JP4442808B2 - 建物屋上防水層の劣化診断方法 - Google Patents

Description

本発明は、建物の屋上防水層の劣化度を診断する方法に関し、更に詳しく述べると、電気的手法により非破壊で防水性能あるいは余命を定量的に評価できる建物屋上防水層の劣化診断方法に関するものである。

建物、特に各種の大型施設や大型ビルなどでは、雨漏り防止のために、屋上にアスファルトなどによる防水工が施されていることが多い。建物の屋上は、風雨に曝され、直射日光を受け、場合によっては積雪や凍結などが生じ、防水層（アスファルト防水層やシート防水層など）は水や熱、紫外線などの影響により徐々に劣化し、ひび割れができ、甚だしい場合には雨漏りが生じる。そこで、建物の屋上防水層には保証期間が定められ（一般的には１０年）、その保証期間が過ぎると一律に全面改修することで雨漏りを未然に防ぐようにしていた。

しかし、保証期間が過ぎた時点でも、防水層の大部分が健全である場合も多く、最近では保全費用を削減するため、また産業廃棄物の発生量を低減するため、漏水が生じた場合に部分的に補修するケースも増えている。その場合、現状では、目視などによる外観上の評価により、おおよその見当をつけて広域で補修している。ところが、屋上防水層の上に保護層（例えばコンクリート製のルーフブロック）が敷き詰められていると、それを取り除かない限り防水層の状態を確認できず、また例え外観を確認できても漏水箇所の特定は難しい。

防水層の破損などによる漏水については、電気式漏水検知装置により、建物の屋上防水層の漏水箇所を特定する方法が提案されている（特許文献１参照）。ここでは、防水層の上に電極を組み込み、それらを導電媒体で覆う構成となっている。従って、防水層上に保護層が設けられるような屋上防水構造の場合には、屋上防水層の施工時に予め電極を組み込んでおかねばならず、施工に多大な費用を必要とする。また、防水構造の変更を必要とするため、既設の屋上防水層には適用できない場合もある。更に、屋上防水層の劣化が進んで絶縁抵抗値が低い場合には、電気式漏水検知装置の測定原理（電位分布の歪の電気的中心位置を求めて破損位置を推定する）が成り立たないため測定できないという問題もある。つまり、ある程度良好な状態の防水層で発生した破損などによる漏水位置は測定できても、顕著な破損が無ければ良好な防水層と判定されるだけであり、防水層自体の劣化の度合いは評価できない。

そこで、現在、屋上アスファルト防水層の防水性能（劣化度）を定量的に評価する方法として、防水層の一部を切り出して材料性能試験（引張り強度、針入度、軟化点など）が実施されている。しかし、この方法は塑性的な試験結果が示されるのみで、必ずしも防水性能を評価するものとはなっていない。また、そのような材料性能試験は、試料を採取した位置での情報が得られるのみであり、面的な評価ができない欠点がある。更に、試験用の材料を現場から切り出す必要があり、必然的に防水層を部分的に破壊してしまうという致命的な問題が生じる。
特開平１０−１０４１０４号公報

本発明が解決しようとする課題は、従来の技術では的確な防水性能評価ができない点、面的な評価ができない点、試料採取のために屋上防水層が破壊される点、などである。

本発明は、建物屋上防水層の上に、導電体層を介して多数の電極を仮設配列し、それらの電極を用いて電気的特性を求め、電気的特性と透水性との相関から非破壊で防水層の劣化度を評価することを特徴とする建物屋上防水層の劣化診断方法である。ここで透水性を表すファクタとしては、透水率、透水係数、含水率などがあり、いずれを用いてもよい。

具体的には、多数の電極のうちの任意の１個を内部電流電極、別の１個を基準電極、該基準電極を含む測線上の他の複数個を測定電極とし、建物本体もしくは地盤に外部電流電極を設置して、内部電流電極と外部電流電極との間で通電し、基準電極と各測定電極の間の電位差を測定することにより基準電極からの距離的な電位減衰曲線を求め、その電位減衰曲線を、
Ｙ＝Ｐ×Ｘ ^Q
（但し、Ｙ：電位、Ｐ：一定距離（Ｘ＝１）離れた位置での電位差、Ｘ：基準電極と測定電極との距離、Ｑ：電位減衰率）
で近似することにより基準電極近傍での電位減衰率を求め、該電位減衰率と透水性との相関から基準電極近傍での防水層の劣化度を評価する。また、多数の電極を用いて４極法により体積抵抗率の分布を求め、その体積抵抗率と透水性との相関から測定領域近傍の劣化度を評価する方法、建物屋上に配列した電極を内部電流電極とし、建物本体もしくは地盤に外部電流電極を設置して、内部電流電極と外部電流電極とで防水層上下間の通電電流値もしくは体積抵抗率を求め、その通電電流値もしくは体積抵抗率と透水性との相関から測定領域近傍の劣化度を評価する方法を組み合わせて総合的に評価することもできる。

