JP2016008879A - 水中コンクリートまたは水中岩盤の評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】水中コンクリートまたは水中岩盤を精度良く評価することができる水中コンクリートまたは水中岩盤の評価方法を提供する。【解決手段】水中コンクリートまたは水中岩盤の評価方法は、水中コンクリートまたは水中岩盤の測定対象面における測定深度に応じて、打球部分の重量が異なる複数のハンマを有するハンマ群から、打球探査に用いる少なくとも１つのハンマを選択する工程と、少なくとも１つのハンマを用いて測定対象面に対する打球探査を行い、測定対象面から測定深度までの弾性係数を測定する工程と、を含む。【選択図】図２

Description

本発明は、水中コンクリートまたは水中岩盤の評価方法に関する。

コンクリート構造物の剛性を測定する方法として、下記の特許文献１および特許文献２に記載された方法が知られている。特許文献１に記載された方法では、コンクリート構造物の表面に打撃を加えるボール型のハンマを用い、このハンマで打撃を加えたときの衝撃信号をセンサにより採取することで、コンクリート構造物の剛性を算出している。特許文献２に記載された方法では、鋼球を備えたハンマを用い、このハンマでコンクリート構造物を打撃したときの鋼球の加速度を加速度センサで測定し、鋼球のコンクリート構造物への接触時間を算出する。鋼球の接触時間の算出により、コンクリート構造物の品質を評価している。

特開２００４−１５０９４６号公報 特開２００６−３４９６２８号公報

上記の測定方法は、気中におけるコンクリートの評価に用いられる。一方で、水中におけるコンクリート（以下、「水中コンクリート」という）の評価を行おうとした場合、上記の測定方法をそのまま適用したとしても、水中の条件は気中の条件とは異なっているため、水中コンクリートの圧縮強度等を精度良く評価することは難しかった。これと同様に、水中における岩盤（以下、「水中岩盤」という）の評価を行おうとした場合にも、水中岩盤の強度等を精度良く評価することは難しかった。

本発明は、水中コンクリートまたは水中岩盤を精度良く評価することができる水中コンクリートまたは水中岩盤の評価方法を提供することを目的とする。

本発明は、水中コンクリートまたは水中岩盤の評価方法であって、水中コンクリートまたは水中岩盤の測定対象面における測定深度に応じて、打球部分の重量が異なる複数のハンマを有するハンマ群から、打球探査に用いる少なくとも１つのハンマを選択する工程と、少なくとも１つのハンマを用いて測定対象面に対する打球探査を行い、測定対象面から測定深度までの弾性係数を測定する工程と、を含むことを特徴とする。

この評価方法によれば、打球部分の重量が異なる複数のハンマを有するハンマ群から、測定対象面における測定深度に応じて、少なくとも１つのハンマが選択される。選択されたハンマを用いて測定対象面に対する打球探査が行われ、測定対象面から測定深度までの弾性係数が測定される。本発明者らは、ハンマの打球部分の重量が異なると、弾性係数が測定される範囲（深度）が異なることを見出した。このように、特定の重量の打球部分を有するハンマが選択されることにより、測定深度に対応する弾性係数が得られる。従って、水中コンクリートまたは水中岩盤を精度良く評価することができる。

水中コンクリートの評価方法は、打球探査によって測定された弾性係数と、水中におけるテスト用コンクリートの弾性係数と圧縮強度との関係と、に基づいて、測定対象面の圧縮強度を推定する工程を含んでもよい。この場合、打球探査によって測定された弾性係数と、水中におけるテスト用コンクリートの弾性係数と圧縮強度との関係とに基づいて、測定対象面の圧縮強度が推定される。打球探査によって測定された弾性係数は、測定深度に対応する数値であるため、水中コンクリートにおける、測定対象面から測定深度までの圧縮強度を精度良く推定することができる。

水中コンクリートの評価方法において、少なくとも１つのハンマを選択する工程では、ハンマ群から２以上のハンマを選択し、２以上のハンマのそれぞれの打球部分の重量と測定対象面から測定深度までの弾性係数とに基づいて、測定対象面における深さ方向の状態または構造を推定する工程を含んでもよい。この場合、２以上のハンマのそれぞれによって、弾性係数が測定される。上述のとおり、ハンマの打球部分の重量は、弾性係数が測定される範囲に影響する。よって、２以上のハンマのそれぞれの打球部分の重量とそれぞれのハンマによって測定された弾性係数とに基づくことで、測定対象面における深さ方向の状態または構造を精度良く推定することができる。

