(57)【要約】      （修正有）【課題】コンクリート構造物中の鋼材の腐食状態を短時間で測定できると共に、長期的に監視可能な腐食センサを提供すること。【解決手段】コンクリート構造物１中の鋼材の腐食状態を検出する腐食センサ１０であって、前記鋼材に電気的に接続される電線３ａと、前記コンクリート構造物の表面に配置される電極３０と、前記電極と前記電線との間の電圧を検出する電圧検出部６０とを備え、前記電極が、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５０を有する、腐食センサ。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート構造物中の鋼材の腐食状態を検出する腐食センサであって、
前記鋼材に電気的に接続される電線と、
前記コンクリート構造物の表面に配置される電極と、
前記電極と前記電線との間の電圧を検出する電圧検出部とを備え、
前記電極が、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、腐食センサ。
【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に記載腐食センサ。
【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に記載の腐食センサ。
【請求項４】
前記電極が、前記ホットメルト電極上に、更に照合電極を有する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の腐食センサ。
【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腐食センサ。
【請求項６】
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５のいずれか一項に記載の腐食センサ。
【請求項７】
検出された電圧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６のいずれか一項に記載の腐食センサ。
【請求項８】
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７に記載の腐食センサ。
【請求項９】
前記電極と前記電圧検出部とが検出パターンで接続され、前記検出パターン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８のいずれか一項に記載の腐食センサ。
【請求項１０】
コンクリート構造物中の鋼材の腐食状態を検出する腐食検出方法であって、
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の腐食センサを準備する準備工程と、
前記腐食センサが備える電線を、前記鋼材と電気的に接続する電線接続工程と、
前記腐食センサが備える電極を、前記コンクリート構造物の表面に接着する接着工程と、
前記電極と前記電線との間の電圧を検出する電圧検出工程とを有し、
前記接着工程が、前記ホットメルト電極を加熱溶融する工程を含む、腐食検出方法。
【請求項１１】
前記準備工程が、請求項７または８に記載の腐食センサを準備する準備工程であり、
前記電圧検出工程後、検出された電圧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１０に記載の腐食検出方法。
【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鋼材の腐食状態を検出する腐食センサ、及び、腐食検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート構造物の鉄筋等の鋼材の腐食等の判定方法として、自然電位測定法が知られている。自然電位測定法は、腐食により変化する鋼材の電位を測定することによって、鋼材の腐食を電気化学的に判断する方法である。
【０００３】
自然電位測定法を利用したセンサは、通常、コンクリート表面を湿潤状態としてから測定する必要があった（例えば特許文献１、２）。しかし、コンクリートの濡れ具合によって、測定値が変化してしまうため、測定値の安定性に課題があり、また、安定化のための時間がかかるという問題があった。また、都度準備をする必要があるため、長期的な腐食状態のモニタリングには不向きであった。
【０００４】
特許文献３には、導電性を有する粘着剤からなる接着部が設けられた電極版を備える照合電極が開示されており、当該粘着剤として、高分子ポリマーに添加物として電解質を加えたものが挙げられている。
【０００５】
また、本発明者らは特許文献４において、コンクリート構造物の表面と照合電極との間に、イオン液体を含む接触部材を備える腐食センサを開示している。特許文献４においては、前記イオン液体を高分子ポリマーと混合してゲル化することを開示している。特許文献４の手法によれば、イオン液体によって、電気伝導率の高い接触を安定に且つ長期にわたって実現できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１８１７７８号公報
【特許文献２】特開平９−５２８６号公報
【特許文献３】特許第６０１８４６７号
【特許文献４】特開２０１８−９８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献３の粘着剤は、基本的に水を含有させて用いるものであり、粘着材の乾燥の程度により測定値が変化する課題があった。そのため、膨潤により接着性が低下するおそれがあり、長期的な腐食状態のモニタリングには不向きであった。
また、特許文献４のイオン液体を含む接触部材は、イオン液体の劣化や、コンクリートへの浸透などによる、電気伝導率の低下が認められた。
このように、より長期にわたって安定した電圧測定が可能な腐食センサが求められている。
