JP2019157572A - 打診装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)タイルを打撃するハンマー部と、前記ハンマー部を付勢する付勢部と、前記タイルの前記ハンマー部の打撃による反発ごとの打撃前、および打撃後の前記ハンマー部の力学的エネルギーを計測する計測部と、タイル剥離判定のための判定基準データに関連付けして、前記計測された力学的エネルギーについてタイル壁の前記タイルの剥離の有無を判定する制御解析部と、を有するタイル壁の打診装置。
(2)前記判定基準データは、第1打撃前の力学的エネルギーと第1打撃以降の打撃後の力学的エネルギーとのエネルギー比もしくは差、または前記第1打撃前の力学的エネルギーと第2打撃以降の打撃前の力学的エネルギーとのエネルギー比もしくは差であること特徴とする上述の(1)に記載する打診装置。
(3)前記第1打撃以降の打撃後の力学的エネルギー、または前記第2打撃以降の打撃前の力学的エネルギーは、少なくとも2以上であることを特徴とする上述の(1)または
(2)に記載する打診装置。
(4)前記判定基準データは、剥離無データと剥離有データからなることを特徴とする上述の(1)乃至(3)のいずれか1つに記載する打診装置。
(5)反発ごとの前記打撃前、および打撃後の前記ハンマー部の力学的エネルギーは、前記ハンマー部の位置エネルギーから計測する前記計測部を有することを特徴とする上述の(1)乃至(4)のいずれか1つに記載する打診装置。
(6)反発ごとの前記打撃前、および打撃後の前記ハンマー部の力学的エネルギーは、前記ハンマー部の運動エネルギーから計測する前記計測部を有することを特徴とする上述の(1)乃至(5)のいずれか1つに記載する打診装置。
(7)前記力学的エネルギーは反発回数および/または反発時間で計測し、前記計測された反発回数および/または反発時間を、前記判定基準データの反発回数および/または反発時間と比較する前記計測部を有することを特徴とする上述の(1)乃至(6)のいずれか1つに記載する打診装置
(8)タイルを打撃するハンマー部と、前記ハンマー部を付勢する付勢部と、前記タイルの前記ハンマー部の打撃による反発ごとの音を計測する計測部と、タイル剥離判定のための音の判定基準データに関連付けして、計測された音についてタイル壁の前記タイルの剥離の有無を判定する制御解析部と、を有するタイル壁の打診装置。
(9)前記音の判定基準データは、第1打撃の反発で発生する音と、第2打撃以降の各反発で計測される音との音の比もしくは差であることを特徴とする上述の(8)に記載する打診装置。
(10)前記第2打撃以降の各反発で計測される音は、少なくとも2以上であることを特徴とする上述の(8)または(9)に記載する打診装置。
(11)前記音の判定基準データは、剥離無データと剥離有データからなることを特徴とする上述の(8)乃至(10)のいずれか1つに記載する打診装置。
(12)前記音は反発回数および/または反発時間で計測し、前記計測された反発回数および/または反発時間を、前記音の判定基準データの反発回数および/または反発時間と比較する前記計測部を有することを特徴とする上述の(8)乃至(11)のいずれか1つに記載する打診装置
第1実施形態は、ハンマー部20が有する力学的エネルギーが位置エネルギーのみの場合である。第1実施形態の重力の位置エネルギーのみの原理10を、図1に振り子で示す。タイル壁70は、壁71にタイル73をモルタル等で貼り付けて構成される。タイル73の表面に鋼球11を打撃させる。鋼球11の図1の(イ)は、打撃前の初期段階を示す。鋼球11は、支点12から糸13によって吊り下げられている。吊り下げられた状態にて、鋼球11は、支持板17により基準線15から高さY1で支持されている。鋼球11の質量をM、重力加速度をgとすると鋼球11は、M・g・Y1の位置エネルギーを有している。支点12において、糸13と鉛直基準線Yとのなす角度はα1である。ここで、支持板17を外すと、鋼球11は、タイル73を位置エネルギーM・g・Y1にて打撃する。鋼球11のタイル壁70への打撃により位置エネルギーの一部が吸収される。よって、打撃の反発による速度がゼロとなる鋼球11の最大高さY2は、Y1より小さくなる。図1の(ロ)は、打撃後跳ね返った鋼球11の基準線15からの最大高さY2での位置を示す。ここで、鋼球11は、位置エネルギーM・g・Y2を有している。糸13と鉛直基準線Yとのなす角度はα2である。
