(57)【要約】【課題】送電鉄塔や橋梁等の構造物が設置されている箇所の腐食、摩耗環境を測定し、最適な補修実施時期及び被覆処理手法を選定することで、大型構造物にかかる修繕費の低減並びに寿命延命化を図ることのできる屋外構造物摩耗環境測定方法を提供する。【解決手段】金属基体の表面の全面ないし一部に金メッキ部１ａ，２ａを形成した試験片１，２を、屋外構造物設置箇所に設置し、所定期間経過後に、試験片１，２の金メッキ部１ａ，２ａを形成した箇所の損傷の度合いを判定することにより、送電鉄塔や橋梁等の構造物が設置されている箇所の腐食、摩耗環境を測定し、最適な補修実施時期及び被覆処理手法を選定することで、大型構造物に掛かる修繕費の低減並びに寿命延命化を図る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基体の表面の全面ないし一部に金メッキを施した試験片を、屋外構造物設置箇所に設置し、所定期間経過後に、前記試験片の金メッキを施した箇所の損傷の度合いを判定することを特徴とする屋外構造物摩耗環境測定方法。
【請求項２】
前記試験片の金メッキを施した箇所を、表面粗さ計を用いて測定し、損傷の度合いを判定することを特徴とする請求項１記載の屋外構造物摩耗環境測定方法。
【請求項３】
前記試験片の金メッキを施した箇所を、マイクロスコープを用いて撮影し、その撮影した画像に基づいて、損傷の度合いを判定することを特徴とする請求項１記載の屋外構造物摩耗環境測定方法。
【請求項４】
前記試験片の金メッキを施した箇所を、レーザ顕微鏡を用いて観測し、損傷の度合いを判定することを特徴とする請求項１記載の屋外構造物摩耗環境測定方法。
【請求項５】
前記金属基体は鋼板である請求項１から４のいずれかの項に記載の屋外構造物摩耗環境測定方法。
【請求項６】
前記金属基体は鋼棒である請求項１から４のいずれかの項に記載の屋外構造物摩耗環境測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送電鉄塔や橋梁等の屋外構造物の摩耗環境を測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
海岸付近に立地している送電鉄塔、橋梁等の大型構造物は、海側からの塩分を含む風に曝され、塩害により鋼材表面に腐食が発生するため、腐食箇所の修繕及び取替作業を実施している。
これらの構造物は、塩害による腐食の他に、季節風の影響を受ける海岸部においては、飛来塩分（海塩粒子）等による鋼材表面の摩耗（傷）を起因とした腐食の発生も見受けられる。
これらの塩害及び摩耗による腐食から大型構造物を守るため、鋼材表面には金属メッキ、塗装等による被覆処理が行われている。
【０００３】
ところで、このような送電鉄塔や橋梁等の構造物は、概して山間部や海岸線あるいは離島等の僻地に設置されることが多く、それほど頻繁に点検を行うことができない環境にある。設置環境が比較的よい場所と過酷な場所では、腐食箇所の修繕や取り替え、再塗装等の補修作業の頻度が当然異なる。したがって，その構造物が設置されている箇所の腐食環境を評価し、最適な作業実施時期及び被覆処理手法を選定することは合理的である。
【０００４】
最適な被覆処理手法の選定を行うには、現地の腐食環境評価を行う必要がある。
飛来塩分量の評価については、従来から用いられている、ドライガーゼ法（ＪＩＳ  Ｚ２３８１）、ウェットキャンドル法（ＪＩＳ  Ｚ２３８１、ＩＳＯ９２２５）等の手法があるが、摩耗環境の評価については、ＪＩＳ規格等にて定められた手法が無いことから、工事管理者による目視評価が行われている。しかし、現場経験の差（個人差）による目視評価のバラツキがあり、適正な摩耗環境の評価が困難である。このため、採用した被覆処理が短期間で消耗し、再度修繕作業を実施している事例もある。
【０００５】
特許文献１には、送電鉄塔等の構造物の経年劣化を管理するために、ビデオカメラやＣＣＤ等のカメラを構造物の構造部材に沿って移動するロボットやヘリコプターに設置し、このカメラで構造物全体または部分的に撮影し、得られた映像をコンピュータにより画像処理して、検査対象物の腐食状態を検出し、検査対象物外部表面の腐食度または劣化レベルを判定する方法が開示されている。
