JP5163857B2 - コンクリート構造物品質検査方法及びコンクリート構造物品質検査装置 - Google Patents
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Description
近年、デザインの多様化などから型枠の形状も複雑になり、あるいは、高密度配筋となり、コンクリートの型枠内への充填不足が生じ易くなるため、型枠の末端部までコンクリートが正しく充填されているかどうかを非破壊検査で容易に検出できる方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、コンクリートの「厚み」や「かぶり厚さ」を非破壊検査で容易に検出できる方法も提案されている(例えば特許文献2参照)。「かぶり厚さ」は、鉄筋からコンクリート表面までの距離である。「かぶり厚さ」の検査方法として、電磁波レーダ法や電磁誘導法等がある。
また、打設後のコンクリートの凝結終了後(終結後)の強度を検知する方法として、コンクリートに超音波を送信し、その超音波を送信点から離間した点で受信して超音波の伝播時間を計測し、計測した伝播時間と、送受信点夫々の位置とに基づいてコンクリート内の音速分布を求め、求めた音速分布に基づいてコンクリートの強度分布を推定する方法が提案されている(例えば、特許文献3参照)。
また、超音波を使用して終結後のコンクリートの強度を検査する方法は、コンクリート構造物の形状の影響や鉄筋相互の影響を受け易いため、高精度が得られない。
したがって、コンクリート中の磁性体の有無に拘らず「かぶり厚さ」を計測することができる。また、本発明は音響波を利用するので、電磁波レーダ法や電磁誘導法では計測が困難であった厚さが数mと厚いコンクリート構造物でも対応することができる。
したがって、コンクリート中の磁性体の有無に拘らず「かぶり厚さ」を計測することができる。また、本発明は音響波を利用するので、電磁波レーダ法や電磁誘導法では計測が困難であった厚さが数mと厚いコンクリート構造物でも対応することができる。
前記型枠内へのコンクリートの打設後、機械エネルギを電気エネルギに変換する第3のセンサ素子又は弾性波を受振できる受振素子をコンクリート表面に当てた状態で前記2個1組の第1のセンサ素子と第2のセンサ素子の夫々に発振信号を印加して機械的振動を発生させ、前記第3のセンサ素子又は前記受振素子にて前記第1のセンサ素子と前記第2のセンサ素子の機械的振動によりコンクリート内を伝播する弾性波を検出した受振信号を取り出して、前記第1のセンサ素子の発振信号と前記第2のセンサ素子の発振信号との位相差と、前記第1のセンサ素子と前記第2のセンサ素子間の距離とに基づいて前記弾性波の速度を求め、
一方、前記第3のセンサ素子又は前記受振素子をコンクリート表面に当てた状態で前記第1のセンサ素子と前記第2のセンサ素子の夫々に発振信号を印加して機械的振動を発生させ、この機械的振動により前記コンクリート内を伝播する弾性波を前記第3のセンサ素子又は前記受振素子で検出させ、そのときに得られる受振信号と前記第1のセンサ素子と前記第2のセンサ素子の夫々に印加した発振信号との位相差を求め、求めた位相差と前記弾性波の速度とから前記型枠内のセンサ素子位置から前記コンクリート表面までの距離であるかぶり厚さやコンクリート厚みを求めることを特徴とする。
したがって、コンクリート中の磁性体の有無に拘らず「かぶり厚さ」を計測することができる。
したがって、コンクリート中の磁性体の有無に拘らず「かぶり厚さ」を計測することができる。また、本発明は音響波を利用するので、電磁波レーダ法や電磁誘導法では計測が困難であった厚さが数mと厚いコンクリート構造物でも対応することができる。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るコンクリート構造物品質検査装置の概略構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態では、「かぶり厚さ」を計測する場合について述べる。
図1において、本実施の形態のコンクリート構造物品質検査装置1は、型枠内に打設したコンクリートの充填状況を検知する充填検知機能と、コンクリート構造物の「かぶり厚さ」を計測するかぶり厚さ計測機能と、型枠内への打設後のコンクリート構造物の強度を計測する強度計測機能とを有し、これらの機能を実現するため、3つのセンサ素子10A〜10Cと、1つの発振素子11と、充填検知回路12と、発振回路13と、受振回路14と、温度計測回路15と、演算回路16と、情報表示回路17とを備えている。
V=L/△t …(1)
Ls=V・△t …(2)
=AB[cos(β−α)−cos(2ωt+α+β)]/2 …(3)
図9において、前述した図1と共通する部分には同一の符号を付けてその説明を省略する。本実施の形態のコンクリート構造物品質検査装置1Aは、センサ素子10Aを受振素子(機械エネルギを電気エネルギに変換する素子)として使用し、センサ素子10Bと共に弾性波30の速度を求めるようしたものである。
