JP6414495B2 - コンクリート内鉄筋腐食環境測定センサ用電極 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリート内に埋設して、コンクリート内に配置された鉄筋の腐食環境を測定するセンサに用いる、コンクリート内鉄筋腐食環境測定センサ用電極に関する。

鉄筋コンクリートが用いられた橋梁等のコンクリート構造体は、安全確保のため、周期的に点検が行われている。しかし、コンクリート構造体の劣化は、必ずしも一定速度で起きるわけではなく、コンクリート構造体が設置されている設置場所の環境に大きく影響される。

例えば、寒冷地に設置された橋梁には、凍結防止のために凍結防止剤が散布される。散布された凍結防止剤には、塩化物イオンが含まれ、塩化物イオンが橋梁を構成する鉄筋コンクリート内部に浸透し、鉄筋の腐食を加速する。特に、桁端など溶解した凍結防止剤が直接流れる箇所は、鉄筋の腐食が早い。そして、腐食により膨張した鉄筋により、コンクリートにクラックが発生し、クラックから塩化物イオンが浸透し、さらに腐食が加速される。

このように、鉄筋の腐食が加速度的に早くなることがあるので、鉄筋腐食の早期検知は重要である。したがって、橋梁をはじめとするコンクリート構造体の内部状態の検出方法は、種々検討されている。例えば、特許文献１には、所定の測定電極及び照合電極を測定対象コンクリート構造体中に埋設するコンクリート構造体の中性化検出センサが記載されている。

特開２０００−２８５６７号公報

特許文献１などに記載されている検出センサにおいては、電極が検出対象となるコンクリートに埋設されるが、その埋設のためにコンクリートに設けられる孔は、電極が挿入された後、新しいコンクリートや特許文献１に記載されているように樹脂で塞がれる。コンクリートとの接触面以外で電流が流れ、検出の外乱となることを防ぐためである。

しかしながら、新しいコンクリートや樹脂等の閉塞材を用いて電極が挿入された孔を塞ぐ場合、検出対象となるコンクリートと電極との間に閉塞材が介在し、検出対象となるコンクリートと電極を直接接触させることができず、検出対象となるコンクリートの状態を正確に測定できないという問題がある。

そこで本発明は、検出対象となるコンクリートの状態をより正確に測定することを可能とするコンクリート内鉄筋腐食環境測定センサ用電極を提供することを目的とする。

本発明に係るコンクリート内鉄筋腐食環境測定センサ用電極は、コンクリート構造体に設けられる電極設置孔に挿入される円筒形の第一導電部材と、前記第一導電部材の中空部に挿入される第二導電部材とで構成される。

前記第一導電部材は、前記電極設置孔の底側に配置される底面が前記電極設置孔の内壁に全周において密着する絶縁部とされ、前記第二導電部材が挿入された状態で拡径し側面が前記電極設置孔の内壁に全周において密着する。

前記第二導電部材は、前記電極設置孔の開口側に配置される底面が前記電極設置孔の内壁に全周において密着する絶縁部とされ、前記電極設置孔の外側に設置される電源に対する接続線を有し、前記中空部に挿入されたときに前記第一導電部材と通電可能状態で密着する。

なお、本発明において、コンクリート構造体は、内部に鉄筋が配置された鉄筋コンクリートで構成される建造物であればよく、橋梁に限定されるものではない。例えば、一般的なビル等もこれに含まれる。

前記中空部の内径が、前記電極設置孔の底側に配置される底面から前記電極設置孔の開口側に配置される底面に向かって広がり、前記中空部の内面が軸線に対し傾斜していてもよい。

前記第二導電部材の外径は前記中空部の内径より大きく、前記第二導電部材の外面と前記中空部の内面が螺合するものでもよい。

本発明に係るコンクリート内鉄筋腐食環境測定センサ用電極によれば、第一導電部材が拡径し、側面が電極設置孔の内壁に全周において密着するため、電極設置孔を塞ぐために使用されるコンクリートや樹脂等の閉塞材が、検出対象となるコンクリートと電極の間に入り込むことを防ぐことができる。

しかも、第一導電部材は、第二導電部材が挿入された状態で拡径するため、第二導電部材が挿入されない状態で、電極設置孔に対し特別な作業を要することなく挿入することができる。

更に、第一導電部材の、電極設置孔の底側に配置される底面が電極設置孔の内壁に全周において密着する絶縁部とされ、第二導電部材の、電極設置孔の開口側に配置される底面が電極設置孔の内壁に全周において密着する絶縁部とされているため、第二導電部材を第一導電部材に対し挿脱可能としながら、測定対象となるコンクリートとの接触面以外で電流が流れ、検出の外乱となることを防ぐことができる。

従って、本発明に係るコンクリート内鉄筋腐食環境測定センサ用電極は、測定対象となるコンクリートに埋設し、その状態をより正確に測定することができる。

第二導電部材が挿入された状態で第一導電部材を拡径させる構造に制限はないが、例えば、第一導電部材の中空部の内径を、電極設置孔の底側に配置される底面から電極設置孔の開口側に配置される底面に向かって広げ、中空部の内面を軸線に対し傾斜させてもよい。この場合、第二導電部材の先端を第一導電部材の中空部に挿入した状態とし、第二導電部材の絶縁部とされた底面に力を加える簡単な操作で、第一導電部材を拡径させることができる。

