JP2012184948A - コンクリート体の塩分濃度測定システム及びコンクリート体の塩分濃度測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コンクリート体の塩分濃度を従来よりも容易で、簡易にしかも現地でリアルタイムに測定することができる、塩分濃度測定システム及び塩分濃度測定方法を提供すること。
【解決手段】コンクリート体の塩分濃度を測定するための塩分濃度測定システム１であって、コンクリート体の特性に関する情報を格納する特性情報ＤＢ８ａであって、インピーダンスと、当該インピーダンスに対応する周波数と、含水率と、塩分濃度とを、相互に対応付けて構成された第１特性情報を格納する特性情報ＤＢ８ａと、コンクリート体の表面に、相互に間隔を隔てて配置された一対の電極２ａ，２ｂと、一対の電極２ａ，２ｂの相互間にコンクリート体を介して交流電流を流した状態におけるインピーダンスを測定するインピーダンスメータ４と、測定されたインピーダンスに基づいて、特性情報ＤＢ８ａに格納された第１特性情報を参照することにより、コンクリート体の塩分濃度を特定する演算装置５を備える。
【選択図】図１５

Description

この発明は、コンクリート体の塩分濃度を測定するための塩分濃度測定システム及び塩分濃度測定方法に関する。

従来、様々な目的で塩分濃度の非破壊測定が行われている。例えば、構造物の壁や床を構成するコンクリート体に関して、その塩分濃度が高い場合には、コンクリート体の内部に配設されている鉄筋等の金属の腐食が促進されて好ましくないため、既設の構造物のコンクリート体を対象として塩分濃度を測定することが行われている。

このような塩分濃度測定を行うための一つの原理として、導電方式が知られている。例えば、特許文献１には、コンクリート体の交流インピーダンスの実部と虚部を測定し、これら実部と虚部とに基づいて比誘電率を算定し、この比誘電率と既知の塩分濃度−比誘電率周波数特性とに基づいて塩分濃度を特定する方法が開示されている。

特開２００６−２１４９４１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、交流インピーダンスに基づいて塩分濃度を直接的に特定することができず、比誘電率を介して塩分濃度を特定する必要があり、このように交流インピーダンスから比誘電率を算定するためには複雑な計算を行う必要があるため、測定対象となる建築物に出向いて塩分濃度をリアルタイムで測定することは実際には困難であった。すなわち、実質的には、従来の方法は、実験室レベルでの測定方法であり、測定対象となる建築物に出向いて非侵襲かつ非破壊で簡易に測定できる方法がなかった。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、コンクリート体の塩分濃度を、測定対象となる建築物に出向いて簡易かつリアルタイムに測定することができる、コンクリート体の塩分濃度測定システム及びコンクリート体の塩分濃度測定方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１に記載のコンクリート体の塩分濃度測定システムは、コンクリート体の塩分濃度を測定するためのシステムであって、前記コンクリート体の特性に関する情報を格納する特性情報格納手段であって、インピーダンスと、当該インピーダンスに対応する周波数と、含水率と、塩分濃度とを、相互に対応付けて構成された第１特性情報、又は、インピーダンスの位相角がピークになるピーク周波数と、含水率と、塩分濃度とを、相互に対応付けて構成された第２特性情報、を格納する特性情報格納手段と、前記コンクリート体の表面に、相互に間隔を隔てて配置された一対の電極と、前記一対の電極の相互間に前記コンクリート体を介して交流電流を流した状態におけるインピーダンス又はピーク周波数を測定する測定手段と、前記測定手段を用いて測定されたインピーダンスに基づいて、前記特性情報格納手段に格納された前記第１特性情報を参照することにより、前記コンクリート体の塩分濃度を特定し、又は、前記測定手段を用いて測定されたピーク周波数に基づいて、前記特性情報格納手段に格納された前記第２特性情報を参照することにより、前記コンクリート体の塩分濃度を特定する、特定手段を備える。

また、請求項２に記載のコンクリート体の塩分濃度測定システムは、請求項１に記載のコンクリート体の塩分濃度測定システムにおいて、前記コンクリート体と前記電極との相互間の接触抵抗を均一化すると共に、前記コンクリート体と前記電極との相互間にコンデンサ成分を形成するための軟質絶縁層を、前記コンクリート体に対向する前記電極の側面に配置した。

また、請求項３に記載のコンクリート体の塩分濃度測定方法は、コンクリート体の塩分濃度を測定するための方法であって、前記コンクリート体の特性に関する情報であって、インピーダンスと、当該インピーダンスに対応する周波数と、含水率と、塩分濃度とを、相互に対応付けて構成された第１特性情報、又は、インピーダンスの位相角がピークになるピーク周波数と、含水率と、塩分濃度とを、相互に対応付けて構成された第２特性情報、を準備する準備工程と、前記コンクリート体の表面に相互に間隔を隔てて一対の電極を配置し、当該一対の電極の相互間に前記コンクリート体を介して交流電流を流した状態におけるインピーダンス又はピーク周波数を測定する測定工程と、前記測定工程において測定されたインピーダンスに基づいて、前記準備工程において準備された前記第１特性情報を参照することにより、前記コンクリート体の塩分濃度を特定し、又は、前記測定工程において測定されたピーク周波数に基づいて、前記準備工程において準備された前記第２特性情報を参照することにより、前記コンクリート体の塩分濃度を特定する、特定工程を含む。

また、請求項４に記載のコンクリート体の塩分濃度測定方法は、請求項３に記載のコンクリート体の塩分濃度測定方法において、前記測定工程において、前記コンクリート体と前記電極との相互間の接触抵抗を均一化すると共に、前記コンクリート体と前記電極との相互間にコンデンサ成分を形成するための軟質絶縁層を、前記コンクリート体と前記電極との相互間に配置し、当該軟質絶縁層を配置した状態で前記インピーダンス又は前記ピーク周波数を測定する。

また、請求項５に記載のコンクリート体の塩分濃度測定方法は、請求項３又は４に記載のコンクリート体の塩分濃度測定方法において、前記測定工程において、前記インピーダンス又は前記ピーク周波数に加えて、前記コンクリート体の含水率を測定し、前記特定工程において、前記測定工程において測定されたインピーダンス及び含水率に基づいて、前記準備工程において準備された前記第１特性情報を参照することにより、前記コンクリート体の塩分濃度を特定し、又は、前記測定工程において測定されたピーク周波数及び含水率に基づいて、前記準備工程において準備された前記第２特性情報を参照することにより、前記コンクリート体の塩分濃度を特定する。

また、請求項６に記載のコンクリート体の塩分濃度測定方法は、請求項３又は４に記載のコンクリート体の塩分濃度測定方法において、前記測定工程において、前記インピーダンス又は前記ピーク周波数のみを測定し、前記特定工程において、前記測定工程において測定されたインピーダンスに基づいて、前記準備工程において準備された前記第１特性情報を参照することにより、前記コンクリート体の含水率及び塩分濃度を特定し、又は、前記測定工程において測定されたピーク周波数に基づいて、前記準備工程において準備された前記第２特性情報を参照することにより、前記コンクリート体の含水率及び塩分濃度を特定する。

また、請求項７に記載のコンクリート体の塩分濃度測定方法は、請求項３又は４に記載のコンクリート体の塩分濃度測定方法において、前記準備工程において、前記第２特性情報、及び、前記コンクリート体の特性に関する情報であって、インピーダンスと、当該インピーダンスに対応する周波数と、含水率とを、相互に対応付けて構成された第３特性情報を、準備し、前記測定工程において、前記インピーダンス及び前記ピーク周波数を測定し、前記特定工程において、前記測定工程において測定されたインピーダンスに基づいて、前記準備工程において準備された前記第３特性情報を参照することにより、前記コンクリート体の含水率を特定し、当該特定した含水率と前記測定工程において測定されたピーク周波数とに基づいて、前記準備工程において準備された前記第２特性情報を参照することにより、前記コンクリート体の塩分濃度を特定する。

また、請求項８に記載のコンクリート体の塩分濃度測定方法は、請求項３又は４に記載のコンクリート体の塩分濃度測定方法において、前記準備工程において、前記第１特性情報として、インピーダンスと周波数とを相互に対応付けて構成された第１特性曲線を含む情報を準備し、又は、前記第２特性情報として、インピーダンスの位相角と周波数とを相互に対応付けて構成された第２特性曲線を含む情報を準備すると共に、コンクリート体の静電容量と周波数とを相互に対応付けて構成された第３特性曲線を準備し、前記測定工程において、複数の周波数における前記インピーダンス、又は、前記ピーク周波数を含む複数の周波数における位相角を測定し、前記特定工程において、前記測定工程において測定された複数の周波数におけるインピーダンスと、前記コンクリート体の電気的特性を示す所定の等価回路であって、コンクリート体の塩化物イオンの抵抗、コンクリート体の水分の抵抗、コンクリート体の塩化物イオンの静電容量、及びコンクリート体の水分の静電容量をパラメータとして含む等価回路とに基づいて、前記準備工程において準備された前記第１特性曲線に適合するように、前記等価回路の各パラメータを算定し、当該算定した各パラメータに基づいて前記コンクリート体の含水率及び塩分濃度を逆問題により算定し、又は、前記測定工程において測定された複数の周波数における位相角と、前記等価回路と、前記第３特性曲線とに基づいて、前記準備工程において準備された前記第２特性曲線に適合するように、前記等価回路の各パラメータを算定し、当該算定した各パラメータに基づいて前記コンクリート体の含水率及び塩分濃度を逆問題により算定する。