【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腐食センサ及び腐食検出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】
本実施の腐食センサは、
コンクリート構造物中の鋼材の腐食状態を検出する腐食センサであって、
前記鋼材に電気的に接続される電線と、
前記コンクリート構造物の表面に配置される電極と、
前記電極と前記電線との間の電圧を検出する電圧検出部とを備え、
前記電極が、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。
【００１０】
上記腐食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。
【００１１】
上記腐食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。
【００１２】
上記腐食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、更に照合電極を有する。
【００１３】
上記腐食センサの一実施形態は、前記電極上に、更に基材を有する。
【００１４】
上記腐食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。
【００１５】
上記腐食センサの一実施形態は、検出された電圧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。
【００１６】
上記腐食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。
【００１７】
上記腐食センサの一実施形態は、前前記電極と前記電圧検出部とが検出パターンで接続され、前記検出パターン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】
本実施の腐食検出方法は、
コンクリート構造物中の鋼材の腐食状態を検出する腐食検出方法であって、
前記本発明に係る腐食センサを準備する準備工程と、
前記腐食センサが備える電線を、前記鋼材と電気的に接続する電線接続工程と、
前記腐食センサが備える電極を、前記コンクリート構造物の表面に接着する接着工程と、
前記電極と前記鋼材との間の電圧を検出する電圧検出工程とを有し、
前記接着工程が、前記ホットメルト電極を加熱溶融する工程を含む。
【００１９】
上記腐食検出方法の一実施形態は、
前記準備工程が、無線送信部を備える腐食センサを準備する準備工程であり、
前記電圧検出工程後、検出された電圧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】
【００２０】
本発明によれば、長期的なモニタリングが可能な腐食センサ及び腐食検出方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態における腐食センサの設置状態を示す図である。
【図２】第１実施形態における腐食センサの要部の断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ部の拡大図である。
【図４】第２実施形態における腐食センサの要部の断面図である。
【図５】第３実施形態における腐食センサの要部の断面図である。
【図６】第３実施形態における腐食センサの概要図である。
【図７】図５のＶＩＩ部の拡大図である。
【図８】第４実施形態における腐食センサの電極の断面図である。
【図９Ａ】第５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。
【図１０】腐食検出方法の実施形態のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
［腐食センサ］
本実施の腐食センサは、
コンクリート構造物中の鋼材の腐食状態を検出する腐食センサであって、
前記鋼材に電気的に接続される電線と、
前記コンクリート構造物の表面に配置される電極と、
前記電極と前記鋼材との間の電圧を検出する電圧検出部とを備え、
前記電極が、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。
【００２３】
本実施の腐食センサは、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）にモニタリング可能な腐食センサとすることができる。
このような本実施の腐食センサに関し、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。
【００２４】
＜電極＞
本実施の腐食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、照合電極など、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。
【００２５】
（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。このように、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腐食センサを得ることができる。
【００２６】
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。
【００２７】
（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熱可塑性樹脂を用いることができる。
【００２８】
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。
【００２９】
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腐食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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
