JPH10221292A

JPH10221292A - コンクリート中の鋼材の腐食検出方法

Info

Publication number: JPH10221292A
Application number: JP3257897A
Authority: JP
Inventors: Koichi Ishibashi; 孝一石橋; Yoshito Hara; 与司人原; Kiminobu Ashida; 公伸芦田; Masanori Mikami; 正憲三上; Junichi Tanaka; 淳一田中
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK; East Japan Railway Co
Current assignee: Denka Co Ltd; East Japan Railway Co
Priority date: 1997-02-03
Filing date: 1997-02-03
Publication date: 1998-08-21

Abstract

(57)【要約】【課題】コンクリート鋼材ヘの導線の接続が不要で、
精度良くコンクリート中の鋼材の腐食の状態を検出する
方法を提供する。【解決手段】コンクリート１１中に鋼材１２を有する
コンクリート構造物１３のコンクリート１１の表面に、
電極を備えた２個以上の鋼材腐食検出端１４ａ，１４ｂ
を一定の間隔で接触させ、電位測定装置１５により、２
箇所以上のコンクリート１１ａ，１１ｂ中の鋼材１２
ａ，１２ｂの自然電位の差を測定することにより、コン
クリート中の鉄筋の腐食状況を検出する方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンクリート中の
鋼材の腐食検出方法、特にコンクリートの非破壊による
電気化学的な鋼材の腐食検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンクリート中に鋼材を有するコンクリ
ート構造物において、コンクリートは、一般には、種々
の環境に対する抵抗力が強く、また、強アルカリ性であ
るので、その内部にある鋼材は、鋼材表面に不動態被膜
を形成して腐食から保護され、そのために、コンクリー
ト構造物は耐久性のある永久構造物であると考えられて
きた。

【０００３】しかしながら、この永久構造物と考えられ
てきたコンクリート構造物も、中性化や塩害などの原因
により鋼材が腐食し、その機能を失う事で構造物として
の寿命に疑問がなげかけられる様になってきた。

【０００４】この様な劣化したコンクリート構造物中の
鋼材の腐食状況を検出する方法として、従来は構造物の
かぶりコンクリートを一部はつり、鋼材を露出すること
によって腐食状況を確認する目視による検出方法が行わ
れて来た。

【０００５】このはつり行為を無くす目的で、最近、非
破壊による電気化学的な鋼材の腐食状況の検出方法が提
案されている。非破壊による検出方法には、例えば、自
然電位法、電気抵抗法、分極抵抗、ＡＣインピーダンス
法等〔ＡＳＴＭＣ８７６（ＡｍｅｒｉｃａｎＳｏｃ
ｉｅｔｙｆｏｒＴｅｓｔｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌ
ｓＣ８７６）、特開昭５９−２１７１４７号公報、
特開昭６３−１６３２６６号公報、「鉄筋腐食の診断」
（１９９３年５月２８日森北出版株式会社発行）〕があ
る。

【０００６】自然電位法は、コンクリート中の鋼材の一
部に導線を接続し、この点を基準として銅−硫酸銅電極
などの測定の基準となる照合電極を利用してコンクリー
ト表面での測定によリコンクリート中の鋼材の電気化学
的活性度を測定する方法である。この方法では、コンク
リート表面の湿潤状態で測定結果が大きく異なり、鋼材
の腐食を評価する方法としては不十分であるという課題
があった。

【０００７】電気抵抗法は、コンクリートの電気抵抗を
測定することによってコンクリート中の腐食因子の浸入
のしやすさや浸入状況を知る方法であるが、鋼材の腐食
状況を知るには不十分であるという課題があった。

【０００８】分極抵抗法は、コンクリート中の鋼材の一
部に導線を接続し、コンクリート表面からコンクリート
内部の鋼材に対して直流電流を流し、この時の鋼材界面
の分極抵抗を測定する方法である。この方法では、測定
結果に対して速度論的な解釈を行うことができるもの
の、その測定が厳密な方法である為、実構造物への適用
は難しいという課題があった。

