JP7029303B2 - Non-destructive diagnostic method for PC grout filling state - Google Patents

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特許法第30条第2項適用 2017年8月1日に公益社団法人土木学会が発行した「平成29年度土木学会全国大会 第72回年次学術講演会 DVD-ROM版講演概要集」にて公開Application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act At the "2017 Annual Conference of the Japan Society of Civil Engineers 72nd Annual Academic Lecture DVD-ROM Version Lecture Summary" published by the Japan Society of Civil Engineers on August 1, 2017. Release

本発明は、プレストレストコンクリート構造物(PC構造物)におけるPCグラウトの充填状態を非破壊的に評価して診断するPCグラウト充填状態の非破壊診断方法に関する。 The present invention relates to a non-destructive diagnostic method for a PC grout-filled state in which a prestressed concrete structure (PC structure) is non-destructively evaluated and diagnosed.

プレストレストコンクリート橋(PC橋)などのPC構造物においては、部材コンクリートとPC鋼材との一体化を確保すると共に、PC鋼材を腐食から保護することを目的として、シース内にPCグラウトを充填する施工が行われる。 In PC structures such as prestressed concrete bridges (PC bridges), the sheath is filled with PC grout for the purpose of ensuring the integration of member concrete and PC steel and protecting the PC steel from corrosion. Is done.

このとき、PCグラウトが密実に充填されていないとシース内に空洞が形成され、その空洞へ雨水等が侵入することにより内部のPC鋼材が腐食されて、PC鋼材の破断や突出につながる恐れがある。このため、PC構造物を適切に維持管理していくためには、PCグラウトの充填度(PCグラウト充填率)を正確に評価する必要がある。 At this time, if the PC grout is not densely filled, a cavity is formed in the sheath, and rainwater or the like may enter the cavity to corrode the internal PC steel material, leading to breakage or protrusion of the PC steel material. be. Therefore, in order to properly maintain and manage the PC structure, it is necessary to accurately evaluate the filling degree of the PC grout (PC grout filling rate).

そこで、例えば、PC鋼材が配置されている箇所を特定した後、その箇所を削孔して内部を確認してPCグラウトの充填状態を評価する手法があるが、この手法では、多大な時間と労力を必要とし、また、PC構造物の一部を破壊して削孔しなければならないという問題があり、以下に列記するような非破壊的な評価手法が提案されている(特許文献1~3)。 Therefore, for example, there is a method of identifying the place where the PC steel material is placed, then drilling the hole and checking the inside to evaluate the filling state of the PC grout, but this method takes a lot of time. There is a problem that labor is required and a part of the PC structure must be destroyed to make a hole, and non-destructive evaluation methods as listed below have been proposed (Patent Documents 1 to 1). 3).

(1)放射線透過法(X線法)
放射線透過法(X線法)は、X線を使用してコンクリート内部の詳細を検査する方法であり、物質の密度によりX線の透過度が変化する性質を利用して、シース内の空洞を非破壊的に検出する。
(1) Radiation transmission method (X-ray method)
The radiation transmission method (X-ray method) is a method of inspecting the details inside concrete using X-rays, and utilizes the property that the transmittance of X-rays changes depending on the density of the substance to create cavities in the sheath. Non-destructive detection.

具体的には、PCグラウト充填率が低いと、シース内に空洞が形成され、その空洞によってX線の透過度が高くなるため、画像が色濃く現れる。一方、PCグラウト充填率が高い部分では、密実で空洞が殆どないため、X線の透過度が低くなり、画像が色薄く現れる。このため、画像の濃淡を判別することにより、シース内における空洞の有無を直接検出することができる。 Specifically, when the PC grout filling rate is low, a cavity is formed in the sheath, and the cavity increases the transmittance of X-rays, so that the image appears dark. On the other hand, in the portion where the PC grout filling rate is high, since it is solid and has almost no cavities, the transmittance of X-rays is low and the image appears faint. Therefore, by discriminating the shade of the image, the presence or absence of a cavity in the sheath can be directly detected.

しかしながら、このX線法は、コンクリートが厚くなると判別が難しくなる。また、X線の使用に際して放射線管理区域の設定や測定に時間を要するため、試験効率を高くすることが難しいという問題がある。 However, this X-ray method becomes difficult to distinguish when the concrete becomes thick. Further, when using X-rays, it takes time to set and measure the radiation controlled area, so that there is a problem that it is difficult to improve the test efficiency.

(2)衝撃弾性波法(インパクトエコー法)
衝撃弾性波法(インパクトエコー法)は、反射波(インパクトエコー)の周波数特性に着目して、PCグラウトの未充填位置を特定する手法であり、コンクリート表面を鋼球で打撃することによりコンクリート内部へ弾性波を伝播させ、打撃面側に設置したセンサで対象物からの反射波を受信し、その周波数特性から部材厚さや内部の欠陥の有無やその深さを非破壊的に推定する。
(2) Impact elastic wave method (impact echo method)
The impact elastic wave method (impact echo method) is a method of identifying the unfilled position of the PC grout by focusing on the frequency characteristics of the reflected wave (impact echo). The elastic wave is propagated to the concrete, the reflected wave from the object is received by the sensor installed on the striking surface side, and the thickness of the member, the presence or absence of internal defects, and the depth thereof are estimated nondestructively from the frequency characteristics.

具体的には、シース内にPCグラウトが完全に充填されている場合には、版底面で反射波が生じる。一方、シース内にPCグラウト未充填部が存在している場合には、空洞が形成されたシースの表面においても反射波が生じる。これらの反射波は、それぞれコンクリート表面との間で反射を繰り返すことにより、縦波共振現象が励起される。このため、版厚やシース深さに相当する縦波共振によるピーク周波数を検知することで、内部欠陥(空洞)の有無やその深さを推定することができる。 Specifically, when the sheath is completely filled with PC grout, reflected waves are generated on the bottom surface of the plate. On the other hand, when the PC grout unfilled portion is present in the sheath, reflected waves are also generated on the surface of the sheath in which the cavity is formed. The longitudinal resonance phenomenon is excited by repeating the reflection of each of these reflected waves with the concrete surface. Therefore, the presence or absence of internal defects (cavities) and their depth can be estimated by detecting the peak frequency due to longitudinal wave resonance corresponding to the plate thickness and sheath depth.

しかしながら、このインパクトエコー法は、シース径が小さい場合やシースが深い位置にある場合には、反射波の繰り返しが生じないために上記した未充填部のシース表面との繰り返し反射波による共振現象が励起されず、ピーク周波数を検知することができず、判定することができないという問題がある。 However, in this impact echo method, when the sheath diameter is small or the sheath is in a deep position, the reflected wave does not repeat, so that the resonance phenomenon due to the repeatedly reflected wave with the sheath surface of the unfilled portion described above occurs. There is a problem that it is not excited, the peak frequency cannot be detected, and it cannot be determined.

(3)衝撃弾性波法(打音振動法)
衝撃弾性波法(打音振動法)は、衝撃入力により算出した弾性波の伝搬速度に着目して、シース内部の平均的なPCグラウト充填状況を把握する手法であり、PC鋼材端部から衝撃を与えた際に生じる弾性波を、もう一方の端部に設置したセンサで検出して、PC鋼材における伝播速度からシース内部のPCグラウト充填状況を非破壊的に把握する。
(3) Impact elastic wave method (striking vibration method)
The impact elastic wave method (striking vibration method) is a method of grasping the average PC grout filling status inside the sheath by focusing on the propagation velocity of elastic waves calculated by impact input, and impacts from the end of the PC steel material. The elastic wave generated when the above is given is detected by a sensor installed at the other end, and the PC grout filling status inside the sheath is non-destructively grasped from the propagation velocity in the PC steel material.

