JPH1021211A - ニューラルネットワークおよびコンクリート構造物中の鉄筋腐食の評価方法および予測方法 - Google Patents
ニューラルネットワークおよびコンクリート構造物中の鉄筋腐食の評価方法および予測方法Info
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- JPH1021211A JPH1021211A JP18845796A JP18845796A JPH1021211A JP H1021211 A JPH1021211 A JP H1021211A JP 18845796 A JP18845796 A JP 18845796A JP 18845796 A JP18845796 A JP 18845796A JP H1021211 A JPH1021211 A JP H1021211A
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Landscapes
- Working Measures On Existing Buildindgs (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】客観的で再現性のある評価や予測ができ、実構
造物の評価や予測の精度が向上し、腐食程度を予測する
ことができ、かぶりコンクリートの劣化がある場合の評
価や予測も可能であり、コンクリート構造物の維持管理
計画や補修、補強計画が合理的に行なえる方法を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】コンクリート構造物の鉄筋のかぶり、中性
化深さ、鉄筋位置の全塩化物量、コンクリート表面のひ
び割れ、浮きの有無、一般に公開されている気象情報の
うち構造物が設置されている地域の年平均気温、年平均
湿度、年間降水量などと、調査により露出した鉄筋の観
察により得られる鉄筋の腐食程度を使用して構築された
ニューラルネットワーク、および鉄筋腐食の評価方法、
予測方法に関するものである。
造物の評価や予測の精度が向上し、腐食程度を予測する
ことができ、かぶりコンクリートの劣化がある場合の評
価や予測も可能であり、コンクリート構造物の維持管理
計画や補修、補強計画が合理的に行なえる方法を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】コンクリート構造物の鉄筋のかぶり、中性
化深さ、鉄筋位置の全塩化物量、コンクリート表面のひ
び割れ、浮きの有無、一般に公開されている気象情報の
うち構造物が設置されている地域の年平均気温、年平均
湿度、年間降水量などと、調査により露出した鉄筋の観
察により得られる鉄筋の腐食程度を使用して構築された
ニューラルネットワーク、および鉄筋腐食の評価方法、
予測方法に関するものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄筋の腐食の評価
方法、進行の予測方法に関するものである。
方法、進行の予測方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】金属の腐食要因としては、ｐＨ、温度、
溶存酸素、不動態被膜の破壊要因存在の有無、機械的
（引張）応力の存在の有無などが挙げられる。コンクリ
ートの高アルカリ性が確保されている場合には、コンク
リート中の鉄筋表面には不動態被膜が形成されており鉄
筋は腐食しにくい。したがって、一般に、コンクリート
中の鉄筋が腐食しているかどうかを判定するには、鉄筋
表面に不動態被膜が存在するか否かを考えることにな
り、鉄筋周辺のｐＨ値が重要な情報となる。また、不動
態被膜が形成されている場合でも、この不動態被膜が局
部的に破壊されると、露出した下地の金属は局部的に著
しく腐食される。このような局部腐食の要因としては、
機械的応力の集中と塩化物イオンに代表される不動態被
膜破壊イオンの蓄積が挙げられる。
溶存酸素、不動態被膜の破壊要因存在の有無、機械的
（引張）応力の存在の有無などが挙げられる。コンクリ
ートの高アルカリ性が確保されている場合には、コンク
リート中の鉄筋表面には不動態被膜が形成されており鉄
筋は腐食しにくい。したがって、一般に、コンクリート
中の鉄筋が腐食しているかどうかを判定するには、鉄筋
表面に不動態被膜が存在するか否かを考えることにな
り、鉄筋周辺のｐＨ値が重要な情報となる。また、不動
態被膜が形成されている場合でも、この不動態被膜が局
部的に破壊されると、露出した下地の金属は局部的に著
