JP2016224001A

JP2016224001A - 試験装置および試験方法

Info

Publication number: JP2016224001A
Application number: JP2015113124A
Authority: JP
Inventors: 真悟峯田; Shingo Mineta; 康弘東; Yasuhiro Azuma; 守水沼; Mamoru Mizunuma; 香織根岸; Kaori Negishi
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2015-06-03
Filing date: 2015-06-03
Publication date: 2016-12-28
Anticipated expiration: 2035-06-03
Also published as: JP6348454B2

Abstract

【課題】土壌腐食試験を行う土壌の含水量と温度とを精度高く制御すること。
【解決手段】回収容器１１に金属構造物Ｋの土壌腐食試験を行う土壌Ｓが収容され、所定量の水分が供給され密閉された後に、温度調整器１３が、土壌Ｓの温度を室温より高い温度に上昇させて一定時間保持した後に室温に戻すことにより、水分を土壌Ｓ中に均一に分散させる。回収容器１１には、予め水分が除去された土壌Ｓを収容してもよい。また、予め有機系混合物が除去された土壌Ｓを収容してもよい。これにより、金属構造物Ｋの土壌腐食試験を行う土壌Ｓの含水量と温度とを精度高く制御することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、試験装置および試験方法に関する。

鋼管柱、支持アンカや配管等のインフラ設備に代表される金属構造物は、全体またはその一部が地中に埋設された状態で利用される。通常、金属構造物は土壌または地下水に接するために腐食すなわち土壌腐食し、経過年数とともに減肉していく（非特許文献１，２参照）。

土壌腐食により、金属構造物の減肉が進行していくと、本来構造物が発揮するべき機能が担保されなくなる恐れがある。そのため、点検・保守、防食方法、更に腐食進展を予測する手法などの検討が行われている。

適切な点検・保守、防食方法および高精度かつ高信頼性の腐食進展予測を行うためには、金属の土壌腐食機構に関する充分な知見が必須である。このような知見を得るためには、土壌腐食に影響を及ぼす因子のそれぞれを制御した系で、腐食減肉量や腐食生成物などを調査し、腐食機構を明らかにする必要がある。

土壌腐食の程度は、土壌の種類や性質、金属構造物の構造や地中への埋設状態、および気象条件の差異によって著しく異なる。土壌腐食に影響を及ぼす因子として、土壌の種類、温度、気温、ｐＨ、比抵抗、含水量、可溶性塩類濃度、酸素濃度、ガス類、バクテリア活動等が挙げられる（非特許文献１，２参照）。土壌腐食はこれらの因子が関係した複雑な機構で進行するが、基本的には電気化学的な原理に基づくため、特に、大気や土の温度、比抵抗、および含水量に大きく影響される。

門井守夫，高橋紹明，矢野浩太郎，「金属材料の土壌腐食についての研究（第１報）」，防蝕技術，1967年，Vol.16，No.6，pp.10-18 宮田義一，朝倉祝治，「電気化学的手法を中心とした土壌腐食計測（その２）」，材料と環境，1997年，Vol.46，No.10，pp.610-619

土壌腐食に関与する諸因子の影響を把握する方法として、実際の土壌（以下、実土壌とも記す）もしくは実土壌を回収して作製した実験環境中に、金属構造物を適当な期間だけ埋設し、実土壌の比抵抗や含水量の測定値と金属構造物の腐食量とを調査する方法が知られている（非特許文献１，２参照）。しかし、この方法では、実土壌ごとに温度や比抵抗や含水量のバラつきがあることから再現性が低く、因子間の関係性や、因子と金属の腐食量や腐食速度との関係性等を明らかにすることは難しかった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、土壌腐食試験を行う土壌の含水量と温度とを精度高く制御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に、本発明に係る試験装置は、土壌腐食試験を行う土壌を収容し、密閉可能な回収容器と、前記回収容器に土壌が収容され、所定量の水分が供給され密閉された後に、前記土壌の温度を室温より高い温度に上昇させて一定時間保持した後に室温に戻す温度調整器と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、土壌腐食試験を行う土壌の含水量と温度とを精度高く制御することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る試験装置の概略構成を示す模式図である。図２は、本実施形態の試験処理手順を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。

［試験装置の構成］
図１は、本実施形態に係る試験装置の概略構成を示す模式図である。図１に示すように、試験装置１は、回収容器１１、温度計１２、温度調整器１３、水分計１４、および抵抗測定器１５を備える。

回収容器１１は、試験対象の金属構造物Ｋを埋設するための土壌Ｓを収容して密閉することができる。回収容器１１のサイズおよび形状は、収容する金属構造物Ｋのサイズと土壌Ｓの量とを考慮して決定される。この回収容器１１は、例えば、ポリ塩化ビニル等の強度および化学的安定性が高い材質で構成されることが好ましい。あるいは、回収容器１１は、アクリル等の透明プラスチックを用い、内部を視認可能に構成されてもよい。

温度計１２は、回収容器１１に収容された土壌Ｓの温度を測定する。試験装置１は、回収容器１１内の温度分布を把握できるように、複数の温度計１２を備えてもよい。本実施形態の試験装置１では、３つの温度計１２が重力方向に均等に、長尺形状の金属構造物Ｋに近接して配置されている。

水分計１４は、例えば、土壌Ｓの誘電率から水分量を算出する誘電率式水分計で実現され、収容された土壌Ｓの水分量を測定する。試験装置１は、回収容器１１内の水分量分布を把握できるように、複数の水分計１４を備えてもよい。本実施形態の試験装置１では、３つの水分計１４が重力方向に均等に、長尺形状の金属構造物Ｋに近接して配置されている。