水中コンクリートの評価方法において、測定対象面における深さ方向の状態を推定する工程では、測定対象面における劣化深さを推定してもよい。水中コンクリートにおいて劣化部分が存在する場合、劣化部分とそれ以外の部分では、測定される弾性係数に違いが生じる。よって、打球部分の重量が異なる２以上のハンマを用いて弾性係数を測定することにより、水中コンクリートの測定対象面における劣化深さを精度良く推定することができる。

水中コンクリートの評価方法において、測定対象面における深さ方向の状態を推定する工程では、測定対象面から鉄筋までの深さを推定してもよい。水中コンクリートに鉄筋が設けられる場合、鉄筋が設けられた部分とそれ以外の部分では、測定される弾性係数に違いが生じる。よって、打球部分の重量が異なる２以上のハンマを用いて弾性係数を測定することにより、水中コンクリートの測定対象面から鉄筋までの深さを精度良く推定することができる。

水中岩盤の評価方法は、打球探査によって測定された弾性係数と、水中における岩石の弾性係数と圧縮強度との関係と、水中における岩石の弾性係数と割れ目情報との関係と、に基づいて、測定対象面の強度および岩級の少なくとも一方を推定する工程を含んでもよい。この場合、打球探査によって測定された弾性係数は、測定深度に対応する数値であるため、水中岩盤における、測定対象面の強度または岩級を精度良く推定することができる。

本発明によれば、水中コンクリートまたは水中岩盤を精度良く評価することができる。

本発明の第１実施形態に係る評価システムの概略構成を示す図である。 図１の評価システムを用いた評価手順を示すフローチャートである。 （ａ）〜（ｄ）は、離隔距離と測定深度との関係を示す図である。 打球探査によって測定される離隔距離と弾性係数との関係を示す図である。 打球探査によって測定される離隔距離と弾性係数との関係を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、テストピースの弾性係数と圧縮強度との試験関係を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、水中構造物から採取した試験体における、圧縮強度試験結果と打球探査による圧縮強度の推定値との比較結果を示す図である。 異なるハンマを用いた場合の測定深度と劣化層との関係を示す図である。 異なるハンマを用いた場合の測定深度と空洞・ひび割れ部との関係を示す図である。 異なるハンマを用いた場合の測定深度と鉄筋との関係を示す図である。 打球の大きさと弾性係数との関係を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る評価システムの概略構成を示す図である。 図１２中の測定部の水平方向に沿う断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態の評価方法は、水中コンクリートまたは水中岩盤の強度等の評価に用いられる。以下の説明では、主として水中コンクリートに対する評価方法について説明する。

（第１実施形態の評価システム１）
図１に示されるように、本実施形態の評価方法に用いられる評価システム１は、海中に構築されたコンクリート構造物である水中コンクリートＡの圧縮強度等を推定するためのシステムである。評価システム１は、海中を潜水するダイバＤによって把持されるハンマ１０と、ハンマ１０から出力された加速度信号を入力するコンピュータ２０と、を備える。ハンマ１０とコンピュータ２０とには、加速度信号等を送信するためのケーブル１１が接続されている。コンピュータ２０は、たとえば船Ｂ上に設置される。

評価対象とされる水中コンクリートＡは、建設後、一定の年数が経過した既存のコンクリート構造物であってもよいし、建設途中のコンクリート構造物であってもよい。すなわち、評価システム１は、水中コンクリートＡの劣化診断等に用いることもできるし、建設中の水中コンクリートＡの強度発現状況の診断（たとえば脱型の判断のための診断）に用いることもできる。

ダイバＤによって打球探査が行われる測定対象面Ａ１の位置は、水中コンクリートＡの評価が行われる際、予め決められている。測定対象面Ａ１は、水中コンクリートＡの表面の一部である。さらに、評価システム１による水中コンクリートＡの評価では、測定対象面Ａ１からの測定深度（表面からの深度）が設定されている。測定深度は、測定対象面Ａ１に対して１つの深度であってもよいし、測定対象面Ａ１に対して所定の深度範囲内の複数の深度であってもよい。評価システム１では、たとえば表面から２〜３ｃｍが測定深度となるが、この範囲に限定されない。

評価システム１は、打球部分の重量が異なる複数のハンマ１０を備えている。複数のハンマ１０の打球部分の重量は、たとえば、２００ｇ〜２ｋｇの範囲において、１００ｇ刻みに設定される。複数のハンマ１０は、２００ｇ〜２ｋｇの範囲において１００ｇ刻みに設定された重量の内、一部の複数種類の重量を有してもよい。各ハンマ１０の打球部分の直径は、たとえば、２ｃｍ〜２０ｃｍの範囲において、１ｃｍ刻みに設定される。複数のハンマ１０は、２ｃｍ〜２０ｃｍの範囲において１ｃｍ刻みに設定された直径の内、一部の複数種類の直径を有してもよい。複数のハンマ１０の打球部分の重量および直径は、上記の範囲に限られない。複数のハンマ１０の打球部分の重量および直径は、水中におけるテスト用コンクリートの弾性係数と圧縮強度との関係を求める際に、適宜決定されてもよい。なお、ハンマ１０の打球部分は球形である場合に限られず、打球面のみが球形であり、打球面以外の部分が流線形状をなしていてもよい。

