JP2014206487A - 鉄筋コンクリート診断方法及び鉄筋コンクリート診断装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また空洞の性状についても検討されていない。
鉄筋コンクリートの不具合を診断する鉄筋コンクリート診断方法において、
パッシブ法またはアクティブ法によってコンクリートに熱を加えるコンクリート加熱工程と、
前記コンクリート加熱工程後にコンクリート表面の第一の熱画像を撮影する第一の熱画像撮影工程と、
前記第一の熱画像を用いてコンクリート表面と鉄筋表面の間に介在する空洞を検知すると共に、空洞とその直上のコンクリートからなるかぶりコンクリート領域の表面の第一の温度上昇量を求める第一の温度上昇量取得工程と、
前記第一の温度上昇量を用いて前記かぶりコンクリート領域の等価熱物性値を演算する熱物性値演算工程と、
鉄筋に熱を加える鉄筋加熱工程と、
前記鉄筋加熱工程後にコンクリート表面の第二の熱画像を撮影する第二の熱画像撮影工程と、
前記第二の熱画像を用いて前記かぶりコンクリート領域の表面の第二の温度上昇量を求める第二の温度上昇量取得工程と、
前記等価熱物性値を用いて前記第二の温度上昇量を補正して補正後温度上昇量を求める温度上昇量補正工程と、
前記補正後温度上昇量を用いて空洞直下の鉄筋の腐食率を推測する腐食率推測工程と、を行う
ことを特徴とする。
前記腐食率推測工程では、コンクリート表面との間に空洞が介在しない鉄筋の腐食率を推測する推測式を用意し、前記補正後温度上昇量を前記推測式に当てはめることによって空洞直下の鉄筋の腐食率を推測する。
前記第二の温度上昇量取得工程では、さらに、前記かぶりコンクリート領域の表面外であって且つ鉄筋直上のコンクリート表面の第三の温度上昇量を求め、
前記腐食率推測工程では、コンクリート表面との間に空洞が介在しない鉄筋の腐食率を推測する推測式を用意し、前記補正後温度上昇量を前記推測式に当てはめることによって空洞直下の鉄筋の腐食率を推測し、さらに、前記第三の温度上昇量を前記推測式に当てはめることによって空洞直下外の鉄筋の腐食率を推測する。
前記推測式は、健全時コンクリート表面温度上昇量(ΔTst)と、実測コンクリート表面温度上昇量(ΔT2)と、鉄筋の比熱(Cst)と、コンクリートの比熱(Ccon)と、腐食生成物の比熱(Ccor)と、鉄筋の熱伝導率(kst)と、コンクリートの熱伝導率(kcon)と、腐食生成物の熱伝導率(kcor)と、鉄筋の密度(ρst)と、コンクリートの密度(ρcon)と、腐食生成物の密度(ρcor)と、鉄筋の断面積(Sst)と、コンクリートの断面積(Scon)と、かぶり厚さ(c)と、拡散性状を表すパラメータ(α)と、を変数として鉄筋の腐食率(n)を求める式であり、
当該推測式の実測コンクリート表面温度上昇量(ΔT2)に前記補正後温度上昇量(ΔTバー)を当てはめることによって空洞直下の鉄筋の腐食率(n)を推測する。
前記熱物性値演算工程では、
前記第一の温度上昇量(ΔT1)の他に、前記コンクリート加熱工程によるコンクリート加熱前のコンクリート表面の温度(Tini)およびコンクリート加熱開始後のコンクリート表面の最高温度(TMAX)と、健全時コンクリート表面温度(Tst)と、コンクリートの密度(ρcon)と、空洞の密度(ρcav)と、コンクリートの比熱(Ccon)と、空洞の比熱(Ccav)と、を用いて、コンクリートの熱容量と空洞の熱容量を統合した等価熱容量(ρCバー)を求め、
