JP2018009819A - コンクリート構造物の腐食センサ及び腐食検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コンクリート構造物の腐食状態を短時間で測定できると共に、長期的に監視可能な腐食センサを提供する。【解決手段】コンクリート構造物１中の鋼材の腐食状態を検出する腐食センサ１０であって、鋼材に電気的に接続される電線３ａと、コンクリート構造物１の表面１ａに配置され、イオン液体５１を含む接触部材５０と、接触部材５０を介してコンクリート構造物１の表面１ａに配置され、接触部材５０と電気的に接続された照合電極４０と、照合電極４０と電線３ａとの間の電圧を検出する電圧検出部６０とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、コンクリート構造物の腐食センサ及び腐食検出方法に関する。

従来、コンクリート構造物の鉄筋等の鋼材の腐食等の判定に照合電極を用いた自然電位測定方法が利用されている。この自然電位測定方法を利用したセンサの一例として、例えば、以下の特許文献１に記載されたセンサが知られている。

このセンサは、水酸化カルシウム等の電解液を含浸させた導電性材料を用いることによって、コンクリート構造物の表面との接触抵抗を低減させて、鉄筋を内部に有するコンクリート構造物の表面の自然電位を測定している。

特開２０１３−１８１７７８号公報

しかし、従来のセンサは、コンクリート表面を濡らしながら測定しているので、濡れ具合の変化によって、測定の度に測定値が変化してしまい、測定に時間が掛かってしまう。特許文献１に記載されたセンサにおいても、電解液の水分が蒸発してしまうので、測定の度に測定値が変化してしまい、測定に時間が掛かってしまう。さらに、測定の度に測定値が変化してしまうため、長期的な腐食状態の監視にも不向きであった。

本発明は、コンクリート構造物の腐食状態を短時間で測定できると共に、長期的に監視可能な腐食センサ及び腐食検出方法を提供するものである。

第１の態様の腐食センサは、コンクリート構造物中の鋼材の腐食状態を検出する腐食センサであって、前記鋼材に電気的に接続される電線と、前記コンクリート構造物の表面に配置され、イオン液体を含む接触部材と、前記接触部材を介して前記コンクリート構造物の表面に配置され、前記接触部材と電気的に接続された照合電極と、前記照合電極と電線との間の電圧を検出する電圧検出部と、を備える。

本態様では、イオン液体によって、電気伝導率の高い接触を安定に且つ長期にわたって実現できるため、コンクリート構造物の腐食状態を短時間で測定できると共に、長期的に監視することが可能となる。

第２の態様の腐食センサは、前記イオン液体がゲル状である第１の態様の腐食センサである。

本態様では、イオン液体を流失させないため、コンクリート構造物の表面との良好な接触を維持することができる。

第３の態様の腐食センサは、基板をさらに備え、前記イオン液体を含む前記接触部材及び前記照合電極が、前記基板に配置された印刷電極である前記検出された電圧に基づく情報の無線送信を行う無線送信部をさらに備える第１又は第２の態様の腐食センサである。

本態様では、基板に対してイオン液体を含む接触部材及び照合電極を任意のパターンで設けることができるため、イオン液体を含む接触部材及び照合電極を簡単且つ安価に設けることができる。

第４の態様の腐食センサは、前記検出された電圧に基づく情報の無線送信を行う無線送信部をさらに備える第１から第３のいずれかの態様の腐食センサである。

本態様では、遠隔による腐食状態のモニタリングが可能となり、メンテナンス作業の効率化を行うことができる。

第５の態様の腐食センサは、少なくとも前記無線送信部に、電力を供給するバッテリをさらに備える第４の態様の腐食センサである。

本態様では、無線送信部への電力の供給配線を設ける必要がないため、コンクリート構造物に対して、腐食センサを任意の場所に設置することができる。

第６の態様の腐食センサは、少なくとも前記照合電極及び前記接触部材の複数の対が配列されたシートをさらに備える第１から第５のいずれかの態様の腐食センサである。

本態様では、コンクリート構造物の腐食状態の分布を検出することができる。

第７の態様の腐食センサは、前記シートが可撓性を有する第６の態様の腐食センサである。

本態様では、コンクリート構造物の曲表面や凹凸表面に当該シートを貼り付けることによって、コンクリート構造物の曲表面や凹凸表面に沿って、コンクリート構造物の腐食状態の分布を検出することができる。

