JP2003172680A

JP2003172680A - コンクリートの強度推定方法及び装置

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Publication number: JP2003172680A
Application number: JP2001376031A
Authority: JP
Inventors: Fumio Oshida; 文雄押田; Toshio Yonezawa; 敏男米澤; Tateo Mitsui; 健郎三井; Shigeki Seko; 繁喜瀬古; Masao Odakawa; 雅郎小田川
Original assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Takenaka Komuten Co Ltd; Kinki Concrete Industry Co Ltd
Current assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Takenaka Komuten Co Ltd; Kinki Concrete Industry Co Ltd
Priority date: 2001-12-10
Filing date: 2001-12-10
Publication date: 2003-06-20
Anticipated expiration: 2021-12-10
Also published as: JP3672527B2

Abstract

(57)【要約】【課題】広い強度範囲に亘り、コンクリートの圧縮強
度を高精度に推定する。【解決手段】水／セメント比、暴露環境及び材齢（中
性化深さ）が各々異なる多数のコンクリートについて、
中性化の影響を受けていない部分のヴィッカース硬さＨ
ｖを測定すると共に圧縮試験機によって圧縮強度Ｆｃを
測定し、両者の関係を調べる実験を行ったところ、図に
示すように、コンクリートのヴィッカース硬さＨｖと圧
縮強度Ｆｃには、水／セメント比等に拘らず広い強度範
囲に亘って高い相関があることが明らかとなった。従っ
て、コンクリートの中性化の影響を受けていない部分の
ヴィッカース硬さＨｖを測定し、その測定結果から、ヴ
ィッカース硬さＨｖと圧縮強度Ｆｃとの関係を表す演算
式を用いて圧縮強度Ｆｃを演算することで、広い強度範
囲に亘り、コンクリートの圧縮強度Ｆｃを高精度に推定
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はコンクリートの強度
推定方法及び装置に係り、特に、コンクリートの圧縮強
度Ｆｃを推定するためのコンクリートの強度推定方法、
及び該コンクリートの強度推定方法を適用可能なコンク
リートの強度推定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンクリートの圧縮強度Ｆｃは、コンク
リート建造物から円柱状のコンクリート・コアを採取し
て圧縮試験機で加圧し、コンクリート・コアが圧壊した
ときの加圧力を計測することで測定可能である。しか
し、圧縮試験機での加圧に使用するコアのサイズは、直
径が10cm程度、長さが20cm程度と非常に大きく、コアの
採取自体に多大な手間がかかると共に、コンクリート建
造物からコアを採取可能な箇所が限られるという問題も
ある。このため、コンクリートの圧縮強度Ｆｃについて
は、圧縮試験機を利用した直接的な測定に代えて、非破
壊的な試験方法によって圧縮強度Ｆｃを間接的に測定
（推定）することが一般的である。

【０００３】コンクリートの圧縮強度Ｆｃの間接的な測
定（推定）方法としては、コンクリート・テスト・ハン
マによってコンクリート表面の反発度Ｒｓを測定し、こ
の反発度Ｒｓから所定の演算式（例えば日本材料学会実
施コンクリート強度判定委員会の「シュミットハンマー
による圧縮強度推定式(1958)」：Ｆｃ＝13Ｒｓ-184等）
を用いて圧縮強度Ｆｃを推定演算する方法が広く用いら
れている。また、釘又はボルトの引き抜きによる強度推
定方法も知られている。

【０００４】また、上記に関連する技術として、特開平
１１−５１９３３号公報には、コンクリートの性状に関
する測定データ（例えばコンクリート構造物の表面から
の深さに対する反発硬度又は圧縮強度、コンクリートの
材齢（打設後の経過時間）に対する乾燥収縮ひずみ、中
性化深さ）について、以下のモデル式Ｙ＝(A1−A2)／[1＋exp[(X−X0)]／dx]]＋A2 を用いて回帰分析を行うことで、コンクリートの性状又
は終局値を特定する技術が開示されている。

【０００５】また、特開平１０−１９８８１号公報に
は、圧縮強度Ｆｃを推定する方法として、コンクリート
の反発硬度から推定する第１の推定方法と、測定対象の
硬化コンクリート供試体の乾燥前の吸水重量を測定し、
前記供試体を所定温度で恒温乾燥させて乾燥後の乾燥重
量を測定し、吸水重量から乾燥重量を減算することで得
られる吸水量及び乾燥前の吸水重量の比から得られる吸
水率Ｑを所定の演算式に代入することで、コンクリート
の圧縮強度を推定演算する第２の推定方法が各々記載さ
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た各種技術は、各々以下で説明するような欠点を有して
いる。すなわち、コンクリート・テスト・ハンマを用い
て測定したコンクリート表面の反発度Ｒｓから圧縮強度
Ｆｃを推定する方法は、コンクリート・テスト・ハンマ
の機構上の制約により、圧縮強度Ｆｃの測定可能範囲が
150[kgf/cm²](14.709975[MPa])〜600[kgf/cm²](58.8399
[MPa])程度、実用的な上限が500[kgf/cm²](49.03325[MP
a])程度であり、より高強度のコンクリートの圧縮強度
Ｆｃの推定に利用できないという問題がある。