また、前記第一の温度上昇量(ΔT1)の他に、前記コンクリート加熱工程によるコンクリート加熱前のコンクリート表面の温度(Tini)およびコンクリート加熱開始後のコンクリート表面の最高温度(TMAX)と、健全時コンクリート表面温度(Tst)と、コンクリートの熱伝導率(kcon)と、空洞の熱伝導率(kcav)と、を用いて、コンクリートの熱伝導率と空洞の熱伝導率を統合した等価熱伝導率(Kバー)を求める。
前記温度上昇量補正工程では、等価熱容量(ρCバー)と、コンクリートの密度(ρcon)と、コンクリートの比熱(Ccon)と、等価熱伝導率(Kバー)と、コンクリートの熱伝導率(kcon)と、を用いて、前記第二の温度上昇量(ΔT2)を補正して前記補正後温度上昇量(ΔTバー)を求める。
鉄筋コンクリートの不具合を診断する鉄筋コンクリート診断方法において、
パッシブ法またはアクティブ法によってコンクリートに熱を加えるコンクリート加熱工程と、
前記コンクリート加熱工程後にコンクリート表面の熱画像を撮影する熱画像撮影工程と、
前記熱画像を用いてコンクリート表面と鉄筋表面の間に介在する空洞を検知すると共に、空洞とその直上のコンクリートからなるかぶりコンクリート領域の表面の温度上昇量を求める表面温度上昇量取得工程と、
前記温度上昇量を用いて前記かぶりコンクリート領域の等価熱物性値を演算する熱物性値演算工程と、
前記等価熱物性値を用いて前記かぶりコンクリート領域における空洞の体積率を演算する体積率演算工程と、
前記体積率を用いて空洞厚を推測する空洞厚推測工程と、を行う
ことを特徴とする。
前記熱物性値演算工程では、前記温度上昇量(ΔT)と、前記温度上昇量(ΔTst)と、コンクリートの熱伝導率(kcon)と、を用いて、コンクリートの等価熱伝導率(Kバー)を演算し、
前記体積率演算工程では、等価熱伝導率(Kバー)と、コンクリートの熱伝導率(kcon)と、空洞の熱伝導率(kcav)と、を用いて、前記体積率(φ)を演算する。
鉄筋コンクリートの不具合を診断する鉄筋コンクリート診断装置において、
鉄筋に熱を加える鉄筋加熱部と、
パッシブ法またはアクティブ法によるコンクリート加熱後のコンクリート表面の第一の熱画像および前記鉄筋加熱部による鉄筋加熱後のコンクリート表面の第二の熱画像を撮影する赤外線カメラと、
前記第一の熱画像を用いてコンクリート表面と鉄筋表面の間に介在する空洞とその空洞直上のコンクリートからなるかぶりコンクリート領域の表面の第一の温度上昇量を求める第一の温度上昇量取得部と、
前記第一の温度上昇量を用いて前記かぶりコンクリート領域の等価熱物性値を演算する熱物性値演算部と、
前記第二の熱画像を用いて前記かぶりコンクリート領域の表面の第二の温度上昇量を求める第二の温度上昇量取得部と、
前記等価熱物性値を用いて前記第二の温度上昇量を補正して補正後温度上昇量を求める温度上昇量補正部と、
前記補正後温度上昇量を用いて空洞直下の鉄筋の腐食率を推測する腐食率推測部と、
推測された前記鉄筋の腐食率を表示する表示部と、を備えた
ことを特徴とする。
鉄筋コンクリートの不具合を診断する鉄筋コンクリート診断装置において、
パッシブ法またはアクティブ法によるコンクリート加熱後のコンクリート表面の熱画像を撮影する赤外線カメラと、
前記熱画像を用いてコンクリート表面と鉄筋表面の間に介在する空洞とその空洞直上のコンクリートからなるかぶりコンクリート領域の表面の温度上昇量を求める温度上昇量取得部と、
前記度上昇量を用いて前記かぶりコンクリート領域の等価熱物性値を演算する熱物性値演算部と、
前記等価熱物性値を用いて前記かぶりコンクリート領域における空洞の体積率を演算する体積率演算部と、
前記体積率を用いて空洞厚を推測する空洞厚推測部と、
