JP2007205848A - 超音波法によるコンクリート構造物のひび割れ深さ探査方法及びそのひび割れ深さ探査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】探査精度が向上する超音波発・受振子の望ましい設置位置を定め得る超音波法によるコンクリート構造物のひび割れ深さ探査方法を提供する。
【解決手段】発振子からひび割れまでの距離Ｔ_ｎ、受振子からひび割れまでの距離Ｒ_ｎの組（Ｔ_ｎ，Ｒ_ｎ）について、互いに距離を代えた複数組に対して、各組毎に探傷部での超音波伝播時間ｔ_ｃｎと健全部での超音波伝播時間ｔ_ｏｎを求める。求めた複数の組（Ｔ_ｎ，Ｒ_ｎ，ｔ_ｃｎ，ｔ_ｏｎ）の中で、特定式より超音波発・受振子が最適設置位置となる組を決定して、その決定した組の値（Ｔ，Ｒ，ｔ_ｃ，ｔ_ｏ）をもとにコンクリート構造物のひび割れ深さｄを推定する。
【選択図】図４

Description

この発明は、超音波を利用してコンクリート構造物のひび割れ深さを探査する探査方法及びそのひび割れ深さを探査する探査装置に関し、特にその超音波の発振子と受振子の望ましい設置位置を定める仕方に係わるものであり、また、コンクリート構造物のひび割れ深さの探査方法及び探査装置において、使用する超音波の伝播速度を補正係数により補正し精度の高いひび割れ深さを探査する仕方に係わるものである。

超音波を利用してコンクリート構造物のひび割れ深さを探査する一般的な方法としては、代表的なものとして次の方法がある。

（１） Ｔ_ｃ−Ｔ_ｏ法
Ｔ_ｃ−Ｔ_ｏ法は、図６に示すように、まず（コンクリート構造物の）試験体でひび割れのない健全部表面に一振動子縦波の超音波発振子と受振子を間隔２ａで配置し、基準となる超音波の伝播時間ｔ_ｏを表面法により求める。次に、超音波の発振子と受振子を試験体でひび割れが（ひび割れからそれぞれ等距離に発振子と受振子を配置するように）中央になるように間隔２ａで配置し、超音波の伝播時間ｔ_ｃを求め、式（１）からひび割れ深さを推定する方法である。なお、発振子又は受振子との距離というときは、詳しくは発振子の端子又は受振子の端子との距離を意味している。以下同じである。

ｄ：ひび割れの深さ（ｍｍ）、
ａ：発・受振子からひび割れまでの距離（ｍｍ）、
ｔ_ｏ：健全部での超音波伝播時間（μｓ）、
ｔ_ｃ：ひび割れを挟んで測定した超音波の伝播時間
（探傷部での超音波伝播時間）（μｓ）

（２） デルタ方式
デルタ方式は、図７に示すように、まず試験体でひび割れのない健全部表面に一振動子縦波の超音波発振子と受振子を間隔（Ｔ＋Ｒ）で配置し、基準となる超音波の発・受振子間の伝播速度Ｖ_ｏを表面法により求める。次に超音波の発振子と受振子を試験体でひび割れを挟んで不等距離Ｔ，Ｒに配置して超音波の伝播時間ｔ_ｃを測定し、式（２）からひび割れ深さを推定する方法である。

ｄ：ひび割れの深さ（ｍｍ）、
Ｔ：発振子からひび割れまでの距離（ｍｍ）、
Ｒ：受振子からひび割れまでの距離（ｍｍ）、
Ｖ_ｏ：健全部における発・受振子間の表面法による超音波の伝播速度
（健全部での超音波伝播速度）（ｋｍ／ｓ）、
ｔ_ｃ：ひび割れを挟んで測定した超音波の伝播時間
（探傷部での超音波伝播時間）（μｓ）

（３） 近距離迂回波方式
近距離迂回波方式は、図８に示すように、超音波の発振子と受振子をひび割れを挟んで近接して配置し、発・受振子間の超音波の伝播時間ｔ_ｃを測定して、式（３）からひび割れ深さを推定する方法である。

ｄ＝Ｖ_０・ｔ_ｃ／２ ----（３）
ｄ：ひび割れの深さ（ｍｍ）、
Ｖ_０：測定物（探傷部）の音波の伝播速度（ｋｍ／ｓ）、
ｔ_ｃ：探傷部での超音波伝播時間（μｓ）

なお、超音波を利用してコンクリート構造物のひび割れ深さを計測する技術文献としては、特許文献１がある。

特開平８−１７８９０３号公報

コンクリート構造物に発生したひび割れの深さを超音波法で探査する方法では、超音波の発振子と受振子の設置位置により探査精度が著しく異なることが分かっている。しかし、発・受振子（発・受振子端子）設置位置を一意的に定める方法が無いために、使用者は個別の経験に基づいて発・受振子設置位置を決めており、探査精度が落ちる原因にもなっていた。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、探査精度が向上する超音波発・受振子の望ましい設置位置を定め得る超音波法によるコンクリート構造物の
ひび割れ深さ探査方法及びそのひび割れ深さ探査装置を提供しようとするものである。
また、ひび割れ深さの探査方法及び探査装置において、超音波発・受振子の望ましい設置位置を定め、使用する超音波の伝播速度を補正係数により補正し、精度の高いひび割れ深さを探査しようとするものである。

