(57)【要約】【課題】コンクリート構造物に損傷を与えずにコンクリートの中性化深さを測定できるコンクリートの中性化深さ測定装置、中性化深さ測定方法およびプログラムを提供する。【解決手段】測定対象のコンクリート構造物の表面における温度、湿度、二酸化炭素濃度の値を、温度計測部１と湿度計測部２と二酸化炭素濃度測定部３にて所定の計測間隔でそれぞれ測定し、計測した温度、湿度、二酸化炭素濃度の値とコンクリート品質の諸条件とを中性化進行予測式に代入して中性化深さの値を所定の計測間隔毎に算出し、算出した中性化深さの値を前記所定の計測間隔毎に累計する。【選択図】図１
2014016279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象のコンクリート構造物の表面における環境情報を所定の計測間隔で測定する測定部と、
計測した前記環境情報と、コンクリート品質の諸条件とを中性化深さを予測する中性化進行予測式に代入して前記所定の計測間隔毎に中性化深さの値を算出し、算出した前記中性化深さの値を、以下の式に基づいて前記所定の計測間隔毎に累計する計算部と、
を備えることを特徴とするコンクリートの中性化深さ測定装置。
Ｃ'（１）＝Ｃ（１，１）
Ｃ'（２）＝Ｃ'（１）＋｛Ｃ（２，２）−Ｃ（１，２）｝
Ｃ'（３）＝Ｃ'（２）＋｛Ｃ（３，３）−Ｃ（２，３）｝
・・・
Ｃ'（ｎ）＝Ｃ'（ｎ−１）＋｛Ｃ（ｎ，ｎ）−Ｃ（ｎ−１，ｎ）｝
Ｃ'（ｎ）：第ｎ定期計測時の中性化深さの累計値
Ｃ（ｎ，ｍ）：第ｎ定期計測時において第ｍ定期計測時に計測された環境情報を用いて算出した中性化深さの値
【請求項２】
前記環境情報は、温度、湿度、二酸化炭素濃度の値であり、前記コンクリート品質の諸条件は、コンクリートの種類、セメントの種類、水セメント比であることを特徴とする請求項１に記載のコンクリートの中性化深さ測定装置。
【請求項３】
環境情報を測定する測定部と、中性化深さの値を計算する計算部とを備えるコンクリートの中性化深さ測定装置の中性化深さ測定方法であって、
前記測定部にて、測定対象のコンクリート構造物の表面における環境情報を所定の計測間隔で測定するステップと、
前記計算部にて、計測した前記環境情報と、コンクリート品質の諸条件とを中性化深さを予測する中性化進行予測式に代入して前記所定の計測間隔毎に中性化深さの値を算出するステップと、
前記計算部にて、算出した前記中性化深さの値を、以下の式に基づいて前記所定の計測間隔毎に累計するステップと、
を含むことを特徴とする中性化深さ測定方法。
Ｃ'（１）＝Ｃ（１，１）
Ｃ'（２）＝Ｃ'（１）＋｛Ｃ（２，２）−Ｃ（１，２）｝
Ｃ'（３）＝Ｃ'（２）＋｛Ｃ（３，３）−Ｃ（２，３）｝
・・・
Ｃ'（ｎ）＝Ｃ'（ｎ−１）＋｛Ｃ（ｎ，ｎ）−Ｃ（ｎ−１，ｎ）｝
Ｃ'（ｎ）：第ｎ定期計測時の中性化深さの累計値
Ｃ（ｎ，ｍ）：第ｎ定期計測時において第ｍ定期計測時に計測された環境情報を用いて算出した中性化深さの値
【請求項４】
前記環境情報は、温度、湿度、二酸化炭素濃度の値であり、前記コンクリート品質の諸条件は、コンクリートの種類、セメントの種類、水セメント比であることを特徴とする請求項３に記載の中性化深さ測定方法。
【請求項５】
コンクリートの中性化深さを測定する装置を構成するコンピュータに、
測定対象のコンクリート構造物の表面における環境情報を所定の計測間隔で測定するステップと、
計測した前記環境情報と、コンクリート品質の諸条件とを中性化深さを予測する中性化進行予測式に代入して前記所定の計測間隔毎に中性化深さの値を算出するステップと、
