(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流密度を段階的に変更し、該変更された電流密度の電流を電解質中の金属体に供給して電極反応を生じさせ、カソード分極およびアノード分極の双方における電位を測定するステップと、
前記測定した電位が前記金属体の自然電位（Ｅｃｏｒ）から変化した量である分極量を求めるステップと、
前記分極量のうち、予め定めた値である最小分極量よりも大きく、且つ、前記最小分極量に最も近い分極量を第１目安分極量として特定し、該第１目安分極量になったときに供給された電流密度である第１目安電流密度を求め、
前記第１目安分極量よりも小さく、且つ、前記第１目安分極量に最も近い分極量を第２目安分極量として特定し、該第２目安分極量になったときに供給された電流密度である第２目安電流密度を求め、
前記第１目安電流密度の対数値と前記第２目安電流密度の対数値との間の電流密度の変化分に対する、前記第１目安分極量と前記第２目安分極量との間の分極量の変化分の割合を、カソード分極においてはカソード目安勾配（βｃｔｍｐ）とし、アノード分極においてはアノード目安勾配（βａｔｍｐ）として計算するステップと、
カソード分極の電流密度（ｉｃ）に対するアノード分極の電流密度（ｉａ）の比（ｉａ／ｉｃ）を誤差比率（ｄ）として、式（３９）によって目標分極量（ηｔｒｇ）を計算するステップと、
カソード分極において、前記目標分極量（ηｔｒｇ）に対応した電流密度である目標電流密度（ｉｔｒｇ）における、電流密度の対数値の変化分に対する分極量の変化分の割合である見掛けの勾配（βｃ’）を計算するステップと、
前記目標分極量（ηｔｒｇ）、前記目標電流密度（ｉｔｒｇ）、前記見掛けの勾配（βｃ’）、および前記自然電位（Ｅｃｏｒ）から、式（４０）によって見掛けの平衡電位（Ｅｃｏ’）を計算するステップと、
前記自然電位（Ｅｃｏｒ）、前記見掛けの平衡電位（Ｅｃｏ’）、および前記目標電流密度（ｉｔｒｇ）から、式（４１）および式（４２）によって、前記自然電位（Ｅｃｏｒ）における電流密度である腐食電流密度（ｉｉｎｔ）を計算するステップと、
を有する電解質中の金属体の腐食速度測定方法。
【数３９】
0006026055.tif 000054
【数４０】
0006026055.tif 000055
【数４１】
0006026055.tif 000056
【数４２】
0006026055.tif 000057
【請求項２】
前記見掛けの勾配（βｃ’）を計算するステップは、前記供給された電流密度の対数値と前記測定した電位とから両者の相関関係を示す関係式を計算して、該計算された関係式において、前記目標電流密度（ｉｔｒｇ）の対数値における傾きを計算する請求項１記載の電解質中の金属体の腐食速度測定方法。
【請求項３】
前記見掛けの勾配（βｃ’）を計算するステップは、前記目標分極量（ηｔｒｇ）に最も近い値の前記分極量と、前記分極量に最も近い値の分極量とを特定して、これらを第１目標分極量および第２目標分極量とすると共に、前記第１目標分極量および前記第２目標分極量になったときに供給された電流密度を、それぞれ第１目標電流密度および第２目標電流密度として、前記第１目標電流密度の対数値と前記第２目標電流密度の対数値との間の電流密度の変化分に対する、前記第１目標分極量と前記第２目標分極量との間の分極量の変化分の割合を計算する請求項１記載の電解質中の金属体の腐食速度測定方法。
【請求項４】
電流密度を段階的に変更し、該変更された電流密度の電流を電解質中の金属体に供給して電極反応を生じさせ、カソード分極およびアノード分極の双方における電位を測定するステップと、
前記測定した電位が前記金属体の自然電位（Ｅｃｏｒ）から変化した量である分極量を求めるステップと、
前記分極量のうち、予め定めた値である最小分極量よりも大きく、且つ、前記最小分極量に最も近い分極量を第１目安分極量として特定し、該第１目安分極量になったときに供給された電流密度である第１目安電流密度を求め、
前記第１目安分極量よりも小さく、且つ、前記第１目安分極量に最も近い分極量を第２目安分極量として特定し、該第２目安分極量になったときに供給された電流密度である第２目安電流密度を求め、
前記第１目安電流密度の対数値と前記第２目安電流密度の対数値との間の電流密度の変化分に対する、前記第１目安分極量と前記第２目安分極量との間の分極量の変化分の割合を、カソード分極においてはカソード目安勾配（βｃｔｍｐ）とし、アノード分極においてはアノード目安勾配（βａｔｍｐ）として計算するステップと、
アノード分極の電流密度（ｉａ）に対するカソード分極の電流密度（ｉｃ）の比（ｉｃ／ｉａ）を誤差比率（ｄ）として、式（４３）によって目標分極量（ηｔｒｇ）を計算するステップと、
アノード分極において、前記目標分極量（ηｔｒｇ）に対応した電流密度である目標電流密度（ｉｔｒｇ）における、電流密度の対数値の変化分に対する分極量の変化分の割合である見掛けの勾配（βａ’）を計算するステップと、
前記目標分極量（ηｔｒｇ）、前記目標電流密度（ｉｔｒｇ）、前記見掛けの勾配（βａ’）、および前記自然電位（Ｅｃｏｒ）から、式（４４）によって見掛けの平衡電位（Ｅａｏ’）を計算するステップと、
前記自然電位（Ｅｃｏｒ）、前記見掛けの平衡電位（Ｅａｏ’）、および前記目標電流密度（ｉｔｒｇ）から、式（４５）および式（４６）によって、前記自然電位（Ｅｃｏｒ）における電流密度である腐食電流密度（ｉｉｎｔ）を計算するステップと、
を有する電解質中の金属体の腐食速度測定方法。
【数４３】
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【数４４】
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【数４５】
0006026055.tif 000060
【数４６】
0006026055.tif 000061
【請求項５】
前記見掛けの勾配（βａ’）を計算するステップは、前記供給された電流密度の対数値と前記測定した電位とから両者の相関関係を示す関係式を計算して、該計算された関係式において、前記目標電流密度（ｉｔｒｇ）の対数値における傾きを計算する請求項４記載の電解質中の金属体の腐食速度測定方法。
【請求項６】
前記見掛けの勾配（βａ’）を計算するステップは、前記目標分極量（ηｔｒｇ）に最も近い値の前記分極量と、前記分極量に最も近い値の分極量とを特定して、これらを第１目標分極量および第２目標分極量とすると共に、前記第１目標分極量および前記第２目標分極量になったときに供給された電流密度を、それぞれ第１目標電流密度および第２目標電流密度として、前記第１目標電流密度の対数値と前記第２目標電流密度の対数値との間の電流密度の変化分に対する、前記第１目標分極量と前記第２目標分極量との間の分極量の変化分の割合を計算する請求項４記載の電解質中の金属体の腐食速度測定方法。
【請求項７】
前記最小分極量が２ｍＶ以上１２０ｍＶ以下である請求項１〜６の何れか一項に記載の電解質中の金属体の腐食速度測定方法。
【請求項８】
前記最小分極量が１０ｍＶである請求項１〜６の何れか一項に記載の電解質中の金属体の腐食速度測定方法。
【請求項９】
前記第１目安電流密度が１０ｍＡ／ｍ２以上３００ｍＡ／ｍ２以下である請求項７または８記載の電解質中の金属体の腐食速度測定方法。
【請求項１０】
前記第１目安電流密度が２００ｍＡ／ｍ２である請求項７または８に記載の電解質中の金属体の腐食速度測定方法。
【請求項１１】
前記誤差比率（ｄ）は、０．０１（１％）である請求項７〜１０の何れか一項に記載の電解質中の金属体の腐食速度測定方法。
【請求項１２】
アノード分極の電流密度が１ｍＡ／ｍ２のときの分極量が、プラス方向に１０ｍＶ以上である場合、前記金属体は不動態化しているとして、腐食なしと判定する請求項７〜１１の何れか一項に記載の電解質中の金属体の腐食速度測定方法。
【請求項１３】
前記自然電位が、−６５０ｍＶ  ｖｓ．ＳＣＥより卑で、且つ、カソード分極およびアノード分極の電流密度が１ｍＡ／ｍ２のときのカソード分極の分極量およびアノード分極の分極量がそれぞれ１０ｍＶ未満のとき、腐食なしと判定する請求項７〜１２の何れか一項に記載の電解質中の金属体の腐食速度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属体の腐食速度測定方法、特に、電解質中における金属体の腐食速度を非破壊に測定するための金属体の腐食速度測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
我が国の社会資本の多くは、１９５５年頃からの高度成長期に建造され、現在は維持管理を必要とする時期に入っている。そして、コンクリート中に配置された鋼材、地盤に埋設された鋼製配管や送電塔基礎、あるいは、海洋に設置させた海洋鋼構造物等のような「電解質中における金属体」の維持管理において必要とされているのが「腐食診断」である。
対象構造物の腐食状況を正確に診断することは、構造物の寿命予測や劣化対策を講じるうえで非常に重要である。これまで鋼材等の腐食状況の調査の多くは、目視観察、自然電位法などによって実施されているが、目視観察や自然電位法では、定量的に精度良く腐食速度を求めることはできない。
また、電気化学的な手法を用いて金属の腐食速度を求める方法として、「ターフェル外挿法（例えば、特許文献１参照）」および「分極抵抗法（例えば、特許文献２参照）」がある。以下、それぞれについて説明する。【０００３】
（１．ターフェル外挿法の原理）
（１．１ 腐食電流密度）
図１は、鋼材腐食の原理を説明する腐食状況を模式的に示す模式図である。