しく腐食される。このような局部腐食の要因としては、
機械的応力の集中と塩化物イオンに代表される不動態被
膜破壊イオンの蓄積が挙げられる。
【０００３】実構造物中の鉄筋腐食による劣化の調査に
おいては、腐食状態を評価するために、鉄筋のかぶり、
かぶりコンクリートの中性化深さと、塩化物イオン濃
度、あるいは塩化物量の分布などが測定されることが多
い。コンクリートの中性化深さは、フェノールフタレイ
ン・アルコール溶液噴霧による測定値が一般に使用され
ており、この方法により中性化していると判断された箇
所のｐＨ値の範囲はｐＨ９〜１０以下であるといわれて
いる。
おいては、腐食状態を評価するために、鉄筋のかぶり、
かぶりコンクリートの中性化深さと、塩化物イオン濃
度、あるいは塩化物量の分布などが測定されることが多
い。コンクリートの中性化深さは、フェノールフタレイ
ン・アルコール溶液噴霧による測定値が一般に使用され
ており、この方法により中性化していると判断された箇
所のｐＨ値の範囲はｐＨ９〜１０以下であるといわれて
いる。
【０００４】不動態被膜はｐＨ１１．５程度以下では存
在し得ないことから、通常、鉄筋のかぶりに相当する表
面からの深さまで、コンクリートが中性化したときに、
鉄筋が腐食すると診断される。
在し得ないことから、通常、鉄筋のかぶりに相当する表
面からの深さまで、コンクリートが中性化したときに、
鉄筋が腐食すると診断される。
【０００５】一方、塩化物イオンの濃度についても、外
部から侵入する塩化物が鉄筋位置で一定以上の濃度ある
いは量となった時に鉄筋が腐食すると考えられている
が、塩化物イオンの腐食限界値の統一した見解はないの
が現状である。これは、実構造物において、施工条件や
コンクリートの配合、使用材料などが必ずしも同一でな
いために、実構造物の調査結果と実験値とでは同一の限
界値とはならないこと、また、酸素の供給について考慮
されていないことが理由として挙げられる。このため通
常、担当者の判断により既往の研究結果などの腐食限界
を採用して腐食評価を行うことになる。
部から侵入する塩化物が鉄筋位置で一定以上の濃度ある
いは量となった時に鉄筋が腐食すると考えられている
が、塩化物イオンの腐食限界値の統一した見解はないの
が現状である。これは、実構造物において、施工条件や
コンクリートの配合、使用材料などが必ずしも同一でな
いために、実構造物の調査結果と実験値とでは同一の限
界値とはならないこと、また、酸素の供給について考慮
されていないことが理由として挙げられる。このため通
常、担当者の判断により既往の研究結果などの腐食限界
を採用して腐食評価を行うことになる。
【０００６】このように従来の技術では、コンクリート
中の鉄筋の腐食の発生を評価するには、中性化深さが鉄
筋のかぶりに達しているか、または、鉄筋位置の塩化物
量が一定の値を越えているかが判断基準となるが、調査
や評価の担当者の経験的な判断に委ねられるところが多
い。さらに、鉄筋の腐食程度は、鉄筋位置の塩化物量や
供用年数から経験的に判断される。
中の鉄筋の腐食の発生を評価するには、中性化深さが鉄
筋のかぶりに達しているか、または、鉄筋位置の塩化物
量が一定の値を越えているかが判断基準となるが、調査
や評価の担当者の経験的な判断に委ねられるところが多
い。さらに、鉄筋の腐食程度は、鉄筋位置の塩化物量や
供用年数から経験的に判断される。
【０００７】将来の予測は、中性化の進行、鉄筋位置塩
化物量を各々予測し、限界の中性化深さおよび塩化物量
に達するまでの時間を予測することにより行われる。こ
の場合にも、限界の塩化物量は明確ではないため、実験
値などをもとに経験的に判断される。
化物量を各々予測し、限界の中性化深さおよび塩化物量
に達するまでの時間を予測することにより行われる。こ
の場合にも、限界の塩化物量は明確ではないため、実験
値などをもとに経験的に判断される。
【０００８】また中性化深さの進行はコンクリートの使
用材料や環境条件から推定され、塩化物量の増加はおも
にコンクリート中での塩化物イオンの拡散係数のみから
推定される。これらに対する使用材料や環境の影響は実
験や短期間の暴露試験により求められることが多い。
用材料や環境条件から推定され、塩化物量の増加はおも
にコンクリート中での塩化物イオンの拡散係数のみから
推定される。これらに対する使用材料や環境の影響は実
験や短期間の暴露試験により求められることが多い。
【０００９】最近の研究ではコンクリートの使用材料、
配合、環境温度、環境湿度などにより、コンクリート中
の鉄筋の腐食条件を明らかにしたり、その腐食進行予測
