JP3770668B2 - Method for detecting internal defects in structures - Google Patents

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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造物の内部欠陥の検知方法に関し、更に詳しくは、構造物の表面を一定エネルギーで打撃し、その打撃の反発度から推定される部材強度と、打撃面の近傍の構造物から反射される打撃音の振幅及びそのばらつきから構造物の内部欠陥を検知する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
構造物、特にコンクリート構造物の危険個所、劣化箇所、欠陥などを検知する調査技術として様々な手法が開発されている。例えば、目視による検査は古くから行われている基本的な検査手法であるが、この方法は、あくまでも視覚に頼るので、判断が経験的、感覚的になり経験を積んだ技術者でなければ判断することができず、しかも外部に現れない内部欠陥については検査不能である。コンクリート構造物の内部欠陥の検査では、穿孔サンプリングによる方法が取られる場合もあるが、非常に煩雑であるだけでなく、一部とはいえ構造物を破壊するものであるから好ましい手法ではなく、サンプリングを取ることができない箇所の内部欠陥については検査不能である。そこで、現在では、構造物を破壊することなく目視不能な内部欠陥などを検査する非破壊検査の手法が行われている。
【0003】
非破壊検査の手法としては、赤外線法、レーダー法、衝撃弾性波法、打音法、反発度法等が知られている。赤外線法は、赤外線カメラを用いて対象物の温度分布を測定し、温度の異なる点、温度変化の大きな点を異常箇所として検知する方法であるが、温度変化を与える要因としての日光、気温変化が自然現象であり、その変化が予測しにくにので再現性が低く、また、風などの自然現象による影響も受け易い難点がある。更に、機器も高価である。
【0004】
レーダー法は、電磁波を対象物に照射し、表面及び内部からの反射波を測定することによって内部空洞などを検知する方法であるが、金属等が内部に存在する構造物では測定が困難であり、また、測定の際の電磁波の照射角度を一定に保つ必要があるが、表面に凹凸等がある構造物では利用するのが困難であるだけでなく機器も高価である。
【0005】
衝撃弾性波法は、対象物の表面を打撃し、その反射波を振動子(超音波センサー)で測定し、その周波数特性を評価することによって、内部欠陥や背面空洞の有無を検知する方法であるが、振動子を対象物の表面に密着させる必要があり、対象物の表面形状によっては測定作業に困難性を伴う。
【0006】
打音法は、対象物の表面を打撃してその打撃音を人間の耳で判断する原始的な方法から出発しているが、打撃音をマイクロフォンを用いて集音し、その周波数や振幅などを評価する方法へと発展している。打撃音を人間の聴覚で判断する原始的な方法は、技術者の経験に左右されるだけでなく、結果を数値化して表現できない難点もある。マイクロフォンを利用する方法では、数値的な比較を行うために打撃エネルギーを一定に保つ機構が重要になるが、打撃点から直接放射される音を測定する方法をとっているので打撃装置そのものから放射される音がノイズとなり測定誤差が生じやすい難点があるだけでなく、判定基準値が明確にされていないので、結果的に判断が経験的になっている。
【0007】
反発度法は、対象物表面を打撃してその反発度を測定する装置により、反発度から対象物の強度を測定する方法であり、打撃時に発生するくぼみによって反発度が低下する程度を以て強度の評価としている。この方法は、対象物がしっかり固定された状態で使用するものであり、背面に空洞があるような構造物では、それ自体が振動するので適正な測定ができない難点がある。また、測定結果が対象物の表面性状に左右され易すく再現性が低い難点もある。反発度法としてシュミットハンマー法が知られているが、この方法は、対象物の表面性状に影響を受け易いので、打撃位置を少しずつ移動させながら多数回打撃しなければ十分な精度が得られない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した非破壊検査法の長所短所を考慮し、熟練者によらずとも簡略な操作で効率よく行うことができる構造物の内部欠陥の検出方法を明らかにすることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る構造物の内部欠陥の検知方法は、測定対象物の表面に打撃装置と集音装置とを配置し、該打撃装置のハンマーによる同一箇所において複数回行われる打撃により、前記集音装置で検出された打撃音と、前記打撃装置で検出された測定対象物の表面のハンマーに対する反発度の変化パターンの2系統の信号を検出して構造物の内部欠陥を検出する方法であって、前記打撃装置と集音装置とは、下記構成A又は構成Bにより打撃時の振動を伝達させないようにしたことであり、且つ、上記変化パターンとは、下記に記載する画像であることを特徴とする構造物の内部欠陥の検知方法。