【０００７】また、上記方法は反発度Ｒｓから圧縮強度
Ｆｃを推定する際の推定精度が低いという問題もある。
すなわち、コンクリート表面の反発度Ｒｓは、コンクリ
ート表面の中性化及び湿潤状態（含水状態）の影響を受
け、時間が経過してコンクリートの表面が中性化すると
コンクリート表面の硬度が高くなることで、圧縮強度Ｆ
ｃの推定結果が実際の圧縮強度Ｆｃよりも高い値になり
易い。また、コンクリートの含水率が高いとコンクリー
ト表面の硬度が低下することで、圧縮強度Ｆｃの推定結
果が実際の圧縮強度Ｆｃよりも低い値になり易い。

【０００８】また、長期材齢のコンクリートの圧縮強度
Ｆｃの推定に際しては、反発度Ｒｓから求めた圧縮強度
Ｆｃの推定値を、材齢係数αと称する補正係数を用いて
更に補正することが広く行われている。しかし、我が国
で現在用いられている材齢係数αは、ＤＩＮ４２４０
（１９６２年版）にスプリング・インパクト・ハンマ用
（スプリング・インパクト・ハンマはコンクリート・テ
スト・ハンマとは構成が異なる）として規定されている
値であり、この値を適用する根拠が希薄であると共に、
材齢係数αによって補正した後の圧縮強度Ｆｃが実際の
圧縮強度Ｆｃと大きく相違していることも多い。

【０００９】本願発明者等は、水／セメント比を互いに
異ならせた（水／セメント比＝40％,55％,70％）複数種
のコンクリートを各々複数製作し、各コンクリートにつ
いて、コンクリート・テスト・ハンマを用いてコンクリ
ート表面の反発度Ｒｓを各々測定すると共に、コア供試
体を圧縮試験機で加圧して圧縮強度Ｆｃを各々測定する
実験を行った。図５は、上記の実験結果をプロットする
と共に、反発度Ｒｓから圧縮強度Ｆｃを推定演算するた
めの代表的な２つの演算式（前出の日本材料学会の演算
式：Ｆｃ＝13Ｒｓ-184、大場・秋田らの東京都建築材料
検査所の演算式：Ｆｃ＝10Ｒｓ-110）と、この２つの演
算式にそれぞれ材齢係数αを乗じた演算式による圧縮強
度Ｆｃの推定結果を図示したものである。なお、材齢係
数αとしては、参考までに約８年以上経過したコンクリ
ートに適用される値（α＝0.63）を用いた。

【００１０】図５に示す実験結果から明らかなように、
反発度Ｒｓと圧縮強度Ｆｃとの関係はコンクリートの水
／セメント比（図ではW/Cと表記）によって大きくばら
ついており、全データを対象として回帰分析を行ったと
きの回帰式とデータとの相関係数ｒはｒ＝0.36と非常に
低い。そして、図５に各々推定結果を示した４つの演算
式は、何れもコンクリートの水／セメント比を考慮して
いないこともあり、図５に散布している実験結果との相
関が非常に低く、圧縮強度Ｆｃの推定精度が非常に低い
ことが理解できる。また、特に材齢係数αによって補正
を行った場合の圧縮強度Ｆｃの推定結果は、実際の圧縮
強度Ｆｃに対して相当に低い値を示す傾向があることも
明らかである。

【００１１】一方、釘又はボルトの引き抜きによりコン
クリートの圧縮強度Ｆｃを推定する方法についても、コ
ンクリートの一部をコーン状に引き抜いて破壊する際
に、試験位置付近に存在している骨材が引き抜き破壊荷
重に影響を与えるため、圧縮強度Ｆｃの推定精度が不十
分である。例えば「鉄筋コンクリート学教程４版」
（坂静雄著、産業図書、1952 p.56)によれば、圧縮強
度Ｆｃが50[kgf/cm²](4.903325[MPa])〜300[kgf/cm²](2
9.41995[MPa])の範囲で±15％以内程度と不十分な推定
精度しか得られていないことが報告されている。

【００１２】また、特開平１１−５１９３３号公報に
は、ボーリングによって採取したコンクリート・コアに
ついて表面からの深さが異なる複数箇所で反発硬度を測
定し、回帰分析によって表面弱化深さを推定すること
や、コンクリートの断熱温度上昇量の変化を或る期間に
亘って時系列に測定し、終局断熱温度上昇量、及び終局
断熱温度上昇量に達する材齢を推定することが記載され
ているものの、コンクリートの圧縮強度Ｆｃの推定に関
しては、「シュミットハンマーで測定した反発硬度は、
コンクリートの圧縮強度に換算できる」と記載されてい
るのみであり、上記公報に記載の技術を用いたとしても
圧縮強度Ｆｃを高精度に推定することは困難である。