請求項１に記載のコンクリート体の塩分濃度測定システム又は請求項３に記載のコンクリート体の塩分濃度測定方法によれば、インピーダンス又はピーク周波数を測定することにより、コンクリート体の塩分濃度を直接的に特定することができるので、維持管理が必要な鉄筋コンクリート構造物又は建築物に出向いて簡易かつリアルタイムに非侵襲で塩分濃度を測定することが可能になる。

また、請求項２に記載のコンクリート体の塩分濃度測定システム又は請求項４に記載のコンクリート体の塩分濃度測定方法によれば、軟質絶縁層を用いることで、コンクリート体と電極との相互間の接触抵抗を均一化することができ、コンクリート体の表面の平滑度が悪いような場合であっても、塩分濃度を正確に測定することが可能になる。また、コンクリート体と電極との相互間にコンデンサ成分を形成することができ、低周波数における位相角を塩分濃度に関わらず常にマイナス９０度に補正して揃えることができるので、コンクリート体のインピーダンスの位相角の周波数特性の比較を容易かつ正確に行うことができる。

また、請求項５に記載のコンクリート体の塩分濃度測定方法によれば、インピーダンス又はピーク周波数と含水率とを測定することにより、コンクリート体の塩分濃度を特定することができるので、インピーダンス又はピーク周波数の周波数特性に対して含水率が支配的に影響を与えるような場合であっても、塩分濃度を正確に特定することができる。

また、請求項６に記載のコンクリート体の塩分濃度測定方法によれば、インピーダンス又はピーク周波数のみを測定することにより、コンクリート体の含水率と塩分濃度を特定することができるので、含水率の測定作業を省略でき、塩分濃度を一層簡易に特定することができる。特に、含水率の非侵襲での測定が困難なコンクリート体の深部に関しても、塩分濃度を特定することができる。

また、請求項７に記載のコンクリート体の塩分濃度測定方法によれば、インピーダンス及びピーク周波数を測定し、インピーダンスに基づいて含水率を特定し、この含水率とピーク周波数に基づいて塩分濃度を特定することができるので、含水率と塩分濃度のそれぞれを、これらの各々に対して最も顕著な差異が生じる個別の特性に基づいて特定でき、含水率と塩分濃度を一層正確に特定することができる。

また、請求項８に記載のコンクリート体の塩分濃度測定方法によれば、インピーダンス又はピーク周波数のみを測定することにより、等価回路と特性曲線を用いてコンクリート体の含水率と塩分濃度を算定することができるので、含水率の測定作業を省略でき、塩分濃度を一層簡易に特定することができる。特に、含水率の非侵襲での測定が困難なコンクリート体の深部に関しても、塩分濃度を特定することができる。

実験に使用したコンクリート体を、塩分濃度測定システムと共に示す模式図である。 コンクリート体のインピーダンスの周波数特性の測定結果を示すグラフであり、（ａ）は含水率＝９．５％、（ｂ）は含水率＝２．０％、（ｃ）は含水率＝０．７％のコンクリート体の測定結果である。 周波数＝１０ｋＨｚにおけるインピーダンス、含水率、及び塩分濃度の関係を示すグラフである。 コンクリート体のインピーダンスの位相角の周波数特性の測定結果を示すグラフである。 コンクリート体のインピーダンスの位相角の周波数特性の測定結果を示すグラフであり、（ａ）は含水率＝０．７％、（ｂ）は含水率＝２．０％、（ｃ）は含水率＝７％のコンクリート体の測定結果である。 含水率とピーク周波数の関係を示すグラフである。 含水率とピーク位相角の関係を示すグラフである。 コンクリート体のインピーダンスの位相角の周波数特性の測定結果を示すグラフである。 コンクリート体の等価回路を示す図である。 等価回路に基づくインピーダンスの周波数特性の算定結果を示すグラフであり、（ａ）は含水率が大きい場合の算定結果、（ｂ）は含水率が小さい場合の算定結果である。 等価回路に基づく位相角の周波数特性の算定結果を示すグラフである。 等価回路に基づく位相角の周波数特性の算定結果を示すグラフである。 等価回路に基づく位相角の周波数特性の算定結果を示すグラフである。 Ｃ_ｃｏｎの周波数特性の近似曲線を示すグラフである。 本発明の実施の形態１に係る塩分濃度測定システムのブロック図である。 変形例に係る一対の電極の斜視図である。 変形例に係る塩分濃度測定システムを、コンクリート体と共に示す模式図である。

以下に添付図面を参照して、この発明の各実施の形態を詳細に説明する。以下、１）各実施の形態の基礎理論について説明した後、２）各実施の形態の具体的内容について説明し、３）最後に、各実施の形態に対する変形例について説明する。ただし、各実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

〔基礎理論〕
最初に、各実施の形態の基礎理論について説明する。発明者は、概略的には、コンクリート体の特性の中で、「インピーダンスと、周波数と、含水率と、塩分濃度の相互関係」、又は、「ピーク周波数と、含水率と、塩分濃度の相互関係」に基づき、塩分濃度が測定できる可能性を見出し、この可能性を評価するための実験を行った。以下、この実験の方法及び結果について説明する。なお、「周波数」とは、インピーダンスに対応する周波数であって、具体的には、インピーダンス測定時にコンクリート体に流した交流電流の周波数である。また、「ピーク周波数」とは、インピーダンスの位相角がピークになる周波数である。「含水率」は、コンクリート体の単位体積当たりの水分量であり、「塩分濃度」は、コンクリート体の単位体積当たりの塩化物量である。

（コンクリート体）
測定対象物となるコンクリート体の種類や構造は任意であり、後述する一対の電極を介して交流電流が流された際に、インピーダンス又はインピーダンスに対応する周波数に変化を与え得る塩分を含有する全てのコンクリート体を含み、例えば、建築構造物や土木構造物の壁、床、柱、梁、又は天井を構成するコンクリート体を挙げることができる。また、測定対象物が配置される測定領域の具体的内容も任意であり、建築構造物の施工現場や実験室等が該当する。

図１は、実験に使用したコンクリート体１０を、塩分濃度測定システム１と共に示す模式図である。以下、必要に応じて、図１のＸ方向を縦方向、Ｙ方向を横方向、Ｚ方向を高さ（深さ、厚さ）方向と称する。コンクリート体１０は、縦２００ｍｍ×横２００ｍｍ×高さ１００ｍｍの直方体であり、以下の２種類として製作されたものである。

古コンクリート体：
２００８年に、普通ポルトランドセメントを使用して水／セメント比６０％で打設することにより、１ｍ^３当たりの塩化物量＝０．０Ｋｇ、１．２Ｋｇ、２．４Ｋｇの３種類のコンクリート体１０を、各２体製作した。通常の環境で乾燥後、２０１０年１１月に、各塩化物量毎に１体ずつ、１００度以上の高温で１週間乾燥処理した。式（１）から求めた含水率は、乾燥処理なしのコンクリート体１０が約２％、乾燥処理したコンクリート体１０が約０．７％となった。

新コンクリート体：
２０１０年１１月１７日に、普通ポルトランドセメントを使用して水／セメント比６０％で打設することにより、１ｍ^３当たりの塩化物量＝０．０Ｋｇ、０．３Ｋｇ、０．６Ｋｇ、１．２Ｋｇ、２．４Ｋｇの５種類のコンクリート体１０を、各２体製作した。通常の環境で乾燥後、２０１１年１月に、各塩化物量毎に１体ずつ、１００度以上の高温で２週間乾燥処理した。式（１）から求めた含水率は、乾燥処理なしのコンクリート体１０が約６．９％、乾燥処理したコンクリート体１０が約０．２％となった。

式（１）において、Ｗｆ＝乾燥処理前のコンクリート体１０の質量、Ｗ０＝乾燥処理後のコンクリート体１０の質量である。

（塩分濃度測定システム）
塩分濃度測定システム１を、一対の電極２ａ，２ｂ、プラスチックフィルム３、インピーダンスメータ４、及び演算装置５を図示のように接続して構成した。

一対の電極２ａ，２ｂは、コンクリート体１０の表面に相互に間隔を隔てて配置される導電体であり、この実験では、真鍮を用いて縦２０ｍｍ×横５０ｍｍ×厚さ１５ｍｍの板状体として構成し、５０ｍｍの間隔を隔てて配置した。

プラスチックフィルム３は、コンクリート体１０の表面の凹凸によって生じる電極２ａ，２ｂとの接触抵抗を均一化するために、コンクリート体１０と各電極２ａ，２ｂとの相互間に配置される絶縁層である。具体的には、厚さ数十μｍのポリエチレンフィルムを使用した。ただし、プラスチックフィルム３の影響を比較するため、プラスチックフィルム３を用いずに、コンクリート体１０の表面に直接的に電極２ａ，２ｂを設置した場合の測定も行った。

インピーダンスメータ４（ＬＣＲメータ）は、一対の電極２ａ，２ｂの相互間にコンクリート体１０を介して交流電流を流した状態におけるインピーダンス又はピーク周波数を測定する測定手段である。この実験では、日置電機株式会社製３５２２−５０を使用した。なお、実験に際しては、コンクリート体１０の重量も測定した。この測定には、新光電子株式会社製ＶｉＢＲＡ ＣＧＸ−１２ｋ（分解能１ｇ）を用いた。

