特許 7105637 腐食検知用センサ、腐食検知方法

(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】2022-07-14

(45)【発行日】2022-07-25

(54)【発明の名称】腐食検知用センサ、腐食検知方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 17/04 20060101AFI20220715BHJP

   G01N 33/2045 20190101ALI20220715BHJP

   G01N 33/38 20060101ALI20220715BHJP

【ＦＩ】

G01N17/04

G01N33/2045 100

G01N33/38

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2018126762

(22)【出願日】2018-07-03

(65)【公開番号】P2020008308

(43)【公開日】2020-01-16

【審査請求日】2021-02-04

(73)【特許権者】

【識別番号】000000240

【氏名又は名称】太平洋セメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000729

【氏名又は名称】特許業務法人 ユニアス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】工藤 正智

(72)【発明者】

【氏名】江里口 玲

(72)【発明者】

【氏名】井坂 幸俊

(72)【発明者】

【氏名】早野 博幸

【審査官】外川 敬之

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－００９９８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２３７０８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１３１０１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０９０８１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ １７／０４

Ｇ０１Ｎ ３３／２０４５

Ｇ０１Ｎ ３３／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外部から視認できない対象空間内における腐食環境の進行状況を検知する方法であって、
向かい合う第一面と第二面とを有した金属対応ＲＦタグと、前記金属対応ＲＦタグの前記第一面上に前記第一面を実質的に覆うように形成された腐食性金属部材とを備えてなる腐食検知用センサを前記対象空間内に配置する工程（ａ）、
前記金属対応ＲＦタグに対して、前記第二面側に離れた位置にリーダ又はリーダライタを配置する工程（ｂ）、及び
前記リーダ又はリーダライタによって、前記金属対応ＲＦタグから送信される電波信号を受信する工程（ｃ）を有することを特徴とする、腐食検知方法。

【請求項2】

非金属の被覆物によって覆われることで外側から視認できない状態で配置された、金属製の対象物に対する腐食の進行状況を検知する方法であって、
向かい合う第一面と第二面とを有した金属対応ＲＦタグを備えてなる腐食検知用センサを、前記金属対応ＲＦタグの前記第一面を前記対象物に接触させた状態で配置する工程（ａ）、
前記金属対応ＲＦタグに対して、前記第二面側に離れた位置にリーダ又はリーダライタを配置する工程（ｂ）、及び
前記リーダ又はリーダライタによって、前記金属対応ＲＦタグから送信される電波信号を受信する工程（ｃ）を有することを特徴とする、腐食検知方法。

【請求項3】

前記工程（ａ）は、前記第一面に対して直交する方向から見たときに、前記金属対応ＲＦタグの周囲を前記対象物が取り囲むように前記腐食検知用センサを配置する工程であることを特徴とする、請求項２に記載の腐食検知方法。

【請求項4】

前記対象物が鉄筋コンクリート内の鉄筋であることを特徴とする、請求項２又は３に記載の腐食検知方法。

【請求項5】

前記工程（ｃ）は、前記金属対応ＲＦタグからの前記電波信号の強度によって、腐食環境の進行状況を検知する工程を含むことを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載の腐食検知方法。

【請求項6】

前記工程（ｃ）において読み取られた前記電波信号の強度が、所定の閾値を下回っている場合に、腐食環境が進行していると判断する工程（ｄ）を更に有することを特徴とする、請求項５に記載の腐食検知方法。

【請求項7】

前記金属対応ＲＦタグは、前記第一面上の一部分に接着された、耐食性を示す故障検知用金属部材を備えることを特徴とする、請求項１～６のいずれか１項に記載の腐食検知方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、腐食検知用センサ、及び腐食検知方法に関する。より詳細には、外部から視認できない空間内又は同空間内に配置された対象物における腐食環境の進行状況を検知する方法、腐食の検知方法、及びこの方法の利用に適したセンサに関する。

【背景技術】

【0002】

コンクリート構造物に含まれる鉄筋が腐食すると、コンクリート構造物の耐久性に大きな影響を及ぼす。このため、コンクリート構造物の腐食環境の状況を事前に把握することや、早期に鉄筋の腐食を把握することは重要である。

【0003】

コンクリート構造物中の鋼材は、コンクリートがアルカリ性環境を保持していることで鋼材表面に不動態皮膜が形成されており、この皮膜によって腐食から保護されている。しかしながら、例えば、空気中の二酸化炭素や塩化物イオンなどの腐食因子がコンクリート中に侵入すると、不動態皮膜が破壊され、コンクリート中にある水と酸素によって鋼材の腐食が開始する。

【0004】

コンクリート構造物の鋼材が腐食すると、鋼材の体積膨張が生じ、その膨張圧でコンクリート表面にひび割れが生じる。このようなひび割れが発生すると、ひび割れを通じて更に腐食因子が侵入しやすくなり、腐食環境の進行が加速する。つまり、コンクリート表面にひび割れが確認できる状況においては、既にコンクリート構造物、及びその内部に存在する鉄筋がかなり劣化している場合が想定される。

【0005】

すなわち、コンクリート表面の状態の変化が目視によって確認できる程度に構造物内部の腐食環境や鉄筋腐食が進行する時点よりも前段階で、コンクリート構造物の腐食の進行状況を把握したいという事情がある。コンクリート構造物の腐食環境が進行していることが確認されれば、腐食因子が内部に侵入するのを防ぐ目的で、例えば、コンクリート表面を所定の材料によって被覆する保全作業を行うことができる。

【0006】

従来、分極抵抗を測定することでコンクリート構造物の内部の腐食状態を検知する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１３－２４２１６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

分極抵抗法の技術を用いて、コンクリート構造物の内部に含まれる鉄筋の腐食状態を検知するためには、対象物となる鉄筋をはつり出す必要がある。すなわち、コンクリート構造物の一部を破壊（微破壊）する必要がある。このため、内部の腐食状態を検知するために必要な作業量が多く、検査作業に時間を要する。

【0009】

また、コンクリート構造物に限らず、内部が視認できない構造物の腐食状態を検知する必要性の生じる場合があり、かかる構造物の配置場所によっては、そもそも破壊のための作業が困難な場合もあり得る。