（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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
（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。
【００３８】
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。
【００３９】
（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、照合電極など、更に他の構成を有していてもよい。
【００４０】
照合電極は、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。本実施において照合電極は、自然電位測定法で用いられる公知の照合電極の中から適宜選択して用いることができる。例えば、銀・塩化銀電極、カーボンフレークを含有する銀・塩化銀電極が挙げられる。
【００４１】
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る、照合電極を有する場合には当該照合電極上に配置される。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等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−エチレン−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。
【００４２】
（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、電極が照合電極を有する場合には、基材上に照合電極を形成した後照合電極上に、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。
【００４３】
＜第１実施形態＞
腐食センサの第１実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。なお、本実施形態においては、鋼材として鉄筋を有するコンクリート構造物の腐食を検出する例を示す。
【００４４】
図１に示すように、腐食検出システム５は、腐食センサ１０と、処理部９０とを備える。
腐食センサ１０は、電極３０と、電圧検出部６０とを備え、鉄筋２を有するコンクリート構造物１の腐食状態を検出する。本実施形態では、図１に示すように、複数の腐食センサ１０が、コンクリート構造物１の表面１ａであるトンネルの内壁表面の各領域に対応して設けられる。
各腐食センサ１０は、複数の電極３０を有する。
本実施形態では、少なくとも各電極３０がトンネルに設置され、トンネルの内壁表面の腐食を検出する。
【００４５】
後で説明する図２に示すように、腐食センサ１０は、電線３ａをさらに備える。電線３ａは鉄筋２に電気的に接続される。具体的には、コンクリート構造物１から鉄筋２の一部を露出させて、露出させた鉄筋２と電線３ａとを接続させる。電線３ａを鉄筋２に接続する単純な手段としては、露出させた鉄筋２に電線３ａを直接巻き付けて接点２０を形成すればよい。電線３ａを鉄筋２に接続する他の手段としては、導電性のクリップやフック等で接点２０を形成して鉄筋２に接続してもよいし、溶接やネジ止め等で接点２０を形成して鉄筋２に接続してもよい。
【００４６】
図１の下部に示した図は、トンネルに設置された複数の電極３０のうち、一部分の複数の電極３０を拡大して示している。当該拡大した図に示すように、複数の電極３０は、鉄筋２に沿って、コンクリート構造物１の表面１ａに面状に配置されている。本実施形態では、複数の電極３０は、コンクリート構造物１の表面１ａの広い領域にわたって並べられている。
したがって、腐食センサ１０は、後で詳しく示す電圧検出部６０において、コンクリート構造物１の表面１ａにおける電極３０が設置された各点についての電圧を検出する。
【００４７】
電圧検出部６０と処理部９０とは、通信可能に接続されており、検出された各点の電圧に基づく情報は、腐食センサ１０の電圧検出部６０から処理部９０に出力される。
電圧検出部６０から送られてきた各点の電圧に基づく情報は、処理部９０において表示、印刷等によって出力され、作業者に提示される。処理部９０は、各点の電圧をそのまま出力してもよいが、電線３ａに対する照合電極４０の板面４０ｂの電位として出力すれば、自然電位として腐食の検出が可能となる。さらに、処理部９０は、次に示すようにマップデータで出力するものであってもよい。
また、自然電位と腐食レベルとを関連づけることによって、自然電位に代えて腐食レベルをマップデータで出力することも可能である。
【００４８】
処理部９０には、電極３０が設置された各点と各点の位置との関係がデータとして予め記憶されている。処理部９０は、当該記憶された関係から、検出された各点の電圧に基づく情報とコンクリート構造物１の表面１ａの位置とを関連付ける。
したがって、処理部９０は、検出された各点の電圧に基づく情報とコンクリート構造物１の表面１ａの位置とを関連付けることによって、コンクリート構造物１の表面１ａの自然電位や腐食レベルのマップデータを作成することができる。
作成されたマップデータは、処理部９０において表示、印刷等によって出力され、作業者に提示される。作業者に提示されるマップデータは、自然電位と位置との関係又は腐食レベルと位置との関係を等高線やカラーマップで示すものである。
自然電位と位置との関係又は腐食レベルと位置との関係を等高線やカラーマップで示すことで、作業者は、コンクリート構造物１の表面１ａに沿った自然電位又は腐食レベルの二次元分布を評価することができる。
本実施形態では、作業者は、当該マップデータから鉄筋２の腐食箇所を判断し、腐食状況の報告又は腐食箇所の補修や保守を行う。
