コンクリートの体積抵抗率の測定方法及びその装置
【課題】測定対象のコンクリートの体積抵抗率を、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ことができるコンクリートの体積抵抗率の測定方法及びその装置を提供する。
【解決手段】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２Ａと、前記電流電極２Ａの間で交流電位差を測定する２つの電位差電極２Ｂを、直線状に且つ等間隔に設置し、前記コンクリート１０の体積抵抗率を測定する測定方法において、電流電極２Ａ及び電位差電極２Ｂの端部を、コンクリート１０に接触する接触ステップと、端部に設置した、導電性を有し且つ多孔質性を有する電極材料３に、電解質の溶液を供給する電解質溶液供給ステップと、電流電極２Ａに電流を流し、電位差電極２Ｂで交流電位差を測定する測定ステップを有する。
【解決手段】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２Ａと、前記電流電極２Ａの間で交流電位差を測定する２つの電位差電極２Ｂを、直線状に且つ等間隔に設置し、前記コンクリート１０の体積抵抗率を測定する測定方法において、電流電極２Ａ及び電位差電極２Ｂの端部を、コンクリート１０に接触する接触ステップと、端部に設置した、導電性を有し且つ多孔質性を有する電極材料３に、電解質の溶液を供給する電解質溶液供給ステップと、電流電極２Ａに電流を流し、電位差電極２Ｂで交流電位差を測定する測定ステップを有する。
【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体積抵抗率を、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、コンクリートの体積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】
そのため、コンクリート内部の塩化物イオンの濃度や、塩化物イオン拡散係数の測定により、コンクリートの塩害による劣化のしやすさを評価することが可能となる。この塩化物イオンの濃度や、塩化物イオン拡散係数を測定する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１には、被検査コンクリート表面の同一部位にパルスレーザ光を連続的に照射して、アブレーションによるプラズマを発生させながら穿孔し、このプラズマ発光のスペクトル強度分布中のナトリウム成分及び塩素成分の強度に基づき、コンクリートの塩害の影響度を検査する方法が記載されている。
【０００５】
他方で、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を測定して、塩害の影響度を検査する方法もある（例えば、非特許文献１参照）。非特許文献１には、コンクリート構造物から供試体を切り出し、この供試体の両端から電気を流し、供試体上に決定した２点間の電圧を測定して、体積抵抗率を測定する４電極法が記載されている。
【０００６】
以下に、４電極法について説明する。図６に、４電極法による測定の様子を示す。４電極法による測定装置１Ｘは、測定対象の構造物等からコンクリートを切り出し、このコンクリートを成型した供試体１０Ｘの電気抵抗を測定する。供試体１０Ｘの両端に、電流電極２ＡＸを設置し、交流電源１１から電流を流すように構成している。また、１２は交流電流計、１４は電線、１５はスイッチを示している。また、供試体１０Ｘの２点間の電圧を測定するために、電位差電極２ＢＸを介して、交流電位計１３を設置している。
【０００７】
この測定装置１Ｘにより、コンクリート（供試体）１０Ｘの体積抵抗率を測定し、コンクリートの塩害による劣化のしやすさを評価することができる。ここで、体積抵抗率とは、交流電圧を印加した供試体１０Ｘの内部を流れる電流と平行方向の電位の傾き（単位長さ当たりの電位差）を、その電流密度で除した値である。この数値は各辺１ｍの立方体の相対する２表面を電極とする２つの電極間の体積抵抗に等しくなる。この体積抵抗率を算出する式を数式１に示す。
【０００８】
【数１】
【０００９】
ここに、ρは単位体積あたりの電気抵抗率（体積抵抗率）（Ω・ｍ）、Ｖは電位差電極間の電位差（Ｖ）、Ａは供試体の断面積（ｍ２）、Ｉは供試体に流れる電流値（Ａ）、Ｌは電位差電極間の距離（ｍ）を示す。この体積抵抗率ρから、コンクリート内の塩化物イオンの濃度や、塩化物イオン拡散係数を推定し、コンクリートの塩害による劣化のしやすさを評価することができる。
【００１０】
しかしながら、この４電極法は、いくつかの問題点を有している。第１に、電気抵抗を測定しようとするコンクリートの一部を切り出して、成型の後、両端とその表面部に電極を設ける必要があるため、実質的に非破壊の測定手法とは言えないという問題を有している。
【００１１】
第２に、供試体の成型作業及び、成型後の養生期間等が必要となるため、測定準備に手間がかかるという問題を有している。
【００１２】
第３に、構造物からコンクリートを切り出せる部位が限られているため、測定を計画する場所の一部の体積抵抗率しか測定することができないという問題を有している。
【００１３】
第４に、切り取ったコンクリートの供試体の養生を確実に行い、コンクリートの性状を変化させないように保管することが困難であるという問題を有している。
【００１４】
この問題を解決するために、４電極法を改良した４プローブ法という測定方法がある。この４プローブ法は、構造物のコンクリートに対して直接、体積抵抗率の測定を行うことができる。以下に、この４プローブ法について説明する。
【００１５】
図７に、４プローブ法による測定の様子を示す。４プローブ法による測定装置１Ｙは、測定対象のコンクリート１０Ｙに４つの穿孔部２０を形成し、この穿孔部２０に２つの電流電極２ＡＹと、２つの電位差電極２ＢＹを挿入して、コンクリート１０Ｙの電気抵抗を測定する。電流電極２ＡＹに、交流電源１１、交流電流計１２及びスイッチ１５を、電線１４で接続している。同様に、電位差電極２ＢＹに、交流電位計１３を、電線１４で接続している。
【００１６】
また、電流電極２ＡＹ及び電位差電極２ＢＹは、コンクリート１０Ｙの表面での抵抗を低減するため、穿孔部２０の内部に挿入し、導電性の高い接着剤２１で接着、固定している。なお、各電極間の電極間間隔ｄは、一定にする必要がある。
【００１７】
この測定装置１Ｙにより、コンクリート１０Ｙを、構造物等から切り出し、供試体を成型する作業等が不要となり、４電極法より効率的に、コンクリート１０Ｙの体積抵抗率を
測定することができる。この体積抵抗率を算出する式を数２に示す。
【００１８】
【数２】
【００１９】
ここに、ρは単位体積あたりの電気抵抗率（体積抵抗率）（Ω・ｍ）、ｄは電極間間隔、Ｖは電位差電極間の電位差（Ｖ）、Ｉはコンクリートに流れる電流値（Ａ）を示す。この体積抵抗率ρから、コンクリート内の塩化物イオンの濃度や、塩化物イオン拡散係数を推定し、コンクリートの塩害による劣化のしやすさを評価することができる。
【００２０】
しかしながら、この４プローブ法は、いくつかの問題点を有している。第１に、各プローブ（電極）を設置するために、コンクリートを穿孔する必要があるため、実質的に非破壊の測定手法とは言えないという問題を有している。
【００２１】
第２に、垂直の壁や柱等を測定する場合、電解質や導電性の高い接着剤をプローブに十分浸透させることが困難となり、測定値のばらつきが発生しやすいという問題を有している。
【００２２】
第３に、４つのプローブの電極間間隔ｄを、精密に一定に保つ必要があり、この作業に手間がかかるという問題を有している。
【００２３】
第４に、コンクリート内部に鉄筋が入っている場合、この鉄筋の存在位置を十分に把握して測定を行わないと、鉄筋の影響により、低すぎる体積抵抗率が得られるという問題を有している。
【００２４】
第５に、４つのプローブを凹凸のあるコンクリートに一定の方法で接触させる必要があるため、予め４つのプローブを連結し固定した組電極を使用することができず、プローブの設置に手間がかかるという問題を有している。
【００２５】
更に、前述した４電極法及び４プローブ法を用いた測定は、直線状の１次元的な測定である。そのため、測定対象の構造物のコンクリートにおいて、平面的に体積抵抗率の分布を把握しようとした場合、測定を行う作業者は、１次元的な各測定値をプロットし、２次元のデータに展開する。このデータの処理により、体積抵抗率の分布を把握する方法では、測定値の正確性、及び再現性に欠けるという問題を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２６】
【特許文献１】特許３９８５９３６号公報
【非特許文献】
【００２７】
