JP7029799B2

JP7029799B2 - 打診装置

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Publication number: JP7029799B2
Application number: JP2018048678A
Authority: JP
Inventors: 洋介伊藤; 伸二河辺; 亮佑馬場; 大貴田中
Original assignee: Nagoya Institute of Technology NUC
Current assignee: Nagoya Institute of Technology NUC
Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2018-03-16
Publication date: 2022-03-04
Anticipated expiration: 2038-03-16
Also published as: JP2019157572A

Description

特許法第３０条第２項適用平成３０年２月１日、日本建築学会東海支部研究報告集第５６号２５～２８ページ平成３０年２月１９日、日本建築学会２０１７年度東海支部研究集会

本発明は、タイル壁のタイルの剥離等の打診装置に関する。

タイル張り外壁の打音検査は、建築基準法第12条の定期報告制度により建物所有者等に義務付けられている。現在の打音検査は、検査者がテストハンマーによりタイル張り外壁を叩き、微妙な音の変化を聞き分けてタイルの剥離等の異常の有無を判断する（非特許文献１、ｐ４８参照）。このため検査者には熟練した技能が必要で、スキルの差など人間による個人差が生じるという問題点がある。

特許文献１には、対象物を打撃して応答音の第１波に含まれる基本周波数を判断基準として、対象物の空洞を検出する方法が記載されている。よって、発明者らは、タイルの剥離の有り無しのタイル張り外壁を作り、打音し打音のＦＦＴ分析を行った。しかし、２種類の周波数領域の平均音圧レベルの差によるタイルの剥離の有り無しの判別は困難であった。これはタイル張り外壁の周囲環境（特に騒音）等によるバラツキが大きいことによる。

特開２００５－２０７８７０号公報

タイル手帳、企画・編集社団法人全国タイル業協会

本発明の課題は上記のような、打音によるタイル壁検査の問題を解決し、検査者の個人差、周囲環境等に依存せずタイル壁のタイルの剥離を検出するタイル壁の打診装置を提供することである。

課題を解決するための手段は以下である。
（１）タイルを打撃するハンマー部と、前記ハンマー部を付勢する付勢部と、前記タイルの前記ハンマー部の打撃による反発ごとの打撃前、および打撃後の前記ハンマー部の力学的エネルギーを計測する計測部と、タイル剥離判定のための判定基準データに関連付けして、前記計測された力学的エネルギーについてタイル壁の前記タイルの剥離の有無を判定する制御解析部と、を有するタイル壁の打診装置。
（２）前記判定基準データは、第１打撃前の力学的エネルギーと第１打撃以降の打撃後の力学的エネルギーとのエネルギー比もしくは差、または前記第１打撃前の力学的エネルギーと第２打撃以降の打撃前の力学的エネルギーとのエネルギー比もしくは差であること特徴とする上述の（１）に記載する打診装置。
（３）前記第１打撃以降の打撃後の力学的エネルギー、または前記第２打撃以降の打撃前の力学的エネルギーは、少なくとも２以上であることを特徴とする上述の（１）または
（２）に記載する打診装置。
（４）前記判定基準データは、剥離無データと剥離有データからなることを特徴とする上述の（１）乃至（３）のいずれか１つに記載する打診装置。
（５）反発ごとの前記打撃前、および打撃後の前記ハンマー部の力学的エネルギーは、前記ハンマー部の位置エネルギーから計測する前記計測部を有することを特徴とする上述の（１）乃至（４）のいずれか１つに記載する打診装置。
（６）反発ごとの前記打撃前、および打撃後の前記ハンマー部の力学的エネルギーは、前記ハンマー部の運動エネルギーから計測する前記計測部を有することを特徴とする上述の（１）乃至（５）のいずれか１つに記載する打診装置。
（７）前記力学的エネルギーは反発回数および/または反発時間で計測し、前記計測された反発回数および/または反発時間を、前記判定基準データの反発回数および/または反発時間と比較する前記計測部を有することを特徴とする上述の（１）乃至（６）のいずれか１つに記載する打診装置
（８）タイルを打撃するハンマー部と、前記ハンマー部を付勢する付勢部と、前記タイルの前記ハンマー部の打撃による反発ごとの音を計測する計測部と、タイル剥離判定のための音の判定基準データに関連付けして、計測された音についてタイル壁の前記タイルの剥離の有無を判定する制御解析部と、を有するタイル壁の打診装置。
（９）前記音の判定基準データは、第１打撃の反発で発生する音と、第２打撃以降の各反発で計測される音との音の比もしくは差であることを特徴とする上述の（８）に記載する打診装置。
（１０）前記第２打撃以降の各反発で計測される音は、少なくとも２以上であることを特徴とする上述の（８）または（９）に記載する打診装置。
（１１）前記音の判定基準データは、剥離無データと剥離有データからなることを特徴とする上述の（８）乃至（１０）のいずれか１つに記載する打診装置。
（１２）前記音は反発回数および/または反発時間で計測し、前記計測された反発回数および/または反発時間を、前記音の判定基準データの反発回数および/または反発時間と比較する前記計測部を有することを特徴とする上述の（８）乃至（１１）のいずれか１つに記載する打診装置