[構成A]打撃装置と集音装置とを分離して距離を離して配置した構成
[構成B]制振材を用いた振動防止機構を備えた打撃装置・集音装置一体型とした構成
[変化パターン]は、(1)打撃と集音とを離間した位置で行うことで得られた打撃位置毎の打撃音情報、(2)打撃装置によって得られた被測定材料の打撃位置毎の強度情報、(3)予め入力されている位置情報、の組み合わせにより、欠陥位置を目視可能な状態に表示された画像をいう。
【0010】
【発明の具体的構成】
次に、本発明の具体的構成を図面に従って詳細に説明する。
【0011】
図1は、本発明に係る構造物の内部欠陥の検知方法を説明する概念図である。本発明の方法を実施する装置は、打撃部A、集音部B、測定部C、ソフトウエアDで構成される。以下、順次説明する。
【0012】
打撃部Aでは、検査対象構造物の表面に一定エネルギーの打撃を与える打撃装置10が利用される。打撃装置10は、コンクリート強度推定に利用されている公知のシュミットハンマーを基本として採用し、更に、打撃位置及び打撃エネルギーを一定に保つことができるように改良が行われている。打撃装置10の具体例が図2に示されている。即ち、打撃装置10は、位置固定具11が外部に取り付けられたハウジング12内にプランジャー固定用バネ13に支持されてプランジャー14が配置されており、更に、プランジャー14の上部には、カウンターウエイト15、加力バネ16、モーター17、反発度測定器18が配置されている。この打撃装置10による反発度の測定は次のようにして行われる。▲1▼位置固定具11の先端を測定対象物の表面に接触させる。▲2▼モーター17を作動させてカウンターウエイト15を上方(測定対象物から遠ざかる方向)に引き上げ、加力バネ16を圧縮させる。▲3▼加力バネ16の圧縮が一定の値に達した時点でバネを解放し、カウンターウエイト15によりプランジャー14の頭部を打撃し、その先端で測定対象物の表面を打撃する。▲4▼打撃時におけるカウンターウエイト15のプランジャー14の頭部からの跳ね返り量(反発度)を反発度測定器18により測定する。▲5▼以上の一連の動作を複数回繰り返すことによって、測定対象物の強度等を推定する。
【0013】
上記した打撃装置10では、加力バネ16の圧縮をモーター17の作動で行う構成としたが、人力操作で行う構成としてもよい。
【0014】
位置固定具11は、ハウジング12の下端に取り付けられた三脚或いは四脚などの支持脚で構成されるが、位置固定具11とハウジング12とが独立しており位置固定具11から延長されるアームにハウジング12が回動・上下動可能な状態で固定されるような態様も本発明に包含される。
【0015】
本発明の方法で利用する打撃装置10では、測定対象物の違いに対応させるために、打撃エネルギー可変機構が備えられている。打撃エネルギーを可変とするには、バネ定数の異なる加力バネを用いればよい。例えば、トンネル覆工コンクリートのように厚さが60cmもあるようなものではバネ定数の大きなバネを利用する。また、強度の低い測定対象物を打撃するために、プランジャー14の直径が例えば、直径5mm〜30mmのものが複数用意されている。即ち、強度の低い測定対象物では、直径の大きなプランジャーを用いて貫入抵抗を大きくする。更に、プランジャー14の先端形状として、例えば、球形・円錐形などのものを用意し、測定対象物の比較的深部を測定目標とする場合には、先端が貫入し易い円錐形のものを用いる。
【0016】
更に、プランジャー14による打撃の際に生じる微細な破砕物によって打撃時のクッションとなり正確な数値が得られなくなるのを防止するためは、図2に示すように、図示しないコンプレッサーから圧縮空気吐出口19を介して、プランジャー14の先端付近に圧縮空気を吹き込み、位置固定具11の空隙から破砕物を吹き飛ばすように、破砕物を排除する機構を設けることが好ましい。
【0017】
打撃装置10は、公知のシュミットハンマー試験の測定仕様に従った単発の打撃を行う場合と、同一地点で連続の打撃を行う場合の両者に対応できる。測定対象物の表面の凹凸が激しい場合、測定対象物付近が劣化しているなどの場合は、従来のシュミットハンマーでは測定精度が著しく低下するが、本発明の方法で用いる打撃装置10によれば、同一地点で連続的に打撃を繰り返すことにより、表面の凹凸を平滑にして測定することができるので安定的な反発度が得られる。
【0018】
本発明の方法で用いられる打撃装置10には、得られる反発度を電圧等の形で出力する機構が設けられている。また、打撃装置10は、ハウジング12の表面ないしは内面に防音・吸音材などを配置することにより、ノイズの放出を防止する機構を設けることが好ましい。
【0019】
集音部Bでは、集音装置20が用いられる。集音装置20は、制振ないし共振防止材21が配備され、下端が防塵防水シート22により被覆されたフード23の内部にマイクロフォン24が配置された構造であり、前記した打撃装置10から一定の距離をおいて、測定面に密着或いは近接した状態で配置する。マイクロフォン24の周波数特性は、測定帯域に共振特性を有しないものであれば、周波数レンジを問わない。フード23の内面には凹凸を設けるなどして可聴域で特別な共振特性を持たない構造とする。また、フード23に鉛板などの防音材を張り付けるなどして周辺の雑音を低減させる。
