JP6452130B2

JP6452130B2 - 線状部材の診断装置及び診断方法

Info

Publication number: JP6452130B2
Application number: JP2015050183A
Authority: JP
Inventors: 一輝星島; 建次郎木村; 成幸中田; 勇輝美馬
Original assignee: Kobe University NUC; Mitsui E&S Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobe University NUC; Mitsui E&S Machinery Co Ltd
Priority date: 2015-03-13
Filing date: 2015-03-13
Publication date: 2019-01-16
Anticipated expiration: 2035-03-13
Also published as: JP2016170059A

Description

本発明は、非磁性材料で被覆された構造体中の線状部材の断面形状の変化を診断する診断装置及び診断方法に関する。

コンクリート等に埋設された鉄筋が腐食して断面形状が変化した部分、さらには腐食が進行して鉄筋が破断した異常部分、あるいは、鉄筋同士の接続により断面が局部的に変化した部分を非破壊検査により診断することが求められている。特に、コンクリート構造体の表面から水や酸素等が浸入することによって、コンクリート構造体の表面に近い鉄筋では、鉄筋の腐食や破断が発生し易い。この腐食や破断によって、コンクリート構造体の強度は弱くなるため、このような部分を早期に診断することが求められている。

例えば、非磁性体下の強磁性体に直流磁界を付与して強磁性体をその長手方向に磁化させ、ＭＩセンサまたはフラックスゲート型センサ等の磁気センサを用いて非磁性体の表面上で強磁性体の長手方向に沿って強磁性体の残留磁束密度についての強磁性体の長手方向と直角な方向の磁束密度成分を測定し、該磁束密度成分の分布に基づいて異常箇所の有無を判定する非破壊検査装置が知られている（特許文献１）。

特許第３７３４８２２号公報

上述の非破壊検査装置では、具体的に、コンクリート体の表面上の着磁した鉄筋の残留磁束密度について、鉄筋の長手方向と直角な方向の磁束密度成分を、鉄筋の長手方向の異なる位置で、一対の磁気センサで測定し、この測定値の差分から微分値を求め、この微分値の変化に基づいて鉄筋の破断箇所の有無を判定するものである。

しかし、上記非破壊検査装置では、コンクリート構造体の表面から最も近い位置にある鉄筋のかぶり深さが浅い場合、鉄筋等の破断箇所の有無を判定することはできるものの、腐食により鉄筋の断面が局部的に小さくなった破断前の状態、コンクリート構造体の表面から最も近い位置にある鉄筋のかぶり深さが深い場合の破断箇所、あるいは鉄筋の断面形状の変化について、十分な検査結果が得られない場合もある。

そこで、本発明は、コンクリート等の非磁性材料で被覆された構造体中の鉄筋等の線状部材の破断等による線状部材の断面形状の変化を診断することができる診断装置及び診断方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、線状部材が非磁性材料で被覆された構造体中の前記線状部材の断面形状の変化を診断する診断装置である。当該診断装置は、
一方向に延び平面上に配列した複数の磁化可能な線状部材を、前記線状部材の長手方向に沿って磁化させるように構成した着磁ユニットと、
磁化された前記線状部材によってつくられる磁場のうち、少なくとも、前記線状部材の配列面と直交する方向の、前記構造体の表面から一定の高さ方向の位置における磁場成分を磁気センサで計測するように構成した磁場計測ユニットと、
計測した前記磁場成分を用いて求められる磁場分布であって、前記線状部材の配列面に平行で、かつ前記線状部材の長手方向に直交する幅方向に沿った磁場分布に基づいて、前記線状部材の破断の有無を含む、前記線状部材の断面形状の変化を診断するように構成した診断ユニットと、を有する。
前記診断ユニットは、前記複数の線状部材のうち１つの線状部材において、前記幅方向に沿った磁場分布のうち磁場強度の絶対値の最大値が、隣接する線状部材における磁場強度の絶対値の最大値の２倍以上となる第１の部分と、前記第1の部分から前記長手方向に離間し、磁場成分の向きが、前記第1の部分における磁場成分の向きと異なり、かつ、磁場強度の絶対値の最大値が、隣接する線状部材における磁場強度の絶対値の最大値の２倍以上となる第２の部分を、前記１つの線状部材が有するとき、前記破断が存在すると診断する。