本発明によれば、検査者の個人差、周囲環境等に依存せずタイル壁のタイルの剥離を検出するタイル壁の打診装置を提供することができる。

第１実施形態：位置エネルギーのみ（振り子）第１実施形態の試験装置試験結果第２実施形態：運動エネルギー有り（振り子）ソレノイドを用いた打診装置の構成。ハンマー部および付勢部の構成。打診音の計測（実験の様子）ソレノイド打診装置の打撃音による波形（剥離無）ソレノイド打診装置の打撃音による波形（剥離無、剥離有）判定基準データ（ａ）エネルギー差、（ｂ）エネルギー比実建物のタイル張り外壁の断面と切り込み位置採取後の壁面と採取したタイル裏面疑似剥離の試験体の疑似剥離の位置と打撃位置を示す図。反発回数と疑似剥離の大きさの関係（疑似隔離の試験体）反発時間と疑似剥離の大きさの関係(疑似剥離の試験体) 反発回数と反発時間の関係(疑似剥離の試験体) 反発回数と反発時間の関係（実建物のタイル壁）反発回数と反発時間の関係（疑似剥離の試験体と実建物のタイル壁）

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、変更、修正、改良を加え得るものである。

本発明の打診装置１は、ハンマー部２０が有する力学的エネルギーを対象とする。力学的エネルギーは、ハンマー部２０の速度から発生する運動エネルギーとハンマー部２０の重力による位置エネルギーからなる。

（第１実施形態）
第１実施形態は、ハンマー部２０が有する力学的エネルギーが位置エネルギーのみの場合である。第１実施形態の重力の位置エネルギーのみの原理１０を、図１に振り子で示す。タイル壁７０は、壁７１にタイル７３をモルタル等で貼り付けて構成される。タイル７３の表面に鋼球１１を打撃させる。鋼球１１の図１の（イ）は、打撃前の初期段階を示す。鋼球１１は、支点１２から糸１３によって吊り下げられている。吊り下げられた状態にて、鋼球１１は、支持板１７により基準線１５から高さＹ１で支持されている。鋼球１１の質量をＭ、重力加速度をｇとすると鋼球１１は、Ｍ・ｇ・Ｙ１の位置エネルギーを有している。支点１２において、糸１３と鉛直基準線Ｙとのなす角度はα１である。ここで、支持板１７を外すと、鋼球１１は、タイル７３を位置エネルギーＭ・ｇ・Ｙ１にて打撃する。鋼球１１のタイル壁７０への打撃により位置エネルギーの一部が吸収される。よって、打撃の反発による速度がゼロとなる鋼球１１の最大高さＹ２は、Ｙ１より小さくなる。図１の（ロ）は、打撃後跳ね返った鋼球１１の基準線１５からの最大高さＹ２での位置を示す。ここで、鋼球１１は、位置エネルギーＭ・ｇ・Ｙ２を有している。糸１３と鉛直基準線Ｙとのなす角度はα２である。
以上より、打撃後の位置エネルギー（ロの状態）と打撃前の位置エネルギー（イの状態）の差比は、以下の式（１）になる。
エネルギー差：Ｍ・ｇ・Ｙ１―Ｍ・ｇ・Ｙ２＝Ｍ・ｇ（Ｙ１―Ｙ２）（１）
また、打撃後の位置エネルギー（ロの状態）と打撃前の位置エネルギー（イの状態）の比は、以下の式（２）になる。
エネルギー比：Ｍ・ｇ・Ｙ２/Ｍ・ｇ・Ｙ１＝Ｙ２/Ｙ１（２）
この鋼球１１のタイル壁７０への打撃は、後述するハンマー部２０による打撃と同じである。

図１の位置エネルギーを、図２の実験装置を用いて計測した。図２（ａ）に実験装置である計測用のタイル壁７０を正面から見た図である。計測対象のタイル７３の上方に支点１２を設け、糸の一方の端部を支点１２に取り付ける。糸１３の他方の端部に鋼球１１を取り付ける。鋼球１１はステンレス製で、質量Ｍは１９．４グラムである。図２（ｂ）に、図２（ａ）のＡ視方向を示す。糸１３と鉛直基準線Ｙとのなす角度αの計測方法を示す。角度αは分度器１８で計測する。

計測用のタイル壁７０の仕様を表１に示す。３００ｍｍ角のコンクリート平板にタイルを張付けて作製した。健全試験体と剥離試験体の２種類作製し、剥離試験体には、コンクリートと下地モルタルの界面に厚さ２ｍｍのスチレンボードを設置した。

実験は、タイル壁７０の壁面に対して、角度α＝６０°の位置から鋼球１１を落とし、壁面に反発した跳ね返り角度αと、それが０になるまでの反発回数を計測する。反発した跳ね返り角度αおよび反発回数は、図２（ａ）のＡ視方向からビデオ撮影し、撮影した映像をコマ送りしながら計測した。健全試験体と疑似浮き試験体をそれぞれ３回ずつ計測した。

図３（ａ）に計測結果を示す。横軸は反発回数（回）、縦軸は跳ね返り角度α°である。初期（０回目）は、跳ね返り角度α＝６０°で同一である。剥離試験体（剥離有）の場合（×印で示す）、跳ね返り角度α＝６０°は、１回目の反発から急速に減少し、４回目の反発で跳ね返り角度α＝０°になる。一方、健全試験体（剥離無し）の場合（〇印で示す）、反発回数は大きく増加して４０～５０回となった。

