JP2008275518A

JP2008275518A - コンクリート構造物の劣化検査方法

Info

Publication number: JP2008275518A
Application number: JP2007121202A
Authority: JP
Inventors: Takashi Hanebuchi; 貴士羽渕; Ryoichi Tanaka; 亮一田中; Koji Sato; 孝次佐藤
Original assignee: Toa Corp
Current assignee: Toa Corp
Priority date: 2007-05-01
Filing date: 2007-05-01
Publication date: 2008-11-13

Abstract

【課題】架設されたコンクリート構造物のアルカリ骨材反応等による劣化を、簡便に効率よく高い精度で検出できるようにしたコンクリート構造物の劣化検査方法を提供する。
【解決手段】架設された桟橋の上部コンクリート２の上に所定高さから重錘８を落下させ、重錘８の落下によって生じる落下点Ｐｃｘおよび落下点Ｐｃｘから所定間隔離れた周辺点Ｐｎｘにおいて、それぞれたわみセンサ６ａ、６ｂにより上下変位量を測定し、これら測定上下変位量の比較に基づいて上部コンクリート２の劣化具合を判断する。
【選択図】図２

Description

本発明は、コンクリート構造物の劣化検査方法に関し、さらに詳しくは、架設されたコンクリート構造物の劣化を、簡便に効率よく高い精度で検出できるようにしたコンクリート構造物の劣化検査方法に関するものである。

セメントに含有される水酸化アルカリ（ＮａＯＨおよびＫＯＨ）と、ある種のシリカ鉱物を含有する骨材とが反応して、コンクリートが異常膨張し、ひび割れが発生するいわゆるアルカリ骨材反応が知られている。このアルカリ骨材反応は、潜伏期では反応が進むもののコンクリート表面に何ら変化が見られず、進展期、加速期になってコンクリートの膨張およびひび割れが発生、顕著になる。また、いわゆる塩害によってもコンクリートにひび割れが生じる。

従来、コンクリート構造物の内部を非破壊で診断する方法が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１で提案されている方法は、コンクリート構造物の厚さによらず高精度で、主にコンクリート構造物の厚さを測定できるようにしたものである。それ故、コンクリート構造物の厚さの違いが測定に及ぼす悪影響を解消するため、コンクリート構造物の表面に与えた打撃によって生じる表面波と反射波とを測定し、これら測定データに基づいて複雑な解析を行なう必要であった。そのため、本発明のように、検査対象を桟橋等の架設されたコンクリート構造物に限定している場合に対しては、解析プロセスが煩雑すぎるという問題があり、より簡便な方法が望まれていた。

また、特許文献１の方法では、内部にアルカリ骨材反応等による劣化があった場合に、その劣化部分で反射波がどのような挙動を示すかが不明確であり、劣化部分の位置を特定することが必ずしも容易ではなかった。
特開２００２−２９６２５３号公報

本発明の目的は、架設されたコンクリート構造物の劣化を、簡便に効率よく高い精度で検出できるようにしたコンクリート構造物の劣化検査方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のコンクリート構造物の劣化検査方法は、検査対象となる架設されたコンクリート構造物の上に所定高さから重錘を落下させ、該重錘の落下によって生じる落下点および落下点から所定間隔離れた少なくとも１つの周辺点において上下変位量を測定し、該落下点の測定上下変位量と周辺点の測定上下変位量との比較に基づいてコンクリート構造物の劣化具合を判断するようにしたことを特徴とするものである。

ここで、予め、検査対象となる架設されたコンクリート構造物のコンクリートが健全な領域で、コンクリート構造物の上に所定高さから重錘を落下させ、該重錘の落下によって生じる落下点および落下点から所定間隔離れた少なくとも１つの周辺点において基準上下変位量を取得しておき、前記落下点の測定上下変位量と周辺点の測定上下変位量の比較とともに、該測定上下変位量と前記基準上下変位量との比較に基づいて、コンクリート構造体の劣化具合を判断することもできる。また、前記測定上下変位量および基準上下変位量を測定する際の重錘の落下点と周辺点との所定間隔を、２０ｃｍ以上３０ｃｍ以下に設定することもできる。この所定間隔に設定した場合は、前記周辺点における測定上下変位量が、落下点における測定上下変位量の７０％以下の場合に、該周辺点と落下点との間にコンクリートの劣化が生じていると判断するようにすることもできる。また、本発明では、例えば、前記コンクリート構造物の厚さを１０ｃｍ以上２００ｃｍ以下とする。