【０００９】ＡＣインピーダンス法は、コンクリート中
の鋼材の一部に導線を接続し、コンクリート表面からコ
ンクリート内部の鋼材に対して１０〜２０ｍＶの電圧で
１００ｋＨｚ〜ｌｍＨｚの交流電流を流し、分極抵抗を
測定する方法である。交流電流は周波数アナライザーと
ポテンショスタット、あるいは、ガルバノスタットを使
用して調整、電圧の印加を行う。この方法では、分極抵
抗を測定する過程で二重層容量とコンクリート抵抗を求
めることができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら自然電位
法、分極抵抗法、ＡＣインピーダンス法においては、前
記の通リコンクリート中の鋼材の一部への導線の接続が
必要であり、この接続は、試験室での試験体を用いた測
定では、試験体作成の際、あらかじめ鋼材を露出させて
おくか、導線を接続しておくことで測定を行うことも可
能であるが、現場での実構造物での測定の場合は、コン
クリート内部の鋼材が露出している場合を除いて、鋼材
露出の為のはつり作業やコアリング作業が必須であっ
た。

【００１１】つまり、自然電位法、分極抵抗法、ＡＣイ
ンピーダンス法は、非破壊による検査の方法の１つとは
言いながら導線の接続の為の破壊行為とその復旧作業が
必要であった。この為の労力が必要であること、およ
び、一部ではあるもののコンクリート構造物を破壊する
ことと多大な費用をかけない限りは、強度的に完全な復
旧ができず、通常は構造物の信頼性が低下する可能性が
あるという課題があった。電気抵抗法はコンクリート中
の鋼材の一部への導線の接続は必要ではないが、コンク
リートの状態のみしか把握できず鋼材の腐食の状態を知
ることはできない。

【００１２】また、自然電位法、分極抵抗法、ＡＣイン
ピーダンス法、電気低抗法等での測定値は測定対象であ
るコンクリートの湿潤状態に大きく影響され、実構造物
での測定値を定量的に判断することは困難である。

【００１３】本発明者らは、前記問題を解決すべく種々
検討した結果、コンクリート鋼材ヘの導線の接続が不要
で、精度良くコンクリート中の鋼材の腐食の状態が評価
可能な方法を見いだし、前記問題点を解決し得ることを
知見し、本発明を完成するに至った。

【００１４】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、電極を
備えた２個以上の鋼材腐食検出端を一定の間隔でコンク
リート表面に接触させ、２箇所以上のコンクリート中の
鋼材の自然電位の差を検出することを特徴とするコンク
リート中の鋼材の腐食検出方法である。

【００１５】本発明のコンクリート中の鋼材の腐食検出
方法において、電極を備えた２個以上の鋼材腐食検出端
の間隔を鋼材のかぶり厚さ以上とすることが好ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
まず、第１発明について説明する。本発明のコンクリー
ト中の鋼材の腐食検出方法は、電極を備えた２個以上の
鋼材腐食検出端（以下、本検出端という）を一定の間隔
でコンクリート表面に接触させ、２箇所以上のコンクリ
ート中の鋼材の自然電位の差を検出することを特徴とす
る。本発明では、コンクリート表面に電極を備えた本検
出端を少なくとも２個同時に接触させ、自然電位の差を
測定するものである。

【００１７】図１は、本発明で用いられる鋼材腐食測定
装置の一例を示す説明図である。同図において、本発明
の鋼材の腐食検出方法は、コンクリート１１中に鋼材
１２を有するコンクリート構造物１３のコンクリート１
１の表面に、電極を備えた２個以上の本検出端１４ａ，
１４ｂを一定の間隔で接触させ、電位測定装置１５によ
り、２箇所以上のコンクリート１１ａ，１１ｂ中の鋼材
１２ａ，１２ｂの自然電位の差を測定することにより、
コンクリート中の鉄筋の腐食状況を検出する方法であ
る。

【００１８】本発明で使用する本検出端には、通常、銀
／塩化銀電極、カロメル電極、銅／硫酸銅電極、などの
電極を備えたものを用いるが、白金や酸化ジルコニウ
ム、酸化ルテニウムを始めとする腐食されない貴金属類
あるいは貴金属メッキされた金属などの電位測定可能な
金属を備えたものでも可能である。

【００１９】本検出端の一方の電極は電位測定装置のプ
ラス側に、もう一方の電極はマイナス側に接続される。
プラス側、またはマイナス側に本検出端を複数個接続す
ることも可能であり、この場合は回路の切替装置によ
り、常にプラス、マイナス間一対で測定できるようにす
る。

【００２０】測定にあたっては、複数の本検出端の内、
一方の本検出端をコンクリート面に接触させ、他方の本
検出端を順次コンクリート面に接触させてゆき、本検出
端間での自然電位の差を測定する。自然電位の差を測定
することにより、電位が低い側を腐食の可能性ありと判
断することができる。これは、測定点数を増やすことで
電位が低い箇所を探すことが可能である。

