(57)【要約】【課題】構造物中の鋼材の腐食速度を非接触で精度よく測定することができる腐食速度測定方法および腐食速度測定プローブを提供する。【解決手段】鋼材電極線を対極に接続し、対極線を鋼材に接続し、参照電極線を参照電極に接続し、この状態で電気化学測定装置により電気化学測定を行って対極の分極抵抗を測定する対極測定工程Ｓ１と、鋼材電極線を鋼材に接続し、対極線を対極に接続し、参照電極線を参照電極に接続し、この状態で電気化学測定装置により電気化学測定を行って鋼材の見掛けの分極抵抗を測定する鋼材測定工程Ｓ２と、鋼材、対極および参照電極の幾何学的形状および相対位置に基づいて、電位分布解析により鋼材および対極に関する補正特性曲線を作成する補正準備工程Ｓ３と、を行い、この後、見掛けの分極抵抗に対して補正特性曲線に基づく補正を行うことにより鋼材の補正された分極抵抗を求める補正実施工程Ｓ４を行う。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
腐食環境下におかれた鋼材、対極および参照電極と、これらに接続される鋼材電極線、対極線、参照電極線を有する電気化学測定装置とを用い、
前記鋼材電極線を前記対極に接続し、前記対極線を前記鋼材に接続し、前記参照電極線を前記参照電極に接続し、この状態で前記電気化学測定装置により電気化学測定を行って前記対極の分極抵抗を測定する対極測定工程と、
前記鋼材電極線を前記鋼材に接続し、前記対極線を前記対極に接続し、前記参照電極線を前記参照電極に接続し、この状態で前記電気化学測定装置により電気化学測定を行って前記鋼材の見掛けの分極抵抗を測定する鋼材測定工程と、
前記鋼材、前記対極および前記参照電極の幾何学的形状および相対位置に基づいて、電位分布解析により前記鋼材に関する補正特性曲線を作成する補正準備工程と、
を行い、この後、
前記見掛けの分極抵抗に対して前記補正特性曲線に基づく補正を行うことにより前記鋼材の補正された分極抵抗を求める補正実施工程を行うことを特徴とする腐食速度測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の腐食速度測定方法において、
前記対極として対をなす第１対極および第２対極を用い、前記対極測定工程では、前記鋼材電極線を前記第１対極に接続し、前記対極線を前記第２対極に接続し、前記参照電極線を前記参照電極に接続し、この状態で前記電気化学測定装置により電気化学測定を行うことを特徴とする腐食速度測定方法。
【請求項３】
請求項１に記載の腐食速度測定方法において、
前記対極として対をなす第１対極および第２対極を用い、前記対極測定工程では、前記鋼材電極線と前記参照電極線とを前記第１対極に接続し、前記対極線を前記第２対極に接続し、この状態で前記電気化学測定装置により電気化学測定を行うことを特徴とする腐食速度測定方法。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の腐食速度測定方法において、
前記第１対極および前記第２対極は各々の測定対象に対向する表面の面積が同じであることを特徴とする腐食速度測定方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れかに記載の腐食速度測定方法において、
前記鋼材測定工程および前記対極測定工程における分極抵抗の測定に、１０Ｈｚ以上の周波数帯の第１信号と、１Ｈｚ以下の周波数帯または直流の第２信号とを用いることを特徴とする腐食速度測定方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５の何れかに記載の腐食速度測定方法に用いる腐食速度測定プローブであって、
絶縁材料で形成された本体と、本体に埋設されて測定面だけが露出された参照電極および対極とを有することを特徴とする腐食速度測定プローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、腐食速度測定方法および腐食速度測定プローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、腐食環境下におかれた鋼材では腐食の進行が避けられず、そのような環境での鋼材の利用にあたっては、その腐食状態の評価が必要とされる。
例えば、高度成長期に数多く建設された構造物では、構造として鋼材が多用されており、その維持管理にあたって、劣化要因の１つとして鋼材の腐食劣化が注目されている。
