JP6211311B2 - 非破壊検査方法 - Google Patents

Description

本願発明は、橋脚、ビルおよびコンクリートポールなどの、鉄筋コンクリート構造物の体内に設けられている鉄筋の破断の有無を検出する非破壊検査方法に関する。

従来から、コンクリート体内に設けられた鉄筋の破断を検出する非破壊検査方法が知られている。
例えば、特許第３７３４８２２号公報（特許文献１）に記載された非破壊検査方法は、永久磁石を、コンクリートに埋設された検査対象の鉄筋の長手方向に沿って、コンクリートの表面上を移動させることにより鉄筋を長手方向に沿って磁化させ、その後、コンクリートの表面から漏れる垂直方向の磁束密度成分の分布から鉄筋の破断の有無を判断するものである。
しかしながら、このような非破壊検査方法にあっては、検査対象の鉄筋を磁化させる際に、磁石を鉄筋の長手方向に沿って移動させながら、１本ずつ磁化させる必要があり、このため、検査対象の鉄筋が多数であると、その磁化作業に手間を要するという問題がある。

そこで、特許第４３０４１２１号公報（特許文献２）には、コンクリート体内に設けられた鉄筋の長手方向に沿ったコンクリート体の表面上に、着磁装置（電磁石）と磁気センサとを少し離して配置することにより、着磁装置と磁気センサとの配置位置の間における鉄筋の破断の有無を検出する非破壊検査方法が記載されている。この方法では、鉄筋の磁化作業の際に、磁石を鉄筋の長手方向に沿って移動させる必要はない。
しかし、この方法は、鉄筋の破断部が着磁装置と磁気センサとの配置位置の間に存在する場合にのみ検出できるに過ぎないので、何らかの理由により、着磁装置と磁気センサのいずれか一方かまたは両方を、コンクリート体の表面上に配置できないような場合には破断部を検出できず、検査対象箇所が制限されるという問題がある。
例えば、コンクリート体内に、そのコンクリート体の角部で屈曲された屈曲部を有する鉄筋が埋設されている場合に、その屈曲部における破断の有無を検出するには、コンクリート体の角部を形成する一側表面上に着磁装置を配置し、他側表面上に磁気センサを配置する必要がある。しかし、コンクリート体の角部付近に障害物がある場合など、所定位置に着磁装置と磁気センサのいずれか一方または両方が配置できない場合には、この屈曲部の破断の有無を検出することができない。

また、特開２０１０−１５１６２６号公報（特許文献３）には、コンクリート体内に埋設されコンクリート体の角部で屈曲された鉄筋の、その屈曲部の破断の有無を検出する非破壊検査方法であって、検査対象の鉄筋を磁化させる際に、鉄筋の屈曲部を挟むように一方の長手方向に沿って延びる第１の磁石と、他方の長手方向に沿って延びる第２の磁石とを有するＬ字形の磁石を、コンクリート体の角部を形成する両側表面上に当接させて配置し、鉄筋の屈曲部含む検査対象箇所を磁化させる方法が記載されている。
この方法では、鉄筋の磁化作業の際に、磁石を鉄筋の長手方向に沿って移動させる必要はないが、コンクリート体の角部付近に障害物がある場合など、Ｌ字型の磁石を、コンクリートの角部の表面上に配置することができない場合には、鉄筋の屈曲部の破断の有無を検出できず、検査対象箇所が制限されるという問題がある。

特許第３７３４８２２号公報 特許第４３０４１２１号公報 特開２０１０−１５１６２６号公報

上述のとおり、従来の非破壊検査の方法では、検査対象の鉄筋を磁化させる際に、磁石を鉄筋の長手方向に沿って移動させて１本毎に磁化させる必要があるため、磁化作業に手間を要したり、また、磁石や磁気センサを鉄筋の検査対象箇所（例えば屈曲部）を挟むように配置する必要があるため、検査対象箇所が制限されたりと、検査を効率的に行えないという問題があった。
そこで本願発明は、検査対象の鉄筋を磁化させる際に、磁石を、鉄筋に沿ったコンクリート体の表面の一箇所に一時的に配置するだけでよくて移動させる必要がなく、また、磁石を、検査対象箇所を挟んで配置する必要がないため、検査を極めて効率的に行うことができる非破壊検査方法を提供することを目的としてなされたものである。

本願発明のうち特許請求の範囲の請求項１に記載する発明は、
コンクリート体内に設けられた鉄筋をコンクリート体の外側から磁石によって磁化させ、この後そのコンクリート体の表面の磁束密度を測定することにより前記鉄筋の破断の有無を検出する非破壊検査方法であって、
１つの磁石を、その両磁極の各中心部を通る直線が前記鉄筋の長手方向とほぼ平行になるように前記コンクリート体の表面に近づけて配置し、前記鉄筋の長手方向に移動させることなく該鉄筋を磁化させ、
次に磁気センサを、前記鉄筋に沿った前記コンクリート体の表面に近づけて配置して該表面の垂直方向の磁束密度を測定することにより、
前記コンクリート体の表面から外側に出る磁束の方向を正方向とし、その逆の磁束の方向を負方向として、
（ａ）「前記鉄筋を磁化させた際に配置した前記磁石のＳ極端部があった位置の近傍であって前記鉄筋の長手方向における磁束密度の正方向のピーク位置」または
（ｂ）「前記磁石のＳ極端部があった位置から前記磁束密度の正方向のピーク位置に向かってより離れた位置にある前記鉄筋の長手方向における磁束密度の負方向のピークのピーク値」のいずれか一方または両方を求め、
前記（ａ）または（ｂ）のいずれか一方または両方を予め設定した閾値と比較して、前記鉄筋を磁化させた際に配置した前記磁石の両磁極のそれぞれ該鉄筋に最も近い両端部があった各位置から、それぞれ該鉄筋またはその延長線に向けて該磁石の前記両磁極の各中心部を通る直線に対して３０°傾けた方向に延ばした２本の直線に挟まれた範囲内における該鉄筋の破断の有無を検出することを特徴とする非破壊検査方法である。

