特許 7032722 鉄筋コンクリートの鉄筋腐食評価方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-01

(45)【発行日】2022-03-09

(54)【発明の名称】鉄筋コンクリートの鉄筋腐食評価方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/00 20060101AFI20220302BHJP

   G01N 27/02 20060101ALI20220302BHJP

   G01N 17/04 20060101ALI20220302BHJP

【ＦＩ】

G01N27/00 L

G01N27/02 Z

G01N17/04

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2017138217

(22)【出願日】2017-07-14

(65)【公開番号】P2019020226

(43)【公開日】2019-02-07

【審査請求日】2020-05-21

(73)【特許権者】

【識別番号】301021533

【氏名又は名称】国立研究開発法人産業技術総合研究所

(73)【特許権者】

【識別番号】591011775

【氏名又は名称】電子磁気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090022

【弁理士】

【氏名又は名称】長門 侃二

(72)【発明者】

【氏名】笹本 明

(72)【発明者】

【氏名】于 君

(72)【発明者】

【氏名】原田 祥久

(72)【発明者】

【氏名】野口 一彦

(72)【発明者】

【氏名】岩田 成弘

【審査官】小澤 瞬

(56)【参考文献】

【文献】特開平０９－１９６８７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－３４０９０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５８５５７２１（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２００４－１７７１２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０１７４０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－２８７４７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／１７２２３１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】横田 優，二周波交流インピーダンス法によるコンクリート中鋼材腐食の非破壊検査手法，非破壊検査，2017年03月01日，第６６巻第３号，pp.148-152

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２７／００ － Ｇ０１Ｎ ２７／１０

Ｇ０１Ｎ ２７／１４ － Ｇ０１Ｎ ２７／２４

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定対象の鉄筋コンクリートの表面に、前記測定対象の鉄筋コンクリート内の鉄筋に沿って平行に、２本の検出探針を所定間隔で配置し、前記２本の検出探針の両外側に２本の電流探針を１本ずつ前記所定間隔で配置し、
前記２本の電流探針間に交流電流を流し、前記交流電流の周波数を変化させながら前記２本の検出探針間の電圧を測定して、前記交流電流の周波数とインピーダンスとの関係を第１測定データとして取得し、
前記測定対象の鉄筋コンクリートの表面に、前記測定対象の鉄筋コンクリート内の鉄筋に直交する方向に、又は前記測定対象の鉄筋コンクリートの鉄筋がない部分の表面の同一線上に、前記２本の検出探針を前記所定間隔で配置し、前記２本の検出探針の両外側に前記２本の電流探針を１本ずつ前記所定間隔で配置し、
前記２本の電流探針間に交流電流を流し、前記交流電流の周波数を変化させながら前記２本の検出探針間の電圧を測定して、前記交流電流の周波数とインピーダンスとの関係を第２測定データとして取得し、
前記第１測定データのインピーダンスの前記第２測定データのインピーダンスでの減算値または除算値を周波数毎に求め、該減算値または該除算値の低周波域における最高値と高周波域における最低値との差に基づいて、前記測定対象の鉄筋コンクリート内の鉄筋の腐食を評価する、鉄筋コンクリートの鉄筋腐食評価方法。

【請求項2】

請求項１に記載の鉄筋コンクリートの鉄筋腐食評価方法において、前記第１測定データの高周波域におけるインピーダンスの最低値に基づいて、前記測定対象の鉄筋コンクリートの表面から鉄筋までの深さを推定する、鉄筋コンクリートの鉄筋腐食評価方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鉄筋コンクリートの鉄筋の腐食を評価する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

鉄筋コンクリートの鉄筋の腐食は、その進行を防ぐ防食技術を適用することで進行を食い止めることが可能である。したがって鉄筋コンクリートの鉄筋の腐食を早期に発見し、その程度を計測する技術は、鉄筋コンクリートの鉄筋の腐食を抑制する上で重要であり、いわゆる自然電位法と分極抵抗法が良く知られている。自然電位法は、鉄筋の腐食によって変化する鉄筋表面の電位から腐食を計測する方法である。分極抵抗法は、鉄筋の腐食速度と分極抵抗の逆数が比例関係にあることを利用して、分極抵抗から鉄筋の腐食速度を推定する方法である。