【0020】
本発明においては、打撃装置10と集音装置20とは、打撃時の振動を伝達させないようにするために、(1)基本的に分離し、一定の距離を離して配置する構成を採用する、又は(2)制振材を用いた振動防止機構などを備えることにより打撃装置・集音装置一体型として構成する。
【0021】
測定部Cの測定装置30は次のように構成される。
【0022】
測定装置30には、集音装置20で検出された打撃音(電圧)及び打撃装置10で検出された反発度(電圧)の2系統の信号が入力される。入力レンジは、入力される打撃音によって数段階に調整できる。但し、後述のA/D変換を行う場合にはレンジ切り替えにより増幅された比率の逆数が掛け合わされるので、出力はレンジ切り替えによって変化しない。打撃音(電圧)及び反発度(電圧)の信号はA/D変換された後に測定器のメモリーに蓄えられ、測定終了後ICカードを利用した情報伝達手段その他の伝達手段を通してパソコンに転送される。従って測定はパソコンと接続した状態でも、測定器単独でも可能である。
【0023】
測定装置30は、打撃装置10が測定対象物の同一地点を複数回打撃して、その打撃音の最大振幅の平均値と標準偏差を出力する機能を持っている。即ち、測定装置30は、連続測定モードと同一地点測定モードの2種類をもっており、同一地点測定モードでは、同じ位置で25回程度の打撃を繰り返し、打撃音については最大振幅の平均値V及び標準偏差αをメモリーに記憶させる。尚、反発度Rについては所定の判定基準値が予め入力されている。得られたV、αから判定基準値をV+α(欠陥の可能性あり)及びV+3α(欠陥あり)として定め、測定器のメモリーに記憶させる。連続測定モードでは、打撃音及び反発度のそれぞれの振幅値と判定基準値を比較し判定基準値を越えたものを判定結果として表示窓に出力する。
【0024】
測定装置30は、単体及びパソコンと接続した状態で使用することができる。
ソフトウエアDとしては、測定装置30に組み込まれた「統計処理による判定基準値設定の回路」が基本となるが、これに加えてパソコン40上でデータを処理する機能がある。以下に説明する。
【0025】
パソコン40のキーボード操作により、測定位置、測定順序が入力されると、その順序通りにデータ測定を行う指示が出される。その指示に従って打撃装置10及び集音装置20が操作されると、測定装置30により打撃音及び反発度のデータの計測が行われて、その結果はパソコン40に転送され格納、保存される。パソコン40の画面には、打撃音最大振幅・反発度の等高線図(図4のA・B参照)、打撃音により判定された欠陥位置(図4のC参照)、反発度によって推定された材料強度分布図(図4のD参照)、打撃音による欠陥位置推定結果と反発度による材料強度分布図が重ね合わされた総合判定図(図4のE参照)、などが表示される。
【0026】
本発明の方法による構造物の内部欠陥の検知は、例えば、▲1▼吹き付けコンクリート法面における既存法面の非密着部分や背面空洞の検知、▲2▼トンネル覆工背面の空洞探査、▲3▼耐震補強鋼板巻き立て工事における裏込材の未充填箇所や一体化不良箇所の検知、構築物外壁タイルの剥離検知、などに適用される。
【0027】
吹き付けコンクリート法面での既存法面の非密着部分や背面空洞の検知では、図5に示すように、位置決め用のネットを使用してもよい。また、打撃装置10及び集音装置20は、人力により配置・移設が行われる外、測定対象物の表面を沿革操作などで移動するロボットに搭載されて利用される。
【0028】
以上説明した本発明は、コンクリート表面を打撃し、打撃音をマイクロフォンにより収録する、集音部でフードを用いる、などの点で特開昭56−652号に記載の装置に類似している。然しながら、、同公報に記載の装置では、打撃部とマイクロフォンとがフード内に存在するので、ハンマーから放射されるノイズをマイクロフォンが拾ってしまう、打撃点近傍の局部的な打撃音を収録してしまう、打撃により装置全体に振動が発生してしまう、フード内部に特別な共振防止策が施されていないので、フード内部の共振が発生し、測定の妨げとなる、などの原因で測定誤差が非常に大きくなってしまう難点がある。これに対し、本発明によれば打撃点で生じた振動がコンクリート内部を通してフード内部に伝播される態様によれば、コンクリート内部の情報のみを得ることができるし、集音部が打撃部と切り離されているので余分な振動がマイクロフォンに伝わらない利点があり、フード内部に共振防止策やフード外部に遮音策が施されている態様によれば、良好な打撃音を得ることができる。
【0029】
