JP6574331B2 - Corrosion sensor and corrosion detection method - Google Patents
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Description
本発明は、鉄筋コンクリート構造物の腐食環境を検出する技術に関する。 The present invention relates to a technique for detecting a corrosive environment of a reinforced concrete structure.
従来から、腐食環境を検出する技術として、鉄等の細線が腐食することで変化する電気特性を検出する電気的腐食センサが知られている(例えば、特許文献1および特許文献2)。また、鉄筋の腐食を検知する方法としては、コンクリート構造物中の鉄筋にひずみゲージを貼り付け、鉄筋が損傷した場合のひずみを検知している(特許文献3)。一方、光ファイバは、従来から構造物に生ずるひずみを検出するセンサとして用いられている。特許文献4では、計測対象となる構造物に、螺旋状に整形した光ファイバセンサを取り付け、この光ファイバセンサの光伝搬特性の変化を電気光学的測定装置により測定する。これにより、構造物に大きな変位を生じても、破断せずに変位を計測することを可能としている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a technique for detecting a corrosive environment, an electrical corrosion sensor that detects electrical characteristics that change when a fine wire such as iron corrodes is known (for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). Moreover, as a method of detecting corrosion of a reinforcing bar, a strain gauge is attached to the reinforcing bar in the concrete structure, and the strain when the reinforcing bar is damaged is detected (Patent Document 3). On the other hand, an optical fiber has been conventionally used as a sensor for detecting strain generated in a structure. In Patent Document 4, a helically shaped optical fiber sensor is attached to a structure to be measured, and a change in light propagation characteristics of the optical fiber sensor is measured by an electro-optical measuring device. As a result, even if a large displacement occurs in the structure, it is possible to measure the displacement without breaking.
また、特許文献5では、コンクリート構造物の内部において、スペーサ部材に掛け渡されて螺旋状に巻回されるテープ部材と、このテープ部材に沿って巻回される光ファイバとを用いる。これにより、コンクリート部材のせん断ひび割れを検出することを可能としている。
In
鉄筋コンクリート構造物内の腐食を検知する方法として、従来から、自然電位法が知られているが、この方法は、コンクリート表面をはつってケーブルと内部の鉄筋と導通させて計測しなければならず、また、コンクリート表面を十分湿潤状態にしないと計測ができないといった課題が存在する。さらに、構造物の表面が樹脂系塗料やタイル仕上げなどの場合は、計測することができない。 As a method for detecting corrosion in a reinforced concrete structure, the self-potential method has been conventionally known, but this method must be measured by connecting the cable and the internal rebar through the concrete surface. In addition, there is a problem that measurement cannot be performed unless the concrete surface is sufficiently wet. Furthermore, when the surface of the structure is a resin-based paint or tile finish, it cannot be measured.
従来から知られている電気的腐食センサでは、伝送損失、電磁干渉の影響などがあり、さらに常時モニタリングとした場合は、計測時に電流が流れるのでセンサ自体の腐食を促進してしまうなどの欠点がある。また、これら鉄線や鉄箔の腐食断線等による検出では、電気的特性を経時的に捕らえることはできず、腐食環境になったことを検知するのみで、その後の進行度を評価するのは困難である。 Conventionally known electrical corrosion sensors are affected by transmission loss, electromagnetic interference, etc. Furthermore, when monitoring is performed constantly, current flows at the time of measurement. is there. In addition, the detection due to corrosion breakage of these iron wires and iron foils cannot capture the electrical characteristics over time, and it is difficult to evaluate the degree of subsequent progress only by detecting that it has become a corrosive environment. It is.
また、腐食に伴う鋼材のひずみを計測するために、直接鋼材にひずみゲージを貼付したり、近傍に設置する場合、鉄筋の腐食環境を事前に検知することができない。あるいはその計測器や接着剤などが鋼材を覆ってしまうため、腐食の発生に影響を及ぼし、正確な腐食の検出ができない恐れがある。さらに、その部分に腐食が発生すると、ひずみゲージが剥がれてしまって、計測ができなくなったり、あるいは計測はできても正しい結果が得られなくなったりする場合もある。 In addition, in order to measure the strain of a steel material due to corrosion, when a strain gauge is directly attached to the steel material or installed in the vicinity, the corrosive environment of the reinforcing bar cannot be detected in advance. Alternatively, the measuring instrument, adhesive, etc. cover the steel material, which affects the occurrence of corrosion and may not be able to accurately detect corrosion. Furthermore, if corrosion occurs in the portion, the strain gauge may be peeled off, and measurement may not be possible, or correct results may not be obtained even if measurement is possible.