【0003】

しかしながら自然電位法及び分極抵抗法は、いずれも鉄筋コンクリート内の鉄筋に測定器を電気的に接続する必要があり、鉄筋コンクリートを部分的に壊して内部の鉄筋の一部を外部に露出させる必要がある。したがって自然電位法及び分極抵抗法は、作業性の面で課題があるとともに、鉄筋コンクリートの構造及び美観が損なわれるという課題がある。

【0004】

このような課題を解決する従来技術の一例として、Ｗｅｎｎｅｒの四電極法と呼ばれる方法を用いて鉄筋コンクリートの鉄筋の腐食を計測する非接触電気パルス応答解析（ＣＥＰＲＡ）と呼ばれる技術が公知である（例えば特許文献１、非特許文献１、２を参照）。当該従来技術によれば、鉄筋コンクリートを部分的に壊して内部の鉄筋の一部を外部に露出させる必要はなく、非破壊で鉄筋コンクリートの鉄筋の腐食を計測することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】国際公開第２０１５／１７２２３１号

【非特許文献】

【0006】

【文献】“Connection-less Electrical Pulse Response Analysis (CEPRA) test method for corrosion rate measurement”、［online］、［平成２９年３月１６日検索］ インターネット〈URL：http://www.giatecscientific.com/wp-content/uploads/2015/12/CEPRA-Technology.pdf〉

【文献】”コンクリート内の鉄筋腐食を完全非破壊で知る技術”、 ［online］、KEYTEC株式会社ホームページ、［平成２９年４月４日検索］ インターネット〈URL：http://www.key-t.co.jp/resources/icor/〉

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら上記の従来技術は、鉄筋コンクリートの表面にステップ電圧を印加する方式であるため、鉄筋の深さ（鉄筋かぶり）が深くなるに従って、インピーダンス測定精度が低下し、鉄筋コンクリートの鉄筋の腐食を高精度に評価することが難しくなるという課題がある。また様々な自然環境下に置かれる屋外のコンクリートは、例えば塩の影響等を受けるため、そのインピーダンス－周波数特性は少しずつ異なっていて一様ではない場合が多い。そして上記の従来技術は、コンクリートのインピーダンス－周波数特性が個々に異なる点が考慮されておらず、コンクリートのインピーダンス－周波数特性の影響によって鉄筋コンクリートの鉄筋の腐食を高精度に評価できない虞がある。

【0008】

このような状況に鑑み本発明はなされたものであり、その目的は、鉄筋コンクリートの鉄筋の腐食を高精度に評価できる鉄筋コンクリートの鉄筋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】

【0009】

＜本発明の第１の態様＞
本発明の第１の態様は、測定対象の鉄筋コンクリートの表面に、前記測定対象の鉄筋コンクリート内の鉄筋に沿って平行に、２本の検出探針を所定間隔で配置し、前記２本の検出探針の両外側に２本の電流探針を１本ずつ前記所定間隔で配置し、前記２本の電流探針間に交流電流を流し、前記交流電流の周波数を変化させながら前記２本の検出探針間の電圧を測定して、前記交流電流の周波数とインピーダンスとの関係を第１測定データとして取得し、前記測定対象の鉄筋コンクリートの表面に、前記測定対象の鉄筋コンクリート内の鉄筋に直交する方向に、又は前記測定対象の鉄筋コンクリートの鉄筋がない部分の表面の同一線上に、前記２本の検出探針を前記所定間隔で配置し、前記２本の検出探針の両外側に前記２本の電流探針を１本ずつ前記所定間隔で配置し、前記２本の電流探針間に交流電流を流し、前記交流電流の周波数を変化させながら前記２本の検出探針間の電圧を測定して、前記交流電流の周波数とインピーダンスとの関係を第２測定データとして取得し、前記第１測定データのインピーダンスの前記第２測定データのインピーダンスでの減算値または除算値を周波数毎に求め、該減算値または該除算値の低周波域における最高値と高周波域における最低値との差に基づいて、前記測定対象の鉄筋コンクリート内の鉄筋の腐食を評価する、鉄筋コンクリートの鉄筋腐食評価方法である。

