JPS63315941A - 鉄筋の腐食速度測定装置 - 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］ この発明は、建築、土木分野において、既存構造物中の
鉄筋の腐食速度を、非破壊的に測定する装置に係り、特
に、測定精度の向上を図った鉄筋の腐食速度測定装置に
関する。

［従来の技術Ｊ コンクリート中の鉄筋の腐食速度を測定する装置として
、コンクリート中の鉄筋の自然電極電位を測定し、その
結果を解析して腐食速度を推測する装置が知られている
。

第８図は、この種の測定装置の原理を説明するだめの図
である。図において、コンクリート１の表面には、銅（
Ｃｕ）と硫酸銅（ＣｕＳＯ−）とからなる参照電極２が
配置され、参照電極２の電位を基準として、コンクリー
ト１中の鉄筋３の自然電極電位が電位差計４により測定
される。こうして測定された自然電極電位（鉄筋３に通
電していない状態での電位）を、ＡＳＴＭ（＾ｍｅｒｉ
ｃａｎＳｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　　Ｔｅ５ｔｉ’ｎｇ　　
Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）　−Ｃ−８７６にしたかって、鉄
筋３の腐食状況を推測していた。

ＡＳＴＭ−Ｃ−８７６によれば、電位が■−０，３５Ｖ
ＣＣ，Ｓ、Ｅ）、Ｊ：、　リ（−）側のときは、腐食状
態の可能外大、 ■−０，３５〜−０，２０Ｖ（Ｃ，Ｓ、Ｅ）ノときは、
不明、■−〇、　２０ｖ（Ｃ，Ｓ、　Ｅ）より（＋）側
のときは、腐食なしの可能外大 と判断する。

このように、自然電極電位を測定して、鉄筋３の腐食状
態を推定する方法をさらに進めたものとして、第９図に
示す方法がある。これは、参ｆｉｌ電極２と所定の間隔
を隔てて、コンクリート１０表面に対極５を配置し、対
極５と参照電極２との間に直流電源６を接続した構成と
し、直流電源６２対極５ニコンクリートｌＪ鉄筋３；直
流電源６という経路で、鉄筋３に電流を流しながら、コ
ンクリート１中の鉄筋３の電位を参照電極２で測定する
ものである。

そして、鉄筋３に流す電流を種々に変化させ、そのとき
の電位を測定し、測定した電流密度−電位のデータをグ
ラフ上にプロットし、分極抵抗法や、ターフエル外挿法
によって、鉄筋の腐食速度を算出する。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、上述した従来の測定装置には、次のような欠
点があった。すなわち、第８図の測定方法では、腐食の
評価が極めて曖昧であった。また、第９図の方法に関し
ては以下のような欠点があった。

■第９図の鉄筋３と参照電極２との間のコンクリートｌ
を流れる電流のために、電圧降下（ＩＲドロップ）が発
生し、測定誤差が生じてしまう。特に、乾燥状態のコン
クリートでは、ＩＲドロップの値が、２００ｍＶ以上に
も及んでしまい、データかまったく信頼できないものに
なってしまう。

■通電に用いる対極５、および電位測定に用いる参照電
極２として、別個の電極を１本ずつ使用しているたぬ、
現場での作業性が悪い。

■鉄筋への適切な通電とそのときの電位測定には特別な
技術と経験が必要である。

■分極抵抗法やターフエル外挿法による腐食速度の算出
は、通常、手計算で行っているので、一時間程度の時間
を要し、現場での作業能率が極めて悪い。

この発明は、このような背景の下になされたもので、さ
らにコンピュータによる通電の自動制御と自動測定によ
り特殊な技術を必要とせず、誰にでも計測ができ、測定
精度が高くかつ作業性がよい、鉄筋の腐食速度測定装置
を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するためにこの発明は、コンクリート
面上で、電解質を含ませたスポンジ等を介して接触さ仕
た状態で、配置された参照電極、および対極と、コンク
リート中の鉄筋に接続された作用極と、直列接続された
一対の抵抗であって、その一端か前記参照電極に接続さ
れた直列抵抗と、該直列抵抗の他端と前記作用極との間
に接続された可変抵抗と、前記直列抵抗の中間点と前記
作用極との間に接続された検流計および電位測定部と、
前記直列抵抗の他端と前記対極との間に接続された直流
電源とを具備することを特徴とする。