図１において、鋼材は、一般にミクロセル（凹部）を形成して腐食が進行する。この際、鋼材が溶解するアノード反応式（１）と、アノード反応に見合うだけの酸素の還元反応等のカソード反応式（２）が同時に起こる。
このとき、アノード電流Ｉａ（ｍＡ）と、それに見合うカソード電流Ｉｃ（ｍＡ）とが釣り合いながら式（３）に示すように腐食電流が流れる。但し、アノード電流Ｉａとカソード電流Ｉｃとは相殺されるので、見かけの腐食電流はゼロアンペアである。また、アノード反応とカソード反応は同一金属の表面で起こっているので、いずれか片方だけの電流を外部に取り出して腐食電流を測定することはできない。
なお、アノード反応ならびにカソード反応が同一面積Ａ（ｍ２）内で生じるので、ここでやり取りされるアノード電流Ｉａ（ｍＡ）およびカソード電流Ｉｃ（ｍＡ）を面積Ａ（ｍ２）で除したアノード電流密度ｉａ（ｍＡ／ｍ２）およびカソード電流密度ｉｃ（ｍＡ／ｍ２）は、式（３）に示すように絶対値とし腐食電流密度ｉｃｏｒ（ｍＡ／ｍ２）の絶対値に等しい。【０００４】
【数１】
0006026055.tif 000002
【０００５】
【数２】
0006026055.tif 000003
【０００６】
【数３】
0006026055.tif 000004
【０００７】
（１．２ 分極）
図２および図３は、電解質中における金属体の分極を測定するための要領を説明するものであって、図２は測定装置を模式的に示す模式図、図３は測定結果を模式的に示す分極特性図である。
図２において、分極測定装置１０は、電解質１１中に対極１２および測定対象１３が設置され、電解質１１に照合電極（半電池）１４が設置されている。そして、対極１２と測定対象１３との間に直流電源１５が接続され、照合電極（半電池）１４と測定対象１３との間に電圧計１６が接続されている。
腐食状態の金属体の電位は「自然電位Ｅｃｏｒ」または「腐食電位」と呼ばれ、照合電極（半電池）１４の電位を基準にして測定される。【０００８】
図２および図３において、測定対象１３を直流電源のマイナス極に、対極１２をプラス極に接続して、対極１２から電解質１１を通して測定対象１３表面に電流を流入させると、図示するように測定対象１３の電位はマイナス方向に変化する。これを「カソード分極」と呼ぶ。
一方、測定対象１３をプラス極に接続して、対極１２をマイナス極に接続して、測定対象１３から電解質１１中に電流を流出させると、測定対象１３の電位はプラス方向に変化する。これを「アノード分極」と呼ぶ。【０００９】
なお、カソード分極およびアノード分極をまとめて又はそれぞれを「分極」と称す場合がある。また、供給する電流に対応して測定される電位Ｅの「自然電位Ｅｃｏｒ」からの変化分を「分極量η（イータ）」で表す。
分極は外部からの電流によって生じる電極反応の抵抗分として現れる。分極は、
(ａ)活性化分極、
(ｂ)濃度分極、
(ｃ)抵抗分極、
に大別されるが、実際の腐食ではこれらが複合して生じている。
塩害によって腐食するコンクリート中の鋼材は、通気性の良い条件では、(ａ)活性化分極し、海水中のように酸素の供給が悪い条件のカソード反応では、(ｂ)濃度分極し、コンクリート中で不動態被膜を形成する健全な鋼材のアノード分極は、(ｃ)抵抗分極となる。【００１０】
（１．３  外部電流密度）
外部から与える電流を「外部電流密度ｉｏｕｔ」と呼ぶと、外部電流密度ｉｏｕｔは、式（４）で示すようにアノード電流密度ｉａとカソード電流密度ｉｃとの差で表される。【００１１】
【数４】
0006026055.tif 000005
【００１２】
（１．４ ターフェル式）
活性化分極では、分極量ηと電流密度ｉとの関係は式(５)で表される。ここで、Ｂ（正確には「Ｂの絶対値」）は、縦軸を電位Ｅにして、横軸を自然対数で示す電流密度ｉにした場合（片対数グラフにおける）、分極量ηと電流密度ｉとの関係を示す線の勾配に相当し、「ターフェル勾配」と呼ばれている。
そして、式（５）を式（４）に代入すると式（６）となる。
例えば、分極量ηがアノード側に十分に大きいと（例えば１００ｍＶ）、アノード電流密度ｉａはカソード電流密度ｉｃよりも十分に大きな値（ｉａ＞＞ｉｃ）となり、カソード電流密度ｉｃは無視できるので、式(６)を式(７)のように近似することができる。【００１３】
【数５】
0006026055.tif 000006
【００１４】
【数６】
0006026055.tif 000007
【００１５】
【数７】
0006026055.tif 000008
【００１６】
式（７）の両辺を常用対数でとると、式（８）が得られ、これを、外部電流密度ｉｏｕｔと分極量ηとの関係に書き直すと、式（９）が得られる。なお、式（９）はアノード分極の場合の「ターフェル式」と呼ばれ、係数「βａ」を常用対数における「ターフェル勾配（以下「アノード勾配」と称す）」と称す。
一方、分極量がカソード側に十分大きい（ｉａ＜＜ｉｃ）場合は、カソード分極の場合の「ターフェル式」である式（１０）が得られる。ここで、係数「βｃ」を、常用対数における「ターフェル勾配（以下「カソード勾配」と称す）」と称す。
なお、自然対数におけるターフェル勾配を、アノード分極の場合は「Ｂａ」と、カソード分極の場合は「Ｂｃ」とすると、「βａ＝２．３０３Ｂａ、βｃ＝２．３０３Ｂｃ」の関係がある。【００１７】
【数８】
0006026055.tif 000009
【００１８】
【数９】
0006026055.tif 000010
【００１９】
【数１０】
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【００２０】
（１．５  ターフェル外挿法における腐食速度の求め方）
図４は、電解質中における金属体の分極を測定するための要領を説明するものであって、測定結果を模式的に示す分極特性図である。
図４において、分極特性図におけるカソード側の曲線について、所定の電流密度における当該曲線の接線（「ターフェル直線」に同じ）を求め、当該接線と自然電位Ｅｃｏｒを示す水平線との交点に対応した電流密度を、「腐食電流密度ｉｃｏｒ」として求めることになる。
これを「ターフェル外挿法」（以下「外挿法」と称す）と呼んでいる。外挿法は、測定対象ごとの分極特性から腐食速度を求めることができるという長所がある。【００２１】
（２．分極抵抗法の原理）
（２．１ 分極抵抗）
図４において、活性化分極での外部電流密度ｉｏｕｔと分極量ηとの関係は、前記のように式(６)によって示される。いま、分極量ηが、自然腐食状態を乱さない程度の微少な量（例えば１０ｍＶ）とすると、式(６)の指数関数はマクローリン展開によって式（１１）のように近似することができる。
ここで、外部電流密度ｉｏｕｔに対する分極量ηを「分極抵抗Ｒｐ」とすると、分極抵抗Ｒｐは式（１２）のように表される。【００２２】
【数１１】
0006026055.tif 000012
【００２３】
【数１２】
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【００２４】
（２．２  分極抵抗法による腐食速度の計算）
式（１２）のアノード勾配βaおよびカソード勾配βcが一定とすると、腐食電流密度ｉｏｕｔを、式（１３）によって計算することができる。式（１３）は分極抵抗法の原理であって、「Ｓｔｅｒｎ−Ｇｅａｒｙの式」として知られている。【００２５】
【数１３】
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【先行技術文献】
【特許文献】
【００２６】
【特許文献１】特開２００６−３８８３５号公報（第３−４頁、図１）
【特許文献２】特開２０００−１６２１６７号公報（第２−３頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
しかしながら、以上説明した「ターフェル外挿法」および「分極抵抗法」には以下の問題がある。以下、それぞれについて説明する。【００２８】
（ターフェル外挿法の問題）
測定対象をカソード分極すると、式（２）に示すような還元反応が生じ、ｐＨの上昇、金属表面のイオン濃度変化、ならびに金属表面の性状変化も生じる。これらのことから、分極量ηはターフェル直線よりも余分に分極し、図４に示すように分極線が曲がるために正確なターフェル直線を決定することができないという問題があった。
すなわち、電流密度の値に応じて様々な接線を引くことが可能になっていた。
また、アノード分極では金属の溶解、ｐＨの低下や表面状態の変化によるカソード分極の場合と同様の問題があった。
特に、コンクリート中の鋼材について測定する場合は、測定対象である鋼材の表面状態を一定に維持することが困難であるため、前記問題が顕著になる。
さらに、電流密度が高くなると、図２に示すように電解質の抵抗Ｒと電流Ｉとの積で示される「電圧降下ＩＲ」が生じ、ターフェル直線を決定できないという問題があった。【００２９】
（分極抵抗法の問題）
アノード勾配βaおよびカソード勾配βcは、鋼材と環境との組み合わせや、鋼材表面の反応系によって様々な値を示すので、定数ｋを決めることができないため、腐食速度を測定することができないという問題があった。
また、定数ｋを固定（例えば、２６ｍＶ）したのでは、正確な腐食速度を測定することができないという問題があった。
なお、特許文献１には、複数水準の直流分極電位を与えて得た測定結果を、所定の式に代入し、分極コンダクタンスＹｐ、アノード勾配βａおよびカソード勾配βｃを同時に求め、腐食速度ｉｃｏｒを計算できることが記述されている。しかしながら、ノイズのある測定環境では、直流分極電位が最大で±１Ｖから±２Ｖ程度あることから、分極量が非常に大きくなるため、測定対象の表面状態や環境が変化するという問題や、直流分極電位の水準が不明確であるため、実用的でないという問題があった。【００３０】
