JP6370701B2 - 土壌腐食性評価方法 - Google Patents
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Description
(b)電流印加直後の電位 b(mV)
(c)通電停止直前の電位 c(mV)
(d)通電停止直後の電位 d(mV)
を下記式(1)に代入して得られる数値Aを取得し、外面腐食速度のデータと、数値Aとの相関関係を求めておき、埋設金属製構造物の土壌に対して、クロノポテンシオメトリー法による測定から得られる波形データを下記式(1)に代入して得られる数値Aから、相関関係に基づいて土壌中に埋設された埋設金属製構造物の外面腐食速度を求め、その埋設金属製構造物の耐用期間を推測することを特徴とする土壌腐食性評価方法である。
埋設金属製構造物の土壌に対して、クロノポテンシオメトリー法による測定から得られる数値から、予め求めた相関関係に基づいて土壌中に埋設された埋設金属製構造物の外面腐食速度を求めて、その埋設金属製構造物の耐用期間を推測する土壌腐食性評価方法である。
水道管の掘削、露出は、水道管の腐食調査が行えれば、掘削の時期や掘削形態は特に制限はないが、例えば、図2に示すような、水道管調査区画13と検査部材埋設区画14の2段深さの掘削を行うことで、後述する検査部材による土壌調査と水道管2の腐食調査を同時に行うことができる。
水道管2の腐食調査は、まず、露出させた水道管2をワイヤブラシ、電動ブラシ、カップブラシ付きグラインダー、テストハンマー等を用いて、表面の土、さび及びこれらの混合物等の水道管2の付着物を除去する。
水道管の外面腐食速度の算出においては、上記の腐食調査で得られた腐食深さの結果のうち、最大腐食深さのデータを採用するものとする。これは、水道管2の最も腐食の進んでいる箇所を基準として外面腐食速度を求めて、水道管2の最短の耐用期間を求めることにより、水道管の腐食について最も安全性の高い推測値を得るためである。水道管2の外面腐食速度は、上記の最大腐食深さを埋設期間で除すことにより算出することができる。
本発明で行うクロノポテンシオメトリー法は、電流規制法による電気化学測定法であり、外部から任意に規制した電流を作用電極と対極との間に印加し、作用電極と参照極との間の電位差の時間変化を測定する手法であって、JIS K 0213:2014で定義されている方法である。
本発明で行う検査部材を用いた電気化学的測定は、上記水道管2の腐食調査を行った地点の土壌について行う。
測定条件として、電極間に印加する電流値は、測定に際して特定した電流値であれば特に限定されるものではないが、通常0.1〜5mA/cm2、好ましくは0.5mA/cm2程度のカソード電流とするのが好ましい。また、電流印加のオンのタイミングは電位が安定してから1〜10分、好ましくは2分、電流印加のオフのタイミングは電流を印加してから1〜10分、好ましくは3分とするのが望ましい。
次に、上記の土壌に対するクロノポテンシオメトリー法による測定結果の波形データを解析する。
(a)電流印加直前の電位 a(mV)
(b)電流印加直後の電位 b(mV)
(c)通電停止直前の電位 c(mV)
(d)通電停止直後の電位 d(mV)
(e)通電停止から所定時間経過後の電位 e(mV)
(a)−(b)(IR降下)
(b)−(c)(分極量)
(c)−(d)(IR降下)
(a)−(e)(分極した後、分極前の電位に戻るかどうかを表す数値)
次に、水道管の腐食調査から得られた外面腐食速度と、波形データから得られた電位の数値Aを算術的に組み合わせて得た新しい指標から、相関関係のグラフを作成する。
下記表1に示す調査地点(No.1〜4)に埋設されている水道管について、水道管の外面腐食速度と、土壌に対するクロノポテンシオメトリー法の測定による波形データを以下に示す手順に従って得た。
1.舗装切断、舗装取り壊し、土壌掘削工事
各調査地点において、図2に示す2段区画となるように土壌掘削工事を行った。
掘削して露出させた水道管の表面の土、さび、及びこれらの混合物の付着物を除去した。次に、局所的に腐食が生じている場所は、図4(A)に示すデプスゲージ70を用い、全面的に減肉の腐食が生じている場所は、図4(B)に示す超音波厚み計71を用いて水道管の腐食深さを測定した。測定場所は、図3に示す水道管断面の管上(A)、管横/左(B)、管横/右(C)、管下(D)について測定し、障害物があった場合は測定不能とした。