推測された前記空洞厚を表示する表示部と、を備えた
ことを特徴とする。
図1は本実施例に係る鉄筋コンクリート診断装置の構成を示す。本実施例の鉄筋コンクリート診断装置は、鉄筋の腐食率を推測する鉄筋腐食率推測装置である。図1を用いて本実施例の装置構成を説明する。
インバータ202は設定により鉄筋3の誘導加熱に適した高周波電流を発生させる。
誘導コイル204は同心に巻回された導体からなり、その両端はケーブルを介してインバータ202の端子に接続される。インバータ202で生じた高周波電流が誘導コイル204に流れるとその高周波電流に応じた誘導電流が鉄筋3に生じる。誘導コイル204の形態としては、導体が同一平面内で徐々に拡径(又は縮径)する渦巻状に巻回され、更にその渦巻が矩形を呈することが望ましい。本発明者らの実験によれば、矩形の誘導コイルは円形の誘導コイルよりも加熱むらを少なくすることが判明している。また誘導コイル204を、矩形を呈する面とコンクリート表面とが平行になるように且つ矩形の長手方向と鉄筋3の軸方向とが平行になるように配置することが望ましい。鉄筋3の加熱の際に、誘導コイル204はコンクリート構造物1の表面側すなわち被調査面と対向するように設置される。但し鉄筋3を発熱させることが可能であるならば、誘導コイル204をコンクリート構造物1の裏面側(被調査面の背面側)に設置しても良い。
誘導コイル204には導体に沿って配管が設けられる。配管の両端はそれぞれ外部の管路を介して冷却水循環器206の吐出口及び吸込口に接続される。冷却水は、誘導コイル204で吸熱し冷却水循環器206で放熱するように、冷却循環器206と誘導コイル204を循環する。冷却水によって誘導コイル204の高温化は抑制される。
処理部40は、赤外線カメラ30で生成された熱画像データを赤外線カメラ30から直接又は記録媒体32を介して取得し、その熱画像データに基づいて熱画像を生成する画像生成部402と、第一の熱画像に基づきコンクリート加熱前後におけるコンクリート表面の温度上昇量を求めまた第二の熱画像に基づき鉄筋加熱前後におけるコンクリート表面の温度上昇量を求める温度上昇量取得部404と、かぶりコンクリート領域の等価熱物性値、ここでは空洞5の熱容量とコンクリートの熱容量を統合した等価熱容量及び空洞5の熱伝導率とコンクリートの熱伝導率を統合した等価熱伝導率を演算する熱物性値演算部406と、等価熱物性値を用いてかぶりコンクリート領域の表面の温度上昇量を補正する温度上昇量補正部408と、推測式を用いて鉄筋の腐食率を推測する腐食率推測部410と、各式及び各式で用いる変数を記憶する記憶部412と、を有する。熱物性値演算部406と温度上昇量補正部408と腐食率推測部410で使用される演算式や推測式については下記[2.式の説明]で詳述する。なお一例として、処理部40はコンピュータで実現可能である。
ここでは図2で示される処理部40の熱物性値演算部406、温度上昇量補正部408及び腐食率推測部410で使用される演算式や推測式について説明する。
ΔTst:健全時(腐食鉄筋を含まない)コンクリート表面温度上昇量、
ΔT2:(鉄筋加熱前後における)実測コンクリート表面温度上昇量、
Cst:鉄筋の比熱、
Ccon:コンクリートの比熱、
Ccor:腐食生成物の比熱、
kst:鉄筋の熱伝導率、
kcon:コンクリートの熱伝導率、
kcor:腐食生成物の熱伝導率、
ρst:鉄筋の密度、
ρcon:コンクリートの密度、
ρcor:腐食生成物の密度、
Sst:鉄筋の断面積、
Scon:コンクリートの断面積、
c:かぶり厚、
α:拡散性状を表すパラメータ。
