JP2008298658A - 腐食部検出方法及び腐食部検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンクリート中の鉄筋などの目視不可能な箇所に存在する金属の腐食・劣化具合を非破壊で、しかも精度良く検出する腐食部検出方法及び腐食部検出装置を提供する。
【解決手段】本発明の腐食部検出装置は、被検査対象物中の金属の腐食を検出する腐食部検出装置であって、所定周波数の電磁波を発生する入射波発信部１００と、該入射波発信部１００で発生した所定周波数の電磁波を被検査対象物にあてる入射波発信用アンテナ部１０１と、被検査対象物から反射する反射波を受信する反射波受信用アンテナ部２０１と、該反射波受信用アンテナ部２０１で受信した反射波のうち該所定周波数の高調波を観測する反射波受信部２００と、からなることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コンクリート中の鉄筋などの目視不可能な箇所に存在する金属の腐食・劣化具合を非破壊で、しかも精度良く検出する腐食部検出方法及び腐食部検出装置に関する。

従来、腐食した埋設管等の腐食を検査する方法には決定的なものがなく、例えば配管ならば内部の水溶液の漏洩により兆候を発見して掘削することで目視確認することが基本であった。コンクリート内部のように簡単に掘削できない場合には（１）腐食電位を測定したり、（２）インピーダンスを測定したり、（３）静電容量を測定したり、（４）電流を流して発熱させて輻射の減少から測定したりする方法が提案されている。

鉄筋コンクリートの腐食検知装置としては、例えば、特許文献１（特開２００３−２６２６３１号公報）には、コンクリートの鉄筋腐食検知装置であって、コンクリート内の鉄筋と装置本体との接続が可能な長さに形成され、その一端が前記鉄筋に電気的に接続すると共に他端がコンクリート構造物の外部へ導出される腐食診断用導線を具備することを特徴とする鉄筋腐食検知装置が開示されている。
特開２００３−２６２６３１号公報

しかしながら、特許文献１に記載のものは、鉄筋コンクリート中の鉄筋との電気的な接続を確保した上で腐食の検出を行わなければならない。すなわち、コンクリートを剥がさずに鉄筋コンクリート中の鉄筋との電気的な接続を確保することが可能である場合には、非破壊により腐食の検出を行うことができるが、コンクリートを剥がさなければ鉄筋との電気接続を確保できないようなこともあり得、このよう場合には完全な非破壊検査をすることができない、という問題があった。また、特許文献１に記載の方法では、確度が未だ十分ではないなど実用になっているとは言えない状況である。

この発明は、上記のような課題を解決するものであって、請求項１に係る発明は、被検査対象物中の金属の腐食を検出する方法であって、所定周波数の電磁波を被検査対象物にあて、被検査対象物から反射する該所定周波数の高調波を観測することによって被検査対象物中の金属の腐食を検出する。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の腐食部検出方法において、被検査対象物にあてる該所定周波数の電磁波の強度を変化させることによる、被検査対象物から反射する該高調波の強度変化を観測することによって被検査対象物中の金属の腐食を検出する。

また、請求項３に係る発明は、請求項２に記載の腐食部検出方法において、該所定周波数の電磁波の強度と、被検査対象物から反射する該高調波の強度とが、直線関係にあるか否かで、被検査対象物中の金属の腐食を検出することを特徴とする。

また、請求項４に係る発明は、被検査対象物中の金属の腐食を検出する腐食部検出装置であって、所定周波数の電磁波を発生する入射波発信部と、該入射波発信部で発生した所定周波数の電磁波を被検査対象物にあてる入射波発信用アンテナ部と、被検査対象物から反射する反射波を受信する反射波受信用アンテナ部と、該反射波受信用アンテナ部で受信した反射波のうち該所定周波数の高調波を観測する反射波受信部と、からなることを特徴とする。

また、請求項５に係る発明は、請求項４に記載の腐食部検出装置において、該入射波発信部は発生する電磁波の強度を変化させることを特徴とする。

また、請求項６に係る発明は、請求項５に記載の腐食部検出装置において、該所定周波数の電磁波の強度と、被検査対象物から反射する該高調波の強度とが、直線関係にあるか否かで、被検査対象物中の金属の腐食を検出することを特徴とする。

本発明の腐食部検出方法及び腐食部検出装置によれば、所定周波数の電磁波を、強度を変えつつ被検査対象物にあてて、反射波のうち当該所定周波数の高調波の強度を観測するものであり、これにより、非破壊で確度の高い腐食部の検出を行うことが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施の形態に係る腐食部検出装置の構成の概要を示す図である。図１において、１０は被検査対象物、２０はコンクリート部、３０は鉄筋部、４０は鉄筋部３０における腐食部をそれぞれ示している。なお、本明細書において、「腐食部」とは鉄などの金属のさびやさびに起因する構造変形、劣化などを含む。また、本発明はこのような腐食の進行具合を検出するのに有効な方法である。

また、本発明の実施の形態に係る腐食部検出のためのセッティングとして、１００は入射波発信部、１０１は入射波発信用アンテナ部、２００は反射波受信部、２０１は反射波受信用アンテナ部をそれぞれ示している。