水道管の腐食深さ測定で得られた結果のうち、最大腐食深さのデータを採用し、最大腐食深さを埋設期間で除して水道管の最大外面腐食速度を算出した。水道管の最大腐食深さ、埋設期間及び最大外面腐食速度の結果を表2に示す。
(1)検査部材の準備
検査部材は、作用極を白金メッキチタン、対極をステンレス鋼、参照極を銀塩化銀電極のものを用いた。この検査部材は、事前にエタノールによる十分な脱脂を施し、表面を清浄した。
上記の検査部材を図2に示す2段区画の埋設水道管2近傍の土壌中に設置して、クロノポテンシオメトリー法による測定を行った。作用極51と参照極53との離隔は約10cm、作用極51と対極52との離隔は約30cmとした。電流の印加にはポテンシオスタットを用い、印加するステップ電流は2mAのカソード電流とした。電位の時間変化は高速サンプリングレコーダーで測定記録し、データをPCに取り込んだ。
クロノポテンシオメトリー法で測定した各調査地点(No.1〜4)の波形データを図9に示す。図9の横軸は時間で1目盛りが30秒、縦軸は電位(V,銀塩化銀電極)で1目盛りが0.2Vである。これらの波形データにおける、図8に示した測定ポイント(a)〜(e)について各電位を読み取った。読み取った電位の数値を表3に示す。
次に、縦軸に表2に示す調査地点の水道管の外面腐食速度、横軸に表4に示す調査地点でクロノポテンシオメトリー法により測定して得られた波形データの観測ポイントから算術して得た数値Aをプロットしてグラフを作成した。そのグラフを図10に示す。
表1に示した各調査地点について、図7に示す水道管周りの管上、管横、管下及び地山から土壌検体を採取した。地山は、管下30cm程度の深さから採取した。ただし、湧水があった場合には、採取した土壌に過剰の水が混入することを避けるため、山の側面部から地山の土壌を採取した。また、地下水ないし湧水が認められる場合には、これも1検体採取した。
次に、上記実施例1の調査地点(No.1〜4)以外の調査地点(No.5)で水道管の掘削調査及び、その地点の土壌についてのクロノポテンシオメトリー法による測定を行い、実施例で得られた図10に示すグラフから、水道管の耐用期間の推測が可能であるかを確認した。
この波形データにおける図8に示した測定ポイント(a)〜(e)について電位を読み取った。読み取った電位の数値を表6に示す。
13 水道管調査区画
14 検査部材設置区画
2 金属製水道管
51 作用極
52 対極
53 参照極
54 絶縁体
55 配線
61 ポテンシオスタット
62 サンプリングレコーダー
70 デプスゲージ
71 超音波厚み計
Claims (4)
- 土壌に埋設された埋設金属製構造物に対する埋設土壌の腐食性を推測する土壌腐食性評価方法であって、
予め、前記埋設金属製構造物について腐食深さを測定し、前記埋設金属製構造物の腐食深さと埋設期間から前記埋設金属製構造物の外面腐食速度を算出してデータを取得し、
前記埋設金属製構造物の腐食深さを測定した場所の土壌に対して、クロノポテンシオメトリー法による測定から得られる波形データを取得し、その波形データから、
(b)電流印加直後の電位 b(mV)
(c)通電停止直前の電位 c(mV)
(d)通電停止直後の電位 d(mV)
を下記式(1)に代入して得られる数値Aを取得し、
前記外面腐食速度のデータと、前記数値Aとの相関関係を求めておき、
埋設金属製構造物の土壌に対して、クロノポテンシオメトリー法による測定から得られる波形データを下記式(1)に代入して得られる数値Aから、前記相関関係に基づいて土壌中に埋設された埋設金属製構造物の外面腐食速度を推定し、その埋設金属製構造物の耐用期間を推測することを特徴とする土壌腐食性評価方法。
- 前記埋設金属製構造物が鋳鉄製構造物であることを特徴とする請求項1に記載の土壌腐食性評価方法。
- 前記クロノポテンシオメトリー法による測定に用いる測定部材が、作用極、対極及び参照極から構成され、前記作用極の材質が、白金メッキチタン、白金のいずれか、対極の材質が、ステンレス鋼、グラファイト、白金、白金メッキチタンのいずれか、参照極が、銀塩化銀電極、銅硫酸銅電極、銅極、亜鉛極のいずれかであることを特徴とする請求項1又は2に記載の土壌腐食性評価方法。
- 前記クロノポテンシオメトリー法による測定に用いる測定部材が、円錐状に形成された作用極と、中空のパイプ状の対極、参照極を長手方向に、絶縁体を挟んで一体とした棒状であり、各極に接続された配線が中空を通して取出し可能に設けられていることを特徴とする請求項3に記載の土壌腐食性評価方法。
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