第８の態様の腐食検出方法は、コンクリート構造物中の鋼材の腐食状態を検出する腐食検出方法であって、前記鋼材に電線を電気的に接続する電線接続工程と、イオン液体を含む接触部材を介して、照合電極を前記コンクリート構造物の表面に配置し、前記照合電極と前記接触部材と電気的に接続させる接触工程と、前記電線と、前記照合電極との間の電圧を検出する電圧検出工程と、を実施する。

本態様では、イオン液体によって、電気伝導率の高い接触を安定に且つ長期にわたって実現できるため、コンクリート構造物の腐食状態を短時間で測定できると共に、長期的に監視することが可能となる。

第９の態様の腐食検出方法は、前記検出された電圧に基づく情報の無線送信を行う無線送信工程をさらに実施する第８の態様の腐食検出方法である。

本態様では、遠隔における腐食状態のモニタリングが可能となり、監視作業やメンテナンス作業の効率化を行うことができる。

本発明の腐食センサ及び腐食検出方法によって、コンクリート構造物の腐食状態を短時間で測定できると共に、長期的に監視することが可能となる。

本発明に係る第一実施形態における腐食センサの設置状態を示す図である。 本発明に係る第一実施形態における腐食センサの要部の断面図である。 図２のＩＩＩ部の拡大図である。 本発明に係る第二実施形態における腐食センサの要部の断面図である。 本発明に係る第三実施形態における腐食センサの要部の断面図である。 本発明に係る第三実施形態における腐食センサの概要図である。 図５のＶＩＩ部の拡大図である。 本発明に係る腐食検出方法の実施形態のフローチャートである。 腐食のないときと腐食のあるときとの検出値を比較する表である。

以下、本発明に係る各種実施形態について、図面を参照して説明する。

「第一実施形態」
以下、本発明に係る腐食センサの第一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。なお、本実施形態においては、鋼材として鉄筋を有するコンクリート構造物の腐食を検出する例を示す。

図１に示すように、腐食検出システム５は、腐食センサ１０と、処理部９０とを備える。
腐食センサ１０は、センサ本体部３０と、電圧検出部６０とを備え、鉄筋２を有するコンクリート構造物１の腐食状態を検出する。本実施形態では、図１に示すように、複数の腐食センサ１０が、コンクリート構造物１の表面１ａであるトンネルの内壁表面の各領域に対応して設けられる。
各腐食センサ１０は、複数のセンサ本体部３０を有する。
本実施形態では、少なくとも各センサ本体部３０がトンネルに設置され、トンネルの内壁表面の腐食を検出する。

後で説明する図２に示すように、腐食センサ１０は、電線３ａをさらに備える。電線３ａは鉄筋２に電気的に接続される。具体的には、コンクリート構造物１から鉄筋２の一部を露出させて、露出させた鉄筋２と電線３ａとを接続させる。電線３ａを鉄筋２に接続する単純な手段としては、露出させた鉄筋２に電線３ａを直接巻き付けて接点２０を形成すればよい。電線３ａを鉄筋２に接続する他の手段としては、導電性のクリップやフック等で接点２０を形成して鉄筋２に接続してもよいし、溶接やネジ止め等で接点２０を形成して鉄筋２に接続してもよい。

コンクリート構造物１内の複数の鉄筋２は、格子状に配列されている。格子状に配列された各鉄筋２は、格子の交差点において他の鉄筋２と鉄線からなる番線によって結束されており、互いに電気的に接続されている。
本来、コンクリート構造物１の表面１ａの腐食を検出する場合、その検出箇所の直下の鉄筋２に電線３ａを接続する必要があるが、複数の鉄筋２は互いに電気的に接続されている場合、電線３ａは、複数の鉄筋２のうち、いずれかの鉄筋２に対して接続させればよい。もし、番線の結束だけでは各鉄筋２同士の電気的接続が不十分な場合は、電線３ａを複数設けて、各センサ本体部３０に対応する鉄筋２に電線３ａを接続してもよい。