具体的には、PC鋼材端部から衝撃を与えたとき、シース内にPCグラウトが十分に充填されていない場合は、入力された弾性波の内、最も早く伝搬される波は鋼棒を伝播したものとなるため、見かけの弾性波速度は鋼棒単体の伝搬速度に近い値となる。これに対して、PCグラウトが充填されている場合では、鋼棒とPCグラウトが一体となった複合部材中を弾性波が伝搬する。この場合、鋼棒中の伝播波動の先端位置と周辺のPCグラウト部を伝播する波動の先端位置は同じであるため、未充填の場合に比べて伝播速度が小さくなる。このため、弾性波伝播速度を知ることにより、PCグラウトの充填不良を判定することができる。 Specifically, when an impact is applied from the end of a PC steel material, if the sheath is not sufficiently filled with PC grout, the earliest propagated elastic wave among the input elastic waves propagates through the steel rod. Therefore, the apparent elastic wave velocity is close to the propagation velocity of the steel rod alone. On the other hand, when the PC grout is filled, the elastic wave propagates in the composite member in which the steel rod and the PC grout are integrated. In this case, since the tip position of the propagating wave in the steel rod and the tip position of the wave propagating in the peripheral PC grout portion are the same, the propagating speed is smaller than that in the unfilled case. Therefore, by knowing the elastic wave propagation velocity, it is possible to determine the filling defect of the PC grout.

しかしながら、この打音振動法は、PC鋼材が挿通されているシース全体におけるPCグラウトの充填不良については判定することができるものの、PCグラウトの充填不良が発生している箇所を特定することはできないという問題がある。 However, although this tapping vibration method can determine the filling defect of the PC grout in the entire sheath through which the PC steel material is inserted, it cannot specify the location where the filling defect of the PC grout occurs. There is a problem.

(4)広帯域超音波法
広帯域超音波法は、シース直上のコンクリート面に配置した発信探触子から超音波を入力し、シースからの反射波を受信、分析することでPCグラウトの充填性を非破壊的に推測する技術である。
(4) Wideband ultrasonic method In the wideband ultrasonic method, ultrasonic waves are input from a transmitter probe placed on the concrete surface directly above the sheath, and the reflected waves from the sheath are received and analyzed to improve the filling property of the PC grout. It is a non-destructive guessing technique.

具体的には、シース内に空洞が存在すると、そこで反射して反射波が発生する。一方、密実であると、反射率が低いため反射波は小さくなる。このシース反射波は高周波帯域の波が支配的であるため、PCグラウトの充填が不良(シース内に空洞)の場合には、高周波帯域の波が支配的に受信される。一方、PCグラウトが密実に充填された充填シースの場合は、低周波帯域の波が支配的に受信される。このため、シースからの反射波を分析することでPCグラウトの充填性を推測することができる。 Specifically, if a cavity exists in the sheath, it is reflected there and a reflected wave is generated. On the other hand, if it is solid, the reflected wave becomes small because the reflectance is low. Since this sheath reflected wave is dominated by waves in the high frequency band, when the PC grout is poorly filled (hollow in the sheath), the wave in the high frequency band is predominantly received. On the other hand, in the case of a packed sheath in which PC grout is densely filled, waves in the low frequency band are predominantly received. Therefore, the filling property of the PC grout can be estimated by analyzing the reflected wave from the sheath.

しかしながら、この広帯域超音波法は、反射波にコンクリートの鉄筋や骨材からの反射波や、コンクリート表面を伝搬する反射波も含まれているため、これらの反射波をPCグラウトの未充填部からの反射波と分別して効率よく抽出する必要があり、測定にも時間を要するという問題がある。また、コンクリート表面が平滑でない場合には削ったり、探触子をコンクリート面に配置するための接触媒質を塗布したりという手間が掛かり、評価に多大な時間と労力を必要とし、現時点におけるPC構造物の総数を考慮すると、現実的な手法とは言えない。 However, in this broadband ultrasonic method, since the reflected waves include reflected waves from concrete reinforcing bars and aggregates and reflected waves propagating on the concrete surface, these reflected waves are transmitted from the unfilled portion of the PC grout. It is necessary to separate it from the reflected wave of concrete and extract it efficiently, and there is a problem that it takes time to measure. In addition, if the concrete surface is not smooth, it takes time and effort to scrape it and apply a contact medium to place the probe on the concrete surface, which requires a lot of time and effort for evaluation, and the PC structure at the present time. Considering the total number of things, it is not a realistic method.

特開2005-265817号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-265817 特開2011-21463号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-21163 特開2016-118466号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-118466

上記したように、従来より行われているPCグラウトの充填状態を非破壊的に評価して診断する手法は、いずれの手法を採用しても、測定に時間を要したり、高い精度での測定が難しいなどの問題点がある。 As described above, the conventional method of non-destructively evaluating and diagnosing the filling state of PC grout takes time for measurement and has high accuracy regardless of which method is adopted. There are problems such as difficulty in measurement.

そこで、本発明は、測定に時間を要しない簡便な方法でありながら、高い精度でPCグラウトの充填状態を非破壊的に評価して診断することができるPCグラウト充填状態の非破壊診断方法を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention provides a non-destructive diagnostic method for a PC grout filling state, which can evaluate and diagnose the filling state of the PC grout with high accuracy while being a simple method that does not require time for measurement. The challenge is to provide.

本発明者は、鋭意検討を行った結果、以下に記載する発明により上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of diligent studies, the present inventor has found that the above-mentioned problems can be solved by the invention described below, and has completed the present invention.

請求項1に記載の発明は、
PC構造物に埋設されたシース内においてPC鋼材の周囲に充填されたPCグラウトの充填状態を非破壊的に診断するPCグラウト充填状態の非破壊診断方法であって、
前記PC構造物のコンクリート表面への加振により生じた衝撃弾性波の振動波形を取得する振動波形取得ステップと、
取得された前記振動波形に基づいて、振動持続時間、周期および固有振動周波数の内の少なくとも1つを評価の指標として取得する評価指標取得ステップと、
取得された評価の指標に基づいて、PCグラウトの充填状態を診断する充填状態診断ステップとを備え、
前記周期を評価の指標とした充填状態診断ステップが、前記周期が長いほど、PCグラウトの充填状態が低いと診断することを特徴とするPCグラウト充填状態の非破壊診断方法である。
The invention according to claim 1 is
It is a non-destructive diagnosis method of the PC grout filling state for non-destructively diagnosing the filling state of the PC grout filled around the PC steel material in the sheath embedded in the PC structure.
The vibration waveform acquisition step for acquiring the vibration waveform of the impact elastic wave generated by the vibration of the PC structure on the concrete surface, and the vibration waveform acquisition step.
An evaluation index acquisition step of acquiring at least one of the vibration duration, period, and natural vibration frequency as an evaluation index based on the acquired vibration waveform.
It is equipped with a filling state diagnosis step for diagnosing the filling state of the PC grout based on the acquired evaluation index.
The filling state diagnosis step using the cycle as an evaluation index is a non-destructive diagnosis method for the PC grout filling state, characterized in that the longer the cycle is, the lower the filling state of the PC grout is diagnosed.