また、本発明は、測定対象物の表面をプランジャー(受圧板)などを介して打撃する、打撃の反発度をもって測定対象物の強度を評価する、コンクリートの若材齢時の評価が可能である、測定に際して反力装置が不要である、カウンターウエイト(錘体)をバネに蓄えられた力によりプランジャーに衝突させる、などの点で特開昭61−90037号公報に記載の装置と共通する。然しながら、本発明とは次の点で異なっている。即ち、本発明では、同一箇所で打撃を複数回行なうに対し同公報の装置では打撃回数に関する記述がない、同公報の装置では、対象物の圧縮強度が測定されるのに対し、本発明では、対象物の表面の圧縮強度、対象物の母材の圧縮強度、劣化深さが測定される、同公報の装置では、対象物の若材齢時が測定対象であるのに対し、本発明では、標準的な硬化コンクリート、表面の凹凸の激しいコンクリート、表面劣化を生じたコンクリート及びコンクリート若材齢時である、同公報の装置の測定データが反発度であるのに対し、本発明では、反発度(初期値、最終値)、反発度の変化パターンである、等の違いがある。
【0030】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、従来では経験的に用いられてきた打撃音を数値的に表現することができ、熟練技術者でなくとも容易に構造物の内部欠陥を検知することができ、特に、測定対象物の表面に凹凸があるような場合でも、同一地点で連続的に打撃を繰り返すことにより、表面の凹凸を平滑にして測定することができるので安定的な測定が可能であるので、頭記した課題が解決される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法を実施する装置の概略図
【図2】打撃装置の概略断面図
【図3】集音装置の概略断面図
【図4】パソコン画面表示の概略図
【図5】本発明の実施状況を示す概略図
【符号の説明】
A−打撃部
B−集音部
C−測定部
D−ソフトウエア
10−打撃装置
11−位置固定具
12−ハウジング
13−プランジャー固定用バネ
14−プランジャー
15−カウンターウエイト
16−加力バネ
17−モーター
18−反発度測定器
19−圧縮空気吐出口
20−集音装置
21−制振・共振防止材
22−防塵防水シート
23−フード
24−マイクロフォン
30−測定装置
40−パソコン
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for detecting an internal defect of a structure, and more specifically, the surface of the structure is hit with a constant energy, and the strength of the member estimated from the repulsion degree of the hit and the structure in the vicinity of the hitting surface. The present invention relates to a method of detecting an internal defect of a structure from the amplitude of the impact sound that is reflected and its variation.
[0002]
[Prior art]
Various methods have been developed as investigation techniques for detecting dangerous parts, deteriorated parts, defects, etc. of structures, particularly concrete structures. For example, visual inspection is a basic inspection method that has been carried out for a long time, but this method relies solely on vision, so if you are not an experienced engineer who has experience and sense of judgment It is impossible to inspect internal defects that cannot be performed and that do not appear outside. In the inspection of internal defects of concrete structures, a method by drilling sampling may be taken, but not only is very complicated, but it is not a preferable technique because it destroys the structure albeit partly, Internal defects cannot be inspected where sampling is not possible. Therefore, at present, a non-destructive inspection method for inspecting invisible internal defects and the like without destroying the structure is performed.
