JP5466113B2

JP5466113B2 - 電位測定治具及び電位測定方法

Info

Publication number: JP5466113B2
Application number: JP2010190076A
Authority: JP
Inventors: 博之齋藤; 憲宏藤本
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2010-08-26
Filing date: 2010-08-26
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2030-08-26
Also published as: JP2012047601A

Description

本発明は、２点間の電位差を測定する際に用いる電位測定治具及びこれを用いた電位測定方法に関する。

水素イオン濃度は環境の特性を示す指標として重要である。特に、鉄鋼に対する腐食性は水素イオン濃度の指数ｐＨが大きいアルカリ性では低く、ｐＨが小さい酸性では高くなる。したがってｐＨの測定は腐食環境の判定のためのひとつの指標として用いられる。近年、コンクリートのひび割れに起因する腐食が問題となることがあり（例えば、特許文献１を参照。）、ひびの中のような細い隙間における環境中での水素イオン濃度について情報が必要になってきている。

特開２００８−３０９５２４号公報

横河電気カタログ（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｙｏｋｏｇａｗａ．ｃｏ．ｊｐ／ａｎ／ｐｈ−ｏｒｐ／ａｎ−ｅｌｅｃｔｒｄ−００１ｊａ．ｈｔｍ２０１０年８月１７日検索）

水素イオン濃度を測定する方法として、中和滴定、指示薬、ｐＨ試験紙、ｐＨメーターなどの方法がある。しかし、これらの方法はコンクリートのひび割れのような細い隙間には適用できなかった。中和滴定や指示薬はひび割れのなかでは判別が困難であり、ｐＨ試験紙ではすきまの浅いところから深いところまでのうちの最もｐＨが変動したところの情報しかわからない。

ｐＨメーターはガラスに封入した参照電極を用いるため、ひび割れのような細い隙間に入る構造にすることは困難である（例えば、非特許文献１を参照。）。例えば、ｐＨメーターから細いルギン管を出して使用するとすれば次のような課題がある。まず、ルギン管自身の口径をひび割れの大きさにおさめるのは極めて困難である。そして、ルギン管の口径を小さくすると溶液の表面張力による気泡の混入を防止することが必要となる。さらには、気泡が入らなかったとしても電気抵抗が大きくなり計測が困難となる。

そこで、前記課題を解決するために、本発明は、ひび割れのような細い隙間に入る構造の電位測定治具及びこれを用いて水素イオン濃度を測定できる電位測定方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る電位測定治具は、金属を概略ひび割れの幅の大きさより小さく加工し、金属周辺に薄い絶縁被覆を施すことととした。また、本発明に係る電位測定方法は、前記電位測定治具を用いて金属とその酸化物との平衡電位を測定することとした。

具体的には、本発明に係る電位測定治具は、長手方向に対する断面が多角形又は円形である柱状又は錘状の金属棒と、前記金属棒の側面を覆う絶縁被覆と、前記金属棒と異なる金属であり、前記金属棒の一端において前記絶縁被覆の外周に配置される金属端と、を備える電位測定治具であって、前記金属端は、前記絶縁被覆外周にらせん状に配置された金属線の先端であることを特徴とする。

前記金属棒の一端を概略ひび割れの幅の大きさより小さく加工することで、ひび割れ内に挿入することができる。そして、前記金属棒を参照電極、前記金属端を対極としてひび割れのあるコンクリートのような測定対象物との電位差を測定することができる。

従って、本発明は、ひび割れのような細い隙間に入る構造の電位測定治具を提供することができる。

本発明に係る電位測定方法は、長手方向に対する断面が多角形又は円形である柱状又は錘状の金属棒と、前記金属棒の側面を覆う絶縁被覆と、前記金属棒と異なる金属であり、前記金属棒の一端において前記絶縁被覆の外周に配置される金属端と、を備える電位測定治具を用いる電位測定方法であって、前記金属棒を参照電極とし、前記金属端を対極とし、作用電極に接続した測定対象の金属と前記金属棒との間の電位差を測定する。

本電位測定方法は、前記電位測定治具の先端部をひび割れのような細い隙間に入れ、測定対象内ある金属との電位差を測定する。測定した電位差と水素イオン濃度との関係は、データブック等で既知となっているため、本電位測定方法で測定対象内の水素イオン濃度を知ることができる。

従って、本発明は、前記電位測定治具を用いる水素イオン濃度を測定できる電位測定方法を提供することができる。

例えば、前記測定対象の金属をコンクリート内にある鉄筋とし、前記電位測定治具の前記金属棒の一端側を前記コンクリート表面にある、水分が存在する空隙内に差込み、前記電位差を測定することで、コンクリートのひび割れに起因する腐食状況を数値化することができる。

本発明は、ひび割れのような細い隙間に入る構造の電位測定治具及びこれを用いて水素イオン濃度を測定できる電位測定方法を提供することができる。

本発明に係る電位測定治具を説明する図である。本発明に係る電位測定治具を説明する図である。本発明に係る電位測定方法を説明する図である。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

（実施形態１）
図１は、本実施形態の電位測定治具３０１を説明する図である。図１（ａ）は側面図であり、図１（ｂ）は断面図である。本実施形態の電位測定治具３０１は、長手方向に対する断面が多角形又は円形である柱状又は錘状の金属棒１１と、金属棒１１の側面を覆う絶縁被覆１２と、金属棒１１と異なる金属であり、金属棒１１の一端において絶縁被覆１２の外周に配置される金属端１３（図１において不図示）と、を備える。

