JP2007132739A - Nondestructive inspection method of concrete, and nondestructive inspection machine thereof - Google Patents

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正哲 辻
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nondestructive inspection method of concrete and nondestructive inspection machine thereof that have high sensitivity and can inspect it in a short time even when the position of a defect or reinforcement in the concrete is close to the rear face side. <P>SOLUTION: In the non-destructive inspection method of concrete, microwave is exposed from one surface side of the concrete to be inspected to heat the concrete, then temperature distribution on the other surface side of the concrete is measured, and the internal condition of the concrete is detected based on the obtained temperature distribution and/or its time variation. The nondestructive inspection machine of concrete comprises a microwave generator 2 for exposing microwave from one surface side of the concrete 1 to be inspected, a temperature measuring means 4 for measuring the temperature distribution on the other surface side of the concrete heated by microwave exposure, and an analyzing means 6 for analyzing the temperature distribution measured using the temperature measuring means and detecting the internal condition of the concrete. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、コンクリートの非破壊検査方法および非破壊検査装置に関するもので、特に、コンクリートを外部から加熱して昇温させるアクティブ加熱式のコンクリートの非破壊検査方法および非破壊検査装置に関するものである。   The present invention relates to a nondestructive inspection method and a nondestructive inspection apparatus for concrete, and more particularly to an active heating concrete nondestructive inspection method and a nondestructive inspection apparatus for heating concrete by heating from the outside. .

特許文献１には、被検査物であるコンクリートにマイクロ波を照射して該コンクリートを昇温させ、その後に該コンクリートのマイクロ波照射側の表面温度の分布を測定し、得られた表面温度分布および／またはその時間変化より該コンクリートの内部状況を検出するコンクリートの非破壊検査方法が開示されている。   In Patent Document 1, the concrete to be inspected is irradiated with microwaves to raise the temperature of the concrete, and then the surface temperature distribution on the microwave irradiation side of the concrete is measured, and the obtained surface temperature distribution A nondestructive inspection method for concrete is disclosed in which the internal state of the concrete is detected from its time change.

また、特許文献２には、例えば、アスファルトの熱や、コンクリートの固化の際に放出される熱によりコンクリート製床版部の表面を加熱し、その裏面の温度分布をサーモグラフィで測定して、コンクリート製床版部を検査する方法が開示されている。   Further, in Patent Document 2, for example, the surface of a concrete floor slab is heated by asphalt heat or heat released during concrete solidification, and the temperature distribution on the back surface is measured by thermography. A method for inspecting a floor slab is disclosed.

更に、非特許文献１には、マイクロ波により、コンクリート内部の欠陥および鉄筋の検出に関する基礎実験が報告されている。また、非特許文献２には、マイクロ波を照射した側の面の温度分布を測定した実験結果が報告されている。   Furthermore, Non-Patent Document 1 reports a basic experiment regarding detection of defects and rebar inside concrete by microwaves. Non-Patent Document 2 reports the experimental results of measuring the temperature distribution on the surface irradiated with microwaves.

特開２００５−２４９５３６号公報JP 2005-249536 A 特開２００３−２４７９６４号公報JP 2003-247964 A 信学技報 TECHNICAL REPORT OF IEICE SPS2004-16(2005-02) 33-38頁、竹野裕正、他「マイクロ波照射によるコンクリート内部の欠陥および鉄筋の検出基礎実験」IEICE Technical Report TECHNICAL REPORT OF IEICE SPS2004-16 (2005-02), pp. 33-38, Hiromasa Takeno, et al. "Fundamental experiment for detecting defects and reinforcing bars in concrete by microwave irradiation" 土木学会第60回年次学術講演会（平成17年９月） 1217-1218頁、米田奈諸、他「マイクロ波強制加熱を用いたサーモグラフィ法によるコンクリート中の内部欠陥検出方法に関する研究」Japan Society of Civil Engineers 60th Annual Lecture Meeting (September 2005), pages 1217-1218, Namoru Yoneda, et al. “Study on Internal Defect Detection in Concrete by Thermography Using Microwave Forced Heating”

しかしながら、先ず、上記した特許文献１、あるいは非特許文献１および２に開示された方法にあっては、コンクリート中における欠陥や鉄筋の位置が表面側（マイクロ波の照射側）に近い場合には、感度よく検出できるが、深い位置にある場合には、感度が小さくなるという問題がある。   However, first, in the method disclosed in Patent Document 1 or Non-Patent Documents 1 and 2, when the position of a defect or a reinforcing bar in the concrete is close to the surface side (microwave irradiation side), Although it is possible to detect with high sensitivity, there is a problem that the sensitivity is low when it is in a deep position.

