JPH08201324A - 鉄筋コンクリートの非破壊検査方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、コンクリート１構造物の測定対象を
構造物全体の広域に亘って、しかも専門家を必要とせ
ず、簡素な方法でコンクリートの経年変化を把握する非
破壊検査方法。 【構成】コンクリート中に少くとも２本の電気絶縁鉄筋
２、３を電極として配筋する。各電極にリード線４によ
り導電することでインピーダンスなどの電気的特性値を
装置７で定期的に測定する。この測定により、コンクリ
ートの経年変化を把握する方法と装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鉄筋コンクリートの非破
壊検査方法と装置、特にＲＣ構造物の経年変化状況のモ
ニタリング方法とその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンクリートの非破壊検査方法として常
用されているものは以下の通りである。

【０００３】(1)打撃法 コンクリートの表面を打撃し、その反発硬度によって圧
縮強度などのコンクリートの力学的特性を測定する方
法。 (2)Ｘ線透過法 Ｘ線がコンクリートに吸収される割合が物質によって異
なることを利用し、コンクリート中の鉄筋位置や空洞を
調査する方法。 (3)超音波法 超音波パルスの伝搬速度および波形の測定を行い、伝搬
速度に応じたコンクリートの厚さや波形の形による内部
欠陥などを検査する方法。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の検査方法には以下のような問題点がある。

【０００５】(1)打撃法 強度等の力学的特性を検査するためのものであって、表
面からしか検査できず、内部検査は不可能である。ま
た、再検査（同一箇所に再度適用）は最初の検査による
表面硬度変化によってできない。 (2)Ｘ線透過法 有資格者（Ｘ線作業主任者）の管理が必要な放射線を用
いるため、複雑な装置・方法など簡便な方法ではない。 (3)超音波法 ひび割れ状況の調査に用いられているが、調査箇所は任
意に決められたところであって、対象構造物全体のひび
割れの分布を探し出すような方法としては難しい。

【０００６】総じて、上記従来方法は強度などの特定さ
れた検査（測定対象が限られる）だけか、継続的検査が
できないか、測定対象や測定範囲が任意かつ部分的（測
定範囲が狭い）なものに限られるか、測定する技術や取
り扱いが専門家を要するといった問題点があった。

【０００７】そこで、本発明では測定対象を強度やひび
割れ等に広く応用でき、測定範囲を構造物全域に及ぼ
し、しかも専門家によらずしても、容易に鉄筋コンクリ
ートの経年変化を検査できるようにした鉄筋コンクリー
トの非破壊検査方法を提供せんとする。

【０００８】本発明の他の目的は、コンクリートの経年
変化はコンクリートの含水量、云い換えれば日々の気温
・湿度変化による環境の変化に加えてコンクリート構造
物自体の経年変化が「コンクリートの含水量」によって
変化することに着目し、この物理的特性を計測して鉄筋
コンクリートのひび割れやコンクリート打設後の強度発
現等の経年変化を測定する方法と装置を提供する。

【０００９】本発明の更に別の目的は、コンクリート構
造物のほぼ全域に配筋した、電気絶縁鉄筋を用いること
で簡単な装置と測定方法によるコンクリートの経年変化
を測定・監視するようにした非破壊検査装置を提供せん
とする。

【００１０】なお、絶縁しない鉄筋の場合には電導度が
大きいために相互に接触する鉄筋を通して直接的に計測
電流が流れる等の理由によって計測することができず、
また鉄筋自体の錆の発生などで、鉄筋が電極としての機
能を損ってこれが鉄筋（電極）間の電気的特性に重大な
影響を招くために正確な特性値が得られないという致命
的な欠点があった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点に
鑑みてなされたものであり、その要旨は鉄筋コンクリー
ト中に間隔を置いて配筋または配置された少なくとも２
本の電気絶縁鉄筋あるいは電気絶縁塗装された金属板、
またはコンクリート表面に塗布した導電性ペイント等を
電極とし、各電極に通電して得られる電極間のインピー
ダンス、またはその抵抗成分や静電容量成分、位相角な
どの電気的特性値を定期的に測定し、分析することによ
って、鉄筋コンクリート構造物を構成するコンクリート
の経年変化を把握する鉄筋コンクリートの非破壊検査方
法にある。