【非特許文献１】土木学会論文集Ｅ Ｖｏｌ．６４（２００８）、Ｎｏ．３ ４２７−４３４ 土木学会規準「四電極法による断面修復材の体積抵抗率測定方法（案）（ＪＳＣＥ−Ｋ５６２−２００８）の制定
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
本発明は、上記の状況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体積抵抗率を、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ことができるコンクリートの体積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】
【００２９】
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体積抵抗率の測定方法は、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、前記電流電極の間で交流電位差を測定する２つの電位差電極を、直線状に設置し、前記コンクリートの体積抵抗率を測定する測定方法において、前記電流電極及び前記電位差電極の端部を、前記コンクリートに接触する接触ステップと、前記端部に設置した、多孔質性を有する電極材料に、電解質の溶液を供給する電解質溶液供給ステップと、前記電流電極に電流を流し、前記電位差電極で交流電位差を測定する測定ステップを有することを特徴とする。
【００３０】
この構成により、コンクリートと、電流電極及び電位差電極との良好な電気的接触を実現することができ、精度の高い測定を実現することができる。また、良好な電気的接触を容易に実現できるため、測定作業が簡易化でき、測定作業に必要となる時間を短縮することができる。更に、供試体の成型や、電極を埋め込むための穿孔等の作業が不要となり、非破壊検査を実現することができる。
【００３１】
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体積抵抗率の測定方法は、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、前記電流電極の間で交流電位差を測定する２つの電位差電極を、直線状に且つ等間隔に設置し、前記コンクリートの体積抵抗率を測定する測定方法において、前記電流電極及び前記電位差電極の端部を、前記コンクリートに接触する接触ステップと、前記端部に設置した、多孔質性を有する電極材料に、電解質の溶液を供給する電解質溶液供給ステップと、前記電流電極に電流を流し、前記電位差電極で交流電位差を測定する測定ステップを有することを特徴とする。
【００３２】
電極間間隔を全て等間隔とする構成により、コンクリートの体積抵抗率を算出する式に、前述の数２の式を利用できる。そのため、計算が容易となり、体積抵抗率の測定作業及びその解析作業を短時間で行うことができる。
【００３３】
上記のコンクリートの体積抵抗率の測定方法において、前記測定方法が、２つの前記電流電極と、前記電流電極の間に設置する２つの前記電位差電極の電極間間隔を、等間隔であることを維持したまま、前記電極間間隔の長さを変更する電極間間隔変更ステップを有することを特徴とする。
【００３４】
この構成により、電流電極と電位差電極を設置する際の位置合わせ等の作業が不要となり、測定作業を簡易化することができる。また、電流電極と電位差電極の電極間間隔を、等間隔に維持したまま、電極間間隔の長さを変更することができるため、必要となるデータ密度に応じた測定値を容易に得ることができる。
【００３５】
上記のコンクリートの体積抵抗率の測定方法において、前記測定方法が、前記２つの電
流電極と前記２つの電位差電極からなる電極の組を、第１の軸方向に複数列配置し、前記電極の組ごとに順次測定を行う第１の軸方向測定ステップと、前記電極の組を、第２の軸方向に複数配置し、前記電極の組ごとに順次測定を行う第２の軸方向測定ステップと、前記第１及び第２の軸方向測定ステップで得た測定値を合成し、２次元の体積抵抗率分布を示すデータマップ生成ステップを有することを特徴とする。
【００３６】
この構成により、直線的な測定範囲を、平面的な測定範囲に拡張することができるため、コンクリートの面としての、塩害による劣化のしやすさの状態等を容易に把握することが可能となる。また、測定誤差を抑えることができる。
【００３７】
上記のコンクリートの体積抵抗率の測定方法において、前記測定方法が、第１の軸方向の前記電極の組の電極間間隔の長さを、変更しながら測定する第１の軸方向電極間間隔変化測定ステップと、第２の軸方向の前記電極の組の電極間間隔の長さを、変更しながら測定する第２の軸方向電極間間隔変化測定ステップと、前記第１の軸方向測定ステップと、前記第２の軸方向測定ステップと、前記第１の軸方向電極間間隔変化測定ステップと、前記第２の軸方向電極間間隔変化測定ステップで得た測定値を合成し、３次元の体積抵抗率分布を示すデータマップ生成ステップを有することを特徴とする。
【００３８】
この構成により、平面的な測定範囲を、立体的な測定範囲に拡張することができるため、コンクリートの立体としての、塩害による劣化のしやすさの状態等を容易に把握することが可能となる。また、測定誤差を抑えることができる。
【００３９】
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体積抵抗率の測定装置は、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、前記電流電極の間で交流電位差を測定する２つの電位差電極を、直線状に且つ等間隔に設置し、前記コンクリートの体積抵抗率を測定する測定装置において、前記電流電極及び前記電位差電極の端部に設置した、導電性を有し且つ多孔質性を有する電極材料と、前記電極材料に、電解質の溶液を供給する電解質供給装置を有することを特徴とする。
【００４０】
この構成により、コンクリートと、電流電極及び電位差電極との良好な電気的接触を実現することができ、精度の高い測定を実現することができる。また、良好な電気的接触を容易に実現できるため、測定作業が簡易化でき、測定作業に必要となる時間を短縮することができる。更に、供試体の成型や、電極を埋め込むための穿孔等の作業が不要となり、非破壊検査を実現することができる。
【００４１】
上記のコンクリートの体積抵抗率の測定装置において、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、前記電流電極の間で交流電位差を測定する２つの電位差電極を、直線状に且つ等間隔に設置し、前記コンクリートの体積抵抗率を測定する測定装置において、前記電流電極及び前記電位差電極の端部に設置した、導電性を有し且つ多孔質性を有する電極材料と、前記電極材料に、電解質の溶液を供給する電解質供給装置を有することを特徴とする。
【００４２】
電極間間隔を全て等間隔とする構成により、コンクリートの体積抵抗率を算出する式に、前述の数２の式を利用できる。そのため、計算が容易となり、体積抵抗率の測定作業及びその解析作業を短時間で行うことができる。
【００４３】
上記のコンクリートの体積抵抗率の測定装置において、前記測定装置が、前記２つの電流電極と、前記電流電極の間に設置する２つの前記電位差電極の電極間間隔を、等間隔であることを維持したまま、前記電極間間隔の長さを変更する固定冶具を有することを特徴とする。
【００４４】
この構成により、電流電極と電位差電極を設置する際の位置合わせ等の作業が不要となり、測定作業を簡易化することができる。また、電流電極と電位差電極の電極間間隔を、等間隔に維持したまま、電極間間隔の長さを変更することができるため、必要となるデータ密度に応じた測定値を容易に得ることができる。
【００４５】
上記のコンクリートの体積抵抗率の測定装置において、前記測定装置が、平面上に等間隔に配置した複数の電極と、前記複数の電極と前記交流電源又は前記交流電位差計の接続を切換える接続制御装置と、前記複数の電極で得た測定値を合成し、２次元の体積抵抗率分布を示すデータマップを生成する演算装置を有することを特徴とする。
【００４６】
この構成により、直線的な測定範囲を、平面的な測定範囲に拡張することができるため、コンクリートの面としての、塩害による劣化のしやすさの状態等を容易に把握することが可能となる。また、測定誤差を抑えることができる。
【発明の効果】
【００４７】
本発明に係るコンクリートの体積抵抗率の測定方法、及びその装置によれば、測定対象のコンクリートの体積抵抗率を、非破壊で且つ簡易に測定することができる。そのため、容易、且つ正確に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。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る実施の形態のコンクリートの体積抵抗率の測定装置を示した図である。