【００２１】本検出端には、コンクリート表面への電気
的な接触が必要である為、湿潤部分である保水材を設け
てコンクリート面に接触できるようにしておく必要があ
る。本発明で使用する本検出端は、電極を備え、塩化カ
リウムや水酸化カルシウム等の電解質溶液を含浸する脱
脂綿やスポンジ等の保水材が、コンクリート表面に接触
できるようになっているものが、作業性の面から好まし
い。また、保水材の乾燥を防ぐために、電解質溶液を蓄
え、保水材へ常に電解質溶液を供給できる容器を使用す
ることはより有効である。

【００２２】本検出端の形状や大きさは、コンクリート
表面との接触面積が０．０１ｃｍ²以上確保できれば特
に限定されるものではない。本検出端の例としては、特
開昭５９−２１７１４７号公報の可搬式電極部や特開昭
６３−１６３２６６号公報の腐食本検出端等の電極があ
るが、本発明においては、電位測定のできるものであれ
ばいかような検出端でも使用可能である。

【００２３】２個以上の本検出端を用いて、本検出端ど
おしが互いに接触しないようにコンクリート表面に接触
させ、順次測定点を移動させていく。順次コンクリート
面に接触させる方法としては、手動で１点、１点移動さ
せる方法や、自動で車輪型の本検出端を移動させること
が可能である。測定の際に本検出端が相互に接触した場
合は、両方の本検出端で同一部分を測定してしまうため
異なる部分の自然電位の差は測定できなくなる。本検出
端相互の設置距離が大きい場合は測定に支障をきたすこ
とはないが、実構造物の場合は、鋼材相互の電気的接続
が不完全な場合があり、測定が不可能になる可能性があ
る。

【００２４】本検出端をコンクリート表面に接触させる
場合、鋼材とコンクリート表面の接触位置の距離はなる
べく短くなるように本検出端を接触させることが好まし
い。特に、コンクリート表面の接触位置の真下に鋼材が
ある様に本検出端を設置することが好ましい。

【００２５】次に、電位測定装置について説明する。本
検出端は導線により、電位測定装置に接続される。電位
測定装置は、導線を用いて一方の端子をコンクリート中
の鉄筋に接続し、もう一方の端子に接続された電極でコ
ンクリート中の鉄筋の自然電位測定に用いるハイテスタ
や電気化学的測定に用いられるポテンショスタット、ガ
ルバノスタットなど信号の入力抵抗が高い装置を用いる
ことができる。

【００２６】ここで用いる電位測定装置であるハイテス
タは電気回路の電圧測定にも用いられ、またポテンショ
スタット、ガルバノスタットはそれぞれ単独に用いら
れ、ポテンショスタットは、電圧制御による電流測定を
行う装置、ガルバノスタットは電流制御による電圧測定
を行う装置として一般に用いられている装置でもある。

【００２７】次に、測定方法について説明する。測定に
際しては、コンクリートと本検出端との電気的な接触を
良好とする為、測定の前にコンクリート面を水道水や水
酸化カルシウム溶液などの電解質溶液で湿潤状態にして
おくことが好ましい。湿潤の程度としては、水分量が過
剰とならず、測定点に水たまりができない程度が望まし
い。あるいは、本検出端の保水材をコンクリート面に接
触させることでこの状態を作っても良い。

【００２８】この状態で全ての装置の接続を行い、本検
出端をコンクリート表面に接触させた後、各々の本検出
端を接触させた部位のコンクリート中の鋼材の自然電位
が検出され、電位測定装置にその測定部位での自然電位
の差が表示される。

【００２９】本発明では、２点間の自然電位の差が測定
されるが、一方の本検出端を基準とし他方に複数の本検
出端を接続した場合は複数接続した本検出端と電位測定
装置との接続を切り替えることによりそれぞれの部位で
の自然電位の差の測定が可能となる。

【００３０】次に、第２発明について説明する。２点測
定の場合、２つの本検出端の間隔が短く、本検出端相互
の設置距離がかぶり厚さより小さい場合は、２個の本検
出端での測定範囲が一部重なり合ってしまい精度の良い
測定ができない。また、コンクリート表面への水分供給
が過剰の場合はコンクリート表面で電気的な短絡状態と
なり、自然電位の差の検出ができない。

【００３１】そこで本発明では、２個以上の本検出端を
用いて、２個以上の本検出端の間隔をコンクリート表面
から本検出端真下の鋼材までの距離以上、すなわち少な
くともコンクリートのかぶり厚さ以上の距離をおいてコ
ンクリート面に接触させる。

