(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリートと該コンクリートに埋設された鉄筋とを有するコンクリート構造物の表面に接触させつつ直流電流を前記構造物に流入させて前記鉄筋を分極させることが可能な、中空円筒状の対極と、
前記構造物表面に接触させつつ前記鉄筋の直流分極量を検知可能な照合電極とを用い、
前記対極から前記構造物に所定の直流電流を流入させ、前記照合電極の検知結果に基づいて前記鉄筋の分極抵抗を測定する分極抵抗測定方法であって、
前記対極は、前記構造物に前記直流電流を流入させることが可能な直流電流流出部と、該直流電流流出部の裏面に積層されて前記構造物の表面と接触するように構成されて、前記直流電流流出部から流出した前記直流電流が前記構造物の表面に流出することを補助することが可能な直流電流流出補助部とを有しており、
前記対極を１つ用い、
前記照合電極を少なくとも１つ、且つ、前記照合電極として前記対極の内側に配された円柱状の照合電極を少なくとも用い、
前記円柱状の照合電極の外径Ａ、前記対極の外径Ｌ１、及び、前記対極の内径Ｌ２が、Ａ＜Ｌ１＜１０Ａ、且つ、Ａ＋１≦Ｌ２ｍｍを満たしており、
前記照合電極ごとに、前記鉄筋の直流分極量を検知し、前記鉄筋の仮想分極抵抗を複数用い、該複数の仮想分極抵抗を境界条件として有限要素法解析による解析を行って、前記鉄筋に流入した仮想直流電流量をそれぞれ算出し、算出された仮想直流電流量と前記仮想分極抵抗とを乗じて前記鉄筋の仮想直流分極量をそれぞれ算出し、
前記実測値たる直流分極量と前記仮想直流分極量との差が全体として最も小さくなった仮想分極抵抗を、前記鉄筋の分極抵抗として決定することを特徴とする分極抵抗測定方法。
【請求項２】
コンクリートと該コンクリートに埋設された鉄筋とを有するコンクリート構造物の表面に接触させつつ直流電流を前記構造物に流入させて前記鉄筋を分極させることが可能な、中空円筒状の対極と、
前記構造物表面に接触させつつ前記鉄筋の直流分極量を検知可能な照合電極とを用い、
前記対極から前記構造物に所定の直流電流を流入させ、前記照合電極の検知結果に基づいて前記鉄筋の分極抵抗を測定する分極抵抗測定方法であって、
前記対極は、前記構造物に前記直流電流を流入させることが可能な直流電流流出部と、該直流電流流出部の裏面に積層されて前記構造物の表面と接触するように構成されて、前記直流電流流出部から流出した前記直流電流が前記構造物の表面に流出することを補助することが可能な直流電流流出補助部とを有しており、
前記対極を１つ用い、
前記照合電極を少なくとも１つ、且つ、前記照合電極として前記対極の内側に配された円柱状の照合電極を少なくとも用い、
前記円柱状の照合電極の外径Ａ、前記対極の外径Ｌ１、及び、前記対極の内径Ｌ２が、Ａ＜Ｌ１＜１０Ａ、且つ、Ａ＋１≦Ｌ２ｍｍを満たしており、
前記照合電極ごとに、前記鉄筋の直流分極量を検知し、前記鉄筋の仮想分極抵抗を複数用い、該複数の仮想分極抵抗を境界条件として有限要素法解析による解析を行って、前記鉄筋に流入した仮想直流電流量をそれぞれ算出し、前記実測値たる直流分極量を前記仮想分極抵抗で除することにより前記鉄筋の実測値に基づく直流電流量をそれぞれ算出し、
前記実測値に基づく直流電流量と前記仮想直流電流量との差が全体として最も小さくなった仮想分極抵抗を、前記鉄筋の分極抵抗として決定することを特徴とする分極抵抗測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリートと該コンクリート埋設された鉄筋とを有するコンクリート構造物における鉄筋の分極抵抗を測定する分極抵抗測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンクリートと該コンクリート埋設された鉄筋とを有するコンクリート構造物（以下、単に構造物という場合がある。）において、構造物中の鉄筋の腐食を防止するために、電気防食法が用いられている。かかる電気防食法として、一般的に、外部電源方式による方法が知られている。
【０００３】
該外部電源方式としては、例えば、以下の方式が挙げられる。すなわち、まず、鉄筋における比較的腐食し易い箇所に対応して構造物表面に、例えば線状陽極等の陽極材を配置する。次に、構造物の一部をはつりさせて鉄筋を露出させて、上記陽極材と露出させた鉄筋とを外部電源に電気的に接続させる。そして、該外部電源によって陽極材が陽極、鉄筋が陰極となるように直流電圧を印加することによって、構造物表面側から鉄筋に向かって移動して鉄筋に流入する防食電流を、上記陽極材から構造物に流入させる方式である。
【０００４】
また、かかる電気防食法において効果的に鉄筋の腐食を防止するためには、構造物中の鉄筋の腐食箇所に応じて陽極材を適切に配置する必要があることも知られている。鉄筋におけるこの腐食箇所を把握する方法として、構造物表面において鉄筋の分極抵抗を測定する方法が用いられている。かかる分極抵抗は、構造物における所定の領域で直流電流を流入させたときに、該直流電流を流入させた領域の直下において鉄筋の一部が分極して生じた直流分極量を、このときに鉄筋に流入した直流電流量で除することによって算出される値である。かかる分極抵抗を測定する方法としては、交流インピーダンス法と直流分極抵抗法とが知られている。
【０００５】
