JP4745811B2 - Corrosion detection member and corrosion sensor - Google Patents
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Description
本発明は、金属製の検知対象物の腐食進行状況を検知するのに用いる腐食検知部材および腐食センサに関する。 The present invention relates to a corrosion detection member and a corrosion sensor used to detect the progress of corrosion of a metal detection object.
鉄筋コンクリート構造物やプレストレストコンクリート構造物には、鉄筋、鋼製シース管、PC鋼材等の種々の鋼材が埋設されている。これらの鋼材が腐食した場合、コンクリートのひび割れや剥落が生じたり、鉄筋あるいはPC鋼材の耐荷性能の低下によって構造物の健全性が失われたり、構造物の美観や耐久性や安全性において様々な問題が生じる。 Various steel materials such as a reinforcing bar, a steel sheath tube, and a PC steel material are embedded in the reinforced concrete structure and the prestressed concrete structure. When these steel materials are corroded, cracks and peeling of the concrete occur, the soundness of the structure is lost due to the reduced load resistance performance of the steel bars or PC steel materials, and there are various aesthetics, durability and safety of the structure. Problems arise.
また、鋼橋や水道管、ケーソンなどの鋼構造物は、鋼材が腐食した場合、鋼材の断面が減少したり、耐荷性能の低下によって亀裂が生じたりすることにより、構造物の健全性が失われ、耐久性や安全性において様々な問題が生じる。そこで、従来これら鋼材の腐食状況を検知したり予測したりする方法が種々検討されている。 In addition, steel structures such as steel bridges, water pipes, and caissons lose the soundness of the structure when the steel is corroded, because the cross section of the steel decreases or cracks occur due to reduced load resistance. However, various problems occur in durability and safety. Thus, various methods for detecting and predicting the corrosion status of these steel materials have been studied.
特許文献1には、コンクリート構造物中の鉄筋の腐食確率または腐食度を、自然電位を測定して診断する手法が示されている。この手法は、実測した自然電位に対し、コンクリート構造物のかぶり部分のコンクリートの含水率による補正、コンクリートの塩分の有無による補正、コンクリートの炭酸化深さによる補正を行い、コンクリート構造物中の鉄筋の腐食確率または腐食度を診断する。
特許文献2には、コンクリート構造物内に有する埋設構造材と同等の腐食性を有する線材を埋設した後、線材の電気抵抗を計測して、埋設構造材の腐食を予知する方法が記載されている。特許文献3には、コンクリート構造物中の鋼材と同種材質からなる細線を、コンクリート構造物中に埋設し、細線が切断する時を測定する手法が記載されている。特許文献4には、プレストレストコンクリート構造物中にPC鋼材に沿って防錆被覆導線を埋設し、前記防錆被覆導線の一部を非被覆箇所とし、導線に定期的に通電を行い、通電測定値の変化によってPC鋼材の腐食箇所を検知する手法が記載されている。特許文献5および特許文献6には、検知対象物の腐食環境や鋼構造物の腐食進行程度を把握するために、測定対象物近傍に金属薄膜を設置し、金属薄膜の変色程度を評価することにより、腐食程度を評価する方法が記載されている。
しかしながら、上記のような腐食状況の検知方法では、検知の対象となる金属材料の腐食開始時期を早期かつ明確に検出することができない。 However, the corrosion state detection method as described above cannot detect the corrosion start time of the metal material to be detected early and clearly.
特許文献1に記載されているような自然電位の測定法では、不確定の要素が大きいうえ、実際の診断結果にもバラツキがあって信頼性に欠ける。
In the method for measuring the natural potential as described in
特許文献2および特許文献3に記載されているような腐食検知手法では、通常の線材を用いて早期に対象鋼材の腐食を検出するのは困難である。これに対し、細い線材を用いれば早期に検知することが可能となるが、コンクリート構造物や鋼構造物に多く用いられる鉄などの金属材料では細い線材の製造は困難である。また、細い線材の径を変化させて製造することも難しくコストも高くなる。加えて、細い線材は手で持つなどの軽い力においても断線が生じ、半田の取り付けも容易ではないなど、設置・電気的接続の観点から取り扱いが難しいという欠点がある。
With the corrosion detection methods described in
特許文献4に記載されているような腐食検知手法では、PC鋼材に沿って擬似腐食材である導線を設置し、導線の一部を防錆被覆線材とし、一部を非防錆被覆線材としている。この手法では、1本の導線に防錆箇所と非防錆箇所が混在しているため、導線の電気的特性の変化を通電によって明確に把握することが難しい。また、線材を用いるため、上記の特許文献2または特許文献3と同様の問題が生じうる。
In the corrosion detection method as described in
特許文献5および特許文献6に記載されている測定手法では、測地対象物近傍に設置した金属薄膜の変色を腐食程度の指標しているため、金属薄膜の設置箇所は変色程度を確認できる設置箇所に限定される。また、変色は金属表面に現れる事象であるため、検知対象物の腐食程度を必ずしも正確には現さず、検知対象物の曝露環境によってはばらつきが大きい。
In the measurement methods described in
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、感度が良く、金属製の検知対象物の腐食開始時期を精度良く予測することができる腐食検知部材および腐食センサを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a corrosion detection member and a corrosion sensor that have high sensitivity and can accurately predict the corrosion start time of a metal detection object. Objective.
(1)上記の目的を達成するため、本発明に係る腐食検知部材は、金属製の検知対象物の腐食進行状況を検知するのに用いる腐食センサの腐食検知部材であって、前記検知対象物の使用環境下で前記検知対象物の金属より腐食し易い金属またはアルカリ溶解性金属からなるベース材、および前記ベース材の少なくとも一部を被覆して形成され前記検知対象物の使用環境下で腐食する金属からなる被膜により形成される検知部と、前記検知部を保持するための基材とからなることを特徴としている。 (1) In order to achieve the above object, a corrosion detection member according to the present invention is a corrosion detection member of a corrosion sensor used to detect the progress of corrosion of a metal detection target, and the detection target A base material made of a metal or an alkali-soluble metal that is more easily corroded than the metal of the object to be detected in the environment of use, and is formed by covering at least part of the base material and corrodes in the environment of use of the object to be detected It consists of the detection part formed with the coating film which consists of the metal which carries out, and the base material for hold | maintaining the said detection part.
このように、本発明に係る腐食検知部材は、前記検知対象物の使用環境下で腐食する金属により形成される被膜をベース材上に備えている。そして、ベース材は、検知対象物の金属より腐食し易い金属あるいはアルカリ溶解性金属により形成されている。したがって、腐食因子により被膜が腐食した後、ベース材も早期に腐食、あるいはコンクリート構造物に埋設される場合にはコンクリート中のアルカリ成分により溶解することから、検知部の電気的特性が変化する。電気的特性の変化をとらえる方法として、たとえば、検知部の電気的接続が断線した場合には、抵抗が急激に大きくなったり、あるいは検知部の両端の電位差が断線前はほぼゼロであったものが、断線によって電位差が生じるようになる。さらに、検知部の磁性が、検知部の腐食前と腐食後で変化することを利用し、この変化を外部から電磁波や電磁誘導によって検知してもよい。上記本発明の腐食検知部材を備えた腐食センサを用いることにより、この電気的特性の変化を検出することで、早期かつ明確に被膜の腐食を検知することができる。したがって、本発明の腐食検知部材を検知対象物の近傍に設置することで、被膜の腐食から検知対象物の腐食開始時期を早期に予測することを可能にしている。 Thus, the corrosion detection member according to the present invention includes a coating formed on a base material that is corroded under the environment in which the detection target is used. The base material is made of a metal that is more easily corroded than the metal to be detected or an alkali-soluble metal. Therefore, after the coating is corroded by a corrosive factor, the base material also corrodes early, or when it is embedded in a concrete structure, it dissolves due to the alkali component in the concrete, so that the electrical characteristics of the detection unit change. As a method for detecting changes in electrical characteristics, for example, when the electrical connection of the detection unit is disconnected, the resistance suddenly increases, or the potential difference between both ends of the detection unit is almost zero before the disconnection. However, a potential difference is caused by the disconnection. Furthermore, this change may be detected from the outside by electromagnetic waves or electromagnetic induction, utilizing the fact that the magnetism of the detector changes before and after corrosion of the detector. By using the corrosion sensor provided with the corrosion detection member of the present invention, it is possible to detect the corrosion of the coating early and clearly by detecting the change in the electrical characteristics. Therefore, by installing the corrosion detection member of the present invention in the vicinity of the detection target, it is possible to predict the corrosion start time of the detection target early from the corrosion of the coating.
また、上記の被膜の厚さを調整することにより、細線よりも感度良く腐食を検知することが可能となる。たとえば、めっき等の手法を用いれば、細線よりも被膜を薄く形成することが可能である。また、めっき等の手法を用いれば、複雑な形状のベース材に対応した被膜を容易に作製することができるため、検知部の寸法や形状の自由度が増す。また、安価に検知部を製造することも可能となる。 In addition, by adjusting the thickness of the above-described coating, it becomes possible to detect corrosion with higher sensitivity than the fine line. For example, if a technique such as plating is used, the film can be formed thinner than the thin line. In addition, if a technique such as plating is used, a coating corresponding to a base material having a complicated shape can be easily produced, so that the degree of freedom of the size and shape of the detection unit is increased. In addition, the detection unit can be manufactured at low cost.
このような腐食検知部材を備えた腐食センサを用いることにより、鉄筋、鉄骨、PC鋼材、鋼製シース管、その他の鋼材を含む検知対象物について腐食開始時期を、従来より早期に予測することができる。また、渓谷や山間部に設けられた鋼材を含む構造物については足場が悪いことが多く、場所によっては点検等が困難である。このように、目視による腐食の確認が困難な場所についても、上記本発明の腐食検知部材を備えた腐食センサを用いれば容易に腐食を診断することができる。さらに、把握した情報に基づいて、構造物の補修必要性有無の判断、工事指針策定などを的確かつ短時間に実施でき、構造物を健全な状態に保つ維持管理が可能となる。 By using a corrosion sensor equipped with such a corrosion detection member, it is possible to predict the corrosion start time earlier than before in the case of detection objects including reinforcing bars, steel frames, PC steel materials, steel sheath tubes, and other steel materials. it can. In addition, structures including steel materials provided in valleys and mountainous areas often have poor scaffolding, and are difficult to check depending on the location. As described above, even in a place where it is difficult to visually confirm the corrosion, the corrosion can be easily diagnosed by using the corrosion sensor provided with the corrosion detection member of the present invention. Furthermore, based on the grasped information, it is possible to determine whether or not the structure needs to be repaired and to establish the construction guidelines accurately and in a short time, and it is possible to maintain and maintain the structure in a healthy state.
(2)また、本発明に係る腐食検知部材は、金属製の検知対象物の腐食進行状況を検知するのに用いる腐食センサの腐食検知部材であって、導電性塗料または導電性樹脂からなるベース材、および前記ベース材の少なくとも一部を被覆してなり前記検知対象物の使用環境下で腐食する金属からなる被膜により形成される検知部と、前記検知部を保持するための基材とからなることを特徴としている。 (2) The corrosion detection member according to the present invention is a corrosion detection member for a corrosion sensor used for detecting the progress of corrosion of a metal detection object, and is a base made of a conductive paint or a conductive resin. And a detection part formed by a coating made of a metal that covers at least a part of the base material and corrodes under the environment in which the detection target is used, and a base material for holding the detection part It is characterized by becoming.
このように、本発明に係る腐食検知部材は、検知対象物の使用環境下で腐食する金属により形成される被膜をベース材上に備えている。そして、ベース材は、導電性塗料または導電性樹脂により形成されている。したがって、腐食因子により被膜が腐食した後、検知部の電気的特性が変化する。たとえば、抵抗が被膜の金属に比べて十分に大きい導電性塗料または導電性樹脂をベース材として用いた場合には、金属よりなる被膜の電気的断線後は検知部の抵抗が急激に大きくなる。また、検知対象物の金属より腐食し易い材料あるいはアルカリ溶解性の材料を導電性材料として用いた導電性塗料または導電性樹脂をベース材として用いた場合には、金属よりなる被膜が腐食した後、ベース材も早期に腐食、あるいはコンクリート構造物に埋設される場合にはコンクリート中のアルカリ成分により溶解することから、検知部の電気的特性が変化する。たとえば、検知部の電気的接続が断線した場合には、抵抗が急激に大きくなる。上記本発明の腐食検知部材を備える腐食センサでは、この電気的特性の変化を検出することで、早期かつ明確に被膜の腐食を検知することができる。したがって、本発明の腐食検知部材を検知対象物の近傍に設置することで、被膜の腐食から検知対象物の腐食開始時期を早期に予測することを可能にしている。 Thus, the corrosion detection member according to the present invention includes a coating formed on a base material that is corroded under the environment in which the detection target is used. The base material is formed of a conductive paint or a conductive resin. Therefore, after the coating is corroded by the corrosion factor, the electrical characteristics of the detection unit change. For example, when a conductive paint or conductive resin whose resistance is sufficiently larger than that of the metal of the coating is used as the base material, the resistance of the detection unit rapidly increases after the electrical disconnection of the metal coating. In addition, if a conductive paint or conductive resin using a material that is more susceptible to corrosion than the metal of the detection target or an alkali-soluble material as the conductive material is used as the base material, When the base material is also corroded early or embedded in a concrete structure, it dissolves due to the alkali component in the concrete, so that the electrical characteristics of the detection unit change. For example, when the electrical connection of the detection unit is disconnected, the resistance increases rapidly. In the corrosion sensor including the corrosion detection member of the present invention, it is possible to detect the corrosion of the coating early and clearly by detecting the change in the electrical characteristics. Therefore, by installing the corrosion detection member of the present invention in the vicinity of the detection target, it is possible to predict the corrosion start time of the detection target early from the corrosion of the coating.
また、上記被膜の厚さを調整することにより、細線よりも感度良く腐食を検知することが可能となる。また、めっき等の手法で複雑な形状のベース材に対応した被膜を容易に作製することができるため、検知部の寸法や形状の自由度が増す。また、安価に検知部を製造することも可能となる。 Further, by adjusting the thickness of the coating film, it becomes possible to detect corrosion with higher sensitivity than the fine line. In addition, since a coating corresponding to a base material having a complicated shape can be easily produced by a technique such as plating, the degree of freedom of the size and shape of the detection unit is increased. In addition, the detection unit can be manufactured at low cost.
