JP2016217822A - 現場作業性が良好な実構造物用のイオン透過抵抗測定装置およびそれを用いたイオン透過抵抗測定方法 - Google Patents

現場作業性が良好な実構造物用のイオン透過抵抗測定装置およびそれを用いたイオン透過抵抗測定方法 Download PDF

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Abstract

【課題】40GΩ程度の高いイオン透過抵抗までが測定できるため、耐候性鋼橋梁等のさび状態の評価に加え、既設の塗装鋼構造物の塗膜の経年劣化診断をも行うことできるイオン透過抵抗測定装置の提供。【解決手段】プローブと交流電源と計測器とケーブルとを有するイオン透過抵抗測定装置であって、プローブは2つの検出子とコネクタと配線とブラケットと磁石とを有し、2つの検出子の各々は特定の電解液と、シリンダと、ピストンと、電解液貯留空間と、特定の樹脂ネットと、電解電極と、を有し、ブラケット、シリンダおよびピストンは特定の体積抵抗率の材料からなり、ケーブルが備えるチューブは特定の絶縁性材料からなり、ケーブルが備える導線が外部に露出しないように構成されており、2つの検出子を測定対象物へ接触させたときの間隔が10mm以上である、現場作業性が良好な実構造物用のイオン透過抵抗測定装置。【選択図】図1

Description

本発明は現場作業性が良好な実構造物用のイオン透過抵抗測定装置およびそれを用いたイオン透過抵抗測定方法に関する。
橋梁、港湾設備などの社会資本や工場などにおける鋼構造設備の多くは、高度成長期以降に建設され、建設後50年以上経過する施設の割合が加速度的に増加すると見込まれている。例えば、道路橋では平成25年には18%であったが、その20年後には約67%に急増すると見られ、こうした社会資本の老朽化に対して、戦略的な維持管理、更新や効率化が求められている。そのためには、従来の問題が発生してからの事後保全ではなく、予防保全として定期的な点検と診断によって異常な状態を早期に検知し、部分補修などのミニマムメンテナンスを行うことでライフサイクルコストを低減することが望まれている。
橋梁、港湾設備の多くは、塗装によって防食されており、塗装の劣化診断は予防保全の仕組み作りにおいて重要な技術課題である。すなわち、診断によって塗膜の劣化状況を把握し、その程度によって補修塗装の要否或は塗り替え時期を判断し、予防保全を実行していく必要がある。
これに関連する技術として、従来、本願発明者は、イオン透過抵抗測定法により耐候性鋼橋梁のさび状態の評価を行うことを目的とした、例えば特許文献1に記載の測定装置等を開発した。また、イオン透過抵抗測定法によるさび等の評価に関連する従来技術として、例えば特許文献2、3および非特許文献1〜6に記載のものが挙げられる。
特開2005−274138号公報 特開昭60−100751号公報 特開平1−296156号公報
H.Kihira, S.Ito, T.Murata:Quantitative Classification of Patina Condition for Weathering Steel by a Recently Developed Instrument, CORROSION, 45(4),pp.347-352, 1998. 紀平寛:耐候性鋼上の安定さび形成状況評価と診断,材料と環境,48, pp.697-700, 1999. 紀平寛,塩谷和彦,幸英昭,中山武典,竹村誠洋,渡辺祐一: 耐候性鋼さび安定化評価技術の体系化,土木学会論文集,No.745/I-65, pp.77-87, 2003.10. 今井篤実,立花仁,紀平寛:耐侯性鋼のさび環境遮断性能診断装置を用いた診断事例, 防錆防食技術発表大会, 210, pp 107-110, 2004 今井篤実,立花仁,相賀武英,紀平寛:イオン透過抵抗測定法を用いた鋼構造物の診断(1)−さび外観評点における問題点と本測定法による改善−,材料と環境2005, pp205-206. 今井篤実,立花仁,紀平寛:イオン透過抵抗測定法を用いた鋼構造物の診断(2)-塗装鋼構造物への適用検討-,鉄構塗装技術討論会,pp89-90,2006
上記のような予防保全を目的として、既設の塗装鋼構造物の塗膜の経年劣化診断を行うためには、さびの状態診断を行う場合と比較して、より高いイオン透過抵抗値を精度良く測定できる測定装置等が必要である。具体的には40GΩ程度までのイオン透過抵抗値が測定できる必要がある。