演算装置５は、インピーダンスメータ４を用いて測定されたインピーダンスに基づいて、コンクリート体１０の塩分濃度を特定する特定手段である。この演算装置５としては、例えば、公知のパーソナルコンピュータを使用した。

（測定結果）
このように構成した塩分濃度測定システム１を用いた測定結果について説明する。

（測定結果−インピーダンスの周波数特性）
最初に、インピーダンスの周波数特性の測定結果について説明する。図２は、コンクリート体１０のインピーダンスの周波数特性の測定結果を示すグラフであり、（ａ）は含水率＝９．５％のコンクリート体１０（新コンクリート体）の測定結果、（ｂ）は含水率＝２．０％のコンクリート体１０（古コンクリート体）の測定結果、（ｃ）は含水率＝０．７％のコンクリート体１０（古コンクリート体）の測定結果である。これら図２（ａ）〜（ｃ）においては、いずれも、横軸を周波数（ｋＨｚ）、縦軸をインピーダンス（Ｍオーム）としており、コンクリート体１０の塩分濃度＝０．０Ｋｇ／ｍ^３、１．２Ｋｇ／ｍ^３、２．４Ｋｇ／ｍ^３の測定結果をプロットしている。また、図３は、周波数＝１０ｋＨｚにおけるインピーダンス、含水率、及び塩分濃度の関係を示すグラフである。

これら図２、３から明らかなように、全体として、インピーダンスと含水率の関係に関しては、含水率が小さくなるに従い、インピーダンスの絶対値が大きくなる傾向が認められる。一方、インピーダンスと塩分濃度の関係に関しては、塩分濃度が小さくなるに従い、インピーダンスの絶対値が大きくなる傾向が認められる。また、古コンクリート体の中でも、乾燥処理後の含水率０．７％の古コンクリート体の方が、乾燥処理なしの含水率２％の古コンクリート体に比べて、塩分濃度の違いによるインピーダンスの差が大きく、特に、図３に示す１０ｋＨｚに近い低い周波数体で、インピーダンスの差が顕著に認められた。
ただし、含水率が小さい古コンクリート体では、塩分濃度の違いによりインピーダンスに顕著な差が認められるが、含水率が大きい新コンクリート体では、塩分濃度の違いによる差が小さい。この理由は、インピーダンスの周波数特性に関しては含水率が支配的であると考えられ、打設直後の含水率が高いコンクリート体１０では、インピーダンス測定には塩分濃度が反映されにくいためであると考えられる。
従って、このような特性をデータベースに蓄積しておくことで、測定したコンクリート体１０のインピーダンスの大きさから、含水率や塩分濃度を判定できる可能性があることが明らかになった。
また、以上の結果から、乾燥処理後にも、コンクリート中の空隙水や固体表面の吸着水などの蒸発性水分だけでなく、化学的に結合して存在するセメント水和物中の非蒸発性水分にも、塩化物が存在することが推定された。特に、セメント水和物中の非蒸発性水分に含まれている塩化物量では差が大きかった。

（測定結果−インピーダンスの位相角の周波数特性）
次に、インピーダンスの位相角の周波数特性の測定結果について説明する。図４は、コンクリート体１０のインピーダンスの位相角の周波数特性の測定結果を示すグラフである。この図４は、いずれも、横軸を周波数（ｋＨｚ）、縦軸を位相角（ｄｅｇ）としており、コンクリート体１０の含水率＝１％、２％、７％の測定結果をプロットしている。
この図４から明らかなように、含水率が大きくなる程、ピーク周波数が高周波側に移動し、位相角のピーク値（以下、ピーク位相角）が小さくなる傾向が認められる。

図５は、コンクリート体１０のインピーダンスの位相角の周波数特性の測定結果を示すグラフであり、（ａ）は含水率＝０．７％のコンクリート体１０（古コンクリート体）の測定結果、（ｂ）は含水率＝２．０％のコンクリート体１０（古コンクリート体）の測定結果、（ｃ）は含水率＝７％のコンクリート体１０（新コンクリート体）の測定結果である。これら図５（ａ）〜（ｃ）においては、いずれも、横軸を周波数（ｋＨｚ）、縦軸を位相角（ｄｅｇ）としており、コンクリート体１０の塩分濃度＝０．０Ｋｇ／ｍ^３、１．２Ｋｇ／ｍ^３、２．４Ｋｇ／ｍ^３の測定結果をプロットしている。
この図５から明らかなように、含水率が７％の場合は、塩分濃度によるピーク周波数やピーク位相角の差は見られないが、含水率が低い２％、０．７％の場合は、塩分濃度によりピーク周波数やピーク位相角に差が見られ、塩分濃度が高い程、ピーク周波数がわずかに高周波側へ移動し、ピーク位相角がわずかに高くなる傾向がある。
このように、ピーク周波数及びピーク位相角は、含水率と塩分濃度との両方のパラメータにより変化するが、上述したインピーダンスの周波数特性の測定結果と同様に、含水率が低い２％、０．７％の古コンクリート体では、塩分濃度の違いによるピーク周波数の変化が明確に認められる。

（測定結果−含水率とピーク周波数の関係）
図６は、含水率とピーク周波数の関係を示すグラフであり、横軸を含水率（％）、縦軸をピーク周波数（ｋＨｚ）としており、コンクリート体１０の塩分濃度＝０．０Ｋｇ／ｍ^３、１．２Ｋｇ／ｍ^３、２．４Ｋｇ／ｍ^３の測定結果をプロットしている。
この図６から明らかなように、含水率が測定等により特定できれば、ピーク周波数から塩分濃度が特定できる。しかし、含水率が特定できない場合、同一のピーク周波数に、０．０Ｋｇ／ｍ^３、１．２Ｋｇ／ｍ^３、２．４Ｋｇ／ｍ^３の塩分濃度がそれぞれ対応して存在するため、塩分濃度が特定できない。

（測定結果−含水率とピーク位相角の関係）
図７は、含水率とピーク位相角の関係を示すグラフであり、横軸を含水率（％）、縦軸をピーク位相角（ｄｅｇ）としており、コンクリート体１０の塩分濃度＝０．０Ｋｇ／ｍ^３、１．２Ｋｇ／ｍ^３、２．４Ｋｇ／ｍ^３の測定結果をプロットしている。
この図７から明らかなように、含水率が４％より大きい新コンクリート体では、ピーク位相角により含水率はほぼ特定できるが、含水率が４％より小さい古コンクリート体では、ピーク位相角では含水率は特定できない。この理由は、含水率が４％より小さい古コンクリート体では、ピーク位相角の変化が小さく、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、ピーク位相角が含水率だけでなく、塩化物量によっても大きく変化するためである。

（測定結果−プラスチックフィルムの効果）
図８は、コンクリート体１０のインピーダンスの位相角の周波数特性の測定結果を示すグラフであり、図５（ｂ）と同じ測定を行ったものであるが、プラスチックフィルム３の影響を比較するため、プラスチックフィルム３を用いずに測定を行った結果を示している。
図８から明らかなように、プラスチックフィルム３を用いずに測定を行った場合には、低周波数における位相角が塩分濃度により異なっているのに対して、図５（ｂ）から明らかなように、プラスチックフィルム３を用いて測定を行った場合には、低周波数における位相角を塩分濃度に関わらず常にマイナス９０度に補正して揃えることができ、コンクリート体１０のインピーダンスの位相角の周波数特性の比較を容易かつ正確に行うことができるようになっている。

（測定結果を再現できるコンクリートの等価回路を用いたモデリング）
（測定結果を考慮した等価回路）
これまで説明したインピーダンスと位相角の測定結果に基づいて、さらに、以下のような特性を挙げることができる。
１）「測定結果−プラスチックフィルムの効果」で説明したように、プラスチックフィルム３を用いて測定を行った場合には、低周波数での位相角が常にマイナス９０度に補正されていたことから、電極２ａ，２ｂとコンクリート体１０を絶縁するプラスチックフィルム３がコンデンサの役割を果たしていると考えられる。
２）「測定結果−インピーダンスの位相角の周波数特性」で説明したように、位相角の周波数特性がピーク値を取ることから、水の抵抗成分とコンデンサ成分とが並列接続回路になっていると考えられる。
３）「測定結果−インピーダンスの位相角の周波数特性」で説明したように、乾燥処理を施した供試体でも塩分濃度の違いにより位相角のピーク値が変化したことから、水の静電容量と塩化物イオンの静電容量は別に存在することが示唆された。

このように推定された特性に基づいて発明者が提案するコンクリート体の等価回路を、図９に示す。ここで、Ｃ_Ｆ、Ｃ_ｗ、Ｃ_ｃｏｎ、Ｃ_ｃｌは、それぞれ、プラスチックフィルム３の静電容量、コンクリート体１０の水分の静電容量、コンクリート体１０の静電容量、コンクリート体１０の塩化物イオンの静電容量を示している。また、Ｒ_ｗ、Ｒ_ｃｌは、それぞれコンクリート体１０の水分の抵抗、コンクリート体１０の塩化物イオンの抵抗を示している。