本発明は上記問題を解消するものであって、分極試験から得られた分極特性に基づいて、ターフェル外挿法によって腐食速度をより正確に求めることができる金属体の腐食速度測定方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
（１）本発明に係る電解質中の金属体の腐食速度測定方法は、電流密度を段階的に変更し、該変更された電流密度の電流を電解質中の金属体に供給して電極反応を生じさせ、カソード分極およびアノード分極の双方における電位を測定するステップと、
前記測定した電位が前記金属体の自然電位（Ｅｃｏｒ）から変化した量である分極量を求めるステップと、
前記分極量のうち、予め定めた値である最小分極量よりも大きく、且つ、前記最小分極量に最も近い分極量を第１目安分極量として特定し、該第１目安分極量になったときに供給された電流密度である第１目安電流密度を求め、
前記第１目安分極量よりも小さく、且つ、前記第１目安分極量に最も近い分極量を第２目安分極量として特定し、該第２目安分極量になったときに供給された電流密度である第２目安電流密度を求め、
前記第１目安電流密度の対数値と前記第２目安電流密度の対数値との間の電流密度の変化分に対する、前記第１目安分極量と前記第２目安分極量との間の分極量の変化分の割合を、カソード分極においてはカソード目安勾配（βｃｔｍｐ）とし、アノード分極においてはアノード目安勾配（βａｔｍｐ）として計算するステップと、
カソード分極の電流密度（ｉｃ）に対するアノード分極の電流密度（ｉａ）の比（ｉａ／ｉｃ）を誤差比率（ｄ）として、式（１４）によって目標分極量（ηｔｒｇ）を計算するステップと、
カソード分極において、前記目標分極量（ηｔｒｇ）に対応した電流密度である目標電流密度（ｉｔｒｇ）における、電流密度の対数値の変化分に対する分極量の変化分の割合である見掛けの勾配（βｃ’）を計算するステップと、
前記目標分極量（ηｔｒｇ）、前記目標電流密度（ｉｔｒｇ）、前記見掛けの勾配（βｃ’）、および前記自然電位（Ｅｃｏｒ）から、式（１５）によって見掛けの平衡電位（Ｅｃｏ’）を計算するステップと、
前記自然電位（Ｅｃｏｒ）、前記見掛けの平衡電位（Ｅｃｏ’）、および前記目標電流密度（ｉｔｒｇ）から、式（１６）および式（１７）によって、前記自然電位（Ｅｃｏｒ）における電流密度である腐食電流密度（ｉｉｎｔ）を計算するステップと、
を有するものである。
【数１４】
0006026055.tif 000015
【数１５】
0006026055.tif 000016
【数１６】
0006026055.tif 000017
【数１７】
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【００３２】
（２）また、前記見掛けの勾配（βｃ’）を計算するステップは、前記供給された電流密度の対数値と前記測定した電位とから両者の相関関係を示す関係式を計算して、該計算された関係式において、前記目標電流密度（ｉｔｒｇ）の対数値における傾きを計算するものである。
（３）また、前記見掛けの勾配（βｃ’）を計算するステップは、前記目標分極量（ηｔｒｇ）に最も近い値の前記分極量と、前記分極量に最も近い値の分極量とを特定して、これらを第１目標分極量および第２目標分極量とすると共に、前記第１目標分極量および前記第２目標分極量になったときに供給された電流密度を、それぞれ第１目標電流密度および第２目標電流密度として、前記第１目標電流密度の対数値と前記第２目標電流密度の対数値との間の電流密度の変化分に対する、前記第１目標分極量と前記第２目標分極量との間の分極量の変化分の割合を計算するものである。【００３３】
（４）本発明に係る電解質中の金属体の腐食速度測定方法は、電流密度を段階的に変更し、該変更された電流密度の電流を電解質中の金属体に供給して電極反応を生じさせ、カソード分極およびアノード分極の双方における電位を測定するステップと、
前記測定した電位が前記金属体の自然電位（Ｅｃｏｒ）から変化した量である分極量を求めるステップと、
前記分極量のうち、予め定めた値である最小分極量よりも大きく、且つ、前記最小分極量に最も近い分極量を第１目安分極量として特定し、該第１目安分極量になったときに供給された電流密度である第１目安電流密度を求め、
前記第１目安分極量よりも小さく、且つ、前記第１目安分極量に最も近い分極量を第２目安分極量として特定し、該第２目安分極量になったときに供給された電流密度である第２目安電流密度を求め、
前記第１目安電流密度の対数値と前記第２目安電流密度の対数値との間の電流密度の変化分に対する、前記第１目安分極量と前記第２目安分極量との間の分極量の変化分の割合を、カソード分極においてはカソード目安勾配（βｃｔｍｐ）とし、アノード分極においてはアノード目安勾配（βａｔｍｐ）として計算するステップと、
アノード分極の電流密度（ｉａ）に対するカソード分極の電流密度（ｉｃ）の比（ｉｃ／ｉａ）を誤差比率（ｄ）として、式（１８）によって目標分極量（ηｔｒｇ）を計算するステップと、
アノード分極において、前記目標分極量（ηｔｒｇ）に対応した電流密度である目標電流密度（ｉｔｒｇ）における、電流密度の対数値の変化分に対する分極量の変化分の割合である見掛けの勾配（βａ’）を計算するステップと、
前記目標分極量（ηｔｒｇ）、前記目標電流密度（ｉｔｒｇ）、前記見掛けの勾配（βａ’）、および前記自然電位（Ｅｃｏｒ）から、式（１９）によって見掛けの平衡電位（Ｅａｏ’）を計算するステップと、
前記自然電位（Ｅｃｏｒ）、前記見掛けの平衡電位（Ｅａｏ’）、および前記目標電流密度（ｉｔｒｇ）から、式（２０）および式（２１）によって、前記自然電位（Ｅｃｏｒ）における電流密度である腐食電流密度（ｉｉｎｔ）を計算するステップと、
を有するものである。
【数１８】
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【数１９】
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【数２０】
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【数２１】
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【００３４】
（５）また、前記見掛けの勾配（βａ’）を計算するステップは、前記供給された電流密度の対数値と前記測定した電位とから両者の相関関係を示す関係式を計算して、該計算された関係式において、前記目標電流密度（ｉｔｒｇ）の対数値における傾きを計算するものである。
（６）また、前記見掛けの勾配（βａ’）を計算するステップは、前記目標分極量（ηｔｒｇ）に最も近い値の前記分極量と、前記分極量に最も近い値の分極量とを特定して、これらを第１目標分極量および第２目標分極量とすると共に、前記第１目標分極量および前記第２目標分極量になったときに供給された電流密度を、それぞれ第１目標電流密度および第２目標電流密度として、前記第１目標電流密度の対数値と前記第２目標電流密度の対数値との間の電流密度の変化分に対する、前記第１目標分極量と前記第２目標分極量との間の分極量の変化分の割合を計算するものである。【００３５】
（７）また、前記最小分極量が２ｍＶ以上１２０ｍＶ以下であることを特徴とする。
（８）また、前記最小分極量が１０ｍＶである。
（９）また、前記第１目安電流密度が１０ｍＡ／ｍ２以上３００ｍＡ／ｍ２以下である。
（１０）また、前記第１目安電流密度が２００ｍＡ／ｍ２である。
（１１）また、前記誤差比率（ｄ）は、０．０１（１％）である。【００３６】
（１２）また、アノード分極の電流密度が１ｍＡ／ｍ２のときの分極量が、プラス方向に１０ｍＶ以上である場合、前記金属体は不動態化しているとして、腐食なしと判定するものである。
（１３）また、前記自然電位が、−６５０ｍＶ  ｖｓ．ＳＣＥより卑で、且つ、カソード分極およびアノード分極の電流密度が１ｍＡ／ｍ２のときのカソード分極の分極量およびアノード分極の分極量がそれぞれ１０ｍＶ未満のとき、腐食なしと判定するものである。
【発明の効果】
【００３７】
（ｉ）本発明に係る電解質中の金属体の腐食速度測定方法は、予め定めた値である最小分極量に対応して、カソード目安勾配（βＣｔｍｐ）およびアノード目安勾配（βａｔｍｐ）を計算するステップと、カソード分極の電流密度（ｉｃ）に対するアノード分極の電流密度（ｉａ）の比（ｉａ／ｉｃ）を誤差比率（ｄ）として、目標分極量（ηｔｒｇ）を計算するステップと、カソード分極において、目標電流密度（ｉｔｒｇ）における見掛けの勾配（βｃ’）を計算するステップと、見掛けの平衡電位（Ｅｃｏ’）を計算するステップと、腐食電流密度（ｉｉｎｔ）を計算するステップと、を有している。
したがって、分極量ηがターフェル直線よりも余分に分極して曲線を呈する場合でも、より正確なターフェル直線（接線）を決定することができる。
【００３８】
（ｉｉ）また、見掛けの勾配（βｃ’）を計算するステップは、測定値に基づいて計算された関係式において、目標電流密度（ｉｔｒｇ）の対数値における傾き（微分値）を計算するものであるから、恣意性が排除された見掛けの勾配（βｃ’）を得ることができる。
（ｉｉｉ）また、見掛けの勾配（βｃ’）を計算するステップは、目標分極量（ηｔｒｇ）に最も近い値の分極量と、前記分極量に最も近い値の分極量（すなわち、目標分極量に最も近い値である第１目標分極量または第２目標分極量と、次に近い第２目標分極量または第１目標分極量）とを特定して、目標分極量（ηｔｒｇ）を跨ぐ一対の測定値（一対の分極量およびこれらに対応した一対の供給された電流密度）から計算されるから、計算が簡単で、恣意性が排除された見掛けの勾配（βｃ’）を得ることができる。【００３９】