一方、直接、構造物内の鉄筋に光ファイバを巻きつける手法は、構造物全体に光ファイバを配置し、構造物の損傷や変形を検知するものであり、腐食環境を検知するものでない。たとえ、腐食によるひずみを検知したとしても、鉄筋が腐食損傷してから検知することとなる。 On the other hand, the method of directly winding an optical fiber around a reinforcing bar in a structure is to dispose the optical fiber over the entire structure and detect damage or deformation of the structure, and does not detect a corrosive environment. Even if the strain due to corrosion is detected, it is detected after the reinforcing bar is corroded.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、光ファイバセンサを用いて鋼材の腐食環境を早期かつ正確に検出することができる腐食センサおよび腐食検出方法を提供することを目的とする。 This invention is made in view of such a situation, and it aims at providing the corrosion sensor and corrosion detection method which can detect the corrosion environment of steel materials early and correctly using an optical fiber sensor. To do.
(1)上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の腐食センサは、鉄筋コンクリート構造物の腐食環境を検出する腐食センサであって、鉄製の棒材と、前記棒材の表面に設けられ、ひずみを検出する光ファイバセンサと、を備えることを特徴とする。 (1) In order to achieve the above object, the present invention takes the following measures. That is, the corrosion sensor of the present invention is a corrosion sensor that detects the corrosive environment of a reinforced concrete structure, and includes an iron bar and an optical fiber sensor that is provided on the surface of the bar and detects strain. It is characterized by that.
このように、鉄製の棒材と、棒材の表面に設けられ、ひずみを検出する光ファイバセンサと、を備えるので、長距離伝送が可能な光信号を用いることができ、多点計測を行なうことが可能となる。また、棒材の腐食に伴って生ずるひずみによって、光ファイバセンサ中を伝搬する光波の特性変化を検出するので、電気的な腐食センサを用いた場合のような伝送損失や電磁干渉などの影響を受けることがなく、計測時に電流が流れることによる腐食の進行も生じないため、正確で利便性の高い腐食センサを実現することが可能となる。また、腐食環境を検知後も、ひずみを継続して測定することで、腐食環境の進行度も知ることができる。 As described above, since the iron bar and the optical fiber sensor provided on the surface of the bar and detecting the strain are provided, an optical signal capable of long-distance transmission can be used, and multipoint measurement is performed. It becomes possible. In addition, since the change in the characteristics of the light wave propagating through the optical fiber sensor is detected by the strain caused by the corrosion of the rod material, the effects of transmission loss and electromagnetic interference, etc., when using an electrical corrosion sensor are detected. Since corrosion does not occur due to current flowing during measurement, it is possible to realize an accurate and convenient corrosion sensor. In addition, the degree of progress of the corrosive environment can be determined by continuously measuring the strain even after the corrosive environment is detected.
(2)また、本発明の腐食センサにおいて、前記棒材は、円柱状であることを特徴とする。 (2) Moreover, the corrosion sensor of this invention WHEREIN: The said bar is a cylindrical form, It is characterized by the above-mentioned.
このように、棒材を円柱状としたので、リブや節を有する異形鉄筋とは異なり、光ファイバを巻き付けた場合に隙間がなく密着して巻き付け可能で腐食によるひずみ変化を検知しやすく、巻き付け時に光ファイバが損傷しにくい。 In this way, since the bar is cylindrical, unlike deformed reinforcing bars with ribs and joints, when optical fibers are wound, they can be tightly wound without any gaps, making it easy to detect strain changes due to corrosion and winding. Sometimes optical fibers are not easily damaged.