【００１２】ここで、上記２本の電気絶縁鉄筋として
は、コンクリート構造物内に配筋した１段鉄筋が２本で
クロスした交差部、平行になった平行部の２本以上の電
気絶縁鉄筋（電極）間や、２段（上下２段とも電気絶縁
されている）または３段鉄筋（上中下段の全てまたは上
下段のみ電気絶縁されている）のうち、配筋の交差部、
上下に重なったラップ部、上部どうしと下部どうしの平
行部、または上部、下部間あるいは上部、中部、下部間
のラップ部や平行部を電極として用いる各形態を含む意
味である。

【００１３】また、上記絶縁鉄筋の配置に代わるものと
して電気絶縁塗装された金属板どうしでも可能であり、
また電気絶縁鉄筋との組合せでも可能である。

【００１４】同様に、少なくとも２箇所のコンクリート
表面に塗布された導電性ペイントどうしでも可能であ
り、また、電気絶縁鉄筋や電気絶縁塗装された金属板と
の組合せでも可能である。

【００１５】また、上記電極間は既に知られているイン
ピーダンス測定器等の汎用測定機器を用いることで容易
に計測できる。

【００１６】また、上記定期的に測定するということ
は、必ずしも毎日、隔日、一週間おきという一定間隔と
いうことだけではなく、例えば２日おきのつぎは１週間
おき、そのつぎに１ヶ月毎、また３日おきといったよう
に水分変化やひび割れなどに伴うインピーダンスの変化
が顕著に現われるときは細かく区切り、現われないとき
には長期間隔をもって計測することをいう。

【００１７】さらにまた、コンクリートの経年変化とは
コンクリート打設後の硬化の進展、周辺環境としての湿
度変化に伴う乾燥・吸湿、ひび割れの発生等によるコン
クリート構造物の変化状況をいう。

【００１８】つぎに、本発明の別の要旨として、鉄筋コ
ンクリート構造物において、所定間隔を置いて配筋また
は配置された少なくとも２本の電気絶縁被覆を施した電
気絶縁鉄筋あるいは電気絶縁塗装された金属板、または
コンクリート表面に塗布した導電性ペイント等を電極と
してリード線を接続し、該リード線を前記電極間のイン
ピーダンス、またはその抵抗成分や静電容量成分、位相
角などの電気的特性値を計測する前記構造物外に設置し
た電気的特性測定装置を取り付けるようにした鉄筋コン
クリートの非破壊検査装置がある。

【００１９】電極となる少なくとも２本の電気絶縁鉄筋
の一部絶縁部を剥がして直接電気的特性測定装置に接続
することもできるが、この場合コンクリート構造物を鉄
筋が見えるまで切除しなければならず、リード線を用い
てこれを電気的特性測定装置に取り付けた方が操作が容
易である。また、少なくとも２箇所のコンクリート表面
に塗布した導電性ペイントを電極として用いた方が容易
である。

【００２０】また、本発明は電気絶縁鉄筋を使用した鉄
筋コンクリート造の構造物を対象とし、構造物の施工又
は施工後に装置を備設する。この他に、従来の絶縁被覆
のない鉄筋を使用している構造物であっても、新たに電
気絶縁鉄筋や電気絶縁塗装された金属板を埋設するかコ
ンクリート表面に塗布した導電性ペイントを電極として
使用することも考えられる。

【００２１】さらに、コンクリート構造物の配筋は格子
状にクロスした一段のものでも、上下部二段のもの、あ
るいは上中下部三段やそれ以上のものであってもよい。
また、リード線の鉄筋への接続は上記一段の配筋構造に
おける交差部や平行部、または二段以上では上下に重な
るラップ部や平行部の他に上部どうしや下部どうし、あ
るいは中段における平行部の鉄筋を電極とすることもで
き、これら任意の位置関係がコンクリート構造物中のほ
とんどの部分での電気測定を可能にできる。

【００２２】

【作用】本発明方法によれば、電気絶縁鉄筋あるいは電
気絶縁塗装された金属板、またはコンクリート表面に塗
布した導電性ペイント等を電極とし、インピーダンス、
またはその抵抗成分や静電容量成分、位相角などの電気
的特性値を定期的に測定し、その経年変化の傾向を分析
して判断するものである。