また、上記特許文献２に開示された方法は、コンクリート中の欠陥の存在による熱伝導の異常を検出することを測定原理とするものであるため、熱伝導の差を検出できる程に温度差が生じるためには、かなり長い測定時間を要するという問題がある。   In addition, the method disclosed in Patent Document 2 is based on the measurement principle of detecting abnormalities in heat conduction due to the presence of defects in the concrete, so that the temperature difference is large enough to detect the difference in heat conduction. There is a problem that it takes a considerably long measurement time to occur.

本発明は、上述した背景技術に鑑み成されたものであって、コンクリート中における欠陥や鉄筋の位置が裏面側に近い場合においても、感度が高く、しかも短時間で検査することができる、コンクリートの非破壊検査方法および非破壊検査装置を提案することを課題とする。   The present invention has been made in view of the background art described above, and has high sensitivity and can be inspected in a short time even when defects and rebar positions in the concrete are close to the back surface side. An object is to propose a nondestructive inspection method and a nondestructive inspection apparatus.

上記した課題は、請求項１および６に記載したマイクロ波加熱を利用したコンクリートの非破壊検査方法および非破壊検査装置により解決された。   The above-described problems have been solved by the nondestructive inspection method and nondestructive inspection apparatus for concrete using microwave heating according to claims 1 and 6.

即ち、被検査物であるコンクリートの一方の面側からマイクロ波を照射して該コンクリートを昇温させ、その後に該コンクリートの他方の面側の温度分布を測定し、得られた温度分布および／またはその時間変化より該コンクリートの内部状況を検出するコンクリートの非破壊検査方法により解決された。   That is, the temperature of the concrete is increased by irradiating microwaves from one side of the concrete to be inspected, and then the temperature distribution on the other side of the concrete is measured. Or it was solved by the nondestructive inspection method of concrete which detects the internal condition of the concrete from the time change.

また、被検査物であるコンクリートの一方の面側からマイクロ波を照射するマイクロ波発生装置と、マイクロ波照射により昇温したコンクリートの他方の面側の温度分布を測定する温度測定手段と、上記温度測定手段を用いて測定された温度分布を分析して該コンクリートの内部状況を検出する解析手段とを備えるコンクリートの非破壊検査装置により解決された。   Further, a microwave generator for irradiating microwaves from one side of the concrete to be inspected, temperature measuring means for measuring the temperature distribution on the other side of the concrete heated by microwave irradiation, and the above The present invention has been solved by a nondestructive inspection apparatus for concrete comprising analysis means for analyzing a temperature distribution measured using a temperature measurement means and detecting an internal state of the concrete.

ここで、上記本発明の係るコンクリートの非破壊検査方法は、検査されるコンクリートの内部状況、つまり、コンクリート内部の欠陥、コンクリート，タイルあるいは貼り石の剥離、鉄筋の位置、鉄筋の破断、鉄筋のクラック、鉄筋の腐食の有無の全て、又はその幾つかを検査する検査方法とすることができる。   Here, the non-destructive inspection method for concrete according to the present invention is the internal condition of the concrete to be inspected, that is, defects in the concrete, peeling of concrete, tiles or pasting stones, position of reinforcing bars, breaking of reinforcing bars, reinforcing bars. It can be set as the inspection method which inspects all or some of cracks, the presence or absence of corrosion of reinforcing bars.

また、上記得られた昇温後のコンクリートの温度分布を予め用意された基準の温度分布と比較することにより、上記コンクリートの内部状況を検出する検査方法とすることもできる。   Moreover, it can also be set as the inspection method which detects the internal condition of the said concrete by comparing the temperature distribution of the concrete after the said temperature rising obtained with the reference | standard temperature distribution prepared beforehand.

また、上記本発明の係るコンクリートの非破壊検査装置において、上記解析手段を、検査されるコンクリートの内部状況、つまり、コンクリート内部の欠陥、コンクリート，タイルあるいは貼り石の剥離、鉄筋の位置、鉄筋の破断、鉄筋のクラック、鉄筋の腐食の有無の全て、又はその一部を検査する検査装置とすることができる。   Further, in the nondestructive inspection apparatus for concrete according to the present invention, the analysis means may be used to check the internal condition of the concrete to be inspected, that is, defects inside the concrete, peeling of concrete, tiles or sticking stones, rebar positions, rebar positions, etc. It can be set as the inspection apparatus which test | inspects all the breakage, the crack of a reinforcing bar, the presence or absence of corrosion of a reinforcing bar, or its part.

また、予め用意された基準の温度分布を格納する記憶手段を更に有し、上記解析手段を、上記温度測定手段を用いて測定された温度分布と上記記憶手段に格納されている基準の温度分布を比較分析して上記コンクリートの内部状況を検出する検査装置とすることもできる。   In addition, it further has storage means for storing a reference temperature distribution prepared in advance, and the analysis means includes a temperature distribution measured using the temperature measurement means and a reference temperature distribution stored in the storage means. It can also be set as the inspection apparatus which detects the internal condition of the said concrete by comparing and analyzing.