【0010】

一般にコンクリートは絶縁体として知られているが、僅かなイオンによる導電性を有している。また健全な鉄筋表面とコンクリート表面間には電気２重層による容量成分が形成される。そしてこの電気２重層による容量成分は、電気２重層が腐食で破壊され失われるに従って減少していく。第１測定データの低周波域におけるインピーダンスの最高値と高周波域におけるインピーダンスの最低値との差は、この電気２重層による容量成分によって変化するため、鉄筋の腐食の程度によって変化することになる。したがって第１測定データの低周波域におけるインピーダンスの最高値と高周波域におけるインピーダンスの最低値との差から、測定対象の鉄筋コンクリートの鉄筋の腐食の程度を評価することができる。

【0011】

他方、第２測定データは、測定対象の鉄筋コンクリートのコンクリート自体のインピーダンス－周波数特性であると言える。したがって第１測定データと第２測定データとを対比し、具体的には第１測定データと第２測定データとの差分や比、即ち第１測定データのインピーダンスの第２測定データのインピーダンスでの減算値または除算値を周波数毎に求め、該減算値または該除算値に基づいて評価することによって、測定対象の鉄筋コンクリートに固有のインピーダンス－周波数特性を除外して第１測定データにおける鉄筋の寄与分を正確に特定することができる。それによって鉄筋表面とコンクリート表面間に形成される電気２重層による容量成分の変化を高精度に計測することができるので、測定対象の鉄筋コンクリートの鉄筋の腐食の程度を高精度に評価することができる。

【0012】

これにより本発明の第１の態様によれば、鉄筋コンクリートの鉄筋の腐食を高精度に評価できる鉄筋コンクリートの鉄筋腐食評価方法を提供できるという作用効果が得られる。

【0013】

＜本発明の第２の態様＞
本発明の第２の態様は、前述した本発明の第１の態様において、前記第１測定データの高周波域におけるインピーダンスの最低値に基づいて、前記測定対象の鉄筋コンクリートの表面から鉄筋までの深さを推定する、鉄筋コンクリートの鉄筋腐食評価方法である。

【0014】

第１測定データの高周波域におけるインピーダンスの最低値は、鉄筋コンクリートの表面から鉄筋までの深さに応じて変化する。また第１測定データの高周波域におけるインピーダンスの最低値は、鉄筋の腐食の程度にほとんど依存しない。したがって第１測定データの高周波域におけるインピーダンスの最低値に基づいて、測定対象の鉄筋コンクリートの表面から鉄筋までの深さを高精度に推定することができる。これにより本発明の第２の態様によれば、例えば電磁波レーダ法による鉄筋探査装置等、測定対象の鉄筋コンクリートの表面から鉄筋までの深さを計測するための装置が不要になるという作用効果が得られる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、鉄筋コンクリートの鉄筋の腐食を高精度に評価できる鉄筋コンクリートの鉄筋腐食評価方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施に用いられる測定装置の構成を図示した正面図。

【図2】検証実験に用いた試料番号１～６の試料の平面図。

【図3】検証実験に用いた試料番号１～６の試料の正面図。

【図4】検証実験に用いた試料番号７～１２の試料の平面図。

【図5】検証実験に用いた試料番号７～１２の試料の正面図。

【図6】検証実験に用いた試料の構成を示した一覧表。

【図7】試料番号１～６の試料の鉄筋のインピーダンス－周波数特性を図示したグラフ。

【図8】低周波域におけるインピーダンスの最高値と高周波域におけるインピーダンスの最低値との差を腐食率に対応付けて図示したグラフ。

【図9】試料番号７～１２の試料の鉄筋のインピーダンス－周波数特性を図示したグラフ。

【図10】低周波域（周波数０．０１Ｈｚ）におけるインピーダンスを鉄筋深さに対応付けて図示したグラフ。

【図11】検証実験に用いた試料番号１～６の試料の平面図。

【図12】試料番号１の鉄筋深さ５４ｍｍの試料におけるインピーダンス－周波数特性、及び位相－周波数特性を図示したグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
尚、本発明は、以下説明する実施例に特に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変形が可能であることは言うまでもない。

【0018】

まず本発明の実施に用いられる測定装置の構成について、図１を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施に用いられる測定装置の構成を図示した正面図である。
ここで本願図面において符号Ｘで示す方向は、鉄筋コンクリート２０の表面に平行な方向であり、かつ鉄筋コンクリート２０の鉄筋２１に平行な方向である。本願図面において符号Ｙで示す方向は、鉄筋コンクリート２０の表面に平行な方向であり、かつ鉄筋コンクリート２０の鉄筋２１に直交する方向である。本願図面において符号Ｚで示す方向は、鉄筋コンクリート２０の表面に直交する方向である。