本実施形態に用いる処理部９０は、ＣＰＵ、記憶部、Ｉ／Ｏ部等を有するコンピュータシステムであればどのようなものを用いてもよいが、電気回路や電子回路で構成してもよい。また、任意の場所で検出された電圧に基づく情報を確認できるように、処理部９０としてノートパソコン、ＰＤＡ、タブレット等の携帯端末を用いてもよい。
【００４９】
本実施形態の腐食センサ１０の構造について説明する。
図２は、コンクリート構造物１の表面１ａに垂直であって鉄筋２に沿った断面からみた各電極３０を示す。
各電極３０は、照合電極４０及びホットメルト電極５０を備える。
本実施形態では、接点２０を介して鉄筋２に接続された電線３ａは、電圧検出部６０に電気的に接続されている。
電極３０の接触部材５０は、コンクリート構造物１の表面１ａに対し対向するように配置され、コンクリート構造物１の表面１ａに接触されている。
【００５０】
図３に、複数の電極３０うちの一つの電極３０を詳しく示す。なお、図に示される電極３０は、いずれもホットメルト電極５０上に、照合電極４０と基材７０とがこの順に積層した積層体であるが、電極３０の構成は前述の通り、少なくともホットメルト電極５０を備えればよい。
照合電極４０を有する場合、当該参照電極４０は一対の板面４０ａ及び４０ｂを備える板形状である。
照合電極４０は、板面４０ａがコンクリート構造物１の表面１ａに対し対向するように設置されている。照合電極４０の板面４０ｂは、検出パターン３ｂによって、電圧検出部６０に電気的に接続されている。
【００５１】
ホットメルト電極５０は、照合電極４０の板面４０ａとコンクリート構造物１の表面１ａの間に介在するように配置され、照合電極４０と、コンクリート構造物１の表面１ａとの電気的接触を良好に維持している。本実施形態では、ホットメルト電極５０は、少なくともコンクリート構造物１への設置時において、一対の面を有しており、一方の面がコンクリート構造物１の表面１ａに接し、他方の面が板面４０ａ乃至検出パターン３ｂに接している。
【００５２】
腐食センサ１０は複数の基材７０をさらに備えてもよい。各基材７０の一方の表面には、必要に応じて設けられる照合電極４０と、ホットメルト電極５０が一対積層されている。
照合電極４０の板面４０ｂ、または、ホットメルト電極５０と検出パターン３ｂとは、基材７０のスルーホールを介して電気的に接続されている。
【００５３】
電圧検出部６０は、接続された電線３ａと照合電極４０またはホットメルト電極５０との間の電圧を自然電位として検出する。当該電圧は、常時検出してもよいし、必要な時だけ検出してもよい。
【００５４】
各電極３０は、ホットメルト電極５０を加熱溶融しながらコンクリート構造物１の表面１ａに接着し、冷却することにより固定される。
【００５５】
本実施形態では、ホットメルト電極５０を電極３０として用いているため、コンクリート構造物１の表面１ａに凹凸があったとしても、ホットメルト電極５０は、溶融時に凹凸に沿って変形し、更に、コンクリート構造物１の微細な空隙を埋めることができる。その結果、コンクリート構造物１の表面１ａに対し、電気的接触を良好に維持している。
【００５６】
アルコールや水といった溶媒を使ったゲルで接触部材を構成した場合、アルコールや水が蒸発してしまうため、検出の度に検出現場に赴き、電気的接触を回復させる必要があった。
本実施形態では、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５０を用いるため、溶媒が蒸発してしまうゲルに比べて、経時劣化しにくい。よって、長期にわたって導電性の高い電気的接触を維持することが可能となり、検出の度に検出現場に赴く必要がない。よって、常時遠隔での検出も可能となる。
【００５７】
さらに、コンクリート構造物１の表面１ａを湿潤状態とした直後は、電位が落ち着くまでに時間が掛かる。また湿潤状態とする度に湿潤状態が変化し、湿潤状態の程度に応じて測定される電位が変化してしまうため、安定した測定結果を得るために何度も再測定する必要がある。
本実施形態の各電極３０は、常にコンクリート構造物１の表面１ａと導電性の高い電気的接触を維持しているので、電位が落ち着くまで待つ必要がなく、再測定のための時間を軽減できるで、測定時間の短縮が可能となる。
【００５８】
＜第２実施形態＞
腐食センサの第２実施形態について、図４を参照して説明する。
本実施形態の腐食センサ１１０は、第１実施形態と基本的に同じであるが、基材の構成が異なっている。
【００５９】
図４に示すように、腐食検出システム１０５は、腐食センサ１１０と、処理部９０を備える。
本実施形態の腐食センサ１１０は、基材１７０を備える。
図４に示すように、基材１７０は、電極３０を複数有し、当該複数ある電極３０が、シート状の基材１７０にパターン状に配置されている。各電極３０は、積層された照合電極４０及びホットメルト電極５０の対を備える。
本実施形態では、基材１７０に可撓性を持たせている。
【００６０】
各電極３０は、コンクリート構造物１の表面１ａに固定される。
具体的には、配列された電極３０のホットメルト電極５０を加熱溶融してコンクリート構造物１の表面１ａに接着する。
【００６１】
本実施形態の腐食センサ１１０のさらなる作用、効果について説明する。
本実施形態では、基材１７０に可撓性を持たせているため、例えばトンネルの内壁表面に腐食センサ１１０を設置する場合、トンネルの内壁に基材１７０を固定するとトンネルの内壁の曲表面や凹凸表面に沿って基材１７０が変形する。したがって、トンネルの内壁の曲表面や凹凸表面に沿って複数の電極３０を設置することができる。
【００６２】
＜第３実施形態＞
腐食センサの第３実施形態について、図５〜図７を参照して説明する。
本実施形態の腐食センサ２１０は、第２実施形態と基本的に同じであるが、無線送信部を備える点が異なっている。
【００６３】
図５に示すように、腐食検出システム２０５は、腐食センサ２１０と、処理部２９０を備える。
腐食センサ２１０は、電線２０３ａと、照合電極４０及びホットメルト電極５０を備えた複数の電極３０と、複数の電圧検出ユニット８０と、を備える。本実施形態では、図５に示すように、各電極３０の隣に対応する電圧検出ユニット８０が配置されている。