上記した本発明に係るコンクリートの非破壊検査方法および非破壊検査装置によれば、コンクリートの中の欠陥や鉄筋の位置が、マイクロ波照射側に対して裏面になる側に近い場合においても、検出感度が高く、コンクリートの中の欠陥等を精度よく検査することができる。
また、マイクロ波を用いるアクティブ加熱式であるため、短時間で急速に温度を上昇させたり、あるいは加熱速度を調節したりすることができる。従って、検査されるコンクリートの位置や状態などに応じて最適な形態で短時間に検査をすることができる。 According to the nondestructive inspection method and nondestructive inspection apparatus for concrete according to the present invention described above, detection is possible even when the positions of defects and reinforcing bars in the concrete are close to the back side with respect to the microwave irradiation side. It has high sensitivity and can accurately inspect defects in concrete.
In addition, since it is an active heating type using microwaves, the temperature can be rapidly increased or the heating rate can be adjusted in a short time. Therefore, it is possible to inspect in an optimum form in a short time according to the position and state of the concrete to be inspected.

以下、上記した本発明に係るコンクリートの非破壊検査方法および非破壊検査装置の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図１は、本発明に係るコンクリートの非壊検査方法を実施する本発明に係るコンクリートの非破壊検査装置の一実施の形態を示した概念的平面図である。   Hereinafter, embodiments of the concrete nondestructive inspection method and nondestructive inspection apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual plan view showing an embodiment of a nondestructive inspection apparatus for concrete according to the present invention for carrying out the nondestructive inspection method for concrete according to the present invention.

図１においては、被検査物であるコンクリート１の中に、欠陥１ａおよび鉄筋１ｂを、理解を容易にするためにそれぞれ１つだけ概念的に示している。
このコンクリート１を加熱するための加熱手段として、コンクリートの構成成分が共振するマイクロ波が用いられる。このマイクロ波が水と共振するマイクロ波であるときは、マイクロ波の周波数は２．４５ＧＨｚの整数分の１、又は整数倍となり、この周波数のマイクロ波を用いるとき、水を確実に含有しているコンクリートを効率的に加熱することができる。 In FIG. 1, only one defect 1a and one reinforcing bar 1b are conceptually shown in the concrete 1 which is an object to be inspected for easy understanding.
As a heating means for heating the concrete 1, a microwave in which the constituent components of the concrete resonate is used. When this microwave is a microwave that resonates with water, the frequency of the microwave is an integral fraction of 2.45 GHz, or an integral multiple, and when using a microwave with this frequency, water is reliably contained. It is possible to efficiently heat the concrete.

上記のようなマイクロ波は、工業用としての加熱に使用可能な例えばマグネトロンを用いて発生させることができる。マグネトロンは、電子レンジなどで使用されているマイクロ波管である。   Such microwaves can be generated using, for example, a magnetron that can be used for industrial heating. A magnetron is a microwave tube used in a microwave oven or the like.

コンクリート１を一様に加熱するため、この実施の形態では、マイクロ波発生装置移動手段３を用いている。
このマイクロ波発生装置移動手段３は、例えばレール３ａと、該レール３ａ上を移動する移動台車３ｂで構成することができる。移動台車３ｂの移動方向は、１次元方向、あるいは２次元方向とすることができる。 In order to heat the concrete 1 uniformly, the microwave generator moving means 3 is used in this embodiment.
This microwave generator moving means 3 can be constituted by, for example, a rail 3a and a moving carriage 3b that moves on the rail 3a. The moving direction of the moving carriage 3b can be a one-dimensional direction or a two-dimensional direction.

なお、上記レール３ａは不可欠な要件ではない。ロボットのアームのようなもので、マイクロ波発生装置２を移動させることも可能である。
また、マイクロ波発生装置２の出力が十分に大きいときは、マイクロ波発生装置２を移動させずに固定しておき、そこからホーンアンテナなどを用いて放射状にマイクロ波をコンクリート１に照射することも可能である。 The rail 3a is not an essential requirement. It is also possible to move the microwave generator 2 like a robot arm.
Further, when the output of the microwave generator 2 is sufficiently large, the microwave generator 2 is fixed without being moved, and then the microwave is irradiated radially on the concrete 1 using a horn antenna or the like. Is also possible.

図１に示した実施の形態では、上記移動台車３ｂにマイクロ波発生装置２を固定し、移動台車３ｂをレール３ａに沿って往復移動させることにより、マイクロ波をコンクリート１に照射している。   In the embodiment shown in FIG. 1, the microwave generator 2 is fixed to the moving carriage 3b, and the moving carriage 3b is reciprocated along the rail 3a to irradiate the concrete 1 with microwaves.