この発明に係わる超音波法によるコンクリート構造物のひび割れ深さ探査方法は、超音波の発振子と受振子を、コンクリート構造物のひび割れを挟んで直線上に、発振子からひび割れまでの距離Ｔ_ｎ、受振子からひび割れまでの距離Ｒ_ｎで、コンクリート構造物の表面部に設置して、発振子と受振子間のコンクリート構造物における超音波の伝播時間を測定し、コンクリート構造物のひび割れ深さを推定する超音波法によるコンクリート構造物のひび割れ深さ探査方法において、探傷部について、Ｔ_ｎとＲ_ｎのいずれかがコンクリート部材の厚さより小さい範囲で、第１組（Ｔ_１，Ｒ_１），第２組（Ｔ_２，Ｒ_２），第３組（Ｔ_３，Ｒ_３），---と互いに距離を代えて複数回設置して、各組毎の探傷部での超音波伝播時間ｔ_ｃ１，ｔ_ｃ２，ｔ_ｃ３，---を測定する工程、健全部について、発振子と受振子をコンクリート構造物の表面部に、発振子と受振子間の距離Ｔ_ｎ＋Ｒ_ｎで、第１組（Ｔ_１＋Ｒ_１），第２組（Ｔ_２＋Ｒ_２），３組（Ｔ_３＋Ｒ_３），---と互いに距離を代えて複数回設置して、各組毎の健全部での超音波伝播時間ｔ_ｏ１，ｔ_ｏ２，ｔ_ｏ３，---を測定する工程、次式に第１組（Ｔ_１，Ｒ_１，ｔ_ｃ１，ｔ_ｏ１），第２組（Ｔ_２，Ｒ_２，ｔ_ｃ２，ｔ_ｏ２），第３組（Ｔ₃，Ｒ₃，ｔ_ｃ３，ｔ_ｏ３），---をそれぞれ代入して、Ａ_１，Ａ_２，Ａ_３，---を求める工程、

及び、Ａ_１，Ａ_２，Ａ_３，---の内で最小値となる組（Ｔ_ｎ，Ｒ_ｎ，ｔ_ｃｎ，ｔ_ｏｎ）の値（発振子からひび割れまでの距離Ｔ，受振子からひび割れまでの距離Ｒ，探傷部での超音波伝播時間ｔ_ｃ，健全部での超音波伝播時間ｔ_ｏ）を用いて、ひび割れ深さを推定する工程を施すものである。

また、この発明に係わる超音波法によるコンクリート構造物のひび割れ深さ探査方法は、Ａ_１，Ａ_２，Ａ_３，---の内で最小値となる組（Ｔ_ｎ，Ｒ_ｎ，ｔ_ｃｎ，ｔ_ｏｎ）の値（発振子からひび割れまでの距離Ｔ，受振子からひび割れまでの距離Ｒ，探傷部での超音波伝播時間ｔ_ｃ，健全部での超音波伝播時間ｔ_ｏ）を用いて、次式でひび割れ深さdを推定する工程

を施すものである。

また、この発明に係わる超音波法によるコンクリート構造物のひび割れ深さ探査装置は、超音波の発振子と受振子を、コンクリート構造物のひび割れを挟んで直線上に、発振子からひび割れまでの距離Ｔ_ｎ、受振子からひび割れまでの距離Ｒ_ｎで、コンクリート構造物の表面部に設置したものに対して、発振子と受振子間のコンクリート構造物における超音波の伝播時間を測定し、コンクリート構造物のひび割れ深さを推定する超音波法によるコンクリート構造物のひび割れ深さ探査装置において、探傷部について、Ｔ_ｎとＲ_ｎのいずれかがコンクリート部材の厚さより小さい範囲で、第１組（Ｔ_１，Ｒ_１），第２組（Ｔ_２，Ｒ_２），第３組（Ｔ_３，Ｒ_３），---と互いに距離を代えて複数回設置したものに対して、各組毎の探傷部での超音波伝播時間ｔ_ｃ１，ｔ_ｃ２，ｔ_ｃ３，---を測定する手段、健全部について、発振子と受振子をコンクリート構造物の表面部に、発振子と受振子間の距離Ｔ_ｎ＋Ｒ_ｎで、第１組（Ｔ_１＋Ｒ_１），第２組（Ｔ_２＋Ｒ_２），第３組（Ｔ_３＋Ｒ_３），---と互いに距離を代えて複数回設置したものに対して、各組毎の健全部での超音波伝播時間ｔ_ｏ１，ｔ_ｏ２，ｔ_ｏ３，---を測定する手段、次式に第１組（Ｔ_１，Ｒ_１，ｔ_ｃ１，ｔ_ｏ１），第２組（Ｔ_２，Ｒ_２，ｔ_ｃ２，ｔ_ｏ２），第３組（Ｔ₃，Ｒ₃，ｔ_ｃ３，ｔ_ｏ３），---をそれぞれ代入して、Ａ_１，Ａ_２，Ａ_３，---を求める手段、