【００６４】
腐食センサ２１０は、基材２７０を備える。
本実施形態では、基材２７０は可撓性を有するシートで構成されている。
図６に示すように、１つの電極３０及び１つの電圧検出ユニット８０の複数の対は、基材２７０全体にわたって格子状に並ぶように、基材２７０の表面２７０ａに設けられている。
【００６５】
腐食センサ２１０は、コンクリート構造物１に接着剤によって固定される。
変形例として、基材２７０を薄いシートで構成し、電極３０及び電圧検出ユニット８０を避けた位置において、基材２７０をコンクリート構造物１の表面１ａにピンやステープル等で固定することによって、腐食センサ２１０をコンクリート構造物１に固定してもよい。
【００６６】
基材２７０は、基材２７０全体にわたって均一な電位を与える導電性の主パターン２０３Ｄを備える。
本実施形態では、主パターン２０３Ｄは、基材２７０の中間層として設けられているが、基材２７０の表面２７０ａ上に設けてもよいし、基材の裏面２７０ｂに設けてもよい。
鉄筋２に電気的に接続された電線２０３ａは、主パターン２０３Ｄに電気的に接続されている。
主パターン２０３Ｄは、面パターンでも、線パターンでもよく、電線２０３ａの電位を基材２７０全体に分布させることができるものであれば、どのようなものであってもよい。
【００６７】
各電圧検出ユニット８０の構造について図７を用いて説明する。
各電圧検出ユニット８０は、電圧検出部２６０と、無線送信部８１と、バッテリ８２と、を備える。
【００６８】
照合電極４０の板面４０ｂは、検出パターン２０３ｂによって、電圧検出部２６０に電気的に接続されている。電圧検出部２６０は、副パターン２０３ｄによって、主パターン２０３Ｄに電気的に接続されている。
本実施形態では、検出パターン２０３ｂの一部を、基材２７０内部に設けているが、変形例として、基材２７０の表面２７０ａ上だけに設けてもよい。さらに、本実施形態では、副パターン２０３ｄの一部を、基材２７０内部に設けているが、変形例として主パターン２０３Ｄを基材２７０の表面２７０ａ上に設けて、副パターン２０３ｄを主パターン２０３Ｄとともに、基材２７０の表面２７０ａ上だけに設けてもよい。この場合、基材２７０内部にパターンを設ける必要がないので、パターンの加工工程が簡略化される。
【００６９】
電圧検出部２６０は、接続された電線２０３ａと照合電極４０の板面４０ｂとの間の電圧を検出する。電圧は、常時検出してもよいし、必要な時だけ検出してもよい。
【００７０】
無線送信部８１は、電圧検出部２６０で検出された電圧に基づく情報を処理部２９０に無線で送信する。本実施形態では、無線送信部８１は、電圧検出部２６０で検出された電圧に相当する信号を受け取り、当該電圧に相当する信号Ｓｄに変換する。変換された信号Ｓｄは、無線送信部８１によって、処理部２９０に送信される。送信される信号Ｓｄは、検出された電圧に相関した信号であればどのような信号でもよく、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。
このとき、検出された電圧に基づく情報がどの電圧検出ユニット８０からの情報かを識別できるように、各無線送信部８１は、自身が設けられている電圧検出ユニット８０の識別情報を、検出された電圧に基づく情報と併せて処理部２９０に送る。
【００７１】
バッテリ８２は、無線送信部８１に必要な電力を供給する。また必要であれば、バッテリ８２から電圧検出部２６０にも電力を供給してもよい。バッテリ８２によって無線送信部８１や電圧検出部２６０に必要な電力を供給すれば、電力の供給配線を設ける必要がないため、コンクリート構造物１の表面１ａに対して腐食センサ２１０を任意の場所に設置することができる。
本実施形態では各電圧検出ユニット８０がバッテリ８２を備えているが、変形例として各電圧検出ユニット８０にバッテリ８２を設けずに、いくつかの電圧検出ユニット８０毎にバッテリを設け、一つのバッテリからいくつかの電圧検出ユニット８０に電力を供給してもよい。
電力の供給配線の敷設に困難がない場合は、バッテリではなく電力の供給配線によって、複数の電圧検出ユニット８０に電力を供給してもよい。
【００７２】
処理部２９０は、各電圧検出ユニット８０から送られてきた検出された電圧に基づく情報及び電圧検出ユニット８０の識別情報を取集し、作業者に提供する。
本実施形態では、処理部２９０には、電圧検出ユニット８０の識別情報と各電圧検出ユニット８０が設置された位置との関係が予め記憶されている。処理部２９０は、当該記憶された関係から、電圧検出ユニット８０の識別情報を用いて、検出された電圧に基づく情報とコンクリート構造物１の表面１ａの位置とを関連付けることができる。
したがって、検出された電圧に基づく情報とコンクリート構造物１の表面１ａの位置とを関連付けることによって、処理部２９０は、各電圧検出ユニット８０から送られてきた情報から、コンクリート構造物１の表面１ａの自然電位又は腐食レベルのマップデータを作成することができる。
作成されたマップデータは、処理部２９０によって、表示、印刷等によって出力され、作業者に提示される。作業者に提示されるマップデータは、自然電位と位置との関係又は腐食レベルと位置との関係を示した等高線やカラーマップによって提示される。
本実施形態では、作業者は、当該マップデータから鉄筋２の腐食箇所を判断し、腐食状況の報告又は腐食箇所の補修や保守を行う。
本実施形態において、任意の場所で検出された電圧に基づく情報を確認できるように、処理部２９０としてノートパソコン、ＰＤＡ、タブレット等の携帯端末を用いている。
【００７３】
＜第４実施形態＞
腐食センサの第４実施形態について、図８を参照して説明する。
本実施形態の腐食センサ１０は、第１実施形態と基本的に同じであるが、電極３０の構成が異なっている。
図８に、複数の電極３０うちの一つの電極３０を詳しく示す。なお、図８において保護部５５以外の構成は、図３と同様である。
【００７４】