【００１３】更に、特開平１０−１９８８１号公報に記
載されている圧縮強度Ｆｃの推定方法のうち、第１の推
定方法については、コンクリートの反発度Ｒｓから圧縮
強度Ｆｃを推定する公知の推定方法と演算式に殆ど変わ
りがなく、圧縮強度の推定精度が低いという問題があ
る。また、第２の推定方法はコンクリート供試体を恒温
乾燥機によって所定の温度範囲（例えば100〜105℃）で
乾燥させる必要があると共に、乾燥前及び乾燥後の重量
を測定装置によって測定する必要もあり、測定に時間及
び手間がかかるという問題がある。

【００１４】本発明は上記事実を考慮して成されたもの
で、広い強度範囲に亘り、コンクリートの圧縮強度を高
精度に推定できるコンクリートの強度推定方法及びコン
クリートの強度推定装置を得ることが目的である。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本願発明者等は、コンク
リートの押込硬さ（indentation hardness）は、コンク
リートの水／セメント比に応じて異なる値になり、コン
クリートの圧縮強度Ｆｃと高い相関が得られるのではな
いか、と予想し、押込硬さの一種であるコンクリートの
ヴィッカース硬さＨｖと、コンクリートの圧縮強度Ｆｃ
との関係を調べるために、以下で説明する実験Ａ及び実
験Ｂを行った。

【００１６】実験Ａでは水／セメント比＝27％，33％，
40％のコンクリートを各々打設して屋外暴露の環境下に
おき、材齢（打設からの経過日数）28日、50日、100日
及び200日のタイミングで、各コンクリートのヴィッカ
ース硬さＨｖ及び圧縮強度Ｆｃを各々測定した。また実
験Ｂでは、水／セメント比＝40％，55％，70％のコンク
リートを各々打設して屋外暴露の環境下におくと共に、
水／セメント比＝55％のコンクリートを打設して中性化
促進環境（炭酸ガス濃度５％、温度20℃、湿度60％R.H.
の環境）下におき、材齢（打設からの経過日数）28日、
50日、100日及び200日のタイミングで、各コンクリート
のヴィッカース硬さＨｖ及び圧縮強度Ｆｃを各々測定し
た。

【００１７】なお、実験Ａ，Ｂ共に、コンクリートの圧
縮強度Ｆｃは、直径10cm、長さ20cmの円柱状のコンクリ
ート・コアを採取し、採取したコアを圧縮試験機で加圧
することで測定した。また、コンクリートのヴィッカー
ス硬さＨｖは以下のように測定した。

【００１８】すなわち、図１に示すように、直径32mm、
長さ30mmの円柱状の小型のコンクリート・コアを採取
し、採取したコアをコンクリート・カッタによって円柱
の軸線に平行に切断することで厚み10mmの略平板状の試
験片を切り出し、測定面（切断面）を研磨して鏡面仕上
げにした。また、コンクリート表面の中性化している部
分がヴィッカース硬さＨｖの測定に及ぼす影響を排除す
るために、例えば前述の切断によって試験片から切り離
されたコンクリート片にフェノールフタレイン溶液を塗
布し、変色が発生した領域を確認する（中性化している
部分は変色しない）等により、コンクリート表面から進
行する中性化がどの程度進行しているかを表す中性化深
さＣを測定した。

【００１９】そして、コンクリート表面に相当する試験
片の一辺から10mmの位置でヴィッカース硬さＨｖを測定
した（中性化深さＣが10mm以上の試験片についてはヴィ
ッカース硬さＨｖの測定対象から除外した）。なお、ヴ
ィッカース硬さＨｖは、対面角136°のダイヤモンド正
四角錐圧子を用い、試験荷重25ｇを20秒間保持し、試験
面にくぼみをつけたときの試験荷重Ｆ[Ｎ]と、永久くぼ
みの対角線長さ（平均値ｄ[mm]とする）から求めた表面
積Ｓ[mm²]に基づき、次の（１）式により算出（測定）
した。Ｈｖ＝0.102Ｆ／Ｓ＝0.1891Ｆ／ｄ² …（１）また、測定数は20点とし、ヴィッカース硬さＨｖの測定
値の平均値を演算し、平均値の±20％の範囲を超える測
定値を破棄し、常に測定値の数が所定数（標準は20点）
となるように測定値を補充し、再平均した値をヴィッカ
ース硬さＨｖとした。

【００２０】次の表１に実験Ａの実験結果を、表２に実
験Ｂの実験結果を各々示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【表２】

