JP3340702B2 - コンクリート構造物の劣化測定方法、および、その測定装置。 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンクリート構造
物を破壊することなしに、コンクリート構造物の内部組
織の劣化度合を測定する技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】鉄筋コンクリート構造物の劣化について
は、鉄筋の腐食、アルカリ骨材反応、凍害等により、
セメントの軟質化、即ちコンクリート内部組織破壊によ
る耐圧力低下、亀裂、即ち、鉄筋の腐食発錆によるコ
ンクリートのひび割れ、鉄筋とコンクリートとの遊離
等の現象を生じ、ひび割れ等が目視できる程度に顕在化
する以前に、その劣化の程度を知ることが望ましい。従
来、コンクリート構造物の内部組織の劣化度合を測定す
るには、コンクリート構造物の所定箇所からサンプルを
採取し、圧縮試験等を行い、さらに粉末にして組成を分
析して石灰変質度合の程度を検出する劣化測定方法が、
確実に劣化の程度を知る手段として一般的に知られお
り、また、特開平8-29413号公報に開示されているよう
に、コンクリート構造物に細い検査孔を複数本削孔し、
ファイバースコープ等を挿入してひび割れの進展等を検
査する方法が知られているが、いずれも、サンプルを採
取する必要があったり、検査孔を削孔しなければならな
い。そこで、コンクリート構造物の内部組織の劣化度合
を非破壊で検出する方法が求められ、従来、コンクリー
ト構造物の外観から目視によってその色合い等で劣化の
おおよその程度を知ることができるが、客観的評価が得
られにくく、非破壊で客観的評価が得られるようにする
ため、種々のコンクリート構造物の劣化度合検出方法が
提案されている。

【０００３】例えば、コンクリート構造物の表面に変位
計や歪みゲージを設置し、鉄筋の腐食に伴って発生する
変形を経時的に計測して劣化の程度を判断する方法が知
られている。また、特開平8-15126号公報に提案されて
いるように、コンクリート構造物の各面を超音波でスキ
ャンニングし、得られた距離測定値と予め設定された建
全部の基準値とを比較し劣化の度合を検出している。ま
た、特開平11-30510号公報に提案されているように、コ
ンクリート構造物の表面の凸凹を距離センサーの直線上
の走査により測定し、測定された凸凹量から劣化状態を
検出している。さらに、特開平5-108796号公報に開示さ
れているように、コンクリート構造物の表面温度分布を
赤外線センサーによって検出し、コンクリート構造物の
健全状態の温度分布と比較して、特異な温度分布を検出
した場合に、劣化部分として判定・評価していた。

【０００４】また、現在、比較的に評価が確立されたコ
ンクリート構造物の劣化の測定方法として、自然電位を
測定して劣化度合を分析する自然電位測定方法が知られ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来のコンクリート構造物の非破壊での劣化度合の検査
・測定方法において、例えば、歪みゲージ等で経時的に
形状変化を計る方法においては表面から浅い部位での劣
化は比較的正確に検出できるが、内部組織の特に深層部
位での劣化度合は必ずしも正確に測定・検出できないと
いう問題点があった。また、赤外線センサーによる表面
温度分布を計る方法においては、表面から浅い部位での
劣化は比較的正確に検出できるが、内部組織の特に深層
部位での劣化度合は必ずしも正確に測定・検出できない
という問題点の外に、温度管理が困難であると云った問
題点があった。更に、自然電位測定方法は、主に鉄筋の
劣化度合を検出するには最適であるが、コンクリート自
体の劣化やひび割れを検出するには適さないという問題
点があった。

