北海道開発技術研究発表会

ＲＦＩＤ腐食環境検知システムの概要と施工事例
ＮＥＴＩＳ ＫＴ-１１００５９

中央研究所 江里口玲
橋梁部 京田英宏、山本和敏

報告内容
ＲＦＩＤ腐食環境検知システムの開発背景
ＲＦＩＤ腐食環境検知システムとは北海道地区における施工事例
清部大橋における追跡調査状況と結果

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ＲＦＩＤ腐食環境検知システムの開発背景
鉄筋コンクリート構造物の維持管理で最も重要な鋼材（鉄筋 PC鋼線）腐食材（鉄筋、PC鋼線）腐食。
コンクリート構造物は、外来塩分や二酸化炭素等の様々な腐食因子の侵入により腐食環境が進行する。
様々な腐食因子の侵入により腐食環境が進行する
最近では凍結防止剤に起因する塩害も大きな課題。
センサ付きＲＦＩＤにより、コンクリートの腐食環境を把握し 鋼材近傍の腐食状態を非破壊で計測して把握し、鋼材近傍の腐食状態を非破壊で計測して効率的な維持管理を実現する。
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《ＲＦＩＤ腐食環境検知システムの開発背景》

社会資本高齢化時代における維持管理・更新
予防保全対策を考慮したライフサイクルコストの低減
従来の、損傷等発生後の「事後的管理」から、事前に点検する「予防保全的管理」へと転換し、戦略的な維持管理により安全・安心の確保とライフサイクルコストの低減を図る。

求められる予防保全的維持管理技術
鉄筋腐食が開始する前の診断↓
かぶり内における腐食環境の評価↓
腐食が進行する前に適切な対策の実施
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平成２２年度国土交通白書より
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《ＲＦＩＤ腐食環境検知システムの開発背景》

主な非破壊検査技術の適用性
非破壊検査技術← コンクリート表面
ク
表

国土交通省 北陸地方整備局資料より

コンクリート内部
ク
内部 →

鉄筋
ｸﾞﾗｳﾄ
ケーブル
ｺﾝｸﾘｰﾄ表 亀裂 鉄筋面の欠損
面欠損 深深さ 配置
置 腐食状況 充填状況 腐食状況

赤外線法

○

－－×

×

×

超音波法

○

○

－×

×

×

電磁波法

○

－○

×

×

×

ｲﾝﾊﾟｸﾄｴｺｰ法

○

○

－×

○

×

X線透過法

○

○

○

×

○

×

衝撃弾性波法－－－×○×自然電位法－－－

△××

鋼材腐食
適用可能な非破壊技術は皆無
鋼材腐食への適用可能な非破壊技術は皆無⇒求められる新しい診断技術
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2013/0255

ＲＦＩＤ腐食環境検知システムとは？
ＲＦＩＤ（ＩＣタグ）・・・Ｓｕｉｃａ、Ｅｄｙに代表される情報媒体
ＩＣチップにより無線で固有ＩＤの通信無線で固有ＩＤの通信を行うもの＋「腐食」を対象としたセンサ情報
腐食」を対象としたセンサ情報
一般的なＲＦＩＤ
センサ機能付ＲＦＩＤ
RFID腐食環境センサ
ID:0001

リーダーライター

ID:0001の腐食センサはID
0001の腐食センサは健全です

ＩＤと同時にセンサ情報を読取る
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6コンクリートに埋設し、構造物内部の各種状態を無線（非破壊）で把握するシステム

簡単

ケーブルレス

非破壊▼
ＲＦＩＤ構造物診断技術
構造物 断技術
Ｗｉｍｏ Wireless Monitoring System

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電池レス

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《ＲＦＩＤ腐食環境検知システムとは？》

従来技術：自然電位法による鉄筋腐食測定
内部鉄筋

塩分
水分
CO2

腐食因子が構造物に侵入
構造物の表面をはつり、鉄筋にケーブルを接続鉄筋にケ ブルを接続
コンクリート表面から鉄筋表面の電位勾配（自然電位）を測定

ケーブルを接続するため微破壊が必要
鉄筋が腐食する前の変化は捉えにくい
樹脂塗装等が施工されていると計測できない
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《ＲＦＩＤ腐食環境検知システムとは？》