また、前記参照電極と対極とを、一体に構成したことを
特徴とする。

さらに、ファンクションノエネレータおよび小型コンピ
ュータを用い、鉄筋への通電と電位測定を自動的に行い
、また、電位測定部から得られたデータに一定の演算を
施して腐食速度を求めるデータ処理装置を具備すること
を特徴とずろ。

［作用　］ 上記構成によれば、参照電極に接続した直列抵抗の働き
により、対極からコンクリートに注入された電流が、参
照電極に流れ込むのを防止することができる。また、直
列抵抗と、可変抵抗と、対極−鉄筋間のコンクリート抵
抗とによって、ホイートストンブリッジが構成されるが
、このホイートストンブリッジを平衡させることにより
、電位測定部に対極からの電流が流入するのを防ぐこと
ができる。これにより、ＩＲドロップの影響を除くこと
ができ、コンクリート中の鉄筋の電位を正確に測定する
ことが可能となる。

また、参照電極と対極を一体化することにより、測定が
簡単化される。

さらに、対極から鉄筋を通って流れる電流を、ファンク
ションジェネレータおよび小型コンピュータにより自動
的に種々に変化させ、この電流と、そのときの鉄筋の電
位とを自動的に測定し、これらの測定データをデータ処
理装置により自動的に解析することにより、鉄筋の腐食
速度をリアルタイムで求めることができる。

こうして、測定現場での作業能率の向上を図ることがで
きる。

［実施例］ 以下、図面を参照して、本発明の詳細な説明する。

本実施例による腐食速度測定装置は、電位測定装置と、
データ処理装置とから構成される。

第１図は、電位測定装置の要部の構成を示す図である。

図において、参照電極２と直流電源６との間には、直列
接続された２個のＩＭΩの抵抗１１ａ。

１１ｂからなる直列抵抗１１が接続されている。

また、抵抗ｚｂと直流電源６との接続点には、可変抵抗
１２の一端が接続され、可変抵抗１２の他端が、作用極
１３を介して、鉄筋３に接続されている。

直列抵抗１１の中間点Ｐと、作用極１３との間には、こ
の間に流れる電流と、この間の電位差とを測定する検流
計および電位測定部１４が接続されている。

一方、直流電源６は、スイッチ１５と、１０Ωの抵抗１
６とを介して対極５に接続され、抵抗１６の両端の電圧
が、電位差計１７によって測定されるようになっている
。これにより、対極５を通してコンクリート中の鉄筋３
に流れ込む電流値を求めろことができる。すなわち、抵
抗１６と電位差計１７とが電流測定部１８を構成してい
る。

なお、実際には、直流電源、ファンクシタンジェネレー
タ、ブリッジ平衡調節装置とこれらを制御する小型コン
ピュータによって、鉄筋３への通電、および電流、電位
の測定が自動的に行なわれる。

第２図は、この実施例による腐食速度測定装置の全体構
成を示すものである。図において、鉄筋コンクリート構
造物２０には、参照電極２、対極５および作用極１３が
取り付けられている。これらの電極は、電位測定装置２
１に接続され、電位測定装置２１の出力がデータ処理装
置２２に供給される。データ処理装置２２は、小型コン
ピュータを中心として構成され、電位測定装置２１から
送られてくるデータを解析して、腐食速度を算出し、そ
の結果をプリンタ２３から出力する。

第３図は、上記電位測定装置２１と、データ処理装置２
２と、プリンタ２３とをひとまとめにして腐食速度測定
装置３０とするとともに、参照電極２と対極５をまとめ
てプローブ３１としたものを示している。このように構
成することにより、現場での測定がきわめて容易となる
ことは、図から明らかであろう。

第４図は、上記プローブ３Ｉの構成を示す図である。長
方形状の対極５の中央部には、参照電極２が固定されて
いる。また、プローブ３１がコンクリートｌに当接する
面には、密着用スポンジ３３が設けられている。