前記磁場成分の計測は、前記構造体の表面に対する高さ方向の、少なくとも２つの異なる位置で行い、前記磁場分布は、前記計測した前記磁場成分から算出した、前記線状部材の配列面における磁場成分の分布である、ことが好ましい。

前記磁場分布を算出するために、前記高さ方向の前記２つの異なる位置で計測した磁場成分の計測結果を用いて前記線状部材の配列面上の磁場成分を算出する処理ユニット、をさらに有する、ことが好ましい。

前記磁場計測ユニットは、前記高さ方向の異なる位置であって、前記長手方向に離間した少なくとも２つの位置に前記幅方向に沿うように設けられた磁気ラインセンサを備え、前記少なくとも２つの位置に設けられた前記磁気ラインセンサを同時に前記構造体に対して相対的に移動させながら前記長手方向及び前記幅方向の同じ位置であって前記高さ方向の異なる２つの位置における前記磁場成分を前記磁気センサで計測する、ことが好ましい。

本発明の他の一態様は、線状部材が非磁性材料で被覆された構造体中の前記線状部材の断面形状の変化を診断する診断方法である。当該診断方法は、
一方向に延び平面上に配列した複数の磁化可能な線状部材を、前記線状部材の長手方向に沿って磁化させるステップと、
磁化された前記線状部材によってつくられる磁場のうち、少なくとも、前記線状部材の配列面と直交する方向の、前記構造体の表面から一定の高さ方向の位置における磁場成分を磁気センサが計測するステップと、
計測した前記磁場成分を用いて求められる磁場分布であって、前記線状部材の配列面に平行で、かつ前記線状部材の長手方向に直交する幅方向に沿った磁場分布に基づいて、前記線状部材の破断の有無を含む、前記線状部材の断面形状の変化を診断するステップと、を有する。
前記断面形状の変化を診断するステップでは、前記複数の線状部材のうち１つの線状部材において、前記幅方向に沿った磁場分布のうち磁場強度の絶対値の最大値が、隣接する線状部材における磁場強度の絶対値の最大値の２倍以上となる第１の部分と、前記第1の部分から前記長手方向に離間し、磁場成分の向きが、前記第1の部分における磁場成分の向きと異なり、かつ、磁場強度の絶対値の最大値が、隣接する線状部材における磁場強度の絶対値の最大値の２倍以上となる第２の部分を、前記１つの線状部材が有するとき、前記破断が存在すると診断する。

前記磁場成分を計測するステップでは、前記高さ方向の異なる位置であって、前記長手方向に離間した少なくとも２つの位置に前記幅方向に沿うように設けられた磁気ラインセンサを同時に前記構造体に対して相対的に移動させながら前記長手方向及び前記幅方向の同じ位置であって前記高さ方向の異なる２つの位置における前記磁場成分を前記磁気ラインセンサで計測する、ことが好ましい。

上述の診断装置及び診断方法によれば、非磁性材料で被覆された構造体中の線状部材の破断等を含む線状部材の断面形状の変化を診断することができる。

（ａ），（ｂ）は、本実施形態の診断装置を説明する図である。本実施形態の診断方法のフローを説明する図である。（ａ）は、本実施形態で得られる磁場分布の一例を示す図であり、（ｂ）は、本実施形態で得られる再構成した磁場分布の一例を示す図である。（ａ），（ｂ）は、Ｙ方向位置の異なる、幅方向に沿った磁場分布の例を示す図であって、（ａ），（ｂ）に示す実線の磁場分布はｚ＝０における磁場分布の例を示し、点線の磁場分布は線状部材の配列面上に再構成した磁場分布の例を示す。（ａ）は、本実施形態で得られる磁場分布の一例を示す図であり、（ｂ）は、本実施形態で得られる再構成した磁場分布の一例を示す図である。本実施形態で得られる、破断した鉄筋の長手方向に沿った磁場分布の一例を示す図である。鉄筋が減肉状態である場合の本実施形態で得られる磁場分布の一例を示す図である。（ａ）〜（ｄ）は、図７に示す磁場分布のＸ方向に沿った分布を示す図であり、（ｅ）は、図７に示す磁場分布のＹ方向に沿った分布を示す図である。