このようにして基準電極位置を変えて電位減衰率を求め、建物屋上防水層のほぼ全面にわたって劣化度を求め、その劣化度の平面的な分布図を作成すると、それに基づき劣化度の大きな領域を部分的に適切に補修することが可能となる。

防水層上に、砂等が敷かれ、その砂等の上にコンクリート製の保護層が設けられている場合には、その保護層を導電体層として利用し、ルーフブロックの上に多数の電極を仮設配列すればよい。保護層としては、コンクリート製のルーフブロックを載置する構造の他、コンクリートを直接打設する構造がある。そのような保護層が設けられていない場合には、導電性のシートあるいはマットなどを敷き、その上に多数の電極を仮設配列すればよい。

本発明の建物屋上防水層の劣化診断方法は、建物屋上防水層の上に、導電体層を介して多数の電極を仮設配列し、それらの電極を用いて電気的特性を求める方法であるから、新設あるいは既設の屋上防水層（アスファルト防水層やシート防水層など）に対して、大掛かりな装置を施工することなく単に電極を仮設するだけで、非破壊で広範囲にわたって防水層の防水性能（劣化度）を直接的に定量的に且つ安価に診断・評価することができる。

これによって、平面的な劣化度判定図を作成することができ、適切な時期に必要最小限の補修を行えばよくなるため、屋上の保全費用の削減と産業廃棄物発生量の削減に顕著な効果が生じる。

建物の屋上アスファルト防水層は、直射日光による熱や紫外線、及び雨水、場合によっては積雪や凍結などの影響を受けて、期間が経過するにつれて徐々に劣化が進行する。劣化の進行度合いは環境によって大きく異なる。一般に、当初は細かいひび割れが生じ、徐々にひび割れが大きくなり、やがて著しく変質（硬化、脆弱化、腐敗、大きなひび割れなど）する。このひび割れの拡大が防水性能に直接的に影響する。当然のことながら、劣化が進行して、ひび割れが多くなると、あるいはひび割れが大きくなると、透水率は大きくなる（水を通し易くなる）。

一定環境下での経過年数と透水率の関係を求めると、例えば図１のようになる。当然のことながら経過年数が長くなると劣化が進み、透水率が急激に増加していく。環境や材料が異なれば劣化の進行度合いが異なるために経過年数に対する透水率の関係も異なるが、劣化の進行度合いに対する透水率の関係はほぼ一定となる。従って、透水率が分かれば、劣化度を評価できる。例えば、透水率が０．１〜０．２程度の場合を劣化度１（必要に応じて部分補修を行う）、０．２〜０．６程度の場合を劣化度２（部分補修又は大規模補修を行う）、更に０．６程度以上の場合を劣化度３（原則として大規模補修を行う）というように、劣化度をランク分けすることができる。もっと細かくランク分けすることも可能であるが、補修の要否という観点から、３ランク程度に区分けできれば十分である。

ところで、水は導電性を有するため、屋上アスファルト防水層の透水性と電気的性能の間には何らかの相関性があることが予想される。本発明は、このような相関性の存在に着目し、透水性と相関性のある電気的性能を測定することにより、防水性能（劣化度）を直接的に表している透水性から非破壊に面的に防水層の劣化度を評価しようとするものである。

図２のＡに示すように、多数の電極１０は、屋上アスファルト防水層上に設けられている導電性の保護層１２の上に、通常、全面にわたって縦横均一に格子配置する。測定方法によっては、図２のＢに示すように、簡易的に電極１０を対角線状に配置（ライン状面配置）してもよい。調査対象箇所が細長状の場合には、図２のＣに示すように、電極１０をライン配置としてもよい。このように等間隔で配置するのが好ましいが、位置を特定できるのであればランダムに配置しても構わない。