ここで、対極５は、グラッシーカーボンで構成し、使用
中に化学変化を生じないようにしである。

また、参照電極２としては、たとえば、固体電解質を用
いた電極を使用し、逆さにしても電位が測定できるよう
にした。したがって、スラブ中の鉄筋の電位を、スラブ
下から測定するような場合にも適用できる。なお、対極
５と参照電極２からは、リード線５ａ、２ａが引き出さ
れている。

次に、この実施例の動作を説明する。

まず、第３図に示すように、作用極１３を鉄筋３に接続
するとともに、プローブ３１をコンクリートｌの表面に
押しあてる。これにより、第１図に示す回路が構成され
、測定が可能となる。

第１図の等価回路は、第５図のようになる。すなわち、
抵抗１１ａ、ｆｉｂと、可変抵抗１２と、対極５および
鉄筋３の間の抵抗Ｒｃとがホイートストンブリッジ４０
を構成し、このホイートストンブリッジ４０に直流電源
６からの電流が供給される形となる。

ここで、測定は、以下の順序で自動的に行われる。

■スイッチ１５がＯＦＦの時点で、検流計１４の値を読
み取る。

■スイッチ１５をＯＮとし、対極５から鉄筋３に電流を
注入する。このとき、検流計１４の値が、スイッチＩ５
をＯＮする前と等しくなるように、可変抵抗１２を調節
する。

■スイッチ１５をすばや＜ＯＦＦとしても、検流計１４
の値が変化しないように可変抵抗１２を調節する。

■上記■と■の操作を繰り返して、可変抵抗１２を調節
する。このとき、スイッチ１５のＯＮ、ＯＦＦは、瞬間
的に繰り返す必要がある。なぜならば、ＯＮ時間か長い
と、鉄筋３を不必要に分極させてしまうからである。

■ＯＮ、ＯＦＦを繰り返して、平衡がとれたら、スイッ
チ１５を再びＯＮとして、一定時間後に電位測定部１４
の値を読み取る。

上記■〜■の測定を、対極５からコンクリート　　・１
中の鉄筋３への注入電流を変えながら実行する。

このとき、電位測定部１４が読み取った値の２倍が理論
上、鉄筋３の真の電位である。

この測定装置によれば、対極５からの電流は、参照電極
２にはほとんど流れ込まない。なぜならば、参照電極２
には、ＩＭΩの抵抗１１ａ、ｆｉｂが直列に接続されて
いるからである。また、ホイートストンブリッジ４０の
平衡をとることにより、対極５からの電流が検流計１４
に流れ込まないようにできる。すなわち、ホイートスト
ンブリッジ４０が平衡状態にあるときには、第５図の可
変抵抗！２の抵抗値は、コンクリートの抵抗値ＲＣと等
しくなり、対極５からの電流が検流計および電位測定部
１４に流入しないようになる。

ただし、ホイートストンブリッジ４０の平衡が保たれて
いる状態においても、検流計１４の値は０ではない。つ
まり、平衡が保たれている状態では、対極５からの電流
は、検流計１４に流れ込んではいないか、鉄筋３と参照
電極２との電位差に基づく電流が検流計および電位測定
部１４に流れ込んでおり、これによって鉄筋３の電位が
測定できる。

こうして、対極５からの電流が検流計１４に流れない状
態で、鉄筋３の電位を測定するようにしたから、このと
き電位測定部１４に読み取られた値は、真の値と考えら
れる。

第６図は、ホイートストンブリッジ４０を用いた場合と
、用いない場合の測定値を比較して示すものであり、対
極５を流れる各電流（ｍＡ）に対して、鉄筋３の電位を
示したものである。ホイートストンブリッジ４０を使用
すると、使用しない場合に比べて、電位の値が小さくな
ることが分かる。これは、ホイートストンブリッジ４０
を使用しない場合の測定値に含まれていたＩＲドロップ
が除去できるためである。

例えば、電流値が０．２ｍＡのときのＩＲドロップは、
１１０ｍＶ　（−６４６−５３６）、電流値が夏、６ｍ
ＡのときのＩＲドロップは、２６３ｍＶ　（−９４３−
６８０）となる。

