JP6417463B1 - 照合電極、照合電極ユニット、金属腐食報知装置及び金属腐食報知システム - Google Patents

Abstract

【課題】設置の手間や費用の負担を軽減でき、コンクリート中に埋設された金属の電位を精度高く測定することができる照合電極、照合電極ユニット、金属腐食報知装置及び金属腐食報知システムを提供する。
【解決手段】金属腐食報知システム１は、コンクリート９０中に埋設された金属９１の腐食状態を報知するもので、コンクリート９０の外部に設置され、照合電極２を備える照合電極ユニット３と、該照合電極２に電気的に接続された金属腐食報知装置４とを備える。照合電極ユニット３はさらに、照合電極２の周囲に該照合電極２と接触するように配されたセメント成形体３２と、これらを収容する外装体３３とを備える。金属腐食報知装置４は、金属９１と照合電極２との電位差を測定する測定部と、該電位差の測定値と所定の腐食判定値とに基づいて金属９１の腐食状態を判定する判定部と、該判定部の判定結果を報知する報知部４２とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンクリート中に埋設された金属の電位の測定に使用される照合電極及び照合電極ユニット、並びに該照合電極を使用して該金属の腐食状態を報知する金属腐食報知装置及び金属腐食報知システムに関する。

コンクリート構造物中に埋設された鉄筋等の鋼材は、通常、表面に不動態皮膜が形成されることによって腐食から保護されているが、沿岸地域や凍結防止剤が頻繁に使用される地域のような、塩素成分が多量に存在する環境下では、鋼材に塩素成分が接触して不動態皮膜が部分的に破壊され、腐食に至る場合がある。このような鋼材の腐食は、鋼材自体の強度を低下させると共に、コンクリート構造物中においては腐食部分の体積の膨張によってコンクリート構造物に亀裂を生じさせ、コンクリートの剥落を生じさせるおそれがあり、大きな社会問題となっている。

従来、コンクリート構造物中の鋼材の電位を測定することによって、該鋼材の腐食状態を推定する方法が知られている。特許文献１及び２には、斯かる鋼材の電位測定に使用する照合電極として、コンクリート構造物のかぶり部に埋設して使用する埋設型照合電極が記載されている。また、特許文献３には、埋設型照合電極を用いてコンクリート構造物中の鋼材の電位を測定し、その電位測定結果を通信回路によって、コンクリート構造物の外部に設置されたアクティベータに受信させるようにした電位測定センサが記載されており、該センサによれば、必要なときに電位測定結果を簡便に読み取り、該鋼材の腐食量を測定でき、コンクリート構造物の補修や保全等に役立てることができるとされている。

特開２００１−１３１００号公報 特開２００５−２２７０６９号公報 特開２０１０−１５１４８３号公報

特許文献１〜３に記載の電位測定技術は、埋設型照合電極を使用し、これをコンクリート構造物のかぶり部に設置するため、該技術の実施には、コンクリートを削る、切る、壊す、穴を開けるなどのいわゆるはつり作業やモルタルによる断面修復作業が必要であり、使用する照合電極の大きさ等によってはそれらの作業が大掛かりとなり、設置費用が高額となるといった欠点があった。また、特許文献３に記載の如き、コンクリート中に設置された照合電極による測定値をコンクリート外部に送信して回収する技術は、データの送受信を行う専用機器が必要となるため、装置が高額となる上に大型化、複雑化を招くおそれがある。また、特許文献３記載の技術は、回収された測定値を整理するために多大な労力と時間が必要となる上に、さらに、その整理された測定値に基づきコンクリート中の金属の腐食の有無を判断するための専門性が必要であり、一般施設管理者ではそのような作業は困難であるから、実施には人材と時間を確保する必要があった。

本発明の課題は、設置の手間や費用の負担を軽減でき、コンクリート中に埋設された金属の電位を精度高く測定することができる照合電極及び照合電極ユニット、並びに該照合電極を使用して該金属の腐食状態を容易に知ることができる金属腐食報知装置及び金属腐食報知システムを提供することである。

本発明は、コンクリート中に埋設された金属の電位の測定に使用され、該コンクリートの外部に設置される照合電極であって、電極と、該電極の周囲に該電極と接触するように配されたセメント成形体と、該電極及び該セメント成形体を収容する収容体とを備え、且つ該収容体に開口部が設けられ、該開口部にて該セメント成形体が露出しており、前記開口部から露出した前記セメント成形体に含まれる電解液を介して、前記電極と前記コンクリート中の前記金属とを電気的に接続する機能を有する照合電極である。