【図２】本発明に係る実施の形態のコンクリートの体積抵抗率の測定装置を示した図である。
【図３】本発明に係る異なる実施の形態のコンクリートの体積抵抗率の測定装置を示した図である。
【図４】本発明の測定装置で得られるデータマップの例を示した図である。
【図５】本発明に係る異なる実施の形態のコンクリートの体積抵抗率の測定装置を示した図である。
【図６】従来のコンクリートの体積抵抗率の測定装置を示した図である。
【図７】従来のコンクリートの体積抵抗率の測定装置を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下に、本発明に係る実施の形態のコンクリートの体積抵抗率の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コンクリートの体積抵抗率の測定装置１Ａの構成を示す。
【００５０】
測定装置１Ａは、２つの電流電極２Ａと２つの電位差電極２Ｂを直線状に設置している。この電流電極２Ａに、交流電源１１及び交流電流計１２を接続し、電位差電極２Ｂに交流電位計１３を接続している。また、電極２（電流電極２Ａ及び電位差電極２Ｂ）の下方の端部に電極材料３を設置している。この電極材料３には、電解質供給装置４から伸びる配液管５を接続している。なお、電流電極２Ａから供給する電気は、電極間の距離等により適宜決定することができるが、１例としてあげるならば、電流を１Ａ程度、電圧を３０Ｖ以下とする。
【００５１】
この電極材料３は、導電性を有し且つ多孔質性を有しており、例えば、全体の体積に対して１０〜４０％の空隙を有するように構成する。そして、この空隙は、毛細管現象により電解質溶液等の液体を保持することが可能な性質（保水性）を有するように構成する。具体的には、金属材料や、電解質溶液を供給したウレタン等で構成したスポンジ部材等を
利用することができる。なお、この多孔質性を有する金属材料は、発泡体金属と呼ばれることもある。
【００５２】
以下に、電極材料３に利用する発泡体金属に関して具体的に説明する。まず、多孔質性を有する金属部材である発泡体金属の製造方法の１例を説明する。発泡体金属の製造では、中心粒径が１０から７０μｍ程度の鉄または鉄合金粉末を出発原料とする。型に混合粉末を充填し、５から１００ＭＰａの面圧力を加えながら２５０から４００℃に加熱するいわゆる焼結加工を行い相対密度で６０から９０％の範囲の連続気孔を持つ多孔質性を有した金属材料を得る。
【００５３】
もしくは冷間等方圧プレスを含むプレス成形体を配置した状態で２５０から４００℃にヒーター加熱などで焼結加工を行い相対密度で６０から９０％の範囲の連続気孔を持つ多孔質性を有した金属材料を得る。
【００５４】
焼結方法の選択、温度の選択などの製造条件は原料粉末の粒度、電極材料３の吸水性、吸湿性、により適宜選択することが望ましい。なお、電極材料３は、軽石より密であり、一見すると空隙を有さない金属材料と大差のないイメージである。
【００５５】
この電解質溶液を保持することのできる電極材料３の利用により、電極材料３とコンクリート１０の接触面における電気抵抗を、抑制することができ、コンクリート１０の体積抵抗率の測定精度を向上することができる。
【００５６】
なお、電極材料３は、ウレタン製のスポンジ等を使用することができるが、前述の発泡体金属を利用することが望ましい。この発泡体金属の利用により、例えば、測定装置１Ａをコンクリート１０に強く押しつけた場合であっても、電極材料３が変形しない。そのため、電極材料３の内部に浸透している電解質溶液が、電極材料３から流れ出し、コンクリート１０の表面に電気の通り道を形成するような問題が発生しない。
【００５７】
つまり、電極材料３は、測定装置１Ａとコンクリート１０の間の電気的接触を良好に保つことができ、且つ、電気をコンクリート１０の内部に流すことができるため、体積抵抗率を高い精度で計測することが可能となる。
【００５８】
また、固定冶具７は、電流電極２Ａと電位差電極２Ｂのそれぞれの電極間間隔ｄ１、ｄ３を等しく保ちながら、長さを変更することが可能な機構を有している。各電極間間隔のｄ１とｄ３が等しい長さの場合は、前述した数２の式により体積抵抗率を容易に算出することが可能となる。
【００５９】
しかし、電極間間隔ｄ１とｄ３が異なる長さの場合であっても、体積抵抗率を算出することは可能である。具体的には、複数の場所、及び複数のパターンの電極間間隔で、電位差を測定し、得られた電位分布をＦＥＭ解析で、逆解析する等の手法により、電気抵抗率を測定することができる。以下は、電極間間隔をｄとして、ｄ１、ｄ２、ｄ３が等しい場合に関して説明する。
【００６０】
なお、測定装置１Ａの主要部分のみ図示しているが、実際には、測定装置１Ａを筐体等の中に収容する。この測定装置１Ａは、筐体ごと作業者や油圧可動式の重機等に把持され、コンクリート上を自在に動かされながら、測定を行うことができる。
【００６１】
図２に、固定冶具７の機構の１例を示す。固定冶具７は、様々な機構により構成することができるが、例えば、図２に示す様に、ギア比の異なる２つのギアを有したギア軸１６と、歯切りをしたラック１８を組み合わせたラックアンドピニオン式で構成することがで
きる。他にも、クレーン等に利用されるワイヤと滑車を組み合わせた構造でも、固定冶具７を構成できる。
【００６２】
また、電極２（電流電極２Ａ及び電位差電極２Ｂ）は、電極材料３と伸縮機構（シリンダ機構６）で構成している。シリンダ機構６は、コンクリート１０の凹凸を吸収するように動作することができる。また、電極材料３は、シリンダ機構６に対して、傾動自在に設置しているため、コンクリート１０の傾きを吸収するように傾動することができる。
【００６３】
そのため、図２に示す様に、曲面を有するコンクリート１０に対しても、電極材料３の接触を良好に維持することができる。そのため、あらゆるコンクリート構造物に対して、測定装置１Ａを使用することができる。特に、従来では、非常に困難であった曲面を有するコンクリート１０や、構造物の天井等にあたるコンクリートの体積抵抗率を、容易に測定することができる。電極材料３とコンクリート１０の接触を良好に維持することができるため、体積抵抗率の測定誤差を抑制することができる。
【００６４】
図３に、本発明に係る異なる実施の形態の測定装置１Ｂの平面図を示す。測定装置１Ｂは、前述の測定装置１Ａ（電極の組）を、あたかも４つ組み合わせたような形状をしている。以下に、この測定装置１Ｂによる測定方法（２次元測定）に関して説明する。
【００６５】
まず、測定装置１Ｂを、測定対象となるコンクリート１０に接触させる（接触ステップ）。次に、電極材料３に電解質の溶液を供給する（電解質溶液供給ステップ）。その後、体積抵抗率の測定を行う（測定ステップ）。
【００６６】
次に、測定ステップの具体的な中身について説明する。まず、第１の軸方向（ｘ軸方向）に配置した、電流電極３０、３３と電位差電極３１、３２からなる電極の組を利用して体積抵抗率の測定を行う（第１の軸方向測定ステップ）。同様に、電流電極３４、３７と電位差電極３５、３６からなる電極の組を利用して測定を行う（第１の軸方向測定ステップ）。
【００６７】
次に、第２の軸方向（ｙ軸方向）に配置した、電流電極３８、３９と電位差電極３１、３５からなる電極の組を利用して体積抵抗率の測定を行う（第２の軸方向測定ステップ）。同様に、電流電極４０、４１と電位差電極３２、３６からなる電極の組を利用して測定を行う（第２の軸方向測定ステップ）。
【００６８】
最後に、測定ステップで得られた測定値を演算装置で合成し、コンクリートの体積抵抗率の測定結果としてデータマップを得る（データマップ生成ステップ）。
【００６９】
また、電極間間隔ｄを変更する場合には、４つのギア軸１６を、それぞれ等しい回数だけ回転させれば、測定装置１Ｂ全体の電極間間隔ｄを、等しい長さだけ、同時に変更することができる。また、４つのギア軸１６を、ベルト１７等でリンクし、一度に電極間間隔ｄを広げる、又は縮めるように構成することが望ましい。
【００７０】
なお、図３には、ｘ軸方向及びｙ軸方向に、２系統ずつの電極を設置した例を示したが、本発明は、これに限らず、系統の数を任意に決定した測定装置とすることができる。また、説明のため、測定する順序を記載したが、体積抵抗率を測定する順序は、任意に変更することができる。
【００７１】
加えて、測定装置１Ｂで、第１の軸方向（ｘ軸方向）の電極間間隔ｄを変化させながら測定し（第１の軸方向電極間間隔変化測定ステップ）、同様に第２の軸方向（ｙ軸方向）の電極間間隔ｄを変化させながら測定する（第２の軸方向電極間間隔変化測定ステップ）
ことができる。
【００７２】