【０００６】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
もので、その課題は、非破壊でコンクリート構造物内部
の深層部位で劣化度合の程度を適格に測定・検出するこ
とのできるコンクリート構造物の劣化測定方法、およ
び、その測定装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１の発明は、ほぼ同じ厚さの部分を有する
コンクリート構造物において、予め測定対象のコンクリ
ート構造物の健全部を加振して健全部での振動の基本モ
ードの横波の基準共振周波数を検出し、他の測定部を加
振して前記基準共振周波数の付近で振動の測定部共振周
波数のピークを検出し、該ピークでの測定部共振周波数
から振動の位相速度値を算出し、算出した位相速度値が
２.２５km/sより小さい場合は遊離石灰部が多いと判定
し、位相速度値が２.２８km/sより大きい場合には健全
部であると判定することを特徴とする鉄筋コンクリート
構造物の劣化測定方法である。請求項２の発明は、ほぼ
同じ厚さの部分を有するコンクリート構造物において、
予め測定対象のコンクリート構造物の健全部を加振して
健全部での振動の基本モードの横波の基準共振周波数を
検出し、他の測定部を加振して前記基準共振周波数の付
近で振動の測定部共振周波数のピークを検出し、該ピー
クでの測定部共振周波数から振動の位相速度値を算出
し、算出した位相速度値が２.２３km/sより小さい場合
は遊離石灰部が多いと判定し、位相速度値が２.４４km/
sより大きい場合には健全部であると判定することを特
徴とする鉄筋コンクリート構造物の劣化測定方法であ
る。請求項３の発明は、ほぼ同じ厚さの部分を有するコ
ンクリート構造物において、予め測定対象のコンクリー
ト構造物の健全部を加振して健全部での振動の基本モー
ドの横波の基準共振周波数を検出し、他の測定部を加振
して前記基準共振周波数の付近で振動の測定部共振周波
数のピークを検出し、該ピークでの測定部共振周波数か
ら振動の位相速度値を算出し、算出した位相速度値が
２.２５km/sより小さい場合は遊離石灰部が多いと判定
し、位相速度値が２.２８km/sより大きい場合には健全
部であると判定することを特徴とする鉄筋コンクリート
構造物の劣化測定装置である。請求項４の発明は、ほぼ
同じ厚さの部分を有するコンクリート構造物において、
予め測定対象のコンクリート構造物の健全部を加振して
健全部での振動の基本モードの横波の基準共振周波数を
検出し、他の測定部を加振して前記基準共振周波数の付
近で振動の測定部共振周波数のピークを検出し、該ピー
クでの測定部共振周波数から振動の位相速度値を算出
し、算出した位相速度値が２.２３km/sより小さい場合
は遊離石灰部が多いと判定し、位相速度値が２.４４km/
sより大きい場合には健全部であると判定することを特
徴とする鉄筋コンクリート構造物の劣化測定装置であ
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】ここで、本発明に好適なコンクリ
ート構造物の内部組織の劣化度合測定方法と測定装置を
説明するが、まず、本発明のコンクリート構造物の内部
組織の劣化度合測定方法と測定装置の原理を説明する。
本発明者らは、一般に、物体の強度を表す物理量の１つ
にヤング率Ｅがあり、このヤング率Ｅが大きいほど、物
体の圧縮強度も大きいことに着目して、非破壊状態で、
鉄筋コンクリート構造物の内部の圧縮強度を測定するこ
とを、鋭意研究した。上記ヤング率Ｅを測定する方法に
は物体の共振振動数を測定することによってその物体の
ヤング率Ｅを測定する方法があり、この測定方法は、コ
ンクリート構造物のような有限の大きさの弾性体が、多
数の固有振動モードを有しており、これらのモード振動
数は、そのコンクリート構造物の材質・形状および寸法
によって定まる数値である。そして、弾性体であるコン
クリート構造物を叩くと、有限の大きさ、例えば厚さや
寸法によって、コンクリート構造物の固有振動モードが
励起され、その固有振動数で振動(共振現象)するが、ど
のモードが励起されるかは、叩く位置や叩き方によって
決まる。例えば、橋の床板コンクリート構造物の固有振
動モードも多数存在するが、上述したように、一般に叩
く位置によって励起するモードは異なる。本発明者ら
は、床板コンクリート構造物において、床板コンクリー
トの厚さがほぼ一定である場合に、叩く位置に依らずに
励起されるモードが幾つか存在することを見出した。

【０００９】それらは、床板の厚さ方向の横波と縦波の
振動モードであり、それらの振動の基本モードの振動数
は次式(1)〜(4)で与えられる。 (1)横波の共振振動数 ｆs＝ｖs／2ｈ (2)横波の伝搬速度 ｖs＝√１／2(1＋σ)・E／ρ (3)縦波の共振振動数 ｆp＝ｖp／2ｈ (4)縦波の伝搬速度 ｖp＝√(１-σ)／(1＋σ)(1−2σ)・E／ρ ここで、ｈ：床板の厚さ、σ：ポアソン比、ρ：密度、
である。 ただし、実際には上記の横波と縦波とは、複合波となっ
て厳密には区別できないので、本発明及び実施例では厳
密には横波は「横波的」、縦波は「縦波的」であるが、
本明細書では単に「横波」、「縦波」と定義する。

