JP2000002692A - コンクリート構造物中或いはコンクリート構造物背後の欠陥探査方法 - Google Patents
コンクリート構造物中或いはコンクリート構造物背後の欠陥探査方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 コンクリート構造物中或いはコンクリート構
造物背後に存在する欠陥の有無を、明瞭に判定し得る方
法を提供すること。 【解決手段】 コンクリート構造物の表面から超音波を
入射すると共に、伝播する超音波を該コンクリート構造
物の表面から受振し、該受振波の特性を解析することに
よりコンクリート構造物中或いはコンクリート構造物背
後の欠陥を探査する方法において、上記コンクリート構
造物の表面から入射する超音波を、下記の式においてα
が０．８以上となる周波数の超音波を入射すると共に、
解析する受振波を、下記の式においてαが１．０となる
周波数の受振波に着目して行うこととした。 α＝ｆ・Ｌ／ｖ ここで、上記式においてｆは周波数（Ｈｚ）、Ｌは欠陥
部と超音波受信子の最短距離（ｍ）、ｖは超音波の健全
なコンクリート構造物内における速度（ｍ／ｓ）を各々
示す。
造物背後に存在する欠陥の有無を、明瞭に判定し得る方
法を提供すること。 【解決手段】 コンクリート構造物の表面から超音波を
入射すると共に、伝播する超音波を該コンクリート構造
物の表面から受振し、該受振波の特性を解析することに
よりコンクリート構造物中或いはコンクリート構造物背
後の欠陥を探査する方法において、上記コンクリート構
造物の表面から入射する超音波を、下記の式においてα
が０．８以上となる周波数の超音波を入射すると共に、
解析する受振波を、下記の式においてαが１．０となる
周波数の受振波に着目して行うこととした。 α＝ｆ・Ｌ／ｖ ここで、上記式においてｆは周波数（Ｈｚ）、Ｌは欠陥
部と超音波受信子の最短距離（ｍ）、ｖは超音波の健全
なコンクリート構造物内における速度（ｍ／ｓ）を各々
示す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンクリート構造
物中或いはコンクリート構造物背後の欠陥探査方法に関
し、特に、例えばＰＣ橋梁等のＰＣ構造物における補強
材周りのグラウト充填不良による空洞、或いはトンネル
等のコンクリート構造物背後に存在する漏水の浸食によ
る空洞等を非破壊的に検査するコンクリート構造物中或
いはコンクリート構造物背後の欠陥探査方法に関するも
のである。
物中或いはコンクリート構造物背後の欠陥探査方法に関
し、特に、例えばＰＣ橋梁等のＰＣ構造物における補強
材周りのグラウト充填不良による空洞、或いはトンネル
等のコンクリート構造物背後に存在する漏水の浸食によ
る空洞等を非破壊的に検査するコンクリート構造物中或
いはコンクリート構造物背後の欠陥探査方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】例えば、ポストテンション
工法によるＰＣ構造物においては、予め孔を開けた状態
で固化させたコンクリート構造物の該孔に、鋼線や鋼棒
等の補強材を挿通して該補強材にテンションを掛けた
後、前記孔内にグラウトを充填させて固化させることに
より、ＰＣ構造物全体に圧縮力を付与して強度の向上を
図っている。
工法によるＰＣ構造物においては、予め孔を開けた状態
で固化させたコンクリート構造物の該孔に、鋼線や鋼棒
等の補強材を挿通して該補強材にテンションを掛けた
後、前記孔内にグラウトを充填させて固化させることに
より、ＰＣ構造物全体に圧縮力を付与して強度の向上を
図っている。
【０００３】ところが、グラウトを補強材周りに充分に
充填させることは困難な作業であり、不測にグラウトの
充填が不十分な場合が生じる。このような場合には、Ｐ
Ｃ構造物における設計当初の強度が得られないために、
施工後の構造物におけるグラウトの充填状況を非破壊的
に検査する必要性が生じる。
充填させることは困難な作業であり、不測にグラウトの
充填が不十分な場合が生じる。このような場合には、Ｐ
Ｃ構造物における設計当初の強度が得られないために、
施工後の構造物におけるグラウトの充填状況を非破壊的
に検査する必要性が生じる。
【０００４】また、多数のトンネルセグメントを接合し
てトンネルの円周状内壁を形成しながら順次長さ方向に
継ぎ足していくシールド工法によって構築されたトンネ
ル等は、周囲の土石から均等な圧力を受けることにより
各トンネルセグメントの突き合わせ面が当接し、接合部
に過剰な剪断力が働かないためにその形状が維持され
る。
てトンネルの円周状内壁を形成しながら順次長さ方向に
継ぎ足していくシールド工法によって構築されたトンネ
ル等は、周囲の土石から均等な圧力を受けることにより
各トンネルセグメントの突き合わせ面が当接し、接合部
に過剰な剪断力が働かないためにその形状が維持され
る。
【０００５】ところが、漏水等による浸食によってトン
