JP2021032594A - 広帯域音波を用いた探査装置及び探査方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1) コンクリート中では長期にわたってセメントの水和反応に代表される化学反応が進行しており、その反応のプロセスと反応生成物は、コンクリート中に含まれる化学物質の種類・量、外部から侵入する化学物質の種類・量、および環境条件などの影響を受ける。
(2) コンクリートは連続した微細な空隙を有する多孔質物質であり、この空隙を通って気体(酸素、二酸化炭素など)、イオン(塩化物イオン、アルカリ金属イオン、硫酸イオンなど)、水分などの浸透や移動が生じる。
前記音波発信器の近傍の被検体表面に当接固定させ、前記被検体内部から前記音波の反射波を受信する反射波受信器と、
前記音波発信器を作動させ、前記反射波受信器で受信された被検体内部の構造物からの反射波を処理し、前記被検体の表面から入射方向の内部構造の状態を解析する解析手段とを備えた探査装置であって、
前記音波が可聴域から超音波域に亘る周波数を含む広帯域音波であり、
前記解析手段が、
前記反射波の時系列波の時間によって反射波が発生した被検体内部地点の距離と、前記反射波の時系列波の波形によって被検体内部地点の構造とを検証するものであり、
前記反射波が類似の波形である一つの領域と、前記一つの領域の類似の波形と相違する別の反射波の波形と類似の波形である別の領域との境界面を推定することを特徴とするものである。
反射波受信器を前記音波発信器の近傍の被検体表面に当接固定させて、前記被検体内部から前記音波発信器の反射波を受信し、
前記反射波受信器で受信された被検体内部の構造物からの反射波から、解析手段によって前記被検体の表面から入射方向の内部構造の状態を解析する探査方法であって、
前記音波が可聴域から超音波域に亘る周波数を含む広帯域音波であり、
前記解析手段が、
前記反射波の時系列波の時間によって反射波が発生した被検体内部地点の距離と、前記反射波の時系列波の波形によって被検体内部地点の構造とを検証するものであり、
前記反射波が類似の波形である一つの領域と、前記一つの領域の類似の波形と相違する別の反射波の波形と類似の波形である別の領域との境界面の距離を推定するものであることを特徴とするものである。
前記反射波が類似の波形である一つの領域と、前記一つの領域の類似の波形と相違する別の反射波の波形と類似の波形である別の領域との境界面の距離を推定することを特徴とするものである。
図1は本発明の広帯域音波を用いた探査装置の一実施例の構成を示する説明図である。図1に示す通り、本実施例の探査装置10は、被検体表面に当接固定させて音波を発信する音波発信器12と、この音波発信器12に隣接して被検体表面に当接固定させて被検体内部から音波の反射波を受信する反射波受信器14と、前記音波発信器12で発信する広帯域の音波の波形を指示し、反射された反射波を繰り返す指示を与えるゲートアレイ16と、ゲートアレイ16への指示と反射波受信器14で受信された被検体内部の構造物からの反射波から被検体の表面から入射方向の内部構造の状態を解析する解析手段としてのPC18とを備える。
広帯域の音波を使用し、波形からコンクリート構造物及び地盤の状態を推定した。具体的には、古い橋の橋台(橋げたを載せる台)で、コンクリートの下に川の流れが潜り込むことで、地盤が洗い流され、空洞になっている可能性があり、このような探査を行った。40年近い古いコンクリートの上から、さらにその下の地盤を探査することは、一定の周波数の音波では不可能である。
図7は本発明の広帯域音波を用いた探査方法の概念を説明する説明図であり、a図はコンクリート構造物の断面図、b図はコンクリート構造材からの反射波のスペクトルを示す説明図である。
図8は本実施例で計測した一つの橋台の計測を示す説明図であり、a図は計測した橋台の計測位置を示す説明図であり、C、D、E図はa図のC、D、E位置での実測された反射波の波形を示す説明図である。図9は本実施例で計測した別の橋台の計測を示す説明図であり、a図は計測した橋台の計測位置を示す説明図であり、F、G、H、I、J図はa図のF、G、H、I、J位置での実測された反射波の波形を示す説明図である。
広帯域の音波を使用し、波形から表層にアスファルトを被覆したコンクリート構造物の状態を推定した。具体的には、降雨時には1m以上冠水するK市のアンダーパス舗装路面下の調査を超音波で実施した。図10は計測したアンダーパス舗装路面の模式的断面を示す説明図である。図11は計測したアンダーパス舗装路面の計測結果の例を示し、a図は1000mm以下が解析不能である例であり、b図は2000mmの地下まで反射波が存在する例を示す。
12…音波発信器、
14…反射波受信器、
16…ゲートアレイ、
18…PC(解析手段)、
61…金属、
62…きず、
63…コンクリート、
71,81、91…橋台、
72、82、92…地盤、
73、83、93…砕石基礎層、
74、84、94…基礎コンクリート層、
75、85、95…コンクリート材、
76、86、96…根固めコンクリート部、
77、87、97…第1張りコンクリート、
78、88、98…第2張りコンクリート、
101…アスファルト部、
102…コンクリート部、
103…床版部、
104…地盤、
Claims (4)
- 被検体表面に当接固定させ、音波を発信する音波発信器と、
前記音波発信器の近傍の被検体表面に当接固定させ、前記被検体内部から前記音波の反射波を受信する反射波受信器と、
前記音波発信器を作動させ、前記反射波受信器で受信された被検体内部の構造物からの反射波を処理し、前記被検体の表面から入射方向の内部構造の状態を解析する解析手段とを備えた探査装置であって、
前記音波が可聴域から超音波域に亘る周波数を含む広帯域音波であり、
前記解析手段が、
前記反射波の時系列波の時間によって反射波が発生した被検体内部地点の距離と、前記反射波の時系列波の波形によって被検体内部地点の構造とを検証するものであり、
前記反射波が類似の波形であった一つの領域と、前記一つの領域の波形と相違する反射波の波形と類似であった別の領域との境界面の距離を推定することを特徴とする広帯域音波を用いた探査装置。 - 前記広帯域音波が、0.1〜2.5MHzの広帯域に亘る音波であることを特徴とする請求項1に記載の広帯域音波を用いた探査装置。
- 音波を発信する音波発信器を被検体表面に当接固定させ、
反射波受信器を前記音波発信器の近傍の被検体表面に当接固定させて、前記被検体内部から前記音波発信器の反射波を受信し、
前記反射波受信器で受信された被検体内部の構造物からの反射波から、解析手段によって前記被検体の表面から入射方向の内部構造の状態を解析する探査方法であって、
前記音波が可聴域から超音波域に亘る周波数を含む広帯域音波であり、
前記解析手段が、
前記反射波の時系列波の時間によって反射波が発生した被検体内部地点の距離と、前記反射波の時系列波の波形によって被検体内部地点の構造とを検証するものであり、
前記反射波が類似の波形であった一つの領域と、前記一つの領域の波形と相違する反射波の波形と類似であった別の領域との境界面の距離を推定するものであることを特徴とする広帯域音波を用いた探査方法。 - 前記広帯域音波が、0.1〜2.5MHzの広帯域に亘る音波であることを特徴とする請求項3に記載の広帯域音波を用いた探査方法。
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