（ｉｖ）本発明に係る電解質中の金属体の腐食速度測定方法は、予め定めた値である最小分極量に対応して、カソード目安勾配（βＣｔｍｐ）およびアノード目安勾配（βａｔｍｐ）を計算するステップと、アノード分極の電流密度（ｉａ）に対するカソード分極の電流密度（ｉｃ）の比（ｉｃ／ｉａ）を誤差比率（ｄ）として、目標分極量（ηｔｒｇ）を計算するステップと、アノード分極において、目標電流密度（ｉｔｒｇ）における見掛けの勾配（βａ’）を計算するステップと、見掛けの平衡電位（Ｅａｏ’）を計算するステップと、腐食電流密度（ｉｉｎｔ）を計算するステップと、を有している。
したがって、分極量ηがターフェル直線よりも余分に分極して曲線を呈する場合でも、より正確なターフェル直線（接線）を決定することができる。
【００４０】
（ｖ）また、見掛けの勾配（βａ’）を計算するステップは、測定値に基づいて計算された関係式において、目標電流密度（ｉｔｒｇ）の対数値における傾き（微分値）を計算するものであるから、恣意性が排除された見掛けの勾配（βａ’）を得ることができる。
（ｖｉ）また、見掛けの勾配（βａ’）を計算するステップは、目標分極量（ηｔｒｇ）に最も近い値の分極量と、前記分極量に最も近い値の分極量（すなわち、目標分極量に最も近い値である第１目標分極量または第２目標分極量と、次に近い第２目標分極量または第１目標分極量）とを特定して、目標分極量（ηｔｒｇ）を跨ぐ一対の測定値（一対の分極量およびこれらに対応した一対の供給された電流密度）から計算されるから、計算が簡単で、恣意性が排除された見掛けの勾配（βａ’）を得ることができる。【００４１】
（ｖｉｉ）また、コンクリート中の鋼材に対して、最小分極量を２ｍＶ以上１２０ｍＶ以下にしたり、第１目安電流密度を１０ｍＡ／ｍ２以上３００ｍＡ／ｍ２以下にしたり、好ましくは、最小分極量を１０ｍＶにしたり、第１目安電流密度を２００ｍＡ／ｍ２にしたり、あるいは、誤差比率（ｄ）を０．０１（１％）にしているから、妥当な値の腐食速度を得ることができる。
（ｖｉｉｉ）また、アノード分極の電流密度が１ｍＡ／ｍ２のときの分極量が、プラス方向に１０ｍＶ以上である場合や、自然電位が−６５０ｍＶ  ｖｓ．ＳＣＥより卑で、且つ、カソード分極およびアノード分極の電流密度が１ｍＡ／ｍ２のときのカソード分極の分極量およびアノード分極の分極量がそれぞれ１０ｍＶ未満の場合は、腐食速度が１ｍＡ／ｍ２以下として、腐食なしと判定しているから、妥当な判定が得られる。
なお、前記「１ｍＡ／ｍ２、１０ｍＶ」の値は所定の幅（例えば、±５０％程度）を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】鋼材腐食の原理を説明する腐食状況を模式的に示す模式図。
【図２】電解質中における金属体の分極を測定するための測定装置を模式的に示す模式図。
【図３】電解質中における金属体の分極を測定した測定結果を模式的に示す分極特性図。
【図４】電解質中における金属体の分極を測定した測定結果を模式的に示す分極特性図。
【図５Ａ】本発明の実施の形態１に係る電解質中の金属体の腐食速度測定方法を説明するものであって、ターフェル勾配の目安を示す分極特性図。
【図５Ｂ】本発明の実施の形態１に係る電解質中の金属体の腐食速度測定方法を説明するものであって、ターフェル勾配の目標値（見掛けの勾配）を示す分極特性図。
【図６Ａ】本発明の実施の形態１に係る電解質中の金属体の腐食速度測定方法を説明するフローチャート。
【図６Ｂ】本発明の実施の形態１に係る電解質中の金属体の腐食速度測定方法を説明するフローチャート。
【図６Ｃ】本発明の実施の形態１に係る電解質中の金属体の腐食速度測定方法を説明するフローチャート。
【図６Ｄ】本発明の実施の形態１に係る電解質中の金属体の腐食速度測定方法を説明するフローチャート。
【図６Ｅ】本発明の実施の形態１に係る電解質中の金属体の腐食速度測定方法を説明するフローチャート。
【図６Ｆ】本発明の実施の形態１に係る電解質中の金属体の腐食速度測定方法を説明するフローチャート。
【図７Ａ】本発明の実施の形態１に係る電解質中の金属体の腐食速度測定方法の実施例１を説明するものであって、測定装置を模式的に示す模式図。
【図７Ｂ】本発明の実施の形態１に係る電解質中の金属体の腐食速度測定方法の実施例１を説明するものであって通電要領を模式的に示す電流密度と時間との相関図。
【図８】本発明の実施の形態１に係る電解質中の金属体の腐食速度測定方法の実施例１を説明するものであって見掛けの勾配を算出する電流密度の対数と分極量との相関図。
【図９】本発明の実施の形態１に係る電解質中の金属体の腐食速度測定方法の実施例１を説明するものであって見掛けの勾配を算出する電流密度の対数と分極量との相関図。
【図１０Ａ】本発明の実施の形態１に係る電解質中の金属体の腐食速度測定方法の実施例２を説明するものであって、測定装置を模式的に示す側面図。
【図１０Ｂ】本発明の実施の形態１に係る電解質中の金属体の腐食速度測定方法の実施例２を説明するものであって、測定装置を模式的に示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
［実施の形態１］
図５Ａ〜図６Ｆは本発明の実施の形態１に係る電解質中の金属体の腐食速度測定方法を説明するものであって、図５Ａはターフェル勾配の目安を示す分極特性図、図５Ｂはターフェル勾配の目標値（見掛けの勾配）を示す分極特性図、図６Ａ〜図６Ｆはフローチャートである。
本発明の電解質中の金属体の腐食速度測定方法（以下「腐食速度の測定方法」と称す場合がある）は、分極電流密度を段階的に増加させて求めた分極量ηからターフェル外挿法によって電解質中の金属体の腐食速度を求める方法であって、以下、測定対象を、例えば「鋼材」にした場合について、まず概要を説明し、その後に詳細な説明をする。
【００４４】
（腐食速度の測定方法の概要）
図６Ａ〜図６Ｆにおいて、本発明の腐食速度の測定方法は、下記のステップを有している。以下、それぞれについて詳細に説明する。なお、腐食発生の有無を判断するステップ（ステップＢ）は、腐食電流密度（ｉｉｎｔ）を計算した後に実施してもよいし、あるいは、省略してもよい。
（Ａ）分極試験を実施するステップ、
（Ｂ）腐食発生の有無を判断するステップ、
（Ｃ）カソード目安勾配（βＣｔｍｐ）およびアノード目安勾配（βａｔｍｐ）を計算するステップ、
（Ｄ）誤差比率（ｄ）の対数値を用いて、目標分極量（ηｔｒｇ）を計算するステップ、
（Ｅ）カソード分極において、見掛けの勾配（βｃ’）を計算するステップ、または、アノード分極において、見掛けの勾配（βａ’）を計算するステップ
（Ｆ）見掛けの平衡電位（Ｅｃｏ’）を計算するステップ、または、見掛けの平衡電位（Ｅａｏ’）を計算するステップ
（Ｇ）腐食電流密度（ｉｉｎｔ）を計算するステップ、を有している。
【００４５】
（Ａ：分極試験）
電解質中の測定対象（以下「鋼材」と称す）を段階的に分極して、それぞれの段階における電流遮断直後の電位（以下「インスタントオフ電位」と称す）Ｅｉｎｓを測定し、分極試験開始前の「自然電位Ｅｃｏｒ」との差を計算して、これを「分極量η」とする。
【００４６】
（Ｂ：腐食発生の有無の判断）
分極試験の結果から、アノード電流密度が１ｍＡ／ｍ２で、アノード分極試験における分極量η（インスタントオフ電位Ｅｉｎｓと自然電位Ｅｃｏｒとの差）が１０ｍＶ以上、プラス方向に分極する場合は、鋼材は不動態化している。したがって、アノード電流密度（腐食速度に相当する）が１ｍＡ／ｍ２以下の場合は、「腐食なし」と判定し、腐食速度を求める以下の計算は行わない(図６ＡにおけるＳ１−１〜Ｓ１−３参照)。
また、コンクリート中の鋼材であって、分極試験前の自然電位が「−６５０ｍＶ  ｖｓ．ＳＣＥ」より卑で、且つ、電流密度が１ｍＡ／ｍ２におけるカソード分極量およびアノード分極量がそれぞれ１０ｍＶ未満の場合、鋼材はアノード側の平衡状態にあるとする。したがって、電流密度（腐食速度）が１ｍＡ／ｍ２以下の場合、「腐食なし」と判定し、以下の計算は行わない(図６ＢにおけるＳ２−１〜Ｓ２−６参照)。
【００４７】
（Ｃ：目安勾配の計算）
図５Ａにおいて、対象鋼材の表面積に対する目安となる電流密度（以下「第１目安電流密度」と称す）ｉｔｍｐを２００ｍＡ／ｍ２とし、これよりも次に低い段階（前段階）の電流密度（以下「第２目安電流密度」と称す）ｉｔｍｐ-1を１００ｍＡ／ｍ２として、かかる２点におけるそれぞれの分極量ηである第１目安分極量ηｔｍｐおよび第２目安分極量ηｔｍｐ-1から、ターフェル勾配の目安βｔｍｐを計算する。
すなわち、第１目安電流密度ｉｔｍｐの対数値と第２目安電流密度ｉｔｍｐ-1の対数値との間の電流密度の変化分（ｌｏｇ（ｉｔｍｐ）−ｌｏｇ（ｉｔｍｐ-1））に対する第１目安分極量ηｔｍｐと第２目安分極量ηｔｍｐ-1との間の分極量の変化分（ηｔｍｐ−ηｔｍｐ-1）の次式で示す割合を、ターフェル勾配の目安βｔｍｐとする。
「βｔｍｐ＝（ηｔｍｐ−ηｔｍｐ-1）／（ｌｏｇ（ｉｔｍｐ）−ｌｏｇ（ｉｔｍｐ-1））」
【００４８】
そして、カソード分極においてはカソード目安勾配（βｃｔｍｐ）とする（図６ＣにおけるＳ３−１〜Ｓ３−５参照）。
同様に、アノード分極においてはアノード目安勾配（βａｔｍｐ）を計算する（図６ＤにおけるＳ４−１〜Ｓ４−５参照）。
なお、第１目安電流密度ｉｔｍｐを２００ｍＡ／ｍ２にしているが、第１目安分極量ηｔｍｐが、カソード側またはアノード側で１０ｍＶに満たない場合は、ηｔｍｐが１０ｍＶ以上になる電流密度を、第１目安電流密度ｉｔｍｐとする（図６ＣにおけるＳ３−６、および図６ＤにおけるＳ４−６参照）。