ネル壁の背後の一部に空洞が生じると、周囲の土石から
受ける圧力が不均一と成るばかりか、空洞部分において
は背後からトンネル壁の変形を支えることはできず、空
洞部分に存在するトンネルセグメント同士の接続部に過
剰な剪断力が働き、破壊する憂いがある。そのため、ト
ンネル壁背後の空洞の有無を定期的に検査する必要性が
ある。
ネル壁の背後の一部に空洞が生じると、周囲の土石から
受ける圧力が不均一と成るばかりか、空洞部分において
は背後からトンネル壁の変形を支えることはできず、空
洞部分に存在するトンネルセグメント同士の接続部に過
剰な剪断力が働き、破壊する憂いがある。そのため、ト
ンネル壁背後の空洞の有無を定期的に検査する必要性が
ある。
【０００６】かかるコンクリート構造物中或いはコンク
リート構造物背後に存在する欠陥を非破壊的に検査する
方法としては、従来、例えば特開平４−１８２５６８号
公報、或いは特開平１０−５４１４０号公報に記載され
たような超音波を利用した方法が知られている。
リート構造物背後に存在する欠陥を非破壊的に検査する
方法としては、従来、例えば特開平４−１８２５６８号
公報、或いは特開平１０−５４１４０号公報に記載され
たような超音波を利用した方法が知られている。
【０００７】ここで、先ず特開平４−１８２５６８号公
報に記載された技術は、ＰＣ構造物において外部に露出
するテンションを掛ける補強材の一端に超音波送振子を
取り付けると共に、他端に超音波受振子を取り付け、受
振超音波の特性を解析することにより補強材周りのグラ
ウトの充填状況等を検査するものである。
報に記載された技術は、ＰＣ構造物において外部に露出
するテンションを掛ける補強材の一端に超音波送振子を
取り付けると共に、他端に超音波受振子を取り付け、受
振超音波の特性を解析することにより補強材周りのグラ
ウトの充填状況等を検査するものである。
【０００８】しかし、かかる方法は、例えばＰＣ橋梁の
ように補強材の端部に直接送振子や受振子を取り付ける
ことが困難なコンクリート構造物に対しては、不適当な
方法であった。
ように補強材の端部に直接送振子や受振子を取り付ける
ことが困難なコンクリート構造物に対しては、不適当な
方法であった。
【０００９】一方、特開平１０−５４１４０号公報に記
載された技術は、上記特開平４−１８２５６８号公報に
記載された技術が有する上記課題を解決することを目的
として成されたものであって、補強材の長手方向に沿う
コンクリート構造物の表面に超音波を入射し、又は伝播
する超音波を補強材の長手方向に沿うコンクリート構造
物の表面から受振し、その受振超音波の特性を解析する
ことにより補強材周りのグラウトの充填状況等を検査す
るものである。
載された技術は、上記特開平４−１８２５６８号公報に
記載された技術が有する上記課題を解決することを目的
として成されたものであって、補強材の長手方向に沿う
コンクリート構造物の表面に超音波を入射し、又は伝播
する超音波を補強材の長手方向に沿うコンクリート構造
物の表面から受振し、その受振超音波の特性を解析する
ことにより補強材周りのグラウトの充填状況等を検査す
るものである。
【００１０】かかる方法による検査であれば、鋼線や鋼
棒等の補強材の端部に直接超音波を入射し難いか、同端
部に直接受振子を取り付け難い構造物において、例えば
アスファルトの剥離等を伴わない簡易な作業によりグラ
ウトの充填状況等を検査することができる。
棒等の補強材の端部に直接超音波を入射し難いか、同端
部に直接受振子を取り付け難い構造物において、例えば
アスファルトの剥離等を伴わない簡易な作業によりグラ
ウトの充填状況等を検査することができる。
【００１１】しかし、上述した従来より行われている超
音波を利用したコンクリート構造物の非破壊的な欠陥探
査方法は、いずれも入射する超音波の周波数、また解析
する受振波の周波数が低いものであった。これは、コン
クリートは金属材料に比べ、音速はあまり差がないのに
超音波の減衰が大きく、従って低い周波数の超音波を利
用せざるを得ないとの考えに基づくものであり、一般的
に、コンクリート構造物に入射する超音波の周波数、或
いは解析する受振波の周波数は、下記の式により算出さ
れる周波数近傍の超音波を用いていた。
音波を利用したコンクリート構造物の非破壊的な欠陥探
査方法は、いずれも入射する超音波の周波数、また解析
する受振波の周波数が低いものであった。これは、コン
クリートは金属材料に比べ、音速はあまり差がないのに
超音波の減衰が大きく、従って低い周波数の超音波を利
用せざるを得ないとの考えに基づくものであり、一般的
に、コンクリート構造物に入射する超音波の周波数、或
いは解析する受振波の周波数は、下記の式により算出さ
れる周波数近傍の超音波を用いていた。
【００１２】ｆ＝Ｃｐ／２ｄ ここで、上記式においてＣｐは超音波の健全なコンクリ
ート構造物内における速度（ｍ／ｓ）、ｄは欠陥部と超
音波受振子の最短距離（ｍ）、ｆは周波数（Ｈｚ）を各
々示す。