しかしながら、従来、このような高いイオン透過抵抗値までが測定できる測定装置等は見出されていなかった。例えば、特許文献1に記載のイオン透過抵抗測定装置では、最大2GΩ程度までのイオン透過抵抗値までしか測定できなかった(特許文献1の[0077]参照)。
本発明は上記のような課題を解決することを目的とする。すなわち、本発明は、40GΩ程度の高いイオン透過抵抗値までが測定できるため、耐候性鋼橋梁等のさび状態の評価に加え、既設の塗装鋼構造物の塗膜の経年劣化診断をも行うことできるイオン透過抵抗測定装置およびイオン透過抵抗測定方法を提供することを目的とする。
本発明者は鋭意検討し、上記課題を解決する方法を見出して本発明を完成させた。
本発明は次の(1)〜(3)である。
(1)プローブと、前記プローブが備える電解電極へ電気信号を印可する交流電源と、前記電気信号の測定値から交流インピーダンス法によってイオン透過抵抗値を求める機能を備える計測器と、前記プローブと前記計測器とを電気的に繋げる導線およびそれを被覆するチューブを備えるケーブルと、を有する、現場作業性が良好な実構造物用のイオン透過抵抗測定装置であって、
前記プローブは、2つの検出子と、前記ケーブルの端部が接続されるコネクタと、前記コネクタと前記電解電極とを電気的に繋げる配線と、前記2つの検出子を支えるブラケットと、測定時に測定対象物の表面に付いて前記プローブを前記測定対象物の表面に固定させる磁石と、を有し、
前記2つの検出子の各々は、0.05〜0.15mol/LのNa2SO4水溶液に吸水性高分子を1〜10質量%含有させたゲル状の液体である電解液と、シリンダと、前記シリンダ内に配置されるピストンと、前記シリンダおよび前記ピストンによって形成され前記電解液を貯留する電解液貯留空間と、前記測定対象物に接し前記ピストンの作用によって前記電解液が通過して外部へ浸み出す60〜200メッシュの網目サイズの樹脂ネットと、前記電解液貯留空間の内部に配置される前記電解電極と、を有し、
前記ブラケット、前記シリンダおよび前記ピストンは体積抵抗率(23℃、50%RH)が1015Ω・cm以上の材料からなり、
前記ケーブルが備えるチューブは、絶縁抵抗(DC250V,20℃)が104MΩ・m以上の絶縁性材料からなり、
前記ケーブルが備える導線が外部に露出しないように構成されており、
前記2つの検出子を前記測定対象物へ接触させたときの前記2つの検出子の間隔が10mm以上である、現場作業性が良好な実構造物用のイオン透過抵抗測定装置。
(2)前記コネクタの少なくとも一部が前記ブラケットに埋設されており、前記コネクタと前記ブラケットとの接合に接着剤が使用されていない、上記(1)に記載のイオン透過抵抗測定装置。
(3)前記測定対象物の表面のNaCl濃度を50mg/m2以下に調整した後、上記(1)または(2)に記載のイオン透過抵抗測定装置における前記樹脂ネットを前記測定対象物の表面に接触させて実構造物のイオン透過抵抗値を測定する、現場作業性が良好な実構造物用のイオン透過抵抗測定方法。
本発明によれば、40GΩ程度の高いイオン透過抵抗値までが測定できるため、耐候性鋼橋梁等のさび状態の評価に加え、既設の塗装鋼構造物の塗膜の経年劣化診断をも行うことができるイオン透過抵抗測定装置およびイオン透過抵抗測定方法を提供することができる。
図1は、本発明の測定装置の外観を示す写真である。 図2は、プローブの側面図(写真)である。 図3は、プローブの斜視図である。 図4は、2つの検出子の概略断面図である。 図5は、ケーブルを説明するための概略図である。 図6は、ケーブルの端部における導線の露出について説明するための図である。 図7は、イオン透過抵抗測定について説明するための回路である。 図8は、実験3の結果を示すグラフである。
本発明について説明する。