算出した前記中性化深さの値を、以下の式に基づいて前記所定の計測間隔毎に累計するステップと、
を実行させるためのプログラム。
Ｃ'（１）＝Ｃ（１，１）
Ｃ'（２）＝Ｃ'（１）＋｛Ｃ（２，２）−Ｃ（１，２）｝
Ｃ'（３）＝Ｃ'（２）＋｛Ｃ（３，３）−Ｃ（２，３）｝
・・・
Ｃ'（ｎ）＝Ｃ'（ｎ−１）＋｛Ｃ（ｎ，ｎ）−Ｃ（ｎ−１，ｎ）｝
Ｃ'（ｎ）：第ｎ定期計測時の中性化深さの累計値
Ｃ（ｎ，ｍ）：第ｎ定期計測時において第ｍ定期計測時に計測された環境情報を用いて算出した中性化深さの値
【請求項６】
前記環境情報は、温度、湿度、二酸化炭素濃度の値であり、前記コンクリート品質の諸条件は、コンクリートの種類、セメントの種類、水セメント比であることを特徴とする請求項５に記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋コンクリート構造物の劣化状態を評価する指標の１つであるコンクリートの中性化深さを測定する測定装置、その装置を用いて中性化深さを測定する測定方法および中性化深さをコンピュータに計算させるためのプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートは、建設時点ではアルカリ性を示しており、コンクリート内部の鉄筋は、アルカリ性下では不動態皮膜に覆われており、腐食が起こらない。しかし、時間の経過に伴い、大気中の二酸化炭素がコンクリート内に侵入し、水酸化カルシウム等と炭酸化反応を起こすことにより、コンクリート表面から徐々にアルカリ性が失われていく。このような現象をコンクリートの中性化と呼ぶ。
【０００３】
コンクリートの中性化が内部の鉄筋付近まで到達すると、コンクリート内部にある鉄筋の不動態皮膜が失われ、鉄筋が腐食しやすくなる。そして、鉄筋腐食が進むことにより、コンクリートのひび割れや、はく離が発生し、構造物の耐力低下が起こる。
【０００４】
このため、コンクリート構造物の品質を管理していくうえで、中性化進行を把握することは極めて重要であり、コンクリート表面からの中性化到達距離、中性化深さは一般的な点検指標として用いられている（非特許文献１参照）。中性化深さは、一般的にコンクリートを一定の大きさのコアとして抜き取り、フェノールフタレイン等の試薬を用いて測定する（非特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「２００７年制定 コンクリート標準示方書［維持管理編］」，土木学会，２００８年
【非特許文献２】「コンクリートの中性化深さの測定方法」，日本工業規格，ＪＩＳ Ａ １１５２，２０１１年
【非特許文献３】和泉意登志、喜多達夫、前田照信，「コンクリート構造物の耐久性リーズ−中性化−」，技報堂出版，１９８６年
【非特許文献４】「鉄筋コンクリート造建築物の耐久設計施工指針（案）・同解説」，日本建築学会，２００４年３月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の方法では、コンクリート構造物の一部からコアを抜き取ってしまうこととなり、構造物は損傷を受ける。特に、精密な調査が要求される場合には、構造物の複数の部位からコアを抜くこととなり、強度の弱体化をもたらす。また、コアを抜く際に構造的に主要な鉄筋を切断してしまう恐れもあり、この場合、構造物に致命的な損傷を与えてしまう恐れがあるという問題を有している。
