JP2740872B2 - 超音波を用いたコンクリート圧縮強度の測定方法 - Google Patents
超音波を用いたコンクリート圧縮強度の測定方法Info
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- JP2740872B2 JP2740872B2 JP1149862A JP14986289A JP2740872B2 JP 2740872 B2 JP2740872 B2 JP 2740872B2 JP 1149862 A JP1149862 A JP 1149862A JP 14986289 A JP14986289 A JP 14986289A JP 2740872 B2 JP2740872 B2 JP 2740872B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、超音波を用いてコンクリートの圧縮強度を
測定する方法に関するものである。
測定する方法に関するものである。
［従来の技術］ 建築、土木の分野において、通常のコンクリートおよ
び高強度コンクリート（以下、これらを総称してコンク
リートと称す）の施工品質管理のために、あるいは既存
コンクリート構造物の健全度、即ち劣化状態を診断する
ために、超音波を用いて非破壊的にコンクリートの圧縮
強度を測定することが行われており、その測定方法とし
ては、通常音速法と称されている超音波伝播速度法、あ
るいは、音速法とシュミットハンマー法とを併用した併
用法等が知られている。
び高強度コンクリート（以下、これらを総称してコンク
リートと称す）の施工品質管理のために、あるいは既存
コンクリート構造物の健全度、即ち劣化状態を診断する
ために、超音波を用いて非破壊的にコンクリートの圧縮
強度を測定することが行われており、その測定方法とし
ては、通常音速法と称されている超音波伝播速度法、あ
るいは、音速法とシュミットハンマー法とを併用した併
用法等が知られている。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来のコンクリート圧縮測定方法ある
いは探触子には次のような問題がある。
いは探触子には次のような問題がある。
従来の超音波探傷装置では単パルス励振方式が採用さ
れることが多いが、単パルス励振方式ではコンクリート
中を効率よく伝播する超音波を発生させることが困難で
あり、従って、受信して得られた超音波データが不確実
なものであることが多かった。
れることが多いが、単パルス励振方式ではコンクリート
中を効率よく伝播する超音波を発生させることが困難で
あり、従って、受信して得られた超音波データが不確実
なものであることが多かった。
探触子を自由振動型とした場合には、得られる受信波
からは音速のみが測定可能であり、受信周波数や透過パ
ルス振幅等の有益な超音波データは測定が困難であっ
た。
からは音速のみが測定可能であり、受信周波数や透過パ
ルス振幅等の有益な超音波データは測定が困難であっ
た。
従来、コンクリートの圧縮強度は、縦波の伝播速度を
測定し、当該測定値から推定しているが、推定精度は±
100kg/cm2程度であり、到底満足できるものではなかっ
た。
測定し、当該測定値から推定しているが、推定精度は±
100kg/cm2程度であり、到底満足できるものではなかっ
た。
併用法は、その手法が複雑であると共に、コンクリー
ト圧縮強度を推定する方程式も確立されたものとは言え
ない状態である。
ト圧縮強度を推定する方程式も確立されたものとは言え
ない状態である。
本発明は、上記の課題を解決するものであって、超音
波のコンクリート中の伝播特性を向上させると共に圧縮
強度の推定精度を向上させることができる超音波を用い
たコンクリート圧縮強度の測定方法を提供することを目
的とするものである。
波のコンクリート中の伝播特性を向上させると共に圧縮
強度の推定精度を向上させることができる超音波を用い
たコンクリート圧縮強度の測定方法を提供することを目
的とするものである。
［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本発明の超音波を用い
たコンクリート圧縮強度の測定方法は、受信した超音波
パルスの縦波振幅、縦波音速、縦波受信周波数、横波振
幅、横波音速、横波受信周波数を求め、これら６種類の
超音波情報に基づいて圧縮強度を推定することを特徴と
する。
たコンクリート圧縮強度の測定方法は、受信した超音波
パルスの縦波振幅、縦波音速、縦波受信周波数、横波振
幅、横波音速、横波受信周波数を求め、これら６種類の
超音波情報に基づいて圧縮強度を推定することを特徴と
する。
［作用および発明の効果］ 本発明においては、超音波探傷装置を、従来の単パル
ス励振方式に代えて、送信周波数を可変できるようにし
たので、コンクリートの材質に適合した超音波の送受信
が可能となり、これによりコンクリート中の伝播特性を
向上できる。
ス励振方式に代えて、送信周波数を可変できるようにし
たので、コンクリートの材質に適合した超音波の送受信
が可能となり、これによりコンクリート中の伝播特性を
向上できる。
また、探触子としての従来の自由振動型探触子に代え