Kバー:かぶりコンクリート領域の等価熱伝導率、
Tini:コンクリート加熱前のコンクリート表面の温度、
TMAX:コンクリート加熱開始後のコンクリート表面の最高温度、
Tst:健全時コンクリート表面温度、
ΔT1:(コンクリート加熱前後における)実測コンクリート表面温度上昇量、
ρcav:空洞の密度、
ρcon:コンクリートの密度、
Ccav:空洞の比熱、
Ccon:コンクリートの比熱、
kcav:空洞の熱伝導率、
kcon:コンクリートの熱伝導率。
図4は本実施例に係る鉄筋腐食率推測処理の手順を示す。図4を用いて本実施例の処理手順を説明する。
本発明者らは本実施例に関して試験体を用いた実験を行い、その有効性を実証した。以下でその説明をする。
図6は本実施例に係る鉄筋コンクリート診断装置の構成を示す。本実施例の鉄筋コンクリート診断装置は、空洞厚を推測する空洞厚推測装置である。なお本実施例で説明する空洞厚推測装置70は実施例1で説明した鉄筋腐食率推測装置10と一部構成が一致する。そこで実施例1で説明した鉄筋腐食率推測装置10と同一の構成については同一の符号を付し、その構成の説明を省略する。
処理部80は、赤外線カメラ30で生成された熱画像データを赤外線カメラ30から直接又は記録媒体32を介して取得し、その熱画像データに基づいて熱画像を生成する画像生成部802と、熱画像に基づきコンクリート加熱前後におけるコンクリート表面の温度上昇量を求める温度上昇量取得部804と、かぶりコンクリート領域の等価熱物性値、ここではコンクリートの等価熱伝導率を演算する熱物性値演算部806と、空洞5の厚さを推測する空洞厚推測部808と、各式及び各式で用いる変数を記憶する記憶部810と、を有する。熱物性値演算部806と空洞厚推測部808で使用される演算式や推測式については下記[2.式の説明]で詳述する。なお一例として、処理部80はコンピュータで実現可能である。
ここでは図7で示される処理部80の熱物性値演算部806及び空洞厚推測部808で使用される式について説明する。
ΔTst:健全時(腐食鉄筋を含まない)コンクリート表面温度上昇量、
ΔT:(コンクリート加熱前後における)実測コンクリート表面温度上昇量、
kcon:コンクリートの熱伝導率、
kcav:空洞の熱伝導率、
φ:かぶりコンクリート領域における空洞5の体積率。
図8は本実施例に係る空洞厚推測処理の手順を示す。図8を用いて本実施例の処理手順を説明する。なお下記処理のうちステップS801〜ステップS803の処理内容は、図4を用いて説明した実施例1のステップS401〜ステップS403の処理内容と実質的に同一である。
本発明者らは本実施例に関して試験体を用いた実験を行い、その有効性を実証した。以下でその説明をする。
3…鉄筋
5…空洞
10…鉄筋腐食率推測装置
20…鉄筋加熱部
30…赤外線カメラ
40…処理部
402…画像生成部
404…温度上昇量取得部
406…熱物性値演算部
408…温度上昇量補正部
410…腐食率推測部
412…記憶部
50…表示部
60…ヒータ
70…空洞厚推測装置
80…処理部
802…画像生成部
804…温度上昇量取得部
806…熱物性値演算部
808…空洞厚推測部
810…記憶部
Claims (10)
- 鉄筋コンクリートの不具合を診断する鉄筋コンクリート診断方法において、
パッシブ法またはアクティブ法によってコンクリートに熱を加えるコンクリート加熱工程と、
前記コンクリート加熱工程後にコンクリート表面の第一の熱画像を撮影する第一の熱画像撮影工程と、
