(57)【要約】【課題】長期的なモニタリングが可能な塩化物イオンセンサ、及び塩化物イオン濃度計測方法を提供すること。【解決手段】コンクリート構造物中の塩化物イオン濃度を計測するセンサであって、前記コンクリート構造物の表面に相互に間隔を隔てて配置される少なくとも一対の電極と、前記少なくとも一対の電極の間に交流電流を流した状態におけるインピーダンスを測定する測定部とを備え、前記少なくとも一対の電極が、導電性フィラーが分散されたホットメルト樹脂を含むホットメルト電極を有する、塩化物イオンセンサ。【選択図】図１
2020064038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート構造物中の塩化物イオン濃度を計測するセンサであって、
前記コンクリート構造物の表面に相互に間隔を隔てて配置される少なくとも一対の電極と、
前記少なくとも一対の電極の間に交流電流を流した状態におけるインピーダンスを測定する測定部とを備え、
前記少なくとも一対の電極が、導電性フィラーが分散されたホットメルト樹脂を含むホットメルト電極を有する、塩化物イオンセンサ。
【請求項２】
前記導電性フィラーが、銀または導電性カーボンである、請求項１に記載の塩化物イオンセンサ。
【請求項３】
前記ホットメルト樹脂が、熱可塑性エラストマーを含む、請求項１又は２に記載の塩化物イオンセンサ。
【請求項４】
前記電極が、前記ホットメルト電極上に、導電層を有する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の塩化物イオンセンサ。
【請求項５】
前記電極上に、更に基材を有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の塩化物イオンセンサ。
【請求項６】
前記電極が、シート化されている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の塩化物イオンセンサ。
【請求項７】
前記電極を複数有し、当該複数ある電極が、シート状の基材にパターン状に配置されている、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の塩化物イオンセンサ。
【請求項８】
前記電極と前記測定部とが導電性配線で接続され、前記導電性配線の少なくとも一部が、前記基材の少なくとも一方の面に形成されたパターン配線である、請求項５乃至７のいずれか一項に記載の塩化物イオンセンサ。
【請求項９】
測定されたインピーダンスに基づく情報の無線送信を行う無線送信部をさらに備える、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の塩化物イオンセンサ。
【請求項１０】
前記無線送信部が、更に電力を供給するバッテリを備える、請求項９に記載の塩化物イオンセンサ。
【請求項１１】
コンクリート構造物中の塩化物イオン濃度を計測する計測方法であって、
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の塩化物イオンセンサを準備する準備工程と、
前記塩化物イオンセンサが備える少なくとも一対の電極を、前記コンクリート構造物の表面にそれぞれ接着する接着工程と、
前記少なくとも一対の電極間にコンクリート体を介して交流電流を流した状態におけるインピーダンスを測定する測定工程とを有し、
前記接着工程が、前記ホットメルト電極を加熱溶融することによって、コンクリート構造物に接着する工程を含む、塩化物イオン濃度計測方法。
【請求項１２】
更に、測定されたインピーダンスから塩化物イオン濃度を算出する算出工程とを有し、
前記算出工程が、少なくとも前記インピーダンスの測定工程により得られた測定されたインピーダンスに基づいて、塩化物イオン濃度を算出する、請求項１１に記載の塩化物イオン濃度計測方法。
【請求項１３】
前記準備工程が、請求項９又は１０に記載の塩化物イオンセンサを準備する準備工程であり、
前記インピーダンスの測定工程により得られた測定されたインピーダンスに基づく情報の無線送信を行う工程を更に有する、請求項１１又は１２に記載の塩化物イオン濃度計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート構造物中の塩化物イオンを検出する塩化物イオンセンサ、及び、塩化物イオン濃度計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート構造物中に配設される鉄筋等の金属は、周囲の環境によっては劣化が促進することがある。例えば、塩化物イオン濃度の高い環境下では、当該金属の腐食が促進されやすいことが知られている。そのため、コンクリート構造物中の塩化物イオン濃度を非破壊で測定する方法が検討されている。
【０００３】
コンクリート構造物中の塩化物イオン濃度の測定方法の一つとして、導電方式が知られている。導電方式は、概説すると、対象となるコンクリート構造物に交流電流を流した状態で、当該コンクリート構造物のインピーダンスと、当該インピーダンスの位相角ピーク周波数などを測定し、当該コンクリート構造物の水分率などの情報と組み合わせて、塩化物イオン濃度を算出する方法である。
【０００４】
上記導電方式に用いられる、様々な測定装置、測定システムが提案されている。
例えば特許文献１には、コンクリート体の特性に関する情報を格納する特性情報格納手段と、コンクリート体の表面に相互に間隔を隔てて配置された一対の電極と、前記一対の電極の相互間に前記コンクリート体を介して交流電流を流した状態におけるインピーダンス又はピーク周波数を測定する測定手段とを備え、前記測定手段を用いて測定されたインピーダンス等の測定値に基づき、前記特性情報を参照して塩分濃度を特定する、コンクリート体の塩分濃度測定システムが開示されている。上記特性情報としては、例えば、インピーダンスと、当該インピーダンスのピーク周波数と、水分率と、塩分濃度とを、相互に対応付ける特性情報等が含まれている。特許文献１によれば、上記システムにより、コンクリート体の塩分濃度を、測定対象となる建築物に出向いて簡易かつリアルタイムに測定することができるとされている。
【０００５】
また特許文献２には、コンクリート体の表面に相互に間隔を隔てて配置された一対の電極と、前記一対の電極の相互間に前記コンクリート体を介して交流電流を流した状態におけるインピーダンスと、当該インピーダンスの位相角がピークになる位相角ピーク周波数とを測定する測定手段と、前記コンクリート体の水分率、又は前記コンクリート体が配置された環境の水蒸気量を取得する水分情報取得手段と、前記測定手段にて測定された前記インピーダンスと前記位相角ピーク周波数と、前記水分情報取得手段にて取得された複数の前記水分率又は複数の前記水蒸気量に基づいて、前記コンクリート体の塩化物濃度を評価するための評価値を算出する算出手段と、前記算出手段にて算出された前記評価値に基づいて、前記コンクリート体の塩化物濃度を特定する特定手段とを備えた、コンクリート体の塩化物濃度測定システムが開示されている。特許文献２によれば、水蒸気量等の外的要因の影響を受けやすいインピーダンスや位相角ピーク周波数について、当該外的要因の影響を考慮することにより、コンクリート体の塩化物濃度を正確に測定することが可能となるとされている。
なお、特許文献１及び２のシステムにおいては、上記電極として真鍮が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１８４９４８号公報
【特許文献２】特許第６３３８２３８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
コンクリート構造物中に配設される鉄筋等の金属の状態を推定するためには、塩化物イオン濃度の長期的なモニタリングが必要である。本発明者らは、塩化物イオンセンサをコンクリート構造物に設置して、定点で長期的にモニタリングすることを検討した。しかしながら、コンクリート構造物表面に配置される電極は、コンクリート中の塩化物イオンにより劣化しやすいという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、長期的なモニタリングが可能な塩化物イオンセンサ、及び塩化物イオン濃度計測方法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】
【０００９】
本発明者らは耐候性に優れ、コンクリート表面への接着性にも優れた電極を用いることにより、上記課題を解決できるとの知見を得て本発明を完成させた。