請求項に記載の発明は、
PC構造物に埋設されたシース内においてPC鋼材の周囲に充填されたPCグラウトの充填状態を非破壊的に診断するPCグラウト充填状態の非破壊診断方法であって、
前記PC構造物のコンクリート表面への加振により生じた衝撃弾性波の振動波形を取得する振動波形取得ステップと、
取得された前記振動波形に基づいて、振動持続時間、周期および固有振動周波数の内の少なくとも1つを評価の指標として取得する評価指標取得ステップと、
取得された評価の指標に基づいて、PCグラウトの充填状態を診断する充填状態診断ステップとを備え、
前記振動持続時間として、前記PC構造物のコンクリート表面への加振開始から、前記振動波形の振幅が最大振幅から所定の振幅以下に収まるまでの経過時間を用いることを特徴とするPCグラウト充填状態の非破壊診断方法である。
The invention according to claim 2 is
It is a non-destructive diagnosis method of the PC grout filling state for non-destructively diagnosing the filling state of the PC grout filled around the PC steel material in the sheath embedded in the PC structure.
The vibration waveform acquisition step for acquiring the vibration waveform of the impact elastic wave generated by the vibration of the PC structure on the concrete surface, and the vibration waveform acquisition step.
An evaluation index acquisition step of acquiring at least one of the vibration duration, period, and natural vibration frequency as an evaluation index based on the acquired vibration waveform.
It is equipped with a filling state diagnosis step for diagnosing the filling state of the PC grout based on the acquired evaluation index.
The PC grout is characterized in that the elapsed time from the start of vibration of the PC structure to the concrete surface until the amplitude of the vibration waveform falls within a predetermined amplitude or less from the maximum amplitude is used as the vibration duration. This is a non-destructive diagnostic method for the filled state.

請求項に記載の発明は、
前記経過時間が、前記振動波形の振幅が最大振幅の±10%以下に収まるまでの経過時間であることを特徴とする請求項に記載のPCグラウト充填状態の非破壊診断方法である。
The invention according to claim 3 is
The non-destructive diagnostic method for a PC grout filling state according to claim 2 , wherein the elapsed time is an elapsed time until the amplitude of the vibration waveform is within ± 10% of the maximum amplitude.

請求項に記載の発明は、
前記周期として、前記PC構造物のコンクリート表面への加振直後の振動波形に対して自己相関解析を施して得られた第一周期を用いることを特徴とする請求項1に記載のPCグラウト充填状態の非破壊診断方法である。
請求項5に記載の発明は、
前記振動持続時間を評価の指標とした充填状態診断ステップが、前記振動持続時間が長いほど、PCグラウトの充填状態が低いと診断することを特徴とする請求項2に記載のPCグラウト充填状態の非破壊診断方法である。
The invention according to claim 4 is
The PC grout filling according to claim 1, wherein the period is the first period obtained by performing autocorrelation analysis on the vibration waveform immediately after the vibration of the PC structure on the concrete surface. It is a non-destructive diagnostic method for the condition.
The invention according to claim 5 is
The PC grout filling state according to claim 2, wherein the filling state diagnosis step using the vibration duration as an evaluation index diagnoses that the filling state of the PC grout is lower as the vibration duration is longer. It is a non-destructive diagnostic method.

本発明によれば、測定に時間を要しない簡便な方法でありながら、高い精度でPCグラウトの充填状態を非破壊的に評価して診断することができるPCグラウト充填状態の非破壊診断方法を提供することができる。 According to the present invention, there is a non-destructive diagnostic method for a PC grout filling state that can non-destructively evaluate and diagnose the filling state of the PC grout with high accuracy while being a simple method that does not require time for measurement. Can be provided.

PC構造物の衝撃弾性波の振動持続時間とPCグラウトの充填状態との関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the vibration duration of the impact elastic wave of a PC structure, and the filling state of a PC grout. PC構造物の衝撃弾性波の周期とPCグラウトの充填状態との関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the period of the impact elastic wave of a PC structure, and the filling state of a PC grout. PC構造物の衝撃弾性波の固有振動周波数とPCグラウトの充填状態との関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the natural vibration frequency of the impact elastic wave of a PC structure, and the filling state of a PC grout. PC構造物において取得された振動波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the vibration waveform acquired in the PC structure. 振動波形に対して自己相関解析を実施した結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the result of performing the autocorrelation analysis on the vibration waveform. 固有振動周波数の取得を説明する図である。It is a figure explaining the acquisition of a natural vibration frequency. 本発明の実施例において作製されたPCコンクリート供試体の構成をイメージとして示した斜視図である。It is a perspective view which showed the structure of the PC concrete specimen produced in the Example of this invention as an image. 図7に示したPCコンクリート供試体の側面側からの断面図である。It is sectional drawing from the side surface side of the PC concrete specimen shown in FIG. 7. 本発明の実施例で取得された衝撃弾性波の振動波形を示す図である。It is a figure which shows the vibration waveform of the impact elastic wave acquired in the Example of this invention. 本発明の実施例で測定された振動持続時間とPCグラウト充填率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the vibration duration measured in the Example of this invention, and the PC grout filling rate. 本発明の実施例において面的な診断測定を行った測定点を示す図である。It is a figure which shows the measurement point which performed the area diagnostic measurement in the Example of this invention. 本発明の実施例において周期に基づいて面的に作成されたコンター図である。FIG. 3 is a contour diagram created in a plane based on a period in an embodiment of the present invention. 本発明の実施例において固有振動周波数に基づいて面的に作成されたコンター図である。FIG. 3 is a contour diagram created in a plane based on the natural vibration frequency in the embodiment of the present invention. 本発明の実施例における評価ピーク周波数とPCグラウトの充填率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the evaluation peak frequency and the filling rate of PC grout in the Example of this invention.

以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be described based on the embodiments.

[1]本発明の背景となる技術
最初に、本発明の背景となる技術について説明する。
[1] Techniques behind the present invention First, the techniques behind the present invention will be described.

本発明者は、前記課題の解決について鋭意検討する中で、PCグラウトの充填状態は、以下に説明するように、衝撃弾性波の振動持続時間、周期および固有振動周波数のそれぞれと密接に相関しており、これらを評価の指標として用いることにより、PCグラウトの充填状態を短時間に高い精度で評価できることを見出した。以下、振動持続時間、周期および固有振動周波数のそれぞれとPCグラウトの充填状態との関係について説明する。 While diligently studying the solution to the above problems, the present inventor closely correlates the vibration duration, period, and natural vibration frequency of impact elastic waves with each other, as described below. By using these as an index for evaluation, it was found that the filling state of PC grout can be evaluated with high accuracy in a short time. Hereinafter, the relationship between the vibration duration, the period, and the natural vibration frequency and the filling state of the PC grout will be described.

1.振動持続時間
図1は、PC構造物の衝撃弾性波の振動持続時間とPCグラウトの充填状態との関係を説明する図であり、(a)はPCグラウトの充填率の程度により振動持続時間がどのように変化するかを示す図であり、(b)は振動持続時間に差異が生じる理由を説明する図である。なお、図1(b)において、1はPC構造物、2はコンクリート、3はシース、4はPC鋼材、5はPCグラウトである。そして、ここでは、理解を容易にするために、PCグラウトの低い充填率としては0%を、高い充填率としては100%を例にしている。
1. 1. Vibration duration FIG. 1 is a diagram for explaining the relationship between the vibration duration of the impact elastic wave of the PC structure and the filling state of the PC grout, and (a) is the vibration duration depending on the degree of the filling rate of the PC grout. It is a figure which shows how it changes, and (b) is a figure explaining the reason why the vibration duration is different. In FIG. 1 (b), 1 is a PC structure, 2 is concrete, 3 is a sheath, 4 is a PC steel material, and 5 is a PC grout. Here, in order to facilitate understanding, 0% is taken as an example of a low filling factor of PC grout, and 100% is taken as an example of a high filling factor.