ここで、鉄筋とは、一般的な鉄筋コンクリート構造物に多用される断面形状が円形の丸鋼や表面に突起を設けた異形棒鋼に限らず、断面形状が矩形、その他の多角形の鋼材、Ｈ形鋼であってもよい。また、通水や通気に使用する内部が空洞の鋼管であってもよく、さらに、プレストレスト・コンクリート工法に使用するＰＣ鋼棒、ＰＣ鋼線またはＰＣ鋼撚線といったＰＣ鋼材、あるいはこれらを内部に通して使用するシース管やシース管内のＰＣ鋼材であってもよい。

鉄筋を磁化させる際に、磁石をコンクリート体の表面に近づけて配置するには、磁石をコンクリート体の表面の一箇所に一時的に近づければよく、必ずしも磁石を直接コンクリート体の表面に当接させる必要はなく、静止させる必要もない。

また、磁気センサをコンクリート体の表面に近づけて配置するには、前記の磁石の場合と同様に、磁気センサをコンクリート体の表面に一時的に近づければよく、直接コンクリート体の表面に当接させる必要はなく、静止させる必要もない。
しかし、上記（ａ）または（ｂ）のいずれか一方または両方を求めるためには、鉄筋の破断の検査範囲と必要に応じてその周辺範囲まで磁束密度を測定する必要がある。そのため、磁気センサを多数個使用してもよく、あるいは磁気センサが１個または少数個の場合には、適宜に移動させつつ磁束密度を測定すればよい。例えば、１個の磁気センサを、鉄筋の長手方向に沿ってコンクリート体の表面上を移動させながら磁束密度を測定することができる。
ここで磁束密度の正方向のピーク位置とは、検査対象鉄筋の長手方向における磁束密度が正方向に最も大きくなる部分の位置をいい、磁束密度の負方向のピーク値とは、検査対象鉄筋の長手方向における磁束密度が負方向に最も大きくなる部分の磁束密度の大きさである。

次に請求項２に記載する発明は、前記磁気センサの配置を移動させながら前記コンクリート体の表面の垂直方向の磁束密度を測定するとともに、該磁気センサの配置の移動距離を距離センサによって検出し、該磁気センサが測定した磁束密度と該距離センサが検出した移動距離とに基づいて、前記（ａ）または（ｂ）のいずれか一方または両方を求めることを特徴とする請求項１に記載の非破壊検査方法である。

次に請求項３に記載する発明は、
コンクリート体内に設けられた鉄筋をコンクリート体の外側から磁石によって磁化させ、この後そのコンクリート体の表面の磁束密度を測定することにより前記鉄筋の破断の有無を検出する非破壊検査方法であって、
１つの磁石を、その両磁極の各中心部を通る直線が前記鉄筋の長手方向とほぼ平行になるように前記コンクリート体の表面に近づけて配置し、前記鉄筋の長手方向に移動させることなく該鉄筋を磁化させ、
次に磁気センサを、前記鉄筋に沿った前記コンクリート体の表面に近づけて配置して該表面の垂直方向の磁束密度を測定することにより、
前記コンクリート体の表面から外側に出る磁束の方向を正方向とし、その逆の磁束の方向を負方向として、
（ｃ）「前記鉄筋を磁化させた際に配置した前記磁石のＮ極端部があった位置の近傍であって前記鉄筋の長手方向における磁束密度の負方向のピーク位置」または
（ｄ）「前記磁石のＮ極端部があった位置から前記磁束密度の負方向のピーク位置に向かってより離れた位置にある前記鉄筋の長手方向における磁束密度の正方向のピークのピーク値」のいずれか一方または両方を求め、
前記（ｃ）または（ｄ）のいずれか一方または両方を予め設定した閾値と比較して、前記鉄筋を磁化させた際に配置した前記磁石の両磁極のそれぞれ該鉄筋に最も近い両端部があった各位置から、それぞれ該鉄筋またはその延長線に向けて該磁石の前記両磁極の各中心部を通る直線に対して３０°傾けた方向に延ばした２本の直線に挟まれた範囲内における該鉄筋の破断の有無を検出することを特徴とする非破壊検査方法である。

ここで磁束密度の負方向のピーク位置とは、検査対象鉄筋の長手方向における磁束密度が負方向に最も大きくなる部分の位置をいい、磁束密度の正方向のピーク値とは、検査対象鉄筋の長手方向における磁束密度が正方向に最も大きくなる部分の磁束密度の大きさである。

次に請求項４に記載する発明は、前記磁気センサの配置を移動させながら前記コンクリート体の表面の垂直方向の磁束密度を測定するとともに、該磁気センサの配置の移動距離を距離センサによって検出し、該磁気センサが測定した磁束密度と該距離センサが検出した移動距離とに基づいて、前記（ｃ）または（ｄ）のいずれか一方または両方を求めることを特徴とする請求項３に記載の非破壊検査方法である。

次に請求項５に記載する発明は、
コンクリート体内に設けられた屈曲部を有する鉄筋をコンクリート体の外側から磁石によって磁化させ、この後そのコンクリート体の表面の磁束密度を測定することにより前記屈曲部の破断の有無を検出する非破壊検査方法であって、
前記屈曲部の近傍において、１つの磁石を、その両磁極の各中心部を通る直線が前記鉄筋の長手方向とほぼ平行になるように前記コンクリート体の表面に近づけて配置し、前記鉄筋の長手方向に移動させることなく該鉄筋を磁化させ、
次に磁気センサを、前記鉄筋に沿った前記コンクリート体の表面に近づけて配置して該表面の垂直方向の磁束密度を測定することにより、前記鉄筋の屈曲部から長手方向に沿った所定距離の位置における磁束密度を求め、
この位置における磁束密度を予め設定した閾値と比較して、前記鉄筋を磁化させた際に配置した前記磁石の両磁極のそれぞれ該鉄筋に最も近い両端部があった各位置から、それぞれ該鉄筋またはその延長線に向けて該磁石の前記両磁極の各中心部を通る直線に対して３０°傾けた方向に延ばした２本の直線に挟まれた範囲内における該鉄筋の屈曲部の破断の有無を検出することを特徴とする非破壊検査方法である。

ここで鉄筋を磁化させる際に、磁石をコンクリート体の表面に近づけて配置するには、磁石をコンクリート体の表面の一箇所に一時的に近づければよく、必ずしも磁石を直接コンクリート体の表面に当接させる必要はなく、静止させる必要もない。
また、磁気センサをコンクリート体の表面に近づけて配置するには、前記の磁石の場合と同様に、磁気センサをコンクリート体の表面の一箇所に一時的に近づければよく、直接コンクリート体の表面に当接させる必要はなく、静止させる必要もない。

