JP2022187511A - 材料表面の空隙率計測方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】免震基礎コンクリート表面の空隙率を算出するにあたり、従来は、目視による空隙の発見とフェルトペンによる着色、着色した領域を物差しで測る、などの手作業が中心で、例えば１メートル四方の免振基礎コンクリートの計測に数日を要するなど、作業工程上の課題となっていた。【解決手段】構造化光方式を採用した３次元計測手段による３次元計測を行い、３次元座標解析により、コンクリート表面の凹み分布を得る。その分布状態をＶＢＡを利用したソフトウェアで処理することにより空隙率を算出する。その際、空隙深さの有効性の判定基準として、局所基準面からの深さを用いる。【選択図】図３
Description
本発明は、材料表面の空隙率計測方法及び装置に関し、中でも免振基礎コンクリート表面の空隙率計測方法及び装置に関する。
近年，建物と基礎との間に積層ゴムなどの免震装置を取り付けることで、地震による揺れが直接建物に伝わらないようにした免震構造のニーズが高まっている。免震装置１は、図1に示すように、ベースプレート２と呼ばれる上下に設置した鋼板を介して上部構造体３および免震基礎４と接合している。
施工においては，ベースプレート２６と構造体を一体化させるため、図２のようにベースプレート２を設置した状態でコンクリート５１２を打ち込む必要がある。このとき、下部側の免震基礎コンクリート４については、ベースプレート下部の免震基礎コンクリート表面４aに空隙ができないよう施工する必要があるが、個々の免震基礎についてベースプレートを取り除いて充填状況を確認することはできない。
そのため，実際の工事に先立って実物大の施工試験を実施し、設計者が定めた充填率目標を満足しているかを確認することで、予定している施工計画に不備がないことを確認している。この施工試験では、試験体からベースプレートを取り除き、下部のコンクリート表層部の空隙率を算出する。ここで空隙率が所定の値未満であれば施工計画の妥当性が確認され、実施工の着手が認められる。
施工においては，ベースプレート２６と構造体を一体化させるため、図２のようにベースプレート２を設置した状態でコンクリート５１２を打ち込む必要がある。このとき、下部側の免震基礎コンクリート４については、ベースプレート下部の免震基礎コンクリート表面４aに空隙ができないよう施工する必要があるが、個々の免震基礎についてベースプレートを取り除いて充填状況を確認することはできない。
そのため，実際の工事に先立って実物大の施工試験を実施し、設計者が定めた充填率目標を満足しているかを確認することで、予定している施工計画に不備がないことを確認している。この施工試験では、試験体からベースプレートを取り除き、下部のコンクリート表層部の空隙率を算出する。ここで空隙率が所定の値未満であれば施工計画の妥当性が確認され、実施工の着手が認められる。
大林組技術研究所報 No.８３ ２０１９ 株式会社大林組
免振基礎コンクリート４の上に免振装置１を取り付ける場合、該装置を取り付けるためのベースプレート２を免振基礎コンクリート４の上に打ち込む必要がある。実際の工事では、図２ベースプレート下部へのコンクリート打設方法の断面図に示すように 配筋を型枠６で囲み、配筋の上に置いたべースプレート２の中央部に設けた開口部からコンクリート５を流し込む作業を行うが、コンクリート表面４a２の充填率が低いと、鉛直荷重を免振基礎コンクリート４に効率よく伝達できない可能性がある。一般的には９０～９５％の充填率が必要とされている。充填率を測定するためには、一旦、ベースプレート２を外して、充填漏れ、いわゆる空隙８の全面積を計測しなければならない。
充填率を算出する手法として、従来は、目視による空隙の発見とフェルトペンによる着色、着色した領域を物差しで測る、などの手作業が中心で、例えば１メートル四方の免振基礎コンクリートの計測に数日を要するなど、作業工程上の課題となっていた。
充填率を算出する手法として、従来は、目視による空隙の発見とフェルトペンによる着色、着色した領域を物差しで測る、などの手作業が中心で、例えば１メートル四方の免振基礎コンクリートの計測に数日を要するなど、作業工程上の課題となっていた。
前記課題を解決するために、本発明では以下に示す様な、光による３次元表面形状計測手段を用いる。
まず、計測対象である免振基礎コンクリート表面を光３次元計測装置で計測し、該表面形状をデジタルデータ化する、次に、当該データを専用の解析ソフトで処理し必要とされる空隙率を算出する。その際用いる３次元計測装置は、構造化光法と称される計測原理を採用し、必要十分な計測精度を保証するものである。
まず、計測対象である免振基礎コンクリート表面を光３次元計測装置で計測し、該表面形状をデジタルデータ化する、次に、当該データを専用の解析ソフトで処理し必要とされる空隙率を算出する。その際用いる３次元計測装置は、構造化光法と称される計測原理を採用し、必要十分な計測精度を保証するものである。
本発明の空隙率計測方法及び装置によれば、免振基礎コンクリート表面の空隙率を数秒から数十分で計測結果が出力できるので、作業効率の大幅な向上に繋がり、その結果、計測作業工程の短縮と経費の削減に寄与する。さらに、空隙率算定基礎データの信頼性の向上により空隙率算定精度も向上し、また、デジタルデータとして可視化や記録性が向上するという効果がある。さらに、本発明の方法及び装置は、計測対象に対して非接触・非侵襲という特徴があるので、被計測面を汚したり傷付けたりすることがないという効果もある。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、同じ構成には同じ符号を付して説明を省略している。