ＲＦＩＤ腐食環境検知システムの概要
内部鉄筋

腐食環境センサ

鉄筋を模擬した腐食鉄筋を模擬した腐食環境センサ
環境センサを設置を設置

塩分
水分CO2

腐食因子が構造物に侵入

RFIDタグ

腐食環境センサの状状態

センサの腐食現象
により電気特性が変化

腐食領域

変化領域
健全領域

材

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リーダーライタ

無線通信で計測
無線通信 計測専用ソフトウェアで腐食度合いを評価

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《ＲＦＩＤ腐食環境検知システムとは？》

ＲＦＩＤ腐食環境センサ
ＲＦＩＤタグ（通信部）

H2O
Cl

腐食因子が浸透▼模擬鉄筋（鉄センサ）が腐食▼
鉄センサの電気特性が変化

CO2腐食因子の浸透を妨げない被覆モルタル

埋設対象の躯体の耐力を低下させない高強度外装

腐食因子に敏感に反応する鉄センサ（模擬鉄筋）

９０mm
厚さ１５mm
鉄筋への取付け方法
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《ＲＦＩＤ腐食環境検知システムとは？》

鉄センサの変化とセンサ抵抗値の挙動
鉄センサ
腐食状態
センサ抵抗値

健全なセンサは抵抗値が極めて低い。
センサが腐食して断線することにより、抵抗値が急峻に上昇するが急峻に上昇する。

健全状態

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《ＲＦＩＤ腐食環境検知システムとは？》
高出力型リーダーライタ

中出力型ハンディリーダーライタ

パソコン制御長距離
広範囲通信

パソコン不要ワンタッチ操作
ポイント計測腐食環境を“色”で知らせます12
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《ＲＦＩＤ腐食環境検知システムの施工事例》

北海道地区における施工事例
 対象構造物：一般国道２２８号清部大橋
 所在地名 ：北海道松前郡松前町
 竣工年月 ：昭和48 年10 月（供用後 約40年）
 管理者
管理者：北海道開発局
北海道開発局 函館開発建設部 江差道路事務所【センサ設置目的】
 塩害対策補修工の効果確認
 腐食環境変化の把握
 モニタリングシステムの有効性の把握

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《ＲＦＩＤ腐食環境検知システムの施工事例》

清部大橋 補修後の追跡調査
 路線名 ：一般国道228 号（交差条件：二級河川小鴨津川）
 橋長 ：124.00m、幅員 ：9.25m
 上部構造形式：4
上部構造形式 4 径間連続鋼鈑桁橋
 使用材料 ：【下部工】σck＝21N/mm2，SD345
 竣工年月 ：昭和48 年10 月（40年）
 Ｈ１９年に一部断面修復の実施⇒Ｈ２１年、再劣化を確認
 Ｈ２２年に塩分吸着材を配合した断面補修工の実施

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《ＲＦＩＤ腐食環境検知システムの施工事例》

補修工法と追跡調査の概要【補修工法】
SSI工法（Suppressing Salt Injury Method）
コンクリ ト中に存在する塩化物イオンを吸着すコンクリート中に存在する塩化物イオンを吸着すると同時に、亜硝酸イオンを放出する。このため、鉄筋周辺の腐食環境を防錆環境に改善して鉄筋錆の腐食抑制効果を高める。
【追跡調査方法】
各センサ類

設置数量

メーカー

RFID腐食環境検知システム

6

太平洋セメント

RFID方式（950MH ）RFID方式（950MHz）
100MΩ以上の内部抵抗を持つテスターを使用し，ASTM C 876に準じて測定

鉄筋腐食

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諸元

自然電位

3

特になし

分極抵抗

3

四国総合研究所 SRI-CM-Ⅲを使用

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《ＲＦＩＤ腐食環境検知システムの施工事例》

ＲＦＩＤ腐食環境センサ設置方法（正面図）
配力筋樹脂ネジ

即硬モルタル

RFID腐食環境センサ
センサ固定治具(SUS304)

結束バンド

RFIDタグ

下側

上側

主筋

ケーブル
センサへ

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《ＲＦＩＤ腐食環境検知システムの施工事例》

ＲＦＩＤ腐食環境センサ設置方法（側面図）
コンクリートはつり面補修後コンクリート表面

橋脚の海側、中央、山側の橋
海側央側
３点にかぶり位置２水準（40 80mm）（40、80mm）
計６個のセンサを設置

樹脂ネジ

RFID腐食環境センサ
センサ固定治具(SUS304)

M8ネジ(SUS304)
M8アンカー(SUS304)

かぶり 40ｍｍ
高さ調整可能固定用M8ナット(SUS304)
532C
4020
4622

かぶり 80mm

3E48

G.L.