【００２３】コンクリート構造物の電気的特性（インピ
ーダンズなど）の絶対値は、当然、構造物の形状や配筋
方法、測定位置などで異なるが、本発明方法によれば、
同一場所で継続的に計測することにより絶対値は問題と
せず、相対的な変化傾向を指標としている。

【００２４】

【実施例】以下に本発明である鉄筋コンクリートの非破
壊検査方法を添付図面に基づいて説明する。

【００２５】コンクリートの電気的特性は、コンクリー
トの含水量、気温・湿度の環境によって変化し、またコ
ンクリートのひび割れなどの経年変化でも変化すると考
えられる。

【００２６】そこで、本発明ではコンクリートの経年変
化を電気絶縁鉄筋あるいは電気絶縁塗装された金属板、
またはコンクリート表面に塗布した導電性ペイトン等を
電極とし、各電極に通電して得られる電気的特性をモニ
タリングしてコンクリート構造体のひび割れなどの劣化
状況を把握する方法を検討した。

【００２７】＜コンクリートのモニタリング試験方法＞
若材令、中材令、長材令と材令の異なる３種類のコンク
リート試験体を室内に放置し、周波数１００Ｈｚにおい
て、電気的特性、重量、気温、湿度を２日毎に４０日間
測定した。試験体と測定回路の概念を図１に示す。若材
令コンクリートは測定開始日の前日に製作したもの、中
材令コンクリートは約２年半前、長材令コンクリートは
約８０年前のものである。

【００２８】＜試験結果＞図２に気温、湿度および代表
的事例として若材令試験体について２体、中材令試験体
について１体、長材令試験体について１体の試験体重量
の変化を示す。図３は、図２に示した気温・湿度をもと
に図１の試験体を放置した環境について４０日間の絶対
湿度の変化を示すものであり、図４はその時の２つの弱
材令試験体のインピーダンスを計測したものである。

【００２９】このことにより、上記したコンクリート試
験体における重量の変化は、コンクリート打設直後は水
分が多いために重く、硬化にしたがって次第に軽くな
り、その後は空気中の湿度によって変化し、それに逆比
例してインピーダンスが変化することが判った。つま
り、図３と図４からコンクリート打設直後しばらくは硬
化に伴う水分減少の影響でほぼ単調にインピーダンスが
増加するが、その後は湿度変化に対応し、湿度が上昇す
るとコンクリートが吸湿してインピーダンスが低下し、
湿度が低下するとコンクリートが乾燥してインピーダン
スが上昇することがわかった。

【００３０】ついで、上記コンクリート試験体による試
験を前提とし、コンクリート中に電気絶縁鉄筋（エポキ
シ樹脂塗装鉄筋）を配筋した絶縁鉄筋コンクリート試験
体による長期モニタリング試験について説明する。

【００３１】＜電気絶縁鉄筋コンクリートのモニタリン
グ試験方法＞図５にエポキシ樹脂塗装鉄筋試験体の概要
を示す。試験体は２体（Ａ−１、Ａ−２）製作し、電気
絶縁鉄筋および上下面に円形１００ｍｍφの導電性ペイ
ントを塗布して電極としている。一度、絶乾状態にした
試験体を直接雨水がかからないようにビニールシートで
養生して屋外軒下に放置し、電気的特性値、試験体重
量、気温・湿度を月１度の頻度で測定した。測定箇所
は、上下の導電性ペイントを塗布した電極間、電気絶縁
鉄筋間、および導電性ペイントを塗布した電極と電気絶
縁鉄筋間で行った。

【００３２】＜試験結果＞図６は、図５の試験体を放置
した環境についての絶対湿度の変化を示すものであり、
図７は、その時のインピーダンスを計測したものであ
る。過月数経過に伴い、一度絶乾した試験体の吸湿現象
によってインピーダンスは低下している。また、図６と
図７から、絶対湿度の変化とインピーダンスの変化の関
係に前記コンクリートのモニタリング試験と同様の傾向
が見られることが判った。

【００３３】また、将来、鉄筋コンクリート中にひび割
れが発生した場合には、空気中の湿度が上がるとコンク
リート中実部よりひび割れ部の方が顕著に水分を吸収
し、湿度が下がると乾燥も顕著となる関係が生じ、した
がってひび割れ発生後の同箇所での湿度の上下はインピ
ーダンスの顕著な上下現象を招くことが予測できる。