S=(s×(s−a)×(s−b)×(s−c))1/2
但し、s=1/2×(a+b+c)である。
したがって、かぶり厚さhは、以下のようになる。
h=2S/a
2方向(X、Y)で両方の”h”が最小となる位置がセンサ素子10Bの直上となり、「かぶり厚さ」と判断できる。また、同時にセンサ素子10Bの埋設位置も推定できる。
10A、10B、10C センサ素子
11 発振素子
12 充填検知回路
13 発振回路
14 受振回路
15 温度計測回路
16 演算回路
17 情報表示回路
20 鉄筋
21 コンクリート
30 弾性波
101 圧電セラミックス
102 金属板
103 ケース
104 台座
105 シール材
106 温度センサ素子
107 ケーブル
121 抵抗
122 差動増幅器
123 4象限掛け算器
124 ローパスフィルタ
131 同期信号発生器
132 可変周波数発振器
133 増幅器
Claims (9)
- 電気エネルギと機械エネルギを可逆的に変換可能なセンサ素子を少なくとも2個1組として使用して、これらを予め設定した距離で型枠内に離間配置し、
前記型枠内へのコンクリートの打設後、前記センサ素子のうち第1のセンサ素子に一定の周波数の発振信号を印加して機械的振動を発生させ、第2のセンサ素子からは前記第1のセンサ素子の機械的振動によりコンクリート内を伝播する弾性波を検出した受振信号を取り出して、前記発振信号と前記受振信号との位相差を求め、求めた位相差と前記第1、第2のセンサ素子間の距離とに基づいて前記弾性波の速度を求め、
一方、電気エネルギと機械エネルギを可逆的に変換可能な第3のセンサ素子又は弾性波を発生できる発振素子あるいは弾性波を受振できる受振素子をコンクリート表面に当てた状態で該第3のセンサ素子又は該発振素子又は前記型枠内のセンサ素子のいずれかに発振信号を印加して機械的振動を発生させ、この機械的振動により前記コンクリート内を伝播する弾性波を前記型枠内のセンサ素子又は前記第3のセンサ素子又は前記受振素子で検出させ、そのときに得られる受振信号と前記第3のセンサ素子又は前記発振素子又は前記型枠内のセンサ素子に印加した発振信号との位相差を求め、求めた位相差と前記弾性波の速度とから前記型枠内のセンサ素子位置から前記コンクリート表面までの距離であるかぶり厚さやコンクリート厚みを求めることを特徴とするコンクリート構造物品質検査方法。 - 機械エネルギを電気エネルギに変換可能なセンサ素子を少なくとも2個1組として使用して、これらを予め設定した距離で型枠内に離間配置し、
前記型枠内へのコンクリートの打設後、電気エネルギを機械エネルギに変換する第3のセンサ素子又は弾性波を発生できる発振素子をコンクリート表面に当てた状態で該第3のセンサ素子又は該発振素子に発振信号を印加して機械的振動を発生させ、前記2個1組の第1のセンサ素子と第2のセンサ素子の夫々にて前記第3のセンサ素子又は発振素子の機械的振動によりコンクリート内を伝播する弾性波を検出した受振信号を取り出して、前記第1のセンサ素子の受振信号と前記第2のセンサ素子の受振信号との位相差と、前記第1のセンサ素子と前記第2のセンサ素子間の距離とに基づいて前記弾性波の速度を求め、
一方、前記第3のセンサ素子又は前記発振素子をコンクリート表面に当てた状態で該第3のセンサ素子又は該発振素子に発振信号を印加して機械的振動を発生させ、この機械的振動により前記コンクリート内を伝播する弾性波を前記型枠内のセンサ素子で検出させ、そのときに得られる受振信号と前記第3のセンサ素子又は前記発振素子に印加した発振信号との位相差を求め、求めた位相差と前記弾性波の速度とから前記型枠内のセンサ素子位置から前記コンクリート表面までの距離であるかぶり厚さやコンクリート厚みを求めることを特徴とするコンクリート構造物品質検査方法。 - 電気エネルギを機械エネルギに変換可能なセンサ素子を少なくとも2個1組として使用して、これらを予め設定した距離で型枠内に離間配置し、
前記型枠内へのコンクリートの打設後、機械エネルギを電気エネルギに変換する第3のセンサ素子又は弾性波を受振できる受振素子をコンクリート表面に当てた状態で前記2個1組の第1のセンサ素子と第2のセンサ素子の夫々に発振信号を印加して機械的振動を発生させ、前記第3のセンサ素子又は前記受振素子にて前記第1のセンサ素子と前記第2のセンサ素子の機械的振動によりコンクリート内を伝播する弾性波を検出した受振信号を取り出して、前記第1のセンサ素子の発振信号と前記第2のセンサ素子の発振信号との位相差と、前記第1のセンサ素子と前記第2のセンサ素子間の距離とに基づいて前記弾性波の速度を求め、
