JPH028733A - コンクリート中の鋼材腐食評価方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、コンクリート表面に設置した照合電極により
計測した自然電位、ならびにコンクリート表面に設置し
たセンサーと鋼材との間に電流を流して計測した分極抵
抗実測値および環境抵抗（液抵抗）の３つのパラメータ
に基づき強化コンクリート（ＲＣ）構造物中の鋼材の腐
食状況を評価するコンクリート中の鋼材腐食評価方法に
関し、詳しくは、計測した分極抵抗実測値および環境抵
抗を単位面積および単位長さ当りの抵抗値として評価に
用いることにより、腐食状況の絶対的評価を可能としか
つ評価精度を向上させたコンクリート中の鋼材腐食評価
方法に関する。

［従来の技術］ コンクリート中の鋼材の腐食問題はコンクリート構造物
の耐久性に関する重要な一課題であり、腐食状況の評価
方法については、従来、多くの研究がなされている。そ
のうち、非破壊により腐食状況を判断する方法としては
、コンクリート表面における自然電位測定（Ａ３７Ｍ基
準による）や目視観察の結果から腐食の有無を判断する
方法、コンクリート表面に設置した電極とコンクリート
中の鋼材との間に電流を流した際生じる分極抵抗を測定
しその結果に基づき腐食診断を行なう方法、あるいはこ
の分極抵抗に加え上述の自然電位および環境抵抗を測定
しこれらの結果を総合して腐食状況を探査する方法など
が知られている。また、中性化試験による方法やバコメ
ータによる鉄筋径の測定等を行なって腐食状況を判断す
る方法がある。

コンクリートの破壊を伴なう方法としては、はつりを行
なフて目視観察を行なう方法や、塩分濃度測定による方
法がある。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述の自然電位や分極抵抗あるいは環境
抵抗を測定する方法によれば、単に測定値そのものだけ
を問題にしているため、同一境界条件のもとでは相対比
較はできるが、絶対的な評価がで幹ないという欠点があ
る。また、これら測定対象は境界条件や温度によって変
化するため、評価精度が悪いという欠点もある。

一方、単なる目視観察による方法では、さび汁やひび割
れなど腐食が相当進行した状態でないと評価で診ない。

中性化試験による方法では、腐食問題が発生する塩害の
場合中性化が全く認められず試験そのものがむだである
。パコメータで鉄筋径を測定する方法では、０．１　ｍ
ｍ以下の精度で鉄筋径を計測できるパコメータは現存せ
ず、０．１［０Ｉ１１以下の減肉で軸方向ひび割れが生
じるといわれているコンクリート中の鉄筋の腐食は検出
できない。

さらに、塩分濃度測定による方法や、直接的で精度のよ
い、はつりを伴なう方法では、破壊を伴うということ自
体が欠点となる。また、塩分濃度測定による方法はあく
まで環境評価であり、鉄筋の腐食評価とは直接結びつか
ない。

本発明の目的は、このような従来技術の課題に鑑み、現
時点での腐食状況はもとより、将来の腐食進展状況をも
含め、環境条件に左右されず定態的でより高精度かつ詳
細な評価が行なえるコンクリート中の鋼材腐食評価方法
を提供することにある。

［課題を解決するための手段および作用］以下、図面を
用いて本発明を説明する。

第１図は本発明の方法によりコンクリート中の鋼材腐食
を評価する手順を例示する流れ図である。同図に示すよ
うに、本発明のコンクリート中の鋼材腐食評価方法は、 鋼材の上に位置しコンクリート表面上の複数測定点に設
置した照合電極を用いて自然電位Ｅ　ＣＱｒｔを測定す
るとともに、該複数測定点に設置した対極および照合電
極を含むセンサーと鋼材との間に電流を通して各測定点
について分極抵抗Ｒ１および環境抵抗ＲＳを測定する工
程（ステップ１）と、 あらかじめ電流分布解析結果および実験式をもとに導出
された式を用いて各測定点についての前記測定された分
極抵抗実測値ＲＰおよび環境抵抗Ｒ９を単位面積当りお
よび単位長さ当りの抵抗である分極抵抗ＲＣおよび抵抗
率ρに換算する工程（ステップ２）と、 各測定点についての前記測定された自然電位Ｅ　ｅｏｒ
ｒ、ならびに前記分極抵抗Ｒｃおよび抵抗率ρに基づき
鋼材の腐食状況を評価する工程（ステップ３）と を具備している。

