JP2012127908A - 鉄筋異常判定方法及び鉄筋異常判定システム - Google Patents

Abstract

【課題】鉄筋コンクリートに地中の埋設部分があっても鉄筋の異常を判定することができる鉄筋異常判定方法及び鉄筋異常判定システムを提供する。
【解決手段】鉄筋コンクリート１０の鉄筋２の異常を非破壊検査する鉄筋異常判定方法である。鉄筋コンクリート１０の外部から周波数掃印信号を印加してインピーダンスの周波数特性の検出が可能な電気回路３を、鉄筋２にて構成し、初期段階の周波数特性と、所定期間経過後の測定時での周波数特性とを比較して、これに基づいて鉄筋２の異常を判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄筋コンクリートの鉄筋の異常を非破壊検査する鉄筋異常判定方法及び鉄筋異常判定システムに関する。

鉄筋コンクリート部材において、経年劣化により鉄筋に異常（変位、減肉、断線）が発生する場合がある。例えば、鉄筋コンクリート電柱における鉄筋異常を放置すると、電柱の倒壊という重大事故の発生の原因となるおそれがあり、事故を防止するために、定期的に鉄筋の異常を非破壊で検査する必要がある。このため、従来から、コンクリート内の鉄筋の異常を検出する非破壊検査方法が知られている（特許文献１）。

特許文献１に記載の方法は、交流インピーダンス法により分極抵抗を計測して鉄筋の腐食速度を推定するものである。すなわち、図４に示すように、コンクリート１００表面に電極１０１を配置するとともに、コンクリート１００から露出した鉄筋１０２に端子１０３を接続し、コンクリート１００の表面と鉄筋１０２との間での電位を測定する。次に、コンクリート中の鉄筋１０２の電位を、この電位に制御しつつ、交流電圧印加装置１０４から±１０ｍＶ程度の電圧で所要の周波数の交流電圧を印加する。それと同時に、鉄筋１０２と電極１０１の間の電流応答を図示省略の周波数応答解析装置で解析し、交流インピーダンスの測定が行なわれ、これによって得られた交流インピーダンスの測定値は図示省略のコンピュータに伝達される。そして、交流インピーダンス軌跡から分極抵抗を求め、その分極抵抗の逆数が腐食速度に比例するという関係から、腐食速度を推定することができる。

特開平５−３４０９０７号公報

例えば鉄筋コンクリート電柱のように、鉄筋コンクリートの一部が地中に埋設されている場合、倒壊等の事故を未然に防止するためには、埋設部分の鉄筋の異常を検出する必要がある。しかしながら、前記特許文献１のような方法では、コンクリート表面に電極を当接させる必要があるため、地中の埋設部分等、電極を配置できない部分の鉄筋の異常の検出ができず、事故を未然に防止することができないという問題があった。

本発明の課題は、鉄筋コンクリートに地中の埋設部分があっても鉄筋の異常を判定することができる鉄筋異常判定方法及び鉄筋異常判定システムを提供することにある。

本発明の鉄筋異常判定方法は、鉄筋コンクリートの鉄筋の異常を非破壊検査する鉄筋異常判定方法であって、前記鉄筋コンクリートの外部から周波数掃印信号を印加してインピーダンスの周波数特性の検出が可能な電気回路を鉄筋にて構成し、初期段階の周波数特性と、所定期間経過後の測定時での周波数特性とを比較して、これに基づいて鉄筋の異常を判定するものである。

本発明の鉄筋異常判定方法は、鉄筋にて電気回路を構成するため、鉄筋に周波数掃印信号（正弦波の掃印信号）を印加すると、インピーダンスの周波数特性の検出が可能となって、周波数特性分析器を用いて、いわゆるＦＲＡ法による測定が可能となる。ＦＲＡ法を使用することにより、鉄筋のいずれかの場所に異常（変位、減肉、断線）があると、周波数特性が初期段階から変化する。これにより、従来のように、診断すべき鉄筋に対応する部位のコンクリート面に電極を当接させる必要はなく、測定時の周波数特性を測定し、初期段階から変化しているか否かを判断するだけで、鉄筋の全範囲において異常を検知することができる。

鉄筋コンクリートの構成時において、測定用の端子を外部に露出させることができる。これにより、測定時において、外部に露出している測定用の端子に周波数特性分析器を接続することができる。