この等価回路からコンクリート体１０の全体のインピーダンスＺを求めると、以下の式（２）になる。

式（２）において、

式（２）から、インピーダンスＺの実軸成分Ｚ_ｒと虚軸成分Ｚ_ｉは、それぞれ式（４）、式（５）のように求まる。

ここで、位相角θは、θ＝ｔａｎ^−１（Ｚ_ｉ／Ｚ_ｒ）により求まるので、式（４）及び式（５）式から、下記式（６）で求まる。

ただし、式（４）〜式（６）において、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、それぞれ下記式（７）〜（１０）のように定義した。

（含水率が変化した場合の等価回路でのインピーダンスの変化）
図１０は、等価回路に基づくインピーダンスの周波数特性の算定結果を示すグラフであり、（ａ）は含水率が大きい場合の算定結果、（ｂ）は含水率が小さい場合の算定結果である。これら図１０（ａ）（ｂ）では、いずれも、横軸を周波数（ｋＨｚ）、縦軸をインピーダンス（Ｍオーム）としており、塩分濃度が低い場合と塩分濃度が高い場合の算定結果をプロットしている。ここでは、Ｃ_Ｆ＝１００（ｐＦ）、Ｃ_ｃｏｎ＝５０（ｐＦ）で、含水率が大きい場合には、Ｒ_ｗ＝０．０１（Ｍオーム）、Ｃ_ｗ＝２５０（ｐＦ）で、含水率が小さい場合には、Ｒ_ｗ＝１（Ｍオーム）、Ｃ_ｗ＝２５（ｐＦ）とそれぞれ仮定した。また、含水率が大きい場合は含水率が小さい場合に比べて、Ｒ_ｗは小さく、Ｃ_ｗは大きい値とした。塩分濃度が高い場合には、Ｒ_ｃｌ＝２５０（ｋオーム）、Ｃ_ｃｌ＝２０００（ｐＦ）であり、塩分濃度が低い場合には、Ｒ_ｃｌ＝５０００（ｋオーム）、Ｃ_ｃｌ＝１００（ｐＦ）とそれぞれ仮定した。また、塩分濃度が高い場合には塩分濃度が低い場合に比べて、Ｒ_ｃｌは小さく、Ｃ_ｃｌも小さい値とした。
この図１０（ａ）から明らかなように、含水率が大きい場合では、塩分濃度によるインピーダンスの差は小さく、また、図２（ａ）に示した含水率＝９．５％での測定結果と傾向が一致している。図１０（ｂ）に示した含水率が小さい場合の算定結果では、塩分濃度の違いによる差が大きく、図２（ｂ）に示した含水率２．０％、図２（ｃ）に示した含水率＝０．７％での測定結果と、傾向が一致した。

（含水率が変化した場合の等価回路での位相角の変化）
図１１は、等価回路に基づく位相角の周波数特性の算定結果を示すグラフである。この図１１では、横軸を周波数（ｋＨｚ）、縦軸を位相角（ｄｅｇ）としており、含水率が低い場合（含水率＝４．０％の場合）と含水率が高い場合（含水率＝６．５％の場合）の算定結果をプロットしている。ここでは、Ｃ_Ｆ＝１００（ｐＦ）、Ｃ_ｃｏｎ＝５０（ｐＦ）、Ｒ_ｃｌ＝２５０（ｋオーム）、Ｃ_ｃｌ＝２０００（ｐＦ）にそれぞれ固定し、含水率が大きい場合には、Ｒ_ｗ＝０．０１（Ｍオーム）、Ｃ_ｗ＝２５０（ｐＦ）で、含水率が小さい場合には、Ｒ_ｗ＝１（Ｍオーム）、Ｃ_ｗ＝２５（ｐＦ）とそれぞれ仮定した。また、含水率が大きい場合は含水率が小さい場合に比べて、Ｒ_ｗは小さく、Ｃ_ｗは大きい値とした。塩分濃度が高い場合には、Ｒ_ｃｌ＝２５０（ｋオーム）、Ｃ_ｃｌ＝２０００（ｐＦ）であり、塩分濃度が低い場合には、Ｒ_ｃｌ＝５０００（ｋオーム）、Ｃ_ｃｌ＝１００（ｐＦ）とそれぞれ仮定し、塩分濃度が高い場合には塩分濃度が低い場合に比べて、Ｒ_ｃｌは小さく、Ｃ_ｃｌも大きい値とした。
この図１１から明らかなように、含水率が大きくなる程、ピーク位相角が高周波側に移動すると共に、ピーク位相角が小さくなる一方、含水率が大きい場合は、塩分濃度による差は認められず、図４の測定結果と傾向が一致した。

（塩分濃度が変化した場合の等価回路での位相角の変化）
図１２は、等価回路に基づく位相角の周波数特性の算定結果を示すグラフである。この図１２では、横軸を周波数（ｋＨｚ）、縦軸を位相角（ｄｅｇ）としており、塩分濃度が低い場合（塩分濃度＝０．０ｋｇ／ｍ^３の場合）と塩分濃度が高い場合（塩分濃度＝１．２ｋｇ／ｍ^３の場合）の算定結果をプロットしている。ここでは、Ｃ_Ｆ＝１００（ｐＦ）、Ｃ_ｃｏｎ＝５０（ｐＦ）とし、含水率が低い場合を想定して、含水率が低い場合におけるＲ_ｗ＝１（Ｍオーム）、Ｃ_ｗ＝２５（ｐＦ）とそれぞれ仮定した。また、塩分濃度が高い場合には、Ｒ_ｃｌ＝２５０（ｋオーム）、Ｃ_ｃｌ＝２０００（ｐＦ）、塩分濃度が低い場合には、Ｒ_ｃｌ＝５０００（ｋオーム）、Ｃ_ｃｌ＝１００（ｐＦ）にそれぞれ仮定した。また、塩分濃度が高い場合には塩分濃度が低い場合に比べて、Ｒ_ｃｌが小さく、Ｃ_ｃｌは大きい値とした。
この図１２から明らかなように、塩分濃度が高くなる程、ピーク位相角が高周波側に移動すると共に、ピーク位相角がわずかに大きくなり、図５（ａ）（ｂ）に示した、含水率が低い２％、０．７％の古コンクリート体１０での測定結果と傾向が一致した。

（コンクリート体の静電容量が一定の場合と周波数特性を変化させた場合の等価回路での位相角の変化）
図１３は、等価回路に基づく位相角の周波数特性の算定結果を示すグラフである。この図１３では、横軸を周波数（ｋＨｚ）、縦軸を位相角（ｄｅｇ）としている。Ｃ_ｃｌ＝３００（ｐＦ）、Ｒ_ｗ＝０．５（Ｍオーム）、Ｃ_ｗ＝５００（ｐＦ）、Ｒ_ｃｌ＝１５、０００（ｋオーム）、Ｃ_ｃｏｎ＝一定＝１、５００（ｐＦ）と仮定し、式（１）〜（１０）による等価回路で計算を行った結果、ピーク位相角は測定結果（含水率＝４％、塩分濃度＝０．０ｋｇ／ｍ^３）と一致したが、グラフの曲線の勾配は測定結果と一致しなかった。
そこで、Ｃ_ｃｏｎの周波数特性の近似曲線を用いて位相角を計算した。この近似曲線は、非特許文献「Ａ．Ｍ．Ｎｅｖｉｌｌｅ、「ネビルのコンクリートの特性」、技報堂出版、１９７９」の表７．４に記載されている普通ポルトランドセメント（気中養生の期間１２６日）の１５２ｍｍ立方体供試体を、埋込み電極で測定した、５０Ｈｚ、５００Ｈｚ、２５、０００Ｈｚの静電容量値の間の周波数帯を補完して作成した。この近似曲線を図１４に示す。なお、別の非特許文献「野田一弘、河野広隆、久田真、森濱和正、「交流作用時の硬化コンクリートの電気的性質に関する基礎的研究」、コンクリート工学年次論文集、Ｖｏｌ．２５、Ｎｏ．１、ｐｐ．５７５〜５８０、２００３」でも、比誘電率が周波数とともに小さくなることが示されている。
この近似曲線を用いて計算した位相角を図１４に示す。この図１４から明らかなように、Ｃ_ｃｏｎを周波数で変化させた位相角の計算結果の曲線の勾配は、測定結果と良く一致した。

〔実施の形態１〕
次に、上記基礎理論に基づいて構築された本発明の実施の形態１について説明する。この形態は、インピーダンスと含水率を測定し、当該測定したインピーダンスと含水率に基づいて塩分濃度を特定する形態である。

（塩分濃度測定システム）
この実施の形態１に係る塩分濃度測定システム１の構成を説明する。図１５は、この塩分濃度測定システム１のブロック図である。この塩分濃度測定システム１は、図１に示した実験用の塩分濃度測定システム１と同様に、一対の電極２ａ，２ｂ、プラスチックフィルム３、インピーダンスメータ４、及び演算装置５を図示のように電気的に接続して構成されている。