[0003]
As a nondestructive inspection method, an infrared method, a radar method, a shock elastic wave method, a sounding method, a resilience method, and the like are known. The infrared method is a method of measuring the temperature distribution of an object using an infrared camera and detecting points with different temperatures and points with large temperature changes as abnormal locations. However, sunlight and temperature changes are factors that cause temperature changes. Is a natural phenomenon, and its change is difficult to predict, so the reproducibility is low, and it is also easily affected by natural phenomena such as wind. Furthermore, the equipment is also expensive.
[0004]
The radar method is a method of detecting internal cavities by irradiating an object with electromagnetic waves and measuring the reflected waves from the surface and inside, but it is difficult to measure with structures where metal etc. are present inside. In addition, it is necessary to keep the irradiation angle of the electromagnetic wave at the time of measurement constant, but it is not only difficult to use in a structure having irregularities on the surface, but also the equipment is expensive.
[0005]
The shock elastic wave method is a method of detecting the presence of internal defects and backside cavities by hitting the surface of an object, measuring the reflected waves with a vibrator (ultrasonic sensor), and evaluating the frequency characteristics. However, it is necessary to bring the vibrator into close contact with the surface of the object, and depending on the surface shape of the object, the measurement work may be difficult.
[0006]
The percussion method starts from the primitive method of hitting the surface of an object and judging the percussion sound with the human ear, but the percussion sound is collected using a microphone, and its frequency, amplitude, etc. Has evolved into a way to evaluate The primitive method of judging the hitting sound by human hearing is not only influenced by the experience of the engineer, but also has a drawback that the result cannot be expressed numerically. In the method using a microphone, a mechanism that keeps the striking energy constant is important in order to make a numerical comparison. However, since the sound directly radiated from the striking point is measured, the striking device itself radiates. In addition to the difficulty that the generated sound becomes noise and a measurement error is likely to occur, the determination reference value is not clarified, and as a result, the determination is empirical.
[0007]
The rebound degree method is a method of measuring the strength of an object from the degree of repulsion using a device that strikes the surface of the object and measures the degree of repulsion. It is an evaluation. This method is used in a state where the object is firmly fixed, and a structure having a cavity on the back has a drawback that proper measurement cannot be performed because the structure itself vibrates. In addition, the measurement results are easily influenced by the surface properties of the object, and there is a difficulty in that the reproducibility is low. The Schmitt hammer method is known as the repulsion degree method, but this method is easily affected by the surface properties of the object, so that sufficient accuracy can be obtained unless the impact position is moved little by little and the impact is made many times. Absent.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the advantages and disadvantages of the nondestructive inspection method described above, an object of the present invention is to clarify a method for detecting an internal defect of a structure that can be efficiently performed by a simple operation without depending on an expert. .
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The internal defect detection method for a structure according to the present invention includes a striking device and a sound collecting device arranged on the surface of a measurement object, and the sound collecting is performed by hitting a plurality of times at the same location by a hammer of the striking device. A method of detecting an internal defect of a structure by detecting two kinds of signals of a striking sound detected by a device and a change pattern of a repulsion degree with respect to a hammer on a surface of a measurement object detected by the striking device. The striking device and the sound collecting device are configured not to transmit vibration at the time of striking according to the following configuration A or B , and the change pattern is an image described below. A method for detecting internal defects in a structure.
[Configuration A] Configuration in which the striking device and the sound collecting device are separated and separated from each other. [Configuration B] Configuration in which the striking device / sound collecting device is provided with a vibration preventing mechanism using a damping material.
[Change pattern] is (1) percussion sound information for each striking position obtained by performing striking and sound collection at separate positions, and (2) per striking position of the measured material obtained by the striking device. An image in which the defect position is displayed in a visually observable state by a combination of intensity information and (3) position information input in advance.
[0010]
Specific Configuration of the Invention
Next, a specific configuration of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0011]
FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a method for detecting an internal defect of a structure according to the present invention. An apparatus for carrying out the method of the present invention includes a striking part A, a sound collecting part B, a measuring part C, and software D. Hereinafter, description will be made sequentially.