以上より、打撃後の位置エネルギー(ロの状態)と打撃前の位置エネルギー(イの状態)の差比は、以下の式(1)になる。
エネルギー差:M・g・Y1―M・g・Y2=M・g(Y1―Y2) (1)
また、打撃後の位置エネルギー(ロの状態)と打撃前の位置エネルギー(イの状態)の比は、以下の式(2)になる。
エネルギー比:M・g・Y2/M・g・Y1=Y2/Y1 (2)
この鋼球11のタイル壁70への打撃は、後述するハンマー部20による打撃と同じである。
位置エネルギー(J)=(19.4/1000)×9.8×(Y/100) (3)
ここで、1回目の反発による位置エネルギーの減衰は大きい。剥離試験体(剥離有)の場合、位置エネルギー=0.0019J(−93%)、健全試験体(剥離無し)の場合、位置エネルギー=0.0172J(―40%)となった。よって、タイル壁70のタイル73の剥離の有無の判定は、剥離無と剥離有との位置エネルギーの差が大きい、1〜4回の反発回数で行うと良い。
エネルギー比=(位置エネルギー)/(初期位置エネルギー) (4)
第2実施形態は、ハンマー部20が有する力学的エネルギーが位置エネルギーと運動エネルギーからなる場合である。重力の位置エネルギーと運動エネルギーを有する第2実施形態の原理10を、図4に振り子で示す。タイル壁70は、壁71にタイル73をモルタル等で貼り付けて構成される。タイル73の表面をハンマー10で打撃させる。図4の(ハ)は、打撃前後の2つの状態を示す。すなわち、鋼球11は、初期の(イ)の状態から(ハ)になり、打撃後に(ハ)から(ロ)になる。打撃により運動エネルギーは減衰する。よって、打撃前の(ハ)は初期の(イ)と同じ力学的エネルギーを有し、打撃後の(ハ)は(ロ)と同じ力学的エネルギーを有する。
M・V12/2+M・g・Y3=M・Y1 (5)
鋼球11のタイル壁70への打撃により力学的エネルギーの一部が吸収される。図4の(ハ)における打撃後の鋼球11の基準線15からの高さY3、速度V2(右向き)とすると、鋼球11は、位置エネルギーM・g・Y3、運動エネルギーはM・V22/2を有する。打撃後の鋼球11の力学的エネルギーには、の関係がある。
M・V22/2+M・g・Y3=M・Y2 (6)
(M・V12/2+M・g・Y3)―(M・V22/2+M・g・Y3)-=
=M・(V12―V22)/2 (7)
位置エネルギーは等しいので、運動エネルギーの差のみになる。
(M・V22/2+M・g・Y3)/(M・V12/2+M・g・Y3)-=
(V22/2+g・Y3)/(V12/2+Y3) (8)
実施例1は、打診装置1を用いてタイル壁70を打診して、ハンマー部20の応答波形を計測した。図5に、付勢部30としてソレノイドを用いた打診装置1の構成を示す。打診装置1は、付勢部30の中にハンマー21と基準部23を一体化したハンマー部20を再反発付与部37にて取り付ける。更に、破線で示す位置でハンマー部20の基準部23を計測する計測部40、制御解析部50、および電源部60を有する。制御解析部50へ計測信号線41を通じて計測部40の計測データ、および電源線61を通じて電源部60から電源が入力される。制御解析部50からの出力として、電源線61を通じて付勢部30のソレノイド31へ電源、および解析信号線51を通じて解析データが出力される。
図7に、ハンマー部20およびソレノイド式の付勢部30を用いてタイル壁70を打診し、計測部40として騒音計43を用いた打診音の計測の様子を示す。騒音計43は、JIS C 1509-1 2005:クラス1の騒音計を用いた。騒音計43は打撃音の大きさを電圧で示す。タイル壁70にソレノイド式の付勢部30を密着させ打撃し、騒音計43を打撃位置から垂直に35cm離して設置し、打撃音を録音する。
本実施例では、波形の反発回数と反発時間を以下のようにした。即ち、反発回数は、打診装置1のハンマー部20でタイル壁70を打撃したときの最初の電圧(打撃音の大きさ)が10%の大きさに減衰するまでの打撃音の数とした。反発時間は、打診装置1のハンマー部20でタイル壁70を打撃したときに検出される電圧が0.1Vに減衰するまでの時間とした。