【0019】

本発明の実施に用いられる測定装置は、いわゆるＷｅｎｎｅｒの四電極法を用いて、測定対象の鉄筋コンクリート２０のインピーダンス－周波数特性を計測する装置である。測定装置は、第１検出探針１１、第２検出探針１２、第１電流探針１３、第２電流探針１４、電位差計測装置１５、交流電源装置１６、電流計測装置１７、制御部１８を備える。

【0020】

第１検出探針１１及び第２検出探針１２は、所定間隔ａで、測定対象の鉄筋コンクリート２０の表面に接して配置される。第１電流探針１３及び第２電流探針１４は、第１検出探針１１及び第２検出探針１２の両外側に、測定対象の鉄筋コンクリート２０の表面に接して配置される。より具体的には第１電流探針１３は、第１検出探針１１の外側に所定間隔ａだけ離間する位置に配置され、第２電流探針１４は、第２検出探針１２の外側に所定間隔ａだけ離間する位置に配置される。つまり第１検出探針１１、第２検出探針１２、第１電流探針１３及び第２電流探針１４は、Ｘ方向の同一線上に所定間隔ａで等間隔に、測定対象の鉄筋コンクリート２０の表面に接して配置される。第１検出探針１１、第２検出探針１２、第１電流探針１３及び第２電流探針１４は、導電性が確保できれば様々なものが使え、例えば濡れたスポンジと金属針を組み合わせたもの、導電性を有するシートなどを用いることができる。

【0021】

電位差計測装置１５は、第１検出探針１１及び第２検出探針１２に接続されており、第１検出探針１１と第２検出探針１２との間の電位差及び位相を計測する。より具体的には電位差計測装置１５は、測定対象の鉄筋コンクリート２０の表面において第１検出探針１１が接している点の電位と、測定対象の鉄筋コンクリート２０の表面において第２検出探針１２が接している点の電位との電位差Ｖ及び位相を計測する装置である。

【0022】

交流電源装置１６は、第１電流探針１３及び第２電流探針１４に接続されている。交流電源装置１６は、第１電流探針１３と第２電流探針１４との間に交流電流を流す装置であり、交流電流の周波数を可変設定可能な交流電源である。電流計測装置１７は、第１電流探針１３と第２電流探針１４との間に流れる交流電流の電流値Ｉ及び周波数を計測する装置である。

【0023】

制御部１８は、交流電源装置１６を制御して第１電流探針１３と第２電流探針１４との間に流れる交流電流の周波数を変化させながら第１検出探針１１と第２検出探針１２との間の電位差Ｖを測定して、交流電流の周波数とインピーダンスρとの関係を取得する。インピーダンスρは、例えば入力インピーダンスが十分高いインピーダンスメータで計測してもよい。またＷｅｎｎｅｒの四電極法において、一様な媒質で無限半平面での試料のインピーダンスρは、下記の式（１）から算出することができる。
ρ＝２πａＶ／Ｉ ・・・（１）
交流電流の周波数を変化させる範囲は、例えば０．００１Ｈｚ～１０ＫＨｚ程度の範囲である。また例えば測定時間を短縮するために、少なくとも低周波域として１Ｈｚ以下の周波数域を含み、さらに高周波域として１０～１０００Ｈｚの周波数域を含む範囲で、特定の周波数域に限定して測定を行ってもよい。

【0024】

次に本発明に係る鉄筋コンクリート２０の鉄筋腐食評価方法について説明する。

【0025】

まず測定対象の鉄筋コンクリート２０の表面に、測定対象の鉄筋コンクリート２０内の鉄筋２１に沿って平行に（鉄筋２１の直上にＸ方向の同一線上に）、第１検出探針１１及び第２検出探針１２を所定間隔ａで配置し、第１検出探針１１及び第２検出探針１２の両外側に第１電流探針１３及び第２電流探針１４を１本ずつ所定間隔ａで配置する。この状態で、第１電流探針１３と第２電流探針１４との間に交流電流を流し、交流電流の周波数を変化させながら第１検出探針１１と第２検出探針１２との間の電位差Ｖを測定して、交流電流の周波数とインピーダンスρとの関係を第１測定データとして取得する。

