JP2004500543A - 現場非破壊弾性回復テスタ - Google Patents

Abstract

弾性素地表面に検出手段をあてがう工程と、検出手段を上記素地内にほぼ一定速度で所定深さまで押圧する工程と、検出手段を上記所定深さで所定時間保持する工程と、検出手段を離脱させて素地の弾性回復を可能にする工程と、上記押圧工程、保持工程および／または離脱工程中に素地の圧縮度および／または弾性回復率を処理する工程とを備えた弾性素地の非破壊現場評価方法。弾性素地の表面にあてがわれ、ほぼ一定速度で上記素地内に押圧され、素地内に所定深さで所定時間保持されるよう構成された検出手段と、検出手段の素地への押圧を作動させる作動手段と、素地の圧縮度および／または弾性回復率を記憶および／または処理する処理手段とを備えた弾性素地の非破壊現場評価用弾性回復試験装置。

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は弾性素地の性能を現場で非破壊的に評価する方法および装置に関する。特に、本発明は建物のファサードの封止材等の評価に関する。
【０００２】
（発明の背景）
説明の都合上、本発明の方法および装置の特に適した利用分野、すなわち、封止材の評価に基づいて本発明の背景を説明する。当業者であれば、他の弾性素地に関する対応技術を容易に判断できるであろう。
【０００３】
１年中利用可能な空調の性質とその絶え間なく増大するエネルギコストは、建築構造の高度のプレハブ化と相俟って、建物の継目の封止材が果たす役割を増大させている。水漏れのない建物外壁の実現に寄与するとともに外気の侵入を防止するには、効果的な封止材が重要である。空調のエネルギコストが高いことと水漏れに伴う問題により、建物の封止材に真剣に配慮することが肝要になっている。劣悪な封止材が建物の快適性維持費に長期間にわたって及ぼす経済的影響は、今や、建物の所有者にも算定されているほどである。
【０００４】
封止材は従来より建築工事や土木工事に広く使用されており、以下のようないくつかの一般的機能を持っている。
【０００５】
（ａ）　耐水機能
封止材は建物の継目部分への水の侵入を阻止することにより完全耐水システムの構成要素として使用される。
【０００６】
（ｂ）　環境保全機能
封止材は熱、光、音、におい、埃などが建物に侵入するのを阻止する障害物として使用される。
【０００７】
（ｃ）　動き調節機能
封止材は、振動やクリープなど、熱や湿気による動きや構造的な動きに起因する継目寸法の絶え間ない変動を吸収するために使用される。
【０００８】
封止材はこれらの機能を奏することができなければならないと同時に、許容可能な外観および耐久性を有していること、経済的に許容可能であること、そして、維持費が許容可能であることが必要である。場合によっては、特別な温度条件下や湿度条件下でも作用し得ることや汚染した大気に耐え得ることなどの機能がさらに必要とされることもある。
【０００９】
封止材の性能は露出される環境に応じた適切な選択に大きく左右され、現場での技量や利用方法に影響される。一般に、封止材は貼り付けたり剥がしたりするのに費用がかかり、従って、材料である封止材自体が比較的安価であっても交換費用が高くなってしまう。
【００１０】
最近では、封止材の劣化が、建設業界で大パネルのカーテンウォールの使用が増加していることとの関連で、大きな注目を浴びている。高層建築物の多くの封止材はその寿命の限界に達しつつある。建物ファサードの場合など大面積部分に対して効率的な修復維持戦略を引き出すためには、現場での効率的な非破壊診断技術が不可欠である。診断処理時の一時的な作業は最小限にしなければならない。現在のところ、そのような科学的方法は利用できていない。通常、従来の技術は時間がかかり、破壊を伴う、ゆっくりとした研究室での方法に基づいていた。
【００１１】