交流インピーダンス法としては、例えば、構造物表面に接触させつつ交流電流を流入させて鉄筋を分極させることが可能な対極と、構造物表面に接触させつつ、対極から構造物に流入した交流電流量と鉄筋の交流分極量とを検知可能な照合電極とを用いて、鉄筋の分極抵抗を測定する方法が提案されている（特許文献１、２、３参照）。かかる方法では、対極が一対用いられており、かかる２つの対極は、中央側に開口をそれぞれ有し、且つ、内側と外側とに２つ並べて配されている。また、かかる２つの対極から、構造物に対して周波数を段階的に変更しつつ交流電流を流入させ、上記照合電極で検知された交流電流量及び交流分極量を、直流電流量及び直流分極量と換算した後、これらから分極抵抗を算出するようになっている。
【０００６】
かかる交流インピーダンス法において、一対の対極のうち、外側対極は、内側対極から構造物へと流入した電流が、外側に向かって放射状に拡散することを抑制するためのものであり、この外側電極を配置することによって、内側対極から構造物に流入させた電流が、該内側対極と対向する領域に流れるため、鉄筋における該対向する領域の分極抵抗を測定することが可能となっている。
【０００７】
一方、直流分極抵抗法としては、例えば、上記と同様の一対の対極と、照合電極とを用い、一対の対極から構造物に直流電圧を段階的に大きくしながら流入させ、照合電極によって鉄筋に流入した直流電流量及び鉄筋の直流分極量を検知し、検知結果から分極抵抗を算出する方法が提案されている（特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６３−１６３２６６号公報
【特許文献２】特許第２６８５３５８号公報
【特許文献３】特開２００１−１０８６５３号公報
【特許文献４】特開２００９−２３５５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記交流インピーダンス法では、周波数を段階的に変更する必要があるため、測定時間が比較的長くなり、また、検知された交流分極量を直流分極量に換算する必要があるため、効率的とはいえない。また、分極抵抗は電流密度に対して非線形関係にあるところ、交流インピーダンス法では極めて小さい電流密度の領域における分極抵抗を評価しているのに対し、電気防食で対象とする電流密度の領域は交流インピーダンス法で対象とする領域よりも大きい。そのため、交流インピーダンス法で得られる分極抵抗を電気防食の有限要素法の境界条件として利用することは極めて困難である。
また、当該方法では、一対の対極を用いているため、構造物表面における２つの対極がそれぞれ接触する領域の不陸の状況が異なる場合や、該各領域に対する接触状態が異なる場合等には、測定結果に大きな誤差が生じ、鉄筋の分極抵抗を精度良く測定できないおそれがある。
【００１０】
一方、上記したような直流分極抵抗法では、交流から直流への換算が不要である分、交流インピーダンス法よりも効率的となる。
しかし、当該方法では、直流電流を段階的に大きくする必要があるため、測定時間が比較的長くなり、十分に効率的とは言い難い。また、当該方法においても対極を２つ用いているため、上記と同様、測定結果に誤差が生じるおそれや、鉄筋の分極抵抗を精度良く測定できないおそれがある。
【００１１】
上記問題点に鑑み、本発明は、コンクリートと該コンクリート埋設された鉄筋とを有するコンクリート構造物における鉄筋の分極抵抗を、精度良く効率的に測定することが可能な分極抵抗測定方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らが上記課題について鋭意研究したところ、以下のことが判明した。
すなわち、例えば、上記したような外側対極を用いることなく、内側対極のみを用いた場合、該対極と構造物表面との接触面積が比較的小さくなる一方、上記の通り、該対極から構造物中に流入した電流が拡散するため、結果的に測定精度が低下することになる。
ここで、上記のように、対極によって構造物表面側からコンクリートを介して鉄筋に直流電流を流入させたとき、対極から構造物に流入した直流電流量や鉄筋の直流分極量は、実際に測定することが可能であるのに対し、鉄筋における対極と最短距離で結ぶ領域に流入した直流電流量や当該領域における鉄筋の分極抵抗は、実際に測定することができない。
しかし、上記鉄筋に流入した直流電流量や鉄筋の分極抵抗のうち、上記鉄筋に流入した直流電流量については、有限要素法解析（ＦＥＭ解析）を用いることによって算出し得ることが、一般的に知られている。
かかるＦＥＭ解析では、構造物におけるコンクリートの抵抗率、対極の自然電位、鉄筋の自然電位、対極の分極抵抗、鉄筋の分極抵抗、対極に印加された直流電圧を境界条件として用いつつ、ラプラス方程式にて上記鉄筋に流入する直流電流量とを算出する方法である。
また、通常、上記境界条件のうち、コンクリートの抵抗率、対極の自然電位、鉄筋の自然電位、対極の分極抵抗、対極に印加された直流電圧は、実際に測定可能であるため、実測値が用いられる一方、鉄筋の分極抵抗は、上記の通り実際に測定できないため、過去のデータの蓄積分等から予測して設定された値が用いられる。
一方、一般に、鉄筋の分極抵抗は、鉄筋の直流分極量を鉄筋に流入した直流の電流量で除することによって算出することができるため、境界条件として設定した仮想分極抵抗と、ＦＥＭ解析によって算出された鉄筋に流入した直流電流量とを乗じると、鉄筋の直流分極量が求められるはずであると考えられる。