本発明は、プローブと、前記プローブが備える電解電極へ電気信号を印可する交流電源と、前記電気信号の測定値から交流インピーダンス法によってイオン透過抵抗値を求める機能を備える計測器と、前記プローブと前記計測器とを電気的に繋げる導線およびそれを被覆するチューブを備えるケーブルと、を有する、現場作業性が良好な実構造物用のイオン透過抵抗測定装置であって、前記プローブは、2つの検出子と、前記ケーブルの端部が接続されるコネクタと、前記コネクタと前記電解電極とを電気的に繋げる配線と、前記2つの検出子を支えるブラケットと、測定時に測定対象物の表面に付いて前記プローブを前記測定対象物の表面に固定させる磁石と、を有し、前記2つの検出子の各々は、0.05〜0.15mol/LのNa2SO4水溶液に吸水性高分子を1〜10質量%含有させたゲル状の液体である電解液と、シリンダと、前記シリンダ内に配置されるピストンと、前記シリンダおよび前記ピストンによって形成され前記電解液を貯留する電解液貯留空間と、前記測定対象物に接し前記ピストンの作用によって前記電解液が通過して外部へ浸み出す60〜200メッシュの網目サイズの樹脂ネットと、前記電解液貯留空間の内部に配置される前記電解電極と、を有し、前記ブラケット、前記シリンダおよび前記ピストンは体積抵抗率(23℃、50%RH)が1015Ω・cm以上の材料からなり、前記ケーブルが備えるチューブは、絶縁抵抗(20℃、DC250V)が104MΩ・m以上の絶縁性材料からなり、前記ケーブルが備える導線が外部に露出しないように構成されており、前記2つの検出子を前記測定対象物へ接触させたときの前記2つの検出子の間隔が10mm以上である、現場作業性が良好な実構造物用のイオン透過抵抗測定装置である。
このようなイオン透過抵抗測定装置を、以下では「本発明の測定装置」ともいう。
また、本発明は、前記測定対象物の表面のNaCl濃度を50mg/m2以下に調整した後、本発明の測定装置における前記樹脂ネットを前記測定対象物の表面に接触させて実構造物のイオン透過抵抗値を測定する、現場作業性が良好な実構造物用のイオン透過抵抗測定方法である。
このようなイオン透過抵抗測定方法を、以下では「本発明の測定方法」ともいう。
本発明の測定装置について図を用いて説明する。以下において挙げる図(写真)は、原則的に本発明の測定装置の好適例を示したものであり、本発明の測定装置はこれに限定されるものではない。
図1は、本発明の測定装置の好適例の外観を示す写真である
図1に示すように本発明の測定装置は、プローブ、ケーブルおよび本体を有する。ここで本体の内部には交流電源および計測器が含まれている。本発明の測定装置は図1に示すように、さらに、標準板や、本体を収納する専用ソフトカバーを有することが好ましい。
図1に示した好適例の場合、本体のサイズはW95mm×H157mm×D34mmで、その重量は363gである。また、プローブの重量は194gである。さらにケーブルの長さは1000mmで、その重量は58gである。
プローブについて図2、図3を用いて説明する。
図2はプローブの側面を表す概略図である。ただし、理解を容易にするためにコネクタは図示していない。
また、図3は、プローブの外観を表す概略斜視図である。
図2および図3に示すようにプローブ10は、2つの検出子20と、ケーブルの端部が接続されるコネクタ12と、2つの検出子20を支えるブラケット14と、測定時に測定対象物の表面に付いてプローブ10を測定対象物の表面に固定させる磁石16とを有する。なお、プローブ10はその内部にコネクタ12と電解電極とを電気的に繋げる配線を有しているが、図2および図3には現れていない。また、図2および図3に示すプローブ10は、磁石16の測定対象物への脱着操作を容易にするためにスプリング29を有している。
プローブ10が備える2つの検出子20について、図4を用いて説明する。
図4はブラケット14によって支持された2つの検出子20が、測定対象物Zの表面に付いた状態を示す概略断面図である。
図4において検出子20は電解液21と、シリンダ22と、シリンダ22内に配置されるピストン23と、シリンダ22およびピストン23によって形成され電解液21を貯留する電解液貯留空間24と、測定対象物Zに接しピストン23の作用によって電解液21が通過して外部へ浸み出す樹脂ネット25と、電解液貯留空間24の内部に配置される電解電極26とを有している。
なお、上記のように、電解電極26は配線によってコネクタと電気的繋がっているが、図4にその配線は示していない。
電解液21について説明する。
電解液21は、0.05〜0.15mol/LのNa2SO4水溶液に吸水性高分子を1〜10質量%含有させたゲル状の液体である。
ここで吸水性高分子としては、ポリアクリル酸、ポリスチレンスルホン酸、無水マレイン酸系などの電解質樹脂、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルアルコール系などの非電解質樹脂などを例示できる。