以下、本実施形態の診断装置及び診断方法を、図を参照しながら詳細に説明する。

図１（ａ），（ｂ）は、本実施形態の診断装置１０を説明する図である。診断装置１０は、着磁ユニット１２（図１（ｂ）参照）と、磁場計測ユニット１４と、診断ユニット１６と、ディスプレイ１８と、を有する。図１（ａ）中のＸ方向は幅方向であり、Ｙ方向は長手方向であり、Ｚ方向は高さ方向である。

診断装置１０は、線状部材が非磁性材料で被覆された構造体中の線状部材の断面形状の変化を診断する装置である。具体的には、診断装置１０は、一方向に延び平面上に配列した、複数の磁化可能な線状部材である鉄筋２０を、鉄筋２０の長手方向（Ｙ方向）に沿って磁化させるために、鉄筋２０をコンクリートで被覆したコンクリート構造体２２の表面から一定の高さの位置（Ｚ方向の一定の位置）で、鉄筋２０の長手方向に磁石を移動させる。こうして磁化された鉄筋２０によってつくられる磁場のうち、少なくとも、鉄筋２０の配列面と直交する方向の、コンクリート構造体２２の表面における磁場成分を磁気センサで計測する。計測した磁場成分を用いて求められる磁場分布であって、鉄筋２０の配列面に平行であり、かつ鉄筋２０の長手方向に直交する幅方向に沿った磁場分布に基づいて、鉄筋２０の断面形状の変化を診断する。
本実施形態の診断装置１０が診断する対象は、コンクリート構造体であり、一方向に延び平面上に配列した、複数の磁化可能な線状部材で構成される鉄筋の層が積層された構造体である。この構造体では、鉄筋の各層は、コンクリート構造体の表面に平行に設けられている。また、この構造体では、例えば、鉄筋の層における鉄筋の長手方向は、隣接する鉄筋の層における鉄筋の長手方向に対して直交している。

着磁ユニット１２は、鉄筋２０の長手方向に沿って磁化させるための磁石１２ａを含む。磁石１２ａは、例えば永久磁石であり、鉄筋２０の長手方向の一方にＮ極、他方にＳ極が向くように配置されて、鉄筋２０の長手方向に沿って移動する。磁石１２ａは、鉄筋２０の配列平面に沿って平行であって、鉄筋２０の長手方向に直交する幅方向に複数設けられることが好ましい。すなわち、磁石１２ａは、長手方向にＮ極、Ｓ極が位置するように配置した複数の磁石１２ａが幅方向にライン状に設けられることが、短時間に鉄筋２０すべて着磁させる点から好ましい。このような鉄筋２０の磁化によって、鉄筋２０の内部には長手方向に沿って進む磁場成分が形成される。

磁場計測ユニット１４は、磁化された鉄筋２０によってつくられる磁場のうち、少なくとも、鉄筋２０の配列面と直交する方向の、コンクリート構造体２２の表面における磁場成分を磁気センサで計測するように構成されている。磁気センサの計測では、磁気センサを鉄筋２０の長手方向に走査すること、あるいは長手方向と直交する幅方向に走査することが好ましい。磁気センサによる磁場成分の計測では、コンクリート構造体２２の表面から離れた高さ方向（鉄筋２０の配列面に対して直交する方向）の位置で、磁気センサで計測することが好ましい。磁場計測ユニット１４で計測された計測データは、診断ユニット１６に送られる。磁気センサには、例えば、幅方向に沿って延びるラインセンサが好適に用いられる。この場合、図１（ａ）に示すように、磁場計測ユニット１４は、少なくとも高さ方向の異なる２つの位置に、幅方向に沿うように設けられた磁気ラインセンサ１４ａ，１４ｂを備え、少なくとも２つの磁気ラインセンサ１４ａ，１４ｂを同時に、長手方向に移動しながら磁場成分を計測することが好ましい。この場合、１つの磁気ラインセンサは、コンクリート構造体２２の表面に位置する。もう１つの磁気ラインセンサは、コンクリート構造体２２２の表面から高さｈ（ｚ＝ｈ）の位置にある。磁気ラインセンサの数は２以上であり、２つ、３つ、４つ、・・・であってもよい。磁気ラインセンサは、例えば、磁気インピーダンス素子、あるいはトンネル磁気抵抗効果を利用したセンサを用いることができる。特に、トンネル磁気抵抗効果を利用したセンサの出力は、温度に敏感に影響を受けるので、コンクリート構造体２２を取り巻く環境温度の影響を受け易いことから、少なくとも２つの磁気ラインセンサ１４ａ，１４ｂを用いて同時に計測することが好ましい。後述するように、少なくとも２つの高さ方向の位置で計測された磁場成分の値を用いて磁場分布の再構成を行なう場合、環境温度によってセンサの出力が変動することは好ましくない。この点から、少なくとも２つの磁気ラインセンサ１４ａ，１４ｂを同時に、長手方向あるいは幅方向移動しながら磁場成分を計測することが好ましい。