そして、求められた鉄筋の直流分極量は、上記の通り、実際に測定された鉄筋の直流分極量（対極から直流電流を構造物に流入させたとき、照合電極によって検知された、鉄筋における直流電位の自然電位からの変化量）と等しくなると考えられ、両者を比較して、両者にずれがある場合には、仮想分極抵抗の値にずれがあることになると考えられる。このため、複数の仮想分極抵抗を用い、ＦＥＭ解析を行って鉄筋の直流分極量をそれぞれ算出し、算出された直流分極量と上記実測値たる直流分極量とのずれが最も小さくなったときの仮想分極抵抗の値を、鉄筋の分極抵抗として決定し得ることを本発明者らは見出し、本発明を完成するに至った。
【００１３】
すなわち本発明の分極抵抗測定方法は、
コンクリートと該コンクリートに埋設された鉄筋とを有するコンクリート構造物の表面に接触させつつ直流電流を前記構造物に流入させて前記鉄筋を分極させることが可能な、開口を有する対極と、
前記構造物表面に接触させつつ前記鉄筋の直流分極量を検知可能な照合電極とを用い、
前記対極から前記構造物に所定の直流電流を流入させ、前記照合電極の検知結果に基づいて前記鉄筋の分極抵抗を測定する分極抵抗測定方法であって、
前記対極を１つ用い、且つ、前記照合電極を少なくとも１つ用いて、
前記照合電極ごとに、前記鉄筋の直流分極量を検知し、前記鉄筋の仮想分極抵抗を複数用い、該複数の仮想分極抵抗を境界条件として有限要素法解析による解析を行って、前記鉄筋に流入した仮想直流電流量をそれぞれ算出し、算出された仮想直流電流量と前記仮想分極抵抗とを乗じて前記鉄筋の仮想直流分極量をそれぞれ算出し、
前記実測値たる直流分極量と前記仮想直流分極量との差が全体として最も小さくなった仮想分極抵抗を、前記鉄筋の分極抵抗として決定することを特徴とする。
【００１４】
ここで、本発明において「差が全体として最も小さくなった」とは、前記照合電極が複数備えられている場合には、照合電極ごとに得られる前記実測値たる直流分極量と前記仮想直流分極量との差の合計が最も小さくなったことを意味し、前記照合電極が１つ備えられている場合には、その照合電極における前記実測値たる直流分極量と前記仮想直流分極量との差が最も小さくなったことを意味する。
また、「分極抵抗」とは、「鉄筋の直流分極量」を「鉄筋に流入した直流電流量」で除することによって算出される値を意味し、「仮想分極抵抗」とは、予想に基づく等により任意に設定された分極抵抗を意味する。なお、「分極抵抗」及び「仮想分極抵抗」の意味するところは、下記においても同様である。
【００１５】
かかる構成よれば、１つの対極を用いることによって、コンクリート構造物表面との接触面積を比較的小さくすることができるため、該接触面積が比較的大きいことに起因する測定誤差を低減することができる。
また、有限要素法解析を行って得られた仮想直流分極量が、実測値たる直流分極量に対してずれている場合であっても、このずれが補正されるように仮想分極抵抗の値を決定することができるため、鉄筋における照合電極と最短距離で結ぶ領域（照合電極で検知可能な領域）での分極抵抗を精度良く測定することが可能となる。また、対極から構造物に流入させた直流電流が構造物中で拡散していても、分極抵抗を精度良く測定することが可能となる。
加えて、分極抵抗の測定に際して直流電流を用いるため、効率的となる。
従って、コンクリートと該コンクリートに埋設された鉄筋とを有するコンクリート構造物における鉄筋の分極抵抗を、精度良く効率的に測定することが可能となる。
【００１６】
また、本発明の分極抵抗測定方法は、
コンクリートと該コンクリートに埋設された鉄筋とを有するコンクリート構造物の表面に接触させつつ直流電流を前記構造物に流入させて前記鉄筋を分極させることが可能な、開口を有する対極と、
前記構造物表面に接触させつつ前記鉄筋の直流分極量を検知可能な照合電極とを用い、
前記対極から前記構造物に所定の直流電流を流入させ、前記照合電極の検知結果に基づいて前記鉄筋の分極抵抗を測定する分極抵抗測定方法であって、
前記対極を１つ用い、且つ、前記照合電極を少なくとも１つ用いて、
前記照合電極ごとに、前記鉄筋の直流分極量を検知し、前記鉄筋の仮想分極抵抗を複数用い、該複数の仮想分極抵抗を境界条件として有限要素法解析による解析を行って、前記鉄筋に流入した仮想直流電流量をそれぞれ算出し、前記実測値たる直流分極量を前記仮想分極抵抗で除することにより前記鉄筋の実測値に基づく直流電流量をそれぞれ算出し、
前記実測値に基づく直流電流量と前記仮想直流電流量との差が全体として最も小さくなった仮想分極抵抗を、前記鉄筋の分極抵抗として決定することを特徴とする。
【００１７】
ここで、本発明において、「差が全体として最も小さくなった」とは、前記照合電極が複数備えられている場合には、照合電極ごとに得られる前記実測値に基づく直流電流量と前記仮想直流電流量との差の合計が最も小さくなったことを意味し、前記照合電極が１つ備えられている場合には、その照合電極における前記実測値に基づく直流電流量と前記仮想直流電流量との差が最も小さくなったことを意味する。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明によれば、コンクリートと該コンクリート埋設された鉄筋とを有するコンクリート構造物における鉄筋の分極抵抗を、精度良く効率的に測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る分極抵抗測定方法に用いられる分極抵抗測定装置の構成を模式的に示す概略図