一対の電極２ａ，２ｂは、コンクリート体１０の表面に、相互に間隔を隔てて配置される導電体である。各電極２ａ，２ｂの材質や形状は任意であるが、本実施の形態では、各電極２ａ，２ｂは平板状に形成され、コンクリート体１０の表面に平行かつ接触するように配置される。これら一対の電極２ａ，２ｂの相互間隔は、測定を行いたいコンクリート体１０の内部の深さに応じて決定することができる。すなわち、一対の電極２ａ，２ｂの相互間隔を広げる程、コンクリート体１０の内部のうち、これら一対の電極２ａ，２ｂを結ぶ直線に対して直交する方向（図１ではＺ方向）に沿って深い部分を、測定することが可能になる。従って、電極２ａ，２ｂの相互間隔と測定対象部分の深さとの関係を予め特定しておき、各測定時の測定対象部分の深さに対応する間隔で一対の電極２ａ，２ｂを配置することで、所望の深さの部分を測定することができる。また、このように一対の電極２ａ，２ｂの相互間隔を容易かつ正確に調整可能とするため、これら一対の電極２ａ，２ｂをスライドゲージの如き間隔調整器具の各端部に配置等してもよい。

プラスチックフィルム３は、コンクリート体１０の表面の凹凸によって生じる電極２ａ，２ｂとの接触抵抗を均一化するために、コンクリート体１０と各電極２ａ，２ｂとの相互間に配置される絶縁層である。このプラスチックフィルム３は、例えば、各電極２ａ，２ｂの側面の中で、少なくとも、コンクリート体１０に対向する側面に取り付けられる。なお、「均一化する」とは、理想的には、電極２ａ，２ｂの各部とコンクリート体１０の表面との相互間の接触抵抗を相互に完全に同一化することを意味するが、必ずしも完全に同一化する必要はなく、測定に支障がないレベルで同一化できればよい。このため、絶縁層としては、軟質な絶縁層を用いることが好ましい。

インピーダンスメータ４（ＬＣＲメータ）は、一対の電極２ａ，２ｂの相互間にコンクリート体１０を介して交流電流を流した状態におけるインピーダンス又はピーク周波数を測定する測定手段である。このインピーダンスメータ４の測定原理は任意であるが、例えば、ブリッジ法や共振法の如き方法によってインピーダンスを測定する。ただし、インピーダンスメータ４に代えて、発振器や電流計等を組み合わせて測定手段を構成してもよい。

演算装置５は、インピーダンスメータ４を用いて測定されたインピーダンスに基づいて、コンクリート体１０の塩分濃度を特定する特定手段である。この演算装置５は、例えば、公知のパーソナルコンピュータにより構成されており、入力部６、出力部７、記憶部８、及び制御部９を備える。

入力部６は、本実施の形態に係る測定方法を実行するために必要な各種の情報の入力を受け付けるための入力手段であり、例えば、キーボード、各種のスイッチ類、インピーダンスメータ４に接続される端子等として構成されている。

出力部７は、本実施の形態に係る測定方法を実行するために必要な各種の情報を出力する出力手段であり、例えば、モニタ等として構成されている。

記憶部８は、演算装置５の処理に必要な各種の情報を記憶する記憶手段であり、例えばハードディスクやその他の記録媒体によって構成されるもので、特性情報データベース８ａ（以下、データベースを「ＤＢ」と称する）を備える。この特性情報ＤＢ８ａは、コンクリート体１０の特性に関する情報を格納する特性情報格納手段であって、インピーダンスと、当該インピーダンスに対応する周波数と、含水率と、塩分濃度とを、相互に対応付けて構成された第１特性情報を格納する特性情報格納手段である。この第１特性情報は、例えば、図２に測定結果として示したように、周波数とインピーダンスとの関係を示すグラフで、複数の異なる塩分濃度に関するデータをプロットしたグラフであって、含水率毎に異なるグラフとして構成することができる。あるいは、図２に示すような２次元グラフに代えて、紙面に直交する方向に含水率の軸を設けた３次元グラフであってもよい。若しくは、グラフではなく、数値データであってもよい。すなわち、形式に関わらず、インピーダンス−周波数−含水率−塩分濃度の相互関係が特定できる情報であればよい。このような第１特性情報は、例えば、含水率及び塩分濃度が既知であるコンクリート体１０を対象として、インピーダンス及び周波数を実際に測定することで、取得することができる。

制御部９は、インピーダンスメータ４を用いて測定されたインピーダンスと、任意の方法で測定された含水率とに基づいて、特性情報ＤＢ８ａに格納された第１特性情報を参照することにより、コンクリート体１０の塩分濃度を特定する特定手段である。この制御部９は、具体的には、ＣＰＵ、当該ＣＰＵ上で解釈実行される各種のプログラム（ＯＳなどの基本制御プログラムや、ＯＳ上で起動され特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む）、及びプログラムや各種のデータを格納するためのＲＡＭの如き内部メモリを備えて構成されている。特に、本実施の形態に係る塩分濃度測定プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納され、当該記録媒体から演算装置５にインストールされることで、制御部９を実質的に構成する。

（塩分濃度測定方法）
次に、このように構成された塩分濃度測定システム１を用いて行われる塩分濃度測定方法について説明する。この方法では、最初に、第１特性情報を準備する。例えば、測定等により第１特性情報を取得して特性情報ＤＢ８ａに格納する。

次いで、測定対象となるコンクリート体１０がある現場等において、このコンクリート体１０に鉄筋や鋼管等が埋設されている可能性がある場合には、これら鉄筋や鋼管等による測定への影響を回避するために、ユーザがコンクリート体１０における鉄筋や鋼管等の位置を測定する。この測定には、公知の任意の方法を用いることができ、例えば、本願発明者等による特開２０１０−２１０５８８号公報に開示の装置及び方法を適用することができる。この際、鉄筋や鋼管等の位置を測定する装置の構成を、塩分濃度測定システム１の構成と共通化することにより、測定システム全体を簡素化することが好ましい。

その後、コンクリート体１０の表面において、上記測定された鉄筋や鋼管等の位置を除外した位置に、ユーザが一対の電極２ａ，２ｂを配置を相互に間隔を隔てて配置する。この配置間隔は、上述のように、測定を行いたい深さに応じて決定する。そして、一対の電極２ａ，２ｂの相互間にコンクリート体１０を介して交流電流を流し、その際の交流電流の周波数とインピーダンスをインピーダンスメータ４により測定し、この測定値を入力部６を介して演算装置５に入力する。この際、交流電流の周波数を所定範囲（例えば、図２の対応する１０ｋＨｚから１００ｋＨｚ）まで徐々に変化させ、各周波数に対応するインピーダンスを測定して演算装置５に入力する。ただし、インピーダンスのピーク値のみで塩分濃度が特定できる場合には、インピーダンスがピーク値となる周波数（図２の例では１０ｋＨｚ）におけるインピーダンスのみを測定して演算装置５に入力してもよい。

また、コンクリート体１０の含水率を公知の含水率計を用いて測定する。この際、一対の電極２ａ，２ｂにより測定対象とした部分と同じ部分の含水率を測定することが好ましいが、深部の含水率の測定が困難である場合には、コンクリート体１０の全体において含水率に大きな差異がないという前提の元、コンクリート体１０の表面の含水率を測定してもよい。そして、このように測定された含水率を入力部６を介して演算装置５に入力する。なお、含水率とインピーダンスの測定は、いずれを先に行ってもよい。

演算装置５の制御部９は、上記入力部６を介して入力された周波数、インピーダンス、及び含水率に基づいて、特性情報ＤＢ８ａの第１特性情報を参照し、これら周波数、インピーダンス、及び含水率の組み合わせに対応する塩分濃度を取得し、当該取得した塩分濃度を出力部７を介して出力する。この結果、コンクリート体１０の塩分濃度を把握することが可能になる。

その後、コンクリート体１０の複数の部分を対象として塩分濃度を測定したい場合には、ユーザが一対の電極２ａ，２ｂをコンクリート体１０の表面に沿って移動させながら、上記と同様に、周波数とインピーダンスの測定と塩分濃度の特定及び出力を行えばよい。この際、測定対象部分の位置情報は、ユーザが電極２ａ，２ｂを移動させる毎に、絶対的又は任意の位置を基準とする相対的な座標等により任意の入力手段を介して入力してもよく、あるいは、電極２ａ，２ｂの移動に伴って位置情報を取得するような手段（高精度のＧＰＳ等）から自動的に取得するようにしてもよい。なお当然のことながら、全ての対象部分について周波数とインピーダンスの測定を行った後で、各対象部分の塩分濃度をまとめて特定及び出力してもよい。

（実施の形態１の効果）
このように実施の形態１によれば、インピーダンスを測定することにより、コンクリート体１０の塩分濃度を直接的に特定することができるので、維持管理が必要な鉄筋コンクリート構造物又は建築物の施工現場等において塩分濃度を簡易かつ正確に非侵襲で測定することが可能になる。

また、プラスチックフィルム３を用いることで、コンクリート体１０と電極２ａ，２ｂとの相互間の接触抵抗を均一化することができ、コンクリート体１０の表面の平滑度が悪いような場合であっても、塩分濃度を正確に測定することが可能になる。

また、インピーダンスと含水率とを測定することにより、コンクリート体１０の塩分濃度を特定することができるので、インピーダンスの周波数特性に対して含水率が支配的に影響を与えるような場合であっても、塩分濃度を正確に特定することができる。

〔実施の形態２〕
次に、実施の形態２について説明する。この実施の形態２は、インピーダンスを測定し、当該測定したインピーダンスに基づいて含水率と塩分濃度を特定する形態である。ただし、実施の形態２において特に説明なき構成及び工程については実施の形態１と同様であり、実施の形態１と同じ構成及び工程については、必要に応じて、実施の形態１で使用したものと同じ符号を付することでその説明を省略する。