【００３４】したがって、鉄筋コンクリート中のひび割
れの発生はインピーダンスの変化傾向によって判る。

【００３５】また、これら鉄筋コンクリートの検査はイ
ンピーダンスの計測に限られず、インピーダンスの抵抗
成分や静電容量成分、位相角などの電気的特性値を計測
することによっても予測できる。

【００３６】以上述べたことによって、鉄筋コンクリー
ト構造物中の電気絶縁鉄筋あるいは電気絶縁塗装された
金属板、またはコンクリート表面に塗布した導電性ペイ
ント等を電極として、これら同じもの、あるいは異なる
ものからなる同電極間の電気的特性値を定期的に測定す
ることによって鉄筋コンクリートの経年変化を把握する
ことが可能である。

【００３７】つぎに、本発明である鉄筋コンクリートの
非破壊検査方法を実構造物でモニタリングしたものと、
検査装置を実構造物に備設したものについて説明する。

【００３８】＜電気絶縁鉄筋コンクリートを実構造物に
応用した試験方法＞日本原子力研究所内に建設された、
電気絶縁性能を要求される超電導実験棟において、電気
絶縁鉄筋を使用し、土間の鉄筋に測定用リード線を取り
付け、コンクリート打設前、打設直後、打設１ヵ月〜６
ヵ月後にそれぞれ、直流絶縁抵抗（印加電圧：５００〜
１０００Ｖ）と交流インピーダンス（印加電圧：自然電
位差±１００ｍＶ〜５Ｖ、周波数：１Ｈｚ〜１ＫＨｚ）
を測定した。鉄筋の位置関係は、それぞれラップ部、交
差部、平行部について行った。測定箇所概念を図８に示
す。

【００３９】この図８は、上記研究所の実験棟に土間１
における絶縁鉄筋のうち上筋２と下筋３にそれぞれリー
ド線４を接続し、リード線を柱５の中程に設けた柱内の
測定端子ボックス６まで引出し、さらに同ボックス６に
はコネクター（図示せず）によって柱外の電気特性測定
装置であるインピーダンスアナライザ７を接続可能にし
ている。

【００４０】なお、図には示していないが、実験では柱
脚基礎８と真空容器基礎９における下部基礎鉄筋に上記
同様リード線に接続することもできる。

【００４１】測定用リード線のより具体的な取り付けに
は、図１０に示すように、全面的に電気絶縁した上筋と
下筋、上筋と中央筋、及び中央筋どうしに絶縁被膜を剥
がしてリード線を結線し、これらのコンクリート区域間
において測定を行った。

【００４２】＜試験結果＞周波数１００Ｈｚにおけるイ
ンピーダンスを測定した一例を図９で示す土間の上下筋
の平行部の例でみると、コンクリートの打設前はインピ
ーダンスが高く、打設直後は急激に低下している。これ
は打設時の水の影響によるものと考えられる。その後
は、月日の経過につれ水和反応が進み、徐々にインピー
ダンスは上昇している。また、上記ラップ部などいずれ
の部位においても同様の傾向を示した。

【００４３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明方法では従来
電導性が大きいために鉄筋間にあるコンクリート部分の
電気的特性が測定できなかったり、錆の発生によって電
気的特性が大きく変化するために計測不能であったもの
を、コンクリート構造物の電気絶縁鉄筋をそのまま電極
として利用することによりコンクリートの経年変化を把
握できるようにした。

【００４４】また、本発明方法は構造物自体の構成要素
である電気絶縁鉄筋自体を測定用の電極として利用する
（あるいは、構造物に実害を与えない電気絶縁鉄筋ある
いは電気絶縁塗装された金属板を埋設する、または、コ
ンクリート表面に導電性ペイント等を塗布する）ため、
構造物自体に大きな損傷を与えたり新たに大掛かりな装
置を設置する必要がない。

【００４５】さらに、インピーダンス、または、その抵
抗成分や静電容量成分、位相角などの電気的特性値の計
測を行うための測定器の簡便化・自動化等は、既存技術
の応用によって何ら問題なく実施可能と考えられ、将
来、さらなる省人化が可能である。