本発明のコンクリート構造物の劣化検査方法によれば、検査対象となる架設されたコンクリート構造物の上に所定高さから重錘を落下させ、該重錘の落下によって生じる落下点および落下点から所定間隔離れた少なくとも１つの周辺点において上下変位量を測定し、該落下点の測定上下変位量と周辺点の測定上下変位量とを比較をし、架設されているコンクリート構造物の上下たわみを巧みに利用して劣化具合を判断するようにしたので、複雑な解析を用いることなく、簡便に効率よく高い精度でアルカリ骨材反応や塩害等による劣化を検出することが可能になる。

以下、本発明のコンクリート構造物の劣化検査方法を、図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１〜図３に例示するように、支柱２ａの間または支柱２ａに設けた梁２ｂ等に架設された桟橋１や道路橋の上部コンクリート２などのコンクリート構造物が、本発明の検査対象となる。このような上部コンクリート２は、アルカリ骨材反応や塩害による劣化が進行すると、膨張やそれに伴うひび割れが発生し、強度や耐久性を低下させるという問題が生じる。そこで、本発明の劣化検査方法により早期に上部コンクリート２内部の劣化の有無やその進行状態を把握して、補強工事等を行なうようにする。

まず、検査対象となる上部コンクリート２のコンクリートの劣化していない健全な領域において、図２に例示するように小型のＦＷＤ３を用いて基準上下変位量の測定を行なう。小型のＦＷＤ３は、人力等で所定高さ（例えば、１．０ｍ程度）に持ち上げた所定の質量（例えば、２５ｋｇ程度）の重錘８を落下させて衝撃荷重を発生させ、その際に生じる検査対象の上下変位量（たわみ）を測定する測定装置である。この小型のＦＷＤ３は、載荷板４の上にロードセル５およびたわみセンサ６ａを有し、さらにガイド軸７が立設されている。ガイド軸７には重錘８が挿通され、ガイド軸７の上端部に設けられた落下機構部９による重錘８の保持が解除されると、重錘８が自由落下してガイド軸７下端部に配置されたバッファ１０に衝突する構造になっている。また、重錘８の落下点Ｐｃから所定間隔離れた周辺点Ｐ１に配置されるたわみセンサ６ｂを有している。

この重錘８の落下によって生じる架設されている上部コンクリート２の落下点Ｐｃおよび落下点Ｐｃから所定間隔離れた周辺点Ｐ１における加速度を、それぞれのたわみセンサ６ａ、６ｂセンサによって検知し、検知した加速度に基づいて制御装置１１により算出した基準上下変位量を取得、記憶しておく。この制御装置１１にはロードセル５により検知された衝撃荷重データも入力される。

次いで、図３に例示するように検査を行なう上部コンクリート２の任意の位置に小型のＦＷＤ３を移動させて、載荷板４を上部コンクリート２の表面に設置し、順次落下点Ｐｃｘ（Ｐｃ１、Ｐｃ２、Ｐｃ３・・・）を移動させて検査を行なう。それぞれの落下点Ｐｃｘでは、上記と同様の手順で重錘８を落下させて、落下点Ｐｃｘおよび落下点Ｐｃｘから所定間隔離れた周辺点Ｐｎｘ（Ｐｎ１、Ｐｎ２、Ｐｎ３・・・）における加速度を、それぞれたわみセンサ６ａ、６ｂセンサによって検知し、検知した加速度に基づいて制御装置１１により測定上下変位量を算出、測定する。

次いで、この落下点Ｐｃｘと周辺点Ｐｎｘとでの測定上下変位量を比較する。落下点Ｐｃｘおよび周辺点Ｐｎｘを結ぶ領域においてコンクリート内部に、コンクリートの膨張やひび割れ等の劣化が生じていると、落下点Ｐｃｘが受けた衝撃が周辺点Ｐｎｘに十分に伝わらず、測定上下変位量は落下点Ｐｃｘよりも周辺点Ｐｎｘの方が遥かに小さくなる。換言すれば、コンクリートが健全な状態であれば、衝撃荷重を受けた際に落下点Ｐｃｘと、その近傍の周辺点Ｐｎｘとでは、ほぼ同程度の上下変位（たわみ）が生じる。そこで、落下点Ｐｃｘの測定上下変位量と周辺点Ｐｎｘの測定上下変位量との比較に基づいて上部コンクリート２のアルカリ骨材反応等による劣化具合を判断することができる。

