JP3620723B2

JP3620723B2 - 鉄筋のコンクリート被り厚計測方法及び装置

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Publication number: JP3620723B2
Application number: JP2002017027A
Authority: JP
Inventors: 沼出黒; 浦悟三; 井道男今; 嶋晋高; 藤正弘須; 子育代金; 林 ▲将▼ 志小; 谷美佐小; 口重信井
Original assignee: Kajima Corp; East Japan Railway Co
Current assignee: Kajima Corp; East Japan Railway Co
Priority date: 2002-01-25
Filing date: 2002-01-25
Publication date: 2005-02-16
Anticipated expiration: 2022-01-25
Also published as: JP2003214841A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＲＣ構造物における鉄筋のコンクリート被り厚を計測する方法及び装置に関し、特にコンクリート打設前に最外周鉄筋と型枠との間隔を計測する方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のコンクリート剥離事故を防止する手法の一つとして鉄筋のコンクリート被り厚の管理が挙げられる。
従来、施工後の既設ＲＣ部材に対しての被り厚計測に関しては、電磁波等を用いた手法により行われていたが、事故防止の観点及び管理の有効性からは、施工時における計測、管理が望ましい。
また、被り厚の管理と共に、完成品質に影響する配筋状況についても、設計値にしたがっていることの確認のニーズがある。
被り厚が薄いと、厚い場合に比べ最外周鉄筋周辺のコンクリートの中性化が早く進むため、鉄筋が錆びる原因となる。また、厚すぎると無筋部分が多くなるため、ＲＣ部材強度が落ちる。そのため、被り厚は規格により所定の範囲の値に管理されねばならない。
一般に被り厚は４０ｍｍ程度であるが、被り厚の管理上、２０ｍｍ程度まで計測可能とする必要がある。
【０００３】
特公平４−１８７７２号公報では、スリップフォーム工法における施工精度測定装置として、地上のレーザ発信器と構造物上位に設けた光波距離計によって所定位置からの角変位と平面変位とを求める提案がされている。この装置は、高所における構造物の精度を特にスリップフォーム型枠中心点の水平方向の角度変位を計測できる。
しかしながら、２０ｍｍ程度のコンクリート被りの空隙内に収まり、しかも空隙内全域について型枠と鉄筋との距離を精度良く計測することはできない。
【０００４】
また、特開２０００−３１４６２４号公報では、スリップフォーム工法における測量システムと工法として、塔状構造物の基盤上に設置した複数のレーザ発光手段とこれらの鉛直線方向にスリップフォーム型枠に取り付けた受光手段とによって、型枠の複数の位置を１人で自動計測し型枠の修正作業を容易に行うことにより施工精度の向上を図るようにしている。
しかしながら、このシステムと工法は、高所における型枠の位置の自動計測と修正にかかわるもので、やはり被り厚の管理をすることはできない。
【０００５】
上記のように、スリップフォーム工法に関する先行諸技術には窓枠等の壁変化部の位置を精度よく施工させるための技術は多いが、鉄筋のコンクリート被り厚を施工前に計測し自動処理することはできない。
【０００６】