【０００６】
また特許文献２には、カメラにより構造物を構成する鋼材の外部表面と鋼材の劣化度に対応する既知のカラーサンプルとを同時に撮像し、検出されたカラーサンプルの色の特徴量から撮影条件により変動する色の特徴量の変動を求め、検出された鋼材の色の特徴量を判定するしきい値をその変動分で補正して鋼材の劣化レベルを判定する鋼材の劣化・腐食判定方法が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１３２９６２号公報
【特許文献２】特開２００１−４５２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前掲の特許文献１，２に開示された方法は、現場での鉄塔自体の表面を撮像して鋼材の劣化レベルを判定するものである。すなわち、鋼材の防錆のために表面に塗布ないしメッキされている亜鉛の色が、亜鉛特有の灰色から錆特有の茶色に変化し、さらに黒錆による黒色に変化することに基づき、撮影した画像から劣化度を判定するものである。
【０００９】
しかしながら、この方法では、構造物のマクロ的な観察は可能であるが、錆が発生する前の、変色を伴わない鋼材表面の摩耗や傷等のミクロ的な損傷については観測ができない。また、鉄塔表面に塗装処理がされている場合、腐食が塗装の内側で始まっていても、塗装が剥落しない間は劣化を判定できない。
【００１０】
本発明は、送電鉄塔や橋梁等の構造物が設置されている箇所の腐食、摩耗環境を測定し、最適な補修実施時期及び被覆処理手法を選定することで、大型構造物にかかる修繕費の低減並びに寿命延命化を図ることのできる屋外構造物摩耗環境測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するため、本発明の屋外構造物摩耗環境測定方法は、金属基体の表面の全面ないし一部に金メッキを施した試験片を、屋外構造物設置箇所に設置し、所定期間経過後に、前記試験片の金メッキを施した箇所の損傷の度合いを判定することを特徴とする。
【００１２】
飛散粒子による傷をどのように捉えるかを検討した結果、試験片を柔らかい金属でコーティングする方法や試験片を柔らかいフィルムのような有機材料で覆う方法が考えられたが、試験片が金属製であることを考えた場合、メッキ等でコーティングする方法が容易であるので、金属でコーティングする手法について検討を行った。
金属でコーティングする手法については、コスト面や傷の付きやすさ、暴露した際の耐食性を考慮する必要がある。
コスト面で考えるのであれば、アルミ箔を使用するのが望ましいが、酸化皮膜が表面に形成されるので、摩耗や損傷を観測するには適さない。
【００１３】
金メッキは、コストは高いものの、メッキのしやすさ、表面の柔らかさ及び耐食性があることを考えると、そのメリットの方が大きいことから、金メッキを使用した試験片を用いることにした。
【００１４】
本試験片を現地構造物に設置し、一定期間暴露させ、現地または回収後、表面の凹凸を測定する表面粗さ計、マイクロスコープ、レーザ顕微鏡等を用いて、摩耗量ないし傷を測定することで、構造物設置現場の摩耗環境を評価する。
【００１５】
試験片を構成する基体としては、送電鉄塔や橋梁等の構造物が鋼材でできており、その鋼材との相関をとる意味で、金属、特に鋼材とする。また、形態としては、鋼板または鋼棒とする。鋼板は、構造物の鋼材の表面が平面を有することが多いので、相関性が高い。一方、鋼棒は、指向性がないため、海風や山風など、向きが異なる風の影響を観測することができる利点がある。
