JPH0127384B2

JPH0127384B2 -

Info

Publication number: JPH0127384B2
Application number: JP9324683A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Tamura; Masatomo Yoshida
Original assignee: NIPPON KENCHIKU SOGO SHIGENJO
Current assignee: NIPPON KENCHIKU SOGO SHIGENJO
Priority date: 1983-05-25
Filing date: 1983-05-25
Publication date: 1989-05-29
Also published as: JPS59217147A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、コンクリート中の鋼材の腐食探査方
法およびその装置に関するものである。既存コンクリート構造物の耐久性を診断する場
合、コンクリート中の鋼材の腐食状況を適確に把
握することが重要である。そして、従来、斯る腐
食状況の調査は主として目視観察による方法がと
られてきた。すなわち、この方法はコンクリート
を斫り、鋼材を露出させて行う破壊的なものであ
る。このため、調査に手間を要するうえに腐食状
況について定性的な判断しかできないという欠点
を有している。これに対して、コンクリート中の鋼材の腐食状
況を非破壊的に調査する方法としてコンクリート
面中の鋼材とコンクリート表面上の照合電極との
間の電位差すなわち自然電位より定量的に鋼材の
腐食状況を推定しようとする電気化学的探査方法
が提案されている。しかしながら、自然電位は鋼材の腐食による影
響を受けるのであるが、自然電位の高低が必ずし
も上記腐食の程度と直接結びつかないため、その
値のみでは鋼材が腐食しているか否かについて判
断するには信頼性に劣しいばかりでなく、腐食状
況調査において特に重要な腐食速度については全
く推定できないという欠点を有している。本発明は、上記従来の欠点に鑑みてなされたも
ので、コンクリート中の鋼材に試験極端子を接続
する一方、照合電極および対極を備えた可搬式電
極部を上記鋼材に沿つてコンクート表面に順次密
着させてゆき、この表面から自然電位、分極抵抗
および液抵抗の３つの電気化学的特性値を測定す
ることにより非破壊的にコンクリート中の鋼材の
腐食状況を、腐食速度も含めて定量的かつ正確に
推定することを可能としたコンクリート中の鋼材
の腐食探査方法およびその装置を提供しようとす
るものである。次に、本発明について説明する。はじめに、第１発明に係るコンクリート中の鋼
材の腐食探査方法について説明する。本方法は、コンクリート中の鋼材に沿つたコン
クリート面上の各位置において、鋼材に対する自
然電位、および鋼材との間の分極抵抗、液抵抗を
測定し、これらの値を基に腐食状況を推定しよう
とするもので、このため、まず上記鋼材の露出部
に１つの電極、すなわち試験極端子を接続する一
方、２種類の電極、すなわち照合電極および対極
を備えた可搬式電極部を鋼材に沿つてコンクリー
ト面上に順次密着させてゆき、従来公知の方法に
より鋼材とコンクリート面との間に所定の電圧を
印加するか、あるいは所定の電流を流し、、自然
電位、分極抵抗および液抵抗を測定する。これらの測定値のうち、自然電位はコンクリー
ト中の鋼材の腐食の可能性の重要な目安となり、
コンクリート面の位置に対する自然電位の勾配
は、鋼材の腐食速度を推定する目安となるもので
ある。また、分極抵抗は上記腐食速度に反比例する
と、ともに、液抵抗は従来分極抵抗測定値の誤差
成分と見なされていたのであるが、本方法では鋼
材の錆、被膜およびかぶりコンクリートの電気抵
抗の和として捉え、鋼材の腐食状況の推定に用い
ている。すなわち、液抵抗が小さい部分は、かぶ
りコンクリートの透水性が大きい場合などを含