ート構造物内における速度（ｍ／ｓ）、ｄは欠陥部と超
音波受振子の最短距離（ｍ）、ｆは周波数（Ｈｚ）を各
々示す。
【００１３】即ち、例えば超音波の健全なコンクリート
構造物内における速度（＝Ｃｐ）が４０００ｍ／ｓ、欠
陥部と超音波受振子の最短距離（＝ｄ）が０．１ｍとす
ると、上記式より得られる周波数（＝ｆ）は約２０ｋＨ
ｚとなる。そこで、コンクリート構造物に入射する超音
波の周波数は２０ｋＨｚ程度とし、また解析する受振波
の周波数も２０ｋＨｚの前後、即ち１５〜２５ｋＨｚと
していた。
構造物内における速度（＝Ｃｐ）が４０００ｍ／ｓ、欠
陥部と超音波受振子の最短距離（＝ｄ）が０．１ｍとす
ると、上記式より得られる周波数（＝ｆ）は約２０ｋＨ
ｚとなる。そこで、コンクリート構造物に入射する超音
波の周波数は２０ｋＨｚ程度とし、また解析する受振波
の周波数も２０ｋＨｚの前後、即ち１５〜２５ｋＨｚと
していた。
【００１４】しかし、本発明者らの試験・研究による
と、上記式により得られる解析する受振波の周波数で
は、コンクリート構造物中或いはコンクリート構造物背
後に存在する空洞からの反射の影響と考えられる周波数
分布のピークが明瞭には現れず、欠陥部分（空洞）の有
無が正確には判断し得ないと言う課題を有していた。
と、上記式により得られる解析する受振波の周波数で
は、コンクリート構造物中或いはコンクリート構造物背
後に存在する空洞からの反射の影響と考えられる周波数
分布のピークが明瞭には現れず、欠陥部分（空洞）の有
無が正確には判断し得ないと言う課題を有していた。
【００１５】本発明は、上述した従来の技術が有する課
題に鑑み成されたものであって、その目的は、コンクリ
ート構造物中或いはコンクリート構造物背後に存在する
欠陥の有無を、明瞭に判定し得る方法を提供することに
ある。
題に鑑み成されたものであって、その目的は、コンクリ
ート構造物中或いはコンクリート構造物背後に存在する
欠陥の有無を、明瞭に判定し得る方法を提供することに
ある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記した
目的を達成すべく試験・研究を重ねた結果、コンクリー
ト構造物に入射する超音波は、従来においては減衰のた
めに不適と考えられていたある一定値以上の高い周波数
の超音波を入射し、解析する受振波の周波数も、従来に
おいては減衰のために不適と考えられていたより高い周
波数の受振波に着目して行うこととすると、コンクリー
ト構造物中或いはコンクリート構造物背後に存在する欠
陥の有無を従来より明瞭に判定し得ることを見出し、本
発明を完成させた。
目的を達成すべく試験・研究を重ねた結果、コンクリー
ト構造物に入射する超音波は、従来においては減衰のた
めに不適と考えられていたある一定値以上の高い周波数
の超音波を入射し、解析する受振波の周波数も、従来に
おいては減衰のために不適と考えられていたより高い周
波数の受振波に着目して行うこととすると、コンクリー
ト構造物中或いはコンクリート構造物背後に存在する欠
陥の有無を従来より明瞭に判定し得ることを見出し、本
発明を完成させた。
【００１７】即ち、本発明は、コンクリート構造物の表
面から超音波を入射すると共に、伝播する超音波を該コ
ンクリート構造物の表面から受振し、該受振波の特性を
解析することによりコンクリート構造物中或いはコンク
リート構造物背後の欠陥を探査する方法において、上記
コンクリート構造物の表面から入射する超音波を、下記
の式においてαが０．８以上となる周波数の超音波を入
射すると共に、解析する受振波を、下記の式においてα
が１．０となる周波数の受振波に着目して行うこととし
た。 α＝ｆ・Ｌ／ｖ ここで、上記式においてｆは周波数（Ｈｚ）、Ｌは欠陥
部と超音波受振子の最短距離（ｍ）、ｖは超音波の健全
なコンクリート構造物内における速度（ｍ／ｓ）を各々
示す。
面から超音波を入射すると共に、伝播する超音波を該コ
ンクリート構造物の表面から受振し、該受振波の特性を
解析することによりコンクリート構造物中或いはコンク
リート構造物背後の欠陥を探査する方法において、上記
コンクリート構造物の表面から入射する超音波を、下記
の式においてαが０．８以上となる周波数の超音波を入
射すると共に、解析する受振波を、下記の式においてα
が１．０となる周波数の受振波に着目して行うこととし
た。 α＝ｆ・Ｌ／ｖ ここで、上記式においてｆは周波数（Ｈｚ）、Ｌは欠陥
部と超音波受振子の最短距離（ｍ）、ｖは超音波の健全
なコンクリート構造物内における速度（ｍ／ｓ）を各々
示す。
【００１８】例えば、ＰＣ橋梁において、補強材周りの
グラウト充填状況を上述した本発明にかかる方法によっ
て検査する場合には、先ずＰＣ橋梁の設計図面、或いは
レーダー法等によってＰＣ橋梁中の補強材の位置を確認
し、該補強材に沿ってＰＣ橋梁の表面から超音波を入射
すると共に、伝播する超音波を補強材に沿った該ＰＣ橋
梁の表面に取り付けた受振子で受振する。この際、入射