【００２３】また、実験Ａ及び実験Ｂの実験結果を、横
軸にヴィッカース硬さＨｖ、縦軸に圧縮強度Ｆｃをとっ
たチャートにプロットした結果を図２に示す。図２を図
５と比較しても明らかなように、コンクリートのヴィッ
カース硬さＨｖは、反発度Ｒｓと比較して、コンクリー
トの水／セメント比に拘らず、コンクリートの圧縮強度
Ｆｃと強い相関があり（換言すれば、ヴィッカース硬さ
Ｈｖはコンクリートの水／セメント比を強く反映してい
る）、このヴィッカース硬さＨｖと圧縮強度Ｆｃとの強
い相関が、圧縮強度Ｆｃが500[kgf/cm²](49.03325[MP
a])〜600[kgf/cm²](58.8399[MPa])以上の範囲でも成り
立つことが、上記の実験により初めて明確になった。

【００２４】本願発明者等は実験Ａ及び実験Ｂの実験結
果を用い、ヴィッカース硬さＨｖと圧縮強度Ｆｃ[kgf/c
m²]との関係を回帰分析によって求めた。その結果、Ｆｃ＝ｅｘｐ[(Ｈｖ＋165.02)／33.352] …（２）なる回帰式が得られ、相関係数ｒもｒ＝0.96と極めて高
い値になった。本願発明者等は、上述した実験結果よ
り、コンクリートのヴィッカース硬さＨｖを測定すれ
ば、広い強度範囲に亘り、コンクリートの圧縮強度Ｆｃ
を高精度に推定できるとの知見を得た。

【００２５】上記に基づき、請求項１記載の発明に係る
コンクリートの強度推定方法は、圧縮強度Ｆｃを推定す
べきコンクリートのヴィッカース硬さＨｖを測定し、ヴ
ィッカース硬さＨｖの測定結果から前記コンクリートの
圧縮強度Ｆｃを推定するので、先に説明した実験結果か
らも明らかなように、広い強度範囲に亘り、コンクリー
トの圧縮強度を高精度に推定することができる。また、
圧縮強度Ｆｃを推定すべきコンクリートの水／コンクリ
ート比が未知である場合に、推定精度が低下することも
回避することができる。

【００２６】なお、ヴィッカース硬さＨｖの測定結果か
らコンクリートの圧縮強度Ｆｃを推定することは、具体
的には、例えばヴィッカース硬さＨｖと圧縮強度Ｆｃと
の関係を、演算式やテーブル等の形式で事前に求めてお
き、ヴィッカース強度Ｈｖの測定結果に対応する圧縮強
度Ｆｃの値を求めることで行うことができる。

【００２７】また、請求項１記載の発明において、ヴィ
ッカース硬さＨｖの測定は、例えば請求項２に記載した
ように、圧縮強度Ｆｃを推定すべきコンクリートのうち
中性化の影響を受けていない部分を対象として行うこと
が好ましい。

【００２８】コンクリートは中性化によって硬度が高く
なることが知られており、中性化の影響を受けている部
分（中性化している部分や、中性化部分に隣接している
中性化途上の部分）でヴィッカース硬さＨｖを測定する
と、ヴィッカース硬さＨｖの測定結果に誤差が加わるこ
とで、圧縮強度Ｆｃの推定精度が悪化する可能性が高
い。これに対して請求項２記載の発明では、圧縮強度Ｆ
ｃの推定対象のコンクリートのうち、中性化の影響を受
けていない部分を対象としてヴィッカース硬さＨｖを測
定するので、コンクリートの中性化部分の影響を受ける
ことなく、圧縮強度Ｆｃを高精度に推定することができ
る。

【００２９】なお、コンクリートの中性化は、コンクリ
ートがおかれている暴露環境における空気中の炭酸ガス
とコンクリートが反応することが原因であり、中性化部
分はコンクリートの表面から徐々に内部へ進行していく
が、既往の中性化速度式（岸谷式等）によると、水／セ
メント比が60％のコンクリートの屋外暴露環境下で経過
年数が１００年でもコンクリートの中性化深さは30mm〜
40mmである。水／セメント比が60％より小さい場合や経
過年数が少ない場合は、コンクリートの中性化深さはこ
れより小さい。

【００３０】このため、建造物のコンクリートの圧縮強
度Ｆｃを推定するために、建造物のコンクリートのう
ち、中性化の影響を受けていない部分を対象としてヴィ
ッカース硬さＨｖを測定する場合にも、圧縮強度Ｆｃを
圧縮試験機によって直接測定するためにコンクリート・
コアを採取する場合と比較して、中性化の影響を受けて
いない部分を露出させるために建造物から採取すべきコ
ンクリートの量はごく僅かであり、ヴィッカース硬さＨ
ｖの測定（圧縮強度Ｆｃの推定）のためのコンクリート
の採取によって建造物に影響を及ぼすことは殆どない。