【００３２】２個の本検出端の間隔をコンクリートのか
ぶり厚さ以上とすることにより、コンクリート内部にあ
る鉄筋の電位検出範囲の重複がなくなり、またコンクリ
ート表面の過剰水分を除くことによリコンクリート表面
での電気的短絡がなくなり、本検出端間の電位差を精度
良く測定することが可能である。

【００３３】次に比較的大きなコンクリート表面積を１
０ｍ² 以上有する構造物での測定方法について述べる。
この場合、１つの本検出端を任意の１点基準点として固
定し、もう一方あるいは、複数の本検出端を順次移動さ
せていく方法と、基準点は設けずに、複数の本検出端を
順次移動させていく方法がある。

【００３４】測定後の測定結果のまとめに際して、前者
の場合は、前記の基準点あるいは測定区域中の最も大き
な又は小さなゼロ点としてマッピングする。後者の場合
は、本検出端を順次移動させるため、例えば、Ａ−Ｂ
間、Ｂ−Ｃ間の測定を行った場合、Ａ−Ｃ間の自然電位
の差は、Ａ−Ｂ間、Ｂ−Ｃ間の測定結果より計算するこ
とになる。計算結果に対して、前者と同様のマッピング
を行う。

【００３５】次にマッピング後の判定方法について述べ
る。前記のマッピングで、自然電位を相対的に比較する
ことができる。マップ中で鋼材の腐食の可能性が高い箇
所として、ポイントを選定する方法として、自然電位の
相対値の最も高い箇所と比較して自然電位の相対値が例
えば、５０ｍＶ以上低い箇所を鋼材の腐食の高い箇所と
して判定する方法や、構造物のコンクリート表面にひび
割れ等の異常が見受けられる箇所の測定値プラス５０ｍ
Ｖ以下の箇所を鋼材の腐食の可能性の高い箇所として判
断する方法がある。

【００３６】

【実施例】以下、本発明の実施例に基づいて説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。

【００３７】実施例１セメント２８０ｋｇ／ｍ³ 、水１６８ｋｇ／ｍ³ 、細骨
材８６０ｋｇ／ｍ³ 、粗骨材１００２ｋｇ／ｍ³ 、ＡＥ
減水剤０．７ｋｇ／ｍ³ 、の配合にて縦１０ｃｍ、横１
０ｃｍ、長さ２０ｃｍのコンクリート供試体を作製し
た。なお、このコンクリート供試体の断面のかぶり厚さ
５ｃｍの所に公称径１３ｍｍの丸鋼鉄筋を埋設した。

【００３８】中性化供試体は、作製したコンクリート供
試体を炭酸ガス濃度５％、温度３０℃、湿度６０％Ｒ．
Ｈ．の条件に設定された促進中性化槽中に１年間処理し
た後、さらに大気中に１年間放置し、内部鉄筋を腐食さ
せた（供試体１）。未中性化供試体は、作製した供試体
を２年間大気中に放置した（供試体２）。図２、３に示
す様に、中性化供試体１と未中性化供試体２の内部鉄筋
４をリード線で接続し、さらに供試体間には飽和水酸化
カルシウム溶液を含浸させた厚さ５ｍｍのスポンジ３を
設置した。

【００３９】測定前の処理として、測定面に約５０ｍｌ
の飽和水酸化カルシウム溶液を噴霧し、表１に示す様に
１時間放置しただけの不十分な湿潤状態の場合（Ｎｏ．
１）と、供試体を飽和水酸化カルシウム溶液中に２４時
間浸漬し表面の過剰水分を拭き取った十分な湿潤状態の
場合（Ｎｏ．２）の測定を行った。

【００４０】供試体１，２の接続位置からそれぞれ１５
ｃｍのａ、ｂ地点、即ち３０ｃｍの測定間隔をおいて、
鉛電極を本検出端とした電位測定装置により測定した。
結果を表１に示す。コンクリートの湿潤条件の違いによ
らず、ａ、ｂ、２点間の自然電位の差が認められ、鉄筋
腐食の判断が可能であった。

【００４１】＜使用材料＞セメント：普通ポルトランドセメント、電気化学工業社
製水：水道水細骨材：姫川産川砂粗骨材：姫川産砕石（Ｇｍａｘ＝２０ｍｍ）ＡＥ減水剤：スーパー１００ＰＨＸデンカグレース社
製鉄筋：公称径１３ｍｍの丸鋼鉄筋