このような背景から、鋼材の腐食劣化を適切に把握する技術に対する要求が高く、これまでにも様々な環境での鋼材の腐食速度の測定あるいは腐食量の予測を行う技術が考えられてきた。具体的には、構造物などの広い表面積を有する鋼材の腐食速度を、電気化学測定およびこれを模した電位分布解析を用いて算定する方法が提案されている。
【０００３】
非特許文献１には、鋼材の腐食速度を電気化学的に測定する手法（分極抵抗法あるいは直線分極法と呼ばれる）が開示されている。
この手法では、特定の２つの周波数の微少な交流を対象鋼材に印加し、各周波数での電流値から鋼材表面の分極抵抗を測定する。この際、対象となる鋼材を試料電極とし、さらに１つの対極と１つの参照電極とを用い、鋼材と対極との間に電圧を印加して電流を流す構成がとられる。
【０００４】
前述した手法が有効なのは、鋼材の面積が対極の面積に比べて等しいか小さい場合に限られる。これは、前述した手法が、試料電極である鋼材の表面において電流が均一であることを前提とし、鋼材表面の電位変化を一定の電流密度で除して分極抵抗とするからである。
しかし、現実に測定対象となる構造物中の鋼材においては、鋼材の面積が対極に対して大きく、対極から流れ込む電流が鋼材表面で不均一となり、電位変動も鋼材表面の各部分により異なることになる。このような鋼材の部分による電流の不均一は、対極と鋼材の面積比に依存するほか、位置関係にも影響される。このような不均一が生じることから、単に検出された電位変動を電流密度で除するだけでは、鋼材の分極抵抗を正確に得ることができない。
【０００５】
特許文献１には、前述した電気化学的な腐食速度の測定を、コンクリート中に埋設された鋼材に対して適用するためのプローブが開示されている。
このプローブは、参照電極とその周囲にドーナツ状に配置された２つの対極とを用い、これらからコンクリート中の鋼材に電圧を印加し、この際に流れる電流のうち内側の対極に流れる電流を用いて分極抵抗を測定している。このようなプローブにおいては、外側の対極によって測定対象領域が限定され、内側の対極の直下の領域の鋼材に対して分極抵抗の測定ができる。
しかし、このようなプローブを用いても、測定対象の鋼材がコンクリート中にあって対極との距離が大きい場合（５ｃｍ以上ある場合）、あるいは測定対象の鋼材の表面が不動態化している場合、対極から鋼材に至る電流が広範囲に拡散してしまい、焦点を絞った測定を行うことができず、分極抵抗の測定にあたって誤差が大きくなってしまう。
【０００６】
非特許文献２には、前述した非特許文献１および特許文献１に開示された技術における問題を克服する手法が提案されている。
この手法では、測定対象である鋼材の分極抵抗に対してインピーダンス特性曲線を用いた逆推定により、対極から鋼材に至る電流の拡散への影響を補正し、あるいは対極から鋼材へと流れ込む電流の不均一さを補正する。
具体的には、１つの対極および１つの参照電極を用い、電気化学測定により対極の分極抵抗（本来の測定対象である鋼材の分極抵抗ではなく）を測定するとともに、鋼材や他の電極の寸法とこれらの位置関係に加え、上述の対極の分極抵抗を考慮した電位分布解析を用いてインピーダンス特性曲線を設定しておき、鋼材の見掛けの分極抵抗の測定値に対してインピーダンス特性曲線に基づく逆推定（補正）を行うことで、誤差のなく真の鋼材の分極抵抗を得ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６３−１６３２６６号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】「金属物理セミナー」、１９７９年、第４巻、第２号、ｐ．１００−１０５
【非特許文献２】「腐食防食部門委員会資料」、社団法人日本材料学会、２００７年６月２４日、第４部、第４６巻、第２５７号、ｐ．３３−３８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、前述した非特許文献２には、測定対象である鋼材がおかれる実際の腐食環境のもとでの対極の分極抵抗を測定する手法が示されていない。
この手法として、当該技術分野の一般的な知識からすれば、鋼材および対極がおかれる腐食環境を模した溶液を室内において作成し、この溶液中の測定対象の対極に試料電極線を接続し、別途準備した補助対極と参照電極とを用いて分極測定を行うことで、模擬的に測定対象の対極の分極抵抗を求めることが考えられる。
【００１０】
