(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象のコンクリートに対して、交流電流を流す２つの電流電極と、前記電流電極の間の直線上に配置され交流電位差を測定する２つの電位差電極を有する測定装置で、前記コンクリートの電気抵抗率を測定する測定方法において、
前記測定装置が演算装置を有しており、
前記演算装置が、少なくとも前記電流電極の端部の電極材料及び前記電位差電極の端部の寸法と、前記電流電極及び前記電位差電極のそれぞれの電極間間隔と、前記測定対象のコンクリートの寸法と、仮想の電気抵抗率ρｃと、前記電流電極の間の仮想の電位差を入力される入力ステップと、
前記演算装置が、前記入力ステップで入力された値からＦＥＭ解析を実施して前記電流電極から流れる仮想の電流Ｉｃと、前記電位差電極の間の仮想の電極間電圧Ｖｃを計算する解析ステップと、
前記仮想の電気抵抗率ρｃ、電流Ｉｃ及び電極間電圧Ｖｃから仮想の換算係数ｋｃを算出する換算係数算出ステップと、
前記仮想の換算係数ｋｃと、測定により得られた前記電流Ｉ及び前記電極間電圧Ｖから電気抵抗率ρを算出する電気抵抗率算出ステップを有することを特徴とする測定方法。
【請求項２】
前記仮想の換算係数が、前記換算係数算出ステップで数１により決定されることを特徴とする請求項１に記載の測定方法。
【数１】
0005156867.tif 000006
【請求項３】
測定対象のコンクリートに対して、交流電流を流す２つの電流電極と、前記電流電極の間の直線上に配置され交流電位差を測定する２つの電位差電極を有し、前記コンクリートの電気抵抗率を測定する測定装置において、
前記測定装置が演算装置を有しており、
前記演算装置が、少なくとも前記電流電極の端部の電極材料及び前記電位差電極の端部の寸法と、前記電流電極及び前記電位差電極のそれぞれの電極間間隔と、前記測定対象のコンクリートの寸法と、仮想の電気抵抗率ρｃと、前記電流電極の間の仮想の電位差を入力され、
入力された値からＦＥＭ解析を実施して前記電流電極から流れる仮想の電流Ｉｃと、前記電位差電極の間の仮想の電極間電圧Ｖｃを計算し、
前記仮想の電気抵抗率ρｃ、電流Ｉｃ及び電極間電圧Ｖｃから仮想の換算係数ｋｃを決定し、
前記仮想の換算係数ｋｃと、測定により得られた前記電流Ｉ及び前記電極間電圧Ｖから電気抵抗率ρを算出する構成を有することを特徴とする測定装置。
【請求項４】
前記電流電極が、前記電流電極の端部で前記コンクリートに接触する電極材料を有しており、
前記電極材料が、前記電流電極及び前記電位差電極を通過する直線と同一方向の長さよりも、前記直線と直交する方向の長さが長くなる面状電極材料であることを特徴とする請求項３に記載の測定装置。
【請求項５】
前記面状電極材料が、枠体と、前記枠体の内部に設置した接触部材を有しており、
前記接触部材が、多孔質性及び導電性を有する樹脂又はゴム又は金属で構成されていることを特徴とする請求項４に記載の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象のコンクリートの電気抵抗率を、このコンクリートを破壊せず且つ容易な方法で測定し、この測定結果より、コンクリートの塩害による劣化のしやすさの診断を行うコンクリートの電気抵抗率の測定方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半永久的な剛体であると信じられていたコンクリートは、劣化するという事実がある。このコンクリートの劣化の原因は、主なものとして塩害があげられる。コンクリート内に塩分が浸透すると、コンクリートの劣化が進むことが明らかになっている。
【０００３】
出願人は既に、このコンクリートの劣化度を評価するために、コンクリートに電気を流し、このコンクリートにおける電気抵抗率を測定して、塩害の影響度を検査する方法及びその装置を開示している（特許文献１参照）。
【０００４】