を解析的に行おうとする研究がある。また、コンクリー
ト中の鉄筋の電気的な特性をモニタリングすることによ
り腐食時期を把握する研究もある。
配合、環境温度、環境湿度などにより、コンクリート中
の鉄筋の腐食条件を明らかにしたり、その腐食進行予測
を解析的に行おうとする研究がある。また、コンクリー
ト中の鉄筋の電気的な特性をモニタリングすることによ
り腐食時期を把握する研究もある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】前記したような従来の
技術においては次のような問題点が存在する。 １）激しい腐食が発生する重要な要因である酸素の供給
量の評価が困難。 ２）実構造物の調査結果では塩化物含有量が微量で中性
化深さが鉄筋位置まで達していない条件でも腐食してい
る場合がある。このような現象は評価できない。 ３）中性化の進行や塩化物量の増加を予測するためのコ
ンクリートの使用材料やそれぞれの構造物、部材毎の環
境条件は現実の構造物では入手が困難である。 ４）同様に使用材料や環境条件についての詳細な情報を
前提とし、構造物中の鉄筋の腐食条件を評価したり、鉄
筋の腐食進行予測を解析的に明らかにする方法は実構造
物には適用が困難であると考えられる。 ５）実験室における結果のみでは実構造物に起こってい
る現象をよく説明できない場合が多い。 ６）鉄筋腐食の評価や予測結果に、主観が大きく影響し
ている。
技術においては次のような問題点が存在する。 １）激しい腐食が発生する重要な要因である酸素の供給
量の評価が困難。 ２）実構造物の調査結果では塩化物含有量が微量で中性
化深さが鉄筋位置まで達していない条件でも腐食してい
る場合がある。このような現象は評価できない。 ３）中性化の進行や塩化物量の増加を予測するためのコ
ンクリートの使用材料やそれぞれの構造物、部材毎の環
境条件は現実の構造物では入手が困難である。 ４）同様に使用材料や環境条件についての詳細な情報を
前提とし、構造物中の鉄筋の腐食条件を評価したり、鉄
筋の腐食進行予測を解析的に明らかにする方法は実構造
物には適用が困難であると考えられる。 ５）実験室における結果のみでは実構造物に起こってい
る現象をよく説明できない場合が多い。 ６）鉄筋腐食の評価や予測結果に、主観が大きく影響し
ている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は上記のような問
題を改善することを目的とするものであり、コンクリー
ト構造物の鉄筋のかぶり、中性化深さ、鉄筋位置の全塩
化物量、コンクリート表面のひび割れ、浮きの有無、一
般に公開されている気象情報のうち構造物が設置されて
いる地域の年平均気温、年平均湿度、年間降水量など
と、調査により露出した鉄筋の観察により得られる鉄筋
の腐食程度を使用して構築されたニューラルネットワー
ク、および鉄筋腐食の評価方法、予測方法に関するもの
である。
題を改善することを目的とするものであり、コンクリー
ト構造物の鉄筋のかぶり、中性化深さ、鉄筋位置の全塩
化物量、コンクリート表面のひび割れ、浮きの有無、一
般に公開されている気象情報のうち構造物が設置されて
いる地域の年平均気温、年平均湿度、年間降水量など
と、調査により露出した鉄筋の観察により得られる鉄筋
の腐食程度を使用して構築されたニューラルネットワー
ク、および鉄筋腐食の評価方法、予測方法に関するもの
である。
【００１２】
【発明の実施の形態】鉄筋腐食によるコンクリート構造
物の劣化程度を明らかにするための一連の調査として
は、構造物の外観調査、コンクリートコアによる中性化
深さや塩化物量などの調査、鉄筋のはつり出しによる目
視調査、設計図書等による使用材料、コンクリートの配
合、施工条件の調査などがある。これらの調査のうち、
使用材料やコンクリートの配合、施工条件などの情報は
得られないことが多い。一方、現状の構造物を調査する
ことにより得られる調査時点の中性化深さ、塩化物量、
鉄筋の目視調査結果などは比較的入手しやすい。コンク
リート中の鉄筋の腐食要因としては、上述のように、ｐ
Ｈ、温度、溶存酸素、不動態被膜の破壊要因存在の有
無、機械的（引張）応力の存在の有無などが挙げられ
る。コンクリート中の酸素の移動の程度は、コンクリー
トの使用材料、配合、施工方法、供用環境などさまざま
な要因の影響により決まっていると考えられる。
物の劣化程度を明らかにするための一連の調査として
は、構造物の外観調査、コンクリートコアによる中性化
深さや塩化物量などの調査、鉄筋のはつり出しによる目