図１の下部に示した図は、トンネルに設置された複数のセンサ本体部３０のうち、一部分の複数のセンサ本体部３０を拡大して示している。当該拡大した図に示すように、複数のセンサ本体部３０は、鉄筋２に沿って、コンクリート構造物１の表面１ａに面状に配置されている。本実施形態では、複数のセンサ本体部３０は、コンクリート構造物１の表面１ａの広い領域にわたって並べられている。
したがって、腐食センサ１０は、後で詳しく示す電圧検出部６０において、コンクリート構造物１の表面１ａにおけるセンサ本体部３０が設置された各点についての電圧を検出する。

電圧検出部６０と処理部９０とは、通信可能に接続されており、検出された各点の電圧に基づく情報は、腐食センサ１０の電圧検出部６０から処理部９０に出力される。
電圧検出部６０から送られてきた各点の電圧に基づく情報は、処理部９０において表示、印刷等によって出力され、作業者に提示される。処理部９０は、各点の電圧をそのまま出力してもよいが、電線３ａに対する照合電極４０の板面４０ｂの電位として出力すれば、自然電位として腐食の検出が可能となる。さらに、処理部９０は、次に示すようにマップデータで出力するものであってもよい。
また、自然電位と腐食レベルとを関連づけることによって、自然電位に代えて腐食レベルをマップデータで出力することも可能である。

処理部９０には、センサ本体部３０が設置された各点と各点の位置との関係がデータとして予め記憶されている。処理部９０は、当該記憶された関係から、検出された各点の電圧に基づく情報とコンクリート構造物１の表面１ａの位置とを関連付ける。
したがって、処理部９０は、検出された各点の電圧に基づく情報とコンクリート構造物１の表面１ａの位置とを関連付けることによって、コンクリート構造物１の表面１ａの自然電位や腐食レベルのマップデータを作成することができる。
作成されたマップデータは、処理部９０において表示、印刷等によって出力され、作業者に提示される。作業者に提示されるマップデータは、自然電位と位置との関係又は腐食レベルと位置との関係を等高線やカラーマップで示すものである。
自然電位と位置との関係又は腐食レベルと位置との関係を等高線やカラーマップで示すことで、作業者は、コンクリート構造物１の表面１ａに沿った自然電位又は腐食レベルの二次元分布を評価することができる。
本実施形態では、作業者は、当該マップデータから鉄筋２の腐食箇所を判断し、腐食状況の報告又は腐食箇所の補修や保守を行う。
本実施形態に用いる処理部９０は、ＣＰＵ、記憶部、Ｉ／Ｏ部等を有するコンピュータシステムであればどのようなものを用いてもよいが、電気回路や電子回路で構成してもよい。また、任意の場所で検出された電圧に基づく情報を確認できるように、処理部９０としてノートパソコン、ＰＤＡ、タブレット等の携帯端末を用いてもよい。

本実施形態の腐食センサ１０の構造について説明する。
図２は、コンクリート構造物１の表面１ａに垂直であって鉄筋２に沿った断面からみた各センサ本体部３０を示す。
各センサ本体部３０は、照合電極４０及びイオン液体５１を含む接触部材５０を備える。
本実施形態では、接点２０を介して鉄筋２に接続された電線３ａは、電圧検出部６０に電気的に接続されている。
センサ本体部３０の接触部材５０は、コンクリート構造物１の表面１ａに対し対向するように配置され、コンクリート構造物１の表面１ａに接触されている。

図３に、複数のセンサ本体部３０のうちの一つのセンサ本体部３０を詳しく示す。
照合電極４０は、一対の板面４０ａ及び４０ｂを備える板形状となっている。
照合電極４０は、板面４０ａがコンクリート構造物１の表面１ａに対し対向するように設置されている。照合電極４０の板面４０ｂは、検出パターン３ｂによって、電圧検出部６０に電気的に接続されている。
照合電極４０は、自然電位測定法で用いられる照合電極４０であればどのようなものでもよいが、本実施形態では、銀・塩化銀電極を用いている。さらに、より安価な材料として、カーボンフレークを含ませた銀・塩化銀を用いてもよい。