典型的な測定方法は、多数の電極のうちの任意の１個を内部電流電極、別の１個を基準電極、該基準電極を含む測線上の他の複数個を測定電極とし、建物本体もしくは地盤に外部電流電極を設置して、内部電流電極と外部電流電極との間で通電し、基準電極と測定電極の間の電位差を測定することにより距離的な電位減衰特性を求め、その電位減衰特性と透水性との相関から測定領域近傍の劣化度を評価する。この方法は、電極の設置状態を問わず安定したデータが得られ、測定し易いため、特に好ましい。

電極の位置（基準電極からの距離）に対する電位差の関係である電位減衰曲線の例を図３に示す。防水層の劣化度によって、基準電極から離れても電位差があまり減衰しない特性（曲線ａ）、緩やかに減衰する特性（曲線ｂ）、急激に減衰する特性（曲線ｃ）に分けられる。劣化度が低ければ電位差があまり減衰しないので曲線ａのような電位減衰特性は劣化度１と判定でき、同様にして曲線ｂのような電位減衰特性は劣化度２、曲線ｃのような電位減衰特性は劣化度３と区別できる。この場合に、単位距離（例えば１ｍ）離れた位置での電位差の大小によっても評価できるし、電位減衰率でも評価できる。

図４は、本発明に係る建物屋上防水層の劣化診断方法で用いる測定システムの一例を示す構成図である。ここでは、鉄筋コンクリートなどからなる建物の屋根２０の上に、アスファルト防水層２２が形成されており、その上に保護層２４が設けられている。ここで保護層２４は、例えば砂を敷いた上にコンクリート製のルーフブロックを配列載置した構造である。保護層が無い場合には、代わりに導電性を有するシートやマットを設ける。保護層２４の上に、多数の電極２６を縦横格子状に等間隔で配設する。

電極２６としては、例えば、ゲル電極、金属電極、無分極電極など、仮設式で容易に設置・移動が可能なものを使用する。測定に先立って多数の電極を配設し、測定完了後はそれらの電極を撤去することになる。各電極２６のリード線を、接続を切り替える機能を有する端子ボックス２８を介して測定器３０に接続する。また、建物本体（屋根裏）もしくは地盤に外部電流電極３４を設置して、そのリード線も測定器３０に接続する。そして、測定器３０の送信部から所定の電流を供給し、受信部で電圧を測定する。測定したデータは、パーソナルコンピュータ３２で処理する。測定に際しては、十分に水を散布し、保護層２４を湿らせて導電性を付与する。

多数の電極２６のうちの任意の１個を内部電流電極、別の１個を基準電極、該基準電極を含む測線上の他の複数個を測定電極とし、建物本体もしくは地盤に外部電流電極３４を設置して、内部電流電極と外部電流電極との間で通電し、基準電極と測定電極の間の電位差を測定する。これにより距離的な電位減衰特性を求めることができる。その電位減衰曲線と透水率との相関から測定領域近傍の劣化度を評価する。得られた電位減衰曲線を、例えば、
Ｙ＝Ｐ×Ｘ^Q
で近似し、電位差Ｐもしくは電位減衰率Ｑを求める。電位差Ｐは、一定距離（Ｘ＝１）離れた位置での電位差を意味している。電位差Ｐに対する透水率の関係を図５のＡに示し、電位減衰率Ｑに対する透水率の関係を図５のＢに示す。透水率が大きければ、発生する電位差は小さいし、電位は急激に減少する。逆に透水率が小さければ、発生する電位差は大きく、電位は減少し難い。従って、図５に示すように、電位差Ｐの大小によっても、あるいは電位減衰率Ｑの大小によっても、透水率が求まる。前記のような透水率と劣化度との関係から、例えば、透水率が０．１〜０．２程度の場合を劣化度１（必要に応じて部分補修を行う）、０．２〜０．６程度の場合を劣化度２（部分補修又は大規模補修を行う）、更に０．６程度以上の場合を劣化度３（原則として大規模補修を行う）というように、劣化度をランク分けできるから、電位差Ｐあるいは電位減衰率Ｑによって劣化度をランク分けできる。