評価システム１による水中コンクリートＡの評価では、測定深度または評価対象となる指標（たとえば圧縮強度、劣化深さ又は鉄筋までの深さ等）に応じて、打球探査に用いられる一または複数のハンマ１０が選択される。複数のハンマ１０は、打球探査に用いられ得るハンマ１０の集合体である、ハンマ群を構成する。

コンピュータ２０は、ハンマ１０による測定対象面Ａ１の打撃に伴ってハンマ１０から出力される加速度信号等を入力し、所定の処理を実行する。コンピュータ２０は、所定の処理を実行することにより、測定対象面Ａ１の評価結果を算出し、算出した評価結果を記憶すると共にディスプレイに表示する。

（測定対象面Ａ１における圧縮強度の推定）
次に、図２を参照して、評価システム１を用いて行われる水中コンクリートＡの圧縮強度の推定方法について説明する。

まず、水中におけるテスト用コンクリートの弾性係数と圧縮強度との関係を求める（ステップＳ１）。ここでは、所定の配合のコンクリートを用いてテストピースを作製し、室内試験において、打球探査法による強度測定および圧縮強度試験を行う。より詳細には、テストピースの作製後、テストピースを水槽の水中に設置し、複数の材齢において打球探査を行う。さらに同じテストピースを用いて、同じ複数の材齢において圧縮強度試験を行う。そして、弾性係数と圧縮強度の関係（たとえば近似式）を求める。ステップＳ１におけるより具体的な方法は、後述の「実験的検証」に示されるのと同様である。

次に、ステップＳ１で求めた弾性係数と圧縮強度の関係（たとえば近似式）を示すデータをコンピュータ２０に記憶させる（ステップＳ２）。これにより、コンピュータ２０は、記憶した弾性係数と圧縮強度の関係を用いて、ある弾性係数に対応する圧縮強度を算出可能になる。

次に、測定対象面Ａ１における測定深度に応じて、ハンマ群からハンマ１０を選択する（ステップＳ３）。ここでは、測定深度に応じて、１つのハンマ１０を選択する。たとえば、測定深度が大きいほど、ハンマ１０の打球部分の重量および直径が大きくなるように、ハンマ１０が選択される。測定深度は、たとえば、測定対象面Ａ１から２〜３ｃｍの範囲の所定値に設定される。

次に、ハンマ１０により測定対象面Ａ１を打撃し、打球探査によって測定対象面Ａ１の弾性係数を測定する（ステップＳ４）。打球探査によって得られる加速度信号に基づく弾性係数の算出は、たとえば、上記特許文献１（特開２００４−１５０９４６号公報）に記載された公知の方法を用いることより行うことができる。

そして、測定された弾性係数と、ステップＳ２でコンピュータ２０に記憶させた関係とに基づいて、測定対象面Ａ１の圧縮強度を推定する（ステップＳ５）。たとえば、ステップＳ１，Ｓ２において弾性係数と圧縮強度の近似式が求められている場合には、ステップＳ４で測定した弾性係数をその近似式に代入することにより、測定対象面Ａ１の圧縮強度を推定することができる。このように、水中コンクリートＡの評価の一形態として、評価システム１を用いて圧縮強度の推定を行うことができる。

上述の評価方法によれば、打球部分の重量が異なる複数のハンマ１０を有するハンマ群から、測定対象面Ａ１における測定深度に応じて、少なくとも１つのハンマ１０が選択される。選択されたハンマ１０を用いて測定対象面Ａ１に対する打球探査が行われ、測定対象面Ａ１から測定深度までの弾性係数が測定される。

ここで、本発明者らは、ハンマ１０の打球部分の重量が異なると、弾性係数が測定される範囲（測定深度）が異なることを見出している。図３（ａ）〜（ｄ）および図４に示されるように、本発明者らは、コンクリートＣと打撃面との離隔距離および打球の重量を変化させて弾性係数を確認した。図３（ａ）〜（ｄ）に示されるように、コンクリートＣ上に載置された鋼製のブロックＸａ、Ｘｂ，Ｘｃ，Ｘｄは、それぞれ異なる高さ（厚み）を有している。ブロックＸａ、Ｘｂ，Ｘｃ，Ｘｄがそれぞれ異なる高さを有することにより、ブロックＸａ、Ｘｂ，Ｘｃ，Ｘｄの上面とコンクリートＣの表面との距離である離隔距離Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃ，Ｅｄは、それぞれ異なっている。より具体的には、離隔距離Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃ，Ｅｄの間には、Ｅｄ＜Ｅａ＜Ｅｂ＜Ｅｃの関係が成り立っている。