【００４９】
（Ｄ：目標分極量の計算）
カソード分極の電流密度（ｉｃ）に対するアノード分極の電流密度（ｉａ）の比（ｉａ／ｉｃ）を、誤差比率（ｄ）＝ｉａ／ｉｃとして、前記計算によって求めたアノード目安勾配（βａｔｍｐ）およびカソード目安勾配（βｃｔｍｐ）を以下の式に代入して、ターフェル直線に近似するための目標分極量ηｔｒｇの絶対値を求める（図６ＥにおけるＳ５−１参照）。なお、誤差比率（ｄ）を１％（ｄ＝０．０１）としている。
「ηｔｒｇ＝−ｌｏｇ（ｄ）×（βｃｔｍｐ×βａｔｍｐ）÷（βｃｔｍｐ＋βａｔｍｐ）」
【００５０】
（Ｅ：見掛けの勾配の計算）
図５Ｂにおいて、カソード側の分極量（ηｃ）が、目標分極量ηｔｒｇに最も近い値である第１目標分極量ηｔを、分極試験結果におけるインスタントオフ電位Ｅｉｎｓから選択すると共に、鋼材の周囲の電解質がコンクリートのように流動しない場合は、第１目標分極量ηｔよりも、次に低い段階（前段階）の第２目標分極量ηｔ−１を選択する。そして、第１目標分極量ηｔおよび第２目標分極量ηｔ−１をそれぞれ生じる電流密度である第１目標電流密度ｉｔおよび第２目安電流密度ｉｔ−１を分極試験結果から読み取る。そこで、次式によって、カソード分極におけるターフェル勾配の目標値（以下「見掛けの勾配」と称す）βｃ’を計算する（図６ＥにおけるＳ５−１〜Ｓ５−５参照）。
「βｃ’＝（ηｔ−ηｔ-1）／（ｌｏｇ（ｉｔ）−ｌｏｇ（ｉｔ-1））」
なお、鋼材周囲の電解質が水溶液のように流動する場合は、第１目標電流密度ｉｔよりも次に高い段階（次段階）の第２目標電流密度ｉｔ＋1との２点から見掛けの勾配βｃ’を求める（図６ＦにおけるＳ６−１〜Ｓ６−３参照）。
【００５１】
なお、図示しないが、アノード側の分極量（ηａ）が、目標分極量ηｔｒｇに最も近い値である第１目標分極量ηｔを、分極試験結果におけるインスタントオフ電位Ｅｉｎｓから選択すると共に、鋼材の周囲の電解質がコンクリートのように流動しない場合は、第１目標分極量ηｔよりも、次に低い段階（前段階）の第２目標分極量ηｔ−１を選択する。そして、第１目標分極量ηｔおよび第２目標分極量ηｔ−１をそれぞれ生じる電流密度である第１目標電流密度ｉｔおよび第２目安電流密度ｉｔ−１を分極試験結果から読み取る。そこで、次式によって、アノード分極におけるターフェル勾配の目標値（以下「見掛けの勾配」と称す）βａ’を計算するものであってもよい。
「βａ’＝（ηｔ−ηｔ-1）／（ｌｏｇ（ｉｔ）−ｌｏｇ（ｉｔ-1））」
なお、鋼材周囲の電解質が水溶液のように流動する場合は、第１目標電流密度ｉｔよりも次に高い段階（次段階）の第２目標電流密度ｉｔ＋1との２点から見掛けの勾配βａ’を求めるものであってもよい。
【００５２】
（Ｆ：見掛けの平衡電位の計算）
次に計算で求めた見掛けの勾配βｃ’、第１目標分極量ηｔ、第１目標電流密度ｉｔ、および自然電位Ｅｃｏｒを次式（ターフェルの式）に代入して、見掛けの平衡電位Ｅｃｏ’を計算する（図６ＥにおけるＳ５−６、および図６ＦにおけるＳ６−４参照）。
「Ｅｃ０’＝ Ｅｃｏｒ−ηｔ＋βｃ’×ｌｏｇ（ｉｔ）」
【００５３】
なお、計算で求めた見掛けの勾配βａ’、第１目標分極量ηｔ、第１目標電流密度ｉｔ、および自然電位Ｅｃｏｒを次式（ターフェルの式）に代入して、見掛けの平衡電位Ｅａｏ’を計算するものであってもよい。
「Ｅａ０’＝ Ｅｃｏｒ＋ηｔ−βａ’×ｌｏｇ（ｉｔ）」
【００５４】
（Ｇ：腐食速度の計算）
腐食速度ｉｉｎｔは、自然電位Ｅｃｏｒ（分極量η＝０）における電流密度であるから、腐食速度ｉｉｎｔの対数値を「ｋ」とすると、腐食速度ｉｉｎｔは次式によって計算される（図６ＥにおけるＳ５−７〜Ｓ５−８、および図６ＦにおけるＳ６−５〜Ｓ６−６参照）。
「ｌｏｇ（ｉｉｎｔ）＝ｋ＝（Ｅｃｏｒ−Ｅｃ０’）／（−βｃ’）」、「ｉｉｎｔ＝１０ｋ」
【００５５】
なお、腐食速度ｉｉｎｔは、自然電位Ｅｃｏｒ（分極量η＝０）における電流密度であるから、腐食速度ｉｉｎｔの対数値を「ｋ」とすると、腐食速度ｉｉｎｔは次式によって計算されるものであってもよい。
「ｌｏｇ（ｉｉｎｔ）＝ｋ＝（Ｅｃｏｒ−Ｅａ０’）／βａ’」、「ｉｉｎｔ＝１０ｋ」
【００５６】
（Ａ：分極試験についての詳細な説明）
腐食している金属表面のアノード部およびカソード部を「局部電極」と呼び、それぞれの電流密度と電位との関係を以下で説明する。なお、式（９）および式（１０）は、金属表面全体に与えた電流密度ｉｏｕｔと分極量ηの関係を表しており、局部電極ごとのターフェル式を示していない。
アノード分極ならびにカソード分極が活性化分極であれば、それぞれの電流密度と電位の関係は図３のように表される。また、腐食電流密度ｉｃｏｒにおける電位Ｅは式（２２）のような「ターフェル式」になる。ただし、ここでも面積Ａは局部アノードおよび局部カソードを含む全体の表面積とする。
【００５７】
ここで「Ｅ０’」は、アノード反応またはカソード反応の平衡電位、すなわち、それぞれの局部電極が単独にある場合の独自の電位、「β」はターフェル勾配で絶対値とする。「ｉ０」は、平衡状態において釣り合って流れる電流で、「交換電流密度」と呼ばれ、ここでは絶対値とする。
例えば、鋼材表面のアノード部は、カソード部の貴な電位に引き上げられて平衡電位Ｅ０’から自然電位（腐食電位に同じ）Ｅｃｏｒまで貴方向へ分極し、カソード電流とつり合って腐食電流密度ｉｃｏｒの速度で腐食する。
【００５８】
【数２２】
0006026055.tif 000023
【００５９】
（Ｂ：目安勾配の計算についての詳細な説明）
図５Ａにおいて、分極試験は、まず、測定対象物を自然電位Ｅｃｏｒから段階的にカソード分極し、各電流密度における電位を測定し、各電流密度におけるカソード分極量ηｃを計算する。また、同様にアノード分極して、各電流密度におけるアノード分極量ηａを計算する。
なお、本発明の腐食速度の測定方法において、分極試験の条件、すなわち、
（ａ）電流密度を段階的に増加させること、
（ｂ）各電流密度における通電時間を一定にすること、
（ｃ）電圧降下ＩＲを除去するためのインスタントオフ時間（電流を遮断してから測定までの時間）を一定にすることが重要である。
【００６０】
次に、ターフェル式に乗る電流密度を「電流密度の目安（「第１目安電流密度」に相当する）ｉｔｍｐ」を決め、第１目安電流密度ｉｔｍｐにおける分極量を第１目安分極量ηｔｍｐとする。
ただし、第１目安分極量ηｔｍｐが最小分極量ΔＥｔｍｐの１０ｍＶに満たない場合は、分極量が１０ｍＶ以上になる電流密度を選択し、これを「第１目安電流密度ｉｔｍｐ」とする。ここで、第１目安電流密度ｉｔｍｐは発明者が一定の測定方法（通電時間１秒間、休止時間１０秒間などを一定にした）で得た結果から、「２００ｍＡ／ｍ２」が適していることが分かったので、本発明においてはこの値に限定している。
なお、第１目安分極量ηｔｍｐは、カソード分極およびアノード分極について求め、それぞれをカソード第１目安分極量ηｃｔｍｐおよびアノード第１目安分極量ηａｔｍｐと称す。
【００６１】
次に、第１目安電流密度ｉｔｍｐの前に低い値の電流密度（「第２目安電流密度」に相当する）ｉｔｍｐ−１における分極量（「第２目安分極量」に相当する）ηｔｍｐ−１を、カソード分極およびアノード分極の結果から読み取り、それぞれをカソード第２目安分極量ηｃｔｍｐ−１およびアノード第２目安分極量ηａｔｍｐ−１と称す。
そこで、式（２３）に、カソード第１目安分極量ηｃｔｍｐ、カソード第２目安分極量ηｃｔｍｐ−１、第１目安電流密度ｉｔｍｐ、および第２目安電流密度ｉｔｍｐ−１を代入して、カソード分極におけるターフェル式の目安勾配（カソード目安勾配）βｃｔｍｐを計算する。
【００６２】
【数２３】
0006026055.tif 000024
【００６３】
同様に、式（２４）に、アノード第１目安分極量ηａｔｍｐ、アノード第２目安分極量ηａｔｍｐ−１、第１目安電流密度ｉｔｍｐ、および第２目安電流密度ｉｔｍｐ−１を代入して、アノード分極におけるターフェル式の目安勾配（アノード目安勾配）βａｔｍｐを計算する。
【００６４】
【数２４】
0006026055.tif 000025
【００６５】
（Ｃ：目標分極量の計算についての詳細な説明）
正確なターフェル式を得るためには、ある程度の分極量が必要であるが、過大な分極は測定対象の環境や表面状態を変化させるので好ましくない。一方、分極量が不足するとターフェル式に乗らない分極曲線からターフェル勾配を読むことになるので好ましくない。
【００６６】
そこで、必要な分極量である「目標分極量ηｔｒｇ」を求める。
アノード分極におけるアノード電流密度ｉａは式（２５）で表されるから、両辺を対数で表すことによって、式（２６）が導かれる。
同様に、カソード分極におけるカソード電流密度ｉｃは式（２７）になる。
外部からの電流密度ｉｏｕｔの電流を供給した場合、電流密度ｉｏｕｔは、式（２７）で表されるカソード電流密度ｉｃと式（２６）で表されるアノード電流密度ｉａとの差として、式（２８）で表される。このとき、外部から供給される電流の電流密度ｉｏｕｔが十分に高くなると、電流密度ｉｏｕｔはカソード電流密度ｉｃとほぼ等しくなる。
【００６７】
【数２５】
0006026055.tif 000026
【００６８】
【数２６】
0006026055.tif 000027
【００６９】
【数２７】
0006026055.tif 000028
【００７０】
【数２８】
0006026055.tif 000029
【００７１】
次に、カソード電流密度ｉｃに対するアノード電流密度ｉａの比を、「ｄ」とすると、「ｄ」は式（２９）になる。なお、「ｄ」を「誤差比率」と呼び、例えば０．０１(１％)が好ましい。そこで、式（２９）の両辺の対数をとると、式（３０）が得られる。