この請求項５に記載する非破壊検査方法は、鉄筋の屈曲部という特定の部分の破断の有無を検出対象としているため、破断が有る場合と無い場合の両方について、磁化させた鉄筋の屈曲部から長手方向に沿った各位置における磁束密度を、あらかじめ想定することができる。したがって、破断が有る場合と無い場合とで磁束密度が比較的大きく異なる鉄筋の長手方向に沿った任意の一箇所を選び、その一箇所の磁束密度を測定することで、屈曲部の破断の有無を検出することができる。そのため、前記の請求項１記載の非破壊検査方法のように、前記（ａ）または（ｂ）のいずれか一方または両方を求める必要はなく、また、前記の請求項３記載の非破壊検査方法のように、前記（ｃ）または（ｄ）のいずれか一方または両方を求める必要もない。

次に請求項６に記載する発明は、前記磁気センサの配置を、前記鉄筋の長手方向と直交する方向に移動させながら前記コンクリート体の表面の磁束密度を測定することを特徴とする請求項５に記載の非破壊検査方法である。

同じく請求項７に記載する発明は、前記磁石の配置を、前記鉄筋の長手方向と直交する方向に移動させながら該鉄筋を磁化させることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の非破壊検査方法である。

本願発明の請求項１および請求項３に記載する非破壊検査方法によれば、検査対象の鉄筋を磁化させる際に、磁石を、鉄筋に沿ったコンクリート体の表面の一箇所に一時的に近づけて配置するだけでよいため、磁化作業を効率的に行うことができる。
また、一度の磁化作業によって、配置した磁石の両磁極のそれぞれ鉄筋に最も近い両端部があった各位置から、それぞれ鉄筋またはその延長線に向けて磁石の両磁極の各中心部を通る直線に対して３０°傾けた方向に延ばした２本の直線に挟まれた、比較的広い範囲内における鉄筋の破断の有無を検出することができるので、検査作業を効率的に行うことができる。

同じく請求項２および請求項４に記載する非破壊検査方法によれば、磁気センサが測定する磁束密度と、距離センサが検出する磁気センサの配置の移動距離とに基づいて、前記（ａ）または（ｂ）のいずれか一方または両方、および、前記（ｃ）または（ｄ）のいずれか一方または両方を求めるため、磁気センサの数が１個の場合であっても、磁束密度の正方向・負方向のピーク位置やピーク値を確実かつ効率的に検出することができる。

同じく請求項５に記載する非破壊検査方法によれば、前記請求項１および請求項３の非破壊検査方法と同様に、検査対象の鉄筋の磁化作業を効率的に行うことができる。
また、鉄筋の屈曲部から長手方向に沿った所定距離の一箇所における磁束密度を測定するだけで、屈曲部の破断の有無を検出できるため、磁束密度の測定作業を効率的に行うことができる。

同じく請求項６に記載する非破壊検査方法によれば、磁気センサの配置を、検査対象の鉄筋の長手方向と直交する方向に移動させながら磁束密度を測定するため、コンクリート体内に鉄筋が多数並設されている場合でも、これらの磁束密度の測定をまとめて効率的に行うことができる。

同じく請求項７に記載する非破壊検査方法によれば、磁石の配置を、検査対象の鉄筋の長手方向と直交する方向に移動させながら鉄筋を磁化させるため、コンクリート体内に鉄筋が多数並設されている場合でも、これらの磁化をまとめて効率的に行うことができる。

第１実施例の非破壊検査装置の構成を示したブロック図である。 コンクリート体に埋設されている鉄筋と、この鉄筋を磁化させる磁石との位置関係を示した説明図である。 健全な鉄筋を磁化させる磁石と磁力線と鉄筋内の磁束の向きとを示した説明図である。 破断した鉄筋を磁化させる磁石と磁力線と鉄筋内の磁束の向きとを示した説明図である。 磁化した健全な鉄筋とこの鉄筋内の磁束の向きを示した説明図である。 健全な鉄筋だけの場合のコンクリート体の側表面の垂直方向の磁束密度を示した分布図である。 磁化した破断を有する鉄筋内の磁束の向きを示した説明図である。 破断した鉄筋を有するコンクリート体の側表面の垂直方向の磁束密度を示した分布図である。 健全な鉄筋と破断した鉄筋の長手方向に対するコンクリート体の側表面の垂直方向の磁束密度を示したグラフである。 健全な鉄筋のコンクリート体の側表面の垂直方向の磁束密度と、破断した鉄筋のコンクリート体の側表面の垂直方向の磁束密度との差を示したグラフである。 第２実施例の非破壊検査装置の構成を示したブロック図である。 検査範囲の中心位置に破断のある真っ直ぐな鉄筋と、健全な真っ直ぐな鉄筋の、コンクリート体の側表面の垂直方向の磁束密度を示したグラフである。 鉄筋の磁化の他の方法を示した説明図である。 屈曲部が破断した鉄筋を磁化させる磁石と磁力線と検査範囲とを示した説明図である。 直線部が破断した鉄筋を磁化させる磁石と磁力線と検査範囲とを示した説明図である。 検査範囲のＳ極方向の一部に破断のある真っ直ぐな鉄筋と、健全な真っ直ぐな鉄筋の、コンクリート体の側表面の垂直方向の磁束密度を示したグラフである。 検査範囲のＳ極方向のほぼ端部に破断のある真っ直ぐな鉄筋と、健全な真っ直ぐな鉄筋の、コンクリート体の側表面の垂直方向の磁束密度を示したグラフである。 コ字形の磁石における「両磁極の各中心部を通る直線」を示す斜視図である。

以下、本願発明にかかる非破壊検査方法および非破壊検査装置の実施の形態である実施例を図面に基づいて説明する。

≪第１実施例≫
図１において、１はコンクリート体であり、このコンクリート体１内には補助鉄筋（鉄筋）２が複数並設されている。３は主鉄筋である。補助鉄筋２は、コンクリート体１の角部で屈曲された屈曲部２ａと、コンクリート体１の側表面１Ａに平行に配設された鉄筋部（鉄筋）２Ａと、コンクリート体１の上表面１Ｂに平行に配設された鉄筋部（鉄筋）２Ｂとを有している。
なお、鉄筋２、３の位置や屈曲部２ａの位置は既知である。