把持部１２の先端には、ある重量を有する打球１３，１４が取り付けられている。ブロックＸｄを打撃する打球１４の重量および直径（図３（ｄ）参照）は、ブロックＸａ、Ｘｂ，Ｘｃを打撃する打球１３の重量および直径（図３（ａ）〜（ｃ）参照）よりも小さい。ブロックＸａ、Ｘｂ，Ｘｃを打撃する打球１３の重量および直径は同じである。そのため、ブロックＸａ、Ｘｂ，Ｘｃを打撃する打球１３による測定深度ｄａ，ｄｂ，ｄｃは同じである。ブロックＸｄを打撃する打球１４による測定深度ｄｄは、測定深度ｄａ，ｄｂ，ｄｃのそれぞれよりも小さい。

ここで、ブロックＸａを打球１３によって打撃した場合、その測定深度ｄａは、離隔距離Ｅａを超えてコンクリートＣに達する（図３（ａ）参照）。ブロックＸｂを打球１３によって打撃した場合、その測定深度ｄｂは、離隔距離Ｅｂの範囲内に収まるため、コンクリートＣには達しない（図３（ｂ）参照）。ブロックＸｃを打球１３によって打撃した場合、その測定深度ｄｃは、離隔距離Ｅｃの範囲内に収まるため、コンクリートＣには達しない（図３（ｃ）参照）。ブロックＸｄを軽量の打球１４によって打撃した場合、その測定深度ｄｄは小さく、離隔距離Ｅｄの範囲内に収まるため、コンクリートＣには達しない（図３（ｄ）参照）。

図４は、打球探査によって測定される離隔距離と弾性係数との関係を示す図である。図４に示されるように、図３（ａ）に示されるブロックＸａおよび打球１３を用いたケースでは、測定される弾性係数は、境界面であるコンクリートＣの表面の影響を受けて高くなる。図３（ｂ）に示されるブロックＸｂおよび打球１３を用いたケース、および、図３（ｃ）に示されるブロックＸｃおよび打球１３を用いたケースでは、離隔距離Ｅｂ，Ｅｃが測定深度ｄｂ，ｄｃよりも大きいため、境界面であるコンクリートＣの表面の影響を受けることなく弾性係数が測定される。図３（ｄ）に示されるブロックＸｄおよび軽量の打球１４を用いたケースでは、打球１４が小さくなった分、測定深度ｄｄは小さく（狭く）なり、境界面であるコンクリートＣの表面の影響を受けることなく弾性係数が測定される。

図５は、打球探査によって測定される離隔距離と弾性係数との関係を示す図である。図５では、離隔距離および境界面を形成する床部の材質を変更して弾性係数を測定し、プロットしている。図５に示されるように、打撃面から境界面までの距離（すなわち離隔距離）が小さいほど、弾性係数がばらついている。たとえば、離隔距離が８０ｍｍ未満であるグループＧ１では、離隔距離の影響を受け、弾性係数のばらつきが大きくなっている。一方、離隔距離が８０ｍｍ以上であるグループＧ２では、離隔距離の影響を受けておらず、弾性係数のばらつきが小さくなっている。

以上のように、ハンマ１０の打球部分の重量によって測定深度は変化し、また、離隔距離よりも測定深度が大きくなる場合には、測定される弾性係数は境界面の影響を受ける。

したがって、上述した評価方法によれば、特定の重量の打球部分を有するハンマ１０が選択されることにより、所望の測定深度に対応する弾性係数が得られる。従って、水中コンクリートＡを精度良く評価することができる。

また、打球探査によって測定された弾性係数と、水中におけるテスト用コンクリートの弾性係数と圧縮強度との関係とに基づいて、測定対象面Ａ１の圧縮強度が推定される。打球探査によって測定された弾性係数は、測定深度に対応する数値であるため、水中コンクリートＡにおける、測定対象面Ａ１から測定深度までの圧縮強度を精度良く推定することができる。

コンクリートの表面に水中特有の汚れ又は藻等が付着している等、水中コンクリートＡの条件は、気中のコンクリートの条件とは異なる。そのため、上記特許文献１，２に記載された気中における測定方法をそのまま適用したとしても、たとえば、打球部分の重量が軽すぎるために汚れ又は藻等が付着した表層付近の弾性係数を測定してしまい、弾性係数を精度良く測定することが難しい。すなわち、用いられるハンマは一種類であり、そもそも水中の条件に適した測定深度は考慮されていないため、弾性係数の測定誤差が生じ、結果として圧縮強度の推定誤差が生じてしまう。

