JP4959541B2

JP4959541B2 - コンクリート構造物の空洞検査方法

Info

Publication number: JP4959541B2
Application number: JP2007328099A
Authority: JP
Inventors: 芳範松田; 和宏葛目; 英俊松澤; 雅司森
Original assignee: Non Destructive Inspection Co Ltd; East Japan Railway Co
Current assignee: Non Destructive Inspection Co Ltd; East Japan Railway Co
Priority date: 2007-12-20
Filing date: 2007-12-20
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2027-12-20
Also published as: JP2009150734A

Description

本発明は、コンクリート構造物の空洞検査方法に関する。さらに詳しくは、ＰＣ構造物等のコンクリート構造物に穿孔し、その内部に存在する空洞の有無と程度とを検査するコンクリート構造物の空洞検査方法に関する。

ところで、ＰＣ構造物の空洞の検査方法としては、例えば、１）放射線透過撮影によるもの、２）弾性波を使用したもの、３）複数箇所に孔を穿孔してその間の連通を調べるものが存在していた。第二の方法に属するものとしては、特許文献１のものが知られている。

しかし、第一の方法は、構造物の厚さが透過限界を超えると適用することができない。また、第二の方法は構造物の表層では有効なものの、弾性波が届かない厚みでは適用することが困難である。さらに、第三の方法は複数箇所への穿孔と２カ所間の通気を何度も繰り返さなければならず、煩雑である。
特開平１０−５４１４０号

かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、空洞に対し１カ所への穿孔でその空洞の有無と程度とを検査することの可能なコンクリート構造物の空洞検査方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るコンクリート構造物の空洞検査方法の特徴は、コンクリート構造物に穿孔し、この孔から所定圧力で所定量の気体を前記孔に連通する空洞に流入又は流出（以下、「流入等」という。）させ、圧力変動を時間情報と共に測定し、測定圧力を前記所定圧力で除した圧力比の時間変動を求め、求めた圧力比の時間変動において急激な圧力比低下の後圧力比が緩和され始めた時間帯における圧力比を求め、測定圧力比と既知の空洞容積との相関を検量線として予め求めておき、前記検量線と求めた圧力比とを比較することにより前記空洞の容量を求めることにある。また、前記時間変動が時間の経過と共に圧力比零に漸近することにより前記空洞に対する漏洩孔の有無を判定することも可能である。

なお、上記各特徴は、前記空洞がＰＣ構造物におけるシース管内のグラウト未充填部について実施することができる。なお、上記気体としては空気が用いられる。

上記本発明に係るコンクリート構造物の空洞検査方法の特徴によれば、空洞に対し１カ所への穿孔でその空洞の有無と程度とを検査することが可能となった。

本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。

次に、適宜添付図面を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。本実施形態では、コンクリート構造物として、ＰＣ橋梁等に用いられるＰＣ構造物１００を例にとって説明する。

第一の測定方法（検査方法）に用いられる検査装置１は、図１に示すように、順次接続されるコンプレッサー２、レギュレーター３、開閉バルブ４、タンク５、圧力センサ６、第二開閉バルブ８を備え、圧力センサ６の圧力がデジタルオシロスコープ等の記録計７に時間と共に記録される。また、第二開閉バルブ８に連続する連通管２０は、穿孔された調査孔１３０にシール３０を介して密閉状態で装着される。

コンクリート構造物としてのＰＣ（プレストレスコンクリート）構造物１００は、コンクリート製の基材１１０に貫通されたシース管１０１内にさらにＰＣ鋼材１０２を貫通させ、このＰＣ鋼材１０２にテンションを加えた状態で拡大部１０３を両端に取り付け、基材１１０にプレストレスを付与している。そして、シース管１０１内にグラウト１１１を注入させ、テンションの分散とＰＣ鋼材１０２の腐食を防止している。このグラウト１１１の未充填部が空洞１２０となり、問題となるため、その空洞１２０の存在と容積を調べることが本発明の目的である。そのため、先の調査孔１３０を適宜穿孔し、連通管２０を装着する。調査孔１３０は、基材１１０及びシース管１０１に適宜穿孔される。また、漏洩孔１３１はその存在が不明である。