また、吸水性高分子の含有率が1質量%未満では、適度な粘性が得られない傾向があり、また、10質量%超では粘性が高くなり過ぎる傾向がある。吸水性高分子の含有量を多めにすると粘性が高くなり、樹脂ネット25と測定対象物Zの表面との接触面の濡れ具合が良好になるため、吸水性高分子の含有量の下限値は、2質量%が好ましく、3質量%がより好ましい。
吸水性高分子の含有量と、後述する樹脂ネット25の網目サイズの両者を適正範囲に設定することで、樹脂ネット25からの電解液21の浸み出し具合を最適化できる。
また、Na2SO4の濃度が0.05mol/L未満では、プローブ内部のイオン透過抵抗が高くなり、測定時に誤差が生じやすくなる傾向があり、また、0.15mol/L超では、上記水溶液の製造や粘性調整において安定性が得られない傾向がある。
シリンダ22およびピストン23について説明する。
シリンダ22およびピストン23は、その内部に電解液21を貯留することができる電解液貯留空間24を形成することができ、かつ、ピストン23を押すことで電解液21を樹脂ネット25を通過させて外部へ浸み出させることができる構造を備える態様のものであれば特に限定されない。図1〜4においてシリンダ22およびピストン23は注射器のような態様であるが、このような態様に限定されず、例えば断面が略矩形のものであってもよい。
ここでシリンダ22およびピストン23は、23℃における相対湿度が50%の場合における体積抵抗率(電気抵抗率ともいう)が1015Ω・cm以上の材料からなる。シリンダ22およびピストン23ならびに後述するブラケット14を構成する材料が、このような体積抵抗率を備え、かつ、後述するケーブルが特定の態様であり、さらに2つの検出子の間隔が特定範囲であると、40GΩ程度の高いイオン透過抵抗まで測定できるイオン透過抵抗測定装置が得られることを本願発明者は見出した。シリンダ22またはピストン23を構成する材料が体積抵抗率が低いものであると、イオン透過抵抗測定装置によって測定したイオン透過抵抗値(測定値)が、実際のイオン透過抵抗値よりも低くなってしまう傾向があることを、本願発明者は見出した。
このシリンダ22およびピストン23の体積抵抗率は1019Ω・cm以下であってよい。
23℃における相対湿度が50%の場合における体積抵抗率が1015Ω・cm以上の材料として、アクリル(ポリメチルメタクリレート等)、ポリアセタール、非変性ポリプロピレン、ポリエチレン、スチレン・ブタジエン・アクリロニトリル共重合体、スチレン・アクリロニトリル共重合体、ポリスチレン、硬質ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、三フッ化塩化エチレン、四フッ化エチレン、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体、四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体、四フッ化エチレンエチレン共重合体等が挙げられる。
これらの中でもポリメチルメタクリレートを好ましく用いることができる。シリンダ22およびピストン23を従来公知の方法等で成形して製造する際の成形精度が高いからである。
樹脂ネット25について説明する。
樹脂ネット25は、本発明の測定装置の使用の際に、測定対象物Zに接するように配置される。樹脂ネット25は網目サイズが60〜200メッシュ(標準ふるい開きで250〜75μm)のものであり、ピストン23をシリンダ22へ押し込むことで電解液21が樹脂ネット25を通過して外部へ浸み出す。
樹脂ネット25の材質として、抗菌性、生物分解性に優れたナイロン(商品名)・ポリエステル・アクリル・ビニロン(商品名)などの合成繊維を例示できる。
電解電極26について説明する。
電解電極26は電解液貯留空間24の内部に配置される。電解電極26は白金や金等からなる従来公知の態様ものであってよい。電解電極26は配線によってコネクタ12と電気的繋がっている。
上記のような2つの検出子20を測定対象物Zへ接触させたときに、2つの検出子の間隔が10mm以上となるように構成する。より正確には、樹脂ネット25を測定対象物Zへ接触させたとき、樹脂ネット25の間隔(図4においてXで表される間隔(最短距離))が10mm以上となるように配置する。この間隔が10mm未満であると、イオン透過抵抗値が正確に測定できない場合があることを、本願発明者は見出した。この間隔は15mm以上であることが好ましい。また、この間隔は100mm以下であってよく、70mm以下であることが好ましく、60mm以下であることがより好ましく、50mm以下であることがさらに好ましい。