診断ユニット１６は、磁場成分の計測データを用いて磁場分布を作成し、この磁場分布に基づいて、鉄筋２０の断面形状の変化を診断するように構成されている。磁場分布は、鉄筋２０の配列面に平行であり、かつ鉄筋２０の長手方向（Ｙ方向）に直交する幅方向（Ｘ方向）に沿った磁場分布に基づいて、鉄筋２０の断面形状の変化を診断するように構成されている。このとき、診断ユニット１６は、好ましくは、幅方向に沿った磁場分布の他に、鉄筋２０の長手方向に沿った磁場分布も加えて、これら２方向に沿った磁場分布に基づいて鉄筋２０の断面形状の変化を診断することが好ましい。また、幅方向及び長手方向を縦軸及び横軸とする２次元平面上に磁場の強さを色や明度等によって表した磁場分布の分布図に基づいて鉄筋２０の断面形状の変化を診断することも好ましい。診断ユニット１６は、コンピュータで構成され、コンピュータに予め記憶されたプログラムを呼び出して実行することにより、診断ユニット１６の機能を実現する。診断ユニット１６の機能については後述する。

ディスプレイ１８は、診断ユニット１６で得られた磁場分布等を画面表示する。磁場分布は、磁場成分の強さを色や明度によって表した分布図、また幅方向を横軸に、磁場成分の強さを縦軸に採って表した磁場成分の分布を示すグラフを含む。

図２は、本実施形態の診断方法のフローを説明する図である。
まず、着磁ユニット１２は、鉄筋２０を磁化する（ステップＳＴ１０）。具体的には、一方向に延び、平面上に配列した、複数の磁化可能な線状部材である鉄筋２０を、磁石１２を含む着磁ユニット１２を鉄筋２０の長手方向に移動させることにより、長手方向に沿って磁化させる。

次に、磁場計測ユニット１４の磁気センサは、鉄筋２０によってつくられる磁場のうち、鉄筋２０の配列面と直交する方向の、コンクリート構造体２２の表面における磁場成分と、この表面から離れた高さ方向の位置の磁場成分を、磁気センサで計測する（ステップＳＴ１２）。磁気センサによる高さ方向の異なる位置での計測は、コンクリート構造体２２の表面における磁場成分の計測を少なくとも含む。磁場成分の計測結果から求められる磁場分布は、計測した磁場成分から再構成した、鉄筋２０の配列面における磁場成分の分布であることが好ましい。磁場計測ユニット１４は、図１（ａ）に示すように、少なくとも高さ方向の異なる２つの位置（ｚ＝０，ｈ）に、幅方向に沿うように設けられた磁気ラインセンサ１４ａ，１４ｂを備え、少なくとも２つの磁気ラインセンサ１４ａ、１４ｂを同時に移動しながら計測することが好ましい。少なくとも高さ方向の異なる２つ以上の位置で計測するのは、後述するように、磁場分布の再構成をするときに、２つ以上の高さ方向の異なる位置での計測結果を用いるためである。

次に、診断ユニット１６は、磁場分布を作成する（ステップＳＴ１４）。さらに、診断ユニット１６は、作成した磁場分布を再構成する（ステップＳＴ１６）。作成される磁場分布は、磁場計測ユニット１４の磁気センサで計測される高さ方向の位置における分布、すなわち計測位置の磁場分布である。図３（ａ）は、本実施形態で得られる計測位置における磁場分布の一例を示す図である。図３（ａ）は、鉄筋２０の１つが破断したときのコンクリート構造体２２の表面（ｚ＝０）における磁場分布の一例を示す。図３（ａ）中のＹ方向は鉄筋２０の長手方向であり、Ｘ方向は上述の幅方向である。図３（ａ）に示す磁場分布は、磁場成分の向きが図中の紙面奥行き方向である正領域Ｐ１と、磁場成分の向きが図中の紙面手前方向である負領域Ｍ１を含む。正領域Ｐ１及び負領域Ｍ１は、鉄筋２０が磁化されることにより生じる磁場成分の領域である。さらに、図３（ａ）中の磁場分布では、破断により鉄筋２０に新たな端部が作られ、磁場がコンクリートに漏れ出ることにより、負領域Ｍ２及び正領域Ｐ２が形成される。