図６に、特許文献１に記載の測定装置の概略を示す。測定装置１Ｘは、交流電流を流す２つの電流電極２Ｘと、電流電極２Ｘの間の直線上に配置され交流電位差を測定する２つの電位差電極３を有している。また、測定装置１Ｘは、電流電極２Ｘに一点鎖線で示す電線１４ａを介して接続した交流電源１１、交流電流計１２及びスイッチ１５を有している。また、測定装置１Ｘは、電位差電極３に電線１４ｂを介して接続した交流電位計１３を有している。
【０００５】
更に、電流電極２Ｘ及び電位差電極３は、測定対象のコンクリート１０と接触する端部に設置した電極材料４を有している。この電極材料４は、多孔性及び導電性を有しており、電解質供給装置２４から伸びる配液管２５が接続されている。
【０００６】
加えて、電流電極２Ｘ及び電位差電極３は、その電極間間隔ａ１、ａ２、ａ３を調整するための固定冶具２７に固定されている。固定冶具２７は、ギア軸１６と複数のラック１８を組み合わせて構成されている。
【０００７】
次に、測定装置１Ｘを使用してコンクリート１０の電気抵抗率を測定する方法を説明する。まず、電流電極２Ｘからコンクリート１０に電気を流し、電位差電極３でその間の電位差を測定する。この測定された電圧を以下の式（３）に代入し、コンクリート１０の電気抵抗率ρを求める。
【数３】
0005156867.tif 000002
【０００８】
ここで、ｋは換算係数、Ｖは電極間電圧（Ｖ）、Ｉはコンクリート１０に流れる電流（Ａ）を示す。
【０００９】
この方法により、コンクリート１０を破壊せず且つ容易な方法で、コンクリート１０の劣化度を評価することが可能となった。
【００１０】
しかしながら、上記の方法は、いくつかの改善点を有している。第１に、電気抵抗率ρの測定精度を向上することが求められている。本発明の際に行った実験から、換算係数ｋ
が、電流電極２Ｘの端部の形状や寸法等により変化することがわかった。そのため、換算係数ｋを適切に決定し、電気抵抗率ρの測定精度を向上することが求められる。
【００１１】
第２に、コンクリート１０の表面から深い位置（図６下方側）の電気抵抗率ρの測定精度を向上することが求められている。一般的にコンクリートは電気抵抗が大きいため、コンクリートの表面から深い位置まで電気が流れにくい。そのため、電位差電極３で得られた値が小さいものとなり、測定誤差を含みやすいことが前述の実験によりわかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１１−２２０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、測定対象のコンクリートの電気抵抗率ρを、高い精度で測定し、この測定結果より、コンクリートの塩害による劣化のしやすさの診断を行うことができるコンクリートの電気抵抗率の測定方法及びその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するための本発明に係るコンクリートの電気抵抗率を測定する測定方法は、測定対象のコンクリートに対して、交流電流を流す２つの電流電極と、前記電流電極の間の直線上に配置され交流電位差を測定する２つの電位差電極を有する測定装置で、前記コンクリートの電気抵抗率を測定する測定方法において、前記測定装置が演算装置を有しており、前記演算装置が、少なくとも前記電流電極の端部の電極材料及び前記電位差電極の端部の寸法と、前記電流電極及び前記電位差電極のそれぞれの電極間間隔と、測定対象のコンクリートの寸法と、仮想の電気抵抗率ρｃと、前記電流電極の間の仮想の電位差を入力される入力ステップと、前記演算装置が、前記入力ステップで入力された値からＦＥＭ解析を実施して前記電流電極から流れる仮想の電流Ｉｃと、前記電位差電極の間の仮想の電極間電圧Ｖｃを計算する解析ステップと、前記仮想の電気抵抗率ρｃ、電流Ｉｃ及び電極間電圧Ｖｃから仮想の換算係数ｋｃを算出する換算係数算出ステップと、前記仮想の換算係数ｋｃと、測定により得られた前記電流Ｉ及び前記電極間電圧Ｖから電気抵抗率ρを算出する電気抵抗率算出ステップを有することを特徴とする。