しかし、現実の腐食環境、例えばコンクリート構造物中に埋設された鋼材、河川や海水中に浸漬された鋼材がおかれる環境は、そのまま室内実験で再現することは現実的に困難であり、従って同環境における対極の分極抵抗を求めることも困難となる。もしも概略実験により大凡の分極抵抗が得られたとしても、対極の分極抵抗は、電位分布解析を実施する際の入力条件となる値であり、対極の分極抵抗をどのような値とするかで、インピーダンス特性曲線の結果は大きく変化する。その結果、インピーダンス特性曲線に基づく補正を行う場合に大きな誤差を生じさせ、正確に鋼材の真の分極抵抗が得にくいという問題があった。
【００１１】
本発明の主な目的は、構造物中の鋼材の腐食速度を非接触で精度よく測定することができる腐食速度測定方法および腐食速度測定プローブを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の腐食速度測定方法は、腐食環境下におかれた鋼材、対極および参照電極と、これらに接続される鋼材電極線、対極線、参照電極線を有する電気化学測定装置とを用い、
前記鋼材電極線を前記対極に接続し、前記対極線を前記鋼材に接続し、前記参照電極線を前記参照電極に接続し、この状態で前記電気化学測定装置により電気化学測定を行って前記対極の分極抵抗を測定する対極測定工程と、
前記鋼材電極線を前記鋼材に接続し、前記対極線を前記対極に接続し、前記参照電極線を前記参照電極に接続し、この状態で前記電気化学測定装置により電気化学測定を行って前記鋼材の見掛けの分極抵抗を測定する鋼材測定工程と、
前記鋼材、前記対極および前記参照電極の幾何学的形状および相対位置に基づいて、電位分布解析により前記鋼材に関する補正特性曲線を作成する補正準備工程と、
を行い、この後、
前記見掛けの分極抵抗に対して前記補正特性曲線に基づく補正を行うことにより前記鋼材の補正された分極抵抗を求める補正実施工程を行うことを特徴とする。
【００１３】
本発明において、補正準備工程は前記対極測定工程の後であればいずれの段階でもよい。また、補正準備工程および対極測定工程に対して、鋼材測定工程の実行する順番は任意である。
補正特性曲線としては、前述した非特許文献２に開示されたインピーダンス特性曲線を適用することができる。あるいは、鋼材の見掛けの分極抵抗の逆変換に利用できるものであれば、補正特性曲線の形式等は任意に選択することができる。
【００１４】
このような本発明では、例えば本来の測定対象である鋼材の分極抵抗の測定を行ったのち、鋼材電極線と対極線との入れ替えにより、対極の分極抵抗を測定することができる。先に対極の分極抵抗を測定し、鋼材電極線と対極線との入れ替えにより、あとから鋼材の分極抵抗を測定してもよい。これらの測定に続いて、補正特性曲線に基づく補正を行うことにより、補正された分極抵抗として鋼材の真の分極抵抗が得られる。
【００１５】
本発明において、前記対極として対をなす第１対極および第２対極を用い、前記対極測定工程では、前記鋼材電極線を前記第１対極に接続し、前記対極線を前記第２対極に接続し、前記参照電極線を前記参照電極に接続し、この状態で前記電気化学測定装置により電気化学測定を行うことにしてもよい。
このような本発明では、一対に設けられた第１対極および第２対極を用いて対極の分極抵抗を測定することができ、この際には鋼材を電極として用いないため、測定誤差を更に軽減できる。
【００１６】
本発明において、前記対極として対をなす第１対極および第２対極を用い、前記対極測定工程では、前記鋼材電極線と前記参照電極線とを前記第１対極に接続し、前記対極線を前記第２対極に接続し、この状態で前記電気化学測定装置により電気化学測定を行うことにしてもよい。
このような本発明では、一対に設けられた第１対極および第２対極を用いて対極の分極抵抗を測定することができ、この際には鋼材および参照電極を電極として用いないため、測定誤差を更に軽減できる。
【００１７】
本発明において、前記第１対極および前記第２対極は各々の測定対象に対向する表面の面積が同じであることが望ましい。
このような本発明では、各々を鋼材電極および対極として機能させた際に、互いに電極としての基本性能が同等であるため、各々の面積の違いによる換算をすることなく、前述した対極の分極抵抗を直接的により正確に測定することができる。
【００１８】
本発明において、前記鋼材測定工程および前記対極測定工程における分極抵抗の測定に、１０Ｈｚ以上の周波数帯の第１信号と、１Ｈｚ以下の周波数帯または直流の第２信号とを用いることが望ましい。
第１信号としては、１０Ｈｚ以上であればよいが、電波法で一般の利用が許容されている１２５ｋＨｚ帯や１３．５６ＭＨｚ帯を用いることができる。
