JP7032722B2 - Reinforced concrete corrosion evaluation method - Google Patents
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本発明は、鉄筋コンクリートの鉄筋の腐食を評価する方法に関する。 The present invention relates to a method for evaluating corrosion of reinforcing bars in reinforced concrete.
鉄筋コンクリートの鉄筋の腐食は、その進行を防ぐ防食技術を適用することで進行を食い止めることが可能である。したがって鉄筋コンクリートの鉄筋の腐食を早期に発見し、その程度を計測する技術は、鉄筋コンクリートの鉄筋の腐食を抑制する上で重要であり、いわゆる自然電位法と分極抵抗法が良く知られている。自然電位法は、鉄筋の腐食によって変化する鉄筋表面の電位から腐食を計測する方法である。分極抵抗法は、鉄筋の腐食速度と分極抵抗の逆数が比例関係にあることを利用して、分極抵抗から鉄筋の腐食速度を推定する方法である。 Corrosion of reinforcing bars in reinforced concrete can be stopped by applying anticorrosion technology to prevent its progress. Therefore, the technique of detecting the corrosion of the reinforcing bar of the reinforced concrete at an early stage and measuring the degree thereof is important for suppressing the corrosion of the reinforcing bar of the reinforced concrete, and the so-called natural potential method and the polarization resistance method are well known. The natural potential method is a method of measuring corrosion from the potential of the reinforcing bar surface that changes due to the corrosion of the reinforcing bar. The polarization resistance method is a method of estimating the corrosion rate of a reinforcing bar from the polarization resistance by utilizing the fact that the corrosion rate of the reinforcing bar and the reciprocal of the polarization resistance are in a proportional relationship.
しかしながら自然電位法及び分極抵抗法は、いずれも鉄筋コンクリート内の鉄筋に測定器を電気的に接続する必要があり、鉄筋コンクリートを部分的に壊して内部の鉄筋の一部を外部に露出させる必要がある。したがって自然電位法及び分極抵抗法は、作業性の面で課題があるとともに、鉄筋コンクリートの構造及び美観が損なわれるという課題がある。 However, both the natural potential method and the polarization resistance method require the measuring instrument to be electrically connected to the reinforcing bars in the reinforced concrete, and it is necessary to partially break the reinforced concrete to expose a part of the internal reinforcing bars to the outside. .. Therefore, the natural potential method and the polarization resistance method have a problem in terms of workability and a problem that the structure and aesthetics of the reinforced concrete are impaired.
このような課題を解決する従来技術の一例として、Wennerの四電極法と呼ばれる方法を用いて鉄筋コンクリートの鉄筋の腐食を計測する非接触電気パルス応答解析(CEPRA)と呼ばれる技術が公知である(例えば特許文献1、非特許文献1、2を参照)。当該従来技術によれば、鉄筋コンクリートを部分的に壊して内部の鉄筋の一部を外部に露出させる必要はなく、非破壊で鉄筋コンクリートの鉄筋の腐食を計測することができる。
As an example of the conventional technique for solving such a problem, a technique called non-contact electric pulse response analysis (CEPRA) for measuring corrosion of reinforcing bars of reinforced concrete using a method called Wenner's four-electrode method is known (for example,). See
しかしながら上記の従来技術は、鉄筋コンクリートの表面にステップ電圧を印加する方式であるため、鉄筋の深さ(鉄筋かぶり)が深くなるに従って、インピーダンス測定精度が低下し、鉄筋コンクリートの鉄筋の腐食を高精度に評価することが難しくなるという課題がある。また様々な自然環境下に置かれる屋外のコンクリートは、例えば塩の影響等を受けるため、そのインピーダンス-周波数特性は少しずつ異なっていて一様ではない場合が多い。そして上記の従来技術は、コンクリートのインピーダンス-周波数特性が個々に異なる点が考慮されておらず、コンクリートのインピーダンス-周波数特性の影響によって鉄筋コンクリートの鉄筋の腐食を高精度に評価できない虞がある。 However, since the above-mentioned conventional technique is a method of applying a step voltage to the surface of reinforced concrete, the impedance measurement accuracy decreases as the depth of the reinforcing bar (reinforcing bar cover) increases, and the corrosion of the reinforcing bar of the reinforced concrete becomes highly accurate. There is a problem that it becomes difficult to evaluate. In addition, since outdoor concrete placed in various natural environments is affected by, for example, salt, its impedance-frequency characteristics are often slightly different and not uniform. Further, the above-mentioned conventional technique does not consider that the impedance-frequency characteristics of concrete are different from each other, and there is a possibility that the corrosion of the reinforcing bars of reinforced concrete cannot be evaluated with high accuracy due to the influence of the impedance-frequency characteristics of concrete.