接触部材５０は、照合電極４０の板面４０ａとコンクリート構造物１の表面１ａの間に介在するように配置され、照合電極４０と、コンクリート構造物１の表面１ａとの電気的接触を良好に維持している。本実施形態では、接触部材５０は、少なくともコンクリート構造物１への設置時において、一対の面を有しており、一方の面がコンクリート構造物１の表面１ａに接し、他方の面が板面４０ａに接している。

接触部材５０が含むイオン液体５１について詳しく説明する。
イオン液体は、一般に１００℃以下の融点を有する塩であって、蒸気圧が低い液体である。よって、電気伝導率の高い液体でありながら、ほとんど蒸発することはないという特性を有する。
イオン液体５１は、検出環境において液体で存在（溶融）している塩であればどのようなものでもよい。本実施形態では、1-エチル-3-メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド（EMIM TFSI）をイオン液体５１として用いている。1-エチル-3-メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミドは、少なくとも室温において液体で存在している。

本実施形態では、イオン液体５１を高分子ポリマー（Poly(styrene-b-ethylene oxide-b-styrene)：PS-PEO-PS）と混合してゲル化されたゲル部材を接触部材５０として用いている。ゲルは柔軟性を有しつつも流失するおそれがないので、当該ゲル部材を接触部材５０として用いれば、イオン液体５１を流失させず、コンクリート構造物１の表面１ａに対してイオン液体５１を良好に接触させることができる。コンクリート構造物１の表面１ａとイオン液体５１との良好な接触を維持することができれば、照合電極４０と、コンクリート構造物１の表面１ａとの電気的接触を良好に維持することが可能となる。
変形例としてスポンジや多孔質体や布にイオン液体５１を吸収させて接触部材５０として用いてもよい。

腐食センサ１０は複数の基板７０をさらに備える。各基板７０の一方の表面には、照合電極４０及び接触部材５０が一対積層されている。すなわち、各基板７０には、センサ本体部３０がそれぞれ設けられている。
本実施形態では、照合電極４０及びゲル部材の接触部材５０は、基板７０にスクリーン印刷といった安価な方法によって成膜された印刷電極であるが、マスク印刷、インクジェット印刷、ディスペンサー印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷等によって成膜された印刷電極であってもよい。さらに印刷に限らず、基板７０の表面に成膜できるならどのような方法によって成膜してもよい。
照合電極４０の板面４０ｂと検出パターン３ｂとは、基板７０のスルーホールを介して電気的に接続されている。

電圧検出部６０は、接続された電線３ａと照合電極４０の板面４０ｂとの間の電圧を自然電位として検出する。当該電圧は、常時検出してもよいし、必要な時だけ検出してもよい。

各センサ本体部３０は、粘着剤や固定具を施すことによって、コンクリート構造物１の表面１ａに固定される。

本実施形態の腐食センサ１０の作用、効果について説明する。
本実施形態では、ゲル化されたイオン液体５１を接触部材５０として用いているため、コンクリート構造物１の表面１ａに凹凸があったとしても、接触部材５０は、凹凸に沿って変形し、コンクリート構造物１の表面１ａに対し、電気的接触を良好に維持している。

アルコールや水といった溶媒を使ったゲルで接触部材を構成した場合、アルコールや水が蒸発してしまうため、検出の度に検出現場に赴き、電気的接触を回復させる必要があった。
本実施形態では、イオン液体５１を使ったゲルを用いるため、溶媒が蒸発してしまうゲルに比べて、経時劣化しにくく、ゲル状態を長期間維持できる。よって、長期にわたって導電性の高い電気的接触を維持することが可能となり、検出の度に検出現場に赴く必要がない。
よって、常時遠隔での検出も可能となる。

さらに、コンクリート構造物１の表面１ａを湿潤状態とした直後は、電位が落ち着くまでに時間が掛かる。また湿潤状態とする度に湿潤状態が変化し、湿潤状態の程度に応じて測定される電位が変化してしまうため、安定した測定結果を得るために何度も再測定する必要がある。
本実施形態の各センサ本体部３０は、常にコンクリート構造物１の表面１ａと導電性の高い電気的接触を維持しているので、電位が落ち着くまで待つ必要がなく、再測定のための時間を軽減できるで、測定時間の短縮が可能となる。