検査開始に際しては、まず、第二開閉バルブ８を閉じ、開閉バルブ４を開けた状態でコンプレッサー２からレギュレーター３に制御された所定圧力の空気が気体の一例としてタンク５に蓄積される。タンク５は所定の一定容積を有し、所定の一定圧力まで空気が充填される。この状態で開閉バルブ４を閉じることにより、所定圧力・所定容積の圧縮空気が準備される。所定容量を変更したい場合は、適宜タンク５の容量が異なる物を選択するとよい。

かかる状態で第二開閉バルブ８を開にすると、タンク５内の圧縮空気は一気に調査孔１３０を通って空洞１２０に充填される。このときの圧力変動は圧力センサ６により検出され、時間情報と共に記録計７に記録される。

図２は、漏洩孔１３１が存在しない状態において、空洞１２０の容積を０．１５リットル、０．３３リットル、０．４９リットル、１．２８リットル、１．５７リットル、３．２７リットルと変更し、又は連通管２０を大気に解放させた状態での記録計７の記録結果である。なお、本実施形態では、圧力をゲージ圧力として測定している。測定圧力を前記圧縮空気の前記所定圧力で除した圧力比の時間変動として表示している。この結果より、空洞１２０の容量計測は、前記圧力比の時間変動による判定を急激な圧力比低下の後圧力比が緩和され始めた時間帯における圧力比と空洞の容積との相関値として求められる。

一方、図３は図１における漏洩孔１３１を有する場合であり、Ａ〜Ｃと表記する３つの異なる容量の空洞１２０及び連通管２０を接続しない大気解放の状態を含め実験を行った結果を示す。急激な圧力比低下の後圧力比が緩和され始めた時間帯である曲線Ｌ１上での圧力比と時間とで定まる点Ｐ１〜Ｐ３を読み取ることで、漏洩による誤差を概ね除去することが可能であることが伺える。Ａ〜Ｃの条件は時間の経過と共に圧力比零に漸近し、これにより漏洩孔１３１の存在が確認される。この第一の方法は非常に短い時間で空洞部の容積を計測できることが利点である。

図２，３の場合はいずれもあらかじめ求めた検量線と測定結果とを比較することで空洞部１２０の容積及び漏洩孔１３１の存在を確認することができる。ところで、図４は測定圧力比と実際の空洞部の容積（体積）との相関を示すグラフである。このような曲線を呈するため、容積が小さな符号Ｖ１の場合は測定圧力比の値に読み取り誤差が含まれても推定する容積の値は大きく異ならない。しかし、符号Ｖ２，Ｖ３の場合は、測定圧力比の値に比較的小さな読み取り誤差を生じても、これが容積の測定誤差に大きく影響する場合も生じる。このような測定誤差を生じにくい測定方法として、第二の測定方法を以下説明する。なお、以下において上記と同様の部材には同一の符号を附してある。

第二の測定方法には圧力・流量を一定に調整した気体（空気）が用いられる。そして、この測定方法には、図５に示す検査装置１が用いられる。コンプレッサー２及びレギュレーター３と開閉バルブ４との間に流量調整バルブ１１が設けられている。また、圧力センサ６には記録計７が接続される。

テスト条件は次の表１の通りであり、漏洩孔１３１については、なし、直径１．１ｍｍ１ヶ、直径１．１ｍｍ２ヶの場合、空洞部容積については、１．５２リットル、２．４３リットル、５．４６リットル及び９．１６リットルの４つの場合を設定し、合計８個の組み合わせで実験を行った。

実験に際しては、図１の調査孔１３０にシール３０を介して連通管２０を接続し、コンプレッサー２を駆動させ、レギュレーター３で圧力を調整し、流量調整バルブ１１で流量を調整し、一定圧力・一定流量の空気を空洞部に送り込んだ。その際の時間に対する圧力の変動を示したのが図６のグラフであり、実験開始当初のＺ部の拡大図が図７のグラフである。

図７のグラフによれば、流入開始後測定圧力が増大し始める低い圧力範囲において、所定の一定圧力（基準圧力Ｐａ、この例では０．０３ＭＰａ）に達するまでの時間により、空洞部容積がグルーピングされた。したがって、このような低い圧力範囲、例えば、３０数秒後以降に最終的に到達する所定圧力の１／３程度の圧力範囲、時間として表現するなら、圧力が増大し始めた直後における測定圧力の時間変動により前記孔に連通する空洞の容量を測定することが可能である旨が判明した。