勿論、試験片の形態は、板状、棒状に限らず、管状、角柱状、円盤状等、どのような形状でもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、金属基体の表面の全面ないし一部に金メッキを施した試験片を、屋外構造物設置箇所に設置し、所定期間経過後に、前記試験片の金メッキを施した箇所の損傷の度合いを判定することにより、送電鉄塔や橋梁等の構造物が設置されている箇所の腐食、摩耗環境を測定し、最適な補修実施時期及び被覆処理手法を選定することで、大型構造物に掛かる修繕費の低減並びに寿命延命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の屋外構造物摩耗環境測定方法に使用する試験片の例を示すものであり、（ａ）は金属基体が鋼板の場合、（ｂ）は金属基体が鋼棒の場合を示している。
図１（ａ）の試験片１では、鋼板を金属基体として使用しており、その表面の一部に金メッキ部１ａを形成している。また、調査対象構造物に固定するためのボルト穴１ｂを設けている。
図１（ｂ）の試験片２では、鋼棒を金属基体として使用しており、その表面の全面に金メッキ部２ａを形成している。
【００１８】
金メッキ部１ａ，２ａは、電気金めっき法、無電解金めっき法、真空蒸着法等で形成する。金メッキ部１ａ，２ａの厚みは、０．３〜１．０μｍ程度とする。余り薄くても、金メッキ部１ａがすぐに摩耗して金属基体が露出し、測定不能になる。必要以上に厚いと、非経済的である。
【００１９】
図２は、板状の試験片１を調査対象構造物の部材４に取り付けた状態を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。この例では、部材４に対し、ボルト３をボルト穴１ｂに通してナットで締め付けることにより固定している。
【００２０】
図３は、棒状の試験片２を調査対象構造物の部材４に取り付けた状態を示すものであり、部材４に取付バンド５を用いて試験片２を固定している。
【００２１】
図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は、屋外構造物の一例として、送電鉄塔に試験片１，２を取り付けた状態を示すものである。○で囲んだ箇所が、取付箇所である。送電鉄塔の下部と、中部と、上部に試験片１，２を取り付けて、高さの相違による摩耗状況を監視する。
【００２２】
図５は、ある期間、屋外に取り付けておいた試験片を回収したものの表面の劣化（傷）の様子を示す説明図である。（ａ）は板状試験片１の表面と裏面の金メッキ部１ａの傷の様子、（ｂ）は棒状試験片２の表面の金メッキ部２ａの傷の様子を示している。
【００２３】
この傷の様子から、金メッキ部１ａ，２ａの劣化の度合いを判定するには、色々な方法がある。以下に、いくつかの方法を示す。
【００２４】
１．表面粗さ計を用いる方法
表面粗さ計は、触針を被測定面に沿って動かすことにより、触針の振れを測定し、表面粗さ計の出力である電気信号に基づいて凹凸具合を数値化するものである。この表面粗さ計を用いて試験片１，２の金メッキ部１ａ，２ａの表面の凹凸具合を測定する。図６は、この表面粗さ計の測定イメージを示している。最大振幅や一定以上の凹凸の数をカウントし、劣化の度合いを表す。
【００２５】
２．マイクロスコープを用いる方法
マイクロスコープは、光学系とＣＣＤ（電荷結合素子）等の撮像手段を用いて被測定面を拡大観察するものである。このマイクロスコープで試験片１，２の金メッキ部１ａ，２ａの表面を観察する。図７はその撮影イメージである。被測定面を２方向から撮影し、それに基づいて３Ｄ画像を生成して画像解析により、劣化の度合いを数値化することも可能である。
【００２６】
３．レーザ顕微鏡を用いる方法
レーザ顕微鏡は、一般に、共焦点光学系を用いている。共焦点光学系は、レーザ光を試料面に照射し、反射光をピンホールを通して検出器に集光する。焦点の合っている場所からの反射光の大部分はピンホールを通過するが、焦点の合っていない場所からの反射光では、ピンホールを通過する光量が激減する。このため、焦点が合った部分だけの画像を得ることができる。このレーザ顕微鏡を用いて、試験片１，２の金メッキ部１ａ，２ａの表面をレーザ走査し、凹凸具合を測定して劣化の度合いを数値化する。
【００２７】
これら表面粗さ計、マイクロスコープ、レーザ顕微鏡等を用いて測定した、金メッキ部１ａ，２ａの劣化度（数値）に基づいて、構造物が設置されている箇所の摩耗環境を評価し、最適な補修実施時期及び被覆処理手法を選定する方法について、以下、説明する。