＜非破壊検査方法の原理＞
図２に示すように、コンクリート体１の側表面１Ａ（図１参照）の上部に磁石５を当接して配置する。磁石５の磁極は鉄筋部２Ａの長手方向に沿うように位置させる。つまり、両磁極の各中心部を通る直線Ｃ（図１４参照）が鉄筋部２Ａとほぼ平行となるように磁石５をセットする。ここでは、例えばＮ極を上にＳ極を下にするが、その逆であっても差し支えない。

本実施例において磁石５は、Ｎｄ系のような希土類金属からなる略直方体形状の永久磁石であるが、電磁石であってもよく、形状は直方体に限るものではなく、コ字形またはＵ字形などであってもよい。また、磁石５は、そのまま剥き出しの状態でもよいが、コンクリート体の表面に近づけたまま移動させ易くするための機能を有するケース等に収容し、または複数の磁石を組み合わせるなど、ユニット化したものであってもよい。

この磁石５の配置を、鉄筋部２Ａの長手方向と直交する方向、すなわち図２に示すＹ方向に移動させていき、各鉄筋２を磁化させていく。磁石５により、図３に示すように、鉄筋部２Ａ内には矢印で示す下から上に向かう磁束Ｅ１ａと、屈曲部２ａ内には屈曲部２ａに沿うように斜め下方に向かう磁束Ｅ１ｂが発生する。図３は健全な鉄筋２内に発生する磁束Ｅ１ａ,Ｅ１ｂを示す。磁束Ｅ１ａ,Ｅ１ｂを示す矢印の向きが磁束の向きを示し、矢印の太さが磁束密度の大きさを表す。

図４は、鉄筋２の屈曲部２ａに破断Ｈがある場合の鉄筋２内に発生する磁束Ｅ２ａ,Ｅ２ｂを示す。
破断Ｈがない場合には、図３に示すように、磁束Ｅ１ｂの磁束密度は比較的大きく、磁束Ｅ１ｂは磁束Ｅ１ａを打ち消す方向の成分を含む。このため、磁束Ｅ１ａの磁束密度は小さくなる。
また、破断Ｈがある場合には、図４に示すように、屈曲部２ａ内の磁束Ｅ２ｂの磁束密度は破断Ｈがあることにより小さくなる。このため、磁束Ｅ２ａの磁束密度は磁束Ｅ１ａの磁束密度より大きなものとなる。

図５は、磁化後（磁石５の撤去後）の健全な鉄筋２の場合の磁束Ｅ３ａ,Ｅ３ｂを示す。磁束Ｅ３ａ,Ｅ３ｂの磁束密度はほぼ同じであり、鉄筋２内の磁束Ｅ３ａ,Ｅ３ｂの向きは互いに反対方向となる。このため、コンクリート体１の側表面１Ａの上部（屈曲部２ａの近傍）には、側表面１Ａに対して垂直方向に矢印Ｐ１で示す磁束Ｅ４が発生し、その下方から側表面１Ａに対して垂直方向に矢印Ｐ２で示す磁束Ｅ５が発生する。

図６は、鉄筋２が健全な場合のコンクリート体１の側表面１Ａの垂直方向の磁束密度を等高線で示した分布図である。
このように、鉄筋２が健全な場合には、コンクリート体１の側表面１Ａの上部、すなわち屈曲部２ａの近傍に磁束Ｅ４による磁束密度の大きな領域が発生し、磁束Ｅ５の磁束密度は小さいことが分かる。

図７は、破断Ｈのある鉄筋２の場合、磁化後（磁石５の撤去後）の鉄筋２の磁束Ｅ６を示す。屈曲部２ａに破断Ｈがあることにより、鉄筋部２Ａ内の磁束Ｅ６は破断Ｈ近傍にいくほどその磁束密度が小さくなるとともに鉄筋部２Ｂ内にはほとんど磁束は発生しない。
また、コンクリート体１の側表面１Ａの上部には、側表面１Ａに対して垂直方向に矢印Ｐ３で示す磁束Ｅ７が発生し、その下方から側表面１Ａに対して垂直方向に矢印Ｐ４で示す磁束Ｅ８が発生する。

図８は、鉄筋２が健全な場合と、鉄筋２の屈曲部２ａに破断Ｈがある場合のコンクリート体１の側表面１Ａの垂直方向の磁束密度の分布を等高線で示した分布図である。
この分布図から分かるように、破断Ｈのある鉄筋２の場合には、磁束Ｅ７による磁束密度のピークとなる位置が、健全な鉄筋２の磁束Ｅ４による磁束密度のピーク位置と比べてより屈曲部２ａ側へ位置し、その下方には磁束Ｅ８による磁束密度の大きな領域が発生することが分かる。

図９は、コンクリート体１の側表面１Ａの位置に対するその側表面１Ａの垂直方向の磁束密度の大きさを示すグラフＧ１,Ｇ２である。
グラフＧ１は鉄筋２の屈曲部２ａに破断Ｈがある場合のグラフ、グラフＧ２は健全な鉄筋２のグラフであり、鉄筋２の屈曲部２ａの位置（鉄筋部２Ｂの右端と鉄筋部２Ａの上端との交点）を原点（Ｘ軸の０．００mの位置）とし、その原点から下方側の位置を正（Ｘ方向）、上方側の位置を負（−Ｘ方向）とし、コンクリート体１の側表面１Ａから外側へ垂直方向に出る磁束を正、その逆を負として表したものである。
なお、本実施例において鉄筋２を磁化させる際に使用した磁石５は、その長さ（Ｎ極端からＳ極端までの距離）が０．０８mであり、その配置は、図９のＸ軸においてＮ極端の位置が−０．０５mであり、Ｓ極端の位置が０．０３mである。

グラフＧ１,Ｇ２から分かるように、破断Ｈのある鉄筋２の場合には、正方向の磁束密度のピーク（以下、単に「ピーク」ともいう）を示すＰｇ１の位置（Ｘ方向の位置）が、健全な鉄筋２のピークＰｇ２の位置（Ｘ方向の位置）と比べてより原点側に位置し、そのグラフＧ１,Ｇ２のピークＰｇ１,Ｐｇ２の位置の差は約２０mmである。
このため、閾値を設定してこの閾値と磁束密度のピーク位置とを比較することにより、破断Ｈの有無を検出することが可能であることが分かる。