[0012]
In the striking part A, a striking device 10 that strikes the surface of the structure to be inspected with a constant energy is used. The hitting device 10 is based on a known Schmitt hammer used for concrete strength estimation, and further improved so that the hitting position and hitting energy can be kept constant. A specific example of the striking device 10 is shown in FIG. That is, the striking device 10 is provided with a plunger 14 supported by a plunger fixing spring 13 in a housing 12 to which a position fixing tool 11 is attached to the outside. A counterweight 15, a force spring 16, a motor 17, and a resilience measuring device 18 are arranged. The measurement of the repulsion degree by this striking device 10 is performed as follows. (1) The tip of the position fixing tool 11 is brought into contact with the surface of the measurement object. {Circle around (2)} The motor 17 is actuated to raise the counterweight 15 upward (in the direction away from the object to be measured) and compress the force spring 16. {Circle around (3)} When the compression of the force spring 16 reaches a certain value, the spring is released, and the head of the plunger 14 is hit by the counterweight 15 and the surface of the measurement object is hit by the tip. (4) The amount of rebound (rebound degree) of the counterweight 15 from the head of the plunger 14 at the time of impact is measured by a rebound degree measuring instrument 18. (5) The strength of the measurement object is estimated by repeating the above series of operations a plurality of times.
[0013]
In the hitting device 10 described above, the force spring 16 is compressed by the operation of the motor 17, but may be configured by a manual operation.
[0014]
The position fixing tool 11 is composed of a support leg such as a tripod or a four leg attached to the lower end of the housing 12, but the position fixing tool 11 and the housing 12 are independent and extend from the position fixing tool 11. A mode in which the housing 12 is fixed in a state in which the housing 12 can be rotated and moved up and down is also included in the present invention.
[0015]
The striking device 10 used in the method of the present invention is provided with a striking energy variable mechanism in order to cope with the difference in the measurement object. In order to make the impact energy variable, force springs having different spring constants may be used. For example, a spring having a thickness of 60 cm, such as tunnel lining concrete, uses a spring having a large spring constant. Moreover, in order to strike a measurement object having low strength, a plurality of plungers 14 having a diameter of, for example, 5 mm to 30 mm are prepared. That is, the penetration resistance is increased using a plunger having a large diameter for a measurement object having a low strength. Furthermore, as a tip shape of the plunger 14, for example, a spherical shape or a conical shape is prepared, and when a comparatively deep part of the measurement object is a measurement target, a conical shape in which the tip easily penetrates is used. .
[0016]
Further, in order to prevent a fine crushed material generated during the impact by the plunger 14 from becoming a cushion at the time of impact and preventing an accurate numerical value from being obtained, as shown in FIG. It is preferable to provide a mechanism for removing the crushed material so that compressed air is blown into the vicinity of the tip of the plunger 14 via 19 and the crushed material is blown off from the gap of the position fixing tool 11.
[0017]
The striking device 10 can cope with both a case of performing a single striking according to a measurement specification of a known Schmidt hammer test and a case of performing a continuous striking at the same point. If the surface of the object to be measured is very uneven, or the vicinity of the object to be measured is deteriorated, the measurement accuracy is significantly lowered with the conventional Schmitt hammer, but according to the striking device 10 used in the method of the present invention. By repeating hitting continuously at the same point, the surface irregularities can be smoothed and measured, so that a stable repulsion can be obtained.
[0018]
The striking device 10 used in the method of the present invention is provided with a mechanism for outputting the obtained repulsion degree in the form of voltage or the like. Moreover, it is preferable that the striking device 10 is provided with a mechanism for preventing noise emission by disposing a soundproofing / absorbing material on the surface or inner surface of the housing 12.
[0019]
In the sound collection unit B, the sound collection device 20 is used. The sound collector 20 has a structure in which a vibration suppression or resonance prevention material 21 is provided and a microphone 24 is disposed inside a hood 23 whose lower end is covered with a dustproof waterproof sheet 22. It arrange | positions in the state which contact | adhered or adjoined to the measurement surface at a distance. The frequency range of the microphone 24 is not limited as long as it does not have resonance characteristics in the measurement band. The inner surface of the hood 23 has a structure that does not have a special resonance characteristic in the audible range by providing unevenness. In addition, noise around the hood 23 is reduced by attaching a soundproof material such as a lead plate.