【００７２】
【数２９】
0006026055.tif 000030
【００７３】
【数３０】
0006026055.tif 000031
【００７４】
鋼材を、カソード分極量ηｃ（絶対値を「η」とする）だけカソード分極すると、アノード側では逆方向にカソード分極量ηｃの絶対値に同じだけ分極することになる。すなわち、アノード分極量ηａは、逆符号の「−η」となる。したがって、分極量ηが目標分極量ηｔｒｇのとき、「ηｃ＝ηｔｒｇ」、「ηａ＝−ηｔｒｇ」であるから、式（２９）は式（３０）のように表すことができる。
これより、外部からの電流の電流密度ｉｏｕｔが誤差比率ｄのとき、カソード電流密度ｉｃとほぼ等しくなるための目標分極量ηｔｒｇは式（３１）から求まる。
なお、カソード分極におけるターフェル式の目安勾配（カソード目安勾配）βｃｔｍｐ、およびアノード分極におけるターフェル式の目安勾配（アノード目安勾配）βａｔｍｐは、前記式（２３）および式（２４）のように測定した分極特性から求められている。また、誤差比率ｄは、例えば「０．０１（１％）」にしている。
【００７５】
【数３１】
0006026055.tif 000032
【００７６】
（Ｄ：見掛けの勾配の計算についての詳細な説明）
以上のように求められた目標分極量ηｔｒｇに対応して、カソード分極におけるターフェル式の見掛けの勾配βｃ’の計算について詳細に説明する。
図５Ｂにおいて、まず、カソード分極試験の結果から、目標分極量ηｔｒｇに最も近い段階の分極量（「第１目標分極量」）ηtを読み取り、そのときの電流密度を第１目標電流密度ｉｔとする。
そして、測定対象がコンクリート中の鋼材のように電解質が流動しない場合は、第１目標電流密度ｉｔの前段階の電流密度である第２目標電流密度ｉｔ−１と、第２目標電流密度ｉｔ−１における分極量である第２目標分極量ηｔ−１とを読み取る。
一方、測定対象が水溶液のように電解質が流動する場合は、第１目標電流密度ｉｔの次に大きな電流密度を第２目標電流密度ｉｔ＋１として、同様に、第２目標分極量ηｔ＋１とを読み取る。
以下、測定対象がコンクリート中の鋼材の場合について説明する。
【００７７】
カソード分極における見掛けの勾配βｃ’は、第２目標電流密度ｉｔ−１の対数値と第１目標電流密度ｉｔの対数値との間の電流密度の変化分に対する、第２目標分極量ηｔ−１と第１目標分極量ηｔとの間の分極量の変化分の割合として、式（３２）によって計算することができる。
ここで、見掛けの勾配βｃ’は、ある一定の条件における分極試験の結果から計算されるものであるため、「見掛けの」ターフェル勾配と称している。
なお、以上は、測定値である第１目標電流密度ｉｔおよび第２目標電流密度ｉｔ−１を用いているが、本発明はこれに限定するものではなく、複数の測定値から、分極特性を示す回帰式を求め、目標分極量ηｔｒｇにおける当該回帰式の傾きを、見掛けの勾配βｃ’としてもよい。
【００７８】
【数３２】
0006026055.tif 000033
【００７９】
また、以上のように求められた目標分極量ηｔｒｇに対応して、アノード分極におけるターフェル式の見掛けの勾配βａ’を計算するものであってもよい。
アノード分極における見掛けの勾配βａ’は、第２目標電流密度ｉｔ−１の対数値と第１目標電流密度ｉｔの対数値との間の電流密度の変化分に対する、第２目標分極量ηｔ−１と第１目標分極量ηｔとの間の分極量の変化分の割合として、式（３３）によって計算することができる。
ここで、見掛けの勾配βａ’は、ある一定の条件における分極試験の結果から計算されるものであるため、「見掛けの」ターフェル勾配と称している。
なお、以上は、測定値である第１目標電流密度ｉｔおよび第２目標電流密度ｉｔ−１を用いているが、本発明はこれに限定するものではなく、複数の測定値から、分極特性を示す回帰式を求め、目標分極量ηｔｒｇにおける当該回帰式の傾きを、見掛けの勾配βａ’としてもよい。
【００８０】
【数３３】
0006026055.tif 000034
【００８１】
（Ｆ：見掛けの平衡電位の計算についての詳細な説明）
次に、見掛けの勾配βｃ’、第１目標分極量ηｔ、第１目標電流密度ｉｔ、および自然電位Ｅｃｏｒを式（３４）に代入して、見掛けの平衡電位Ｅｃｏ’を計算する。なお、見掛けの平衡電位Ｅｃｏ’は、ある一定の条件における分極試験の結果から計算されるものであるため、「見掛けの」平衡電位Ｅｃｏ’と称している。
【００８２】
【数３４】
0006026055.tif 000035
【００８３】
また、見掛けの勾配βａ’、第１目標分極量ηｔ、第１目標電流密度ｉｔ、および自然電位Ｅｃｏｒを式（３５）に代入して、見掛けの平衡電位Ｅａｏ’を計算するものであってもよい。なお、見掛けの平衡電位Ｅａｏ’は、ある一定の条件における分極試験の結果から計算されるものであるため、「見掛けの」平衡電位Ｅａｏ’と称している。
【００８４】
【数３５】
0006026055.tif 000036
【００８５】
（Ｇ：腐食電流密度の計算についての詳細な説明）
腐食速度ｉｉｎｔは、自然電位Ｅｃｏｒ（分極量η＝０）における電流密度であるから、腐食速度ｉｉｎｔの対数値を「ｋ」とすると、腐食速度ｉｉｎｔは、式（３６）および式（３７）によって計算される。
【００８６】
【数３６】
0006026055.tif 000037
【００８７】
【数３７】
0006026055.tif 000038
【００８８】
また、腐食速度ｉｉｎｔは、自然電位Ｅｃｏｒ（分極量η＝０）における電流密度であるから、腐食速度ｉｉｎｔの対数値を「ｋ」とすると、腐食速度ｉｉｎｔは、式（３８）および式（３７）によって計算されるものであってもよい。
【００８９】
【数３８】
0006026055.tif 000039
【００９０】
（作用効果）
本発明の電解質中の金属体の腐食速度測定方法は以上であるから、以下の作用効果を奏する。
（ｉ）実際の分極試験によって得られた分極特性に基づいてターフェル式を得るものであるから、より正確な腐食速度を求めることができる。
（ｉｉ）従来のターフェル外挿法では、測定者が分極曲線図にターフェル直線を描き、これが自然電位と交差する電流密度を腐食電流密度として読み取っていたが、(ａ)測定者の主観によってターフェル直線が異なるという問題や、(ｂ)腐食電流密度の読み取りが煩雑であるという問題等があった。一方、本発明によると、分極試験の結果から外挿法による腐食速度を自動的に計算することができるので、前記問題（ａ）および（ｂ）が解消し、測定が迅速かつ正確になる。
（ｉｉｉ）本発明によると、定電流で段階的に電流密度を高めるために、従来法である定電位法と比較してノイズの影響を受け難い。また、断続的に電流を流してインスタントオフ電位を測定するので電圧降下ＩＲの影響も受け難い。したがって、分極装置の機構が簡易であると共に、正確な測定ができる。
【００９１】
［実施例１］
図７Ａおよび図７Ｂは、本発明の実施の形態１に係る電解質中の金属体の腐食速度測定方法の実施例１を説明するものであって、図７Ａは測定装置を模式的に示す模式図、図７Ｂは通電要領を模式的に示す電流密度と時間との相関図である。
（コンクリート中鋼材の腐食速度測定）
本発明の電解質中の金属体の腐食速度測定方法によるコンクリート中の鋼材の腐食速度の測定値と、腐食減量から求めた腐食速度と、を比較するための試験を以下のように実施した。
【００９２】
（測定方法）
電解質１１としてのコンクリートは、表１Ａ（コンクリートの配合表）に示す配合で、セメントは普通ポルトランドセメントを使用し、測定対象１３である鉄筋を腐食させるため、塩化物イオンが１０ｋｇ／ｍ３となるように食塩をコンクリートに添加した。
測定対象１３である鉄筋は、直径１６ｍｍの磨き丸鋼を使用し、供試面積が８．０×１０−３ｍ２となるように塗装および粘着テープで被覆した。
また、打設１９日後に、１Ａ／ｍ２で７日間（打設１９〜２６日の間）アノード溶解処理を行った。
供試体として、供試体Ｃ１および供試体Ｃ２の２体を作製し、１体は室温における飽和湿度大気中に静置した。曝露期間終了時に、本発明の電解質中の金属体の腐食速度測定方法によって腐食速度の測定を行った後、供試体を解体して鉄筋を取り出し、除錆（ＪＩＳ  Ｚ２３７１塩水噴霧試験法の化学的腐食生成物除去方法に準ずる）後に秤量した。
【００９３】
【表１Ａ】
0006026055.tif 000040
【００９４】
（分極曲線測定）
図７Ａにおいて、分極測定装置１０は、以下に構成されている。
（ｉ）対極１２：５ｍｍ格子、太さ０．７ｍｍの亜鉛めっき鋼の網１００ｍｍ×２００ｍｍ、平面中央に照合電極１４用の直径２０ｍｍの穴が形成され、コンクリート１１との接触層は不織布（図示しない）に飽和水酸化カルシウム水溶液が含浸されている。
（ｉｉ）直流定電流装置（直流電源に同じ）１５：自動分極装置（図示しない）を使用して分極操作を実施。
（ｉｉｉ）照合電極１４：飽和甘こう照合電極ＳＣＥを対極１２の中心に設置し、接触液は対極と同様。
（ｉｖ）電流密度：０．００１Ａ／ｍ２×１、２、５倍・・・と段階的に上昇し、測定された電位が２００ｍＶ以上分極するまで増加した。なお、測定精度向上のため最終試験では電流密度を０．００１Ａ／ｍ２×１、２、４、６、８倍・・・と段階的に上昇している。
（ｖ）通電および電位測定：通電時間を１秒間、通電遮断を１０秒間、通電遮断から「０．０５秒後」にインスタントオフ電位Ｅｉｎｓを測定した（図７Ｂ参照）。
【００９５】
（供試体Ｃ１の測定結果）