第２信号としては、１Ｈｚ以下であればよいが、０．２５Ｈｚから０Ｈｚつまり直流の範囲を適宜用いることができる。
【００１９】
本発明の腐食速度測定プローブは、前述した本発明の腐食速度測定方法に用いる腐食速
度測定プローブであって、絶縁材料で形成された本体と、本体に埋設されて測定面だけが露出された参照電極および対極とを有することを特徴とする。
このような本発明では、前述した腐食速度測定方法の実施に好適なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態のプローブを示す斜視図。
【図２】前記第１実施形態のプローブと鋼材との関係を模式的に示す図。
【図３】前記第１実施形態の処理手順を示す図。
【図４】前記第１実施形態で利用する電気化学測定の原理を示す等価回路図。
【図５】前記第１実施形態で利用する電気化学測定の原理を示す模式図。
【図６】前記第１実施形態で利用する電気化学測定の溶液中での実施状態を示す模式図。
【図７】前記第１実施形態で利用する電気化学測定を溶液中の大きな鋼材に適用した状態を示す模式図。
【図８】前記第１実施形態で電気化学測定を行う部分を示す模式図。
【図９】前記第１実施形態の鋼材測定工程を示す模式図。
【図１０】前記第１実施形態の対極測定工程を示す模式図。
【図１１】前記第１実施形態の別の対極測定工程を示す模式図。
【図１２】前記第１実施形態のインピーダンス特性曲線を示す図。
【図１３】前記第１実施形態の実験用プローブの側面図
【図１４】前記第１実施形態の実験用プローブの底面図
【図１５】前記第１実施形態の実験に使用したコンクリート供試体図と測定模式図
【図１６】前記第１実施形態の検証実験に使用したコンクリート供試体図と測定模式図
【図１７】本発明の第２実施形態のプローブを示す斜視図。
【図１８】前記第２実施形態のプローブと鋼材との関係を模式的に示す図。
【図１９】前記第２実施形態で電気化学測定を行う部分を示す模式図。
【図２０】前記第２実施形態の鋼材測定工程を示す模式図。
【図２１】前記第２実施形態の対極測定工程を示す模式図。
【図２２】本発明の第３実施形態の対極測定工程を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
図１から図１１には本発明の第１実施形態が示されている。
本実施形態は、コンクリート構造物の鉄筋として埋設された鋼材の腐食状態を評価するために、鋼材にプローブを取り付けてコンクリート中に埋設しておき、評価時にはプローブに測定装置を接続し、分極抵抗を測定するものである。
【００２２】
図１において、鋼材１はコンクリート材料（図２参照）に埋設されて鉄筋として機能するものである。プローブ１０は鋼材１に装着され、コンクリート材料に一体に埋設される。プローブ１０は、箱状の本体１１と、その両側面に各一対配置された対極１２および参照電極１３を有する。
【００２３】
図２は、本実施形態におけるプローブと鋼材との位置関係を模式的に示したものである。この図では、参照電極１３，対極１２および鋼材１はコンクリート２に埋没されているが，参照電極１３および対極１２は必ずしも埋没している必要はなくコンクリート２の表面に設置された状態でもよい。前述した電気化学測定を試験的に行う場合、一般に対極はステンレス材料，チタン材料，白金等の耐食金属が用いられ、参照電極は銀・塩化銀電極，銅・硫酸銅電極，亜鉛合金等が用いられる。
図２において、プローブ１０には電気化学測定装置２０が接続される。電気化学測定装置２０からは参照電極線ＲＥ、対極線ＣＥ、鋼材電極線ＷＥが各々に対応する端子から引き出されている。
通常、参照電極線ＲＥはプローブ１０の参照電極１３の端子に接続され、対極線ＣＥはプローブ１０の対極１２の端子に接続され、鋼材電極線ＷＥは鋼材１に接続される。
この状態で、電気化学測定装置２０を起動すると、対極線ＣＥが接続された対極１２と鋼材電極線ＷＥが接続された鋼材１０との間に電流ΔＩが流れる。
【００２４】
電気化学測定装置２０では、鋼材１に流れる電流ΔＩを鋼材電極線ＷＥから検出できるとともに、鋼材１に対する対極１２側の電圧ΔＥは参照電極１３に接続された参照電極線ＲＥで検出することができ、これらから分極抵抗を測定することができる。