【0010】

本発明は、上記の課題に鑑み、非破壊且つ簡易な方法で、外部から視認できない対象空間内の腐食環境や腐食状態を検知する方法及びその方法の利用に適したセンサを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明に係る腐食検知用センサは、
外部から視認できない対象空間内における腐食環境の進行状況を検知する腐食検知用センサであって、
向かい合う第一面と第二面とを有した金属対応ＲＦタグと、
前記金属対応ＲＦタグの前記第一面上に、前記第一面を実質的に覆うように形成された腐食性金属部材とを備え、
前記金属対応ＲＦタグの前記第二面をリーダ又はリーダライタに対向させることが可能な態様で埋め込まれて配置されることを第一の特徴とする。

【0012】

この腐食検知用センサは、腐食性金属部材を対象物として模擬することで、外部から視認できない対象空間内の腐食環境の進行状況を検知する用途に利用される。対象空間内に腐食検知用センサを配置し、金属対応ＲＦタグとの間で通信可能なリーダ又はリーダライタによって電波信号を受信することで、腐食環境の進行状況が検知される。

【0013】

なお、本明細書において、「リーダ」とは、金属対応ＲＦタグから送信される電波信号を読み取る機能を備え、金属対応ＲＦタグに対して情報の書き込み機能を備えない機器を指し、「リーダーライタ」とは、金属対応ＲＦタグから送信される電波信号を読み取る機能と共に、金属対応ＲＦタグに対して情報の書き込み機能を備える機器を指す。以下では、煩雑さを避けるために、リーダ又はリーダライタという記載を、「リーダライタ等」と略記することがある。

【0014】

本明細書内において、「金属対応ＲＦタグ」とは、当該金属対応ＲＦタグの、リーダライタ等とは反対側の近傍の位置に金属材料が存在していると、リーダライタ等との間で通信が形成される一方、前記位置に金属材料が存在しない場合には、リーダライタ等に対して送信される信号強度が極めて低下する性質を有するＲＦタグを指す。

【0015】

簡単のために、腐食性金属部材が金属対応ＲＦタグの第一面上を完全に覆うように形成されている場合を例に挙げて説明する。対象空間内において金属対応ＲＦタグの配置位置近傍までは腐食環境が進行していない場合、金属対応ＲＦタグの第二面側にリーダライタ等を配置すると、金属対応ＲＦタグの第一面上を覆う腐食性金属部材に含まれる金属材料がリーダライタ等とは反対側の位置に存在するため、リーダライタ等と金属対応ＲＦタグとの間で通信環境が形成される。一方、対象空間内において腐食環境がある程度進行している場合には、ＲＦタグの第一面上を覆う腐食性金属部材に対しても腐食が進行する。このとき、腐食性金属部材が金属化合物に変化することで金属成分が消失する。この結果、リーダライタ等は、金属対応ＲＦタグとの間で通信環境が形成されないか、又は、受信された電波信号の強度が低下する。

【0016】

すなわち、リーダライタ等によって受信される電波信号の有無、又は強度によって、対象空間内の腐食環境の進行の有無又はその程度を検知することができる。

【0017】

上述した腐食検知用センサは、金属対応ＲＦタグの一方の面に腐食性金属部材を配置した構成であるため、小型化が可能である。このため、腐食検知用センサを対象空間内の所望の位置に配置できる。例えば、対象空間の外表面に近い位置に腐食検知用センサを配置することで、対象空間内の深い位置まで腐食環境が進行するよりも前段階で、腐食環境の進行の程度を検知できる。また、対象空間内の外表面に対して、深さ方向に異なる位置に複数の腐食検知用センサを配置することで、各腐食検知用センサからの電波信号の強度の相違により、腐食環境の進行状況をより詳細に知ることができる。

【0018】

また、本発明に係る腐食検知用センサは、
非金属の被覆物によって覆われることで外側から視認できない状態で配置された、金属製の対象物に対する腐食の進行状況を検知する腐食検知用センサであって、
向かい合う第一面と第二面とを有した金属対応ＲＦタグを備え、
前記金属対応ＲＦタグの前記第一面を前記対象物に接触させ、前記金属対応ＲＦタグの前記第二面をリーダ又はリーダライタに対向させることが可能な態様で埋め込まれて配置されることを第二の特徴とする。

【0019】

金属製の対象物が配置されている空間内において腐食環境がある程度進行している場合、金属対応ＲＦタグの第一面上に形成された金属製の対象物自体に対しても腐食が進行し、この対象物に含まれる一部又は全部の金属成分が消失する。この結果、リーダライタ等は、金属対応ＲＦタグとの間で通信環境が形成されないか、又は、受信された電波信号の強度が低下する。よって、第一の特徴構成の腐食検知用センサと同様に、リーダライタ等によって受信される電波信号の有無、又は強度によって、対象物自体の腐食開始とその進行、又はその程度を検知することができる。

【0020】

上記対象物としては、例えば鉄筋コンクリート内の鉄筋とすることができる。

【0021】

前記腐食検知用センサは、前記金属対応ＲＦタグの前記第一面上の一部分に接着された、耐食性を示す故障検知用金属部材を備えるものとしても構わない。

【0022】

上述したように、金属対応ＲＦタグの第一面上に存在する腐食性金属部材又は金属製の対象物に対して腐食が進行し、金属材料の残存量が低下すると、リーダライタ等で受信される電波信号の強度が低下する。このため、腐食性金属部材又は対象物の腐食が極めて進行している場合、リーダライタ等において電波信号を全く受信できない場合が考えられる。このような場合、リーダライタ等及び／又は金属対応ＲＦタグが、故障をしているのか、腐食性金属部材又は対象物が完全に滅失する程度にまで腐食が進行しているのかを判定することができない。

【0023】

これに対し、上記のように、金属対応ＲＦタグに故障検知用金属部材を予め接着しておくことで、腐食性金属部材又は金属製の対象物が滅失する程度にまで腐食が進行していた場合においても、故障検知用金属部材が存在することに伴い、リーダライタ等及び／又は金属対応ＲＦタグが故障していなければ、リーダライタ等において所定強度（以下、「最低基準強度」と呼ぶ。）の電波信号を受信することができる。よって、リーダライタ等側で実際に受信された電波信号の強度を、この最低基準強度と比較することで、対象空間又は対象物の腐食の状況を推定できる。また、実際に、リーダライタ等側で電波信号が受信できなかった場合には、リーダライタ等及び／又は金属対応ＲＦタグが故障していることを認識することができる。