上記のように、マイクロ波を照射してコンクリート１を昇温させた後、コンクリート１の裏面（マイクロ波の照射と反対側の面）の温度分布を、温度測定手段４を用いて測定する。   As described above, after the temperature of the concrete 1 is increased by irradiating the microwave, the temperature distribution of the back surface of the concrete 1 (the surface opposite to the microwave irradiation) is measured using the temperature measuring means 4.

このコンクリート裏面の温度分布は、コンクリート裏面からの赤外線放射強度に基づき、該裏面上の各点をその点の温度に対応する色で表示する赤外線サーモグラフィで求めることができる。   The temperature distribution on the concrete back surface can be obtained by infrared thermography that displays each point on the back surface in a color corresponding to the temperature of the point based on the infrared radiation intensity from the concrete back surface.

赤外線サーモグラフィである上記温度測定手段４で得られたコンクリート１の裏面温度の分布は、この実施の形態においては、記憶手段５に予め用意された基準の温度分布と比較分析される。即ち、解析手段６が、上記温度測定手段４を用いて測定された温度分布と、上記記憶手段５に格納されている基準の温度分布とを比較分析し、該コンクリート１の内部欠陥１ａ、鉄筋１ｂの位置などを検出する。そして、その結果を、必要に応じてディスプレイや印刷手段などの出力手段７に出力する。
なお、解析手段６は、温度測定手段４で得られたコンクリート１の温度分布の時間的変化により、コンクリート１の内部状況を検出し得るものとしてもよい。 In this embodiment, the distribution of the back surface temperature of the concrete 1 obtained by the temperature measuring means 4 that is infrared thermography is compared with a reference temperature distribution prepared in advance in the storage means 5. That is, the analysis means 6 compares and analyzes the temperature distribution measured using the temperature measurement means 4 and the reference temperature distribution stored in the storage means 5, and the internal defect 1a, rebar of the concrete 1 is analyzed. The position 1b is detected. Then, the result is output to output means 7 such as a display or a printing means as required.
The analyzing means 6 may be capable of detecting the internal state of the concrete 1 based on the temporal change in the temperature distribution of the concrete 1 obtained by the temperature measuring means 4.

上記記憶手段５に予め用意された基準の温度分布とは、欠陥などのないコンクリートや、鉄筋のないコンクリートについて、マイクロ波を照射したときのコンクリートの裏面温度分布を予め測定したデータ、あるいはそのコンクリートについて、過去に同じ条件で測定した裏面温度分布についてのデータなどである。   The reference temperature distribution prepared in advance in the storage means 5 is data obtained by measuring in advance the temperature distribution of the back surface of the concrete when irradiated with microwaves for concrete without defects or concrete without reinforcing bars, or the concrete. For the back surface temperature distribution measured under the same conditions in the past.

上記のようなデータなどは、公知の技術により、ハードディスクなどの記憶手段５に記録し、また呼び出すことができる。また、上記解析手段６も、通常のマイクロコンピュータなどを用いて、公知の技法を用いて容易に実現することができる。   The above data and the like can be recorded and recalled in the storage means 5 such as a hard disk by a known technique. The analysis means 6 can also be easily realized by using a known technique using a normal microcomputer or the like.

図２は、コンクリートの中に欠陥が存在する場合、マイクロ波を照射する面に対して反対側の面、すなわち裏面側の温度分布を測定すると、そこに対応する部分が低温となって現れる理由を説明するための、コンクリートの概念的断面図である。   Fig. 2 shows the reason why, when there is a defect in concrete, when the temperature distribution on the side opposite to the surface irradiated with microwaves, that is, the temperature distribution on the back side is measured, the corresponding part appears at a low temperature. It is a conceptual sectional view of concrete for explaining.

照射されたマイクロ波は、コンクリート中に欠陥等が存在しなければ、コンクリート中を加熱しながらコンクリート中を進行し、徐々にエネルギーを失って行く。しかし、コンクリート中に欠陥等があれば、例えば空隙や異物が存在すると、インピーダンスが不均一になり、マイクロ波の一部または大部分が反射されてしまう。   If there is no defect or the like in the concrete, the irradiated microwave proceeds through the concrete while heating the concrete, and gradually loses energy. However, if there is a defect or the like in the concrete, for example, if there are voids or foreign matter, the impedance becomes non-uniform and part or most of the microwave is reflected.

その理論は次の通りである。
コンクリートのインピーダンスをＺ１、空隙等の欠陥部のインピーダンスをＺ２とするとき、コンクリート側から欠陥側にマイクロ波が進行しているとき、よく知られているように、マイクロ波の電力反射率Ｒは、次の式（１）で表現できる。

Ｒ＝（Ｚ１−Ｚ２）2 ／（Ｚ１＋Ｚ２）2 ・・・ （１）
The theory is as follows.
When the impedance of the concrete is Z1 and the impedance of the defect portion such as the void is Z2, when the microwave is traveling from the concrete side to the defect side, as is well known, the microwave power reflectivity R is Can be expressed by the following equation (1).