する超音波の周波数は、上記式においてαが０．８以上
となる周波数、例えばαが０．８、欠陥部と超音波受振
子の最短距離、即ち設計図面等から確認した補強材の位
置と設置した超音波受振子の最短距離（＝Ｌ）が０．１
ｍ、超音波の健全なＰＣ橋梁内における速度（＝ｖ）が
４０００ｍ／ｓとすると、上記式で算出されるｆは３２
ｋＨｚとなるため、３２ｋＨｚ程度の周波数の超音波を
入射し、そして解析する受振波は、上記式においてαが
１．０となる周波数、即ち４０ｋＨｚの周波数の受振波
に着目して解析を行うこととする。
グラウト充填状況を上述した本発明にかかる方法によっ
て検査する場合には、先ずＰＣ橋梁の設計図面、或いは
レーダー法等によってＰＣ橋梁中の補強材の位置を確認
し、該補強材に沿ってＰＣ橋梁の表面から超音波を入射
すると共に、伝播する超音波を補強材に沿った該ＰＣ橋
梁の表面に取り付けた受振子で受振する。この際、入射
する超音波の周波数は、上記式においてαが０．８以上
となる周波数、例えばαが０．８、欠陥部と超音波受振
子の最短距離、即ち設計図面等から確認した補強材の位
置と設置した超音波受振子の最短距離（＝Ｌ）が０．１
ｍ、超音波の健全なＰＣ橋梁内における速度（＝ｖ）が
４０００ｍ／ｓとすると、上記式で算出されるｆは３２
ｋＨｚとなるため、３２ｋＨｚ程度の周波数の超音波を
入射し、そして解析する受振波は、上記式においてαが
１．０となる周波数、即ち４０ｋＨｚの周波数の受振波
に着目して解析を行うこととする。
【００１９】また、シールド工法によって構築されたト
ンネル壁背後に存在する空洞の有無を上述した本発明に
かかる方法によって検査する場合には、先ずトンネル壁
の厚さを設計図面等によって確認し、トンネル壁内周表
面から超音波を入射すると共に、伝播する超音波をトン
ネル壁内周表面に取り付けた受振子で受振する。この
際、入射する超音波の周波数は、上記式においてαが
０．８以上となる周波数、例えばαが１．０、欠陥部と
超音波受振子の最短距離、即ちトンネル壁の厚さ（＝
Ｌ）が０．１ｍ、超音波の健全なトンネル壁内における
速度（＝ｖ）が４０００ｍ／ｓとすると、上記式で算出
されるｆは４０ｋＨｚとなるため、４０ｋＨｚ程度の周
波数の超音波をトンネル壁内周表面から入射し、そして
解析する受振波は、上記式においてαが１．０となる周
波数、即ち４０ｋＨｚの周波数の受振波に着目して解析
を行うこととする。
ンネル壁背後に存在する空洞の有無を上述した本発明に
かかる方法によって検査する場合には、先ずトンネル壁
の厚さを設計図面等によって確認し、トンネル壁内周表
面から超音波を入射すると共に、伝播する超音波をトン
ネル壁内周表面に取り付けた受振子で受振する。この
際、入射する超音波の周波数は、上記式においてαが
０．８以上となる周波数、例えばαが１．０、欠陥部と
超音波受振子の最短距離、即ちトンネル壁の厚さ（＝
Ｌ）が０．１ｍ、超音波の健全なトンネル壁内における
速度（＝ｖ）が４０００ｍ／ｓとすると、上記式で算出
されるｆは４０ｋＨｚとなるため、４０ｋＨｚ程度の周
波数の超音波をトンネル壁内周表面から入射し、そして
解析する受振波は、上記式においてαが１．０となる周
波数、即ち４０ｋＨｚの周波数の受振波に着目して解析
を行うこととする。
【００２０】なお、上記本発明において入射する超音波
の周波数は、測定の精度等からαが１．０となる周波数
とすることが好ましい。また、超音波をコンクリート構
造物へ入射する方法としては、鋼球をコンクリート構造
物に打ちつける、或いはコンクリート構造物上へ鋼球を
落下させる、ハンマーで叩く、超音波発振子を利用する
等の方法がある。また、伝播する超音波の受振は、加速
度計、超音波探触子或いはＡＥセンサー等の計器を使用
して行えば良い。なお、本発明においては、測定の精度
等から上記超音波を入射する位置と受振波を受振する位
置とは５〜１０ｃｍ程度離すのが好ましい。さらに、本
発明にかかる欠陥探査方法は、上記ＰＣ構造物中のグラ
ウト充填不良による空隙、或いはトンネル壁背後の空洞
の探査に使用できるだけではなく、コンクリート構造物
中或いはコンクリート構造物背後のあらゆる空洞、亀裂
の有無の探査全般に使用し得るものである。
の周波数は、測定の精度等からαが１．０となる周波数
とすることが好ましい。また、超音波をコンクリート構
造物へ入射する方法としては、鋼球をコンクリート構造
物に打ちつける、或いはコンクリート構造物上へ鋼球を
落下させる、ハンマーで叩く、超音波発振子を利用する
等の方法がある。また、伝播する超音波の受振は、加速
度計、超音波探触子或いはＡＥセンサー等の計器を使用
して行えば良い。なお、本発明においては、測定の精度
等から上記超音波を入射する位置と受振波を受振する位
置とは５〜１０ｃｍ程度離すのが好ましい。さらに、本
発明にかかる欠陥探査方法は、上記ＰＣ構造物中のグラ
ウト充填不良による空隙、或いはトンネル壁背後の空洞
の探査に使用できるだけではなく、コンクリート構造物