また、第二導電部材の外径を第一導電部材の中空部の内径より大きくし、第二導電部材の外面と第一導電部材の中空部の内面を螺合するものとしてもよい。この場合、第二導電部材を第一導電部材の中空部にねじ込むのみの簡単な操作で、第一導電部材を拡径させることができる。

本発明に係るコンクリート内鉄筋腐食環境測定センサ用電極の実施形態を示し、（ａ）は第一導電部材に第二導電部材が挿入された状態を示す概略断面図（ｂ）は第一導電部材の概略断面図、（ｃ）は第二導電部材の概略断面図である。 図１に示すコンクリート内鉄筋腐食環境測定センサ用電極の使用状態を示す模式図である。 本発明に係るコンクリート内鉄筋腐食環境測定センサ用電極の他の実施形態を示し、（ａ）は第一導電部材に第二導電部材が挿入された状態を示す概略断面図、（ｂ）は第一導電部材の概略断面図、（ｃ）は第二導電部材の概略断面図である。

本発明に係るコンクリート内鉄筋腐食環境測定センサ用電極の一つの実施形態を、図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係るコンクリート内鉄筋腐食環境測定センサ用電極の一つの実施形態を示し、（ａ）は第一導電部材に第二導電部材が挿入された状態を示す概略断面図（ｂ）は第一導電部材の概略断面図、（ｃ）は第二導電部材の概略断面図である。図２は、図１に示すコンクリート内鉄筋腐食環境測定センサ用電極の使用状態を示す模式図である。

このコンクリート内鉄筋腐食環境測定センサ用電極１０は、円筒形の第一導電部材１１と、第一導電部材１１の中空部１４に挿入される第二導電部材１２とで構成される。

第一導電部材１１は、導電体からなる円筒２４と、円筒２４の一方の底面に取付けられた絶縁体からなる円板１６で構成されている。導電体は、例えば、鉄や銅などの金属が挙げられる。絶縁体は、例えば、樹脂が挙げられる。円板１６が取り付けられている円筒２４の底面は、測定対象となるコンクリートに設けられる電極設置孔３０の底側に配置され、円板１６は電極設置孔３０に挿入された状態で、電極設置孔３０の内壁に全周において密着し、本発明の絶縁部となる。

円筒２４は、軸線と中心が一致する断面円形の中空部１４を有する。中空部１４は、円板１６が取り付けられていない底面側で開口する有底の孔となっており、内径が底から開口に向かって広がり、中空部１４の内面は軸線に対して傾斜している。すなわち、電極設置孔３０に挿入された状態において、電極設置孔３０の開口側から底側に向かって狭くなるテーパ面となる。

第二導電部材１２は、導電体からなる円錐台２５と、円錐台２５の大きい底面に取付けられた絶縁体からなる円板２０で構成されている。導電体は、例えば、鉄や銅などの金属が挙げられる。絶縁体は、例えば、樹脂が挙げられる。円錐台２５の大きい底面は、測定対象となるコンクリートに設けられる電極設置孔３０の開口側に配置され、円板２０は電極設置孔３０に挿入された状態で、電極設置孔３０の内壁に全周において密着し、本発明の、第二導電部材の絶縁部となる。

円錐台２５の側面の傾斜は、円筒２４の中空部１４の傾斜と同一になっている。そのため、円錐台２５を中空部１４に挿入すると、円錐台２５の側面が中空部１４の内面に密着するものとなっている。

また、円錐台２５の小さい底面は円筒２４の中空部１４の底面よりも僅かに大きく、円錐台２５の大きい底面は円筒２４の中空部１４の開口面よりも僅かに大きくなっている。そのため、円錐台２５の大きい底面が中空部１４の開口面に重なる位置まで、円錐台２５を中空部１４に押し込むと、円筒２４が拡径することになる。

更に、円錐台２５の大きい底面からは、更に、円錐台２５と通電する接続線２２が、円板２０を貫通して延びている。

このコンクリート内鉄筋腐食環境測定センサ用電極１０は、図２に示すように、1対を測定対象となるコンクリートに埋設して使用する。

埋設するには、まず、第一導電部材１１を、ドリル等で形成した電極設置孔３０に挿入する。次に、第二導電部材１２を、第一導電部材１１の中空部１４に挿入する。既述のように、第二導電部材１２の円錐台２５の両底面の径は、中空部１４の両底面の径よりも僅かに大きく成っているため、第二導電部材１２の全体が第一導電部材１１に完全に挿入された状態とするためには、第二導電部材１２の絶縁部側に鉛直方向の力を加えながら挿入する。

第二導電部材１２の全体が第一導電部材１１に完全に挿入された状態になると、円錐台２５の外表面が円筒２４の内面に圧接され、第一導電部材１１と第二導電部材２２とが通電可能となると共に、円筒２４が拡径し外側面１８全体が電極設置孔３０の内壁に密着する。すなわち、第一導電部材１１が電極設置孔３０の内壁に密着した状態となる。