このような状況に鑑み本発明はなされたものであり、その目的は、鉄筋コンクリートの鉄筋の腐食を高精度に評価できる鉄筋コンクリートの鉄筋腐食評価方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a method for evaluating reinforced concrete reinforcing bar corrosion that can evaluate the corrosion of reinforced concrete reinforcing bars with high accuracy.
<本発明の第1の態様>
本発明の第1の態様は、測定対象の鉄筋コンクリートの表面に、前記測定対象の鉄筋コンクリート内の鉄筋に沿って平行に、2本の検出探針を所定間隔で配置し、前記2本の検出探針の両外側に2本の電流探針を1本ずつ前記所定間隔で配置し、前記2本の電流探針間に交流電流を流し、前記交流電流の周波数を変化させながら前記2本の検出探針間の電圧を測定して、前記交流電流の周波数とインピーダンスとの関係を第1測定データとして取得し、前記測定対象の鉄筋コンクリートの表面に、前記測定対象の鉄筋コンクリート内の鉄筋に直交する方向に、又は前記測定対象の鉄筋コンクリートの鉄筋がない部分の表面の同一線上に、前記2本の検出探針を前記所定間隔で配置し、前記2本の検出探針の両外側に前記2本の電流探針を1本ずつ前記所定間隔で配置し、前記2本の電流探針間に交流電流を流し、前記交流電流の周波数を変化させながら前記2本の検出探針間の電圧を測定して、前記交流電流の周波数とインピーダンスとの関係を第2測定データとして取得し、前記第1測定データのインピーダンスの前記第2測定データのインピーダンスでの減算値または除算値を周波数毎に求め、該減算値または該除算値の低周波域における最高値と高周波域における最低値との差に基づいて、前記測定対象の鉄筋コンクリート内の鉄筋の腐食を評価する、鉄筋コンクリートの鉄筋腐食評価方法である。
<First aspect of the present invention>
In the first aspect of the present invention, two detection probes are arranged at predetermined intervals on the surface of the reinforced concrete to be measured in parallel with the reinforcing bar in the reinforced concrete to be measured, and the two detection probes are arranged. Two current probes are arranged one by one on both outer sides of the needle at the predetermined intervals, an AC current is passed between the two current probes, and the two detections are detected while changing the frequency of the AC current. The voltage between the probes is measured, the relationship between the frequency of the AC current and the impedance is acquired as the first measurement data, and the direction perpendicular to the reinforcing bar in the reinforced concrete to be measured is on the surface of the reinforced concrete to be measured. The two detection probes are arranged at the predetermined intervals on the same line on the surface of the portion of the reinforced concrete to be measured where there is no reinforcing bar, and the two detection probes are placed on both outer sides of the two detection probes. The current probes are arranged one by one at the predetermined intervals, an AC current is passed between the two current probes, and the voltage between the two detection probes is measured while changing the frequency of the AC current. Then, the relationship between the frequency and the impedance of the AC current is acquired as the second measurement data, and the subtraction value or the division value of the impedance of the first measurement data at the impedance of the second measurement data is obtained for each frequency. Reinforcement corrosion evaluation of reinforced concrete, which evaluates the corrosion of the reinforcing bar in the reinforced concrete to be measured based on the difference between the maximum value in the low frequency region and the minimum value in the high frequency region of the subtracted value or the divided value. The method.
一般にコンクリートは絶縁体として知られているが、僅かなイオンによる導電性を有している。また健全な鉄筋表面とコンクリート表面間には電気2重層による容量成分が形成される。そしてこの電気2重層による容量成分は、電気2重層が腐食で破壊され失われるに従って減少していく。第1測定データの低周波域におけるインピーダンスの最高値と高周波域におけるインピーダンスの最低値との差は、この電気2重層による容量成分によって変化するため、鉄筋の腐食の程度によって変化することになる。したがって第1測定データの低周波域におけるインピーダンスの最高値と高周波域におけるインピーダンスの最低値との差から、測定対象の鉄筋コンクリートの鉄筋の腐食の程度を評価することができる。 Although concrete is generally known as an insulator, it has conductivity due to a small amount of ions. In addition, a volume component due to the electric double layer is formed between the sound reinforcing bar surface and the concrete surface. The capacitance component of this electric double layer decreases as the electric double layer is destroyed and lost due to corrosion. The difference between the maximum impedance in the low frequency region and the minimum impedance in the high frequency region of the first measurement data changes depending on the capacitance component of the electric double layer, and therefore changes depending on the degree of corrosion of the reinforcing bar. Therefore, the degree of corrosion of the reinforcing bar of the reinforced concrete to be measured can be evaluated from the difference between the highest impedance value in the low frequency range and the lowest impedance value in the high frequency range of the first measurement data.
