JP2002148244A - コンクリート構造物の調査・診断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シンプルな構成でより高精度でコンクリート
構造物を調査・診断することができ、かつ、大規模なコ
ンクリート構造物にも適用できる、コンクリート構造物
の調査・診断方法を提供する。 【解決手段】 被検査対象となるコンクリート構造物１
に付設した振動センサー２により計測した振動数−強度
分布に基づいてコンクリート構造物１の形態や性状を調
査・診断する。また、コンクリート構造物１について計
測した振動数−強度分布と、形態や性状が既知のコンク
リート構造物について計測した振動数−強度分布とを比
較することでコンクリート構造物１の形態や性状を調査
・診断する。さらに、コンクリート構造物１の異なる部
位に振動センサー２を付設して前記各部位における振動
数−強度分布を測定し、これらの振動数−強度分布を比
較することでコンクリート構造物１の形態や性状を調査
・診断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、コンクリート構
造物の調査・診断方法に関し、シンプルな構成で高精度
のコンクリート構造物の調査・診断を可能とする技術に
関する。

【０００２】

【従来の技術】コンクリート構造物の非破壊検査の一つ
として、コンクリートをハンマーなどで打撃してその反
響音を耳で聞き分けることで、ひび割れや欠陥、空洞の
存在有無や大きさなどを調べる、いわゆる打診法が知ら
れている。最近では、このように職人的な感に頼ってい
た打診法をより科学的に発展させ、より厳密な調査・診
断が行えるようにしたものも登場しており、例えば、特
開平６−１４７８７４号公報には、コンクリート内部を
通過してコンクリート表面に放射される打撃音や反響音
をマイクロフォンにより集音し、その縦波共振周波数特
性を分析装置により解析することでコンクリートの厚さ
を測定するようにした装置が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記公報の
測定方法においては、被検査対象となるコンクリート構
造物とマイクロフォンとの間に空気が介在することとな
るため、コンクリート構造物からの打撃音や反響音以外
のノイズを拾い易く、また、音波は空気の温度や湿度な
どの影響を受け易いため、測定精度を向上させることが
難しい。

【０００４】また、測定にかかるような充分な強度を得
るためには、コンクリート構造物を相当に強い力で打撃
しなければならないこともあり、打撃によりコンクリー
ト構造物が損傷するおそれもある。

【０００５】さらに、マイクロフォンの感度や打撃によ
り発生可能な音量には限界があり、前記公報の測定方法
を適用できるコンクリート構造物の大きさは所定の大き
さ以下のものに限られていた。

【０００６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、シンプルな構成で高精度のコンクリート構造物
の調査・診断を可能であり、かつ、大規模なコンクリー
ト構造物にも適用することができる、コンクリート構造
物の調査・診断方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明の請求項１に記載の発明は、コンクリート構造
物の調査・診断方法であって、被検査対象となるコンク
リート構造物に付設した振動センサーにより計測した振
動数−強度分布に基づいて当該コンクリート構造物の形
態や性状を調査・診断することとする。

【０００８】また、本発明の請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載のコンクリート構造物の調査・診断方法
であって、前記被検査対象となるコンクリート構造物に
ついて計測した前記振動数−強度分布と、形態や性状が
既知のコンクリート構造物について計測した振動数−強
度分布とを比較することで前記被検査対象のコンクリー
ト構造物の形態や性状を調査・診断することとする。

【０００９】また、本発明の請求項３に記載の発明は、
請求項１に記載のコンクリート構造物の調査・診断方法
であって、コンクリート構造物の異なる部位に振動セン
サーを付設して前記各部位における振動数−強度分布を
測定し、これらの振動数−強度分布を比較することで当
該コンクリート構造物の形態や性状を調査・診断するこ
ととする。

【００１０】また、本発明の請求項４に記載の発明は、
請求項２または３に記載のコンクリート構造物の調査・
診断方法であって、前記各振動数−強度分布についてそ
れぞれの卓越振動数を比較することで当該コンクリート
構造物の形態や性状を調査・診断することとする。