【0026】

つづいて測定対象の鉄筋コンクリート２０の表面に、測定対象の鉄筋コンクリート２０内の鉄筋２１に直交する方向に（Ｙ方向の同一線上に）、又は測定対象の鉄筋コンクリート２０の鉄筋２１がない部分の表面の同一線上に、第１検出探針１１及び第２検出探針１２を所定間隔ａで配置し、第１検出探針１１及び第２検出探針１２の両外側に第１電流探針１３及び第２電流探針１４を１本ずつ所定間隔ａで配置する。この状態で、第１電流探針１３と第２電流探針１４との間に交流電流を流し、交流電流の周波数を変化させながら第１検出探針１１と第２検出探針１２との間の電位差Ｖを測定して、交流電流の周波数とインピーダンスρとの関係を第２測定データとして取得する。

【0027】

第１測定データの低周波域におけるインピーダンスρの最高値と高周波域におけるインピーダンスρの最低値との差は、鉄筋２１の表面とコンクリート表面間に形成される電気２重層による容量成分によって変化するため、鉄筋２１の腐食の程度によって変化することになる。したがって第１測定データの低周波域におけるインピーダンスρの最高値と高周波域におけるインピーダンスρの最低値との差から、測定対象の鉄筋コンクリート２０の鉄筋２１の腐食の程度を評価することができる。

【0028】

他方、第２測定データは、測定対象の鉄筋コンクリート２０のコンクリート自体のインピーダンス－周波数特性であると言える。したがって第１測定データと第２測定データとを対比することによって、例えば第１測定データと第２測定データとの差分を評価することによって、測定対象の鉄筋コンクリート２０に固有のインピーダンス－周波数特性を除外して第１測定データにおける鉄筋２１の寄与分を正確に特定することができる。それによって鉄筋２１の表面とコンクリート表面間に形成される電気２重層による容量成分の変化を高精度に計測することができるので、測定対象の鉄筋コンクリート２０の鉄筋２１の腐食の程度を高精度に評価することができる。

【0029】

また第１測定データの高周波域におけるインピーダンスρの最低値は、鉄筋コンクリート２０の表面から鉄筋２１までの深さに応じて変化する。また第１測定データの高周波域におけるインピーダンスρの最低値は、鉄筋２１の腐食の程度にほとんど依存しない。したがって第１測定データの高周波域におけるインピーダンスρの最低値に基づいて、測定対象の鉄筋コンクリート２０の表面から鉄筋２１までの深さを高精度に推定することができる。

【0030】

次に本発明の発明者が行った本発明の検証実験について、図２～図１２を参照しながら説明する。

【0031】

図２は、検証実験に用いた試料番号１～６の試料の平面図であり、図３は、その正面図である。図４は、検証実験に用いた試料番号７～１２の試料の平面図であり、図５は、その正面図である。図６は、検証実験に用いた試料の構成を示した一覧表である。

【0032】

試料番号１～６の試料（図２、図３）として、中央に１本の鉄筋２１Ｍを深さＤ１で埋設した幅Ｌ１、長さＬ２、高さＬ３の鉄筋コンクリート２０を複数作製した。幅Ｌ１は３００ｍｍ、長さＬ２は３００ｍｍ、高さＬ３は１００ｍｍとした。鉄筋コンクリート２０の側端から鉄筋２１Ｍまでの距離Ｌ４は１５０ｍｍとした。鉄筋２１Ｍの直径ｄは１６ｍｍとした。ここで、試料番号１～６の試料は、鉄筋コンクリート２０の表面から鉄筋２１Ｍまでの距離を３０ｍｍにすると、鉄筋コンクリート２０の裏面から鉄筋２１Ｍまでの距離が５４ｍｍとなるため、各試料の表面における測定は鉄筋２１Ｍの深さＤ１を３０ｍｍとしたものの測定となり、各試料の裏面における測定は鉄筋２１Ｍの深さＤ１を５４ｍｍとしたものの測定となる。すなわち、鉄筋２１Ｍの深さＤ１を３０ｍｍの試料を裏返して測定することで、鉄筋２１Ｍの深さＤ１を５４ｍｍの試料の測定も行われることになる。試料番号１～６の試料の鉄筋２１Ｍにおいて、腐食率が０ｗｔ％のものは、腐食が生じていない鉄筋であり、腐食率が１～５ｗｔ％のものは、コンクリートキャスト後に通電して腐食を加速させることにより人為的に腐食を生じさせた鉄筋である。