そして、ステップ３はさらに４ 各測定点についての前記測定された自然電位Ｅ　ｃｏｒ
ｒ、前記分極抵抗ＲＣおよび抵抗率ρ、および／または
これらの値を区分して評価するためのしきい値を所定の
基準温度における値に換算する工程（ステップ３ａ〜３
ｃ）と、 各測定点についての前記自然電位Ｅ　ｃｏｒｒ、分極抵
抗ＲＣおよび抵抗率ρを前記しきい値に基づいて領域化
された腐食評価基準によって各測定点の鋼材の腐食状況
を評価する工程（ステップ３ｄ〜３ｈ）と を具備するのが好ましい。

ここで、ステップ１における分極抵抗実測値Ｒ，および
環境抵抗Ｒｓは、センサーと鉄筋等の鋼材との間に例え
ば０．０１Ｈｚの電流を流した場合のインピーダンスす
なわち分極抵抗と環境抵抗との和（Ｒｐ　＋Ｒｓ　）お
よび１０ＫＨｚの電流を流した場合のインピーダンスす
なわち環境抵抗Ｒ８を計測することにより得ることがで
きる。

ステップ２において、環境抵抗Ｒｓを抵抗率ρに変換す
る式としては例えば第１表に示す式が使える。

この第１表に示した式は、コンクリートのかぶり厚さｈ
、鉄筋径Ｄ、センサー径ａおよび鉄筋間陽ｌをパラメー
タとして含ませてあり、これらを考慮してあらかじめ実
験的に求めたものである。

また、分極抵抗実測値Ｒｐを分極抵抗Ｒｃに変換する式
としては、例えば次に示す（１）〜（３）式が使える。

Ｒｃ　’　”　Ｒｐ　　・πＤ・２　ｈ　１０．７　　
　　　（１）Ｌａｐ＝Ｒｃ’／ρ　　　　　　　　　　
　（２）ＩＴ／Ｌａｐ　＜５　：　Ｒ（Ｒｐ・πＤ−Ｇ
　（ｈ／Ｌ−ｐ）　・ｈｌｏ、７（３）ｈ　／　Ｌ　ａ
ｐ≧５：Ｒｃ＝Ｒｃ Ｒ（’：みかけの分極抵抗 ＲＰ　：分極抵抗実測値 Ｄ＝鉄筋径 ｈ：かぶり厚さ Ｌａｐ：みかけの分極パラメータ ρ：コンクリート抵抗率 Ｒｃ：真の分極抵抗 Ｇ　（ｘ）＝ａｘｂ ａ　＝　４．２０９０６ ｂ　　−−０，３７２３９７ これらの式は、センサーと鉄筋間に流れる全電流のうち
７割は、センサー中心からコンクリートかぶり厚さｈの
半径あるいはこれに分極パラメータを考慮した半径内に
含まれる表面鉄筋（最もコンクリート表面に近い方の鉄
筋）に流れるものとして鉄筋面積を考慮してよいとする
実験結果より得られたものである。