中或いはコンクリート構造物背後のあらゆる空洞、亀裂
の有無の探査全般に使用し得るものである。
【００２１】
【試験例】以下、上記した本発明にかかるコンクリート
構造物中或いはコンクリート構造物背後の欠陥探査方法
を見出した試験例につき説明する。
構造物中或いはコンクリート構造物背後の欠陥探査方法
を見出した試験例につき説明する。
【００２２】（試験体）図１に示すように、寸法１００
×２５×２５ｃｍの直方体の長手方向中央部に直径３ｃ
ｍのプラスティック製の管（内部は空洞）を埋設したコ
ンクリート構造物（試験体１）と、埋設しないコンクリ
ート構造物（試験体２）とを作製した。
×２５×２５ｃｍの直方体の長手方向中央部に直径３ｃ
ｍのプラスティック製の管（内部は空洞）を埋設したコ
ンクリート構造物（試験体１）と、埋設しないコンクリ
ート構造物（試験体２）とを作製した。
【００２３】（試験方法）図２に示すように、作製した
上記試験体１、２の表面に各々鋼球を自然落下させ、そ
のときに生じた超音波を加速度計により検出した。な
お、鋼球の落下により試験体に入射する超音波は、 α＝ｆ・Ｌ／ｖ の式におけるαの値を表１に示す種々の値となる周波数
の超音波で行った。ここで、本試験においては、上記式
中、欠陥部と超音波受振子の最短距離（＝Ｌ）は０．１
１ｍ、超音波の健全なコンクリート構造物内における速
度（＝ｖ）は４３８６ｍ／ｓであるため、例えばαが
１．０となる周波数（＝ｆ）は、約４０ｋＨｚとなる。
なお、入射する超音波の周波数の変更は、自然落下させ
る鋼球の大きさを変えることにより可能である。また、
加速度計で検出された超音波は、図３に示すように構成
した計測器で処理を行った。即ち、コンクリート構造物
中を伝播した超音波は、加速度計において電気信号とし
て検出され、増幅器において増幅された電気信号をある
時間間隔で継続的にサンプリングしたものを波形記録装
置においてデジタル量として記録し、このデーターをパ
ーソナルコンピュータで高速フーリエ変換により周波数
分布に変換し、モニターを介して表示した。
上記試験体１、２の表面に各々鋼球を自然落下させ、そ
のときに生じた超音波を加速度計により検出した。な
お、鋼球の落下により試験体に入射する超音波は、 α＝ｆ・Ｌ／ｖ の式におけるαの値を表１に示す種々の値となる周波数
の超音波で行った。ここで、本試験においては、上記式
中、欠陥部と超音波受振子の最短距離（＝Ｌ）は０．１
１ｍ、超音波の健全なコンクリート構造物内における速
度（＝ｖ）は４３８６ｍ／ｓであるため、例えばαが
１．０となる周波数（＝ｆ）は、約４０ｋＨｚとなる。
なお、入射する超音波の周波数の変更は、自然落下させ
る鋼球の大きさを変えることにより可能である。また、
加速度計で検出された超音波は、図３に示すように構成
した計測器で処理を行った。即ち、コンクリート構造物
中を伝播した超音波は、加速度計において電気信号とし
て検出され、増幅器において増幅された電気信号をある
時間間隔で継続的にサンプリングしたものを波形記録装
置においてデジタル量として記録し、このデーターをパ
ーソナルコンピュータで高速フーリエ変換により周波数
分布に変換し、モニターを介して表示した。
【００２４】（データーの解析方法）データーの解析
は、表１に示したように理論的に空洞からの反射波がピ
ークとなる周波数、即ち、上記式においてαが１．０と
なる周波数に着目して行ったものと、従来着目してい
た、ｆ＝Ｃｐ／２ｄ〔ここで、Ｃｐは超音波の健全なコ
ンクリート構造物内における速度（ｍ／ｓ）、ｄは欠陥
部と超音波受振子の最短距離（ｍ）、ｆは周波数（Ｈ
ｚ）を各々示す。〕の式で算出される周波数（これはα
＝ｆ・Ｌ／ｖの式でαを０．５として算出した周波数に
相当する。）に着目して行ったものとの２種類の解析を
行った。
は、表１に示したように理論的に空洞からの反射波がピ
ークとなる周波数、即ち、上記式においてαが１．０と
なる周波数に着目して行ったものと、従来着目してい
た、ｆ＝Ｃｐ／２ｄ〔ここで、Ｃｐは超音波の健全なコ
ンクリート構造物内における速度（ｍ／ｓ）、ｄは欠陥
部と超音波受振子の最短距離（ｍ）、ｆは周波数（Ｈ
ｚ）を各々示す。〕の式で算出される周波数（これはα
＝ｆ・Ｌ／ｖの式でαを０．５として算出した周波数に
相当する。）に着目して行ったものとの２種類の解析を
行った。
【００２５】
【表１】
【００２６】（結果）表１に示した超音波の入射条件及
び受振波の解析条件で各々試験した結果を、図４〜図１
３に示す。図面より、入射した超音波の条件がα＝１．
０とα＝０．８（試験例１〜４）では、空隙のある場合
にはα＝１．０となる４０ｋＨｚ付近に周波数分布のピ
ークが共に明瞭に認められた（図４〜図７参照）。ま
た、入射した超音波の条件がα＝１．０とα＝０．８と
を比較すると、α＝０．８の方が若干ピークが低くなる
（図４及び図６参照）が、欠陥（空洞）の探査は可能で
あることが分かった。また、入射した超音波の条件がα