本実施形態では、コンクリート構造物１の表面１ａ上に配置された電極３０が、保護部５５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５０を含む電極３０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腐食センサとなる。保護部５５は、図８の例に示されるように基材７０を含む電極３０全体を封止するものであってよい。また保護部５５は、少なくとも電極３０の周縁部に配置され、基材７０との組合せにより電極３０を保護してもよい。保護部５５は、公知の樹脂を用いることができる。
【００７５】
＜第５実施形態＞
腐食センサの第５実施形態について、図９Ａ及び９Ｂを参照して説明する。
第５実施形態では、検出パターン３ｂの少なくとも一部は、基材７０上に形成されたパターン配線３ｃにより構成されている。即ち、第５実施形態では、基材７０上に、パターン配線３ｃと電極５０とを備えたパターン配線付電極シート３００を用いる。パターン配線３ｃと電極５０は同一面に形成してもよく、また、電極５０とは反対側の面にパターン配線３ｃ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３ｃの形成方法は、例えば、基材７０上の電極５０と、基材７０の側面等に配置された検出部６０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７０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、次いで用いるホットメルト電極５０を形成し、検出パターン６０の配線と結線する方法が挙げられる。
配線パターン３ｃと電極５０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３ｃ上には更に当該配線パターンを封止する保護部５５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５０と同一面にパターン配線３ｃ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１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５０の反対面にパターン配線３ｃ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３ｃ上に保護部５５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。
【００７６】
配線パターン３ｃ印刷用の導電性インキは、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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
パターン配線３ｃ中の導電性微粒子の含有割合は、パターン配線３ｃ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３ｃ中のバインダー成分の含有割合は、パターン配線３ｃ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５０への密着性が向上し、パターン配線付電極シート３００の配線パターン３ｃに柔軟性を付与することができる。
【００８２】
パターン配線付電極シート３００ｃ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。
【００８３】
パターン配線付電極シート３００の導電性配線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、検出パターン付き電極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。
【００８４】
＜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５５は、少なくとも配線パターン３ｃ上に設けられ、
前記配線パターン３ｃ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５５は、例えば、前記検出パターン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できる。
【００８５】
本実施形態の腐食センサ２１０のさらなる作用、効果について説明する。
まず、本実施形態では、１つの電極３０及び１つの電圧検出ユニット８０の複数の対を基材２７０全体にわたって格子状に並べているので、腐食センサ２１０は、コンクリート構造物１の表面１ａにおける格子状の各点についての腐食状態を検出することができる。したがって、コンクリート構造物１の表面１ａに沿って、腐食状態の二次元分布を測定することができる。
また、本実施形態では、ホットメルト電極５０を使ったことにより、コンクリート構造物１の表面１ａの腐食状態を短時間で測定できると共に、長期的な監視が可能である。加えて、無線による腐食状態の情報取得が可能であるため、処理部２９０さえ身近にあれば、作業者は、長期にわたって検出現場に赴くことなく、コンクリート構造物１の表面１ａの任意の場所の自然電位又は腐食レベルを、任意の場所で監視したり、当該自然電位又は腐食レベルのマップデータを、任意の場所で監視したりすることができる。
また、処理部２９０を携帯端末で構成すれば、処理部２９０で腐食箇所を確認しながら、腐食箇所と判断された検出現場へ向かうことができるため、腐食箇所の補修や保守の作業効率が高まる。
【００８６】
さらに、本実施形態の腐食センサ２１０と処理部２９０とは無線である。また、基材２７０は、可撓性を有するシートで構成されている。
したがって、例えばトンネルの内壁表面に腐食センサ２１０を設置する場合、トンネル内に図６のような腐食センサ２１０だけを持っていき、トンネル内壁に接着剤、ピン、ステープルで貼り付けるだけで、腐食センサ２１０の設置が完了するため、腐食センサ２１０の設置が簡単である。