及び、Ａ_１，Ａ_２，Ａ_３，---の内で最小値となる組（Ｔ_ｎ，Ｒ_ｎ，ｔ_ｃｎ，ｔ_ｏｎ）の値（発振子からひび割れまでの距離Ｔ，受振子からひび割れまでの距離Ｒ，探傷部での超音波伝播時間ｔ_ｃ，健全部での超音波伝播時間ｔ_ｏ）を用いて、ひび割れ深さを推定する手段を備えたものである。

この発明の超音波法によるコンクリート構造物のひび割れ深さ探査方法及びそのひび割れ深さ探査装置によれば、探査精度が向上する超音波発・受振子の望ましい設置位置を定め得るので、ひび割れ深さの探査精度が向上する。
また、超音波発・受振子の望ましい設置位置を定め、使用する超音波の伝播速度を補正係数により補正するようにしたので、ひび割れ深さを精度良く探査できる。

Ｔ_ｃ−Ｔ_ｏ法、デルタ方式、近距離迂回波方式の間の特異な点は、発・受振子の設置方法である。デルタ方式は、発・受振子をひび割れを挟んで不等距離に設置してもひび割れ深さを推定することができ、等距離で発・受振子を設置するＴ_ｃ−Ｔ_ｏ法と近距離迂回波方式を原理的に包括することができる。そこで、デルタ方式を対象に超音波発・受振子の最適設置位置を定める方法を含めた超音波法によるコンクリート構造物のひび割れ深さ探査方法の検討を行う。

次にデルタ方式によるひび割れ深さ推定精度について述べる。
デルタ方式によるひび割れ深さの推定精度を実験的に検証するために、人工のひび割れを有する４種類のコンクリート供試体を作製した。各供試体におけるひび割れ深さは、それぞれ１００ｍｍ、１８０ｍｍ、２００ｍｍ、３５０ｍｍである。

図１はデルタ方式によるひび割れ深さの推定結果を示す図である。図１は横軸にひび割れを挟んだ発・受振子間距離を表し、縦軸に推定したひび割れ深さを表す。太い横線は供試体のひび割れの真値を示し、図１（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）はひび割れ深さの真値が１００ｍｍ，１８０ｍｍ，２００ｍｍ，３５０ｍｍの供試体をそれぞれ示す。図１に示すように、デルタ方式によるひび割れ深さの推定結果は、発・受振子の設置位置により大きく異なる。このことからも分かるように、ひび割れ深さの推定精度を向上させるためには、発・受振子の最適設置位置を明らかにしておかなければならない。

また、図２に示すように、健全部と探傷部の超音波の伝播速度は異なる。図２は各ひび割れ深さ（１００ｍｍ、１８０ｍｍ、２００ｍｍ、３５０ｍｍ）における健全部と探傷部の超音波の伝播速度を示す図である。Ｖ_０は健全部での伝播速度（ｋｍ／ｓ）、Ｖ_ｃは探傷部での伝播速度（ｋｍ／ｓ）である。Ｖ_０とＶ_ｃは異なっている。Ｖ_０を横軸に、Ｖ_ｃを縦軸にして実測値をプロットすると、図２の下図となる。Ｖ_ｃ／Ｖ_０＝ｋを超音波の伝播速度の補正係数とすると、実測ではｋ＝０．６０５〜０．８６０となるが、コンクリートの配合条件等を踏まえると増減するので、ｋ＝０．６〜０．９を採用するのが望ましい。

発・受振子の設置位置Ｔ，Ｒとひび割れ深さｄの距離関係を、式（４）から求める回析角度で表し、回析角度とひび割れ深さの推定精度の関係を検討する。
図７を参照して、
θ＝arctan（Ｔ／ｄ）＋arctan（Ｒ／ｄ） -----（４）
Ｔ：発振子からひび割れまでの距離（ｍｍ）、
Ｒ：受振子からひび割れまでの距離（ｍｍ）、
ｄ：ひび割れの深さ（ｍｍ）、
θ：超音波の回析角度（°）で、発振子とひび割れ先端とを結ぶ直線と、
受振子とひび割れ先端とを結ぶ直線とのなす角度を表す。