視調査、設計図書等による使用材料、コンクリートの配
合、施工条件の調査などがある。これらの調査のうち、
使用材料やコンクリートの配合、施工条件などの情報は
得られないことが多い。一方、現状の構造物を調査する
ことにより得られる調査時点の中性化深さ、塩化物量、
鉄筋の目視調査結果などは比較的入手しやすい。コンク
リート中の鉄筋の腐食要因としては、上述のように、ｐ
Ｈ、温度、溶存酸素、不動態被膜の破壊要因存在の有
無、機械的（引張）応力の存在の有無などが挙げられ
る。コンクリート中の酸素の移動の程度は、コンクリー
トの使用材料、配合、施工方法、供用環境などさまざま
な要因の影響により決まっていると考えられる。
【００１３】そこで、本発明では酸素の移動と同様の要
因の影響下にあり、実構造物の調査で容易に得られる中
性化深さをコンクリートの使用材料、配合、施工、供用
環境、供用期間等をモニタリングするセンサーと位置付
けて、これを鉄筋の腐食因子の一つである酸素の移動を
示す指標とした。これにより、不動態被膜の破壊要因で
ある塩化物イオンが存在する環境下における実構造物の
鉄筋の腐食程度を、限られた調査データにより評価する
方法を考案した。
因の影響下にあり、実構造物の調査で容易に得られる中
性化深さをコンクリートの使用材料、配合、施工、供用
環境、供用期間等をモニタリングするセンサーと位置付
けて、これを鉄筋の腐食因子の一つである酸素の移動を
示す指標とした。これにより、不動態被膜の破壊要因で
ある塩化物イオンが存在する環境下における実構造物の
鉄筋の腐食程度を、限られた調査データにより評価する
方法を考案した。
【００１４】基本的には、調査データのうち鉄筋のかぶ
り、中性化深さ、鉄筋位置全塩化物量を鉄筋の腐食要因
とし、これに気象台で公表されているような一般的な環
境条件のうち環境温度、環境湿度、年間降水量および調
査時の構造物表面の状況を加えて目視による指標である
鉄筋の腐食度をこれらの腐食要因により評価する。
り、中性化深さ、鉄筋位置全塩化物量を鉄筋の腐食要因
とし、これに気象台で公表されているような一般的な環
境条件のうち環境温度、環境湿度、年間降水量および調
査時の構造物表面の状況を加えて目視による指標である
鉄筋の腐食度をこれらの腐食要因により評価する。
【００１５】一般に、中性化の進行や、コンクリート中
の塩化物の分布については精度良く予測する経験式や解
析手法がいくつかあるが、実構造物中の鉄筋の腐食条件
は十分に明らかにされていない。また実構造物における
鉄筋の腐食現象では上述のように要因が多く、これらの
要因が複雑に関連し合っていると考えられるため、鉄筋
の腐食程度との関係を把握するには多くの要因に基づい
た検討が必要となる。そこで、数多くある要因のうち、
簡単な調査により得られるような上述の各要因と鉄筋の
腐食度との関係を、最適化手法の一つであるニューラル
ネットワーク（以下、ネットワーク）の学習により獲得
する。
の塩化物の分布については精度良く予測する経験式や解
析手法がいくつかあるが、実構造物中の鉄筋の腐食条件
は十分に明らかにされていない。また実構造物における
鉄筋の腐食現象では上述のように要因が多く、これらの
要因が複雑に関連し合っていると考えられるため、鉄筋
の腐食程度との関係を把握するには多くの要因に基づい
た検討が必要となる。そこで、数多くある要因のうち、
簡単な調査により得られるような上述の各要因と鉄筋の
腐食度との関係を、最適化手法の一つであるニューラル
ネットワーク（以下、ネットワーク）の学習により獲得
する。
【００１６】新たな調査データが得られたときには随時
ニューラルネットワークの学習を行い、精度の向上を計
る。また、コンクリート中の鉄筋の腐食現象に関する新
たな知見が得られたときには、新しい要因を追加しても
よい。構築したニューラルネットワークを図１に示す。
ニューラルネットワークの学習を行い、精度の向上を計
る。また、コンクリート中の鉄筋の腐食現象に関する新
たな知見が得られたときには、新しい要因を追加しても
よい。構築したニューラルネットワークを図１に示す。
【００１７】次に、構築したニューラルネットワークを
用いて、コンクリート構造物中の鉄筋の腐食度を予測す
るにあたって、中性化の進行や鉄筋位置全塩化物量の経
時変化の予測には、既往の研究を用いる。
用いて、コンクリート構造物中の鉄筋の腐食度を予測す
るにあたって、中性化の進行や鉄筋位置全塩化物量の経
時変化の予測には、既往の研究を用いる。
【００１８】中性化深さの予測は、中性化深さが供用期
間の２乗に比例するという考え方に従い、調査時点の中