また、水中コンクリートＡが初期材齢のコンクリートである場合には、推定される圧縮強度も低くなるため、打球探査における打球エネルギーを大きくする必要がある。従来の方式では、打球部分の重量を選択することはできないため、打球エネルギーを大きくすることはできない。打球部分の重量を変更することも考えられるが、そもそも打球部分の重量が固定されたシステムでは、大がかりなシステム変更が必要となってしまう。

評価システム１を用いた圧縮強度の推定方法によれば、打球部分の重量が異なる複数のハンマ１０を有するハンマ群から、打球探査に用いるハンマ１０を選択可能であるため、打球部分の重量を容易に変更することもできる。よって、水中特有の汚れ又は藻等の影響を受けにくい測定深度とすることで、水中コンクリートＡの圧縮強度を精度良く推定することができる。

また、ダイバＤがハンマ１０を携帯して潜水し、試験を行うことができるため、簡易に試験を行うことができる。さらに、水中コンクリートＡの圧縮強度を迅速に推定可能であるため、たとえば施工を中断して水中での確認を行う場合においても、施工の中断期間（または中断時間）を短縮できる。このことによって、施工を長時間中断する必要がない。つまり、水中において打球探査法によるコンクリート強度推定方法を用いることによって、コンクリート強度を迅速に推定できるため、これら構造物の品質向上に資することができる。

また、打球探査法によれば迅速な測定が可能であるため、測定のために施工を長時間中断することがなく、これら構造物の建設工程短縮に資することができる。しかも、必要に応じて測定を繰り返しても構造物の建設工程に及ぼす影響が小さく、建設工事に関わる費用の縮減に資することができる。上記の圧縮強度推定方法を用いれば、結果が数値で得られるため、ダイバＤの技術力に関わらず、水中コンクリートＡの強度推定が可能である。

ここで、上記のステップＳ４において、公知の弾性係数算出方法を水中コンクリートＡに適用している点について検討する。

上記特許文献１（特開２００４−１５０９４６号公報）に記載された［数１］、［数２］によれば、球体と弾性体平面が衝突した際の加速度信号で表される衝撃波形から求められる球体と弾性体平面の接触時間Ｔ_Ｃと、球体の衝突速度Ｖ_０より、弾性係数（変形係数）を算出することができる。このうち接触時間Ｔ_Ｃについては、衝突によって瞬間的に接触する２物体の物理特性（特に、弾性係数または変形係数）により決まり、気中・水中による測定条件の差に影響を及ぼされることはない。なぜならば、工学的に非粘性流体と考えられる水は、衝突の瞬間に両者の接触面に介在することはないためである。また、気中・水中での打球の物理特性（特に、変形係数または弾性係数）の差異について考えると、弾性係数または変形係数は物体固有のものであり、気中と水中で値が変化することはない。

次に、コンクリートであるが、水中では気中よりも弾性係数が小さくなるが、水中コンクリートＡにおいても弾性係数と圧縮強度には相関があり、弾性係数から圧縮強度の推定が可能である。なお、水中では打球およびコンクリートの両者が浮力の影響を受けることが考えられるが、それによる接触時間Ｔ_Ｃの変化はあったとしてもわずかである。一方、衝突速度Ｖ_０については、球体と弾性体平面が衝突した際の加速度信号で表される衝撃波形から求めるものである。既述したように、水は工学的には非粘性流体と看做せるから、衝突の瞬間、水が両者の間に介在することはないと考えられる。つまり、球体と弾性体平面が衝突した際の加速度に水が与える影響は小さく、結果として加速度波形から求める衝突速度Ｖ_０は、気中・水中での差は工学的には有意でない。

以上から、水中で行う打球探査法で求めるコンクリートの強度推定法は、気中での打球探査法と同等にコンクリートの強度推定を出来ると考えられる。このような論拠を基に、発明者らは、水中における打球探査法の適用性を実験で検証した。

（実験的検証）
打球探査法の水中での適用性を判定するために、室内実験を行った。水中に打設する構造物を対象とし、表１に示す配合の水中コンクリートを用いてテストピースを作製し、打球探査法による強度推定および圧縮強度試験を行った。

テストピース作製は、ＪＳＣＥ−Ｆ５０４に基づき水槽内で作製を行った。作製後、材齢７，２８，９１日において、水槽内にて打球探査法を行った。打球探査においてはハンマ１０の打球部分に取り付けた加速度計から接触時間を算出し、変形係数を求めた。さらにそのテストピースを用いて、ＪＩＳ Ａ １１０８ に基づき圧縮強度試験を行い、変形係数と圧縮強度の関係を求めた。