＝０．７とα＝０．５（試験例５〜８）では、α＝１．
０となる４０ｋＨｚ付近に空隙のある場合にもピークは
認められず、空隙のない場合と変わらない（図８〜図１
１参照）ために、欠陥（空洞）の探査は困難であること
が分かった。また、入射した超音波の条件をα＝０．８
としても、解析する受振波の周波数を従来着目していた
α＝０．５となる周波数に着目して行う（試験例９及び
１０）と、空隙のある場合とない場合とで明確な差は認
められず（図１２及び図１３参照）、欠陥（空洞）の探
査は困難であることが分かった。
び受振波の解析条件で各々試験した結果を、図４〜図１
３に示す。図面より、入射した超音波の条件がα＝１．
０とα＝０．８（試験例１〜４）では、空隙のある場合
にはα＝１．０となる４０ｋＨｚ付近に周波数分布のピ
ークが共に明瞭に認められた（図４〜図７参照）。ま
た、入射した超音波の条件がα＝１．０とα＝０．８と
を比較すると、α＝０．８の方が若干ピークが低くなる
（図４及び図６参照）が、欠陥（空洞）の探査は可能で
あることが分かった。また、入射した超音波の条件がα
＝０．７とα＝０．５（試験例５〜８）では、α＝１．
０となる４０ｋＨｚ付近に空隙のある場合にもピークは
認められず、空隙のない場合と変わらない（図８〜図１
１参照）ために、欠陥（空洞）の探査は困難であること
が分かった。また、入射した超音波の条件をα＝０．８
としても、解析する受振波の周波数を従来着目していた
α＝０．５となる周波数に着目して行う（試験例９及び
１０）と、空隙のある場合とない場合とで明確な差は認
められず（図１２及び図１３参照）、欠陥（空洞）の探
査は困難であることが分かった。
【００２７】（結論）上記した試験例により、コンクリ
ート構造物の表面から超音波を入射すると共に、伝播す
る超音波を該コンクリート構造物の表面から受振し、該
受振波の特性を解析することによりコンクリート構造物
内の欠陥を探査する場合、上記コンクリート構造物の表
面から入射する超音波は、α＝ｆ・Ｌ／ｖの式において
αが０．８以上となる周波数の超音波を入射すると共
に、解析する受振波は、上記式においてαが１．０とな
る周波数の受振波に着目して行うこととすると、コンク
リート構造物内の欠陥（空洞）の有無を明瞭に判定し得
るとの結論に達した。
ート構造物の表面から超音波を入射すると共に、伝播す
る超音波を該コンクリート構造物の表面から受振し、該
受振波の特性を解析することによりコンクリート構造物
内の欠陥を探査する場合、上記コンクリート構造物の表
面から入射する超音波は、α＝ｆ・Ｌ／ｖの式において
αが０．８以上となる周波数の超音波を入射すると共
に、解析する受振波は、上記式においてαが１．０とな
る周波数の受振波に着目して行うこととすると、コンク
リート構造物内の欠陥（空洞）の有無を明瞭に判定し得
るとの結論に達した。
【００２８】
【発明の効果】以上、説明した本発明にかかるコンクリ
ート構造物中或いはコンクリート構造物背後の欠陥探査
方法によれば、探査部位における空洞或いは亀裂等の欠
陥の有無を、非破壊的に容易に判断できる効果がある。
ート構造物中或いはコンクリート構造物背後の欠陥探査
方法によれば、探査部位における空洞或いは亀裂等の欠
陥の有無を、非破壊的に容易に判断できる効果がある。
【図１】本発明にかかる欠陥探査方法を見出す試験にお
いて使用したコンクリート構造物を示した図であって、
（ａ）は内部に空洞を有するコンクリート構造物、
（ｂ）は空洞のないコンクリート構造物を各々示す。
いて使用したコンクリート構造物を示した図であって、
（ａ）は内部に空洞を有するコンクリート構造物、
（ｂ）は空洞のないコンクリート構造物を各々示す。
【図２】本発明にかかる欠陥探査方法を見出す試験にお
いて採用した超音波の入射方法及び伝播した超音波の受
振方法を示した図であって、（ａ）は内部に空洞を有す
るコンクリート構造物に対する超音波の入射方法及び伝
播した超音波の受振方法、（ｂ）は空洞のないコンクリ
ート構造物に対する超音波の入射方法及び伝播した超音
波の受振方法を各々示す。
いて採用した超音波の入射方法及び伝播した超音波の受
振方法を示した図であって、（ａ）は内部に空洞を有す
るコンクリート構造物に対する超音波の入射方法及び伝
播した超音波の受振方法、（ｂ）は空洞のないコンクリ
ート構造物に対する超音波の入射方法及び伝播した超音
波の受振方法を各々示す。
【図３】本発明にかかる欠陥探査方法を見出す試験にお
いて採用した計測機器の構成を示した図である。
いて採用した計測機器の構成を示した図である。
【図４】内部に空洞を有するコンクリート構造物に対し
てαが１．０となる周波数の超音波を入射し、αが１．
０となる周波数の受振波に着目した場合の周波数分布を
示したグラフである。
てαが１．０となる周波数の超音波を入射し、αが１．
０となる周波数の受振波に着目した場合の周波数分布を
示したグラフである。
【図５】空洞のないコンクリート構造物に対してαが