また、破断Ｈのある鉄筋２の場合には、負方向の磁束密度のピーク（以下、「逆方向ピーク」ともいう）を示すＵｇ１の大きさ（負方向の磁束密度の値）が、健全な鉄筋２の逆方向ピークＵｇ２の大きさ（負方向の磁束密度の値）と比べてより負方向に大きいことが分かる。
このため、閾値を設定してこの閾値と磁束密度の逆方向ピーク値とを比較することにより、破断Ｈの有無を検出することが可能である。

次に、破断の鉄筋２のグラフＧ１と健全な鉄筋２のグラフＧ２との磁束密度の差を示したグラフＧ３を図１０に示す。このグラフＧ３からも分かるように、Ｘ方向の広い範囲に亘って磁束密度に大きな差がある。また、図９から分かるように、磁束密度は鉄筋２の長手方向に沿った位置（Ｘ方向の位置）に大きく依存している。

このため、鉄筋２の長手方向に沿った磁気センサ１０を配置するコンクリート体１の表面の各位置から鉄筋２までの最短距離（かぶり厚）と、その各位置の磁束密度との関係式をあらかじめ求めておき、検査時に磁気センサ１０を配置する所定位置について前記関係式によって決定した閾値と、その所定位置において磁気センサ１０で測定した磁束密度とを比較することにより、破断Ｈの有無を検出することが可能である。
この方法によれば、鉄筋２の長手方向に対する磁束密度のピーク位置および逆方向ピーク値を求める必要がなく、例えば、鉄筋２の屈曲部２ａを原点として、そこから鉄筋２の長手方向に沿って所定距離だけ離れた位置におけるコンクリート体１の表面の磁束密度を測定するだけで、破断Ｈの有無を検出することができる。

図１４に示す検査範囲Ｒは、本実施例において鉄筋２の破断Ｈの有無を検出できる範囲を示している。
この検査範囲Ｒは、鉄筋２を磁化させる際に配置する磁石５のＮ極およびＳ極のそれぞれ鉄筋２に最も近い両端部の位置５ｎ，５ｓから、それぞれ鉄筋２の鉄筋部２Ａまたはその延長線Ｌに向けて、磁石５の両磁極の各中心部を通る直線Ｃに対して角度θｎ，θｓ傾けた方向に延ばした２本の直線Ｍｎ，Ｍｓに挟まれた範囲である。ここで、角度θｎおよびθｓは共に３０°であり、この角度は、磁石の磁力や長さ（Ｎ極端とＳ極端との距離）が変わってもほぼ変動しない固定値である。

このような検査範囲Ｒ内であれば、鉄筋２に破断Ｈが有る場合と無い場合とで、磁束密度のピーク位置（Ｐｇ１，Ｐｇ２）の差、または逆方向ピーク値（Ｕｇ１，Ｕｇ２）の差の少なくとも一方が、破断Ｈの有無を検出できる程度に明瞭である。
したがって、この検査範囲Ｒ内においては、磁束密度のピーク位置の差、逆方向ピーク値の差、または屈曲部２ａから鉄筋部２Ａに沿った所定距離の位置における磁束密度の差の少なくともいずれか一つに基づいて、破断Ｈの有無を検出することができる。
なお、本実施例の場合、延長線Ｌの部分には鉄筋が無いため、実質的に検査できる鉄筋２の範囲は、鉄筋部２Ａと直線Ｍｓとの交点から屈曲部２ａまでの範囲である。

＜非破壊検査装置＞
図１に示す２０は補助鉄筋２の破断Ｈを検出する非破壊検査装置である。
非破壊検査装置２０は、コンクリート体１の側表面１Ａに近づけて配置することで鉄筋部２Ａを磁化させる磁石５（図３参照）と、磁石５の撤去後に側表面１Ａに近づけて配置することで鉄筋部２Ａから発せられるＺ方向（コンクリート体１の側表面１Ａと直交する方向）の磁気を検出する磁気センサ１０を有する磁気検出部１１と、磁気センサ１０が検出する検出信号からコンクリート体１の側表面１Ａに対して垂直方向（直交方向）の磁束密度を演算して求めるとともに、この求めた磁束密度のグラフ（特性の曲線）を生成する演算部（演算手段）２１と、この演算部２１が生成した磁束密度のグラフを表示する表示部２２と、磁気検出部１１の配置の移動距離を検出する距離センサ３０と、演算部２１が求めた磁束密度と距離センサ３０が検出した距離とを記憶するメモリ２３と、磁束密度のピークの位置を検出するピーク位置検出部２４と、このピーク位置検出部２４が検出したピーク位置と予め設定されている閾値とを比較して破断の有無を判定する判定部２５とを備えている。
距離センサ３０は磁気検出部１１に組み込まれている。

演算部２１は、演算した磁束密度と距離センサ３０が検出した移動距離とから鉄筋２の長手方向の位置に対する磁束密度を求める機能を有する。そして、ピーク位置検出部２４と判定部２５とで鉄筋２の破断Ｈの有無を判定する判定手段が構成される。
磁気センサ１０は、高感度の例えばＭＩセンサまたはフラックスゲート型センサまたはホール素子や超伝導量子干渉素子などである。

＜非破壊検査装置による検査方法＞
次に、非破壊検査装置２０を用いて鉄筋の破断の有無を検出する検査方法について説明する。
先ず、図２に示すように、検査を行う鉄筋２のコンクリート体１の側表面１Ａの上部に、例えばＮ極を上にＳ極を下にして磁石５を当接させて配置する。これは、鉄筋２の屈曲部２ａで破断Ｈが発生し易いからである。
この磁石５の配置を、鉄筋２の長手方向と直交するＹ方向へ移動させていき、鉄筋２を長手方向に向かって磁化させる。

この磁化の後、図１に示すように、非破壊検査装置２０の磁気検出部１１を、鉄筋２の鉄筋部２Ａに対向するコンクリート体１の側表面１Ａ上に当接させて配置し、この配置を鉄筋部２Ａに沿って移動させていく。
この磁気検出部１１の配置の移動によって、距離センサ３０によりコンクリート体１の側表面１ＡのＸ方向の移動距離が検出されていく。また、磁気センサ１０が検出する検出信号により、鉄筋部２Ａに沿った各位置における磁束密度（側表面１Ａと直交するＺ方向の磁束密度）が演算部２１によって求められていく。