【０００７】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、コンクリート構造物に損傷を与えずにコンクリートの中性化深さを測定することのできるコンクリートの中性化深さ測定装置、中性化深さ測定方法およびプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明のコンクリートの中性化深さ測定装置は、測定対象のコンクリート構造物の表面における環境情報を所定の計測間隔で測定する測定部と、計測した前記環境情報と、コンクリート品質の諸条件とを中性化深さを予測する中性化進行予測式に代入して前記所定の計測間隔毎に中性化深さの値を算出し、算出した前記中性化深さの値を、以下の式に基づいて前記所定の計測間隔毎に累計する計算部とを備えることを特徴とする。
Ｃ'（１）＝Ｃ（１，１）
Ｃ'（２）＝Ｃ'（１）＋｛Ｃ（２，２）−Ｃ（１，２）｝
Ｃ'（３）＝Ｃ'（２）＋｛Ｃ（３，３）−Ｃ（２，３）｝
・・・
Ｃ'（ｎ）＝Ｃ'（ｎ−１）＋｛Ｃ（ｎ，ｎ）−Ｃ（ｎ−１，ｎ）｝
Ｃ'（ｎ）：第ｎ定期計測時の中性化深さの累計値
Ｃ（ｎ，ｍ）：第ｎ定期計測時において第ｍ定期計測時に計測された環境情報を用いて算出した中性化深さの値
【０００９】
上述したコンクリートの中性化深さ測定装置において、前記環境情報は、温度、湿度、二酸化炭素濃度の値であり、前記コンクリート品質の諸条件は、コンクリートの種類、セメントの種類、水セメント比であることが好ましい。
【００１０】
また、本発明は、環境情報を測定する測定部と、中性化深さの値を計算する計算部とを備えるコンクリートの中性化深さ測定装置の中性化深さ測定方法であって、前記測定部にて、測定対象のコンクリート構造物の表面における環境情報を所定の計測間隔で測定するステップと、前記計算部にて、計測した前記環境情報と、コンクリート品質の諸条件とを中性化深さを予測する中性化進行予測式に代入して前記所定の計測間隔毎に中性化深さの値を算出するステップと、前記計算部にて、算出した前記中性化深さの値を、以下の式に基づいて前記所定の計測間隔毎に累計するステップとを含むことを特徴とする。
Ｃ'（１）＝Ｃ（１，１）
Ｃ'（２）＝Ｃ'（１）＋｛Ｃ（２，２）−Ｃ（１，２）｝
Ｃ'（３）＝Ｃ'（２）＋｛Ｃ（３，３）−Ｃ（２，３）｝
・・・
Ｃ'（ｎ）＝Ｃ'（ｎ−１）＋｛Ｃ（ｎ，ｎ）−Ｃ（ｎ−１，ｎ）｝
Ｃ'（ｎ）：第ｎ定期計測時の中性化深さの累計値
Ｃ（ｎ，ｍ）：第ｎ定期計測時において第ｍ定期計測時に計測された環境情報を用いて算出した中性化深さの値
【００１１】
上述した中性化深さ測定方法において、前記環境情報は、温度、湿度、二酸化炭素濃度の値であり、前記コンクリート品質の諸条件は、コンクリートの種類、セメントの種類、水セメント比であることが好ましい。
【００１２】
また、本発明は、コンクリートの中性化深さを測定する装置を構成するコンピュータに、測定対象のコンクリート構造物の表面における環境情報を所定の計測間隔で測定するステップと、計測した前記環境情報と、コンクリート品質の諸条件とを中性化深さを予測する中性化進行予測式に代入して前記所定の計測間隔毎に中性化深さの値を算出するステップと、算出した前記中性化深さの値を、以下の式に基づいて前記所定の計測間隔毎に累計するステップとを実行させるためのプログラムである。
Ｃ'（１）＝Ｃ（１，１）
Ｃ'（２）＝Ｃ'（１）＋｛Ｃ（２，２）−Ｃ（１，２）｝
Ｃ'（３）＝Ｃ'（２）＋｛Ｃ（３，３）−Ｃ（２，３）｝
・・・
Ｃ'（ｎ）＝Ｃ'（ｎ−１）＋｛Ｃ（ｎ，ｎ）−Ｃ（ｎ−１，ｎ）｝
Ｃ'（ｎ）：第ｎ定期計測時の中性化深さの累計値
Ｃ（ｎ，ｍ）：第ｎ定期計測時において第ｍ定期計測時に計測された環境情報を用いて算出した中性化深さの値
【００１３】