【００１１】また、本発明の請求項５に記載の発明は、
請求項２〜４のいずれかに記載のコンクリート構造物の
調査・診断方法であって、前記各振動数−強度分布につ
いてそれぞれの形状の差異を比較することで当該コンク
リート構造物の形態や性状を調査・診断することとす
る。

【００１２】また、本発明の請求項６に記載の発明は、
請求項２〜５のいずれかに記載のコンクリート構造物の
調査・診断方法であって、比較しようとする前記各振動
数−強度分布の全体形状がほぼ同一である場合に、前記
各振動数−強度分布の全体形状の振動数軸方向の位置を
比較することで当該コンクリート構造物の形態や性状を
調査・診断することとする。

【００１３】また、本発明の請求項７に記載の発明は、
請求項２〜６のいずれかに記載のコンクリート構造物の
調査・診断方法であって、比較しようとする前記各振動
数−強度分布に同一形状の部分が含まれる場合に、前記
同一形状部分の振動数軸方向の位置を比較することで当
該コンクリート構造物の形態や性状を調査・診断するこ
ととする。

【００１４】また、本発明の請求項８に記載の発明は、
請求項２〜７のいずれかに記載のコンクリート構造物の
調査・診断方法であって、比較しようとする前記各振動
数−強度分布のぞれぞれの立ち上り振動数を比較するこ
とで当該コンクリート構造物の形態や性状を調査・診断
することとする。

【００１５】

【発明の実施の形態】＜実施例＞図１に示すように、厚
さ３０ｃｍの部分と６０ｃｍの部分を有する板状のコン
クリート構造物１を用意し、厚さ３０ｃｍの部分に対応
するコンクリート表面１ａと、厚さ６０ｃｍの部分に対
応するコンクリート表面１ｂにおける振動数−強度分布
を測定した。測定は振動加速度計２（リオン株式会社製
軸受監視用加速度ピックアップ、ＰＶ−４０（商品
名））を前記各部位に付設し、その出力を振動アンプ３
（リオン株式会社製振動ユニット、ＵＶ−０５（商品
名））により増幅し、これをスペクトラムアナライザ４
（ＮＥＣ三栄株式会社製ＤＰ６２００）に入力すること
で行った。なお、この測定系において、振動加速度計２
が検知する振動はコンクリート構造物１が有している固
有の常時微動である。

【００１６】以上のようにして測定された厚さ３０ｃｍ
のコンクリート表面１ａにおける振動数−強度分布を図
２に、また、厚さ６０ｃｍのコンクリート表面１ｂにお
ける振動数−強度分布を図３にそれぞれ示す。ここで図
２および図３の振動数−強度分布は明らかに形態が異な
り、振動数−強度分布の形態は測定部位により固有のも
のであることが理解される。なお、再現性を確認するた
め、前記各部位について振動数−強度分布の測定を繰り
返し行ったが、各部位における振動数−強度分布に変化
は見られなかった。

【００１７】ここで以上の測定および考察の結果、振動
数−強度分布はコンクリート構造物１の測定部位により
固有のものであることが確認されたが、この結果を利用
すれば、例えば、コンクリート構造物の形態や性状と各
測定部位における卓越振動数との関係をあらかじめ調べ
ておき、これと被検査対象のコンクリート構造物につい
て測定した振動数−強度分布とを比較することで、コン
クリート構造物の形態や性状を調査・診断することがで
きる。また、例えば、被検査対象のコンクリート構造物
の異なる部位において測定した振動数−強度分布を比較
したり、これらと形態や性状が既知のコンクリート構造
物の各部位について測定した振動数−強度分布とを比較
する、といった方法によっても、コンクリート構造物の
形態や性状を調査・診断することができる。なお、ここ
でいうコンクリート構造物の形態や性状とは、例えば、
コンクリートの厚さ、品質、密度、背面空隙、背面荷
重、強度、拘束度（荷重）、水分量、サイズ形状、劣化
度、境界面の位置、品質、ジャンカ、クラックなどであ
る。