新しい封止材の耐久性と性能を判定する場合、従来の試験技術には、一般に、試験実施予定日より前の２８日間封止材を静かに養生させなければならないという取り決めがある。このことは、その作業に適した封止材の選択に入る際の強調点を、封止材が養生する機会を持つ前に実際には破損が起こるかもしれないということを無視して、封止材が風化作用下でいかに作用するかに置くということを示唆しているようである。実際には、現場で貼り付けられる封止材は、動きによって引き起こされる過度の応力を受ける前に、固定位置で静かに養生されるという贅沢を“楽しむ”ことはない。封止材は静的に養生されるのではなく動的に養生されるのであって、初期破損の可能性が高い。このことは、封止材が使用に入る前に破損した場合には実施された従来の対照試験が無意味になるかもしれないという心配を際立たせている。したがって、特に貼付け後の初期段階時に定期的に封止材の供用期間中性能を監視することが重要になる。それを達成するため、信頼性のある現場非破壊診断技術が必要とされている。
【００１２】
本発明は、例えば建物のファサード上の封止材など、弾性素地の性能を現場で精確、迅速かつ非破壊的に評価する方法および装置を有利に提供するものである。そのような方法および装置は建物ファサードの維持および修復、性能評価および診断、製造時および現場施工時の品質制御の分野で利用可能であると考えられる。
【００１３】
（発明の概略）
本発明の特徴によれば、弾性素地の非破壊現場評価方法が提供され、その方法は、
上記素地の表面に検出手段をあてがう工程と、
上記検出手段を上記素地内に所定深さまでほぼ一定速度で押圧する工程と、
上記検出手段を上記所定深さで所定時間保持する工程と、
上記検出手段を離脱させて上記素地の弾性回復を可能にする工程と、
上記押圧工程、保持工程および／または離脱工程中に上記素地の圧縮度および／または弾性回復率を処理する工程とを備えている。
【００１４】
上記素地表面への上記検出手段のあてがい、上記検出手段の上記素地内への押圧、上記検出手段の所定深さでの保持、および上記検出手段の離脱は手動制御されても自動制御されてもよい。また、上記検出手段が所定深さまで押圧される速度、上記所定深さおよび上記所定時間は評価される特定の素地に基づいて決定されてもよい。しかしながら、好ましい実施形態では、上記検出手段は、約０．３ないし約０．７ｍｍ／秒の速度で、より好ましくは、約０．５ｍｍ／秒の一定速度で上記素地内に押圧される。また、上記検出手段は上記所定深さで少なくとも約５秒間保持されることが好ましい。上記所定深さは、通常、約１０ｍｍを超えることはなく、好ましくは約５ｍｍである。
【００１５】
好ましい実施形態によれば、上記離脱工程は上記検出手段の離脱後で上記素地の弾性回復期間中の約５秒以上の間上記検出手段を素地表面に接触させたままで維持する工程を備えている。素地の弾性回復期間中の少なくとも５秒間検出手段の接触を維持することにより、素地の最も代表的な回復値を得ることができるので有利である。すなわち、検出手段離脱後の最初の５秒以内の変化（経時弾性回復変化）率が素地の性能評価に最も関連性が深い。場合によっては、素地圧縮後約２時間以内など、５秒後の回復率が関連する可能性があることも容易に考えられる。そのような場合も本発明の範囲内に含まれると考えられる。
【００１６】
上記の方法による素地評価により素地性能を精確かつ効率的に評価するのに十分な情報が提供されるが、他の手段を用いてさらに評価を行ってもかまわない。例えば、ある実施形態では、上記の方法は、上記検出手段を上記素地表面から切り離した時、検出手段があてがわれていた素地表面を目視検査する工程をさらに備えている。上記素地の接着力と凝集力を監視するために、試験中の精密な目視検査を容易化してもよい。
【００１７】
本発明の別の特徴によれば、弾性素地の非破壊現場評価用弾性回復試験装置が提供され、該装置は、
上記素地の表面にあてがわれ、ほぼ一定速度で上記素地内に押圧され、上記素地内に所定深さで所定時間保持されるよう構成された検出手段と、
上記検出手段の上記素地への押圧を作動させる作動手段と、
上記素地の圧縮度および／または弾性回復率を記憶および／または処理する処理手段とを備えている。
【００１８】