特開昭６０−２１３８０９号公報では、配筋検査装置として、構造物の床等を鉄筋コンクリートで打設する際に、配筋された鉄筋上を往復運動させるそり上に、基点となる鉄筋からのそりの移動距離を測定するロータリエンコーダと他の鉄筋を検知するタッチセンサを設けて鉄筋のピッチ及び径を正確に検査する技術を開示している。
しかしながら、この技術は被り厚の管理をすることはできない。
【０００７】
また、特開平４−２６９２７１号公報では、型鉄筋の被り厚保持具として、外壁用型枠上端の外型枠と内型枠とにわたって複数のレール材を掛け渡し、レール材の側面をスライドするカーソル付きの縦筋保持具で被り厚を確保する技術を開示している。
この保持具は、縦筋を保持し所定位置に置くことが簡単にできるが、目視に頼ることや、測定位置をかえるごとに保持具を設置しなおす必要がある等の欠点がある。
【０００８】
特開２０００−１２１３２２号公報では、レーザ測定器として、２分割して、９０度偏向させる偏向ビームスプリッタを通したビームを、２個の反射手段で反射させて生じる干渉縞から精度のよい測長をする技術を開示している。
しかしながら、この技術も、被り厚の管理をすることはできない。
【０００９】
また、特開平７−１９０７１４号公報では、干渉計として、偏向プリズムと波長板等を組み合わせ２つの面の間を通る光路を有する干渉計により、面間隔を精度よく測定する技術を開示している。
しかしながら、やはり被り厚の管理をすることはできない。
【００１０】
なお、図１７に示すように、レーザ光軸Ｒａを蒸着ミラーやプリズムＭで９０度曲げて管Ｔの内径等を計測する技術は公知であるが、２０ｍｍ程度の小間隔距離の計測には不適で、特に鉄筋構造物の被り厚を計測する技術への適用はなされていない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたもので、ＲＣ構造物の鉄筋の被り厚を所定値に管理するための鉄筋のコンクリート被り厚計測、及び鉄筋の配筋状態を計測確認するための方法及び装置の提供を目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、鉄筋と型枠との間に形成されるコンクリート被り厚をコンクリート打設前に計測するための鉄筋のコンクリート被り厚計測方法において、音又は光等の計測媒体の射出面が相対するように配置した第１および第２の非接触式変位計とそれらの第１および第２の非接触式変位計の中間部に計測媒体が屈曲するように配置された両面反射鏡とよりなる変位計本体を準備し、第１および第２の非接触式変位計の射出面からの計測媒体を両面反射鏡で反射させてそれぞれ型枠および鉄筋方向に屈曲させ、前記鉄筋と型枠との間でその変位計本体を移動させ、変位計本体の出力信号が演算ユニットで処理されて被り厚の極小値を求めるようになっている。
【００１３】
上記によって、第１と第２の非接触式変位計で計測した測長信号を演算処理して表示する。
【００１４】
又本発明によれば、鉄筋と型枠との間に形成されるコンクリート被り厚をコンクリート打設前に計測するための鉄筋のコンクリート被り厚計測装置において、音又は光等の計測媒体の射出面が相対するように配置した第１および第２の非接触式変位計とそれらの第１および第２の非接触式変位計の中間部に前記射出面からの計測媒体が屈曲するように配置された両面反射鏡とよりなる変位計本体を備え、前記両面反射鏡は第１の非接触式変位計からの計測媒体を型枠方向に屈曲させ、第２の非接触式変位計からの計測媒体を鉄筋方向に屈曲させるものであり、そして前記変位計本体を前記鉄筋と型枠との間で移動させる移動手段を有し、さらに前記第１および第２の非接触式変位計の出力を受信し演算して被り厚の極小値を求める演算ユニットを備えている。
【００１５】
