JP7058153B2 - コンクリート構造物の維持管理方法 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリート構造物の維持管理方法に関するものであり、詳しくは、せん断補強用のあと施工補強部材を施工するためのコア削孔を利用して、コンクリート構造物の維持管理データを収集する維持管理方法に関するものである。

近年、大規模地震の発生が懸念される中、既設の鉄筋コンクリート構造物に対する耐震補強のニーズが高まっている。既設の鉄筋コンクリート構造物のせん断耐荷力が不足する場合には、主鉄筋と交差する方向に補強鋼材を追加することで、構造物のせん断耐荷力を増加させなければならない。

このような補強工事には、補強部材を埋め込むための削孔を行う必要があり、例えば、コア削孔により補強部材を施工するための削孔を行っている。コア削孔を行うと、コンクリートコアを採取することができるが、採取したコンクリートコアは廃棄物として処理しているのが現状である。

ところで、コンクリート構造物の劣化診断（圧縮強度、塩化物イオン量、中性化の深さ等の測定）を行うための技術が種々開示されている。コンクリート構造物の劣化診断では、超音波や弾性波等を利用することにより、非破壊で劣化診断を行う技術もあるが、コンクリート構造物から供試体を採取することにより、劣化診断を行う技術もある（特許文献１～特許文献３参照）。

特許文献１に記載された技術は、コンクリート構造物においてコンクリートの圧縮強度が低下している範囲を推定する方法に関するものである。この圧縮強度の低下範囲の推定方法は、コンクリート構造物から深さ方向に向って反発硬度測定用のコンクリートコアを抜き取る第一のコンクリートコア採取工程と、反発硬度測定用のコンクリートコアの深さ方向の位置毎にエコーチップ硬さ試験により反発硬度を測定する反発硬度測定工程と、測定した反発硬度の分布に基づいて、コンクリート構造物の深さ方向についてコンクリートの圧縮強度が低下している範囲を推定する推定工程とを含んでいる。

特許文献２に記載された技術は、コンクリート中の塩化物イオン量を測定する方法に関するものである。このコンクリート構造物の表面および内部の塩化物イオン量測定方法は、コンクリート構造物からコンクリートコアを採取するコンクリートコア採取工程と、採取したコンクリートコアを切断する切断工程と、切断したコンクリートコアの断面を蛍光Ｘ線分析装置で測定することによりコンクリート構造物内部の塩化物イオン濃度を測定する測定工程とを含んでいる。また、コンクリートコア採取工程では、直径８～１５ｍｍのコンクリートコアを採取するとしている。

特許文献３に記載された技術は、コンクリートの中性化測定方法に関するものである。このコンクリート中性化測定方法は、中性化測定対象のコンクリート構造物に穿孔して粉状のコンクリート中性化のサンプルを生成する工程と、生成されたサンプルをサンプル抽出容器内に抽出する工程と、抽出されたサンプルに試薬を施して中性化を測定する工程とを含んでいる。なお、サンプルを抽出するための穿孔には、コンクリートドリルを用い、直径１０ｍｍ程度の孔を穿孔するとしている。

特開２０１４－２１０６８号公報 特開２０１７－１６１２６７号公報 特開２００９－６９０９５号公報

上述したように、コンクリート構造物から供試体（サンプル）を採取することにより、コンクリート構造物の劣化診断（圧縮強度、塩化物イオン量、中性化の深さ等の測定）を行うための技術が存在する。しかし、これらの技術は、一般的な圧縮強度試験に用いる供試体よりも小径の供試体を採取することにより劣化診断を行うとしているが、供試体を採取するためには、わざわざ削孔や穿孔を行う必要があり、コンクリート構造物に損傷を与えることになる。

本願の発明者は、コンクリート構造物の補強工事において、補強部材を埋め込むための削孔を行って採取したコンクリートコアを有効利用して、コンクリート構造物の劣化診断を行い、コンクリート構造物の維持管理に役立てることに想到した。また、一般的な圧縮試験では、直径１００ｍｍ、高さ２００ｍｍのコンクリートコアを使用するが、直径１５ｍｍ～３０ｍｍのコンクリートコアであっても圧縮強度を推定できることが実証されている（特許第３０６７０１６号公報参照）。

本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、コンクリート構造物の補強工事において、補強部材を埋め込むための削孔を行って採取したコンクリートコアを有効利用して劣化診断を行うことが可能なコンクリート構造物の維持管理方法を提供することを目的とする。

本発明に係るコンクリート構造物の維持管理方法は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を有している。すなわち、本発明に係るコンクリート構造物の維持管理方法は、せん断補強用のあと施工補強部材を施工するためのコア削孔工程におけるコア削孔を利用して、コンクリート構造物の維持管理データを収集する維持管理方法であって、コア削孔工程で採取したコンクリートコアを用いて、コンクリート構造物の維持管理データを収集することを特徴とするものである。すなわち、せん断補強用のあと施工補強部材を施工するためのコア削孔において得られたコアコンクリートを維持管理データの収集に利用する。

また、上述したコンクリート構造物の維持管理方法において、コア削孔内にあと施工補強部材を施工する際に、当該コア削孔内にコンクリート構造物の維持管理データを収集するためのセンサを埋め込み、当該センサを用いてコンクリート構造物の維持管理データを収集することが可能である。

また、上述したコンクリート構造物の維持管理方法において、収集する維持管理データは、少なくとも、圧縮強度、塩化物イオン量、中性化深さに関するデータを含んでいる。

また、上述したコンクリート構造物の維持管理方法において、維持管理データを当該コンクリート構造物の３Ｄモデルデータと紐付けして管理することが好ましい。

本発明に係るコンクリート構造物の維持管理方法によれば、コンクリート構造物の補強工事において、補強部材を埋め込むための削孔を行って採取したコンクリートコアを用いて、圧縮強度、塩化物イオン量、中性化深さ等の維持管理データを収集して劣化診断を行うことができる。