また本発明は、コンクリート中に埋設された金属の電位の測定に使用され、該コンクリートの外部に設置される照合電極ユニットであって、照合電極と、該照合電極の周囲に該照合電極と接触するように配されたセメント成形体と、該照合電極及び該セメント成形体を収容し、前記コンクリートの外面に設置される外装体とを備え、且つ該外装体における前記コンクリートの外面と対向する部分に開口部が設けられ、該開口部にて前記セメント成形体が露出しており、前記開口部から露出した前記セメント成形体に含まれる電解液を介して、前記照合電極と前記コンクリート中の前記金属とを電気的に接続する機能を有する照合電極ユニットである。

また本発明は、コンクリート中に埋設された金属の腐食状態を報知する金属腐食報知装置であって、前記金属と別途設置された照合電極の電位との電位差を測定する測定部と、該電位差の測定値と所定の腐食判定値とに基づいて該金属の腐食状態を判定する判定部と、該判定部の判定結果を報知する報知部とを備える金属腐食報知装置である。

また本発明は、コンクリート中に埋設された金属の腐食状態を報知する金属腐食報知システムであって、前記コンクリートの外部に設置される照合電極と、該照合電極に電気的に接続された金属腐食報知装置とを備え、前記金属腐食報知装置が、前記金属と前記照合電極との電位差を測定する測定部と、該電位差の測定値と所定の腐食判定値とに基づいて該金属の腐食状態を判定する判定部と、該判定部の判定結果を報知する報知部とを備える金属腐食報知システムである。

本発明によれば、設置の手間や費用の負担を軽減でき、コンクリート中に埋設された金属の電位を精度高く測定することができる照合電極及び照合電極ユニット、並びに該照合電極を使用して該金属の腐食状態を容易に知ることができる金属腐食報知装置及び金属腐食報知システムが提供される。

図１は、本発明の金属腐食報知システムの一実施形態の概略構成図である。 図２（ａ）は、図１に示す金属腐食報知システムにおける照合電極ユニットの模式的な斜視図、図２（ｂ）は、該照合電極ユニットにおけるセメント成形体を除く部分の分解斜視図である。 図３は、図１に示す金属腐食報知システムにおける金属腐食報知装置の模式的な上面図である。 図４は、照合電極の評価試験方法の説明図である。 図５（ａ）は、図４に示す評価試験方法（屋外環境）における鋼材と照合電極との電位差の経時変化を示すグラフ、図５（ｂ）は、該評価試験方法（屋内環境）における鋼材と照合電極との電位差の経時変化を示すグラフである。 図６は、実施例１及び比較例１それぞれの照合電極で測定した鋼材電位と対照例の照合電極で測定した鋼材電位との差の標準偏差を示すグラフである。

以下、本発明をその好ましい実施形態に基づき図面を参照して説明する。図１には、本発明の金属腐食報知システムの一実施形態である金属腐食報知システム１が示されている。本実施形態の金属腐食報知システム１は、コンクリート中に埋設された鋼材等の金属の腐食状態を報知するもので、コンクリートの外部に設置される照合電極２と、該照合電極２に電気的に接続された金属腐食報知装置４とを備える。図中、符号９０はコンクリート、符号９１は鉄筋などの金属を示す。

さらに説明すると、本実施形態の金属腐食報知システム１は、図１に示すように、本発明の照合電極の一実施形態である照合電極２と、本発明の照合電極ユニットの一実施形態である照合電極ユニット３と、本発明の金属腐食報知装置の一実施形態である金属腐食報知装置４とを備える。照合電極ユニット３はコンクリート９０の外部に設置されるもので、照合電極２を含んで構成され、該照合電極２と金属腐食報知装置４とが導線５を介して電気的に接続されている。

図２には、照合電極ユニット３が示されている。照合電極ユニット３は、図１及び図２に示すように、照合電極２と、該照合電極２の周囲に該照合電極２と接触するように配されたセメント成形体３２と、該照合電極２及び該セメント成形体３２を一体的に収容し、コンクリート９０の外面に設置される外装体３３とを備える。

照合電極２は、図１及び図２に示すように、電極２１と、該電極２１の周囲に該電極２１と接触するように配されたセメント成形体２２と、該電極２１及び該セメント成形体２２を一体的に収容する収容体２３とを備える。

電極２１は、図１及び図２に示すように、棒状ないし線状をなし、収容体２３の径方向の中央部にて、収容体２３の軸線方向に延在している。電極２１は、その長手方向の一端側が栓２４内に挿通され、他端側が栓２４から延出し、その電極２１の栓２４からの延出部分が、収容体２３内のセメント成形体２２と接触してこれに包囲されている。栓２４はスリーブ２５を内包しており、該スリーブ２５によって、電極２１と金属腐食報知装置４から延びる導線５とが結線されている。