上記の変位計本体の移動は、変位計本体に取り付けたワイヤやロッドで行われる。本体に車輪または滑り部材等を取り付けてもよい。また、変位計本体へ動力を組み込んでの自走式としてもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の鉄筋のコンクリート被り厚計測装置１の全体構成を示し、図２及び図３は、ここで使用される変位計本体１０の構成を示している。変位計本体１０内部の第１と第２の非接触式変位計には内蔵レーザ変位計１１及び１２を用い、計測媒体であるレーザ光の射出面を相対して配設し、両面反射鏡１４による屈曲角は９０度に設定している。そして、移動手段としては、変位計本体１０をワイヤ２１で吊り下げて上下させている。また、演算ユニット３０は外部ユニットとして変位計本体１０の外部に設置している。なお、本実施形態のように、被り厚に加え変位計本体１０の計測位置もあわせて計測し、被り厚評価に加えることもできる。
【００１７】
図１において、装置全体を符号１で示す鉄筋のコンクリート被り厚計測装置は、最外周に設置された鉄筋Ｂｒと型枠Ｋの間を自在に移動して被り厚を計測する変位計本体１０と、変位計本体１０に固定された移動手段の車輪１０ｗ（図１３参照）またはそり１０ｓ（図１４参照）と、変位計本体１０に連結されたワイヤ２１と、変位計本体１０からの信号を受信して被り厚を算出して求め表示する演算ユニット３０とで概略構成されている。
なお、図１では変位計本体１０をワイヤ２１で保持しているが、後記のようにロッド等の棒状材で保持してもよい。
【００１８】
変位計本体１０は、詳細を示す図２及び図３において、薄型の第１の内蔵レーザ変位計１１及び第２の内蔵レーザ変位計１２と、板状の両面反射鏡１４と、それらを固定する板状の固定部材１６とで主要部が構成されている。
【００１９】
第１及び第２の内蔵レーザ変位計１１及び１２は、公知の測長機能を有し、発光及び反射光受光は演算ユニット３０の制御下で作動するよう構成され、それぞれのレーザ射出面１１ａと１２ａとが相対するように配置されている。
図１における出力信号線Ｌ１及びＬ２は、第１及び第２の内蔵レーザ変位計１１及び１２による測長の変位信号を演算ユニット３０に送信するよう連結されている。
【００２０】
両面反射鏡１４（図２及び図３参照）は、平板状の両面が蒸着等による反射材で形成され、図２及び図３において、片面は第１の内蔵レーザ変位計１１からのレーザ光Ｒ１を９０度屈曲させて型枠Ｋ方向に進光させ、他面は第２の内蔵レーザ変位計１２からのレーザ光Ｒ２を９０度屈曲させて鉄筋Ｂｒ方向に進光させるよう配置されている。
なお、両面反射鏡１４は２枚の片面反射鏡の非反射面を貼り合せて作成してもよい。
【００２１】
固定部材１６は、第１及び第２の内蔵レーザ変位計１１及び１２と、両面反射鏡１４とを、所定の位置に固定させ、移動用のワイヤ２１あるいはロッドとの連結ができるよう構成されている。
【００２２】
ワイヤ２１は、図１における変位計本体１０を上下に移動させるよう取り付けられ、その他端部はエンコーダ２３を介して図示のない上下作動装置に連結されている。
【００２３】
エンコーダ２３は、変位計本体１０の上下動をワイヤ２１の上下移動量として検知するよう設けられている。そして、出力信号線Ｌ３によって演算ユニット３０に連結されている。
【００２４】
演算ユニット３０は、変位計本体１０の出力信号（内蔵レーザ変位計による測長の変位信号）を受信してその受信信号から被り厚として算出し、表示する機能を有して構成されている。
【００２５】
アンプ３４及び３６は、それぞれ第１及び第２の内蔵レーザ変位計１１または１２に出力信号線Ｌ１またはＬ２で連結され、変位信号を処理容易な電流あるいは電圧に増幅させて表示ユニット３２に送信するように設けられている。
【００２６】
表示ユニット３２は、アンプ３４及び３６からの信号をＡ／Ｄ変換する機能、デジタル数値の数値表示機能、データの補正機能、及びエンコーダ２３出力データから変位計本体１０の移動距離への変換機能等を有して構成されている。
【００２７】