図1に示した好適態様の場合、検出子の長さはピストンをシリンダへ完全に押し込んだ状態で85mmであり、シリンダの外径は20mm、内径は13mmである。
コネクタ12について説明する。
コネクタ12は、ケーブルの一方の端部が接続される。図1では、ケーブルの一方の端部がコネクタ12に接続された状態となっている。
コネクタ12は、通常、その少なくとも一部がブラケット14に埋設されているが、ここでコネクタ12をブラケット14へ接合するために、接着剤を使用しないことが好ましい。接着剤を使用すると、シリンダ22およびピストン23ならびに後述するブラケット14を構成する材料が上記のような特定範囲の体積抵抗率を備えるものであっても、40GΩ程度の高いイオン透過抵抗まで測定できるイオン透過抵抗測定装置が得られない場合があることを、本願発明者は見出した。
よって、コネクタ12をブラケット14へ接合する際には接着剤を使用せず、例えばコネクタ12の外面の少なくとも一部をネジ状とし、ブラケット14に内ネジ状の穴を開け、コネクタ12とブラケット14に形成した穴とを螺合させることでコネクタ12をブラケット14へ接合することが好ましい。
コネクタの少なくとも主要部分は従来公知のものを用いることができるが、図3に示したように、ケーブルの端部が接続されていないときに、接続部が露出しないように密閉できるキャップ16を有していることが好ましい。プローブ10を洗浄する時等において、接続部内へ水やゴミが入ってしまうことを防ぐことができるからである。
ブラケット14について説明する。
ブラケット14は、図1〜図4に示したように、2つの検出子20を支えて固定でき、体積抵抗率(23℃、50%RH)が1015Ω・cm以上の材料からなる態様であれば、その他は特に限定されない。
ブラケット14ならびに前述のシリンダ22およびピストン23を構成する材料が、このような体積抵抗率を備え、かつ、後述するケーブルが特定の態様であり、さらに2つの検出子の間隔が特定範囲であると、40GΩ程度の高いイオン透過抵抗まで測定できるイオン透過抵抗測定装置が得られることを本願発明者は見出した。ブラケット14を構成する材料が、体積抵抗率が低いものであると、イオン透過抵抗測定装置によって測定したイオン透過抵抗値(測定値)が、実際のイオン透過抵抗値よりも低くなってしまう傾向があることを、本願発明者は見出した。
このブラケット14の体積抵抗率は1019Ω・cm以下であってよい。
23℃における相対湿度が50%の場合における体積抵抗率が1015Ω・cm以上の材料として、前述のシリンダ22およびピストン23の場合と同様のもの、すなわち、アクリル(ポリメチルメタクリレート等)等が挙げられる。
これらの中でもポリメチルメタクリレートを好ましく用いることができる。ブラケット14を従来公知の方法等で成形して製造する際の成形精度成形精度が高いからである。
磁石16について説明する。
磁石16は、測定時に測定対象物Zの表面に付いてプローブ10を測定対象物Zの表面に固定させる役割を果たす。
磁石16として例えば従来公知のものを用いることができるが、ネオジム磁石を用いることが好ましい。
本発明の測定装置は、上記のようなプローブを有する。
次に、本発明の測定装置が有するケーブルについて説明する。
ケーブル30はプローブ10と計測器とを電気的に繋げる役割を果たすものであり、図5に示すように、導線32およびそれを被覆するチューブ34を備える。
導線32はプローブ10と計測器とを電気的に繋げる役割を果たすものであれば特に限定されず、例えば従来公知のもの、例えば銅被覆鋼シールド線を用いることができる。
チューブ34は、20℃、DC250Vにおける絶縁抵抗が104MΩ・m以上の絶縁抵抗の絶縁性材料からなる。シリンダ22、ピストン23およびブラケット14を構成する材料が上記のような体積抵抗率を備え、かつ、チューブ34がこのような絶縁性材料からなり、さらにケーブルが特定の態様であり、さらに2つの検出子の間隔が特定範囲であると、40GΩ程度の高いイオン透過抵抗まで測定できるイオン透過抵抗測定装置が得られることを本願発明者は見出した。チューブ34の最大導体抵抗が低いものであると、イオン透過抵抗測定装置によって測定したイオン透過抵抗値(測定値)が、実際のイオン透過抵抗値よりも低くなってしまう傾向があることを、本願発明者は見出した。