本発明の鉄筋異常判定システムは、鉄筋コンクリートの鉄筋の異常を非破壊検査する鉄筋異常判定システムであって、鉄筋にて構成した電気回路と、この電気回路に接続されて、鉄筋コンクリートの外部に露出する端子と、前記端子に接続されて、前記鉄筋コンクリートの外部から前記電気回路に周波数掃印信号を印加してインピーダンスの周波数特性を検出する周波数特性分析器と、初期段階の周波数特性と、所定期間経過後の測定時での周波数特性とを比較して、これに基づいて鉄筋の異常を判定する判定手段とを備えたものである。

本発明の鉄筋異常判定方法によれば、コンクリート面に電極を当接させる必要はなくなるので、鉄筋コンクリートに埋設部分があっても鉄筋の異常を検知することができる。しかも、測定時の周波数特性を測定し、初期段階から変化しているか否かを判断するだけで、鉄筋の全範囲において異常を検知することができるため、簡単な方法で鉄筋の異常を検知することができる。

測定時において、外部に露出している測定用の端子に周波数特性分析器を接続すると、コンクリートを損傷させて鉄筋を露出させる作業が必要ではなくなるため、作業性の向上を図ることができる。

本発明の鉄筋異常判定システムによれば、鉄筋コンクリートの外部に露出する端子に周波数特性分析器を接続するだけで鉄筋の全範囲において異常を検知することができるため、鉄筋コンクリートに埋設部分があっても鉄筋の異常を検知することができる。しかも、測定時の周波数特性の挙動を測定し、初期段階から変化しているか否かを判断するだけで、鉄筋の全範囲において異常を検知することができるため、簡単な方法で鉄筋の異常を検知することができる。

本発明の鉄筋異常判定システムの概念図である。 本発明の鉄筋異常判定システムの周波数特性分析器のブロック図である。 本発明の鉄筋異常判定システムの周波数特性分析器により測定した初期段階及び測定時における周波数特性である。 従来の鉄筋の異常を判定する方法を示す概念図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

本発明の鉄筋異常判定システムは、鉄筋コンクリートの鉄筋の異常を非破壊検査するものである。この鉄筋異常判定システムは、図１に示すように、地中にその一部が埋設された鉄筋コンクリート１０内において、鉄筋２にて構成した電気回路３と、電気回路３に接続されて、鉄筋コンクリート１０の外部に露出する端子４と、端子４に接続されて、鉄筋コンクリート１０の外部から電気回路３に周波数掃印信号を印加してインピーダンスの周波数特性を検出する周波数特性分析器５とを備えている。

電気回路３は、鉄筋コンクリート１０製造時において、鉄筋２にて構成された分布定数回路であり、鉄筋コンクリート内部に埋設されている。すなわち、鉄筋２は、図１に示すように、電流を流れるための閉ループを持つ構成となっている。分布定数回路とは、集中定数回路としての近似が不可能な回路を意味し、回路素子が空間的に分離ができず、全体的に回路定数が分布していると考えられる回路のことをいう。この電気回路３は、後述するように、鉄筋コンクリート１０の外部の周波数特性分析器５から周波数掃印信号を印加したときに、インピーダンスの周波数特性を検出できるものとなっている。

鉄筋コンクリート１０の外部には、一対の端子４が露出している。これらの端子４は、夫々鉄筋コンクリート１０内に埋設されたケーブル６を介して前記電気回路３（鉄筋２の一部）に接続されている。また、これらの端子４は、夫々鉄筋コンクリート１０の外部に設けられたケーブル７を介して周波数特性分析器５に接続されている。

周波数特性分析器５は、周波数掃印信号（正弦波の掃印信号）を被測定物である鉄筋２に与えて、その周波数応答を求める装置で、FRA(Frequency Response Analyzer)と呼ばれている。すなわち、周波数特性分析器５は、図２に示すように、周波数が連続的に高くなる正弦波励振電圧を一方の端子４に印加する周波数掃印信号発生器１１と、他方の端子４から戻る信号を測定する測定手段１２と、初期段階での周波数特性と測定時での周波数特性とを比較して、これに基づいて鉄筋の異常を判定する判定手段１３手段１３とを備えている。前記鉄筋２は、キャパシタンス、インダクタンス、抵抗を組み合わせた複合の電気回路とみなすことができるため、周波数特性分析器５は、鉄筋コンクリート１０の外部から電気回路３に周波数掃印信号を印加してインピーダンスの周波数特性を検出することができる。