281C
441C

ケーブル

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RFIDタグへ

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《ＲＦＩＤ腐食環境検知システムの施工事例》

ＲＦＩＤ腐食環境検知システムによる計測状況

高出力型RWによる測定
高測定

ハンディ型RWによる測定

現時点のセンサ抵抗値は数オーム
健全状態を確認（腐食判定なし）
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《ＲＦＩＤ腐食環境検知システムの施工事例》

鉛照合電極による自然電位計測結果
自然然電位（mmV vs CSSE）

090％以上腐食なし

ＭＣ

500

600

Ｓ-100
100-200

不確定-300
90％以上腐食-400
400-500
0100200300400700800

測定期間（日）

不確定な判定領域であるが、上昇傾向
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《ＲＦＩＤ腐食環境検知システムの施工事例》

分極抵抗法における計測結果
分極抵抗の変化S1S2C1C2M1M21000
800
600
400200腐食速度の変化

00200

400600

経過日数【腐食判定基準】
分極抵抗130以下
腐食速度0.0023以上

全てにおいて健全状態
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腐食速度 （Ic腐corr） (㎜/yeaar）

分極極抵抗 （ｋΩΩ・㎝2）

1200

0.00500 00450.0045800
0.00400.00350.00300.00250.00200.00150.00100.00050.0000S1S2C1C2M1M20

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200400
経過日数60080020

《ＲＦＩＤ腐食環境検知システムの適用実績》

清部大橋 追跡調査の結果（約２年経過時点）
 RFID腐食環境検知システムは６８０日経過時点で正常に動作しており計測上の問題は見られない
正常に動作しており計測上の問題は見られない。
 RFID腐食センサ、自然電位、分極抵抗の計測結
果から腐食判定は認められない。
果から腐食判定は認められない 今後、５年目までは１回／年の調査を継続し、そ今後 ５年目までは１回／年の調査を継続し その後、７年目、１０年目を実施して終了予定。
 ５年目、１０年目には調査箇所から試料を採取し５年目 １０年目には調査箇所から試料を採取し塩分含有量を確認する予定。
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ご清聴ありがとうございました
http://www.taiheiyo--cement.co.jp/rd/rfid/
http://www.taiheiyo

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《参考資料》

施工実績（ＰＣ箱桁下部）
ＰＣ橋梁下部の予防保全
プ
プレテンション方式のＰＣ橋梁
 ＰＣ鋼線の健全度確認232013/2/21

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《参考資料》

施工実績（建築構造物）
海岸沿いＲＣ構造物 壁部
現場打ちコンクリート
現場打ちコンクリト 港湾部に新設する倉庫の耐塩害評価
 防錆配合の評価242013/2/21

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《参考資料》

ＲＦＩＤ腐食環境検知システムの特長
 当社オリジナル開発のセンサを採用
 鉄筋近傍の「腐食環境度合い」を事前に検知する。
鉄筋近傍の「腐食環境度合い」を事前に検知する
 非破壊で計測
 樹脂系材料による保護塗装後も計測可能
 電源不要のため、長期計測が可能。
 点検履歴をＲＦＩＤ内蔵メモリに記憶できる。

国交省 新技術情報提供システム登録番号KT-110059
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《参考資料》
吹付後
仕上面

自然電位ケーブル配線方法

コンクリートはつり面導線固定用M16インサート(FRP製)
導線固定用M16インサート(FRP製)

キャップ用M16ネジ

自然電位計測導線

自然電位計測導線

キャップ用M16ネジ

M8アンカー(SUS304)
導線

ハンダ付け

ハンダ付け262013/2/21

正面図

主筋

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側面図《ＲＦＩＤ腐食環境検知システムの検知性能》

自然電位法との検知性能の比較
0

1.E+06

自然電位（m自mvsCu）-200-300
300-400

1 E+05
1.E+05

抵抗（Ω）

F20-1
F20 2
F20-2
F20-3
F20-4
F20-5
F20-6-100

1.E+04
1.E+03
1.E+02500-500
1.E+01-600

1.E+00-700
02468 10 12 14 16 18 20
サイクル数02468 10 12 14 16 18 20
サイクル数

自然電位法の結果とほぼ同時期に腐食を検知
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