この場合第１図に示すようにステップ２は、分極抵抗値
実測値ＲＰからみかけの分極抵抗Ｒｃ。

を求める工程（ステップ２ａ）、みかけの分極抵抗Ｒｅ
’　を抵抗率ｐで除してみかけの分極パラメータＬ　ｌ
ｐを求める工程（ステップ２ｂ）、鋼材のかぶり厚さｈ
をみかけの分極パラメータＬ、ｐで除した値（ｈ　／　
Ｌ　ａｐ）が所定値例えば５以上であるか否かを判定す
る工程（ステップ２Ｃ）、この値（ｈ　／　Ｌａ５）が
５以上のときみかけの分極抵抗Ｒｃ′をそのまま真の分
極抵抗Ｒｃとする工程（ステップ２ｄ）、および上記値
（ｈ　／　Ｌ　、？）が５以上でないとき分極抵抗実測
値ＲＰからｈ　／　Ｌ　ａｐを考慮して真の分極抵抗Ｒ
Ｃを求める工程（ステップ２ｅ）を含む。このようにし
て求めた分極抵抗Ｒｅは腐食速度換算定数Ｋによって腐
食速度１ｃｏｒｒ　（”　Ｋ　／　Ｒｃ　）に換算する
ことかできる（ステップ３ｉ）。

ステップ３における腐食状況評価に際しては、自然電位
Ｅ　ｅｏｒｒ、分極抵抗Ｒｃおよび抵抗率ｐの各パラメ
ータそれぞれについてのしきい値により区分した各領域
を各測定点と対応させ重ね合せて表示すると、評価を簡
便に行なうことができる。

すなわち、例えばそれぞれ２つの領域に区分された各パ
ラメータの一方の領域にそれぞれ、赤、緑、青を設定し
てパーソナルコンピュータのＲ，Ｇ、Ｂ各ブレーンに出
力しくステップ３ｄ〜３ｆ）、各プレーンを重ねてデイ
スプレィ上に表示して（ステップ３ｇ）評価することが
できる（ステップ３ｈ）。この場合、各パラメータの組
合せによって定まる８領域を一度に表示することかでき
、また、表示した各ドツトの色情報を調へ、各色ごとに
ドツト数をカリントすることにより、各領域の測定点に
対する位置および面積等を一度にパーソナルコンピュー
タに計算させることもできる。また、各パラメータにつ
いてのしきい値は１つに限られず、２つ以上設定しても
同様の重ね合せを複数回行なうことによってより詳細な
評価を行なうこともできる。

上記３つのパラメータのうち、自然電位Ｅ　ｃｏｒｒと
分極抵抗ＲＣは鋼材の現時点での腐食状態を推定するた
めのパラメータであり、抵抗率ｐは環境の腐食性を評価
するためのパラメータとなる。後述するように、これら
パラメータの数は多いほど腐食状態評価の精度は向上す
る。さらに抵抗率ρを除いた自然電位Ｅ　ｃｏｒｒおよ
び分極抵抗Ｒｃのみの２元系においては、将来の腐食発
生危険域といった腐食の有無とは別の観点から塩害の影
響度合を診断することはできず、この観点からの診断に
は環境評価のためのパラメータである抵抗率ρをも含め
た本発明におけるような３元系による評価が必須である
。

また第２図は、各パラメータの温度依存性を示すグラフ
であるが、同図に示すように各パラメータは温度によっ
てかなり変化する。したがって、ステップ３においては
、各パラメータあるいはそれらのしきい値を所定の基準
温度における値、例えばしきい値設定時の温度あるいは
各パラメータ計測時の温度における値に変換することに
より、評価精度の向上が図られている。

このようにして、本発明の評価方法によれば、分極抵抗
および環境抵抗の計測値をそれぞれ単位面積および単位
長さ当りの値にノーマライズして用いるため、境界条件
に影響されずに絶対的な評価が行なわれる。また、ノー
マライズされた分極抵抗は腐食速度に換算して腐食速度
の絶対的評価に用いることもできる。

また、このような本発明の評価方法を構造物の複数面に
対して適用し、これらの評価結果を総合して、構造物全
体の腐食状況評価、例えば発錆割合の分布を求めたり、
最大腐食速度の極値解析を行なうこともできる。

［実施例］ 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図を用いて説明した上述の測定手順に従い、実環境
における強化コンクリート（ＲＣ）構造物に対し、鉄筋
の腐食評価をパーソナルコンピュータを用いて行なった
。ただし、ステップ１の分極抵抗Ｒ，の測定に際しては
、０．０１Ｈｚの電流を通したときの分極抵抗を測定し
た。また、ステップ３においては自然電位Ｅ　ｃｏｒｒ
、分極抵抗ＲＣおよび抵抗率ρの各パラメータすべてを
基準温度１０℃における値に換算した。