具体的には、例えば、重錘８の落下点Ｐｃｘと周辺点Ｐｎｘとの所定間隔を、２０ｃｍ以上３０ｃｍ以下に設定し、周辺点Ｐｎｘにおける測定上下変位量が、落下点Ｐｃｘにおける測定上下変位量の７０％以下の場合に、落下点Ｐｃｘと周辺点Ｐｎｘとの間に上部コンクリート２の劣化が生じていると判断することができる。

落下点Ｐｃｘと周辺点Ｐｎｘとの所定間隔が２０ｃｍ未満であると、判断できる範囲が小さくなり作業効率を向上させ難くなり、この所定間隔が３０ｃｍ超になると、コンクリートの劣化以外の要因が測定上下変位量に影響を及ぼすようになり高精度の検査が難しくなるため、２０ｃｍ以上３０ｃｍ以下が概ね好ましい範囲となる。また、落下点Ｐｃｘにおける測定上下変位量に対する周辺点Ｐｎｘにおける測定上下変位量の割合は、７０％以下に限定されず、例えば６０％以下程度に設定することができるが、作業効率と検査精度を両立させるには、７０％以下に設定するのが好ましい。

このように本発明では、架設されている上部コンクリート２が衝撃荷重を受けた際の重錘８の落下点Ｐｃｘと周辺点Ｐｎｘとのたわみに注目し、両者の上下変位量の簡単な比較により劣化具合を判断するようにしたので、複雑な解析を用いることなく、簡便に効率よく高い精度でアルカリ骨材反応等による劣化を検出することができる。

上記した落下点Ｐｃｘの測定上下変位量と周辺点Ｐｎｘの測定上下変位量との比較に基づく判断に加えて、予め測定して取得している落下点Ｐｃおよび周辺点Ｐ１の基準上下変位量を判断指標として用いると一段と検査精度を向上させることが可能になる。例えば、測定上下変位量と基準上下変位量とを比較することにより、測定上下変位量の絶対値の適正も判断することができる。即ち、落下点Ｐｃｘ、周辺点Ｐｎｘでの測定上下変位量が、それぞれ落下点Ｐｃ、周辺点Ｐ１での基準上下変位量と著しく差異があれば、何らかの異常があることが分かる。

また、類似の検査対象について、落下点Ｐｃｘに対する周辺点Ｐｎｘの測定上下変位量の割合と、実際の上部コンクリート２内部のアルカリ骨材反応等による劣化状況とのデータが多数蓄積され、的確に推定できるのであれば、予め健全な領域において基準上下変位量を取得する必要はなく、測定上下変位量（落下点Ｐｃｘと周辺点Ｐｎｘとの比較）のみで上部コンクリート２の劣化具合を判断することもできる。また、周辺点Ｐｎｘ、Ｐ１の数はそれぞれ１ヶ所だけでなく、２ヶ所以上にすることもできる。

上部コンクリート２の上にアスファルト等が敷設されている場合は、アスファルト等が健全であることが明らかであれば、アスファルト等の上で小型のＦＷＤ３を用いて同様の測定を行ない、落下点Ｐｃｘおよび周辺点Ｐｎｘの測定上下変位量、落下点Ｐｃおよび周辺点Ｐ１の基準上下変位量を取得するようにしてもよい。検査精度を上げるには、アスファルトを撤去して上部コンクリート２を露出させた状態にして測定を行なうことが好ましい。

また、本発明では架設されているコンクリート構造物の衝撃荷重を受けた際に生じる上下たわみを利用しているため、架設されているコンクリート構造物の中でも、上下たわみが生じ易く、その検知が容易である厚さ１０ｃｍ〜２００ｃｍ程度のコンクリート構造物が検査対象として望ましい。

桟橋の上部コンクリートを検査対象として、コンクリートのアルカリ骨材反応による劣化が見られない健全な領域と、コンクリートのアルカリ骨材反応による劣化が見られる領域とで、本発明のコンクリート構造物の劣化検査方法を行なった。それぞれの領域では、上部コンクリートの上に敷設されているアスファルトを撤去して上部コンクリートを露出させた状態にして、小型のＦＷＤの所定質量の重錘を所定高さ落下させた。コンクリートが健全な領域では、重錘の落下点および落下点から２００ｍｍ、３００ｍｍの位置の周辺点において、基準上下変位量を測定し、その結果を図４、５に示す。