他方、第2測定データは、測定対象の鉄筋コンクリートのコンクリート自体のインピーダンス-周波数特性であると言える。したがって第1測定データと第2測定データとを対比し、具体的には第1測定データと第2測定データとの差分や比、即ち第1測定データのインピーダンスの第2測定データのインピーダンスでの減算値または除算値を周波数毎に求め、該減算値または該除算値に基づいて評価することによって、測定対象の鉄筋コンクリートに固有のインピーダンス-周波数特性を除外して第1測定データにおける鉄筋の寄与分を正確に特定することができる。それによって鉄筋表面とコンクリート表面間に形成される電気2重層による容量成分の変化を高精度に計測することができるので、測定対象の鉄筋コンクリートの鉄筋の腐食の程度を高精度に評価することができる。 On the other hand, it can be said that the second measurement data is the impedance-frequency characteristics of the concrete itself of the reinforced concrete to be measured. Therefore, the first measurement data and the second measurement data are compared, specifically, the difference or ratio between the first measurement data and the second measurement data, that is, the impedance of the first measurement data and the impedance of the second measurement data. By obtaining the subtracted value or the divided value for each frequency and evaluating based on the subtracted value or the divided value, the contribution of the reinforcing bar in the first measurement data excluding the impedance-frequency characteristic peculiar to the reinforced concrete to be measured. Can be accurately identified. As a result, it is possible to measure the change in the capacitance component due to the electric double layer formed between the reinforcing bar surface and the concrete surface with high accuracy, so that the degree of corrosion of the reinforcing bar of the reinforced concrete to be measured can be evaluated with high accuracy. ..
これにより本発明の第1の態様によれば、鉄筋コンクリートの鉄筋の腐食を高精度に評価できる鉄筋コンクリートの鉄筋腐食評価方法を提供できるという作用効果が得られる。 As a result, according to the first aspect of the present invention, it is possible to provide an effect of providing a method for evaluating reinforced concrete rebar corrosion that can evaluate the corrosion of reinforced concrete rebar with high accuracy.
<本発明の第2の態様>
本発明の第2の態様は、前述した本発明の第1の態様において、前記第1測定データの高周波域におけるインピーダンスの最低値に基づいて、前記測定対象の鉄筋コンクリートの表面から鉄筋までの深さを推定する、鉄筋コンクリートの鉄筋腐食評価方法である。
< Second aspect of the present invention>
The second aspect of the present invention is the depth from the surface of the reinforced concrete to be measured to the reinforcing bar based on the lowest value of the impedance in the high frequency region of the first measurement data in the first aspect of the present invention described above. This is a method for evaluating reinforced concrete corrosion of reinforced concrete.
第1測定データの高周波域におけるインピーダンスの最低値は、鉄筋コンクリートの表面から鉄筋までの深さに応じて変化する。また第1測定データの高周波域におけるインピーダンスの最低値は、鉄筋の腐食の程度にほとんど依存しない。したがって第1測定データの高周波域におけるインピーダンスの最低値に基づいて、測定対象の鉄筋コンクリートの表面から鉄筋までの深さを高精度に推定することができる。これにより本発明の第2の態様によれば、例えば電磁波レーダ法による鉄筋探査装置等、測定対象の鉄筋コンクリートの表面から鉄筋までの深さを計測するための装置が不要になるという作用効果が得られる。 The lowest value of impedance in the high frequency region of the first measurement data changes depending on the depth from the surface of the reinforced concrete to the reinforcing bar. Further, the minimum value of impedance in the high frequency range of the first measurement data hardly depends on the degree of corrosion of the reinforcing bar. Therefore, the depth from the surface of the reinforced concrete to be measured to the reinforcing bar can be estimated with high accuracy based on the lowest value of the impedance in the high frequency region of the first measurement data. As a result, according to the second aspect of the present invention, there is no need for a device for measuring the depth from the surface of the reinforced concrete to be measured to the reinforcing bar, such as a reinforcing bar exploration device by an electromagnetic wave radar method. Be done.
本発明によれば、鉄筋コンクリートの鉄筋の腐食を高精度に評価できる鉄筋コンクリートの鉄筋腐食評価方法を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a method for evaluating reinforced concrete reinforcing bar corrosion that can evaluate the corrosion of reinforcing bars of reinforced concrete with high accuracy.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
尚、本発明は、以下説明する実施例に特に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変形が可能であることは言うまでもない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
It is needless to say that the present invention is not particularly limited to the examples described below, and various modifications can be made within the scope of the invention described in the claims.