「第二実施形態」
以下、本発明に係る腐食センサの第二実施形態について、図４を参照して説明する。

本実施形態の腐食センサ１１０は、第一実施形態と基本的に同じであるが、基板の構成が異なっている。

図４に示すように、腐食検出システム１０５は、腐食センサ１１０と、処理部９０を備える。
本実施形態の腐食センサ１１０は、基板１７０を備える。
図４に示すように、基板１７０の一方の表面１７０ａには、センサ本体部３０が複数配列されている。各センサ本体部３０は、積層された照合電極４０及び接触部材５０の対を備える。
本実施形態では、基板１７０に可撓性を持たせるため、基板１７０にポリイミドによって形成したシートを用いている。変形例として、基板１７０にＰＥＴやＰＥＮといった樹脂によって形成したシートを用いることによっても、可撓性を持たすことができる。

第一実施形態と同様に、照合電極４０及び接触部材５０は、基板１７０にスクリーン印刷といった安価な方法によっても成膜されるが、基板１７０の表面に成膜できるならどのような方法によって成膜してもよい。

各センサ本体部３０は、コンクリート構造物１の表面１ａに固定される。
具体的には、配列されたセンサ本体部３０の間において、基板１７０をコンクリート構造物１の表面１ａに接着剤で接着する。
変形例として基板１７０を薄いシートで構成し、配列された各センサ本体部３０の間において、基板１７０をコンクリート構造物１の表面１ａにピンやステープル等で固定することによって、各センサ本体部３０をコンクリート構造物１に固定してもよい。

本実施形態の腐食センサ１１０のさらなる作用、効果について説明する。
本実施形態では、基板１７０に可撓性を持たせているため、例えばトンネルの内壁表面に腐食センサ１１０を設置する場合、トンネルの内壁に基板１７０を固定するとトンネルの内壁の曲表面や凹凸表面に沿って基板１７０が変形する。したがって、トンネルの内壁の曲表面や凹凸表面に沿って複数のセンサ本体部３０を設置することができる。

「第三実施形態」
以下、本発明に係る腐食センサの第三実施形態について、図５〜図７を参照して説明する。

本実施形態の腐食センサ２１０は、第二実施形態と基本的に同じであるが、無線送信部を備える点が異なっている。

図５に示すように、腐食検出システム２０５は、腐食センサ２１０と、処理部２９０を備える。
腐食センサ２１０は、電線２０３ａと、照合電極４０及びイオン液体５１を含む接触部材５０を備えた複数のセンサ本体部３０と、複数の電圧検出ユニット８０と、を備える。本実施形態では、図５に示すように、各センサ本体部３０の隣に対応する電圧検出ユニット８０が配置されている。

腐食センサ２１０は、基板２７０を備える。
本実施形態では、基板２７０は可撓性を有するシートで構成されている。
図６に示すように、１つのセンサ本体部３０及び１つの電圧検出ユニット８０の複数の対は、基板２７０全体にわたって格子状に並ぶように、基板２７０の表面２７０ａに設けられている。

腐食センサ２１０は、コンクリート構造物１に接着剤によって固定される。
変形例として、基板２７０を薄いシートで構成し、センサ本体部３０及び電圧検出ユニット８０を避けた位置において、基板２７０をコンクリート構造物１の表面１ａにピンやステープル等で固定することによって、腐食センサ２１０をコンクリート構造物１に固定してもよい。

基板２７０は、基板２７０全体にわたって均一な電位を与える導電性の主パターン２０３Ｄを備える。
本実施形態では、主パターン２０３Ｄは、基板２７０の中間層として設けられているが、基板２７０の表面２７０ａ上に設けてもよいし、基板の裏面２７０ｂに設けてもよい。
鉄筋２に電気的に接続された電線２０３ａは、主パターン２０３Ｄに電気的に接続されている。
主パターン２０３Ｄは、面パターンでも、線パターンでもよく、電線２０３ａの電位を基板２７０全体に分布させることができるものであれば、どのようなものであってもよい。