【００３１】また、請求項１記載の発明において、ヴィ
ッカース硬さＨｖの測定結果からコンクリートの圧縮強
度Ｆｃを推定することは、具体的には、例えば請求項３
に記載したように、圧縮強度Ｆｃを推定すべきコンクリ
ートのヴィッカース硬さＨｖの測定結果から、Ｆｃ＝ｅｘｐ[(Ｈｖ＋ａ)／ｂ] なる演算式（但しａ，ｂは定数）を用いて圧縮強度Ｆｃ
を演算することによって実現することができる。

【００３２】上記の演算式は、本願発明者等が前述の実
験によって導出したコンクリートのヴィッカース硬さＨ
ｖと圧縮強度Ｆｃの関係式であり、上記の演算式を用い
ることで、ヴィッカース硬さの測定結果からコンクリー
トの圧縮強度Ｆｃを高精度に測定することができる。な
お、本願発明者等が実施した実験によれば、圧縮強度Ｆ
ｃを[kgf/cm²]で表した場合の定数ａ，ｂの値としては
ａ＝165.02，ｂ＝33.352が好適であるが、圧縮強度Ｆｃ
の推定に支障のない範囲で適宜変更可能であり、また圧
縮強度Ｆｃを[MPa]で表した場合には定数ａ，ｂも別の
値となることは言うまでもない。

【００３３】また、請求項１記載の発明において、ヴィ
ッカース硬さＨｖの測定結果からコンクリートの圧縮強
度Ｆｃを推定することは、より詳しくは、例えば請求項
４に記載したように、コンクリートのサンプルを複数採
取し（採取したサンプルは、例えば水／セメント比、材
齢、中性化深さ等の各種パラメータのうちの少なくとも
１つが互いに相違していることが好ましい）、採取した
複数のサンプルについて、中性化の影響を受けていない
部分のヴィッカース硬さＨｖを各々測定すると共に圧縮
強度Ｆｃを各々測定し、ヴィッカース硬さＨｖ及び圧縮
強度Ｆｃの測定結果に基づいて、コンクリートのヴィッ
カース硬さＨｖと圧縮強度Ｆｃとの関係を予め求めてお
き、圧縮強度Ｆｃを推定すべきコンクリートのヴィッカ
ース硬さＨｖの測定結果から、前記予め求めた関係を用
いて圧縮強度Ｆｃを求めることによって行うことができ
る。

【００３４】請求項５記載の発明に係るコンクリートの
強度推定装置は、圧縮強度Ｆｃを推定すべきコンクリー
トのヴィッカース硬さＨｖを測定する測定手段と、予め
求めたコンクリートのヴィッカース硬さＨｖと圧縮強度
Ｆｃとの関係を記憶する記憶手段と、前記測定手段によ
るヴィッカース硬さＨｖの測定結果から、前記記憶手段
に記憶されている前記関係を用いてコンクリートの圧縮
強度Ｆｃを推定演算する推定手段と、を含んで構成され
ているので、請求項１記載の発明と同様に、広い強度範
囲に亘り、コンクリートの圧縮強度を高精度に推定する
ことができる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態の一例を詳細に説明する。図３には本実施形態に
係る強度推定装置１０が示されている。なお、強度推定
装置１０は本発明に係るコンクリートの強度推定装置に
対応している。

【００３６】強度推定装置１０は微小硬度計１２とパー
ソナル・コンピュータ（ＰＣ）１４が通信線を介して接
続されて構成されている。微小硬度計１２は、対面角13
6°のダイヤモンド正四角錐圧子を備え（図示省略）、
測定ステージ１２Ａ上に載置された試験片に対して前記
圧子により所定の荷重を所定時間加えることで、試験片
の表面にくぼみを生じさせる機能を備えている。また微
小硬度計１２は、くぼみが生じた試験片の表面を撮像素
子によって撮像し、撮像によって得られた画像からくぼ
みの対角線長さ（平均値ｄ）を計測する機能を備えてい
る。微小硬度計１２は請求項５に記載の測定手段に対応
している。

【００３７】ＰＣ１４は、例えばＨＤＤ等から成る不揮
発性の記憶手段１６を内蔵しており、この記憶手段１６
には、本願発明者等が実施した実験Ａ及び実験Ｂと同様
に、コンクリートのサンプル（コンクリート・コア）を
複数採取し、採取した複数のサンプルについて、中性化
の影響を受けていない部分のヴィッカース硬さＨｖを各
々測定すると共に圧縮強度Ｆｃを各々測定し、ヴィッカ
ース硬さＨｖ及び圧縮強度Ｆｃの測定結果に基づいて予
め求められた、コンクリートのヴィッカース硬さＨｖと
圧縮強度Ｆｃとの関係を表す演算式（例えば前出の
（２）式）が予め記憶されている。記憶手段１６に記憶
されている演算式は、請求項３に記載の演算式、請求項
４に記載の「コンクリートのヴィッカース硬さＨｖと圧
縮強度Ｆｃとの関係」に各々対応しており、記憶手段１
６は請求項５に記載の記憶手段に対応している。