【0033】

試料番号７～９の試料（図４、図５において鉄筋２１Ｍがないもの）として、２本の鉄筋２１Ｌ、２１Ｒを埋設した幅Ｌ１、長さＬ２、高さＬ３の鉄筋コンクリート２０を複数作製した。幅Ｌ１は３００ｍｍ、長さＬ２は３００ｍｍ、高さＬ３は１００ｍｍとした。コンクリート２０の一端から鉄筋２１Ｌまでの間隔（距離）Ｌ５は、７５ｍｍとし、鉄筋２１Ｌから鉄筋２１Ｒまでの間隔（間隔Ｌ５＋間隔Ｌ５）は、１５０ｍとした。２本の鉄筋２１Ｌ、２１Ｒの直径ｄは、いずれも１６ｍｍとした。鉄筋２１Ｒの深さＤ２は１０ｍｍ、鉄筋２１Ｌの深さＤ４は５０ｍｍとした。試料番号７～９の試料の鉄筋２１Ｌ、２１Ｒにおいて、腐食率が０ｗｔ％のものは、腐食が生じていない鉄筋であり、腐食率が１～２ｗｔ％のものは、コンクリートキャスト後に通電して腐食を加速させることにより人為的に腐食を生じさせた鉄筋である。

【0034】

試料番号１０～１１の試料（図４、図５における鉄筋の深さが同一のもの）として、３本の鉄筋２１Ｌ、２１Ｍ、２１Ｒを等間隔で埋設した幅Ｌ１、長さＬ２、高さＬ３の鉄筋コンクリート２０を複数作製した。幅Ｌ１は３００ｍｍ、長さＬ２は３００ｍｍ、高さＬ３は１００ｍｍとした。３本の鉄筋２１Ｌ、２１Ｍ、２１Ｒの間隔Ｌ５は、７５ｍｍとした。３本の鉄筋２１Ｌ、２１Ｍ、２１Ｒの直径ｄは、いずれも１６ｍｍとした。また、３本の鉄筋２１Ｌ、２１Ｍ、２１Ｒの深さは、いずれも３０ｍｍとした。試料番号１０～１１の試料の鉄筋２１Ｌ、２１Ｍ、２１Ｒにおいて、腐食率が０ｗｔ％のものは、腐食が生じていない鉄筋であり、腐食率が１～５ｗｔ％のものは、コンクリートキャスト後に通電して腐食を加速させることにより人為的に腐食を生じさせた鉄筋である。

【0035】

試料番号１２の試料（図４、図５）として、３本の鉄筋２１Ｌ、２１Ｍ、２１Ｒを等間隔で埋設した幅Ｌ１、長さＬ２、高さＬ３の鉄筋コンクリート２０を複数作製した。幅Ｌ１は３００ｍｍ、長さＬ２は３００ｍｍ、高さＬ３は１００ｍｍとした。３本の鉄筋２１Ｌ、２１Ｍ、２１Ｒの間隔Ｌ５は、７５ｍｍとした。３本の鉄筋２１Ｌ、２１Ｍ、２１Ｒの直径ｄは、いずれも１６ｍｍとした。鉄筋２１Ｒの深さＤ２は１０ｍｍ、鉄筋２１Ｍの深さＤ３は３０ｍｍ、鉄筋２１Ｌの深さＤ４は５０ｍｍとした。試料番号１２の試料の鉄筋２１Ｌ、２１Ｍ、２１Ｒにおける腐食率は１％であり、各鉄筋はコンクリートキャスト後に通電して腐食を加速させることにより人為的に腐食を生じさせた鉄筋である。