【００１５】
この構成により、コンクリートの電気抵抗率の測定精度を向上することができる。これは、換算係数ｋをＦＥＭ解析により適切に決定することができるからである。また、コンクリートの表面から深い位置の電気抵抗率の測定精度を向上することができる。これは、換算係数ｋの適切な決定により、測定誤差の影響を抑制することができるからである。
【００１６】
上記の測定方法において、前記仮想の換算係数が、前記換算係数算出ステップで数１により決定されることを特徴とする。
【数１】
0005156867.tif 000003
【００１７】
この構成により、上記と同様の作用効果を得ることができる。
【００１８】
上記の目的を達成するための本発明に係るコンクリートの電気抵抗率を測定する測定装
置は、測定対象のコンクリートに対して、交流電流を流す２つの電流電極と、前記電流電極の間の直線上に配置され交流電位差を測定する２つの電位差電極を有し、前記コンクリートの電気抵抗率を測定する測定装置において、前記測定装置が演算装置を有しており、前記演算装置が、少なくとも前記電流電極の端部の電極材料及び前記電位差電極の端部の寸法と、前記電流電極及び前記電位差電極のそれぞれの電極間間隔と、前記測定対象のコンクリートの寸法と、仮想の電気抵抗率ρｃと、前記電流電極の間の仮想の電位差を入力され、入力された値からＦＥＭ解析を実施して前記電流電極から流れる仮想の電流Ｉｃと、前記電位差電極の間の仮想の電極間電圧Ｖｃを計算し、前記仮想の電気抵抗率ρｃ、電流Ｉｃ及び電極間電圧Ｖｃから仮想の換算係数ｋｃを決定し、前記仮想の換算係数ｋｃと、測定により得られた前記電流Ｉ及び前記電極間電圧Ｖから電気抵抗率ρを算出する構成を有することを特徴とする。この構成により、前述と同様の作用効果を得ることができる。
【００１９】
上記の測定装置において、前記電流電極が、前記電流電極の端部で前記コンクリートに接触する電極材料を有しており、前記電極材料が、前記電流電極及び前記電位差電極を通過する直線と同一方向の長さよりも、前記直線と直交する方向の長さが長くなる面状電極材料であることを特徴とする。
【００２０】
この構成により、コンクリートの電気抵抗率の測定精度を更に向上することができる。これは、面状電極材料を採用した構成により、コンクリートに流す電流量を増加し、測定誤差の影響を抑制することができるからである。また、コンクリートの表面から深い位置の電気抵抗率の測定精度を更に向上することができる。これは、コンクリートに流す電流量を増加し、測定誤差の影響を抑制することができるからである。
【００２１】
上記の測定装置において、前記面状電極材料が、枠体と、前記枠体の内部に設置した接触部材を有しており、前記接触部材が、多孔質性及び導電性を有する樹脂又はゴム又は金属で構成されていることを特徴とする。
【００２２】
この構成により、電気抵抗率の測定精度を更に向上することができる。この接触部材により、コンクリートに流す電流量を更に増加することができるからである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によるコンクリートの電気抵抗率を測定する測定方法及びその装置によれば、測定対象のコンクリートの電気抵抗率を、高い精度で測定し、この測定結果より、コンクリートの塩害による劣化のしやすさの診断を行うことができるコンクリートの電気抵抗率の測定方法及びその装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る実施の形態の測定装置の構成の概略を示した図である。
【図２】本発明に係る実施の形態の測定装置の面状電極材料の断面を示した図である。
【図３】本発明に係る実施の形態の測定装置の測定時の様子を示した図である。
【図４】本発明に係る実施の形態の測定装置の測定時の様子を示した図である。