このような磁場分布に再構成が行われる。診断ユニット１６では、磁場分布の再構成は以下のように行われる。要約すると、コンクリート構造体２２内の磁場は、ラプラス方程式により支配される。このため、コンクリート構造体２２の表面における境界条件を定めることにより、鉄筋２０の配置される表面から深さ方向の位置における磁場を算出することができる。上記境界条件として、上述した磁場計測ユニット１４で計測される磁場分布と高さ位置が異なる少なくとも２つの磁場分布から求められるコンクリート構造体２２の表面における磁場の深さ方向の勾配分布が用いられる。

具体的には、コンクリート構造体２２中の磁場は、下記式（１）で表される。φ（ｘ，ｙ，ｚ）は、ＸＹＺ直交座標系における位置（ｘ，ｙ，ｚ）における磁場成分を表す。ΔはＸＹＺ直交座標系におけるｘ，ｙ，ｚのラプラシアンである。ｘは、図１（ａ）に示すＸ方向（幅方向）の座標であり、ｙは、図１（ａ）に示す鉄筋２０の長手方向であるＹ方向の座標であり、ｚは、図１（ａ）に示す鉄筋２０の配列面に対して直交する方向Ｚの座標である。

式（１）：

上記φにおける方程式の一般解は、ＸＹＺ直交座標系においてＺ方向に指数関数的に減衰する項と指数関数的に増大する項との和として下記式（２）で表される。

式（２）：

ｋｘ，ｋｙはＸ方向およびＹ方向の波数であり、ａ（ｋｘ，ｋｙ），ｂ（ｋｘ，ｋｙ）はｋｘ，ｋｙで表される関数である。さらに、上記一般解の式の両辺をｚで１回微分したものは下記式（３）で表される。

式（３）：

これに対して、ｚ＝０を満たすＸＹ平面に平行な面におけるφ（ｘ，ｙ，０）及びφｚ（ｘ，ｙ，０）は下記式（４），（５）で表される。

式（４）：

式（５）：

したがって、φ（ｘ，ｙ，０）のフーリエ変換した結果ψ（ｋｘ，ｋｙ）と、φ_ｚ（ｘ，ｙ，０）のフーリエ変換した結果ψ_ｚ（ｋｘ，ｋｙ）はそれぞれ式（６）、式（７）で表される。

式（６）：

式（７）：

したがって、ａ（ｋｘ，ｋｙ），ｂ（ｋｘ，ｋｙ）は、下記式（８），（９）で表すことができる。

式（８）：

式（９）：

これより、ラプラス方程式の一般解は、下記式（１０）のように表される。

式（１０）：

上記式（１０）において、ψ（ｋｘ，ｋｙ）は、磁場計測ユニット１４を用いて計測して得られるｚ＝０における磁場分布をフーリエ変換したものに対応し、ψ_ｚ（ｋｘ，ｋｙ）は、z＝ｈにおける磁場分布とｚ＝０における磁場分布との差分をｈで割り算した結果をフーリエ変換したものに対応する。すなわち、ψ（ｋｘ，ｋｙ）及びψ_ｚ（ｋｘ，ｋｙ）は、磁場計測ユニット１４を用いて計測した結果から得られるものである。したがって、計測した結果から得られたψ（ｋｘ，ｋｙ）及びψ_ｚ（ｋｘ，ｋｙ）を用いて式（１０）に従って、フーリエ逆変換をすることにより、磁場成分の一般解φ（ｘ，ｙ，ｚ）を算出することができる。このような演算処理を診断ユニット１６は行い、ｚを０からコンクリート構造体２２の内部に向かった深さ方向の各位置における磁場分布φ（ｘ，ｙ，−ｄ）を求め、磁場分布における磁場の強さの最大値と最小値の差が最大になるときの深さｄを見つけ出し、このときの深さｄを、コンクリート構造体２２の最も近い場所に位置する鉄筋２０の位置とみなし、この深さｄにおける磁場分布φ（ｘ，ｙ，−ｄ）を作成する。この磁場分布が、鉄筋２０の配列面における磁場分布であり、再構成した磁場分布である。