【0024】

上記第一の特徴構成に係る腐食検知用センサにおいて、腐食性金属部材は、金属対応ＲＦタグの第一面のうち、８０％以上１００％以下の面積を覆うように形成されているのが好ましい。なお、この場合において、腐食性金属部材が形成されていない金属対応ＲＦタグの第一面上に、上記故障検知用金属部材が形成されているものとして構わない。また、金属対応ＲＦタグの第一面の一部に故障検知用金属部材を形成し、この故障検知用金属部材と金属対応ＲＦタグの第一面との双方を覆うように腐食性金属部材が形成されていても構わない。

【0025】

リーダライタ等を、対象空間（又は対象物が覆われている空間）の外側に配置する場合には、前記腐食検知用センサは、好ましくは、前記金属対応ＲＦタグの前記第二面を前記対象空間の外表面に対して実質的に対向させた状態で埋め込まれて配置される。電波信号には指向性があるため、かかる向きに配置することで、腐食環境の進行がそれほど進んでいない場合に、リーダライタ等によって電波信号を正しく受信することができる。なお、前記ＲＦタグの前記第一面と前記対象空間の外表面とが「実質的に対向する」とは、前記第一面と前記外表面とのなす角度の絶対値が４５°以下であるものとして構わない。前記角度の絶対値は、より好ましくは３０°以下であり、更に好ましくは１５°以下である。

【0026】

なお、検知対象となる位置が、深さ方向に十分深い場合には、金属対応ＲＦタグと共にリーダライタ等を埋め込むものとしても構わない。この場合には、腐食検知用センサ及び金属対応ＲＦタグは、好ましくは、前記金属対応ＲＦタグの前記第二面を前記金属対応ＲＦタグの外表面に対して実質的に対向させた状態で埋め込まれて配置される。

【0027】

本発明は、外部から視認できない対象空間内における腐食環境の進行状況を検知する方法であって、
向かい合う第一面と第二面とを有した板状の金属対応ＲＦタグと、前記金属対応ＲＦタグの前記第一面上に前記第一面を実質的に覆うように形成された腐食性金属部材とを備えてなる腐食検知用センサを前記対象空間内に配置する工程（ａ）、
前記金属対応ＲＦタグに対して、前記第二面側に離れた位置にリーダ又はリーダライタを配置する工程（ｂ）、及び
前記リーダ又はリーダライタによって、前記金属対応ＲＦタグから送信される電波信号を受信する工程（ｃ）を有することを特徴とする。

【0028】

また、本発明は、非金属の被覆物によって覆われることで外側から視認できない状態で配置された、金属製の対象物に対する腐食の進行状況を検知する方法であって、
向かい合う第一面と第二面とを有した板状の金属対応ＲＦタグを備えてなる腐食検知用センサを、前記金属対応ＲＦタグの前記第一面を前記対象物に接触させた状態で配置する工程（ａ）、
前記金属対応ＲＦタグに対して、前記第二面側に離れた位置にリーダ又はリーダライタを配置する工程（ｂ）、及び
前記リーダ又はリーダライタによって、前記金属対応ＲＦタグから送信される電波信号を受信する工程（ｃ）を有することを特徴とする。

【0029】

前記工程（ａ）において、前記第一面に対して直交する方向から見たときに、前記金属対応ＲＦタグの周囲を前記対象物が取り囲むように前記腐食検知用センサを配置するものとしても構わない。これにより、金属対応ＲＦタグが存在することによって、腐食因子が金属製の対象物に対して進行することへの妨げとなることが防止され、対象物に対する腐食の進行状況の検知精度が高められる。

【0030】

前記工程（ｃ）は、前記金属対応ＲＦタグからの前記電波信号の有無、又は前記金属対応ＲＦタグからの前記電波信号の強度によって、腐食の進行状況を検知する工程を含むことができる。更に、前記腐食検知方法は、前記工程（ｃ）において読み取られた前記電波信号の強度が、所定の閾値を下回っている場合に、腐食が進行していると判断する工程（ｄ）を含むものとしても構わない。

【0031】

なお、リーダライタ等が、金属対応ＲＦタグからの電波信号の有無のみを検知できる構成である場合には、リーダライタ等の配置位置を調整、より詳細には、金属対応ＲＦタグからの離間距離を調整しながら、電波信号の有無を確認することで、電波信号が受信できたリーダライタ等の配置位置によって腐食の進行状況を検知できる。

【発明の効果】

【0032】

本発明によれば、非破壊且つ簡易な方法で、外部から視認できない対象空間内の腐食状態を検知することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】本発明に係る腐食（環境）検知方法の第一実施形態の態様を模式的に示す図面である。

【図2】第一実施形態の腐食検知用センサの構造を説明するための模式的な図面である。

【図3A】腐食環境が進行している場合の腐食検知用センサの構造を説明するための模式的な図面である。

【図3B】図３Ａの状態から更に腐食環境が進行している場合の腐食検知用センサの構造を説明するための模式的な図面である。

【図4】リーダライタの機能ブロック図の一例である。

【図5】サーバとの通信が可能なリーダライタの機能ブロック図の一例である。

【図6】第一実施形態の腐食検知用センサの別構造を説明するための模式的な図面である。

【図7A】金属対応ＲＦタグの一方の面を模式的に示す平面図である。

【図7B】金属対応ＲＦタグの一方の面を模式的に示す別の平面図である。

【図7C】金属対応ＲＦタグの一方の面を模式的に示す更に別の平面図である。

【図8】腐食検知用センサとリーダライタとが埋め込まれている態様を模式的に示す図面である。

【図9】本発明に係る腐食検知方法の第二実施形態の態様を模式的に示す図面である。

【図10A】第二実施形態の腐食検知用センサの構造を説明するための模式的な図面である。

【図10B】第二実施形態の腐食検知用センサの構造を説明するための模式的な図面である。

【図11】腐食が進行している場合の腐食検知用センサの態様を説明するための模式的な図面である。

【図12】第二実施形態の腐食検知用センサの構造を説明するための別の模式的な図面である。

【図13】腐食検知用センサとリーダライタとが埋め込まれている態様を模式的に示す図面である。

【図14】腐食検知用センサとリーダライタとが埋め込まれている態様を模式的に示す図面である。

【図15】保護部材としての保護シートを備えた腐食検知用センサの構造を模式的に示す図面である。

【図16】保護部材としてのモルタルを備えた腐食検知用センサの構造を模式的に示す図面である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