なお、対極１２から鋼材１に向かう電流は電流線７のように流れ、各々の等電位の部分を結ぶことで等電位面８を想定することができる。対極１２の中央部分の電流線７は揃っているが周辺部分は鋼材１の面積の拡がりに応じて拡散し、鋼材１の表面では電流分布９は不均一になる。このような不均一により、測定すべき分極抵抗の精度が低下するが、本発明に基づく測定を行うことでこれが解決できる。
【００２５】
図３には、本実施形態における腐食速度測定方法の処理手順が示されている。
本実施形態では、腐食環境下におかれた鋼材１、対極１２および参照電極１３と、これらに接続される鋼材電極線ＷＥ、対極線ＣＥ、参照電極線ＲＥを有する電気化学測定装置２０とを用いる。
まず、鋼材電極線ＷＥを対極１２に接続し、対極線ＣＥを鋼材１に接続し、参照電極線ＲＥを参照電極１３に接続し、この状態で電気化学測定装置２０により電気化学測定を行って対極の分極抵抗Ｒｐ．ｃｅを測定する対極測定工程を行う（処理Ｓ１）。
次に、鋼材電極線ＷＥを鋼材１に接続し、対極線ＣＥを対極１２に接続し、参照電極線ＲＥを参照電極１３に接続し、この状態で電気化学測定装置２０により電気化学測定を行って鋼材１の見掛けの分極抵抗Ｒｐ’を測定する鋼材測定工程を行う（処理Ｓ２）。
【００２６】
続いて、鋼材測定工程(処理Ｓ２)における鋼材１、対極１２および参照電極１３の幾何学的形状および相対位置に基づいて、さらに対極測定工程（処理Ｓ１）で測定された対極の分極抵抗Ｒｐ．ｃｅを用いて電位分布解析により鋼材１および対極１２に関する補正特性曲線ＣＣを作成する補正準備工程（処理Ｓ３）を行う。
この後、見掛けの分極抵抗Ｒｐ’に対して補正特性曲線ＣＣに基づく補正を行うことにより鋼材１の補正された分極抵抗Ｒｐを求める補正実施工程を行う（処理Ｓ４）。
以下、各処理について詳細に説明する。
【００２７】
図４および図５には、電気化学測定装置２０で実行される電気化学測定、つまり既存の二周波数による分極抵抗の算出が模式的に示されている。
図４において、プローブ１０の側面の対極１２からの電流はコンクリート材料２を流れて鋼材１に至る。このため、対極１２と鋼材１との間にコンクリート材料２に相当する抵抗Ｒｓがあり、コンクリート材料２と鋼材１との境界部分には分極抵抗Ｒｐおよび容量Ｃｐがあるという等価回路を想定することができる。
【００２８】
図５において、既存の二周波数方式の分極抵抗の算出方法では、対極１２と鋼材１との間に、高周波の電流および低周波の電流を流し、その応答電圧の演算により分極抵抗を算出する。
先ず、高周波数の矩形波の電流ΔＩを流し、その応答電圧ΔＥを調べる。高周波の電流は、コンクリート材料２と鋼材１との境界部分では専ら容量Ｃｐを流れるため、分極抵抗Ｒｐの影響を受けない。従って、応答電圧ΔＥは専らコンクリート材料２により生じる電圧ΔＥsとなり，全抵抗（ΔＥをΔＩで除した値）はコンクリート材料２の比抵抗に比例した抵抗Ｒｓとなる（図５の式（１）参照）。
次に、低周波数の矩形波の電流ΔＩを流し、その応答電圧ΔＥを調べる。低周波の電流は、コンクリート材料２と鋼材１との境界部分では容量Ｃｐを流れずに分極抵抗Ｒｐの影響を受ける。従って、応答電圧ΔＥはコンクリート材料２により生じる電圧ΔＥsと前述の分極抵抗により生じる電圧ΔＥpとの和となり，全抵抗（ΔＥをΔＩで除した値）は抵抗Ｒｓと前述した分極抵抗Ｒｐの和となる（図５の式（２）参照）。
これらの式を解くことで、分極抵抗Ｒｐを算出することができる。
【００２９】
本実施形態において、鋼材測定工程および対極測定工程における二周波数方式の分極抵抗の測定には、１０Ｈｚ以上の周波数帯の第１信号と、１Ｈｚ以下の周波数帯または直流の第２信号とを用いる。
第１信号としては、１０Ｈｚ以上であればよいが、電波法で一般の利用が許容されている１２５ｋＨｚ帯や１３．５６ＭＨｚ帯を用いることができる。
第２信号としては、１Ｈｚ以下であればよいが、０．２５Ｈｚから０Ｈｚつまり直流の範囲を適宜用いることができる。
【００３０】
前述のような二周波数方式の分極抵抗の測定方法により、鋼材１の分極抵抗が算出できようになるが、実際には対極１２に対して鋼材１が大きいため、分極抵抗の分布変動が生じ、正確な測定が難しくなる。
図６において、対極１２と鋼材１とが同程度の大きさであれば、互いに対向させた状態で電流線７は揃って並び、等電位面８は対極１２および鋼材１の表面と平行となり、鋼材１の表面での電流分布９が均一となるため、測定電流ΔＩと応答電圧ΔＥとを用いた演算により算出した分極抵抗は鋼材表面で一様な真の分極抵抗Ｒｐに一致する。
【００３１】