（塩分濃度測定システム）
実施の形態２に係る塩分濃度測定システム１は、実施の形態１に係る塩分濃度測定システム１と同様に構成されている。
ただし、演算装置５の制御部９は、インピーダンスメータ４を用いて測定されたインピーダンスに基づいて、特性情報ＤＢ８ａに格納された第１特性情報を参照することにより、コンクリート体１０の塩分濃度を特定する特定手段として構成されている。

（塩分濃度測定方法）
次に、実施の形態２に係る塩分濃度測定方法について説明する。この方法では、実施の形態１と同様に、周波数とインピーダンスを測定し、当該特定された周波数とインピーダンスを演算装置５に入力する。演算装置５の制御部９は、上記入力部６を介して入力された周波数及びインピーダンスに基づいて、特性情報ＤＢ８ａの第１特性情報を参照し、これら周波数及びインピーダンスの組み合わせに対応する含水率と塩分濃度を取得し、当該取得した含水率と塩分濃度を出力部７を介して出力する。この結果、コンクリート体１０の含水率と塩分濃度を把握することが可能になる。例えば、図２の例では、交流電流の周波数＝１０ｋＨｚとした場合のインピーダンスのピーク値が、含水率と塩分濃度の両方に対して一意であるため、この周波数＝１０ｋＨｚのインピーダンスを測定することで、含水率と塩分濃度を同時に特定することができる。

（実施の形態２の効果）
このように実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果に加えて、インピーダンスのみを測定することにより、コンクリート体１０の含水率と塩分濃度を特定することができるので、含水率の測定作業を省略でき、塩分濃度を一層簡易に特定することができる。特に、含水率の非侵襲での測定が困難なコンクリート体１０の深部に関しても、塩分濃度を特定することができる。

〔実施の形態３〕
次に、実施の形態３について説明する。この実施の形態３は、ピーク周波数と含水率を測定し、当該測定したピーク周波数と含水率に基づいて塩分濃度を特定する形態である。ただし、実施の形態３において特に説明なき構成及び工程については実施の形態１と同様であり、実施の形態１と同じ構成及び工程については、必要に応じて、実施の形態１で使用したものと同じ符号を付することでその説明を省略する。

（塩分濃度測定システム）
実施の形態３に係る塩分濃度測定システム１は、実施の形態１に係る塩分濃度測定システム１と同様に構成されている。
ただし、記憶部８の特性情報ＤＢ８ａには、コンクリート体１０の特性に関する情報を格納する特性情報格納手段であって、ピーク周波数と、含水率と、塩分濃度とを、相互に対応付けて構成された第２特性情報が格納されている。この第２特性情報は、例えば、図５に測定結果として示したように、周波数と位相角との関係を示すグラフで、複数の異なる塩分濃度に関するデータをプロットしたグラフであって、含水率毎に異なるグラフとして構成することができる。あるいは、図５に示すような２次元グラフに代えて、紙面に直交する方向に含水率の軸を設けた３次元グラフであってもよい。若しくは、ピーク周波数と塩分濃度のグラフであって含水率毎に異なる２次元のグラフや、ピーク周波数と塩分濃度と含水率の３次元グラフであってもよい。また、グラフではなく、数値データであってもよい。すなわち、形式に関わらず、ピーク周波数−含水率−塩分濃度の相互関係が特定できる情報であればよい。このような第２特性情報は、例えば、含水率及び塩分濃度が既知であるコンクリート体１０を対象として、ピーク周波数を実際に測定することで、取得することができる。

また、演算装置５の制御部９は、インピーダンスメータ４を用いて測定されたピーク周波数と、任意の方法で測定された含水率とに基づいて、特性情報ＤＢ８ａに格納された第２特性情報を参照することにより、コンクリート体１０の塩分濃度を特定する特定手段として構成されている。

（塩分濃度測定方法）
次に、実施の形態３に係る塩分濃度測定方法について説明する。この方法では、実施の形態１と同様に、交流電流の周波数とインピーダンスの位相角をインピーダンスメータ４により測定し、この測定値を入力部６を介して演算装置５に入力する。この際、交流電流の周波数を所定範囲（例えば、図２の対応する１０ｋＨｚから１００ｋＨｚ）まで徐々に変化させ、各周波数に対応するインピーダンスの位相角を測定して演算装置５に入力する。また、コンクリート体１０の含水率を公知の含水率計を用いて測定して演算装置５に入力する。

演算装置５の制御部９は、上記入力部６を介して入力された周波数とインピーダンスの位相角に基づいて、ピーク周波数を特定し、当該特定したピーク周波数及び入力された含水率に基づいて、特性情報ＤＢ８ａの第２特性情報を参照し、これらピーク周波数及び含水率の組み合わせに対応する塩分濃度を取得し、当該取得した塩分濃度を出力部７を介して出力する。この結果、コンクリート体１０の塩分濃度を把握することが可能になる。なお、ピーク周波数は、上記測定された周波数とインピーダンスの位相角とに基づいてユーザが目視等で特定し、当該特定したピーク周波数を演算装置５に入力するようにしてもよい。

その後、コンクリート体１０の複数の部分を対象として塩分濃度を測定したい場合には、ユーザが一対の電極２ａ，２ｂをコンクリート体１０の表面に沿って移動させながら、上記と同様に、周波数とインピーダンスの位相角の測定と塩分濃度の特定及び出力を行えばよい。なお当然のことながら、全ての対象部分について周波数とインピーダンスの位相角の測定を行った後で、各対象部分の塩分濃度をまとめて特定及び出力してもよい。

（実施の形態３の効果）
このように実施の形態３によれば、ピーク周波数を測定することにより、コンクリート体１０の含水率と塩分濃度を直接的に特定することができるので、建築物の施工現場等において塩分濃度を簡易かつ正確に非侵襲で測定することが可能になる。

また、プラスチックフィルム３を用いることで、コンクリート体１０と電極２ａ，２ｂとの相互間の接触抵抗の影響を低減し均一化することができ、コンクリート体１０の表面の平滑度が悪いような場合であっても、塩分濃度を正確に測定することが可能になる。また、コンクリート体１０と電極２ａ，２ｂとの相互間にコンデンサ成分を形成することができ、低周波数における位相角を塩分濃度に関わらず常にマイナス９０度に補正して揃えることができるので、コンクリート体１０のインピーダンスの位相角の周波数特性の比較を容易かつ正確に行うことができる。

また、ピーク周波数と含水率とを測定することにより、コンクリート体１０の塩分濃度を特定することができるので、ピーク周波数の周波数特性に対して含水率が支配的に影響を与えるような場合であっても、塩分濃度を正確に特定することができる。

〔実施の形態４〕
次に、実施の形態４について説明する。この実施の形態４は、ピーク周波数を測定し、当該測定したピーク周波数に基づいて含水率と塩分濃度を特定する形態である。ただし、実施の形態４において特に説明なき構成及び工程については実施の形態３と同様であり、実施の形態３と同じ構成及び工程については、必要に応じて、実施の形態３で使用したものと同じ符号を付することでその説明を省略する。

（塩分濃度測定システム）
実施の形態４に係る塩分濃度測定システム１は、実施の形態３に係る塩分濃度測定システム１と同様に構成されている。
ただし、演算装置５の制御部９は、インピーダンスメータ４を用いて測定されたピーク周波数に基づいて、特性情報ＤＢ８ａに格納された第２特性情報を参照することにより、コンクリート体１０の含水率及び塩分濃度を特定する特定手段として構成されている。

（塩分濃度測定方法）
次に、実施の形態４に係る塩分濃度測定方法について説明する。この方法では、実施の形態３と同様に、周波数とインピーダンスの位相角を測定し、当該特定された周波数とインピーダンスの位相角を演算装置５に入力する。演算装置５の制御部９は、上記入力部６を介して入力された周波数及びインピーダンスの位相角に基づいて、ピーク周波数を特定し、当該特定したピーク周波数に基づいて特性情報ＤＢ８ａの第２特性情報を参照し、このピーク周波数に対応する含水率と塩分濃度を取得し、当該取得した含水率と塩分濃度を出力部７を介して出力する。この結果、コンクリート体１０の含水率と塩分濃度を把握することが可能になる。例えば、図５、６の例では、ピーク周波数が、含水率と塩分濃度の両方に対して一意であるため、このピーク周波数を測定することで、含水率と塩分濃度を同時に特定することができる。

（実施の形態４の効果）
このように実施の形態４によれば、実施の形態３と同様の効果に加えて、ピーク周波数のみを測定することにより、コンクリート体１０の含水率と塩分濃度を特定することができるので、含水率の測定作業を省略でき、塩分濃度を一層簡易に特定することができる。特に、含水率の非侵襲での測定が困難なコンクリート体１０の深部に関しても、塩分濃度を特定することができる。

〔実施の形態５〕
次に、実施の形態５について説明する。この実施の形態５は、インピーダンス及びピーク周波数を測定し、当該測定したインピーダンスに基づいて含水率を特定し、当該特定した含水率と当該測定したピーク周波数に基づいて塩分濃度を特定する形態である。ただし、実施の形態５において特に説明なき構成及び工程については実施の形態１と同様であり、実施の形態１と同じ構成及び工程については、必要に応じて、実施の形態１で使用したものと同じ符号を付することでその説明を省略する。