【0036】

本発明の発明者は、上記の試料番号１～１２の試料を用いて「第１測定データ」を取得する検証実験を行った。より具体的には、試料番号１～１２の鉄筋コンクリート２０の表面に、測定対象の鉄筋コンクリート２０内の鉄筋２１Ｌ、２１Ｍ、２１Ｒに沿って平行に、第１検出探針１１及び第２検出探針１２を所定間隔ａで配置し（符号Ｐ２、Ｐ３で図示した位置）、第１検出探針１１及び第２検出探針１２の両外側に第１電流探針１３及び第２電流探針１４を１本ずつ所定間隔ａで配置した（符号Ｐ１、Ｐ４で図示した位置）。この状態で、第１電流探針１３と第２電流探針１４との間に交流電流を流し、交流電流の周波数を変化させながら第１検出探針１１と第２検出探針１２との間の電位差Ｖを測定して、試料番号１～１２の鉄筋２１Ｌ、２１Ｍ、２１Ｒのそれぞれについて交流電流の周波数とインピーダンスρとの関係を取得した。

【0037】

図７及び図８は、試料番号１～６の試料を用いた検証実験の結果を図示したものである。図７は、試料番号１～６の試料の鉄筋２１Ｍのインピーダンス－周波数特性を図示したグラフである。図８は、低周波域におけるインピーダンスρの最高値と高周波域におけるインピーダンスρの最低値との差を腐食率に対応付けて図示したグラフである。

【0038】

図９及び図１０は、試料番号７～１２の試料を用いた検証実験の結果を図示したものである。図９は、試料番号７～１２の試料の鉄筋２１Ｌ、２１Ｍ、２１Ｒのインピーダンス－周波数特性を図示したグラフである。図１０は、低周波域（周波数０．０１Ｈｚ）におけるインピーダンスρを鉄筋深さに対応付けて図示したグラフである。

【0039】

図７及び図８のグラフからは、鉄筋２１Ｍの鉄筋深さが３０ｍｍの場合、５４ｍｍの場合、いずれにおいても鉄筋２１Ｍの腐食率が増加するに従って、低周波域におけるインピーダンスρの最高値と高周波域におけるインピーダンスρの最低値との差が減少していくことが見て取れる。したがって低周波域におけるインピーダンスρの最高値と高周波域におけるインピーダンスρの最低値との差から、鉄筋コンクリート２０の鉄筋２１Ｍの腐食の程度を評価できることが分かる。

【0040】

一方、図９において、試料番号７の深さＤ２が１０ｍｍの鉄筋２１Ｒ（図９においてＬ７Ｒ）と、試料番号８の深さＤ２が１０ｍｍの鉄筋２１Ｒ（図９においてＬ８Ｒ）とは、周波数が１０Ｈｚでのインピーダンスρの値は、鉄筋の深さに対応してほぼ一致しているが、低周波（０．０１Ｈｚ）に向うにつれて両鉄筋のインピーダンスρの値は大きく異なっている。当該両鉄筋の相違点は腐食の有無だけであるため、図９のグラフからは、低周波領域におけるインピーダンスρの値のずれは当該腐食に起因することが分かる。また、０．０１Ｈｚのインピーダンスρの値を縦軸としている図１０のグラフからは、腐食がない場合では鉄筋の深さが変わってもインピーダンスρの値の差は小さいことが分かる。更に、図１０のグラフからは、鉄筋に腐食が１％でも存在すると、周波数が０．０１Ｈｚでのインピーダンスρの値が鉄筋の深さと相関を持つことが分かる。すなわち、周波数が０．０１Ｈｚ付近におけるインピーダンスρの値は、まず腐食の有無で大別され、腐食があれば鉄筋の深さに依存する。このような関係も考慮して、鉄筋コンクリート２０の鉄筋の腐食を総合的に判断することが可能になる。

【0041】

また図７のグラフからは、高周波域におけるインピーダンスρの最低値が鉄筋２１Ｍの鉄筋深さに応じて変化すること、及び高周波域におけるインピーダンスρの最低値が鉄筋２１Ｍの腐食の程度にほとんど依存しないことが見て取れる。同様に、図９のグラフからは、高周波域におけるインピーダンスρの最低値が鉄筋２１Ｌ、２１Ｍ、２１Ｒの鉄筋深さに応じて変化すること、及び高周波域におけるインピーダンスρの最低値が鉄筋２１Ｌ、２１Ｍ、２１Ｒの腐食の程度にあまり依存しないことが見て取れる。したがって高周波域におけるインピーダンスρの最低値に基づいて、測定対象の鉄筋コンクリート２０の表面から鉄筋２１までの深さを推定できることが分かる。