図３は、超音波の回析角度θとひび割れ深さｄの推定精度の関係を示す図である。図３には、横軸に回析角度θ（°）、縦軸に図２に示したＶｃとＶｏの比（Ｖｃ／Ｖｏ）を用いてＶｏを補正（Ｖｃ＝Ｖｏ×Ｖｃ／Ｖｏ）し、補正した伝播速度を用いて推定したひび割れ深さと真値の比を示している。図３からは、各ひび割れ深さ（１００ｍｍ、１８０ｍｍ、２００ｍｍ、３５０ｍｍ）において、回析角度９０°が最もひび割れ深さの推定値と真値の比が１に近いことが分かる。つまり、超音波法でひび割れ深さの推定を行う場合は、超音波がひび割れを直角回析する位置に発・受振子を設置すべきであることがわかる。

説明を補足する。これまでの研究では、健全部での超音波の伝播速度Ｖｏと探傷部での超音波の伝播速度Ｖｃは同じになることを前提にひび割れ深さ推定式（２）が構築されていたが、今回の研究によりコンクリートの場合は両者が一致しないことが分かった。しかし、ひび割れ深さ推定式（２）では、真の超音波の伝播速度が必要になるので、ＶｃとＶｏの比を補正係数ｋ＝（Ｖｃ／Ｖｏ）で表し、Ｖｏを補正係数ｋで補正することで、ひび割れ深さ推定式（２）に代入する伝播距離を得るようにした。従って、結論は、次のようになる。
Ｖｃ（補正後における超音波の伝播速度、ひび割れ深さ推定式に代入する健全部での超音波の伝播速度）=ｋ（補正係数）×Ｖｏ（測定される健全部での超音波の伝播速度）
このように健全部での超音波の伝播速度Ｖｏを補正することで、デルタ方式のひび割れ深さ推定式（２）がそのまま使用することができる。

実施の形態１．
超音波発・受振子の最適設置位置
発・受振子の最適設置位置を決定する方法について検討する。
超音波がひび割れを直角回析する位置に発・受振子を設置するということは、発・受振子の設置位置とひび割れ深さの間にピタゴラスの定理が成立することになる。図７を参照する。

式（１１）は、超音波の回析角度が９０°になるための発・受振子の設置位置と健全部及び探傷部での伝播時間の関係式である。したがって、デルタ方式における発・受振子の最適設置位置を決定する条件式は、式（１２）で表されることになる。

図４は超音波法によるコンクリート構造物のひび割れ深さ探査を示すフロー図である。超音波発・受振子の最適設置位置は、次のようにして決定する。T_ｎとR_ｎを任意に変えて発振子と受振子を設置し、各位置における探傷部での超音波伝播時間ｔ_ｃｎを測定する。発振子と受振子間の距離をＴ_ｎ＋Ｒ_ｎに設置し、各位置における健全部での超音波伝播時間ｔ_ｃｎを測定する。その測定結果を条件式（１２）に代入し、条件式（１２）が最小値となる位置のTとRを探索する。

次に、図４のフロー図を用いて、具体的に、デルタ方式について、コンクリート構造物のひび割れ深さを推定する探査方法を説明する。
第１工程：
試験体であるコンクリート構造物のひび割れを有する探傷部に対して、
超音波の発振子と受振子を、コンクリート構造物のひび割れを挟んで直線上に、発振子からひび割れまでの距離Ｔ_ｎ、受振子からひび割れまでの距離Ｒ_ｎで、コンクリート構造物の表面部に設置し、発振子と受振子間のコンクリート構造物における超音波の伝播時間を測定する。即ち、探傷部について、Ｔ_ｎとＲ_ｎのいずれかがコンクリート部材の厚さより小さい範囲で、第１組（Ｔ_１，Ｒ_１），第２組（Ｔ_２，Ｒ_２），第３組（Ｔ_３，Ｒ_３），---と互いに距離を代えて複数回設置して、各組毎の探傷部での超音波伝播時間ｔ_ｃ１，ｔ_ｃ２，ｔ_ｃ３，---を測定する。なお、コンクリート部材の厚さが不明のときは、予想値としてもよい。

第２工程：
同じ試験体であるコンクリート構造物でひび割れのない健全部に対して、
発振子と受振子をコンクリート構造物の表面部に、発振子と受振子間の距離Ｔ_ｎ＋Ｒ_ｎで、第１組（Ｔ_１＋Ｒ_１），第２組（Ｔ_２＋Ｒ_２），３組（Ｔ_３＋Ｒ_３），---と互いに距離を代えて複数回設置して、各組毎の健全部での超音波伝播時間ｔ_ｏ１，ｔ_ｏ２，ｔ_ｏ３，---を測定する。このとき、探傷部の各組と健全部の各組はそれぞれ互いに、発振子と受振子間の距離Ｔ_ｎ＋Ｒ_ｎは同じであり、探傷部の各組と健全部の各組はそれぞれ互いに、発振子と受振子間の距離が同じになる位置に、発振子と受振子が設置される。

第３工程：
式（１５）に第１組（Ｔ_１，Ｒ_１，ｔ_ｃ１，ｔ_ｏ１），第２組（Ｔ_２，Ｒ_２，ｔ_ｃ２，ｔ_ｏ２），
第３組（Ｔ₃，Ｒ₃，ｔ_ｃ３，ｔ_ｏ３），---をそれぞれ代入して、Ａ_１，Ａ_２，Ａ_３，---を求める。