め、一般的に錆が進行しやすい状況にあるといえ
る。以上の前提の下に、上記測定結果より、自然電
位、分極抵抗および液抵抗の有する上記各特性の
変化を測定箇所全域にわたつて定量的かつ総合的
に調べて鋼材の腐食状況を、腐食速度を含めて推
定する。次に、第１発明に係る方法の実施に使用するも
ので、かつ第２発明の一実施例でもある腐食探査
装置を第１図、第２図にしたがつて説明する。図において、１は第１発明に係る腐食探査装置
で、コンクリート２中の鋼材３に接続させる試験
極端子４と、鋼材３に沿つてコンクリート２の表
面に順次密着させてゆく可搬式電極部５と、試験
極端子４および可搬式電極部５に接続した従来公
知の３電極式腐食モニタ６とからなつている。可搬式電極部５は、透明材料からなる筒体７の
上部を、給液兼空気抜き管８を備えた上蓋９によ
り閉じてなる無底容器１０内をKCl飽和水溶液等
の電解質水溶液（以下水溶液という。）１１によ
り充し、底部を多孔質材料からなる下蓋１２によ
り閉じるとともに、照合電極１３および対極１４
を、その下部が上蓋９を貫通して水溶液１１内に
浸漬するように設けて形成したものである。上記
給液兼空気抜き管８は無底容器１０への水溶液１
１の供給ならびに液内混入空気の除去用として設
けたもので、栓付き可撓性チユーブの周囲に金属
線を巻回してなり、適宜屈曲状態で形状維持が可
能となつており、可搬式電極部５を任意の姿勢
（上向き、下向き、水平など）で使用可能となつ
ている。また、下蓋１２は多孔質材料で出来ていること
から、常時水溶液１１により湿つた状態に保た
れ、可搬式電極部５をコンクリート２の表面に押
当てた際、この両者が密着し、電気的に良好な導
通状態となるようになつている。なお、照合電極１３および対極１４の上部は、
外周にねじ部１７を有し、かつ給液兼空気抜き管
８を突抜けさせた上部キヤツプ１５により覆われ
る一方、可搬式電極部５の不使用時には下蓋１２
は上記ねじ部１７に螺合可能に形成した下部キヤ
ツプ１６により、保護されるとともに、水溶液１
１の蒸発防止が図られ、可搬式電極部５が持運び
易く形成されている。ここで、上記多孔質材料としてKClを飽和させ
た寒天を含浸させたコルクが、照合電極１３とし
て飽和カロメル電極が、また対極１４として白金
電極が好適である。一方、上記照合電極１３および対極１４は、腐
食モニタ６に持続され、自然電位、分極抵抗およ
び液抵抗の各測定値が腐食モニタ６に出力され
る。そして、これらの各値に基づいて鋼材３の腐
食状況の推定が行われる。次に、上記構成からなる装置の操作方法につい
て説明する。上記のように、試験極端子４をコンクリート中
の鋼材３の露出部に接続する。ついで、可搬式電極部５を鋼材３に沿つてコン
クリート表面に順次密着させてゆき、コンクリー
ト表面の各位置における自然電位、分極抵抗、液
抵抗を腐食モニタ６により測定してゆけばよい
（第２図参照）。次に、上記方法および装置に基く実験結果につ
いて説明する。本実験では、以下の要領により海中曝露したモ
ルタル被覆鉄筋について自然電位の他、分極抵抗
ならびに液抵抗を測定し、各測定値と試験体の腐
食状況の目視観察の結果を調べた。 (1) 腐食探査装置照合電極……飽和カロメル電極対極……白金電極下蓋……KClを飽和させた寒天を含浸させたコ
ルク電解質水溶液……KCl飽和水溶液 (2) 試験体試験体は、表１に示すように、 (i) モルタルに防錆剤を混入したもの（表示記
号NP）と混入しないもの（同上Ｎ）、 (ii) 表面無処理の鉄筋（同上Ｆ）、表面に亜鉛
めつき処理を施した鉄筋（同上Ｚ）および表
面にエポキシ樹脂塗装を施した鉄筋（同上
Ｅ）、 (iii) 試験体の製作時に予めモルタル表面にひび
われ（幅0.4mm）を入れたもの（同上有）と
入れないもの（同上無）、の(i)〜(iii)項中の各１つを組合せてなるモルタル
被覆鉄筋で、海中に約１年間曝露されたもので
ある。なお、各試験体を表１の試験体記号の欄に示
す記号（ａ、ｂ、……、ｈ）により表わすこと
とする。