上記検出手段が上記素地内に押圧される速度、上記所定深さおよび上記所定時間は評価される素地に基づいて決定されてもよい。また、上記検出手段の上記素地内への押圧を含む上記検出手段の上記素地へのあてがい、および上記検出手段の上記素地との接触保持は手動制御されても自動制御されてもよい。好ましい実施形態では、上記検出手段は約０．３ないし約０．７ｍｍ／秒、より好ましくは、約０．５ｍｍ／秒のほぼ一定速度で素地内に押圧されるよう構成されている。また、上記検出手段は上記素地内に約１０ｍｍを超えない深さ、好ましくは約５ｍｍの深さで保持されるよう構成されていることが好ましい。
【００１９】
上記検出手段が所定時間所定深さで保持された後、上記作動手段は上記検出手段を自動的に離脱させてもよいし、手動で離脱可能であってもよい。いずれにせよ、上記作動手段は、使用中に釈放されると、上記検出手段が上記素地の弾性回復のせいで素地により移動させられるようにして離脱可能であることが好ましい。この場合、上記本発明の方法において述べたように、上記素地の性能の精確な評価を容易にする回復値を得ることができるように、上記検出手段は上記作動手段の釈放後少なくとも約５秒間上記素地の表面との接触を維持することが好ましい。
【００２０】
好ましい実施形態によれば、上記装置は上記検出手段があてがわれていた素地表面を容易に目視評価できる目視評価手段をさらに備えている。上記目視評価手段が試験中の表面の精密な目視検査のために使用されるならば有利である。好ましくは、上記目視評価手段は上記装置上に取り付けられた顕微鏡部を備えている。
【００２１】
上記検出手段は上記素地の表面に対する適切なあてがい手段を備えていてもよい。しかしながら、好ましい実施形態では、上記検出手段は上記素地の表面と接触する検出器ヘッドと、上記作動手段に係止されるよう構成され上記検出器ヘッドを上記素地内に押圧するピストン軸とを備えている。より好ましくは、上記検出器ヘッドは約４ｍｍ以上の幅の黄銅ペレットである。上記検出器ヘッドの幅が上記装置の特定の用途に基づいて決定されることは容易に理解できるであろう。例えば、上記装置が建物ファサードの継目内の封止材を試験するために使用されている場合、上記検出器ヘッドは上記ファサードの継目の幅を考慮して適切にあてがわれる幅を有することになる。
【００２２】
同様に、上記作動手段は上記装置の使用者により手動であるいは自動的に操作可能な適切な形状を備えていてもよい。一実施形態によれば、上記作動手段は上記装置の使用者により上記検出手段を上記素地内に押圧するよう手動で操作可能なピストン負荷コントローラである。
【００２３】
上記装置が手動で操作可能な場合、上記装置はその使用者に操作を指示する操作指示手段をさらに備えていることが好ましい。例えば、上記操作指示手段は上記装置の使用者に上記検出手段が上記素地内に押圧される速度を上昇または低下させるよう指示してもよい。また、上記操作指示手段は上記装置の使用者に対して上記検出手段を所定深さに保持したり、上記検出手段を上記素地の弾性回復を可能にするよう離脱させたり、および／または上記検出手段を上記素地の弾性回復中に素地表面との接触を維持するよう指示してもよい。上記操作指示手段は上記使用者に適した指示を備えていてもよい。それは、例えば、視覚的な指示や音声による指示であってもよい。好ましくは、上記操作指示手段は電子ディスプレイである。
【００２４】
上記装置の使用時のデータ処理を適切な手段で実現してもよい。また、データは、例えば、コンピュータインタフェースを利用した後の解釈のために上記装置によって単に記憶されるだけでもよい。好ましくは、上記処理手段は、上記検出手段と係合する電子トランスジューサあるいはポテンショメータと、上記素地の圧縮度および／また弾性回復率を瞬時に検出可能なロードセルとを備えている。これにより、上記装置は、使用時に、装置使用者により記録および／または解釈される読み出しを提供することができるので有利である。また、上記装置は上記素地の圧縮度および／または弾性回復率の詳細なデータロギングのためにプリンタ、コンピュータまたはデータロガーと容易にインタフェースを取ることができれば有利である。
【００２５】