このような腐食検知部材を備えた腐食センサを用いることにより、請求項1に係る腐食検知部材と同様に、鉄筋、鉄骨、PC鋼材、鋼製シース管、その他の鋼材を含む検知対象物について腐食開始時期を、従来より早期に予測することができる。また、渓谷や山間部に設けられた鋼材を含む構造物については足場が悪いことが多く、場所によっては点検等が困難である。このように、目視による腐食の確認が困難な場所についても、上記本発明の腐食検知部材を備えた腐食センサを用いれば容易に腐食を診断することができる。さらに、把握した情報に基づいて、構造物の補修必要性有無の判断、工事指針策定などを的確かつ短時間に実施でき、構造物を健全な状態に保つ維持管理が可能となる。
By using a corrosion sensor provided with such a corrosion detection member, as with the corrosion detection member according to
また、ベース材に導電性塗料または導電性樹脂を使用することで、印刷による形成手法を適用できるので、効率よく、安価にベース材を製造することが可能となる。また、抵抗が被膜の金属に比べて十分に大きい導電性塗料または導電性樹脂をベース材として用いた場合には、腐食検知を被膜のみの腐食により行なうことができる。この場合、腐食検知にベース材の腐食あるいはアルカリへの溶解を必要としないため、その分だけ検知時間が短縮される。 Moreover, since the formation method by printing can be applied by using a conductive paint or conductive resin for the base material, the base material can be manufactured efficiently and inexpensively. In addition, when a conductive paint or conductive resin whose resistance is sufficiently larger than that of the metal of the coating is used as the base material, corrosion detection can be performed by corrosion of only the coating. In this case, the corrosion detection does not require the base material to be corroded or dissolved in alkali, so that the detection time is shortened accordingly.
(3)また、本発明に係る腐食検知部材を使用する好ましい一態様では、前記検知対象物が鋼材であり、前記被膜は、鉄からなることを特徴としている。 (3) Moreover, in the preferable one aspect | mode which uses the corrosion detection member which concerns on this invention, the said detection target object is steel materials, The said film consists of iron, It is characterized by the above-mentioned.
この場合の腐食検知部材における検知部では、鉄からなる被膜を備えている。この鉄からなる被膜は、腐食因子に対し検知対象物である鋼材とほぼ同等の影響を受けるので、この腐食検知部材を備えた腐食センサを鋼材の近傍に設置すれば、鉄からなる被膜の腐食から鋼材の腐食開始時期を早期に予測することが可能になる。 In this case, the detection portion of the corrosion detection member includes a coating made of iron. This coating made of iron is subject to almost the same influence on the corrosion factor as the steel material that is the object to be detected, so if a corrosion sensor equipped with this corrosion detection member is installed near the steel material, the corrosion of the coating made of iron Therefore, it is possible to predict the corrosion start time of steel materials early.
(4)また、本発明に係る腐食検知部材は、前記検知部が保持される側の基材表面上の少なくとも一部には、絶縁性のコーティングが施されていることを特徴としている。 (4) Further, the corrosion detection member according to the present invention is characterized in that an insulating coating is applied to at least a part of the substrate surface on the side where the detection unit is held.
これにより、ベース材や配線とベース材との接続部分等の腐食に弱い箇所を保護することができる。また、配線同士の短絡も防止することができる。 As a result, it is possible to protect a portion that is vulnerable to corrosion, such as a connection portion between the base material and the wiring and the base material. Moreover, a short circuit between wirings can also be prevented.
(5)また、本発明に係る腐食検知部材は、前記ベース材が、線状または薄板状の形状に形成されており、前記ベース材の複数が前記基材上に、梯子状、階段状または並設された複環状のいずれかの形態で設けられていることを特徴としている。 (5) Further, in the corrosion detection member according to the present invention, the base material is formed in a linear or thin plate shape, and a plurality of the base materials are formed in a ladder shape, stepped shape, or the like on the base material. It is characterized in that it is provided in any form of double rings arranged side by side.
これにより、検知部の腐食を段階的に把握することが可能となり、鋼材等の検知対象物の腐食の進行状況を詳しく予測することが可能となる。たとえば、鉄筋コンクリート構造物において検知対象とする鉄筋の近傍に、腐食因子の侵入方向に沿って、梯子状に被膜が形成されている複数のベース材を並設した検知部材を設置することで、前記鉄筋の腐食の進行状況が予測できる。さらに、検知部における前記複数のベース材を階段状に設けた場合には、他のベース材が腐食因子の侵入に影響を与えないため、より正確に腐食状況を検知することができる。 Thereby, it becomes possible to grasp | ascertain the corrosion of a detection part in steps, and it becomes possible to predict the progress of corrosion of detection objects, such as steel materials, in detail. For example, in the vicinity of a reinforcing bar to be detected in a reinforced concrete structure, by installing a detection member in which a plurality of base materials in which a coating is formed in a ladder shape is installed in parallel along the penetration direction of the corrosion factor, The progress of corrosion of reinforcing bars can be predicted. Further, when the plurality of base materials in the detection unit are provided in a step shape, the other base materials do not affect the invasion of the corrosion factors, and therefore the corrosion situation can be detected more accurately.
(6)また、本発明に係る腐食検知部材は、前記基材がプリント配線用の基板であることを特徴としている。 (6) Moreover, the corrosion detection member which concerns on this invention is characterized by the said base material being a board | substrate for printed wiring.
プリント配線については、長年にわたり技術が蓄積されている。基材をプリント配線用の基材とすれば、このプリント配線技術を用いてベース材や配線を基板上に形成することができるため、容易に腐食検知部材を作製することができる。 Technology has been accumulated over many years for printed wiring. If the base material is a base material for printed wiring, the base material and the wiring can be formed on the substrate using this printed wiring technology, so that the corrosion detecting member can be easily produced.
(7)また、本発明に係る腐食検知部材は、前記ベース材が、アルミニウムからなることを特徴としている。 (7) Moreover, the corrosion detection member according to the present invention is characterized in that the base material is made of aluminum.
アルミニウムは両性金属であり、酸溶解性であるとともにアルカリ溶解性であるため、コンクリート中のようなアルカリ性の環境下において、腐食検知部材の検知部の被膜が腐食したときには、アルミニウムからなるベース材が酸性腐食因子あるいはコンクリートからのアルカリ因子のいずれかにより比較的速やかに腐食または溶解するので、被膜の腐食開始から短期間で被膜の腐食が検知される。また、アルミニウムは、加工性が高く、プリント配線板等に用いられることが多い。したがって、プリント配線技術を用いてベース材を基板上に形成できるので腐食検知部材の作製が容易になる。 Since aluminum is an amphoteric metal and is acid-soluble and alkali-soluble, when the coating on the detection part of the corrosion detection member is corroded in an alkaline environment such as in concrete, a base material made of aluminum is used. Corrosion or dissolution occurs relatively quickly due to either an acidic corrosion factor or an alkaline factor from concrete, so that corrosion of the coating is detected in a short period of time from the start of coating corrosion. Aluminum is highly workable and is often used for printed wiring boards. Therefore, since the base material can be formed on the substrate using the printed wiring technique, the production of the corrosion detecting member is facilitated.
(8)また、本発明に係る腐食センサは、上記腐食検知部材のほか、腐食検知部材における前記検知部の腐食を前記検知部の電気的特性を測定することにより検出する腐食検出部と、前記腐食の検出結果を読取装置に対して無線送信する無線通信部と、を備えた腐食センサからなることを特徴としている。これにより、コンクリート内部から外部に出す配線が不要になるとともに、腐食因子が配線を伝わってコンクリート内部に入ることを防ぐことができ、検知の精度も向上する。また、外部から簡便に検知することも可能になる。
また、前記検知部を含む前記腐食センサの配線は、前記基材上にプリントされ、前記腐食検出部および無線通信部を構成する電子部品および配線が前記基材上で一体的に回路を形成していることを特徴としている。
(8) Moreover, the corrosion sensor according to the present invention includes, in addition to the corrosion detection member, a corrosion detection unit that detects corrosion of the detection unit in the corrosion detection member by measuring electrical characteristics of the detection unit, It is characterized by comprising a corrosion sensor provided with a wireless communication unit that wirelessly transmits a detection result of corrosion to a reading device. This eliminates the need for wiring from the inside of the concrete to the outside, prevents corrosion factors from entering the inside of the concrete through the wiring, and improves detection accuracy. In addition, it can be easily detected from the outside.
In addition, the wiring of the corrosion sensor including the detection unit is printed on the base material, and the electronic components and wirings constituting the corrosion detection unit and the wireless communication unit integrally form a circuit on the base material. It is characterized by having.
プリント配線技術により、腐食検知部、腐食検出部および無線通信部が基材上に一体的に回路形成されるため、効率のよい製造工程で腐食センサを作製することができるとともにコンパクトな腐食センサを作製できる。これらにより、腐食センサを検知対象物の近傍に設置するのが容易になる。 Since the corrosion detection unit, corrosion detection unit, and wireless communication unit are integrally formed on the substrate by printed wiring technology, a corrosion sensor can be manufactured in an efficient manufacturing process and a compact corrosion sensor Can be made. Accordingly, it becomes easy to install the corrosion sensor in the vicinity of the detection target.
また、腐食センサは腐食の検知情報を無線通信部により読取装置に対して無線送信する。これにより、読取装置までの配線を設ける必要がなくなるため、腐食センサの設置等の労力を軽減できる。コンクリート中に腐食センサを埋設して用いる場合には、検知対象物付近からコンクリートの外部まで伝送ケーブル等の配線を設ける必要がなくなるため、配線の経路を通じて鉄筋腐食劣化因子が内部へ侵入することが無くなり、耐久性を向上させることができる。また、美観を損なうこともなくなる。さらに、通信の際は、読取装置をかざすだけでよいため、配線の取り回しの煩雑さを解消することができ、橋梁や高所のような腐食確認作業の負担が大きい場所に、腐食センサを設置することにより、負担を軽減することができる。 Further, the corrosion sensor wirelessly transmits corrosion detection information to the reading device by the wireless communication unit. As a result, it is not necessary to provide wiring to the reading device, and labor such as installation of a corrosion sensor can be reduced. When a corrosion sensor is embedded in concrete and used, it is not necessary to install a transmission cable or the like from the vicinity of the object to be detected to the outside of the concrete, so rebar corrosion deterioration factors may enter inside through the wiring path. It can be eliminated and durability can be improved. In addition, the beauty is not lost. Furthermore, since it is only necessary to hold the reader during communication, it is possible to eliminate the complexity of wiring and install a corrosion sensor in places where the burden of corrosion confirmation work such as bridges and high places is heavy. By doing so, the burden can be reduced.
(9)また、本発明に係る腐食センサは、腐食検知部材における検知部の腐食を、前記検知部の電気的特性を測定することにより検出する腐食検出部と、前記腐食の検出結果を読取装置に対して無線送信する無線通信部とを備えた腐食センサであって、前記検知部の材料より電位の貴な金属を材料とするカソード用部材を備え、前記検知部と前記カソード用部材とは電気的に接続され、前記検知部に対しカソードとして機能することを特徴としている。 (9) Further, the corrosion sensor according to the present invention includes a corrosion detection unit for detecting the corrosion of the detection unit in the corrosion detection member by measuring the electrical characteristics of the detection unit, and a reading device for the detection result of the corrosion. A corrosion sensor including a wireless communication unit that wirelessly transmits to the detector, and includes a cathode member made of a metal having a potential higher than that of the material of the detection unit, and the detection unit and the cathode member It is electrically connected and functions as a cathode for the detection unit.
このように、本発明の腐食センサは、検知部のベース材上に形成される被膜の金属より貴な金属により形成されるカソード用部材を有する。被膜は、検知対象物の使用環境下で腐食する金属材料により形成されているため、前記カソード用部材を備えることにより、マクロセル腐食による腐食が進行する。このようにして、マクロセル腐食が発生する検知対象物に対しても、腐食センサを同様の条件に置くことができる。 Thus, the corrosion sensor of this invention has the member for cathodes formed with a metal more precious than the metal of the film formed on the base material of a detection part. Since the coating is formed of a metal material that corrodes in the environment in which the detection object is used, the corrosion due to the macrocell corrosion proceeds by providing the cathode member. In this way, the corrosion sensor can be placed under the same conditions for a detection object that causes macrocell corrosion.
(10)また、本発明に係る腐食センサの使用形態では、前記検知対象物が、コンクリート構造物中に埋設されている鉄筋であって、上記の腐食検知部材の基材には、前記腐食検知部材を前記鉄筋に取り付けるための取付部が設けられていることが好ましい。 (10) Moreover, in the usage pattern of the corrosion sensor according to the present invention, the detection object is a reinforcing bar embedded in a concrete structure, and the corrosion detection member has a base material for detecting the corrosion. It is preferable that the attachment part for attaching a member to the said reinforcing bar is provided.
これにより、腐食センサの設置や設置位置の修正等が容易となる。そして、コンクリート打設前の測定準備の労力を軽減し、準備期間を短縮することができる。なお、取付部は鉄筋に対して着脱自在にしておいてもよい。 Thereby, installation of a corrosion sensor, correction of an installation position, etc. become easy. And the labor of the measurement preparation before concrete placement can be reduced, and a preparation period can be shortened. The attachment portion may be detachable from the reinforcing bar.
本発明に係る腐食検知部材の一つによれば、前記検知対象物の使用環境下で腐食する金属により形成される被膜をベース材上に備えている。そして、ベース材は、検知対象物の金属より腐食し易い金属あるいはアルカリ溶解性金属により形成されている。したがって、腐食因子により被膜が腐食した後、ベース材も早期に腐食、あるいはコンクリート構造物に埋設される場合にはコンクリート中のアルカリ成分により溶解することから、被膜の腐食が開始してからそれほど遅くない時点で検知部の電気的特性が変化する。たとえば、上記メカニズムで上記ベース材の電気的接続が断線した場合には、抵抗が急激に大きくなる。また、これらの被膜やベース材は従来の細線等に比べると薄く細い。したがって、本発明の腐食検知部材を備えた腐食センサでは、この電気的特性の変化を検出することで、早期かつ明確に被膜の腐食を検知することができる。したがって、本発明の腐食検知部材を検知対象物の近傍に設置することで、被膜の腐食から検知対象物の腐食開始時期を早期に予測することを可能にしている。 According to one of the corrosion detection members which concerns on this invention, the film formed with the metal corroded in the use environment of the said detection target object is provided on the base material. The base material is made of a metal that is more easily corroded than the metal to be detected or an alkali-soluble metal. Therefore, after the coating corrodes due to a corrosion factor, the base material also corrodes early, or when it is embedded in a concrete structure, it dissolves due to the alkali component in the concrete, so that the coating corrosion starts very slowly. At no time, the electrical characteristics of the detector change. For example, when the electrical connection of the base material is broken by the mechanism, the resistance rapidly increases. Also, these coatings and base materials are thinner and thinner than conventional fine wires. Therefore, in the corrosion sensor provided with the corrosion detection member of the present invention, the corrosion of the coating can be detected early and clearly by detecting the change in the electrical characteristics. Therefore, by installing the corrosion detection member of the present invention in the vicinity of the detection target, it is possible to predict the corrosion start time of the detection target early from the corrosion of the coating.