振動持続時間は、加振の開始から振動波形が一定の振幅に収まるまでの時間であり、図1(a)に示すように、充填率が低いと長くなる。これは、図1(b)の右側に示すように、PCグラウト5の充填率が低く(0%)、シース3の内壁とPC鋼材4との間に空洞があると、コンクリート2の表面が振動しやすくなるため、PC構造物1において振動が長い時間持続するからである。 The vibration duration is the time from the start of vibration until the vibration waveform falls within a constant amplitude, and as shown in FIG. 1 (a), it becomes longer when the filling rate is low. This is because, as shown on the right side of FIG. 1 (b), when the filling rate of the PC grout 5 is low (0%) and there is a cavity between the inner wall of the sheath 3 and the PC steel material 4, the surface of the concrete 2 is formed. This is because the vibration is likely to occur, so that the vibration is sustained for a long time in the PC structure 1.

2.周期
図2は、PC構造物の衝撃弾性波の周期とPCグラウトの充填状態との関係を説明する図であり、(a)はPCグラウトの充填率の程度により周期がどのように変化するかを示す図であり、(b)は周期に差異が生じる理由を説明する図である。
2. 2. Period FIG. 2 is a diagram for explaining the relationship between the period of the impact elastic wave of the PC structure and the filling state of the PC grout, and (a) is how the period changes depending on the degree of the filling rate of the PC grout. (B) is a diagram for explaining the reason why the period is different.

周期は振動波形において1サイクルの振動に要する時間であり、図2(a)に示すように、充填率が低いと長くなる。これは、図2(b)の右側に示すように、PCグラウト5の充填率が低く(0%)、シース3の内壁とPC鋼材4との間に空洞があると、迂回した経路で振動が伝わり、反対側の面からの反射波の到達に時間が掛かるためである。 The period is the time required for one cycle of vibration in the vibration waveform, and as shown in FIG. 2A, it becomes longer when the filling rate is low. As shown on the right side of FIG. 2B, when the filling rate of the PC grout 5 is low (0%) and there is a cavity between the inner wall of the sheath 3 and the PC steel material 4, it vibrates in a detoured path. This is because it takes time for the reflected wave to arrive from the opposite surface.

3.固有振動周波数
図3は、PC構造物の衝撃弾性波の固有振動周波数とPCグラウトの充填状態との関係を説明する図であり、(a)はPCグラウトの充填率の程度により固有振動周波数がどのように変化するかを示す図であり、(b)は固有振動周波数に差異が生じる理由を説明する図である。
3. 3. Natural vibration frequency FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between the natural vibration frequency of the impact elastic wave of the PC structure and the filling state of the PC grout, and (a) shows the natural vibration frequency depending on the degree of the filling rate of the PC grout. It is a figure which shows how it changes, and (b) is a figure which explains the reason why a difference occurs in a natural vibration frequency.

固有振動周波数は、外部から力を加えず自由に振動させたとき振動体が示す固有の振動周波数であり、図3(a)に示すように、充填率が低いと低周波側にシフトしてくる。これは、図3(b)の右側に示すように、PCグラウト5の充填率が低く(0%)、シース3の内壁とPC鋼材4との間に空洞があると、コンクリート2の表面が低い周波数であっても振動しやすいからである。 The natural vibration frequency is the natural vibration frequency indicated by the vibrating body when vibrated freely without applying an external force, and as shown in FIG. 3A, when the filling rate is low, the natural vibration frequency shifts to the low frequency side. come. This is because, as shown on the right side of FIG. 3B, when the filling rate of the PC grout 5 is low (0%) and there is a cavity between the inner wall of the sheath 3 and the PC steel material 4, the surface of the concrete 2 is formed. This is because it easily vibrates even at a low frequency.

上記のように、衝撃弾性波の振動持続時間、周期および固有振動周波数はPCグラウトの充填状態と関係しており、これらを評価の指標とすることにより、PCグラウトの充填状態を精度高く評価して診断できることが分かった。そして、これらの評価の指標は、2つ以上を用いて総合的に判断することにより、さらに精度高く評価して診断でき好ましい。そして、これらの評価の指標は、1つの振動波形を得た後に解析方法を変えることにより算出することができるため、複数の指標を用いる場合であっても高速な測定が可能となり、短時間で、より精度高く評価して診断できることが分かった。 As described above, the vibration duration, period and natural vibration frequency of impact elastic waves are related to the filling state of the PC grout, and by using these as evaluation indexes, the filling state of the PC grout can be evaluated with high accuracy. It turned out that it can be diagnosed. Then, it is preferable that these evaluation indexes can be evaluated and diagnosed with higher accuracy by making a comprehensive judgment using two or more. Since these evaluation indexes can be calculated by changing the analysis method after obtaining one vibration waveform, high-speed measurement is possible even when a plurality of indexes are used, and the measurement can be performed in a short time. , It was found that it can be evaluated and diagnosed with higher accuracy.

そして、本実施の形態に係る診断方法は、PCグラウトの充填状態を非破壊的に評価することができるだけでなく、前記した従来の各診断法に比べて以下の利点がある。 The diagnostic method according to the present embodiment can not only evaluate the filling state of the PC grout non-destructively, but also has the following advantages over the conventional diagnostic methods described above.

即ち、広帯域超音波法などの超音波によるPCグラウト充填状態の診断方法の場合、コンクリート表面が平滑でない場合には表面を平滑に削る作業や、平滑な表面に探触子をコンクリート面に配置するための接触媒質を塗布する作業などの手間が掛かり、評価、診断に時間が掛かるが、本実施の形態は、センサを用いた打音検査で、センサを設置してから打撃迄数秒で診断を開始することができるため、高速な測定が可能となり、診断に要する時間を大幅に短縮することができる。 That is, in the case of a method for diagnosing the PC grout filling state by ultrasonic waves such as the broadband ultrasonic method, if the concrete surface is not smooth, the surface is scraped smoothly or the probe is placed on the concrete surface on the smooth surface. It takes time to apply the contact medium for the purpose, and it takes time for evaluation and diagnosis. However, this embodiment is a tapping sound inspection using a sensor, and the diagnosis is made within a few seconds from the installation of the sensor to the hitting. Since it can be started, high-speed measurement is possible and the time required for diagnosis can be significantly reduced.

そして、衝撃弾性波法(インパクトエコー法)は、PCグラウトの充填不良箇所とシース表面との繰り返し反射波による共鳴現象を捉えることにより、PCグラウトの充填不良を診断するが、シース径が小さい場合やシースが深い箇所にある場合には、反射波の繰り返しが生じないために共振現象が起こらず、診断ができなかった。これに対して、本実施の形態によれば、各指標はPCグラウトの充填状態を含めたPC構造物の振動特性を対象として、PCグラウトの充填不足により形成された空洞部も含めたPC構造物全体における弾性係数や密度の変化を各指標において捉えているため、繰り返し反射波による共振周波数を指標とするよりも、指標として安定しており、バラつきが小さく、精度高い診断を行うことができる。 Then, the impact elastic wave method (impact echo method) diagnoses the filling defect of the PC grout by capturing the resonance phenomenon due to the repeatedly reflected wave between the defective filling portion of the PC grout and the sheath surface, but when the sheath diameter is small. When the sheath is deep, the resonance phenomenon does not occur because the reflected wave does not repeat, and the diagnosis cannot be made. On the other hand, according to the present embodiment, each index targets the vibration characteristics of the PC structure including the filling state of the PC grout, and the PC structure including the cavity formed by the insufficient filling of the PC grout. Since changes in the elasticity coefficient and density of the entire object are captured in each index, it is more stable as an index than using the resonance frequency due to repeated reflected waves as an index, and it is possible to make a highly accurate diagnosis with little variation. ..