図７のように、対極１２に対して鋼材１は一般に大きく、電流線７は対極１２の周辺で大きな鋼材１に向かって拡散し、等電位面８は広く湾曲し、鋼材１の表面での電流分布９は対極１２の中央部で大きく周辺部で小さい不均一な状態となり、測定電流ΔＩと応答電圧ΔＥとを用いた演算により算出した分極抵抗は所謂見掛けの分極抵抗Ｒｐ’であって、鋼材表面の真の分極抵抗Ｒｐとは全く異なった値となり正しい値を得ることができない。
なお、図６および図７では、対極１２および鋼材１は溶液３に浸漬されている。前述した二周波数方式の分極抵抗の算出方法を試験的に行う場合、コンクリート材料２が固化すると分解が難しいため、コンクリート材料２と近似した抵抗を有する溶液３中で行われる。
【００３２】
前述した不均一に起因する問題に対し、本実施形態では、鋼材測定工程（図３の処理Ｓ２）により鋼材１の見掛けの分極抵抗測定（前述した図７に相当）に加えて、対極１２の分極抵抗測定（対極測定工程、処理Ｓ１）を行い、測定された対極の分極抵抗Ｒｐ．ｃｅを用いた電位分布解析により作成した補正特性曲線ＣＣを用いて前述した電流の拡散の影響を受けた見掛けの分極抵抗Ｒｐ’を補償するようにする。
図８において、従来は鋼材１の対極１２側の表面１Ａの分極抵抗Ｒｐだけを測定していたが、本実施形態では対極１２の表面１２Ａの分極抵抗Ｒｐ.ｃｅの測定も行う。
【００３３】
図９において、鋼材測定工程では、通常通り、電気化学測定装置２０の参照電極線ＲＥはプローブ１０の参照電極１３の端子に接続され、対極線ＣＥはプローブ１０の対極１２の端子に接続され、鋼材電極線ＷＥは鋼材１に接続される。
この状態で、前述した二周波数方式の分極抵抗の算出方法を実施することで、鋼材１の表面の見掛けの分極抵抗Ｒｐ’が測定される。測定されたＲｐ’は、鋼材１の拡がりに基づいて分布変動したものとなる。
さらに、溶液３中での測定を行う場合、二周波数方式の算出では、図５での説明とは異なり，低周波測定での全抵抗は見掛けの値、すなわち見掛けの全抵抗Ｒｔ’＝見掛けの分極抵抗Ｒｐ’＋見掛けの液抵抗Ｒｓ’の関係となっている。
【００３４】
図１０において、電気化学測定装置２０の参照電極線ＲＥはプローブ１０の参照電極１３の端子に接続されるのは同じであるが、プローブ１０の対極１２の端子には鋼材電極線ＷＥが接続され、鋼材１には対極線ＣＥが接続される。
この状態で、前述した二周波数方式の分極抵抗の算出方法を実施することで、対極１２の表面の分極抵抗Ｒｐ.ｃｅが測定される。
測定された分極抵抗Ｒｐ.ｃｅは、対極１２の大きさが鋼材の大きさに比して限定的であるため電流分布の不均一の影響がなく正確なものとなる。
図１１は図１０で示した対極測定工程の別の方法として，参照電極１３を対極１２と寸法が等しいもしくは大である形状の電極で代用した実施例を示している。
【００３５】
図３に戻って、本実施形態では、前述した鋼材測定工程（処理Ｓ２、図９参照）および対極測定工程（処理Ｓ１、図１０参照）による対極の分極抵抗の測定に加えて、補正準備工程（処理Ｓ３）で準備したインピーダンス特性曲線（図１１参照）に基づいて補正実施工程（処理Ｓ４）で補正を行うことで、鋼材の真の分極抵抗Ｒｐが得られるようにする。
【００３６】
補正準備工程（処理Ｓ３）では、まず鋼材測定工程（図9参照）における鋼材、対極、参照電極の寸法や位置を考慮し、そして鋼材の分極抵抗Ｒｐ＝０に，対極の分極抵抗Ｒｐ.ｃｅは対極測定工程で得た値に設定し、溶液３の比抵抗ρは任意の値を仮定して、電位分布解析１を行う（処理Ｓ３１）。
この解析では鋼材の分極抵抗Ｒｐ＝０の条件で見掛けの全抵抗Ｒｔ’＝ΔＥ／ΔＩを算出する。次に、鋼材１の真の分極抵抗を仮定する。例えば、鋼材１の真の分極抵抗Ｒｐ＝１０，１００，１０００，…というように種々の値として仮定してゆく（処理Ｓ３２）。
【００３７】
次に、各仮定値とした場合の見掛け全抵抗Ｒｔ’＝ΔＥ／ΔＩを計算する。この際、鋼材、対極、参照電極の寸法や位置の幾何学的データ、対極１２の分極抵抗Ｒｐ・ｃｅおよび溶液の比抵抗ρは前記補正準備工程と同じ値とする。上述の処理Ｓ３１及び処理Ｓ３２で鋼材の真の分極抵抗Ｒｐとこれに対応した見掛け全抵抗Ｒｔ’を計算し、例えば、横軸に鋼材の真の分極抵抗Ｒｐを，縦軸に見掛けの全抵抗Ｒｔ’を溶液３の比抵抗ρで除した値，すなわちＲｔ’／ρの値をプロットしてインピーダンス特性曲線（図１２参照）を作成する。
【００３８】
ここで、Ｒｔ’をρで除した値を縦軸としたのは、個々に計算した見掛けの全抵抗Ｒｔ’に上述の処理Ｓ３１及び処理Ｓ３２で任意の値として仮定した溶液3の比抵抗ρが比例的に影響を受けているためであり、この影響を除外する目的で行った。すなわち、見掛けの全抵抗Ｒｔ’＝見掛けの分極抵抗Ｒｐ’＋見掛けの液抵抗Ｒｓ’の関係があり、なお且つ見掛けの抵抗Ｒｓ’は溶液の比抵抗ρに正比例する関係となっているからである。