チューブ34は、20℃、DC250Vにおける絶縁抵抗が109MΩ・m以下の絶縁性材料からなるものであってよい。
このような絶縁性材料として架橋型ポリエチレンが挙げられる。
また、チューブ34を被覆する別のチューブをさらに有していてもよい。
別のチューブも絶縁性が高い材料からなり、さらに耐寒性が高いことが好ましい。例えば絶縁抵抗が104MΩ・m(at DC250V、20℃)以上であり、かつ、−20℃程度の環境下において変質しない材料からなることが好ましい。例えばビニル系材料を別のチューブとして用いることができる。
また、ケーブル30が備える導線32が外部に露出しないように構成する必要がある。
これについて図6を用いて説明する。
図6(a)は、ケーブル30の端部をコネクタ12に接続したときに、その接続部において導線32が露出している場合を示しており、これに対して図6(b)は、導線32がチューブ34によって完全に覆われていて露出していない状態を示している。
ケーブル30の端部をコネクタ12に接続したときに、その接続部において図6(a)に示した場合のように導線32が露出していると、イオン透過抵抗を測定した際に、外部ノイズ(例えば静電気や電波)に影響を受けて、イオン透過抵抗測定装置によって測定したイオン透過抵抗値(測定値)が、実際のイオン透過抵抗値よりも低くなってしまう傾向があることを本願発明者は見出した。したがって、本発明の測定装置では、図6(b)に示すように、ケーブル30が備える導線32が外部に露出しないように構成する必要がある。
本発明の測定装置は、上記のようなケーブルを有する。
次に、本発明の測定装置が有する本体について説明する。
前述のように、本体には交流電源および計測器が含まれている。
交流電源は特に限定されず、例えば従来公知のものを用いることができる。電力の供給源として、例えば単三アルカリ電池等の市販の電池を用いることができる。
計測器についても、交流電源によって印可した電気信号に対する応答信号から交流インピーダンス法によってイオン透過抵抗値を求める機能を備えるものであればよい。
なお、交流電源によって印可した電気信号に対する応答信号から交流インピーダンス法によってイオン透過抵抗値を求める方法やその原理等は、特許文献1〜3、非特許文献1〜6に記載されている。
本体の筐体はABSからなることが好ましい。例えば1kg以下程度にまで軽量化することができるからである。
本発明の測定装置は、図1に示すように、さらに標準板を有することが好ましい。
図1には2つの標準板が示されている。一方は、プローブ内部の電解液の抵抗を測定するための抵抗ゼロの標準抵抗板であり、他方は、計測器本体が正常に機能していることを確認するための所定の抵抗値の標準抵抗板(例えば1kΩの標準抵抗板)である。
具体的な使用方法を説明する。まず、測定開始前に、抵抗ゼロの標準抵抗版にプローブを押し当てて、計測されるイオン透過抵抗値を計測器本体に記憶させておく。次に、現場では、その記憶された固有抵抗値を自動的に差し引く措置が計測器内で行われ、表示される値は被測定物固有のイオン透過抵抗値となる。
また、例えば1kΩの標準抵抗板を用いて、計測器が正常な値を示しているか現場で簡単にチェックできる。
本発明の測定装置は、図1に示すように、さらに本体を覆う専用ソフトカバー標準板を有することが好ましい。
専用ソフトカバーは樹脂コート布製であり、これを用いることで作業現場における作業性をより向上させることができる。
このような本発明の測定装置は、交流インピーダンス法によって図7に示す等価回路においてさび層や被膜、塗膜のイオン透過抵抗RRを正確に測定することで、実構造物の非破壊検査を行うことができる。図7においてRP腐食反応抵抗、CPは鋼/塗膜またはさび層等の容量、RSは溶液抵抗である。イオン透過抵抗RRは、層中を腐食性物質がいかに透過し難いかを表している。2つの検出子を備えるプローブを用いて間接的に測定することによって、非破壊で測定できることが特徴である。
前述のように、交流インピーダンス法によってイオン透過抵抗値を求める方法やその原理等の詳細は、特許文献1〜3、非特許文献1〜6に記載されている。
次に、本発明の測定方法について説明する。