R = (Z1−Z2) 2 / (Z1 + Z2) 2 (1)

上記式（１）から分るように、インピーダンスの差が大きいほど、すなわち、インピーダンス不整合が大きいほど、マイクロ波の反射率Ｒが大きくなる。透過波が再びコンクリートに入るときにもインピーダンス不整合が起こるので、反射率はさらに大きくなる。   As can be seen from the above equation (1), the greater the impedance difference, that is, the greater the impedance mismatch, the greater the microwave reflectivity R. Since the impedance mismatch also occurs when the transmitted wave enters the concrete again, the reflectivity is further increased.

従って、欠陥等の背面側にはマイクロ波が進行せず、その結果、マイクロ波による加熱が少なく、反射波は、欠陥等のマイクロ波の波源側を加熱するのみである。よって、コンクリートの裏面側で温度分布を計測すると、欠陥等の後部に低温域が検出されると考えられる。他方、その欠陥の中に水分が多く含まれている場合には、その水分がマイクロ波のエネルギーを吸収して他の部分より多く発熱し、結果としてその部分に対応する裏面の部分の温度が高くなる場合がある。いずれにしても、欠陥等が存在すると、裏面の温度分布が異常になるので、欠陥等の存在を検出することができる。   Accordingly, the microwave does not travel on the back side of the defect or the like, and as a result, there is little heating by the microwave, and the reflected wave only heats the microwave source such as the defect. Therefore, when the temperature distribution is measured on the back side of the concrete, it is considered that a low temperature region is detected in the rear part of the defect or the like. On the other hand, if the defect contains a large amount of moisture, the moisture absorbs microwave energy and generates more heat than the other parts. As a result, the temperature of the back surface corresponding to that part is increased. May be higher. In any case, if a defect or the like is present, the temperature distribution on the back surface becomes abnormal, so that the presence of the defect or the like can be detected.

図３と図４は、試験用のロ字形に形成された欠陥を有するコンクリート供試体に、その一方の面側よりマイクロ波〔周波数：２．４５ＧＨｚ、出力：７２０Ｗ、照射距離：４５ｃｍ、照射時間：６０ｓｅｃ、ホーンアンテナ設置（開口縦：２４．８５ｃｍ，開口横：３１．９７ｃｍ，長さ：２０．０ｃｍ）〕を照射し、その照射直後に表面側（マイクロ波の照射側）を、照射１分後に裏面側（マイクロ波の照射と反対側）を、それぞれ赤外線サーモグラフィで観測した例である。
なお、この供試体は、図５に示したように、高さＨと幅Ｗがそれぞれ３００ｍｍ、厚さＴが１００ｍｍのコンクリート供試体１で、その厚さ方向３５ｍｍの位置ａに、幅ｗが４０ｍｍ、厚さｔが１０ｍｍ、中心長さｌが４００ｍｍのロ字形の欠陥１ａを形成したものである。 3 and FIG. 4 show a test specimen having a defect formed in a square shape with a microwave from one surface side [frequency: 2.45 GHz, output: 720 W, irradiation distance: 45 cm, irradiation time. : 60 sec, horn antenna installation (aperture length: 24.85 cm, aperture width: 31.97 cm, length: 20.0 cm)] immediately after irradiation, the surface side (microwave irradiation side) is irradiated 1 This is an example in which the back side (the side opposite to the microwave irradiation) is observed by infrared thermography after a minute.
As shown in FIG. 5, this specimen is a concrete specimen 1 having a height H and a width W of 300 mm and a thickness T of 100 mm, respectively, and a width w at a position a of 35 mm in the thickness direction. A square-shaped defect 1a having a thickness of 40 mm, a thickness t of 10 mm, and a center length l of 400 mm is formed.

図３と図４を比較することにより明らかなように、少なくともこの供試体においては、裏面側（マイクロ波の照射と反対側）よりマイクロ波照射後の温度分布を測定した方が、ロ字形の欠陥部分（図４に点線で示す）が明瞭に観測されている。   As is clear from comparison between FIG. 3 and FIG. 4, at least in this specimen, it is better to measure the temperature distribution after microwave irradiation from the back side (opposite side of microwave irradiation). A defective portion (indicated by a dotted line in FIG. 4) is clearly observed.

図６は、コンクリートの中に鉄筋が存在する場合、マイクロ波を照射する面に対して反対側の面、すなわち裏面側の温度分布を測定すると、そこに対応する部分が低温となって現れる理由を説明するための、コンクリートの概念的断面図である。   FIG. 6 shows that when a reinforcing bar is present in concrete, when the temperature distribution on the side opposite to the surface irradiated with microwaves, that is, the temperature distribution on the back side is measured, the corresponding part appears at a low temperature. It is a conceptual sectional view of concrete for explaining.