(3)また、本発明の腐食センサにおいて、前記棒材は、前記鉄筋コンクリート構造物に用いられる鉄筋と同じ材質かより腐食し易い材質からなるみがき棒鋼であることを特徴とする。 (3) Further, in the corrosion sensor of the present invention, the bar is a polished steel bar made of the same material as the reinforcing bar used in the reinforced concrete structure or a material more easily corroded.
このように、対象とするコンクリートの鉄筋と材質を同じかそれより腐食しやすい材質にすることでより早期に腐食環境を検知することができる。さらに、鉄筋の棒材は防錆処理が施されているが、防錆処理が施されていないみがき棒鋼とすることで腐食しやすくなり、より早期に腐食環境を検知できる。 In this way, the corrosive environment can be detected earlier by making the material of the target concrete reinforcing bars the same as or more easily corroded. Furthermore, although the reinforcing bar is rust-proofed, it is easily corroded by using a polished steel bar that has not been rust-proofed, and the corrosive environment can be detected earlier.
(4)また、本発明の腐食センサは、前記棒材および前記光ファイバセンサを被覆する被覆部を更に備えることを特徴とする。 (4) Moreover, the corrosion sensor of this invention is further provided with the coating | coated part which coat | covers the said bar and the said optical fiber sensor.
このように、棒材および光ファイバセンサを被覆する被覆部を更に備えるので、腐食生成物による膨張を捉えることができる。また、鉄筋コンクリート構造物内に設置する前に鉄製の棒材が錆びてしまうことを回避することが可能となる。さらに、センサ設置時やコンクリートの打設時などの施工中に棒鋼や光ファイバセンサが損傷することがない。 Thus, since the coating | coated part which coat | covers a rod and an optical fiber sensor is further provided, the expansion | swelling by a corrosion product can be caught. Moreover, it becomes possible to avoid that a steel bar will rust before installing in a reinforced concrete structure. Further, the steel bar and the optical fiber sensor are not damaged during construction such as when the sensor is installed or when concrete is placed.
(5)また、本発明の腐食センサにおいて、前記光ファイバセンサは、前記棒材の表面に巻回されることを特徴とする。 (5) Moreover, the corrosion sensor of this invention WHEREIN: The said optical fiber sensor is wound around the surface of the said rod.
この構成により、棒材に生じた体積変化によるひずみを光ファイバセンサによって検出することが可能となる。 With this configuration, it is possible to detect the strain due to the volume change generated in the bar by the optical fiber sensor.
(6)また、本発明の腐食検出方法は、上記(1)から(5)のいずれかに記載の腐食センサを、鉄筋コンクリート構造物内の鉄筋の表層面側に設置し、前記光ファイバセンサ中を伝搬する光波の特性変化を検出することを特徴とする。 (6) Moreover, the corrosion detection method of this invention installs the corrosion sensor in any one of said (1) to (5) in the surface layer side of the reinforcing bar in a reinforced concrete structure, It is characterized by detecting a change in characteristics of a light wave propagating through the.
このように、腐食センサを、鉄筋コンクリート構造物内の鉄筋の表層面側に設置するので、鉄筋コンクリート構造物内の鉄筋よりも先に腐食センサの棒材が腐食するため、腐食因子侵入の早期検出が可能となる。 In this way, since the corrosion sensor is installed on the surface side of the reinforcing bar in the reinforced concrete structure, the bar of the corrosion sensor corrodes before the reinforcing bar in the reinforced concrete structure. It becomes possible.
(7)また、本発明の腐食検出方法は、上記(1)から(5)のいずれかに記載の腐食センサを、鉄筋コンクリート構造物内に設置すると共に、上記(1)から(5)のいずれかに記載の腐食センサの全表面に防錆処理を施したダミーセンサ、または、前記鉄製の棒材と線膨張係数が実質的に同等でかつ鉄筋より腐食しにくい第2の棒材と、前記第2の棒材の表面に設けられ、ひずみを検出する光ファイバセンサとを備えるダミーセンサを、鉄筋コンクリート構造物内に設置し、前記ダミーセンサによって腐食以外の要因で生じたひずみを検出し、前記ダミーセンサで検出したひずみを用いて、上記(1)から(5)のいずれかに記載の腐食センサによって検出したひずみを補正することを特徴とする。 (7) Moreover, the corrosion detection method of this invention installs the corrosion sensor in any one of said (1) to (5) in a reinforced concrete structure, and is any of said (1) to (5) A dummy sensor that has been subjected to rust prevention treatment on the entire surface of the corrosion sensor, or a second bar that has a coefficient of linear expansion substantially equal to that of the iron bar and is less likely to corrode than a reinforcing bar, and A dummy sensor provided on the surface of the second bar and provided with an optical fiber sensor for detecting strain is installed in a reinforced concrete structure, and strain caused by factors other than corrosion is detected by the dummy sensor, The strain detected by the corrosion sensor according to any one of the above (1) to (5) is corrected using the strain detected by the dummy sensor.