以下、本発明の腐食検知用センサ、及び腐食検知方法の実施形態につき、適宜図面を参照して説明する。なお、以下の図面において、説明の都合上、一部が誇張して図示されている場合があり、実際の寸法比と図面上の寸法比とは必ずしも一致しない。

【0035】

［第一実施形態］
図１は、本発明に係る腐食検知方法の第一実施形態の態様を模式的に示す図面である。図１に示す例では、腐食（環境）の進行状況を検知する対象空間がコンクリート構造物１０の内部である場合を想定している。

【0036】

図１に示すように、コンクリート構造物１０の内部（コンクリート部材１１内）には、腐食検知用センサ２が配置されている。この腐食検知用センサ２は、コンクリート構造物１０の製造時に、予めコンクリート部材１１内に埋め込まれるものとしても構わないし、既設のコンクリート構造物１０の一部を削り落としてはつり出し、腐食検知用センサ２を埋め込んだ後、非金属材料からなる防護用の部材で埋め戻すものとしても構わない。このように、腐食検知用センサ２を対象空間内に配置する工程が、工程（ａ）に対応する。

【0037】

図２は、腐食検知用センサ２の構造を説明するための模式的な図面であり、図１の一部拡大図に対応する。腐食検知用センサ２は、向かい合う第一面４ａと第二面４ｂとを有した板状の金属対応ＲＦタグ４と、金属対応ＲＦタグ４の第一面４ａを覆うように形成された腐食性金属部材５とを備えてなる。

【0038】

金属対応ＲＦタグ４は、誘導アンテナ（不図示）を内蔵し、所定の周波数帯の無線周波数で通信を行う。金属対応ＲＦタグ４は、信号発信源（ここではリーダライタ３）とは反対側の位置に金属材料物が存在すると、リーダライタ３からの電波信号Ｗ１を受信して、電波信号（応答信号）Ｗ２を送信することのできるＲＦタグである。一例として、金属対応ＲＦタグ４は、共振周波数が９２０ＭＨｚ、第一面４ａ及び第二面４ｂの寸法が２５ｍｍ×９ｍｍ、厚みが３ｍｍの板状型のＲＦタグである。ただし、本発明において、金属対応ＲＦタグ４は、リーダライタ３とは反対側に金属材料物が存在する場合にリーダライタ３との間で通信環境が形成される限りにおいて、通信周波数帯、寸法、及び形状は任意である。

【0039】

腐食性金属部材５は、耐食性の低い金属材料であり、例えば、鉄、亜鉛、アルミニウムなどの材料が挙げられる。腐食性金属部材５の形状は、箔状が好ましく、箔板、蒸着、又はメッキで形成できる。ただし、本発明において腐食性金属部材５の形状は任意である。腐食性金属部材５は、金属対応ＲＦタグ４の第一面４ａ上に、例えば接着剤を介して接着されている。腐食性金属部材５の厚みは、一例として、強度の観点から１０μｍ以上であり、早期に検知する観点から５００μｍ以下である。

【0040】

図２に示す例では、腐食検知用センサ２は、金属対応ＲＦタグの第二面４ｂが、コンクリート構造物１０の外表面１０ａに対して実質的に対向する向きに配置される。

【0041】

作業員は、コンクリート構造物１０内における腐食環境の進行状況を検知する際には、コンクリート構造物１０に埋め込まれた腐食検知用センサ２との間で無線通信が可能なリーダライタ３を当該コンクリート構造物１０の現場に持参する。そして、リーダライタ３を、腐食検知用センサ２が埋め込まれている領域の近傍に配置する（工程（ｂ）に対応）。より詳細には、リーダライタ３を、金属対応ＲＦタグ４に対して、第二面４ｂ側に離れた位置に配置する。なお、リーダライタ３は、作業員が手で把持することで保持しても構わないし、不図示の保持部材によって保持しても構わない。

【0042】

そして、リーダライタ３から所定周波数の電波信号Ｗ１を腐食検知用センサ２に向けて放射して、腐食検知用センサ２（より詳細には金属対応ＲＦタグ４）から送信される電波信号Ｗ２を受信する（工程（ｃ）に対応）。

【0043】

リーダライタ３は、専用機器であっても構わないし、電波信号Ｗ１の送信や電波信号Ｗ２の受信が可能な専用アプリケーションプログラムがインストールされた、スマートフォンやタブレットＰＣなどの汎用機器であっても構わない。なお、本実施形態では、「リーダライタ３」を用いる場合を例として説明するが、少なくとも腐食検知用センサ２との間で通信可能な機器であればよく、すなわち、腐食検知用センサ２に対する情報の書き込み機能を有しない、いわゆる「リーダ」であっても構わない。

【0044】

図２に示すように、腐食検知用センサ２が腐食性金属部材５を備える場合、腐食が進行していない状況においては、金属対応ＲＦタグ４のリーダライタ３とは反対側の面（第一面４ａ）側に金属部材が存在する。このため、リーダライタ３と金属対応ＲＦタグ４との間で通信環境が成立し、リーダライタ３は電波信号Ｗ２を受信する。

【0045】

これに対し、図３Ａに示すように、コンクリート構造物１０内（コンクリート部材１１内）において腐食環境が進行している場合、腐食性金属部材５の一部が、酸化物や塩化物といった金属化合物５ａに変化する。この場合、金属対応ＲＦタグ４のリーダライタ３とは反対側の面（第一面４ａ）側に位置する金属部材の量が減少し、リーダライタ３が受信する電波信号Ｗ２の強度は低下する。図３Ｂに示すように腐食環境が更に進行すると、リーダライタ３は電波信号Ｗ２を全く受信できなくなる。