次に、跳ね返り角度αから位置エネルギー（Ｊ）を計算した。糸１３の長さは、３０ｃｍである。鋼球１１は、質量１９．４ｇ、直径１７．５ｍｍである。分度器の目盛り無しの部分は、幅７．５mmである。タイル壁７０面と糸１３との距離は５ｍｍ、０°の線と糸１３とのずれは、２．５ｍｍである。高さＹは、Ｙ=３０（１－ｃｏｓα)であるので、位置エネルギーは、式（３）となる（図２（ｂ）参照）。
位置エネルギー（Ｊ）=（１９．４/１０００)×９．８×(Ｙ/１００) （３）

図３（ｂ）に、位置エネルギー（Ｊ）と反発回数（回）の関係を示す。初期（０回目）は、位置エネルギー＝０．０２８５（Ｊ）で同一である。×印で示す剥離試験体（剥離有）の場合、４回目の反発で位置エネルギーは、ほぼ０Ｊになる。一方、〇印で示す健全試験体（剥離無し）の場合、４回目の反発で位置エネルギー＝０．００５２Ｊとなった。
ここで、１回目の反発による位置エネルギーの減衰は大きい。剥離試験体（剥離有）の場合、位置エネルギー＝０．００１９Ｊ（－９３％）、健全試験体（剥離無し）の場合、位置エネルギー＝０．０１７２Ｊ（―４０％）となった。よって、タイル壁７０のタイル７３の剥離の有無の判定は、剥離無と剥離有との位置エネルギーの差が大きい、１～４回の反発回数で行うと良い。

また、図３（ｂ）の｛｝内に、エネルギー比を示す。エネルギー比は、位置エネルギーと同じ傾向を示す。エネルギー比は式（４）で示す。
エネルギー比＝（位置エネルギー）/（初期位置エネルギー）（４）

（第２実施形態）
第２実施形態は、ハンマー部２０が有する力学的エネルギーが位置エネルギーと運動エネルギーからなる場合である。重力の位置エネルギーと運動エネルギーを有する第２実施形態の原理１０を、図４に振り子で示す。タイル壁７０は、壁７１にタイル７３をモルタル等で貼り付けて構成される。タイル７３の表面をハンマー１０で打撃させる。図４の（ハ）は、打撃前後の２つの状態を示す。すなわち、鋼球１１は、初期の（イ）の状態から（ハ）になり、打撃後に（ハ）から（ロ）になる。打撃により運動エネルギーは減衰する。よって、打撃前の（ハ）は初期の（イ）と同じ力学的エネルギーを有し、打撃後の（ハ）は（ロ）と同じ力学的エネルギーを有する。

図４の（ハ）は、鋼球１１が打撃前後ともに同じ位置（高さＹ３）にあるので、位置エネルギーは同じである。また、打撃前は速度Ｖ１（左向き）、打撃後は速度Ｖ２（右向き）を有する。速度の大きさは、Ｖ１＞Ｖ２となる。打撃前の鋼球１１は、図４の（イ）の支持板１７により基準線１５から高さＹ１で支持され、Ｍ・ｇ・Ｙ１の位置エネルギーを有している。図４の（ハ）における打撃前の鋼球１１の基準線１５からの高さＹ３、速度Ｖ１（左向き）とすると、鋼球１１は、位置エネルギーＭ・ｇ・Ｙ３、運動エネルギーはＭ・Ｖ１^２/２を有する。ここで、力学的エネルギーは、位置エネルギーと運動エネルギーからなる。打撃前の鋼球１１の力学的エネルギーには、式（５）の関係がある。
Ｍ・Ｖ１^２/２＋Ｍ・ｇ・Ｙ３＝Ｍ・Ｙ１（５）
鋼球１１のタイル壁７０への打撃により力学的エネルギーの一部が吸収される。図４の（ハ）における打撃後の鋼球１１の基準線１５からの高さＹ３、速度Ｖ２（右向き）とすると、鋼球１１は、位置エネルギーＭ・ｇ・Ｙ３、運動エネルギーはＭ・Ｖ２^２/２を有する。打撃後の鋼球１１の力学的エネルギーには、の関係がある。
Ｍ・Ｖ２^２/２＋Ｍ・ｇ・Ｙ３＝Ｍ・Ｙ２（６）

以上より、打撃後の力学的エネルギーと打撃前の力学的エネルギーの差は、式（７）となる。
（Ｍ・Ｖ１^２/２＋Ｍ・ｇ・Ｙ３）―（Ｍ・Ｖ２^２/２＋Ｍ・ｇ・Ｙ３）-＝
＝Ｍ・（Ｖ１^２―Ｖ２^２）/２（７）
位置エネルギーは等しいので、運動エネルギーの差のみになる。

打撃後の力学的エネルギーと打撃前の力学的エネルギーの比は、式（８）となる。
（Ｍ・Ｖ２^２/２＋Ｍ・ｇ・Ｙ３）/（Ｍ・Ｖ１^２/２＋Ｍ・ｇ・Ｙ３）-＝
（Ｖ２^２/２＋ｇ・Ｙ３）/（Ｖ１^２/２＋Ｙ３）（８）

ここで、Ｙ３がＹ１およびＹ２と比べて十分（１/１０以下）小さいとすれば、位置エネルギーＭ・ｇ・Ｙ３を無視しても大過ない。

第２実施形態の力学的エネルギー（運動エネルギー＋位置エネルギー）は、第１実施形態の位置エネルギーと同じである。よって、計測結果は、図３（ｂ）と同じとなる。

位置（Ｙ１，Ｙ２、Ｙ３）、速度（Ｖ１、Ｖ２）の計測方法として、高速カメラ、赤外線速度センサーなど光学的センサーや機器を用いることができる。タイル壁７０に打撃時の力学的エネルギーの計測方法として、鋼球１１に圧電素子、加速度センサー、衝撃センサーを取り付けて計測してもよい。