前記第一の熱画像を用いてコンクリート表面と鉄筋表面の間に介在する空洞を検知すると共に、空洞とその直上のコンクリートからなるかぶりコンクリート領域の表面の第一の温度上昇量を求める第一の温度上昇量取得工程と、
前記第一の温度上昇量を用いて前記かぶりコンクリート領域の等価熱物性値を演算する熱物性値演算工程と、
鉄筋に熱を加える鉄筋加熱工程と、
前記鉄筋加熱工程後にコンクリート表面の第二の熱画像を撮影する第二の熱画像撮影工程と、
前記第二の熱画像を用いて前記かぶりコンクリート領域の表面の第二の温度上昇量を求める第二の温度上昇量取得工程と、
前記等価熱物性値を用いて前記第二の温度上昇量を補正して補正後温度上昇量を求める温度上昇量補正工程と、
前記補正後温度上昇量を用いて空洞直下の鉄筋の腐食率を推測する腐食率推測工程と、を行う
ことを特徴とする鉄筋コンクリート診断方法。 - 前記腐食率推測工程では、コンクリート表面との間に空洞が介在しない鉄筋の腐食率を推測する推測式を用意し、前記補正後温度上昇量を前記推測式に当てはめることによって空洞直下の鉄筋の腐食率を推測する
請求項1に記載の鉄筋コンクリート診断方法。 - 前記第二の温度上昇量取得工程では、さらに、前記かぶりコンクリート領域の表面外であって且つ鉄筋直上のコンクリート表面の第三の温度上昇量を求め、
前記腐食率推測工程では、コンクリート表面との間に空洞が介在しない鉄筋の腐食率を推測する推測式を用意し、前記補正後温度上昇量を前記推測式に当てはめることによって空洞直下の鉄筋の腐食率を推測し、さらに、前記第三の温度上昇量を前記推測式に当てはめることによって空洞直下外の鉄筋の腐食率を推測する
請求項1に記載の鉄筋コンクリート診断方法。 - 前記推測式は、健全時コンクリート表面温度上昇量(ΔTst)と、実測コンクリート表面温度上昇量(ΔT2)と、鉄筋の比熱(Cst)と、コンクリートの比熱(Ccon)と、腐食生成物の比熱(Ccor)と、鉄筋の熱伝導率(kst)と、コンクリートの熱伝導率(kcon)と、腐食生成物の熱伝導率(kcor)と、鉄筋の密度(ρst)と、コンクリートの密度(ρcon)と、腐食生成物の密度(ρcor)と、鉄筋の断面積(Sst)と、コンクリートの断面積(Scon)と、かぶり厚さ(c)と、拡散性状を表すパラメータ(α)と、を変数として鉄筋の腐食率(n)を求める式であり、
当該推測式の実測コンクリート表面温度上昇量(ΔT2)に前記補正後温度上昇量(ΔTバー)を当てはめることによって空洞直下の鉄筋の腐食率(n)を推測する
請求項2または3に記載の鉄筋コンクリート診断方法。 - 前記熱物性値演算工程では、
前記第一の温度上昇量(ΔT1)の他に、前記コンクリート加熱工程によるコンクリート加熱前のコンクリート表面の温度(Tini)およびコンクリート加熱開始後のコンクリート表面の最高温度(TMAX)と、健全時コンクリート表面温度(Tst)と、コンクリートの密度(ρcon)と、空洞の密度(ρcav)と、コンクリートの比熱(Ccon)と、空洞の比熱(Ccav)と、を用いて、コンクリートの熱容量と空洞の熱容量を統合した等価熱容量(ρCバー)を求め、
また、前記第一の温度上昇量(ΔT1)の他に、前記コンクリート加熱工程によるコンクリート加熱前のコンクリート表面の温度(Tini)およびコンクリート加熱開始後のコンクリート表面の最高温度(TMAX)と、健全時コンクリート表面温度(Tst)と、コンクリートの熱伝導率(kcon)と、空洞の熱伝導率(kcav)と、を用いて、コンクリートの熱伝導率と空洞の熱伝導率を統合した等価熱伝導率(Kバー)を求める