１．０となる周波数の超音波を入射し、αが１．０とな
る周波数の受振波に着目した場合の周波数分布を示した
グラフである。
１．０となる周波数の超音波を入射し、αが１．０とな
る周波数の受振波に着目した場合の周波数分布を示した
グラフである。
【図６】内部に空洞を有するコンクリート構造物に対し
てαが０．８となる周波数の超音波を入射し、αが１．
０となる周波数の受振波に着目した場合の周波数分布を
示したグラフである。
てαが０．８となる周波数の超音波を入射し、αが１．
０となる周波数の受振波に着目した場合の周波数分布を
示したグラフである。
【図７】空洞のないコンクリート構造物に対してαが
０．８となる周波数の超音波を入射し、αが１．０とな
る周波数の受振波に着目した場合の周波数分布を示した
グラフである。
０．８となる周波数の超音波を入射し、αが１．０とな
る周波数の受振波に着目した場合の周波数分布を示した
グラフである。
【図８】内部に空洞を有するコンクリート構造物に対し
てαが０．７となる周波数の超音波を入射し、αが１．
０となる周波数の受振波に着目した場合の周波数分布を
示したグラフである。
てαが０．７となる周波数の超音波を入射し、αが１．
０となる周波数の受振波に着目した場合の周波数分布を
示したグラフである。
【図９】空洞のないコンクリート構造物に対してαが
０．７となる周波数の超音波を入射し、αが１．０とな
る周波数の受振波に着目した場合の周波数分布を示した
グラフである。
０．７となる周波数の超音波を入射し、αが１．０とな
る周波数の受振波に着目した場合の周波数分布を示した
グラフである。
【図１０】内部に空洞を有するコンクリート構造物に対
してαが０．５となる周波数の超音波を入射し、αが
１．０となる周波数の受振波に着目した場合の周波数分
布を示したグラフである。
してαが０．５となる周波数の超音波を入射し、αが
１．０となる周波数の受振波に着目した場合の周波数分
布を示したグラフである。
【図１１】空洞のないコンクリート構造物に対してαが
０．５となる周波数の超音波を入射し、αが１．０とな
る周波数の受振波に着目した場合の周波数分布を示した
グラフである。
０．５となる周波数の超音波を入射し、αが１．０とな
る周波数の受振波に着目した場合の周波数分布を示した
グラフである。
【図１２】内部に空洞を有するコンクリート構造物に対
してαが０．８となる周波数の超音波を入射し、αが
０．５となる周波数の受振波に着目した場合の周波数分
布を示したグラフである。
してαが０．８となる周波数の超音波を入射し、αが
０．５となる周波数の受振波に着目した場合の周波数分
布を示したグラフである。
【図１３】空洞のないコンクリート構造物に対してαが
０．８となる周波数の超音波を入射し、αが０．５とな
る周波数の受振波に着目した場合の周波数分布を示した
グラフである。
０．８となる周波数の超音波を入射し、αが０．５とな
る周波数の受振波に着目した場合の周波数分布を示した
グラフである。
フロントページの続き (72)発明者 森 大介 東京都江東区清澄１−２−23 日本セメン ト株式会社中央研究所内 (72)発明者 内田 昌勝 東京都江東区清澄１−２−23 日本セメン ト株式会社中央研究所内 (72)発明者 岡本 享久 東京都江東区清澄１−２−23 日本セメン ト株式会社中央研究所内 (72)発明者 大津 政康 熊本県熊本市秋津町秋田3341−10 Ｆターム(参考） 2E172 HA03 2G047 AA10 BA03 BA05 BC04 BC07 CA03 EA09 GG12
Claims (1)
- 【請求項１】 コンクリート構造物の表面から超音波を
入射すると共に、伝播する超音波を該コンクリート構造
物の表面から受振し、該受振波の特性を解析することに
よりコンクリート構造物中或いはコンクリート構造物背
後の欠陥を探査する方法において、上記コンクリート構
造物の表面から入射する超音波を、式１においてαが
０．８以上となる周波数の超音波を入射すると共に、解
析する受振波を、式１においてαが１．０となる周波数
の受振波に着目して行うことを特徴とするコンクリート
構造物中或いはコンクリート構造物背後の欠陥探査方
法。 α＝ｆ・Ｌ／ｖ ───式１ ここで、式１においてｆは周波数（Ｈｚ）、Ｌは欠陥部
と超音波受振子の最短距離（ｍ）、ｖは超音波の健全な
コンクリート構造物内における速度（ｍ／ｓ）を各々示
す。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10186871A JP2000002692A (ja) | 1998-06-17 | 1998-06-17 | コンクリート構造物中或いはコンクリート構造物背後の欠陥探査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10186871A JP2000002692A (ja) | 1998-06-17 | 1998-06-17 | コンクリート構造物中或いはコンクリート構造物背後の欠陥探査方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000002692A true JP2000002692A (ja) | 2000-01-07 |