また、上記被膜の厚さを調整することにより、細線よりも感度良く腐食を検知することも可能となる。また、めっき等の手法で複雑な形状のベース材に対応した被膜を容易に作製することができるため、検知部の寸法や形状の自由度が増す。また、安価に検知部を製造することも可能となる。 In addition, by adjusting the thickness of the coating, it is possible to detect corrosion with higher sensitivity than fine lines. In addition, since a coating corresponding to a base material having a complicated shape can be easily produced by a technique such as plating, the degree of freedom of the size and shape of the detection unit is increased. In addition, the detection unit can be manufactured at low cost.
このような腐食検知部材を備えた腐食センサを用いることにより、鉄筋、鉄骨、PC鋼材、鋼製シース管、その他の鋼材を含む検知対象物について腐食開始時期を、従来より早期に予測することができる。また、渓谷や山間部に設けられた鋼材を含む構造物については足場が悪いことが多く場所によっては点検等が困難である。このように、目視による腐食の確認が困難な場所についても、上記本発明の腐食検知部材を備えた腐食センサを用いれば容易に腐食を診断することができる。さらに、把握した情報に基づいて、構造物の補修必要性有無の判断、工事指針策定などを的確かつ短時間に実施でき、構造物を健全な状態に保つ維持管理が可能となる。 By using a corrosion sensor equipped with such a corrosion detection member, it is possible to predict the corrosion start time earlier than before in the case of detection objects including reinforcing bars, steel frames, PC steel materials, steel sheath tubes, and other steel materials. it can. In addition, structures including steel materials provided in valleys and mountain areas often have poor scaffolding, and are difficult to check depending on the location. As described above, even in a place where it is difficult to visually confirm the corrosion, the corrosion can be easily diagnosed by using the corrosion sensor provided with the corrosion detection member of the present invention. Furthermore, based on the grasped information, it is possible to determine whether or not the structure needs to be repaired and to establish the construction guidelines accurately and in a short time, and it is possible to maintain and maintain the structure in a healthy state.
また、本発明に係る腐食検知部材の一つによれば、検知対象物の使用環境下で腐食する金属により形成される被膜をベース材上に備えている。そして、ベース材は、導電性塗料または導電性樹脂により形成されている。したがって、腐食因子により被膜が腐食した後、検知部の電気的特性が変化する。たとえば、抵抗が金属に比べて十分に大きいベース材を用いた場合には、金属よりなる被膜の電気的断線後は抵抗が急激に大きくなる。本発明の腐食センサでは、この電気的特性の変化を検出することで、早期かつ明確に被膜の腐食を検知することができる。したがって、本発明の腐食センサを検知対象物の近傍に設置することで、被膜の腐食から検知対象物の腐食開始時期を早期に予測することを可能にしている。 Moreover, according to one of the corrosion detection members which concern on this invention, the film formed with the metal corroded in the use environment of a detection target object is provided on the base material. The base material is formed of a conductive paint or a conductive resin. Therefore, after the coating is corroded by the corrosion factor, the electrical characteristics of the detection unit change. For example, when a base material having a resistance sufficiently higher than that of metal is used, the resistance rapidly increases after electrical disconnection of the film made of metal. In the corrosion sensor of the present invention, it is possible to detect the corrosion of the coating early and clearly by detecting the change in the electrical characteristics. Therefore, by installing the corrosion sensor of the present invention in the vicinity of the detection object, it is possible to predict the corrosion start time of the detection object early from the corrosion of the coating.
また、上記被膜の厚さを調整することにより、細線よりも感度良く腐食を検知することも可能となる。また、めっき等の手法で複雑な形状のベース材に対応した被膜を容易に作製することができるため、検知部の寸法や形状の自由度が増す。また、安価に検知部を製造することも可能となる。 In addition, by adjusting the thickness of the coating, it is possible to detect corrosion with higher sensitivity than fine lines. In addition, since a coating corresponding to a base material having a complicated shape can be easily produced by a technique such as plating, the degree of freedom of the size and shape of the detection unit is increased. In addition, the detection unit can be manufactured at low cost.
このような腐食検知部材を備えた腐食センサを用いることにより、鉄筋、鉄骨、PC鋼材、鋼製シース管、その他の鋼材を含む検知対象物について腐食開始時期を、従来より早期に予測することができる。また、渓谷や山間部に設けられた鋼材を含む構造物については足場が悪いことが多く、場所によっては点検等が困難である。このように、目視による腐食の確認が困難な場所についても、上記本発明の腐食検知部材を備えた腐食センサを用いれば容易に腐食を診断することができる。さらに、把握した情報に基づいて、構造物の補修必要性時期の判断、工事指針策定などを的確かつ短時間に実施でき、構造物を健全な状態に保つ維持管理が可能となる。 By using a corrosion sensor equipped with such a corrosion detection member, it is possible to predict the corrosion start time earlier than before in the case of detection objects including reinforcing bars, steel frames, PC steel materials, steel sheath tubes, and other steel materials. it can. In addition, structures including steel materials provided in valleys and mountainous areas often have poor scaffolding, and are difficult to check depending on the location. As described above, even in a place where it is difficult to visually confirm the corrosion, the corrosion can be easily diagnosed by using the corrosion sensor provided with the corrosion detection member of the present invention. Furthermore, based on the grasped information, it is possible to accurately determine the time for repair of a structure, to formulate construction guidelines, etc. in a short time, and to maintain and maintain the structure in a healthy state.
また、ベース材が導電性塗料または導電性樹脂により形成されており、印刷によってベース材を形成することができるため、安価にベース材を製造することが可能となる。また、抵抗が被膜の金属に比べて十分に大きい導電性塗料または導電性樹脂をベース材として用いているため、腐食検知を被膜のみの腐食により行なうことができる。この場合、腐食検知にベース材の腐食あるいはアルカリへの溶解を必要としないため、その分だけ検知時間が短縮される。 In addition, since the base material is formed of a conductive paint or a conductive resin and can be formed by printing, the base material can be manufactured at low cost. In addition, since the conductive paint or conductive resin whose resistance is sufficiently larger than the metal of the coating is used as the base material, the corrosion detection can be performed by the corrosion of only the coating. In this case, the corrosion detection does not require the base material to be corroded or dissolved in alkali, so that the detection time is shortened accordingly.
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。また、説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in order to facilitate understanding of the description, the same reference numerals are given to the same components in the respective drawings, and duplicate descriptions are omitted.
(実施形態1)
本発明者らは、腐食検知部材の検知部を構成する金属製の細線をさらに細くして断線等を生じやすくし、精度の高い腐食検知部材の構築を試みた。その過程において、本発明者らは、金属製の細線を細くするのには限界があることから、検知部をベース材とこれを被覆する薄い被膜により構成し、被膜の変化を検知することで腐食を精度良く検知できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
(Embodiment 1)
The inventors of the present invention attempted to construct a highly accurate corrosion detection member by further thinning a metal thin wire constituting the detection portion of the corrosion detection member to easily cause disconnection or the like. In the process, the present inventors have a limit in making a thin metal wire thin. Therefore, the detection unit is composed of a base material and a thin film covering the base material, and changes in the film are detected. The present inventors have found that corrosion can be detected with high accuracy and have completed the present invention.
そして、ベース材は、検知対象物の金属より腐食し易い金属あるいはアルカリ溶解性金属により形成されている。したがって、腐食因子により被膜が腐食した後、ベース材も早期に腐食、あるいはコンクリート構造物に埋設される場合にはコンクリート中のアルカリ成分により溶解することから、検知部の電気的特性が変化する。たとえば、検知部の電気的接続が断線した場合には、抵抗が急激に大きくなる。本発明の腐食センサは、この電気的特性の変化を検出することで、早期かつ明確に被膜の腐食を検知することができる。したがって、本発明の腐食センサを検知対象物の近傍に設置することで、被膜の腐食から検知対象物の腐食開始時期を早期に予測することを可能にしている。 The base material is made of a metal that is more easily corroded than the metal to be detected or an alkali-soluble metal. Therefore, after the coating is corroded by a corrosive factor, the base material also corrodes early, or when it is embedded in a concrete structure, it dissolves due to the alkali component in the concrete, so that the electrical characteristics of the detection unit change. For example, when the electrical connection of the detection unit is disconnected, the resistance increases rapidly. The corrosion sensor of the present invention can detect the corrosion of the coating early and clearly by detecting the change in the electrical characteristics. Therefore, by installing the corrosion sensor of the present invention in the vicinity of the detection object, it is possible to predict the corrosion start time of the detection object early from the corrosion of the coating.
このような腐食検知部材は、腐食センサの一部を構成し、実際の検知を行なう際には、腐食センサ全体を動作させることで検知が行なわれる。説明を容易にするため、腐食検知部材の構成を説明する前に、まず腐食センサ全体の構成を説明し腐食検知部材が腐食センサの中で果たす役割を説明した後で、具体的に腐食検知部材の説明を行なう。また、以下の説明は実施形態の一例であり、本発明は必ずしもこれに限定されない。 Such a corrosion detection member constitutes a part of the corrosion sensor, and when actual detection is performed, detection is performed by operating the entire corrosion sensor. For ease of explanation, before explaining the structure of the corrosion detection member, first, the structure of the entire corrosion sensor will be explained, and the role of the corrosion detection member in the corrosion sensor will be explained. Will be explained. Moreover, the following description is an example of embodiment and this invention is not necessarily limited to this.
A.(腐食センサ全体の構成)
図1は、腐食センサ100の電気的構成を示すブロック図である。腐食センサ100は、電磁波を介して読取装置と通信することで、検知された腐食に関する情報を読取装置に伝達する。読取装置は、アンテナ、変調復調装置、メモリ、CPUと電源を供給するための電源部とからなり、必要に応じて腐食検出部からの情報を直接、あるいはデータ処理を行って他の装置に出力させる。腐食センサ100は、腐食検知回路110、特性検出回路120(腐食検出部)、および無線通信部130から構成されている。
A. (Configuration of corrosion sensor as a whole)
FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of the
腐食検知回路110は、並列接続で設けられている検知部A1〜Anおよび、各検知部に対して直列に接続されている抵抗素子R1〜Rnにより構成されている。検知部A1〜Anは、腐食検知部材111の一部である。検知部A1〜Anは、金属製の検知対象物または検知対象物の近傍に敷設される。本発明でいう金属製の検知対象物とは、たとえばコンクリート構造物における鉄筋、PC鋼線、鋼製シース管、橋梁におけるPCケーブル、鋼製構造物における柱や梁、桁や緊張材等である。
検出部を検知対象物の近傍に敷設すると、測定される電気的特性に与える種々の要因を排除することができる。さらに、自然電位を測定して診断する測定器等を不要にし、低コストで検知対象物の腐食状況の検出精度を高めることができる。抵抗素子R1〜Rnは、検知部A1〜Anの腐食有無、腐食状態変化または腐食箇所の特定など検出精度を高める目的に使用される。検知部A1〜Anのいずれかが腐食(被膜または被膜とベース材が腐食)すると、腐食した検知部の抵抗は大きく増加する。腐食センサ100は、このような腐食検知部材における検知部の電気抵抗の変化を検出することにより、間接的に検知対象物の腐食を検出する。
By laying the detection unit in the vicinity of the object to be detected, it is possible to eliminate various factors that affect the measured electrical characteristics. Furthermore, a measuring instrument for measuring and measuring the natural potential is unnecessary, and the detection accuracy of the corrosion state of the detection target can be increased at low cost. The resistance elements R 1 to R n are used for the purpose of increasing the detection accuracy such as the presence or absence of corrosion of the detection units A 1 to An , the change in the corrosion state, or the identification of the corrosion location. Any corrosion of the detecting block A 1 to A n (corrosion coating or film and the base material), the resistance of the corroded detection unit is greatly increased. The