【図２】対極を模式的に示す概略上面図
【図３】対極を模式的に示す概略側面図
【図４】コンクリート構造物表面における対極センサによる測定位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を示す概略図。
【図５】対極センサに直流電圧が印加される状態を模式的に示す概略図
【図６】測定位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３でのＦＥＭ解析を行う際に、鉄筋において各測定位置に配された対極センサで測定され得る領域のモデルを模式的に示す概略図
【図７】実施例１における、仮想分極抵抗を１５００Ωｍ2としたときの、実測値たる直流分極量と仮想直流分極量とを表すグラフ
【図８】実施例１における、仮想分極抵抗を１４００Ωｍ2としたときの、実測値たる直流分極量と仮想直流分極量とを表すグラフ
【図９】実施例１における、仮想分極抵抗を１３００Ωｍ2としたときの、実測値たる直流分極量と仮想直流分極量とを表すグラフ
【図１０】参考例１における、測定位置Ｐ１での鉄筋に流入した直流電流量と鉄筋の直流分極量との関係を、実測値及び仮想値について示すグラフ
【図１１】参考例１における、測定位置Ｐ２での鉄筋に流入した直流電流量と鉄筋の直流分極量との関係を、実測値及び仮想値について示すグラフ
【図１２】参考例１における、測定位置Ｐ３での鉄筋に流入した直流電流量と鉄筋の直流分極量との関係を、実測値及び仮想値について示すグラフ
【図１３】実施例２で用いた対極を模式的に示す概略上面図
【図１４】実施例２において、仮想分極抵抗を８０Ωｍ2としたときの、実測値たる直流分極量と仮想直流分極量とを表すグラフ
【図１５】実施例２において、仮想分極抵抗を７０Ωｍ2としたときの、実測値たる直流分極量と仮想直流分極量とを表すグラフ
【図１６】実施例２において、仮想分極抵抗を６０Ωｍ2としたときの、実測値たる直流分極量と仮想直流分極量とを表すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に本発明に係る分極抵抗測定方法の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００２１】
まず、本実施形態の分極抵抗測定法に用いられる分極抵抗測定装置について説明する。図１に示すように、本実施形態に用いられる分極抵抗測定装置１０は、対極センサ１３、端子１９、端子２１、ポテンションスタット／ガルバノスタット（Ｐ／Ｇスタット）２３及びマルチメーター２５及び電気ケーブル２７を備えている。
【００２２】
対極センサ１３は、対極１６と照合電極１５を備えている。具体的には、開口１６ａを有する１つの対極１６と、１つ以上の照合電極１５とを備えている。対極１６は、コンクリート２と該コンクリート２に埋設された鉄筋３とを有するコンクリート構造物１の表面１ａに接触させつつ直流電流を構造物１に流して鉄筋３を分極させることが可能に構成されている。また、照合電極１５は、鉄筋３の直流分極量を検知可能に構成されている。図１では、照合電極１５は、１つが開口１６ａ内に備えられ、２つが対極１６を挟むように備えられている。なお、照合電極１５は、４つ以上備えられていてもよく、開口１６ａ内にのみ１つ備えられていてもよい。また、照合電極１５の数量を増やすことによって、鉄筋３の分極抵抗の測定精度を向上させることができる。
Ｐ／Ｇスタット２３は、鉄筋３と接触させ得る端子１９と、対極１６とに電気的に接続されており、構造物表面１ａが陽極、鉄筋３が陰極となるように対極１６及び端子１９に直流電圧を印加可能に構成されている。
マルチメーター２５は、鉄筋３と接触させ得る端子２１と照合電極１５とに電気的に接続されており、照合電極１５で検知された、鉄筋３の自然電位、直流電位（Instantoff電位：通電時の真の鋼材電位）、直流分極量を受信して表示するように構成されている。
電気ケーブル２７は、対極１６及び端子１９とＰ／Ｇスタット２３とをそれぞれ電気的に接続されて、また、照合電極１５、端子２１及び対極１６とマルチメーター２５とをそれぞれ電気的に接続して構成されている。
【００２３】
また、かかる分極抵抗測定装置１０は、対極１６から構造物１に所定の直流電流を流入させ、照合電極１５の検知結果に基づいて鉄筋３の分極抵抗を測定可能に構成されている。
【００２４】
照合電極１５は、鉄筋３の自然電位、及び、対極から構造物１に直流電流を流入させたときの鉄筋３の直流電位を検知することができるようになっている、すなわち、該直流電位の自然電位からの変化量として鉄筋の直流分極量を検知することができるようになっている。また、照合電極１５は、検知結果をマルチメーター２５に送信するようになっている。かかる照合電極１５は、例えば、鉛、飽和甘こう、飽和硫酸銅、飽和塩化銀、ハフニウム、二酸化マンガン等の金属材料から形成することができる。また、照合電極１５の形状は、特に限定されないが、例えば、円筒状とすることができる。また、照合電極１５の外径は、特に限定されるものではなく、例えば、対極１６の開口１７ａの大きさに応じて適宜設定されればよい。かかる外径は、２ｍｍ〜５０ｍｍであることが好ましく、５ｍｍ〜３０ｍｍであることがさらに好ましい。
【００２５】
ここで、照合電極１５の外径とは、該照合電極１５が、例えば、図２に示すように、円柱状である場合、該円柱の外周縁のなす円の直径を意味し、例えば、多角柱等である場合、断面の多角形等と内接する仮想円の直径を意味する。