第１実施形態および第２実施形態より、反発ごとの打撃前、および打撃後の鋼球１１またはハンマー部２０の力学的エネルギーの計測は、以下のようになる。鋼球１１またはハンマー部２０でタイル壁７０のタイル７３を打撃すると、鋼球１１またはハンマー部２０がタイル７３との接触で反発する。この反発の前を打撃前、反発の後を打撃後として、打撃前、打撃後それぞれにおける鋼球１１またはハンマー部２０の力学的エネルギーを計測する。反発が複数回生じたときは、打診装置１の精度を高めるために、反発ごとの打撃前、打撃後それぞれにおける鋼球１１またはハンマー部２０の力学的エネルギーを計測する。この際、これらのデータを比較してタイル７３の剥離の有無の判定に活用することができる。

また、力学的エネルギーは、運動エネルギーまたは位置エネルギー、またはこれらの和である。打撃後の力学的エネルギーと打撃前の力学的エネルギーの比は、運動エネルギー、位置エネルギーまたはこれらの和である。また、鋼球１１またはハンマー部２０の質量や重力加速度、付勢手段による加速度などが略一定のとき、これらを省略して、ハンマーの高さや位置、速度、振り子の角度など変化する要素のみの比でも良い。なお、位置エネルギーには重力による位置エネルギーの他、弾性力による位置エネルギーでも良い。

（実施例１）
実施例１は、打診装置１を用いてタイル壁７０を打診して、ハンマー部２０の応答波形を計測した。図５に、付勢部３０としてソレノイドを用いた打診装置１の構成を示す。打診装置１は、付勢部３０の中にハンマー２１と基準部２３を一体化したハンマー部２０を再反発付与部３７にて取り付ける。更に、破線で示す位置でハンマー部２０の基準部２３を計測する計測部４０、制御解析部５０、および電源部６０を有する。制御解析部５０へ計測信号線４１を通じて計測部４０の計測データ、および電源線６１を通じて電源部６０から電源が入力される。制御解析部５０からの出力として、電源線６１を通じて付勢部３０のソレノイド３１へ電源、および解析信号線５１を通じて解析データが出力される。

ソレノイド３１へ電源が供給されると、電磁力によりハンマー部２０が上部へ引き上げられる。再反発付与部３７はゴムなどの弾性体であり、同時に引張される。ここでソレノイド３１へ電源の供給が停止される。よって、ハンマー部２０は、再反発付与部３７の引張された付勢力によりタイル壁７０を打撃する。破線で示すハンマー部２０は、図４の（ハ）の状態である。よって、基準部２３の実践部と破線部との距離がＹ３となり、打撃前の速度がＶ１、打撃後がＶ２となる。

位置（ハ）において、Ｙ３が同一なので位置エネルギーは同じになる。運動エネルギーは、第１回目の打撃の前に計測された運動エネルギーが初期エネルギーになる。また、第１回目の打撃後に計測される運動エネルギーと第２回目の打撃前に計測される運動エネルギーは、互いに反対方向でるが、大きさはほぼ等しくなる。この関係は、第３回目、第４回目、・・の打撃前後の運動エネルギーの関係にも成立する。打撃しないので打撃によるエネルギー損失がなく、ハンマー部２０は、再反発付与部３７により弾性的に付勢されるからである。

ハンマー部２０のハンマー２１は、図１および図４の鋼球１１に相当し、ステンレス、鉄、電磁力を生ずるプラスティック製のものを主に用いる。計測部４０は、基準部２３の位置、速度、加速度を検知する。検知には、カメラ、赤外線センサー等（図示せず）を用いる。制御解析部５０は、ハンマー部２０の打撃前後のハンマー部２０の位置、速度、加速度から、打撃前後のハンマー部２０の力学的エネルギー（位置エネルギー＋運動エネルギー）およびその比を計算する。また、タイル剥離判定のための判定基準データに関連付けして、計測されたデータについてタイル剥離の有無を判定する。また、ソレノイド３１の１回の付勢によるハンマー部２０の反発の回数や反発が生じている時間も計測し、タイル剥離判定のための判定基準データに関連付けして、計測されたデータについてタイル剥離の有無を追加で判定する。電源部５０は、制御解析部５０に電源を供給する。

図６に、ハンマー部２０および付勢部３０の構成を示す。図６（ｂ）は付勢部３０にハンマー部２０を再反発付与部３７にて取り付けた正面図、その断面Ａ-Ａを、図６（ａ）に示す。再反発付与部３７はゴムバンドを用い、図６（ｂ）においてハンマー２１の中央部に平行にφ５．５ｍｍの２本の孔を設け、これを通して上下対称に配置する。よって、ハンマー２１は、ソレノイド３１の中に４つのほぼ均等な半径方向に再反発付与部３７にて支持される。尚、ソレノイド３１の内径２０ｍｍに対して、ハンマー２１は鉄製の球形で、重さ１９．４ｇ、直径１７．５mmである。よって、ハンマー２１の全周に最低隙間１ｍｍは確保される。