【００１０】そして、鉄筋コンクリート構造物の劣化
は、上述したように、セメントの軟質化、亀裂、
鉄筋の遊離等の現象を生じるが、本発明者らは、鉄筋コ
ンクリート構造物の劣化と上述した共振振動数との関係
が、ｈ：床板の厚さ、σ：ポアソン比、ρ：密度に関連
し、同じ厚さを有するコンクリート構造物においては、
セメントの軟質化の現象に対して、上記のいずれの共
振振動数も低い方に移動し、かつ、スペクトルのピーク
が鈍ることを見出した。また、亀裂、鉄筋の遊離等
の現象に対しては、スペクトルが複雑になったり、共振
振動数のピークが明瞭ではなくなることをも見出した。

【００１１】本実施例では、上記の知見に基づき、図１
に示すような計測システムを組み立てて使用したが、以
下にそのシステムを図に沿って説明する。上記の原理を
確認するための測定対象の鉄筋コンクリート構造物は、
図２に示すような、厚さｈ＝0.23m で１m四方の床板の
鉄筋コンクリートの健全な床板モデルである。まず、鉄
筋コンクリート構造物１０(図１において、鉄筋コンク
リートの床板モデル、または、測定対象の鉄筋コンクリ
ート)に振動を付与するための加振手段としては、イン
パクトハンマー１１で所定部位を叩くインパルス方式、
又は正弦波振動を発生する振動子により振動を付与し、
その振動数を掃引する掃引方式が適用できる。本実施例
ではインパクトハンマー１１を用いた。このハンマー１
１には加振力を力検出ピックアップ１２で検出して電気
信号を出力する加振力検出手段が設けられており、この
電気信号は加振検出信号１３として前置増幅器１４によ
り増幅されてＦＴＴ分析器１５(fast fourier transfor
m)のＦＦＴアナライザ部(図示せず)の第１チャンネル15
1に入力されている。鉄筋コンクリート構造物１０の振
動を検出するための振動検出手段として、鉄筋コンクリ
ート構造物１０の上端面に加速度ピックアップ１６が取
り付けられている。この取り付け手段は振動検出の精度
を高めるために、例えば、瞬間接着剤などの接着剤を介
して強固に取り付ける。この加速度ピックアップ１６は
圧電型の加速度ピックアップで、振動成分を検出可能で
あり、それぞれの方向の振動を電気信号の振動検出信号
１７に変換して出力するようになっている。この振動検
出信号１７はチャージ増幅器１８により増幅されてＦＴ
Ｔ分析器１５のＦＦＴアナライザ(図示せず)の第２チャ
ンネル152に入力されている。

【００１２】上記のＦＦＴアナライザ部は、入力される
加振検出信号１３と振動検出信号１７をそれぞれＡ／Ｄ
変換し、コンピュータによる演算処理によりフーリェ変
換して振動波形を振動数スペクトルに分析するようにな
っている。ところで、インパクトハンマー１１で鉄筋コ
ンクリート構造物１０を叩くインパルス方式の場合は、
加振力の振動数スペクトルが平坦ではないため、インパ
クトハンマー１１の加振力を検出してなる加振検出信号
１３の振動数スペクトルと振動検出信号１７の振動数ス
ペクトルとの比をとって規格化し、振動数応答として測
定するようになっている。このようにして測定された振
動検出信号１７の振動数を分析した周波数応答関数(周
波数スペクトル)をディスプレー画面に表示させるよう
になっている。また、必要に応じて振動数スペクトルの
出力をピーク読み取り装置１９に入力しパソコン２０を
介して、必要なデータを抽出してプリンタ２１からプリ
ントアウトすればよく、また、分析した振動数スペクト
ルデータを記録媒体に記録する。ＦＴＴ分析器１５の形
状演算装置は、入力装置、演算処理装置、記憶装置、出
力装置等からなるマイクロコンピュータを用いて構成さ
れている。記憶装置には、前述の原理に基づいて設定さ
れた共振条件式、関連演算式、演算処理プログラム等、
形状測定の演算処理に必要な事項が予め格納され、ハン
マー１１の力検出ピックアップ１２と加速度ピックアッ
プ１６とからの出力から周波数スペクトルを算出し、即
ち周波数応答関数のグラフをＦＴＴ分析器１５のディス
プレイ又はプリンタ２１などの出力装置を介して出力す
るようになっている。