このように、ダミーセンサを用いて腐食以外の要因で生じたひずみを検出し、ダミーセンサで検出したひずみを用いて、上記(1)から(5)のいずれかに記載の腐食センサによって検出したひずみを補正するので、例えば、温度ひずみなどの腐食以外の要因で生じたひずみの影響を除去することが可能となる。 In this way, the strain generated by factors other than corrosion is detected using the dummy sensor, and the strain detected by the dummy sensor is detected by the corrosion sensor according to any one of (1) to (5) above. Since the distortion is corrected, it is possible to remove the influence of the distortion caused by factors other than corrosion such as temperature distortion.
本発明によれば、長距離伝送が可能な光信号を用いることができ、多点計測を行なうことが可能となる。また、電気的な腐食センサを用いた場合のような伝送損失や電磁干渉などの影響を受けることがなく、計測時に電流が流れることによる腐食の進行も生じないため、正確で利便性の高い腐食センサを実現することが可能となる。 According to the present invention, an optical signal capable of long-distance transmission can be used, and multipoint measurement can be performed. In addition, it is not affected by transmission loss and electromagnetic interference as in the case of using an electrical corrosion sensor, and the corrosion does not progress due to current flowing during measurement. A sensor can be realized.
図1は、本実施形態に係る腐食センサの概略構成を示す図である。この腐食センサ11は、鉄製の棒材としてのみがき棒鋼12と、みがき棒鋼12の表面に巻回され、ひずみを検出する検知部13を有する光ファイバセンサ14と、を備えている。これにより、長距離伝送が可能な光信号を用いることができ、多点計測を行なうことが可能となる。また、腐食センサ11は、みがき棒鋼12と光ファイバセンサ14を被覆する被覆部15を備えている。被覆部15は、例えば、かぶりが10mmのモルタルで構成することができる。被覆部15を備えるので、鉄筋コンクリート構造物内に設置する前にみがき棒鋼12が錆びてしまうことを回避することが可能となる。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a corrosion sensor according to the present embodiment. The corrosion sensor 11 includes a
鋼材が腐食すると腐食生成物が生じ、体積膨張が生じる。鋼材に腐食が生じた場合には、温度や外力などの影響以外に、何らかのひずみ挙動が生じることから、鋼材のひずみを計測すれば腐食が検知可能となる。その挙動は、環境条件やコンクリートによって異なるため、光ファイバセンサ14をみがき棒鋼12に巻き付ける際には、密着するように、好ましくは引張力が加わるように巻き付ける。これにより、膨張側・収縮側両方のひずみが計測できるようになる。また、みがき棒鋼12に光ファイバセンサ14を巻き付ける際には、光ファイバセンサ14を、直線状に貼付したり、波状に曲折して貼付したりしても良いが、好ましくは周回するようにらせん状、またはループ状に巻き付ける。周回数は多いほど腐食部分と光ファイバが重なるので早期に検知するが、周回数が多すぎるとみがき棒鋼12への腐食因子の到達を妨げることになる。周回数は、目安としてファイバ長(mm)/棒鋼表面積(mm2)が0.01〜2である。とにかく、みがき棒鋼12に生ずる腐食の変化をひずみとして検出できればよい。なお、みがき棒鋼12に光ファイバセンサ14を巻き付ける場合には、みがき棒鋼12は、円柱状で表面が平滑なほど均一に巻き付けられ、光ファイバセンサが破損しにくいため好ましい。また、検知部13はFBGセンサ等を用いることができ、検知部13が長いほど、あるいは多いほど好ましい。
When steel materials corrode, corrosion products are generated and volume expansion occurs. When corrosion occurs in the steel material, some strain behavior occurs in addition to the influence of temperature, external force, etc., so that the corrosion can be detected by measuring the strain of the steel material. Since the behavior varies depending on environmental conditions and concrete, when the
被覆部15を構成するモルタルは、腐食因子の侵入を妨げないように、また、早期に腐食因子がみがき棒鋼12に到達するように、水セメント比を構造体コンクリートより高めにする。被覆部15は、ひび割れることなくみがき棒鋼12を保護できるよう、3〜15mmの厚さが好ましい。また、分離やブリーディングが生じないように混和材を使用するのが好ましい。
The mortar constituting the covering