図６（ｂ）に示すように、タイル壁７０に密着する状態でソレノイド３１に電流を流すと、タイル壁７０と反対方向にハンマーに２０に吸引力が働き、再反発付与部３７（ゴムバンド）が引張される。電流が止まると、吸引力がなくなり再反発付与部３７（ゴムバンド）の元の長さに戻る弾性力によってハンマー部２０がタイル壁７０を打撃する。ソレノイド３１に電流は１パルス流すだけである。この１パルスの電流により、再反発付与部３７が引張されて最大に伸びたときに発生する弾性力による発生する力学的エネルギーが、図１に示す位置エネルギーの最大値Ｍ・ｇ・Ｙ１に相当する初期エネルギーである。

第１回目の打撃の後、ハンマー部７０がタイル壁７０から反発力を受けてソレノイド内部（タイル壁７０と反対方向）に向かって反発し、再反発付与部３７を引張し、元に戻る弾性力で反発力が逆転することで、ハンマー部７０は、第２回目の打撃をする。これを繰り返すことで、付勢力を減衰させながら打撃を続ける。よって、ソレノイド３１に電流を流し鋼球が吸引力を受けるのは最初の1回（１パルス）である。尚、ハンマー２１とソレノイド３１の隙間は、平均１ｍｍ以上は確保されるので、ハンマー２１とソレノイド３１が干渉することはない。

（実施例２）
図７に、ハンマー部２０およびソレノイド式の付勢部３０を用いてタイル壁７０を打診し、計測部４０として騒音計４３を用いた打診音の計測の様子を示す。騒音計４３は、JIS C 1509-1 2005:クラス1の騒音計を用いた。騒音計４３は打撃音の大きさを電圧で示す。タイル壁７０にソレノイド式の付勢部３０を密着させ打撃し、騒音計４３を打撃位置から垂直に３５ｃｍ離して設置し、打撃音を録音する。

ハンマー部２０がタイル壁７０を打撃した際、打撃前にハンマー部２０が有している力学的エネルギーは、打撃後にハンマー部２０が有している力学的エネルギーとタイル壁７０に吸収される力学的エネルギーに分かれる。更に、タイル壁７０に吸収される力学的エネルギーは、打撃音やタイル壁７０振動などに分かれる。ここで、打撃音は、打撃後にハンマー部２０が有している力学的エネルギーに比例する。よって、打撃音の変化は、打撃後にハンマー部２０が有している力学的エネルギーの変化と見なすことができる。なお、ハンマー部２０に圧力センサーを埋め込み、圧力を計測してもよい。

図８に、剥離のないタイル壁７０の打撃音による波形を示す。波形は、タイル壁７０を打撃したときの騒音計４３が検出した電圧（打撃音の大きさ）と時間の関係である。
本実施例では、波形の反発回数と反発時間を以下のようにした。即ち、反発回数は、打診装置１のハンマー部２０でタイル壁７０を打撃したときの最初の電圧（打撃音の大きさ）が１０％の大きさに減衰するまでの打撃音の数とした。反発時間は、打診装置１のハンマー部２０でタイル壁７０を打撃したときに検出される電圧が０．１Vに減衰するまでの時間とした。

（実施例３）
実施例２は、ハンマー部２０およびソレノイド式の付勢部３０を用いて実建物のタイル壁７０（実際に使われている建築物のタイル壁）について打音を計測した。この実建物のタイル壁７０は４５二丁モザイクタイルが一面に施工されている。

タイル壁７０において、剥離を有する部位（剥離部）と剥離の無い部位（健全部）についての計測結果を図９に示す。図９（ａ）は健全部、図９（ｂ）は剥離部と推定され、縦軸、横軸のスケールは同じである。即ち、タイル壁７０を打音した場合、剥離の無い健全部と剥離部では音圧レベルが異なる。図９（ａ）の剥離を生じていない（健全部）の場合、反発回数と反発時間が多い。一方、図９（ｂ）の剥離を生じている場合、反発回数と反発時間が少ない。これは、剥離があると打撃時、ハンマー部２０の力学的エネルギーの吸収が大きく、反発後の力学的エネルギーが小さくなることによる。

（第３実施形態）
第３実施形態は、力学的エネルギーに基づく判定基準データの収集及び設定方法と、計測したデータの剥離有無の判定方法について記載する。判定基準データは、計測対象とするタイル壁７０と力学的エネルギー吸収特性が同一のタイル壁７０または類似であるタイル壁７５から得る必要がある。判定基準データは、剥離無データと剥離有データの２種類ある。

（判定基準データの収集及び設定方法）
力学的エネルギー吸収特性が同一の場合は、例えば対象タイル壁７０のタイルから複数個所のタイル７３を打撃し、力学的エネルギーのデータを収集し、あきらかに反発特性の異なる箇所を含めて実際に剥離の有無を確認して剥離無データと剥離有データを作成する。あきらかに反発特性の異なる箇所は、実際に解体して剥離の有無を確認し、剥離があった力学的エネルギーのデータを剥離有データとする。あきらかに反発特性の異なる箇所以外の力学的エネルギーのデータを剥離無しデータとする。更に、別に判定基準データ取得用の試験壁を、対象とするタイル壁７０と同一の仕様（タイル、壁面の厚さ、壁面の下地構造、使用モルタル、壁構造等）のタイル壁７５を制作する。剥離が無い箇所から剥離無データする、一方、剥離の有を疑似浮きなどで模擬して剥離有データとする。以上、対象タイル壁７０および試験壁から取得した、剥離有データおよび剥離無しデータより判定基準データとする。