【００２６】
対極１６は、Ｐ／Ｇスタット２３から直流電圧が供給されて、構造物表面１ａから鉄筋３に向かう直流電流を構造物１に流入させるようになっている。また対極１６は、該対極１６の自然電位、該対極１６から構造物１に直流電流を流入させたときの該対極１６の直流電位を検知し得るようになっている。さらに、図２及び図３に示すように、対極１６は、Ｐ／Ｇスタット２３から直流電圧が供給されて構造物１に直流電流を流入させることが可能な直流電流流出部１７と、直流電流流出部１７よりも柔らかく且つ導電性を有しており、直流電流流出部１７の裏面に積層されて構造物表面１ａと接触するように構成され、且つ、直流電流流出部１７から流出した直流電流が構造物表面１ａへと流出することを補助することが可能な直流電流流出補助部１８とを有している。
【００２７】
直流電流流出部１７は、例えば、ＳＵＳ、酸化貴金属が焼付されたチタン、白金、ニオブ、白金チタン、亜鉛等から形成されている。直流電流流出部１７の形状は、照合電極１５が配されるような開口１７ａを有していれば特に限定されるものではない。該形状は、例えば、中空円筒状とすることができる。また、照合電極１５の外径（Ａ）に対し、直流電流流出部１７（すなわち対極１６）の外径Ｌ１がＡ＜Ｌ１＜１０Ａ、内径（開口径）Ｌ２がＡ＋１≦Ｌ２を満たしていることが好ましく、外径Ｌ１がＡ＜Ｌ１＜４Ａ、内径Ｌ２が２Ａ＋１＜Ｌ２を満たしていることがより好ましく、外径Ｌ１がＬ１＝３．５５Ａ、内径Ｌ２がＬ２＝１．６５Ａを満たしていることがさらに好ましい。外径Ｌ１がＡ＜Ｌ１＜１０Ａ、内径Ｌ２がＡ＋１≦Ｌ２ｍｍを満たしていることによって、より精度良く分極抵抗を測定することができる。
また、より具体的には、外径Ｌ１が２０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが好ましく、４０ｍｍ以上８０ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００２８】
ここで、直流電流流出部１７の外径とは、該直流電流流出部１７が、例えば、図２に示すように、中空円筒状である場合、該円筒の外周縁のなす円の直径を意味し、例えば、中空多角筒状等である場合、断面の多角形等と内接する仮想円の直径を意味する。また、直流電流流出部１７の内径とは、該直流電流流出部１７が、例えば、図２に示すように、開口１７ａの断面が円形の場合、該開口１７ａの直径を意味し、例えば、開口１７ａの断面が多角形等である場合、該多角形等と内接する仮想円の直径を意味する。
例えば、直流電流流出部１７が図２に示すような中空円筒状である場合、該直流電流流出部１７の外径を７１ｍｍ、内径を３３ｍｍとすることができる。
【００２９】
また、直流電流流出部１７の厚みは、通常、好ましくは０．１〜１０ｍｍとすることができ、より好ましくは１〜５ｍｍとすることができる。例えば、図３に示すように、直流電流流出部１７の厚みを１．５ｍｍとすることができる。
【００３０】
直流電流流出補助部１８は、直流電流流出部１７よりも柔らかい導電性材料から形成されている。かかる直流電流流出補助部１８は、直流電流流出部１７よりも柔らかいため、構造物表面１ａとの密着性により優れる。よって、対極１６が直流電流流出補助部１８を有していることによって、より精度良く分極抵抗を測定することができる。また、直流電流流出補助部１８は、導電性の多孔質材料から形成されていることが好ましく、これにより、水酸化カルシウム等の電解液を含浸させることができるため、直流電流流出補助部１８の設置抵抗を低減することができる。このような、導電性の多孔質材料としては、ゴムスポンジや不織布等が挙げられる。
【００３１】
また、図２及び図３に示すように、直流電流流出補助部１８は、直流電流流出部１７と同様の形状にすることが好ましい。すなわち、上記直流電流流出部の外径及び内径と同様、照合電極１５の外径（Ａ）に対し、直流電流流出補助部１８（すなわち対極１６）の外径Ｌ１がＡ＜Ｌ１＜１０Ａ、内径（開口径）Ｌ２がＡ＋１≦Ｌ２を満たしていることが好ましく、外径Ｌ１がＡ＜Ｌ１＜４Ａ、内径Ｌ２が２Ａ＋１＜Ｌ２を満たしていることがより好ましく、外径Ｌ１がＬ１＝３．５５Ａ、内径Ｌ２がＬ２＝１．６５Ａを満たしていることがさらに好ましい。外径Ｌ１がＡ＜Ｌ１＜１０Ａ、内径Ｌ２がＡ＋１≦Ｌ２ｍｍを満たしていることによって、より精度良く分極抵抗を測定することができる。
また、より具体的には、外径Ｌ１が２０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが好ましく、４０ｍｍ以上８０ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００３２】
ここで、上記直流電流流出部１７と同様、直流電流流出補助部１８の外径とは、該直流電流流出補助部１８が、例えば、図２に示すように、中空円筒状である場合、該円筒の外周縁のなす円の直径を意味し、例えば、中空多角筒状等である場合、断面の多角形等と内接する仮想円の直径を意味する。また、直流電流流出補助部１８の内径とは、該直流電流流出補助部１８が、例えば、図２に示すように、開口１８ａの断面が円形の場合、該開口１８ａの直径を意味し、例えば、開口１８ａの断面が多角形等の場合、該多角形等と内接する仮想円の直径を意味する。例えば、直流電流流出補助部１８が図２に示すような中空円筒状である場合、該直流電流流出補助部１８の外径を７１ｍｍ、内径を３３ｍｍとすることができる。