コンクリートの劣化が見られる領域でも同様に、重錘の落下点および落下点から２００ｍｍ、３００ｍｍの位置の周辺点において、上下変位量を測定し、その測定上下変位量の結果を図６、７に示す。

図４、５の結果から、上部コンクリートが健全な領域では、重錘の落下点に対して、落下点から２００ｍｍ、３００ｍｍの位置の周辺点では、基準上下変位量は若干小さくなるが、その差はわずかであり、落下点から２００ｍｍ、３００ｍｍの位置の周辺点ではほぼ同じ変位量となり、これら３点での基準上下変位量は同じであると考えることができると確認できた。

図６、７の結果から、上部コンクリートが劣化している領域では、落下点に対して、落下点から２００ｍｍの位置の周辺点では、測定上下変位量が４５〜５５％程度まで低下し、落下点から３００ｍｍの位置の周辺点では、落下点に対して測定上下変位量が２０％〜３５％程度までさらに低下することが確認できた。

これにより、落下点の測定上下変位量と周辺点の測定上下変位量との比較に基づいて、或いは、この測定上下変位量の比較とともに、測定上下変位量と基準上下変位量との比較に基づいて、上部コンクリートの劣化具合を把握できることが確認できた。

本発明の検査対象となるコンクリート構造物を例示する側面図である。本発明に用いる小型のＦＷＤを例示する説明図である。本発明で測定上下変動量を測定する際の重錘の落下点および周辺点を例示する平面図である。上部コンクリートが健全な領域における基準上下変位量（落下点と落下点から２００ｍｍ離れた周辺点の関係）を例示するグラフ図である。上部コンクリートが健全な領域における基準上下変位量（落下点から２００ｍｍ、３００ｍｍ離れた２つの周辺点の関係）を例示するグラフ図である。上部コンクリートが劣化している領域における測定上下変位量（落下点と落下点から２００ｍｍ離れた周辺点の関係）を例示するグラフ図である。上部コンクリートが劣化している領域における測定上下変位量（落下点と落下点から３００ｍｍ離れた周辺点の関係）を例示するグラフ図である。

符号の説明

１桟橋
２上部コンクリート（コンクリート構造物）
２ａ支柱
２ｂ梁
３小型のＦＷＤ
４載荷板
５ロードセル
６ａ、６ｂたわみセンサ
７ガイド軸
８重錘
９落下機構部
１０バッファ
１１制御装置

Claims

検査対象となる架設されたコンクリート構造物の上に所定高さから重錘を落下させ、該重錘の落下によって生じる落下点および落下点から所定間隔離れた少なくとも１つの周辺点において上下変位量を測定し、該落下点の測定上下変位量と周辺点の測定上下変位量との比較に基づいてコンクリート構造物の劣化具合を判断するようにしたコンクリート構造物の劣化検査方法。
予め、検査対象となる架設されたコンクリート構造物のコンクリートが健全な領域で、コンクリート構造物の上に所定高さから重錘を落下させ、該重錘の落下によって生じる落下点および落下点から所定間隔離れた少なくとも１つの周辺点において基準上下変位量を取得しておき、前記落下点の測定上下変位量と周辺点の測定上下変位量との比較とともに、該測定上下変位量と前記基準上下変位量との比較に基づいてンクリート構造体の劣化具合を判断するようにした請求項１に記載のコンクリート構造物の劣化検査方法。
前記測定上下変位量および基準上下変位量を測定する際の重錘の落下点と周辺点との所定間隔を、２０ｃｍ以上３０ｃｍ以下に設定した請求項１または２に記載の架設されたコンクリート構造物の劣化検査方法。
前記周辺点における測定上下変位量が、落下点における測定上下変位量の７０％以下の場合に、該周辺点と落下点との間にコンクリートの劣化が生じていると判断するようにした請求項３に記載のコンクリート構造物の劣化検査方法。
前記コンクリート構造物の厚さが１０ｃｍ以上２００ｃｍ以下である請求項１〜４のいずれかに記載のコンクリート構造物の劣化検査方法。