て高ダンピング低周波探触子、即ち、ダンパーが装着さ
れた低周波探触子を使用するので、所要の欠陥信号等を
容易に識別することができるばかりでなく、被検体中の
伝播速度、受信周波数および透過パルス振幅等の、従来
では容易に得ることができなかった超音波情報を容易に
採取することができる。
て高ダンピング低周波探触子、即ち、ダンパーが装着さ
れた低周波探触子を使用するので、所要の欠陥信号等を
容易に識別することができるばかりでなく、被検体中の
伝播速度、受信周波数および透過パルス振幅等の、従来
では容易に得ることができなかった超音波情報を容易に
採取することができる。
また、圧縮強度を推定するに付いて、従来は縦波の伝
播速度のみを用いていたが、本発明では、縦波および横
波のそれぞれについて、伝播速度、受信周波数および透
過パルス振幅を得、これら６種類の超音波情報を用いて
圧縮強度を推定するので、推定精度を従来の±100kg/cm
2程度から±25kg/cm2以内と格段に向上させることがで
きる。
播速度のみを用いていたが、本発明では、縦波および横
波のそれぞれについて、伝播速度、受信周波数および透
過パルス振幅を得、これら６種類の超音波情報を用いて
圧縮強度を推定するので、推定精度を従来の±100kg/cm
2程度から±25kg/cm2以内と格段に向上させることがで
きる。
［実施例］ 以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。
第１図は本発明に係る超音波を用いたコンクリート圧
縮強度の測定方法を説明する図であり、図中、１は測定
の対象となっているコンクリート、２は送信器としての
探触子、３は受信機としての探触子、４、５は接触媒
質、６はオシロスコープ、７は制御装置、８は出力装置
を示す。
縮強度の測定方法を説明する図であり、図中、１は測定
の対象となっているコンクリート、２は送信器としての
探触子、３は受信機としての探触子、４、５は接触媒
質、６はオシロスコープ、７は制御装置、８は出力装置
を示す。
第１図に示す構成は、コンクリート１の圧縮強度を推
定するために使用する超音波情報をパルス透過法により
求める場合の構成例であるが、圧縮強度を測定しようと
するコンクリート１の両側には、それぞれ、適当な材質
からなる接触媒質４、５を介して探触子２、３が対向す
る位置に配置されている。なお、探触子２および３は、
ダンパー材が装着された低周波探触子、いわゆる高ダン
ピング低周波探触子である。また、コンクリート１の厚
さＤは予めノギス等により、例えば、0.1mm単位で測定
されており、その値Ｄは制御装置７に入力されている。
更に、接触媒質４および５の材質は同じものである。
定するために使用する超音波情報をパルス透過法により
求める場合の構成例であるが、圧縮強度を測定しようと
するコンクリート１の両側には、それぞれ、適当な材質
からなる接触媒質４、５を介して探触子２、３が対向す
る位置に配置されている。なお、探触子２および３は、
ダンパー材が装着された低周波探触子、いわゆる高ダン
ピング低周波探触子である。また、コンクリート１の厚
さＤは予めノギス等により、例えば、0.1mm単位で測定
されており、その値Ｄは制御装置７に入力されている。
更に、接触媒質４および５の材質は同じものである。
このような状態において、まず、探触子２として、送
信周波数が可変となされた縦波用の高ダンピング低周波
探触子を使用し、縦波の超音波パルスを送信する。送信
する超音波パルスのパルス幅、変調モードおよび変調乗
数は適宜選択できるが、この実施例においては、パルス
幅は５μsec、変調モードおよび変調乗数はsin4とす
る。
信周波数が可変となされた縦波用の高ダンピング低周波
探触子を使用し、縦波の超音波パルスを送信する。送信
する超音波パルスのパルス幅、変調モードおよび変調乗
数は適宜選択できるが、この実施例においては、パルス
幅は５μsec、変調モードおよび変調乗数はsin4とす
る。
探触子２から送信され、接触媒質４、コンクリート
１、および接触媒質５を透過した超音波パルスは、受信
器である探触子３で受信され、当該受信波はオシロスコ
ープ６に表示される。その例を第２図に示すが、第２図
において、９は送信されたパルスであり、10は受信され
た透過パルスである。この状態において、オペレータ
は、オシロスコープ６の透過パルス10の振幅が最大にな
るように、探触子２および３の位置、および送信周波数
等の調整を行う。これにより当該コンクリートの材質に
適合した超音波を送信できるので、コンクリート中の伝
播特性が最適な状態で測定を行うことができる。
１、および接触媒質５を透過した超音波パルスは、受信
器である探触子３で受信され、当該受信波はオシロスコ
ープ６に表示される。その例を第２図に示すが、第２図
において、９は送信されたパルスであり、10は受信され
た透過パルスである。この状態において、オペレータ
は、オシロスコープ６の透過パルス10の振幅が最大にな
るように、探触子２および３の位置、および送信周波数
等の調整を行う。これにより当該コンクリートの材質に
適合した超音波を送信できるので、コンクリート中の伝
播特性が最適な状態で測定を行うことができる。
当該調整を行って、透過パルス10の振幅が最大になっ
