土木学会第68回年次学術講演会(平成25年9月)

Ⅴ‑364

鉄筋腐食推定手法の剥離空洞存在領域への拡張
中央大学
中央大学
中央大学
西日本高速道路エンジニアリング（株）技術部
第一高周波工業株式会社 技術開発部
１．諸言学生会員 ○根本 早季
学生会員
今井 嵩弓
正会員
大下 英吉
正会員
林 詳悟
正会員
福岡 養祐

筋腐食生成物およびコンクリートを示す．

コンクリート表面温度性状から RC 構造物におけるしかし，(2)式による腐食率算定モデルは，鉄筋腐食鉄筋腐食率の予測を行う非破壊検査手法は，腐食生成に起因する剥離空洞等の劣化現象を伴わないことを前物の存在が温度性状に変状を誘発することによってい提としている．前述の通り，本手法は腐食生成物の持

1)2)

る．既往の研究では，コンクリート表面温度の絶対つ断熱効果が温度性状に変状をもたらすことを利用し値と温度分布の比較によりコンクリート内部の鉄筋腐たものだが，剥離空洞内の空気層もその熱特性から同食率の推定が可能であった．しかしながら，実構造物様に断熱効果を示すことが知られている．そのため，では鉄筋腐食に起因する剥離等の現象が生じる場合も剥離空洞の存在が腐食率を過剰に評価してしまう問題あり，そのような状態に対しては本手法の適用が困難があり，本システムにおける鉄筋腐食評価モデルの適であった．本研究では，剥離等に起因する空洞が存在用に際しては，剥離空洞が温度性状に及ぼす影響を除する領域においても，コンクリートの表面温度性状か去することが求められる．

ら鉄筋の腐食率を予測可能な手法へと拡張し，その有３．空洞離散化による等価熱物性評価モデル用性を検討する．

本手法では，図-1 に示すように空洞の熱物性をコンク

２．空洞存在領域での鉄筋腐食推定手法の問題点リート中に離散化し，通常のコンクリートとは異なる

本システムの概要は，電磁誘導コイルで RC 構造物中等価熱物性として置き換えることで，空洞の存在位置の鉄筋を強制加熱し，コンクリート表面温度性状を赤を把握した．また定量的に空洞を評価するため，本手

外線サーモグラフィにより測定する．既往の研究によ法ではハロゲンヒーターによりコンクリート表面を強り，腐食鉄筋と非腐食鉄筋上のコンクリート表面温度制加熱するアクティブ法を用いた．

上昇量の差異は，鉄筋の腐食の度合いに依存している

３．１．熱容量ことが知られている．これは，腐食生成物の断熱効果

空洞の有無によって異なる，コンクリート中に残存に起因している．したがって，その差異を分析するこする熱量の差を求め，空洞を有するコンクリートの物とによって，鉄筋の腐食率が同定されることとなる．

性値を離散化した ρc を用いて整理すると，以下のよう既往の研究では，腐食生成物が鉄筋内部に抑制する熱に表される．
ρc =量率とコンクリート表面温度上昇量の割合が等しくなることに着目し，鉄筋の腐食率 n を次式のように算出

ここで添え字 po は空洞を示し，Tmax，Tini，⊿T はそした．
n =α ⋅

ρ con ccon ⋅ {(Tmax − Tini )ρ po c po − (Tst − Tini )}(4)(Tmax − Tini )ρ po c po − (Tst − Tini ) − ∆T (ρ po c po − ρ con ccon )∆Tst − ∆T C st ⋅ ρ st ⋅ S stCco⋅⋅∆TstCcon ⋅ ρ con ⋅ S con Cco − Cst

れぞれコンクリート表面の最高温度，初期温度，実測(2)(α = 0.0164 c − 0.1)

値を示し，Tst は空洞のないコンクリート表面温度を示す．また，空洞が離散化された見掛け上空洞の無いコ

ここで，W，C， ρ はそれぞれ熱量，比熱，密度をンクリートにおける表面温度 ∆T は，各熱容量の比か示し， ∆Tst , ∆T はそれぞれ非腐食鉄筋コンクリート，実ら以下のように算出される．

測の温度上昇量，S は単位奥行きあたりの熱拡散影響面積である．添え字 st，co，con はそれぞれ，非腐食鉄∆T =ρc× ∆T実測
ρ con ccon

キーワード

非破壊検査，電磁誘導，鉄筋腐食，赤外線サーモグラフィ，剥離空洞

連絡先〒112-8551 東京都文京区春日 1-13-27

新 2 号館 4 階 2422 号室‑727‑

ＴＥＬ03-3817-1892(5)土木学会第68回年次学術講演会(平成25年9月)