表１Ｂに、供試体Ｃ１のコンクリート中鋼材の分極試験結果を示している。表１Ｂにおいて、供試体Ｃ１の必要最小限の電極反応を生じさせる第１目安電流密度ｉｔｍｐを２００ｍＡ／ｍ２とし、その前段階の第２目安電流密度ｉｔｍｐ−１を１００ｍＡ／ｍ２とする。そして、第１目安電流密度ｉｔｍｐにおけるカソード第１目安分極量ηｃｔｍｐを１０８ｍＶ、第２目安電流密度ｉｔｍｐ−１におけるカソード第２目安分極量ηｃｔｍｐ−１を６０ｍＶとして、式（２３）に代入する。
アノード側については、第１目安電流密度ｉｔｍｐおよび第２目安電流密度ｉｔｍｐ−１を、それぞれ同様に２００ｍＡ／ｍ２および１００ｍＡ／ｍ２にして、アノード第１目安分極量をηａｔｍｐおよび第２アノード目安分極量ηａｔｍｐ−１を、それぞれ１３１ｍＶおよび６９ｍＶとして、式（２４）に代入する。
【００９６】
表１Ｄａ、表１Ｄｂに、コンクリート中鋼材の腐食速度測定結果を示している。表１Ｄに示すように、ターフェル式の目安勾配として、カソード目安勾配βｃｔｍｐが１４６ｍＶ、アノード目安勾配βａｔｍｐが１９９ｍＶとして求まる。そこで、これらの値を式（３１）に代入して、目標分極量ηｔｒｇの値「１６９ｍＶ」を求める。
【００９７】
【表１Ｂ】
0006026055.tif 000041
【００９８】
【表１Ｃａ】
0006026055.tif 000042
【００９９】
【表１Ｃｂ】
0006026055.tif 000043
【０１００】
【表１Ｄａ】
0006026055.tif 000044
【０１０１】
【表１Ｄｂ】
0006026055.tif 000045
【０１０２】
さらに、カソード側において、求まった目標分極量ηｔｒｇの値である「１６９ｍＶ」に最も近い分極量である第１目標分極量ηｔが１９８ｍＶであり、その時の電流密度である第１目標電流密度ｉｔが５００ｍＡ／ｍ２であり、その前段階の分極量である第２目標分極量ηｔ−１が１０８ｍＶ、その時の電流密度である第２目標電流密度ｉｔ−１が２００ｍＡ／ｍ２であることを、測定値から読み取り、式（３２）に代入する。そうすると、ターフェル式の見掛けの勾配βｃ’の値「２２６ｍＶ」が求まる。
さらに、測定時の自然電位Ｅｃｏｒの値「−４５０ｍＶ」を式（３４）に代入し、カソード側の見かけの平衡電位Ｅｃｏ’の値「−３８ｍＶ」が求まり、さらに、これらの値を式（３６）および式（３７）に代入して、腐食電流密度ｉｉｎｔの値「６７ｍＡ／ｍ２」を計算する。なお、実測値は、腐食電流密度ｉｃｏｒの値「８３ｍＡ／ｍ２」であった。
【０１０３】
表１Ｅには、供試体Ｃ１について最小分極量ΔＥｔｍｐと第１目安電流密度ｉｔｍｐを変化させて算出した腐食電流密度ｉｉｎｔの値の精度を調べた結果を示す。
なお、表１Ｅでは、計算に使用した計測データが表１Ａ〜表１Ｄｂと異なるため、測定値の腐食電流密度ｉｉｎｔの値が上記と異なっている。最小分極量ΔＥｔｍｐは、カソード分極量であるが、絶対値を示しており、マイナスが付いていない。
表１Ｅに示すように、最小分極量ΔＥｔｍｐが２ｍＶ以上１２０ｍＶ以下であり、第１目安電流密度が１０ｍＡ／ｍ２以上３００ｍＡ／ｍ２以下である場合には、表１Ｅの腐食電流密度ｉｉｎｔの値の隣に括弧書きした実測値との比のように、測定値が４０％以内で一致し、本発明の電解質中の金属体の腐食速度測定方法によって、コンクリート中鋼材の電流密度を正確に測定できることが明らかになった。
ここで、測定値が４０％以内で一致した場合であっても正確に測定できていると判定しているのは、従来では実測値に対して桁単位での違いが生じる程の測定誤差が生じていたためである。
また、より正確には表１Ｅに示すように、最小分極量ΔＥｔｍｐが２ｍＶ以上２０ｍＶ以下のときには第１目安電流密度が６０ｍＡ／ｍ２以上３００ｍＡ／ｍ２以下である場合、または、最小分極量ΔＥｔｍｐが４０ｍＶ以上１２０ｍＶ以下のときには第１目安電流密度が１０ｍＡ／ｍ２以上３００ｍＡ／ｍ２以下である場合に、測定値が４０％以内で一致する。
【０１０４】
【表１Ｅ】
0006026055.tif 000046
【０１０５】
（供試体Ｃ２の測定結果）
表１Ｃａ、表１Ｃｂに、供試体Ｃ２のコンクリート中鋼材の分極試験結果を示している。供試体Ｃ２について表１Ｃａ、表１Ｃｂより、供試体Ｃ１と同様に、必要最小限の電極反応を生じさせる第１目安電流密度ｉｔｍｐを２００ｍＡ／ｍ２および第２目安電流密度ｉｔｍｐ−１を１００ｍＡ／ｍ２として、カソード側については、カソード第１目安分極量ηｃｔｍｐを２５ｍＶ、カソード第２目安分極量ηｃｔｍｐを１２ｍＶとして、式（２３）に代入し、カソード目安勾配βｃｔｍｐの値「４３ｍＶ」を求める。
また、アノード側については、第１目安電流密度ｉｔｍｐを２００ｍＡ／ｍ２および第２目安電流密度ｉｔｍｐ−１を「１００ｍＡ／ｍ２」として、アノード第１目安分極量ηａｔｍｐを３３ｍＶ、第２アノード目安分極量ηａｔｍｐ−１を１８ｍＶとして、式（２４）に代入し、アノード目安勾配βａｔｍｐの値「５０ｍＶ」を求める。
さらに、前記求まった値「４３ｍＶ」および「５０ｍＶ」を式（３１）に代入して、目標分極量ηｔｒｇの値「４６ｍＶ」を計算で求める。
【０１０６】
さらに、カソード側において、求まった目標分極量ηｔｒｇの値である「４６ｍＶ」に最も近い分極量である第１目標分極量ηｔが４５ｍＶであり、その時の電流密度である第１目標電流密度ｉｔが４００ｍＡ／ｍ２であり、その前段階の分極量である第２目標分極量ηｔ−１が２５ｍＶ、その時の電流密度である第２目標電流密度ｉｔ−１が２００ｍＡ／ｍ２であることを、測定値から読み取り、式（３２）に代入する。そうすると、ターフェル式の見掛けの勾配βｃ’の値が「６６ｍＶ」と求まる。
さらに、測定時の自然電位Ｅｃｏｒの値「−４２５ｍＶ」を式（３４）に代入し、カソード側の見かけの平衡電位Ｅｃｏ’の値「−２９７ｍＶ」を求め、さらに、これらの値を式（３６）および式（３７）に代入して、腐食電流密度ｉｉｎｔの値「８４ｍＡ／ｍ２」を求める。なお、実測値は、腐食電流密度ｉｃｏｒの値「７８ｍＡ／ｍ２」であった。
【０１０７】
図８は、本発明の実施の形態１に係る電解質中の金属体の腐食速度測定方法の実施例１を説明するものであって、見掛けの勾配（βｃ’）を、供給された電流密度の対数値と測定した電位とから両者の相関関係を示す関係式を計算して、計算された関係式において、目標電流密度（ｉｔｒｇ）の対数値における傾きから計算する電流密度の対数と分極量との相関図である。
供試体Ｃ２について、上述のように目標分極量ηｔｒｇの値「４６ｍＡ」を計算で求めた後、表１Ｃａ、表１Ｃｂより、目標分極量ηｔｒｇに近い分極量の電流密度１００ｍＡ／ｍ２、２００ｍＡ／ｍ２、４００ｍＡ／ｍ２、６００ｍＡ／ｍ２のそれぞれの対数（２、２．３０１０２９９９６、２．６０２０５９９９１、２．７７８１５１２５）に対する、それぞれの分極量（−１２ｍＶ、−２５ｍＶ、−４５ｍＶ、−６５ｍＶ）の点を電流密度の対数と分極量との相関図にプロットする。そして、例えば最小二乗法のように近似関数を計算する。この結果、近似関数は、「ｙ＝−６７．２３４ｘ＋１２６．２５」であった。この近似関数の傾き「６７ｍＶ」がターフェル式の見掛けの勾配βｃ’の値となる。
さらに、測定時の自然電位Ｅｃｏｒの値「−４２５ｍＶ」を式（３４）に代入し、カソード側の見かけの平衡電位Ｅｃｏ’の値「−２９７ｍＶ」を求め、さらに、これらの値を式（３６）および式（３７）に代入して、腐食電流密度ｉｉｎｔの値「８７ｍＡ／ｍ２」を求める。なお、実測値は、腐食電流密度ｉｃｏｒの値「７８ｍＡ／ｍ２」であった。このように、見掛けの勾配（βｃ’）を、供給された電流密度の対数値と測定した電位とから両者の相関関係を示す関係式を計算して、計算された関係式において、目標電流密度（ｉｔｒｇ）の対数値における傾きから計算することもできる。
【０１０８】
以上より、測定値が８０％以内で一致し、本発明の電解質中の金属体の腐食速度測定方法によって、コンクリート中鋼材の電流密度を正確に測定できることが明らかになった。
【０１０９】
（供試体Ｃ２のアノード側からの測定結果）
なお、上記のカソード側と同様に、アノード側から測定することもできる。
供試体Ｃ２について表１Ｃａ、表１Ｃｂより、供試体Ｃ１と同様に、必要最小限の電極反応を生じさせる第１目安電流密度ｉｔｍｐを２００ｍＡ／ｍ２および第２目安電流密度ｉｔｍｐ−１を１００ｍＡ／ｍ２として、カソード側については、カソード第１目安分極量ηｃｔｍｐを２５ｍＶ、カソード第２目安分極量ηｃｔｍｐを１２ｍＶとして、式（２３）に代入し、カソード目安勾配βｃｔｍｐの値「４３ｍＶ」を求める。
また、アノード側については、第１目安電流密度ｉｔｍｐを２００ｍＡ／ｍ２および第２目安電流密度ｉｔｍｐ−１を「１００ｍＡ／ｍ２」として、アノード第１目安分極量ηａｔｍｐを３３ｍＶ、 第２アノード目安分極量ηａｔｍｐ−１を１８ｍＶとして、式（２４）に代入し、アノード目安勾配βａｔｍｐの値「５０ｍＶ」を求める。
さらに、前記求まった値「４３ｍＶ」および「５０ｍＶ」を式（３１）に代入して、目標分極量ηｔｒｇの値「４６ｍＡ」を計算で求める。
【０１１０】
表１Ｆａ、表１Ｆｂに、コンクリート中鋼材の腐食速度測定結果を示している。表１Ｆａ、表１Ｆｂより、アノード側において、求まった目標分極量ηｔｒｇの値である「４６ｍＶ」に最も近い分極量である第１目標分極量ηｔが５８ｍＶであり、その時の電流密度である第１目標電流密度ｉｔが４００ｍＡ／ｍ２であり、その前段階の分極量である第２目標分極量ηｔ−１が３３ｍＶ、その時の電流密度である第２目標電流密度ｉｔ−１が２００ｍＡ／ｍ２であることを、測定値から読み取り、式（３３）に代入する。そうすると、ターフェル式の見掛けの勾配βａ’の値が「８３ｍＶ」と求まる。
さらに、測定時の自然電位Ｅｃｏｒの値「−４２５ｍＶ」を式（３５）に代入し、アノード側の見かけの平衡電位Ｅａｏ’の値「−１５８ｍＶ」を求め、さらに、これらの値を式（３８）および式（３７）に代入して、腐食電流密度ｉｉｎｔの値「７９ｍＡ／ｍ２」を求める。なお、実測値は、腐食電流密度ｉｃｏｒの値「７８ｍＡ／ｍ２」であった。