【００３３】
また、直流電流流出補助部１８の厚みは、通常、好ましくは１〜１０ｍｍである。かかる厚みが、１〜１０ｍｍであることによって、直流電流流出部１７から流出する電流に悪影響を及ぼし難いという利点がある。例えば、図３に示すように、直流電流流出補助部１８の厚みを、直流電流流出部１７よりも厚い、５ｍｍとすることができる。なお、対極１６を、直流電流流出補助部１８を有さず、直流電流流出部１９のみを有する構成とすることもできる。
【００３４】
Ｐ／Ｇスタット２３は、対極１６及び鉄筋３に対して、構造物表面１ａが陽極、鉄筋３が陰極となるように、直流電圧を印加して、対極１６から構造物表面１ａに直流電流を流すためのものである。また、印加する直流電圧を適宜変更することができるようになっている。さらに、対極１６から構造物１に流入した直流電流量、対極１６に印加した直流電圧を検知することができるようになっている。さらに、これら検知結果を表示することができるようになっている。
【００３５】
マルチメーター２５は、照合電極１５から送られた直流分極量を表示することができるようになっている。また、マルチメーター２５で得られた結果を用いて、例えば中央演算装置（ＣＰＵ）からなる制御部（不図示）によって、コンクリートの抵抗率、構造物表面１ａにおける直流分極量、鉄筋３の直流分極量、分極抵抗等を境界条件として用いつつ有限要素法解析（ＦＥＭ解析）を行うことによって、鉄筋３に流入した直流電流量を算出するようになっている。
【００３６】
次に、上記分極抵抗装置を用いた分極抵抗測定方法について説明する。
【００３７】
本実施形態の分極抵抗測定方法は、上記対極１６と、上記照合電極１５とを用い、対極１６から構造物１に所定の直流電流を流入させ、照合電極１５の検知結果に基づいて鉄筋３の分極抵抗を測定する分極抵抗測定方法であって、
対極１６を１つ用い、且つ、照合電極１５を少なくとも１つ用いて、
照合電極１５ごとに、鉄筋３の直流分極量を検知し、鉄筋３の仮想分極抵抗を複数用い、該複数の仮想分極抵抗を境界条件として有限要素法解析（ＦＥＭ解析）による解析を行って、上記鉄筋に流入した仮想直流電流量をそれぞれ算出し、算出された仮想直流電流量と上記仮想分極抵抗とを乗じて鉄筋３の仮想直流分極量をそれぞれ算出し、
上記実測値たる直流分極量と上記仮想直流分極量との差が全体として最も小さくなった仮想分極抵抗を、鉄筋３の分極抵抗として決定する。
【００３８】
上記ＦＥＭ解析は、上記した通り、構造物１におけるコンクリート２の抵抗率、対極１６の自然電位、鉄筋３の自然電位、対極１６の分極抵抗、鉄筋３の分極抵抗、対極１６に印加された直流電圧を境界条件として用いつつ、ラプラス方程式にて鉄筋３に流入する直流電流量とを算出する方法である。
また、ＦＥＭ解析のモデルにおいては、図６に示すように、鉄筋３における照合電極１５の測定対象となる領域をｂとし、照合電極１５の外径をａとしたとき、ａ＜ｂ＜３ａであることが好ましく、ｂ＝２ａであることがより好ましい。例えば、照合電極１５の外径が２０ｍｍである場合、上記領域は、４０ｍｍとすることができる。
【００３９】
上記分極抵抗測定方法において、好適に適用されるコンクリート構造物１としては、例えば、港湾構造物、橋梁等が挙げられる。
【００４０】
かかる構成よれば、１つの対極１６を用いることによって、構造物表面１ａとの接触面積を比較的小さくすることができるため、該接触面積が比較的大きいことに起因する測定誤差を低減することができる。
また、ＦＥＭ解析を行ったときの仮想直流分極量が、実測値たる直流分極量に対してずれている場合であっても、このずれが補正されるように仮想分極抵抗の値を決定することができるため、鉄筋３における対極と対向する領域での分極抵抗を精度良く測定することが可能となる。また、対極１６から構造物１に流入させた直流電流が構造物１中で拡散していても、分極抵抗を精度良く測定することが可能となる。
加えて、分極抵抗の測定に際して直流電流を用いるため、効率的となる。
従って、コンクリート構造物１における鉄筋３の分極抵抗を、精度良く効率的に測定することが可能となる。
【００４１】
また、本発明の他の実施形態の分極抵抗測定法は、
上記対極１６と、上記照合電極１５とを用い、対極１６から構造物１に所定の直流電流を流入させ、照合電極１５の検知結果に基づいて鉄筋３の分極抵抗を測定する分極抵抗測定方法であって、
対極１６を１つ用い、且つ、照合電極１５を少なくとも１つ用いて、
照合電極１５ごとに、鉄筋３の直流分極量を検知し、鉄筋３の仮想分極抵抗を複数用い、該複数の仮想分極抵抗を境界条件としてＦＥＭ解析による解析を行って、鉄筋３に流入した仮想直流電流量をそれぞれ算出し、上記実測値たる直流分極量を上記仮想分極抵抗で除することにより鉄筋３の実測値に基づく直流電流量をそれぞれ算出し、
上記実測値に基づく直流電流量と上記仮想直流電流量との差が全体として最も小さくなった仮想分極抵抗を、鉄筋３の分極抵抗として決定する。
【００４２】
ここで、鉄筋３に流入した直流電流量と仮想分極抵抗を乗じることによって算出した鉄筋の直流分極量と、実測値たる鉄筋の直流分極量とを比較することは、実測値たる鉄筋の直流分極量を仮想分極抵抗で除することによって算出した鉄筋に流入した直流電流量（実測値に基づく鉄筋に流入した直流電流量）と、ＦＥＭ解析で算出した鉄筋の仮想直流電流量とを比較することに相当する。