その結果、図６に示すように弾性係数と圧縮強度に相関性が見られた。図６（ａ）および（ｂ）に、３つのテストピースに対して、７日、２８日および９１日の３段階の材齢で行った試験結果を示す。図６（ｂ）に示されるように、材齢が大きくなるにつれて弾性係数と圧縮強度が増大するが、これらの間には相関関係が認められた。次に、打球探査法の適用性を検証するため、水中に打設した実構造物において打球探査法および室内試験の結果より強度を推定し、また同箇所においてコア（すなわち試験体）を採取し圧縮強度試験を行った。図７（ａ）および（ｂ）に、材齢２８日における試験結果を示す。図７（ｂ）に示されるように、いずれの試験体においても、打球探査から得られた強度推定値と構造物から採取したコアの強度試験結果とは、ほぼ同等の値を示した。以上の結果より、打球探査法は実構造物においても適用可能であり、しかも水中で適用可能なことが立証された。

（測定対象面Ａ１における劣化深さの推定）
続いて、評価システム１を用いて行われる水中コンクリートＡの劣化深さの推定方法について説明する。図８に示されるように、水中コンクリートＡの測定対象面Ａ１においては、表層に劣化層Ｌが形成されている可能性がある。また、図９に示されるように、水中コンクリートＡ内の所定の深度においてひび割れＭ若しくは空洞Ｎが形成されている可能性がある。そこで、評価システム１を用いて、水中コンクリートＡの劣化診断を行うことができる。

評価システム１における劣化診断は、図２に示した方法と同様に行われる。以下、圧縮強度の推定方法と異なる点についてのみ説明する。まず、ステップＳ１では、打球部分の重量が異なる複数のハンマを用いて、弾性係数と圧縮強度との関係を求める。この際、ハンマの打球部分の重量と、測定深度ｄ（図３参照）との関係を求めておく。

ステップＳ３では、ハンマ群から２以上のハンマ１０を選択する。そして、ステップＳ４では、２以上のハンマ１０のそれぞれによって測定対象面Ａ１を打撃し、打球探査による測定対象面Ａ１の弾性係数を測定する。

ここで、図８に示されるように、水中コンクリートＡ中の劣化層Ｌでは健全な層より弾性係数が小さくなるため、ステップＳ５においては、この特徴を用いて劣化診断を行うことができる。すなわち、測定対象面Ａ１に劣化している層が見られた場合に、劣化している深さ方向の範囲を把握することができる。たとえば、図８に示される例では、打球１３によって測定対象面Ａ１を打撃した場合と、打球１３よりも軽量の打球１４によって測定対象面Ａ１を打撃した場合とでは、打球１４で打撃した場合の弾性係数の方が、劣化層Ｌの影響を大きく受ける。言い換えれば、打球１４で弾性係数を測定した場合は劣化層Ｌのみを測定しているのに対し、打球１３で弾性係数を測定した場合は健全な層を含む範囲を測定している。この場合、打球１４で測定した弾性係数が、打球１３で測定した弾性係数よりも小さくなる。よって、測定対象面Ａ１における劣化層Ｌは、打球１３による測定深度ｄｅよりも小さいと推定できる。軽量の打球１４によって得られる弾性係数と、ステップＳ１で打球１４に相当するハンマを用いて得られた弾性係数との比が非常に小さい場合には、測定対象面Ａ１における劣化層Ｌは、打球１４による測定深度ｄｆよりも大きい（測定深度ｄｆの全体を含んでいる）と推定できる。

また、図９に示されるように、水中コンクリートＡ中にひび割れＭ若しくは空洞Ｎが形成されていた場合、健全な層より弾性係数が小さくなるため、ステップＳ５においては、この特徴を用いて劣化診断を行うことができる。すなわち、内部のひび割れＭ若しくは空洞Ｎの有無を判定できる。たとえば、図９に示される例では、打球１３によって測定対象面Ａ１を打撃した場合と、打球１３よりも重くて大きい打球１６によって測定対象面Ａ１を打撃した場合とでは、打球１６で打撃した場合の弾性係数の方が、ひび割れＭ若しくは空洞Ｎの影響を大きく受ける。一方で、打球１３で打撃した場合の弾性係数は、ステップＳ１で打球１３に相当するハンマを用いて得られた弾性係数と同等である。よって、測定対象面Ａ１においては、打球１３による測定深度ｄｈにはひび割れＭ若しくは空洞Ｎが形成されていないが、重くて大きい打球１６による測定深度ｄｇには、ひび割れＭ若しくは空洞Ｎが形成されていると推定できる。

上述の評価方法によれば、２以上のハンマ１０のそれぞれによって、弾性係数が測定される。上述のとおり、ハンマ１０の打球部分の重量は、弾性係数が測定される範囲（測定深度ｄｅ，ｄｆ，ｄｇ，ｄｈ）に影響する。よって、２以上のハンマ１０のそれぞれの打球部分の重量とそれぞれのハンマ１０によって測定された弾性係数とに基づくことで、測定対象面Ａ１における深さ方向の状態または構造を精度良く推定することができる。