上述したプログラムにおいて、前記環境情報は、温度、湿度、二酸化炭素濃度の値であり、前記コンクリート品質の諸条件は、コンクリートの種類、セメントの種類、水セメント比であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の中性化深さ測定装置は、コンクリート表面に取り付けるだけで、コンクリート構造物に一切の損傷を与えることなく、コンクリートの中性化深さを測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係るコンクリートの中性化深さ測定装置の構成と外観を示す図である。
【図２】コンクリート表面に中性化深さ測定装置を設置した例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る中性化深さ測定装置が実行する計測プログラムの動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１７】
本発明の実施の形態に係る中性化深さ測定装置は、コンクリート構造物に損傷を与えずにコンクリートの中性化深さを測定するものであり、中性化の進行速度に影響を与える環境情報（温度、湿度、二酸化炭素濃度）を計測し、その測定データを、中性化深さを予測する中性化進行予測式に代入することにより、環境情報の測定時点での中性化深さを算出するものである。
【００１８】
中性化深さＣは、例えば、以下の中性化進行予測式（式（１））により算出する。
Ｃ＝Ａ√ｔ〔ｃｍ〕    ・・・（１）
ｔ：時間〔年〕
Ａ：中性化速度係数〔ｃｍ・年−１／２〕
Ａ＝ｋ・α１・α２・α３・β１・β２・β３
ｋ：モデル式に関する係数（岸谷式：１．７２、白山式１．４１）〔ｃｍ・年−１／２〕
α１：コンクリートの種類による係数（表１参照）
α２：セメントの種類による係数（表２参照）
α３：水セメント比による係数（Ｗ／Ｃ−０．３８）
Ｗ：水の質量〔ｋｇ〕
Ｃ：セメントの質量〔ｋｇ〕
β１：気温Ｔ〔℃〕による係数（（０．０１７・Ｔ＋０．４８）／０．７５）
β２：相対湿度Ｈｕ〔％〕による係数（Ｈｕ・（１００−Ｈｕ）・（１４０−Ｈｕ））／１９２０００）
β３：二酸化炭素濃度ＣＯ２〔％〕による係数（√（ＣＯ２／５））
【００１９】
表１は、α１の設定値の一例を示しており、表２は、α２の設定値の一例を示している。
【表１】
2014016279.tif 000003
【００２０】
【表２】
2014016279.tif 000004
【００２１】
中性化速度は、設置環境（大気中の二酸化炭素濃度、温度、湿度など）を主とする外的要因およびコンクリート自体の性能・品質（セメント・骨材の種類、調合条件など）を主とする内的要因によって、複雑な影響を受ける。
【００２２】
上述した中性化進行予測式（式（１））は、中性化速度係数Ａに上記で示した各要因の状態・種類を係数として組み込んでおり、当該設備と取り巻く各要因の状態・種類から中性化深さを算出することができる（非特許文献３、４参照）。
【００２３】
図１は、本発明の実施形態に係るコンクリートの中性化深さ測定装置の構成と外観を示す図である。本発明の実施形態に係る中性化深さ測定装置１０は、設置箇所の温度を計測する温度計測部１と、湿度を測定する湿度計測部２と、二酸化炭素濃度を計測する二酸化炭素濃度測定部３と、各計測値を記憶する記憶部４と、各計測値から中性化深さを算出する計算部５と、中性化深さを表示する表示部６と、バッテリーで構成される電源部７と、情報を入力するための入力部８と、情報を出力するための出力部９を備えている。
【００２４】