性化深さと供用年数から、比例定数を各々の構造物毎に
つぎの数１の式で算出し、以降の中性化の進行はこの比
例定数と供用年数の増加によりつぎの数２の式で予測す
る。
間の２乗に比例するという考え方に従い、調査時点の中
性化深さと供用年数から、比例定数を各々の構造物毎に
つぎの数１の式で算出し、以降の中性化の進行はこの比
例定数と供用年数の増加によりつぎの数２の式で予測す
る。
【００１９】
【数１】
【００２０】
【数２】
【００２１】ここに、ｔ ：供用期間（days） ｔ0 ：調査時点の供用期間（days） Ｃｄ（ｔ）：供用期間ｔの中性化深さ（ｍｍ） Ｃ0 ：調査時点（ｔ＝ｔ0 ）の中性化深さ（ｍ
ｍ） Ｋ ：中性化速度係数（ｍｍ／（days）1/2 ）
ｍ） Ｋ ：中性化速度係数（ｍｍ／（days）1/2 ）
【００２２】塩化物の進行は既往の研究の中から、コン
クリート中での塩化物イオンの挙動やコンクリート表面
からの塩化物イオンの浸透機構、乾湿繰返し環境を考慮
した塩化物イオンの移動解析手法により予測する。この
方法では、コンクリートの配合も塩化物の増加に影響を
及ぼすものの、コンクリート表面から鉄筋までの距離や
乾燥湿潤繰返しサイクルの影響の方が影響度が大きいと
考えられる。構造物が受ける乾燥湿潤のサイクルは構造
物のおかれる地理的な位置や地形および調査対象の部位
などから予測できる。また、コンクリートの配合は水セ
メント比に代表させ、この水セメント比は一般的な既定
値の範囲で仮定する。
クリート中での塩化物イオンの挙動やコンクリート表面
からの塩化物イオンの浸透機構、乾湿繰返し環境を考慮
した塩化物イオンの移動解析手法により予測する。この
方法では、コンクリートの配合も塩化物の増加に影響を
及ぼすものの、コンクリート表面から鉄筋までの距離や
乾燥湿潤繰返しサイクルの影響の方が影響度が大きいと
考えられる。構造物が受ける乾燥湿潤のサイクルは構造
物のおかれる地理的な位置や地形および調査対象の部位
などから予測できる。また、コンクリートの配合は水セ
メント比に代表させ、この水セメント比は一般的な既定
値の範囲で仮定する。
【００２３】
【作用】学習後のニューラルネットワークは各要因を入
力すると、その要因の組み合わせに応じた鉄筋の腐食度
を出力するものであり、調査時点の各要因を入力するこ
とによりその時点の構造物内部の鉄筋の腐食程度が評価
できる。
力すると、その要因の組み合わせに応じた鉄筋の腐食度
を出力するものであり、調査時点の各要因を入力するこ
とによりその時点の構造物内部の鉄筋の腐食程度が評価
できる。
【００２４】将来の予測は、図２に示すフロー図に従っ
て行う。すなわち、予測対象構造物が設置されている地
域の代表的な環境条件として、年平均気温、年平均湿度
と年間降水量を調査し、対象構造物の鉄筋のかぶり、中
性化深さ、鉄筋位置塩化物量を調査する。次に、調査時
点の供用年数と中性化深さから中性化に関する上述の比
例定数を算出する。塩化物の増加量を算定するために乾
湿の繰返しなどの条件を構造物のおかれる地理的な位置
や地形などから設定する。
て行う。すなわち、予測対象構造物が設置されている地
域の代表的な環境条件として、年平均気温、年平均湿度
と年間降水量を調査し、対象構造物の鉄筋のかぶり、中
性化深さ、鉄筋位置塩化物量を調査する。次に、調査時
点の供用年数と中性化深さから中性化に関する上述の比
例定数を算出する。塩化物の増加量を算定するために乾
湿の繰返しなどの条件を構造物のおかれる地理的な位置
や地形などから設定する。
【００２５】本方法で使用している要因のうち、供用期
間とともに変化すると考えられる要因は、中性化深さと
塩化物量の２つに限定されている。したがって、これら
の要因を逐次予測し、ニューラルネットワークに他の要
因と一緒に入力することにより逐次の鉄筋の腐食度が予
測できる。また、任意の腐食度となる供用期間が予測で
きる。
間とともに変化すると考えられる要因は、中性化深さと
塩化物量の２つに限定されている。したがって、これら
の要因を逐次予測し、ニューラルネットワークに他の要
因と一緒に入力することにより逐次の鉄筋の腐食度が予
測できる。また、任意の腐食度となる供用期間が予測で
きる。
【００２６】調査時点において、発生の有無のみなら
ず、腐食の程度を評価することができるので、補修や補
強などの対策の要否が容易に判定できる。これにより、
例えば腐食度３となった時点で補修などの対策が必要と
なる場合には、調査時点で鉄筋が腐食していない域は腐
食が軽微であると判定された場合にも、将来的な補修や
補強、再構築などの必要性が判断でき、計画的に準備を