【００３８】また、記憶手段１６には後述する強度推定
処理を実行するためのプログラムも記憶されており、Ｐ
Ｃ１４は請求項５に記載の推定手段として機能する。ま
たＰＣ１４には、任意の情報を表示可能なディスプレイ
１８と、作業者が情報を入力するためのキーボード２０
が各々接続されている。

【００３９】次に本実施形態の作用として、強度推定装
置１０を用いて建造物のコンクリートの圧縮強度Ｆｃを
調査する際の作業者の作業及び強度推定装置１０で行わ
れる処理について、図４を参照して説明する。

【００４０】建造物のコンクリートの圧縮強度Ｆｃを調
査する場合、作業者は、まず対象となる建造物のうち、
圧縮強度Ｆｃを調査したい箇所（ヴィッカース硬さＨｖ
を測定すべき箇所）を選定し（ステップ３０）、選定し
た箇所から所定サイズ（例えば直径32mm、長さ30mm程
度）の円柱状のコンクリート・コアを採取する（ステッ
プ３２）。

【００４１】続いて、採取したコンクリート・コアをコ
ンクリート・カッタによって円柱の軸線に平行に切断す
る（図１も参照）ことで、所定の厚み（例えば10mm程
度）の略平板状の試験片を切り出し（ステップ３４）、
切り出した試験片のうちコンクリート・カッタによって
切断した面（ヴィッカース硬さの測定に用いる面）を研
磨して鏡面仕上げにし（ステップ３６）、ステップ３４
の切断によって試験片から切り離されたコンクリート片
にフェノールフタレイン溶液を塗布し、変色が発生した
領域を確認することで中性化深さＣを測定する（ステッ
プ３８）。

【００４２】上述した作業が完了すると、強度推定装置
１０の電源を投入する等により強度推定装置１０を起動
する（ステップ４０）。これにより、強度推定装置１０
のＰＣ１４で強度推定処理が実行され、ステップ６０で
は、微小硬度計１２の測定ステージ１２Ａ上への試験片
の位置決めを要請するメッセージをディスプレイ１８に
表示する等により、試験片の位置決めを作業者に要請す
る。また、次のステップ６２では測定の開始が指示され
たか否か判定し、判定が肯定される迄ステップ６２を繰
り返す。

【００４３】ディスプレイ１８に表示されたメッセージ
を確認すると、作業者は、ステップ３８で測定した中性
化深さＣに基づき、試験片のうち中性化の影響を受けて
いない部分（中性化している部分、及び該中性化部分に
隣接している中性化途上と推定される部分を除外した部
分）のヴィカース硬度Ｈｖが微小硬度計１２によって測
定されるように、前記中性化の影響を受けていない部分
を測定ステージ１２Ａの中央（微小硬度計１２の圧子に
よって荷重が加えられる位置）に位置決めする（ステッ
プ４２）。そして、キーボード２０を介して所定の情報
を入力することで、強度推定装置１０（ＰＣ１４）に対
してヴィッカース硬さＨｖの測定開始を指示する（ステ
ップ４４）。

【００４４】作業者から測定開始が指示されると、ステ
ップ６２の判定が肯定されてステップ６４へ移行し、測
定ステージ１２Ａ上に位置決めされた試験片に対して圧
子により所定の試験荷重Ｆが所定時間加えられるように
微小硬度計１２を制御した後に、圧子によって加えられ
た荷重によってくぼみが生じた試験片の表面が撮像素子
によって撮像され、撮像によって得られた画像からくぼ
みの対角線長さ（平均値ｄ）が計測されるように微小硬
度計１２を制御する。

【００４５】そして、微小硬度計１２から計測結果（対
角線長さの平均値ｄ[mm]及び試験荷重Ｆ[Ｎ]）が通知さ
れると、通知された対角線長さの平均値ｄ[mm]及び試験
荷重Ｆ[Ｎ]を前出の（１）式に代入することで試験片の
ヴィッカース硬さＨｖを演算する。なお、上記のよう
に、試験片のうち中性化の影響を受けていない部分のヴ
ィッカース硬さＨｖを測定する処理は、請求項２記載の
発明に対応している。

【００４６】次のステップ６６では、測定点数（ヴィッ
カース硬さＨｖのデータの数）が２０点に達したか否か
判定する。判定が否定された場合にはステップ６０に戻
り、ステップ６０以降を繰り返す。これにより、作業者
は、試験片のうち中性化の影響を受けておらずかつ圧子
によって荷重が加えられていない部分を順次位置決め
し、位置決めされた部分のヴィッカース硬さＨｖが順次
測定されることになる。