この場合には、照射されたマイクロ波は鉄筋に集中し、また鉄筋で反射されたマイクロ波も鉄筋の周囲を加熱するので、マイクロ波の波源側では一度高温になるが、鉄筋の熱伝導率がコンクリートより大きいので、直ぐに温度が下がる。そして、鉄筋の背後にはマイクロ波が到達しないので、マイクロ波によるコンクリートの発熱がない。従って、コンクリートの裏面側で温度分布を計測すると、鉄筋等の金属の後部に低温域が検出されると考えられる。   In this case, the irradiated microwave is concentrated on the reinforcing bar, and the microwave reflected by the reinforcing bar also heats the surroundings of the reinforcing bar. Because it is larger than concrete, the temperature drops immediately. And since a microwave does not reach behind a reinforcing bar, there is no heat generation of concrete by a microwave. Therefore, when the temperature distribution is measured on the back side of the concrete, it is considered that a low temperature region is detected in the rear part of the metal such as a reinforcing bar.

図７と図８は、試験用に十字形に形成された鉄筋を入れたコンクリート供試体に、マイクロ波（上記欠陥部の場合と同一のマイクロ波）を照射し、その２分後に、それを照射側と裏面側から赤外線サーモグラフィで観測した例である。
なお、この供試体は、図９に示したように、高さＨと幅Ｗがそれぞれ３００ｍｍ、厚さＴが１００ｍｍのコンクリート供試体１で、その厚さ方向３５ｍｍの位置ｂに、直径φが１３ｍｍの鉄筋１ｂを２本十字に重ねて埋め込んだものである。 FIGS. 7 and 8 show that a concrete specimen including a reinforcing bar formed in a cross shape for testing is irradiated with microwaves (the same microwave as in the case of the above defect), and two minutes later, It is an example observed by infrared thermography from the irradiation side and the back side.
In addition, as shown in FIG. 9, this specimen is a concrete specimen 1 having a height H and a width W of 300 mm and a thickness T of 100 mm, respectively, and a diameter φ at a position b of 35 mm in the thickness direction. A 13 mm rebar 1b is embedded in two crosses.

図７と図８を比較することにより明らかなように、少なくともこの供試体においては、裏面側（マイクロ波の照射と反対側）よりマイクロ波照射後の温度分布を測定した方が、鉄筋の埋設位置（図８に点線で示す）が明瞭に観測されている。なお、水平の鉄筋より、垂直の鉄筋の方が明瞭に観測されているのは、マイクロ波の偏向面が水平であったためと考えられる。   As is clear by comparing FIG. 7 and FIG. 8, at least in this specimen, it is better to measure the temperature distribution after microwave irradiation from the back side (opposite side of microwave irradiation). The position (indicated by the dotted line in FIG. 8) is clearly observed. The reason why the vertical rebar is more clearly observed than the horizontal rebar is thought to be because the microwave deflection surface was horizontal.

いずれにしても、コンクリート中に欠陥や鉄筋があると、周囲温度のレベルと温度レベルが変わるため、裏面で温度分布を計測すると、これらの欠陥等が存在することを検出することができる。また、熱伝導の効果により、温度分布は時間の経過とともに変化するが、この温度分布の時間変化を計測することにより、これらの欠陥や鉄筋の位置を検出することも可能である。なお、欠陥とは、例えば、コンクリートのクラックや、極端に水分含有量が他の部分と異なる領域等である。   In any case, if there are defects or reinforcing bars in the concrete, the ambient temperature level and the temperature level change. Therefore, if the temperature distribution is measured on the back surface, it is possible to detect the presence of these defects. Further, the temperature distribution changes with time due to the effect of heat conduction, but it is also possible to detect the positions of these defects and reinforcing bars by measuring the time change of the temperature distribution. The defect is, for example, a concrete crack or a region where the water content is extremely different from other parts.

以上、本発明に係るコンクリートの非破壊検査方法および非破壊検査装置による、コンクリート中の欠陥の検出と鉄筋の位置検出について説明したが、コンクリート，タイルあるいは貼り石の剥離、コンクリートのひび割れ、鉄筋の破断、鉄筋のクラック、鉄筋の腐食などが存在しても、電気力線の分布が変化したり、誘電率の分布が変化したりするため、マイクロ波の減衰の態様が変化し、その結果、コンクリートの温度上昇に差異が表れるため、これらの存在なども検出することができる。   As mentioned above, although the detection of the defect in concrete and the position detection of a reinforcing bar by the nondestructive inspection method and the nondestructive inspection device concerning the present invention were explained, peeling of concrete, a tile or pasting stone, a crack of concrete, a reinforcing bar Even if there are breaks, cracks in reinforcing bars, corrosion of reinforcing bars, etc., the distribution of electric lines of force changes or the distribution of dielectric constant changes, so the mode of attenuation of microwaves changes. Since a difference appears in the temperature rise of concrete, the presence of these can also be detected.