【００１３】ここでの測定対象の鉄筋コンクリート構造
物１０は、図２に示す、厚さｈ＝0.23m で１m四方の床
板の鉄筋コンクリートの健全な床板モデル101であり、
この床板モデル101を上記の測定システムを用いて計測
した結果が図３に示されるグラフである。そして、上述
したように、床板コンクリート構造物において、叩く位
置によらない励起されるモードが幾つか存在し、床板の
厚さ方向の横波と縦波の振動モードの基本モードの振動
数は上記(1)〜(4)で与えられる。図３のグラフにおい
て、横軸は共振振動数で縦軸は振動強度関数であるが、
振動強度関数は、前述したように、インパクトハンマー
１１の加振力を検出してなる加振検出信号１３の振動数
スペクトルと振動検出信号１７の振動数スペクトルとの
比をとって規格化し、振動数応答として測定したＦＴＴ
分析器１５で規格された値で無次元の値である。この場
合、振動数応答のピークの周波数を検出できればよく、
本件発明において特に振動強度そのものの値は必要とし
ない。測定結果は、床板モデル101が有限長の１ｍ四方
の正方形で厚さh:0.23mの四角柱であるので、図３のグ
ラフにおいて多数の振動数のピークが出現するが、上述
した計算式から得られるコンクリート構造物の横波と縦
波の振動モードの基本モードの振動数も、以下の数値で
比較的鋭いピークで現れている。なお、後述するよう
に、実際の測定部分となる厚さh:0.23mの広い面積の壁
等の健全部においては、比較的単純なスペクトルでピー
クの数も少ない。

【００１４】 (1)横波の共振振動数：ｆs＝5.3kHz 上記の振動数に対する横波の伝搬速度：ｖs＝2.4km/s (2)縦波の共振振動数：ｆp＝8.3kHz 上記の振動数に対する縦波の伝搬速度：ｖp＝3.8km/s

【００１５】上記の事実に基づいて、実際の鉄筋コンク
リート構造物の共振振動のスペクトルを測定した。実際
には、東北自動車道豊沢川橋の厚さがほぼ 0.23m程度の
床板コンクリート壁の部分を測定した。そして、厚さ
h:0.23mの床板のコンクリート構造物の健全部では横波
と縦波の振動モードの基本モードの振動数が、ｆs＝5.3
kHz、ｆp＝8.3kHzの近傍で現れるはずであることから、
この付近の共振振動の周波数スペクトルを分析し、ま
た、そのピーク周波数値から位相速度値を算出し、更
に、そのコンクリート構造物の部位のサンプルを採取
し、ひび割れ状態と遊離石灰状態の実際の状態を分析し
両者を比較した。

【００１６】[参考例] 次に、本発明の共振周波数測定によるコンクリート劣化
測定方法と測定装置の参考例を説明する。測定対象の厚
さ h:0.23mの床板コンクリート構造物を加振し、そのコ
ンクリート構造物の共振振動数を測定し分析した結果、
実際の健全部のコンクリート構造物は、５kHz付近で横
波的の共振周波数のピークが明瞭に出現するが、８kHz
付近に出現するはずの縦波的の共振周波数のピークは不
明瞭であることが判明した。それは、高い周波数の８kH
zでは外乱ノイズが混入しやすく、また、現状では測定
器の感度の低いものしか得られないことに原因があるも
のと考えられる。また、ひび割れ部については、スペク
トルが複雑になり、共振振動数のピークも明瞭でないこ
とが判明した。当然のことながら、将来的には高い周波
数の８kHzでも、対象コンクリート構造物や測定器よっ
ては共振周波数のピークが明瞭に判断できる場合は、高
い周波数の８kHzの縦波的振動を用いて測定すれば良
い。

【００１７】次に、実際のコンクリート構造物を測定し
た具体的な結果を、図４〜図９に示して説明する。図４
〜図５のスペクトルを有するコンクリート構造物は、ス
ペクトルは比較的単純であり、５kHz付近で横波の共振
周波数のピークが明瞭に出現し、縦軸で表される振動強
度関数も大きい。なお、図３〜９における縦軸の振動強
度関数は、振動強度に関する値であるが、測定値の感度
等の条件を一定にしたときの、ＦＴＴ分析器１５の出力
であって各周波数での振動強度に関する値であるが、Ｆ
ＴＴ分析器１５で規格された値であって無次元である。
これに対して、図６〜図７のスペクトルを有するコンク
リート構造物は、スペクトルは比較的複雑であり、５kH
z付近で横波の共振周波数のピークはなだらかであり、
かつ、振動強度関数も低くなっている。更に、図８〜図
９のスペクトルを有するコンクリート構造物は、共振周
波数スペクトルは複雑であり、５kHz付近で横波の共振
周波数のピークは明瞭でない。特に、この、ひび割れ部
の検出は、共振周波数スペクトルにおいて深く鋭い谷部
が出現し、他の公知の劣化測定手段では得られない明瞭
な検出手段であることも特徴の１つである。