【図５】本発明に係る異なる実施の形態の面状電極材料の平面を示した図である。
【図６】従来の測定装置の概略を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る実施の形態のコンクリートの電気抵抗率を測定する測定方法及びその装置について、図面を参照しながら説明する。図１に、本発明に係る実施の形態の測定装置１の構成の概略を示す。測定装置１は、測定対象のコンクリート１０に対して、交流
電流を流す２つの電流電極２と、電流電極２の間の直線上に配置され交流電位差を測定する２つの電位差電極３と、演算装置６を有している。
【００２６】
また、測定装置１は、電流電極２に電線１４ａを介して接続した交流電源１１、交流電流計１２及びスイッチ１５を有している。この電流電極２は、コンクリート１０と接触する端部に設置した面状電極材料５を有している。ここで、面状電極材料５は、電位差電極３のコンクリート１０に接触する端部の電極材料に比べ大きな面積を有している。
【００２７】
更に、測定装置１は、電位差電極３に電線１４ｂを介して接続した交流電位計１３を有している。前述の交流電源１１、交流電流計１２及び交流電位計１３は、信号線を介して演算装置６に接続されている。
【００２８】
次に、測定装置１を使用してコンクリート１０の電気抵抗率を測定する測定方法について説明する。まず、演算装置６が、測定者により電流電極２の端部に設置された面状電極材料５及び電位差電極３の端部の形状及び寸法（縦横の長さ等）と、電流電極２及び電位差電極３のそれぞれの電極間間隔と、前記測定対象物であるコンクリートの寸法と、コンクリート１０の仮想の電気抵抗率ρｃと、電流電極２の間の仮想の電位差を入力される（入力ステップ）。
【００２９】
ここで、仮想の電気抵抗率ρｃ及び仮想の電位差は、適当に決められた値である。また、測定対象物の寸法は、測定対象である例えば壁部材のような薄いコンクリートや、橋梁のＴ桁の下フランジ部又はウェブ部のコンクリート等の寸法である。
【００３０】
その後、演算装置６は、入力ステップで入力された値からラプラス方程式を使用したＦＥＭ解析を実施して電流電極２から流れる仮想の電流Ｉｃと、電位差電極３の間の仮想の電極間電圧Ｖｃを計算し、出力する（解析ステップ）。なお、ＦＥＭ解析を行う際、電流電極２及び電位差電極３の間の間隔もパラメータとして入力することができる。適宜定めた仮想の電気抵抗率ρｃと、解析ステップで得られた仮想の電流Ｉｃ及び仮想の電極間電圧Ｖｃを入力値として以下の式（１）に代入して、仮想の換算係数ｋｃを算出し出力する（換算係数算出ステップ）。
【数１】
0005156867.tif 000004
【００３１】
次に、測定装置１の電流電極２から電気を流し、電位差電極３でその間の電圧を測定する（実測ステップ）。この実測ステップにより、電流電極から流れる電流Ｉと、電位差電極の間の電極間電圧Ｖが得られる。この電流Ｉ及び電極間電圧Ｖと、演算装置６の計算により得られた仮想の換算係数ｋｃを入力値として以下の式（２）に代入して、電気抵抗率ρを算出し出力する（電気抵抗率算出ステップ）。
【数２】
0005156867.tif 000005
【００３２】
この構成により、測定装置１は、コンクリート１０の電気抵抗率ρの測定精度を向上することができる。これは、換算係数ｋｃをＦＥＭ解析により適切に決定することができるからである。また、コンクリート１０に対して接地面積の大きい面状電極材料５を電流電
極２に設置した構成により、コンクリート１０に大きな電流を流し、測定誤差を小さくすることができるからである。
【００３３】
図２に、面状電極材料５の断面を示す。電流電極２の端部に設置された面状電極材料５は、下方を開放して空洞とした枠体７と、枠体７の内部に設置した接触部材８を有している。この接触部材８は、多孔質性及び導電性を有する樹脂又はゴム又は金属で構成されている。また、面状電極材料５は、図１に示す電流電極２及び電位差電極３を通過する直線と同一方向（ｙ軸方向）の長さよりも、この直線と直交する方向（ｘ軸方向）の長さが長くなるように構成されている。