本発明の係るコンクリートの非破壊検査装置の一実施の形態を示した概念的平面図である。1 is a conceptual plan view showing an embodiment of a nondestructive inspection apparatus for concrete according to the present invention. コンクリートの中に欠陥等が存在する場合、マイクロ波を照射する面に対して反対側の面、すなわち裏面側の温度分布を測定すると、そこに対応する部分が低温になることの理由を説明するための、コンクリートの概念的断面図である。Explain the reason why, when there is a defect in concrete, the temperature distribution on the opposite side of the microwave irradiation surface, that is, the temperature distribution on the back side will be low. It is a conceptual sectional view of concrete for. 試験用のロ字形に形成された欠陥を有するコンクリート供試体に、その表面側よりマイクロ波を照射し、それを表面側（マイクロ波の照射側）より赤外線サーモグラフィで観測した例である。This is an example in which a concrete specimen having defects formed in a square shape for testing was irradiated with microwaves from the surface side and observed by infrared thermography from the surface side (microwave irradiation side). 試験用のロ字形に形成された欠陥を有するコンクリート供試体に、その表面側よりマイクロ波を照射し、それを裏面側（マイクロ波の照射と反対側）より赤外線サーモグラフィで観測した例である。This is an example of irradiating a concrete specimen having a defect formed in a square shape for testing with microwaves from the front side and observing it with infrared thermography from the back side (opposite side of the microwave irradiation). 試験用のロ字形に形成された欠陥を有するコンクリート供試体を示した概念的斜視図である。It is the conceptual perspective view which showed the concrete test body which has the defect formed in the square shape for a test. コンクリートの中に鉄筋等の金属が存在する場合、マイクロ波を照射する面に対して反対側の面、すなわち裏面側の温度分布を測定すると、そこに対応する部分が低温になることの理由を説明するための、コンクリートの概念的断面図である。If there is a metal such as a reinforcing bar in the concrete, measuring the temperature distribution on the opposite side of the microwave-irradiated side, that is, the back side, will explain why the corresponding part is colder. It is a conceptual sectional view of concrete for explanation. 試験用に十字形に形成された鉄筋を入れたコンクリート供試体に、その表面側よりマイクロ波を照射し、それを表面側（マイクロ波の照射側）より赤外線サーモグラフィで観測した例である。This is an example of irradiating a concrete specimen containing a reinforcing bar formed in a cross shape for testing with microwaves from the surface side and observing it by infrared thermography from the surface side (microwave irradiation side). 試験用に十字形に形成された鉄筋を入れたコンクリート供試体に、その表面側よりマイクロ波を照射し、それを裏面側（マイクロ波の照射と反対側）より赤外線サーモグラフィで観測した例である。This is an example of irradiating a concrete specimen with a reinforcing bar formed in a cross shape for testing with microwaves from the front side and observing it with infrared thermography from the back side (opposite side of microwave irradiation). . 試験用に十字形に形成された鉄筋を入れたコンクリート供試体を示した概念的斜視図である。It is the conceptual perspective view which showed the concrete test body which put the reinforcing bar formed in the cross shape for the test.

符号の説明Explanation of symbols

１ コンクリート
１ａ コンクリート中の欠陥
１ｂ コンクリート中の鉄筋
２ マイクロ波発生装置
３ マイクロ波発生装置移動手段
３ａ レール
３ｂ 移動台車
４ 温度測定手段
５ 記憶手段
６ 解析手段
７ 出力手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Concrete 1a Defect in concrete 1b Reinforcement in concrete 2 Microwave generator 3 Microwave generator moving means 3a Rail 3b Moving cart 4 Temperature measuring means 5 Storage means 6 Analyzing means 7 Output means

Claims (12)