たとえば、水中コンクリートＡにおいて劣化層Ｌ、ひび割れＭまたは空洞Ｎ等の劣化部分が存在する場合、これらの劣化部分とそれ以外の部分では、測定される弾性係数に違いが生じる。よって、打球部分の重量が異なる２以上のハンマ１０を用いて弾性係数を測定することにより、水中コンクリートＡの測定対象面Ａ１における劣化深さを精度良く推定することができる。

なお、測定する箇所によって水中コンクリートＡ自体の弾性係数が異なるため、弾性係数の相違が劣化診断に影響を及ぼすことも考えられるが、水中コンクリートＡの圧縮強度は２０〜４０Ｎ／ｍｍ^２の範囲に限定されるため、その弾性係数は劣化診断における弾性係数の差と比較すると無視できる程度の大きさである。

（測定対象面Ａ１における鉄筋深さの推定）
続いて、評価システム１を用いて行われる測定対象面Ａ１から鉄筋までの深さ（以下、「かぶり」という）の推定方法について説明する。評価システム１におけるかぶりの推定は、図２に示した方法と同様に行われる。以下、圧縮強度の推定方法と異なる点についてのみ説明する。まず、ステップＳ１では、打球部分の重量が異なる複数のハンマを用いて、弾性係数と圧縮強度との関係を求める。この際、ハンマの打球部分の重量と、測定深度ｄ（図３参照）との関係を求めておく。

ステップＳ３では、ハンマ群から２以上のハンマ１０を選択する。そして、ステップＳ４では、２以上のハンマ１０のそれぞれによって測定対象面Ａ１を打撃し、打球探査による測定対象面Ａ１の弾性係数を測定する。

ここで、図１０に示されるように、たとえば３種類の大きさのハンマ１０を用いた場合、打球部分の大きさに応じて、測定される深さ（測定深度ｄｊ，ｄｋ，ｄｍ）は変化する。すなわち、打球部分の重量が大きいほど、測定深度は大きくなる。一方、コンクリートの弾性係数が２３．５〜３５．０ｋＮ／ｍｍ^２であるのに対し、鉄筋の弾性係数は２００．０ｋＮ／ｍｍ^２であり、１桁程度異なっている。

図１０および図１１に示されるように、打球の大きさを打球１７、打球１８、打球１９と（図示左から右に）徐々に大きくして言った場合、測定範囲内（すなわち測定深度ｄｊ，ｄｋ，ｄｍの範囲内）に鉄筋Ｒが入った時点で、計測結果が不連続的に変化することが考えられる。よって、ステップＳ５においては、弾性係数が不連続に変化したその時点の打球の大きさに相当する計測範囲（すなわち測定深度）から、鉄筋Ｒまでのかぶりを推定することができる。上記の検査を複数箇所で実施して、その結果の最小値を最小かぶりとして評価することもできる。

この評価方法によれば、打球部分の重量が異なる２以上のハンマ１０を用いて弾性係数を測定することにより、水中コンクリートＡの測定対象面Ａ１から鉄筋Ｒまでの深さを精度良く推定することができる。

（第２実施形態の評価システム１）
図１２および図１３を参照して、第２実施形態に係る評価システム１Ａについて説明する。この評価システム１Ａが第１実施形態の評価システム１と違う点は、ダイバＤによって把持されるハンマ１０に代えて、測定対象面Ａ１に固定されて内部にハンマ１０を有する測定部３０を備えた点である。図１２では、水中コンクリートＡおよび測定部３０を拡大して示す。測定部３０は、船Ｂに比して非常にコンパクトに構成されている。

測定部３０は、円筒を半割にした形状の測定枠３１を有する。測定部３０は、測定枠３１内において、測定枠３１内の水を一部排水する水中排水ポンプ３２と、ハンマ１０を支持するための支点３３と、ハンマ１０を円弧状に移動させるためのガイドであるフレーム３８と、測定対象面Ａ１を撮影する水中カメラ３９とを備えている。水中排水ポンプ３２は、測定枠３１内の水を一部排水することにより、水圧の作用により、水中コンクリートＡの壁面に測定枠３１を固定させる。測定枠３１と水中コンクリートＡの壁面との間には、長方形環状のゴムパッキン３４が配設されている。