また、衝撃弾性波法(打音振動法)は、PCグラウトの充填不良を起こしたケーブルを特定することはできるが、具体的に充填されていない部分を特定することが困難な診断方法であった。これに対して、本実施の形態によれば、充填不足が生じている箇所を精度高く特定することができる。 In addition, the impact elastic wave method (striking vibration method) is a diagnostic method that can identify the cable that has caused the filling failure of the PC grout, but it is difficult to specifically identify the unfilled part. rice field. On the other hand, according to the present embodiment, it is possible to accurately identify the location where the filling is insufficient.

さらに、本実施の形態に係る診断方法は、上記した各指標を面的に表示することにより、面全体を相対的に診断して、PCグラウトの充填不良を特定することができる。 Further, in the diagnostic method according to the present embodiment, by displaying each of the above-mentioned indexes on a surface, the entire surface can be relatively diagnosed and the filling defect of the PC grout can be identified.

[2]本発明の実施の形態
次に、上記知見に基づいて行う本実施の形態に係るPCグラウト充填状態の診断方法について具体的に説明する。
[2] Embodiment of the present invention Next, a method for diagnosing a PC grout filling state according to the present embodiment based on the above findings will be specifically described.

本実施の形態においては、前記したように、PC構造物への加振により発生した衝撃弾性波の振動波形を取得し、取得された振動波形に基づいて、振動持続時間、周期および固有振動周波数を評価の指標として求めることにより、PCグラウト充填状態を非破壊で診断している。具体的には、以下に示す各ステップに沿って、PCグラウト充填状態の診断を行う。 In the present embodiment, as described above, the vibration waveform of the impact elastic wave generated by the vibration to the PC structure is acquired, and the vibration duration, period and natural vibration frequency are obtained based on the acquired vibration waveform. Is determined as an index for evaluation, so that the PC grout filling state is diagnosed non-destructively. Specifically, the PC grout filling state is diagnosed according to each step shown below.

1.振動波形取得ステップ
はじめに、PC構造物のコンクリート表面への打撃(加振)により発生した振動波形を取得する。
1. 1. Vibration waveform acquisition step First, the vibration waveform generated by the impact (vibration) on the concrete surface of the PC structure is acquired.

具体的には、診断対象のPC構造物の施工コンクリートの表面の所定の箇所に、センサを取り付けた後、ハンマを用いて打撃することにより加振を加え、この加振に応じて生じた衝撃弾性波の振動波形をセンサにより取得する。 Specifically, after attaching a sensor to a predetermined location on the surface of the construction concrete of the PC structure to be diagnosed, vibration is applied by hitting it with a hammer, and the impact generated in response to this vibration is applied. The vibration waveform of the elastic wave is acquired by the sensor.

取得された振動波形の一例を図4に示す。なお、図4において、横軸は加振開始からの経過時間(Time:10-3s)、縦軸は振幅(Amplitude)である。なお、振幅は、最大振幅を100%とした相対値で示されている。図4より、時間の経過に伴って振動が減衰していくことが分かる。 An example of the acquired vibration waveform is shown in FIG. In FIG. 4, the horizontal axis is the elapsed time from the start of vibration (Time: 10 -3 s), and the vertical axis is the amplitude (Amplitude). The amplitude is shown as a relative value with the maximum amplitude as 100%. From FIG. 4, it can be seen that the vibration is attenuated with the passage of time.

なお、打音に際して使用する治具としては、打音点検用に一般的に用いられており、重さも軽く、持ち運びに便利なテストハンマが好ましいが、プラスチックハンマ、ゴムハンマ、木ハンマ、鉄ハンマなど、対象に振動を与えることができて振動波形が取得可能なハンマであれば、テストハンマに替えて使用してもよい。また、ハンマに替えて、鉄球を用いて打音してもよい。 As the jig used for hitting sound, a test hammer that is generally used for hitting sound inspection, is light in weight, and is convenient to carry is preferable, but a plastic hammer, a rubber hammer, a wooden hammer, an iron hammer, etc. , If the hammer can give vibration to the target and can acquire the vibration waveform, it may be used instead of the test hammer. Further, instead of the hammer, an iron ball may be used to make a striking sound.

また、センサとしては、打撃により発生した振動を高精度で取得するという観点から、AE(Acoustic Emission)センサを使用することが好ましいが、診断の精度によっては、振動を取得可能な加速度計などを用いてもよく、また、打撃音をマイクロフォンで取得してもよい。 Further, as the sensor, it is preferable to use an AE (Acoustic Measurement) sensor from the viewpoint of acquiring the vibration generated by the impact with high accuracy, but depending on the accuracy of the diagnosis, an accelerometer or the like capable of acquiring the vibration may be used. It may be used, or the striking sound may be acquired by a microphone.

2.評価指標取得ステップ
次に、上記で取得された振動波形に基づいて、振動持続時間、周期および固有振動周波数の内の少なくとも1つを評価の指標として取得する。
2. 2. Evaluation index acquisition step Next, based on the vibration waveform acquired above, at least one of the vibration duration, period, and natural vibration frequency is acquired as an evaluation index.

(1)振動持続時間の取得
振動持続時間は、上記したように、加振の開始から振動波形が一定の振幅以下に収まるまでの経過時間を求めて振動持続時間とする。
(1) Acquisition of vibration duration As described above, the vibration duration is defined as the vibration duration by obtaining the elapsed time from the start of vibration until the vibration waveform falls below a certain amplitude.

具体的には、図4に示すように、PC構造物のコンクリート表面への加振開始から、例えば、振動波形の振幅が最大振幅の±10%以下となるまでの経過時間を求めて振動持続時間とする。 Specifically, as shown in FIG. 4, the vibration is sustained by finding the elapsed time from the start of vibration of the PC structure to the concrete surface until, for example, the amplitude of the vibration waveform becomes ± 10% or less of the maximum amplitude. It's time.

(2)周期の取得
周期は、上記したように、振動波形における1サイクルの振動に要する時間を求めて周期とする。
(2) Acquisition of cycle As described above, the cycle is defined as the time required for one cycle of vibration in the vibration waveform.

具体的には、図4に示すように、最初の振動サイクルにおいて振幅がピークとなった時点から次の振動サイクルにおいて振幅がピークとなるまでの時間を周期とする。 Specifically, as shown in FIG. 4, the time from the time when the amplitude peaks in the first vibration cycle to the time when the amplitude peaks in the next vibration cycle is defined as the cycle.

但し、振動波形が複雑でそのままでは周期を求めることが難しい場合には、取得された振動波形に対して自己相関解析を実施することにより、図5に示すようなシンプルな振動波形に変換して、その第一周期を用いてもよい。 However, if the vibration waveform is complicated and it is difficult to obtain the period as it is, the acquired vibration waveform is converted into a simple vibration waveform as shown in FIG. 5 by performing autocorrelation analysis. , The first cycle may be used.

(3)固有振動周波数の取得
固有振動周波数は、取得された振動波形を周波数解析することにより得ることができる。
(3) Acquisition of natural vibration frequency The natural vibration frequency can be obtained by frequency analysis of the acquired vibration waveform.

具体的には、取得された振動波形に対して高速フーリエ変換(FFT変換)などを用いて周波数解析を行って、図6に示すような周波数分布を取得する。なお、図6において、横軸は周波数(Frequency:Hz)、縦軸は規格化された振動の強度(Magnitude)である。 Specifically, a frequency analysis is performed on the acquired vibration waveform using a fast Fourier transform (FFT transform) or the like to acquire a frequency distribution as shown in FIG. In FIG. 6, the horizontal axis is frequency (Frequency: Hz), and the vertical axis is standardized vibration intensity (Magnitude).