【００１０】
即ち、本実施の塩化物イオンセンサは、コンクリート構造物中の塩化物イオン濃度を計測するセンサであって、
前記コンクリート構造物の表面に相互に間隔を隔てて配置される少なくとも一対の電極と、
前記少なくとも一対の電極の間に交流電流を流した状態におけるインピーダンスを測定する測定部とを備え、
前記少なくとも一対の電極が、導電性フィラーが分散されたホットメルト樹脂を含むホットメルト電極を有する。
【００１１】
上記塩化物イオンセンサの一実施形態は、前記導電性フィラーが、銀または導電性カーボンである。
【００１２】
上記塩化物イオンセンサの一実施形態は、前記ホットメルト樹脂が、熱可塑性エラストマーを含む。
【００１３】
上記塩化物イオンセンサの一実施形態は、前記電極が、前記ホットメルト電極上に、導電層を有する。
【００１４】
上記塩化物イオンセンサの一実施形態は、
上記塩化物イオンセンサの一実施形態は、前記電極上に、更に基材を有する。
【００１５】
上記塩化物イオンセンサの一実施形態は、前記電極が、シート化されている。
【００１６】
上記塩化物イオンセンサの一実施形態は、前記電極を複数有し、当該複数ある電極が、シート状の基材にパターン状に配置されている、
【００１７】
上記塩化物イオンセンサの一実施形態は前記電極と前記測定部とが導電性配線で接続され、前記導電性配線の少なくとも一部が、前記基材の少なくとも一方の面に形成されたパターン配線である。
【００１８】
上記塩化物イオンセンサの一実施形態は、検出されたインピーダンスに基づく情報の無線送信を行う無線送信部をさらに備える。
【００１９】
上記塩化物イオンセンサの一実施形態は、前記無線送信部が、更に電力を供給するバッテリを備える。
【００２０】
本実施の塩化物イオン濃度計測方法は、コンクリート構造物中の塩化物イオン濃度を計測する計測方法であって、
前記塩化物イオンセンサを準備する準備工程と、
前記塩化物イオンセンサが備える少なくとも一対の電極を、前記コンクリート構造物の表面にそれぞれ接着する接着工程と、
前記少なくとも一対の電極間にコンクリート体を介して交流電流を流した状態におけるインピーダンスを測定する測定工程とを有し、
前記接着工程が、前記ホットメルト電極を加熱溶融することによって、コンクリート構造物に接着する工程を含む。
【００２１】
上記塩化物イオン濃度計測方法の一実施形態は、更に、測定されたインピーダンスから塩化物イオン濃度を算出する算出工程とを有し、
前記算出工程が、少なくとも前記インピーダンスの測定工程により得られた測定されたインピーダンスに基づいて、塩化物イオン濃度を算出する。
【００２２】
上記塩化物イオン濃度計測方法の一実施形態は、前記準備工程が、請求項７または８に記載の塩化物イオンセンサを準備する準備工程であり、
前記インピーダンスの測定工程により得られた測定されたインピーダンスに基づく情報の無線送信を行う工程を更に有する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、長期的なモニタリングが可能な塩化物イオンセンサ、及び塩化物イオン濃度計測方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態の塩化物イオンセンサの概略図である。
【図２】塩化物イオンセンサの設置例を示す概略図である。
【図３】第２実施形態の塩化物イオンセンサの概略図である。
【図４】第３実施形態の塩化物イオンセンサの概略図である。
【図５】演算部の一例を示すブロック図である。
【図６】塩化物イオン濃度計測方法の一例を示すフローチャートである。
【図７】電極１ａの一例を示す、概略的な断面図である。
【図８】電極１ａの別の一例を示す、概略的な断面図である。
【図９Ａ】第４実施形態における、配線パターンを備える電極シートの概略的な正面図である。
【図９Ｂ】図９Ａの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
［塩化物イオンセンサ］
本実施の塩化物イオンセンサは、
前記コンクリート構造物の表面に相互に間隔を隔てて配置される少なくとも一対の電極と、
前記少なくとも一対の電極の間に交流電流を流した状態におけるインピーダンスを測定する測定部とを備え、
前記少なくとも一対の電極が、導電性フィラーが分散されたホットメルト樹脂を含むホットメルト電極を有する。
【００２６】
本実施の塩化物イオンセンサは、上記のような構成とすることにより、長期的（例えば３ヶ月以上）にコンクリート構造物への設置が可能であり、長期的にモニタリング可能な塩化物イオンセンサとすることができる。
本実施の塩化物イオンセンサは、少なくとも一対の電極により、測定対象となるコンクリート構造物に交流電流を流した状態でインピーダンスを測定するものである。塩化物イオン濃度は、予め準備された、インピーダンスと、水分率と、塩化物イオン濃度との関係を含むコンクリートの特性情報データベース（以下、特性情報ＤＢとすることがある）を参照し、測定されたインピーダンスから算出するものである。
以下、このような本実施の塩化物イオンセンサに関し、まず電極について説明し、次いで各実施形態について図面を参照して説明する。
【００２７】
なお、本実施において周波数とは、インピーダンスに対応する周波数であって、具体的には、インピーダンス測定時にコンクリート構造物に流した交流電流の周波数である。ピーク周波数とは、インピーダンスの位相角がピークになる周波数をいう。水分率とは、コンクリート構造物の表面から所定深さ（例えば２０ｍｍ）までの範囲における単位体積当たりの水分量を意味する。また、水蒸気量とは、コンクリート構造物が配置された環境における水蒸気量を意味し、蒸気圧曲線を参照して湿度と温度から算出することができる。
【００２８】
＜電極＞
本実施の塩化物イオンセンサにおいて用いられる電極は、少なくとも導電性フィラーが分散されたホットメルト樹脂を含むホットメルト電極を有するものであり、必要に応じて、導電層など、更に他の構成を有していてもよいものである。以下このような電極の各構成について説明する。
【００２９】
（ホットメルト電極）
本実施において、ホットメルト電極は、前記コンクリート構造物の表面に配置されて用いられるものである。
本実施においてホットメルト電極は、加熱により溶融し、コンクリート構造物の表面に貼り付けた後、冷却して固化するものである。そのため、コンクリート構造物表面に密着して安定して保持される。また、ホットメルト電極は、コンクリート構造物表面の空隙を充填するため、接触抵抗が抑制される。また、導電性フィラーはホットメルト樹脂中に分散されているため、電極から解離してコンクリート構造物に浸透することなく電極中に保持される。そのため、本実施のホットメルト電極は、コンクリート構造物表面での状態変化が小さく、安定して電圧を測定することが可能である。そのため、当該電極を用いることにより長期的なモニタリングが可能な塩化物イオンセンサを得ることができる。
【００３０】
本実施のホットメルト電極は、少なくともホットメルト樹脂と、導電性フィラーとを含有するものであり、必要に応じて更に他の成分を含有してもよいものである。以下、このようなホットメルト電極に含まれる各成分について説明する。
【００３１】
（１）ホットメルト樹脂
本実施においてホットメルト樹脂は、電極をコンクリート構造物の表面に設置する際に加熱溶融可能な樹脂を含むものであり、このような樹脂として公知の熱可塑性樹脂を用いることができる。
【００３２】
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリウレタン系樹脂、アクリロニトリル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリビニルブチラール系樹脂、ポリエステル系樹脂、スチレン系樹脂、シリコン系樹脂や、熱可塑性エラストマーが挙げられ、１種単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３３】
本実施においてはホットメルト樹脂として、熱可塑性エラストマーを含むことが好ましい。熱可塑性エラストマーを含むことにより、常温（例えば、２５℃）においてゴム弾性を有する電極とすることができる。ゴム弾性を有することにより、電極の破断が抑制されて、より長期的なモニタリングが可能な塩化物イオンセンサを得ることができる。当該熱可塑性エラストマーの常温における弾性率は、例えば、０．１〜１００ＭＰａとすることができる。