支点３３、フレーム３８および水中カメラ３９は、測定枠３１に対して固定されている。ケーブル１１は、ハンマ１０の吊上げ及びリリース可能になっている。測定部３０は、吊り具３６を介して吊下げワイヤ４０によって船Ｂから吊下げられている。船Ｂには、測定部３０を昇降するためのウィンチ３７が設置されている。図１３に示されるように、水中排水ポンプ３２は、測定枠３１内の水を排水する際、放射状に延びるように固定された排水ホース４１，４１を通じて噴流を生じさせることにより、測定枠３１の姿勢制御を行ってもよい。また、水中排水ポンプ３２は、測定対象面Ａ１の壁面に向けて水ジェット４２を生じさせることにより、壁面洗浄を行ってもよい。

このような評価システム１Ａによっても、評価システム１と同様にして、水中コンクリートＡを精度良く評価することができる。なお、複数のハンマ１０を用いる際には、測定部３０を船Ｂに引き上げてハンマ１０を交換してもよいが、測定枠３１内に予め複数のハンマ１０を備えておくこともできる。この場合、ケーブル１１を複数設けることにより、各ハンマ１０を順次、測定対象面Ａ１に向けてリリースすることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではない。上記実施形態では、評価システム１，１Ａが水中コンクリートＡに対して用いられる場合について説明したが、これに限られない。評価システム１，１Ａによって、水中岩盤の強度等の評価を行ってもよい。水中岩盤の評価等も、図２に示した方法と同様に行われる。すなわち、水中岩盤の評価方法においては、ハンマ群からハンマ１０を選択し（ステップＳ３）、打球探査によって弾性係数を測定する（ステップＳ４）。水中における岩石の弾性係数と圧縮強度との関係と、水中における岩石の弾性係数と割れ目情報との関係とを予め求めておき（ステップＳ１）、この関係に基づいて、測定対象面の強度および岩級の少なくとも一方を推定する（ステップＳ５）。この場合、打球探査によって測定された弾性係数は、測定深度に対応する数値であるため、水中岩盤における、測定対象面の強度または岩級を精度良く推定することができる。

水中コンクリートや水中岩盤の評価において、測定対象面は、鉛直面に沿って延在していてもよく、水平面に沿って延在していてもよい。すなわち、本発明の評価方法では、測定対象面の延在方向や形状は限定されない。測定対象面は、鉛直面または水平面に対して角度をなしていてもよい。測定対象面は、湾曲していてもよい。

ハンマ１０の打球は鉄製であってもよく、ステンレス製であってもよい。ハンマ１０は、耐食性を有することが好ましい。ハンマ１０は、把持部１２を有していてもよく、打球のみで把持部を有していなくてもよい。

本発明の評価方法は、海水に対しても淡水に対しても適用可能である。無人化された評価システム１Ａでは、放射性物質により汚染された水中にも適用することができる。さらには、コンクリート製の石油タンク等に対しても適用可能である。供試体（テストピース）を施工時に併設してもよい。

１，１Ａ…評価システム、１０…ハンマ、Ａ…水中コンクリート、Ａ１…測定対象面、Ｒ…鉄筋。

Claims (6)

1. 水中コンクリートまたは水中岩盤の評価方法であって、
   水中コンクリートまたは水中岩盤の測定対象面における測定深度に応じて、打球部分の重量が異なる複数のハンマを有するハンマ群から、打球探査に用いる少なくとも１つのハンマを選択する工程と、
   前記少なくとも１つのハンマを用いて前記測定対象面に対する打球探査を行い、前記測定対象面から前記測定深度までの弾性係数を測定する工程と、
   を含むことを特徴とする水中コンクリートまたは水中岩盤の評価方法。
2. 前記打球探査によって測定された弾性係数と、水中におけるテスト用コンクリートの弾性係数と圧縮強度との関係と、に基づいて、前記測定対象面の圧縮強度を推定する工程を含む、請求項１記載の水中コンクリートの評価方法。
3. 前記少なくとも１つのハンマを選択する工程では、前記ハンマ群から２以上のハンマを選択し、
   前記２以上のハンマのそれぞれの打球部分の重量と前記測定対象面から前記測定深度までの弾性係数とに基づいて、前記測定対象面における深さ方向の状態または構造を推定する工程を含む、請求項１または２記載の水中コンクリートの評価方法。
4. 前記測定対象面における深さ方向の状態を推定する工程では、前記測定対象面における劣化深さを推定する、請求項３記載の水中コンクリートの評価方法。
5. 前記測定対象面における深さ方向の状態を推定する工程では、前記測定対象面から鉄筋までの深さを推定する、請求項３または４記載の水中コンクリートの評価方法。
6. 前記打球探査によって測定された弾性係数と、水中における岩石の弾性係数と圧縮強度との関係と、水中における岩石の弾性係数と割れ目情報との関係と、に基づいて、前記測定対象面の強度および岩級の少なくとも一方を推定する工程を含む、請求項１記載の水中岩盤の評価方法。

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