上記装置は弾性回復率と圧縮度に基づいて、封止材等の性能を非破壊的に現場で測定するよう設計された小型、軽量かつ携帯型の計器であるので有利である。
【００２６】
本発明の一実施形態を添付の図面にしたがってさらに詳細に説明する。
【００２７】
以下、本発明の方法と装置を封止材の評価に対して特に適用することにより本発明の詳細な説明を述べるが、特許請求の範囲をどのようにも限定しないものとみなすべきである。
【００２８】
弾性回復試験装置１０はほぼ拳銃の形状をしており、取付部１１を備えている。取付部１１の端面は、使用時、被験用封止材が充填された継目にまたがるように壁にあてがわれる。特に、上記端面１２は継目の両側で壁にあてがわれる。
【００２９】
装置１０の重量は使用者が片手で装置１０の基部１３を保持することによって支持される。使用者のもう一方の手は装置１０のハンドル１４を握っている。
【００３０】
一旦装置１０を所定位置に設定すると、端面１２を評価対象である継目の両側で壁に接触させた状態で、使用者がハンドル１４を握っている手の指で絞るようにしてピストン負荷コントローラ１５を作動させる。
【００３１】
使用者がコントローラ１５を絞ると、検出器１６が継目内の封止材の表面に押圧される。検出器１６が封止材内に押圧される速度は装置１０の使用者がコントローラ１５を絞る速度と関連している。通常、検出器１６が封止材内に押圧される速度はほぼ０．５ｍｍ／秒である。使用者がコントローラ１５を絞る速度が高すぎたり低すぎたりすると、電子ディスプレイ１７が使用者に対してコントローラ１５を動かす速度をそれぞれ低下または上昇させるように指示する。
【００３２】
一旦検出器１６が所定の最大深さまで達すると、装置１０がビープし、電子ディスプレイ１７が装置１０の使用者に待機するよう指示することになる。これにより、使用者は、電子ディスプレイ１７が使用者にコントローラ１５を釈放するよう指示するまでコントローラ１５を所定の最大深さに維持することになる。使用者がコントローラ１５を釈放すると、電子ディスプレイ１７は使用者に再度待機するよう指示する。この段階で、装置１０の端面１２は壁と接触状態に保たれており、検出器１６は継目内の封止材の弾性回復のせいで変位することになる。検出器１６が所定の最大深さに保たれる時間は少なくとも５秒である。また、端面１２がコントローラ１５の釈放後に壁面と接触状態に保たれる時間は少なくとも５秒である。装置１０の使用者がコントローラ１５を釈放してから５秒が経過すると、端面１２は壁面から遠ざけられる。
【００３３】
装置を壁から遠ざけると、電子ディスプレイ１７上に弾性回復率と最大圧縮度の測定値がそれぞれミリメータまたは％とニュートンでそれぞれ表示される。
【００３４】
装置１０に取り付けられた顕微鏡部１８を使って、継目の封止材の被験面を目視検査してもよい。これにより、接着亀裂や凝集亀裂などの欠陥がわかる。また、封止材表面に検出器１６をあてがっている間にも、このような顕微鏡部１８を用いた目視検査を行ってもよい。
【００３５】
圧縮度と弾性回復値は、検出器１６の軸と係合する電子トランスジューサまたはポテンショメータ１９をロードセル２０と組み合わせて使用することにより、処理決定される。上述したように、結果は装置１０の電子ディスプレイ１７で表示してもよい。あるいは、圧縮度と弾性回復率の結果の詳細なデータロギングのためにプリンタ、コンピュータまたはデータロガーとインタフェースを取るインタフェース能力を装置１０に設けてもよい。
【００３６】
装置１０を電気接続によって電力供給されるようにしてもよい。しかしながら、図示のように、装置１０のハンドル１４にバッテリ２１と可変抵抗器２２を内蔵させ、装置１０を容易に携帯して作動できるようにすれば有利である。
【００３７】
建築産業や建設産業で本テスタが利用可能であることは明らかである。当事者としては、建物所有者、専門家、建築業者、診断専門家、管理者または工事監督者、納入業者やその他封止材の性能を非破壊的かつ容易に監視できる者である。利用分野としては、
（１）　維持修復
（２）　評価診断
（３）　封止材調製時、製造時および現場使用時の品質制御