Family
ID=16196141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10186871A Pending JP2000002692A (ja) | 1998-06-17 | 1998-06-17 | コンクリート構造物中或いはコンクリート構造物背後の欠陥探査方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000002692A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001201490A (ja) * | 2000-01-23 | 2001-07-27 | Yoshitaka Hirano | 音認識装置つき、コンクリート欠陥検出装置 |
| JP2002055092A (ja) * | 2000-08-10 | 2002-02-20 | Mitsubishi Electric Corp | 構造物診断方法および構造物診断装置 |
| JP2011185892A (ja) * | 2010-03-11 | 2011-09-22 | East Japan Railway Co | グラウト充填度の非破壊検査方法及び非破壊検査装置 |
| CN106442171A (zh) * | 2016-11-04 | 2017-02-22 | 中国有色金属工业昆明勘察设计研究院 | 用于原位大型剪切试验垂向加载的卧式斜支撑装置 |
| CN109188383A (zh) * | 2018-08-16 | 2019-01-11 | 广西有色勘察设计研究院 | 富水圆砾层盾构管片壁后注浆地质雷达探测方案 |
| CN113237948A (zh) * | 2021-04-16 | 2021-08-10 | 中国三峡建设管理有限公司 | 混凝土浇筑过程监测装置及方法 |
| CN113390970A (zh) * | 2021-06-07 | 2021-09-14 | 中南大学 | 一种检测混凝土性能的超声波的声速检测方法及系统 |
-
1998
- 1998-06-17 JP JP10186871A patent/JP2000002692A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001201490A (ja) * | 2000-01-23 | 2001-07-27 | Yoshitaka Hirano | 音認識装置つき、コンクリート欠陥検出装置 |
| JP4491825B2 (ja) * | 2000-01-23 | 2010-06-30 | 義隆 平野 | 音認識装置つき、コンクリート欠陥検出装置 |
| JP2002055092A (ja) * | 2000-08-10 | 2002-02-20 | Mitsubishi Electric Corp | 構造物診断方法および構造物診断装置 |
| JP4553459B2 (ja) * | 2000-08-10 | 2010-09-29 | 三菱電機株式会社 | 構造物診断方法および構造物診断装置 |
| JP2011185892A (ja) * | 2010-03-11 | 2011-09-22 | East Japan Railway Co | グラウト充填度の非破壊検査方法及び非破壊検査装置 |
| CN106442171A (zh) * | 2016-11-04 | 2017-02-22 | 中国有色金属工业昆明勘察设计研究院 | 用于原位大型剪切试验垂向加载的卧式斜支撑装置 |
| CN109188383A (zh) * | 2018-08-16 | 2019-01-11 | 广西有色勘察设计研究院 | 富水圆砾层盾构管片壁后注浆地质雷达探测方案 |
| CN109188383B (zh) * | 2018-08-16 | 2023-03-14 | 广西有色勘察设计研究院 | 富水圆砾层盾构管片壁后注浆地质雷达探测方案 |
| CN113237948A (zh) * | 2021-04-16 | 2021-08-10 | 中国三峡建设管理有限公司 | 混凝土浇筑过程监测装置及方法 |
| CN113237948B (zh) * | 2021-04-16 | 2024-06-11 | 中国三峡建设管理有限公司 | 混凝土浇筑过程监测装置及方法 |
| CN113390970A (zh) * | 2021-06-07 | 2021-09-14 | 中南大学 | 一种检测混凝土性能的超声波的声速检测方法及系统 |
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