本発明の腐食部検出装置の被検査対象物１０は、例としてコンクリート部２０中の鉄筋部３０を想定しているが、このようなシチュエーションに限定されることはなく、土中や塗装下などに存在する目視不可能な鉄筋や配管などの検出も行い得るものである。また、本発明の腐食部検出方法及び腐食部検出装置は、建築業、土木業、機械工業、電機産業などへの応用が考えられる。

入射波発信部１００は、被検査対象物１０にあてるための高周波の電磁波を発生するものであり、本実施形態では１ＧＨｚの電磁波を発生するものとなっている。入射波発信用アンテナ部１０１は、被検査対象物１０に高周波をあてるためのアンテナであり、被検査対象物１０に対して集中して電磁波をあてるため、また、被検査対象物１０からの反射強度を増すため、また、被検査対象物１０以外の箇所への電磁波の漏洩を避けるために設けられている。なお、入射波発信用アンテナ部１０１から出力される電磁波を、本明細書においては「入射波」として定義する。

反射波受信用アンテナ部２０１は、入射波発信用アンテナ部１０１から発信され被検査対象物１０で反射された電磁波を受信する。この受信側の反射波受信用アンテナ部２０１もできるたけ、漏洩する電磁波を少なくし、効率的に目的とする電磁波を受信するような構成とすることが好ましい。被検査対象物１０で反射された電磁波は、本明細書においては「反射波」として定義する。反射波受信部２００は、反射波受信用アンテナ部２０１で受信した電磁波のうち、入射波発信部１００で発生された電磁波の高調波を検出して観測するものである。本実施形態では、反射波受信部２００は、入射波発信部１００で発信した電磁波の３倍の高調波である３ＧＨｚの電磁波を観測する。

次に、以上のような構成の本発明の腐食部検出装置における腐食部４０の検出方法について説明する。

入射波発信部１００では、１ＧＨｚの電磁波を発生して入射波発信用アンテナ部１０１に供給するが、この１ＧＨｚの電磁波のパワーを小さいパワー（１０ｍＷ程度）から徐々に上げていく。被検査対象物１０で反射された反射波（高調波成分）は反射波受信用アンテナ部２０１で受信して、その強度を反射波受信部２００において観測する。

入射波発信部１００では、１ＧＨｚの小さい強度（１０ｍＷ程度）から大きい強度（１０Ｗ程度）までの電磁波を発生させる。このような、パワーの異なる電磁波を入射波発信用アンテナ部１０１によって被検査対象物１０にあてる。被検査対象物１０からの反射波は反射波受信用アンテナ部２０１で捕捉され、反射波受信部２００では３ＧＨｚ成分の電磁波の強度を観測する。

このようにして得られた入射波と反射波の関係を図２に示す。図２において、横軸は入射波の１ＧＨｚ成分の強度を、また縦軸は反射波の３ＧＨｚ成分の強度を示している。図２からも分かるように、被検査対象物１０に腐食部４０がない場合は直線上にのるが、被検査対象物１０に腐食部４０が存在する場合は直線上にのらずに、腐食部が存在しない時より反射波の高調波成分が強くなっている。本発明は、このような観測結果を基にして、被検査対象物１０の鉄筋部３０に錆などの腐食部４０が存在する否かを検出するものである。

本発明の以上のような検出装置・検出方法によれば、非破壊で、コンクリート部２０中の鉄筋部３０に錆などの腐食部４０があるかないかを検出することができる。

図２の結果によれば、入射波の１ＧＨｚ成分の強度をｘ、反射波の３ＧＨｚ成分の強度をｙとすると、被検査対象物１０の鉄筋部３０に錆などの腐食部４０が存在しない場合には、入射の強度が低い範囲内で求められた１次回帰式、
ｙ＝ａｘ＋ｂ （ただし、ａ、ｂは定数） （１）
の関係が入射波の強度が高くなっても同じａ，ｂの１次式に対して成立することが予想される。

一方、被検査対象物１０の鉄筋部３０に錆などの腐食部４０が存在する場合には、入射波の強度が低い範囲で求められた式（１）のａ，ｂに対し、入射波の強度が高くなると、
ｙ＞ａｘ＋ｂ （ただし、ａ、ｂは定数） （２）
となることが考えられる。

このように、本発明によれば、所定周波数の電磁波を、強度を変えつつ被検査対象物１０にあてて、反射波のうち当該所定周波数の高調波の強度を観測するものであり、このことにより、非破壊で確度の高い腐食部の検出を行うことが可能となる。

次に本発明の他の実施形態について説明する。図３は本発明の他の実施の形態に係る腐食部検出装置の構成の概要を示す図である。図３において、１０は被検査対象物、２０はコンクリート部、３０は鉄筋部、４０は鉄筋部３０における腐食部をそれぞれ示している。また、図３において、３００は腐食部検出装置、３０１はアンテナ部、３０２は入射波発信部、３０３は反射波受信部、３０４は表示部をそれぞれ示している。