【0042】

図１１は、検証実験に用いた試料番号１～６の試料の平面図であり、鉄筋２１に直交する方向に、第１検出探針１１、第２検出探針１２、第１電流探針１３及び第２電流探針１４を配置した状態を図示したものである。

【0043】

本発明の発明者は、上記の試料番号１の鉄筋深さ５４ｍｍの試料（腐食率０ｗｔ％）を用いて、さらに「第２測定データ」を取得する検証実験を行った。より具体的には、試料番号１の鉄筋深さ５４ｍｍの試料の鉄筋コンクリート２０の表面に、その鉄筋コンクリート２０内の鉄筋２１Ｍに直交する方向に、第１検出探針１１及び第２検出探針１２を所定間隔ａで配置し（符号Ｐ２Ｖ、Ｐ３Ｖで図示した位置）、第１検出探針１１及び第２検出探針１２の両外側に第１電流探針１３及び第２電流探針１４を１本ずつ所定間隔ａで配置した（符号Ｐ１Ｖ、Ｐ４Ｖで図示した位置）。この状態で、第１電流探針１３と第２電流探針１４との間に交流電流を流し、交流電流の周波数を変化させながら第１検出探針１１と第２検出探針１２との間の電位差Ｖ及び位相を測定して、試料番号１～１２の鉄筋２１Ｌ、２１Ｍ、２１Ｒのそれぞれについて交流電流の周波数とインピーダンスρとの関係、並びに交流電流の周波数と位相変化（電流Ｉの位相に対する電位差Ｖの位相差）の関係を取得した。

【0044】

図１２は、試料番号１の鉄筋深さ５４ｍｍの試料におけるインピーダンス－周波数特性、及び位相－周波数特性を図示したグラフである。ここで図１２において実線で図示したグラフは、インピーダンス－周波数特性のグラフであり、破線で図示したグラフは、位相－周波数特性のグラフである。また図１２において「L1-54mm 平行」の文字が付されたグラフは、試料番号１の鉄筋深さ５４ｍｍの試料において、第１検出探針１１、第２検出探針１２、第１電流探針１３及び第２電流探針１４を鉄筋コンクリート２０内の鉄筋２１Ｍに沿って平行に配置した場合（図２）のグラフである（第１測定データ）。他方、図１２において「L1-54mm 直交」の文字が付されたグラフは、試料番号１の鉄筋深さ５４ｍｍの試料において、第１検出探針１１、第２検出探針１２、第１電流探針１３及び第２電流探針１４を鉄筋コンクリート２０内の鉄筋２１Ｍに直交する方向に配置した場合（図１１）のグラフである（第２測定データ）。

【0045】

図１２の位相－周波数特性（破線のグラフ）から、４本の探針を鉄筋２１Ｍに沿って平行に配置した場合では、０．５Ｈｚ付近に位相の最大値があり、他方、４本の探針を鉄筋２１Ｍに直交する方向に配置した場合では、位相の変化がほとんど生じていないことが見て取れる。この２つの位相のグラフの差が鉄筋２１Ｍの影響であると考えられる。試料番号１の鉄筋深さ５４ｍｍの試料の鉄筋２１Ｍは、腐食率が０ｗｔ％であり、腐食が生じていない健全な鉄筋である。そして鉄筋２１Ｍの腐食が進行するに従って、鉄筋表面とコンクリート表面間の電気２重層による容量成分が徐々に失われ、インピーダンス－周波数特性の差（第１測定データと第２測定データとの差）は小さくなっていくと考えられる。したがって図１２のグラフからは、第１測定データと第２測定データとを対比することによって、例えば第１測定データと第２測定データとの比や差分を評価することによって、測定対象の鉄筋コンクリート２０に固有のインピーダンス－周波数特性を除外して第１測定データにおける鉄筋２１の寄与分を正確に特定できることが分かる。

【符号の説明】

【0046】

１１ 第１検出探針
１２ 第２検出探針
１３ 第１電流探針
１４ 第２電流探針
１５ 電位差計測装置
１６ 交流電源装置
１７ 電流計測装置
１８ 制御部
２０ 鉄筋コンクリート
２１、２１Ｌ、２１Ｍ、２１Ｒ 鉄筋

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】