電源としてのバッテリー３８は、アンプ３４及び３６と表示ユニット３２に作動電力を送電するよう設けられている。図１中のＬ７、Ｌ８及びＬ９は電力線である。
【００２８】
図４は、変位計本体１０を型枠Ｋの垂直面と鉄筋との間に挿入して、被り厚を計測する状態の一実施形態を示している。
【００２９】
図示しない最外周の鉄筋に面対する型枠Ｋの垂直な壁面Ｋａに、変位計本体１０が移動手段である車輪１０ｗ、１０ｗで密接され、壁面Ｋａに平行で上下方向に取り付けられた管２６Ａをガイドとして上下動自在に取り付けられている。
【００３０】
変位計本体１０は、図２及び図３で示した第１の内蔵レーザ変位計１１の出力信号線Ｌ１と第２の内蔵レーザ変位計１２の出力信号線Ｌ２とが、それぞれ演算ユニット３０に連通されている。
【００３１】
管２６Ａは、ホルダ２７によって、型枠Ｋの上部に、ウインチ２８の台座となっているＬ材２８ｃに保持されている。本実施形態においては、管２６Ａは、長さ１．５ｍの管５本を、図５に示すように、ねじＳｃによって連結して、着脱作業を容易にするよう構成されている。
【００３２】
Ｌ材２８ｃの下方に、コ字状の緊締装置２９の上部が配置され、棒状ハンドル２９ａによって型枠Ｋに緊締されている。
【００３３】
Ｌ材２８ｃの上部に手巻きウインチ２８が装着され、ハンドル２８ａでドラム２８ｂを回転させるよう構成されている。
【００３４】
ドラム２８ｂには、ワイヤ２１Ａが巻きつけられ、そのワイヤ２１Ａは管２６Ａに沿って変位計本体１０に連結されている。
ドラム２８ｂには、エンコーダ等の測長器が装着され、その出力信号線Ｌ３が変位計本体１０の表示ユニット３２に連通されている。
【００３５】
上記構成にもとづく鉄筋のコンクリート被り厚計測装置１の作用を、前出の各図に加えて図６及び図７をも参照しながら説明する。
【００３６】
図４において、まず、型枠Ｋと明示のない最外周の鉄筋との間に、ウインチ２８のドラム２８ｂからワイヤ２１Ａで吊られた変位計本体１０が配置される。変位計本体１０は、測定すべき位置に管２６Ａをガイドとして配置される。
【００３７】
図６は、変位計本体１０の移動方向を横軸にして被り厚を計測する状況を示している。第１の内蔵レーザ変位計１１のレーザ射出面１１ａから発光されたレーザ光線Ｒ１は両面反射鏡１４で直角に屈曲してレーザ光線Ｒ１ａとなって型枠Ｋ方向に進光する。同様に、第２の内蔵レーザ変位計１２のレーザ射出面１２ａから発光されたレーザ光線Ｒ２は両面反射鏡１４で直角に屈曲してレーザ光線Ｒ２ａとなって鉄筋Ｂｒ方向に進光する。
【００３８】
図中のａＬ１は光線Ｒ２ａの進行距離であり、ａＬ２は光線Ｒ１ａの進行距離であって、ＡＬは被り厚を示している。この状態で変位計本体１０を型枠Ｋに沿って移動させ、被り厚を計測する。
【００３９】
変位計本体１０の移動毎に、計測位置Ｐの信号とその点における内蔵レーザ変位計の測長信号とが演算ユニット３０に送信され、データ処理がされて表示される。
【００４０】
図７は、横軸を計測位置Ｐ、縦軸を被り厚ＡＬ、で表示した被り厚線ＡＬＬを示している。被り厚線ＡＬＬは、横軸Ｐを右に進むにつれてほぼＵ字状に変化し、同図においては計測位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４においてそれぞれ被り厚ＡＬの極小値となる点Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３及びＣ４を形成する。
【００４１】
たとえば、計測位置Ｐ１の前後では、それまでほぼ一定な被り厚（もしくは計測範囲外としての一定出力）ＡＬがＤ１で不連続に急減少し、この区域の最小点でもある極小点Ｃ１で被り厚ＡＬ１となる。極小点Ｃ１を経過後は被り厚ＡＬが増加して、Ｄ２で不連続にほぼ一定な被り厚ＡＬにもどる。
【００４２】