図6に示すように、周波数分布には多くのピークが現れているが、通常は、予めしきい値として決められた強度(一般的には「0.5」に設定)を超える固有振動ピークの周波数の内、最小(最も低周波側)のピーク周波数を評価の指標に用いる固有振動周波数(評価ピーク周波数)とする。 As shown in FIG. 6, many peaks appear in the frequency distribution, but usually, the natural vibration peak exceeding a predetermined intensity (generally set to "0.5") as a threshold value is exceeded. The minimum (lowest frequency side) peak frequency among the frequencies of is used as the natural vibration frequency (evaluation peak frequency) used as the evaluation index.

3.充填状態診断ステップ
次に、上記で取得された各指標、振動持続時間、周期および固有振動周波数を用いて、PCグラウトの充填状態を診断する。
3. 3. Filling state diagnosis step Next, the filling state of the PC grout is diagnosed using each index, vibration duration, period and natural vibration frequency obtained above.

具体的には、各指標は前記したように、PCグラウトの充填状態とよい相関性を有しているため、診断対象となるPC構造物におけるPCグラウトの充填状態を種々に変化させて予め取得された各指標と比較することにより、PCグラウトの充填状態を定量的に診断することができる。 Specifically, as described above, since each index has a good correlation with the filling state of the PC grout, the filling state of the PC grout in the PC structure to be diagnosed is variously changed and acquired in advance. By comparing with each index, the filling state of PC grout can be quantitatively diagnosed.

なお、診断にあたっては、上記した3つの指標のうち、少なくとも1つの指標に基づいて行えばよいが、2つ以上の指標に基づいて診断することにより、より精度の高い診断を行うことができる。このとき、各指標は、1つの振動波形から同時に取得することができるため、異なる指標の使用に際して、取得方法を変更して指標を取得する必要がなく、診断を短時間で完了することができる。 The diagnosis may be made based on at least one of the above three indexes, but a more accurate diagnosis can be made by making a diagnosis based on two or more indexes. At this time, since each index can be acquired from one vibration waveform at the same time, it is not necessary to change the acquisition method to acquire the index when using different indexes, and the diagnosis can be completed in a short time. ..

そして、これらの指標は、PCグラウトの充填が不足することにより生じた空洞部も含めた全体の弾性係数、密度の変化を捉えた指標であるため、指標として安定しており、ばらつきが少なく、精度高い診断が可能となる。 Since these indexes are indexes that capture changes in the elastic modulus and density of the entire body including the cavity caused by insufficient filling of PC grout, they are stable as indexes and have little variation. Highly accurate diagnosis is possible.

そして、診断対象のPC構造物において、振動波形を取得する位置(測定点)を、所定の間隔で複数設けて、各測定点における指標を、例えばコンター図(等値線図)として表して面的に表示することにより、PC構造物の全体におけるPCグラウトの充填状態を相対的に評価して、PCグラウトの充填率が低い箇所を特定することができるため、PC構造物の全体におけるPCグラウトの充填率のバラツキを精度高く診断することができる。 Then, in the PC structure to be diagnosed, a plurality of positions (measurement points) for acquiring the vibration waveform are provided at predetermined intervals, and the index at each measurement point is represented as, for example, a contour diagram (isoline diagram). Since it is possible to relatively evaluate the filling state of the PC grout in the entire PC structure and identify the portion where the filling rate of the PC grout is low, the PC grout in the entire PC structure can be identified. It is possible to diagnose the variation of the filling rate with high accuracy.

以下、各指標に基づく診断について、具体的に実施例を挙げて説明する。 Hereinafter, the diagnosis based on each index will be specifically described with reference to examples.

1.供試体の作製
診断に先だって、最初に、幅2000×奥行1500×高さ300mmの大きさのコンクリート製土台を作製した後、この土台の奥行中央部に、厚み400×高さ1800mmの大きさのPC構造物を作製し、コンクリート供試体とした。なお、PC構造物の厚み方向中央部には、PCグラウトの充填不足を模擬したシースを挿通させた。
1. 1. Preparation of specimen Prior to diagnosis, a concrete base with a width of 2000 x depth of 1500 x height of 300 mm was first made, and then a concrete base with a size of 400 mm in thickness and 1800 mm in height was placed in the center of the depth of this base. A PC structure was prepared and used as a concrete specimen. A sheath simulating insufficient filling of the PC grout was inserted through the central portion of the PC structure in the thickness direction.

図7は、作製されたPCコンクリート供試体の構成をイメージとして示した斜視図であり、図8は側面側からの断面図である。図7、図8において、11はPCコンクリート供試体であり、12はPC構造物、13は土台である。 FIG. 7 is a perspective view showing the configuration of the produced PC concrete specimen as an image, and FIG. 8 is a cross-sectional view from the side surface side. In FIGS. 7 and 8, 11 is a PC concrete specimen, 12 is a PC structure, and 13 is a base.

そして、A1、A2、B1、B2、B3はそれぞれPC構造物12の厚み方向中央部を幅方向に沿って挿通されたシースである。シースA1、A2(内径38mmφ)内には、PC鋼棒(SBPR930/1180)(外径32mmφ)が挿通されており、A1におけるPCグラウトの充填率は100%、A2におけるPCグラウトの充填率は0%とした。また、シースB1、B2、B3(内径80mmφ)内には、PC撚り線(12s15.2(SWPR7BL))が挿通されており、B1におけるPCグラウトの充填率は100%、B2におけるPCグラウトの充填率は50%、B3におけるPCグラウトの充填率は0%とした。なお、21は、それぞれ、PC構造物12の内部に鉄筋に沿って形成された空洞(厚み50×幅200×高さ150mm)である。 Each of A1, A2, B1, B2, and B3 is a sheath inserted through the central portion of the PC structure 12 in the thickness direction along the width direction. A PC steel rod (SBPR930 / 1180) (outer diameter 32 mmφ) is inserted in the sheaths A1 and A2 (inner diameter 38 mmφ), the filling rate of PC grout in A1 is 100%, and the filling rate of PC grout in A2 is 100%. It was set to 0%. Further, a PC stranded wire (12s15.2 (SWPR7BL)) is inserted in the sheaths B1, B2, and B3 (inner diameter 80 mmφ), the filling rate of the PC grout in B1 is 100%, and the filling rate of the PC grout in B2 is 100%. The rate was 50%, and the filling rate of PC grout in B3 was 0%. Each of 21 is a cavity (thickness 50 × width 200 × height 150 mm) formed inside the PC structure 12 along the reinforcing bar.

2.実施例1(振動持続時間を指標とする診断)
本実施例では、振動持続時間を指標として、PCグラウトの充填状態の診断が可能であることを確認した。
2. 2. Example 1 (Diagnosis using vibration duration as an index)
In this example, it was confirmed that the filling state of the PC grout can be diagnosed using the vibration duration as an index.

(1)振動波形の取得
PC構造物12の面A(図8)のB1、B2、B3に対応する箇所にセンサを設置し、その近傍を5回ずつ打撃して、振動波形を取得した。取得された振動波形を図9に示す。なお、図9において、横軸は振動開始からの経過時間(10-3s)、縦軸は振幅(Amplitude)である。図9より、PCグラウトの充填率が高い状態から低い状態になるにつれて、破線で囲まれているように、振動波形が長く続いている(振動持続時間が長い)ことが分かる。
(1) Acquisition of vibration waveform A sensor was installed at a location corresponding to B1, B2, and B3 on the surface A (FIG. 8) of the PC structure 12, and the vicinity thereof was hit 5 times each to acquire a vibration waveform. The acquired vibration waveform is shown in FIG. In FIG. 9, the horizontal axis is the elapsed time from the start of vibration (10 -3 s), and the vertical axis is the amplitude (Amplitude). From FIG. 9, it can be seen that the vibration waveform continues for a long time (vibration duration is long) as surrounded by a broken line as the filling rate of the PC grout changes from a high state to a low state.