このような測定方法の他、多数の電極を用いて４極法により体積抵抗率の分布を求め、その体積抵抗率と透水率との相関から測定領域近傍の劣化度を評価することもできる。具体的には、各最小測定電極格子について４極法配置の測定を順次行う。隣接する２個の電極に電流を流し、それに隣接する２個の電極間の電圧を測定して、その領域の体積抵抗率を求める。体積抵抗率に対する透水率の関係を図６に示す。透水率が大きければ体積抵抗率は低いし、逆に透水率が大きければ体積抵抗率は急激に増大する。従って、体積抵抗率の大小によって透水率が求まり、劣化度をランク分けできる。

あるいは、建物屋上に配列した電極の１個を内部電流電極とし、建物本体（屋根裏）もしくは地盤に外部電流電極３４を設置して、選択した内部電流電極と外部電流電極とで防水層上下間の通電電流値もしくは体積抵抗率を求め、その通電電流値もしくは体積抵抗率と透水率との相関から、選択した測定領域近傍の劣化度を評価する方法もある。

これらの方法は、単独で行ってもよいし、組み合わせることで総合的に評価することもできる。建物屋上防水層のほぼ全面にわたって劣化度を求めると、平面的な劣化度分布図を作成することができる。建物の屋根は、構造や向き、周囲の建物などとの関係で、日当たりや日陰の具合が異なり、防水層に対しても影響が異なる。建物屋上の防水層全体について、測定を行うと、例えば図７に示すように、劣化度１〜３の平面的な劣化度判定図を作成できる。従って、この結果に基づき、劣化度の大きな領域を部分的に補修するような補修計画を立案し、効率よく建物の維持管理を行うことが可能となる。

なお、防水層の体積抵抗率が高い場合には、電位差及び電位減衰率と４極法による体積抵抗率から漏洩電流量分布を求めると、漏水箇所の有無の確認と、漏水箇所の位置の特定を行うこともできる。

電気的性能試験と共に従来の材料性能試験（引張り強度、針入度）を実施した結果、相関が認められ、それら従来方法に代えて、本発明方法によって効率よく非破壊で防水性能（劣化度）の評価を行えることが確認できた。なお、防水性能（劣化度）の基準は、防水構造、気候、地域などの違いによる影響を考慮することで、より厳密な診断・評価が可能となる。

透水率と経過年数の関係を示すグラフ。 電極配置の例を示す説明図。 電位減衰曲線の例を示すグラフ。 本発明方法で用いる測定システムの一例を示す構成図。 透水率と電位減衰の関係を示すグラフ。 透水率と体積抵抗率の関係を示すグラフ。 劣化度分布の例を示す判定図。

符号の説明

１０ 電極
１２ 保護層
２０ 屋根
２２ アスファルト防水層
２４ 保護層
２６ 電極
２８ 端子ボックス
３０ 測定器
３２ パーソナルコンピュータ
３４ 外部電流電極

Claims (3)

1. 建物屋上防水層の上に、導電体層を介して多数の電極を仮設配列し、それらの電極を用いて電気的特性を求め、電気的特性と透水性との相関から非破壊で防水層の劣化度を評価する建物屋上防水層の劣化診断方法であって、
   多数の電極のうちの任意の１個を内部電流電極、別の１個を基準電極、該基準電極を含む測線上の他の複数個を測定電極とし、建物本体もしくは地盤に外部電流電極を設置して、内部電流電極と外部電流電極との間で通電し、基準電極と各測定電極の間の電位差を測定することにより基準電極からの距離的な電位減衰曲線を求め、その電位減衰曲線を、
   Ｙ＝Ｐ×Ｘ ^Q
   （但し、Ｙ：電位、Ｐ：一定距離（Ｘ＝１）離れた位置での電位差、Ｘ：基準電極と測定電極との距離、Ｑ：電位減衰率）
   で近似することにより基準電極近傍での電位減衰率を求め、該電位減衰率と透水性との相関から基準電極近傍での防水層の劣化度を評価することを特徴とする建物屋上防水層の劣化診断方法。
2. 基準電極位置を変えて電位減衰率を求め、建物屋上防水層のほぼ全面にわたって劣化度を求めて平面的な劣化度分布図を作成し、それに基づき劣化度の大きな領域を部分的に補修可能とした請求項１記載の建物屋上防水層の劣化診断方法。
3. 導電体層が、防水層上に敷いた砂層及び該砂層の上に載置されているコンクリート製の保護層である請求項１又は２記載の建物屋上防水層の劣化診断方法。

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