【0046】

つまり、リーダライタ３側で受信される電波信号Ｗ２の強度が低い場合には、コンクリート構造物１０内において腐食環境が進行していることを検知できる。例えば、コンクリート構造物１０を補修すべきであることを示す閾値を予め設定しておき、この閾値よりもリーダライタ３側で受信される電波信号Ｗ２の強度が低い場合には、コンクリート構造物１０の補修時期が到来していると判断するものとしても構わない（工程（ｄ）に対応）。

【0047】

リーダライタ３は、電波信号Ｗ２の強度に応じて、コンクリート構造物１０内の腐食の程度を、例えば所定の指標（Ａ／Ｂ／Ｃなど）などを用いて表示する機能を有していても構わない。図４は、リーダライタ３の機能ブロック図の一例である。リーダライタ３は、記憶部３１、判定処理部３２、表示出力部３３、及び通信部３４を備える。記憶部３１は、フラッシュメモリ、ハードディスクなどの記憶媒体で構成される。判定処理部３２は、取得した情報に基づいて演算処理を行う処理部であり、専用のハードウェア又はソフトウェアで構成される。表示出力部３３は、所定の表示用の演算処理を行うと共に、不図示のモニタに処理後の内容を表示する機能的手段である。通信部３４は、無線通信を行うためのインタフェースである。

【0048】

記憶部３１には、予め、腐食検知用センサ２から受信した電波信号Ｗ２の強度と、コンクリート構造物１０内の腐食環境の進行状況との相関関係に対応する情報（以下、「基準情報」と呼ぶ。）が記憶されている。通信部３４において、腐食検知用センサ２から電波信号Ｗ２を受信すると、判定処理部３２は、記憶部３１に記憶されている基準情報を読み出すと共に、この基準情報と実際に受信された電波信号Ｗ２の強度とに基づいて、コンクリート構造物１０内の腐食環境の進行状況を推定する。表示出力部３３は、この判定結果に基づく情報を、リーダライタ３に設けられたモニタ（不図示）に表示させる。これにより、作業員は、リーダライタ３に設けられたモニタの情報を確認するのみで、コンクリート構造物１０内の腐食環境の進行状況の程度を認識できる。なお、リーダライタ３が、スマートフォンやタブレットＰＣなどの汎用機器である場合には、前記モニタとは当該汎用機器の表示部に対応し、専用のアプリケーションを通じて前記情報が表示されるものとして構わない。

【0049】

更に、上記基準情報は、所定のサーバ４０から取得して記憶部３１内で更新されるものとしても構わない（図５参照）。電波信号Ｗ２には、予め腐食検知用センサ２に付された識別情報（ｉ１）を含むことができる。通信部３４は、腐食検知用センサ２から、識別情報ｉ１を含む電波信号Ｗ２を受信すると、識別情報ｉ１に対応したコンクリート構造物１０に係る上記基準情報を、サーバ４０からダウンロードして記憶部３１に（一時的に）格納する。そして、判定処理部３２は、実際に受信された電波信号Ｗ２の強度と、サーバ４０からダウンロードされた基準情報とに基づいて、コンクリート構造物１０内の腐食環境の進行状況を推定する。

【0050】

この方法によれば、個々のコンクリート構造物１０の配置環境や材料の特性、コンクリート構造物１０内における腐食検知用センサ２の配置位置などを考慮した基準情報に基づいて、コンクリート構造物１０内における腐食環境の進行状況が高い精度で推定できる。

【0051】

なお、リーダライタ３は、推定されたコンクリート構造物１０内における腐食環境の進行状況に基づき、ＦＥＭ解析などの手法によってコンクリート構造物１０のひび割れの発生可能性や、発生予想時期などを推定する機能を有していても構わない。また、図５に示すように、リーダライタ３がサーバ４０と通信可能な構成である場合には、リーダライタ３で読み取られた電波信号Ｗ２の強度に関する情報がサーバ４０に送信され、サーバ４０側で演算処理が行われることで、コンクリート構造物１０のひび割れの発生予想時期や、必要補修時期などを算出するものとしても構わない。

【0052】

なお、金属対応ＲＦタグ４の特性によっては、受信した電波信号Ｗ１の強度にかかわらず、同一強度の電波信号Ｗ２を発信するものが存在する。かかる金属対応ＲＦタグ４を含む腐食検知用センサ２がコンクリート構造物１０内に埋め込まれている場合には、リーダライタ３は、腐食検知用センサ２との間で通信環境が成立したか否か、すなわち電波信号Ｗ２が受信できたか否かによって、コンクリート構造物１０内の腐食環境が進行していることを検知できる。

【0053】

この場合において、リーダライタ３を配置する位置を、コンクリート構造物１０の外表面１０ａからの離間距離ｄ１（図１参照）を変えながら調整し、リーダライタ３が電波信号Ｗ２を受信できた位置に応じて、コンクリート構造物１０内における腐食環境の進行状況を検知するものとしても構わない。そして、リーダライタ３側において電波信号Ｗ２が受信できた時点における離間距離ｄ１の値が、予め定められた閾値よりも小さい場合には、コンクリート構造物１０の補修時期が到来していると判断するものとしても構わない（工程（ｄ）に対応）。

【0054】

腐食検知用センサ２は、図６に示すように、金属対応ＲＦタグ４の第一面４ａの一部上面に、故障検知用金属部材７が接着されているものとしても構わない。図６に示す例では、金属対応ＲＦタグ４の第一面４ａと故障検知用金属部材７とを覆うように、腐食性金属部材５が形成されている例が図示されている。金属対応ＲＦタグ４の第一面４ａと故障検知用金属部材７との接着には、接着剤を用いることができる。

【0055】

図７Ａは、金属対応ＲＦタグ４の第一面４ａを模式的に示す図面の一例である。図７Ａに示す例では、金属対応ＲＦタグ４の第一面４ａの外周の内側の位置において、故障検知用金属部材７が第一面４ａの中央領域を矩形状に取り囲むように配置されている。なお、図７Ａでは、説明の都合上、腐食性金属部材５の図示を省略している。