収容体２３は、照合電極２の外形を形成しており、図１及び図２に示すように、中空の円筒状ないし管状をなし、その中空部が電極２１及びセメント成形体２２の収容空間となっている。収容体２３の軸線方向（長手方向）の両端はそれぞれ開放端であり、その開放端には円形状の開口部２３ａが設けられている。収容体２３の２つの開口部２３ａのうちの一方、具体的には、相対的に金属腐食報知装置４に近い側の開口部２３ａは、ゴム等の樹脂製の栓２４によって封止されている。収容体２３の素材としては、収容体２３内の電極２１及びセメント成形体２２を収容して液体が浸出不能であると共に電気絶縁性を有するものであれば特に制限なく用いることができ、例えば、塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）、ＰＶＤＦ（フッ化ビニリデン樹脂）、ＰＥＥＫ（ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂）等の樹脂、セラミック等が挙げられる。

本実施形態においては、照合電極２は図１に示すように、その全体がセメント成形体３２と共に照合電極ユニット３の外装体３３に収容されている。外装体３３は、図２に示すように、内部に照合電極２及びセメント成形体３２の収容空間を有する本体部３３０と、該本体部３３０の側面から外方に延出する鍔部３３１とを有する。

本体部３３０は、図２に示すように、中空の直方体形状をなし、その中空部に照合電極２及びセメント成形体３２が収容される。本体部３３０の一側面には開口部３３０ａが設けられ、該開口部３３０ａを介して本体部３３０の内外が連通している。開口部３３０ａは、本体部３３０内に照合電極２を収容し、又は本体部３３０内の照合電極２を取り出す際に利用される。また、本体部３３０の上面には、セメント成形体３２の原料であるセメント組成物を本体部３３０内に注入する際に利用されるセメント注入孔３３０ｂが設けられている。

鍔部３３１は、外装体３３（照合電極ユニット３）をコンクリート９０の外面に設置する際の固定部として機能する部分であり、図２に示すように、本体部３３０の下部（外装体３３をコンクリート９０の外面に設置したときに該外面から相対的の近い側）における周縁の一部、より具体的には、平面視長方形形状の本体部３３０における一対の長辺それぞれから水平に外方に延出しており、１個の本体部３３０に対して鍔部３３１が一対形成されている。鍔部３３１には、該鍔部３３１を厚み方向に貫通する固定具取付孔３３１ａが設けられており、外装体３３（照合電極ユニット３）をコンクリート９０の外面に設置する際には、鍔部３３１を該外面に当接させた状態で、該取付孔３３１ａに固定具３４を挿通させ締結すればよい。固定具３４としては、ビス、ボルトなどを用いることができる。外装体３３の素材は、外装体３３内の照合電極２を風雨などから防護し得るものが好ましく、金属、樹脂等が挙げられる。

図２（ｂ）に示すように、外装体３３におけるコンクリート９０の外面と対向する部分、より具体的には、外装体３３の本体部３３０の底部には、長方形形状の開口部３３ａが設けられており、該開口部３３ａを介して外装体３３の内外が連通している。斯かる構成により、外装体３３の内部に照合電極２と共にセメント成形体３２が収容されている状態では、開口部３３ａにてセメント成形体３２が露出する。従って、外装体３３（照合電極ユニット３）を図１に示す如くコンクリート９０の外面に設置した状態では、開口部３３ａにて露出したセメント成形体３２が、コンクリート９０の外面に接触する。

照合電極ユニット３は、外装体３３の開口部３３ａから露出したセメント成形体３２に含まれる電解液を介して、照合電極２とコンクリート９０中の金属９１とを電気的に接続する機能を有する。また、照合電極２は、収容体２３の開口部２３ａから露出したセメント成形体２２に含まれる電解液を介して、電極２１とコンクリート９０中の金属９１とを電気的に接続する機能を有する。本実施形態においては図１に示すように、外装体３３内において、照合電極２の収容体２３から露出したセメント成形体２２とセメント成形体３２とが接触し、且つ該セメント成形体３２の一部が外装体３３の開口部３３ａから露出してコンクリート９０の外面と接触しており、これにより、照合電極２の電極２１とコンクリート９０中の金属９１とが、セメント成形体２２，３２及びコンクリート９０を介して繋がっている。そして、セメント成形体２２，３２及びコンクリート９０には、それぞれ、細孔空隙などとも呼ばれる空隙が多数存在し、この空隙の中には細孔溶液と呼ばれる水分が存在し、この細孔溶液は通常、セメントあるいはコンクリートの主成分たる水酸化カルシウムなどの電解質を含む電解液であるため、照合電極ユニット３を図１に示す如くコンクリート９０の外面に設置することで、照合電極２（電極２１）とコンクリート９０中の金属９１とが該電解液を介して電気的に接続される。つまり、照合電極２においては収容体２３の開口部２３ａから露出したセメント成形体２２が、照合電極ユニット３においては外装体３３の開口部３３ａから露出したセメント成形体３２が、それぞれ、金属９１が埋設されたコンクリート９０との液絡部として機能する。