各電圧検出ユニット８０の構造について図７を用いて説明する。
各電圧検出ユニット８０は、電圧検出部２６０と、無線送信部８１と、バッテリ８２と、を備える。

照合電極４０の板面４０ｂは、検出パターン２０３ｂによって、電圧検出部２６０に電気的に接続されている。電圧検出部２６０は、副パターン２０３ｄによって、主パターン２０３Ｄに電気的に接続されている。
本実施形態では、検出パターン２０３ｂの一部を、基板２７０内部に設けているが、変形例として、基板２７０の表面２７０ａ上だけに設けてもよい。さらに、本実施形態では、副パターン２０３ｄの一部を、基板２７０内部に設けているが、変形例として主パターン２０３Ｄを基板２７０の表面２７０ａ上に設けて、副パターン２０３ｄを主パターン２０３Ｄとともに、基板２７０の表面２７０ａ上だけに設けてもよい。この場合、基板２７０内部にパターンを設ける必要がないので、パターンの加工工程が簡略化される。

電圧検出部２６０は、接続された電線２０３ａと照合電極４０の板面４０ｂとの間の電圧を検出する。電圧は、常時検出してもよいし、必要な時だけ検出してもよい。

無線送信部８１は、電圧検出部２６０で検出された電圧に基づく情報を処理部２９０に無線で送信する。本実施形態では、無線送信部８１は、電圧検出部２６０で検出された電圧に相当する信号を受け取り、当該電圧に相当する信号Ｓｄに変換する。変換された信号Ｓｄは、無線送信部８１によって、処理部２９０に送信される。送信される信号Ｓｄは、検出された電圧に相関した信号であればどのような信号でもよく、アナログ方式でも、デジタル方式でも、どちらの方式でもよい。また、送信形態は光、電波、電磁波等どのような通信形態でもよい。
このとき、検出された電圧に基づく情報がどの電圧検出ユニット８０からの情報かを識別できるように、各無線送信部８１は、自身が設けられている電圧検出ユニット８０の識別情報を、検出された電圧に基づく情報と併せて処理部２９０に送る。

バッテリ８２は、無線送信部８１に必要な電力を供給する。また必要であれば、バッテリ８２から電圧検出部２６０にも電力を供給してもよい。バッテリ８２によって無線送信部８１や電圧検出部２６０に必要な電力を供給すれば、電力の供給配線を設ける必要がないため、コンクリート構造物１の表面１ａに対して腐食センサ２１０を任意の場所に設置することができる。
本実施形態では各電圧検出ユニット８０がバッテリ８２を備えているが、変形例として各電圧検出ユニット８０にバッテリ８２を設けずに、いくつかの電圧検出ユニット８０毎にバッテリを設け、一つのバッテリからいくつかの電圧検出ユニット８０に電力を供給してもよい。
電力の供給配線の敷設に困難がない場合は、バッテリではなく電力の供給配線によって、複数の電圧検出ユニット８０に電力を供給してもよい。

処理部２９０は、各電圧検出ユニット８０から送られてきた検出された電圧に基づく情報及び電圧検出ユニット８０の識別情報を取集し、作業者に提供する。
本実施形態では、処理部２９０には、電圧検出ユニット８０の識別情報と各電圧検出ユニット８０が設置された位置との関係が予め記憶されている。処理部２９０は、当該記憶された関係から、電圧検出ユニット８０の識別情報を用いて、検出された電圧に基づく情報とコンクリート構造物１の表面１ａの位置とを関連付けることができる。
したがって、検出された電圧に基づく情報とコンクリート構造物１の表面１ａの位置とを関連付けることによって、処理部２９０は、各電圧検出ユニット８０から送られてきた情報から、コンクリート構造物１の表面１ａの自然電位又は腐食レベルのマップデータを作成することができる。
作成されたマップデータは、処理部２９０によって、表示、印刷等によって出力され、作業者に提示される。作業者に提示されるマップデータは、自然電位と位置との関係又は腐食レベルと位置との関係を示した等高線やカラーマップによって提示される。
本実施形態では、作業者は、当該マップデータから鉄筋２の腐食箇所を判断し、腐食状況の報告又は腐食箇所の補修や保守を行う。
本実施形態において、任意の場所で検出された電圧に基づく情報を確認できるように、処理部２９０としてノートパソコン、ＰＤＡ、タブレット等の携帯端末を用いている。