この極小点Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、・・・のそれぞれの被り厚ＡＬ１、ＡＬ２、ＡＬ３、・・が、所定値であれば、型枠Ｋの配置位置が正常である。
また、被り厚ＡＬ１、ＡＬ２、ＡＬ３、・・・が、大きくばらついていれば、被り厚ＡＬに対する配筋状態が不良であり、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、・・・間の距離が所定値に対して不等であれば計測方向の配筋が不良であると判断できる。
【００４３】
図８及び図９は、被り厚の計測位置Ｐを測定する手段を示している。図８では、変位計本体１０を取り付けたワイヤ２１の上部を滑車に設けたロータリー式のエンコーダ２３に連結し、ワイヤ２１の移動距離を測定するようにしている。図９では、変位計本体１０に一端を固定したロッド２２に刻んだ目盛り２２ｄにより、移動距離を測定するようにしている。この場合の測定は、差動トランスでもリニアー式エンコーダによってでもよい。
ロッド２２を取り付けた変位計本体１０の移動は、上下移動のほか特に水平移動が容易である。
また、図１０のように、型枠Ｋの上面に水平移動可能な台車３９を設置し、その台車３９に一端を変位計本体１０に固定したロッド２２を垂直移動可能に保持させることで、二次元的に変位計本体１０を移動させ、その計測位置を測定可能としてもよい。
【００４４】
図１１及び図１２は、変位計本体１０の移動をロッドまたはワイヤでガイドする手段を示している。図１１では、ガイドロッド２６に遊嵌するリング１０ａを変位計本体１０に取り付けて、安定な移動をさせるようにしている。移動は、ワイヤ２１Ａによって行う。
図１２では、変位計本体１０Ａの内部がガイドワイヤ２１Ｂ外周を滑動するよう構成して、安定な移動をさせるようにしている。移動は、ワイヤ２１Ａによって行う。
【００４５】
図１３〜図１６は、変位計本体１０の移動手段に関する形態を示している。図１３では、型枠Ｋの壁面Ｋａに沿って移動させる手段として、前記図４のように、車輪１０ｗを変位計本体１０に取り付け、転動によって滑らかな移動をさせるようにしている。図１４では、滑り部材としてそり１０Ｓを変位計本体１０に取り付け、滑動によって滑らかな移動をさせるようにしている。
【００４６】
図１５及び図１６は、型枠Ｋへの変位計本体１０の密接状態確保を示している。図１５では、変位計本体１０に取り付けた磁石１０ｍによって金属製の型枠Ｋの壁面Ｋａに吸着（図１５中のＦで表現）させるようにしている。また、図１６では、水平状に設置された型枠Ｋで、変位計本体１０は重力Ｇによって壁面Ｋａに密接されている。
【００４７】
なお、図１５及び図１６に示す密接状態では、変位計本体１０を構成する２つの内蔵レーザ変位計の内の１つ、例えば図６における第１の内蔵レーザ変位計１１による型枠Ｋとの距離ａＬ２は、常時設計寸法に一定しているので測定が不要になる。
【００４８】
なお、本実施形態の説明では、変位計本体１０に内蔵する非接触式変位計にレーザ変位計を用いたが、他の非接触式変位計、例えば超音波式変位計を用いてもよい。
【００４９】
【発明の効果】
本発明の作用効果を、以下に列記する。
（１）薄型の非接触式変位計を相対させ、板状の両面反射鏡を介装させた本発明の変位計本体によって、従来計測不能であった２０ｍｍ程度の被り厚隙間を計測することが可能となった。
（２）反射鏡を両面反射材で形成し、両面のそれぞれに非接触式変位計を配置したので、従来の（例えば、図１７に示す）変位計のように２段重ねによることなく、部材間隔が測定可能になった。
（３）上記変位計本体のワイヤ吊り下げまたは、ロッドによる送り出しによって、長尺な柱や梁の全面にわたって被り厚の計測や配筋状況の確認ができるようになった。