【００１８】これらの事実から、本発明の実施例コンク
リート構造物の劣化度合測定方法および測定装置は、測
定対象の鉄筋コンクリート構造物を加振し、共振周波数
スペクトルを測定し、鉄筋コンクリート構造物の内部組
織の劣化度合を以下の基準で判定して、健全部であるか
否を調べる。 (1)共振周波数スペクトルに複雑な凸凹で深く鋭い谷部
があり、厚さによる固有の横波の共振周波数のピークが
不明瞭である場合 →ひび割れ部が有りと判定。 (2)共振周波数スペクトルの厚さによる固有の横波の共
振周波数のピークが、なだらかで振動強度関数も低い場
合→遊離石灰部が有りと判定。 (3)上記の(1)(2)に該当せず、かつ、共振周波数スペク
トルの厚さによる固有の横波の共振周波数のピークが明
瞭で振動強度関数も高い場合 →健全部であると判定。

【００１９】上記(1)(2)(3)の状態は健全部の平均共振
周波数スペクトルを作成して基準共振周波数スペクトル
とし、測定部位の測定共振周波数スペクトルとを重ね合
わせて、その、ずれ度合を程度を目視して判定するか、
ずれ度合を定量的に算出すれば、鉄筋コンクリート構造
物の内部組織の劣化度合を測定することができる。

【００２０】そして、上記の具体的測定装置の構成は、
既に公知のＦＴＴ分析器１５を用い、その形状演算装置
は、入力装置、演算処理装置、記憶装置、出力装置等か
らなるマイクロコンピュータを用いて構成し、この記憶
装置には、基準共振周波数スペクトルと記憶し、この基
準共振周波数スペクトルを呼び出し、上述した手順で測
定した測定共振周波数スペクトルとを重ね合わせてディ
スプレイに表示し、基準共振周波数スペクトルよりも測
定共振周波数スペクトルが下位値に外れた領域を赤色
に、上位値に外れた領域を緑色で表示し、上記の(1)(2)
(3)の判定基準で劣化度合をオペレータが画面から目視
して判定するか、ずれ度合を定量的に算出して鉄筋コン
クリート構造の内部の劣化度合を判定する。この際の装
置の構成は公知の上記の測定方法に適するピーク分析ソ
フト等の画面分析ソフトを適宜選択すればよい。また、
必要に応じて、比較スペクトルをプリンタなどの出力装
置を介して紙出力しておけば、単なるコンクリートの外
観目視の判定と違って、客観的な鉄筋コンクリート構造
物の劣化度合のデータとして利用できる。

【００２１】なお、上記の参考例において、厚さ0.23m
のコンクリートの壁状・路面・天井の構造物を対象とし
たが、勿論、0.23m以外の厚さがほぼ一定のコンクリー
ト、例えば厚さ1mのコンクリートの壁状・路面・天井の
構造物に対しても、上記の同様の手順で健全部の平均共
振周波数スペクトルを作成して基準共振周波数スペクト
ルとし、測定部位の測定共振周波数スペクトルとを重ね
合わせて、上記(1)(2)(3)の判定基準でずれ度合を目視
して判定するか、ずれ度合を定量的に算出すれば、鉄筋
コンクリート構造物の内部組織の劣化度合を測定するこ
とができる。また、同じ幾何学的形状及び寸法の箇所が
多数個存在するコンクリート構造物においても、同じ厚
さｈが存在すれば、スペクトルが複雑になるが、同じ厚
さｈに対するが厚さ方向の横波と縦波の振動モードの基
準共振周波数が存在するのであるから、測定対象は床板
に限定されることはなく、同じ幾何学的形状及び寸法の
コンクリート構造物、例えば、立方体や多面体のコンク
リート構造物に適用されることは勿論である。

【００２２】[実施例] 次に、本発明の共振周波数測定によるコンクリート劣化
測定方法と測定装置の実施例を説明する。現在、比較的
に評価が確立された自然電位測定方法の自然電位と本発
明による５kHz付近で横波の共振周波数のピークでの横
波の位相速度のと関係を分析したが、その結果を図１０
のグラフと図１１の[表−１]に示して説明する。