【0056】

上述したように、金属対応ＲＦタグ４は、リーダライタ３とは反対側の位置に金属材料物が存在する場合に、リーダライタ３から送信された電波信号Ｗ１を正しく受信することができる。逆に言えば、仮に金属対応ＲＦタグ４が故障検知用金属部材７を備えない場合において、腐食性金属部材５がほとんど滅失する程度にまで腐食（減肉）している場合（図３Ｂ参照）、上述したように、リーダライタ３は、金属対応ＲＦタグ４からの電波信号Ｗ２をほとんど検知することができない。かかる場合、作業員は、金属対応ＲＦタグ４、及び／又はリーダライタ３が故障しているために、リーダライタ３側で電波信号Ｗ２が検知できないのか、コンクリート部材１１内に腐食環境が進行した結果、腐食性金属部材５が大きく減肉しているためにリーダライタ３側で電波信号Ｗ２が検知できないのかを、認識することができない。

【0057】

しかしながら、図６及び図７Ａに示すように、金属対応ＲＦタグ４が故障検知用金属部材７を備えることで、仮に、腐食性金属部材５がほとんど滅失する程度にまで腐食環境が進行している場合であっても、金属対応ＲＦタグ４は、故障検知用金属部材７に基づく強度（最低基準強度）の電波信号Ｗ１を受信できるため、この強度の電波信号Ｗ１に対応した電波信号Ｗ２がリーダライタ３側に送信される。つまり、作業員は、電波信号Ｗ２を検知できなかった場合には、金属対応ＲＦタグ４、及び／又はリーダライタ３が故障していることを認識できる。また、リーダライタ３側で受信される電波信号Ｗ２の信号強度は、最低基準強度よりも高い強度の範囲内で、腐食性金属部材５の劣化の進行の程度に応じて低下するため、上記と同様の方法により、腐食性金属部材５の劣化の程度、すなわち腐食検知用センサ２が配置されているコンクリート構造物１０内の腐食環境の進行の程度を判定することができる。

【0058】

故障検知用金属部材７は、腐食性金属部材５よりも劣化しにくい金属材料であれば特に材料は限定されず、銅、ステンレス、チタン、ニッケル、白金などを用いることができる。この中では、汎用性が高く、錆に対する耐性の高いステンレスが好ましい。

【0059】

金属対応ＲＦタグ４の第一面４ａ上における、故障検知用金属部材７の配置の態様は、図７Ａの場合に限定されない。他の配置の態様を、図７Ｂ及び図７Ｃに示す。図７Ｂに示す態様は、金属対応ＲＦタグ４の第一面４ａの外周の内側の位置において、故障検知用金属部材７が第一面４ａの中央領域を円形状に取り囲むように配置されている。また、図７Ｃに示す態様は、金属対応ＲＦタグ４の第一面４ａの一部領域に偏在するように故障検知用金属部材７が配置されている。図７Ｃの配置の態様と比べて、図７Ａ及び図７Ｂの配置の態様のように、故障検知用金属部材７が金属対応ＲＦタグ４の第一面４ａ上において偏在しないように配置されることで、腐食性金属部材５がどこから腐食（減肉）しても、腐食検知用センサ２の配置位置における腐食環境の進行状況の程度をより正確に推定できるという効果を奏する。

【0060】

なお、図７Ａ～図７Ｃのいずれの場合においても、故障検知用金属部材７と腐食性金属部材５とが異種金属腐食することを防止する観点で、腐食性金属部材５と故障検知用金属部材７との間を離すか、又は絶縁性の保護層（例えば樹脂シート）を介在させるなどにより、腐食性金属部材５と故障検知用金属部材７とを絶縁させるのが好ましい。

【0061】

また、金属対応ＲＦタグ４の第一面４ａの一部領域を除くほぼ全面に腐食性金属部材５を形成し、腐食性金属部材５が形成されていない金属対応ＲＦタグ４の第一面４ａ上に故障検知用金属部材７を形成するものとしても構わない。

【0062】

腐食検知用センサ２の埋め込み位置が深く、コンクリート構造物１０の外表面１０ａよりも外側に配置されたリーダライタ３との間での通信環境が形成できない場合には、図８に示すように、腐食検知用センサ２と共にリーダライタ３を埋め込むものとしても構わない。この場合、リーダライタ３に接続される信号線１７のみを、コンクリート構造物１０の外部に取り出しておく。そして、作業員は、コンクリート構造物１０の外部に取り出された信号線１７を所定の読み取り装置（不図示）と接続することで、信号線１７を通じてリーダライタ３で受信された電波信号Ｗ２の強度（又は有無に関する情報）を受信することができる。

【0063】

なお、リーダライタ３をコンクリート部材１１内に埋め込むに際しては、リーダライタ３が存在することで、コンクリート構造物１０の外表面１０ａから深さ方向への腐食因子の進行を妨げないよう、図８に示すように、リーダライタ３を、腐食検知用センサ２に対してコンクリート構造物１０の外表面１０ａとは反対側の位置に配置するのが好ましい。より詳細には、腐食性金属部材５がコンクリート構造物１０の外表面１０ａに対向するように腐食検知用センサ２を配置し、この腐食検知用センサ２が備える金属対応ＲＦタグ４の第二面４ｂと対向するように、リーダライタ３を配置するのが好ましい。

【0064】

［第二実施形態］
本発明に係る腐食検知方法及び腐食検知センサの第二実施形態につき、第一実施形態と異なる箇所のみを説明する。

【0065】

図９は、本発明に係る腐食検知方法の第二実施形態の態様を模式的に示す図面である。図１の場合と同様に、腐食の進行状況を検知する対象物がコンクリート構造物１０の内部である場合を想定している。より詳細には、本実施形態では、特に、コンクリート構造物１０内に埋め込まれている鉄筋１２を、腐食検知の対象物とする場合を想定している。つまり、第一実施形態では、対象空間内における腐食環境の進行状況を検知するのに対し、第二実施形態では、対象物自体の腐食の進行状況を検知する点が異なっている。