ここで、すでに腐食劣化した鉄筋コンクリート構造物を補修する際には、鉄筋裏側(内部)に内在塩分が含まれているが、腐食センサ11を鉄筋コンクリート構造物内にそのまま設置することにより、かぶり(表面)側からの劣化因子侵入と内在塩分の影響が含まれるように全周囲方向からの劣化因子による腐食を検知する。一方、かぶり(表面)側だけからの劣化因子を検知する場合は、腐食センサ11の背面側をエポキシ樹脂などで被覆し、背面からの劣化因子の影響を遮断する。また、補修部をモルタルで修復する場合、腐食センサを設置まで錆びないように保管しておけば、モルタルの修復で腐食センサが損傷することはないので、被覆部はなくてもよい。 Here, when repairing a reinforced concrete structure that has already deteriorated due to corrosion, internal salt is contained on the back side (inside) of the reinforced concrete structure. By installing the corrosion sensor 11 in the reinforced concrete structure as it is, the cover (surface ) Detect corrosion due to deterioration factors from all directions so that deterioration factor intrusion from the side and the influence of endogenous salinity are included. On the other hand, when detecting the deterioration factor only from the fogging (surface) side, the back side of the corrosion sensor 11 is covered with epoxy resin or the like to block the influence of the deterioration factor from the back side. Further, when repairing the repaired part with mortar, if the corrosion sensor is stored so as not to rust until installation, the corrosion sensor will not be damaged by the repair of the mortar, and therefore the covering part may be omitted.
埋設した腐食センサ11のコンクリート表面からの深さと、鉄筋の深さから、鋼材に腐食因子が到達するまでの期間を拡散の理論に基づいて精度よく予測することができ、コンクリート構造物の維持管理では有用な情報となる。例えば、腐食因子が拡散によってコンクリート表面から内部へ浸透するとすれば、コンクリート表面から腐食センサ11までの距離をA、コンクリート表面から鉄筋までの距離をB、コンクリート構造物建設から腐食センサ11が腐食因子を検知した時間をTAとすると、コンクリート構造物建設から鋼材の腐食が生じるまでの時間TBは、TB=TA・(B2/A2)として予測することができ、腐食センサ11で検知した情報に基づいて、コンクリート構造物を劣化から守る対策を劣化が生じる前に施すことが可能となる。また、複数の腐食センサを、さらにはコンクリート表面から異なる深さに設置することでより正確に鉄筋が腐食を生じるまでの時間を求めることができる。 Based on the theory of diffusion, it is possible to accurately predict the period from the depth of the embedded corrosion sensor 11 from the concrete surface and the depth of the reinforcing bar to the arrival of the corrosion factor on the steel material. Then it will be useful information. For example, if the corrosion factor penetrates from the concrete surface to the inside by diffusion, the distance from the concrete surface to the corrosion sensor 11 is A, the distance from the concrete surface to the reinforcing bar is B, and the corrosion sensor 11 from the construction of the concrete structure is the corrosion factor. TA is the time from when the concrete structure is constructed until corrosion of the steel material occurs, and the time TB can be predicted as TB = TA · (B 2 / A 2 ), and the information detected by the corrosion sensor 11 Therefore, it is possible to take measures to protect the concrete structure from deterioration before deterioration occurs. Further, by installing a plurality of corrosion sensors at different depths from the concrete surface, it is possible to more accurately determine the time until the reinforcing bars corrode.