【００２３】上記の図１１の[表−１]について説明す
る。まず、前記(1)で説明したように、例えば、図８の
グラフに示されるように、共振周波数スペクトルが複雑
な凸凹で深く鋭い谷部があり、横波の共振周波数のピー
クが不明瞭である場合は、測定するまでもなく一目でひ
びわれ部が有りと判定できるので、比較対象からは除外
したが、測定対象コンクリートＸの圧縮強度もσ＝238
と極めて脆く、劣化の程度も明らかに劣るものであっ
た。また、健全部か遊離石灰部かの判定は、その部位の
コンクリートをサンプルを採取し、圧縮試験等を行い、
さらに粉末にして組成を分析して石灰変質度合を検出し
た。

【００２４】前記の自然電位測定方法において、コンク
リート構造物の鋼材腐食の可能性は自然電位mVの値が、 (1) -200mV＜E の場合は、90％以上の確率で
腐食なし (2) -350mV＜E≦-200mV の場合は、腐食の度合は不確
定 (3) E≦-350mV の場合は、90％以上の確率で
腐食あり と判定される。そして、同じ測定対象の鉄筋コンクリー
ト構造物に対する自然電位測定方法における自然電位
と、５kHz付近で横波の共振周波数のピークでの横波の
位相速度を(1)横波の共振振動数ｆs＝ｖs／2ｈの式から
逆算してｖsを求めた位相速度値とを比較すると、図１
０のグラフに示されるように相関関係がみられ、信頼性
があることも確認できた。即ち、図１０のグラフにおい
て、健全部は自然電位が左側寄りで、かつ、上方に位置
することが判る。

【００２５】上記の図１１の[表−１]の測定結果から、
５kHz付近で横波の共振周波数のピークでの横波の位相
速度の値ｖs(km/s)が １.(1) 2.25＞ｖs(km/s) の場合は、遊離石灰が多
く、遊離石灰部 （Y1〜Y6：コンクリートの圧縮強度 σc＝270(kg・f/cm
2)） (2) 2.25＞ｖs(km/s)＞2.28 の場合は、遊離石灰部
の度合は不確定 (3) ｖs(km/s)≧2.28 の場合は、遊離石灰部はほと
んどなく、健全部 （Z1〜Z4：コンクリートの圧縮強度 σc＝288(kg・f/cm
2)） であると判定できる。上記の判定を、自然電位測定方法
の結果と比較して、より確定的な判定基準とするには、
データY6,Z1が自然電位測定方法においては、(2)-350mV
＜E≦-200mVの領域となり、腐食の度合は不確定の範囲
となり、この範囲も遊離石灰部の度合は不確定とすれ
ば、下記２．のようになり、より的確になる。

【００２６】 ２.(1) 2.23＞ｖs(km/s)（Y1〜Y5)の場合は、遊離石灰
が多く遊離石灰部 (2) 2.23＞ｖs(km/s)≧2.44 (Y6,Z1)の場合は、遊離石
灰部の度合は不確定 (3)ｖs(km/s)≧2.44（Z2〜Z4)の場合は、遊離石灰部は
ほとんどなく健全部

【００２７】実施例の共振周波数測定方法および測定装
置は、上述したように、測定対象のコンクリート構造物
を加振し、そのコンクリート構造物の共振振動数を測定
し、厚さがh:0.23mの場合に５kHz付近で横波の共振周波
数のピークが明瞭に出現するが、この５kHz付近で横波
の共振周波数のピークでの横波の位相速度値を算出し、
この位相速度の値ｖs(km/s)が(1)2.25＞ｖs(km/s) 、よ
り好ましくは2.23＞ｖs(km/s) の場合は、遊離石灰が多
く遊離石灰部と判定し、(2)2.25＞ｖs(km/s)＞2.28 、
より好ましくは、2.23＞ｖs(km/s)≧2.44 の場合は、遊
離石灰部の度合は不確定と判定し、(3)ｖs(km/s)≧2.28
、より好ましくはｖs(km/s)≧2.44 の場合は、遊離石
灰部はほとんどなく健全部と判定する。ただし、実施例
の共振周波数測定方法は、 (1)横波の共振振動数 ｆs＝ｖs／2ｈ (2)縦波の共振振動数 ｆp＝ｖp／2ｈ であることを基本にしているものであり、測定対象のコ
ンクリート構造物の厚さがh:0.23mから変われば、当然
上記の(1)横波の共振振動数ｆs＝ｖs／2ｈ (2)縦波の
共振振動数ｆp＝ｖp／2ｈも変わり、横波の共振周波数
のピークも５kHz付近から移動することになるが、その
都度、その厚さでの健全部の横波の基準共振周波数値お
よび横波の基準位相速度値を設定して、上記と同じ手順
で内部組織の劣化度合を測定し判定すれば良い。