抵抗素子R1〜Rnは、検知部A1〜Anに直列に接続されている。検知部のいずれかが腐食したときには、回路の抵抗値が上がるため検知部の腐食を検出することができる。たとえば、抵抗素子R1〜Rnの抵抗値がr1〜rnであるとすると、腐食のないときの腐食検知回路110の抵抗値はr1r2・・・rn/(r1+r2+・・・+rn)であるが、抵抗素子Rnに直列接続している検知部Anが腐食し、その一部あるいは全部が電気的に断線したときには、腐食検知回路110の抵抗値は、r1r2・・・rn-1/(r1+r2+・・・+rn-1)となり、抵抗が大きくなる。したがって、抵抗値を検出することで腐食を検出できる。なお、抵抗素子R1〜Rnを検知部A1〜Anに接続することなく、検知部そのものの抵抗を用いて腐食を検出してもよい。
このように検知部A1〜Anに抵抗素子R1〜Rnを接続することにより、検知部A1〜Anに流れる電流が僅かでも、検知部A1〜Anの腐食状態を精度良く検出することが可能である。一方、検知部A1〜Anおよび抵抗素子R1〜Rnで消費される電力を少なくできる。
By connecting in this way the
なお、消費電力を少なくするためには、腐食検知回路110全体の抵抗値が大きくなるように抵抗素子R1〜Rnを組み合わせるのが好適である。腐食検知回路110全体の抵抗値としては、例えば、10kΩ〜1MΩの範囲であることが好ましい。10kΩよりも小さい場合には、腐食検知回路110に流れる電流量が大きくなり、腐食検知回路110で消費される消費電力は多くなる。一方、1MΩよりも大きい場合には、腐食検知回路110に流れる電流量は少なくなるが、腐食検知回路110全体にかかる電圧が大きくなり消費電力は多くなる。
In order to reduce the power consumption, it is preferable to combine the resistance elements R 1 to R n so that the resistance value of the entire
特性検出回路120(腐食検出部)は、信号伝達回路121およびRFIDIC125の検出回路126から構成されている。信号伝達回路121は、腐食検知回路110とRFIDIC125とを接続し相互に信号を伝達する回路である。RFIDIC125は、検出回路126および無線通信回路131を有している。検出回路126は、腐食検知回路110に対して電圧を印加し、端子110a、110b間の電気的特性を検出する。電気的特性としては、端子110a、110b間の電圧(電位差)、電気抵抗、インピーダンス、静電容量などがあり、これらを検出することが可能である。本実施形態では、腐食センサ100は、端子110a、110b間の電圧を検出する。
The characteristic detection circuit 120 (corrosion detection unit) includes a
RFIDIC125は、電源整流回路、変調復調装置、充電/電源部、メモリおよびCPUなどの制御部を備えている。メモリは、予め登録された固有の識別番号、外部からの情報、コンクリート構造物内の状態変化の記録、その他必要な情報を記憶している。電源部は蓄電機能を備え外部から供給される電磁波からの誘電電圧を一時的に蓄えるものであってもよい。CPU、制御部は、特性検出回路120の制御を行なうものである。たとえば、CPUは送受信の信号のデータ処理、アナログ情報のデジタル変換、電源のコントロール、その他データ処理を行う。
The
RFIDIC125の検出回路126は、腐食検知回路110の抵抗値または電位等の電気的特性を測定する。検出回路126は、電気的特性を測定するために必要な各種回路、例えば、高出力電流回路、反転増幅回路、同相増幅回路、ボルテージフォロー回路、積分増幅回路、比較演算回路、ヒステリシス特性の比較演算回路、マルチバイブレーター回路、電流-電圧変換回路などを構成するように各種抵抗素子やコンデンサ、コイルなどが組み込まれている。電位差を測定する場合、オペアンプなどの装置を利用することにより、より正確に電位差を検出することができる。
The
検出回路126のメモリは、全体の制御を行うオペレーティングシステムが格納されているROM、データの書き換えや構造物の状態を検知するプログラムが格納されているEEPROMまたはFRAM、検知した情報を記録するRAMなどで構成されている。メモリにはセンサ部のID番号を搭載してもよく、また、読み取り装置から検知部の位置に関する情報をRAMに書き込み、これら情報をセンサで検知した情報と共に読み取り装置で読み取ってもよい。
The memory of the
無線通信部130は、RFIDIC125の無線通信回路131、アンテナ132およびブリッジ135から構成されている。無線通信回路131は、検出回路126の検出結果を、アンテナ132を介して、外部の読取装置に対して無線送信する。
The
無線通信回路131は、変調回路、充電/電源部、メモリなどから構成される。この電源部では、バッテリを搭載するタイプのものであっても良いし、いわゆるバッテリーレス、すなわち、蓄電機能を有し、外部から供給される電磁波による誘導電圧を一時的に蓄えるものであっても良い。無線通信回路131に含まれるメモリは、全体の制御を行うオペレーティングシステムが格納されているROM、データの書き換えや構造物の状態を検知するプログラムが格納されているEEPROM、検知した情報を記録するRAMなどで構成される。メモリには腐食センサのID番号を搭載してもよく、また、読取装置から検知部の位置に関する情報をRAMに書き込み、これら情報をセンサで検知した情報と共に読み取り装置で読み取ってもよい。
The
このようにして、無線通信回路131は、一方で、検出回路126から送出される情報を無線送信可能に処理し、他方では、アンテナ132を介して受信した読取装置からの指示を検出回路126に伝える。
In this way, the
アンテナ132は、読取装置との間で無線により情報を送受信する。アンテナ132は、金属類、カーボンファイバーやフェライトなどより構成される。アンテナ132には、中空の巻き線、あるいは磁性体巻き線、あるいは基板上にプリント技術を利用して成形したものを用いることが望ましく、ポリエチレンテレフタレートなどのフィルム間に上記の材料を挟み込んで使用してもよい。アンテナ132としては、リング状、棒状、円盤状など適当な形に成型されたものを用いてもよい。
The
ブリッジ135は、アンテナ132に触らないように形成され、回路を閉回路にしている。なお、腐食センサ100は、無線通信を行う構成を有しているが、無線通信回路131の代わりに有線で読取装置に接続することとしてもよい。
The
腐食センサ100は樹脂製の膜等の絶縁物を挟んで絶縁物鋼製シース管の表面に敷設してもよいし、PC鋼線の挿通された樹脂製シース管の外周に取り付けることとしてもよい。
The
B.(腐食検知部材の構成)
次に、本発明の腐食検知部材111について説明する。図2は、腐食検知部材111の平面図(a)および断面図(b)である。図は、検知部が3つの場合を例として示している。図2(b)の断面図は、(a)の平面図の断面S1を矢印の方向から見た図である。
B. (Configuration of corrosion detection member)
Next, the
図2に示すように、腐食検知部材111は、検知部A1〜A3、検知部を保持するための基板113(基材)および配線を保護し短絡を防ぐための樹脂コーティング115から構成されている。
検知部A1〜A3は、配線Lにより信号伝達回路121に接続されており、それぞれ並列に接続されている。この場合、検知部A1〜A3は、基板上に梯子状に並設されている。検知部A1〜A3は、さらにベース材B1〜B3および被膜C1〜C3により構成されている。
As shown in FIG. 2, the
The detection units A 1 to A 3 are connected to the
検知部は、ベース材と被膜の二層構造からなるものであるが、全体の寸法はたとえば厚さ5μm以上250μm以下の範囲、長さ10mm以上100mm以下の範囲、幅0.05mm以上30mm以下の範囲の短冊状に形成されるのが好ましい。検知部A1〜A3のそれぞれの間隔は、たとえば3.0mm以上30mm以下の範囲程度である。設置間隔を3.0mm以上30mm以下の範囲程度とすることで、たとえば鉄筋コンクリート構造物における鉄筋等のかぶり深さ方向の腐食の進行状況を明確にすることができる。コンクリート中で腐食検知部材111を使用する場合には、検知部の長さを20mm以上80mm以下の範囲とすることが好適である。コンクリートに使用される骨材が偶発的に検知部の直上にきた場合、正確な検知がしにくくなる場合がある。検知部の長さが骨材の最大径よりも大きければ、骨材の偶発的な配置による検知への影響を防止することができる。検知部の長さを20mm以上80mm以下の範囲とすることで使用するコンクリートの骨材の最大径よりも検知部の長さを大きくすることができ、腐食を確実に検知することができる。ただし、コンクリートの骨材寸法は、腐食センサを埋設する構造物の用途、配筋間隔、かぶり厚さによって変化するため、かならずしも好適な範囲は上記に限られない。
The detection unit has a two-layer structure of a base material and a coating, but the overall dimensions are, for example, a range of
また、腐食検知部材の検知部の幅が小さすぎた場合には製造や使用の際に取り扱いが難しくなることから、用途によっても異なるが、検知部A1〜A3の幅は0.05mm以上30mm以下の範囲が好ましい。 In addition, when the width of the detection portion of the corrosion detection member is too small, handling becomes difficult at the time of manufacture and use, and the width of the detection portions A 1 to A 3 is 0.05 mm or more, although it varies depending on the application. A range of 30 mm or less is preferable.
B−1−1.(ベース材)
ベース材は被膜を保持するとともに被膜との関係で腐食を検知するために基材上に設置される。ベース材としては検知対象物の金属より腐食しやすい金属またはアルカリ溶解性金属、および導電性塗料または導電性樹脂、からなるベース材が用いられる。
B-1-1. (Base material)
The base material is placed on the substrate to hold the coating and to detect corrosion in relation to the coating. As the base material, a base material made of a metal or an alkali-soluble metal that is more easily corroded than the metal to be detected, and a conductive paint or conductive resin is used.
ベース材B1〜B3は、好ましい態様として、たとえばアルミニウムにより形成されている。ベース材B1〜B3の厚さは、たとえば、アルミニウム箔エッチング法で形成した場合には、1μm以上200μm以下程度、アルミニウム乾式めっきで形成した場合には、0.01μm以上1μm以下程度、アルミニウムフィラーインク等による印刷で形成した場合には、0.5μm以上100μm以下程度となる。ベース材B1〜B3には、被膜を保持するための下地としての機能が求められる。また、電気めっきによりベース材B1〜B3上に被膜C1〜C3を作製する場合には、ベース材B1〜B3には下地として導電性が求められる。なお、本明細書において、「アルミニウム箔」とは、厚さによらず、アルミニウムあるいはアルミニウムを主成分とする金属を圧延して製造した薄膜を指す。
一方で、ベース材B1〜B3には、被膜が腐食した際には、速やかに腐食の検知を可能にすることが要求される。ベース材B1〜B3の材料が、被膜C1〜C3が腐食した際に、速やかに腐食する材料であれば、検知部が断線することにより電気的特性が変化するため、腐食検知が可能となる。この場合、ベース材B1〜B3の材料は、鋼材等の検知対象物の使用環境下で検知対象物の金属より腐食し易い金属であればよい。 On the other hand, the base materials B 1 to B 3 are required to quickly detect corrosion when the coating corrodes. Material for the base material B 1 .about.B 3 is, when the film C 1 -C 3 is corroded, as long as the material corrodes rapidly, since the detection unit electrical characteristics are changed by breakage, corrosion detection It becomes possible. In this case, the material of the base materials B 1 to B 3 may be any metal that is more easily corroded than the metal of the detection target object in the usage environment of the detection target object such as steel.
また、コンクリート、モルタル、ペーストを含むセメント硬化体中に腐食センサ100を埋設する場合には、コンクリートがアルカリ性を有するため、ベース材B1〜B3の材料は、アルカリ溶解性金属であればよい。このようにして、被膜の腐食によって露出したベース材は雰囲気のアルカリ環境によって速やかに溶解し断線する。これにより、回路中の電気的特性の変化を明確に検知することができる。
Further, in the case of buried concrete, mortar,
上記の事情から、コンクリート構造物中の鋼材が検知対象物である場合には、アルミニウムをベース材として用いれば、被膜が腐食した後に、コンクリート中のアルカリに速やかに溶解するため、ベース材B1〜B3の材料としてアルミニウムは好適である。なお、上記の条件を満たす金属であればアルミニウム以外の材料であっても、ベース材B1〜B3の材料に用いることができる。 From the above circumstances, if the steel of the concrete structure in is detected object, by using the aluminum as the base material, after the coating has corroded, to rapidly dissolved in alkali in the concrete, the base material B 1 aluminum is suitable as a material for .about.B 3. Even a material other than aluminum as long as the above conditions are satisfied metals, it can be used for the material of the base member B 1 ~B 3.
また、被膜C1〜C3が腐食した際に、速やかに腐食または溶解する材料以外にも、被膜C1〜C3の作製が可能な程度の導電性(金属より著しく小さい導電性)を有し、被膜C1〜C3が腐食した後もあまり腐食や溶解を起こさず残留し一定以上の抵抗値を有する材料であれば、ベース材B1〜B3の材料として用いることができる。その場合には、被膜C1〜C3が腐食した際の検知部の電気抵抗値を測定することで、腐食を検知することができる。すなわち、被膜C1〜C3の腐食および導電性の消失あるいは低下によって、検知被膜を流れていた電気がベース材である導電性塗料に流れることにより、前述の特性検出回路全体の電気抵抗が変化する。これにより、腐食センサ100は被膜の腐食を検知する。
In addition to materials that rapidly corrode or dissolve when the coatings C 1 to C 3 corrode, the coatings C 1 to C 3 have conductivity (conductivity that is significantly smaller than that of metals) that allows the coatings C 1 to C 3 to be produced. Any material can be used as the base material B 1 to B 3 as long as the material remains without corroding or dissolving much after the coatings C 1 to C 3 are corroded and having a resistance value higher than a certain value. In that case, corrosion can be detected by measuring the electrical resistance value of the detection part when the coatings C 1 to C 3 are corroded. That is, due to the corrosion of the coatings C 1 to C 3 and the disappearance or deterioration of the conductivity, the electricity flowing through the detection coating flows to the conductive paint as the base material, thereby changing the electrical resistance of the entire characteristic detection circuit. To do. Thereby, the
上記の条件を満たす材料としては、たとえばフィラー型の導電性塗料、導電性樹脂またはこれらの混合物がある。特に、流動性および塗布後の硬化性を有する材料が、ベース材には好適である。フィラー型の導電性塗料とは、導電性粒子(フィラー)と媒体となる樹脂等の混合物であり、いわゆる導電性ペーストを含む。フィラー型の導電性塗料、導電性樹脂またはこれらの混合物は、混合の比率等により抵抗値を約10−6〜108Ωで調整できるため、腐食センサの使用環境に応じたベース材を形成することができる。 Examples of the material that satisfies the above conditions include a filler-type conductive paint, a conductive resin, or a mixture thereof. In particular, a material having fluidity and curability after application is suitable for the base material. The filler type conductive paint is a mixture of conductive particles (filler) and a resin serving as a medium, and includes a so-called conductive paste. Since the resistance value of the filler-type conductive paint, conductive resin, or mixture thereof can be adjusted to about 10 −6 to 10 8 Ω depending on the mixing ratio or the like, a base material corresponding to the usage environment of the corrosion sensor is formed. be able to.
フィラー型の導電性塗料のフィラーに用いられる単体材料には、金、銀、銅、ニッケル、アルミニウム、黒鉛、錫、鉛、亜鉛、鉄、チタン、パラジウム、インジウムおよびガリウム等がある。また、化合物の材料には、ステンレス、ハンダ、銅合金、酸化亜鉛、酸化錫、酸化インジウム、炭化チタン、窒化チタン、酸化アルミニウムその他の上記材料の合金、酸化物、炭化物または窒化物がある。 Examples of the simple material used for the filler of the filler type conductive paint include gold, silver, copper, nickel, aluminum, graphite, tin, lead, zinc, iron, titanium, palladium, indium and gallium. Examples of the material of the compound include stainless steel, solder, copper alloy, zinc oxide, tin oxide, indium oxide, titanium carbide, titanium nitride, aluminum oxide, and other alloys of the above materials, oxides, carbides or nitrides.
この中で、特に実用性が高く、フィラーとして好適なものは、銀、銅、ニッケル、鉄、金、錫、黒鉛およびアルミニウムである。フィラーは、微粒子または繊維状の形態で導電性塗料に含まれている。 Among these, silver, copper, nickel, iron, gold, tin, graphite, and aluminum are particularly practical and suitable as fillers. The filler is contained in the conductive paint in the form of fine particles or fibers.
導電性樹脂は、それ自身に導電性がある特殊な高分子である。導電性樹脂には、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリパラフェニリン、ポリアセンがある。
このように、導電性塗料や導電性樹脂もベース材B1〜B3の材料として好適である。
The conductive resin is a special polymer having conductivity in itself. Examples of the conductive resin include polyacetylene, polypyrrole, polythiophene, polyaniline, polyparaphenylin, and polyacene.