【００４７】測定点数が２０点に達すると、ステップ６
６の判定が肯定されてステップ６８へ移行し、２０個の
ヴィッカース硬さＨｖのデータの平均値を演算する。ま
た、ステップ７０では、ステップ６８で演算したヴィッ
カース硬さＨｖの平均値に対して±20％の範囲から外れ
ているデータが有るか否かを探索し、次のステップ７２
では該当するデータが有ったか否か判定する。判定が肯
定された場合にはステップ７４で該当するデータを破棄
した後にステップ６０に戻り、ステップ６０以降を繰り
返す。これにより、ヴィッカース硬さＨｖの平均値とし
て、試験片の実際のヴィッカース硬さＨｖを精度良く表
す値が得られることになる。

【００４８】ステップ７２の判定が否定されるとステッ
プ７６へ移行し、記憶手段１６に記憶されている圧縮強
度Ｆｃの演算式を読み出し、次のステップ７８では、ス
テップ６８で最終的に演算されたヴィッカース硬さＨｖ
の平均値を、ステップ７６で読み出した演算式に代入す
ることで、試験片の圧縮強度Ｆｃを推定演算する。そし
てステップ８０では、ステップ７６の推定演算によって
得られた圧縮強度Ｆｃの推定値をディスプレイ１８に表
示させる等によって出力する。

【００４９】このように、本実施形態では、コンクリー
トのヴィッカース硬さＨｖを測定した後に、ヴィッカー
ス硬さＨｖの測定結果から、予め求めたコンクリートの
ヴィッカース硬さＨｖと圧縮強度Ｆｃの関係を表す推定
演算式を用いて圧縮強度Ｆｃを推定演算しているので、
広い強度範囲に亘り、コンクリートの実際の圧縮強度Ｆ
ｃを精度良く表す圧縮強度Ｆｃの推定値を得ることがで
きる。また、本実施形態では、試験片のうち中性化の影
響を受けていない部分を対象としてヴィッカース硬さＨ
ｖを測定するので、コンクリートの中性化の影響を受け
て圧縮強度Ｆｃの推定精度が低下することも回避するこ
とができる。更に、ヴィッカース硬さＨｖを測定するた
めに建造物等から採取すべきコンクリート・コアの大き
さも、圧縮試験機によって圧縮強度Ｆｃを直接測定する
場合と比較して非常に小さくすることができる。

【００５０】なお、上記ではヴィッカース硬さＨｖの測
定結果から単一の演算式を用いて圧縮強度Ｆｃを推定演
算する場合を説明したが、これに限定されるものではな
い。例えば材齢、水／セメント比、中性化深さ、ヴィッ
カース硬さ等のパラメータのうちの少なくとも１つのパ
ラメータの値に基づいて、コンクリートを分類する複数
のクラスを生成し、各クラス毎に演算式を求めておき、
圧縮強度Ｆｃの推定対象のコンクリートが何れのクラス
に属するかに応じて、圧縮強度Ｆｃの推定演算に使用す
る演算式を選択するようにしてもよい。また、クラス分
けに使用するパラメータも上記に限定されるものではな
く、例えばおおよその圧縮強度Ｆｃ（通常のコンクリー
トか高強度のコンクリートか等）によってクラス分けす
るようにしてもよい。

【００５１】また、上記ではヴィッカース硬さＨｖの測
定結果から演算式によって圧縮強度Ｆｃを推定する場合
を説明したが、これに限定されるものではなく、ヴィッ
カース硬さＨｖと圧縮強度Ｆｃの関係をテーブル等の形
態で記憶しておき、ヴィッカース硬さＨｖの測定結果か
ら圧縮強度Ｆｃを推定することを、前記テーブルを用い
て行うようにしてもよい。

【００５２】また、上記では本発明に係るコンクリート
の強度推定装置の一例として、微小硬度計１２とＰＣ１
４が通信線で接続された構成の強度推定装置１０を説明
したが、これに限定されるものではなく、微小硬度計１
２によって測定された測定値を、作業者が手入力でＰＣ
１４に入力する構成であってもよいし、微小硬度計１２
には圧子によってくぼみを生じさせる機能のみ搭載し、
くぼみの対角線長さの計測は作業者が手作業で行うよう
にしてもよい。

【００５３】更に、上記ではヴィッカース硬さＨｖを測
定するために円柱状のコンクリート・コアをサンプルと
して採取する例を説明したが、これに限定されるもので
はなく、サンプルの形状としては任意の形状を用いるこ
とができる。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
は、コンクリートのヴィッカース硬さＨｖを測定し、ヴ
ィッカース硬さＨｖの測定結果からコンクリートの圧縮
強度Ｆｃを推定するので、広い強度範囲に亘り、コンク
リートの圧縮強度を高精度に推定できる、という優れた
効果を有する。