【００４２】＜測定機器＞本検出端：鉛電極ＰＭ−４、日本防食工業社製電圧測定装置：デジタルＣ・ＰチェッカーＭＴ−４０
０、日本防食工業社製

【００４３】

【表１】

【００４４】比較例１測定に際し、電圧測定装置のプラス端子に接続していた
本検出端の代わりにリード線によリコンクリート供試体
中の鉄筋と接続したこと以外は実施例１と同様に行っ
た。結果を表１に示す。コンクリートの湿潤条件の違い
により、ａ、ｂ各点の自然電位測定値は大きく異なり、
鉄筋腐食の判断は難しかった。また、実施例１、及び比
較例１の試験に用いた供試体は試験後、割裂し、鉄筋の
腐食状態を目視にて確認した。その結果、供試体１は鉄
筋表面に一様な腐食が認められ、供試体２は全く腐食は
確認されなかった。

【００４５】実施例２測定に際し、２つの本検出端での測定間隔をコンクリー
トのかぶり厚さ以上である５ｃｍ、１０ｃｍ、１５ｃ
ｍ、３０ｃｍと変えて測定したこと以外は実施例１のＮ
ｏ．２の方法と同様に行った。結果を表２に示す。

【００４６】また、測定に際し、電圧測定装置のプラス
端子に接続していた本検出端の代わりにリード線によリ
コンクリート供試体中の鉄筋と接続したこと以外は実施
例１と同様に行い、ａ、ｂ各点の自然電位測定値および
その差の計算値を合わせて表２に示す。２つの本検出端
の間隔が、コンクリートのかぶり厚さ（５ｃｍ）以上の
場合は、自然電位の差が８０ｍＶ以上認められ、鉄筋腐
食の判断が可能であった。

【００４７】比較例２測定に際し、２つの本検出端での測定間隔をコンクリー
トのかぶり厚さより小さいｌｃｍ、３ｃｍ、と変えて測
定したこと以外は実施例２と同様に行った。結果を表２
に示す。また、測定に際し、電圧測定装置のプラス端子
に接続していた本検出端の代わりにリード線によリコン
クリート供試体中の鉄筋と接続したこと以外は実施例２
と同様に行い、ａ、ｂ各点の自然電位測定値およびその
差の計算値を合わせて表２に示す。

【００４８】２つの本検出端の間隔が、コンクリートの
かぶり厚さ（５ｃｍ）より小さい場合は、自然電位の差
が３０ｍＶ以下と小さく、鉄筋腐食の判断が困難であっ
た。実施例２、及び比較例２の試験に用いた供試体は試
験後、割裂し、鉄筋の腐食状態を目視にて確認した。そ
の結果、供試体１は鉄筋表面に一様な腐食が認められ、
供試体２は全く腐食は確認されなかった。

【００４９】

【表２】

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、コンクリート中の鋼材
の一部への導線の接続が必要なく、よって、従来の方法
の様な鋼材露出の為のはつり作業やコアリング作業を必
要とせず、また測定対象コンクリートの湿潤状態の影響
を受けずコンクリート中の鉄筋の腐食状況を検出でき
る。この為、労力の軽減効果があり、また、コンクリー
ト構造物の破壊行為を必要としない利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で用いられる鋼材腐食測定装置の一例を
示す説明図である。

【図２】本発明の実施例で測定に用いたコンクリート供
試体の一例を示す断面図である。

【図３】本発明の実施例で用いた測定装置を示す概略図
である。

【符号の説明】

１中性化供試体（供試体１）２未中性化供試体（供試体２）３スポンジ４鉄筋５本検出端６電位測定装置１１，１１ａ，１１ｂコンクリート１２，１２ａ，１２ｂ鋼材１３コンクリート構造物１４ａ，１４ｂ本検出端１５電位測定装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者芦田公伸新潟県西頸城郡青海町大字青海2209番地電気化学工業株式会社青海工場内 (72)発明者三上正憲東京都千代田区丸の内一丁目６番５号東日本旅客鉄道株式会社内 (72)発明者田中淳一東京都千代田区丸の内一丁目６番５号東日本旅客鉄道株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極を備えた２個以上の鋼材腐食検出端
を一定の間隔でコンクリート表面に接触させ、２箇所以
上のコンクリート中の鋼材の自然電位の差を検出するこ
とを特徴とするコンクリート中の鋼材の腐食検出方法。
【請求項２】電極を備えた２個以上の鋼材腐食検出端
の間隔を鋼材のかぶり厚さ以上とすることを特徴とする
請求項１記載のコンクリート中の鋼材の腐食検出方法。