Thus, conductive paint or a conductive resin is also suitable as a material for the base material B 1 ~B 3.
なお、上記のような導電性塗料や導電性樹脂は、流動性および塗布後の硬化性を有するものであるが、導電性フィルム、導電性テープ、導電性プラスチック、導電性セラミック、導電性ガラスをベース材の材料としてもよい。 In addition, although the above conductive paints and conductive resins have fluidity and curability after application, conductive films, conductive tapes, conductive plastics, conductive ceramics, and conductive glasses are used. The base material may be used.
B−1−2(被膜)
被膜は腐食を検知するための主材として上記ベース材上に形成される。
被膜C1〜C3は、好ましい態様として、たとえば鉄または主成分が鉄で構成された金属により形成され、それぞれベース材B1〜B3を被覆している。被膜C1〜C3の厚さとしては、実用的には3μm以上40μm以下の範囲が好ましいが、1.0μm以上100μm以下の範囲の厚さで形成することも可能である。被膜C1〜C3は、検知対象物の使用環境下で腐食する金属である。本発明では、腐食を直接検知する部分を被膜にすることで従来の細線より腐食を早期かつ明確に検知できるようにしている。また、このような腐食検知部材を検知対象物またはその近傍に設置した場合、被膜の腐食から検知対象物の腐食開始時期を早期に予測することを可能にしている。被膜C1〜C3は、検知対象物の使用環境下で腐食する金属であればよく、被膜を構成する金属の主成分が検知対象物の金属の主成分と同じとなるように被膜の金属を選定することが好ましい。たとえば、検知対象物が鉄筋である場合には、被膜C1〜C3の材料は、鉄が好適である。また、被膜を構成する金属が検知対象物の金属と比較して同等以上に腐食し易い金属である場合も好ましい。たとえば、ステンレスが検知対象物であるとき、鉄は同等以上に含まれる。
B-1-2 (coating)
The coating is formed on the base material as a main material for detecting corrosion.
As a preferred embodiment, the coatings C 1 to C 3 are formed of, for example, iron or a metal whose main component is iron, and respectively cover the base materials B 1 to B 3 . The thickness of the coatings C 1 to C 3 is practically preferably in the range of 3 μm or more and 40 μm or less, but can also be formed in the range of 1.0 μm or more and 100 μm or less. The coatings C 1 to C 3 are metals that corrode in the usage environment of the detection target. In the present invention, the portion where corrosion is directly detected is formed into a film, so that corrosion can be detected earlier and more clearly than the conventional thin wire. Moreover, when such a corrosion detection member is installed in or near the detection object, it is possible to predict the corrosion start time of the detection object early from the corrosion of the coating. The coatings C 1 to C 3 may be any metal that corrodes under the environment in which the detection object is used, and the metal of the coating is such that the main component of the metal constituting the coating is the same as the main component of the metal of the detection target. Is preferably selected. For example, when the detection target is a reinforcing bar, the material of the coatings C 1 to C 3 is preferably iron. It is also preferable that the metal constituting the coating is a metal that is more easily corroded than the metal of the object to be detected. For example, when stainless steel is an object to be detected, iron is included in an equal or greater amount.
ベース材B1〜B3が、アルミニウムであり、これを含む腐食センサあるいは腐食検知部材をコンクリート中に埋設して用いる場合には、もしベース材B1〜B3が被膜C1〜C3の腐食前にコンクリート中にさらされることが起こると、皮膜が腐食する前にベース材B1〜B3がコンクリート中のアルカリ成分により溶解してしまい検知部の回路に断線が生じる。したがって、このような場合には、ベース材B1〜B3がコンクリート中に晒されないようにベース材を保護する形で被膜C1〜C3を形成する必要がある。ベース材B1〜B3が導電性塗料等により形成されているときも、導電性粒子や樹脂がアルカリ成分により溶解し易いもので同様である。
なお、被膜C1〜C3の材料として好適な鉄は、検知対象物と同等の金属で構成する場合以外は、検知対象物が鋼材であれば通常は鉄めっきで対応が可能である。金属のイオン化傾向および不動態化傾向を考慮すると、実用的には鉄あるいは鉄を主成分とする金属は大気中や水等、通常、検知対象物が使用される環境において最も酸化しやすい金属に位置づけられる。 It should be noted that iron suitable as a material for the coatings C 1 to C 3 can usually be handled by iron plating if the detection target is a steel material, except that it is made of a metal equivalent to the detection target. Considering the ionization and passivation tendency of metals, iron or iron-based metals are practically the most oxidizable metals in the atmosphere where the detection target is used, such as air or water. Positioned.
特定の金属からなる被膜C1〜C3のベース材上への形成手法としては、めっきが簡易であるため好適である。検知部を従来のように鉄製の細線で作製した場合には0.1mm程度が細くする場合の限界であるが、めっきなら厚さが0.1mm以下でも被膜を形成することができ、たとえば厚さを0.005mm程度としても被膜を形成することができる。その結果、被膜の腐食開始から電気的断線までの時間が短縮され、腐食検知の感度が高くなる。このように被膜厚さを調整することにより、細線よりも薄く感度の良い検知部を形成することが可能となるとともに感度の調整もできる。また、めっき等の手法で、複雑な形状のベース材にも容易に被膜を形成することができるため、検知部の寸法や形状の自由度が増す。また、極細の細線を製造するのに比べれば、安価に検知部を製造することも可能となる。また、めっきで成膜すれば、被膜の成分の調整も容易である。 A method for forming the coatings C 1 to C 3 made of a specific metal on the base material is preferable because plating is simple. When the detection part is made of an iron thin wire as in the prior art, it is the limit when the thickness is reduced to about 0.1 mm. However, if plating is used, a coating can be formed even if the thickness is 0.1 mm or less. Even when the thickness is about 0.005 mm, the coating film can be formed. As a result, the time from the start of corrosion of the coating to electrical disconnection is shortened, and the sensitivity of corrosion detection is increased. By adjusting the film thickness in this way, it is possible to form a detection portion that is thinner than a thin line and has good sensitivity, and the sensitivity can be adjusted. Moreover, since a film can be easily formed on a base material having a complicated shape by a technique such as plating, the degree of freedom of the size and shape of the detection unit is increased. In addition, it is possible to manufacture the detection unit at a lower cost compared to manufacturing an extremely fine wire. In addition, if the film is formed by plating, the components of the film can be easily adjusted.
また、鉄めっきは、アルミニウム製品の耐摩耗性の向上に用いられるほど、機械的作用に対する抵抗性に優れており、鋼材の細線と比較して取り扱いが容易である。なお、ここで言うめっきには、化学めっき、電気めっきや蒸着、溶融、スパッタリング等の膜形成手法を含む。また、被膜C1〜C3が薄く形成されれば、腐食検知の感度は向上するため、被膜形成手法は、必ずしもめっきに限定されない。 Further, iron plating is more excellent in resistance to mechanical action as it is used for improving the wear resistance of aluminum products, and is easier to handle than fine steel wires. The plating referred to here includes film forming techniques such as chemical plating, electroplating, vapor deposition, melting, and sputtering. In addition, if the coatings C 1 to C 3 are formed thin, the sensitivity of corrosion detection is improved, so the coating formation method is not necessarily limited to plating.
B−2.(基材)
基板113(基材)は、絶縁性の材料により形成されており、検知部A1〜A3や配線、回路等を保持する。基板113(基材)は、好ましい態様としては、たとえばプリント配線用の基板である。プリント配線については、長年にわたり技術が蓄積されており、このプリント配線技術を用いて基板上にベース材や配線を形成することができるため、容易に腐食検知部材を作製することができる。基板113(基材)は、腐食因子や周辺環境に対して安定した材質で形成され、経年劣化が生じ難いことが好ましい。また、ベース材との付着性能が良好であることが好ましい。付着性は、用いるベース材やベース材の形成方法によって異なるため、ベース材と相性の良い材料を基板113の材料とすればよい。
B-2. (Base material)
The substrate 113 (base material) is made of an insulating material, and holds the detection units A 1 to A 3 , wirings, circuits, and the like. The board | substrate 113 (base material) is a board | substrate for printed wiring as a preferable aspect, for example. Technology has been accumulated for many years with respect to printed wiring, and since a base material and wiring can be formed on a substrate using this printed wiring technology, a corrosion detection member can be easily manufactured. The substrate 113 (base material) is preferably formed of a material that is stable against corrosion factors and the surrounding environment, and is less likely to deteriorate over time. Moreover, it is preferable that adhesion performance with a base material is favorable. Since the adhesiveness varies depending on the base material used and the method of forming the base material, a material having good compatibility with the base material may be used as the material of the
基板113に用いられる絶縁性材料には、プリント配線基板等に用いられるガラスエポキシ、ガラスコンポジット、紙フェノール、ガラスや、フレキシブル基板に用いられるポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアリレート、ポリイミド、環状オレフィン系高分子、芳香族ポリエーテルケトン、芳香族ポリエーテルスルホン、全芳香族ポリケトン、液晶ポリマーなどが挙げられる。また、プラスチック基板に用いられる材料なども好適である。基板113とベース材B1〜B3とは、たとえば、樹脂により接着されている。また、用途に応じてガラスコンポジットやガラスエポキシのようなハードタイプのプリント基板や、ポリエチレンテレフタレートやポリイミドのようなやわらかいフレキシブルのプリント基板を用いることができる。上記の材料のうち、入手し易さや情報の多さを含む実用性を考慮すれば、特にポリエチレンテレフタレートおよびポリイミドが基板113の材料に好適である。ポリエチレンテレフタレートは、アルミニウムの付着性がよく、安価に入手できる材料である。
Insulating materials used for the
B−3.(絶縁性のコーティング)
絶縁性のコーティング材による基材面のコーティングは、基材上に形成される検知部、配線、回路を保護し短絡を防ぐ目的でなされる。
B-3. (Insulating coating)
The base material surface is coated with an insulating coating material for the purpose of protecting the detection unit, wiring, and circuit formed on the base material and preventing a short circuit.
樹脂コーティング115(絶縁性のコーティング)は、検知部A1〜A3の端部および配線Lを基板113上で被覆している。これにより、ベース材B1〜B3や配線Lとベース材B1〜B3の接続部分等の腐食に弱い箇所を保護している。一方、樹脂コーティング115は、中央に未コーティングの開口部116を有しており、開口部116において検知部A1〜A3は鋼材等検知対象物と同様の使用環境に曝露されている。樹脂コーティング115の材料としては、たとえば、ポリエステルフィルム、塩化ビニール、ポリエチレン、シリコン、フッ素樹脂、4フッ化エチレン樹脂、基材に使用されている各素材、その他のポリマー材料、これらのシート、テープ、硬化型コーティング剤、接着剤等が挙げられる。
The resin coating 115 (insulating coating) covers the ends of the detection portions A 1 to A 3 and the wiring L on the
上記のように、絶縁性のコーティングは、絶縁性の材料で、基材表面の回路を保護できる材料であれば基本的に制限はない。絶縁性のコーティングには、回路を密封し周辺環境から守る密閉性や基板113への付着性が要求される。また、腐食因子や周辺環境に対して安定した材質で、経年劣化やなどが生じにくいことも要求される。上記のほかに、製造上、めっき浴槽に浸漬および通電して被膜の形成を行なう場合には、回路の保護および回路への被膜形成の防止の役割も果たす。なお、絶縁性のコーティングとしては、樹脂コーティング以外にガラスコーティングやセラミックコーティングを用いることもできる。
As described above, the insulating coating is not limited as long as it is an insulating material and can protect the circuit on the substrate surface. The insulating coating is required to have hermeticity for sealing the circuit and protecting it from the surrounding environment and adhesion to the
C.(腐食検知部材の製造方法)
次に、上記のように構成される腐食検知部材の製造方法の一例を説明する。以下の例は、腐食検知部材のベース材B1〜B3としてアルミニウム、被膜C1〜C3として鉄を選択した場合の製造方法である。まず、ベース材B1〜B3の薄膜の形成方法の選定を行なう。薄膜形成方法には、乾式めっき、アルミニウム箔の接着、アルミニウム塗料の印刷がある。たとえば、アルミニウム箔を基材に接着した市販の基板が存在する場合には、アルミニウム箔の接着を選定するのが簡易である。基板113の材料として、たとえば、耐熱性とコストの観点からPET(ポリエチレンテレフタレート)を選定することができる。
C. (Corrosion detection member manufacturing method)
Next, an example of the manufacturing method of the corrosion detection member comprised as mentioned above is demonstrated. The following example is a manufacturing method when selecting aluminum, iron as a coating C 1 -C 3 as a base material B 1 .about.B 3 corrosion sensing member. First, the selection of a method for forming a thin film of the
次に、回路の焼付けおよびエッチング処理を行なう。たとえば、アルミニウム箔を基板113に接着した基板において、回路部分をマスキングして、マスキングされた基板113を、アルミニウムを溶解するエッチング液に浸漬させ、回路部分だけを基板113に残してエッチングを終了する。
Next, the circuit is baked and etched. For example, in a substrate in which an aluminum foil is bonded to the
次に回路の所定の箇所へ回路を構成する素子を挿入する。そして、絶縁性のコーティングの材料を選定する。たとえば、絶縁性のコーティングの材料としてPETを使用することができる。 Next, an element constituting the circuit is inserted into a predetermined portion of the circuit. Then, an insulating coating material is selected. For example, PET can be used as an insulating coating material.
続いて、検知部を残して基板113や回路を被覆できるよう絶縁性のコーティング用のPETフィルムを型抜きする。そして、接着材等でコーティング用のPETフィルムを基板に接着しコーティングを完了する。コーティングが終わったら、ベース材B1〜B3上にめっきにより鉄の被膜形成を行なう。
Subsequently, the PET film for insulating coating is punched out so that the
めっきは、上記のように形成された基板113をめっき液中に浸漬(めっき浴)し、所定の時間通電を行い、電気めっきによりベース材B1〜B3上に鉄の被膜を形成する。被膜形成が完了したら、工程を終了する。
In the plating, the
上記の製造方法は、エッチングにより配線パターンを形成するサブトラクト法を用いているが、無電解めっき等により配線パターンを形成するアディティブ法を用いてもよい。また、アルミニウム箔の接着ではなく、アルミニウム塗料を用いて回路の印刷を行なうこともできる。この場合には、印刷により腐食検知部材の大量生産が可能になる。 Although the above manufacturing method uses a subtracting method in which a wiring pattern is formed by etching, an additive method in which a wiring pattern is formed by electroless plating or the like may be used. In addition, the circuit can be printed using aluminum paint instead of bonding the aluminum foil. In this case, mass production of the corrosion detection member becomes possible by printing.