まず本発明の実施に用いられる測定装置の構成について、図1を参照しながら説明する。
図1は、本発明の実施に用いられる測定装置の構成を図示した正面図である。
ここで本願図面において符号Xで示す方向は、鉄筋コンクリート20の表面に平行な方向であり、かつ鉄筋コンクリート20の鉄筋21に平行な方向である。本願図面において符号Yで示す方向は、鉄筋コンクリート20の表面に平行な方向であり、かつ鉄筋コンクリート20の鉄筋21に直交する方向である。本願図面において符号Zで示す方向は、鉄筋コンクリート20の表面に直交する方向である。
First, the configuration of the measuring device used for carrying out the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a front view illustrating the configuration of a measuring device used in carrying out the present invention.
Here, the direction indicated by the reference numeral X in the drawings of the present application is a direction parallel to the surface of the
本発明の実施に用いられる測定装置は、いわゆるWennerの四電極法を用いて、測定対象の鉄筋コンクリート20のインピーダンス-周波数特性を計測する装置である。測定装置は、第1検出探針11、第2検出探針12、第1電流探針13、第2電流探針14、電位差計測装置15、交流電源装置16、電流計測装置17、制御部18を備える。
The measuring device used for carrying out the present invention is a device for measuring the impedance-frequency characteristics of the reinforced
第1検出探針11及び第2検出探針12は、所定間隔aで、測定対象の鉄筋コンクリート20の表面に接して配置される。第1電流探針13及び第2電流探針14は、第1検出探針11及び第2検出探針12の両外側に、測定対象の鉄筋コンクリート20の表面に接して配置される。より具体的には第1電流探針13は、第1検出探針11の外側に所定間隔aだけ離間する位置に配置され、第2電流探針14は、第2検出探針12の外側に所定間隔aだけ離間する位置に配置される。つまり第1検出探針11、第2検出探針12、第1電流探針13及び第2電流探針14は、X方向の同一線上に所定間隔aで等間隔に、測定対象の鉄筋コンクリート20の表面に接して配置される。第1検出探針11、第2検出探針12、第1電流探針13及び第2電流探針14は、導電性が確保できれば様々なものが使え、例えば濡れたスポンジと金属針を組み合わせたもの、導電性を有するシートなどを用いることができる。
The
電位差計測装置15は、第1検出探針11及び第2検出探針12に接続されており、第1検出探針11と第2検出探針12との間の電位差及び位相を計測する。より具体的には電位差計測装置15は、測定対象の鉄筋コンクリート20の表面において第1検出探針11が接している点の電位と、測定対象の鉄筋コンクリート20の表面において第2検出探針12が接している点の電位との電位差V及び位相を計測する装置である。
The potential
交流電源装置16は、第1電流探針13及び第2電流探針14に接続されている。交流電源装置16は、第1電流探針13と第2電流探針14との間に交流電流を流す装置であり、交流電流の周波数を可変設定可能な交流電源である。電流計測装置17は、第1電流探針13と第2電流探針14との間に流れる交流電流の電流値I及び周波数を計測する装置である。
The AC
制御部18は、交流電源装置16を制御して第1電流探針13と第2電流探針14との間に流れる交流電流の周波数を変化させながら第1検出探針11と第2検出探針12との間の電位差Vを測定して、交流電流の周波数とインピーダンスρとの関係を取得する。インピーダンスρは、例えば入力インピーダンスが十分高いインピーダンスメータで計測してもよい。またWennerの四電極法において、一様な媒質で無限半平面での試料のインピーダンスρは、下記の式(1)から算出することができる。
ρ=2πaV/I ・・・(1)
交流電流の周波数を変化させる範囲は、例えば0.001Hz~10KHz程度の範囲である。また例えば測定時間を短縮するために、少なくとも低周波域として1Hz以下の周波数域を含み、さらに高周波域として10~1000Hzの周波数域を含む範囲で、特定の周波数域に限定して測定を行ってもよい。
The
ρ = 2πaV / I ・ ・ ・ (1)
The range in which the frequency of the alternating current is changed is, for example, about 0.001 Hz to 10 KHz. Further, for example, in order to shorten the measurement time, the measurement is limited to a specific frequency range including at least a frequency range of 1 Hz or less as a low frequency range and a frequency range of 10 to 1000 Hz as a high frequency range. May be good.
