(57)【要約】【課題】鉄筋における水素透過状態の測定を、より長時間にわたって正確に行えるようにする。【解決手段】鉄筋１０１の中空構造部１０２の内部に配置された参照電極１０３と、中空構造部１０２内に配置された対向電極１０４と、中空構造部１０２に収容された電解質溶液１０５と、中空構造部１０２に電解質溶液１０５を供給する電解質溶液供給部１０６とを備える。鉄筋１０１は、例えば、水素吸蔵環境に配置されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋と、
この鉄筋の中に前記鉄筋が筒状となるように形成された中空構造部と、
この中空構造部内に配置された参照電極と、
前記中空構造部内に配置された対向電極と、
前記中空構造部に収容された電解質溶液と、
前記中空構造部に前記電解質溶液を供給する電解質溶液供給手段と
を備え、
前記鉄筋を作用電極とし、前記参照電極および前記対向電極を用いて前記電解質溶液に水素イオンとして拡散する際の電流を検出することで、外部より前記鉄筋を透過する水素の量を測定することを特徴とする水素透過試験システム。
【請求項２】
請求項１記載の水素透過試験システムにおいて、
前記鉄筋は、
前記電解質溶液供給手段から供給される前記電解質溶液を前記中空構造部に導入する導入口と、
前記中空構造部に収容されている前記電解質溶液を排出する排出口と
を備えることを特徴とする水素透過試験システム。
【請求項３】
請求項２記載の水素透過試験システムにおいて、
前記電解質溶液供給手段は、前記電解質溶液を前記導入口に供給し、前記排出口より排出される前記電解質溶液を回収して循環させることを特徴とする水素透過試験システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋における水素透過の状態を試験する水素透過試験システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄筋を配することで引っ張り強度を補強したコンクリート（鉄筋コンクリート）は、多くの建築物、建造物に用いられている。このような鉄筋コンクリートにおいては、水素の侵入による鉄筋への影響が検討されている。このような検討では、鉄筋への水素浸入挙動を知ることが重要となる。鉄筋への水素浸入の挙動を測定する技術として、水素が鋼材を透過したことにより発生する電流を測定する電気化学的水素透過試験法がある（非特許文献１参照）。電気化学的水素透過試験法では、鋼材を板状に切り出し、切り出した鋼材片の一方の面を試験環境に曝露し、他方の面を電解質に接触させ、鋼材片を電解質中に水素原子がイオン化する電位に保持し、他方の面を流れる電流を測定している。
【０００３】
電気化学的水素透過試験法は、鋼材などの材料の水素透過能を評価するのに用いられて一定の効果を上げているが、現実に使用される鋼材、特に鉄筋など円柱状の形状における構造物の水素透過能について評価するには十分ではない。
【０００４】
円柱状の鉄筋における水素透過能を評価するために、鉄筋の内部をくりぬいてこの中に電解質溶液を充填し、上述した他方の面と同様に、電解質中で水素原子がイオン化する電位に保持し、外部から侵入する水素により鉄筋を流れる電流を測定することが考えられる。この方法は、実際に用いられる構造体の形状とした鉄筋における水素透過を評価できる点で優れる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】原  卓也、樽井  敏三、「アルカリ環境中の水素浸入挙動」、第５６回材料と環境討論会ＣＤ−ＲＯＭ、Ａ−２０１、２００９年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した測定方法では、鉄筋中に形成した中空構造は、容積が小さく、この中に収容できる電解質溶液の量が少ない。このため、測定における電位の印加による電解質溶液の分極などが短時間で発生し、電解質溶液のｐＨが変化するなど性質が短時間で変化しやすいため、長時間にわたる正確な測定が困難であるという問題がある。
【０００７】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、鉄筋における水素透過状態の測定を、より長時間にわたって正確に行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る水素透過試験システムは、鉄筋と、この鉄筋の中に鉄筋が筒状となるように形成された中空構造部と、この中空構造部内に配置された参照電極と、中空構造部内に配置された対向電極と、中空構造部に収容された電解質溶液と、中空構造部に電解質溶液を供給する電解質溶液供給手段とを備え、鉄筋を作用電極とし、参照電極および対向電極を用いて電解質溶液に水素イオンとして拡散する際の電流を検出することで、外部より鉄筋を透過する水素の量を測定する。