た時点で、オペレータは制御装置７に指示を与えて、透
過パルス10の振幅PhL、縦波のコンクリート１中の伝播
時間TLおよび縦波のコンクリート１中の音速VL、縦波受
信周波数RfLを求める処理を行わせる。
た時点で、オペレータは制御装置７に指示を与えて、透
過パルス10の振幅PhL、縦波のコンクリート１中の伝播
時間TLおよび縦波のコンクリート１中の音速VL、縦波受
信周波数RfLを求める処理を行わせる。
透過パルス10の振幅PhLは超音波探傷器の減衰器から
読み取ることができるし、縦波の伝播時間TLは、超音波
パルスが送信されてから透過パルス10が立ち上がるまで
の時間から縦波の零補正値TL0を減算することで求める
ことができる。即ち、コンクリート１の圧縮強度を求め
るためには、超音波パルスがコンクリート１中を伝播す
る時間TLが必要であるが、第２図の波形から求められる
伝播時間は、コンクリート１中の伝播時間ばかりでな
く、接触媒質４および５を伝播する時間も含まれている
ので、全体の伝播時間から接触媒質４および５中の伝播
時間を減算する必要があるのである。従って、第１図に
示す測定に先立って、予め接触媒質を伝播する時間、即
ち零補正値を求めて制御装置７に格納しておく必要があ
るが、そのためには第３図に示すような構成で行う。即
ち、第３図（ａ）に示すように、適当な材質からなる対
比試験片20の一方の面に、実際に測定に使用すると同様
の材質からなる接触媒質22を介して、実際の測定時の圧
力で縦波垂直探触子21を配置し、超音波を送信する。そ
の結果図示しないオシロスコープには、第３図（ｂ）に
示すように、送信パルス23および二つの反射波形B1,B2
が得られる。なお、このとき縦波垂直探触子21の配置さ
れる位置および超音波探傷器の送信周波数は反射波形の
振幅が最大になるように調整されている。
読み取ることができるし、縦波の伝播時間TLは、超音波
パルスが送信されてから透過パルス10が立ち上がるまで
の時間から縦波の零補正値TL0を減算することで求める
ことができる。即ち、コンクリート１の圧縮強度を求め
るためには、超音波パルスがコンクリート１中を伝播す
る時間TLが必要であるが、第２図の波形から求められる
伝播時間は、コンクリート１中の伝播時間ばかりでな
く、接触媒質４および５を伝播する時間も含まれている
ので、全体の伝播時間から接触媒質４および５中の伝播
時間を減算する必要があるのである。従って、第１図に
示す測定に先立って、予め接触媒質を伝播する時間、即
ち零補正値を求めて制御装置７に格納しておく必要があ
るが、そのためには第３図に示すような構成で行う。即
ち、第３図（ａ）に示すように、適当な材質からなる対
比試験片20の一方の面に、実際に測定に使用すると同様
の材質からなる接触媒質22を介して、実際の測定時の圧
力で縦波垂直探触子21を配置し、超音波を送信する。そ
の結果図示しないオシロスコープには、第３図（ｂ）に
示すように、送信パルス23および二つの反射波形B1,B2
が得られる。なお、このとき縦波垂直探触子21の配置さ
れる位置および超音波探傷器の送信周波数は反射波形の
振幅が最大になるように調整されている。
さて、第３図（ｂ）において、B1は探触子21から送信
された超音波パルスが対比試験片20の他方の面で１回反
射して得られた受信波形であり、B2は対比試験片20で２
回反射して得られた受信波形である。即ち、第３図
（ｃ）を参照して説明すると、B1は、P0から送信された
超音波がP2で反射し、P3で受信された反射波であり、B2
は、P2からの反射波が対比試験片20と接触媒質22の境界
であるP4で再び反射し、P5,P6と伝播してP7で受信され
た反射波である。従って、超音波パルスが送信されてか
ら波形B1が立ち上がるまでの時間をT1,波形B2が立ち上
がるまでの時間をT2とすると、当該超音波が接触媒質22
を往復するのに要する伝播時間TL0は下記の式で求めら
れる。これが縦波垂直探触子の零補正値である。
された超音波パルスが対比試験片20の他方の面で１回反
射して得られた受信波形であり、B2は対比試験片20で２
回反射して得られた受信波形である。即ち、第３図
（ｃ）を参照して説明すると、B1は、P0から送信された
超音波がP2で反射し、P3で受信された反射波であり、B2
は、P2からの反射波が対比試験片20と接触媒質22の境界
であるP4で再び反射し、P5,P6と伝播してP7で受信され
た反射波である。従って、超音波パルスが送信されてか
ら波形B1が立ち上がるまでの時間をT1,波形B2が立ち上
がるまでの時間をT2とすると、当該超音波が接触媒質22
を往復するのに要する伝播時間TL0は下記の式で求めら
れる。これが縦波垂直探触子の零補正値である。
TL0＝2T1−T2 ……（１） このようにして縦波垂直探触子の零補正値TL0が求め
られら、次に同様にして横波垂直探触子の零補正値TS0
を求め、制御装置７に格納する。
られら、次に同様にして横波垂直探触子の零補正値TS0
を求め、制御装置７に格納する。
さて、以上のようにして縦波の伝播時間TLが求められ
たら、次に制御装置７は下記の式により縦波の音速VLを
求める。
たら、次に制御装置７は下記の式により縦波の音速VLを
求める。