(2)振動持続時間の取得
次に、取得された各振動波形に基づいて、各打撃における振動持続時間を求め、PCグラウトの各充填率における振動持続時間の平均値を、PCグラウトの充填率に対してプロットし、振動持続時間とPCグラウト充填率との関係を示す図10を得た。なお、図10においては、振動持続時間のバラツキを誤差棒(MAXとMINを結ぶ直線)として併せて記載している。
(2) Acquisition of vibration duration Next, the vibration duration for each impact is obtained based on each acquired vibration waveform, and the average value of the vibration duration at each filling rate of the PC grout is calculated as the PC grout filling rate. 10 was obtained, showing the relationship between the vibration duration and the PC grout filling rate. In addition, in FIG. 10, the variation of the vibration duration is also described as an error bar (a straight line connecting MAX and MIN).

(3)PCグラウト充填状態の診断
図10より、振動持続時間とPCグラウト充填率との間にはPCグラウト充填率が高くなるに従い振動持続時間が短くなるという相関性があることが分かり、振動持続時間を指標として用いることにより、PCグラウトの充填率を定量的に診断できることが確認できた。
(3) Diagnosis of PC grout filling state From Fig. 10, it was found that there is a correlation between the vibration duration and the PC grout filling rate that the vibration duration becomes shorter as the PC grout filling rate increases. It was confirmed that the filling rate of PC grout can be quantitatively diagnosed by using the duration as an index.

3.実施例2(周期を指標とする診断)
本実施例では、振動波形における周期を指標として、PCグラウトの充填状態の診断が可能であることを確認した。なお、ここでは、PC構造物について面的な診断を行った。
3. 3. Example 2 (Diagnosis using cycle as an index)
In this example, it was confirmed that the filling state of the PC grout can be diagnosed by using the period in the vibration waveform as an index. Here, a face-to-face diagnosis was performed on the PC structure.

(1)振動波形の取得
図7および図8に示した供試体と同じPCコンクリート供試体11を用い、図11に○で示した箇所を測定点として、複数の振動波形を取得した。具体的な測定点は、各シースに対応する位置およびその中間位置では、間隔が200mmとなるように11個の測定点を設けると共に、シースA1の上方およびシースB2の下方では100mmとなるように21個の測定点を設けた。
(1) Acquisition of Vibration Waveforms Using the same PC concrete specimen 11 as the specimens shown in FIGS. 7 and 8, a plurality of vibration waveforms were acquired with the points marked with ◯ in FIG. 11 as measurement points. As specific measurement points, 11 measurement points are provided so that the interval is 200 mm at the position corresponding to each sheath and the intermediate position thereof, and 100 mm above the sheath A1 and below the sheath B2. Twenty-one measurement points were provided.

(2)周期の取得
次に、各測定点において取得された各振動波形に基づいて、周期を求めた。次いで、得られた各周期(ms)を、水平位置を横軸、高さ位置を縦軸とするグラフ上の対応する位置にプロットし、コンター図を作成した。得られたコンター図を図12に示す。
(2) Acquisition of period Next, the period was calculated based on each vibration waveform acquired at each measurement point. Next, each obtained period (ms) was plotted at the corresponding position on the graph with the horizontal position as the horizontal axis and the height position as the vertical axis, and a contour diagram was created. The obtained contour diagram is shown in FIG.

(3)PCグラウト充填状態の診断
図12より、PC鋼棒が挿通されたシースA1、A2においては、PCグラウト充填率が100%から0%に減少すると、周期が長くなっている箇所が多く現れることが分かる。そして、PC撚り線が挿通されたシースB1、B2、B3においても、PCグラウト充填率が100%から50%、0%と減少するにつれて、周期が長くなっている箇所が多く現れることが分かる。
(3) Diagnosis of PC grout filling state From Fig. 12, in sheaths A1 and A2 through which PC steel rods are inserted, when the PC grout filling rate decreases from 100% to 0%, there are many places where the cycle becomes long. You can see that it appears. It can be seen that even in the sheaths B1, B2, and B3 through which the PC stranded wire is inserted, many places where the cycle becomes longer appear as the PC grout filling rate decreases from 100% to 50% and 0%.

以上の結果より、PC鋼棒、PC撚り線に関係なく、PCグラウト充填率が低い箇所の周期は、PCグラウト充填率が高い箇所と比較して明確に長くなる傾向となることが分かり、周期を指標として用いることにより、PCグラウトの充填率を定量的に診断できることが確認できた。 From the above results, it can be seen that the period of the portion where the PC grout filling rate is low tends to be clearly longer than that of the portion where the PC grout filling rate is high, regardless of the PC steel rod and the PC stranded wire. It was confirmed that the filling rate of PC grout can be quantitatively diagnosed by using the above as an index.

4.実施例3(固有振動周波数を指標とする診断)
本実施例では、振動波形を周波数分析して得られる固有振動周波数を指標として、PCグラウトの充填状態の診断が可能であることを確認した。なお、ここでは、実施例2と同様に、PC構造物について面的な診断を行った。
4. Example 3 (Diagnosis using natural vibration frequency as an index)
In this example, it was confirmed that the filling state of the PC grout can be diagnosed using the natural vibration frequency obtained by frequency analysis of the vibration waveform as an index. Here, as in Example 2, a face-to-face diagnosis was performed on the PC structure.

(1)振動波形の取得
本実施例において、振動波形としては、実施例2において取得された振動波形を用いた。
(1) Acquisition of vibration waveform In this example, the vibration waveform acquired in Example 2 was used as the vibration waveform.

(2)固有振動周波数の取得
次に、各測定点において取得された各振動波形を周波数解析して、評価ピーク周波数を求めた。次いで、実施例2と同じように、得られた各評価ピーク周波数(Hz)を、水平位置を横軸、高さ位置を縦軸とするグラフ上の対応する位置にプロットし、コンター図を作成した。得られたコンター図を図13に示す。
(2) Acquisition of natural vibration frequency Next, the frequency analysis of each vibration waveform acquired at each measurement point was performed to obtain the evaluation peak frequency. Next, as in Example 2, each of the obtained evaluation peak frequencies (Hz) is plotted at the corresponding positions on the graph with the horizontal position as the horizontal axis and the height position as the vertical axis, and a contour diagram is created. did. The obtained contour diagram is shown in FIG.

(3)PCグラウト充填状態の診断
図13より、PC鋼棒が挿通されたシースA1、A2においては、PCグラウト充填率が100%から0%に減少すると、評価ピーク周波数が低い箇所が多く現れることが分かる。そして、PC撚り線が挿通されたシースB1、B2、B3においても、PCグラウト充填率が100%から50%、0%と減少するにつれて、評価ピーク周波数が低い箇所が多く現れることが分かる。
(3) Diagnosis of PC grout filling state From FIG. 13, in the sheaths A1 and A2 through which the PC steel rod is inserted, when the PC grout filling rate decreases from 100% to 0%, many places where the evaluation peak frequency is low appear. You can see that. It can be seen that even in the sheaths B1, B2, and B3 through which the PC stranded wire is inserted, many places where the evaluation peak frequency is low appear as the PC grout filling rate decreases from 100% to 50% and 0%.

以上の結果より、PC鋼棒、PC撚り線に関係なく、PCグラウト充填率が低い箇所の評価ピーク周波数(固有振動周波数)は、PCグラウト充填率が高い箇所と比較して明確に低くなる傾向となることが分かり、評価ピーク周波数(固有振動周波数)を指標として用いることにより、PCグラウトの充填率を定量的に診断できることが確認できた。 From the above results, the evaluation peak frequency (natural vibration frequency) at the location where the PC grout filling rate is low tends to be clearly lower than that at the location where the PC grout filling rate is high, regardless of the PC steel rod or PC stranded wire. It was confirmed that the filling rate of PC grout can be quantitatively diagnosed by using the evaluation peak frequency (natural vibration frequency) as an index.