【００２８】
（１）実験室試験の実施
構造物表面が受ける飛来物質による摩耗状況を数値化するため、海塩粒子量と摩耗量の相関関係を把握する。
まず、試験片１，２を粉体噴射式摩耗試験装置内に設置する。
次に、粒子の流速、粉体濃度（粒子の大きさ）をそれぞれ変化させたときの試験片１，２の金メッキ部１ａ，２ａの摩耗量を測定する。これにより、図８に示すようなグラフを得る。図８（ａ）は流速と摩耗量の関係（粉体濃度固定）、（ｂ）は粉体濃度と摩耗量の関係（流速固定）を表している。
【００２９】
（２）経過年数の異なる実機構造物部材の摩耗劣化度測定の実施
実機鉄塔部材の摩耗劣化度を測定する。例えば、２０年経過品で、摩耗量がｘμｍであるとすると、ｘ／２０年の早さで摩耗していることが判る。
これを、異なる環境（海岸、山間部、市街地等）の実機構造物部材について摩耗劣化度の測定を行い、データベース化する。
【００３０】
（３）劣化度判定対象構造物の摩耗環境測定の実施
劣化度を判定する対象の構造物に設置した試験片１，２の金メッキ部１ａ，２ａの摩耗量を、前記の表面粗さ計、マイクロスコープ、レーザ顕微鏡等を用いて測定する。
【００３１】
（４）劣化度評価
（３）の測定結果を、（１）の実験室試験データ、（２）の実機構造物部材摩耗劣化度データに当てはめ、図９に示すように劣化度判定対象構造物の劣化度を評価する。図９（ａ）は流速と摩耗量の関係（粉体濃度固定）、（ｂ）は粉体濃度と摩耗量の関係（流速固定）を表している。
【００３２】
（５）最適補修実施時期と被覆処理法の選定
（４）の劣化度評価結果から、最適な補修実施時期と被覆処理法を選定する。
例えば、劣化度評価の結果、摩耗劣化度が最大であれば、補修実施時期として、早急に実施という選定をする。また、被覆処理法として、摩耗環境で強い耐久性を発揮する金属溶射を選定する。
このように、最適な補修時期、最適な被覆処理法を選定することで、補修費用（補修頻度）の削減を図る。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、送電鉄塔や橋梁等の構造物が設置されている箇所の腐食、摩耗環境を測定し、最適な補修実施時期及び被覆処理手法を選定することで、大型構造物にかかる修繕費の低減並びに寿命延命化を図ることのできる屋外構造物摩耗環境測定方法として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の屋外構造物摩耗環境測定方法に使用する試験片の例を示すものであり、（ａ）は金属基体が鋼板の場合の表面および裏面図、（ｂ）は金属基体が鋼棒の場合の斜視図である。
【図２】板状の試験片を調査対象構造物の部材に取り付けた状態を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】棒状の試験片を調査対象構造物の部材に取り付けた状態を示す斜視図である。
【図４】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、屋外構造物の一例として、送電鉄塔に試験片１，２を取り付けた状態を示すものである。
【図５】試験片を回収したものの表面の劣化（傷）の様子を示す説明図である。
【図６】表面粗さ計の測定イメージ図である。
【図７】マイクロスコープによる撮影イメージ図である。
【図８】実験室試験における試験片の摩耗量を示すもので、（ａ）は流速と摩耗量の関係、（ｂ）は粉体濃度と摩耗量の関係を表すグラフである。
【図９】劣化度判定対象構造物の摩耗量を示すもので、（ａ）は流速と摩耗量の関係、（ｂ）は粉体濃度と摩耗量の関係を表すグラフである。
【符号の説明】
【００３５】
１  試験片（板状）
１ａ  金メッキ部
１ｂ  ボルト穴
２  試験片（棒状）
２ａ  金メッキ部
３  ナット
４  調査対象構造物の部材
５  取付バンド
【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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