【０００９】
上記水素透過試験システムにおいて、鉄筋は、電解質溶液供給手段から供給される電解質溶液を中空構造部に導入する導入口と、中空構造部に収容されている電解質溶液を排出する排出口とを備えるようにすればよい。また、電解質溶液供給手段により、電解質溶液を導入口に供給し、排出口より排出される電解質溶液を回収して循環させるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明によれば、鉄筋の中空構造部に電解質溶液を供給する電解質溶液供給手段を備えるようにしたので、鉄筋における水素透過状態の測定が、より長時間にわたって正確に行えるようになるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１における水素透過試験システムの構成を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態２における水素透過試験システムの構成を示す構成図である。
【図３】鉄筋などの鋼材からなる柱状の試験片３０１の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態における他の水素透過試験システムの構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【００１３】
［実施の形態１］
はじめに、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１における水素透過試験システムの構成を示す構成図である。本システムは、鉄筋１０１の中空構造部１０２の内部に配置された参照電極１０３と、中空構造部１０２内に配置された対向電極１０４と、中空構造部１０２に収容された電解質溶液１０５と、中空構造部１０２に電解質溶液１０５を供給する電解質溶液供給部１０６とを備える。鉄筋１０１は、例えば、水素吸蔵環境に配置されている。なお、図１では、鉄筋１０１については、断面を示している。
【００１４】
中空構造部１０２は、鉄筋１０１の中に鉄筋１０１が筒状となるように形成され、電解質溶液供給部１０６より供給される電解質溶液が導入される導入口１１１と、中空構造部１０２内の電解質溶液１０５が排出される排出口１１２とを備える。鉄筋１０１は、例えば、直径９〜１２ｍｍであり、中空構造部１０２における鉄筋１０１の部分の厚さは１〜２ｍｍとされている。また、中空構造部１０２は、鉄筋１０１が延在している方向に１００〜３００ｍｍ程度の長さに形成されている。
【００１５】
また、参照電極１０３は、ルギン管１０７に収容されて中空構造部１０２内に配置され、参照電極１０３が電解質溶液１０５に直接接触しない構造としている。一方、対向電極１０４は、電解質溶液１０５に接触している。
【００１６】
このシステムでは、鉄筋１０１を作用電極とし、例えばポテンショスタット１０８に、作用電極となる鉄筋１０１，参照電極１０３，および対向電極１０４を接続し、電解質溶液１０５に水素イオンとして拡散する際の電流を検出することで、外部より鉄筋１０１を透過する水素の量を測定する。
【００１７】
中空構造部１０２の容積は小さいが、本システムによれば、電解質溶液供給部１０６により新たな電解質溶液が供給されるので、中空構造部１０２に収容されている電解質溶液１０５においては、測定における電位の印加による分極やｐＨが変化するなどの変化が抑制されるようになる。この結果、本システムによれば、長時間にわたる正確な測定が行えるようになる。
【００１８】
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２について説明する。図２は、本発明の実施の形態２における水素透過試験システムの構成を示す構成図である。本システムは、鉄筋２０１の中空構造部２０２の内部に配置された参照電極２０３と、中空構造部２０２内に配置された対向電極２０４と、中空構造部２０２に収容された電解質溶液２０５とを備える。鉄筋２０１は、例えば、水素吸蔵環境に配置されている。
【００１９】
中空構造部２０２は、鉄筋２０１の中に鉄筋２０１が筒状となるように形成され、電解質溶液供給部２０６より供給される電解質溶液が導入される導入部２１１と、中空構造部２０２内の電解質溶液２０５が排出される排出部２１２とを備える。鉄筋２０１は、例えば、直径９〜１２ｍｍであり、中空構造部２０２における鉄筋２０１の部分の厚さは１〜２ｍｍとされている。また、中空構造部２０２は、鉄筋２０１が延在している方向に１００〜３００ｍｍ程度の長さに形成されている。