この測定方法により得られた測定値と、第１の軸方向測定ステップ及び第２の軸方向測定ステップで得られた測定値を演算装置で合成して、３次元の体積抵抗率分布を示すデータマップを生成する（データマップ生成ステップ）ことができる。この測定方法（３次元測定方法）により、コンクリート１０の深さ方向の塩害による劣化のしやすさの状態も、同時に把握することが可能となる。
【００７３】
図４に、コンクリートの体積抵抗率を測定する測定装置１（測定装置１Ａ、１Ｂ等）により得られたデータマップＤを示す。データマップＤは、測定装置１で、コンクリート１０上の複数のポイントにおいて、体積抵抗率を測定し、その結果を図示したものである。
【００７４】
ハイポイントＨは、電気抵抗の高い場所を示しており、同様にミドルポイントＭ、ローポイントＬの順番に電気抵抗が低くなるように示している。コンクリート１０は、塩害による劣化のしやすさが高いほど、電気抵抗が低くなるため、図４では中心部から左下にかけて、コンクリート１０が塩害により劣化のしやすい状態である様子がわかる。
【００７５】
なお、コンクリートに大きな亀裂等が発生している場合には、電気抵抗が高くなるため、この亀裂の存在を推定することもできる。また、鉄筋を含んでいるコンクリートの場合には、電気抵抗が極めて低くなるため、この鉄筋の存在を推定することもできる。
【００７６】
図５に、本発明に係る異なる実施の形態の測定装置１Ｃの平面図を示す。測定装置１Ｃは、前述の測定装置１Ａを、あたかも９つ組み合わせたような形状をしている。以下に、この測定装置１Ｃによる測定方法（２次元測定）に関して説明する。
【００７７】
まず、測定装置１Ｃを、コンクリート１０上に設置し、測定の準備を行う（接触ステップ、電解質溶液供給ステップ）。その後、体積抵抗率の測定を行う（測定ステップ）。
【００７８】
次に、測定ステップの具体的な中身について説明する。まず、第１の軸方向（ｘ軸方向）に配置した、電極５０、５３と電位差電極５１、５２からなる電極の組を利用して体積抵抗率の測定を行う（第１の軸方向測定ステップ）。同様に、電流電極５４、５７と電位差電極５５、５６の電極の組、電流電極５８、６１と電位差電極５９、６０の電極の組、電流電極６２、６５と電位差電極６３、６４の電極の組の順に測定を行う（第１の軸方向測定ステップ）。
【００７９】
次に、第２の軸方向（ｙ１軸方向）に配置した、電流電極５０、６４と電位差電極５５、５９の電極の組、電流電極５１、６５と電位差電極５６、６０の電極の組の順に測定を行う（第２の軸方向測定ステップ）。
【００８０】
次に、第３の軸方向（ｙ２軸方向）に配置した、電流電極５１、６２と電位差電極５５、５８の電極の組、電流電極５２、６３と電位差電極５６、５９の電極の組、電流電極５３、６４と電位差電極５７、６０の電極の組の順に測定を行う（第３の軸方向測定ステップ）。
【００８１】
ここで、測定装置１Ｃは、１つの電極を、電流電極と電位差電極の両方として利用するために、交流電源及び交流電位計等との接続をスイッチによって切換える接続制御機構を有している。
【００８２】
なお、この測定装置１Ｃにおいても、電極間間隔ｄを変化させながら測定し、３次元の体積抵抗率の分布を示すデータマップを得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
コンクリート構造物に、例えば鉄心等の導電性物質を予め埋設して、コンクリート材料の塩害による劣化のしやすさを、常時モニタリングすることができる、コンクリート構造物を提供することができる。つまり、導電性物質をコンクリート材料の表面に露出するように設置し、この露出部と、本発明の検査装置の電極材料を接触して、体積抵抗率を極めて高い精度で測定できるコンクリート構造部を提供することが可能となる。
【００８４】
例えば、原子力発電所内におけるコンクリートの基礎など、コンクリートの劣化のしやすさを、高い精度でモニタリングする必要のある場合に、最適である。特に、地震により亀裂等が発生した場合、即座に、この亀裂を発見することが可能となる。
【符号の説明】
【００８５】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 測定装置
２ 電極
２Ａ 電流電極
２Ｂ 電位差電極
３ 電極材料
４ 電解質供給装置
５ 配液管
６ 伸縮機構（シリンダ機構）
７ 固定冶具
１０ コンクリート
１１ 交流電源
１２ 交流電流計
１３ 交流電位計
ｄ、ｄ１、ｄ２、ｄ３ 電極間間隔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象のコンクリートの体積抵抗率を、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、コンクリートの体積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】
そのため、コンクリート内部の塩化物イオンの濃度や、塩化物イオン拡散係数の測定により、コンクリートの塩害による劣化のしやすさを評価することが可能となる。この塩化物イオンの濃度や、塩化物イオン拡散係数を測定する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１には、被検査コンクリート表面の同一部位にパルスレーザ光を連続的に照射して、アブレーションによるプラズマを発生させながら穿孔し、このプラズマ発光のスペクトル強度分布中のナトリウム成分及び塩素成分の強度に基づき、コンクリートの塩害の影響度を検査する方法が記載されている。
【０００５】
他方で、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を測定して、塩害の影響度を検査する方法もある（例えば、非特許文献１参照）。非特許文献１には、コンクリート構造物から供試体を切り出し、この供試体の両端から電気を流し、供試体上に決定した２点間の電圧を測定して、体積抵抗率を測定する４電極法が記載されている。
【０００６】
以下に、４電極法について説明する。図６に、４電極法による測定の様子を示す。４電極法による測定装置１Ｘは、測定対象の構造物等からコンクリートを切り出し、このコンクリートを成型した供試体１０Ｘの電気抵抗を測定する。供試体１０Ｘの両端に、電流電極２ＡＸを設置し、交流電源１１から電流を流すように構成している。また、１２は交流電流計、１４は電線、１５はスイッチを示している。また、供試体１０Ｘの２点間の電圧を測定するために、電位差電極２ＢＸを介して、交流電位計１３を設置している。
【０００７】
この測定装置１Ｘにより、コンクリート（供試体）１０Ｘの体積抵抗率を測定し、コンクリートの塩害による劣化のしやすさを評価することができる。ここで、体積抵抗率とは、交流電圧を印加した供試体１０Ｘの内部を流れる電流と平行方向の電位の傾き（単位長さ当たりの電位差）を、その電流密度で除した値である。この数値は各辺１ｍの立方体の相対する２表面を電極とする２つの電極間の体積抵抗に等しくなる。この体積抵抗率を算出する式を数式１に示す。
【０００８】
【数１】
【０００９】
ここに、ρは単位体積あたりの電気抵抗率（体積抵抗率）（Ω・ｍ）、Ｖは電位差電極間の電位差（Ｖ）、Ａは供試体の断面積（ｍ２）、Ｉは供試体に流れる電流値（Ａ）、Ｌは電位差電極間の距離（ｍ）を示す。この体積抵抗率ρから、コンクリート内の塩化物イオンの濃度や、塩化物イオン拡散係数を推定し、コンクリートの塩害による劣化のしやすさを評価することができる。
【００１０】
しかしながら、この４電極法は、いくつかの問題点を有している。第１に、電気抵抗を測定しようとするコンクリートの一部を切り出して、成型の後、両端とその表面部に電極を設ける必要があるため、実質的に非破壊の測定手法とは言えないという問題を有している。
【００１１】
第２に、供試体の成型作業及び、成型後の養生期間等が必要となるため、測定準備に手間がかかるという問題を有している。
【００１２】
第３に、構造物からコンクリートを切り出せる部位が限られているため、測定を計画する場所の一部の体積抵抗率しか測定することができないという問題を有している。
【００１３】
第４に、切り取ったコンクリートの供試体の養生を確実に行い、コンクリートの性状を変化させないように保管することが困難であるという問題を有している。
【００１４】
この問題を解決するために、４電極法を改良した４プローブ法という測定方法がある。この４プローブ法は、構造物のコンクリートに対して直接、体積抵抗率の測定を行うことができる。以下に、この４プローブ法について説明する。
【００１５】
図７に、４プローブ法による測定の様子を示す。４プローブ法による測定装置１Ｙは、測定対象のコンクリート１０Ｙに４つの穿孔部２０を形成し、この穿孔部２０に２つの電流電極２ＡＹと、２つの電位差電極２ＢＹを挿入して、コンクリート１０Ｙの電気抵抗を測定する。電流電極２ＡＹに、交流電源１１、交流電流計１２及びスイッチ１５を、電線１４で接続している。同様に、電位差電極２ＢＹに、交流電位計１３を、電線１４で接続している。