【００２８】そして、上記の具体的測定装置の構成は、
参考例と同様に、ＦＴＴ分析器１５を用い、その形状演
算装置は、入力装置、演算処理装置、記憶装置、出力装
置等からなるマイクロコンピュータを用いて構成し、測
定対象のコンクリート構造物の厚さがh:0.23mの床板の
場合は、５kHz付近で横波の共振周波数のピークを検出
し、その共振周波数のピークでの横波の位相速度ｖsの
値を検出して、そのｖs(km/s)値を上記１．又は２．の
数値と比較して、(1)遊離石灰が多く遊離石灰部である
と、(2)遊離石灰部の度合は不確定部であると、(3)遊離
石灰部はほとんどなく健全部であるとを種別して表示
し、この際の装置の構成は公知の上記の測定方法に適す
る画面分析ソフトを適宜選択すればよい。また、必要に
応じて、プリンタなどの出力装置を介して紙出力してお
けば、単なるコンクリートの外観目視の判定と違って、
客観的な鉄筋コンクリート構造物の劣化度合のデータと
して利用できる。

【００２９】なお、上記の実施例において、厚さ0.23m
のコンクリートの壁状・路面・天井の構造物を対象とし
たが、勿論、0.23m以外の厚さがほぼ一定のコンクリー
トの壁状・路面・天井の構造物に対しても、上記と同様
の手順で健全部の平均共振周波数スペクトルを作成して
基準共振周波数スペクトルとし、そこでの位相速度を算
出して健全部での位相速度と比較すれば、定量的に鉄筋
コンクリート構造物の内部組織の劣化度合を測定するこ
とができる。また、同じ幾何学的形状及び寸法の箇所が
多数個存在するコンクリート構造物、例えば立方体や多
面体においても、同じ厚さｈが存在すれば、スペクトル
が複雑になるが、同じ厚さｈに対するが厚さ方向の横波
と縦波の振動モードで基準共振周波数が存在するのであ
るから、測定対象は床板に限定されることはなく、同じ
幾何学的形状及び寸法のコンクリート構造物に適用され
ることは勿論である。

【００３０】また、本発明の特徴を損なうものでなけれ
ば、上記の実施例に限定されるものでないことは勿論で
あり、例えば、上述したように、実施例では、測定対象
を床板としたが、同じ厚さ寸法を有する幾何学的形状の
コンクリート構造物としてもよいことは勿論であり、厚
さについても23cm以外の他の厚さのコンクリート構造物
を測定対象として測定できることは勿論である。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１、およ
び、請求項３の発明によれば、ほぼ同じ厚さの部分を有
するコンクリート構造物において、予め測定対象のコン
クリート構造物の健全部を加振して健全部での振動の基
本モードの横波の基準共振周波数を検出し、他の測定部
を加振して前記基準周波数の付近で振動の測定部共振周
波数のピークを検出し、該ピークでの測定部共振周波数
から振動の位相速度値を算出し、位相速度値が２.２５k
m/sより小さいければセメント遊離石灰部が多い判定
し、位相速度値が２.２８km/sより大きい場合には健全
部であると判定し、定量的に鉄筋コンクリート構造物の
内部組織内部の深層部位での劣化度合を判断できるとい
う効果が得られる。

【００３２】さらに、請求項２、および、請求項４の発
明によれば、上記位相速度数値に関して、位相速度値が
２.２３km/sより小さい場合は遊離石灰部が多いと判定
し、位相速度値が２.４４km/sより大きい場合には健全
部であると判定するようにしたから、より的確に判定で
きるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例のコンクリート構造物の劣化
測定方法に使用する測定装置のシステムの概略を説明す
る説明図