【００１８】＜比較方法＞つぎに、振動数−強度分布の
具体的な比較方法について説明する。

【００１９】（１）卓越振動数を比較する。卓越振動数
とは、測定した振動数−強度分布において最も高いピー
クを示す振動数のことであり、例えば、図２の振動数−
強度分布における卓越振動数は１．７ｋＨｚ、図３の振
動数−強度分布における卓越振動数は２．３６ｋＨｚで
ある。卓越振動数は、例えば、コンクリート構造物の厚
さが薄いほど低くなり、また、構造物中に防水シートが
存在すると低くなるなど、コンクリート構造物の形態や
性状、測定された部位などにより固有の値を示す。従っ
て、コンクリート構造物の形態や性状、測定された部位
と卓越振動数との関係を調べておけば、被検査対象のコ
ンクリート構造物について測定した卓越振動数からコン
クリート構造物の形態や性状を調査・診断することがで
きる。

【００２０】（２）振動数−強度分布の形状を比較す
る。図４は、あるコンクリート構造物の異なる部位ａ、
ｂにおいて測定した振動数−強度分布である。この図に
示すように両者の形状は図中に点線で示した部分におい
て相違しており、このように振動数−強度分布の形状
は、コンクリート構造物の形態や性状、測定された部位
などにより固有のものであるので、コンクリート構造物
の形態や性状、測定された部位と形状との関係を調べて
おけば、被検査対象のコンクリート構造物について測定
した卓越振動数からコンクリート構造物の形態や性状を
調査・診断することができる。

【００２１】（３）全体形状の振動数方向の位置を比較
する。図５は、あるコンクリート構造物の異なる部位
ａ、ｂにおいて測定した振動数−強度分布である。両者
はその全体形状はほぼ同一であるが、両者は振動数方向
に所定間隔だけズレている。ここでこの全体形状の振動
数方向の位置はコンクリート構造物の形態や性状、測定
された部位などにより固有のものであるので、コンクリ
ート構造物の形態や性状、測定された部位と、前記全体
形状の振動数方向の位置との関係を調べておけば、被検
査対象のコンクリート構造物について測定した振動数−
強度分布の全体形状の振動数方向の位置からコンクリー
ト構造物の形態や性状を調査・診断することができる。

【００２２】表１にコンクリート構造物の各種形態や性
状と、振動数−強度分布の全体形状の振動数方向のズレ
との相関関係の具体例を示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】（４）同一形状部分の振動数方向の位置を
比較する。図６は、コンクリート構造物の異なる部位
ａ、ｂにおいて測定した振動数−強度分布である。両者
の形状は全体としては似ていないが、一部に同一形状の
部分を有しており、これら同一形状部分は振動数方向に
所定間隔だけズレている。ここでこの同一形状部分の振
動数方向の位置は、コンクリート構造物の形態や性状、
測定された部位などにより固有のものであるので、コン
クリート構造物の形態や性状、測定された部位と、前記
同一形状部分の振動数方向の位置との関係を調べておけ
ば、被検査対象のコンクリート構造物について測定した
振動数−強度分布における前記同一形状部分の振動数方
向の位置からコンクリート構造物の形態や性状を調査・
診断することができる。

【００２５】（５）立ち上り振動数を比較する。図７
は、コンクリート構造物の異なる部位ａ、ｂにおいて測
定した振動数−強度分布である。両者はその立ち上りの
振動数（測定可能な強度が得られる最低の振動数）が相
違している。ここでこの立ち上りの振動数は、コンクリ
ート構造物の形態や性状、測定された部位などにより固
有のものであるので、コンクリート構造物の形態や性
状、測定された部位と、前記立ち上りの振動数との関係
を調べておけば、被検査対象のコンクリート構造物につ
いて測定した振動数−強度分布の立ち上り振動数からコ
ンクリート構造物の形態や性状を調査・診断することが
できる。なお、この方法は卓越振動数が特定できない場
合など、前記（１）〜（４）の比較方法の適用が困難な
場合にとくに有効な方法である。