【００１６】
また、電流電極２ＡＹ及び電位差電極２ＢＹは、コンクリート１０Ｙの表面での抵抗を低減するため、穿孔部２０の内部に挿入し、導電性の高い接着剤２１で接着、固定している。なお、各電極間の電極間間隔ｄは、一定にする必要がある。
【００１７】
この測定装置１Ｙにより、コンクリート１０Ｙを、構造物等から切り出し、供試体を成型する作業等が不要となり、４電極法より効率的に、コンクリート１０Ｙの体積抵抗率を
測定することができる。この体積抵抗率を算出する式を数２に示す。
【００１８】
【数２】
【００１９】
ここに、ρは単位体積あたりの電気抵抗率（体積抵抗率）（Ω・ｍ）、ｄは電極間間隔、Ｖは電位差電極間の電位差（Ｖ）、Ｉはコンクリートに流れる電流値（Ａ）を示す。この体積抵抗率ρから、コンクリート内の塩化物イオンの濃度や、塩化物イオン拡散係数を推定し、コンクリートの塩害による劣化のしやすさを評価することができる。
【００２０】
しかしながら、この４プローブ法は、いくつかの問題点を有している。第１に、各プローブ（電極）を設置するために、コンクリートを穿孔する必要があるため、実質的に非破壊の測定手法とは言えないという問題を有している。
【００２１】
第２に、垂直の壁や柱等を測定する場合、電解質や導電性の高い接着剤をプローブに十分浸透させることが困難となり、測定値のばらつきが発生しやすいという問題を有している。
【００２２】
第３に、４つのプローブの電極間間隔ｄを、精密に一定に保つ必要があり、この作業に手間がかかるという問題を有している。
【００２３】
第４に、コンクリート内部に鉄筋が入っている場合、この鉄筋の存在位置を十分に把握して測定を行わないと、鉄筋の影響により、低すぎる体積抵抗率が得られるという問題を有している。
【００２４】
第５に、４つのプローブを凹凸のあるコンクリートに一定の方法で接触させる必要があるため、予め４つのプローブを連結し固定した組電極を使用することができず、プローブの設置に手間がかかるという問題を有している。
【００２５】
更に、前述した４電極法及び４プローブ法を用いた測定は、直線状の１次元的な測定である。そのため、測定対象の構造物のコンクリートにおいて、平面的に体積抵抗率の分布を把握しようとした場合、測定を行う作業者は、１次元的な各測定値をプロットし、２次元のデータに展開する。このデータの処理により、体積抵抗率の分布を把握する方法では、測定値の正確性、及び再現性に欠けるという問題を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２６】
【特許文献１】特許３９８５９３６号公報
【非特許文献】
【００２７】
【非特許文献１】土木学会論文集Ｅ Ｖｏｌ．６４（２００８）、Ｎｏ．３ ４２７−４３４ 土木学会規準「四電極法による断面修復材の体積抵抗率測定方法（案）（ＪＳＣＥ−Ｋ５６２−２００８）の制定
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
本発明は、上記の状況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体積抵抗率を、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ことができるコンクリートの体積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】
【００２９】
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体積抵抗率の測定方法は、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、前記電流電極の間で交流電位差を測定する２つの電位差電極を、直線状に設置し、前記コンクリートの体積抵抗率を測定する測定方法において、前記電流電極及び前記電位差電極の端部を、前記コンクリートに接触する接触ステップと、前記端部に設置した、多孔質性を有する電極材料に、電解質の溶液を供給する電解質溶液供給ステップと、前記電流電極に電流を流し、前記電位差電極で交流電位差を測定する測定ステップを有することを特徴とする。
【００３０】
この構成により、コンクリートと、電流電極及び電位差電極との良好な電気的接触を実現することができ、精度の高い測定を実現することができる。また、良好な電気的接触を容易に実現できるため、測定作業が簡易化でき、測定作業に必要となる時間を短縮することができる。更に、供試体の成型や、電極を埋め込むための穿孔等の作業が不要となり、非破壊検査を実現することができる。
【００３１】
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体積抵抗率の測定方法は、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、前記電流電極の間で交流電位差を測定する２つの電位差電極を、直線状に且つ等間隔に設置し、前記コンクリートの体積抵抗率を測定する測定方法において、前記電流電極及び前記電位差電極の端部を、前記コンクリートに接触する接触ステップと、前記端部に設置した、多孔質性を有する電極材料に、電解質の溶液を供給する電解質溶液供給ステップと、前記電流電極に電流を流し、前記電位差電極で交流電位差を測定する測定ステップを有することを特徴とする。
【００３２】
電極間間隔を全て等間隔とする構成により、コンクリートの体積抵抗率を算出する式に、前述の数２の式を利用できる。そのため、計算が容易となり、体積抵抗率の測定作業及びその解析作業を短時間で行うことができる。
【００３３】
上記のコンクリートの体積抵抗率の測定方法において、前記測定方法が、２つの前記電流電極と、前記電流電極の間に設置する２つの前記電位差電極の電極間間隔を、等間隔であることを維持したまま、前記電極間間隔の長さを変更する電極間間隔変更ステップを有することを特徴とする。
【００３４】
この構成により、電流電極と電位差電極を設置する際の位置合わせ等の作業が不要となり、測定作業を簡易化することができる。また、電流電極と電位差電極の電極間間隔を、等間隔に維持したまま、電極間間隔の長さを変更することができるため、必要となるデータ密度に応じた測定値を容易に得ることができる。
【００３５】
上記のコンクリートの体積抵抗率の測定方法において、前記測定方法が、前記２つの電
流電極と前記２つの電位差電極からなる電極の組を、第１の軸方向に複数列配置し、前記電極の組ごとに順次測定を行う第１の軸方向測定ステップと、前記電極の組を、第２の軸方向に複数配置し、前記電極の組ごとに順次測定を行う第２の軸方向測定ステップと、前記第１及び第２の軸方向測定ステップで得た測定値を合成し、２次元の体積抵抗率分布を示すデータマップ生成ステップを有することを特徴とする。
【００３６】
この構成により、直線的な測定範囲を、平面的な測定範囲に拡張することができるため、コンクリートの面としての、塩害による劣化のしやすさの状態等を容易に把握することが可能となる。また、測定誤差を抑えることができる。
【００３７】
上記のコンクリートの体積抵抗率の測定方法において、前記測定方法が、第１の軸方向の前記電極の組の電極間間隔の長さを、変更しながら測定する第１の軸方向電極間間隔変化測定ステップと、第２の軸方向の前記電極の組の電極間間隔の長さを、変更しながら測定する第２の軸方向電極間間隔変化測定ステップと、前記第１の軸方向測定ステップと、前記第２の軸方向測定ステップと、前記第１の軸方向電極間間隔変化測定ステップと、前記第２の軸方向電極間間隔変化測定ステップで得た測定値を合成し、３次元の体積抵抗率分布を示すデータマップ生成ステップを有することを特徴とする。
【００３８】
この構成により、平面的な測定範囲を、立体的な測定範囲に拡張することができるため、コンクリートの立体としての、塩害による劣化のしやすさの状態等を容易に把握することが可能となる。また、測定誤差を抑えることができる。
【００３９】
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体積抵抗率の測定装置は、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、前記電流電極の間で交流電位差を測定する２つの電位差電極を、直線状に且つ等間隔に設置し、前記コンクリートの体積抵抗率を測定する測定装置において、前記電流電極及び前記電位差電極の端部に設置した、導電性を有し且つ多孔質性を有する電極材料と、前記電極材料に、電解質の溶液を供給する電解質供給装置を有することを特徴とする。
【００４０】
この構成により、コンクリートと、電流電極及び電位差電極との良好な電気的接触を実現することができ、精度の高い測定を実現することができる。また、良好な電気的接触を容易に実現できるため、測定作業が簡易化でき、測定作業に必要となる時間を短縮することができる。更に、供試体の成型や、電極を埋め込むための穿孔等の作業が不要となり、非破壊検査を実現することができる。