（塩分濃度測定システム）
実施の形態５に係る塩分濃度測定システム１は、実施の形態１に係る塩分濃度測定システム１と同様に構成されている。
ただし、記憶部８の特性情報ＤＢ８ａには、コンクリート体１０の特性に関する情報を格納する特性情報格納手段であって、第２特性情報と第３特性情報が格納されている。この第３特性情報は、例えば、第１特性情報と同様に構成できるが、少なくとも、インピーダンスと、当該インピーダンスに対応する周波数と、含水率とを、相互に対応付けて構成されていればよく、塩分濃度は明確に特定されている必要はない。例えば、図２の測定結果において、図２（ａ）〜（ｃ）のグラフの各々を、当該各図に示す３つの曲線の各プロット値の最小値、最大値、あるいは中間値のみでプロットされた１本の曲線に置換したものを、第３特性情報としてもよい。つまり、含水率の差異に対するインピーダンスの変化は顕著であるため、この含水率の差異が判定できる情報であればよく、塩分濃度までを明確に特定できる必要はない。

また、演算装置５の制御部９は、インピーダンスメータ４を用いて測定されたインピーダンスに基づいて、特性情報ＤＢ８ａに格納された第３特性情報を参照することにより、コンクリート体１０の含水率を特定し、当該特定した含水率と特性情報ＤＢ８ａに格納された第２特性情報を参照することにより、コンクリート体１０の塩分濃度を特定する特定手段として構成されている。

（塩分濃度測定方法）
次に、実施の形態５に係る塩分濃度測定方法について説明する。この方法では、実施の形態１と同様に、周波数とインピーダンスを測定し、また、実施の形態３と同様に、周波数とインピーダンスの位相角を測定し、当該特定された周波数、インピーダンス、及びインピーダンスの位相角を演算装置５に入力する。演算装置５の制御部９は、上記入力部６を介して入力された周波数及びインピーダンスに基づいて、特性情報ＤＢ８ａの第３特性情報を参照することにより、コンクリート体１０の含水率を特定し、当該特定した含水率と特性情報ＤＢ８ａに格納された第２特性情報を参照することにより、コンクリート体１０の塩分濃度を特定し、当該特定した含水率と塩分濃度を出力部７を介して出力する。この結果、コンクリート体１０の含水率と塩分濃度を把握することが可能になる。つまり、つまり、含水率の差異に対するインピーダンスの変化は顕著であるため、インピーダンスに基づいて含水率のみを特定し、また、含水率及び塩分濃度の差異に対するピーク周波数の変化は顕著であるため、これら含水率及び塩分濃度に基づいて塩分濃度を特定する。

（実施の形態５の効果）
このように実施の形態５によれば、実施の形態１、３と同様の効果に加えて、インピーダンス及びピーク周波数を測定し、インピーダンスに基づいて含水率を特定し、この含水率とピーク周波数に基づいて塩分濃度を特定することができるので、含水率と塩分濃度のそれぞれを、これらの各々に対して最も顕著な差異が生じる個別の特性に基づいて特定でき、含水率と塩分濃度を一層正確に特定することができる。

〔実施の形態６〕
次に、実施の形態６について説明する。この実施の形態６は、インピーダンス又はピーク周波数を測定し、当該測定したインピーダンス又はピーク周波数と、等価回路及び特性曲線とに基づいて、含水率と塩分濃度を特定する形態である。ただし、実施の形態６において特に説明なき構成及び工程については実施の形態１と同様であり、実施の形態１と同じ構成及び工程については、必要に応じて、実施の形態１で使用したものと同じ符号を付することでその説明を省略する。

（塩分濃度測定システム）
実施の形態６に係る塩分濃度測定システム１は、実施の形態１に係る塩分濃度測定システム１と同様に構成されている。
ただし、記憶部８の特性情報ＤＢ８ａには、第１特性情報として、インピーダンスと周波数とを相互に対応付けて構成された第１特性曲線を含む情報が格納されており、又は、第２特性情報として、インピーダンスの位相角と周波数とを相互に対応付けて構成された第２特性曲線を含む情報が格納されている。第１特性曲線とは、例えば、図２に示したような曲線であり、第２特性曲線とは、例えば、図５に示したような曲線である。なお、第１特性情報としては、第１特性曲線以外にも、インピーダンスと、当該インピーダンスに対応する周波数と、含水率と、塩分濃度とを、相互に対応付けるための情報が格納されている。また、第２特性情報としては、第２特性曲線以外にも、ピーク周波数と、含水率と、塩分濃度とを、相互に対応付けるための情報が格納されている。また、特性情報ＤＢ８ａには、これら第１特性曲線又は第２特性曲線に加えて、コンクリート体１０の静電容量と周波数とを相互に対応付けて構成された第３特性曲線が格納されている。第３特性曲線とは、例えば、図１４に示したような曲線であり、周波数とコンクリート体１０の静電容量Ｃ_ｃｏｎとを相互に対応付けて構成された曲線であって、コンクリート体１０の含水率（水分量）に応じて異なる複数の曲線として、特性情報ＤＢ８ａに格納されている。これら各情報は、例えば、含水率及び塩分濃度が既知であるコンクリート体１０を対象として、インピーダンスや位相角等を実際に測定することで、取得することができる。なお、「特性曲線を含む情報が格納されている」とは、必ずしも特性曲線自体が格納されている場合に限定されず、特性曲線を構成することができる数値データが格納されていることを含む。

また、演算装置５の制御部９は、測定された複数の周波数におけるインピーダンスと、コンクリート体１０の電気的特性を示す所定の等価回路であって、コンクリート体１０の塩化物イオンの抵抗、コンクリート体１０の水分の抵抗、コンクリート体１０の塩化物イオンの静電容量、及びコンクリート体１０の水分の静電容量をパラメータとして含む等価回路とに基づいて、第１特性曲線に適合するように、等価回路の各パラメータを最小二乗法等により算定し、当該算定した各パラメータに基づいてコンクリート体１０の含水率及び塩分濃度を逆問題により算定する。あるいは、制御部９は、測定された複数の周波数における位相角と、等価回路と、第３特性曲線とに基づいて、準備工程において準備された第２特性曲線に適合するように、等価回路の各パラメータを最小二乗法等により算定し、当該算定した各パラメータに基づいてコンクリート体１０の含水率及び塩分濃度を逆問題により算定する。

（塩分濃度測定方法）
次に、実施の形態６に係る塩分濃度測定方法について説明する。
この方法では、複数の周波数の各々におけるインピーダンスを測定し、当該特定された各周波数におけるインピーダンスを演算装置５に入力する。また、プラスチックフィルム３の静電容量を公知の方法により測定して演算装置５に入力する。そして、演算装置５の制御部９は、上記入力部６を介して入力された各周波数におけるインピーダンスと、プラスチックフィルム３の静電容量と、図９に示した等価回路とに基づいて、第１特性曲線に適合するように、等価回路の各パラメータを最小二乗法等により算定する。すなわち、等価回路のパラメータのうち、測定によって特定されたプラスチックフィルム３の静電容量を除く各パラメータを、測定によって特定されたインピーダンスに近似するように仮定し、当該仮定した各パラメータに基づいて構成される第１特性曲線が、特性情報ＤＢ８ａに格納された第１特性曲線に近似するように最小二乗法等によりカーブフィッティングさせる。そして、最も曲線が近似した場合のパラメータを、最終的なパラメータとして特定し、当該特定したパラメータに基づいて、コンクリート体１０の含水率及び塩分濃度を逆問題により算定する。そして、当該算定した含水率及び塩分濃度を出力部７を介して出力する。

あるいは、この方法では、複数の周波数の各々における位相角を測定し、当該特定された各周波数における位相角を演算装置５に入力する。また、プラスチックフィルム３の静電容量を公知の方法により測定して演算装置５に入力する。そして、演算装置５の制御部９は、上記入力部６を介して入力された各周波数における位相角と、プラスチックフィルム３の静電容量と、図９に示した等価回路と、特性情報ＤＢ８ａに格納されている第３特性曲線とに基づいて、第２特性曲線に適合するように、等価回路の各パラメータを最小二乗法等により算定する。すなわち、等価回路のパラメータのうち、測定によって特定されたプラスチックフィルム３の静電容量と、第３特性曲線から取得したコンクリート体１０の静電容量Ｃ_ｃｏｎとを除く各パラメータを、測定によって特定された位相角に近似するように仮定し、当該仮定した各パラメータに基づいて構成される第２特性曲線が、特性情報ＤＢ８ａに格納された第２特性曲線に近似するように最小二乗法等によりカーブフィッティングさせる。そして、最も曲線が近似した場合のパラメータを、最終的なパラメータとして特定し、当該特定したパラメータに基づいて、コンクリート体１０の含水率及び塩分濃度を逆問題により算定する。そして、当該算定した含水率及び塩分濃度を出力部７を介して出力する。

（実施の形態６の効果）
このように実施の形態６によれば、インピーダンス又はピーク周波数のみを測定することにより、等価回路と特性曲線を用いてコンクリート体１０の含水率と塩分濃度を算定することができるので、含水率の測定作業を省略でき、塩分濃度を一層簡易に特定することができる。特に、含水率の非侵襲での測定が困難なコンクリート体１０の深部に関しても、塩分濃度を特定することができる。

〔各実施の形態に対する変形例〕
以上、本発明に係る各実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成及び手段は、特許請求の範囲に記載した各発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。以下、このような変形例について説明する。