【００３４】
熱可塑性エラストマーとしては、例えば、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体（ＳＢＳ）、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＳ）、スチレン−エチレン・ブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）、スチレン−エチレン・プロピレン−スチレンブロック共重合体（ＳＥＰＳ）等のスチレン系熱可塑性エラストマー；ウレタン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＵ）；オレフィン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＯ）；ポリエステル系熱可塑性エラストマー（ＴＰＥＥ）；ポリアミド系熱可塑性エラストマー；フッ素系熱可塑性エラストマー；塩ビ系熱可塑性エラストマー等が挙げられ、１種単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。また、上記熱可塑性エラストマーは、水素添加されたものであってもよい。
本実施においては、熱可塑性エラストマーの中でも、スチレン系熱可塑性エラストマーを含むことが好ましい。
【００３５】
本実施においてホットメルト樹脂の重量平均分子量は、取り扱い性の点から、５，０００以上１，０００，０００以下が好ましく、１０，０００以上８００，０００以下がより好ましい。
なお本実施において、重量平均分子量は、東ソー社製ＧＰＣ（ゲル浸透クロマトグラフィー）「ＨＬＣ−８３２０」を用いた測定におけるポリスチレン換算分子量である。
【００３６】
ホットメルト樹脂の含有割合は、導電性と接着性の点から、ホットメルト電極全量１００質量％中、４０〜９８質量％が好ましく、６０〜９５質量％がより好ましい。
【００３７】
（２）導電性フィラー
本実施において、導電性フィラーは、ホットメルト樹脂中に分散されて用いられ、電極の導電性を確保するものである。導電性フィラーは、公知のものの中から適宜選択できる。導電性フィラーの形状は、ホットメルト樹脂中で分散され得る粒子状ものであればよく、フレーク状（鱗片状）、球状、針状、繊維状、樹枝状など任意の形状とすることができる。導電性フィラーの含有比率を減らしながら導電性を確保する点からは、フレーク状の導電性フィラーを用いることが好ましい。
【００３８】
導電性フィラーの材質としては、例えば、銀、金、銅、亜鉛、酸化亜鉛、マンガン、ニッケル、アルミニウムなどの金属；酸化スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、酸化スズドープ酸化インジウム（ＦＴＯ）、酸化スズ（ＩＯ）、ネオジム・バリウム・インジウム酸化物などの金属酸化物；ポリピロール系、ポリチオフェン系、ポリアニリン系、オリゴチオフェン系等の有機物；カーボンブラック、黒鉛、グラフェン、グラファイト、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、フラーレン、酸化グラフェン、アセチレンブラックなどの導電性カーボンのほか、アルミナ、ガラスなどの無機絶縁体やポリエチレンやポリスチレンなどの高分子の表面を導電性材料でコーティングしたもの等が挙げられる。本実施において導電性フィラーは１種単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３９】
本実施においては、中でも、導電性フィラーが銀または導電性カーボンであることが好ましく、導電性カーボンであることがより好ましい。更に、導電性カーボンとしては、中でも、グラファイト、カーボンファイバー、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラフェン、又は酸化グラフェンが好ましい。
銀及び導電性カーボンは導電性に優れ、また、耐熱性、耐水性、耐酸性など各種耐性に優れているため、長期信頼性に優れた電極となる。また、銀または導電性カーボンを用いたホットメルト電極は、当該銀または導電性カーボンが安定して存在し、長期的なモニタリングが可能であるため、照合電極を用いることなく電圧の変化を捉えることができる。そのため、本実施の電極は照合電極を有しない構成であっても、腐食センサを実現することができる。
【００４０】
導電性フィラーの含有割合は、導電性と接着性の点から、ホットメルト電極１００質量％中、２〜６０質量％が好ましく、５〜４０質量％がより好ましい。
ホットメルト電極の厚みは特に限定されないが、例えば、５０〜２０００μｍであり、１００〜１５００μｍが好ましい。
【００４１】
（３）その他の成分
本実施のホットメルト電極は、効果を損なわない範囲で、他の成分を含有してもよい。好適な他の成分として、粘着付与剤、可塑剤などが挙げられる。粘着付与剤又は可塑剤を含むホットメルト電極は、粘着性が付与されるため、コンクリート表面への仮止めが可能になり接着時の施工が容易になる。粘着付与剤及び可塑剤は、公知のものの中から適宜選択して各々１種単独で又は２種以上を組合せて用いることができる。また、粘着付与剤及び可塑剤は、一方のみを用いてもよく、併用してもよい。
ホットメルト電極が粘着付与剤又は可塑剤を含有する場合、その合計の含有割合は、ホットメルト電極全量１００質量％中、０．５質量％以上４０質量％以下が好ましく、１質量％以上２０質量％以下がより好ましい。
【００４２】
また、本実施のホットメルト電極は、更に他の成分として、例えば、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、柔軟性付与剤、難燃化剤、保存安定剤、酸化防止剤、金属不活性化剤、紫外線吸収剤、チキソトロピー付与剤、レベリング剤、消泡剤、分散安定剤、流動性付与剤、消泡剤、ブロッキング防止剤、難燃剤、色材等を含有してもよい。ホットメルト電極がこれらの成分を含有する場合、その含有割合は、ホットメルト電極全量１００質量％中、５質量％以下が好ましく、３質量％以下がより好ましい。
【００４３】
（他の構成）
本実施において電極は、前記ホットメルト電極のみを有する構成であってもよく、必要に応じて、導電層など、更に他の構成を有していてもよい。
【００４４】
導電層は、ホットメルト電極のコンクリート構造物の表面に配置される面とは反対側の面に設けられるものである。当該導電層は、コンクリート構造物の表面とは直接接触しないため、コンクリート構造物中の塩化物イオンによる腐食の影響が抑制される。そのため、当該導電層は任意の構成とすることができる。導電層としては、例えば、銀・塩化銀電極層、カーボンフレークを含有する銀・塩化銀電極層や、金属箔などの導電性の箔などが挙げられる。
【００４５】
また、電極上に更に基材を有していてもよい。基材は、通常、ホットメルト電極のコンクリート構造物の表面に配置される面とは反対側の面に配置され、前記導電層を有する場合には、当該導電層上に配置される。基材は電極製造時における取り扱い性を向上するほか、電極使用時においてホットメルト電極及び導電層の保護膜としての機能を有する。
本実施において、基材は限定されず、例えば各種樹脂フィルムの中から適宜選択することができる。基材の材質としては、例えば、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリイミド、ポリアミド、ポリエーテルスルホン、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂）、ＡＥＳ（アクリロニトリルーエチレンースチレン共重合樹脂）、カイダック（アクリル変性塩ビ樹脂）、変性ポリフェニレンエーテル、及びこれら樹脂の２種以上からなるポリマーアロイ等のフィルムや、これらの積層フィルムなどが挙げられる。基材は透明であっても不透明であってもよい。基材はコンクリート表面の凹凸に追従しやすい点から可撓性を有することが好ましい。
【００４６】
（電極の製造方法）
本実施に電極の製造方法について、以下に一例を示す。
電極の製造方法の一例として、まず、前記ホットメルト樹脂と、前記導電性フィラーと、必要に応じて用いられる他の成分とを混合して混合物とする。当該混合物は、均一に分散するためにホットメルト樹脂を溶解する溶剤を含有してもよい。