【００３４】
前述の実験より、面状電極材料５のｘ軸方向を長くすると、電気抵抗率ρの測定精度が向上するという作用効果が得られることを発見した。これは、電流電極２の間における電位分布が、ｘ軸方向に平行となるため、電位差電極３がｘ軸方向にずれたとしても測定値に影響がでないためである。なお、従来の点電極とした場合は、電位分布が、電極から同心円状に広がるため、電位差電極３のｘ軸方向の位置が、測定結果に大きな影響を及ぼしていた。
【００３５】
図３に、測定装置１による測定時の様子を示す。破線は、電位分布のイメージを示している。また、ａ１、ａ２、ａ３は、電流電極２及び電位差電極３の電極間間隔の長さを示している。この電極間間隔ａ１、ａ２、ａ３、は、等しく設定することが望ましい。測定装置１の測定により得られる複数の電気抵抗率ρから、コンクリート１０の劣化度の分布を示すマップ等の作成が容易となるからである。
【００３６】
上記の構成により、コンクリート１０の表面から深い位置の電気抵抗率ρの測定精度を更に向上することができる。これは、コンクリート１０に流す電流量を増加し、測定誤差の影響を抑制することができるからである。
【００３７】
なお、測定装置１でコンクリート１０の電気抵抗率ρを測定する際、電極間間隔ａ１等の長さを変更しながら測定することが望ましい。この構成により、電位分布を制御し、電気抵抗率ρを測定するコンクリート１０の深さを変更することができる。具体的には図４に示すように、測定装置１Ａの電極間間隔ａ１等を小さくしてａ１’等に変更すると、電気はコンクリート１０の比較的浅い部分を流れる。
【００３８】
図５に、面状電極材料の平面形状の例を示す。図１乃至４に示した面状電極５は、平面視において矩形、具体的にはｘ軸方向を長手方向とする長方形である。他の例として、ｘ軸方向を長手方向とする楕円形の面状電極材料５Ｂや、多角形の面状電極材料５Ｃを採用してもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１、１Ａ      測定装置
２     電流電極
３     電位差電極
５     面状電極材料
６     演算装置
７     枠体
８     接触部材
１０   コンクリート
１１   交流電源
１２   交流電流計
１３   交流電位計
ρｃ   仮想の電気抵抗率
Ｉｃ   仮想の電流
Ｖｃ   仮想の電極間電圧
ｋｃ   仮想の換算係数
ρ     電気抵抗率
Ｉ     電流（実測値）
Ｖ     電極間電圧（実測値）
ｋ     換算係数
【要約】
【課題】
測定対象のコンクリート１０の電気抵抗率ρを、高い精度で測定し、この測定結果より、コンクリート１０の塩害による劣化のしやすさの診断を行うことができるコンクリートの電気抵抗率の測定方法及びその装置１を提供する。
【解決手段】
演算装置６が、電流電極２の端部の電極材料５の形状及び大きさと、仮想の電気抵抗率ρｃを入力される入力ステップと、演算装置６が、入力ステップで入力された値からＦＥＭ解析を実施して電流電極２から流れる仮想の電流Ｉｃと、電位差電極３の間の仮想の電極間電圧Ｖｃを計算する解析ステップと、仮想の電気抵抗率ρｃ、電流Ｉｃ及び電極間電圧Ｖｃから仮想の換算係数ｋｃを算出する換算係数算出ステップと、仮想の換算係数ｋｃと、測定により得られた電流Ｉ及び電極間電圧Ｖから電気抵抗率ρを算出する電気抵抗率算出ステップを有する。
【選択図】図１【図１】
0005156867.tif 000007
【図２】
0005156867.tif 000008
【図３】
0005156867.tif 000009
【図４】
0005156867.tif 000010
【図５】
0005156867.tif 000011
【図６】
0005156867.tif 000012