図2は、本実施形態に係る腐食センサとダミーセンサを鉄筋コンクリート構造物内に設置した様子を模式的示す図である。図2に示すように、この鉄筋コンクリート構造物21は、横方向や縦方向に鉄筋23を備えている。そして、鉄筋23よりも表面に近い位置にダミーセンサ25、腐食センサ26、27が設けられている。また、データロガー33が設けられている。劣化因子は、鉄筋23よりも先に腐食センサ26、27に影響を与える。このように、腐食センサ11を鉄筋コンクリート構造物内に設置する際には、鉄筋コンクリート構造物内の鉄筋の表層面側に設置することが望ましい。表層面側に設置することによって、鉄筋コンクリート構造物内の鉄筋よりも先に腐食センサの棒材が腐食するため、腐食の早期検出が可能となる。
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a state in which the corrosion sensor and the dummy sensor according to the present embodiment are installed in a reinforced concrete structure. As shown in FIG. 2, the reinforced
腐食センサ11を鉄筋コンクリート構造物内に設置して、腐食を検出する場合、ダミーセンサを併せて用いることが望ましい。ダミーセンサは、腐食センサ11の全表面に防錆処理を施したダミーセンサを用いても良いし、または、みがき棒鋼12と線膨張係数が実質的に同等でかつ鉄筋より腐食しにくい第2の棒材と、第2の棒材の表面に設けられ、ひずみを検出する光ファイバセンサとを備えるダミーセンサを用いても良い。
When the corrosion sensor 11 is installed in a reinforced concrete structure and corrosion is detected, it is desirable to use a dummy sensor together. The dummy sensor may be a dummy sensor in which the entire surface of the corrosion sensor 11 is subjected to rust prevention treatment, or a second sensor that has substantially the same linear expansion coefficient as that of the
そして、腐食センサ11およびダミーセンサを鉄筋コンクリート構造物内に設置し、ダミーセンサによって腐食以外の要因で生じたひずみを検出し、ダミーセンサで検出したひずみを用いて、腐食センサ11によって検出したひずみを補正しても良い。これにより、例えば、温度ひずみなどの腐食以外の要因で生じたひずみの影響を除去することが可能となる。 Then, the corrosion sensor 11 and the dummy sensor are installed in the reinforced concrete structure, the strain caused by factors other than the corrosion is detected by the dummy sensor, and the strain detected by the corrosion sensor 11 is detected using the strain detected by the dummy sensor. It may be corrected. Thereby, for example, it becomes possible to eliminate the influence of strain caused by factors other than corrosion such as temperature strain.
すなわち、鉄筋コンクリート構造物には、温度・湿度やコンクリートの収縮、外力によって様々なひずみが生じる。従って、少なくとも腐食センサ11よりも腐食しにくいダミーセンサを使用し、そのひずみ挙動と比較して腐食を判定する。ダミーセンサは、被覆モルタルにエポキシ樹脂などで被覆し、中性化や劣化因子の侵入を防いで内部の炭素鋼の腐食を防ぐ方法がある。または、炭素鋼と線膨張係数が同等のステンレス(例えば、SUS410など)を使用する。 That is, various strains are generated in a reinforced concrete structure by temperature / humidity, concrete shrinkage, and external force. Therefore, at least a dummy sensor that is less likely to corrode than the corrosion sensor 11 is used, and the corrosion is determined in comparison with the strain behavior. The dummy sensor has a method in which the coating mortar is coated with an epoxy resin or the like to prevent the carbon steel inside from being corroded by preventing neutralization or deterioration factors from entering. Alternatively, stainless steel (for example, SUS410) having a linear expansion coefficient equivalent to that of carbon steel is used.
次に、腐食センサの実施例について説明する。ここでは、試験的に塩水中で腐食を検知した場合を例にとって説明する。本実施例では、腐食センサの概要を以下のようにした。 Next, examples of the corrosion sensor will be described. Here, the case where corrosion is detected in salt water as a test will be described as an example. In this example, the outline of the corrosion sensor was as follows.