よって、かかる実施形態においても、上記実施形態と同様、コンクリート構造物１における鉄筋３の分極抵抗を、精度良く効率的に測定することが可能となる。
【００４３】
上記本実施形態の分極抵抗測定法について、以下、実施例を挙げて詳細に説明するが、本発明の分極抵抗測定法は、下記実施例に特に限定されるものではない。また、下記実施例では、測定位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３で、実測値たる直流分極量と仮想直流分極量とをそれぞれ比較して、鉄筋の分極抵抗を決定する例を示すが、本発明は、かかる態様に限定されるものではなく、対極１６の開口１６ａに配された１つの照合電極１５を用いて、測定位置Ｐ２のみにて実測値たる直流分極量と仮想直流分極量とを比較して、鉄筋３の分極抵抗を決定することもできる。
【実施例】
【００４４】
＜実施例１＞
図１〜図３に示す分極抵抗測定装置１０と同様の分極抵抗測定装置を用いた。照合電極１５の外径は、２０ｍｍとした。また、図４、図５に示すように、鉄筋３の長手方向において、構造物表面１ａにおける所望の測定位置を測定位置Ｐ２とし、該測定位置Ｐ２と、測定位置Ｐ２を挟みつつ測定位置Ｐ２と間隔５ｃｍを隔てた測定位置Ｐ１、Ｐ３に対極センサ１３を接触させることとした。具体的には、測定位置Ｐ２に対極１６と該対極１６の開口１６ａ内に配された照合電極１５とを接触させ、測定位置Ｐ１及び測定位置Ｐ３にそれぞれ、照合電極１５を接触させることとした。供試体として、直径１３ｍｍの異形鉄筋が埋設された２０ｃｍ×２０ｃｍ×１０ｃｍの鉄筋コンクリートたる構造物を用いた。また、直流電流流出部１７としてＳＵＳ板、直流電流流出補助部１８として、ゴムスポンジを用いた。かかるゴムスポンジの代表特性値を表１に示す。
【００４５】
【表１】
0005892422.tif 000002
【００４６】
まず、コンクリートの抵抗率、及び、対極１６の分極抵抗を、予め測定した。
次に、供試体の端部から５ｃｍ離れた測定位置Ｐ１、１０ｃｍ離れた測定位置Ｐ２、１５ｃｍ離れた測定位置Ｐ３において、照合電極１５によって、鉄筋３における各照合電極１５の直下の領域（照合電極と最短距離を結ぶ領域）の自然電位を検知し、対極１６によって該対極１６の自然電位を検知した。
次に、構造物表面１ａが陽極、鉄筋２３が陰極となるように、Ｐ／Ｇスタット２３によって対極１６及び鉄筋３に直流電流を印加して対極１６から構造物１に直流電流を流入させ、測定位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の各照合電極１５によって、このように構造物１に直流電流を流入させたときの、鉄筋３における各照合電極１５の直下の領域の直流電位をそれぞれ検知した。すなわち、各照合電極１５によって、各照合電極１５の直下の領域の該直流電位の自然電位からの変化量たる直流分極量ΔＥ１、ΔＥ２、ΔＥ３（単位：ｍＶ）をそれぞれ検知した。
このとき、測定位置Ｐ２にて、上記のように構造物１に直流電流を流入させたときの対極１６の直流電位を、該対極１６によって検知した。
また、このときの対極１６に印加した直流電圧を、Ｐ／Ｇスタット２３によって検知した。
上記より、ＦＥＭ解析の境界条件として、表２に示すように、コンクリートの抵抗率、鉄筋３の自然電位、対極１６の自然電位、対極１６の分極抵抗、対極１６に印加した直流電圧（外部印加電圧）が得られた。
また、ＦＥＭ解析のモデルを、図６に示すように、鉄筋３における測定位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３での測定対象となる領域を、各照合電極１５の直下において長手方向に４ｃｍと設定することとした。さらに、これら領域の間隔を１ｃｍとすることとした。
そして、測定位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３について、表２に示すように、上記境界条件としての鉄筋３の仮想分極抵抗を複数用い、複数の仮想分極抵抗を１３００Ωｍ2、１４００Ωｍ2、１５００Ωｍ2とし、かかる仮想値を与えてＦＥＭ解析を行って、各測定位置での鉄筋３に流入する直流電流量（直流電荷密度ｍＡ／ｍ2）を各仮想分極抵抗ごとにそれぞれ算出した。ここで、各測定位置での鉄筋の表面積は、上記４ｃｍの領域の表面積を表す。なお、ＦＥＭ解析においては、鉄筋３の分極抵抗が長手方向に一様であるとしたことに基づき、測定位置Ｐ１、Ｐ３での対極１６の自然電位、対極１６の分極抵抗及び対極１６に印加した直流電圧として、測定位置Ｐ２での値を用いた。
さらに、測定位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３について、ＦＥＭ解析で算出された鉄筋３に流入した直流電流量と、各仮想分極抵抗とを乗じることによって、仮想直流分極量をそれぞれ算出した。
そして、図７、図８、図９に示すように、算出された各仮想直流分極量と、照合電極１５で検知された実測値たる直流分極量とを比較したところ、図８に示すように、１４００Ωｍ2のとき、実測値たる直流分極量と各仮想直流分極量との差の合計が最も小さかった。
この結果、仮想分極抵抗１４００Ωｍ2を鉄筋３の分極抵抗として決定した。