力学的エネルギー吸収特性が類似のタイル壁７５についてのデータを判定基準データとしても良い。類似のタイル壁７５は、対象とするタイル壁７０と仕様（タイルの種類、タイルの材質、壁面の厚さ、壁面の下地構造など）が同一でなくても、そこから収集したデータを判定基準データとするものである。これは、打撃前後の力学的エネルギーの減衰量は、剥離有データが剥離無データより明確に大きいこと、すなわち力学的エネルギーの吸収量は、剥離有のタイル壁７０のほうが剥離無のタイル壁７０より大きいことを利用する。

図１０に、判定基準データの例を示す。図１０（ａ）はエネルギー差、図１０（ｂ）エネルギー比の判定基準データである。図１０（ａ）の健全試験体のデータ（〇印、下の線）を剥離無データ、剥離試験体のデータ（×印、上の線）を剥離有データとしてもよい。図１０（ｂ）の健全試験体のデータ（〇印、上の線）を剥離無データ、剥離試験体のデータ（×印、下の線）を剥離有データとしてもよい。なお、図１０（ｂ）は、図３（ｂ）のの｛｝内と同じである。

ここで、ある計測対象のタイル壁７０の打診に、図１０の判定基準データを用いる場合、予め計測対象のタイル壁７０の剥離有と剥離無のデータを計測しておくと良い。

（計測したデータの剥離有無の判定方法）
図１０（a）は、力学的エネルギー差を判定基準データとしたものである。初期ノ力学的エネルギーは、０回時の「０．０２８５（Ｊ）」である。第１回目の打撃による１回目の反発による力学的エネルギーは、剥離試験体（剥離有）の場合、「０．００１９Ｊ（－９３％）」、健全試験体（剥離無し）の場合、「０．０１７２Ｊ（―４０％）」である。
打撃装置１で計測された力学的エネルギーがいずれに近いかで判定を行う。この際、打撃装置１の初期の力学的エネルギーは、判定基準データの初期ノ力学的エネルギーと近似する値とする必要がある。すなわち、打撃装置１のハンマー部２０の仕様（質量など）、付勢部３０（ソレノイドなど）の仕様をほほ同じとする。また、打撃装置１の初期の力学的エネルギーと判定基準データの初期の力学的エネルギーにがある場合、式（９）の力学的エネルギー差で判定しても良い。
力学的エネルギー差＝（初期の力学的エネルギー）－（打撃後の力学的エネルギー）
（９）

次に、計測された力学的エネルギー差が、判定基準データの剥離無データまたは剥離有データのどちらに属するかの判定方法について記載する。反発回数ごとの打撃前、および打撃後（反発回数：１～５回程度）の力学的エネルギー差を計測する。反発回数ごとに
力学的エネルギー差計測値が、剥離無データまたは剥離有データのどちらに近いかで判定する。

（エネルギー比を用いた判定方法）
ここで、打撃装置１の対象のタイル壁７０を打撃して得られる反発後の力学的エネルギー（Ｊ）は、打撃するエネルギーに比例して変化する。よって、初期の力学的エネルギーが図１０（ａ）の初期の力学的エネルギーと大きく異なる場合は、図１０（ａ）を使用することは困難である。

そこで、式（１０）で示す力学的エネルギー比を使用する。
力学的エネルギー比＝（打撃後の力学的エネルギー/（初期の力学的エネルギー) (1０）
ここで、初期の力学的エネルギーは、打診装置１がハンマー部２０に最初に付勢する力学的エネルギーである。

次に、計測された力学的エネルギー比が、判定基準データの剥離無データまたは剥離有データのどちらに属するかの判定方法について記載する。打撃前、および打撃後（反発回数：１～５回程度）の力学的エネルギーを計測し、式（１０）によりエネルギー比を計算する。

反発回数ごとに計測されたエネルギー比が、判定基準データの剥離有データまたは剥離無データに近いかで判定する。具体的には、計測されたエネルギー比が、図１０（ｂ）に示す剥離有データまたは剥離無データに近いかで剥離無または剥離有と判定する。

打診装置１で計測された初期の力学的エネルギーが、判定基準データの初期の力学的エネルギーと近似する場合は、力学的エネルギー比も行い、力学的エネルギー差の結果と比較検証を行い、一致している場合に力学的エネルギー差を用いるようにし、一致しない場合には力学的エネルギー比を用いるほうが良い。

以上、タイル剥離判定のための判定基準データに関連付けして、計測された力学的エネルギーについてタイル壁７０のタイル７３の剥離の有無を判定するのは、制御解析部５０でなされる。

（第４実施形態）
第４実施形態は、打撃によって発生する音に基づく判定基準データの収集及び設定方法と、計測したデータの剥離有無の判定方法について記載する。音の計測データである図９（ａ）の健全部、図９（ｂ）の剥離部の傾向は、力学的エネルギーの図３（ａ）健全部、剥離部の傾向と良く似ている。また、騒音計の出力は、図９に示すように電圧であるので、電圧値の比または電圧値の差で判定することができる。

音の判定基準データは、同一または類似のタイル壁において、剥離していないタイルと、剥離しているタイルを打撃して作成する（反発回数：１～５回程度）。

計測された第１打撃の反発で発生する音の計測値が、判定基準データの第１打撃の反発で発生する音の計測値と同じか近似する場合は、音のエネルギー差を用いることができる。
音のエネルギー差は、式（１１）とすることができる。
音のエネルギー差＝（第１打撃の反発で発生する音の計測値）－（第２回目以降の各反発で計測される音の計測値）（１１）