他の実施形態の腐食部検出装置３００は、本発明の腐食部検出に用いるための基本的な構成であるアンテナ部３０１、入射波発信部３０２、反射波受信部３０３、表示部３０４が略一体的になったものである。なお、「入射波」や「反射波」の定義は先の実施形態と同様のものである。

入射波発信部３０２は、被検査対象物１０にあてるための高周波の電磁波を発生するものであり、本実施形態では１ＧＨｚの電磁波を発生するものとなっている。

アンテナ部３０１は、被検査対象物１０に高周波をあてるためのアンテナであり、かつ、被検査対象物１０で反射された電磁波を受信する。本実施形態では、アンテナ部３０１が発信受信用で一体となっているために、被検査対象物１０に対して集中して電磁波をあてることができ、かつ被検査対象物１０以外の箇所への電磁波の漏洩を避け、効率的に反射波の受信を行うことができる。

反射波受信部３０３は、アンテナ部３０１で受信した電磁波のうち、入射波発信部３０２で発生された電磁波の高調波を検出して観測するものである。本実施形態では、反射波受信部３０３は、入射波発信部３０２で発信した電磁波の３倍の高調波である３ＧＨｚの電磁波を観測する。

表示部３０４は、腐食部検出装置３００によって実施した検出結果を表示するユーザーインターフェイス装置であり、例えば液晶パネルなどからなる。このような表示部３０４に表示させる画面例としては、入射波の１ＧＨｚ成分の強度と、反射波の３ＧＨｚ成分の強度との関係を示したものなどが挙げられる。

次に、他の実施形態による腐食部４０の検出方法について説明する。入射波発信部３０２では、１ＧＨｚの電磁波を発生してアンテナ部３０１に供給するが、この１ＧＨｚの電磁波のパワーを小さいパワー（１０ｍＷ程度）から徐々に上げていく。被検査対象物１０で反射された反射波（高調波成分）はアンテナ部３０１で受信して、その強度を反射波受信部３０３において観測する。

入射波発信部３０２では、１ＧＨｚの小さい強度（１０ｍＷ程度）から大きい強度（１０Ｗ程度）までの電磁波を発生させる。このような、パワーの異なる電磁波をアンテナ部３０１によって被検査対象物１０にあてる。被検査対象物１０からの反射波はアンテナ部３０１で捕捉され、反射波受信部３０３では３ＧＨｚ成分の電磁波の強度を観測する。このようにして観測された結果は表示部３０４で表示する。検査対象物１０の鉄筋部３０に錆などの腐食部４０が存在する否かの判定する方法については先の実施形態と同様である。

このような他の実施形態によっても、所定周波数の電磁波を、強度を変えつつ被検査対象物１０にあてて、反射波のうち当該所定周波数の高調波の強度を観測するものであり、このことにより、非破壊で確度の高い腐食部の検出を行うことが可能となる。

本発明の実施の形態に係る腐食部検出装置の構成の概要を示す図である。 本発明の実施の形態に係る腐食部検出方法で観測される入射波と反射波の関係を示す図である。 本発明の他の実施の形態に係る腐食部検出装置の構成の概要を示す図である。

符号の説明

１０・・・被検査対象物、２０・・・コンクリート部、３０・・・鉄筋部、４０・・・鉄筋部３０における腐食部、１００・・・入射波発信部、１０１・・・入射波発信用アンテナ部、２００・・・反射波受信部、２０１・・・反射波受信用アンテナ部、３００・・・腐食部検出装置、３０１・・・アンテナ部、３０２・・・入射波発信部、３０３・・・反射波受信部、３０４・・・表示部

Claims (6)

1. 被検査対象物中の金属の腐食を検出する方法であって、
   所定周波数の電磁波を被検査対象物にあて、被検査対象物から反射する該所定周波数の高調波を観測することによって被検査対象物中の金属の腐食を検出する腐食部検出方法。
2. 被検査対象物にあてる該所定周波数の電磁波の強度を変化させることによる、被検査対象物から反射する該高調波の強度変化を観測することによって被検査対象物中の金属の腐食を検出する請求項１に記載の腐食部検出方法。
3. 該所定周波数の電磁波の強度と、被検査対象物から反射する該高調波の強度とが、直線関係にあるか否かで、被検査対象物中の金属の腐食を検出することを特徴とする請求項２に記載の腐食部検出方法。
4. 被検査対象物中の金属の腐食を検出する腐食部検出装置であって、
   所定周波数の電磁波を発生する入射波発信部と、
   該入射波発信部で発生した所定周波数の電磁波を被検査対象物にあてる入射波発信用アンテナ部と、
   被検査対象物から反射する反射波を受信する反射波受信用アンテナ部と、
   該反射波受信用アンテナ部で受信した反射波のうち該所定周波数の高調波を観測する反射波受信部と、からなることを特徴とする腐食部検出装置。
5. 該入射波発信部は発生する電磁波の強度を変化させることを特徴とする請求項４に記載の腐食部検出装置。
6. 該所定周波数の電磁波の強度と、被検査対象物から反射する該高調波の強度とが、直線関係にあるか否かで、被検査対象物中の金属の腐食を検出することを特徴とする請求項５に記載の腐食部検出装置。

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