中性化深さ測定装置１０は、コンクリート表面に設置して使用する。図２は、マンホール１１（通信土木設備）のコンクリート表面に中性化深さ測定装置１０を設置した例を示している。温度計測部１と湿度計測部２と二酸化炭素濃度測定部３は、コンクリート構造物の表面における温度、湿度、二酸化炭素濃度をそれぞれ測定する。
【００２５】
中性化深さ測定装置１０は、使用開始前に、入力部８より構造物の建設時に決定されるコンクリート品質に関する諸条件（コンクリートの種類、セメントの種類、水セメント比）が入力され、次に、温度計測部１、湿度計測部２、二酸化炭素濃度測定部３において環境情報（温度、湿度、二酸化炭素濃度）を計測するための間隔が入力（設定）され、最後に、入力部８にある計測スタートボタンが押下されることで計測を開始する。
【００２６】
コンクリート品質に関する諸条件、環境情報を計測する間隔は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等で値を設定し、入出力部から本装置へ転送することも可能である。
【００２７】
設定された計測間隔で、温度計測部１と湿度計測部２と二酸化炭素濃度測定部３で計測された環境情報は、記憶部４に記憶される。また、コンクリート品質に関する諸条件と記憶部４に記憶された環境情報を基に計算部５で中性化深さが算出される。中性化深さの値は、記憶部４に記憶されるとともに、前回までの計測で算出された中性化深さの値に加算され、計測開始より累計された値が記憶部４に記憶される。また、最新の中性化深さの値は表示部６に表示させることができる。
【００２８】
以上はコンクリート構造物の建設時から中性化深さを計測する場合であるが、建設後年数が経過した構造物の中性化深さを計測することも可能である。
【００２９】
建設後年数が経過した構造物については、コンクリート品質に関する諸条件および環境情報を計測する間隔と併せて、構造物が建設された時期および建設時から計測開始時までの環境情報（推定値、平均値等）を入力部８またはＰＣ等により本装置へ入力した後、入力部８にある計測スタートボタンを押下し、計測を開始する。
【００３０】
図３は、本発明の実施形態に係る中性化深さ測定装置が実行する計測プログラムの動作を説明するフローチャートである。なお、本発明に係る中性化深さ測定装置は、コンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを介して提供することも可能である。
【００３１】
中性化深さ測定装置１０は、入力部８より構造物の建設時に決定されるコンクリート品質に関する諸条件（コンクリートの種類、セメントの種類、水セメント比）と、環境情報（温度、湿度、二酸化炭素濃度）を計測する間隔とを取得する（Ｓ１０１）。次に、中性化深さ測定装置１０は、入力部８より対象構造物の建設と同時に計測を開始したか否かの情報を取得し（Ｓ１０２）、建設と同時に計測を開始したとする情報を取得した場合（Ｓ１０２でＹｅｓの場合）は、入力部８にある計測スタートボタンが押下されることで計測を開始し、環境情報（温度、湿度、二酸化炭素濃度）の１回目の計測を行う（Ｓ１０３）。
【００３２】
中性化深さ測定装置１０は、計算部５にて、コンクリート品質に関する諸条件と、計測した環境情報を基に中性化深さＡを算出し（Ｓ１０４）、表示部６に中性化深さＡの値を表示する（Ｓ１０５）。中性化深さ測定装置１０は、さらに、設定した計測間隔で環境情報の計測を行い（Ｓ１０６）、コンクリート品質に関する諸条件と、設定した計測間隔で計測した環境情報を基に中性化深さＢを算出し（Ｓ１０７）、中性化深さＡに中性化深さＢを加算して中性化深さの累計値Ａを算出する（Ｓ１０８）。次に、中性化深さ測定装置１０は、入力部８より計測終了か否かの情報を取得し（Ｓ１０９）、計測終了の情報を取得しない場合（Ｓ１０９でＮｏの場合）は、Ｓ１０５に戻り、計測終了の情報を取得した場合（Ｓ１０９でＹｅｓの場合）は、処理を終了する。