本発明の測定方法では、上記のような本発明の測定装置を用いるが、測定前に、測定対象物Zの表面のNaCl濃度を50mg/m2以下、好ましくは30mg/m2以下、より好ましくは20mg/m2以下に調整する。測定対象物Zの表面に存在するNaCl濃度が高いと、イオン透過抵抗測定装置によって測定したイオン透過抵抗値(測定値)が、実際のイオン透過抵抗値よりも低くなってしまう傾向があることを、本願発明者は見出した。したがって、例えばガーゼ等を用いて測定対象物Zの表面を拭くことで、NaCl濃度を低くすることが必要である。
本発明の測定方法では、その後、本発明の測定装置における樹脂ネット25を測定対象物Zの表面に接触させて実構造物のイオン透過抵抗値を測定する。
本発明の測定方法では、上記のように、測定前に測定対象物Zの表面のNaCl濃度を50mg/m2以下、好ましくは30mg/m2以下、より好ましくは20mg/m2以下に調整した後、本発明の測定装置における樹脂ネット25を測定対象物Zの表面に接触させ、その後、ピストン23によって電解液21を樹脂ネット25から浸み出させ、実構造物のイオン透過抵抗値を測定することが好ましい。
本発明の実施例について説明する。本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
<実験1:電解液の量について>
図1に示した本発明の測定装置において、電解液の量を変化させた場合に、正確なイオン透過抵抗値を測定できるか否かを検討した。
具体的には、初めに、2つの検出子において、一方の検出子中の電解液を10mlとし、他方の検出子中の電解液の量を2、3、5、7、10mlと変化させてイオン透過抵抗値を測定する実験を行った。
次に、2つの検出子において、一方の検出子中の電解液を7mlとし、他方の検出子中の電解液の量を、上記と同様に、2、3、5、7、10mlと変化させてイオン透過抵抗値を測定する実験を行った。
最後に、2つの検出子において、一方の検出子中の電解液の量と、他方の検出子中の電解液の量とを同一とし、その量を2、3、5、7、10mlと変化させてイオン透過抵抗値を測定する実験を行った。
また、具体的な測定手順は、(1)プローブに所定量の電解液を入れ、(2)ゼロ調整用標準板を用いプローブ抵抗(イオン透過抵抗値)を測定し、(3)続いて1kΩの標準抵抗板を用い、測定を2回行った。ここで、値は30秒時の値、検出子の中心部の距離を60mm(図4で示される検出子の間隔Xは40mm)とし、室温で行った。そして、(4)測定された2回の測定結果を記録した。
上記のような実験の結果、いずれの場合も電解液を少なくしたときにイオン透過抵抗の測定値が増加する傾向を見せた。しかし、その増加幅は約10Ω程度であり、十分に大きいイオン透過抵抗値(1kΩ以上)に対しては無視できる値であった。
また、電解液が少なくなるにつれて測定されたイオン透過抵抗が増加することから、連続して測定を行い、充填液が減っていくにつれ、測定値に誤差が生まれることが懸念される。したがって、測定時は、充填液が2〜3mLになった時点で充填液の補充を行い、再度、イオン透過抵抗の再設定を行うことが好ましいと考えられる。また、電解液の量は、約7mLが適正量と考えられる。
<実験2:検出子の間隔Xの検討>
2つの検出子の間隔Xの適正値を求めるための実験を行った。
具体的には、2つの検出子の中心部の距離を25mm、30mm、35mm、40mm、60mm(図4で示される検出子の間隔Xは5mm、10mm、15mm、20mm、40mm)とした場合についてイオン透過抵抗値を実測した。
実験の手順としては、測定対象物として、さび材とさび安定化補助処理材を用い、初めに、2つの検出子に7mlの電解液を充填し、検出子の間隔を各値に調整した後、各々20点ずつ、常温にて計測を行った。
上記のような実験の結果、検出子の間隔Xを10mm、15mm、20mm、40mmとした場合は、ほぼ同一のイオン透過抵抗値が測定された。
これに対して検出子の間隔Xを5mmとした場合は、イオン透過抵抗値が低くなった。
これより、検出子の間隔Xは10mm以上とすることが必要と判断された。
<実験3:材質の検討>
図1に示した本発明の測定装置において、以下の3つのケースについて、標準抵抗板を用いてイオン透過抵抗値を測定し、正確なイオン透過抵抗値を測定できるか否かを検討した。
・ケース1:
シリンダ、ピストンおよびブラケットは、全て、体積抵抗率(23℃、50%RH)が1015Ω・cm以上の材料(具体的には、ポリメチルメタクリレート)からなり、かつ、ケーブルが備えるチューブが、絶縁抵抗(20℃、DC250V)が104MΩ・m以上の絶縁性材料(具体的には、架橋型ポリエチレン)からなり、さらに、コネクタとブラケットとの接合に接着剤が使用されていない場合。