なお、被膜形成のためのめっきの手法のうち、湿式めっき法では、電気めっき法および化学めっき法が好適である。また、乾式めっき法では、真空蒸着、スパッタリングおよび化学蒸着法が好適である。 Of the plating methods for forming a film, the wet plating method is preferably an electroplating method or a chemical plating method. In the dry plating method, vacuum deposition, sputtering, and chemical vapor deposition are preferable.
電気めっき法とは、金属塩の水溶液から、外部電流により電気化学的に対象物表面へ金属を還元析出させる方法である。Zn、Cd、Sn、Ni、Co、Fe、Cu、Crなどの重金属や、Ag、Au、Rhなどの貴金属まで広範囲の金属のめっきが可能である。電気めっき法による被膜は比較的薄い膜厚のものでも緻密な析出層として形成され、検知部の被膜に用い易い。 The electroplating method is a method in which a metal is electrochemically reduced and deposited on the surface of an object by an external current from an aqueous solution of a metal salt. A wide range of metals can be plated, including heavy metals such as Zn, Cd, Sn, Ni, Co, Fe, Cu, and Cr, and noble metals such as Ag, Au, and Rh. Even if the film by electroplating is comparatively thin, it is formed as a dense deposited layer and is easy to use for the film of the detection part.
化学めっき法とは、外部電流を用いることなく溶液中の金属イオンを化学的に還元析出する方法である。そのひとつとして無電解めっきがある。化学めっき法には自触媒型と非自触媒型があり、自触媒型は還元剤と触媒の作用により金属析出が起こるもので、析出した金属自身も触媒となって析出が継続する手法である。非自触媒型化学めっき法は、還元剤が存在する限り金属析出が継続するめっき液でのめっき手法である。実用化している化学めっきの主な金属はNi、Cu、Sn、Auなどである。最大の特長として、膜厚が均一で寸法精度がきわめて高いことが挙げられ、正確な検知が可能な被膜を作製できる。 The chemical plating method is a method in which metal ions in a solution are chemically reduced and deposited without using an external current. One of them is electroless plating. There are two types of chemical plating methods: autocatalytic and non-autocatalytic. The autocatalytic type is a technique in which metal deposition occurs due to the action of the reducing agent and the catalyst. . The non-autocatalytic chemical plating method is a plating method using a plating solution in which metal deposition continues as long as a reducing agent is present. The main metals of chemical plating in practical use are Ni, Cu, Sn, Au and the like. The greatest feature is that the film thickness is uniform and the dimensional accuracy is extremely high, and a film capable of accurate detection can be produced.
真空蒸着は、真空容器中で金属を蒸発させ、蒸発した金属分子を対象物の表面で凝縮させて0.05〜0.1μmの薄膜を作る方法である。薄膜の下地には素材の平滑化ならびに密着性の向上のためにアンダーコートが必要となる。Al、Cu、Ag、Znなどの単一金属の蒸着が可能である。実用上アルミニウムに多用されており、アルミニウムのベース材の作製に適している。 Vacuum deposition is a method in which a metal is evaporated in a vacuum vessel and the evaporated metal molecules are condensed on the surface of an object to form a thin film of 0.05 to 0.1 μm. The undercoat of the thin film requires an undercoat for smoothing the material and improving adhesion. Single metal such as Al, Cu, Ag, Zn can be deposited. Practically used for aluminum and is suitable for the production of aluminum base materials.
スパッタリングは、真空容器中にアルゴンガスを導入し、陰極(めっき金属)と陽極(被膜対象物)の間に直流高電界をかけ、アルゴンを放電させてアルゴンイオンと電子にし、アルゴンイオンに、めっき金属を叩かせ金属原子を飛び出させて(スパッタリング現象)、被膜対象物に薄膜を形成させるめっき手法である。 Sputtering introduces argon gas into a vacuum vessel, applies a DC high electric field between the cathode (plating metal) and the anode (coating object), discharges argon into argon ions and electrons, and plating the argon ions. This is a plating technique in which metal atoms are knocked out and metal atoms are ejected (sputtering phenomenon) to form a thin film on the coating object.
真空蒸着およびスパッタリングに代表される真空めっき法(PVD)は、Al、Ti、Wなどの単体金属のほか、各種合金や化合物のめっきが可能であり、形成された被膜が超薄膜であり機能性に優れているため、被膜形成に有効である。 Vacuum plating (PVD), represented by vacuum deposition and sputtering, can be used for plating various metals and alloys as well as simple metals such as Al, Ti, W, etc. Therefore, it is effective for forming a film.
化学蒸着法(CVD)は、常圧あるいは減圧下で、ハロゲン化金属などのガスを過熱した素材面で分解、あるいは置換、あるいは水素によって還元しめっき被膜を得る手法である。多くの純金属や化合物のめっきが可能である。熱CVD、光CVD、プラズマCVDがあり、多様な機能性被膜を得ることができる。 The chemical vapor deposition (CVD) is a technique for obtaining a plating film by decomposing or substituting a metal surface such as a metal halide under a normal pressure or a reduced pressure, or substituting or reducing with hydrogen. Many pure metals and compounds can be plated. There are thermal CVD, photo CVD, and plasma CVD, and various functional films can be obtained.
上記のめっき方法以外にも、腐食センサの用途や各材料に適しためっき法を適用することができる。乾式めっき法では、浸漬めっき法、接触めっき法および衝撃めっき法が適用可能である。また、湿式めっき法では、イオンプレーティング、溶融めっき法および金被膜法が適用可能である。 In addition to the plating method described above, a plating method suitable for the application of the corrosion sensor and each material can be applied. In the dry plating method, an immersion plating method, a contact plating method, and an impact plating method can be applied. Further, in the wet plating method, ion plating, hot dipping method and gold film method can be applied.
以上のようにして、本発明の腐食検知部材は製造できる。 As described above, the corrosion detection member of the present invention can be manufactured.
D−1.(無線の場合の使用方法)
次に、本発明の腐食センサ100の使用例を説明する。図3は、コンクリート構造物150中に腐食センサ100を埋め込んで鉄筋155の腐食を間接的に予測する例を示す断面図である。図3に示すように、コンクリート構造物150は、コンクリート中に鉄筋155が埋め込まれて形成されており、腐食センサ100は検知対象物である鉄筋155の近傍に配置される。腐食因子は、この場合、コンクリート構造物150の表面から矢印Dの方向に侵入する。そこで、腐食因子の侵入の状況を検出するために、検知部A1〜A3が腐食因子の侵入方向と平行に梯子状に並ぶように腐食センサ100を埋設する。このような配置とすることにより、時間経過に伴う腐食因子の侵入状況をかぶり深さ方向に段階的に把握することが可能になる。また、一定の位置情報を得ることもできる。なお、図3においては、腐食検知部材111以外の部分については、省略して図示している。
D-1. (How to use wireless)
Next, the usage example of the
腐食センサ100における検知部A1〜A3の腐食から鉄筋155の腐食開始時期を予測するには、例えば、コンクリート構造物150の表面から鉄筋155および検知部A1〜A3のそれぞれの位置情報と、検知部A1〜A3のそれぞれの腐食までに経過した時間から、差分法により行えばよい。
In order to predict the corrosion start time of the reinforcing
図4は、橋梁の一部の腐食検知に腐食センサ100を使用する例を示す斜視図である。図4に示すように、橋梁160は、コンクリート製の橋脚161、鉄板162、鉄骨のトラス構造163、鉄板165、コンクリート板166、アスファルト167、手すり169から構成されている。車両等がアスファルト167上を通ったときの衝撃に耐えうるようにトラス構造163がとられているが、その下の鉄板162には最も負担がかかる構造である。なお、図4においても、腐食センサの細部は省略して図示している。
FIG. 4 is a perspective view showing an example in which the
また、このような橋梁が海や河口に構築された場合には、鉄板162のような比較的低い位置に海水の飛沫が降りかかることになる。また、上の鉄板165であれば橋の上から目視により直接腐食状況を確認できるが、下の鉄板162については、橋の上からは確認し難く、高所であれば確認作業の負担が大きい。このような状況においては、下の鉄板162の表面に無線通信部を有する腐食センサ100を設置することにより、容易に鉄板162の腐食状況を確認することができる。上記のコンクリート構造物や橋梁の使用例以外であっても、腐食が生じやすく、目視等により直接確認することが困難な場合に、特に腐食センサ100を使用する効果が大きくなる。
Further, when such a bridge is constructed in the sea or estuary, seawater splashes on a relatively low position such as the
なお、橋梁のような鋼材の構造物は、防食性を高めるために塗料や樹脂を表面に塗布していることが多い。したがって、腐食検知の観点から、腐食検知部材も同様の条件とした方が、より正確に鋼材の腐食を検知することができる。図5は、橋梁のトラス部分170の表面に防錆塗料175を表面に塗布した腐食センサ100を設置した使用例を示す正面図(a)および断面図(b)である。図5に示す例では、検知対象物は鋼橋のトラス部分170の鋼材である。したがって、検知部の被膜は鉄製とするのが好ましい。また、この場合、腐食検出の作業には困難な場所であるため、腐食センサは無線通信方式とするのが好ましい。塗料や樹脂を表面に塗布した鋼材の腐食を検知する用途に、腐食センサ100を用いる場合には、検知部を検知対象物に塗布された塗料や樹脂でコーティングすることが好適である。このようにして、表面の防錆塗料175の塗替え時期の判断にも腐食センサ100を用いることができる。
In many cases, steel structures such as bridges are coated with paint or resin on the surface in order to enhance corrosion resistance. Therefore, from the viewpoint of corrosion detection, the corrosion of the steel material can be detected more accurately when the corrosion detection member is also in the same condition. FIG. 5 is a front view (a) and a cross-sectional view (b) showing a usage example in which the
D−2(有線の場合の使用方法)
上記では、無線通信により腐食検知の情報を読取装置に送信可能な腐食センサ100を説明しているが、有線で腐食検知の情報を読み取るものであってもよい。図6は、地中に埋設された鋼管180の腐食検知に本発明の腐食センサ100を使用する例を示す概念図である。図6に示す使用例では、腐食センサ100は無線通信部130に代えて有線用のインターフェースを備えている。そして、図6に示すように、腐食センサ100と読取装置とは汎用の2線式シールド線183で接続され通信可能となっている。検知対象物は、燃料管、ガス管、水道管、ケーブル管その他の工業用地中埋設型鋼管180である。たとえば、検知対象物の材質は一般構造用炭素鋼が用いられているとすると、被膜は、めっきにより形成された鉄の被膜を用いるのが好適である。ベース材には、たとえば導電性塗料(銀ペーストインク)を用いることができる。導電性塗料の抵抗は、200Ω程度とすれば十分に検知可能であるが、金属粉末の含有割合により任意に変化させることができる。基材には、たとえばポリイミドを用いて鋼管に密着させることができる。このように有線で腐食を検出することにより、検出結果へのノイズを防止することができる。
D-2 (Usage method for wired)
In the above description, the
(実施形態2)
(腐食検知回路をR−2R回路とした形態)
上記の実施形態1では、腐食センサは、複数の検知部A1〜Anのそれぞれに抵抗素子R1〜Rnを直列接続し、これらを並列接続することで腐食検知回路110を構成しているが、R−2R回路となるように抵抗素子を接続し、どの検知部が腐食したかまで検知することの可能な回路を構成してもよい。図7は、腐食検知回路210を、R−2R回路として構成した腐食センサ200の電気的構成を示すブロック図である。
(Embodiment 2)
(Corrosion detection circuit is R-2R circuit)
In the first embodiment described above, the corrosion sensor, the resistance element R 1 to R n to each of the plurality of sensing portions A 1 to A n are connected in series, constitute a
腐食センサ200は、腐食検知回路210、特性検出回路220(腐食検出部)、および無線通信部230から構成されている。腐食検知回路210では、各検知部A1〜Anおよび信号伝達回路221の間に抵抗素子P1〜Pnを接続している。すなわち、信号伝達回路221と抵抗素子R1との間に抵抗素子P1を接続し、抵抗素子R1と抵抗素子R2との間に抵抗素子P2を接続し、以下RiとRi+1との間にPiを接続している。そして、最後に抵抗素子Rnと信号伝達回路221との間にPnを接続している。腐食センサ200は、抵抗素子R1〜Rnを直列接続した検知部A1〜Anを複数並列に配置し、腐食検知回路210の電気抵抗あるいは電位差を測定することにより検知部A1〜Anが腐食あるいは腐食したかを確認する。このようにR−2R回路を利用することにより、腐食した検知部A1〜Anを特定することができる。検知部A1〜Anは、腐食検知部材211に含まれる。
The
特性検出回路220(腐食検出部)は、信号伝達回路221およびRFIDIC225の検出回路226から構成されている。RFIDIC225の検出回路226は、腐食検知回路210の抵抗値または電位等の電気的特性を測定する。無線通信部230は、RFIDIC225の無線通信回路231、アンテナ232およびブリッジ235から構成されている。無線通信回路231は、検出回路226の検出結果を、アンテナ232を介して、外部の読取装置に対して無線送信する。ブリッジ235は、アンテナ232に触らないように形成され、回路を閉回路にしている。アンテナ232は、読取装置との間で無線により情報を送受信する。
The characteristic detection circuit 220 (corrosion detection unit) includes a
(実施形態3)
(単一の検知部を設けた腐食検知部材の形態)
上記の実施形態では、腐食検知回路110、210に複数の検知部が設けられているが、単一の検知部のみが設けられていてもよい。図8は、単一の検知部Aのみを有する腐食検知部材311を示す平面図(a)および断面図(b)である。図8(b)の断面図は、(a)の平面図の断面S2を矢印の方向から見た図である。
(Embodiment 3)
(Corrosion detection member with a single detector)
In the above embodiment, the