【００５５】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、圧縮強度Ｆｃを推定すべきコンクリートの
うち中性化の影響を受けていない部分を対象としてヴィ
ッカース硬さＨｖの測定を行うので、上記効果に加え、
コンクリートの中性化部分の影響を受けることなく、圧
縮強度Ｆｃを高精度に推定できる、という効果を有す
る。

【００５６】請求項５記載の発明は、予め求めたコンク
リートのヴィッカース硬さＨｖと圧縮強度Ｆｃとの関係
が記憶手段に記憶されており、コンクリートのヴィッカ
ース硬さＨｖが測定手段によって測定され、記憶されて
いるヴィッカース硬さＨｖと圧縮強度Ｆｃとの関係を用
いて推定手段によりヴィッカース硬さＨｖの測定結果か
らコンクリートの圧縮強度Ｆｃが推定演算されるので、
請求項１記載の発明と同様に、広い強度範囲に亘り、コ
ンクリートの圧縮強度を高精度に推定することができ
る、という優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明者等が実施した実験におけるヴィッ
カース硬さ測定用試験片の製作を説明するための斜視図
である。

【図２】本願発明者等が実施した実験の結果を示す線
図である。

【図３】本実施形態に係る強度推定装置の概略構成図
である。

【図４】コンクリートの圧縮強度の推定にあたり、作
業者によって行われる作業及び強度推定装置によって行
われる処理を示すフローチャートである。

【図５】反発度Ｒｓから圧縮強度Ｆｃを推定する従来
の方法における推定精度を説明するための線図である。

【符号の説明】

１０強度推定装置１２微小硬度計１４パーソナル・コンピュータ１６記憶手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者押田文雄千葉県印西市大塚一丁目５番地１株式会社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者米澤敏男千葉県印西市大塚一丁目５番地１株式会社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者三井健郎千葉県印西市大塚一丁目５番地１株式会社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者瀬古繁喜千葉県印西市大塚一丁目５番地１株式会社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者小田川雅郎東京都中央区銀座八丁目21番１号株式会社竹中工務店東京本店内Ｆターム(参考） 2G050 AA02 BA05 BA10 CA01 DA02 EA01 EA02 EA06 EB01 EC01 EC05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮強度Ｆｃを推定すべきコンクリート
のヴィッカース硬さＨｖを測定し、ヴィッカース硬さＨｖの測定結果から前記コンクリート
の圧縮強度Ｆｃを推定するコンクリートの強度推定方
法。
【請求項２】前記ヴィッカース硬さＨｖの測定は、圧
縮強度Ｆｃを推定すべきコンクリートのうち中性化の影
響を受けていない部分を対象として行うことを特徴とす
る請求項１記載のコンクリートの強度推定方法。
【請求項３】前記圧縮強度Ｆｃを推定すべきコンクリ
ートの圧縮強度Ｆｃの推定を、前記圧縮強度Ｆｃを推定すべきコンクリートのヴィッカ
ース硬さＨｖの測定結果から、Ｆｃ＝ｅｘｐ[(Ｈｖ＋ａ)／ｂ] なる演算式（但しａ，ｂは定数）を用いて圧縮強度Ｆｃ
を演算することによって行うことを特徴とする請求項１
記載のコンクリートの強度推定方法。
【請求項４】コンクリートのサンプルを複数採取し、採取した複数のサンプルについて、中性化の影響を受け
ていない部分のヴィッカース硬さＨｖを各々測定すると
共に圧縮強度Ｆｃを各々測定し、ヴィッカース硬さＨｖ及び圧縮強度Ｆｃの測定結果に基
づいて、コンクリートのヴィッカース硬さＨｖと圧縮強
度Ｆｃとの関係を予め求めておき、前記圧縮強度Ｆｃを推定すべきコンクリートの圧縮強度
Ｆｃの推定を、前記圧縮強度Ｆｃを推定すべきコンクリートのヴィッカ
ース硬さＨｖの測定結果から、前記予め求めた関係を用
いて圧縮強度Ｆｃを求めることによって行うことを特徴
とする請求項１記載のコンクリートの強度推定方法。
【請求項５】圧縮強度Ｆｃを推定すべきコンクリート
のヴィッカース硬さＨｖを測定する測定手段と、予め求めたコンクリートのヴィッカース硬さＨｖと圧縮
強度Ｆｃとの関係を記憶する記憶手段と、前記測定手段によるヴィッカース硬さＨｖの測定結果か
ら、前記記憶手段に記憶されている前記関係を用いてコ
ンクリートの圧縮強度Ｆｃを推定演算する推定手段と、
を含むコンクリートの強度推定装置。