請求項1〜4のいずれか一項に記載の鉄筋コンクリート診断方法。 - 前記温度上昇量補正工程では、等価熱容量(ρCバー)と、コンクリートの密度(ρcon)と、コンクリートの比熱(Ccon)と、等価熱伝導率(Kバー)と、コンクリートの熱伝導率(kcon)と、を用いて、前記第二の温度上昇量(ΔT2)を補正して前記補正後温度上昇量(ΔTバー)を求める
請求項5に記載の鉄筋コンクリート診断方法。 - 鉄筋コンクリートの不具合を診断する鉄筋コンクリート診断方法において、
パッシブ法またはアクティブ法によってコンクリートに熱を加えるコンクリート加熱工程と、
前記コンクリート加熱工程後にコンクリート表面の熱画像を撮影する熱画像撮影工程と、
前記熱画像を用いてコンクリート表面と鉄筋表面の間に介在する空洞を検知すると共に、空洞とその直上のコンクリートからなるかぶりコンクリート領域の表面の温度上昇量を求める表面温度上昇量取得工程と、
前記温度上昇量を用いて前記かぶりコンクリート領域の等価熱物性値を演算する熱物性値演算工程と、
前記等価熱物性値を用いて前記かぶりコンクリート領域における空洞の体積率を演算する体積率演算工程と、
前記体積率を用いて空洞厚を推測する空洞厚推測工程と、を行う
ことを特徴とする鉄筋コンクリート診断方法。 - 前記熱物性値演算工程では、前記温度上昇量(ΔT)と、前記温度上昇量(ΔTst)と、コンクリートの熱伝導率(kcon)と、を用いて、コンクリートの等価熱伝導率(Kバー)を演算し、
前記体積率演算工程では、等価熱伝導率(Kバー)と、コンクリートの熱伝導率(kcon)と、空洞の熱伝導率(kcav)と、を用いて、前記体積率(φ)を演算する
請求項7に記載の鉄筋コンクリート診断方法。 - 鉄筋コンクリートの不具合を診断する鉄筋コンクリート診断装置において、
鉄筋に熱を加える鉄筋加熱部と、
パッシブ法またはアクティブ法によるコンクリート加熱後のコンクリート表面の第一の熱画像および前記鉄筋加熱部による鉄筋加熱後のコンクリート表面の第二の熱画像を撮影する赤外線カメラと、
前記第一の熱画像を用いてコンクリート表面と鉄筋表面の間に介在する空洞とその空洞直上のコンクリートからなるかぶりコンクリート領域の表面の第一の温度上昇量を求める第一の温度上昇量取得部と、
前記第一の温度上昇量を用いて前記かぶりコンクリート領域の等価熱物性値を演算する熱物性値演算部と、
前記第二の熱画像を用いて前記かぶりコンクリート領域の表面の第二の温度上昇量を求める第二の温度上昇量取得部と、
前記等価熱物性値を用いて前記第二の温度上昇量を補正して補正後温度上昇量を求める温度上昇量補正部と、
前記補正後温度上昇量を用いて空洞直下の鉄筋の腐食率を推測する腐食率推測部と、
推測された前記鉄筋の腐食率を表示する表示部と、を備えた
ことを特徴とする鉄筋コンクリート診断装置。 - 鉄筋コンクリートの不具合を診断する鉄筋コンクリート診断装置において、
パッシブ法またはアクティブ法によるコンクリート加熱後のコンクリート表面の熱画像を撮影する赤外線カメラと、
前記熱画像を用いてコンクリート表面と鉄筋表面の間に介在する空洞とその空洞直上のコンクリートからなるかぶりコンクリート領域の表面の温度上昇量を求める温度上昇量取得部と、
前記度上昇量を用いて前記かぶりコンクリート領域の等価熱物性値を演算する熱物性値演算部と、
前記等価熱物性値を用いて前記かぶりコンクリート領域における空洞の体積率を演算する体積率演算部と、
前記体積率を用いて空洞厚を推測する空洞厚推測部と、
推測された前記空洞厚を表示する表示部と、を備えた
ことを特徴とする鉄筋コンクリート診断装置。
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