照合電極ユニット３において、外装体３３の開口部３３ａの大きさ（面積）は特に制限されないが、コンクリート９０中の金属９１の腐食状態を正確に測定する観点からは小さい方が好ましいが、開口部３３ａが小さすぎると、照合電極２（電極２１）と金属９１との電気的な接続が阻害されるおそれがある。以上を考慮すると、開口部３３ａの面積は０．００１〜０．０１ｍ^２が好ましい。また、開口部３３ａの平面視形状は特に制限されず、図２（ｂ）に示す如き四角形形状（長方形形状）の他、円形、楕円形、五角形以上の多角形形状でもよい。

本実施形態においては、図２（ｂ）に示すように、照合電極ユニット３における外装体３３の開口部３３ａの面積は、照合電極２における収容体２３の開口部２３ａの面積よりも大きい。このように、「開口部３３ａの面積＞開口部２３ａの面積」なる大小関係が成立することで、セメント成形体２２，３２に含まれる電解液が、コンクリート９０中の金属９１に対して良好に拡散されるようになるため、より精度の高い測定が可能となる。斯かる作用効果をより確実に奏させるようにする観点から、開口部３３ａの面積と開口部２３ａの面積との比率は、前者＞後者を前提として、前者／後者として、好ましくは５〜１００、さらに好ましくは３０〜５０である。

本実施形態の金属腐食報知システム１においては、前述した構成により、コンクリート９０中に埋設された金属９１の電位の測定に使用される照合電極２が、コンクリート９０中に埋設されずにコンクリート９０の外部、具体的には図１に示すように、コンクリート９０の表面上に設置される非埋設型照合電極であるため、特許文献１〜３に記載の如き埋設型照合電極を設置する場合に必要なはつり作業やモルタルによる断面修復作業が不要であり、従来に比べて、照合電極２の設置の手間や工数、費用が大幅に軽減される。また、照合電極２は、電極２１をセメント成形体２２及び収容体２３で覆う構成であり、本実施形態においてはさらに、照合電極２が照合電極ユニット３の一部とされ、セメント成形体３２と外装体３３とで覆われているため、電極２１が外気の影響を受けにくく、そのため、電極２１の劣化が生じにくく、金属９１の電位を精度高く測定できると共に、長期に亘り正確に腐食状態を判定できる。

電極２１としては、この種の照合電極において電極として使用可能なものを特に制限なく用いることができる。特に、導電性金属の表面を貴金属層で被覆してなる貴金属被覆電極は、経年劣化が生じ難いため、本実施形態のようにコンクリートの外部に設置される照合電極用の電極として好適である。前記貴金属層は、前記導電性金属の表面全体に設けられることが好ましい。前記導電性金属としては、例えば、チタン、タンタル、ニオブ、銀等が挙げられ、特にチタン及び銀が好ましい。前記貴金属層としては、例えば、白金、銀、ルテニウム、イリジウム、パラジウム、ロジウム、オスミウム又はこれらの合金、酸化物等が挙げられ、特に酸化イリジウム、酸化銀が好ましい。前記貴金属層の厚みは、好ましくは０．１〜５０μｍ、さらに好ましくは０．４〜１５μｍである。

セメント成形体２２，３２は、セメント、水酸化カルシウム及び水を含むセメント組成物の硬化物である。セメント組成物が硬化してセメント成形体２２，３２となるまでの間は通常、養生期間が確保される。このセメント組成物はさらに、川砂、山砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂又はこれらの混合物等の細骨材を含み得る。セメント成形体２２，３２は、セメント組成物を調製してそれを硬化させるだけで得られるため製造が簡単であり、また、その中間製造物たるセメント組成物が流動性を有するため、例えば、これを収容体２３又は外装体３３に流し込むなどの作業を比較的容易に行うことができ、作業性に優れる。また、セメント成形体２２，３２は保形性に優れており、セメント組成物が硬化して所定形状のセメント成形体２２，３２となった後は、その所定形状が維持されやすい。従って、このような有利な点を持つセメント成形体２２，３２を用いた照合電極２及び照合電極ユニット３は、比較的簡素な構成で製作及び取り扱いが簡単にできるという利点を有する。セメント成形体２２とセメント成形体３２とは同一物でもよく、異なっていてもよい。