図１１に示したようなインピーダンス特性曲線は、必ずしもこの作成手法に限定されるものではなく、見掛けの全抵抗と鋼材の真の分極抵抗を関係づけられるものであれば本発明に適宜採用できる。
【００３９】
補正実施工程（処理Ｓ４）では、図１１に示すように、見掛け全抵抗Ｒｔ’とこれに対応する鋼材の真の分極抵抗Ｒｐに基づくインピーダンス特性曲線に基づき、鋼材測定工程で得られた見掛けの全抵抗Ｒｔ’に対応する分極抵抗Ｒｐを選択し、これを真の分極抵抗とする。具体的には以下の通りとなる。
鋼材測定工程（処理Ｓ２）で、二周波数方式によった場合には２つの見掛けの全抵抗（Ｒｔ１’，Ｒｔ２’）が得られる。前者は高周波数測定、後者は低周波数測定によるものである。
【００４０】
まず，Ｒｔ１’であるが、この値は鋼材の分極抵抗Ｒｐ１＝０の条件下での測定値であるから、溶液３の比抵抗をρｃとした場合に、Ｒｔ１’／ρｃの値は，図１２に示すインピーダンス特性曲線のＡ点、すなわち鋼材の分極抵抗分極抵抗Ｒｐ＝０の条件に対応する。すなわち、Ｒｔ１’／ρｃ＝ａの関係となり，溶液３の比抵抗は，ρｃ＝Ｒｔ１’／ａとして計算される。
次に、Ｒｔ２’であるが、この値は測定対象とした鋼材の真の分極抵抗Ｒｐが影響した条件下での測定値であるから、溶液３の比抵抗をρｃとした場合に、Ｒｔ２’／ρｃの値は、図１２に示すインピーダンス特性曲線のＢ点、すなわちＲｔ２’／ρｃ＝ｂを縦軸値とするインピーダンス特性曲線の横軸値Ｒｐ２が鋼材の真の分極抵抗Ｒｐに対応して、これが最終的に鋼材の真の分極抵抗値として求められる。
【００４１】
次に第１実施形態の実験例を図１３から図１６に示す。
図１３および図１４は、図１１で示した実施例に基づいた試作プローブ１４の側面図および底面図である。一対のステンレス製電極１６Ａ，１６Ｂは各々参照電極と対極として使用する。
図１５に実験に用いた試作プローブ、Ａ鉄筋１７、Ｂ鉄筋１８を埋設したコンクリート供試体１９と鋼材測定工程の模式を示す。ここで測定対象はＡ鉄筋１７である。なお、対極測定工程Ｓ１、補正準備工程Ｓ３および補正実施工程Ｓ４の説明は省略する。
図１６に同じコンクリート供試体１９を用いて検証実験として実施したＡ鉄筋１７の分極測定の模式を示す。ここで、Ａ鉄筋１７を試料電極線ＷＥに，Ｂ鉄筋１８は対極電極線ＣＥと参照電極線ＲＥに接続している。前記の電気化学測定ではいずれも二周波数測定機を用いた。
以上の手順に基づいて実測された各抵抗値の一例を表１に示す。
【００４２】
【表１】
2011196737.tif 000003
【００４３】
表１に示す通り，本発明の第１実施形態に基づいて得た鉄筋の分極抵抗Ｒｐは３８．７１ｋΩｃｍ２であり，検証実験として実施した鉄筋の分極抵抗は３６．９３ｋΩｃｍ２であり，本特許手法を採用することで精度の高い鋼材の分極抵抗の算出が可能であることが示された。
【００４４】
なお、前述した第１実施形態において、鋼材測定工程、対極測定工程および補正準備工程は、その実行する順番は任意である。先に対極測定工程を行い、後から鋼材測定工程を行ってもよい。
補正特性曲線としては、前述した非特許文献２に開示されたインピーダンス特性曲線を適用することができる。あるいは、鋼材の見掛けの分極抵抗と対極の分極抵抗との逆変換に利用できるものであれば、補正特性曲線の形式等は任意に選択することができる。
【００４５】
〔第２実施形態〕
図１７から図２１には本発明の第２実施形態が示されている。
本実施形態は、基本的に前述した第１実施形態と同様の装置を用いて同様の処理を行うものである。このため、同様の構成については重複する説明を省略し、以下には異なる部分について説明する。
【００４６】
図１７において、本実施形態で用いるプローブ１０は各側面に２つの対極である第１対極１２Ａおよび第２対極１２Ｂを有し、その中間に参照電極１３が配置されている。
ここで、第１対極１２Ａおよび第２対極１２Ｂは各々の測定対象に対向する表面の面積が同じである。
図１８において、プローブ１０には電気化学測定装置２０が接続され、参照電極線ＲＥはプローブ１０の参照電極１３の端子に接続され、鋼材電極線ＷＥは鋼材１に接続されるのは前述した第１実施形態と同じである。本実施形態では、対極線ＣＥはプローブ１０の第１対極１２Ａおよび第２対極１２Ｂに並列で接続される。
【００４７】