【図２】鉄筋コンクリート構造物の床板モデルの斜視図

【図３】床板モデルの共振振動周波数のスペクトル図

【図４】測定対象物の鉄筋コンクリート構造物の健全部
の共振振動周波数のスペクトル図

【図５】測定対象物の鉄筋コンクリート構造物の健全部
の共振振動周波数のスペクトル図

【図６】測定対象物の鉄筋コンクリート構造物の遊離石
灰部の共振振動周波数のスペクトル図

【図７】測定対象物の鉄筋コンクリート構造物の遊離石
灰部の共振振動周波数のスペクトル図

【図８】測定対象物の鉄筋コンクリート構造物のひびわ
れ部の共振振動周波数のスペクトル図

【図９】測定対象物の鉄筋コンクリート構造物のひびわ
れ部の共振振動周波数のスペクトル図

【図１０】自然電位測定方法における自然電位と、５kH
z付近で横波の共振周波数のピークでの横波の位相速度
の関係をグラフした図、

【図１１】自然電位測定方法における自然電位と、５kH
z付近で横波の共振周波数のピークでの横波の位相速度
の関係を、[表−１]として示した図である。

【符号の説明】

10…鉄筋コンクリートの床板モデル、または、測定対象
鉄筋コンクリート 11…インパクトハンマー 12…力検出ピックアップ 13…加振検出信号 14…前置増幅器 15…ＦＴＴ分析器 151…ＦＦＴアナライザ部の第１チャンネル 152…同第２チャンネル 16…加速度ピックアップ 17…振動検出信号 18…チャージ増幅器 19…ピーク読み取り装置 20…パソコン 21…プリンタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松村 吉康 宮城県仙台市太白区長町５丁目９番地10 −1003 (56)参考文献 特開 昭64−65407（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−152427（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−276546（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−12552（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−10098（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−93886（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−87655（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−34653（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−255380（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−329568（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−118068（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 29/00 - 29/28 G01B 17/00 - 17/08 E04G 23/00 - 23/08

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ほぼ同じ厚さの部分を有するコンクリート
   構造物において、予め測定対象のコンクリート構造物の
   健全部を加振して健全部での振動の基本モードの横波の
   基準共振周波数を検出し、他の測定部を加振して前記基
   準共振周波数の付近で振動の測定部共振周波数のピーク
   を検出し、該ピークでの測定部共振周波数から振動の位
   相速度値を算出し、算出した位相速度値が２.２５km/s
   より小さい場合は遊離石灰部が多いと判定し、位相速度
   値が２.２８km/sより大きい場合には健全部であると判
   定することを特徴とする鉄筋コンクリート構造物の劣化
   測定方法。
2. 【請求項２】ほぼ同じ厚さの部分を有するコンクリート
   構造物において、予め測定対象のコンクリート構造物の
   健全部を加振して健全部での振動の基本モードの横波の
   基準共振周波数を検出し、他の測定部を加振して前記基
   準共振周波数の付近で振動の測定部共振周波数のピーク
   を検出し、該ピークでの測定部共振周波数から振動の位
   相速度値を算出し、算出した位相速度値が２.２３km/s
   より小さい場合は遊離石灰部が多いと判定し、位相速度
   値が２.４４km/sより大きい場合には健全部であると判
   定することを特徴とする鉄筋コンクリート構造物の劣化
   測定方法。
3. 【請求項３】ほぼ同じ厚さの部分を有するコンクリート
   構造物において、予め測定対象のコンクリート構造物の
   健全部を加振して健全部での振動の基本モードの横波の
   基準共振周波数を検出し、他の測定部を加振して前記基
   準共振周波数の付近で振動の測定部共振周波数のピーク
   を検出し、該ピークでの測定部共振周波数から振動の位
   相速度値を算出し、算出した位相速度値が２.２５km/s
   より小さい場合は遊離石灰部が多いと判定し、位相速度
   値が２.２８km/sより大きい場合には健全部であると判
   定することを特徴とする鉄筋コンクリート構造物の劣化
   測定装置。
4. 【請求項４】ほぼ同じ厚さの部分を有するコンクリート
   構造物において、予め測定対象のコンクリート構造物の
   健全部を加振して健全部での振動の基本モードの横波の
   基準共振周波数を検出し、他の測定部を加振して前記基
   準共振周波数の付近で振動の測定部共振周波数のピーク
   を検出し、該ピークでの測定部共振周波数から振動の位
   相速度値を算出し、算出した位相速度値が２.２３km/s
   より小さい場合は遊離石灰部が多いと判定し、位相速度
   値が２.４４km/sより大きい場合には健全部であると判
   定することを特徴とする鉄筋コンクリート構造物の劣化
   測定装置。