[0020]
In the present invention, the striking device 10 and the sound collecting device 20 are configured so that (1) they are basically separated and separated by a certain distance so as not to transmit vibration at the time of striking. or (2) that make up a striking device, the sound collecting device integrated by providing the vibration preventing mechanism and with damping material.
[0021]
The measuring device 30 of the measuring unit C is configured as follows.
[0022]
The measurement device 30 is input with two systems of signals: a striking sound (voltage) detected by the sound collector 20 and a rebound degree (voltage) detected by the striking device 10. The input range can be adjusted in several steps depending on the input hit sound. However, when A / D conversion described later is performed, the output is not changed by the range switching because the reciprocal of the ratio amplified by the range switching is multiplied. The impact sound (voltage) and repulsion degree (voltage) signals are A / D converted, stored in the memory of the measuring instrument, and transferred to the personal computer through the information transmitting means using the IC card and other transmitting means after the measurement is completed. . Therefore, measurement can be performed with a measuring instrument alone, even when connected to a personal computer.
[0023]
The measuring device 30 has a function in which the hitting device 10 hits the same point of the measurement object a plurality of times and outputs an average value and a standard deviation of the maximum amplitude of the hitting sound. That is, the measuring device 30 has two types of the continuous measurement mode and the same spot measurement mode. In the same spot measurement mode, the impact is repeated about 25 times at the same position. The deviation α is stored in the memory. For the rebound degree R, a predetermined determination reference value is input in advance. The determination reference values are determined as V + α (possibly defective) and V + 3α (defective) from the obtained V and α, and stored in the memory of the measuring instrument. In the continuous measurement mode, the amplitude value of each of the impact sound and the degree of repulsion is compared with the determination reference value, and a value exceeding the determination reference value is output to the display window as a determination result.
[0024]
The measuring device 30 can be used in a state where it is connected to a single unit or a personal computer.
The software D is basically a “determination reference value setting circuit by statistical processing” incorporated in the measuring apparatus 30, but additionally has a function of processing data on the personal computer 40. This will be described below.
[0025]
When the measurement position and the measurement order are input by operating the keyboard of the personal computer 40, an instruction to perform data measurement in accordance with the order is issued. When the striking device 10 and the sound collecting device 20 are operated according to the instruction, the measurement device 30 measures the striking sound and the resilience data, and the result is transferred to the personal computer 40 for storage and storage. On the screen of the personal computer 40, the contour map of the maximum impact sound and resilience (see A and B in FIG. 4), the defect position determined by the impact sound (see C in FIG. 4), and the material estimated from the resilience An intensity distribution diagram (see D in FIG. 4), a comprehensive judgment diagram (see E in FIG. 4) in which the defect position estimation result by the hitting sound and the material strength distribution diagram by the degree of repulsion are superimposed are displayed.
[0026]
The detection of internal defects in the structure by the method of the present invention includes, for example, (1) detection of non-adhered portions of the existing slope in the sprayed concrete slope and back cavity, (2) exploration of the cavity behind the tunnel lining, and (3) ▼ Applicable for detecting unfilled and unfilled parts of backing material in seismic reinforced steel sheet winding work, and detecting peeling of exterior wall tiles.
[0027]
In the detection of the non-contact portion of the existing slope in the shotcrete slope and the back cavity, a positioning net may be used as shown in FIG. Further, the hitting device 10 and the sound collecting device 20 are used by being mounted on a robot that moves on the surface of a measurement object by history operation or the like, in addition to being placed and moved by human power.
[0028]
The present invention described above is similar to the apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-652 in that the concrete surface is hit and the hitting sound is recorded by a microphone, and a hood is used in the sound collecting section. However, in the device described in the publication, since the hitting portion and the microphone are present in the hood, the local hitting sound near the hitting point is recorded, which causes the microphone to pick up noise radiated from the hammer. Measurement error due to the fact that vibration is generated in the entire device due to impact, no special resonance prevention measures are taken inside the hood, and resonance occurs inside the hood, which hinders measurement. There is a difficulty that becomes very large. On the other hand, according to the present invention, according to the aspect in which the vibration generated at the striking point is propagated into the hood through the concrete, only the information inside the concrete can be obtained, and the sound collecting part is separated from the striking part. Therefore, there is an advantage that extra vibration is not transmitted to the microphone. According to the aspect in which the resonance prevention measure or the sound insulation measure is provided outside the hood, a good hitting sound can be obtained.