本実施形態の腐食センサ２１０のさらなる作用、効果について説明する。
まず、本実施形態では、１つのセンサ本体部３０及び１つの電圧検出ユニット８０の複数の対を基板２７０全体にわたって格子状に並べているので、腐食センサ２１０は、コンクリート構造物１の表面１ａにおける格子状の各点についての腐食状態を検出することができる。したがって、コンクリート構造物１の表面１ａに沿って、腐食状態の二次元分布を測定することができる。
また、本実施形態では、イオン液体５１を使ったことにより、コンクリート構造物１の表面１ａの腐食状態を短時間で測定できると共に、長期的な監視が可能である。加えて、無線による腐食状態の情報取得が可能であるため、処理部２９０さえ身近にあれば、作業者は、長期にわたって検出現場に赴くことなく、コンクリート構造物１の表面１ａの任意の場所の自然電位又は腐食レベルを、任意の場所で監視したり、当該自然電位又は腐食レベルのマップデータを、任意の場所で監視したりすることができる。
また、処理部２９０を携帯端末で構成すれば、処理部２９０で腐食箇所を確認しながら、腐食箇所と判断された検出現場へ向かうことができるため、腐食箇所の補修や保守の作業効率が高まる。

さらに、本実施形態の腐食センサ２１０と処理部２９０とは無線である。また、基板２７０は、可撓性を有するシートで構成されている。
したがって、例えばトンネルの内壁表面に腐食センサ２１０を設置する場合、トンネル内に図６のような腐食センサ２１０だけを持っていき、トンネル内壁に接着剤、ピン、ステープルで貼り付けるだけで、腐食センサ２１０の設置が完了するため、腐食センサ２１０の設置が簡単である。

「腐食検出方法」
以下、本発明の腐食検出方法の実施形態について、図８を参照して説明する。
本実施形態は、図８に示す各工程が実施される。本実施形態は、腐食センサ１０、１１０又は２１０のいずれかを、鉄筋２を有するコンクリート構造物１に適用することによって、実施される。

まず、鉄筋２に電線を電気的に接続する（Ｓ１：電線接続工程）。次に、照合電極４０の板面４０ａと、コンクリート構造物１の表面１ａとを、イオン液体５１を介して電気的に接触させる（Ｓ２：接触工程）。続いて、電線と、照合電極４０の板面４０ｂとの間の電圧を電圧検出部で検出する（Ｓ３：電圧検出工程）。
検出した電圧は、電圧検出部においてそのまま表示、印刷等によって出力され、作業者に提示されてもよいが、本実施形態では、さらに、検出された電圧に基づく情報を処理部に無線送信する工程を設けている（Ｓ４：無線送信工程）。検出された電圧に基づく情報は、処理部において表示、印刷等によって出力され、作業者に提示される。

本実施形態では、照合電極４０及びイオン液体５１を含む接触部材５０を備えた複数のセンサ本体部３０を用いて、接触工程Ｓ２を実施しているが、変形例として、センサ本体部３０ではなく、コンクリート構造物１の表面１ａにイオン液体５１を設けて接触工程Ｓ２を実施してもよい。
すなわち、コンクリート構造物１の表面１ａにイオン液体５１を塗布又は散布し、照合電極４０の板面４０ａを、イオン液体５１を介してコンクリート構造物１の表面１ａに電気的に接触させてもよい。さらにコンクリート構造物１の表面１ａにイオン液体５１と共に粘着材を塗布又は散布して照合電極４０の板面４０ａを固定してもよい。
また、イオン液体５１を設けていない腐食センサ１０、１１０又は２１０に対して、照合電極４０の板面４０ａに、イオン液体５１を塗布又は散布し、照合電極４０の板面４０ａを、イオン液体５１を介してコンクリート構造物１の表面１ａに電気的に接触させてもよい。