進めることができる。
ず、腐食の程度を評価することができるので、補修や補
強などの対策の要否が容易に判定できる。これにより、
例えば腐食度３となった時点で補修などの対策が必要と
なる場合には、調査時点で鉄筋が腐食していない域は腐
食が軽微であると判定された場合にも、将来的な補修や
補強、再構築などの必要性が判断でき、計画的に準備を
進めることができる。
【００２７】
【実施例】構築したネットワークは数３の式に示すよう
にある時点の調査データを入力すると、これに対応した
鉄筋の腐食度を出力する関数として扱うことができる。
にある時点の調査データを入力すると、これに対応した
鉄筋の腐食度を出力する関数として扱うことができる。
【００２８】
【数３】
【００２９】ここに、Ｓｃ ：鉄筋の腐
食度 ＮＷ ：ニューラルネットワーク Ｃ0 ：鉄筋のかぶり（ｍｍ） Ｃｄ（ｔ） ：供用期間ｔにおける中性化深さ
（ｍｍ） Ｃtot （ｔ，Ｃ0 ） ：供用期間ｔ，かぶりＣ0 におけ
る鉄筋位置での全塩化物量（ｋｇ／ｍ3 ） Ｄ ：かぶりコンクリートの状況（健
全：０、ひび割れ：１、浮き：２） Temp ：年平均気温（℃） Rain ：年間降水量（ｍｍ） ＲＨ ：年平均相対湿度（ＲＨ％）
食度 ＮＷ ：ニューラルネットワーク Ｃ0 ：鉄筋のかぶり（ｍｍ） Ｃｄ（ｔ） ：供用期間ｔにおける中性化深さ
（ｍｍ） Ｃtot （ｔ，Ｃ0 ） ：供用期間ｔ，かぶりＣ0 におけ
る鉄筋位置での全塩化物量（ｋｇ／ｍ3 ） Ｄ ：かぶりコンクリートの状況（健
全：０、ひび割れ：１、浮き：２） Temp ：年平均気温（℃） Rain ：年間降水量（ｍｍ） ＲＨ ：年平均相対湿度（ＲＨ％）
【００３０】前記数３の式は調査時点の鉄筋腐食程度を
評価するものであるが、中性化深さと鉄筋位置全塩化物
量の予測値を、他のパラメータと共に数３の式に代入す
ることにより将来の鉄筋の腐食度が予測できる。ここ
で、腐食度は表１のように定義した。表１から、腐食が
発生する腐食度は２、腐食が激しくなる腐食度は３と考
えられる。
評価するものであるが、中性化深さと鉄筋位置全塩化物
量の予測値を、他のパラメータと共に数３の式に代入す
ることにより将来の鉄筋の腐食度が予測できる。ここ
で、腐食度は表１のように定義した。表１から、腐食が
発生する腐食度は２、腐食が激しくなる腐食度は３と考
えられる。
【００３１】
【表１】
【００３２】次に、表２に示す代表的な解析条件におけ
る、かぶり５０ｍｍおよび１００ｍｍの場合の、中性化
深さ、鉄筋位置全塩化物量と鉄筋の腐食度の進行予測結
果を図３、図４、図５、図６にそれぞれ示す。
る、かぶり５０ｍｍおよび１００ｍｍの場合の、中性化
深さ、鉄筋位置全塩化物量と鉄筋の腐食度の進行予測結
果を図３、図４、図５、図６にそれぞれ示す。
【００３３】
【表２】
【００３４】表２の解析条件は、それぞれ以下のように
設定した。 （１）調査データからの範囲内で、中性化の進行が遅い
場合（Ｋ＝０．１）と中性化の進行が速い場合（Ｋ＝
０．５）を設定した。 （２）塩化物イオンの移動が遅い場合と速い場合を設定
した。塩化物イオンの移動は、コンクリート中での塩化
物イオンの見掛けの拡散係数と乾湿繰返しサイクルによ
り決定される。一般的に見掛けの拡散係数が小さいほど
塩化物イオンの移動が抑制されることから、見掛けの拡
散係数をＷ／Ｃ＝５０％相当（表面２．０６×１０4 、
内部１．７２×１０4 、ｃｍ2/ｄay）とＷ／Ｃ＝４０％
相当（表面１．２０×１０4 、内部９．９７×１０4 、
ｃｍ2/ｄay）に設定した。海洋環境は乾燥期間と湿潤期
間の組み合わせで分類され、乾湿サイクルの違いにより
コンクリート内部の全塩化物量が大きく変化するといわ
れている。この時、飛沫帯の環境に相当する湿潤期間１
日と乾燥期間３〜５日の組み合わせの場合に最もコンク
リート内部の全塩化物量が大きくなる。したがってここ
では乾湿繰返しサイクルは湿潤期間１日に対して、乾燥
期間５日と１００日の２通りを設定した。 （３）その他の解析条件は、調査データの平均的な値を
設定した。図３、図４にかぶりが５０ｍｍの場合の解析
結果を示した。
設定した。 （１）調査データからの範囲内で、中性化の進行が遅い
場合（Ｋ＝０．１）と中性化の進行が速い場合（Ｋ＝
０．５）を設定した。 （２）塩化物イオンの移動が遅い場合と速い場合を設定
した。塩化物イオンの移動は、コンクリート中での塩化
物イオンの見掛けの拡散係数と乾湿繰返しサイクルによ
り決定される。一般的に見掛けの拡散係数が小さいほど
塩化物イオンの移動が抑制されることから、見掛けの拡