【００４６】さらに、本発明方法によれば専門家によら
ず、しかも大掛かりな特殊装置を新たに設置する等が必
要なく、既住の汎用測定機器（インピーダンス測定器
等）を使うため誰でも簡単に測定可能である。

【００４７】また、従来の打撃やＸ線または超音波を利
用した、表面から見える情報をもとに、目星をつけて試
験するといった従来方法に比べ、目に見えない欠陥発生
箇所を新たに明らかにする等の特定部位に限らない（測
定範囲が狭いといった欠点を解消）構造物全体を対象と
した調査が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】コンクリート試験体とその試験体を用いた測定
回路図である。

【図２】図１と同じ２つの若材令、中材令、長材令試験
体の４０日間の周辺環境の気温と湿度および試験体重量
の経時変化を示すグラフである。

【図３】コンクリートを打設して図１の試験体を作った
時から４０日間の絶対湿度の変化を示すグラフである。

【図４】図３に示した４０日間の期間中に測定したイン
ピーダンスの変化を示すグラフである。

【図５】電気絶縁鉄筋コンクリートの試験体の透視平面
図と透視側面図である。

【図６】一度絶乾状態にした図５の試験体を屋外に放置
した期間の絶対湿度の変化を示すグラフである。

【図７】図６に示した期間中に測定した電気絶縁鉄筋コ
ンクリート試験体の各電極間のインピーダンスの変化を
示すグラフである。

【図８】本発明装置を実験棟に設置した状態の概念図で
ある。

【図９】図８における経年別に周波数を変えて測定した
インピーダンスの測定グラフである。

【図１０】図８の上下２段鉄筋の上下ラップ部、上下部
の平行部および結束部にリード線を接続した状態を示す
写真をトレースした説明図である。

【符号の説明】

１ 土間（コンクリート） ２ 上筋（電気絶縁鉄筋） ３ 下筋部（電気絶縁鉄筋） ４ リード線 ５ 柱 ６ 測定端子ボックス ７ 電気的特性測定装置

フロントページの続き (72)発明者 圷 陽一 茨城県那珂郡東海村村松1221−２ (72)発明者 大川 慶直 埼玉県蕨市中央５丁目11番15号 (72)発明者 鈴木 偉之 水戸市吉沢町45−60 吉沢団地122号 (72)発明者 中越 章雄 東京都港区北青山２丁目５番８号 株式会 社間組内 (72)発明者 山本 孝一 神戸市中央区脇浜町１丁目３番18号 株式 会社神戸製鋼所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉄筋コンクリート中の電気絶縁鉄筋ある
   いは電気絶縁塗装された金属板、またはコンクリート表
   面に塗布した導電性ペイントどうし、あるいはこれらか
   ら選ばれた少なくとも２つを間隔を置いて配筋または配
   置したものを電極とし、各電極に通電して得られる電極
   間のインピーダンス、またはその抵抗成分や静電容量成
   分、位相角などの電気的特性値を定期的に測定し、分析
   することによって、鉄筋コンクリート構造物を構成する
   コンクリートの経年変化を把握する鉄筋コンクリートの
   非破壊検査方法。
2. 【請求項２】 鉄筋コンクリート構造物において、所定
   間隔を置いて配筋または配置された少なくとも２本の電
   気絶縁被覆を施した電気絶縁鉄筋あるいは電気絶縁塗装
   された金属板、またはコンクリート表面に塗布した導電
   性ペイント等を電極としてリード線を接続し、該リード
   線を前記電極間のインピーダンス、またはその抵抗成分
   や静電容量成分、位相角などの電気的特性値を計測する
   前記構造物外に設置した電気的特性測定装置を取り付け
   るようにした鉄筋コンクリートの非破壊検査装置。
3. 【請求項３】 前記リード線を接続した電気絶縁鉄筋
   が、上下に２段以上配筋した上下部間の鉄筋か、上部ま
   たは下部どうしの鉄筋間のものである請求項２に記載の
   鉄筋コンクリートの非破壊検査装置。
4. 【請求項４】 前記リード線を接続した電気絶縁鉄筋
   が、配筋の結束部がある交差部、上下ラップ部、または
   上部および／または下部の平行部である請求項３に記載
   の鉄筋コンクリートの非破壊検査装置。