【0066】

図９に示すように、本実施形態においては、腐食検知用センサ２は鉄筋１２に取り付けられている。この腐食検知用センサ２は、コンクリート構造物１０の製造時に、予めコンクリート部材１１内に鉄筋１２と共に埋め込まれるものとしても構わないし、既設のコンクリート構造物１０の一部を削り落として鉄筋１２が露出するまではつり出し、腐食検知用センサ２を鉄筋１２に取り付けた後、非金属材料からなる防護用の部材で埋め戻すものとしても構わない。腐食検知用センサ２を鉄筋１２に取り付ける際には、接着剤を用いて取り付けてもよく、ワイヤや専用の治具を製作して取り付けてもよい。このように、腐食検知用センサ２を鉄筋１２に取り付ける工程が、工程（ａ）に対応する。

【0067】

図１０Ａは、図９の一部拡大図である。本実施形態において、腐食検知用センサ２は、向かい合う第一面４ａと第二面４ｂとを有した板状の金属対応ＲＦタグ４を備え、金属対応ＲＦタグ４の第一面４ａ側に鉄筋１２が位置するように配置される。そして、第一実施形態とは異なり、腐食検知用センサ２は腐食性金属部材５とを備えていない。

【0068】

図１０Ｂは、金属対応ＲＦタグ４の第一面４ａに対して直交する方向から鉄筋１２を見たときの模式的な図面である。図１０Ｂにおいて、紙面上下方向が鉄筋１２の延伸方向に対応する。図１０Ｂに示すように、腐食検知用センサ２の幅２Ｌは、鉄筋１２の幅１２Ｌよりも短いのが好ましく、鉄筋１２の幅１２Ｌの５０％の長さよりも短いのが更に好ましい。この場合、金属対応ＲＦタグ４の第一面４ａに対して直交する方向から鉄筋１２を見たとき、図１０Ｂに示すように、腐食検知用センサ２の周囲を鉄筋１２が取り囲むように配置される。なお、金属対応ＲＦタグ４がコイン形状である場合には、その短半径を腐食検知用センサ２の幅２Ｌとみなすものとしてよい。

【0069】

このような位置関係で腐食検知用センサ２を配置することで、コンクリート構造物１０の外表面１０ａから深さ方向へ進行した腐食因子が、鉄筋１２に到達する手前の位置において腐食検知用センサ２によって妨げられることが抑制される。これにより、腐食検知用センサ２による検知精度が高められる。

【0070】

検知作業に際しては、第一実施形態と同様に、工程（ａ）～（ｃ）が実行される。すなわち、作業員は、持参したリーダライタ３を、金属対応ＲＦタグ４に対して第二面４ｂ側に離れた位置に配置し、リーダライタ３から所定周波数の電波信号Ｗ１を腐食検知用センサ２に向けて放射する。

【0071】

図９に示すように、本実施形態では、腐食が進行していない状況においては、金属対応ＲＦタグ４のリーダライタ３とは反対側の面（第一面４ａ）側に、金属製の鉄筋１２が存在する。このため、リーダライタ３と金属対応ＲＦタグ４との間で通信環境が成立し、リーダライタ３は電波信号Ｗ２を受信する。

【0072】

これに対し、図１１に示すように、コンクリート構造物１０内（コンクリート部材１１内）において腐食環境が進行している場合、鉄筋１２の一部が、酸化物や塩化物といった金属化合物１２ａに変化する。この場合、金属対応ＲＦタグ４のリーダライタ３とは反対側の面（第一面４ａ）側に位置する金属部材の量が減少し、リーダライタ３が受信する電波信号Ｗ２の強度は低下するか、又はリーダライタ３は電波信号Ｗ２を全く受信できなくなる。

【0073】

つまり、第一実施形態と同様に、リーダライタ３側で受信される電波信号Ｗ２の強度が低い場合又は電波信号Ｗ２が受信できない場合には、鉄筋１２において腐食が進行していることを検知できる。また、第一実施形態と同様に、リーダライタ３が同一の強度の電波信号Ｗ２を受信する構成である場合には、リーダライタ３を配置する位置を、コンクリート構造物１０の外表面１０ａからの離間距離ｄ１（図９参照）を変えながら調整し、リーダライタ３が電波信号Ｗ２を受信できた位置に応じて、鉄筋１２内における腐食の進行状況を検知するものとしても構わない。

【0074】

本実施形態においても、腐食検知用センサ２は、図１２に示すように、金属対応ＲＦタグ４の第一面４ａの一部上面に、故障検知用金属部材７が接着されているものとしても構わない。これにより、リーダライタ３側で電波信号Ｗ２が受信されるか否かによって、金属対応ＲＦタグ４、及び／又はリーダライタ３の故障の有無が検知できる。また、電波信号Ｗ２が所定の閾値よりも高いか低いかによって、鉄筋１２に対する腐食の程度が評価できる。

【0075】

第一実施形態と同様、腐食検知用センサ２の埋め込み位置が深い場合には、腐食検知用センサ２と共にリーダライタ３を埋め込むものとしても構わない（図１３及び図１４参照）。この場合、リーダライタ３が存在することで、コンクリート構造物１０の外表面１０ａから深さ方向への腐食因子の進行を妨げないよう、リーダライタ３を配置するのが好ましい。図１３に示すように、リーダライタ３の受信面及び金属対応ＲＦタグの発信面を、それぞれコンクリート構造物１０の外表面１０ａに対して傾斜させるものとしても構わない。また、別の一例として、図１４に示すように、リーダライタ３の受信面及び金属対応ＲＦタグの発信面が、それぞれコンクリート構造物１０の外表面１０ａに対してほぼ直交方向になるように配置させるものとしても構わない。

【0076】

［別実施形態］
以下、別実施形態について説明する。

【0077】

〈１〉腐食検知用センサ２は、腐食環境の進行状況を検知する対象空間内において、複数の箇所に埋め込まれるものとしても構わない。この場合に、それぞれの腐食検知用センサ２の深さ位置を異ならせるものとしても構わない。これにより、各腐食検知用センサ２から送信された電波信号Ｗ２の強度の違いによって、腐食環境の進行状況をより詳細に認識することができる。

【0078】

〈２〉第一実施形態において、腐食検知用センサ２は、腐食性金属部材５に対する腐食環境の進行を保護するための保護部材を備えるものとしても構わない。例えば、図１５に示すように、金属対応ＲＦタグ４の第一面４ａ側を覆うように形成された保護シート８が貼り付けられていても構わないし、図１６に示すように、腐食検知用センサ２の全周を覆うモルタル９が形成されていても構わない。保護シート８としては、例えば防錆シートを利用することができる。