計測された第１打撃の反発で発生する音の計測値が、判定基準データの第１打撃の反発で発生する音の計測値と異なる場合は、音のエネルギー比を用いる。力学的エネルギーを打撃した音で行う場合、音のエネルギー比は、式（１２）とすることができる。
音のエネルギー比＝（第２回目以降の各反発で計測される音の計測値）/（第１打撃の反発で発生する音の計測値）（１２）

打診装置１で計測された第１打撃の反発音のエネルギーが、判定基準データの第１打撃の反発で発生する音の計測値と近似する場合は、音のエネルギー比も行い、音のエネルギー差の結果と比較検証を行い、一致している場合に音のエネルギー差を用いるようにし、一致しない場合には音のエネルギー比を用いるほうが良い。

計測後、図９（ｂ）の剥離と推定される部分２点について、それぞれのタイル２枚分の目地にカッターで切り込みを入れ、タイルを採取した。実建物のタイル張り外壁の断面と実験後の切り込み位置を図１１に、採取後のタイルを図１２（ａ）に、採取したタイルの裏面を図１２（ｂ）に示す。採取したタイルは目地に切り込みを入れることで壁面から容易に取り外すことができたため、剥離していたことを確認した。採取したタイルから、実建物のタイル壁７０は、コンクリート躯体、軽量骨材入りモルタル、張付けモルタルの順に張られていた。また、剥離と推定される部分2点はコンクリート躯体と軽量骨材入りモルタルの界面で剥離していたことが確認できた。

（実施例４）
実施例４は、実施例２で確認した実際の剥離状態を参考として、疑似剥離を有するタイル壁７０を製作して打音波形を確認した。疑似剥離を有するタイル壁７０に用いた材料の仕様を表２、構成を表３に示す。疑似剥離を有するタイル壁７０は、２０００×２０００×１２０ｍｍのＪＩＳＡ５３７２準拠のプレキャストコンクリート製逆Ｔ形擁壁を躯体として４５二丁モザイクタイルをモルタル張りし、タイル７３の裏面側にＰＥ発泡シートを埋設することで疑似の剥離を作っている。

なお、表２、表３に示す、鉄筋コンクリート、下地材料、タイル、モルタルなどの仕様は、非特許文献１（ｐ２２、ｐ４６）の記載を考慮した。

疑似剥離を有するタイル壁７０の疑似剥離の位置と打撃位置を図１３に示す。疑似剥離の面積は試験体ごと５００mm角（Ａ）、３００ｍｍ角（Ｂ）、２５０mm角（Ｃ）、２００mm角（Ｄ）の４種類であり、黒色部分Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの中心部を打撃する。

反発回数と疑似剥離の大きさの関係を図１４に、反発時間と疑似剥離の大きさの関係を図１５に、反発回数と反発時間の関係を図１６に示す。図１６の横軸０～０．１９（Ｓ：反発時間）、縦軸０～１４（回：反発回数）の範囲にプロットされたデータは、剥離部を打撃した結果である。各試験体における反発回数と反発時間について表４にまとめる。疑似剥離の深さは、下地材料である普通モルタル又は軽量モルタルの厚さと張付けモルタルの厚さにタイル厚さを加えた値である。

試験体１から４の健全部は反発回数が１９回以上となり、疑似剥離部は疑似剥離の大きさに関わらず１４回以下となった。反発時間は健全部で０．２９秒以上、疑似剥離部で０．１９秒以下となった。

下地材料の厚さで反発回数と反発時間に影響が生じた。下地厚さ１０mmの試験体１と試験体２は、反発回数は健全部で２３回、疑似剥離部で６回以下となった。下地材料の厚さ３０ｍｍの試験体３は健全部、疑似剥離部ともに反発回数、反発時間が増加し、反発回数は健全部で３４回、疑似剥離部で１４回以下となった。また、下地材料が軽量モルタル、下地材料の厚さが３０ｍｍの試験体４は健全部と疑似剥離部の反発回数の差が最も少なくなり、反発回数は健全部で１９回、疑似剥離部で９回以下となった。

以上より、下地材料とその厚さで違いが生じると分かった。しかし、いずれの条件においても、健全部は反発回数が１９回以上、反発時間が０．２９秒以上となり、剥離部は反発回数が１４回以下、反発時間が０．１９秒以下となった。疑似剥離の試験体では、この条件を満たす結果が得られたタイル壁は、剥離していると判断できる。なお、疑似剥離の大きさは反発回数と反発時間にほぼ影響しないため、反発回数と反発時間を用いれば、剥離の大きさによらず、タイル剥離を検出できる。また、図１６より反発回数と反発時間はほぼ比例関係であるため、反発回数、反発時間のどちらか一方で判断できる

（実施例５）
実施例５は、実建物のタイル壁７０を対象に打音波形を確認した。

実建物のタイル壁７０の実験結果を図１７、表５に示す。健全部は反発回数が１７回、反発時間は０．２５秒、剥離部１と剥離部２はともに反発回数が４回、反発時間は０．０５秒であった。今回の実験に使用した実建物のタイル壁はモルタル層が薄いため、健全部と剥離部ともに疑似剥離試験体のものより反発回数が少なく、反発時間が短いという結果となっている。