第４工程：
Ａ_１，Ａ_２，Ａ_３，---の内で最小値となる組（Ｔ_ｎ，Ｒ_ｎ，ｔ_ｃｎ，ｔ_ｏｎ）の値（発振子からひび割れまでの距離Ｔ，受振子からひび割れまでの距離Ｒ，探傷部での超音波伝播時間ｔ_ｃ，健全部での超音波伝播時間ｔ_ｏ）を用いる。これにより、発振子と受振子の最適設置位置Ｔ，Ｒが決定される。

第５工程：
Ａ_１，Ａ_２，Ａ_３，---の内で最小値となる組（Ｔ_ｎ，Ｒ_ｎ，ｔ_ｃｎ，ｔ_ｏｎ）の値（発振子からひび割れまでの距離Ｔ，受振子からひび割れまでの距離Ｒ，探傷部での超音波伝播時間ｔ_ｃ，健全部での超音波伝播時間ｔ_ｏ）を用いて、式（１６）（１７）（１８）でひび割れ深さdを推定する。

なお、Ａ_１，Ａ_２，Ａ_３，---の内で最小値となる組（Ｔ_ｎ，Ｒ_ｎ，ｔ_ｃｎ，ｔ_ｏｎ）の値（発振子からひび割れまでの距離Ｔ，受振子からひび割れまでの距離Ｒ，探傷部での超音波伝播時間ｔ_ｃ，健全部での超音波伝播時間ｔ_ｏ）を用いることにより、（１９）式によりｋを選定することができる。

図５は図４のフロー図に従って、実際的にひび割れ深さを推定したときの各数値を示す図である。試験体となるコンクリート構造物は、ひび割れの真値１８０ｍｍ、厚さ３８０ｍｍ×横９００ｍｍ×縦１００ｍｍ、補正係数ｋ＝０．８５を使用した。
探傷部に対して、発振子からひび割れまでの距離Ｔ_ｎ、受振子からひび割れまでの距離Ｒ_ｎで、探傷部での超音波伝播時間ｔ_ｃｎを各組についてそれぞれ測定した。健全部に対して、発振子と受振子間の距離Ｔ_ｎ＋Ｒ_ｎで、健全部での超音波伝播時間ｔ_ｏｎを各組についてそれぞれ測定した。
測定回数は２５回であり、つまり、２５組について測定し、それぞれについて、式（１５）のＡ_ｎを求めたところ、Ａ_ｎが最小となったのは、第９回目つまり第９組についてであったので、そのときの値（発振子からひび割れまでの距離Ｔ＝１５０ｍｍ，受振子からひび割れまでの距離Ｒ＝２５０ｍｍ，探傷部での超音波伝播時間ｔ_ｃ＝１４９．１μｓ，健全部での超音波伝播時間ｔ_ｏ＝９０．２μｓ）を用いる。

そして、式（１６）（１７）により、健全部での超音波伝播速度Ｖ_０＝４．４３５（ｋｍ／ｓ）を求め、ｋ＝０．８５を用いて、補正した伝播速度Ｖ_ｃ＝３．７６９（ｋｍ／ｓ）を求める。その後、式（１８）により、ひび割れ深さの推定値ｄ＝１９４ｍｍを得た。真値１８０ｍｍに対して近接した値を得ることができた。なお、通常のデルタ法によるひび割れ深さ推定値はｄ＝２６０ｍｍであった。

このように、上述した超音波法によるコンクリート構造物のひび割れ深さ探査方法によれば、探査精度が向上する超音波発・受振子の最適設置位置を定め得るので、ひび割れ深さの探査精度が向上する。また、超音波発・受振子の最適設置位置を定め、使用する超音波の伝播速度を補正係数により補正するようにしたので、ひび割れ深さを精度良く探査できる。

上述では、デルタ方式について説明したが、Ｔ_ｃ―Ｔ_ｏ法の場合も、作業方法は、デルタ方式と同じである。違いは、発振子からひび割れまでの距離Ｔ_ｎと、受振子からひび割れまでの距離Ｒ_ｎとが異なるのがデルタ方式（Ｔ_ｎ≠Ｒ_ｎ）で、同じになるのが、Ｔ_ｃ―Ｔ_ｏ法（Ｔ_ｎ＝Ｒ_ｎ）という点である。そのため、両者の主な違いは、発振子と受振子の設置位置である。