次いで、前記混合物を公知の分散機により分散して分散体とする。分散機としては、例えば、２本ロール、３本ロール等のロールミル、ボールミル、振動ボールミル等のボールミル、ペイントコンディショナー、連続ディスク型ビーズミル、連続アニュラー型ビーズミル等のビーズミルが挙げられる。
次いで、得られた分散体を基材上に塗布する。塗布方法は、ホットメルト電極の厚みや材質等に応じて適宜選択すればよい。例えば、インクジェット法、スプレー法、スピンコート法、ディップ法、ロールコート法、ブレードコート法、ドクターロール法、ドクターブレード法、カーテンコート法、スリットコート法、スクリーン印刷法、反転印刷法、ホットメルトアプリケーター、ホットメルトコーター、スリットコーター、ホットメルトロールコーター等の方法が挙げられる。得られた塗膜を必要に応じて乾燥することにより、ホットメルト電極を得ることができる。
基材が不要な場合は、剥離性の基材を用いて上記と同様の塗膜を形成した後に、基材を剥離してもよい。また、電極が導電層を有する場合には、基材上に導電層を形成した後導電層上に、前記ホットメルト電極用の分散体を塗布して、ホットメルト電極を形成すればよい。
【００４７】
上記の方法により形成された電極はシート化されている。また、上記の方法によりホットメルト電極をパターン状に印刷することにより、１つのシート状の基材に複数の電極をパターン状に配置することができる。複数の電極をパターン状に配置することにより、対となる電極の間隔の調整が不要となる。また、１つのシート状基材に複数の電極を配置することにより、コンクリート構造物に複数の塩化物イオンセンサを配置する場合も、設置が容易となる。
【００４８】
＜塩化物イオンセンサの実施形態＞
以下、本発明に係る塩化物イオンセンサの実施形態について、図面を参照して説明する。
【００４９】
（第１実施形態）
図１は、本実施の塩化物イオンセンサの第１実施形態を示す概略図である。図１の例に示す塩化物イオンセンサ１０は、コンクリート構造物１００の表面に相互に間隔を隔てて配置される一対の電極１ａ及び１ｂと、インピーダンスを測定する測定部２とを備え、前記一対の電極１ａ及び１ｂが各々ホットメルト電極を有している。
電極１ａと電極１ｂの間隔は、コンクリート構造物１００に交流電流を流した状態で、インピーダンスが測定可能な範囲で任意の間隔であり、例えば、１〜１００ｍｍの範囲である。傾向として、一対の電極１ａ及び１ｂの間隔を広げる程、コンクリート構造物の深い部分測定することが可能になるため、コンクリート構造物１００の測定しようとする深さに応じて調整することができる。
【００５０】
ここで図７及び図８を参照して、電極の構成を説明する。図７は電極１ａの一例を示す、概略的な断面図である。図７に示される電極１ａは、ホットメルト電極４上に、導電層５と基材６とがこの順に積層した積層体が用いられているが、電極１ａの構成は前述の通り、少なくともホットメルト電極４を備えればよいものである。
また図８の例では、コンクリート構造物１００の表面上に配置された電極１ａが、保護部７で被覆されている。このような構成とすることにより、ホットメルト電極４を含む電極１ａと、外部の水分や塩分との接触を抑制できるため、より長期信頼性に優れた塩化物イオンセンサとなる。保護部７は、図８の例に示されるように基材６を含む電極１ａ全体を封止するものであってよい。また保護部７は、少なくとも電極１ａの周縁部に配置され、基材６との組合せにより電極１ａを保護してもよい。保護部７は、公知の樹脂を用いることができる。なお、ホットメルト電極４、導電層５及び基材６の詳細は前述の通りであるのでここでの説明は省略する。
【００５１】
測定部２は、少なくとも一対の電極１ａ及び１ｂの相互間にコンクリート構造物１００を介して交流電流を流し、当該交流電流を流した状態におけるインピーダンス、更に必要に応じて周波数や、ピーク周波数を測定する。測定部２としては、公知のインピーダンスメータ（ＬＣＲメータ）を用いることができる。また、測定部２は、発振器や電流計等を組み合わせて構成してもよい。
インピーダンスメータは、少なくとも一対の電極１ａ及び１ｂの相互間にコンクリート構造物１００を介して交流電流を流した状態におけるインピーダンス又はピーク周波数を測定する測定手段である。このインピーダンスメータの測定原理は任意であるが、例えば、ブリッジ法や共振法など公知の方法によってインピーダンスを測定できる。２端子法のインピーダンスメータでは、一対の電極（２つの電極）を使用する。また、４端子法のインピーダンスメータでは、二対の電極（４つの電極）を使用する。
測定部２は、通常、演算部５０と接続されて、塩化物イオンセンサシステムを構成してもよい。図１の例では、測定部２と演算部５０とは、配線２１により接続されている。測定部２で測定されたインピーダンス等は、演算部５０に入力され、当該演算部５０により塩化物イオン濃度が算出される。演算部５０については後述する。
【００５２】
本実施形態において測定対象となるコンクリート構造物１００は特に限定されない。測定対象となるコンクリート構造物１００は、通常、塩化物イオンと水分を含有し、更に内部に鉄筋を有している。当該コンクリート構造物１００の構造は任意であり、平坦面であっても曲面であってもよく、凹凸等を有していてもよい。本実施の塩化物イオンセンサ１０の電極１ａ及び１ｂはホットメルト電極を有するため、任意の形状に追従して密着することができる。コンクリート構造物１００の具体例としては、トンネルや、橋梁、橋脚、ダム、その他建築物の少なくとも一部を構成するコンクリート構造物等が挙げられる。
【００５３】
図２に、本実施の塩化物イオンセンサ１０を、トンネルの内壁１０１に配置した例を示す。本実施の塩化物イオンセンサ１０は、トンネルの内壁１０１に１個単独で配置してもよく、図２の例に示されるように２個以上が連結されたものであってもよい。連結した塩化物イオンセンサ２０は、例えば、シート状の基材３１にパターン状に配置された電極に複数の測定部２を設けることにより製造することができる。連結した塩化物イオンセンサ２０を用いることにより、各塩化物イオンセンサ１０を予め設定した所定の間隔で設置することが容易となる。
【００５４】
また、図２の例に示されるように、連結した塩化物イオンセンサ２０は、配線２２を共有してもよい。配線２２は、例えば、測定部２と演算部５０とを接続する配線、測定部２と後述する無線送信部３とを接続する配線、各塩化物イオンセンサ１０と外部電源（不図示）とを接続する配線等が挙げられる。連結した塩化物イオンセンサ２０が配線２２を共有する場合、更に演算部５０や無線送信部３を共有してもよい。
【００５５】
更に、図２の例に示されるように、連結した塩化物イオンセンサ２０をトンネル内に所定の間隔で複数設けることもできる。連結した塩化物イオンセンサ２０を複数設けることにより、トンネル全体にわたる塩化物イオン濃度をマッピングすることができる。
図２の例に示されるように複数の連結した塩化物イオンセンサ２０は、配線２３を共有してもよい。配線２３は、前記配線２２と同様、例えば、測定部２と演算部５０とを接続する配線、測定部２と後述する無線送信部３とを接続する配線、各塩化物イオンセンサ１０と外部電源（不図示）とを接続する配線等が挙げられる。複数ある連結した塩化物イオンセンサ２０は、更に演算部５０や無線送信部３を共有してもよい。
【００５６】
図５に演算部５０の一例を示す。図５の例で演算部５０は、入力部５１、出力部５２、記憶部５３、算出部５４及び制御部５５を備える。演算部５０として、例えば公知のパーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、タブレット端末等を用いることができる。
【００５７】
入力部５１は、本実施の形態に係る測定方法を実行するために必要な各種の情報の入力を受け付けるための入力手段であり、少なくとも測定部２に接続される端子を有していればよく、必要に応じて、キーボード、タッチパネル、後述する水分率計６１に接続される端子や、各種のスイッチ類などを備えていてもよい。
【００５８】
出力部５２は、本実施の形態に係る測定方法を実行するために必要な各種の情報を出力する出力手段であり、例えば、モニタ等として構成されている。
【００５９】
記憶部５３は、演算部５０の処理に必要な各種の情報を記憶する記憶手段であり、例えばハードディスクやその他の記録媒体によって構成される。本実施においては、特性情報ＤＢ４０を備える。当該特性情報ＤＢ４０は、コンクリート構造物１００の、インピーダンスと、当該インピーダンスに対応する周波数と、水分率と、塩化物イオン濃度との相互関係を特定する特性情報、又は、インピーダンスの位相角がピークになるピーク周波数と、水分率と、塩化物イオン濃度との相互関係を特定する特性情報を含んでいる。当該特性情報は、例えば、予め、水分率及び塩分濃度が既知であるコンクリート構造物１００のインピーダンス及び周波数、又は、インピーダンスの位相角がピークになるピーク周波数を測定することにより取得できる。また、例えば、特開２０１２−１８４９４８号公報、特許第６３３８２３８号など、公知の文献から取得してもよい。