次に本発明に係る鉄筋コンクリート20の鉄筋腐食評価方法について説明する。
Next, a method for evaluating reinforced concrete corrosion of the reinforced
まず測定対象の鉄筋コンクリート20の表面に、測定対象の鉄筋コンクリート20内の鉄筋21に沿って平行に(鉄筋21の直上にX方向の同一線上に)、第1検出探針11及び第2検出探針12を所定間隔aで配置し、第1検出探針11及び第2検出探針12の両外側に第1電流探針13及び第2電流探針14を1本ずつ所定間隔aで配置する。この状態で、第1電流探針13と第2電流探針14との間に交流電流を流し、交流電流の周波数を変化させながら第1検出探針11と第2検出探針12との間の電位差Vを測定して、交流電流の周波数とインピーダンスρとの関係を第1測定データとして取得する。
First, on the surface of the reinforced
つづいて測定対象の鉄筋コンクリート20の表面に、測定対象の鉄筋コンクリート20内の鉄筋21に直交する方向に(Y方向の同一線上に)、又は測定対象の鉄筋コンクリート20の鉄筋21がない部分の表面の同一線上に、第1検出探針11及び第2検出探針12を所定間隔aで配置し、第1検出探針11及び第2検出探針12の両外側に第1電流探針13及び第2電流探針14を1本ずつ所定間隔aで配置する。この状態で、第1電流探針13と第2電流探針14との間に交流電流を流し、交流電流の周波数を変化させながら第1検出探針11と第2検出探針12との間の電位差Vを測定して、交流電流の周波数とインピーダンスρとの関係を第2測定データとして取得する。
Next, on the surface of the reinforced
第1測定データの低周波域におけるインピーダンスρの最高値と高周波域におけるインピーダンスρの最低値との差は、鉄筋21の表面とコンクリート表面間に形成される電気2重層による容量成分によって変化するため、鉄筋21の腐食の程度によって変化することになる。したがって第1測定データの低周波域におけるインピーダンスρの最高値と高周波域におけるインピーダンスρの最低値との差から、測定対象の鉄筋コンクリート20の鉄筋21の腐食の程度を評価することができる。
The difference between the maximum value of the impedance ρ in the low frequency region and the minimum value of the impedance ρ in the high frequency region of the first measurement data changes depending on the capacitance component formed by the electric double layer formed between the surface of the reinforcing
他方、第2測定データは、測定対象の鉄筋コンクリート20のコンクリート自体のインピーダンス-周波数特性であると言える。したがって第1測定データと第2測定データとを対比することによって、例えば第1測定データと第2測定データとの差分を評価することによって、測定対象の鉄筋コンクリート20に固有のインピーダンス-周波数特性を除外して第1測定データにおける鉄筋21の寄与分を正確に特定することができる。それによって鉄筋21の表面とコンクリート表面間に形成される電気2重層による容量成分の変化を高精度に計測することができるので、測定対象の鉄筋コンクリート20の鉄筋21の腐食の程度を高精度に評価することができる。
On the other hand, it can be said that the second measurement data is the impedance-frequency characteristic of the concrete itself of the reinforced
また第1測定データの高周波域におけるインピーダンスρの最低値は、鉄筋コンクリート20の表面から鉄筋21までの深さに応じて変化する。また第1測定データの高周波域におけるインピーダンスρの最低値は、鉄筋21の腐食の程度にほとんど依存しない。したがって第1測定データの高周波域におけるインピーダンスρの最低値に基づいて、測定対象の鉄筋コンクリート20の表面から鉄筋21までの深さを高精度に推定することができる。
Further, the minimum value of the impedance ρ in the high frequency region of the first measurement data changes according to the depth from the surface of the reinforced
次に本発明の発明者が行った本発明の検証実験について、図2~図12を参照しながら説明する。 Next, the verification experiment of the present invention conducted by the inventor of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 12.
図2は、検証実験に用いた試料番号1~6の試料の平面図であり、図3は、その正面図である。図4は、検証実験に用いた試料番号7~12の試料の平面図であり、図5は、その正面図である。図6は、検証実験に用いた試料の構成を示した一覧表である。
FIG. 2 is a plan view of the samples of
試料番号1~6の試料(図2、図3)として、中央に1本の鉄筋21Mを深さD1で埋設した幅L1、長さL2、高さL3の鉄筋コンクリート20を複数作製した。幅L1は300mm、長さL2は300mm、高さL3は100mmとした。鉄筋コンクリート20の側端から鉄筋21Mまでの距離L4は150mmとした。鉄筋21Mの直径dは16mmとした。ここで、試料番号1~6の試料は、鉄筋コンクリート20の表面から鉄筋21Mまでの距離を30mmにすると、鉄筋コンクリート20の裏面から鉄筋21Mまでの距離が54mmとなるため、各試料の表面における測定は鉄筋21Mの深さD1を30mmとしたものの測定となり、各試料の裏面における測定は鉄筋21Mの深さD1を54mmとしたものの測定となる。すなわち、鉄筋21Mの深さD1を30mmの試料を裏返して測定することで、鉄筋21Mの深さD1を54mmの試料の測定も行われることになる。試料番号1~6の試料の鉄筋21Mにおいて、腐食率が0wt%のものは、腐食が生じていない鉄筋であり、腐食率が1~5wt%のものは、コンクリートキャスト後に通電して腐食を加速させることにより人為的に腐食を生じさせた鉄筋である。