VL＝D/TL ……（２） また、縦波受信周波数RfLは、透過パルス10をシグナ
ルアナライザーに取り込み、その解析結果を読み取るこ
とで求めることができる。
ルアナライザーに取り込み、その解析結果を読み取るこ
とで求めることができる。
このようにして求められた、縦波透過パルス振幅PhL
（dB），縦波音速VL（m/s）および縦波受信周波数Rf
L（kHz）は制御装置７に格納される。
（dB），縦波音速VL（m/s）および縦波受信周波数Rf
L（kHz）は制御装置７に格納される。
以上のようにして縦波に関する超音波情報が得られた
ら、次に、探触子２を送信周波数が可変となされた横波
要の高ダンピング低周波探触子に変えて、同様にして横
波に関する超音波情報、即ち横波透過パルス振幅PhS（d
B），横波音速VS（m/s）および横波受信周波数RfS（kH
z）を求め、制御装置７に格納する。なお、これらの横
波の超音波情報を得るためには、受信した横波透過パル
ス波形をシグナルアナライザーに取り込んだ後、高速フ
ーリエ変換器等で周波数領域に変換し、縦波に施したと
同様な処理を行う。
ら、次に、探触子２を送信周波数が可変となされた横波
要の高ダンピング低周波探触子に変えて、同様にして横
波に関する超音波情報、即ち横波透過パルス振幅PhS（d
B），横波音速VS（m/s）および横波受信周波数RfS（kH
z）を求め、制御装置７に格納する。なお、これらの横
波の超音波情報を得るためには、受信した横波透過パル
ス波形をシグナルアナライザーに取り込んだ後、高速フ
ーリエ変換器等で周波数領域に変換し、縦波に施したと
同様な処理を行う。
以上のようにして縦波および横波の超音波情報が得ら
れたら、制御装置７は下記の（３）式により当該コンク
リート１の推定圧縮強度σＵ（kg/cm2）を求め、その結
果を、CRTあるいはプリンタ等からなる出力装置８に出
力する。
れたら、制御装置７は下記の（３）式により当該コンク
リート１の推定圧縮強度σＵ（kg/cm2）を求め、その結
果を、CRTあるいはプリンタ等からなる出力装置８に出
力する。
σＵ＝0.37VL＋0.53VS−0.28RfL ＋0.05RfS＋3.24PhL−0.11PhS −2723.3 ……（３） 上記の（３）式は本発明者が種々の実験の結果から導
き出したものであるが、（３）式により得られた推定圧
縮強度の推定精度は±25kg/cm2以内であることが確認さ
れている。
き出したものであるが、（３）式により得られた推定圧
縮強度の推定精度は±25kg/cm2以内であることが確認さ
れている。
以上説明したように、本発明の超音波を用いたコンク
リート圧縮強度の測定方法においては、縦波の超音波情
報だけでなく、横波の超音波情報をも使用するので、圧
縮強度の推定精度を従来に比して向上させることができ
るものである。
リート圧縮強度の測定方法においては、縦波の超音波情
報だけでなく、横波の超音波情報をも使用するので、圧
縮強度の推定精度を従来に比して向上させることができ
るものである。
以上、本発明の１実施例について説明したが、本発明
は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形が
可能である。例えば、上記実施例では透過パルス法を採
用したが、本発明は反射パルス法にも適用できるもので
ある。
は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形が
可能である。例えば、上記実施例では透過パルス法を採
用したが、本発明は反射パルス法にも適用できるもので
ある。
第１図は本発明に係る超音波を用いたコンクリート圧縮
強度の測定方法の１実施例の構成を示す図、第２図は第
１図のオシロスコープに表示される波形を示す図、第３
図は零補正値を得るための構成例を示す図である。 １……コンクリート、２……探触子、３……探触子、
４、５……接触媒質、６……オシロスコープ、７……制
御装置、８……出力装置。
強度の測定方法の１実施例の構成を示す図、第２図は第
１図のオシロスコープに表示される波形を示す図、第３
図は零補正値を得るための構成例を示す図である。 １……コンクリート、２……探触子、３……探触子、
４、５……接触媒質、６……オシロスコープ、７……制
御装置、８……出力装置。
Claims (1)
- 【請求項１】受信した超音波パルスの縦波振幅、縦波音
速、縦波受信周波数、横波振幅、横波音速、横波受信周
波数を求め、これら６種類の超音波情報に基づいて圧縮
強度を推定することを特徴とする超音波を用いたコンク
リート圧縮強度の測定方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1149862A JP2740872B2 (ja) | 1989-06-13 | 1989-06-13 | 超音波を用いたコンクリート圧縮強度の測定方法 |
| GB9004008A GB2232487B (en) | 1989-06-09 | 1990-02-22 | Ultrasonic measuring apparatus including a high-damping probe |