（４）　耐用寿命の予測
（５）　人工風化と自然風化との関係付け
などがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はテスタと試験データ測定値表示部からなる装置の概略ブロック図を示す。
【図２】図２は上記装置の概略図を示す。

Claims (23)

1. 弾性素地の表面に検出手段をあてがう工程と、
   上記検出手段を上記素地内に所定深さまでほぼ一定速度で押圧する工程と、
   上記検出手段を上記所定深さで所定時間保持する工程と、
   上記検出手段を離脱させて上記素地の弾性回復を可能にする工程と、
   上記押圧工程、保持工程および／または離脱工程中に上記素地の圧縮度および／または弾性回復率を処理する工程とを備えている弾性素地の非破壊現場評価方法。
2. 上記検出手段は約０．３ないし約０．７ｍｍ／秒の速度で上記素地内に押圧される請求項１記載の方法。
3. 上記検出手段は約０．５ｍｍ／秒の速度で上記素地内に押圧される請求項２記載の方法。
4. 上記検出手段は上記所定深さで少なくとも約５秒間保持される請求項１記載の方法。
5. 上記所定深さは約１０ｍｍを超えない請求項１記載の方法。
6. 上記所定深さは約５ｍｍである請求項５記載の方法。
7. 上記離脱工程は上記素地の弾性回復期間中の少なくとも約５秒以上の間上記検出手段を素地表面に接触させたままで維持する工程を備えている請求項１記載の方法。
8. 上記検出手段を上記素地表面から切り離した時、検出手段があてがわれていた素地表面を目視検査する工程をさらに備えている請求項１記載の方法。
9. 上記素地は壁継目等の封止材である請求項１記載の方法。
10. 弾性素地の表面にあてがわれ、ほぼ一定速度で上記素地内に押圧され、上記素地内に所定深さで所定時間保持されるよう構成された検出手段と、
    上記検出手段の上記素地への押圧を作動させる作動手段と、
    上記素地の圧縮度および／または弾性回復率を記憶および／または処理する処理手段とを備えている弾性素地の非破壊現場評価用弾性回復試験装置。
11. 上記検出手段は約０．３ないし約０．７ｍｍ／秒のほぼ一定速度で上記素地内に手動または自動で押圧されるよう構成されている請求項１０記載の装置。
12. 上記検出手段は約０．５ｍｍ／秒のほぼ一定速度で上記素地内に押圧されるよう構成されている請求項１１記載の装置。
13. 上記検出手段は上記素地内に約１０ｍｍを超えない深さで保持されるように構成されている請求項１０記載の装置。
14. 上記検出手段は上記素地内に約５ｍｍの深さで保持されるように構成されている請求項１３記載の装置。
15. 上記作動手段は、使用中に釈放されると、上記検出手段が上記素地の弾性回復のせいで素地により移動させられるようにして離脱可能である請求項１０記載の装置。
16. 上記検出手段があてがわれていた素地表面を容易に目視評価できる目視評価手段をさらに備えている請求項１０記載の装置。
17. 上記目視評価手段は上記装置上に取り付けられた顕微鏡部を備えている請求項１６記載の装置。
18. 上記検出手段は上記素地の表面と接触する検出器ヘッドと、上記作動手段に係止されるよう構成され上記検出器ヘッドを上記素地内に押圧するピストン軸とを備えている請求項１０記載の装置。
19. 上記検出器ヘッドは約４ｍｍ以上の幅の黄銅ペレットである請求項１８記載の装置。
20. 上記作動手段は上記装置の使用者により上記検出手段を上記素地内に押圧するよう手動で操作可能なピストン負荷コントローラである請求項１０記載の装置。
21. 上記装置の使用者に操作を指示する操作指示手段をさらに備えている請求項１０記載の装置。
22. 上記操作指示手段は電子ディスプレイである請求項２１記載の装置。
23. 上記処理手段は上記検出手段と係合する電子トランスジューサあるいはポテンショメータと、上記素地の圧縮度および／また弾性回復率を瞬時に検出可能なロードセルとを備えている請求項１０記載の装置。

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