As the samples of
試料番号7~9の試料(図4、図5において鉄筋21Mがないもの)として、2本の鉄筋21L、21Rを埋設した幅L1、長さL2、高さL3の鉄筋コンクリート20を複数作製した。幅L1は300mm、長さL2は300mm、高さL3は100mmとした。コンクリート20の一端から鉄筋21Lまでの間隔(距離)L5は、75mmとし、鉄筋21Lから鉄筋21Rまでの間隔(間隔L5+間隔L5)は、150mとした。2本の鉄筋21L、21Rの直径dは、いずれも16mmとした。鉄筋21Rの深さD2は10mm、鉄筋21Lの深さD4は50mmとした。試料番号7~9の試料の鉄筋21L、21Rにおいて、腐食率が0wt%のものは、腐食が生じていない鉄筋であり、腐食率が1~2wt%のものは、コンクリートキャスト後に通電して腐食を加速させることにより人為的に腐食を生じさせた鉄筋である。
As samples of
試料番号10~11の試料(図4、図5における鉄筋の深さが同一のもの)として、3本の鉄筋21L、21M、21Rを等間隔で埋設した幅L1、長さL2、高さL3の鉄筋コンクリート20を複数作製した。幅L1は300mm、長さL2は300mm、高さL3は100mmとした。3本の鉄筋21L、21M、21Rの間隔L5は、75mmとした。3本の鉄筋21L、21M、21Rの直径dは、いずれも16mmとした。また、3本の鉄筋21L、21M、21Rの深さは、いずれも30mmとした。試料番号10~11の試料の鉄筋21L、21M、21Rにおいて、腐食率が0wt%のものは、腐食が生じていない鉄筋であり、腐食率が1~5wt%のものは、コンクリートキャスト後に通電して腐食を加速させることにより人為的に腐食を生じさせた鉄筋である。
As samples of
試料番号12の試料(図4、図5)として、3本の鉄筋21L、21M、21Rを等間隔で埋設した幅L1、長さL2、高さL3の鉄筋コンクリート20を複数作製した。幅L1は300mm、長さL2は300mm、高さL3は100mmとした。3本の鉄筋21L、21M、21Rの間隔L5は、75mmとした。3本の鉄筋21L、21M、21Rの直径dは、いずれも16mmとした。鉄筋21Rの深さD2は10mm、鉄筋21Mの深さD3は30mm、鉄筋21Lの深さD4は50mmとした。試料番号12の試料の鉄筋21L、21M、21Rにおける腐食率は1%であり、各鉄筋はコンクリートキャスト後に通電して腐食を加速させることにより人為的に腐食を生じさせた鉄筋である。
As a sample of sample number 12 (FIGS. 4 and 5), a plurality of reinforced
本発明の発明者は、上記の試料番号1~12の試料を用いて「第1測定データ」を取得する検証実験を行った。より具体的には、試料番号1~12の鉄筋コンクリート20の表面に、測定対象の鉄筋コンクリート20内の鉄筋21L、21M、21Rに沿って平行に、第1検出探針11及び第2検出探針12を所定間隔aで配置し(符号P2、P3で図示した位置)、第1検出探針11及び第2検出探針12の両外側に第1電流探針13及び第2電流探針14を1本ずつ所定間隔aで配置した(符号P1、P4で図示した位置)。この状態で、第1電流探針13と第2電流探針14との間に交流電流を流し、交流電流の周波数を変化させながら第1検出探針11と第2検出探針12との間の電位差Vを測定して、試料番号1~12の鉄筋21L、21M、21Rのそれぞれについて交流電流の周波数とインピーダンスρとの関係を取得した。
The inventor of the present invention conducted a verification experiment to acquire "first measurement data" using the above-mentioned samples of
図7及び図8は、試料番号1~6の試料を用いた検証実験の結果を図示したものである。図7は、試料番号1~6の試料の鉄筋21Mのインピーダンス-周波数特性を図示したグラフである。図8は、低周波域におけるインピーダンスρの最高値と高周波域におけるインピーダンスρの最低値との差を腐食率に対応付けて図示したグラフである。
7 and 8 show the results of verification experiments using the samples of
図9及び図10は、試料番号7~12の試料を用いた検証実験の結果を図示したものである。図9は、試料番号7~12の試料の鉄筋21L、21M、21Rのインピーダンス-周波数特性を図示したグラフである。図10は、低周波域(周波数0.01Hz)におけるインピーダンスρを鉄筋深さに対応付けて図示したグラフである。
9 and 10 show the results of verification experiments using the samples of
図7及び図8のグラフからは、鉄筋21Mの鉄筋深さが30mmの場合、54mmの場合、いずれにおいても鉄筋21Mの腐食率が増加するに従って、低周波域におけるインピーダンスρの最高値と高周波域におけるインピーダンスρの最低値との差が減少していくことが見て取れる。したがって低周波域におけるインピーダンスρの最高値と高周波域におけるインピーダンスρの最低値との差から、鉄筋コンクリート20の鉄筋21Mの腐食の程度を評価できることが分かる。
From the graphs of FIGS. 7 and 8, when the reinforcing bar depth of the reinforcing