セメント成形体２２，３２の製造に用いられるセメントとしては、普通・中庸熱・耐硫酸塩等の各種ポルトランドセメント；これらポルトランドセメントに高炉スラグ、フライアッシュ又はシリカを混合した各種混合セメント（高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメント）等が挙げられ、本発明ではこれらの１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。但し、早強・超早強ポルトランドセメント及びアルミナセメントは、水和熱による発熱が大きいため、本発明では使用を避けた方が好ましい。また、セメント成形体２２，３２に含有可能な細骨材の好ましい一例として、目開き２ｍｍのふるいをすべて通過するものの含有量が８５質量％以上である細骨材が挙げられる。

セメント成形体２２，３２に含有される水酸化カルシウムは、セメント成形体２２，３２に存する細孔溶液の主成分であり、非常に強い緩衝能を有する。また飽和水酸化カルシウム水溶液は、測定対象たる金属９１が埋設されるコンクリート９０と同程度のｐＨ値となる。従って、水酸化カルシウムを含むセメント成形体２２，３２は、電極２１（照合電極２）の周囲のｐＨ値を長期にわたり安定させる。セメント成形体２２，３２中の水酸化カルシウムの含有量は、セメント成形体２２，３２中のセメントの質量に対して、好ましくは２〜８質量％である。

セメント成形体２２，３２はさらに保水材を含むことができる。保水材としては、パーライト、ベントナイト及び硝酸マグネシウムからなる群から選択される１種以上が好ましい。セメント成形体２２，３２にこのような保水材が含有されることで、セメント成形体２２，３２の保水性が向上し、これを内蔵する照合電極２、照合電極ユニット３は、従来の照合電極と比べて電位安定性に優れたものとなる。セメント成形体２２，３２中の保水材の含有量は、セメント成形体２２，３２の保水性及び形状保持性の一層の向上の観点から、セメント成形体２２，３２中のセメントの質量に対して、好ましくは５〜２０質量％である。

金属腐食報知装置４は、図１に示すように、金属腐食報知装置４の動作を制御する制御部４１と、報知部４２と、電源部４３とを備える。金属腐食報知装置４の各部４１，４２，４３は互いに電気的に接続されている。本実施形態においては、金属腐食報知装置４は函体４０を備え、該函体４０内に、制御部４１をはじめとする装置各部が収容されている。函体４０の素材は、函体４０内の装置各部を風雨などから防護し得るものが好ましく、金属、樹脂等が挙げられる。函体４０は、ビス、ボルトなどの固定具４６によってコンクリート９０の表面に固定されている。

制御部４１は、コンクリート９０中に埋設された金属９１と照合電極２との電位差を測定する測定部と、該電位差の測定値と所定の腐食判定値とに基づいて金属９１の腐食状態を判定する判定部とを備える。より具体的には、制御部４１は演算処理部及び記憶部を含んで構成されており、該演算処理部及び該記憶部が、前記測定部及び前記判定部として機能する。前記演算処理部はＣＰＵ，ＭＰＵ等のマイクロプロセッサを備えている。また、前記記憶部はＲＯＭ及びＲＡＭを備え、該ＲＯＭ及び該ＲＡＭに、前記演算処理部に所定の処理を行わせるためのプログラムや各種データが格納されている。また、前記記憶部は、前記測定部による測定値及び／又は前記判定部による判定結果を書き込み可能な記憶媒体に格納されていてもよく、該記憶媒体としては、例えば、メモリーカード、ハードディスクを用いることができる。

また、制御部４１は図１に示すように、金属９１と接触するように配置された測定端子４４を備え、該測定端子４４が前記測定部として機能する。測定端子４４は、前記演算処理部及び前記記憶部と導線４５を介して電気的に接続されており、測定端子４４によって金属９１の電位を測定し、その測定結果が前記演算処理部及び前記記憶部に送られて処理される。

報知部４２は、制御部４１の制御下、金属９１の腐食状態を報知する。報知部４２による報知方法は特に制限されず、例えば、視覚的に報知する方法でもよく、音声によって報知する方法でもよい。本実施形態においては前者の方法が採用されており、報知部４２は図３に示すように、金属９１の腐食状態を視覚的に報知可能な表示部として、複数種具体的には３種類のＬＥＤランプ４２Ａ〜４２Ｃを備える。ＬＥＤランプ４２Ａ〜４２Ｃどうしは互いに色が異なっており、制御部４１の制御下、金属９１の腐食状態に応じて、点灯又は消灯される。金属腐食報知装置４の外面を形成する函体４０における、ＬＥＤランプ４２Ａ〜４２Ｃと対向する部分は、図３に示すように、ガラスなどの透明な素材からなる窓部４０Ｗとなっており、該窓部４０Ｗを介して、金属腐食報知装置４の外部からＬＥＤランプ４２Ａ〜４２Ｃを目視可能になされている。