【００８７】
さらに、本実施形態のパターン配線付電極シート３００を用いた腐食センサは予めシート上に検出パターン３ｂを基材上に設けてあるため、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。
【００８８】
［腐食検出方法］
本実施の腐食検出方法は、
コンクリート構造物中の鋼材の腐食状態を検出する腐食検出方法であって、
前記腐食センサを準備する準備工程と、
前記腐食センサが備える電線を、前記鋼材と電気的に接続する電線接続工程と、
前記腐食センサが備える電極を、前記コンクリート構造物の表面に接着する接着工程と、
前記電極と前記鋼材との間の電圧を検出する電圧検出工程とを有し、
前記接着工程が、前記ホットメルト電極を加熱溶融する工程を含む。
【００８９】
以下、本発明の腐食検出方法の実施形態について、図１０を参照して説明する。
本実施形態は、図１０に示す各工程が実施される。本実施形態は、腐食センサ１０、１１０又は２１０のいずれかを、鉄筋２を有するコンクリート構造物１に適用することによって、実施される。
【００９０】
まず、腐食センサ１０を準備する（Ｓ１：準備工程）。この段階で腐食センサは、電線と、電極と、電圧検出部とが電気的接続された状態で準備してもよく、各々部品として準備してもよい。本実施形態において腐食センサは、後述する電圧検出工程の前に準備されていればよい。
次に、鉄筋２に電線を電気的に接続する（Ｓ２：電線接続工程）。次に、電極３０と、コンクリート構造物１の表面１ａとを、ホットメルト電極５０を介して電気的に接触させる（Ｓ３：接着工程）。続いて、電線と、照合電極４０の板面４０ｂとの間の電圧を電圧検出部で検出する（Ｓ４：電圧検出工程）。
検出した電圧は、電圧検出部においてそのまま表示、印刷等によって出力され、作業者に提示されてもよいが、本実施形態では、さらに、検出された電圧に基づく情報を処理部に無線送信する工程を有していてもよい（Ｓ５：無線送信工程）。検出された電圧に基づく情報は、処理部において表示、印刷等によって出力され、作業者に提示される。
【００９１】
本実施形態では、接着工程において、少なくともホットメルト電極５０を備えた複数の電極３０を用いて、前記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１の表面１ａに凹凸があったとしても、ホットメルト電極５０は、溶融時に凹凸に沿って変形し、更に、コンクリート構造物１の微細な空隙を埋めることができる。その結果、コンクリート構造物１の表面１ａに対し、電気的接触を良好に維持している。
【００９２】
本実施形態の腐食センサは、トンネルに限らず、鋼材を有するコンクリート構造物であればどのようなものでも適用可能である。例えば、橋梁、橋脚、ダム等の鋼材を有するコンクリート構造物に適用されてもよい。
【実施例】
【００９３】
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。
【００９４】
［腐食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。
【００９５】
＜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。
【００９６】
＜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。
【００９７】
＜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、粘着付与剤、可塑剤及び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。
【００９８】
＜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。
【００９９】
＜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。
【０１００】
＜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。
【０１０１】
＜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。
【０１０２】
＜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。
【０１０３】
＜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。
【０１０４】
＜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。
【０１０５】
＜ホットメルト樹脂組成物および封止材シートの製造例＞
攪拌機を備えたステンレスビーカーに、熱可塑性樹脂としてＳＩＳを、１５０℃の温度で加熱して溶融した。その後、攪拌を行って、均一に分散された溶融溶液を得た（ホットメルト樹脂組成物１）。当該ホットメルト樹脂組成物１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。
【０１０６】
＜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）の基材上に図１０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４本をライン間スペース５ｍｍで検出パターン３０３ｂを印刷し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となるように基材上に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３００を得た（図１０）。電極部位の体積抵抗率は２×１０１Ωｃｍであった。
【０１０７】
