可能となる。すなわち、鉄箔や細線の切断による抵抗変化を検出する方式と比較して、板状体の面積で腐食の現状をより正確に把握することが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, the dielectric is provided between the detection unit and the counter electrode, and the capacitance changes according to the decrease in the area of the detection unit due to corrosion. It is possible to grasp the progress of corrosion by the area of the detection unit. That is, it becomes possible to grasp the current state of corrosion more accurately by the area of the plate-like body as compared with the method of detecting the resistance change due to the cutting of the iron foil or the thin wire.

1、2、40 静電容量型腐食センサ
3、4、41 鉄箔部
5 貫通孔
6 スリット
7 誘電体
9 リード線
10 対向電極
13 アクリルケース
15 Oリング
17 エポキシ樹脂
21 樹脂
30 腐食防止膜
32、34 リード線
50、51、52 連設センサ
1, 2, 40 Capacitance type corrosion sensor 3, 4, 41 Iron foil part 5 Through-hole 6 Slit 7 Dielectric 9 Lead wire 10 Counter electrode 13 Acrylic case 15 O-ring 17 Epoxy resin 21 Resin 30 Corrosion prevention film 32, 34 Lead wire 50, 51, 52 Continuous sensor

Claims (8)

コンクリートまたは鋼材の腐食環境を検出する静電容量型腐食センサであって、
腐食性を有する金属で板状、箔状または膜状に形成された検知部と、
耐腐食性を有する金属で板状、箔状または膜状に形成され、前記検知部と対向する位置に設けられた対向電極と、
前記検知部および前記対向電極の間に設けられた誘電体と、を備え、
腐食による前記検知部の面積の減少と静電容量の減少との相関性に基づいて腐食の進行状況を検出することを特徴とする静電容量型腐食センサ。
A capacitive corrosion sensor for detecting the corrosive environment of concrete or steel,
A detector formed of a corrosive metal plate, foil or film;
A counter electrode formed in a plate shape, foil shape or film shape with a metal having corrosion resistance, and provided at a position facing the detection unit;
A dielectric provided between the detection unit and the counter electrode,
A capacitance-type corrosion sensor that detects the progress of corrosion based on a correlation between a decrease in the area of the detection unit due to corrosion and a decrease in capacitance .
前記検知部には、複数の貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項1記載の静電容量型腐食センサ。   The capacitive corrosion sensor according to claim 1, wherein the detection unit is provided with a plurality of through holes. 前記検知部は、メッシュ状に形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2記載の静電容量型腐食センサ。   The capacitive corrosion sensor according to claim 1, wherein the detection unit is formed in a mesh shape. 前記検知部の中心を含む第1の領域を包囲する第2の領域に設けられた腐食防止膜と、
前記第2の領域に対応する検知部に電気的に接続された第1の通電部と、
前記対向電極に電気的に接続された第2の通電部と、を更に備えることを特徴とする請求項1記載の静電容量型腐食センサ。
A corrosion prevention film provided in a second region surrounding the first region including the center of the detection unit;
A first energization unit electrically connected to a detection unit corresponding to the second region;
The capacitive corrosion sensor according to claim 1, further comprising a second energization unit electrically connected to the counter electrode.
前記誘電体は、誘電率が3以上であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の静電容量型腐食センサ。   The capacitance-type corrosion sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the dielectric has a dielectric constant of 3 or more. コンクリート構造物中に埋設され、前記コンクリート構造物の腐食環境進行状況を検出する腐食検出方法であって、
請求項1から請求項5のいずれかに記載の静電容量型腐食センサを前記コンクリート構造物中に埋設し、
前記静電容量型腐食センサの検知部が腐食することによる静電容量値の変化に基づいて、静電容量型腐食センサの腐食進行状態を特定することを特徴とする腐食検出方法。
A corrosion detection method embedded in a concrete structure and detecting the progress of the corrosion environment of the concrete structure,
The capacitive corrosion sensor according to any one of claims 1 to 5 is embedded in the concrete structure,
A corrosion detection method characterized by identifying a corrosion progress state of a capacitance type corrosion sensor based on a change in capacitance value caused by corrosion of a detection part of the capacitance type corrosion sensor.
コンクリート構造物中に埋設され、前記コンクリート構造物の腐食環境進行状況態を検出する腐食検出方法であって、
請求項1から請求項5のいずれかに記載の複数の静電容量型腐食センサを並列に接続して連設センサを構成し、
前記連設センサを前記コンクリート構造物中に埋設し、
いずれかの前記静電容量型腐食センサの検知部が腐食することによる前記連設センサの合成静電容量値の変化に基づいて、腐食した静電容量型腐食センサの位置を特定することを特徴とする腐食検出方法。
A corrosion detection method embedded in a concrete structure and detecting the progress of the corrosion environment of the concrete structure,
A plurality of capacitive corrosion sensors according to any one of claims 1 to 5 are connected in parallel to form a continuous sensor,
The continuous sensor is embedded in the concrete structure,
The position of the corroded capacitive corrosion sensor is specified based on a change in the combined capacitance value of the continuous sensor caused by corrosion of the detection unit of any one of the capacitive corrosion sensors. Corrosion detection method.
測定対象である鋼構造物および鋼材の表面に貼付し、前記鋼構造物および鋼材の腐食環境進行状況を検出する腐食検出方法であって、
請求項1から請求項5のいずれかに記載の静電容量型腐食センサを前記鋼構造物および鋼材表面に貼付し、前記静電容量型腐食センサの検知部が腐食することによる静電容量値の変化に基づいて、静電容量型腐食センサの腐食進行状態を特定することを特徴とする腐食検出方法。
It is a corrosion detection method for sticking to the surface of a steel structure and steel material to be measured, and detecting the progress of the corrosion environment of the steel structure and steel material,
The capacitance value by sticking the capacitance type corrosion sensor in any one of Claims 1-5 to the steel structure and the steel material surface, and the detection part of the capacitance type corrosion sensor corroding A corrosion detection method characterized by identifying a corrosion progress state of a capacitive corrosion sensor based on a change in the capacitance.
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