抵抗測定器１５は、例えば、両極を白金とした交流抵抗計で実現され、回収容器１１に収容された土壌Ｓの比抵抗を測定する。なお、温度計１２、水分計１４、および抵抗測定器１５の測定値は、データ計測器に表示される。

温度調整器１３は、回収容器１１に収容された土壌Ｓの温度を制御する。温度調整器１３は、例えば、回収容器１１内部もしくは外部に取り付けられた、温度調整機で制御されるリボンヒータや、冷却水を通すチューブ等で実現される。この温度調整器１３は、温度計１２からの信号を受信して作動するように構成されることが好ましい。これにより、精度高く土壌Ｓの温度を制御できる。また、試験装置１は、複数の温度調整器１３を備え、回収容器１１内の位置ごとに温度制御が可能に構成されてもよい。

このように構成された試験装置１では、回収容器１１に、金属構造物Ｋの土壌腐食試験を行う土壌Ｓが収容され、所定量の水分が供給され密閉された後に、温度調整器１３が、土壌Ｓの温度を室温より高い温度に上昇させて一定時間保持した後に室温に戻すことにより、水分を土壌Ｓ中に均一に分散させる。

収容される土壌Ｓの構成物種および粒状物の粒径は限定されず、１種類以上の酸化物種からなる粒状物を含んでいればよい。実土壌の環境に近づけるため、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化カルシウム、酸化マグネシウム等を混合して土壌Ｓとしてもよい。この場合に、各構成物の混合比率や粒径を制御してもよい。これにより、土壌腐食試験の再現性が向上する。さらに、土壌Ｓには、塩化物、硫酸塩、または硝酸塩等を混合してもよい。

また、構成物種および粒状物の粒径が異なる土壌Ｓが回収容器１１内の異なる位置に収容されてもよい。例えば、粒径が大きい粒状物で構成される土壌Ｓが回収容器１１内の下方に収容され、粒径が小さい粒状物で構成される土壌Ｓが回収容器１１内の上方に収容されてもよい。

土壌Ｓとして実土壌を収容する場合には、草の根や昆虫類等の有機系混合物を、ふるいにかける等により予め除去することが好ましい。また、加熱等により予め実土壌から水分を除去しておくことが好ましい。例えば、実土壌の含水量は５〜３０ｗｔ％とばらつきがあるところ、１００〜２００℃で１時間程度加熱して、含水量を０．５ｗｔ％以下にしておくことが好ましい。

収容される土壌Ｓの量は、金属構造物Ｋの腐食を生じさせる部分が安定的に埋設された状態を保持できるように決定される。

水分の供給量は、実験条件としての含水量に応じて、例えば、土壌Ｓに対する重量比で決定される。供給される水分の純度は特に限定されないが、イオン交換水や超純水を用いて、水道水に含まれるナトリウム、カルシウム、またはマグネシウム等の成分の影響を排除することが好ましい。

温度調整器１３は、水分分散処理を行う。具体的に、温度調整器１３は、土壌Ｓの温度を室温から６０℃程度に上昇させ、一定時間保持した後に室温に戻す水分分散処理を、１回以上繰り返す。これにより、供給された水分が土壌Ｓ中に均一に分散される。

［試験処理］
次に、図２のフローチャートを参照して、試験装置１における試験処理手順について説明する。図２に例示するように、まず、回収容器１１に土壌Ｓが収容される（ステップＳ１）。次に、収容された土壌Ｓに所定量の水分が供給され、回収容器１１により密閉される（ステップＳ２）。そして、温度調整器１３が、土壌Ｓの温度を室温より高い温度に上昇させて一定時間保持した後に室温に戻して、水分を土壌Ｓ中に均一に分散させる（ステップＳ３）。

以上、説明したように、本実施形態の試験装置１では、回収容器１１に土壌腐食試験を行う土壌Ｓを収容され、所定量の水分が供給され密閉された後に、温度調整器１３が、土壌Ｓの温度を室温より高い温度に上昇させて一定時間保持した後に室温に戻すことにより、水分を土壌Ｓ中に均一に分散させる。これにより、本実施形態の試験装置１は、金属構造物Ｋの土壌腐食試験を行う土壌Ｓの含水量と温度とを精度高く制御することができる。

また、回収容器１１には、予め水分が除去された土壌Ｓを収容する。これにより、本実施形態の試験装置１は、金属構造物Ｋの土壌腐食試験を行う土壌Ｓの含水量をより精度高く制御することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述および図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

１試験装置
１１回収容器
１２温度計
１３温度調整器
１４水分計
１５抵抗測定器
Ｋ金属構造物
Ｓ土壌

Claims

土壌腐食試験を行う土壌を収容し、密閉可能な回収容器と、
前記回収容器に土壌が収容され、所定量の水分が供給され密閉された後に、前記土壌の温度を室温より高い温度に上昇させて一定時間保持した後に室温に戻す温度調整器と、
を備えることを特徴とする試験装置。
前記回収容器は、予め水分が除去された土壌を収容することを特徴とする請求項１に記載の試験装置。
前記回収容器は、予め有機系混合物が除去された土壌を収容することを特徴とする請求項１または２に記載の試験装置。
土壌腐食試験を行う土壌を収容し、所定量の水分が供給された後に密閉する回収工程と、
前記土壌の温度を室温より高い温度に上昇させて一定時間保持した後に室温に戻す温度調整工程と、
を含んだことを特徴とする試験方法。