特性情報ＤＢ４０は、全てを生データとして格納する必要はなく、一部の生データのみを格納すると共に必要に応じて他のデータを補間により生成してもよい。例えば、周波数とインピーダンスとの関係を示すデータを格納する場合、複数の断続的な周波数に対応するインピーダンスのみを生データとして格納しておき、これら複数の周波数の間の周波数に対応するインピーダンスについては、生データに基づいて補間により生成してもよい。
【００６０】
算出部５４は、測定部２を用いて測定されたインピーダンスと当該インピーダンスに対応する周波数、又は、インピーダンスの位相角がピークになるピーク周波数に基づいて、前記特性情報ＤＢ４０に格納された特性情報を参照することにより、コンクリート構造体１００の水分率と塩化物イオン濃度を算出する。当該算出部５４は、具体的には、ＣＰＵ、当該ＣＰＵ上で解釈実行される各種のプログラム（ＯＳなどの基本制御プログラムや、ＯＳ上で起動され特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む）、及びプログラムや各種のデータを格納するためのＲＡＭの如き内部メモリを備えて構成されている。特に、本実施の形態に係る塩化物イオン濃度算出プログラムは、読み取り可能な記録媒体に格納され、当該記録媒体から演算装置５にインストールされることで、算出部５４を実質的に構成する。
【００６１】
また、制御部５５は、演算部５０を構成する各部を制御すると共に、測定部２の測定開始、測定終了等の制御を行う。制御部５５は、算出部５４と同様、ＣＰＵ、当該ＣＰＵ上で解釈実行される各種のプログラム及びプログラムや各種のデータを格納するためのＲＡＭの如き内部メモリを備えて構成される。
【００６２】
（第２実施形態）
図３は、本実施の塩化物イオンセンサの第２実施形態を示す概略図である。図３の例に示す塩化物イオンセンサ１０は、無線送信部３を備え、当該無線送信部３と測定部２とが接続されている点で第１実施形態と相違する。
無線送信部３は、測定部２で測定されたインピーダンス等の情報を、演算部５０に無線で送信する。送信される信号は、特に限定されず、アナログ方式でも、デジタル方式でも、どちらの方式でもよい。また、送信形態は光、電波、電磁波等どのような通信形態でもよい。
図２の例のように塩化物イオンセンサ１０が複数ある場合、どの塩化物イオンセンサ１０からの情報かを識別できるように、各無線送信部３は、塩化物イオンセンサ１０の識別情報を、インピーダンスの情報と併せて演算部５０に送る。
【００６３】
無線送信部３は、電力を供給するバッテリ（不図示）を備えてもよい。バッテリは、少なくとも無線送信部３に必要な電力を供給する。また必要に応じて、バッテリから測定部２へ電力を供給してもよい。バッテリによって無線送信部３及び測定部２に必要な電力を供給することにより、塩化物イオンセンサ１０は外部への配線（例えば、図２の配線２２及び配線２３）が不要となり、シンプルな構成となる。その結果、コンクリート構造物１００の任意の場所に設置することができる。
【００６４】
（第３実施形態）
図４は、本実施の塩化物イオンセンサの第３実施形態を示す概略図である。第３実施形態では、前記第１実施形態の塩化物イオンセンサ１０とは別に、水分率計６１が備えられており、当該水分率計６１は演算部５０と接続されている。水分率計６１は、コンクリート構造物１００の水分率を取得する。第１実施形態は、インピーダンス等の測定値から、水分率と、塩化物イオン濃度を算出するものであった。これに対し、本実施形態は、水分率を測定値とすることにより、塩化物イオン濃度の算出精度が向上する。
【００６５】
水分率計６１は、コンクリート構造物１００の水分率を取得する水分情報取得手段である。この水分率計６１は公知の方法の中から適宜選択でき、例えば、赤外線の反射によって光学的に水分検出を行う方法や、コンクリートの水分による誘電率（高周波容量）の変化を検出し、当該検出結果に基づいて水分を測定する方法等が挙げられる。
【００６６】
（第４実施形態）
図９は、本実施の塩化物イオンセンサの第４実施形態を示す概略図である。本実施形態では、インピーダンス検出部２と電極４との間の配線（導線８）の少なくとも一部が、電極４を備える基材６上に形成されたパターン配線８ａにより構成されている。即ち、本実施形態では、基材６上にパターン配線８ａと一対の電極４とを備えたパターン配線付電極シート２００を用いる。パターン配線８ａと電極４は同一面に形成してもよく、また、電極４とは反対側の面にパターン配線８ａを形成して、基材の開口部を通じて結線してもよい。
パターン配線８ａの形成方法は、例えば、基材６上の電極４と、基材６の端部等に配置されたインピーダンス検出部２と接続する端子との間を、導電材を含むインキを印刷してパターニングする方法や、
フレキシブル回路のように、基材６上に蒸着、金属箔のラミネートやメッキ等により導電性金属を積層し、エッチングでパターンを形成し、次いで用いる電極４を形成し、インピーダンス検出部２の配線と結線する方法が挙げられる。
配線パターン８ａと電極４との間の接合部分は、接触抵抗が小さければそのまま印刷により結線できる。また、接触抵抗が大きい場合は銀ペーストや金属フィラーによる導電性接着剤等により結線してもよい。配線パターン８ａ上には更に当該配線パターンを封止する保護部７を有してもよく、また、耐候性のある基材と粘着剤を積層したラミネートフィルムによって全体または部分的にラミネートしてもよい。
電極４と同一面にパターン配線８ａを印刷する場合は、配線の端部で電極を形成し、電極を部分的あるいは全体を露出させて加熱溶融してコンクリート構造物１００の表面上に設置できる。パターン配線付電極シートの電極４の反対面にパターン配線８ａを印刷する場合は電圧検出部または電極部の基材にスルーホールを設けその中に導電インキ、導電性の接着剤、あるいはホットメルト電極を埋め込むことで接合することもできる。その場合もパターン配線８ａ上に保護部７を有してもよく、耐候性のある基材と粘着剤を積層したラミネートフィルムによって全体または部分的にラミネートしてもよい。
【００６７】
本実施においては、印刷配線は容易に形成可能で、フレキシブル性にも優れる点から、好ましい。印刷配線に用いられる導電性インキは、少なくとも導電性微粒子を含有するものであり、必要に応じてバインダー成分や、溶剤などの他の成分を含有してもよいものである。
【００６８】
前記導電性微粒子は、形成された導電性配線内で、焼結して焼結体となるものであってもよいが、複数の導電性微粒子が接触して導電性を発現するものが好ましい。
【００６９】
導電性微粒子としては、金属微粒子、カーボン微粒子、導電性酸化物微粒子などが挙げられる。
金属微粒子としては、例えば、金、銀、銅、ニッケル、クロム、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、インジウム、アルミニウム、タングステン、モルブテン、白金等の金属単体粉のほか、銅−ニッケル合金、銀−パラジウム合金、銅−スズ合金、銀−銅合金、銅−マンガン合金などの合金粉、前記金属単体粉または合金粉の表面を、銀などで被覆した金属コート粉などが挙げられる。また、カーボン微粒子としては、カーボンブラック、グラファイト、カーボンナノチューブなどが挙げられる。また、導電性酸化物微粒子としては、酸化銀、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化ルテニウムなどが挙げられる。導電性微粒子は１種単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。
本実施においては、導電性配線の長期信頼性の点から、耐水性、耐酸性などの耐候性に優れたカーボン微粒子を用いることが好ましい。
【００７０】
導電性微粒子の形状は特に限定されず、不定形、凝集状、鱗片状、微結晶状、球状、フレーク状、ワイヤー状等を適宜用いることができる。また、導電性微粒子の平均粒子径は、特に限定されないが、導電性インキ中での分散性や、配線後の導電性の点から、０．１μｍ以上５０μｍ以下が好ましく、０．５μｍ以上３０μｍ以下がより好ましい。