実施例2は、ハンマー部20およびソレノイド式の付勢部30を用いて実建物のタイル壁70(実際に使われている建築物のタイル壁)について打音を計測した。この実建物のタイル壁70は45二丁モザイクタイルが一面に施工されている。
第3実施形態は、力学的エネルギーに基づく判定基準データの収集及び設定方法と、計測したデータの剥離有無の判定方法について記載する。判定基準データは、計測対象とするタイル壁70と力学的エネルギー吸収特性が同一のタイル壁70または類似であるタイル壁75から得る必要がある。判定基準データは、剥離無データと剥離有データの2種類ある。
力学的エネルギー吸収特性が同一の場合は、例えば対象タイル壁70のタイルから複数個所のタイル73を打撃し、力学的エネルギーのデータを収集し、あきらかに反発特性の異なる箇所を含めて実際に剥離の有無を確認して剥離無データと剥離有データを作成する。あきらかに反発特性の異なる箇所は、実際に解体して剥離の有無を確認し、剥離があった力学的エネルギーのデータを剥離有データとする。あきらかに反発特性の異なる箇所以外の力学的エネルギーのデータを剥離無しデータとする。更に、別に判定基準データ取得用の試験壁を、対象とするタイル壁70と同一の仕様(タイル、壁面の厚さ、壁面の下地構造、使用モルタル、壁構造等)のタイル壁75を制作する。剥離が無い箇所から剥離無データする、一方、剥離の有を疑似浮きなどで模擬して剥離有データとする。以上、対象タイル壁70および試験壁から取得した、剥離有データおよび剥離無しデータより判定基準データとする。
図10(a)は、力学的エネルギー差を判定基準データとしたものである。初期ノ力学的エネルギーは、0回時の「0.0285(J)」である。第1回目の打撃による1回目の反発による力学的エネルギーは、剥離試験体(剥離有)の場合、「0.0019J(−93%)」、健全試験体(剥離無し)の場合、「0.0172J(―40%)」である。
打撃装置1で計測された力学的エネルギーがいずれに近いかで判定を行う。この際、打撃装置1の初期の力学的エネルギーは、判定基準データの初期ノ力学的エネルギーと近似する値とする必要がある。すなわち、打撃装置1のハンマー部20の仕様(質量など)、付勢部30(ソレノイドなど)の仕様をほほ同じとする。また、打撃装置1の初期の力学的エネルギーと判定基準データの初期の力学的エネルギーにがある場合、式(9)の力学的エネルギー差で判定しても良い。
力学的エネルギー差=(初期の力学的エネルギー)−(打撃後の力学的エネルギー)
(9)
力学的エネルギー差計測値が、剥離無データまたは剥離有データのどちらに近いかで判定する。
ここで、打撃装置1の対象のタイル壁70を打撃して得られる反発後の力学的エネルギー(J)は、打撃するエネルギーに比例して変化する。よって、初期の力学的エネルギーが図10(a)の初期の力学的エネルギーと大きく異なる場合は、図10(a)を使用することは困難である。
力学的エネルギー比=(打撃後の力学的エネルギー/(初期の力学的エネルギー) (10)
ここで、初期の力学的エネルギーは、打診装置1がハンマー部20に最初に付勢する力学的エネルギーである。
第4実施形態は、打撃によって発生する音に基づく判定基準データの収集及び設定方法と、計測したデータの剥離有無の判定方法について記載する。音の計測データである図9(a)の健全部、図9(b)の剥離部の傾向は、力学的エネルギーの図3(a)健全部、剥離部の傾向と良く似ている。また、騒音計の出力は、図9に示すように電圧であるので、電圧値の比または電圧値の差で判定することができる。
音のエネルギー差は、式(11)とすることができる。
音のエネルギー差=(第1打撃の反発で発生する音の計測値)−(第2回目以降の各反発で計測される音の計測値) (11)
音のエネルギー比=(第2回目以降の各反発で計測される音の計測値)/(第1打撃の反発で発生する音の計測値) (12)