図３は本発明による計測方法及び装置３を、図２で示す免振基礎コンクリート表面４aの空隙率の計測に適用した一つの実施例の説明図である。計測作業員９が当該計測装置１０を持ち、被計測対象であるコンクリート表面４aをスキャンしていく。該計測装置１０の一度のスキャンで計測できる範囲４はＡ４サイズ程度のため、一般的には、複数回のスキャンデータをＰＣ上で自動的に繋ぎ合わせ、計測を必要とされるコンクリート表面４a全体のデータとして完成させる。図４に本実施例による計測作業の流れ図を示す。
次に、計測範囲が横４００ｍｍ、縦１５０ｍｍのコンクリート表面４aの具体的な計測例について解説する。本例では、深さ０．５ｍｍ未満の凹みは無視する設定とした。これは、この種の工事の場合、コンクリート表面４aの平滑度は、通常０．５ｍｍ以下に抑えられているからである。また、たとえコンクリート表面４aの平滑度が０．５ｍｍ以上であっても、当該空隙を取り囲む局所表面から算出した基準面と比較して、相対的に深さが０．５ｍｍ未満の場合は無視することができることにした。
空隙を有するコンクリート表面４aを本実施例の計測装置１０でスキャン計測すると、図５で示す３次元表面形状データが得られる。次に、該データをＰＣ搭載のソフトで３次元データ数値処理し、空隙に伴う凹み部の深さをカラーマップ表示したものを図６に示す。本図の右側のカラーバーは、０．５ｍｍ以上、３．９２ｍｍまでの深さを示している。さらに、本図の空隙深さデータを、縦横２．５ｍｍの格子で区切り、ＣＳＶデータとして出力したものに対し、エクセルのＶＢＡ機能を使って、深さ０．５ｍｍ以上、横方向長さ５ｍｍ以上の凹み部を赤で着色した解析結果のマップ表示を図７に示す。有効空隙の具体的な選別方法としては、各行において、左から右へ、深さ０．５ｍｍ以上のデータをも持つセルを探し、その右隣りセルが０．５ｍｍ以上である場合にのみ該当するセルを赤く染め、該当空隙であるとしてカウントする。一つの行に於いてその作業が完了すると下の行に移り、同じ作業を繰り返す。その結果として、０．５ｍｍ以上の深さがあり、かつ長さが５ｍｍ以上である空隙のセルの数量、つまり面積を求めることができる。図８は図７の検出結果から空隙率を数値化したものである。
なお、上記実施例では、計測対象としてコンクリートの表面の計測について説明しているが、本発明が適用可能な材料表面はコンクリート面に限定されないことは指摘するまでもない。
本発明の材料表面の空隙率計測方法及び装置によれば、被計測表面の凹み具合と数量を素早く、定量的・客観的に計測できるので、コンクリートを取り扱う場面が多い土木建築分野で有効に利用できる。さらに、本発明の方法及び装置が適用可能な材料表面はコンクリート面に限定されないので、アスファルト道路面の凹み数量計測や、構造体壁面等のレンガの歪みやタイルの剥がれ計測に利用することができる。
１ 免振装置
２ ベースプレート
３ 上部構造体
４ 免振基礎コンクリート
４a 免振基礎コンクリート表面
５ 打ち込みコンクリート
５a コンクリートの打ち込み方向
６ 型枠
７ ホッパー
８ 空隙
９ 計測作業員
１０ ３次元形状計測装置
１１ 単発スキャンエリア
１２ 計測用投射光
１３ 全計測エリア
１４ 上部構造体
２ ベースプレート
３ 上部構造体
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５ 打ち込みコンクリート
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９ 計測作業員
１０ ３次元形状計測装置
１１ 単発スキャンエリア
１２ 計測用投射光
１３ 全計測エリア
１４ 上部構造体
Claims (5)
- 材料表面の空隙率を計測するのに、光による３次元形状計測技術を用いることを特徴とする方法及び装置。
- 光による３次元形状計測技術として、構造化光方式を用いることを特徴とした請求項１に記載の材料表面の空隙率計測方法及び装置。
- コンクリート表面の空隙率を、請求項２の方法で計測する材料表面の空隙率計測方法及び装置。
- 免振基礎コンクリート表面の空隙率を、請求項２の方法で計測する請求項３で記載の材料表面の空隙率計測方法及び装置。
- 材料表面全体に分布する個別の凹みの深さと、該凹みを局所的に取り囲む材料表面から算出される局所基準面との深さ差分を空隙の判定基準値とする請求項１の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021095523A JP2022187511A (ja) | 2021-06-08 | 2021-06-08 | 材料表面の空隙率計測方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021095523A JP2022187511A (ja) | 2021-06-08 | 2021-06-08 | 材料表面の空隙率計測方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022187511A true JP2022187511A (ja) | 2022-12-20 |
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ID=84532027
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021095523A Pending JP2022187511A (ja) | 2021-06-08 | 2021-06-08 | 材料表面の空隙率計測方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2022187511A (ja) |
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2021
- 2021-06-08 JP JP2021095523A patent/JP2022187511A/ja active Pending
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