【００７１】
導電性インキは、バインダー成分を含有することが好ましい。バインダー成分としては、成膜性及び、成膜後の密着性、柔軟性などの点から樹脂を含むことが好ましい。前記樹脂は、導電性配線用途に用いられる樹脂の中から適宜選択して用いることができる。当該樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、ビニルエーテル樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、エポキシ樹脂、フェノキシ系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリオレフィン樹脂、スチレン系ブロック共重合樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂などが挙げられ、１種単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００７２】
パターン配線８ａ中の導電性微粒子の含有割合は、パターン配線８ａ全量に対し、５０質量％以上９５質量％以下が好ましく、６０質量％以上９０質量％以下がより好ましい。また、パターン配線８ａ中のバインダー成分の含有割合は、パターン配線８ａ全量に対し、５質量％以上５０質量％以下が好ましく、１０質量％以上４０質量％以下がより好ましい。
導電性微粒子の含有割合が上記下限値以上であれば、導電性に優れた導電性配線となる。また、バインダー成分の含有割合が上記下限値以上であれば、成膜性や、基材６への密着性が向上し、導電性配線付き電極シートの導電性配線に柔軟性を付与することができる。
【００７３】
パターン配線付電極シート２００のパターン配線８ａは、例えば、前記導電性微粒子と前記バインダー成分と、必要に応じて溶剤等を含有する導電性インキを調製した後、当該導電性インキを、基材上に印刷し、必要に応じて溶剤を除去することにより形成することができる。
溶剤は、印刷方法に応じて適宜選択すればよい。また印刷方法は、導電性インキの組成や、パターン配線の膜厚に応じて、例えば、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷、インクジェット法など公知の印刷技術の中から適宜選択すればよい。
【００７４】
パターン配線付電極シート２００のパターン配線８ａの厚みは特に限定されず、導電性と柔軟性を両立する点から、例えば、１μｍ以上５００μｍ以下とすることができ、１０μｍ以上３００μｍ以下が好ましい。また、印刷型センサシートの導電性配線の幅は、限定されず、必要な導電性が得られる幅とすればよい。例えば、０．１ｍｍ以上とすることができ、１ｍｍ〜１００ｍｍが好ましい。なお、複数ある導電性配線は同一の厚みや幅であってもよく、互いに異なる厚みや幅を有していてもよい。
【００７５】
＜パターン配線付電極シートの保護部（保護層）＞
パターン配線付電極シートの保護部７は、少なくとも前記パターン配線８ａ上に設けられる層であり、前記パターン配線８ａの傷つきや、水、酸素、酸やアルカリ等との接触を抑制し、長期信頼性を向上する。保護部７は、例えば、前記導電性配線付き電極シートのシート基材と同様のシートを貼り合せることにより保護層として形成することができる。
【００７６】
［塩化物イオン濃度計測方法］
本実施の塩化物イオン濃度計測方法は、
コンクリート構造物中の塩化物イオン濃度を計測する計測方法であって、
前記塩化物イオンセンサを準備する準備工程と、
前記塩化物イオンセンサが備える一対の電極を、前記コンクリート構造物の表面にそれぞれ接着する接着工程と、
前記一対の電極間にコンクリート体を介して交流電流を流した状態におけるインピーダンスを測定する測定工程とを有し、
前記接着工程が、前記ホットメルト電極を加熱溶融することによって、コンクリート構造物に接着する工程を含む。
【００７７】
以下、本発明の腐食検出方法の実施形態について、図６を参照して説明する。図６は、塩化物イオン濃度計測方法の一例を示すフローチャートである。
まず、塩化物イオンセンサ１０を準備する（Ｓ１：準備工程）。次に、一対の電極１ａ及び１ｂと、コンクリート構造物１００の表面とを、ホットメルト電極を介して電気的に接触させる（Ｓ３：接着工程）。次いで、前記一対の電極間にコンクリート体を介して交流電流を流した状態におけるインピーダンスを測定する（Ｓ４：測定工程）。得られた測定結果は、有線で、又は、塩化物イオンセンサ１０が無線送信部３を備える場合は無線により、演算部に送られ（Ｓ５：無線送信工程）、演算部５０において特性情報ＤＢ４０を参照して塩化物イオン濃度が算出される（Ｓ６：算出工程）。
【００７８】
本実施形態では、接着工程において、電極１ａ及び１ｂが有するホットメルト電極を加熱溶融する工程を含む。このような手法により、コンクリート構造物１００の表面に凹凸があったとしても、ホットメルト電極は、溶融時に凹凸に沿って変形して強固に接着される。その結果、コンクリート構造物１００の表面に対する電気的接触を長期間良好に維持することができる。
【００７９】
さらに、パターン配線付電極シート２００を用いた塩化物イオンセンサは予め基材上に導線８が形成された電極シートであるため、大面積・多点の自然電位測定を行う際に腐食センサの設置がさらに簡単になる。
【実施例】
【００８０】
以下、本発明を実施例により具体的かつ詳細に説明するが、これらの実施例は本発明の一態様に過ぎず、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
【００８１】
［塩化物イオンセンサ用電極の製造］
＜製造例１＞
加熱装置を備えた卓上ニーダーにＳＩＳ（スチレン・イソプレン・スチレン）系エラストマーをベースとしたホットメルト樹脂とカーボンフィラーを加え、１３０〜１８０℃で３時間加熱攪拌した。エラストマーの溶け残りがないことを確認し、ホットメルト電極を得た。作製したホットメルト電極をポリイミドフィルム（カプトン２００ＥＮ：東レ・デュポン株式会社製）上に２００μｍの厚みで積層し、基材を有する電極とした。電極部位の体積抵抗率は２×１０１Ωｃｍであった。
【００８２】
＜製造例２＞
加熱装置を備えた卓上ニーダーにＳＩＳ（スチレン・イソプレン・スチレン）系エラストマーをベースとしたホットメルト樹脂とカーボンフィラーを加え、１３０〜１８０℃で３時間加熱攪拌した。エラストマーの溶け残りがないことを確認し、ホットメルト電極を得た。作製したホットメルト電極をＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）フィルム上に１００μｍの厚みで積層し、基材を有する電極とした。電極部位の体積抵抗率は３×１０３Ωｃｍであった。
【００８３】
＜製造例３＞
加熱装置を備えた卓上ニーダーにＳＥＰＳ（スチレン・エチレン・プロピレン・スチレン）系エラストマーをベースとしたホットメルト樹脂とカーボンフィラーを加え、１３０〜１８０℃で３時間加熱攪拌した。エラストマーの溶け残りがないことを確認し、ホットメルト電極を得た。作製したホットメルト電極をＰＥＮフィルム上に２００μｍの厚みで積層し、基材を有する電極とした。電極部位の体積抵抗率は２×１０−１Ωｃｍであった。
【００８４】
＜製造例４＞
加熱装置を備えた卓上ニーダーにＳＥＰＳ（スチレン・エチレン・プロピレン・スチレン）系エラストマーをベースとしたホットメルト樹脂とカーボンフィラーを加え、１３０〜１８０℃で３時間加熱攪拌した。エラストマーの溶け残りがないことを確認し、ホットメルト電極を得た。作製したホットメルト電極をポリイミドフィルム上に１０００μｍの厚みで積層し、基材を有する電極とした。電極部位の体積抵抗率は２×１０１Ωｃｍであった。
【００８５】
＜製造例５＞
加熱装置を備えた卓上ニーダーにＳＥＢＳ（スチレン・エチレン・ブチレン・スチレン）系エラストマーをベースとしたホットメルト樹脂とカーボンフィラーを加え、１３０〜１８０℃で３時間加熱攪拌した。エラストマーの溶け残りがないことを確認し、ホットメルト電極を得た。作製したホットメルト電極をＰＥＮフィルム上に３００μｍの厚みで積層し、基材を有する電極とした。電極部位の体積抵抗率は６×１０１Ωｃｍであった。
【００８６】
＜製造例６＞
加熱装置を備えた卓上ニーダーにポリアミド系熱可塑性樹脂をベースとしたホットメルト樹脂とカーボンフィラーを加え、１３０〜１８０℃で３時間加熱攪拌した。エラストマーの溶け残りがないことを確認し、ホットメルト電極を得た。作製したホットメルト電極をＰＥＮフィルム上に１５０μｍの厚みで積層し、基材を有する電極とした。電極部位の体積抵抗率は５×１０１Ωｃｍであった。