散係数をＷ／Ｃ＝５０％相当（表面２．０６×１０4 、
内部１．７２×１０4 、ｃｍ2/ｄay）とＷ／Ｃ＝４０％
相当（表面１．２０×１０4 、内部９．９７×１０4 、
ｃｍ2/ｄay）に設定した。海洋環境は乾燥期間と湿潤期
間の組み合わせで分類され、乾湿サイクルの違いにより
コンクリート内部の全塩化物量が大きく変化するといわ
れている。この時、飛沫帯の環境に相当する湿潤期間１
日と乾燥期間３〜５日の組み合わせの場合に最もコンク
リート内部の全塩化物量が大きくなる。したがってここ
では乾湿繰返しサイクルは湿潤期間１日に対して、乾燥
期間５日と１００日の２通りを設定した。 （３）その他の解析条件は、調査データの平均的な値を
設定した。図３、図４にかぶりが５０ｍｍの場合の解析
結果を示した。
【００３５】中性化速度係数が大きい場合には、鉄筋位
置全塩化物量に関わらず、かぶり５０ｍｍの鉄筋は、供
用後１０年以内に腐食度３を越えるような、激しい腐食
を生じると考えられる。中性化速度係数が小さい場合に
は、酸素の供給量が少なく、鉄筋の腐食が抑制される。
このとき、腐食が始まる（腐食２）までの期間は鉄筋位
置全塩化物量により決まると考えられる。
置全塩化物量に関わらず、かぶり５０ｍｍの鉄筋は、供
用後１０年以内に腐食度３を越えるような、激しい腐食
を生じると考えられる。中性化速度係数が小さい場合に
は、酸素の供給量が少なく、鉄筋の腐食が抑制される。
このとき、腐食が始まる（腐食２）までの期間は鉄筋位
置全塩化物量により決まると考えられる。
【００３６】図３の塩化物量の経時変化は初期におい
て、図４の塩化物量よりもやや小さな値で推移してい
る。この僅かな塩化物量の差により、水セメント比４０
％のコンクリートでは腐食の発生が抑制されると考えら
れる。図５、図６にかぶりが１００ｍｍの場合について
示した。
て、図４の塩化物量よりもやや小さな値で推移してい
る。この僅かな塩化物量の差により、水セメント比４０
％のコンクリートでは腐食の発生が抑制されると考えら
れる。図５、図６にかぶりが１００ｍｍの場合について
示した。
【００３７】これらの図においても図３，４と同様に塩
化物量により腐食の発生時期が異なることがわかる。鉄
筋のかぶりが大きい場合には、鉄筋位置での塩化物の増
加量が小さく、激しい腐食が生じるような十分な酸素の
供給がないと考えられる。このことから、現実的な中性
化深さと塩化物量の範囲では供用期間５０年まで激しい
腐食が生じる可能性は少ないと考えられる。
化物量により腐食の発生時期が異なることがわかる。鉄
筋のかぶりが大きい場合には、鉄筋位置での塩化物の増
加量が小さく、激しい腐食が生じるような十分な酸素の
供給がないと考えられる。このことから、現実的な中性
化深さと塩化物量の範囲では供用期間５０年まで激しい
腐食が生じる可能性は少ないと考えられる。
【００３８】以上から、かぶりが小さい鉄筋は中性化深
さや鉄筋位置全塩化物量の影響を受け、早期に腐食が発
生する傾向があり、その後、激しい腐食に至る可能性が
大きい。また腐食が激しくなるには多量の塩化物の存在
よりも、酸素の供給量の影響度が大きいと考えられる。
腐食度が３程度になると、かぶりコンクリートにひび割
れや浮きなどの劣化が発生し、鉄筋の腐食を促進する可
能性がある。
さや鉄筋位置全塩化物量の影響を受け、早期に腐食が発
生する傾向があり、その後、激しい腐食に至る可能性が
大きい。また腐食が激しくなるには多量の塩化物の存在
よりも、酸素の供給量の影響度が大きいと考えられる。
腐食度が３程度になると、かぶりコンクリートにひび割
れや浮きなどの劣化が発生し、鉄筋の腐食を促進する可
能性がある。
【００３９】
１）実験値によらず実構造物で観察される現象のみから
コンクリート中の鉄筋の腐食条件が明らかとなる。これ
により、調査担当者の主観により判断を排除し、客観的
で再現性のある評価や予測ができる。 ２）実構造物の評価や予測の精度が向上し、しかも、従
来と同様な調査を行うだけでよい。 ３）酸素の影響を考慮しているので、腐食程度を予測す
ることができる。 ４）ひび割れや浮きなどの構造物表面の劣化も要因とし
て加えているので、このようなかぶりコンクリートの劣
化がある場合の評価や予測も可能である。 ５）これらの予測が可能になることにより、コンクリー
ト構造物の維持管理計画や補修、補強計画が合理的に行
なえる。
コンクリート中の鉄筋の腐食条件が明らかとなる。これ
により、調査担当者の主観により判断を排除し、客観的
で再現性のある評価や予測ができる。 ２）実構造物の評価や予測の精度が向上し、しかも、従