一方、前記第3のセンサ素子又は前記受振素子をコンクリート表面に当てた状態で前記第1のセンサ素子と前記第2のセンサ素子の夫々に発振信号を印加して機械的振動を発生させ、この機械的振動により前記コンクリート内を伝播する弾性波を前記第3のセンサ素子又は前記受振素子で検出させ、そのときに得られる受振信号と前記第1のセンサ素子と前記第2のセンサ素子の夫々に印加した発振信号との位相差を求め、求めた位相差と前記弾性波の速度とから前記型枠内のセンサ素子位置から前記コンクリート表面までの距離であるかぶり厚さやコンクリート厚みを求めることを特徴とするコンクリート構造物品質検査方法。 - 前記型枠内のセンサ素子の少なくともいずれかのセンサ素子に温度センサ素子を設け、該温度センサ素子からのセンサ信号より前記コンクリートの温度を検出すると共に、一定時間毎の温度計測値を積算し、積算温度値から前記コンクリートの強度を推定することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のコンクリート構造物品質検査方法。
- 前記積算温度値に加え、前記弾性波の速度及び一定時間毎の速度変化を求め、求めた速度及び速度変化と前記積算温度値とから前記コンクリートの強度を推定することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のコンクリート構造物品質検査方法。
- 予め設定した距離で型枠内に離間配置され、電気エネルギと機械エネルギを可逆的に変換可能な少なくとも2個1組みのセンサ素子と、
前記型枠内へのコンクリートの打設後、前記2個1組のセンサ素子のうち第1のセンサ素子に一定の周波数の発振信号を印加して機械的振動を発生させる発振手段と、
前記2個1組のセンサ素子のうち第2のセンサ素子からは前記第1のセンサ素子の機械的振動によりコンクリート内を伝播する弾性波を検出した受振信号を取り出す受振手段と、
前記発振手段による発振信号と前記受振手段による受振信号との位相差を求め、求めた位相差と前記第1、第2のセンサ素子間の距離とに基づいて前記弾性波の速度を求める弾性波速度算出手段と、
電気エネルギと機械エネルギを可逆的に変換可能な第3のセンサ素子と、
前記第3のセンサ素子をコンクリート表面に当てた状態で該第3のセンサ素子又は前記型枠内のセンサ素子のいずれかに発振信号を印加して機械的振動を発生させ、この機械的振動により前記コンクリート内を伝播する弾性波を前記型枠内のセンサ素子又は前記第3のセンサ素子で検出させ、そのときに得られる受振信号と前記第3のセンサ素子又は前記型枠内のセンサ素子に印加した発振信号との位相差を求め、求めた位相差と前記弾性波の速度とから前記型枠内のセンサ素子位置から前記コンクリート表面までの距離であるかぶり厚さやコンクリート厚みを求めるコンクリート厚み算出手段と、
を備えることを特徴とするコンクリート構造物品質検査装置。 - 予め設定した距離で型枠内に離間配置され、機械エネルギを電気エネルギに変換可能な少なくとも2個1組のセンサ素子と、
コンクリート表面上に当てて使用し、電気エネルギを機械エネルギに変換する第3のセンサ素子と、
前記型枠内へのコンクリートの打設後、前記第3のセンサ素子に一定の周波数の発振信号を印加して機械的振動を発生させる発振手段と、
前記2個1組の第1のセンサ素子と第2のセンサ素子の夫々にて前記第3のセンサ素子の機械的振動によりコンクリート内を伝播する弾性波を検出した受振信号を取り出す受振手段と、
前記第1のセンサ素子の受振信号と前記第2のセンサ素子の受振信号との位相差と、前記第1のセンサ素子と前記第2のセンサ素子間の距離とに基づいて前記弾性波の速度を求める弾性波速度算出手段と、
前記第3のセンサ素子をコンクリート表面に当てた状態で該第3のセンサ素子に発振信号を印加して機械的振動を発生させ、この機械的振動により前記コンクリート内を伝播する弾性波を前記型枠内のセンサ素子で検出させ、そのときに得られる受振信号と前記第3のセンサ素子に印加した発振信号との位相差を求め、求めた位相差と前記弾性波の速度とから前記型枠内のセンサ素子位置から前記コンクリート表面までの距離であるかぶり厚さやコンクリート厚みを求めるコンクリート厚み算出手段と、
を備えることを特徴とするコンクリート構造物品質検査装置。 - 前記第1のセンサ素子及び前記第2のセンサ素子の少なくとも一方に設けられる温度センサ素子と、
前記少なくとも1つの温度センサ素子からのセンサ信号より前記コンクリート内の温度を計測する温度計測手段と、
一定時間毎に前記温度計測手段で計測された温度計測値を積算し、積算温度値から前記コンクリートの強度を推定するコンクリート強度推定手段と、
を備えることを特徴とする請求項6乃至請求項7のいずれか1項に記載のコンクリート構造物品質検査装置。 - 前記第1のセンサ素子及び第2のセンサ素子は、圧電セラミックスを備えることを特徴とする請求項6乃至請求項8のいずれか1項に記載のコンクリート構造物品質検査装置。
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