【００２６】なお、以上に説明した（１）〜（５）の各
比較方法において、卓越振動数、振動数−強度分布
の形状、全体形状の振動数方向の位置、同一形状部
分の振動数方向の位置、立ち上り振動数のそれぞれ
と、コンクリート構造物の形態や性状および測定された
部位との関係や、図６に示した相関関係などをデータと
してコンピュータに蓄積し、蓄積されたデータと被検査
対象のコンクリート構造物について測定した振動数−強
度分布とを自動的に比較して被検査対象のコンクリート
構造物の形態や性状を自動的に調査・診断するようにす
れば、より迅速かつ正確にコンクリート構造物の形態や
性状を調査・診断することができる。さらに、これらの
蓄積データに加え、経験的に得た調査・診断のノウハウ
をアルゴリズム化して組み込むなどの工夫により、より
一層、測定精度を向上させることができる。

【００２７】＜適用事例＞つぎに、適用事例として、本
発明の方法を鉄道や高速道路のトンネル外壁を構成する
コンクリートの調査・診断に用いた場合について説明す
る。この場合には、まず、作業台車等に機材を積み込ん
でトンネル内に入坑し、トンネル外壁に１ｍ間隔の測定
ポイントをマーキングし、各測定ポイントにトンネル外
壁との間に隙間ができないように振動加速度計を密着さ
せて付設する。また、トンネル外壁表面に浮き等がある
場合には再現性が悪化するなど測定結果に大きく影響す
るので、振動加速度計の設置場所の選定は慎重に行う必
要がある。

【００２８】測定は前記＜実施例＞において説明した方
法と同様にして行い、振動加速度計が検知した振動を振
動アンプで増幅し、これをスペクトラムアナライザに入
力して行う。ここで振動加速度計が検知する振動は、コ
ンクリート構造物の常時微動であるが、測定に必要な強
度が充分に得られない場合にはハンマー打撃を加えても
よい。なお、本発明によれば充分に高精度の測定が可能
であるので、前記ハンマー打撃は、外壁に損傷を与える
おそれのない程度の弱い力で行えば充分である。

【００２９】測定終了後は計測機器を撤収し、スペクト
ラムアナライザのメモリ等に格納された振動数−強度分
布を前記実施例で説明した方法などにより解析し、コン
クリート構造の調査・分析を行う。また、その結果、さ
らに調査・診断が必要な場合には、該当個所について現
場でコア採取等を行ってより詳細に調査・診断を行うこ
とになる。

【００３０】＜その他＞ところで、以上の説明では、コ
ンクリート構造物の振動を検知するピックアップとして
振動加速度計を採用したが、これに代えて加速時計、速
度計、変位計、波動検出計等を採用してもよい。また、
コンクリート表面に測定用光源（もしくは発信源）から
光（もしくは電磁波）を照射してその反射光（もしくは
電磁波）の変位を受光部（もしくは受信部）で検知して
振動を検知するというように、ピックアップを非密着タ
イプのセンサーで構成してもよい。

【００３１】

【発明の効果】本発明は被検査対象となるコンクリート
構造物に付設した振動センサーにより振動数−強度分布
を測定するというシンプルな構成であり、かつ、コンク
リート構造物に直接付設された振動センサーにより振動
を検知する構成であるので、前述したマイクロフォンに
より音波を計測する場合のようにノイズの混入が殆ど無
く、高精度でコンクリート構造物の調査・診断を行うこ
とができる。

【００３２】また、高精度で調査・診断を行えるため、
橋脚や橋梁床版、高層建築物等の大規模なコンクリート
構造物にも適用することができる。

【００３３】また、本発明によれば、卓越振動数や各種
形状などの振動数−強度分布に含まれる様々な情報に基
づいてコンクリート構造物の調査・診断を行うので、コ
ンクリート構造物の形態や性状を幅広く綿密に調査・診
断することができる。