第３図は、ここで測定された温度補正済の自然電位Ｅ　
ｃｏｒｅの一２００ｍＶ以下の領域を、すなわち自然電
位についての１０℃におけるしきい値を一２００ｍＶと
して、パーソナルコンピュータのＢ（青）ブレーンにペ
イントした状況を示す。また、第４図および第５図は、
同様に、分極抵抗ＲＣおよび抵抗率ρについて、しきい
値をそれぞれ８０にΩ・Ｃ１１２および３００００Ω’
ｃｍとして、該しきい値以下の領域をそれぞれＲ（赤）
ブレーンおよびＧ（緑）ブレーンにペイントした状況を
示す。

第６図は第３〜５図に示した各ブレーンを重ねて、鉄筋
の配筋状態および腐食状況の評価結果とともに表示した
様子を示す。図中、Ｆは鉄筋であり、これら鉄筋Ｆの交
差部の四角形Ｒは各パラメータの計測点を示す。各四角
形Ｒ中の黒丸、ひし形および白丸は各測定点を中心とし
てコンクリートのかぶり厚さを半径とした円内に含まれ
る鉄筋の腐食状況をはつりによる目視観察により定性的
に評価した結果を示し、黒丸は腐食大、ひし形は腐食軽
微、白丸は腐食なしであることを示す。また、第２表は
、各パラメータのしきい値により区分された領域を組合
せて定まる８領域の全面積に対する割合すなわち面積率
を求めた結果を示す。

第６図中の１〜８はそれぞれ第２表の分類Ｎｏ　１〜８
の各領域を示す。

第２表 （３パラメータ） 第６図および第２表かられかるように、腐食が大きい部
分は領域１に集中し、逆に腐食の認められない領域とし
て領域８を定義することがで診る。それ以外の領域は、
ａ微な腐食が存在するか、腐食の存在がない場合でも３
パラメータのいずれか１つはしきい値以下になっており
、塩害の影響下にあると判断するのが妥当と思われる。

第７図（ａ）は第６図の各領域における腐食評価の度数
分布を示すグラフである。また、同図（ｂ）は自然電位
Ｅ　ｃｏｒｒおよび分極抵抗Ｒｃの２パラメータによる
評価に対応する度数分布を示すグラフ、同図（Ｃ）は分
極抵抗Ｒｃのみの１パラメータによる評価に対応する度
数分布を示すグラフである。ただし、同図（ａ）〜（Ｃ
１中の横軸に目盛られたパラメータ分類Ｎｏに対応する
領域は各パラメータのしぎい値により第３〜５表に示す
ように定義される。

第３表 （３パラメータ、 １０℃） 第４表 （２パラメータ、１０℃） 第７図（ａ）〜（Ｃ）かられかるように、３パラメータ
を用いて評価を行なうほうが、ｌあるいは２パラメータ
による評価に比べ、腐食域と非腐食域を精度よく検出で
きることがわかる。

第８図および第６表は、それぞれ第６図および第２表に
対応するもので、ステップ３における温度補正を行なわ
ずに測定時の温度２３℃における値をそのまま用いた場
合の結果を示す。