一方、図６のグラフの方法では、測定圧力がほぼ一定に集束した３０数秒後のときの圧力の値から、漏洩孔の大きさ（積算面積）を推定できる旨が判明した。なお、図７にいう「低い圧力範囲」は、漏洩孔による圧力変動の影響が小さな圧力範囲を意味し、この集束した高い圧力範囲とは対極の範囲である。

ところで、第二の方法における上記手順では、漏洩孔の有無と程度とにより、空洞部の推定容積に誤差が生じる。漏洩孔がある場合は所定の圧力に達しないデータが得られる。そこで、図６の一定となった測定圧力で各測定値を除し、図８のような結果を得る。このように、測定データを所定の圧力になるよう一定となった測定圧力で除する補正を行うことで、空洞部の推定容積の誤差を低減することができる。

最後に、本発明のさらに他の実施形態の可能性を列挙する。
上記実施形態では、気体として空気を用いた。しかし、空気以外の気体を用いても構わない。

上記実施形態では、気体を連通管より流入させる場合についてのみ説明した。しかし、コンプレッサーの替わりに減圧機を用いて調査孔から気体を吸引しても構わない。このことを確認するために、図９の検査装置１を用いてタンクよりなる空洞部１２１の容量と圧力との関係を測定した結果を図１０に示す。検査装置１は、連通管２０に圧力センサを接続し、開閉バルブ４を介して減圧機である減圧タンク１５が接続される。空洞部の容積を３００，２５０，２２２ｃｃとし、減圧タンクをバルブ４の解放により空洞部１２１に接続して急激に吸引を行うと、図１０の如く、それぞれ各容積に対応する圧力は−３６．７ｋＰａ，−３８．４ｋＰａ，−４１．３ｋＰａとなった。これにより、減圧（吸引）時においても上記第一，第二の測定方法が機能することが推察される。

本発明は、ＰＣ構造物の空洞部の検査の他、他のコンクリート構造物の空洞部の検査、例えば、ダムや河川のコンクリート構造物における空洞部の検査に用いることが可能である。

コンクリート構造物の空洞検査方法に用いる検査装置のブロック図及びコンクリート構造物の一例であるＰＣコンクリート構造物の概略図である。第一の測定方法（検査方法）における貫通孔を有しない場合の時間と圧力比との関係を示すグラフである。第一の測定方法における貫通孔を有する場合の時間と圧力比との関係を示すグラフである。測定圧力比と空洞部の容積との関係を示すグラフである。第二の測定方法に用いる検査装置のブロック図である。第二の測定方法における時間と圧力との関係を示すグラフである。図６の試験当初部分の拡大図である。第二の測定方法における時間と圧力比との関係を示すグラフである。流出（減圧吸引）時に用いる検査装置のブロック図である。図９の装置を用いた場合における容積（容量）と圧力との関係を示すグラフである。

符号の説明

１：検査装置、２：コンプレッサー、３：レギュレーター、４：開閉バルブ、５：タンク、６：圧力センサ、７：記録計、８：第二開閉バルブ、１１：流量調整バルブ、１５：減圧タンク、２０：連通管、３０：シール、１００：コンクリート構造物、１０１：シース管、１０２：ＰＣ鋼材、１０３：拡大部、１１０：基材、１１１：グラウト、１２０，１２１：空洞（部）、１３０：調査孔、１３１：漏洩孔

Claims

コンクリート構造物に穿孔し、この孔から所定圧力で所定量の気体を前記孔に連通する空洞に流入又は流出（以下、「流入等」という。）させ、
圧力変動を時間情報と共に測定し、
測定圧力を前記所定圧力で除した圧力比の時間変動を求め、
求めた圧力比の時間変動において急激な圧力比低下の後圧力比が緩和され始めた時間帯における圧力比を求め、
測定圧力比と既知の空洞容積との相関を検量線として予め求めておき、
前記検量線と求めた圧力比とを比較することにより前記空洞の容量を求めるコンクリート構造物の空洞検査方法。
前記時間変動が時間の経過と共に圧力比零に漸近することにより前記空洞に対する漏洩孔の有無を判定する請求項１記載のコンクリート構造物の空洞検査方法。
前記空洞がＰＣ構造物におけるシース管内のグラウト未充填部である請求項１又は２記載のコンクリート構造物の空洞検査方法。