このような鉄筋異常判定システムを用いて、鉄筋２の異常８（図１参照）を判定する方法について説明する。鉄筋コンクリート１０は、その一部が地面に埋まった状態となっている。

まず、鉄筋コンクリートの構成時において、鉄筋２は、周波数掃印信号を印加してインピーダンスの周波数特性の検出が可能な電気回路３となるように構成する。すなわち、鉄筋２は、電流を流れるための閉ループを持つような構成とする。そして、電気回路３に接続される端子４を、鉄筋コンクリート１０の外部に露出させる。この初期段階において、周波数特性分析器５を用いるいわゆるＦＲＡ法により、各測定周波数でのインピーダンス値を算出して、電気回路３の周波数特性を測定する。すなわち、周波数掃印信号発生器１１が正弦波励振電圧を一方の端子４に印加し、測定手段１２にて他方の端子４から戻る信号を測定することにより、電気回路３の周波数特性を測定する。このときの周波数特性は、例えば図３の実線に示すようなものとなる。

次に、所定期間経過後の測定時において、初期段階と同様の方法で、各測定周波数でのインピーダンス値を算出する。このときの周波数特性は、例えば図３の点線に示すようなものとなる。そして、判定手段１３が初期段階の周波数特性とを比較して、鉄筋２に異常があるか否かを判定する。このとき、周波数特性が初期段階から変化すると、鉄筋２のいずれかの場所に異常（変位、減肉、断線）８（図１参照）があり、周波数特性が初期段階から変化がないと、鉄筋２のいずれの場所にも異常（変位、減肉、断線）はない。本実施形態では、図３の点線で示す測定時の周波数特性は、図３の実線で示す初期段階の周波数特性から変化しているため、比較手段１３は、鉄筋２のいずれかの場所に異常８があると判定する。

本発明は、鉄筋２にて電気回路３を構成するため、鉄筋２に周波数掃印信号（正弦波の掃印信号）を印加すると、インピーダンスの周波数特性の検出が可能となって、周波数特性分析器５を用いて、いわゆるＦＲＡ法による測定が可能となる。ＦＲＡ法を使用することにより、鉄筋２のいずれかの場所に異常（変位、減肉、断線）８があると周波数特性が初期段階から変化する。これにより、従来のように、診断すべき鉄筋２に対応する部位のコンクリート面に電極を当接させる必要はなくなるので、鉄筋コンクリート１０に埋設部分があっても鉄筋２の異常を検知することができる。しかも、測定時の周波数特性を測定し、初期段階から変化しているか否かを判断するだけで、鉄筋２の全範囲において異常を検知することができるため、簡単な方法で鉄筋２の異常８を検知することができる。

鉄筋コンクリート１０の構成時において、測定用の端子４を外部に露出させるようにしているため、測定時において、外部に露出している測定用の端子４に周波数特性分析器５を接続することができ、コンクリートを損傷させて鉄筋２を露出させる作業が必要ではなくなる。これにより、作業性を向上させることができる。

本発明は上記の実施形態に限られない。例えば、鉄筋コンクリート１０は、その全部が地中に埋まっていても異常を検出することができる。

２ 鉄筋
３ 電気回路
４ 端子
５ 周波数特性分析器
８ 異常
１０ 鉄筋コンクリート

Claims (3)

1. 鉄筋コンクリートの鉄筋の異常を非破壊検査する鉄筋異常判定方法であって、
   前記鉄筋コンクリートの外部から周波数掃印信号を印加してインピーダンスの周波数特性の検出が可能な電気回路を鉄筋にて構成し、
   初期段階の周波数特性と、所定期間経過後の測定時での周波数特性とを比較して、これに基づいて鉄筋の異常を判定することを特徴とする鉄筋異常判定方法。
2. 鉄筋コンクリートの構成時において、測定用の端子を外部に露出させることを特徴とする請求項１の鉄筋異常判定方法。
3. 鉄筋コンクリートの鉄筋の異常を非破壊検査する鉄筋異常判定システムであって、
   鉄筋にて構成した電気回路と、
   この電気回路に接続されて、鉄筋コンクリートの外部に露出する端子と、
   前記端子に接続されて、前記鉄筋コンクリートの外部から前記電気回路に周波数掃印信号を印加してインピーダンスの周波数特性を検出する周波数特性分析器と、
   初期段階の周波数特性と、所定期間経過後の測定時での周波数特性とを比較して、これに基づいて鉄筋の異常を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする鉄筋異常判定システム。

Images