図４を参照して、Ｔ_ｃ―Ｔ_ｏ法について、コンクリート構造物のひび割れ深さを推定する探査方法を説明する。なお、デルタ方式で説明した部分は一部省略している。
第１工程：
試験体であるコンクリート構造物のひび割れを有する探傷部に対して、
超音波の発振子と受振子を、コンクリート構造物のひび割れを挟んで直線上に、発振子からひび割れまでの距離Ｔ_ｎと受振子からひび割れまでの距離Ｒ_ｎが実質的に等距離で、コンクリート構造物の表面部に設置し、発振子と受振子間のコンクリート構造物における超音波の伝播時間を測定する。
探傷部について、Ｔ_ｎ＝Ｒ_ｎがコンクリート部材の厚さより小さい範囲で、第１組（Ｔ_１，Ｒ_１），第２組（Ｔ_２，Ｒ_２），第３組（Ｔ_３，Ｒ_３），---と互いに距離を代えて複数回設置して、各組毎の探傷部での超音波伝播時間ｔ_ｃ１，ｔ_ｃ２，ｔ_ｃ３，---を測定する。

第２工程：
同じ試験体であるコンクリート構造物でひび割れのない健全部に対して、
発振子と受振子をコンクリート構造物の表面部に、発振子と受振子間の距離Ｔ_ｎ＋Ｒ_ｎで、第１組（Ｔ_１＋Ｒ_１），第２組（Ｔ_２＋Ｒ_２），第３組（Ｔ_３＋Ｒ_３），---と互いに距離を代えて複数回設置して、各組毎の健全部での超音波伝播時間ｔ_ｏ１，ｔ_ｏ２，ｔ_ｏ３，---を測定する。

第３工程：
式（２０）に第１組（Ｔ_１，Ｒ_１，ｔ_ｃ１，ｔ_ｏ１），第２組（Ｔ_２，Ｒ_２，ｔ_ｃ２，ｔ_ｏ２），
第３組（Ｔ₃，Ｒ₃，ｔ_ｃ３，ｔ_ｏ３），---をそれぞれ代入して、Ａ_１，Ａ_２，Ａ_３，---を求める。

第４工程：
Ａ_１，Ａ_２，Ａ_３，---の内で最小値となる組（Ｔ_ｎ，Ｒ_ｎ，ｔ_ｃｎ，ｔ_ｏｎ）の値（発振子からひび割れまでの距離Ｔ又は受振子からひび割れまでの距離Ｒ，探傷部での超音波伝播時間ｔ_ｃ，健全部での超音波伝播時間ｔ_ｏ）を用いる。これにより、発振子と受振子の最適設置位置Ｔ，Ｒが決定される。

第５工程：
Ａ_１，Ａ_２，Ａ_３，---の内で最小値となる組（Ｔ_ｎ，Ｒ_ｎ，ｔ_ｃｎ，ｔ_ｏｎ）の値（発振子からひび割れまでの距離Ｔ又は受振子からひび割れまでの距離Ｒ，探傷部での超音波伝播時間ｔ_ｃ，健全部での超音波伝播時間ｔ_ｏ）を用いて、式（２１）でひび割れ深さdを推定する。

このようにして、Ｔ_ｃ―Ｔ_ｏ法の場合も、探査精度が向上する超音波発・受振子の最適設置位置を定め得るので、ひび割れ深さの探査精度が向上する。

この発明に係わる超音波法によるコンクリート構造物のひび割れ深さ探査装置は、
探傷部について、Ｔ_ｎとＲ_ｎのいずれかがコンクリート部材の厚さより小さい範囲で、第１組（Ｔ_１，Ｒ_１），第２組（Ｔ_２，Ｒ_２），第３組（Ｔ_３，Ｒ_３），---と互いに距離を代えて複数回設置したものに対して、各組毎の探傷部での超音波伝播時間ｔ_ｃ１，ｔ_ｃ２，ｔ_ｃ３，---を測定する手段（第１測定器）、
健全部について、発振子と受振子をコンクリート構造物の表面部に、発振子と受振子間の距離Ｔ_ｎ＋Ｒ_ｎで、第１組（Ｔ_１＋Ｒ_１），第２組（Ｔ_２＋Ｒ_２），第３組（Ｔ_３＋Ｒ_３），---と互いに距離を代えて複数回設置したものに対して、各組毎の健全部での超音波伝播時間ｔ_ｏ１，ｔ_ｏ２，ｔ_ｏ３，---を測定する手段（第２測定器、なお、第２測定器は第１測定器で実施できる。）、

次式に第１組（Ｔ_１，Ｒ_１，ｔ_ｃ１，ｔ_ｏ１），第２組（Ｔ_２，Ｒ_２，ｔ_ｃ２，ｔ_ｏ２），
第３組（Ｔ₃，Ｒ₃，ｔ_ｃ３，ｔ_ｏ３），---をそれぞれ代入して、Ａ_１，Ａ_２，Ａ_３，---を求める手段（計算機）、

及び、Ａ_１，Ａ_２，Ａ_３，---の内で最小値となる組（Ｔ_ｎ，Ｒ_ｎ，ｔ_ｃｎ，ｔ_ｏｎ）の値（発振子からひび割れまでの距離Ｔ，受振子からひび割れまでの距離Ｒ，探傷部での超音波伝播時間ｔ_ｃ，健全部での超音波伝播時間ｔ_ｏ）を用いて、次式でひび割れ深さdを推定する手段（計算機）