【００３３】
中性化深さ測定装置１０は、Ｓ１０２にて、建設と同時に計測を開始しなかったとする情報を取得した場合（Ｓ１０２でＮｏの場合）は、入力部８より建設時から計測開始までの環境情報（推定値、平均値等）が入力され、入力部８にある計測スタートボタンが押下されることで、中性化深さの算出を開始し（Ｓ１１１）、中性化深さＡを算出する（Ｓ１１２）。そして、中性化深さ測定装置１０は、Ｓ１０５以降の処理を行う。
【００３４】
次に、中性化深さの累計値の算出方法について説明する。本発明の中性化深さ測定装置１０では、対象構造物の建設時を式（１）においてｔ＝０とする。また、中性化深さの累計値Ｃ'は、例えば、定期計測時の測定間隔を１日とし、
Ｃ'（１）：１日後（第１定期計測時）の中性化深さの累計値
Ｃ'（２）：２日後（第２定期計測時）の中性化深さの累計値
Ｃ'（３）：３日後（第３定期計測時）の中性化深さの累計値
・・・
Ｃ'（ｎ）：ｎ日後（第ｎ定期計測時）の中性化深さの累計値
とした場合は、
Ｃ'（１）＝Ｃ（１，１）
Ｃ'（２）＝Ｃ'（１）＋｛Ｃ（２，２）−Ｃ（１，２）｝
Ｃ'（３）＝Ｃ'（２）＋｛Ｃ（３，３）−Ｃ（２，３）｝
・・・
Ｃ'（ｎ）＝Ｃ'（ｎ−１）＋｛Ｃ（ｎ，ｎ）−Ｃ（ｎ−１，ｎ）｝    ・・・（２）
として求める。
【００３５】
ただし、Ｃ（ｎ，ｍ）は、式（１）において、ｍ日後に計測された環境情報を用い、ｔ＝ｎ〔日〕を代入して求めた中性化深さＣである。すなわち、式（２）におけるＣ（ｎ，ｎ）はｎ日後に計測された環境条件を仮定して求めたｎ日後の中性化深さを、Ｃ（ｎ−１，ｎ）はｎ日後に計測された環境条件を仮定して求めたｎ−１日後の中性化深さをそれぞれ表している。
【００３６】
なお、環境情報の計測時毎に計測される環境情報および中性化深さのデータは、入出力部よりＰＣ等へ転送することが可能である。
【００３７】
上述したように、本発明の中性化深さ測定装置は、コンクリート表面に取り付けるだけで、コンクリートの中性化深さを測定することができるので、コンクリート構造物に一切の損傷を与えることない。
【００３８】
また、本発明の中性化深さ測定装置は、非常に小型であり、従来のような作業スペースが不要である。
【００３９】
また、本発明の中性化深さ測定装置は、環境情報の測定および中性化深さの算出を自動で行うことから測定者の技術を問わず、容易に中性化深さを測定することができる。
【００４０】
また、本発明の中性化深さ測定装置は、構造物劣化の早期発見を可能とし、補修コストの低減、構造物の延命化を実現できる。
【００４１】
本発明の中性化深さ測定装置は、環境情報の計測時、中性化深さを表示部に表示させる時、環境情報計測データおよび中性化深さデータを出力部から出力する時以外は起動しないため電力消費が極端に少なく、長期間の測定が可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１  温度計測部
２  湿度計測部
３  二酸化炭素濃度測定部
４  記憶部
５  計算部
６  表示部
７  電源部
８  入力部
９  出力部
１０  中性化深さ測定装置
１１  マンホール
【図１】
2014016279.tif 000005
【図２】
2014016279.tif 000006
【図３】
2014016279.tif 000007