Ⅴ‑364

24

空洞

鉄筋

鉄筋

熱流束

熱流束等量の熱移動

熱流束

かぶり領域に熱が蓄積
コンクリートコンクリート空洞（空気）＆熱容量：大熱容量：小熱容量：大ρ po C poρ con C con
ρ con C con

150

熱拡散を抑制

純かぶり
30

発泡ポリエチレン
厚さ1,5

断熱効果
鉄筋

コンクリート表面温度
コンクリート表面温度(℃℃）

ハロゲンヒーターによるコンクリート表面の強制加熱） ＝ 空洞離散化
熱容量：中＞ （表面温度勾配300

ρC

D16鉄筋

K30-N-T0.0

22

K30-N-T5.0

20

K30-N-T1.0

181614120100

200

300

400

500600

表面温度勾配表面温度勾配600
蓄積熱量：小蓄積熱量：大蓄積熱量：大健全

空洞存在下

空洞離散化

図-1200等価熱物性モデル

図-2

試験体端面からの距離（ｍｍ）

単位：mm

試験体形状寸法

図-3

コンクリート表面温度分布

010020030025

空洞厚 5mm 試験体適用結果

空洞の影響除去前

10実測値

50100200300

400-100

試験体端面からの距離（ｍｍ）

試験体端面からの距離

図-415-50400

空洞の影響除去後20

腐食率（％）

121086420

空洞厚（ｍｍ）

空洞厚（ｍｍ）

30121086420

図-5

空洞厚 1mm 試験体適用結果

３．２．熱伝導率

100

200

300

400

500600加熱開始地点からの距離（ｍｍ）

図-6

腐食率分布の比較

述したような断熱効果から，表面温度が高くなる結果物質の断熱性状を表す指標の一つに，熱伝導率が挙が得られた．この実験結果に対して，(7)式の適用し，げられる．コンクリート表面温度の上昇量によって空洞厚を算出した結果を図-4，5 に示す．ともに算出結劣化性状を評価するにあたり，熱伝導率の考慮は必果に多少の誤差はみられるが，定量的な評価が可能と要不可欠である．本研究では，既存の分散系熱伝導率なったことが分かる．の推定式として(6)式を用い，熱伝導率の離散化を検討する．
λ=さらにアクティブ法から空洞厚を同定し，等価熱物性モデルにそれを加味することで鉄筋腐食率を算定す

λcon ⋅ λ po

φλcon + (1 − φ )λ po(6)

る．図-6 が空洞の影響除去前と除去後，実測腐食率を比較したグラフである．この結果からも，空洞の影響を除去したことで過剰に評価されていた腐食率がよりここでφはかぶりコンクリートに対する空洞の体積割合， λ ， λ は各物質における熱伝導率，空洞が離散良好に評価されていることが分かる．

化されたコンクリートの熱伝導率を示す．

５．結言(1)アクティブ法により，コンクリート表面温度性状か３．３．空洞厚算定モデル
空洞が存在する領域と存在しない領域でのコンクリ

ら空洞位置および厚さの評価が可能となった．

ート表面温度上昇量の比を用いて離散化された熱伝導(2)等価熱物性評価モデルを用いることで，剥離空洞を率を求め，空洞の体積割合φについて整理すると(7)式有する腐食鉄筋コンクリートにおいても，空洞の影が得られ，剥離空洞厚 x は(7)式にかぶり厚 c を乗じる

響を評価し，腐食率も定量的に評価することが可能

ことにより求まる．となった．

φ=

λ po (∆T − ∆Tst )∆Tst (λcon − λ po )

(7)

参考文献
1)

大下英吉，堀江宏明，長坂慎吾，谷口修，吉川信二郎：
電磁誘導加熱によるコンクリート表面温度性状に基づ４．等価熱物性評価モデルの適用性評価
空洞を有した試験体概要を図-2 に示す．試験体にアいた RC 構造物の鉄筋腐食性状に関する非破壊検査手法，クティブ法を実施し，600 秒経過後のコンクリート表

土木学会論文集 E，Vol．65， No．1， pp．76-92， 2009

面温度分布を図-3 に示す．試験体名における K，T は2)

矢嵜早織，今井嵩弓，大下英吉：コンクリートの表面温それぞれかぶり，空洞厚さを示す．空洞のない試験体

度性状に基づく鉄筋腐食の簡易診断手法に関する研究，の結果に着目すると，ハロゲンヒーターには加熱のむ

コンクリート構造物の非破壊検査論文集，Vol．4，pp．

らがあることが分かる．また，空洞の存在領域では前411-416，2012‑728‑