メモリ２３には、距離センサ３０が検出したＸ方向の移動距離と、この移動距離に対応して演算部２１が求めた磁束密度が記憶されていく。
表示部２２には、メモリ２３に記憶された磁束密度と移動距離とに基づいて図９に示すグラフＧ１,Ｇ２が表示される。このグラフＧ１,Ｇ２は、メモリ２３に記憶されたデータに基づいて演算部２１が生成し、表示部２２に表示させるものである。

ピーク位置検出部２４は、演算部２１が生成したグラフＧ１,Ｇ２のピーク位置、すなわち正方向の磁束密度のピーク値を示すＸ方向の位置を検出する。
判定部２５は、ピーク位置検出部２４が検出したピーク位置が予め設定された閾値（予め設定されたＸ方向の位置）以下であるかを判定し、以下であれば破断Ｈありと判定し、以下でなければ健全と判定する。そして、判定部２５の判定結果が表示部２２に表示される。
閾値は、例えば、図９のグラフＧ１,Ｇ２のピークＰｇ１，Ｐｇ２のＸ方向の中間位置を閾値として設定するものである。

このように、検査対象の鉄筋２が多数並設されている場合には、磁石５の配置を、図２に示すように移動させながら各鉄筋２を磁化させ、この後、非破壊検査装置２０の磁気検出部１１の配置を、鉄筋２に沿って移動させながら磁束密度を測定していけばよい。したがって、従来のように、磁石５を各鉄筋２の長手方向に沿って移動させて１本毎に着磁する必要がないため、簡単な磁化作業で、多数の鉄筋２の破断Ｈの有無を検出することができる。

なお、本実施例では、磁気検出部１１を鉄筋２の長手方向に移動させて磁束密度を測定しているが、磁気検出部１１を鉄筋部２Ａと直交する方向に沿ってコンクリート体１の側表面１Ａの所定範囲を走査して、各位置における磁束密度を測定し、この各位置の測定結果から鉄筋２の長手方向に対する磁束密度のグラフＧ１,Ｇ２（図９参照）を求めて、鉄筋２の破断Ｈを検出するようにしてもよい。
すなわち、磁気検出部１１は、鉄筋２の長手方向に対する磁束密度が検出できれば、どのように移動させてもよい。

≪第２実施例≫
図１１は、第２実施例の非破壊検査装置１２０を示す。この非破壊検査装置１２０は、磁石５（図３参照）と、磁気センサ１０と距離センサ３０とが組み込まれた磁気検出部１１と、演算部２１と、表示部２２と、メモリ２３と、演算部２１が生成した磁束密度のグラフの逆方向ピークの磁束密度（逆方向ピーク値）を検出する磁束密度検出部１２４と、この磁束密度検出部１２４が検出した逆方向ピーク値と予め設定した閾値とを比較して鉄筋２の破断Ｈの有無を判定する判定部１２５とを有している。
閾値は、例えば、図９のグラフＧ１,Ｇ２の逆方向ピークＵｇ１，Ｕｇ２の磁束密度の中間値を閾値として設定するものである。
そして、磁束密度検出部１２４と判定部１２５とで鉄筋２の破断の有無を判定する判定手段が構成される。

この第２実施例は、第１実施例と同様にして鉄筋２を磁化させ、この後、磁気検出部１１を第１実施例と同様に移動させて、コンクリート体１の側表面１ＡのＺ方向の磁束密度を測定していく。
磁束密度検出部１２４は、演算部２１が生成した磁束密度のグラフの逆方向ピーク値を検出し、磁束密度検出部１２４が検出した逆方向ピーク値が閾値以下であれば鉄筋２に破断Ｈが有り、閾値以下でなければ鉄筋２は健全であると判定し、この判定結果が表示部２２に表示される。

この第２実施例では、逆方向ピークの磁束密度から破断Ｈの有無を判定するが、原点から所定距離だけ離れた位置の磁束密度から破断Ｈの有無を判定するようにしてもよい。例えば、屈曲部２ａを原点として、そこから鉄筋２の長手方向に沿った所定距離の位置における磁束密度を測定するだけで、破断Ｈの有無を判定することができる。

上記の第１および第２の実施例は、いずれも鉄筋２の屈曲部２ａにおける破断Ｈの有無を検出する場合について説明したが、屈曲部２ａのない真っ直ぐな鉄筋であっても、上記実施例と同様にして破断Ｈを検出することができる。

次に、図１２は、真っ直ぐな鉄筋(図１５参照、但し破断Ｈの位置は異なる)を、前記の第１実施例と同じ方法で磁化させた場合の磁束密度のグラフＧ４,Ｇ５を示す。原点（Ｘ軸の０．００mの位置）は磁石の中心位置であり、かつ鉄筋の破断の位置である。
なお、ここで鉄筋を磁化させる際に使用した磁石は、第１実施例と同じもので、長さは０．０８mであり、その配置は、図１２のＸ軸においてＮ極端の位置が−０．０４mであり、Ｓ極端の位置が０．０４mである。
グラフＧ４は破断のある場合の磁束密度のグラフを示し、グラフＧ５は健全な場合の磁束密度のグラフを示す。

グラフＧ４,Ｇ５から分かるように、破断がある場合、健全な場合の磁束密度の正方向のピークＰ５ａ,負方向のピークＰ５ｂの位置と比べて、磁束密度の正方向のピークＰ４ａ,負方向のピークＰ４ｂの位置が原点側となる。
また、破断がある場合、負方向のピークＵ４ａ,正方向のピークＵ４ｂの磁束密度が、健全な場合の負方向のピークＵ５ａ,正方向のピークＵ５ｂの磁束密度と比べて、それぞれ負方向，正方向に大きくなる。
このため、第１および第２実施例の非破壊検査装置２０,１２０によって、真っ直ぐな鉄筋２の破断Ｈを検出することができる。