図１８に疑似剥離試験体と実建物のタイル壁７０の反発時間と反発回数の関係を示す。ほぼ比例関係にあることが分かり回帰直線に対して高い相関が確認できた。疑似剥離の試験体と実建物のタイル壁７０のソレノイド式の付勢部３０を用いた打診装置１による打撃で健全部では反発回数は１７回以上、反発時間が０．２５秒以上となり、剥離部では、反発回数は１４回以下、反発時間は０．１９秒以下となった。

以上より、疑似剥離の試験体と実建物のタイル壁７０において、反発回数と反発時間は健全部と剥離部で差があることが確認できたため、反発回数と反発時間による剥離判断方法は有効であると考える。これにより、騒音など音の環境の影響や検査者の経験値に依存しないタイル壁７０の剥離検査が可能になると考える。なお、計測結果は下地材料とその厚さに影響を受けるが、反発回数と反発時間は健全と剥離で差が大きいため、閾値を適切に設定することで下地厚さと下地材料によらず、剥離を判断できると考える。これは、第３実施形態の記載した判定基準データを、力学的エネルギー吸収特性が類似であるタイル壁７５から得ても、大過なくタイル７３の剥離の有無を判定できることも示唆している。

本発明によれば、検査者の個人差、周囲環境等に依存せずタイル壁のタイルの剥離を検出するタイル壁７０の打診装置１を提供することができる。

１打診装置１０原理
１１鋼球１２支点
１３糸１５基準線（位置エネルギー）
１７支持板１８分度器
２０ハンマー部２１ハンマー
２３基準部３０付勢部（ソレノイド）
３１ソレノイド３３ケース
３５ブラケット３７再反発付与部
４０計測部４１検知信号線
４３騒音計５０制御解析部
５１解析信号線６０電源部
６１電源線７０タイル壁
７１壁７３タイル
７５類似のタイル壁８０剥離（空隙）

Claims

タイルを打撃するハンマー部と、前記ハンマー部を付勢する付勢部と、前記タイルの前記ハンマー部の打撃による反発ごとの打撃前、および打撃後の前記ハンマー部の力学的エネルギーを計測する計測部と、タイル剥離判定のための判定基準データに関連付けして、前記計測された力学的エネルギーについてタイル壁の前記タイルの剥離の有無を判定する制御解析部と、を有するタイル壁の打診装置であって、前記付勢部は弾性体よりなる再反発付与部を備えており、前記再反発付与部の弾性力によって前記ハンマー部による打撃を繰り返すことを特徴とするタイル壁の打診装置。
前記判定基準データは、第１打撃前の力学的エネルギーと第１打撃以降の打撃後の力学的エネルギーとのエネルギー比もしくは差、または第１打撃前の力学的エネルギーと第２打撃以降の打撃前の力学的エネルギーとのエネルギー比もしくは差であること特徴とする請求項１に記載する打診装置。
第１打撃以降の打撃後の力学的エネルギーの量、または第２打撃以降の打撃前の力学的エネルギーの量は、少なくとも２つ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載する打診装置。
前記判定基準データは、剥離無データと剥離有データからなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載する打診装置。
反発ごとの前記打撃前、および打撃後の前記ハンマー部の力学的エネルギーは、前記ハンマー部の位置エネルギーから計測する前記計測部を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載する打診装置。
反発ごとの前記打撃前、および打撃後の前記ハンマー部の力学的エネルギーは、前記ハンマー部の運動エネルギーから計測する前記計測部を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載する打診装置。
タイルを打撃するハンマー部と、前記ハンマー部を付勢する付勢部と、前記タイルの前記ハンマー部の打撃による力学的エネルギーを計測する計測部と、タイル剥離判定のための判定基準データに関連付けして、前記計測された力学的エネルギーについてタイル壁の前記タイルの剥離の有無を判定する制御解析部と、を有するタイル壁の打診装置であって、前記付勢部は弾性体よりなる再反発付与部を備えており、前記再反発付与部の弾性力によって前記ハンマー部による打撃を繰り返し、前記力学的エネルギーは、反発回数および/または反発時間で計測し、前記計測部は、前記計測された反発回数および/または反発時間を、前記判定基準データの反発回数および/または反発時間と比較することを特徴とする打診装置。
タイルを打撃するハンマー部と、前記ハンマー部を付勢する付勢部と、前記タイルの前記ハンマー部の打撃による反発ごとの音を計測する計測部と、タイル剥離判定のための音の判定基準データに関連付けして、計測された音についてタイル壁の前記タイルの剥離の有無を判定する制御解析部と、を有するタイル壁の打診装置であって、前記付勢部は弾性体よりなる再反発付与部を備えており、前記再反発付与部の弾性力によって前記ハンマー部による打撃を繰り返すことを特徴とするタイル壁の打診装置。
前記音は反発回数および/または反発時間で計測し、前記計測された反発回数および/または反発時間を、前記音の判定基準データの反発回数および/または反発時間と比較する前記計測部を有することを特徴とする請求項８に記載する打診装置。
前記音の判定基準データは、第１打撃の反発で発生する音と、第２打撃以降の各反発で計測される音との音の比もしくは差であることを特徴とする請求項９に記載する打診装置。
前記第２打撃以降の各反発で計測される音は、少なくとも２つ以上であることを特徴とする請求項１０に記載する打診装置。
前記音の判定基準データは、剥離無データと剥離有データからなることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１つに記載する打診装置。