【０１１１】
【表１Ｆａ】
0006026055.tif 000047
【０１１２】
【表１Ｆｂ】
0006026055.tif 000048
【０１１３】
図９は、本発明の実施の形態１に係る電解質中の金属体の腐食速度測定方法の実施例１を説明するものであって、見掛けの勾配（βａ’）を、供給された電流密度の対数値と測定した電位とから両者の相関関係を示す関係式を計算して、計算された関係式において、目標電流密度（ｉｔｒｇ）の対数値における傾きから計算する電流密度の対数と分極量との相関図である。
供試体Ｃ２について、上述のように目標分極量ηｔｒｇの値「４６ｍＡ」を計算で求めた後、表１Ｃａ、表１Ｃｂより、目標分極量ηｔｒｇに近い分極量の電流密度１００ｍＡ／ｍ２、２００ｍＡ／ｍ２、４００ｍＡ／ｍ２、６００ｍＡ／ｍ２のそれぞれの対数（２、２．３０１０２９９９６、２．６０２０５９９９１、２．７７８１５１２５）に対する、それぞれの分極量（１８ｍＶ、３３ｍＶ、５８ｍＶ、８７ｍＶ）の点を電流密度の対数と分極量との相関図にプロットする。そして、例えば最小二乗法のように近似関数を計算する。この結果、近似関数は、「ｙ＝７５．７４ｘ−１３２．４５」であった。この近似関数の傾き「７６ｍＶ」がターフェル式の見掛けの勾配βａ’の値となる。
さらに、測定時の自然電位Ｅｃｏｒの値「−４２５ｍＶ」を式（３５）に代入し、アノード側の見かけの平衡電位Ｅａｏ’の値「−５６５ｍＶ」を求め、さらに、これらの値を式（３８）および式（３７）に代入して、腐食電流密度ｉｉｎｔの値「６９ｍＡ／ｍ２」を求める。なお、実測値は、腐食電流密度ｉｃｏｒの値「７８ｍＡ／ｍ２」であった。このように、見掛けの勾配（βａ’）を、供給された電流密度の対数値と測定した電位とから両者の相関関係を示す関係式を計算して、計算された関係式において、目標電流密度（ｉｔｒｇ）の対数値における傾きから計算することもできる。
【０１１４】
以上より、カソード側からでなくアノード側からの測定値が８０％以内で一致し、本発明の電解質中の金属体の腐食速度測定方法によって、コンクリート中鋼材の電流密度を正確に測定できることが明らかになった。
【０１１５】
［実施例２］
図１０Ａおよび図１０Ｂは、本発明の実施の形態１に係る電解質中の金属体の腐食速度測定方法の実施例２を説明するものであって、図１０Ａは測定装置を模式的に示す側面図、図１０Ｂは測定装置を模式的に示す平面図である。
図１０Ａおよび図１０Ｂにおいて、測定装置２０は、自動分極装置２１とデータロガー２２とを有している。ガラスビーカー１９中に水道水１１が収納され、水道水１１に、対極１２、測定対象であるステンレス鋼１３、照合電極１４および亜鉛合金１７が浸漬されている。
そして、自動分極装置２１に、対極１２、ステンレス鋼１３および照合電極１４が電線を介して接続され、データロガー２２に、ステンレス鋼１３および亜鉛合金１７が電線を介して接続されている。また、ステンレス鋼１３と亜鉛合金１７との間に電線を介して固定抵抗１８が設置されている。
【０１１６】
【表２Ａａ】
0006026055.tif 000049
【０１１７】
【表２Ａｂ】
0006026055.tif 000050
【０１１８】
【表２Ｂ】
0006026055.tif 000051
【０１１９】
【表２Ｃａ】
0006026055.tif 000052
【０１２０】
【表２Ｃｂ】
0006026055.tif 000053
【０１２１】
水道水中における亜鉛合金／ステンレス鋼のマクロセル腐食速度測定は、測定装置２０を用いて水道水中に亜鉛合金およびステンレス鋼を浸漬してマクロセルを形成させ、このマクロセル電流密度の測定値（腐食電流密度に相当する）ｉｃｏｒと、本発明による腐食速度の測定方法によって測定された腐食速度ｉｉｎｔとを比較した。測定結果を表２Ａａ〜表２Ｃｂに示す。表２Ａａ、表２Ａｂに、供試体Ｗ１の水道水中マクロセルの分極試験結果を示している。表２Ｂに、供試体Ｗ２の水道水中マクロセルの分極試験結果を示している。表２Ｃａ、表２Ｃｂに、水道水中マクロセルの腐食速度測定結果を示している。通電時間などの測定条件は実施例１と同様にしている。
【０１２２】
試験Ｗ１について表２Ａａ、表２Ａｂより、必要最小限の電極反応を生じさせる電流密度である第１目安電流密度ｉｔｍｐを２００ｍＡ／ｍ２、その前段階の電流密度である第２目安電流密度ｉｔｍｐ−１を１００ｍＡ／ｍ２とし、それぞれにおけるカソード第１目安分極量ηｃｔｍｐを１０８ｍＶ、第２目安分極量ηａｔｍｐ−１を７６ｍＶとして、これらを式（２３）に代入し、カソード目安勾配βｃｔｍｐの値「１０６ｍＶ」を求める。
同様に、アノード第１目安分極量ηａｔｍｐを１５０ｍＶ、第２目安分極量ηａｔｍｐ−１を９８ｍＶとして、これらを式（２４）に代入して、アノード目安勾配βａｔｍｐの値「１７２ｍＶ」を求める。
【０１２３】
そうすると、表２Ｃａ、表２Ｃｂに示すように、前記求めた値「１０６ｍＶ」および「１７２ｍＶ」を式（３１）に代入して、目標分極量ηｔｒｇの値である「１３２ｍＶ」を得る。
そこで、得られた目標分極量ηｔｒｇ（１３２ｍＶ）に最も近い値であるカソード側の第１目標分極量ηｔを１３０ｍＶとして、その時の電流密度である第１目標電流密度ｉｔを３００ｍＡ／ｍ２とし、また、その次段階の分極量である第２目標分極量ηｔ＋１を１４２ｍＶ、その時の電流密度である第２目標電流密度ｉｔ＋１を４００ｍＡ／ｍ２と読み取る。そして、これらを式（３２）に代入すると、ターフェル式の見掛けの勾配βｃ’の値「９６ｍＶ」が求まる。
さらに、測定時の自然電位Ｅｃｏｒの値「−９９１ｍＶ」を、式（３４）に代入し、カソード側の見かけの平衡電位Ｅｃｏ’の値「−８８３ｍＶ」を求め、さらに、これらの値を式（３６）および式（３７）に代入して、腐食電流密度ｉｉｎｔの値「１３．３ｍＡ／ｍ２」を求める。なお、実測値は、腐食電流密度ｉｃｏｒの値「１２ｍＡ／ｍ２」であった。
【０１２４】
試験Ｗ２について表２Ｂより、第１目安電流密度ｉｔｍｐを２００ｍＡ／ｍ２、第２目安電流密度ｉｔｍｐ−１を１００ｍＡ／ｍ２、カソード第１目安分極量ηｃｔｍｐを３３ｍＶ、カソード第２目安分極量ηｃｔｍｐ−１を２０ｍＶとして、これらを式（２３）に代入し、カソード目安勾配βｃｔｍｐの値「４３ｍＶ」を求める。
同様に、アノード第１目安分極量ηａｔｍｐを３２ｍＶ、アノード第２目安分極量ηａｔｍｐ−１を１５ｍＶとして、これらを式（２４）に代入して、アノード目安勾配βａｔｍｐの値「５６ｍＶ」を求める。
【０１２５】
そうすると、表２Ｃａ、表２Ｃｂに示すように、前記求めた値「４３ｍＶ」および「５６ｍＶ」を式（３１）に代入して、目標分極量ηｔｒｇの値である「４９ｍＶ」を得る。
そこで、得られた目標分極量ηｔｒｇ（４９ｍＶ）に対応して、カソード側の第１目標分極量ηｔを５３ｍＶ、および第１目標電流密度ｉｔを４００ｍＡ／ｍ２とし、また、第２目標分極量ηｔ＋１を７０ｍＶおよび第２目標電流密度ｉｔ＋１を６００ｍＡ／ｍ２と読み取る。そして、これらを式（３２）に代入すると、ターフェル式の見掛けの勾配βｃ’の値が「９７ｍＶ」と求まる。
さらに、測定時の自然電位Ｅｃｏｒの値「−７１３ｍＶ」を、式（３４）に代入し、カソード側の見かけの平衡電位Ｅｃｏｒ’の値「−５１５ｍＶ」を求め、さらに、これらの値を式（３６）および式（３７）に代入して、腐食電流密度ｉｉｎｔの値「１１３ｍＡ／ｍ２」を求める。なお、実測値は、腐食電流密度ｉｃｏｒの値「１６６ｍＡ／ｍ２」であった。
【０１２６】
以上より、測定値が６０％以内で一致し、本発明の電解質中の金属体の腐食速度測定方法によって、水道水中のマクロセル電流密度を正確に測定できることが明らかになった。
なお、使用した亜鉛合金の水道水中における自己腐食は微少であることから、マクロセル電流密度が亜鉛合金の腐食速度とほぼ等しいとしている。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
本発明は以上であるから、各種構造部（例えば、コンクリート製橋梁、コンクリート製桟橋、コンクリート製共同溝、港湾岸壁、桟橋下部工、送電用架線支持構造基礎等）やこれらを構成する各種部材の金属体腐食測定に広く利用することができるから、社会資本の維持管理に貢献する。また、腐食メカニズム解明のための試験装置としても広く利用することができる。
【符号の説明】
【０１２８】
１０ 分極測定装置
１１ 電解質 （コンクリート、水道水）
１２ 対極
１３ 測定対象（ステンレス鋼）
１４ 照合電極
１５ 直流電源（直流定電流装置）
１６ 電圧計（電位差計）
１７ 亜鉛合金
１８ 固定抵抗
１９ ガラスビーカー
２０ 測定装置
２１ 自動分極装置
２２ データロガー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
0006026055.tif 000068
【図６Ｂ】
0006026055.tif 000069
【図６Ｃ】
0006026055.tif 000070
【図６Ｄ】
0006026055.tif 000071
【図６Ｅ】
0006026055.tif 000072
【図６Ｆ】
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【図７Ａ】
0006026055.tif 000074
【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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