図１５に示す検査範囲Ｒは、非破壊検査装置２０，１２０によって真っ直ぐな鉄筋２の破断Ｈの有無を検出できる範囲を示している。つまり、これらの本願発明の非破壊検査装置は、鉄筋２の検査範囲Ｒに含まれるいずれかの部分における破断Ｈの有無を検出することができる。
検査範囲Ｒは、上述の図１４の場合と同様に、鉄筋２を磁化させる際に配置する磁石５のＮ極およびＳ極のそれぞれ鉄筋２に最も近い両端部の位置５ｎ，５ｓから、それぞれ鉄筋２に向けて、磁石５の両磁極の各中心部を通る直線Ｃに対して角度θｎ，θｓ傾けた方向に延ばした２本の直線Ｍｎ，Ｍｓに挟まれた範囲である。ここで、角度θｎおよびθｓは共に３０°であり、この角度は、磁石の磁力や長さ（Ｎ極端とＳ極端との距離）が変わってもほぼ変動しない固定値である。

図１６および図１７は、前記の図１５に示すように、検査範囲ＲのＳ極方向の一部に破断Ｈのある真っ直ぐな鉄筋２と、健全な真っ直ぐな鉄筋２の、コンクリート体１の側表面の垂直方向の磁束密度を示したグラフである。
図１６，図１７のいずれの場合も、磁石５は第１実施例と同じもので長さは０．０８m であり、磁石５を配置するコンクリート体１の側表面から鉄筋までの最短距離（かぶり厚）は約０．１０mである。検査範囲Ｒに含まれる鉄筋２の部分は、鉄筋２と直線ＭｎおよびＭｓの各交点間の部分であり、その長さは約０．４２６mである。つまり、前記のとおりかぶり厚は約０．１０mであるから、磁石５のＮ極端部５ｎから鉄筋２に向けた垂線と鉄筋２との交点と、直線Ｍｎと鉄筋２との交点の両交点間の距離は約０．１７３mである。同様に、Ｓ極端部５ｓから鉄筋に向けた垂線と鉄筋２との交点と、直線Ｍｓと鉄筋２との交点の両交点間の距離も約０．１７３mである。したがって、これらの両距離に磁石５の長さ（５ｎと５ｓの距離）０．０８mを加えると約０．４２６mになる。

図１６のグラフＧ６は、Ｓ極端部５ｓから鉄筋２に向けた垂線と鉄筋２との交点から下方（図１５参照）に向けて約０．１１mの位置に破断Ｈがある場合の磁束密度を示している。この破断Ｈの位置は検査範囲Ｒに含まれている。また、グラフＧ７は健全な鉄筋の磁束密度を示している。
この図１６では、原点（Ｘ軸の０．００mの位置）は鉄筋２の破断Ｈの位置であり、磁石５の配置は、Ｘ軸においてＮ極端部５ｎの位置は−０．１９mであり、Ｓ極端部５ｓの位置は−０．１１mである。

グラフＧ６,Ｇ７から分かるように、破断がある場合、健全な場合の磁束密度のピークＰｇ７の位置と比べて、磁束密度のピークＰｇ６の位置が原点に近くなる。また、破断がある場合、逆方向ピークＵｇ６の磁束密度が、健全な場合の逆方向ピークＵｇ７の磁束密度と比べて負方向に大きくなる。
このため、上述の第１および第２実施例の非破壊検査装置２０,１２０によって、鉄筋２の破断Ｈを検出することができる。

図１７のグラフＧ８は、Ｓ極端部５ｓから鉄筋２に向けた垂線と鉄筋２との交点から下方（図１５参照）に向けて約０．１６mの位置に破断Ｈがある場合の磁束密度を示している。この破断Ｈの位置は検査範囲ＲのＳ極方向のほぼ端部である。また、グラフＧ９は健全な鉄筋の磁束密度を示している。
この図１７では、原点（Ｘ軸の０．００mの位置）は鉄筋２の破断Ｈの位置であり、磁石５の配置は、Ｘ軸においてＮ極端部５ｎの位置は−０．２４mであり、Ｓ極端部５ｓの位置は−０．１６mである。

グラフＧ８,Ｇ９から分かるように、破断がある場合、健全な場合の磁束密度のピークＰｇ９の位置と比べて、磁束密度のピークＰｇ８の位置が原点に近くなる。また、破断がある場合、逆方向ピークＵｇ８の磁束密度が、健全な場合の逆方向ピークＵｇ９の磁束密度と比べて負方向に大きくなる。
したがって、図１７より、検査範囲Ｒ内であれば、磁束密度のピーク位置の差または逆方向ピーク値の差の少なくとも一方に基づいて、鉄筋２の破断Ｈの有無を検出できることが分かる。

図１８は、鉄筋の磁化にコ字形の磁石５を使用する場合における「両磁極の各中心部を通る直線Ｃ」を示している。上述の第１および第２の実施例では、棒形の磁石５を使用しており、その場合の直線Ｃは、その棒形磁石５の両磁極を通る軸線と一致するが、コ字形またはＵ字形のような磁石５の場合は、図１８に示すように、直線Ｃは、両磁極の各端面における中心部を通る直線である。

また、上述の第１および第２の実施例では、多数の鉄筋２の磁化を、磁石５の配置を鉄筋２の長手方向と直交する方向（Ｙ方向）に移動させながら行っているが、例えば、図１３のように、矢印Ｑに示す方向（長手方向と直交する方向：Ｚ方向）に磁石５を移動させて鉄筋２に接近させて配置し、次に逆方向に移動させ、このような動作を、右側からあるいは左側から鉄筋２ごとに順次行って磁化させてもよい。
すなわち、磁石５の両磁極の各中心部を通る直線Ｃ（図１４，１５，１８参照）を鉄筋２の長手方向とほぼ平行にして、この磁石５を鉄筋２の検査対象箇所の近傍に近づけて配置し、この後遠ざけていけばよいのであり、その近づけ方や遠ざけ方はどのような方法であってもよい。

また、上記の第１および第２の実施例では、いずれも距離センサ３０を用いて磁気検出部１１の移動距離を検出しているが、必ずしも必要ではない。例えば、磁気検出部１１を一定速度で移動させれば、移動距離は時間で求めることができる。