【００４１】
上記のコンクリートの体積抵抗率の測定装置において、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、前記電流電極の間で交流電位差を測定する２つの電位差電極を、直線状に且つ等間隔に設置し、前記コンクリートの体積抵抗率を測定する測定装置において、前記電流電極及び前記電位差電極の端部に設置した、導電性を有し且つ多孔質性を有する電極材料と、前記電極材料に、電解質の溶液を供給する電解質供給装置を有することを特徴とする。
【００４２】
電極間間隔を全て等間隔とする構成により、コンクリートの体積抵抗率を算出する式に、前述の数２の式を利用できる。そのため、計算が容易となり、体積抵抗率の測定作業及びその解析作業を短時間で行うことができる。
【００４３】
上記のコンクリートの体積抵抗率の測定装置において、前記測定装置が、前記２つの電流電極と、前記電流電極の間に設置する２つの前記電位差電極の電極間間隔を、等間隔であることを維持したまま、前記電極間間隔の長さを変更する固定冶具を有することを特徴とする。
【００４４】
この構成により、電流電極と電位差電極を設置する際の位置合わせ等の作業が不要となり、測定作業を簡易化することができる。また、電流電極と電位差電極の電極間間隔を、等間隔に維持したまま、電極間間隔の長さを変更することができるため、必要となるデータ密度に応じた測定値を容易に得ることができる。
【００４５】
上記のコンクリートの体積抵抗率の測定装置において、前記測定装置が、平面上に等間隔に配置した複数の電極と、前記複数の電極と前記交流電源又は前記交流電位差計の接続を切換える接続制御装置と、前記複数の電極で得た測定値を合成し、２次元の体積抵抗率分布を示すデータマップを生成する演算装置を有することを特徴とする。
【００４６】
この構成により、直線的な測定範囲を、平面的な測定範囲に拡張することができるため、コンクリートの面としての、塩害による劣化のしやすさの状態等を容易に把握することが可能となる。また、測定誤差を抑えることができる。
【発明の効果】
【００４７】
本発明に係るコンクリートの体積抵抗率の測定方法、及びその装置によれば、測定対象のコンクリートの体積抵抗率を、非破壊で且つ簡易に測定することができる。そのため、容易、且つ正確に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。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る実施の形態のコンクリートの体積抵抗率の測定装置を示した図である。
【図２】本発明に係る実施の形態のコンクリートの体積抵抗率の測定装置を示した図である。
【図３】本発明に係る異なる実施の形態のコンクリートの体積抵抗率の測定装置を示した図である。
【図４】本発明の測定装置で得られるデータマップの例を示した図である。
【図５】本発明に係る異なる実施の形態のコンクリートの体積抵抗率の測定装置を示した図である。
【図６】従来のコンクリートの体積抵抗率の測定装置を示した図である。
【図７】従来のコンクリートの体積抵抗率の測定装置を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下に、本発明に係る実施の形態のコンクリートの体積抵抗率の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コンクリートの体積抵抗率の測定装置１Ａの構成を示す。
【００５０】
測定装置１Ａは、２つの電流電極２Ａと２つの電位差電極２Ｂを直線状に設置している。この電流電極２Ａに、交流電源１１及び交流電流計１２を接続し、電位差電極２Ｂに交流電位計１３を接続している。また、電極２（電流電極２Ａ及び電位差電極２Ｂ）の下方の端部に電極材料３を設置している。この電極材料３には、電解質供給装置４から伸びる配液管５を接続している。なお、電流電極２Ａから供給する電気は、電極間の距離等により適宜決定することができるが、１例としてあげるならば、電流を１Ａ程度、電圧を３０Ｖ以下とする。
【００５１】
この電極材料３は、導電性を有し且つ多孔質性を有しており、例えば、全体の体積に対して１０〜４０％の空隙を有するように構成する。そして、この空隙は、毛細管現象により電解質溶液等の液体を保持することが可能な性質（保水性）を有するように構成する。具体的には、金属材料や、電解質溶液を供給したウレタン等で構成したスポンジ部材等を
利用することができる。なお、この多孔質性を有する金属材料は、発泡体金属と呼ばれることもある。
【００５２】
以下に、電極材料３に利用する発泡体金属に関して具体的に説明する。まず、多孔質性を有する金属部材である発泡体金属の製造方法の１例を説明する。発泡体金属の製造では、中心粒径が１０から７０μｍ程度の鉄または鉄合金粉末を出発原料とする。型に混合粉末を充填し、５から１００ＭＰａの面圧力を加えながら２５０から４００℃に加熱するいわゆる焼結加工を行い相対密度で６０から９０％の範囲の連続気孔を持つ多孔質性を有した金属材料を得る。
【００５３】
もしくは冷間等方圧プレスを含むプレス成形体を配置した状態で２５０から４００℃にヒーター加熱などで焼結加工を行い相対密度で６０から９０％の範囲の連続気孔を持つ多孔質性を有した金属材料を得る。
【００５４】
焼結方法の選択、温度の選択などの製造条件は原料粉末の粒度、電極材料３の吸水性、吸湿性、により適宜選択することが望ましい。なお、電極材料３は、軽石より密であり、一見すると空隙を有さない金属材料と大差のないイメージである。
【００５５】
この電解質溶液を保持することのできる電極材料３の利用により、電極材料３とコンクリート１０の接触面における電気抵抗を、抑制することができ、コンクリート１０の体積抵抗率の測定精度を向上することができる。
【００５６】
なお、電極材料３は、ウレタン製のスポンジ等を使用することができるが、前述の発泡体金属を利用することが望ましい。この発泡体金属の利用により、例えば、測定装置１Ａをコンクリート１０に強く押しつけた場合であっても、電極材料３が変形しない。そのため、電極材料３の内部に浸透している電解質溶液が、電極材料３から流れ出し、コンクリート１０の表面に電気の通り道を形成するような問題が発生しない。
【００５７】
つまり、電極材料３は、測定装置１Ａとコンクリート１０の間の電気的接触を良好に保つことができ、且つ、電気をコンクリート１０の内部に流すことができるため、体積抵抗率を高い精度で計測することが可能となる。
【００５８】
また、固定冶具７は、電流電極２Ａと電位差電極２Ｂのそれぞれの電極間間隔ｄ１、ｄ３を等しく保ちながら、長さを変更することが可能な機構を有している。各電極間間隔のｄ１とｄ３が等しい長さの場合は、前述した数２の式により体積抵抗率を容易に算出することが可能となる。
【００５９】
しかし、電極間間隔ｄ１とｄ３が異なる長さの場合であっても、体積抵抗率を算出することは可能である。具体的には、複数の場所、及び複数のパターンの電極間間隔で、電位差を測定し、得られた電位分布をＦＥＭ解析で、逆解析する等の手法により、電気抵抗率を測定することができる。以下は、電極間間隔をｄとして、ｄ１、ｄ２、ｄ３が等しい場合に関して説明する。
【００６０】
なお、測定装置１Ａの主要部分のみ図示しているが、実際には、測定装置１Ａを筐体等の中に収容する。この測定装置１Ａは、筐体ごと作業者や油圧可動式の重機等に把持され、コンクリート上を自在に動かされながら、測定を行うことができる。
【００６１】
図２に、固定冶具７の機構の１例を示す。固定冶具７は、様々な機構により構成することができるが、例えば、図２に示す様に、ギア比の異なる２つのギアを有したギア軸１６と、歯切りをしたラック１８を組み合わせたラックアンドピニオン式で構成することがで
きる。他にも、クレーン等に利用されるワイヤと滑車を組み合わせた構造でも、固定冶具７を構成できる。
【００６２】
また、電極２（電流電極２Ａ及び電位差電極２Ｂ）は、電極材料３と伸縮機構（シリンダ機構６）で構成している。シリンダ機構６は、コンクリート１０の凹凸を吸収するように動作することができる。また、電極材料３は、シリンダ機構６に対して、傾動自在に設置しているため、コンクリート１０の傾きを吸収するように傾動することができる。
【００６３】
そのため、図２に示す様に、曲面を有するコンクリート１０に対しても、電極材料３の接触を良好に維持することができる。そのため、あらゆるコンクリート構造物に対して、測定装置１Ａを使用することができる。特に、従来では、非常に困難であった曲面を有するコンクリート１０や、構造物の天井等にあたるコンクリートの体積抵抗率を、容易に測定することができる。電極材料３とコンクリート１０の接触を良好に維持することができるため、体積抵抗率の測定誤差を抑制することができる。