【0079】

第一実施形態の腐食検知用センサ２をコンクリート構造物１０の内部に取り付けるに際し、作業状況によっては、腐食検知用センサ２が現場に数日～１ヶ月程度、外気に晒された状態で据え置かれる場合がある。特に、コンクリート構造物１０を新設する場合には、作業に多くの日数を要する場合があり得る。このような場合に、数日間にわたって腐食検知用センサ２が外気に晒されてしまうと、金属対応ＲＦタグ４の第一面４ａを覆うように形成された腐食性金属部材５に対して、水、酸素、塩化物などの腐食因子が付着し、コンクリート構造物１０内に配置する前に腐食性金属部材５が一部腐食してしまうおそれがある。

【0080】

上記のように、腐食検知用センサ２が、金属対応ＲＦタグ４の第一面４ａ側を覆う保護部材（８，９）を備えたことで、コンクリート構造物１０に配置するまでの間に、腐食性金属部材５に対する腐食の進行が抑制される。これにより、腐食検知用センサ２の検知精度を高めることができる。

【0081】

なお、図１５に示すように、腐食検知用センサ２が保護シート８を備える場合には、腐食検知用センサ２を対象空間（コンクリート構造物１０）内に取り付ける作業を行う直前に保護シート８を取り外してから、腐食検知用センサ２を取り付けるものとして構わない。更に、取り付け後にコンクリートを打設するまでの腐食防止と打設時の衝撃による破損防止のために、腐食検知用センサ２をモルタルで被覆しておいてもよい。

【0082】

また、図１６に示すように、腐食検知用センサ２が外周を覆うモルタル９を備える場合には、モルタル９が取り付けられた状態のままで腐食検知用センサ２を取り付けるものとしても構わないし、モルタル９を取り外してから腐食検知用センサ２を取り付けるものとしても構わない。

【0083】

モルタル９は、腐食因子を一定量通過させる空間が存在するため、モルタル９が取り付けられたままの状態で対象空間内に腐食検知用センサ２が配置されても、腐食因子を腐食性金属部材５に対して進行させることへの妨げとなることが抑制される。このとき、モルタル９を、構造物に使用されるコンクリートより水セメント比を高くしておけば、腐食検知用センサ２に関して早期の検知性能が低下することはない。

【0084】

〈３〉上記実施形態では、腐食環境の進行状況を検知する対象空間（対象物）が、コンクリート構造物１０の内部（コンクリート部材１１，鉄筋１２）である場合について説明したが、これはあくまで一例である。本発明の腐食検知用センサ２は、外部から視認できず、金属を腐食する因子が内部に進行することで内部が腐食するおそれのある任意の対象空間（対象物）に対して、腐食環境（腐食状態）の進行状況を検知する用途に利用することができる。

【実施例】

【0085】

以下、実施例を参照して説明する。

【0086】

腐食検知用センサ２として、９２０ＭＨｚ帯の電波信号に対応する金属対応ＲＦタグ４を採用した。そして、腐食検知用センサ２の第一面４ａ側に配置されている鉄筋１２の腐食程度を変化させ、リーダライタ３で読み取られる電波信号Ｗ２の強度を測定した。鉄筋１２は、型式Ｄ１３（公称直径１２．７ｍｍ、最外径１４ｍｍ）のものを採用した。

【0087】

リーダライタ３は、対応する信号の周波数が９２０ＭＨｚ帯で、出力が２５０ｍＷのものを用いた。リーダライタ３と腐食検知用センサ２（金属対応ＲＦタグ４）との離間距離は４ｃｍで固定した。金属対応ＲＦタグ４は、横２５ｍｍ×縦９ｍｍ×厚み３ｍｍの寸法を有し、鉄筋１２の延伸方向が金属対応ＲＦタグ４の横方向に平行となるような位置関係で、鉄筋１２の側面に接触させた。

【0088】

この結果を表１に示す。なお、表１における電波強度は相対値である。

【0089】

【表1】

【0090】

表１によれば、鉄筋１２の腐食厚みが増えるに連れ、リーダライタ３で受信された電波信号Ｗ２の強度が低下することが示されている。なお、リーダライタ３と腐食検知用センサ２との間に、厚み１ｃｍのコンクリート片を配置した場合において、腐食層のない鉄筋１２を配置してリーダライタ３で受信された電波信号Ｗ２を読み取ると、やはり電波強度（ＲＳＳＩ）が３１であることが確認された。

【0091】

この結果から、腐食環境が進行し、鉄筋１２に対する腐食が進行すると、金属対応ＲＦタグ４のリーダライタ３とは反対側の位置である第一面４ａ側に設けられた金属部材の量が低下する結果、リーダライタ３で受信された電波信号Ｗ２の強度が低下することが分かる。つまり、リーダライタ３で受信された電波信号Ｗ２の強度に基づいて、腐食環境の進行状況を検知・推定できることが確認される。

【0092】

なお、この結果から、第一実施形態のように、腐食検知用センサ２が金属対応ＲＦタグ４と、この金属対応ＲＦタグの第一面４ａ上に形成された腐食性金属部材５とを備える場合においても、同様に、腐食性金属部材５とは反対側（金属対応ＲＦタグの第二面４ｂ側）の位置からリーダライタ３で受信された電波信号Ｗ２の強度に基づいて、腐食環境の進行状況を検知・推定できることが分かる。

【符号の説明】

【0093】

２ ： 腐食検知用センサ
３ ： リーダライタ
４ ： 金属対応ＲＦタグ
４ａ ： 金属対応ＲＦタグの第一面
４ｂ ： 金属対応ＲＦタグの第二面
５ ： 腐食性金属部材
５ａ ： 金属化合物
７ ： 故障検知用金属部材
８ ： 保護シート
９ ： モルタル
１０ ： コンクリート構造物
１０ａ ： コンクリート構造物の外表面
１１ ： コンクリート部材
１２ ： 鉄筋
１７ ： 信号線
３１ ： 記憶部
３２ ： 判定処理部
３３ ： 表示出力部
３４ ： 通信部
４０ ： サーバ

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】