【００８７】
＜製造例７＞
加熱装置を備えた卓上ニーダーにポリエステル系熱可塑性樹脂をベースとしたホットメルト樹脂とカーボンフィラーを加え、１３０〜１８０℃で３時間加熱攪拌した。エラストマーの溶け残りがないことを確認し、ホットメルト電極を得た。作製したホットメルト電極をＰＥＮフィルム上に５００μｍの厚みで積層し、基材を有する電極とした。電極部位の体積抵抗率は４×１０３Ωｃｍであった。
【００８８】
＜製造例８＞
加熱装置を備えた卓上ニーダーにポリオレフィン系熱可塑性樹脂をベースとしたホットメルト樹脂とカーボンフィラーを加え、１３０〜１８０℃で３時間加熱攪拌した。エラストマーの溶け残りがないことを確認し、ホットメルト電極を得た。作製したホットメルト電極をＰＥＮフィルム上に２５０μｍの厚みで積層し、基材を有する電極とした。電極部位の体積抵抗率は１×１０１Ωｃｍであった。
【００８９】
＜製造例９＞
加熱装置を備えた卓上ニーダーにポリウレタン系熱可塑性樹脂をベースとしたホットメルト樹脂とカーボンフィラーを加え、１３０〜１８０℃で３時間加熱攪拌した。エラストマーの溶け残りがないことを確認し、ホットメルト電極を得た。作製したホットメルト電極をＰＥＮフィルム上に４００μｍの厚みで積層し、基材を有する電極とした。電極部位の体積抵抗率は１×１０１Ωｃｍであった。
【００９０】
＜製造例１０＞
加熱装置を備えた卓上ニーダーにポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）系熱可塑性樹脂をベースとしたホットメルト樹脂とカーボンフィラーを加え、１３０〜１８０℃で３時間加熱攪拌した。エラストマーの溶け残りがないことを確認し、ホットメルト電極を得た。作製したホットメルト電極をＰＥＮフィルム上に２００μｍの厚みで積層し、基材を有する電極とした。電極部位の体積抵抗率は１×１０１Ωｃｍであった。
【００９１】
＜製造例１１＞
加熱装置を備えた卓上ニーダーにＳＥＰＳ（スチレン・エチレン・プロピレン・スチレン）系エラストマーをベースとしたホットメルト樹脂と銀フィラーを加え、１３０〜１８０℃で３時間加熱攪拌した。エラストマーの溶け残りがないことを確認し、ホットメルト電極を得た。作製したホットメルト電極をＰＥＮ基材上に２００μｍの厚みで積層された電極を得た。電極部位の体積抵抗率は４×１０−４Ωｃｍであった。
【００９２】
＜ホットメルト樹脂組成物および封止材シートの製造例＞
ＳＩＳ（スチレン・イソプレン・スチレン）系エラストマーをベースとしたホットメルト樹脂を離型フィルムに挟み、テスター産業製卓上テストプレス機にて１００℃、１００ｋｇｆ／ｃｍ２で３０秒間熱プレスをおこない膜厚２００〜３００μｍのシート状に加工し封止材シート１とした。
【００９３】
＜製造例１２：パターン配線付電極シート＞
３００ｍｍ×１００ｍｍのポリアミドフィルム（カプトン２００ＥＮ：東レ・デュポン株式会社製）上に図９のように導電性カーボンインキ（カーボン系導電ペースト  ＲＡ  ＦＳ  ０９０：東洋インキ製）で幅１０ｍｍライン２本をライン間スペース５ｍｍで印刷し１００℃３０分で熱乾燥させて、さらに実施例１で作成したホットメルト電極を４０ｍｍ×４０ｍｍとなるようにポリイミドフィルム（カプトン：東レ・デュポン株式会社製）上に２００μｍの厚みで積層し、更に電極部分を避け、配線部分を覆うように基材上に封止材シートを離型フィルムの上から熱ロールラミを１５０℃、４ｋｇｆ／ｃｍ２、１ｍ／ｍｉｎで行い、電極と炭素配線と封止材を備えるパターン配線付電極シート２００を得た（図９）。電極部４の体積抵抗率は２×１０１Ωｃｍであった。
【００９４】
＜製造例１３：パターン配線付電極シート＞
３００ｍｍ×１００ｍｍのポリアミドフィルム（カプトン２００ＥＮ：東レ・デュポン株式会社製）上に図９のように導電性銀ペースト（  ＲＡ  ＦＳ  ００７：東洋インキ製）で幅１０ｍｍライン２本をライン間スペース５ｍｍで印刷し１００℃３０分で熱乾燥させて、さらに実施例１で作成したホットメルト電極を４０ｍｍ×４０ｍｍとなるようにポリイミドフィルム（カプトン：東レ・デュポン株式会社製）上に２００μｍの厚みで積層し、更に電極部分を避け、配線部分を覆うように基材上に封止材シートを離型フィルムの上から熱ロールラミを１５０℃、４ｋｇｆ／ｃｍ２、１ｍ／ｍｉｎで行い、電極と炭素配線と封止材を備えるパターン配線付電極シート２００を得た（図９）。電極部４の体積抵抗率は２×１０１Ωｃｍであった。
＜製造例１４：パターン配線付電極シート＞
３００ｍｍ×１００ｍｍの片面ポリイミド銅張積層板（Ｆ３０−ＶＣ１：ニッカン工業株式会社製）の基材上に図９の様に幅１ｍｍのライン２本をライン間スペース５ｍｍで導電性配線８を銅エッチングで形成し、さらに電極部分を避け配線部分を覆うように基材上にポリイミドカバーレイフィルム（ニカフレックスＣＳＫＥ  ベースフィルム厚さ２５μｍ：日刊工業株式会社製）を貼り付け、カバーレイ部分を１６０℃×９０分、成型圧力４ＭＰａで熱プレスし配線部分を封止した。さらに実施例で作成したホットメルト電極を４０ｍｍ×４０ｍｍとなるように基材上に３００ｍｍの厚みで積層し、電極とエッチングによる銅配線による配線パターンとカバーレイによる封止材を備えるパターン配線付電極シート２００を得た（図９）。電極部４の体積抵抗率は２×１０１Ωｃｍであった。
【００９５】
＜比較製造例１＞
高分子ポリマー（Ｐｏｌｙ（ｓｔｙｒｅｎｅ−ｂ−ｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｏｘｉｄｅ−ｂ−ｓｔｙｒｅｎｅ）：ＰＳ−ＰＥＯ−ＰＳ）とイオン液体とを混合してなるイオン導電性ゲルをアルミ箔上に積層することによってイオン導電性を持つ電極を得た。電極部位のイオン伝導度は４×１０−２Ｓｃｍであった。
【００９６】
【表１】
2020064038.tif 000003
【００９７】
＜実施例１＞
（測定）
１．体積抵抗率の測定
製造例１で作製した電極とポリイミドフィルムの積層物を１．５ｃｍ×３ｃｍに裁断し、低抵抗率計（株式会社三菱化学アナリテック製：ロレスターＧＸ  ＭＣＰ−Ｔ７００）を用いて電極部位の体積抵抗率の測定を行った。３回測定し、その平均値を測定値とした。
【００９８】
２．接着力の測定
接着力判定には島津製作所社製の引張試験機ＥＸ―ＳＸを用いて測定した。製造例１で得られた、２００μｍの厚みを持つホットメルト電極とポリイミドフィルムの積層物からなる２５ｍｍ幅のシートをグラインダーで表面研磨処理をした７ｃｍ×７ｃｍのコンクリート被着体表面、に対してホットメルト電極側を貼りつけ、さらに２００℃に加熱した板を基材の上から１分間押し付けることでコンクリートに対する接着を行った。加熱終了後、室温に戻るまで２４時間放置したものを測定サンプルとした。測定方法はシートの端を９０度の角度で速度を５０ｍｍ／ｍｉｎ．で引き剥がしたときの荷重から接着力を評価した。使用グラインダー：Ｍｏｎｏｔａｒｏ  スリムディスクグラインダー（ＭＲＯ−１００ＤＧ）
【００９９】
３．複合腐食耐性試験
複合腐食試験は日本自動車技術会規格（ＪＡＳＯ）Ｍ６０９／Ｍ６１０に準拠した試験を長時間実施した。具体的には複合腐食試験機（ＢＱＤ−２）内部にサンプルを地面に対して７０度に傾けた状態で置いた。サンプルの複合腐食条件は、初めに５％ＮａＣｌ、３５℃で２時間塩水噴霧を行った後、５０％ＲＨ、６０℃の乾燥環境下に４時間おき、さらに９５％ＲＨ、５０℃の湿潤環境下に２時間おいた。このサイクルを２００回実施した。実施後、測定サンプルを回収し、下記の試験前後の結果を比較することで劣化判定を行った。
【０１００】
Ａ．導電性変化
複合腐食試験測定用のサンプルは１．体積抵抗率の測定、と同様にして作製し、同時に抵抗率も測定した。サンプルを複合腐食試験機に投入し、上記の条件で腐食サイクル試験を行った後、同様の方法でサンプルの体積抵抗率の測定を行った。
複合腐食試験前後で体積抵抗率が１×１０３Ωｃｍ未満を保持している場合は◎、複合腐食試験前後で体積抵抗率が１×１０５Ωｃｍ未満を保持している場合は〇、それ以外の場合は×とした。
【０１０１】
Ｂ．接着性変化
実施例１で作製した、ホットメルト電極がコンクリートに接着した測定サンプルを上記条件で腐食サイクル試験を行った後、同様の方法にて接着力を評価した。試験前の接着力が１０Ｎ以上でかつ腐食試験後の接着力値の低下が１０Ｎ未満の場合は◎、試験前の接着力が５Ｎ以上でかつ腐食試験後の接着力値の低下が５Ｎ未満の場合は〇、それ以外の場合は×とした。