上述したようにして測定された電流と、電位は、データ
処理装置２２へ供給されて、自動的に解析され、腐食速
度か算出される。以下、この解析方法につき説明する。

第７図は、測定結果の一例をグラフに描いたらのであり
、横軸に電流密度（μＡ／ｃｍ’；対数スケール）、縦
軸に電位（ｍＶ；通電中の電位と通電する前の電位との
差）をとっである。このグラフにおいて、電位が正、負
の各領域で、測定値を結ぶ直線を外挿（ターフエル外挿
法）し、電位０の直線との交点の電流密度（交換電流密
度）をｉｏとすると、腐食速度は次の式で与えられる。

腐食速度（（９／ｍ’）　／　ｄ　ａ　ｙ　）−ｉｏ（
μＡ／ｃｍ”）ｘｏ、２５０−−−　（１）このグラフ
では、ｉ、＝０．３４９　（μＡ／ｃｍ’）であるから
、これを（１）式に代入すると、腐食速度−０，３４９
ｘＯ，２５０ ＝０．０８７３　（ｇ／ｍ’）／ｄａｙとなる。

データ処理装置２２は、このような処理を自動的に実行
して、コンクリート中の鉄筋の腐食速度をリアルタイム
で求め、プリンタ２３から出力する。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明は、鉄筋の電位測定にお
いて、ＩＲドロップの影響を除去するようにしたから、
精度の高い測定が可能となる。

また、参照電極と対極とを一体に構成したので、現場で
の作業性を向上させることができる。

さらに、測定を自動的に行なわせ、また、測定データを
自動的に処理し、腐食速度を演算するデータ処理装置を
設けたので、現場での計測とデータ処理をきわめて迅速
に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による腐食速度測定装置の
要部の構成を示す図、第２図は同装置の全体構成を示す
図、第３図はプローブ３１の使用方法を示す図、第４図
はプローブ３１の構成を示す図で、同図（ａ）はプロー
ブ３１の外観構成を示す斜視図、（ｂ）はプローブ３１
の縦断面図、（ｃ）はプローブ３１の底面図、第５図は
第１図の回路の電気的な等価回路図、第６図は上記測定
装置による測定データの一例を示す図、第７図はターフ
エル外挿法を説明するためのグラフ、第８図、第９図は
従来の電位測定装置の測定原理を説明するための図であ
る。 ！・・・・・・コンクリート、２・・・・・・参照電極
、３・・・・・・鉄筋、４・・・・・電位差計、５・・
・・・・対極、６・・・・・・直流電源、ＩＩ・・・・
・・直列抵抗、１２・・・・・・可変抵抗、１３・・・
・・・作用極、■４・・・・・・検流計および電位測定
部、２１・・・・・・電位測定装置、２２・・・・・・
データ処理装置、２３・・・・・・プリンタ、３１・・
・・・・プローブ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）コンクリート面上で電解質を含ませたスポンジ等
   を介して接触した状態で配置された参照電極および対極
   と、 コンクリート中の鉄筋に接続された作用極と、直列接続
   された一対の抵抗であって、その一端が前記参照電極に
   接続された直列抵抗と、 該直列抵抗の他端と前記作用極との間に接続された可変
   抵抗と、 前記直列抵抗の中間点と前記作用極との間に接続された
   検流計および電位測定部と、 前記直列抵抗の他端と前記対極との間に接続された直流
   電源と を具備することを特徴とする鉄筋の腐食速度測定装置。
2. （２）前記参照電極と対極とを、一体に構成したこと特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の鉄筋の腐食速度測
   定装置。
3. （３）ファンクションジェネレータおよび小型コンピュ
   ータを用いて、鉄筋への通電を自動的に行い、また、そ
   のときの電流値と電位測定を自動的に行うことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の鉄筋の腐食速度測定装
   置。
4. （４）電位測定部から得られたデータに一定の演算を施
   して腐食速度を求めるデータ処理装置を具備することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の鉄筋の腐食速度
   測定装置。