を備えて実現するとよい。

デルタ方式によるひび割れ深さの推定結果を示す図である。 各ひび割れ深さにおける健全部と探傷部の超音波の伝播速度を示す図である。 超音波の回析角度とひび割れ深さの推定精度の関係を示す図である。 この発明の実施の形態１における超音波法によるコンクリート構造物のひび割れ深さ探査を示すフロー図である。 図４のフロー図に従って、実際的にひび割れ深さを推定したときの各数値を示す図である。 Ｔｃ−Ｔｏ法の一般的ひび割れ深さ推定方法を説明する図である。 デルタ方式の一般的ひび割れ深さ推定方法を説明する図である。 近距離迂回波方式の一般的ひび割れ深さ推定方法を説明する図である。

Claims (10)

1. 超音波の発振子と受振子を、コンクリート構造物のひび割れを挟んで直線上に、発振子からひび割れまでの距離Ｔ_n、受振子からひび割れまでの距離Ｒ_nで、コンクリート構造物の表面部に設置して、発振子と受振子間のコンクリート構造物における超音波の伝播時間を測定し、コンクリート構造物のひび割れ深さを推定する超音波法によるコンクリート構造物のひび割れ深さ探査方法において、
   探傷部について、Ｔ_nとＲ_nのいずれかがコンクリート部材の厚さより小さい範囲で、第１組（Ｔ₁，Ｒ₁），第２組（Ｔ₂，Ｒ₂），第３組（Ｔ₃，Ｒ₃），---と互いに距離を代えて複数回設置して、各組毎の探傷部での超音波伝播時間ｔ_c1，ｔ_c2，ｔ_c3，---を測定する工程、
   健全部について、発振子と受振子をコンクリート構造物の表面部に、発振子と受振子間の距離Ｔ_n＋Ｒ_nで、第１組（Ｔ₁＋Ｒ₁），第２組（Ｔ₂＋Ｒ₂），３組（Ｔ₃＋Ｒ₃），---と互いに距離を代えて複数回設置して、各組毎の健全部での超音波伝播時間ｔ_o1，ｔ_o2，ｔ_o3，---を測定する工程、
   次式に第１組（Ｔ₁，Ｒ₁，ｔ_c1，ｔ_o1），第２組（Ｔ₂，Ｒ₂，ｔ_c2，ｔ_o2），
   第３組（Ｔ₃，Ｒ₃，ｔ_c3，ｔ_o3），---をそれぞれ代入して、Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃，---を求める工程、
   

   

   及び、
   Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃，---の内で最小値となる組（Ｔ_n，Ｒ_n，ｔ_cn，ｔ_on）の値（発振子からひび割れまでの距離Ｔ，受振子からひび割れまでの距離Ｒ，探傷部での超音波伝播時間ｔ_c，健全部での超音波伝播時間ｔ_o）を用いて、ひび割れ深さを推定する工程
   を施す超音波法によるコンクリート構造物のひび割れ深さ探査方法。
2. Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃，---の内で最小値となる組（Ｔ_n，Ｒ_n，ｔ_cn，ｔ_on）の値（発振子からひび割れまでの距離Ｔ，受振子からひび割れまでの距離Ｒ，探傷部での超音波伝播時間ｔ_c，健全部での超音波伝播時間ｔ_o）を用いて、次式でひび割れ深さdを推定する工程
   

   

   を施す請求項１記載の超音波法によるコンクリート構造物のひび割れ深さ探査方法。
3. 補正係数ｋは、ｋ＝０．６〜０．９である請求項１又は請求項２記載の超音波法によるコンクリート構造物のひび割れ深さ探査方法。
4. Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃，---の内で最小値となる組（Ｔ_n，Ｒ_n，ｔ_cn，ｔ_on）の値（発振子からひび割れまでの距離Ｔ，受振子からひび割れまでの距離Ｒ，探傷部での超音波伝播時間ｔ_c，健全部での超音波伝播時間ｔ_o）を用いて、
   次式によりｋを選定する請求項１又は請求項２記載の超音波法によるコンクリート構造物のひび割れ深さ探査方法。
   