使用グラインダー：Ｍｏｎｏｔａｒｏ  スリムディスクグラインダー（ＭＲＯ−１００ＤＧ）
【０１０２】
４．塩化物イオン計測
（特性情報データベースの作成）
インピーダンス計測用に使用したコンクリート供試体は、２００×１００×１００ｃｍサイズの直方体として次のように作製した。
水、セメント、砂を用いて打設し、塩化物量１ｍ３あたり０．５ｋｇ、１ｋｇ、５ｋｇ、１０ｋｇを含んだ４種類の供試体を製作した。さらに各コンクリート供試体の含水率を０．５％、１％、５％、１０％に調整することで、塩化物量と水分率が既知の合計１６種類のコンクリート供試体を作製した
実施例１で作製した厚み２００μｍ、サイズ４×４ｃｍ、間隔１０ｃｍに隔てられた２対のホットメルト電極シートとポリイミドフィルムからなる積層体を前記各コンクリート供試体の各々の表面上に貼付し、それぞれ２００℃で熱圧着することにより各コンクリート供試体表面に２対の電極を接着した。
同一のコンクリート供試体表面に接着した２対の電極を、電線を介してＬＣＲメーターにそれぞれ接続することにより交流インピーダンスの計測を可能とした。
各コンクリート供試体の電極間の交流インピーダンスの実部及び虚部の周波数特性をそれぞれ計測した。周波数は０．１Ｈｚから１０ＭＨｚまで掃引した。
各含水率・含有塩濃度における交流インピーダンスの値を各周波数ごとにプロットし特性情報データベースを作成した。
【０１０３】
次に、表２に示される含水率と塩化物イオン含有量が既知のコンクリート供試体を準備し、実施例１の複合腐食耐性試験後の電極を上記データベースの作成と同様にコンクリート供試体の表面上に接着した。
同一コンクリート供試体表面に接着した２対の電極をＬＣＲメーターにそれぞれ接続することにより計測を可能とした。事前に水分計（ＫＥＴＴ社製ＨＩ−５２０−２）を用いてコンクリート供試体の含水率測定を行った。塩化物イオン濃度の定量評価は２対の電極間の交流インピーダンスの実部及び虚部の周波数特性を計測し、測定した含水率と、交流インピーダンス値を前記特性情報データベースに当てはめて検量線法により塩化物イオン含有量を算出した。周波数は０．１Ｈｚから１０ＭＨｚまで掃引した。作製した供試体のインピーダンスを計測し、塩化物濃度の定量化ができた場合は〇、それ以外を×とした。
【０１０４】
＜比較例１＞
比較製造例１で作製したイオンゲル電極をアルミ基板上に５００μｍの厚みで積層されたものを用いて、下記の測定を行った。導電性の評価は交流インピーダンス法を用いて行った。
【０１０５】
＜測定＞
１．イオン伝導率の測定
比較製造例１で作製したイオンゲル電極を、インピーダンスアナライザーを用いてイオン伝導率の測定を行った。３回測定し、その平均値を測定値とした。
【０１０６】
２．接着力の測定
接着力判定には島津製作所社製の引張試験機ＥＸ―ＳＸを用いて測定した。比較製造例１で得られた、５００μｍの厚みを持つイオンゲル電極とアルミ基材の積層物からなる２５ｍｍ幅のシートをグラインダーで表面研磨処理をした７ｃｍ×７ｃｍのコンクリート被着体表面、に対してイオンゲル電極側を貼りつけることで接着を行った。接着力の測定方法はシートの端を９０度の角度で速度を５０ｍｍ／ｍｉｎ．で引き剥がしたときの荷重から接着力を評価した。
使用グラインダー：Ｍｏｎｏｔａｒｏ  スリムディスクグラインダー（ＭＲＯ−１００ＤＧ）
【０１０７】
３．複合腐食耐性試験
複合腐食試験は日本自動車技術会規格（ＪＡＳＯ）Ｍ６０９／Ｍ６１０に準拠した試験を長時間実施した。具体的には複合腐食試験機（ＢＱＤ−２）内部にサンプルを地面に対して７０度に傾けた状態で置いた。サンプルの複合腐食条件は、初めに５％ＮａＣｌ、３５℃で２時間塩水噴霧を行った後、５０％ＲＨ、６０℃の乾燥環境下に４時間おき、さらに９５％ＲＨ、５０℃の湿潤環境下に２時間おいた。このサイクルを２００回実施した。実施後、測定サンプルを回収し、下記の試験前後の結果を比較することで劣化判定を行った。
【０１０８】
Ａ．導電性変化
複合腐食試験測定用のサンプルは１．イオン伝導率の測定、と同様にして作製し、同時に抵抗率も測定した。サンプルを複合腐食試験機に投入し、上記の条件で腐食サイクル試験を行った後、同様の方法でサンプルの導電性の測定を行った。複合腐食試験前後でイオン伝導率が１×１０−３Ｓ／ｃｍ以上を保持している場合は◎、複合腐食試験前後でイオン伝導率が１×１０−５Ｓ／ｃｍ以上を保持している場合は〇、それ以外の場合は×とした。
【０１０９】
Ｂ．接着性変化
比較例１で作製した、イオンゲル電極がコンクリートに接着した測定サンプルを上記条件で腐食サイクル試験を行った後、同様の方法にて接着力を評価した。試験前の接着力が１０Ｎ以上でかつ腐食試験後の接着力値の低下が１０Ｎ未満の場合は◎、試験前の接着力が５Ｎ以上でかつ腐食試験後の接着力値の低下が５Ｎ未満の場合は〇、それ以外の場合は×とした。
使用グラインダー：Ｍｏｎｏｔａｒｏ  スリムディスクグラインダー（ＭＲＯ−１００ＤＧ）
【０１１０】
４．塩化物イオン計測
（特性情報データベースの作成）
インピーダンス計測用に使用したコンクリート供試体は、２００×１００×１００ｃｍサイズの直方体として次のように作製した。
水、セメント、砂を用いて打設し、塩化物量１ｍ３あたり０．５ｋｇ、１ｋｇ、５ｋｇ、１０ｋｇを含んだ４種類の供試体を製作した。さらに各コンクリート供試体の含水率を０．５％、１％、５％、１０％に調整することで、塩化物量と水分率が既知の合計１６種類のコンクリート供試体を作製した
比較例１で作製した厚み２００μｍ、サイズ４×４ｃｍ、間隔１０ｃｍに隔てられた２対のイオンゲル電極シートとポリイミドフィルムからなる積層体を前記各コンクリート供試体の各々の表面上に貼付することにより各コンクリート供試体表面に２対の電極を接着した。
同一のコンクリート供試体表面に接着した２対の電極を、電線を介してＬＣＲメーターにそれぞれ接続することにより交流インピーダンスの計測を可能とした。
各コンクリート供試体の電極間の交流インピーダンスの実部及び虚部の周波数特性をそれぞれ計測した。周波数は０．１Ｈｚから１０ＭＨｚまで掃引した。
各含水率・含有塩濃度における交流インピーダンスの値を各周波数ごとにプロットし特性情報データベースを作成した。
【０１１１】
次に、表２に示される含水率と塩化物イオン含有量が既知のコンクリート供試体を準備し、比較例１の複合腐食耐性試験後の電極を上記データベースの作成と同様にコンクリート供試体の表面上に接着した。
同一コンクリート供試体表面に接着した２対の電極をＬＣＲメーターにそれぞれ接続することにより計測を可能とした。事前に水分計（ＫＥＴＴ社製ＨＩ−５２０−２）を用いてコンクリート供試体の含水率測定を行った。塩化物イオン濃度の定量評価は２対の電極間の交流インピーダンスの実部及び虚部の周波数特性を計測し、測定した含水率と、交流インピーダンス値を前記特性情報データベースに当てはめて検量線法により塩化物イオン含有量を算出した。周波数は０．１Ｈｚから１０ＭＨｚまで掃引した。作製した供試体のインピーダンスを計測し、塩化物濃度の定量化ができた場合は〇、それ以外を×とした。
【０１１２】
＜実施例２〜１４＞
実施例１と同様の方法にて、実施例２〜１４の作製と測定を行った。結果を表２に示す。
【０１１３】
【表２】
2020064038.tif 000004
【符号の説明】
【０１１４】
１ａ、１ｂ  電極
２  測定部
３  無線送信部
４  ホットメルト電極
５  導電層
６  基材
７  保護部
８  導線
１０  塩化物イオンセンサ
２０  連結した塩化物イオンセンサ
２１、２２、２３  配線
３１  シート状の基材
４０  特性情報データベース
５０  演算部
５１  入力部
５２  出力部
５３  記憶部
５４  算出部
５５  制御部
６１  水分率計
１００  コンクリート構造物
１０１  内壁
２００  パターン配線付電極シート
【図１】
2020064038.tif 000005
【図２】
2020064038.tif 000006
【図３】
2020064038.tif 000007
【図４】
2020064038.tif 000008
【図５】
2020064038.tif 000009
【図６】
2020064038.tif 000010
【図７】
2020064038.tif 000011
【図８】
2020064038.tif 000012
【図９Ａ】
2020064038.tif 000013
【図９Ｂ】
2020064038.tif 000014