金属棒１１は、金属を所定の半径の円筒状、もしくはその断面内に入る大きさの多角形その他任意の断面をもつ柱状あるいは錘状としたものである。そして、両端面以外の側面の部分を絶縁被覆１２で絶縁する。

より具体的には、金属棒１１は、例えば半径１００μｍに引き抜いた銅線とすることができる。金属棒１１は、銅のほかにイリジウムや鉄でもよい。金属棒１１の半径は、例えば、コンクリートのひび割れに応じた大きさとするため、１００μｍより細くてもよく、１μｍでもよい。絶縁被覆１２は、厚さ５０μｍのポリエチレンである。絶縁被覆は絶縁性の物質であればよく、金属棒１１の半径が１μｍであれば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ：ＰｏｌｙＴｅｔｒａＦｌｕｏｒｏＥｔｈｙｌｅｎｅ）を１μｍの厚みで蒸着してもよい。

電位を測定するためには電流を流すことが必要である。そのための対極として金属棒１１と同じ金属または他の金属を金属端１３として絶縁被覆１２の上に配置する。金属端１３の金属は、例えば、金属棒１１がイリジウムであれば白金とすることができる。

金属端１３は、絶縁被覆１２外周にらせん状に配置された金属線の先端である。例えば、金属端１３は図２のように白金線を配置することができる。また、金属端１３は、絶縁被覆１２の表面に蒸着された金属薄膜とすることもできる。さらに金属端１３は、絶縁被覆１２の表面に網のように配置された複数の金属線であってもよい。

（実施形態２）
図３は、図２の電位測定治具３０１を利用した電位測定方法を説明する図である。本電位測定方法は、電位測定治具３０１の金属棒１１を参照電極とし、電位測定治具３０１の金属端１３を対極とし、作用電極に接続した測定対象の金属と金属棒１１との間の電位差を測定する。具体的には、測定対象の金属をコンクリート２２内にある鉄筋２１とし、電位測定治具３０１の金属棒１１の一端側をコンクリート２２表面にある、水分２４が存在する空隙（ひび割れ部２３）内に差込み、電位差を測定する。

本実施形態では、鉄筋コンクリート１０１を測定対象としている。本電位測定方法は、電位測定治具３０１を参照電極として、当該参照電極と鉄筋２１との間の電位差を調べることで参照電極と鉄筋２１との間の平均の水素イオン濃度を測定することができる。具体的には、図３のように、コンクリート２２のひび割れ部２３に電位測定治具３０１の一端を差込み、コンクリート２２中の鉄筋２１を作用電極、金属端１３を対極、金属棒１１を参照電極として電位差計又はポテンショスタット２５の端子に接続する。そして、金属棒１１と鉄筋２１との間の電位差を四端子三電極法で測定する。図３は、２５がポテンショスタットの場合であり、作用電極１及び作用電極２を鉄筋２１に接続している。

そして、鉄筋の電位と水素イオン濃度との関係がデータブックで既知である。このようなデータはｐＨ−電位図（Ｐｏｕｒｖａｉｘ図）として一般に知られている。このため、金属棒１１と鉄筋２１との間の電位差とＰｏｕｒｖａｉｘ図とから、鉄筋コンクリート１０１のひび割れ部２３から鉄筋２１までの平均水素イオン濃度を求めることができる。

（他の実施形態）
図３では、測定対象を鉄筋コンクリート１０１としたが、鉄筋２１ではない他の金属を利用しても水素イオン濃度を求めることができる。例えば、コンクリートに埋め込んだ金属部（ボルトや試験用金属配線）を利用しても本電位測定方法で水素イオン濃度を求めることができる。具体的には、電位測定治具３０１の金属棒１１が銅であり、作用電極としてコンクリートに埋め込んだ鉄のボルトを利用してもよい。金属棒１１とボルトとの電位差を測定することで、電位測定治具３０１を差し込んだ部分からボルトまでの平均水素イオン濃度を測定することができる。なお、この場合も水素イオン濃度は、ボルトの電位（ボルトの金属の電位）をデータブックに参照することで求められる。

本実施形態では鉄筋コンクリートの水素イオン濃度を測定する場合を説明したが、この実施形態に限定されず、本発明は地中の水素イオン濃度も測定することができる。

１１：金属棒
１２：絶縁被覆
１３：金属端
２１：鉄筋
２２：コンクリート
２３：ひび割れ部
２４：水分
２５：電位差計又はポテンショスタット
１０１：鉄筋コンクリート
３０１：電位測定治具

Claims

長手方向に対する断面が多角形又は円形である柱状又は錘状の金属棒と、
前記金属棒の側面を覆う絶縁被覆と、
前記金属棒と異なる金属であり、前記金属棒の一端において前記絶縁被覆の外周に配置される金属端と、
を備える電位測定治具であって、
前記金属端は、前記絶縁被覆外周にらせん状に配置された金属線の先端であることを特徴とする電位測定治具。
長手方向に対する断面が多角形又は円形である柱状又は錘状の金属棒と、
前記金属棒の側面を覆う絶縁被覆と、
前記金属棒と異なる金属であり、前記金属棒の一端において前記絶縁被覆の外周に配置される金属端と、
を備える電位測定治具を用いる電位測定方法であって、
前記金属棒を参照電極とし、前記金属端を対極とし、作用電極に接続した測定対象の金属と前記金属棒との間の電位差を測定する電位測定方法。