（４）変位計の被り厚計測出力信号と計測位置の信号とを演算する演算ユニットの装着により、被り厚と配筋測定が同時にかつ自動化され、計測時間が短縮された。
（５）上記によって、広範囲なＲＣ施工における被り厚の精度向上と配筋精度向上がなされ、より一層確実な施工の品質確保ができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の鉄筋のコンクリート被り厚計測装置の一実施形態の全体構成図。
【図２】図１の変位計本体を示す斜視図。
【図３】図２の変位計本体の側面図。
【図４】図１〜図３で示す変位計本体を型枠に上下方向に沿わせた状態を示す側面図。
【図５】図４中のガイド用管の形状を示す斜視図。
【図６】変位計本体の作動を示す側面図。
【図７】被り厚の計測図。
【図８】ワイヤで吊った変位計本体の計測位置をエンコーダで測定する状態を示す図。
【図９】ロッドで吊った変位計本体の計測位置をロッドに刻んだ目盛りで測定する状態を示す図。
【図１０】枠体上面の台車にロッドで吊った変位計本体を保持し二次元的に移動可能にして測定する状態を示す図。
【図１１】変位計本体をガイドロッドで移動可能に保持した実施状態を示す図。
【図１２】内部を貫通するガイドワイヤで変位計本体を移動可能に保持した実施状態を示す図。
【図１３】変位計本体を車輪で型枠に押圧転動させて上下に移動させる実施状態を示す図。
【図１４】変位計本体をそりで型枠に押圧滑動させて上下に移動させる実施状態を示す図。
【図１５】図１３の変位計本体に磁石を付けて型枠垂直面に押圧させる状態を示す説明図。
【図１６】そり付きの変位計本体が型枠水平面に重力で押圧する状態を示す説明図。
【図１７】従来のレーザ変位センサ
【符号の説明】
Ｂｒ・・鉄筋
Ｋ・・・型枠
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５・・出力信号線
Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９・・電力線
１０、１０Ａ・・変位計本体
１０ｗ・・車輪
１０ｓ・・そり
１１、１２・・第１、第２の非接触式（内蔵レーザ）変位計
１４・・両面反射鏡
２１、２１Ａ・・ワイヤ
２３・・エンコーダ
３０・・演算ユニット
３２・・表示ユニット
３４、３６・・第１、第２のアンプ
３８・・電源（バッテリー）

Claims

鉄筋と型枠との間に形成されるコンクリート被り厚をコンクリート打設前に計測するための鉄筋のコンクリート被り厚計測方法において、音又は光等の計測媒体の射出面が相対するように配置した第１および第２の非接触式変位計とそれらの第１および第２の非接触式変位計の中間部に計測媒体が屈曲するように配置された両面反射鏡とよりなる変位計本体を準備し、第１および第２の非接触式変位計の射出面からの計測媒体を両面反射鏡で反射させてそれぞれ型枠および鉄筋方向に屈曲させ、前記鉄筋と型枠との間でその変位計本体を移動させ、変位計本体の出力信号が演算ユニットで処理されて被り厚の極小値を求めることを特徴とする鉄筋のコンクリート被り厚計測方法。
鉄筋と型枠との間に形成されるコンクリート被り厚をコンクリート打設前に計測するための鉄筋のコンクリート被り厚計測装置において、音又は光等の計測媒体の射出面が相対するように配置した第１および第２の非接触式変位計とそれらの第１および第２の非接触式変位計の中間部に前記射出面からの計測媒体が屈曲するように配置された両面反射鏡とよりなる変位計本体を備え、前記両面反射鏡は第１の非接触式変位計からの計測媒体を型枠方向に屈曲させ、第２の非接触式変位計からの計測媒体を鉄筋方向に屈曲させるものであり、そして前記変位計本体を前記鉄筋と型枠との間で移動させる移動手段を有し、さらに前記第１および第２の非接触式変位計の出力を受信し演算して被り厚の極小値を求める演算ユニットを備えることを特徴とする鉄筋のコンクリート被り厚計測装置。