電源部４３は、金属腐食報知装置４の駆動源である。斯かる駆動源の種類は特に制限されず、公知の駆動源を利用できる。本実施形態においては、電源部４３は図１及び図３に示すように、ソーラーパネル４３０と蓄電池４３１とを含んで構成されており、金属腐食報知装置４は、太陽光を利用して発電、蓄電された電力を利用して駆動する。

前述した構成の金属腐食報知システム１においては、金属腐食報知装置４の制御部４１が、コンクリート９０中に埋設された金属９１と照合電極２（電極２１）との電位差を測定し、該電位差の測定値と所定の腐食判定値とに基づいて金属９１の腐食状態を判定し、その判定結果を報知部４２で報知する。前記腐食判定値は、金属９１の腐食状態に関する情報の種類（腐食状態の進行度）に対応して設定されており、制御部４１が具備する前記記憶部に予め格納され、制御部４１によって参照可能になされている。

本実施形態においては前述した通り、報知部４２が前記表示部として色の異なる３種類のＬＥＤランプ４２Ａ〜４２Ｃを具備しており、制御部４１がそれら複数のランプ４２Ａ〜４２Ｃのうちの１個を点灯させることで、金属９１の腐食状態を報知する。一般に、金属９１と照合電極２（電極２１）との電位差が小さいほど、金属９１の腐食状態が進行していると判断できるところ、本実施形態においては、金属９１の腐食状態を該電位差の数値範囲に応じて３段階に分け、各段階における該電位差の最小値を腐食判定値として定めると共に、その３段階の腐食状態と３種類のランプ４２Ａ〜４２Ｃとを１対１で対応させており、制御部４１が３種類のランプ４２Ａ〜４２Ｃのうちの１個を点灯させることで、金属９１の腐食状態が３段階のうちのどの段階にあるかを報知する。つまり本実施形態においては、ランプ４２Ａ〜４２Ｃそれぞれについて、当該ランプが点灯状態となる前記電位差の数値範囲が、腐食判定値として例えば「腐食あり」が−３５０ｍＶ以下（飽和硫酸銅電極に換算した値）、「腐食不確定」が−３５０ｍＶ超−２００ｍＶ未満（飽和硫酸銅電極に換算した値）、「腐食なし」が−２００ｍＶ以上（飽和硫酸銅電極に換算した値）というように予め設定されており、該電位差の測定値が所定の腐食判定値以上であった場合は、当該範囲に対応するランプを点灯させる。

金属腐食報知装置４においては、このような、金属９１の腐食状態の判定とその判定結果の報知という一連の動作を、任意のタイミングで、具体的には例えば「毎日」、あるいは「週に一度」、あるいは「月に一度」といった周期で実施するように、設定可能になされている。斯かる一連の動作の実施のタイミングは、制御部４１によって制御されることができる。

本実施形態の金属腐食報知システム１によれば、金属腐食報知装置４における報知部４２の３種類のＬＥＤランプ４２Ａ〜４２Ｃのうちのどれが点灯しているかを目視で確認するだけで、コンクリート９０中に埋設された金属９１の腐食状態を把握することができるため、従来行われていた現地での電位測定作業を省略でき、また、専門性の無い一般施設管理者であっても斯かる腐食状態を把握することができる。また、前記腐食判定値の設定及びこれに対応する報知部４２の構成如何によっては、金属９１の腐食劣化の兆候を早期に捉えることが可能であり、それによって、金属９１を含むコンクリート構造物の詳細調査、補修対策等が迅速に行えるようになり、延いては、該コンクリート構造物の維持管理費等の削減に繋がる。また、本実施形態の金属腐食報知システム１は、前述したように、太陽光を利用して発電、蓄電された電力を利用して駆動するため、例えば、判定対象のコンクリート構造物が、人里離れた山間部の如き、電源確保が困難な地域に存在する場合でも対応可能であり、立地によらずに幅広いコンクリート構造物に対応できる。