第５表 （１パラメータ、１０℃） 第６表 （３パラメータ） 第８図および第６図かられかるように、実際の腐食状況
と第８図の各領域との対応は、第６図に示した結果と比
較しても精度が劣っており、ステップ３における温度補
正の重要さが確認できる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、自然電位、分極抵
抗実測値および環境抵抗の３つのパラメータに基づき強
化コンクリート（ＲＣ）構造物中の鋼材の腐食状況を評
価するコンクリート中の鋼材腐食評価方法において、計
測した分極抵抗実測値および環境抵抗を単位面積および
単位長さ当りの抵抗値に変換して評価に用いるようにし
たため、境界条件によらない定量的な絶対評価が可能と
なり、また上記各パラメータの温度変化を考慮すること
により評価精度を向上させることができる。さらにまた
、ノーマライズされた分極抵抗を腐食速度に変換するこ
とによって、腐食速度の絶対的評価を行なうことがで診
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のコンクリート中の鋼材腐食評価方法
に係る鉄筋腐食診断データ解析手順を示す流れ図、 第２図は、自然電位Ｅ　ｃｏｒｒ、分極抵抗Ｒｅおよび
環境抵抗Ｒｓの温度依存性を示すグラフ、第３〜５図は
、第１図の手順により測定した自然電位Ｅ　ｃｏｒｅ、
分極抵抗Ｒｃおよび抵抗率それぞれのしきい値によって
区分された領域をＲ，Ｇ。 Ｂ各ブレーンにそれぞれ表示した様子を示す模式第６図
は、第３〜５図のＲ，Ｇ、Ｂ各プレーンを重ね合せて表
示した様子を示す模式図、第７図（ａ）は、第６図の各
領域における腐食評価の度数分布を示すグラフ、同図（
ｂ）は自然電位Ｅ　ｃｏｒｒおよび分極抵抗ＲＣの２パ
ラメータによる評価に対応する度数分布を示すグラフ、
同図（Ｃ）は分極抵抗Ｒｃのみの１パラメータによる評
価に対応する度数分布を示すグラフ、そして第８図は、
ステップ３における温度補正を行なわずに測定時の温度
２３℃における値をそのまま用いた場合の評価結果を示
す、第６図に対応するグラフである。 １〜８：しきい値により区分された領域、Ｆ；鉄筋、Ｒ
：測定点。 特許出願人　　中川防蝕工業株式会社 代理人　弁理士　　　伊　東　哲　也 代理人　弁理士　　　伊　東　辰　雄 第 図 ］ 第 図 〕 第 図 ◆ 私１軒数 粘り几 手続補正書、。 発） 平成元年　６月８日 特許庁長官　吉　１）文　毅　殿 １、事件の表示 昭和６３年　特　許願　第　８１３４７号２、発明の名
称 コンクリート中の鋼材腐食評価方法 ３、特許出願人 住　所　東京都千代田区鍛冶町２−２−２名称中川防蝕
工業株式会社 代表者黒用末男 ４、代理人〒１０５ 住　所　東京都港区虎ノ門二丁目８番１号５、補正の対
象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄および「図面」６、
補正の内容 １、明細書第３頁第２０行の“知られているパの後に「
（特開昭５９−２１７１４７号公報）」を加入する。 ２、第１図を別添の通り差し換える。 ≦；べ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鋼材の上に位置しコンクリート表面上の複数測定点
   に設置した照合電極を用いて自然電位を測定するととも
   に、該複数測定点に設置した対極および照合電極を含む
   センサーと鋼材との間に電流を通して各測定点について
   分極抵抗および環境抵抗を測定する工程と、あらかじめ
   電流分布解析結果および実験式をもとに導出された式を
   用いて各測定点についての前記測定された分極抵抗実測
   値および環境抵抗を単位面積当りおよび単位長さ当りの
   抵抗である分極抵抗および抵抗率に換算する工程と、 各測定点についての前記測定された自然電位、ならびに
   前記単位値に換算された分極抵抗および抵抗率に基づき
   鋼材の腐食状況を評価する工程とを具備することを特徴
   とするコンクリート中の鋼材腐食評価方法。 ２、前記腐食状況を評価する工程が、各測定点について
   の前記測定された自然電位、前記単位値に換算された分
   極抵抗および抵抗率、および／またはこれらの値を区分
   して評価するためのしきい値を所定の基準温度における
   値に換算する工程と、 各測定点についての前記自然電位、分極抵抗および抵抗
   率を前記しきい値に基づいて領域化された腐食評価基準
   によって各測定点の鋼材の腐食状況を評価する工程と を備える請求項１記載のコンクリート中の鋼材腐食評価
   方法。