なお、みがき棒鋼の形状やファイバの巻き数は一例であり、本発明はこれらに限定されるわけではない。みがき棒鋼は、JISG 3108 SGD3Mを使用した。 The shape of the polished steel bar and the number of windings of the fiber are examples, and the present invention is not limited to these. As the polished steel bar, JISG 3108 SGD3M was used.
また、ダミーセンサによるひずみ挙動の差異で腐食検知を行うのが好ましく、被覆モルタルの体積変化や含水率の影響がひずみに表れることが予想されるため、腐食センサの試験体の仕様に応じて、ダミーセンサの試験体を作製した。 In addition, it is preferable to detect corrosion based on the difference in strain behavior due to the dummy sensor, and it is expected that the effect of volume change and moisture content of the coated mortar will appear in the strain. A dummy sensor specimen was prepared.
図3は、みがき棒鋼に対する光ファイバセンサの巻き方を示す図である。みがき棒鋼に対する光ファイバの巻き方は、一定の張力下、例えば、巻き付け時に多少の引張ひずみが出ていることを確認した上で、巻き付け作業を行い、端部をCN(東京測器製)で固定する。図3(b)は、本実施例を示す。 FIG. 3 is a diagram showing how the optical fiber sensor is wound around the polished steel bar. The method of winding the optical fiber around the polished steel bar is under a constant tension, for example, after confirming that some tensile strain has occurred at the time of winding, the winding work is performed, and the end is made of CN (manufactured by Tokyo Sokki) Fix it. FIG. 3B shows this embodiment.
光ファイバセンサ(FBGセンサ)は、例えば、以下の仕様のものを用いる。 For example, optical fiber sensors (FBG sensors) having the following specifications are used.
次に、被覆部としてのモルタルについて説明する。モルタルの使用材料は、次の表に示す通りである。 Next, the mortar as the covering portion will be described. The materials used for the mortar are as shown in the following table.
次に、モルタルの配合は、次の表に示す通りである。 Next, the composition of the mortar is as shown in the following table.
なお、上記の表中、「B」とは、「C」と「L」とを混合したものである。 In the above table, “B” is a mixture of “C” and “L”.
[モルタルの練混ぜ方法]
腐食センサに用いるモルタルは、“株式会社丸東製作所社製のモルタルミキサ(2L練)”を用いて練混ぜを行なった。練混ぜ手順は、以下の通りである。なお、モルタルの練混ぜは、20±2℃、湿度50%以上の恒温恒湿室にて行なった。
[Mortar mixing method]
The mortar used for the corrosion sensor was kneaded using “Maruto Seisakusho Co., Ltd. mortar mixer (2 L kneading)”. The mixing procedure is as follows. The mortar was kneaded in a constant temperature and humidity chamber at 20 ± 2 ° C. and a humidity of 50% or more.
塩ビ製型枠(内径φ40 mm×高さ50mm)にモルタルを打込み、その中に光ファイバを巻いた棒鋼を中央部に入れ、その後、同じ恒温恒湿室で3時間養生後、20℃湿度95%以上で7日間養生し、脱型した。
Put mortar into a vinyl mold (inner diameter φ 40 mm x
図4は、本実施例に係る試験体の概略構成を示す図である。図4に示すように、試験体40は、腐食センサ11に対して、上下方向のかぶりが20mmであり、左右方向のかぶりが10mmである。次の表は、試験体の概要を示す。
FIG. 4 is a diagram illustrating a schematic configuration of a test body according to the present example. As shown in FIG. 4, the
試験体を腐食環境下(温度40℃下で、NaCl10%水溶液に浸漬1日、湿度60%乾燥3日、再度NaCl:10%水溶液に浸漬1日、以降は湿度60%乾燥)におき、計測機器(株式会社渡辺製作所製)により波長の変化を計測した。NaCl:10%水溶液の浸漬は、光ファイバ引き出し部からNaCl水溶液の侵入がないように、試験体の下端から30mmの部分までを浸漬させた。また、ダミー試験体は、ここでは実験上腐食しない棒鋼を用いずに腐食センサと同じ試験体を用いており、NaCl水溶液を用いる代わりに腐食することのない純水に浸漬した。 Measure the specimen in a corrosive environment (at a temperature of 40 ° C., immersed in a 10% NaCl aqueous solution for 1 day, dried for 60% humidity for 3 days, again immersed in a 10% aqueous NaCl: 1 day, and then dried for 60% humidity). The change in wavelength was measured with an instrument (manufactured by Watanabe Seisakusho Co., Ltd.). In the immersion of the NaCl: 10% aqueous solution, a portion of 30 mm from the lower end of the test specimen was immersed so that the NaCl aqueous solution did not enter from the optical fiber lead-out portion. The dummy specimen used here was the same specimen as the corrosion sensor without using a steel bar that does not corrode experimentally, and was immersed in pure water that does not corrode instead of using the NaCl aqueous solution.