   
5. 発振子からひび割れまでの距離Ｔ_nと受振子からひび割れまでの距離Ｒ_nは、実質的に
   Ｔ_n＝Ｒ_n
   となるように、発振子と受振子を設置する請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の超音波法によるコンクリート構造物のひび割れ深さ探査方法。
6. 超音波の発振子と受振子を、コンクリート構造物のひび割れを挟んで直線上に、発振子からひび割れまでの距離Ｔ_nと受振子からひび割れまでの距離Ｒ_nが実質的に等距離で、コンクリート構造物の表面部に設置して、発振子と受振子間のコンクリート構造物における超音波の伝播時間を測定し、コンクリート構造物のひび割れ深さを推定する超音波法によるコンクリート構造物のひび割れ深さ探査方法において、
   探傷部について、Ｔ_n＝Ｒ_nがコンクリート部材の厚さより小さい範囲で、第１組（Ｔ₁，Ｒ₁），第２組（Ｔ₂，Ｒ₂），第３組（Ｔ₃，Ｒ₃），---と互いに距離を代えて複数回設置して、各組毎の探傷部での超音波伝播時間ｔ_c1，ｔ_c2，ｔ_c3，---を測定する工程、
   健全部について、発振子と受振子をコンクリート構造物の表面部に、発振子と受振子間の距離Ｔ_n＋Ｒ_nで、第１組（Ｔ₁＋Ｒ₁），第２組（Ｔ₂＋Ｒ₂），第３組（Ｔ₃＋Ｒ₃），---と互いに距離を代えて複数回設置して、各組毎の健全部での超音波伝播時間ｔ_o1，ｔ_o2，ｔ_o3，---を測定する工程、
   次式に第１組（Ｔ₁，Ｒ₁，ｔ_c1，ｔ_o1），第２組（Ｔ₂，Ｒ₂，ｔ_c2，ｔ_o2），
   第３組（Ｔ₃，Ｒ₃，ｔ_c3，ｔ_o3），---をそれぞれ代入して、Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃，---を求める工程、
   

   

   及び、
   Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃，---の内で最小値となる組（Ｔ_n，Ｒ_n，ｔ_cn，ｔ_on）の値（発振子からひび割れまでの距離Ｔ又は受振子からひび割れまでの距離Ｒ，探傷部での超音波伝播時間ｔ_c，健全部での超音波伝播時間ｔ_o）を用いて、ひび割れ深さを推定する工程
   を施す超音波法によるコンクリート構造物のひび割れ深さ探査方法。
7. Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃，---の内で最小値となる組（Ｔ_n，Ｒ_n，ｔ_cn，ｔ_on）の値（発振子からひび割れまでの距離Ｔ又は受振子からひび割れまでの距離Ｒ，探傷部での超音波伝播時間ｔ_c，健全部での超音波伝播時間ｔ_o）を用いて、次式でひび割れ深さdを推定する工程
   

   

   を施す請求項６記載の超音波法によるコンクリート構造物のひび割れ深さ探査方法。
8. 超音波の発振子と受振子を、コンクリート構造物のひび割れを挟んで直線上に、発振子からひび割れまでの距離Ｔ_n、受振子からひび割れまでの距離Ｒ_nで、コンクリート構造物の表面部に設置したものに対して、発振子と受振子間のコンクリート構造物における超音波の伝播時間を測定し、コンクリート構造物のひび割れ深さを推定する超音波法によるコンクリート構造物のひび割れ深さ探査装置において、
   探傷部について、Ｔ_nとＲ_nのいずれかがコンクリート部材の厚さより小さい範囲で、第１組（Ｔ₁，Ｒ₁），第２組（Ｔ₂，Ｒ₂），第３組（Ｔ₃，Ｒ₃），---と互いに距離を代えて複数回設置したものに対して、各組毎の探傷部での超音波伝播時間ｔ_c1，ｔ_c2，ｔ_c3，---を測定する手段、
   健全部について、発振子と受振子をコンクリート構造物の表面部に、発振子と受振子間の距離Ｔ_n＋Ｒ_nで、第１組（Ｔ₁＋Ｒ₁），第２組（Ｔ₂＋Ｒ₂），第３組（Ｔ₃＋Ｒ₃），---と互いに距離を代えて複数回設置したものに対して、各組毎の健全部での超音波伝播時間ｔ_o1，ｔ_o2，ｔ_o3，---を測定する手段、
   次式に第１組（Ｔ₁，Ｒ₁，ｔ_c1，ｔ_o1），第２組（Ｔ₂，Ｒ₂，ｔ_c2，ｔ_o2），
   第３組（Ｔ₃，Ｒ₃，ｔ_c3，ｔ_o3），---をそれぞれ代入して、Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃，---を求める手段、
   

   

   及び、
   Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃，---の内で最小値となる組（Ｔ_n，Ｒ_n，ｔ_cn，ｔ_on）の値（発振子からひび割れまでの距離Ｔ，受振子からひび割れまでの距離Ｒ，探傷部での超音波伝播時間ｔ_c，健全部での超音波伝播時間ｔ_o）を用いて、ひび割れ深さを推定する手段
   を備えた超音波法によるコンクリート構造物のひび割れ深さ探査装置。
9. Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃，---の内で最小値となる組（Ｔ_n，Ｒ_n，ｔ_cn，ｔ_on）の値（発振子からひび割れまでの距離Ｔ，受振子からひび割れまでの距離Ｒ，探傷部での超音波伝播時間ｔ_c，健全部での超音波伝播時間ｔ_o）を用いて、次式でひび割れ深さdを推定する手段
   

   

   を備えた請求項８記載の超音波法によるコンクリート構造物のひび割れ深さ探査装置。
10. 補正係数ｋは、ｋ＝０．６〜０．９である請求項８又は請求項９記載の超音波法によるコンクリート構造物のひび割れ深さ探査装置。

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