本実施形態では、コンクリート構造体２２の表面から高さ方向の異なる２つの位置、すなわちｚ＝０、ｈにおける磁場分布を計測することにより、ψ_ｚ（ｋｘ，ｋｙ）を求めるが、コンクリート構造体２２の表面から高さ方向の異なる２つ以上の位置における磁場分布を計測により求め、これより、φ_ｚ（ｘ，ｙ，０）を高精度に求めることにより、高精度のψ_ｚ（ｋｘ，ｋｙ）を求めてもよい。

図３（ｂ）は、本実施形態で得られる再構成した磁場分布の一例を示す図であり、計測結果から作成されたｚ＝０の磁場分布（図３（ａ）に示す分布）を、上述した方法により再構成した鉄筋２０の深さ方向の位置（深さｄ）における磁場分布の一例を示す図である。図３（ｂ）からわかるように、再構成前のｚ＝０の磁場分布に比べて、鉄筋２０の破断が明確にわかる。すなわち、破断により形成される正領域Ｐ２と負領域Ｍ２が顕著になる。このような再構成された磁場分布を用いて診断ユニット１６は、鉄筋２０の断面形状の変化を診断する。断面形状の変化が破断に拠る場合、診断ユニット１６は、複数の鉄筋２０のうち１つの鉄筋が、以下の条件を満足するとき、破断が存在すると診断することが好ましい。その条件とは、複数の鉄筋２０のうち１つの鉄筋２０において、幅方向に沿った磁場分布のうち磁場強度の絶対値の最大値が、隣接する鉄筋２０における磁場強度の絶対値の最大値の２倍以上となる第１の部分（正領域Ｐ２あるいは負領域Ｍ２）と、第1の部分から長手方向に離間し、磁場成分の向きが、第1の部分における磁場成分の向きと異なり、かつ、磁場強度の絶対値の最大値が、隣接する鉄筋２０における磁場強度の絶対値の最大値の２倍以上となる第２の部分（負領域Ｍ２あるいは正領域Ｐ２）を、１つの鉄筋２０が有することである。特に、幅方向に沿った磁場分布では、破断した部分の磁場成分は、隣接した鉄筋２０の磁場成分と大きく異なるから、特に破断位置を見つけ易い。破断があると診断された鉄筋２０に対して、上述した第１の部分と第２の部分の間で、磁場成分が０になる部分が存在し、この部分を破断位置として、ｘ座標の位置とｙ座標の位置を、診断ユニット１６は算出することができる。図４（ａ）は、幅方向に沿った磁場分布の例を示す図であり、ｙ＝Ｙ１における幅方向に沿った磁場分布の例を示す。図中、実線は、ｚ＝０における幅方向に沿った磁場分布であり、点線は、深さｄにおける幅方向に沿った磁場分布である。図４（ｂ）は、幅方向に沿った磁場分布の例を示す図であり、ｙ＝Ｙ２における幅方向に沿った磁場分布の例を示す。図中、実線は、ｚ＝０における幅方向に沿った磁場分布であり、点線は、深さｄ（鉄筋２０の深さ方向の位置）における幅方向に沿った磁場分布である。このように、再構成した磁場分布を用いて破断の有無を精度良く診断することができる。図５（ａ）は、本実施形態で得られる磁場分布の他の例を示す図であり、破断が存在しない５本の鉄筋のｚ＝０における磁場分布の一例を示す。図５（ｂ）は、本実施形態で得られる再構成した磁場分布の他の例を示す図であり、破断が存在しない５本の鉄筋の深さｄ（鉄筋２０の深さ方向の位置）における磁場分布の一例を示す。このように、破断がない場合、磁場分布には、第１の部分（正領域Ｐ２あるいは負領域Ｍ２）及び第２の部分（負領域Ｍ２あるいは正領域Ｐ２）は形成されない。