【００３４】さらにまた、本発明の方法を適用すれば高
精度で調査・診断を行えるため、コンクリート構造物の
有する常時微動を利用した測定が可能であり、コンクリ
ート構造物を損傷することなく調査・診断を行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるコンクリート構造物
の振動数−強度分布を測定する際の測定系の概略を示す
図である。

【図２】本発明の一実施例における振動数−強度分布の
一例を示す図である。

【図３】本発明の一実施例における振動数−強度分布の
一例を示す図である。

【図４】本発明の一実施例における振動数−強度分布の
比較方法を説明する図である。

【図５】本発明の一実施例における振動数−強度分布の
比較方法を説明する図である。

【図６】本発明の一実施例における振動数−強度分布の
比較方法を説明する図である。

【図７】本発明の一実施例における振動数−強度分布の
比較方法を説明する図である。

【符号の説明】

１ コンクリート構造物 ２ 振動加速度計 ３ 振動アンプ ４ スペクトラムアナライザ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西澤 貞男 神奈川県横浜市西区平沼１丁目８番５号 株式会社エスコ内 Ｆターム(参考） 2G047 AA10 BC00 BC03 BC04 BC07 CA03 EA10 2G064 AA05 AB11 AB22 BA02 BC05 BD02 CC41

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査対象となるコンクリート構造物に
   付設した振動センサーにより計測した振動数−強度分布
   に基づいて当該コンクリート構造物の形態や性状を調査
   ・診断するコンクリート構造物の調査・診断方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のコンクリート構造物の
   調査・診断方法であって、前記被検査対象となるコンク
   リート構造物について計測した前記振動数−強度分布
   と、形態や性状が既知のコンクリート構造物について計
   測した振動数−強度分布とを比較することで前記被検査
   対象のコンクリート構造物の形態や性状を調査・診断す
   ることを特徴とする。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のコンクリート構造物の
   調査・診断方法であって、コンクリート構造物の異なる
   部位に振動センサーを付設して前記各部位における振動
   数−強度分布を測定し、これらの振動数−強度分布を比
   較することで当該コンクリート構造物の形態や性状を調
   査・診断することを特徴とする。
4. 【請求項４】 請求項２または３に記載のコンクリート
   構造物の調査・診断方法であって、前記各振動数−強度
   分布についてそれぞれの卓越振動数を比較することで当
   該コンクリート構造物の形態や性状を調査・診断するこ
   とを特徴とする。
5. 【請求項５】 請求項２〜４のいずれかに記載のコンク
   リート構造物の調査・診断方法であって、前記各振動数
   −強度分布についてそれぞれの形状の差異を比較するこ
   とで当該コンクリート構造物の形態や性状を調査・診断
   することを特徴とする。
6. 【請求項６】 請求項２〜５のいずれかに記載のコンク
   リート構造物の調査・診断方法であって、比較しようと
   する前記各振動数−強度分布の全体形状がほぼ同一であ
   る場合に、前記各振動数−強度分布の全体形状の振動数
   軸方向の位置を比較することで当該コンクリート構造物
   の形態や性状を調査・診断することを特徴とする。
7. 【請求項７】 請求項２〜６のいずれかに記載のコンク
   リート構造物の調査・診断方法であって、比較しようと
   する前記各振動数−強度分布に同一形状の部分が含まれ
   る場合に、前記同一形状部分の振動数軸方向の位置を比
   較することで当該コンクリート構造物の形態や性状を調
   査・診断することを特徴とする。
8. 【請求項８】 請求項２〜７のいずれかに記載のコンク
   リート構造物の調査・診断方法であって、比較しようと
   する前記各振動数−強度分布のぞれぞれの立ち上り振動
   数を比較することで当該コンクリート構造物の形態や性
   状を調査・診断することを特徴とする。