一方、図9において、試料番号7の深さD2が10mmの鉄筋21R(図9においてL7R)と、試料番号8の深さD2が10mmの鉄筋21R(図9においてL8R)とは、周波数が10Hzでのインピーダンスρの値は、鉄筋の深さに対応してほぼ一致しているが、低周波(0.01Hz)に向うにつれて両鉄筋のインピーダンスρの値は大きく異なっている。当該両鉄筋の相違点は腐食の有無だけであるため、図9のグラフからは、低周波領域におけるインピーダンスρの値のずれは当該腐食に起因することが分かる。また、0.01Hzのインピーダンスρの値を縦軸としている図10のグラフからは、腐食がない場合では鉄筋の深さが変わってもインピーダンスρの値の差は小さいことが分かる。更に、図10のグラフからは、鉄筋に腐食が1%でも存在すると、周波数が0.01Hzでのインピーダンスρの値が鉄筋の深さと相関を持つことが分かる。すなわち、周波数が0.01Hz付近におけるインピーダンスρの値は、まず腐食の有無で大別され、腐食があれば鉄筋の深さに依存する。このような関係も考慮して、鉄筋コンクリート20の鉄筋の腐食を総合的に判断することが可能になる。
On the other hand, in FIG. 9, the frequency of the reinforcing
また図7のグラフからは、高周波域におけるインピーダンスρの最低値が鉄筋21Mの鉄筋深さに応じて変化すること、及び高周波域におけるインピーダンスρの最低値が鉄筋21Mの腐食の程度にほとんど依存しないことが見て取れる。同様に、図9のグラフからは、高周波域におけるインピーダンスρの最低値が鉄筋21L、21M、21Rの鉄筋深さに応じて変化すること、及び高周波域におけるインピーダンスρの最低値が鉄筋21L、21M、21Rの腐食の程度にあまり依存しないことが見て取れる。したがって高周波域におけるインピーダンスρの最低値に基づいて、測定対象の鉄筋コンクリート20の表面から鉄筋21までの深さを推定できることが分かる。
Further, from the graph of FIG. 7, the minimum value of the impedance ρ in the high frequency region changes according to the reinforcement depth of the reinforcing
図11は、検証実験に用いた試料番号1~6の試料の平面図であり、鉄筋21に直交する方向に、第1検出探針11、第2検出探針12、第1電流探針13及び第2電流探針14を配置した状態を図示したものである。
FIG. 11 is a plan view of the samples of
本発明の発明者は、上記の試料番号1の鉄筋深さ54mmの試料(腐食率0wt%)を用いて、さらに「第2測定データ」を取得する検証実験を行った。より具体的には、試料番号1の鉄筋深さ54mmの試料の鉄筋コンクリート20の表面に、その鉄筋コンクリート20内の鉄筋21Mに直交する方向に、第1検出探針11及び第2検出探針12を所定間隔aで配置し(符号P2V、P3Vで図示した位置)、第1検出探針11及び第2検出探針12の両外側に第1電流探針13及び第2電流探針14を1本ずつ所定間隔aで配置した(符号P1V、P4Vで図示した位置)。この状態で、第1電流探針13と第2電流探針14との間に交流電流を流し、交流電流の周波数を変化させながら第1検出探針11と第2検出探針12との間の電位差V及び位相を測定して、試料番号1~12の鉄筋21L、21M、21Rのそれぞれについて交流電流の周波数とインピーダンスρとの関係、並びに交流電流の周波数と位相変化(電流Iの位相に対する電位差Vの位相差)の関係を取得した。
The inventor of the present invention conducted a verification experiment to further acquire "second measurement data" using the above-mentioned sample (
図12は、試料番号1の鉄筋深さ54mmの試料におけるインピーダンス-周波数特性、及び位相-周波数特性を図示したグラフである。ここで図12において実線で図示したグラフは、インピーダンス-周波数特性のグラフであり、破線で図示したグラフは、位相-周波数特性のグラフである。また図12において「L1-54mm 平行」の文字が付されたグラフは、試料番号1の鉄筋深さ54mmの試料において、第1検出探針11、第2検出探針12、第1電流探針13及び第2電流探針14を鉄筋コンクリート20内の鉄筋21Mに沿って平行に配置した場合(図2)のグラフである(第1測定データ)。他方、図12において「L1-54mm 直交」の文字が付されたグラフは、試料番号1の鉄筋深さ54mmの試料において、第1検出探針11、第2検出探針12、第1電流探針13及び第2電流探針14を鉄筋コンクリート20内の鉄筋21Mに直交する方向に配置した場合(図11)のグラフである(第2測定データ)。
FIG. 12 is a graph illustrating impedance-frequency characteristics and phase-frequency characteristics in a sample having a reinforcing bar depth of 54 mm of
図12の位相-周波数特性(破線のグラフ)から、4本の探針を鉄筋21Mに沿って平行に配置した場合では、0.5Hz付近に位相の最大値があり、他方、4本の探針を鉄筋21Mに直交する方向に配置した場合では、位相の変化がほとんど生じていないことが見て取れる。この2つの位相のグラフの差が鉄筋21Mの影響であると考えられる。試料番号1の鉄筋深さ54mmの試料の鉄筋21Mは、腐食率が0wt%であり、腐食が生じていない健全な鉄筋である。そして鉄筋21Mの腐食が進行するに従って、鉄筋表面とコンクリート表面間の電気2重層による容量成分が徐々に失われ、インピーダンス-周波数特性の差(第1測定データと第2測定データとの差)は小さくなっていくと考えられる。したがって図12のグラフからは、第1測定データと第2測定データとを対比することによって、例えば第1測定データと第2測定データとの比や差分を評価することによって、測定対象の鉄筋コンクリート20に固有のインピーダンス-周波数特性を除外して第1測定データにおける鉄筋21の寄与分を正確に特定できることが分かる。