【００２０】
また、本システムでは、電解質溶液２５１を収容する電解質槽２６１と、電解質槽２６１に収容している電解質溶液２５１を導入部２１１に供給するポンプ２６２とを備える。例えば、導入部２１１は、フレキシブルチューブおよびコネクタなどにより構成することができる。本システムでは、電解質槽２６１およびポンプ２６２により電解質溶液供給部２０６を構成している。
【００２１】
また、参照電極２０３は、ルギン管２０７に収容されて中空構造部２０２内に配置され、参照電極２０３が電解質溶液２０５に直接接触しない構造としている。一方、対向電極２０４は、電解質溶液２０５に接触している。なお、図２では、鉄筋２０１および電解質槽２６１については、断面を示している。
【００２２】
このシステムでは、鉄筋２０１を作用電極とし、例えばポテンショスタット２０８に、作用電極となる鉄筋２０１，参照電極２０３，および対向電極２０４を接続し、電解質溶液２０５に水素イオンとして拡散する際の電流を検出することで、外部より鉄筋２０１を透過する水素の量を測定する。
【００２３】
本実施の形態におけるシステムでは、電解質槽２６１に収容されている電解質溶液２５１が、ポンプ２６２により、導入部２１１に供給されて中空構造部２０２に導入される。また、中空構造部２０２に収容されている電解質溶液２０５は、導入部２１１より新たな電解質溶液２５１が供給されることにより、排出部２１２より排出される。排出部２１２より排出される電解質溶液は、電解質槽２６１に回収される。このように、本システムでは、電解質溶液が、中空構造部２０２と電解質槽２６１との間で循環される。
【００２４】
本システムにおいては、電解質溶液供給部２０６により、電解質槽２６１と中空構造部２０２との間で、電解質溶液が循環される。このため、中空構造部２０２の容積を拡大したことに等しい状態が得られる。このように、本実施の形態においては、中空構造部２０２において測定に用いられる電解質溶液の量をより増やすことができるので、中空構造部２０２に収容されている電解質溶液２０５においては、測定における電位の印加による分極やｐＨが変化するなどの変化が抑制されるようになる。この結果、本システムによれば、長時間にわたる正確な測定が行えるようになる。
【００２５】
なお、図３の断面図に示すように、測定対象とする鉄筋などの鋼材からなる柱状の試験片３０１は、柱状の上端および下端にかけて貫通する中空部３０２を形成し、また、中央部に肉薄となる試験部分３０３を形成するとよい。試験部分３０３においては、０．３〜１．５ｍｍの範囲で肉薄とすることで、水素透過・浸入試験を行いながら、引張り試験により変形の影響を容易に試験することができる。
【００２６】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形が実施可能であることは明白である。例えば、上述では、導入口と排出口とを設けるようにしたが、これらを共通としてもよい。また、ルギン管を用いることで参照電極を設けるようにしたが、これに限るものではなく、塩橋を用いるようにしてもよい。また、参照電極を電解質溶液に接触させて用いることもできる。
【００２７】
また、電気化学的な水素透過試験は、図４に示すように、円筒状の鋼材（試験片）４０１を、容器４０２の底部の固定部４０３に固定し、鋼材４０１内に内部試験溶液４０４を収容し、鋼材４０１の外側の容器４０２内に外部試験溶液４０５を収容した状態で行うようにしてもよい。この場合、内部試験溶液４０４に白金からなる内部対向電極４０６および内部参照電極４０７を配置し、外部試験溶液４０５に白金からなる外部対向電極４１１および外部参照電極４１２を配置すればよい。また、鋼材４０１は、両者に共通の参照電極とすればよい。このようにすることで、外部試験溶液４０５と鋼材４０１との反応により発生する水素の透過について測定を行うことができる。
【符号の説明】
【００２８】
１０１…鉄筋、１０２…中空構造部、１０３…参照電極、１０４…対向電極、１０５…電解質溶液、１０６…電解質溶液供給部、１０７…ルギン管、１０８…ポテンショスタット、１１１…導入口、１１２…排出口。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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