【００６４】
図３に、本発明に係る異なる実施の形態の測定装置１Ｂの平面図を示す。測定装置１Ｂは、前述の測定装置１Ａ（電極の組）を、あたかも４つ組み合わせたような形状をしている。以下に、この測定装置１Ｂによる測定方法（２次元測定）に関して説明する。
【００６５】
まず、測定装置１Ｂを、測定対象となるコンクリート１０に接触させる（接触ステップ）。次に、電極材料３に電解質の溶液を供給する（電解質溶液供給ステップ）。その後、体積抵抗率の測定を行う（測定ステップ）。
【００６６】
次に、測定ステップの具体的な中身について説明する。まず、第１の軸方向（ｘ軸方向）に配置した、電流電極３０、３３と電位差電極３１、３２からなる電極の組を利用して体積抵抗率の測定を行う（第１の軸方向測定ステップ）。同様に、電流電極３４、３７と電位差電極３５、３６からなる電極の組を利用して測定を行う（第１の軸方向測定ステップ）。
【００６７】
次に、第２の軸方向（ｙ軸方向）に配置した、電流電極３８、３９と電位差電極３１、３５からなる電極の組を利用して体積抵抗率の測定を行う（第２の軸方向測定ステップ）。同様に、電流電極４０、４１と電位差電極３２、３６からなる電極の組を利用して測定を行う（第２の軸方向測定ステップ）。
【００６８】
最後に、測定ステップで得られた測定値を演算装置で合成し、コンクリートの体積抵抗率の測定結果としてデータマップを得る（データマップ生成ステップ）。
【００６９】
また、電極間間隔ｄを変更する場合には、４つのギア軸１６を、それぞれ等しい回数だけ回転させれば、測定装置１Ｂ全体の電極間間隔ｄを、等しい長さだけ、同時に変更することができる。また、４つのギア軸１６を、ベルト１７等でリンクし、一度に電極間間隔ｄを広げる、又は縮めるように構成することが望ましい。
【００７０】
なお、図３には、ｘ軸方向及びｙ軸方向に、２系統ずつの電極を設置した例を示したが、本発明は、これに限らず、系統の数を任意に決定した測定装置とすることができる。また、説明のため、測定する順序を記載したが、体積抵抗率を測定する順序は、任意に変更することができる。
【００７１】
加えて、測定装置１Ｂで、第１の軸方向（ｘ軸方向）の電極間間隔ｄを変化させながら測定し（第１の軸方向電極間間隔変化測定ステップ）、同様に第２の軸方向（ｙ軸方向）の電極間間隔ｄを変化させながら測定する（第２の軸方向電極間間隔変化測定ステップ）
ことができる。
【００７２】
この測定方法により得られた測定値と、第１の軸方向測定ステップ及び第２の軸方向測定ステップで得られた測定値を演算装置で合成して、３次元の体積抵抗率分布を示すデータマップを生成する（データマップ生成ステップ）ことができる。この測定方法（３次元測定方法）により、コンクリート１０の深さ方向の塩害による劣化のしやすさの状態も、同時に把握することが可能となる。
【００７３】
図４に、コンクリートの体積抵抗率を測定する測定装置１（測定装置１Ａ、１Ｂ等）により得られたデータマップＤを示す。データマップＤは、測定装置１で、コンクリート１０上の複数のポイントにおいて、体積抵抗率を測定し、その結果を図示したものである。
【００７４】
ハイポイントＨは、電気抵抗の高い場所を示しており、同様にミドルポイントＭ、ローポイントＬの順番に電気抵抗が低くなるように示している。コンクリート１０は、塩害による劣化のしやすさが高いほど、電気抵抗が低くなるため、図４では中心部から左下にかけて、コンクリート１０が塩害により劣化のしやすい状態である様子がわかる。
【００７５】
なお、コンクリートに大きな亀裂等が発生している場合には、電気抵抗が高くなるため、この亀裂の存在を推定することもできる。また、鉄筋を含んでいるコンクリートの場合には、電気抵抗が極めて低くなるため、この鉄筋の存在を推定することもできる。
【００７６】
図５に、本発明に係る異なる実施の形態の測定装置１Ｃの平面図を示す。測定装置１Ｃは、前述の測定装置１Ａを、あたかも９つ組み合わせたような形状をしている。以下に、この測定装置１Ｃによる測定方法（２次元測定）に関して説明する。
【００７７】
まず、測定装置１Ｃを、コンクリート１０上に設置し、測定の準備を行う（接触ステップ、電解質溶液供給ステップ）。その後、体積抵抗率の測定を行う（測定ステップ）。
【００７８】
次に、測定ステップの具体的な中身について説明する。まず、第１の軸方向（ｘ軸方向）に配置した、電極５０、５３と電位差電極５１、５２からなる電極の組を利用して体積抵抗率の測定を行う（第１の軸方向測定ステップ）。同様に、電流電極５４、５７と電位差電極５５、５６の電極の組、電流電極５８、６１と電位差電極５９、６０の電極の組、電流電極６２、６５と電位差電極６３、６４の電極の組の順に測定を行う（第１の軸方向測定ステップ）。
【００７９】
次に、第２の軸方向（ｙ１軸方向）に配置した、電流電極５０、６４と電位差電極５５、５９の電極の組、電流電極５１、６５と電位差電極５６、６０の電極の組の順に測定を行う（第２の軸方向測定ステップ）。
【００８０】
次に、第３の軸方向（ｙ２軸方向）に配置した、電流電極５１、６２と電位差電極５５、５８の電極の組、電流電極５２、６３と電位差電極５６、５９の電極の組、電流電極５３、６４と電位差電極５７、６０の電極の組の順に測定を行う（第３の軸方向測定ステップ）。
【００８１】
ここで、測定装置１Ｃは、１つの電極を、電流電極と電位差電極の両方として利用するために、交流電源及び交流電位計等との接続をスイッチによって切換える接続制御機構を有している。
【００８２】
なお、この測定装置１Ｃにおいても、電極間間隔ｄを変化させながら測定し、３次元の体積抵抗率の分布を示すデータマップを得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
コンクリート構造物に、例えば鉄心等の導電性物質を予め埋設して、コンクリート材料の塩害による劣化のしやすさを、常時モニタリングすることができる、コンクリート構造物を提供することができる。つまり、導電性物質をコンクリート材料の表面に露出するように設置し、この露出部と、本発明の検査装置の電極材料を接触して、体積抵抗率を極めて高い精度で測定できるコンクリート構造部を提供することが可能となる。
【００８４】
例えば、原子力発電所内におけるコンクリートの基礎など、コンクリートの劣化のしやすさを、高い精度でモニタリングする必要のある場合に、最適である。特に、地震により亀裂等が発生した場合、即座に、この亀裂を発見することが可能となる。
【符号の説明】
【００８５】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 測定装置
２ 電極
２Ａ 電流電極
２Ｂ 電位差電極
３ 電極材料
４ 電解質供給装置
５ 配液管
６ 伸縮機構（シリンダ機構）
７ 固定冶具
１０ コンクリート
１１ 交流電源
１２ 交流電流計
１３ 交流電位計
ｄ、ｄ１、ｄ２、ｄ３ 電極間間隔
【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、前記電流電極の間で交流電位差を測定する２つの電位差電極を、直線状に設置し、前記コンクリートの体積抵抗率を測定する測定方法において、
前記電流電極及び前記電位差電極の端部を、前記コンクリートに接触する接触ステップと、
前記端部に設置した、多孔質性を有する電極材料に、電解質の溶液を供給する電解質溶液供給ステップと、
前記電流電極に電流を流し、前記電位差電極で交流電位差を測定する測定ステップを有することを特徴とする測定方法。
【請求項２】
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、前記電流電極の間で交流電位差を測定する２つの電位差電極を、直線状に且つ等間隔に設置し、前記コンクリートの体積抵抗率を測定する測定方法において、
前記電流電極及び前記電位差電極の端部を、前記コンクリートに接触する接触ステップと、
前記端部に設置した、多孔質性を有する電極材料に、電解質の溶液を供給する電解質溶液供給ステップと、
前記電流電極に電流を流し、前記電位差電極で交流電位差を測定する測定ステップを有することを特徴とする測定方法。
【請求項３】
前記測定方法が、２つの前記電流電極と、前記電流電極の間に設置する２つの前記電位差電極の電極間間隔を、等間隔であることを維持したまま、前記電極間間隔の長さを変更する電極間間隔変更ステップを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の測定方法。
【請求項４】
前記測定方法が、前記２つの電流電極と前記２つの電位差電極からなる電極の組を、第１の軸方向に複数列配置し、前記電極の組ごとに順次測定を行う第１の軸方向測定ステップと、