以上、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明は前記実施形態に制限されない。
例えば前記実施形態では、金属腐食報知装置４における報知部４２は、金属９１の腐食状態を視覚的に報知可能な表示部として、互いに色の異なる３種類のＬＥＤランプを備えていたが、該ランプは２種類でもよく、あるいは４種類以上でもよい。報知部４２が備える２種類のランプとしては、例えば、金属９１が非腐食状態であることを示すランプと、金属９１が腐食状態であることを示すランプとの２種類を例示できる。また前記表示部は、前記実施形態の如き色の異なる複数種のランプに限定されず、要は、該表示部を目視することによって金属９１の腐食状態を把握し得るものであればよく、例えば、斯かる腐食状態に関する文字情報を表示する画面でもよい。
また前記実施形態では、照合電極ユニット３が備える照合電極２は、電極２１と、該電極２１の周囲に該電極２１と接触するように配されたセメント成形体２２と、該電極２１及び該セメント成形体２２を一体的に収容する収容体２３とを備えていたが、本発明の照合電極ユニットが備える照合電極の形態はこれに限定されず、公知の照合電極を本発明の趣旨を逸脱しない範囲で採用することができる。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。しかしながら本発明の範囲は、斯かる実施例に制限されない。

〔実施例１〕
図１及び図２に示す照合電極ユニット３と同様の構成の照合電極ユニット、即ち、コンクリート中に埋設された金属の電位の測定に使用され、該コンクリートの外部に設置される非埋設型照合電極ユニットを作製した。図４中の符号８５は、実施例１の照合電極ユニットが備える照合電極であり、照合電極２と同様の構成を有し、電極２１、セメント成形体２２及び収容体２３を備える。電極２１として、導電性金属の表面を貴金属層で被覆してなる線状の貴金属被覆電極を用い、該導電性金属としてチタン、該貴金属層として酸化イリジウムを用い、該貴金属層の厚みを０．４２７μｍとした。セメント成形体２２として、下記方法により作製したものを用いた。収容体２３の素材としてポリエチレン樹脂を用いた。また、実施例１の照合電極ユニットは、照合電極８５に加えて、セメント成形体３２及び外装体３３を備える。セメント成形体３２としては、セメント成形体２２と同じものを用い、外装体３３の素材としては、収容体２３のそれと同じものを用いた。

（セメント成形体の作製）
プレミックスモルタル材料（セメント、細骨材及び混和剤の既調合材料）１００質量部に水１８質量部を加えて混練し、セメント組成物を得た。このセメント組成物を所定時間養生させて硬化させ、目的とするセメント成形体を得た。使用した材料の詳細は下記の通り。
・プレミックスモルタル材料：エルガードモルタルＲＭ、住友大阪セメント（株）、単位容積質量２．１３
・水：埼玉県上尾市産水道水

〔比較例１〕
埋設型照合電極を作製した。図４中の符号８６は、比較例１の埋設型照合電極である。電極８６は、塩化イリジウム酸をｎ−ブタノールに溶かして調製した溶液を、チタン線（直径１．０ｍｍ、長さ５０ｍｍ）に刷毛で塗りつけ、そのチタン線を焼成することで作製した。酸化イリジウムの層の厚みは０．４４５μｍであった。そして図４に示すように、電極８６の長手方向一端を、図１及び図２に示すスリーブ２５と同様のスリーブによって導線８２と接続した。また、電極８６を設置するための孔（直径１０ｍｍ、深さ７０ｍｍ）をコンクリート試験体８０に削孔し、この孔内に電極８６を挿入して治具で固定し、セメント成形体２２，３２の形成に使用したのと同じセメント組成物を充填した。このセメント組成物を所定時間養生させて硬化させた。

〔評価試験〕
実施例１の照合電極８５（照合電極ユニット）及び比較例１の照合電極８６を用い、コンクリート中に埋設された鋼材の電位を測定した。具体的には図４に示すように、直方体のコンクリート試験体８０（長さ３００ｍｍ、幅２００ｍｍ、厚さ１２０ｍｍ）を作製し、コンクリート試験体８０の上面から厚さ方向に４０ｍｍ離間した位置に、直径１３ｍｍの鋼材（鉄筋）８１を埋設し、実施例１の照合電極８５及び比較例１の照合電極８６を所定位置に設置した。実施例１の照合電極８５は、コンクリート試験体８０中に埋設せずにその上面に設置した。比較例１の照合電極８６は、コンクリート試験体８０の上面から下面側に向かう縦穴に、実施例１で用いたセメント成形体と共に埋設した。また、対照例として、図４に示すように、鋼材８１の近傍に二酸化マンガン照合電極８７を鋼材８１と平行に延びるように設置した。二酸化マンガン照合電極８７は筒状をなし、長さ１２０ｍｍ、直径１８ｍｍであった。そして、照合電極８５，８６，８７それぞれから延出する導線８２を、コンクリート試験体８０の外部に設置した図示しない計測機器（高抵抗電圧計）のプラス端子に接続すると共に、鋼材８１から延出する導線８３を該計測機器のマイナス端子に接続した。こうして照合電極が設置されたコンクリート試験体８０を、雨水が当たる屋外環境と、雨水が当たらない屋内環境とに設置し、それぞれの環境について各照合電極を用いて鋼材８１の電位を一定期間継続的に測定した。