[0029]
In addition, the present invention can be used to evaluate the strength of a measurement object by striking the surface of the measurement object via a plunger (pressure receiving plate) or the like, and evaluating the strength of the measurement object based on the degree of repulsion. Common to the apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-90037 in that a reaction force device is not required for measurement and a counterweight (weight) is made to collide with the plunger by the force stored in the spring. To do. However, it differs from the present invention in the following points. That is, in the present invention, there is no description about the number of hits in the device of the publication while the impact is performed multiple times at the same location. In the apparatus of the publication, the compressive strength of the object is measured. In the apparatus of the same publication, where the compressive strength of the surface of the target object, the compressive strength of the base material of the target object, and the depth of deterioration are measured, the measurement target is when the target object is young. In the present invention, while the measurement data of the apparatus of the same publication is the degree of resilience, which is standard hardened concrete, concrete with severe irregularities on the surface, concrete with surface degradation and concrete young age, There are differences such as the degree of repulsion (initial value, final value) and the change pattern of the degree of repulsion.
[0030]
【The invention's effect】
According to the method of the present invention, it is possible to numerically express hitting sound that has been used empirically in the past, and it is possible to easily detect internal defects of a structure without being a skilled engineer. Even if there is unevenness on the surface of the measurement object, by repeatedly striking continuously at the same point, it is possible to measure the smoothness of the surface unevenness, so stable measurement is possible, The issues mentioned above are solved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of an apparatus for carrying out the method of the present invention. FIG. 2 is a schematic sectional view of a striking device. FIG. 3 is a schematic sectional view of a sound collecting device. Schematic diagram showing the implementation status of the present invention [Explanation of symbols]
A-striking part B-sound collecting part C-measuring part D-software 10-striking device 11-position fixture 12-housing 13-plunger fixing spring 14-plunger 15-counterweight 16-force spring 17 -Motor 18-Repulsion degree measuring device 19-Compressed air discharge port 20-Sound collecting device 21-Damping / resonance preventing material 22-Dust-proof waterproof sheet 23-Hood 24-Microphone 30-Measuring device 40-Personal computer

Claims (1)

測定対象物の表面に打撃装置と集音装置とを配置し、該打撃装置のハンマーによる同一箇所において複数回行われる打撃により、前記集音装置で検出された打撃音と、前記打撃装置で検出された測定対象物の表面のハンマーに対する反発度の変化パターンの2系統の信号を検出して構造物の内部欠陥を検出する方法であって、前記打撃装置と集音装置とは、下記構成A又は構成Bにより打撃時の振動を伝達させないようにしたことであり、且つ、上記変化パターンとは、下記に記載する画像であることを特徴とする構造物の内部欠陥の検知方法。
[構成A]打撃装置と集音装置とを分離して距離を離して配置した構成
[構成B]制振材を用いた振動防止機構を備えた打撃装置・集音装置一体型とした構成
[変化パターン]は、(1)打撃と集音とを離間した位置で行うことで得られた打撃位置毎の打撃音情報、(2)打撃装置によって得られた被測定材料の打撃位置毎の強度情報、(3)予め入力されている位置情報、の組み合わせにより、欠陥位置を目視可能な状態に表示された画像をいう。
A striking device and a sound collecting device are arranged on the surface of the object to be measured, and a striking sound detected by the sound collecting device and detected by the striking device due to a plurality of hits performed at the same location by a hammer of the striking device. A method for detecting internal defects of a structure by detecting two systems of signals of a change pattern of the repulsion degree with respect to a hammer on the surface of the measured object, wherein the hitting device and the sound collecting device have the following configuration A Alternatively, the structure B is configured not to transmit vibration at the time of impact , and the change pattern is an image described below .
[Configuration A] Configuration in which the striking device and the sound collecting device are separated and separated from each other. [Configuration B] Configuration in which the striking device / sound collecting device is provided with a vibration preventing mechanism using a damping material.
[Change pattern] is (1) percussion sound information for each striking position obtained by performing striking and sound collection at separate positions, and (2) per striking position of the measured material obtained by the striking device. An image in which the defect position is displayed in a visually observable state by a combination of intensity information and (3) position information input in advance.
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