（解決しようとする課題や発明の効果について）
まず、発明が解決しようとする課題や発明の効果は、前記した内容に限定されるものではなく、発明の実施環境や構成の細部に応じて異なる可能性があり、上述した課題の一部のみを解決したり、上述した効果の一部のみを奏することがある。さらに、本発明によって、上述していない課題を解決したり、上述していない効果を奏することもある。

（塩分濃度測定システムの構成について）
塩分濃度測定システム１は、任意に分散又は統合を行うことができる。例えば、インピーダンスメータ４の機能の全部又は一部を、演算装置５に統合してもよい。あるいは、演算装置５の機能の全部又は一部を、複数の装置に分散してもよい。

また、塩分濃度測定システム１の構成には、さらなる工夫を施すことができる。例えば、一対の電極２ａ，２ｂは、図１６に示すように、それぞれを円筒状に形成すると共に、相互に同心円状に配置してもよい。また、図１７に示すように、塩分濃度測定システム１と、この塩分濃度測定システム１の電源となる電池（図示省略）とを、一つの筐体２０に一体に収容してもよい。この筐体２０からは一対の電極２ａ，２ｂ、入力部６（図示省略）、及び出力部７（図示省略）を露出させ、電極２ａ，２ｂの外面にはプラスチックフィルム３を固定する。また、筐体２０の他の側面には、塩分濃度測定システム１を把持するための取手２１を設ける。このような塩分濃度測定システム１によれば、現場において塩分濃度を測定することが一層容易になる。あるいは、複数の測定位置で測定を行う場合には、これら複数の測定位置の各々に一対の電極２ａ，２ｂを容易に移動させるため、車輪付きの台車に、一対の電極２ａ，２ｂを含む塩分濃度測定システム１や電源を積載し、台車を移動させることで、一対の電極２ａ，２ｂを各測定位置に移動させるようにしてもよい。この際、例えば、台車の車輪の回転数に基づいて台車の移動距離を測定する距離測定手段を持たせ、この距離測定手段によって測定された移動距離に基づいて、一対の電極２ａ，２ｂの位置を決定してもよい。

（特性情報について）
特性情報としては、全てを生データとして格納する必要はなく、一部の生データのみを格納すると共に必要に応じて他のデータを補間により生成してもよい。例えば、第１特性情報として、周波数とインピーダンスとの関係を示すデータを格納する場合、複数の断続的な周波数に対応するインピーダンスのみを生データとして格納しておき、これら複数の周波数の間の周波数に対応するインピーダンスについては、生データに基づいて補間により生成してもよい。

１ 塩分濃度測定システム
２ａ，２ｂ 電極
３ プラスチックフィルム
４ インピーダンスメータ
５ 演算装置
６ 入力部
７ 出力部
８ 記憶部
８ａ 特性情報ＤＢ
９ 制御部
１０ コンクリート体
２０ 筐体
２１ 取手

Claims (8)

1. コンクリート体の塩分濃度を測定するためのシステムであって、
   前記コンクリート体の特性に関する情報を格納する特性情報格納手段であって、インピーダンスと、当該インピーダンスに対応する周波数と、含水率と、塩分濃度とを、相互に対応付けて構成された第１特性情報、又は、インピーダンスの位相角がピークになるピーク周波数と、含水率と、塩分濃度とを、相互に対応付けて構成された第２特性情報、を格納する特性情報格納手段と、
   前記コンクリート体の表面に、相互に間隔を隔てて配置された一対の電極と、
   前記一対の電極の相互間に前記コンクリート体を介して交流電流を流した状態におけるインピーダンス又はピーク周波数を測定する測定手段と、
   前記測定手段を用いて測定されたインピーダンスに基づいて、前記特性情報格納手段に格納された前記第１特性情報を参照することにより、前記コンクリート体の塩分濃度を特定し、又は、前記測定手段を用いて測定されたピーク周波数に基づいて、前記特性情報格納手段に格納された前記第２特性情報を参照することにより、前記コンクリート体の塩分濃度を特定する、特定手段と、
   を備えるコンクリート体の塩分濃度測定システム。
2. 前記コンクリート体と前記電極との相互間の接触抵抗を均一化すると共に、前記コンクリート体と前記電極との相互間にコンデンサ成分を形成するための軟質絶縁層を、前記コンクリート体に対向する前記電極の側面に配置した、
   請求項１に記載のコンクリート体の塩分濃度測定システム。
3. コンクリート体の塩分濃度を測定するための方法であって、
   前記コンクリート体の特性に関する情報であって、インピーダンスと、当該インピーダンスに対応する周波数と、含水率と、塩分濃度とを、相互に対応付けて構成された第１特性情報、又は、インピーダンスの位相角がピークになるピーク周波数と、含水率と、塩分濃度とを、相互に対応付けて構成された第２特性情報、を準備する準備工程と、
   前記コンクリート体の表面に相互に間隔を隔てて一対の電極を配置し、当該一対の電極の相互間に前記コンクリート体を介して交流電流を流した状態におけるインピーダンス又はピーク周波数を測定する測定工程と、
   前記測定工程において測定されたインピーダンスに基づいて、前記準備工程において準備された前記第１特性情報を参照することにより、前記コンクリート体の塩分濃度を特定し、又は、前記測定工程において測定されたピーク周波数に基づいて、前記準備工程において準備された前記第２特性情報を参照することにより、前記コンクリート体の塩分濃度を特定する、特定工程と、
   を含むコンクリート体の塩分濃度測定方法。
4. 前記測定工程において、前記コンクリート体と前記電極との相互間の接触抵抗を均一化すると共に、前記コンクリート体と前記電極との相互間にコンデンサ成分を形成するための軟質絶縁層を、前記コンクリート体と前記電極との相互間に配置し、当該軟質絶縁層を配置した状態で前記インピーダンス又は前記ピーク周波数を測定する、
   請求項３に記載のコンクリート体の塩分濃度測定方法。
5. 前記測定工程において、前記インピーダンス又は前記ピーク周波数に加えて、前記コンクリート体の含水率を測定し、
   前記特定工程において、前記測定工程において測定されたインピーダンス及び含水率に基づいて、前記準備工程において準備された前記第１特性情報を参照することにより、前記コンクリート体の塩分濃度を特定し、又は、前記測定工程において測定されたピーク周波数及び含水率に基づいて、前記準備工程において準備された前記第２特性情報を参照することにより、前記コンクリート体の塩分濃度を特定する、
   請求項３又は４に記載のコンクリート体の塩分濃度測定方法。
6. 前記測定工程において、前記インピーダンス又は前記ピーク周波数のみを測定し、
   前記特定工程において、前記測定工程において測定されたインピーダンスに基づいて、前記準備工程において準備された前記第１特性情報を参照することにより、前記コンクリート体の含水率及び塩分濃度を特定し、又は、前記測定工程において測定されたピーク周波数に基づいて、前記準備工程において準備された前記第２特性情報を参照することにより、前記コンクリート体の含水率及び塩分濃度を特定する、
   請求項３又は４に記載のコンクリート体の塩分濃度測定方法。
7. 前記準備工程において、前記第２特性情報、及び、前記コンクリート体の特性に関する情報であって、インピーダンスと、当該インピーダンスに対応する周波数と、含水率とを、相互に対応付けて構成された第３特性情報を、準備し、
   前記測定工程において、前記インピーダンス及び前記ピーク周波数を測定し、
   前記特定工程において、前記測定工程において測定されたインピーダンスに基づいて、前記準備工程において準備された前記第３特性情報を参照することにより、前記コンクリート体の含水率を特定し、当該特定した含水率と前記測定工程において測定されたピーク周波数とに基づいて、前記準備工程において準備された前記第２特性情報を参照することにより、前記コンクリート体の塩分濃度を特定する、
   請求項３又は４に記載のコンクリート体の塩分濃度測定方法。
8. 前記準備工程において、
   前記第１特性情報として、インピーダンスと周波数とを相互に対応付けて構成された第１特性曲線を含む情報を準備し、
   又は、
   前記第２特性情報として、インピーダンスの位相角と周波数とを相互に対応付けて構成された第２特性曲線を含む情報を準備すると共に、コンクリート体の静電容量と周波数とを相互に対応付けて構成された第３特性曲線を準備し、
   前記測定工程において、複数の周波数における前記インピーダンス、又は、前記ピーク周波数を含む複数の周波数における位相角を測定し、
   前記特定工程において、
   前記測定工程において測定された複数の周波数におけるインピーダンスと、前記コンクリート体の電気的特性を示す所定の等価回路であって、コンクリート体の塩化物イオンの抵抗、コンクリート体の水分の抵抗、コンクリート体の塩化物イオンの静電容量、及びコンクリート体の水分の静電容量をパラメータとして含む等価回路とに基づいて、前記準備工程において準備された前記第１特性曲線に適合するように、前記等価回路の各パラメータを算定し、当該算定した各パラメータに基づいて前記コンクリート体の含水率及び塩分濃度を逆問題により算定し、又は、
   前記測定工程において測定された複数の周波数における位相角と、前記等価回路と、前記第３特性曲線とに基づいて、前記準備工程において準備された前記第２特性曲線に適合するように、前記等価回路の各パラメータを算定し、当該算定した各パラメータに基づいて前記コンクリート体の含水率及び塩分濃度を逆問題により算定する、
   請求項３又は４に記載のコンクリート体の塩分濃度測定方法。

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