図５には、実施例１、比較例１及び対照例それぞれの照合電極と鋼材との電位差の経時変化のグラフが示されている。図５（ａ）は屋外環境、図５（ｂ）は屋内環境での測定結果である。図５から明らかなように、実施例１及び比較例１で測定した電位差は、屋外環境及び屋内環境の何れにおいても、対照例で測定した電位差と同様の経時変化挙動を示しており、何れの照合電極も正確な電位差を測定し得るものであることが確認された。

図６には、実施例１及び比較例１それぞれの照合電極で測定した鋼材電位と、対照例の照合電極で測定した鋼材電位との差の標準偏差が示されている。図６から明らかなように、実施例１の照合電極は、比較例１の照合電極に比べて標準偏差が小さく、より正確に鋼材電位を測定できた。

１ 金属腐食報知システム
２ 照合電極
２１ 電極
２２ セメント成形体
２３ 収容体
２３ａ 開口部
３ 照合電極ユニット
３２ セメント成形体
３３ 外装体
３３ａ 開口部
４ 金属腐食報知装置
４０ 函体
４０Ｗ 窓部
４１ 制御部
４２ 報知部
４２Ａ〜４２Ｃ ＬＥＤランプ（表示部）
４３ 電源部
４３０ ソーラーパネル
４３１ 蓄電池
４４ 測定端子
４５ 導線
５ 導線
９０ コンクリート
９１ 金属

Claims (6)

1. コンクリート中に埋設された金属の電位の測定に使用され、該コンクリートの外部に設置される照合電極であって、
   電極と、該電極の周囲に該電極と接触するように配されたセメント成形体と、該電極及び該セメント成形体を収容する収容体とを備え、且つ該収容体に開口部が設けられ、該開口部にて該セメント成形体が露出しており、
   前記開口部から露出した前記セメント成形体に含まれる電解液を介して、前記電極と前記コンクリート中の前記金属とを電気的に接続する機能を有する照合電極。
2. コンクリート中に埋設された金属の電位の測定に使用され、該コンクリートの外部に設置される照合電極ユニットであって、
   照合電極と、該照合電極の周囲に該照合電極と接触するように配されたセメント成形体と、該照合電極及び該セメント成形体を収容し、前記コンクリートの外面に設置される外装体とを備え、且つ該外装体における前記コンクリートの外面と対向する部分に開口部が設けられ、該開口部にて前記セメント成形体が露出しており、
   前記開口部から露出した前記セメント成形体に含まれる電解液を介して、前記照合電極と前記コンクリート中の前記金属とを電気的に接続する機能を有する照合電極ユニット。
3. コンクリート中に埋設された金属の腐食状態を報知する金属腐食報知装置であって、
   前記金属と別途設置された照合電極との電位差を測定する測定部と、該電位差の測定値と所定の腐食判定値とに基づいて該金属の腐食状態を判定する判定部と、該判定部の判定結果を報知する報知部と、前記コンクリートの表面に固定され、該測定部、該判定部及び該報知部を収容する函体とを備える金属腐食報知装置。
4. 前記腐食判定値が、前記金属の腐食状態の進行度に対応して複数定められているとともに、前記報知部が、互いに色の異なる複数種のランプを備えており、
   前記複数の腐食判定値と前記複数種のランプとが１対１で対応している請求項３に記載の金属腐食報知装置。
5. コンクリート中に埋設された金属の腐食状態を報知する金属腐食報知システムであって、
   前記コンクリートの外部に設置される照合電極と、該照合電極に電気的に接続された金属腐食報知装置とを備え、
   前記金属腐食報知装置が、前記金属と前記照合電極との電位差を測定する測定部と、該電位差の測定値と所定の腐食判定値とに基づいて該金属の腐食状態を判定する判定部と、該判定部の判定結果を報知する報知部とを備え、
   前記照合電極が、電極と、該電極の周囲に該電極と接触するように配されたセメント成形体と、該電極及び該セメント成形体を収容する収容体とを備え、且つ該収容体に開口部が設けられ、該開口部にて該セメント成形体が露出しており、
   前記開口部から露出したセメント成形体に含まれる電解液を介して、前記電極と前記コンクリート中の前記金属とを電気的に接続する機能を有する金属腐食報知システム。
6. 前記報知部が、前記金属の腐食状態を視覚的に報知可能な表示部を備える請求項５に記載の金属腐食報知システム。

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