以下の式により、波長からひずみに変換し、腐食によるひずみの変化を確認した。 Using the following equation, the wavelength was converted to strain, and the change in strain due to corrosion was confirmed.
図5は、腐食環境下における経過時間とひずみとの関係を示すグラフである。本実施例では、1日と4日に塩水や水に浸漬したため、温度変化やモルタルの吸水などで一時的にひずみが変化したが、ダミーセンサも同じ様に変化したため、腐食によるものではない。16日に腐食センサとダミーセンサのひずみ量が乖離した。そこで、腐食センサの被覆モルタルを除去したところ、棒鋼が腐食していることが確認された。 FIG. 5 is a graph showing the relationship between elapsed time and strain in a corrosive environment. In this embodiment, since the samples were immersed in salt water or water on the 1st and 4th, the strain temporarily changed due to temperature change, water absorption by the mortar, etc., but the dummy sensor also changed in the same way, so it was not caused by corrosion. On the 16th, the amount of strain between the corrosion sensor and the dummy sensor deviated. Then, when the covering mortar of the corrosion sensor was removed, it was confirmed that the steel bar was corroded.
以上説明したように、本実施形態によれば、みがき棒鋼12の表面に設けられ、ひずみを検出する光ファイバセンサ13、14と、を備えるので、長距離伝送が可能な光信号を用いることができ、多点計測を行なうことが可能となる。また、電気的な腐食センサを用いた場合のような伝送損失や電磁干渉などの影響を受けることがなく、計測時に電流が流れることによる腐食の進行も生じないため、正確で利便性の高い腐食センサを実現することが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, since the
11 腐食センサ
12 みがき棒鋼
13 検知部
14 光ファイバセンサ
15 被覆部
21 鉄筋コンクリート構造物
23 鉄筋
25 ダミーセンサ
26 腐食センサ
40 試験体
41 みがき棒鋼
42 光ファイバセンサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11
Claims (6)
前記腐食センサの全表面に防錆処理を施したダミーセンサ、または、前記鉄製の棒材と線膨張係数が実質的に同等でかつ鉄筋より腐食しにくい第2の棒材と、前記第2の棒材の表面に設けられ、ひずみを検出する光ファイバセンサと、を備えるダミーセンサを、鉄筋コンクリート構造物内に設置し、
前記ダミーセンサによって腐食以外の要因で生じたひずみを検出し、前記ダミーセンサで検出したひずみを用いて、前記腐食センサによって検出した前記棒材の腐食による体積膨張に伴うひずみを補正することを特徴とする腐食検出方法。 A corrosion sensor comprising: an iron bar separate from the reinforcing bars constituting the reinforced concrete structure ; and an optical fiber sensor that is provided on the surface of the bar and detects strain caused by volume expansion due to corrosion of the bar. In the reinforced concrete structure,
A dummy sensor in which the entire surface of the corrosion sensor has been subjected to rust prevention treatment, or a second bar having a linear expansion coefficient substantially equal to that of the iron bar and less susceptible to corrosion than a reinforcing bar, and the second A dummy sensor provided on the surface of the bar and including an optical fiber sensor for detecting strain is installed in the reinforced concrete structure,
The strain caused by factors other than corrosion is detected by the dummy sensor, and the strain detected by the corrosion sensor is used to correct the strain accompanying volume expansion due to corrosion of the bar material detected by the corrosion sensor. Corrosion detection method .
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