【診断士-08】反発度法と自然電位法

【第Ⅱ部】コンクリート診断士

―強度の「推定」と腐食の「確率」

非破壊検査の後半戦です。今回は「強度」と「サビ(腐食)」を評価します。

試験での最大のポイントは、**「これらはあくまで『推定』や『確率』であり、断定ではない」**という限界を理解しているかどうかです。


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🔨 1. 反発度法(シュミットハンマー):強度の推定

📝 概要

バネの力でハンマーをコンクリート表面に打撃し、跳ね返りの度合い(反発度)から圧縮強度を推定する試験です。(規格:JIS A 1155

⚙️ 原理

表面が硬いほど反発度が大きくなる。

  • **「反発度が大きいほど圧縮強度が高い」**という経験的相関を用います。直接強度を測るのではなく、表層性状を指標化します。

📏 手順・注意(JISの要点)

機種選定:

  • 一般的なコンクリート:N型(衝撃エネルギー 約 \(2.207 N \cdot m\))
  • 薄い部材・軽量コンクリート:L型(衝撃エネルギー 約 \(0.735 N \cdot m\))
  • 校正: テストアンビルで点検し、規定範囲内であることを確認します。
  • 表面処理: 塗装や汚れを除去し、砥石で平滑に研磨します。
  • 測定: JISでは1か所につき互いに\(25 \sim 50 mm\) 間隔の**「9点」**を打撃し、平均値を求めます。(異常値を除外・補完して平均)。
  • 換算: 打撃角度などの補正を行い、換算式(またはコア強度との相関)で強度を推定します。

⚠️ 測定値の補正(試験頻出)

条件反発度の傾向強度推定への影響理由・対策
💧 湿潤状態低く出る過小評価水分が衝撃を吸収するため。原則乾燥状態で測定、やむを得ない場合は補正する。
🧱 中性化高く出る過大評価表層が炭酸カルシウム化して硬くなるため。内部強度が低くても高く出がち。
📐 打撃角度変化する要補正重力の影響を受けるため、上向き・下向き等で補正が必要。

💡 診断上の鉄則

中性化した古い構造物では、実強度が低いのに反発度だけ高く出ることがあります。単独判断は危険です。必ず**「コア供試体の圧縮強度試験」**と比較し、補正係数を決めて評価します。


⚡ 2. 自然電位法:鉄筋腐食の確率診断

📝 概要

コンクリートを大きく破壊せずに、内部鉄筋の腐食の有無(可能性)を電気化学的に推定する方法です。(準拠:ASTM C876

⚙️ 原理(ハーフセル法)

  • 鉄筋が腐食すると、電気化学反応により電位が**負側(マイナス方向)**へ低下します。
  • 照合電極(一般に銅・硫酸銅電極:CSE)を表面に当て、内部鉄筋との電位差(自然電位)を測定します。

📏 測定のポイント

完全な非破壊ではない: 鉄筋と計測器を接続するため、一部はつり出して導通を確保する必要があります。

  • 湿潤が必要: 乾燥していると電気が通りにくく不安定になるため、測定前に散水等で表面を湿らせます。
  • 計器: 高インピーダンス(概ね \(10^6 \sim 10^9 \Omega\))の電圧計を推奨。
  • マッピング: グリッド状に多数点を測り、電位分布(等電位線図)を作成します。

🚫 HCPの適用限界(重要)

以下の場合は電気的導通が得られず、ASTM C876は適用外となります。

  • エポキシ樹脂被覆鉄筋を使用している場合
  • 鉄筋かごと表面の間に**防水膜(絶縁層)**がある場合

📊 判定基準(CSE電極の場合)

自然電位 (vs CSE)腐食の確率(可能性)判定
0 ~ -200 mV90%以上で非腐食🟢 健全
-200 ~ -350 mV不確定🟡 グレーゾーン
-350 mV より負90%以上で腐食🔴 腐食疑い

⚠️ 注意(限界)

わかるのは「腐食している可能性(確率)」であり、「腐食速度(あと何年持つか)」ではありません。塩化物イオン量など他の調査と併用します。


🔌 3. その他の電気化学的試験

試験では「名称」と「何がわかるか」のセットで暗記しましょう。

① 分極抵抗法 \(\rightarrow\) 「腐食速度」の推定 🏎️

  • 分極抵抗 \(R_p\) を測定し、Stern–Geary 式で腐食電流密度\(i_{corr}\) を算出します。
  • \(R_p\) が小さいほど腐食速度が速いです。

② 電気抵抗法 \(\rightarrow\) 「腐食しやすさ(環境)」の推定 🌧️

  • コンクリートの抵抗率を測ります。抵抗率が低い=水分・塩分が多く、腐食しやすい環境です。
  • 目安: \(<5 k\Omega \cdot cm\)(非常に高いリスク)~ \(>20 k\Omega \cdot cm\)(低いリスク)。

✅ 試験対策:使い分けリスト

目的適した手法キーポイント
強度の簡易推定🔨 反発度法中性化で高く、湿潤で低く出る。JISは1か所9点。
腐食有無(確率)⚡ 自然電位法\(-350 mV\) より負は危険。導通必須。被覆鉄筋は不可。
腐食進行速度⏱️ 分極抵抗法\(R_p \rightarrow\) 速度。自然電位より高度な解析が必要。
環境の腐食性🛡️ 電気抵抗法抵抗率が低いほど腐食環境が厳しい。

🔜 次回予告

非破壊検査には限界があります。確実な判断には、やはり「実物」を採取する方法が最強です。

次回は**「【診断士-09】微破壊試験と化学分析|コア採取・中性化深さ・塩化物イオン量測定」**を解説。

コアを抜く位置のタブー、フェノールフタレイン溶液が「赤くならない」のはどっち?試験の定番、化学分析の手順を整理します。


📚 今回の確認クイズ

Q. 古いコンクリート橋脚で反発度法を実施したところ、想定より非常に高い反発度が記録された。「このコンクリートは健全で高強度である」と即断してよいか?

A. よくない(×)。

解説: 中性化が進むと表層が炭酸カルシウム化して緻密・硬化するため、内部強度が低くても反発度が高く出る(過大評価)傾向があります。必ず「コア採取による圧縮強度試験」などを併用して補正・検証する必要があります。