第一導電部材１１が電極設置孔３０の内壁に密着した状態となったら、電極設置孔３０の開口側をコンクリートや樹脂等の閉塞材３１で閉塞することで、コンクリート内鉄筋腐食環境測定センサ用電極１０が測定対象となるコンクリートに埋設された状態となる。このとき、第二導電部材１２の接続線２２は、閉塞材を貫通し電極設置孔３０の外側に延出した状態とする。

コンクリート内鉄筋腐食環境測定センサ用電極１０の１対が埋設された状態となったら、各々の接続線２２に交流電圧を印加し、両極間のインピーダンスを計測することで、測定対象となるコンクリートの鉄筋腐食環境を測定することができる。

また、第一導電部材１１の外側面は、コンクリート構造体を構成するコンクリートに密着しているため、コンクリート内鉄筋腐食環境測定センサ用電極１０とコンクリートの間に閉塞材３１が介在することもなく、より正確に、しかも簡単に測定が可能となる。

図２に示す実施形態では、交流電源とインピーダンス計測回路を備えた計測装置５０が使用され、交流電圧の印加とインピーダンスの計測は、計測装置５０によって行われている。ただし、計測装置５０に制限は無く、使用状況や腐食環境の測定方法に応じて最適なものを適宜使用することができる。例えば、直流電圧を印加し、電流や電圧を計測する装置を使用してもよい。

更に、第二導電部材１２が挿入された状態で第一導電部材１１を拡径させる構造に制限はなく、使用状態等に応じて、その他の構造を採用してもよい。図３に、コンクリート内鉄筋腐食環境測定検知センサ用電極の他の実施形態を示す。なお、図３において、図１及び図２に示す実施形態と実質的に同じ部分には同符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。

図３に示すコンクリート内鉄筋腐食検知センサ用電極４０は、上記コンクリート内鉄筋腐食検知センサ用電極１０と同様に、測定対象となるコンクリートに設けられる電極設置孔３０に挿入される円筒形の第一導電部材４１と、第一導電部材４１の中空部４４に挿入される第二導電部材４２とで構成される。

第一導電部材４１は、導電体からなる円筒４３と、円筒４４の一方の底面に取付けられた絶縁体からなる円板１６で構成されている。円筒４４が有する中空部４４は、円筒４４の軸線と中心が一致する断面円形の有底の孔となっており、内面には螺条４６が刻設されている。

第二導電部材４２は、導電体からなる円柱４５と、円柱４５の一方の底面に取付けられた樹脂製等の絶縁体からなる円板２０で構成されている。また、円柱４５の側面には螺条４７が刻設されている。

円柱４５の外径は、中空部４４の内径よりも僅かに大きくなっている。そのため、第一導電部材４１に第二導電部材４２をねじ込むことにより、第二導電部材４２が第一導電部材４１に挿入された状態で、第一導電部材４１が拡径する。

なお、図３（ａ）では、図示の便宜上、円柱４５の螺条４７のみが図示されているが、第二導電部材４２が第一導電部材４１に挿入された状態において、円筒４３の羅条４６と円柱４５の螺条４７は螺合している。

１０ コンクリート内鉄筋腐食環境測定センサ用電極
１１ 第一導電部材
１２ 第二導電部材
１４ 中空部
１６ 円板
２０ 円板
２２ 接続線
２４ 円筒
２５ 円錐台
３０ 電極設置孔
３１ 閉塞材
４０ コンクリート内鉄筋腐食検知センサ用電極
４１ 第一導電部材
４２ 第二導電部材
４３ 円筒
４４ 中空部
４５ 円柱
４６ 螺条
４７ 羅条

Claims (3)

1. コンクリート構造体に設けられる電極設置孔に挿入される円筒形の第一導電部材と、前記第一導電部材の中空部に挿入される第二導電部材とで構成され、
   前記第一導電部材は、前記電極設置孔の底側に配置される底面に前記電極設置孔の内壁に全周において密着する絶縁部を有し、前記第二導電部材が挿入された状態で拡径し側面が前記電極設置孔の内壁に全周において密着し、
   前記第二導電部材は、前記電極設置孔の開口側に配置される底面に前記電極設置孔の内壁に全周において密着する絶縁部を有し、前記電極設置孔の外側に設置される電源に対する接続線を有し、前記中空部に挿入されたときに前記第一導電部材と通電可能状態で密着することを特徴とするコンクリート内鉄筋腐食環境測定センサ用電極。
2. 前記中空部の内径は、前記電極設置孔の底側に配置される底面から前記電極設置孔の開口側に配置される底面に向かって広がり、前記中空部の内面が軸線に対し傾斜している請求項１に記載のコンクリート内鉄筋腐食環境測定センサ用電極。
3. 前記第二導電部材の外面と前記中空部の内面が螺合する請求項１に記載のコンクリート内鉄筋腐食環境測定センサ用電極。