From the phase-frequency characteristics (broken line graph) in FIG. 12, when four probes are arranged in parallel along the reinforcing
11 第1検出探針
12 第2検出探針
13 第1電流探針
14 第2電流探針
15 電位差計測装置
16 交流電源装置
17 電流計測装置
18 制御部
20 鉄筋コンクリート
21、21L、21M、21R 鉄筋
11
Claims (2)
前記2本の電流探針間に交流電流を流し、前記交流電流の周波数を変化させながら前記2本の検出探針間の電圧を測定して、前記交流電流の周波数とインピーダンスとの関係を第1測定データとして取得し、
前記測定対象の鉄筋コンクリートの表面に、前記測定対象の鉄筋コンクリート内の鉄筋に直交する方向に、又は前記測定対象の鉄筋コンクリートの鉄筋がない部分の表面の同一線上に、前記2本の検出探針を前記所定間隔で配置し、前記2本の検出探針の両外側に前記2本の電流探針を1本ずつ前記所定間隔で配置し、
前記2本の電流探針間に交流電流を流し、前記交流電流の周波数を変化させながら前記2本の検出探針間の電圧を測定して、前記交流電流の周波数とインピーダンスとの関係を第2測定データとして取得し、
前記第1測定データのインピーダンスの前記第2測定データのインピーダンスでの減算値または除算値を周波数毎に求め、該減算値または該除算値の低周波域における最高値と高周波域における最低値との差に基づいて、前記測定対象の鉄筋コンクリート内の鉄筋の腐食を評価する、鉄筋コンクリートの鉄筋腐食評価方法。 Two detection probes are arranged at predetermined intervals on the surface of the reinforced concrete to be measured in parallel with the reinforcing bars in the reinforced concrete to be measured, and two currents are applied to both outer sides of the two detection probes. Place the probes one by one at the predetermined intervals,
An alternating current is passed between the two current probes, the voltage between the two detection probes is measured while changing the frequency of the alternating current, and the relationship between the frequency of the alternating current and the impedance is determined. Acquired as 1 measurement data,
The two detection probes are placed on the surface of the reinforced concrete to be measured in a direction orthogonal to the reinforcing bar in the reinforced concrete to be measured, or on the same line on the surface of the portion of the reinforced concrete to be measured where there is no reinforcing bar. The two current probes are arranged at predetermined intervals, and the two current probes are arranged one by one on both outer sides of the two detection probes at the predetermined intervals.
An alternating current is passed between the two current probes, the voltage between the two detection probes is measured while changing the frequency of the alternating current, and the relationship between the frequency of the alternating current and the impedance is determined. 2 Acquired as measurement data,
The subtraction value or the division value of the impedance of the first measurement data at the impedance of the second measurement data is obtained for each frequency, and the subtraction value or the division value is the highest value in the low frequency region and the high frequency region . A method for evaluating reinforcing bar corrosion in reinforced concrete, which evaluates corrosion of reinforcing bars in the reinforced concrete to be measured based on the difference from the minimum value.
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