診断ユニット１６は、このような磁場分布を用いて、鉄筋２０の断面形状の変化を診断する（ステップＳＴ１８）。本実施形態では、再構成した磁場分布の幅方向の分布に基づいて鉄筋２０の断面形状の変化を診断することもできるが、図３（ａ）に示すようなコンクリート構造体２２の表面から一定の高さ方向の位置（ｚ≧０）における磁場の計測結果から得られる磁場分布の幅方向の分布に基づいて鉄筋２０の断面形状の変化を診断することもできる。本実施形態では、図４（ａ），（ｂ）に示す幅方向に沿った磁場分布に基づいて診断をするが、好ましくは、幅方向に沿った磁場分布の他に、鉄筋２０の長手方向に沿った磁場分布を加えて診断することが好ましい。長手方向に沿った磁場分布では、図６に示すように、破断箇所で磁場成分の強さが負から正に、すなわち、磁場成分の向きが変化する。図６は、本実施形態で得られる、破断した鉄筋２０の長手方向に沿った磁場分布の一例を示す図である。このような長手方向における磁場成分の向きの変化を考慮して、幅方向に沿った磁場分布とともに、診断することが好ましい。

図３（ａ），（ｂ）は、鉄筋２０が破断したときの磁場分布であるが、腐食により、鉄筋２０の断面が減肉した場合においても、幅方向に沿った磁場分布に、健全な鉄筋の磁場分布に対する変化が見られ、鉄筋２０の断面形状が変化したことが確かめられている。図７は、鉄筋２０が減肉状態（６０％減肉した状態）である場合の本実施形態で得られる磁場分布の一例を示す図である。図７に示す磁場分布は、Ｚ方向の鉄筋２０の位置における磁場分布である。図７に示すように、正領域Ｐ１と負領域Ｍ１との間に、負領域Ｍ２が別途形成されている。この負領域Ｍ２が存在することにより、鉄筋２０の断面形状の変化を知ることができる。図８（ａ）〜（ｄ）は、図７に示す（ａ）〜（ｄ）の実線上の磁場分布のＸ方向に沿った分布を示す図であり、図８（ｅ）は、図７に示す（ｅ）の実線上の磁場分布のＹ方向に沿った分布を示す図である。図８（ａ）〜（ｄ）から、鉄筋２０の断面形状が変化していることがわかる。さらに、図８（ｅ）からも、鉄筋２０の断面形状が変化していることがわかる。このように、鉄筋２０の減肉による断面形状の変化を知ることができる。さらに、鉄筋２０同士が接続されたつなぎ目部分では断面形状が大きくなるが、この断面形状の増大による変化においても、磁場分布から知ることができきる。このような断面形状の変化を、幅方向に沿った磁場分布から診断することができる。

本実施形態では、磁場の計測は、鉄筋２０の配列面と直交する方向の磁場成分の計測であり、磁場分布は鉄筋２０の配列面と直交する方向の磁場成分の分布であるが、磁場の計測は、鉄筋２０の配列面と直交する方向（Ｚ方向）の磁場成分の他に、鉄筋２０の長手方向（Ｙ方向）及び幅方向（Ｘ方向）の少なくとも１つの計測を含めてもよく、この計測によって作成される磁場分布は、３次元の磁場の大きさ（Ｚ方向、Ｘ方向、及びＹ方向を考慮した３次元の磁場の大きさ）、２次元の磁場の大きさ（Ｚ方向及びＸ方向に平行な平面上の磁場の大きさ、あるいは、Ｚ方向及びＹ方向に平行な平面上の磁場の大きさ）の分布、あるいは、磁場の向き（Ｚ方向及びＹ方向に平行な平面上の磁場の向き、あるいはＺ方向及びＸ方向に平行な平面上の磁場の向き）の分布であってもよい。

以上、本発明の診断装置及び診断方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

１０診断装置
１２着磁ユニット
１２ａ磁石
１４磁場計測ユニット
１４ａ，１４ｂ磁気ラインセンサ
１６診断ユニット
１８ディスプレイ
２０鉄筋
２２コンクリート構造体