なお、後述する図１０〜図１２に示すように、実測値における鉄筋に流入する電流量と鉄筋の直流分極量との関係を示すグラフの傾きから、仮想分極抵抗は、約１４００Ωｍ2であると、推察された。このため、本実施例１で測定された測定方法によれば、精度良く分極抵抗を測定し得ることが確認できた。
また、実施例１の分極抵抗測定方法によれば、従来の直流分極抵抗法と比較的して短時間で分極抵抗の測定が可能となることがわかった。
【００４７】
【表２】
0005892422.tif 000003
【００４８】
＜参考例１＞
実施例１で得られた鉄筋３の分極抵抗をＦＥＭ解析の境界条件として用いた。また、他の境界条件のうち、鉄筋３の自然電位、対極１６の自然電位、対極１６の分極抵抗、コンクリート抵抗率については、上記表２に示す値を用いた、そして、残る境界条件たる外部印加電圧を複数段階に変更させて、測定位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３について、各外部印加電圧でのＦＥＭ解析を行って、鉄筋３に流入する仮想直流電流量（直流電荷密度ｍＡ／ｍ2）をそれぞれ算出した。さらに、得られた仮想直流分極量と用いた仮想分極抵抗（１４００Ωｍ2）を乗じて仮想直流分極量をそれぞれ算出した。かかる仮想値における鉄筋に流入した直流電流量と鉄筋の直流分極量との関係を、図１０、図１１、図１２に示す。
一方、上記と同じ供試体について、上記と同様に対極センサ１３を配置し、Ｐ／Ｇスタット２３によって、対極１６に印加する直流電圧（外部印加電圧）を複数段階に変更し、変更したときの鉄筋３の直流分極量（自然電位からの直流電位の変化量）を各照合電極１５によって検知した。また、このとき対極１６から構造物１に流入した直流電流量をＰ／Ｇスタット２３によって検知し、この直流電流量を、鉄筋３に流入した直流電流量（鉄筋３全体に流入した直流電流量）とした。なお、上記したように、鉄筋３の分極抵抗が長手方向に一様であるとの仮定の下、かかる鉄筋３に流入した直流電流量（直流電荷密度ｍＡ／ｍ2）を、各測定位置Ｐ、Ｐ２、Ｐ３での鉄筋３に流入した直流電流量とした。かかる実測値における鉄筋に流入した直流電流量と鉄筋の直流分極量との関係を、図１０〜図１２に示す。ここで、鉄筋３の表面積は、鉄筋全体の表面積を表す。
図１０〜図１２に示すように、各測定位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３において、各外部印加電圧において仮想直流分極量と実測値たる直流分極量との差が小さく、実施例１の分極抵抗測定方法によれば精度良く分極抵抗を測定し得ることが確認された。
【００４９】
＜実施例２＞
図１３に示すように、対極１６として、外径１００ｍｍ、内径２０ｍｍの中空円筒状であること以外は実施例と同様のものを用い、照合電極１５は、開口１６の中央部に１つ、対極の外側に１ｃｍの間隔を置いて２つ配した。それ以外は実施例１と同様にして、測定位置Ｐ１、測定位置Ｐ２、測定位置Ｐ３にて、対極１６から構造物１に直流電流を流入させ、照合電極１５による検知を行った。
また、表３に示すように、複数の仮想分極抵抗として８０Ωｍ2、７０Ωｍ2、６０Ωｍ2を用いること以外は、実施例１と同様に、各測定位置での測定領域を４ｃｍとしたままＦＥＭ解析を行って仮想直流電流量を算出した。さらに、鉄筋における仮想直流分極量を算出した。結果を図１４、図１５、図１６に示す。この結果、実測値たる直流分極量（実測値）と各仮想分極量（仮想値）との差の合計は、仮想分極抵抗８０Ωｍ2のときに最も小さかった。これにより、両者のずれを補正することができた。ただし、測定位置Ｐ２と、測定位置Ｐ１及び測定位置Ｐ３とでは、各照合電極１５間で、実測値及び仮想値のいずれもが相違した。また、実測値及び仮想値が実施例１よりも小さかった。よって、上記した実施例１のように、対極１６の外径が、測定位置の間隔と比較して小さい方が、より精度良く鉄筋の分極抵抗を測定し得ることがわかった。
【００５０】
【表３】
0005892422.tif 000004
【符号の説明】
【００５１】
１：コンクリート構造物、１ａ：表面、２：コンクリート、３：鉄筋、１０：分極抵抗測定装置、１３対極センサ、１５：照合電極、１６：対極、１７：直流電流流出部、１８：直流電流流出補助部、１９：端子
【図１】
0005892422.tif 000005
【図２】
0005892422.tif 000006
【図３】
0005892422.tif 000007
【図４】
0005892422.tif 000008
【図５】
0005892422.tif 000009
【図６】
0005892422.tif 000010
【図７】
0005892422.tif 000011
【図８】
0005892422.tif 000012
【図９】
0005892422.tif 000013
【図１０】
0005892422.tif 000014
【図１１】
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【図１２】
0005892422.tif 000016
【図１３】
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【図１４】
0005892422.tif 000018
【図１５】
0005892422.tif 000019
【図１６】
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