図8に示すように、腐食検知部材311は、検知部A、基板313(基材)および樹脂コーティング315から構成されている。検知部Aは、配線Lにより信号伝達回路に接続されている。検知部Aは、さらにベース材Bおよび被膜Cにより構成されている。樹脂コーティング315は、検知部Aの端部および配線Lを基板313上で被覆している。樹脂コーティング315は、中央に開口部316を有しており、開口部316において検知部Aは鋼材等の使用環境に曝露されている。このような単一の検知部Aのみを有する腐食検知部材311は、コンクリート中の鉄筋の一箇所を簡易に検知したい場合等、局所的に腐食を検知したい場合には有効である。
As shown in FIG. 8, the
(実施形態4)
(検知部を階段状に設けた腐食検知部材の形態)
上記の実施形態では、腐食検知部材の基板上に複数の検知部が梯子状に設けられている例を示したが、用途に応じて階段状に設けられていてもよい。図9および図10は、4つの検知部A1〜A4を階段状に設けた腐食検知部材411および421を示す斜視図である。両図では樹脂コーティングや配線を省略して腐食検知部材411を表している。
(Embodiment 4)
(A form of corrosion detection member with detectors provided in steps)
In the above-described embodiment, an example in which a plurality of detection units are provided in a ladder shape on the substrate of the corrosion detection member has been described, but may be provided in a staircase shape depending on the application. FIG. 9 and FIG. 10 are perspective views showing
図9に示す例では、腐食検知部材411は、階段状の形状を有する基材413のそれぞれの段上に検知部A1〜A4を配置して形成されている。検知部を階段状に設けることにより、他の検知部の影響を受け難くすることができる。たとえば、梯子状に配置された腐食検知部材411を腐食因子の侵入方向に沿って設けると、奥の検知部は、侵入方向の手前の検知部の影響を受けてしまう。そこで、検知部を階段状に設けることで、各検知部に対する腐食因子の侵入経路上に検知部がない状態をつくることができる。基材413は、角の部分に凹部417(取付部)を有し、凹部417に鉄筋455に嵌め込むことが可能となっている。
In the example shown in FIG. 9, the
一方、図10に示す例では、腐食検知部材421は、階段状の形状を有する基材423のそれぞれの段の側面に検知部A1〜A4を配置して形成されている。上記と同様に、検知部を階段状に設けることにより、各検知部を他の検知部の影響を受け難くすることができる。段の側面に検知部A1〜A4を配置されているため、腐食因子が侵入し易い側に段階的に検知部を配置することができる。基材423は、ガラスまたは樹脂等の絶縁材料により形成され、角の部分に凹部427を有し、凹部427に鉄筋455に嵌め込むことが可能となっている。
On the other hand, in the example shown in FIG. 10, the
(実施形態5)
(検知部を複環状に設けた腐食検知部材の形態)
上記の実施形態では、腐食検知部材の基板上に複数の検知部が梯子状に設けられているが、用途に応じて複環状の形態で検知部を並設してもよい。複環状とは、環状の部材を複数並設した形態をいう。図11と図12は、複数の環状の検知部を並設した腐食検知部材511および521を示す図である。なお、弧状の形状の検知部も環状のものと同様に作用するため、環状の語には弧状も含めるものとする。なお、各図では樹脂コーティングや配線を省略して腐食検知部材を表している。
(Embodiment 5)
(Corrosion detection member configuration with a detector in a double ring)
In the above embodiment, the plurality of detection units are provided in a ladder shape on the substrate of the corrosion detection member, but the detection units may be arranged in parallel in the form of a double ring depending on the application. The term “double ring” refers to a form in which a plurality of ring members are arranged side by side. 11 and 12 are diagrams showing
図11は、フレキシブル基板513を基材として環状の検知部A1〜A3が並設された腐食検知部材511の斜視図である。図11に示す例では、鉄筋555に巻きつけるように腐食検知部材511が設置されている。腐食検知部材511は、フレキシブル基板513(基材)の長手方向に沿って検知部A1〜A3を配置して形成されている。したがって、腐食検知部材511は柔軟性をもっており、図11に示すように鉄筋555に巻きつけることも可能となる。検知部を環状に並設することにより、鉄筋や鉄骨のような軸方向に長い部材について、軸の周囲のあらゆる方向からの腐食因子の侵入に対して対応することができる。
FIG. 11 is a perspective view of the
図12は、シース管の継手部材523を基材として、環状の検知部A1〜A3が並設された腐食検知部材521の正面図である。シース管とは、プレストレストコンクリートに埋め込まれ、鋼材を通すための管である。図12に示すように、シース管の継手部材523は、検知部A1〜A3を外周面に沿って設けている。そして、腐食センサは、その電気的特性を測定することで、シース管自体の腐食の検知またはシース管内部のPC鋼線の腐食を予測することができる。特に、継手部材523のジョイント部分からシース管内に腐食因子が侵入する可能性が高いため、継手部材523に腐食検知機能を持たせることは有効である。なお、上記の例では検知部A1〜A3を外周面に設けているが、内周面に設けてもよい。また、他の回路を接続して腐食センサを形成し、コンクリートの施工場所まで運ぶことにより、施工の現地で腐食センサを取り付けるのに比べて、作業効率を向上させることができる。
FIG. 12 is a front view of a
同様に、シース管等に着脱可能な取付部を有する基材に、環状の検知部が並設して腐食検知部材を形成してもよい。着脱可能にするとは、たとえば嵌合可能に形成されていることをいう。 Similarly, a corrosion detection member may be formed by arranging an annular detection portion side by side on a base material having an attachment portion detachable from a sheath tube or the like. To be detachable means, for example, that it can be fitted.
たとえば、検知部は、弧状に形成されており、腐食検知部材の取付部は、シース管の外形に嵌合するように、シース管の外形に相似する形状を有している。検知部は、取付部の外周に並設されており、検知部の腐食があったときには、検知部に接続された配線により信号伝達回路に電気的特性の情報が伝達される。 For example, the detection portion is formed in an arc shape, and the attachment portion of the corrosion detection member has a shape similar to the outer shape of the sheath tube so as to be fitted to the outer shape of the sheath tube. The detection unit is arranged in parallel on the outer periphery of the mounting unit, and when the detection unit is corroded, the electrical characteristic information is transmitted to the signal transmission circuit through the wiring connected to the detection unit.
(実施形態6)
(カソード用部材を接続した腐食センサの形態)
上記の実施形態では、検知対象物のマクロセル腐食について考慮していないが、検知対象物にマクロセル腐食が生じる可能性がある場合には、検知部にカソード用部材を接続してマクロセル腐食を生じさせる腐食センサとするのが好ましい。マクロセル腐食とは、相対的に電位の卑な部分と貴な部分が巨視的な電池(マクロセル)を形成することで、電位の卑な部分の腐食が促進される腐食をいう。図13および図14は、カソード用部材を備える腐食センサ600および650の電気的構成を示すブロック図である。
(Embodiment 6)
(Corrosion sensor configuration with cathode members connected)
In the above embodiment, macro cell corrosion of the detection target is not considered, but when there is a possibility that macro cell corrosion may occur in the detection target, a cathode member is connected to the detection unit to cause macro cell corrosion. A corrosion sensor is preferred. Macrocell corrosion refers to corrosion in which corrosion of a base portion having a low potential is promoted by forming a macroscopic battery (macrocell) in which a base portion having a relatively low potential and a noble portion form a macroscopic battery. FIG. 13 and FIG. 14 are block diagrams showing an electrical configuration of
図13に示す例において、腐食センサ600は、腐食検知回路610、特性検出回路620(腐食検出部)、無線通信部630およびカソード用部材Eから構成されている。腐食検知回路610は、検知部A1〜Anおよび、各検知部に対して直列に接続されている抵抗素子R1〜Rnにより構成されている。検知部A1〜Anは、並列接続で設けられ、腐食検知部材611の一部を構成している。腐食検知回路610と信号伝達回路621との間には、カソード用部材Eが接続されている。
In the example illustrated in FIG. 13, the
カソード用部材Eは、検知部A1〜Anの被膜に対してカソードとして機能する電極であり、たとえば白金の被膜により形成されている。白金は、機能的には電極材として最も優れた特性を有する。白金は、化学的に安定な物質であり、水素過電圧が小さいことに加えて、工学的に高純度の白金が入手しやすいという特徴を有しており、さらに加工が容易である。白金は、めっきとして被覆したり薄膜形成したりすることが容易な材料である。したがって、めっきされた白金被膜は均一性に優れ、安定した品質の被膜となる。このように、めっきにより形成された白金被膜はカソード用部材として最も好適である。なお、めっきの手法には、上記の湿式めっき法および乾式めっき法を含む。 Cathode member E is an electrode functioning as a cathode with respect to the film of the detecting portion A 1 to A n, it is formed by, for example, platinum coating. Functionally, platinum has the most excellent characteristics as an electrode material. Platinum is a chemically stable substance and has a feature that it is easy to obtain high-purity platinum in terms of engineering in addition to a small hydrogen overvoltage, and further easy to process. Platinum is a material that can be easily coated as a plating or formed into a thin film. Therefore, the plated platinum film has excellent uniformity and becomes a stable quality film. Thus, the platinum film formed by plating is most suitable as a member for a cathode. The plating method includes the above-described wet plating method and dry plating method.
カソード用部材Eを金のみで構成してもよい。腐食を進行させるというカソード用部材の本来の機能については、白金の方が金よりも優れているが、金は加工性がよくめっきに用い易い点で優れている。また、このようなカソード用部材として半導体を用いてもよい。 The cathode member E may be made of only gold. With regard to the original function of the cathode member for advancing corrosion, platinum is superior to gold, but gold is superior in that it has good workability and is easy to use for plating. Moreover, you may use a semiconductor as such a member for cathodes.
また、カソード用部材は、チタン単独で形成される電極であってもよい。チタンは高い耐食性および化学安定性を有しており、金属としては温度に対する寸法安定性(8.4×10−6/K)が高く、剛性が高いため、カソード用部材として有効である。 Further, the cathode member may be an electrode formed of titanium alone. Titanium has high corrosion resistance and chemical stability, and has high dimensional stability (8.4 × 10 −6 / K) with respect to temperature and high rigidity as a metal, and is therefore effective as a member for a cathode.
なお、上記構成以外であっても、白金、金、チタン、ニッケル、スズ、鉛、銅、ステンレス、またはこれらの合金等、被膜の材料である鉄より貴な金属で表面を形成したものであれば用いることができる。また、白金めっきチタンを用いてもよい。白金めっきチタンとは、チタンの部材表面に白金のめっきを施したものである。白金めっきチタンは、白金およびチタンの両方が高耐食性を有しているため、耐食性(安定性)に優れている。 In addition to the above configuration, the surface is formed of a metal that is nobler than iron as a coating material, such as platinum, gold, titanium, nickel, tin, lead, copper, stainless steel, or an alloy thereof. Can be used. Alternatively, platinized titanium may be used. Platinum-plated titanium is obtained by applying platinum plating to the surface of a titanium member. Platinum-plated titanium is excellent in corrosion resistance (stability) because both platinum and titanium have high corrosion resistance.
このように、腐食センサ600は、被膜の材料である金属より貴な金属により形成されるカソード用部材Eを有している。被膜は、検知対象物の使用環境下で腐食する金属材料から形成されているため、カソード用部材Eの接続により生じるマクロセル腐食で腐食が速く進行する。このようにして、マクロセル腐食が発生する検知対象物に対して、腐食センサ600を同様の条件に置くことができる。
Thus, the
また、カソード用部材Eを接続することで、検知部の腐食速度を調整することも可能である。たとえば、腐食を速くすることにより、腐食センサ600の感度を上げることができる。局所的に検知対象物の腐食の可能性を早期に知りたい場合には、有効な使用方法である。なお、検知部の数が多いときには、上記のように単一のカソード用部材Eを接続する方が簡易な構造になるため好ましい。
Further, by connecting the cathode member E, the corrosion rate of the detection unit can be adjusted. For example, the sensitivity of the
このように構成される腐食センサ600の製造工程においては、たとえば、カソード用部材Eをプリント基板上に形成することができる。基板上の所定位置にあらかじめカソード用部材E形成用にめっき通電用端子を設けて、白金をめっきすることによりカソード用部材Eを形成する。
In the manufacturing process of the
図14に示されている腐食センサ650の例では、検知部A1〜Anのそれぞれにカソード用部材E1〜Enが接続されている。他の部分の構成の説明については、図13の腐食センサ600と同様であるため、省略する。検知部の数が多くない場合には、各検知部に対してカソード用部材を作製し、検知部の近傍に設置するほうが好ましい。これは、遠くにカソード用部材を設置することになると、コンクリートの抵抗が影響するからである。
In the example of
(実施形態7)
(基板に一体的に回路形成した腐食センサの形態)
上記の実施形態では、腐食検知部材とそれ以外の部分は別々に作製されて配線で接続されることで、腐食センサが形成されるが、基板上にRFIDIC等の他の部分も設置し一体形成されてもよい。
(Embodiment 7)
(Corrosion sensor form in which circuit is integrally formed on the substrate)
In the above embodiment, the corrosion detection member and the other parts are separately manufactured and connected by wiring, so that the corrosion sensor is formed. However, other parts such as RFID IC are also installed on the substrate and integrally formed. May be.