なお本願発明は、上記実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容されるものである。

本願発明は、橋脚、ビルおよびコンクリートポールなどのコンクリート体内に設けられている鉄筋の破断の有無を検出する非破壊検査に利用できるものである。

１ コンクリート体
１Ａ 側表面
２ 鉄筋
２ａ 屈曲部
５ 磁石
１０ 磁気センサ
１１ 磁気検出部
２０，１２０ 非破壊検査装置
２１ 演算部（演算手段）
２４ ピーク位置検出部
２５，１２５ 判定部
３０ 距離センサ
１２４ 磁束密度検出部
Ｈ 破断
Ｃ 両磁極の各中心部を通る直線
Ｒ 検査範囲

Claims (7)

1. コンクリート体内に設けられた鉄筋をコンクリート体の外側から磁石によって磁化させ、この後そのコンクリート体の表面の磁束密度を測定することにより前記鉄筋の破断の有無を検出する非破壊検査方法であって、
   １つの磁石を、その両磁極の各中心部を通る直線が前記鉄筋の長手方向とほぼ平行になるように前記コンクリート体の表面に近づけて配置し、前記鉄筋の長手方向に移動させることなく該鉄筋を磁化させ、
   次に磁気センサを、前記鉄筋に沿った前記コンクリート体の表面に近づけて配置して該表面の垂直方向の磁束密度を測定することにより、
   前記コンクリート体の表面から外側に出る磁束の方向を正方向とし、その逆の磁束の方向を負方向として、
   （ａ）「前記鉄筋を磁化させた際に配置した前記磁石のＳ極端部があった位置の近傍であって前記鉄筋の長手方向における磁束密度の正方向のピーク位置」または
   （ｂ）「前記磁石のＳ極端部があった位置から前記磁束密度の正方向のピーク位置に向かってより離れた位置にある前記鉄筋の長手方向における磁束密度の負方向のピークのピーク値」のいずれか一方または両方を求め、
   前記（ａ）または（ｂ）のいずれか一方または両方を予め設定した閾値と比較して、前記鉄筋を磁化させた際に配置した前記磁石の両磁極のそれぞれ該鉄筋に最も近い両端部があった各位置から、それぞれ該鉄筋またはその延長線に向けて該磁石の前記両磁極の各中心部を通る直線に対して３０°傾けた方向に延ばした２本の直線に挟まれた範囲内における該鉄筋の破断の有無を検出することを特徴とする非破壊検査方法。
2. 前記磁気センサの配置を移動させながら前記コンクリート体の表面の垂直方向の磁束密度を測定するとともに、該磁気センサの配置の移動距離を距離センサによって検出し、該磁気センサが測定した磁束密度と該距離センサが検出した移動距離とに基づいて、前記（ａ）または（ｂ）のいずれか一方または両方を求めることを特徴とする請求項１に記載の非破壊検査方法。
3. コンクリート体内に設けられた鉄筋をコンクリート体の外側から磁石によって磁化させ、この後そのコンクリート体の表面の磁束密度を測定することにより前記鉄筋の破断の有無を検出する非破壊検査方法であって、
   １つの磁石を、その両磁極の各中心部を通る直線が前記鉄筋の長手方向とほぼ平行になるように前記コンクリート体の表面に近づけて配置し、前記鉄筋の長手方向に移動させることなく該鉄筋を磁化させ、
   次に磁気センサを、前記鉄筋に沿った前記コンクリート体の表面に近づけて配置して該表面の垂直方向の磁束密度を測定することにより、
   前記コンクリート体の表面から外側に出る磁束の方向を正方向とし、その逆の磁束の方向を負方向として、
   （ｃ）「前記鉄筋を磁化させた際に配置した前記磁石のＮ極端部があった位置の近傍であって前記鉄筋の長手方向における磁束密度の負方向のピーク位置」または
   （ｄ）「前記磁石のＮ極端部があった位置から前記磁束密度の負方向のピーク位置に向かってより離れた位置にある前記鉄筋の長手方向における磁束密度の正方向のピークのピーク値」のいずれか一方または両方を求め、
   前記（ｃ）または（ｄ）のいずれか一方または両方を予め設定した閾値と比較して、前記鉄筋を磁化させた際に配置した前記磁石の両磁極のそれぞれ該鉄筋に最も近い両端部があった各位置から、それぞれ該鉄筋またはその延長線に向けて該磁石の前記両磁極の各中心部を通る直線に対して３０°傾けた方向に延ばした２本の直線に挟まれた範囲内における該鉄筋の破断の有無を検出することを特徴とする非破壊検査方法。
   
4. 前記磁気センサの配置を移動させながら前記コンクリート体の表面の垂直方向の磁束密度を測定するとともに、該磁気センサの配置の移動距離を距離センサによって検出し、該磁気センサが測定した磁束密度と該距離センサが検出した移動距離とに基づいて、前記（ｃ）または（ｄ）のいずれか一方または両方を求めることを特徴とする請求項３に記載の非破壊検査方法。
5. コンクリート体内に設けられた屈曲部を有する鉄筋をコンクリート体の外側から磁石によって磁化させ、この後そのコンクリート体の表面の磁束密度を測定することにより前記屈曲部の破断の有無を検出する非破壊検査方法であって、
   前記屈曲部の近傍において、１つの磁石を、その両磁極の各中心部を通る直線が前記鉄筋の長手方向とほぼ平行になるように前記コンクリート体の表面に近づけて配置し、前記鉄筋の長手方向に移動させることなく該鉄筋を磁化させ、
   次に磁気センサを、前記鉄筋に沿った前記コンクリート体の表面に近づけて配置して該表面の垂直方向の磁束密度を測定することにより、前記鉄筋の屈曲部から長手方向に沿った所定距離の位置における磁束密度を求め、
   この位置における磁束密度を予め設定した閾値と比較して、前記鉄筋を磁化させた際に配置した前記磁石の両磁極のそれぞれ該鉄筋に最も近い両端部があった各位置から、それぞれ該鉄筋またはその延長線に向けて該磁石の前記両磁極の各中心部を通る直線に対して３０°傾けた方向に延ばした２本の直線に挟まれた範囲内における該鉄筋の屈曲部の破断の有無を検出することを特徴とする非破壊検査方法。
6. 前記磁気センサの配置を、前記鉄筋の長手方向と直交する方向に移動させながら前記コンクリート体の表面の磁束密度を測定することを特徴とする請求項５に記載の非破壊検査方法。
7. 前記磁石の配置を、前記鉄筋の長手方向と直交する方向に移動させながら該鉄筋を磁化させることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の非破壊検査方法。