| US07/483,843 US5078013A (en) | 1989-06-09 | 1990-02-23 | Ultrasonic measuring apparatus using a high-damping probe |
| DE4006454A DE4006454A1 (de) | 1989-06-09 | 1990-03-01 | Stark daempfendes messteil und ultraschallmessvorrichtung |
| KR1019900003647A KR910001359A (ko) | 1989-06-09 | 1990-03-19 | 하이댐핑 탐촉자 및 그것을 사용한 초음파 측정장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1149862A JP2740872B2 (ja) | 1989-06-13 | 1989-06-13 | 超音波を用いたコンクリート圧縮強度の測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0313859A JPH0313859A (ja) | 1991-01-22 |
| JP2740872B2 true JP2740872B2 (ja) | 1998-04-15 |
Family
ID=15484278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1149862A Expired - Fee Related JP2740872B2 (ja) | 1989-06-09 | 1989-06-13 | 超音波を用いたコンクリート圧縮強度の測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2740872B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002055089A (ja) * | 2000-08-10 | 2002-02-20 | Mitsubishi Electric Corp | トンネル診断装置及び方法 |
| JP2003035703A (ja) * | 2001-07-18 | 2003-02-07 | Mitsubishi Electric Corp | コンクリート構造物の非破壊検査装置 |
Families Citing this family (6)
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|---|---|---|---|---|
| JP2002005908A (ja) * | 2000-06-21 | 2002-01-09 | Toyo Asano Found Co Ltd | コンクリート杭の管理保証方法 |
| JP3722211B2 (ja) * | 2001-03-30 | 2005-11-30 | 鹿島建設株式会社 | コンクリート構造物の診断方法及び装置 |
| JP2005315622A (ja) * | 2004-04-27 | 2005-11-10 | Fujimitsu Komuten:Kk | コンクリート構造物の非破壊検査方法及び装置 |
| JP2008286622A (ja) * | 2007-05-17 | 2008-11-27 | Ihi Aerospace Co Ltd | 超音波測定装置と超音波測定方法 |
| JP2010169494A (ja) * | 2009-01-22 | 2010-08-05 | Shimizu Corp | 圧縮強度測定方法及びその方法を用いた圧縮強度測定装置 |
| JP2015090281A (ja) * | 2013-11-05 | 2015-05-11 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 超音波測定方法および装置 |
-
1989
- 1989-06-13 JP JP1149862A patent/JP2740872B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002055089A (ja) * | 2000-08-10 | 2002-02-20 | Mitsubishi Electric Corp | トンネル診断装置及び方法 |
| JP4553458B2 (ja) * | 2000-08-10 | 2010-09-29 | 三菱電機株式会社 | トンネル診断装置及び方法 |
| JP2003035703A (ja) * | 2001-07-18 | 2003-02-07 | Mitsubishi Electric Corp | コンクリート構造物の非破壊検査装置 |
| JP4646012B2 (ja) * | 2001-07-18 | 2011-03-09 | 三菱電機株式会社 | コンクリート構造物の非破壊検査装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0313859A (ja) | 1991-01-22 |
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