・ケース2:
シリンダ、ピストンおよびブラケットは、全て、体積抵抗率(23℃、50%RH)が1015Ω・cm以上の材料からなるが、ケーブルが備えるチューブが、絶縁抵抗(20℃、DC250V)が104MΩ・m未満の絶縁性材料からなり、さらに、コネクタとブラケットとの接合に接着剤が使用されている場合。なお、その他についてはケース1と同様とした。
・ケース3:
シリンダ、ピストンおよびブラケットは、全て、体積抵抗率(23℃、50%RH)が1015Ω・cm未満の材料からなり、かつ、ケーブルが備えるチューブが、絶縁抵抗(20℃、DC250V)が104MΩ・m未満の絶縁性材料からなり、さらに、コネクタとブラケットとの接合に接着剤が使用されている場合。なお、その他についてはケース1と同様とした。
標準抵抗板は、0Ω、1kΩ、1MΩ、1GΩ、5GΩ、10GΩ、15GΩ、20GΩ、25GΩ、30GΩ、35GΩ、40GΩのものを用い、各々の標準抵抗板の表面に図1(図2〜図4)に示した態様のプローブ(2つの検出子)を押し当てて、イオン透過抵抗値を測定した。
結果を図8に示す。
図8(a)に示すように、ケース1の場合は、概ね、標準抵抗と同一の実測値となった。
これに対して、ケース2およびケース3の場合は、図8(a)、(b)に示すように、標準抵抗に対して実測値が低くなった。特に、高いイオン透過抵抗値(例えば15GΩ〜20GΩ以上)において標準抵抗に対して実測値が顕著に低くなった。
10 プローブ
12 コネクタ
14 ブラケット
16 磁石
20 検出子
21 電解液
22 シリンダ
23 ピストン
24 電解液貯留空間
25 樹脂ネット
26 電解電極
29 スプリング
30 ケーブル
32 導線
34 チューブ
Z 測定対象物

Claims (3)

  1. プローブと、前記プローブが備える電解電極へ電気信号を印可する交流電源と、前記電気信号の測定値から交流インピーダンス法によってイオン透過抵抗値を求める機能を備える計測器と、前記プローブと前記計測器とを電気的に繋げる導線およびそれを被覆するチューブを備えるケーブルと、を有する、現場作業性が良好な実構造物用のイオン透過抵抗測定装置であって、
    前記プローブは、2つの検出子と、前記ケーブルの端部が接続されるコネクタと、前記コネクタと前記電解電極とを電気的に繋げる配線と、前記2つの検出子を支えるブラケットと、測定時に測定対象物の表面に付いて前記プローブを前記測定対象物の表面に固定させる磁石と、を有し、
    前記2つの検出子の各々は、0.05〜0.15mol/LのNa2SO4水溶液に吸水性高分子を1〜10質量%含有させたゲル状の液体である電解液と、シリンダと、前記シリンダ内に配置されるピストンと、前記シリンダおよび前記ピストンによって形成され前記電解液を貯留する電解液貯留空間と、前記測定対象物に接し前記ピストンの作用によって前記電解液が通過して外部へ浸み出す60〜200メッシュの網目サイズの樹脂ネットと、前記電解液貯留空間の内部に配置される前記電解電極と、を有し、
    前記ブラケット、前記シリンダおよび前記ピストンは体積抵抗率(23℃、50%RH)が1015Ω・cm以上の材料からなり、
    前記ケーブルが備えるチューブは、絶縁抵抗(20℃、DC250V)が104MΩ・m以上の絶縁性材料からなり、
    前記ケーブルが備える導線が外部に露出しないように構成されており、
    前記2つの検出子を前記測定対象物へ接触させたときの前記2つの検出子の間隔が10mm以上である、現場作業性が良好な実構造物用のイオン透過抵抗測定装置。
  2. 前記コネクタの少なくとも一部が前記ブラケットに埋設されており、前記コネクタと前記ブラケットとの接合に接着剤が使用されていない、請求項1に記載のイオン透過抵抗測定装置。
  3. 前記測定対象物の表面のNaCl濃度を50mg/m2以下に調整した後、請求項1または2に記載のイオン透過抵抗測定装置における前記樹脂ネットを前記測定対象物の表面に接触させて実構造物のイオン透過抵抗値を測定する、現場作業性が良好な実構造物用のイオン透過抵抗測定方法。
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