図15は、基板713上に回路が一体形成された腐食センサ700を示す平面図(a)、断面図(b)(c)、および底面図(d)である。図15(b)(c)の断面図は、(a)の平面図の断面S3およびS4をそれぞれ矢印の方向から見た図である。図15に示すように、腐食センサ700は、基板713(基材)の表裏にわたって回路が設けられている。図15(a)に示す基板713の一方の面には、腐食検知部材711が形成され、他方の面には集合回路716、およびアンテナ732が設置されている。
FIG. 15 is a plan view (a), cross-sectional views (b) and (c), and a bottom view (d) showing a
基板713の一方の面の腐食センサ700は、腐食検知部材711、集合回路716、およびアンテナ732から構成されている。腐食検知部材711は、並列接続で設けられている検知部A1〜Anにより構成されている。集合回路716は、検知部A1〜Anのそれぞれに直列接続されている抵抗素子、特性検出回路およびRFIDICを含む回路を集積したものである。アンテナ732は、集合回路716のRFIDICと読取装置との間で信号の伝達を行う。
The
基板713の一方の面には、腐食検知部材711は、検知部A1〜A3、基板713(基材)および樹脂コーティング715から構成されている。検知部A1〜A3は、配線Lにより信号伝達回路721に接続されており、それぞれ並列に接続されている。検知部A1〜A3は、さらにベース材B1〜B3および被膜C1〜C3により構成されている。被膜C1〜C3は、鉄により形成され、それぞれベース材B1〜B3を被覆している。ベース材B1〜B3の材料は、アルミニウムであり、被膜C1〜C3は、めっきにより形成される。基板713(基材)は、絶縁性の材料により形成されており、検知部A1〜A3を保持する。樹脂コーティング715は、検知部A1〜A3の端部および配線Lを基板713上で被覆している。樹脂コーティング715は、中央に未コーティングの開口部715aを有しており、開口部715aにおいて検知部A1〜A3は鋼材等検知対象物と同様の使用環境に曝露される。配線Lは、スルーホール714により、基板713の他方の面に接続されている。図15(d)に示すように、基板713の他方の面には、集合回路716、およびアンテナ732が設置され、樹脂コーティング715が施されている。
On one surface of the
このように、腐食検知部材711、集合回路716およびアンテナ732等の電子部品および配線が基板713上に一体的に回路を形成するため、効率のよい製造工程で腐食センサ700を作製することができる。また、プリント配線用の基板713に一体形成されることで、コンパクトな腐食センサ700を作製できる。これにより、腐食センサ700を検知対象物上またはその近傍に設置するのが容易になる。
In this way, since the electronic components such as the
(実施形態8)
(取付部を設けた腐食検知部材の形態)
上記の実施形態では、主に腐食検知部材は単純な板状であるが、腐食検知部材に取付部を設けてもよい。図16は、取付部を有する腐食検知部材811を示す斜視図である。図16に示す腐食検知部材811は、検知部A1〜A3、基板813(基材)、樹脂コーティング815およびバンド820(取付部)とからなる。基板813は、一方の面でバンド820と結合し、他方の面で検知部A1〜A3を保持している。結合は、接着用樹脂等で接着することで行なう。バンド820は、樹脂等で製造され、ベルト状の部分と、その一端に止め具とを備え、ベルトの他端を止め具に通して所望の長さの輪を形成することができるものである。バンド820のベルト部分を鉄筋855に巻きつけて、止め具を用いて締めることによって、鉄筋855へ腐食検知部材811を取り付けることができる。これにより、腐食センサの設置や設置位置の修正等が容易となる。そして、コンクリート打設前の測定準備の労力を軽減し、準備期間を短縮することができる。
(Embodiment 8)
(Corrosion detection member with a mounting part)
In the above embodiment, the corrosion detection member is mainly a simple plate, but an attachment portion may be provided on the corrosion detection member. FIG. 16 is a perspective view showing a
また、腐食検知部材811をバンド820で直接鉄筋855に巻きつけて締めて固定するため、腐食検知部材811を鉄筋855に安定して固定することが可能となる。また、止め具を用いてベルトの長さを調節して鉄筋855を締結するため、所望のサイズの鉄筋855に適応させて固定することができる。これにより、多様なサイズの鉄筋、あるいは、鉄筋の数が増えた場合にも柔軟に対応することができる。また、バンド820は、金属ではないため、取付部の近傍に無線通信部を設ける場合であっても、通信への影響を排除することができる。
Further, since the
上記では、取付部がバンド820の例を記載しているが、取付部はバンドに限定されず、嵌め込み式の樹脂成型品を用いてもよい。また、腐食検知部材811をコンクリート構造物の鉄筋855に取り付ける用途に限らず支柱その他のコンクリート構造物内の構成物への取付けにも利用することができる。
In the above, an example in which the attachment portion is the
(実施形態9)
(電磁波レーダ法や電磁誘導法により腐食検知する形態)
上記の実施形態では、検知部に配線を接続して電気的特性を測定することで腐食の検知を行なうが、電気的特性の測定方法として電磁波レーダ法や電磁誘導法により腐食の検知を行なってもよい。電磁波レーダ法や電磁誘導法は、特にコンクリート中の鉄筋の腐食を検知するのに有効な方法である。
(Embodiment 9)
(Corrosion detection by electromagnetic wave radar method or electromagnetic induction method)
In the above embodiment, corrosion is detected by connecting the wiring to the detection unit and measuring the electrical characteristics. However, the corrosion is detected by the electromagnetic wave radar method or the electromagnetic induction method as a measurement method of the electrical characteristics. Also good. The electromagnetic wave radar method and the electromagnetic induction method are particularly effective methods for detecting corrosion of reinforcing bars in concrete.
電磁波レーダ法とは、探査機器の送信部からコンクリートに向けて電磁波を放射したとき、電気的性質の異なる物質(腐食検知部材)との境界面で反射される電磁波を受信部によって受信し、腐食検知部材の検知を行なう方法である。この方法では、腐食検知部材の位置を推定することも可能である。 In the electromagnetic wave radar method, when the electromagnetic wave is radiated from the transmitter of the exploration equipment toward the concrete, the electromagnetic wave reflected at the interface with the substance (corrosion detection member) with different electrical properties is received by the receiver, This is a method of detecting a detection member. In this method, the position of the corrosion detection member can also be estimated.
電磁誘導法とは、探査機器の磁界発生部から磁力線(一次磁界)をコンクリートに向けて放射し、コンクリート内にある導電性物質(腐食検知部材)に発生する誘導電流に起因した二次磁界を磁界検知部で検知して、一次磁界と二次磁界の増減を比較することにより腐食検知部材を検知し、その位置を測定する手法である。 The electromagnetic induction method radiates a magnetic field line (primary magnetic field) from the magnetic field generator of the exploration equipment toward the concrete, and generates a secondary magnetic field caused by the induced current generated in the conductive material (corrosion detection member) in the concrete. This is a technique for detecting a corrosion detecting member by detecting the magnetic field detecting unit and comparing the increase and decrease of the primary magnetic field and the secondary magnetic field, and measuring the position thereof.
図17は、電磁波レーダ法や電磁誘導法が用いられる腐食検知部材911を示す平面図(a)および断面図(b)である。図17(b)の断面図は、(a)の平面図の断面S5を矢印の方向から見た図である。
FIG. 17 is a plan view (a) and a cross-sectional view (b) showing a
図17に示すように、腐食検知部材911は、検知部Aおよび基板913(基材)から構成されている。検知部Aは、ベース材Bおよび被膜Cにより構成されている。
As shown in FIG. 17, the
基板913(基材)は、非金属材料または非磁性材料により形成されており、検知部Aを保持する。基板913に用いられる材料には、ポリイミド、ABS樹脂等が挙げられる。基板913とベース材Bとは、樹脂により接着されている。
The substrate 913 (base material) is made of a non-metallic material or a non-magnetic material, and holds the detection unit A. Examples of the material used for the
電磁波レーダ法や電磁誘導法を用いる場合、検知部がこれらの方法により検知可能な面積を有していればよく、検知部に接続する配線は不要である。したがって、様々な形状の基材を利用できる。たとえば、基材を円柱状に形成してもよい。図18は、円柱状の基材の所定方向側に検知部が形成されている腐食検知部材を示す平面図(a)および断面図(b)である。図18(b)の断面図は、(a)の平面図の断面S6を矢印の方向から見た図である。 When the electromagnetic wave radar method or the electromagnetic induction method is used, it is only necessary that the detection unit has an area that can be detected by these methods, and wiring connected to the detection unit is unnecessary. Therefore, various shapes of base materials can be used. For example, the base material may be formed in a cylindrical shape. FIG. 18 is a plan view (a) and a cross-sectional view (b) showing a corrosion detection member in which a detection part is formed on a predetermined direction side of a cylindrical base material. The cross-sectional view of FIG. 18B is a view of the cross-section S6 of the plan view of FIG.
図18に示すように、腐食検知部材921は、検知部Aおよび基材923から構成されている。検知部Aは、ベース材Bおよび被膜Cにより構成されている。
As shown in FIG. 18, the
基材923は、絶縁性の材料により円柱状に形成されており、検知部Aを保持する。円柱の径は、鉄筋と同程度とする。腐食検知部材を鉄筋と同様な条件に置くことにより、鉄筋の腐食を明確に予測することができる。基材923に用いられる絶縁性材料は、上記の基板913と同様である。基材923とベース材Bとは、樹脂により接着されている。
The
円柱の基材を用いる場合には、検知部を円周全体に設けてもよい。図19は、円柱状の基材の円周全体に検知部が形成されている腐食検知部材を示す平面図(a)および断面図(b)である。図19(b)の断面図は、(a)の平面図の断面S7を矢印の方向から見た図である。 In the case of using a cylindrical base material, the detection unit may be provided on the entire circumference. FIG. 19 is a plan view (a) and a cross-sectional view (b) showing a corrosion detection member in which a detection part is formed on the entire circumference of a cylindrical base material. The cross-sectional view of FIG. 19B is a view of the cross-section S7 in the plan view of FIG.
図19に示すように、腐食検知部材931は、検知部Aおよび基材933から構成されている。検知部Aは、基材933の円周全体に形成されている。円周全体に検知部Aを形成することにより、含浸等の製造工程が容易になり、腐食検知部材が置かれる条件が鉄筋のものに近くなる。検知部Aは、ベース材Bおよび被膜Cにより構成されている。
As shown in FIG. 19, the
基材933は、絶縁性の材料により円柱状に形成されており、検知部Aを保持する。円柱の径は、鉄筋と同程度とする。腐食検知部材を鉄筋と同様な条件に置くことにより、鉄筋の腐食を明確に予測することができる。基材933に用いられる絶縁性材料は、上記の基板913と同様である。基材933とベース材Bとは、樹脂により接着されている。
The
次に、電磁波レーダ法や電磁誘導法を用いる場合の腐食検知部材の使用方法の一例を説明する。まず、腐食検知部材をコンクリート構造物に埋設する。鉄筋の腐食を予測するために腐食検知部材を用いる場合には、腐食因子の侵入に対して鉄筋と同様な位置、または腐食因子の侵入に対して鉄筋より浅い位置に設置するのが好ましい。また、鉄筋により腐食検知部材における検知部の腐食検知が阻害されないように鉄筋から少し離れた位置に設置する。そして、一定期間ごとに鉄筋探査器による探査を行ない、検知部の腐食を検知し、それに基づき鉄筋の腐食を予測する。 Next, an example of how to use the corrosion detection member when using the electromagnetic wave radar method or the electromagnetic induction method will be described. First, the corrosion detection member is embedded in a concrete structure. When the corrosion detection member is used to predict corrosion of the reinforcing bar, it is preferable to install the corrosion detecting member at a position similar to the reinforcing bar with respect to the penetration of the corrosion factor or a position shallower than the reinforcing bar with respect to the penetration of the corrosion factor. Moreover, it installs in the position a little away from the reinforcing bar so that corrosion detection of the detection part in the corrosion detecting member is not hindered by the reinforcing bar. Then, a rebar survey is performed at regular intervals to detect the corrosion of the detection unit, and the corrosion of the rebar is predicted based on the detected corrosion.
100、200、600、650、700 腐食センサ
110、210、610 腐食検知回路
A、A1〜An 検知部
P1〜Pn 抵抗素子
R1〜Rn 抵抗素子
L 配線
110a、110b 端子
120、220、620 特性検出回路(腐食検出部)
121、221、621、721 信号伝達回路
125、225、625 RFIDIC
126、226、626 検出回路
130、230、630 無線通信部
131、231、631 無線通信回路
132、232、632、732 アンテナ
135、235、635 ブリッジ
111、211、311、411、421、511、521、611、711、811、911、921、931 腐食検知部材
B、B1〜B3 ベース材
C、C1〜C3 被膜
S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7 断面の位置
113、313、413、423、713、813、913 基板(基材)
115、315、715、815 樹脂コーティング
116、316、715a 開口部
150 コンクリート構造物
155、455、555、855 鉄筋
D 腐食因子の侵入方向を示す矢印
160 橋梁
161 橋脚
162、165 鉄板
163、170 トラス
166 コンクリート板
167 アスファルト
169 手すり
175 防錆塗料
180 鋼管
183 通信用シールド線
417、427 凹部(取付部)
513 フレキシブル基板(基材)
523 継手部材
714 スルーホール
716 集合回路
820 バンド(取付部)
E、E1〜En カソード用部材
923、933 基材
100,200,600,650,700 corrosion sensor 110,210,610 corrosion sensing circuit A, A 1 to A n
121,221,621,721 Signal transmission circuit 125,225,625 RFIDIC
126, 226, 626
113, 313, 413, 423, 713, 813, 913 Substrate (base material)
115, 315, 715, 815
175
513 Flexible substrate (base material)
523
E,
Claims (9)
アルカリ溶解性金属からなるベース材、および前記ベース材が露出しないように前記ベース材を被覆して形成され、前記検知対象物の使用環境下で腐食する金属からなる被膜により形成される検知部と、
前記検知部を保持するための基材と、からなることを特徴とする腐食センサの腐食検知部材。 A corrosion detection member of a corrosion sensor that is buried in concrete and used to detect the progress of corrosion of a nearby metal detection object,
A base material made of an alkali-soluble metal, and a detection unit formed by coating the base material so that the base material is not exposed , and formed of a coating made of a metal that corrodes in the environment in which the detection object is used; ,
A corrosion detection member for a corrosion sensor, comprising: a base material for holding the detection unit.
前記被膜は、鉄からなることを特徴とする請求項1記載の腐食センサの腐食検知部材。 The detection object is a steel material,
The corrosion detection member for a corrosion sensor according to claim 1 , wherein the coating is made of iron.
前記腐食の検出結果を読取装置に対して無線送信する無線通信部と、を備えた腐食センサであって、
前記検知部を含む前記腐食センサの配線は、前記基材上にプリントされ、前記腐食検出部および無線通信部を構成する電子部品および配線が前記基材上で一体的に回路を形成していることを特徴とする腐食センサ。 A corrosion detection unit for detecting corrosion of the detection unit in the corrosion detection member according to claim 5 by measuring electrical characteristics of the detection unit;
A corrosion sensor comprising: a wireless communication unit that wirelessly transmits the detection result of the corrosion to a reader;
The wiring of the corrosion sensor including the detection unit is printed on the base material, and the electronic components and wirings constituting the corrosion detection unit and the wireless communication unit integrally form a circuit on the base material. Corrosion sensor characterized by that.
前記腐食の検出結果を読取装置に対して無線送信する無線通信部とを備えた腐食センサであって、
前記検知部に接続され、前記被膜の金属より貴な金属からなり、前記検知部に対し陰極として機能する電極を更に備えることを特徴とする腐食センサ。 A corrosion detection unit that detects corrosion of the detection unit in the corrosion detection member according to any one of claims 1 to 6 by measuring electrical characteristics of the detection unit;
A corrosion sensor comprising a wireless communication unit that wirelessly transmits the corrosion detection result to a reader,
A corrosion sensor, further comprising an electrode that is connected to the detection unit, is made of a metal that is nobler than the metal of the coating, and functions as a cathode for the detection unit.
請求項1から請求項6のいずれかに記載の腐食検知部材の基材には、前記腐食検知部材を前記鉄筋に取り付けるための取付部が設けられていることを特徴とする腐食センサ。 The detection object is a rebar embedded in a concrete structure,
The corrosion sensor according to any one of claims 1 to 6 , wherein a base for the corrosion detection member is provided with an attachment portion for attaching the corrosion detection member to the reinforcing bar.
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