前記電極の組を、第２の軸方向に複数配置し、前記電極の組ごとに順次測定を行う第２の軸方向測定ステップと、
前記第１及び第２の軸方向測定ステップで得た測定値を合成し、２次元の体積抵抗率分布を示すデータマップ生成ステップを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の測定方法。
【請求項５】
前記測定方法が、第１の軸方向の前記電極の組の電極間間隔の長さを、変更しながら測定する第１の軸方向電極間間隔変化測定ステップと、
第２の軸方向の前記電極の組の電極間間隔の長さを、変更しながら測定する第２の軸方向電極間間隔変化測定ステップと、
前記第１の軸方向測定ステップと、前記第２の軸方向測定ステップと、前記第１の軸方向電極間間隔変化測定ステップと、前記第２の軸方向電極間間隔変化測定ステップで得た測定値を合成し、３次元の体積抵抗率分布を示すデータマップ生成ステップを有することを特徴とする請求項４に記載の測定方法。
【請求項６】
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、前記電流電極の間で交流電位差を測定する２つの電位差電極を、直線状に設置し、前記コンクリートの体積抵抗率を測定する測定装置において、
前記電流電極及び前記電位差電極の端部に設置した、多孔質性を有する電極材料と、
前記電極材料に、電解質の溶液を供給する電解質供給装置を有することを特徴とする測
定装置。
【請求項７】
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、前記電流電極の間で交流電位差を測定する２つの電位差電極を、直線状に且つ等間隔に設置し、前記コンクリートの体積抵抗率を測定する測定装置において、
前記電流電極及び前記電位差電極の端部に設置した、導電性を有し且つ多孔質性を有する電極材料と、
前記電極材料に、電解質の溶液を供給する電解質供給装置を有することを特徴とする測定装置。
【請求項８】
前記測定装置が、前記２つの電流電極と、前記電流電極の間に設置する２つの前記電位差電極の電極間間隔を、等間隔であることを維持したまま、前記電極間間隔の長さを変更する固定冶具を有することを特徴とする請求項６又は７に記載の測定装置。
【請求項９】
前記測定装置が、平面上に等間隔に配置した複数の電極と、
前記複数の電極と前記交流電源又は前記交流電位差計の接続を切換える接続制御装置と、
前記複数の電極で得た測定値を合成し、２次元の体積抵抗率分布を示すデータマップを生成する演算装置を有することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１つに記載の測定装置。
【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、前記電流電極の間で交流電位差を測定する２つの電位差電極を、直線状に設置し、前記コンクリートの体積抵抗率を測定する測定方法において、
前記電流電極及び前記電位差電極の端部を、前記コンクリートに接触する接触ステップと、
前記端部に設置した、多孔質性を有する電極材料に、電解質の溶液を供給する電解質溶液供給ステップと、
前記電流電極に電流を流し、前記電位差電極で交流電位差を測定する測定ステップを有することを特徴とする測定方法。
【請求項２】
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、前記電流電極の間で交流電位差を測定する２つの電位差電極を、直線状に且つ等間隔に設置し、前記コンクリートの体積抵抗率を測定する測定方法において、
前記電流電極及び前記電位差電極の端部を、前記コンクリートに接触する接触ステップと、
前記端部に設置した、多孔質性を有する電極材料に、電解質の溶液を供給する電解質溶液供給ステップと、
前記電流電極に電流を流し、前記電位差電極で交流電位差を測定する測定ステップを有することを特徴とする測定方法。
【請求項３】
前記測定方法が、２つの前記電流電極と、前記電流電極の間に設置する２つの前記電位差電極の電極間間隔を、等間隔であることを維持したまま、前記電極間間隔の長さを変更する電極間間隔変更ステップを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の測定方法。
【請求項４】
前記測定方法が、前記２つの電流電極と前記２つの電位差電極からなる電極の組を、第１の軸方向に複数列配置し、前記電極の組ごとに順次測定を行う第１の軸方向測定ステップと、
前記電極の組を、第２の軸方向に複数配置し、前記電極の組ごとに順次測定を行う第２の軸方向測定ステップと、
前記第１及び第２の軸方向測定ステップで得た測定値を合成し、２次元の体積抵抗率分布を示すデータマップ生成ステップを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の測定方法。
【請求項５】
前記測定方法が、第１の軸方向の前記電極の組の電極間間隔の長さを、変更しながら測定する第１の軸方向電極間間隔変化測定ステップと、
第２の軸方向の前記電極の組の電極間間隔の長さを、変更しながら測定する第２の軸方向電極間間隔変化測定ステップと、
前記第１の軸方向測定ステップと、前記第２の軸方向測定ステップと、前記第１の軸方向電極間間隔変化測定ステップと、前記第２の軸方向電極間間隔変化測定ステップで得た測定値を合成し、３次元の体積抵抗率分布を示すデータマップ生成ステップを有することを特徴とする請求項４に記載の測定方法。
【請求項６】
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、前記電流電極の間で交流電位差を測定する２つの電位差電極を、直線状に設置し、前記コンクリートの体積抵抗率を測定する測定装置において、
前記電流電極及び前記電位差電極の端部に設置した、多孔質性を有する電極材料と、
前記電極材料に、電解質の溶液を供給する電解質供給装置を有することを特徴とする測
定装置。
【請求項７】
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、前記電流電極の間で交流電位差を測定する２つの電位差電極を、直線状に且つ等間隔に設置し、前記コンクリートの体積抵抗率を測定する測定装置において、
前記電流電極及び前記電位差電極の端部に設置した、導電性を有し且つ多孔質性を有する電極材料と、
前記電極材料に、電解質の溶液を供給する電解質供給装置を有することを特徴とする測定装置。
【請求項８】
前記測定装置が、前記２つの電流電極と、前記電流電極の間に設置する２つの前記電位差電極の電極間間隔を、等間隔であることを維持したまま、前記電極間間隔の長さを変更する固定冶具を有することを特徴とする請求項６又は７に記載の測定装置。
【請求項９】
前記測定装置が、平面上に等間隔に配置した複数の電極と、
前記複数の電極と前記交流電源又は前記交流電位差計の接続を切換える接続制御装置と、
前記複数の電極で得た測定値を合成し、２次元の体積抵抗率分布を示すデータマップを生成する演算装置を有することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１つに記載の測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２２０３２（Ｐ２０１１−２２０３２Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６７９１４（Ｐ２００９−１６７９１４）
【出願日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 発行者名：社団法人日本コンクリート工学協会 刊行物名：コンクリート工学年次論文集 第３１巻 巻数：第３１巻 号数：３１ 発行年月日：２００９年６月１５日 研究集会名：コンクリート工学年次大会２００９（札幌） 主催者名：社団法人日本コンクリート工学協会 開催日：２００９年７月８日〜２００９年７月１０日
【出願人】（５０４１５７０２４）国立大学法人東北大学 (2,297)
【出願人】（０００００５９０２）三井造船株式会社 (1,723)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 発行者名：社団法人日本コンクリート工学協会 刊行物名：コンクリート工学年次論文集 第３１巻 巻数：第３１巻 号数：３１ 発行年月日：２００９年６月１５日 研究集会名：コンクリート工学年次大会２００９（札幌） 主催者名：社団法人日本コンクリート工学協会 開催日：２００９年７月８日〜２００９年７月１０日
【出願人】（５０４１５７０２４）国立大学法人東北大学 (2,297)
【出願人】（０００００５９０２）三井造船株式会社 (1,723)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]