Claims

線状部材が非磁性材料で被覆された構造体中の前記線状部材の断面形状の変化を診断する診断装置であって、
一方向に延び平面上に配列した複数の磁化可能な線状部材を、前記線状部材の長手方向に沿って磁化させるように構成した着磁ユニットと、
磁化された前記線状部材によってつくられる磁場のうち、少なくとも、前記線状部材の配列面と直交する方向の、前記構造体の表面から一定の高さ方向の位置における磁場成分を磁気センサで計測するように構成した磁場計測ユニットと、
計測した前記磁場成分を用いて求められる磁場分布であって、前記線状部材の配列面に平行で、かつ前記線状部材の長手方向に直交する幅方向に沿った磁場分布に基づいて、前記線状部材の破断の有無を含む、前記線状部材の断面形状の変化を診断するように構成した診断ユニットと、を有し、
前記診断ユニットは、前記複数の線状部材のうち１つの線状部材において、前記幅方向に沿った磁場分布のうち磁場強度の絶対値の最大値が、隣接する線状部材における磁場強度の絶対値の最大値の２倍以上となる第１の部分と、前記第1の部分から前記長手方向に離間し、磁場成分の向きが、前記第1の部分における磁場成分の向きと異なり、かつ、磁場強度の絶対値の最大値が、隣接する線状部材における磁場強度の絶対値の最大値の２倍以上となる第２の部分を、前記１つの線状部材が有するとき、前記破断が存在すると診断する、ことを特徴とする診断装置。
前記磁場成分の計測は、前記構造体の表面に対する高さ方向の、少なくとも２つの異なる位置で行い、前記磁場分布は、前記計測した前記磁場成分から算出した、前記線状部材の配列面における磁場成分の分布である、請求項１に記載の診断装置。
前記磁場分布を算出するために、前記高さ方向の前記２つの異なる位置で計測した磁場成分の計測結果を用いて前記線状部材の配列面上の磁場成分を算出する処理ユニット、をさらに有する、請求項２に記載の診断装置。
前記磁場計測ユニットは、前記高さ方向の異なる位置であって、前記長手方向に離間した少なくとも２つの位置に前記幅方向に沿うように設けられた磁気ラインセンサを備え、前記少なくとも２つの位置に設けられた前記磁気ラインセンサを同時に前記構造体に対して相対的に移動させながら前記長手方向及び前記幅方向の同じ位置であって前記高さ方向の異なる２つの位置における前記磁場成分を前記磁気センサで計測する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の診断装置。
線状部材が非磁性材料で被覆された構造体中の前記線状部材の断面形状の変化を診断する診断方法であって、
一方向に延び平面上に配列した複数の磁化可能な線状部材を、前記線状部材の長手方向に沿って磁化させるステップと、
磁化された前記線状部材によってつくられる磁場のうち、少なくとも、前記線状部材の配列面と直交する方向の、前記構造体の表面から一定の高さ方向の位置における磁場成分を磁気センサが計測するステップと、
計測した前記磁場成分を用いて求められる磁場分布であって、前記線状部材の配列面に平行で、かつ前記線状部材の長手方向に直交する幅方向に沿った磁場分布に基づいて、前記線状部材の破断の有無を含む、前記線状部材の断面形状の変化を診断するステップと、を有し、
前記断面形状の変化を診断するステップでは、前記複数の線状部材のうち１つの線状部材において、前記幅方向に沿った磁場分布のうち磁場強度の絶対値の最大値が、隣接する線状部材における磁場強度の絶対値の最大値の２倍以上となる第１の部分と、前記第1の部分から前記長手方向に離間し、磁場成分の向きが、前記第1の部分における磁場成分の向きと異なり、かつ、磁場強度の絶対値の最大値が、隣接する線状部材における磁場強度の絶対値の最大値の２倍以上となる第２の部分を、前記１つの線状部材が有するとき、前記破断が存在すると診断する、ことを特徴とする診断方法。
前記磁場成分の計測は、前記構造体の表面に対する高さ方向の、少なくとも２つの異なる位置で行い、前記磁場分布は、前記計測した前記磁場成分から算出した、前記線状部材の配列面における磁場成分の分布である、請求項５に記載の診断方法。
前記磁場成分を計測するステップでは、前記高さ方向の異なる位置であって、前記長手方向に離間した少なくとも２つの位置に前記幅方向に沿うように設けられた磁気ラインセンサを同時に前記構造体に対して相対的に移動させながら前記長手方向及び前記幅方向の同じ位置であって前記高さ方向の異なる２つの位置における前記磁場成分を前記磁気ラインセンサで計測する、請求項５または６に記載の診断方法。