「腐食の検出結果」
図９に本実施形態によって検出された腐食の検出結果を示す。
左の表は、直下の鉄筋２に腐食がない状態で測定したコンクリート構造物１の表面１ａの３点（Ａ、Ｂ、Ｃ）における自然電位の検出値を示す。
右の表は同じ３点（Ａ、Ｂ、Ｃ）直下の鉄筋２が腐食したときの自然電位の検出値を示す。表中の検出値［ｍＶ］は、Ａ、Ｂ、Ｃの各点の検出時間６０秒間における平均値±標準偏差である。各点２回ずつ測定し再現性についても確認した。
この結果から、腐食のないときの検出値と、腐食のあるときに検出値とに顕著な差がみられる。したがって、本実施形態によって、鉄筋２の腐食の有無を判断できることがわかる。
なお、図９の各表中の検出値の全平均は、平均値±標準偏差を示す。また、検出時間は各回の各点で６０秒、検出順は、Ａ（１回目）→Ｂ（１回目）→Ｃ（１回目）→Ａ（２回目）→Ｂ（２回目）→Ｃ（２回目）となっている。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

腐食検出方法の実施形態では、電線接続工程Ｓ１の後に接触工程Ｓ２を実施しているが、接触工程Ｓ２の後に電線接続工程Ｓ１を実施しても構わない。

本実施形態の腐食センサは、ゲル部材を接触部材５０として用いているが、イオン液体５１そのもので接触部材５０を構成できるなら、イオン液体５１そのものを接触部材５０としてもよい。
また、接触部材５０のコンクリート構造物１の表面１ａとの接触面に凹凸や溝を設けて、凹凸や溝の凹部にイオン液体５１を含浸させることによって、イオン液体５１を含む接触部材５０を構成してもよい。

本実施形態の腐食センサは、トンネルに限らず、鋼材を有するコンクリート構造物であればどのようなものでも適用可能である。例えば、橋梁、橋脚、ダム等の鋼材を有するコンクリート構造物に適用されてもよい。

１：コンクリート構造物
１ａ：表面
２：鉄筋
３ａ：電線
３ｂ：検出パターン
５：腐食検出システム
１０：腐食センサ
２０：接点
３０：センサ本体部
４０：照合電極
４０ａ：板面
４０ｂ：板面
５０：接触部材
５１：イオン液体
６０：電圧検出部
７０：基板
８０：電圧検出ユニット
８１：無線送信部
８２：バッテリ
９０：処理部
１０５：腐食検出システム
１１０：腐食センサ
１７０：基板
１７０ａ：表面
２０３ａ：電線
２０３ｂ：検出パターン
２０３ｄ：副パターン
２０３Ｄ：主パターン
２０５：腐食検出システム
２１０：腐食センサ
２６０：電圧検出部
２７０：基板
２７０ａ：表面
２７０ｂ：裏面
２９０：処理部
Ｓｄ：信号

Claims (9)

1. コンクリート構造物中の鋼材の腐食状態を検出する腐食センサであって、
   前記鋼材に電気的に接続される電線と、
   前記コンクリート構造物の表面に配置され、イオン液体を含む接触部材と、
   前記接触部材を介して前記コンクリート構造物の表面に配置され、前記接触部材と電気的に接続された照合電極と、
   前記照合電極と電線との間の電圧を検出する電圧検出部と、を備える腐食センサ。
2. 前記イオン液体がゲル状である請求項１に記載の腐食センサ。
3. 前記腐食センサは、基板をさらに備え、
   前記接触部材及び前記照合電極が、前記基板に配置された印刷電極である請求項１又は２に記載の腐食センサ。
4. 前記検出された電圧に基づく情報の無線送信を行う無線送信部をさらに備える請求項１から３のいずれか一項に記載の腐食センサ。
5. 少なくとも前記無線送信部に、電力を供給するバッテリをさらに備える請求項４に記載の腐食センサ。
6. 少なくとも前記照合電極及び前記接触部材の複数の対が配列されたシートをさらに備える請求項１から５のいずれか一項に記載の腐食センサ。
7. 前記シートが可撓性を有する請求項６に記載の腐食センサ。
8. コンクリート構造物中の鋼材の腐食状態を検出する腐食検出方法であって、
   前記鋼材に電線を電気的に接続する電線接続工程と、
   イオン液体を含む接触部材を介して、照合電極を前記コンクリート構造物の表面に配置し、前記照合電極と前記接触部材と電気的に接続させる接触工程と、
   前記電線と、前記照合電極との間の電圧を検出する電圧検出工程と、を実施する腐食検出方法。
9. 前記検出された電圧に基づく情報の無線送信を行う無線送信工程をさらに実施する請求項８に記載の腐食検出方法。

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