＜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）の基材上に図１０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４本をライン間スペース５ｍｍで検出パターン３０３ｂを印刷し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２００ＥＮ：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３００を得た（図１０）。電極部位の体積抵抗率は２×１０１Ωｃｍであった。
【０１０８】
＜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１０の様に幅１ｍｍのライン４本をライン間スペース５ｍｍで検出パターン３０３ｂ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３００を得た（図１０）。電極部位の体積抵抗率は２×１０１Ωｃｍであった。
【０１０９】
＜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。
【０１１０】
【表１】
2020064037.tif 000003
【０１１１】
＜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。
【０１１２】
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）
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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）
【０１１６】
４．自然電位測定（自然電位計測ノイズ・鉄筋劣化検知）
実施例１で作製したホットメルト電極とポリイミドフィルムからなる積層体を鉄筋コンクリートの表面にホットメルト電極部位を貼付し、上から１５０℃〜２５０℃に加熱した状態で平板で圧をかける事によりコンクリート表面に接着した。当該電極と、コンクリート中の鉄筋に接続される導線との間に電圧計に接続することで計測を可能とした。この時、鉄筋との導線接合部位は封止材で保護することによって導線部位が水にぬれないようにした。水槽の水位を６時間ごとに干満させることにより、鉄筋部位の腐食を促進させた。
電位計測中のノイズレベルが２０ｍＶ未満の時は自然電位計測ノイズを◎、２０ｍＶ以上５０ｍＶ未満の時を〇、５０ｍＶ以上を×とした。
さらに、電位計測中、電位が１日以内で５０ｍＶ以上負に変化し、さらに内部の鉄筋のさびが確認された場合は自然電位鉄筋劣化検知を〇、それ以外を×とした。
【０１１７】
＜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。
【０１１８】
＜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。
【０１１９】
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）
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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）
【０１２３】
４．自然電位測定（自然電位計測ノイズ・鉄筋劣化検知）
比較例１で作製したイオンゲル電極を鉄筋コンクリートの表面に貼付することによりコンクリート表面に接着した。当該電極と、コンクリート中の鉄筋に接続される導線との間に電圧計に接続することで計測を可能とした。この時、鉄筋との導線接合部位は封止材で保護することによって導線部位が水にぬれないようにした。水槽の水位を６時間ごとに干満させることにより、鉄筋部位の腐食を促進させた。
電位計測中のノイズレベルが２０ｍＶ未満の時は自然電位計測ノイズを◎、２０ｍＶ以上５０ｍＶ未満の時を〇、５０ｍＶ以上を×とした。
さらに、電位計測中、電位が１日以内で５０ｍＶ以上負に変化し、さらに内部の鉄筋のさびが確認された場合は自然電位鉄筋劣化検知を〇、それ以外を×とした。
【０１２４】
＜実施例２〜１３、比較例１＞
実施例１と同様の方法にて、実施例２〜１３、比較例１の作製と測定を行った。結果を表２に示す。
【０１２５】
【表２】
2020064037.tif 000004
【符号の説明】
【０１２６】
１：コンクリート構造物
１ａ：表面
２：鉄筋
３ａ：電線
３ｂ：検出パターン
３ｃ：配線パターン
５：腐食検出システム
１０：腐食センサ
２０：接点
３０：電極
４０：照合電極
４０ａ：板面
４０ｂ：板面
５０：ホットメルト電極
５５：保護部
６０：電圧検出部
７０：基材
８０：電圧検出ユニット
８１：無線送信部
８２：バッテリ
９０：処理部
１０５：腐食検出システム
１１０：腐食センサ
１７０：基材
１７０ａ：表面
２０３ａ：電線
２０３ｂ：検出パターン
２０３ｄ：副パターン
２０３Ｄ：主パターン
２０５：腐食検出システム
２１０：腐食センサ
２６０：電圧検出部
２７０：基材
２７０ａ：表面
２７０ｂ：裏面
２９０：処理部
Ｓｄ：信号
３００：パターン配線付電極シート
３０３ｂ：検出パターン
【図１】
2020064037.tif 000005
【図２】
2020064037.tif 000006
【図３】
2020064037.tif 000007
【図４】
2020064037.tif 000008
【図５】
2020064037.tif 000009
【図６】
2020064037.tif 000010
【図７】
2020064037.tif 000011
【図８】
2020064037.tif 000012
【図９Ａ】
2020064037.tif 000013
【図９Ｂ】
2020064037.tif 000014
【図１０】
2020064037.tif 000015