次に、PC鋼棒やPC撚り線が挿通されたシースが設置されているライン毎に、評価ピーク周波数の平均値を求め、PCグラウトの充填率を横軸、評価ピーク周波数を縦軸とするグラフ上の対応する位置に○または△をプロットし、図14を得た。なお、図14においては、図10と同様に、評価ピーク周波数のバラツキを誤差棒として併せて記載している。 Next, the average value of the evaluation peak frequency is obtained for each line in which the PC steel rod or the sheath through which the PC stranded wire is inserted is installed, and the filling rate of the PC grout is set on the horizontal axis and the evaluation peak frequency is set on the vertical axis. ◯ or Δ was plotted at the corresponding positions on the graph to obtain FIG. In FIG. 14, as in FIG. 10, the variation in the evaluation peak frequency is also shown as an error bar.

図14より、PC鋼棒が挿通されたシースにおいては、充填率が100%の場合には5146Hz、0%の場合には4803Hzとなっており、343Hzの低下が見られることが分かる。そして、PC撚り線が挿通されたシースにおいては、充填率が100%の場合には4906Hz、50%の場合には4463Hz、0%の場合には4377Hzとなっており、最大で529Hzの低下が見られることが分かる。 From FIG. 14, in the sheath through which the PC steel rod is inserted, the filling factor is 5146 Hz when the filling rate is 100% and 4803 Hz when the filling rate is 0%, and it can be seen that a decrease of 343 Hz is observed. In the sheath through which the PC stranded wire is inserted, the filling factor is 4906 Hz when the filling rate is 100%, 4436 Hz when the filling rate is 50%, and 4377 Hz when the filling rate is 0%, and the maximum decrease is 529 Hz. You can see that it can be seen.

以上より、上記のように複数点で平均化した値を評価の指標とすることで、施工のばらつきや、コンクリート骨材や鉄筋等のランダムな影響が平均化され、PCグラウト充填不良の効果を明確に評価することが可能となり、また、面的な評価や平均化によって、PCグラウト充填の診断をより精度よく行うことが可能となることが確認できた。 From the above, by using the value averaged at multiple points as the evaluation index as described above, the variation in construction and the random influence of concrete aggregates, reinforcing bars, etc. are averaged, and the effect of poor PC grout filling can be improved. It was confirmed that it was possible to make a clear evaluation, and that it was possible to make a more accurate diagnosis of PC grout filling by face-to-face evaluation and averaging.

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。 Although the present invention has been described above based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. It is possible to make various modifications to the above embodiments within the same and equal range as the present invention.

1、12 PC構造物
2 コンクリート
3、A1、A2、B1、B2、B3 シース
4 PC鋼材
5 PCグラウト
11 PCコンクリート供試体
13 土台
21 空洞
1, 12 PC structure 2 Concrete 3, A1, A2, B1, B2, B3 Sheath 4 PC steel 5 PC grout 11 PC concrete specimen 13 Base 21 Cavity

Claims (5)

PC構造物に埋設されたシース内においてPC鋼材の周囲に充填されたPCグラウトの充填状態を非破壊的に診断するPCグラウト充填状態の非破壊診断方法であって、
前記PC構造物のコンクリート表面への加振により生じた衝撃弾性波の振動波形を取得する振動波形取得ステップと、
取得された前記振動波形に基づいて、振動持続時間、周期および固有振動周波数の内の少なくとも1つを評価の指標として取得する評価指標取得ステップと、
取得された評価の指標に基づいて、PCグラウトの充填状態を診断する充填状態診断ステップとを備え、
前記周期を評価の指標とした充填状態診断ステップが、前記周期が長いほど、PCグラウトの充填状態が低いと診断することを特徴とするPCグラウト充填状態の非破壊診断方法。
It is a non-destructive diagnosis method of the PC grout filling state for non-destructively diagnosing the filling state of the PC grout filled around the PC steel material in the sheath embedded in the PC structure.
The vibration waveform acquisition step for acquiring the vibration waveform of the impact elastic wave generated by the vibration of the PC structure on the concrete surface, and the vibration waveform acquisition step.
An evaluation index acquisition step of acquiring at least one of the vibration duration, period, and natural vibration frequency as an evaluation index based on the acquired vibration waveform.
It is equipped with a filling state diagnosis step for diagnosing the filling state of the PC grout based on the acquired evaluation index.
A non-destructive diagnosis method for a PC grout filling state , wherein the filling state diagnosis step using the cycle as an index diagnoses that the longer the cycle is, the lower the filling state of the PC grout is.
PC構造物に埋設されたシース内においてPC鋼材の周囲に充填されたPCグラウトの充填状態を非破壊的に診断するPCグラウト充填状態の非破壊診断方法であって、
前記PC構造物のコンクリート表面への加振により生じた衝撃弾性波の振動波形を取得する振動波形取得ステップと、
取得された前記振動波形に基づいて、振動持続時間、周期および固有振動周波数の内の少なくとも1つを評価の指標として取得する評価指標取得ステップと、
取得された評価の指標に基づいて、PCグラウトの充填状態を診断する充填状態診断ステップとを備え、
前記振動持続時間として、前記PC構造物のコンクリート表面への加振開始から、前記振動波形の振幅が最大振幅から所定の振幅以下に収まるまでの経過時間を用いることを特徴とするPCグラウト充填状態の非破壊診断方法。
It is a non-destructive diagnosis method of the PC grout filling state for non-destructively diagnosing the filling state of the PC grout filled around the PC steel material in the sheath embedded in the PC structure.
The vibration waveform acquisition step for acquiring the vibration waveform of the impact elastic wave generated by the vibration of the PC structure on the concrete surface, and the vibration waveform acquisition step.
An evaluation index acquisition step of acquiring at least one of the vibration duration, period, and natural vibration frequency as an evaluation index based on the acquired vibration waveform.
It is equipped with a filling state diagnosis step for diagnosing the filling state of the PC grout based on the acquired evaluation index.
The PC grout is characterized in that the elapsed time from the start of vibration of the PC structure to the concrete surface until the amplitude of the vibration waveform falls within a predetermined amplitude or less from the maximum amplitude is used as the vibration duration. Non-destructive diagnostic method for filled state.
前記経過時間が、前記振動波形の振幅が最大振幅の±10%以下に収まるまでの経過時間であることを特徴とする請求項に記載のPCグラウト充填状態の非破壊診断方法。 The non-destructive diagnostic method for a PC grout filling state according to claim 2 , wherein the elapsed time is an elapsed time until the amplitude of the vibration waveform is within ± 10% of the maximum amplitude. 前記周期として、前記PC構造物のコンクリート表面への加振直後の振動波形に対して自己相関解析を施して得られた第一周期を用いることを特徴とする請求項1に記載のPCグラウト充填状態の非破壊診断方法。 The PC grout filling according to claim 1, wherein the period is the first period obtained by performing autocorrelation analysis on the vibration waveform immediately after the vibration of the PC structure on the concrete surface. Non-destructive diagnostic method for the condition. 前記振動持続時間を評価の指標とした充填状態診断ステップが、前記振動持続時間が長いほど、PCグラウトの充填状態が低いと診断することを特徴とする請求項2に記載のPCグラウト充填状態の非破壊診断方法。 The PC grout filling state according to claim 2 , wherein the filling state diagnosis step using the vibration duration as an evaluation index diagnoses that the filling state of the PC grout is lower as the vibration duration is longer. Non-destructive diagnostic method.
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