実施例4は、実施例2で確認した実際の剥離状態を参考として、疑似剥離を有するタイル壁70を製作して打音波形を確認した。疑似剥離を有するタイル壁70に用いた材料の仕様を表2、構成を表3に示す。疑似剥離を有するタイル壁70は、2000×2000×120mmのJISA5372準拠のプレキャストコンクリート製逆T形擁壁を躯体として45二丁モザイクタイルをモルタル張りし、タイル73の裏面側にPE発泡シートを埋設することで疑似の剥離を作っている。
実施例5は、実建物のタイル壁70を対象に打音波形を確認した。
11 鋼球 12 支点
13 糸 15 基準線(位置エネルギー)
17 支持板 18 分度器
20 ハンマー部 21 ハンマー
23 基準部 30 付勢部(ソレノイド)
31 ソレノイド 33 ケース
35 ブラケット 37 再反発付与部
40 計測部 41 検知信号線
43 騒音計 50 制御解析部
51 解析信号線 60 電源部
61 電源線 70 タイル壁
71 壁 73 タイル
75 類似のタイル壁 80 剥離(空隙)
Claims (12)
- タイルを打撃するハンマー部と、前記ハンマー部を付勢する付勢部と、前記タイルの前記ハンマー部の打撃による反発ごとの打撃前、および打撃後の前記ハンマー部の力学的エネルギーを計測する計測部と、タイル剥離判定のための判定基準データに関連付けして、前記計測された力学的エネルギーについてタイル壁の前記タイルの剥離の有無を判定する制御解析部と、を有するタイル壁の打診装置。
- 前記判定基準データは、第1打撃前の力学的エネルギーと第1打撃以降の打撃後の力学的エネルギーとのエネルギー比もしくは差、または第1打撃前の力学的エネルギーと第2打撃以降の打撃前の力学的エネルギーとのエネルギー比もしくは差であること特徴とする請求項1に記載する打診装置。
- 前記第1打撃以降の打撃後の力学的エネルギー、または前記第2打撃以降の打撃前の力学的エネルギーは、少なくとも2以上であることを特徴とする請求項1または2に記載する打診装置。
- 前記判定基準データは、剥離無データと剥離有データからなることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1つに記載する打診装置。
- 反発ごとの前記打撃前、および打撃後の前記ハンマー部の力学的エネルギーは、前記ハンマー部の位置エネルギーから計測する前記計測部を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1つに記載する打診装置。
- 反発ごとの前記打撃前、および打撃後の前記ハンマー部の力学的エネルギーは、前記ハンマー部の運動エネルギーから計測する前記計測部を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1つに記載する打診装置。
- 前記力学的エネルギーは反発回数および/または反発時間で計測し、前記計測された反発回数および/または反発時間を、前記判定基準データの反発回数および/または反発時間と比較する前記計測部を有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1つに記載する打診装置
- タイルを打撃するハンマー部と、前記ハンマー部を付勢する付勢部と、前記タイルの前記ハンマー部の打撃による反発ごとの音を計測する計測部と、タイル剥離判定のための音の判定基準データに関連付けして、計測された音についてタイル壁の前記タイルの剥離の有無を判定する制御解析部と、を有するタイル壁の打診装置。
- 前記音の判定基準データは、第1打撃の反発で発生する音と、第2打撃以降の各反発で計測される音との音の比もしくは差であることを特徴とする請求項8に記載する打診装置。
- 前記第2打撃以降の各反発で計測される音は、少なくとも2以上であることを特徴とする請求項8または9に記載する打診装置。
- 前記音の判定基準データは、剥離無データと剥離有データからなることを特徴とする請求項8乃至10のいずれか1つに記載する打診装置。
- 前記音は反発回数および/または反発時間で計測し、前記計測された反発回数および/または反発時間を、前記音の判定基準データの反発回数および/または反発時間と比較する前記計測部を有することを特徴とする請求項8乃至11のいずれか1つに記載する打診装置
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