来と同様な調査を行うだけでよい。 ３）酸素の影響を考慮しているので、腐食程度を予測す
ることができる。 ４）ひび割れや浮きなどの構造物表面の劣化も要因とし
て加えているので、このようなかぶりコンクリートの劣
化がある場合の評価や予測も可能である。 ５）これらの予測が可能になることにより、コンクリー
ト構造物の維持管理計画や補修、補強計画が合理的に行
なえる。
【図１】本発明のニューラルネットワークを示す図。
【図２】腐食時期予測のフロー図。
【図３】水セメント比４０％、かぶり５０ｍｍのコンク
リートにおける中性化深さ、鉄筋位置全塩化物量と鉄筋
の腐食度の進行状態を示す図。
リートにおける中性化深さ、鉄筋位置全塩化物量と鉄筋
の腐食度の進行状態を示す図。
【図４】水セメント比５０％、かぶり５０ｍｍのコンク
リートにおける中性化深さ、鉄筋位置全塩化物量と鉄筋
の腐食度の進行状態を示す図。
リートにおける中性化深さ、鉄筋位置全塩化物量と鉄筋
の腐食度の進行状態を示す図。
【図５】水セメント比４０％、かぶり１００ｍｍのコン
クリートにおける中性化深さ、鉄筋位置全塩化物量と鉄
筋の腐食度の進行状態を示す図。
クリートにおける中性化深さ、鉄筋位置全塩化物量と鉄
筋の腐食度の進行状態を示す図。
【図６】水セメント比５０％、かぶり１００ｍｍのコン
クリートにおける中性化深さ、鉄筋位置全塩化物量と鉄
筋の腐食度の進行状態を示す図。
クリートにおける中性化深さ、鉄筋位置全塩化物量と鉄
筋の腐食度の進行状態を示す図。
Claims (3)
- 【請求項１】 コンクリート構造物の、鉄筋のかぶり、
中性化深さ、鉄筋位置の全塩化物量、コンクリート表面
のひび割れ、浮きの有無、一般に公開されている気象情
報のうち構造物が設置されている地域の年平均気温、年
平均湿度、年間降水量などと、調査により露出した鉄筋
の観察により得られる鉄筋の腐食程度を使用して構築さ
れたニューラルネットワーク。 - 【請求項２】 コンクリート構造物の、鉄筋のかぶり、
中性化深さ、鉄筋位置の全塩化物量、コンクリート表面
のひび割れ、浮きの有無、一般に公開されている気象情
報のうち構造物が設置されている地域の年平均気温、年
平均湿度、年間降水量などと、調査により露出した鉄筋
の観察により得られる鉄筋の腐食程度を使用して構築さ
れたニューラルネットワークにより、コンクリート中の
鉄筋の腐食程度を評価する方法。 - 【請求項３】 コンクリート構造物の、鉄筋のかぶり、
中性化深さ、鉄筋位置の全塩化物量、コンクリート表面
のひび割れ、浮きの有無、一般に公開されている気象情
報のうち構造物が設置されている地域の年平均気温、年
平均湿度、年間降水量などと、調査により露出した鉄筋
の観察により得られる鉄筋の腐食程度を使用して構築さ
れたニューラルネットワークにより、コンクリート中の
鉄筋の腐食の進行を予測する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18845796A JPH1021211A (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | ニューラルネットワークおよびコンクリート構造物中の鉄筋腐食の評価方法および予測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18845796A JPH1021211A (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | ニューラルネットワークおよびコンクリート構造物中の鉄筋腐食の評価方法および予測方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1021211A true JPH1021211A (ja) | 1998-01-23 |
Family
ID=16224047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18845796A Pending JPH1021211A (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | ニューラルネットワークおよびコンクリート構造物中の鉄筋腐食の評価方法および予測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1021211A (ja) |
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