【表】 (3) 実験方法各試験体（モルタルで被覆された部分）を湿
潤状態として、それぞれの両端部より10cmの位
置ならびに中央の計３断面について、モルタル
表面で電気化学的特性値（自然電位、分極抵抗
および液抵抗）について測定を行つた。この
他、併せてモルタルの表面ひび割れ、中性化深
さおよび鉄筋の発錆面積率の測定も行つた。 (4) 実験結果電気化学的特性値の測定結果を第３〜５図に
示す。図中、各曲線と試験体との対応関係は以
下の通りである。曲線記号 ……試験体 −〇− …… ａ −△− …… ｂ −□− …… ｃ −×− …… ｄ …〇… …… ｅ …△… …… ｆ …□… …… ｇ …×… …… ｈまた、第３図縦軸の目盛表示の単位mv vs
SCEは飽和カロメル電極に対する試験極の電位を
意味する。ついで、上記モルタルの表面ひび割れ等の測定
結果を表２に示す。

【表】上記測定結果より、予ひびわれを与えた場合と
与えない場合のいずれにおいても以下の事項が明
らかとなつた。 (1) 自然電位について、 (i) 著しい腐食が認められた無処理鉄筋の場合
（第３図中、−〇−、−△−、…○…、…△…
部分）と全く腐食が認められないエポキシ樹
脂塗装鉄筋の場合（同上、−×−、…×…部
分）の自然電位に殆ど差がなく、自然電位の
値だけからは腐食状況を推定することは不可
能であることがわかつた。 (ii) 亜鉛めつき処理鉄筋の場合（同上−□−、
…□…部分）については、約−800ｍＶ
vsSCEを示し、Zn→Zn²⁺＋2e^-なる反応（電
極電位：−1007ｍＶ vsSCE）が生じている
ことが推定された。このことは目視による調
査結果によつて確認された。 (2) 分極抵抗について、 (i) 各測定位置での相違は最大値と最小値との
比が約２であり、全面腐食の状態に近いこと
が推定できる。このことは目視による腐食調
査結果によつても確認された。 (ii) エポキシ樹脂塗装鉄筋の場合（第４図中−
×−、…×…部分）は、他に比べて著しく大
きな値を示し（25〜267KΩ）、亜鉛めつき処
理鉄筋の場合（同上、−□−、…□…部分）
が次いで大きな値（0.1〜0.5KΩ）を示した。
表面無処理鉄筋の場合（同上、−○−、…〇
…、−△−、…△…部分）には、防錆剤混入
の有無による差は殆ど認められず小さな値
（0.03〜0.25KΩ）を示した。このことから、
エポキシ樹脂塗装鉄筋の場合には、全く腐食
が認められず、亜鉛めつき処理鉄筋の場合に
は、表面無処理鉄筋の場合に比べて腐食が少
なく、表面無処理鉄筋の場合には、防錆剤混
入の有無にかかわらず発錆が著しいと推定で
きる。このことは目視による腐食調査でも確
認された。 (3) 液抵抗についてエポキシ樹脂塗装鉄筋の場合（第６図中−×−
…×…部分）は、他のものに比べて約10倍の値
（6.3〜14.8KΩ）を示し、それ以外の鉄筋は略同
じ値（0.4〜1.3KΩ）であつた。この違いはエポ
キシ樹脂塗装被膜の影響によるものと考えられ
る。なお、上記試験体を飛沫帯で曝露して、湿潤状
態および気乾状態で、上記同様の測定を行つた結
果、鋼材の腐食状況と測定値との関係は上記海中
曝露の場合と略同様の傾向を示し、特に上記湿潤
状態の場合がより近似していた。以上の説明より明らかなように、第１発明によ
れば、自然電位、分極抵抗および液抵抗のそれぞ
れが有する電気化学的特性に基いて、鋼材に沿つ
たコンクリート表面の各位置において求めた上記
３種の測定値から鋼材の腐食状況を推定してい
る。このため、鋼材の任意の位置において、その
腐食状況を、腐食速度を含めて定量的かつ正確に
推定することが可能となる。また、第２の発明によれば、コンクリート中の
鋼材の露出部に接続する試験極端子と、下部が多
孔質材料からなる下蓋により閉じられ、内部に電
解質水溶液で満たされるとともに、照合電極およ
び対極を有する可搬式電極部と、自然電位、分極
抵抗および液抵抗の各測定値を出力する３電極式
腐食モニターとから腐食探査装置が構成されてい
る。このため、コンクリート中の鋼材に沿つた、コ
ンクリート表面の任意の位置において、非破壊的
に、容易かつ正確に上記鋼材の腐食状況を推定す
るための基礎データである自然電位、分極抵抗お
よび液抵抗を得ることができる等の効果を有して
いる。この結果、既存コンクリート構造物の耐久性を
非破壊的に、容易かつ正確に把握することが可能
となり、事故発生を未然に防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２発明の係る腐食探査装置の断面
図、第２図は第１図に示す装置の使用状態を示す
説明図、第３図、第４図、第５図は自然電位、分
極抵抗、液抵抗の測定結果を示すグラフである。１……腐食探査装置、２……コンクリート、３
……鋼材、４……試験極端子、５……可搬式電極
部、６……３電極式腐食モニタ、８……給液兼空
気抜き管、１０……無底容器、１１……電解質水
溶液、１２……下蓋、１３……照合電極、１５…
…対極。

Claims

【特許請求の範囲】１コンクリート中の鋼材の露出部に試験極端子
を接続する一方、多孔質材料で底部を閉じ、内部
に電解質水溶液を充填した無底容器内に照合電極
および対極を備えた可搬式電極部を、上記鋼材に
沿つてコンクリート面上に順次密着させてゆき、
コンクリート面上の各位置において、上記照合電
極、試験極および対極を用いて自然電位、分極抵
抗および液抵抗を測定し、この３つの電気化学的
特性値から鋼材の腐食状況を推定することを特徴
とするコンクリート中の鋼材の腐食探査方法。２給液部および空気抜き部を備えた無底容器の
底部を多孔質材料からなる下蓋により閉じ、かつ
容器内に電解質水溶液を満たすとともに、この電
解質水溶液に照合電極および対極を浸漬させて、
コンクリート面に密着可能に形成した可搬式電極
部と、コンクリート中の鋼材の露出部に接続させ
る試験極端子と、上記照合電極、試験極および対
極を用いて自然電位、分極抵抗および液抵抗の各
測定値を出力する３電極式腐食モニタとからなる
ことを特徴とするコンクリート中の鋼材の腐食探
査装置。