被検査物であるコンクリートの一方の面側からマイクロ波を照射して該コンクリートを昇温させ、その後に該コンクリートの他方の面側の温度分布を測定し、得られた温度分布および／またはその時間的変化より該コンクリートの内部状況を検出することを特徴とする、コンクリートの非破壊検査方法。   The temperature of the concrete is raised by irradiating microwaves from one side of the concrete to be inspected, and then the temperature distribution on the other side of the concrete is measured. A nondestructive inspection method for concrete, characterized in that the internal state of the concrete is detected from a temporal change. 上記検出するコンクリートの内部状況が、コンクリート内部の欠陥、コンクリート，タイルあるいは貼り石の剥離、鉄筋の位置、鉄筋の破断、鉄筋のクラック、鉄筋の腐蝕の有無の全て、又はその一部であることを特徴とする、請求項１に記載のコンクリートの非破壊検査方法。   The internal condition of the concrete to be detected is all or part of the defects inside the concrete, peeling of the concrete, tiles or sticking stones, the position of the reinforcing bar, the breaking of the reinforcing bar, the cracking of the reinforcing bar, and the corrosion of the reinforcing bar. The nondestructive inspection method for concrete according to claim 1, wherein: 上記得られた昇温後のコンクリートの温度分布を予め用意された基準の温度分布と比較することにより、上記コンクリートの内部状況を検出することを特徴とする、請求項１又は２に記載のコンクリートの非破壊検査方法。   3. The concrete according to claim 1, wherein an internal state of the concrete is detected by comparing a temperature distribution of the concrete obtained after the temperature increase with a reference temperature distribution prepared in advance. Non-destructive inspection method. 上記コンクリートに照射するマイクロ波が、２．４５ＧＨｚの整数分の１、又は整数倍のマイクロ波であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載のコンクリートの非破壊検査方法。   The method for nondestructive inspection of concrete according to any one of claims 1 to 3, wherein the microwave irradiated to the concrete is a microwave of an integer of 2.45 GHz or an integral multiple. 上記コンクリートの温度分布を、赤外線サーモグラフィを用いて測定することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載のコンクリートの非破壊検査方法。   The non-destructive inspection method for concrete according to any one of claims 1 to 4, wherein the temperature distribution of the concrete is measured using infrared thermography. 被検査物であるコンクリートの一方の面側からマイクロ波を照射するマイクロ波発生装置と、マイクロ波照射により昇温したコンクリートの他方の面側の温度分布を測定する温度測定手段と、上記温度測定手段を用いて測定された温度分布を分析して該コンクリートの内部状況を検出する解析手段とを備えることを特徴とする、コンクリートの非破壊検査装置。   A microwave generator that irradiates microwaves from one side of the concrete that is the object to be inspected, temperature measuring means that measures the temperature distribution on the other side of the concrete that has been heated by microwave irradiation, and the above temperature measurement A non-destructive inspection apparatus for concrete, comprising: analysis means for analyzing a temperature distribution measured using the means and detecting an internal state of the concrete. 上記解析手段が検出するコンクリートの内部状況が、コンクリート内部の欠陥、コンクリート，タイルあるいは貼り石の剥離、鉄筋の位置、鉄筋の破断、鉄筋のクラック、鉄筋の腐食の有無の全て、又はその一部であることを特徴とする、請求項６に記載のコンクリートの非破壊検査装置。   The internal condition of the concrete detected by the above analysis means is all or a part of the defects inside the concrete, peeling of the concrete, tiles or sticking stones, the position of the reinforcing bars, the breaking of the reinforcing bars, the cracking of the reinforcing bars, the presence or absence of corrosion of the reinforcing bars. The nondestructive inspection device for concrete according to claim 6, wherein 予め用意された基準の温度分布を格納する記憶手段を更に有し、上記解析手段が、上記温度測定手段を用いて測定された温度分布と上記記憶手段に格納されている基準の温度分布を比較分析して上記コンクリートの内部状況を検出することを特徴とする、請求項６又は７に記載のコンクリートの非破壊検査装置。   It further has a storage means for storing a reference temperature distribution prepared in advance, and the analysis means compares the temperature distribution measured using the temperature measurement means with the reference temperature distribution stored in the storage means. The nondestructive inspection device for concrete according to claim 6 or 7, wherein the concrete internal state is analyzed by analysis. 上記マイクロ波発生装置より照射されるマイクロ波が、２．４５ＧＨｚの整数分の１、又は整数倍のマイクロ波であることを特徴とする、請求項６乃至８のいずれかに記載のコンクリートの非破壊検査装置。   9. The non-concrete material according to claim 6, wherein the microwave irradiated from the microwave generator is a microwave of a fraction of an integer of 2.45 GHz, or an integral multiple. Destructive inspection equipment. 上記マイクロ波発生装置が、マグネトロンであることを特徴とする、請求項６乃至９のいずれかに記載のコンクリートの非破壊検査装置。   10. The nondestructive inspection apparatus for concrete according to claim 6, wherein the microwave generator is a magnetron. 上記マイクロ波発生装置を移動させるマイクロ波発生装置移動手段および／またはホーンアンテナを更に備えることを特徴とする、請求項６乃至１０のいずれかに記載のコンクリートの非破壊検査装置。   The nondestructive inspection apparatus for concrete according to any one of claims 6 to 10, further comprising a microwave generator moving means for moving the microwave generator and / or a horn antenna. 上記温度測定手段が、赤外線サーモグラフィであることを特徴とする、請求項６乃至１１のいずれかに記載のコンクリートの非破壊検査装置。
The non-destructive inspection apparatus for concrete according to any one of claims 6 to 11, wherein the temperature measuring means is an infrared thermography.
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