図１９において、従来は鋼材１の対極１２側の表面１Ａ（図８参照）の分極抵抗Ｒｐだけを測定していたが、本実施形態では第１対極１２Ａの表面１２Ｃおよび第２対極１２Ｂの表面１２Ｄの分極抵抗Ｒｐ・ｃｅも測定する。
図２０において、本実施形態の鋼材測定工程では、電気化学測定装置２０の参照電極線ＲＥはプローブ１０の参照電極１３の端子に接続され、対極線ＣＥはプローブ１０の各対極１２Ａ，１２Ｂの端子に接続され、鋼材電極線ＷＥは鋼材１に接続される。これは、各対極１２Ａ，１２Ｂが二つになっただけで、他は前記第１実施形態と同様である。
【００４８】
図２１において、本実施形態の対極測定工程では、第２対極１２Ｂに対極線ＣＥを接続し、第１対極１２Ａに鋼材電極線ＷＥを接続することにより、第２対極１２Ｂから第１対極１２Ａに至る電流線７を生じさせ、第１対極１２Ａの表面の分極抵抗を測定する。また，第２対極１２Ｂに鋼材電極線ＷＥを接続し、第１対極１２Ａに対極線ＣＥを接続することにより、第１対極１２Ａから第２対極１２Ｂに至る電流線を生じさせ、第２対極１２Ｂの表面の分極抵抗を測定する。
【００４９】
このような本実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様な効果を得ることができる。さらに、一対に設けられた第１対極１２Ａおよび第２対極１２Ｂを用いて対極の分極抵抗を測定することができ、この際には鋼材１を電極として用いないため、単に鋼材電極線ＷＥと対極線ＣＥとを入れ替える操作となり、作業は軽減できる。
また、第１対極１２Ａおよび第２対極１２Ｂは各々の測定対象に対向する表面の面積が同じであるため、各々を鋼材電極線ＷＥおよび対極線ＣＥに接続した際に、互いに電極としての基本性能が同等であるため、前述した対極の分極抵抗をより正確に測定することができる。
【００５０】
なお、第２実施形態の対極測定工程において、第１対極１２Ａおよび第２対極１２Ｂを形成した場合でも、両方の対極１２Ａ，１２Ｂに鋼材電極線ＷＥを接続し、鋼材１に対極線ＣＥを接続することで、鋼材測定工程と全く逆の電流を形成してもよく、この場合前記第１実施形態と全く同様となる。
【００５１】
〔第３実施形態〕
図２２には本発明の第３実施形態が示されている。
本実施形態は、基本的に前述した第２実施形態と同様の装置を用いて同様の処理を行うものである。このため、同様の構成については重複する説明を省略し、以下には異なる部分について説明する。
図２２に示すように、第２実施形態の対極測定工程において、参照電極線ＲＥを参照電極１３から外し、第２対極１２Ｂに接続してもよい。この場合でも、第２対極１２Ｂから第１対極１２Ａに至る電流ΔＩが得られるとともに、第２対極１２Ｂと第１対極１２Ａとの間に電圧ΔＥが得られ、同様の測定を行うことができる。
この実施形態は、一対に設けられた第１対極１２Ａおよび第２対極１２Ｂを用いて対極の分極抵抗を測定することができるが、この方法は前記図１１に類似した方法となっている。
【００５２】
〔変形例〕
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成する範囲内での変形等は本発明に含まれるものである。
例えば、プローブ１０の形状、寸法、材質等、あるいは対極１２、参照電極１３の形状、寸法や配置等は実施にあたって適宜選択してよい。
前述した通り、本発明の処理手順において、鋼材測定工程、対極測定工程および補正準備工程の実行する順番は任意であり、最終的に補正実施工程により真の分極抵抗が得られればよい。また、インピーダンス特性曲線に限らず、鋼材の見掛けの分極抵抗と対極の分極抵抗との逆変換に利用できるものであれば、補正特性曲線の形式等は任意に選択することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１…鋼材、２…コンクリート材料、３…溶液、７…電流線、８…等電位面、９…電流分布、１０…プローブ、１２…対極、１２Ａ…第１対極、１２Ｂ…第２対極、１３…参照電極、１４…試作プローブ、１５…絶縁樹脂性本体、１６…ステンレス製電極、１６Ａ…ステンレス製参照電極、１６Ｂ…ステンレス製対極、１７…Ａ鉄筋、１８…Ｂ鉄筋、１９…コンクリート供試体、２０…電解化学測定装置、ＣＥ…対極線、ＲＥ…参照電極線、ＷＥ…鋼材電極線。
【図１】
2011196737.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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