したがって、コンクリート構造物の劣化診断を行うために、わざわざ削孔や穿孔を行う必要がなく、コンクリート構造物に無用な損傷を与えることがない。すなわち、補強部材を埋め込むための削孔を行って採取したコンクリートコアを有効利用して、コンクリート構造物の劣化診断を行うことにより、コンクリート構造物の維持管理を行うことができる。

また、コア削孔内にコンクリート構造物の維持管理データを収集するためのセンサを埋め込むことにより、別途、センサを埋め込むための削孔を行う必要がなく、上述した効果を奏することができる。

本発明の実施形態に係るコンクリート構造物の維持管理方法を示す説明図。 コンクリート構造物の維持管理方法に使用する装置の概略構成を示すブロック図。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るコンクリート構造物の維持管理方法を説明する。図１及び図２は本発明の実施形態に係るコンクリート構造物の維持管理方法を説明するもので、図１はコンクリート構造物の維持管理方法を示す説明図、図２はコンクリート構造物の維持管理方法に使用する装置の概略構成を示すブロック図である。

＜コンクリート構造物の維持管理方法の概要＞
本発明の実施形態に係るコンクリート構造物の維持管理方法は、せん断補強用のあと施工補強部材を施工するためのコア削孔を利用して、コンクリート構造物の維持管理データを収集するようになっている。すなわち、削孔工程で採取したコンクリートコアを用いて、コンクリート構造物の維持管理データを収集する。

せん断補強用のあと施工補強部材を施工するためには、コンクリート構造物の壁等に削孔を行う必要がある。削孔には、穿孔ドリルを用いてコンクリート構造物に孔を開ける方法があるが、本発明に係るコンクリート構造物の維持管理方法では、コア抜きを行うためのコアドリルを用いて削孔を行う。したがって、削孔工程では、コンクリートコアを採取することができる。

せん断補強用のあと施工補強部材を施工するための削孔は、挿入鉄筋径の３．０倍以下程度の削孔径であり、採取したコンクリートコアを用いて、圧縮強度等を求めることができる。先に述べたように、直径１５ｍｍ～３０ｍｍのコンクリートコアであっても、圧縮強度を推定できることが実証されている（特許第３０６７０１６号公報参照）。

＜維持管理データを収集するための装置＞
本発明に係るコンクリート構造物の維持管理方法で収集する維持管理データは、少なくとも、圧縮強度、塩化物イオン量、中性化深さに関するデータを含んでいる。維持管理データを取得するための装置は、例えば図２に示すように、削孔を行うコアドリル１０、維持管理データ収集装置２０を構成する圧縮強度試験装置２０ａ、塩化物イオン量測定装置２０ｂ、中性化深さ測定装置２０ｃからなる。また、収集（測定）した維持管理データ３０ｂは、維持管理データベース３０に送信され、３Ｄモデルデータ３０ａと紐付けして管理する。

＜圧縮強度＞
圧縮強度は、例えば、採取したコンクリートコアを供試体として一軸圧縮強度試験等を行うことにより求めることができる。

＜塩化物イオン量＞
塩化物イオン量は、例えば、蛍光Ｘ線分光分析装置を使用して求めることができる。蛍光Ｘ線分光分析装置は、コンクリートコアにＸ線を照射してコンクリートコア内の原子を励起し、励起された原子が失活する際に発するスペクトルを測定することにより原子の種類や量を測定するための装置である。

＜中性化の深さ＞
中性化の深さを測定するには、例えば、コンクリートコアの表面にフェノールフタレイン溶液を吹き付け、あるいは、深度毎に分割したコンクリートコアを粉砕してフェノールフタレイン溶液を添加し、中性化の度合いに応じて変化する色を判定することにより、どの程度の深度まで中性化が進んでいるかを求めることができる。

なお、収集する維持管理データは、圧縮強度、塩化物イオン量、中性化深さに関するデータだけに限られず、凍害、アルカリ骨材反応、乾燥収縮、化学腐蝕等に関するデータを含んでいてもよい。また、診断方法は、上述したものに限られず、レーザー光や電磁波による測定、サーモグラフィーによる測定、ハンマー等を用いた打音検査等、診断する項目に応じて、他の診断方法を採用してもよい。

また、削孔は、本来的にせん断補強用のあと施工補強部材を施工するためのものである。そこで、本発明に係るコンクリート構造物の維持管理方法では、コア削孔内にあと施工補強部材を施工する際に、当該コア削孔内にコンクリート構造物の維持管理データを収集するためのセンサを埋め込むことにより、コンクリート構造物の維持管理データを収集することができる。センサは、例えば、ストレインゲージ、光ファイバセンサ、音波センサ等を用いることができる。

＜維持管理データの保存＞
収集した維持管理データは、当該コンクリート構造物の３Ｄモデルデータと紐付けして管理することが可能である。すなわち、サーバ等のコンピュータシステムにコンクリート構造物の３Ｄモデルデータを格納しておき、この３Ｄモデルデータと、コアコンクリートの採取位置に基づく維持管理データとを紐付けすることにより、コンクリート構造物におけるコンクリートの劣化状態を、３Ｄモデルとして表現することができる。

３Ｄモデルデータと紐付けされた維持管理データを参照することにより、補修が必要な箇所等を適切に把握することができる。また、劣化状態に応じて維持管理の将来予測解析を行うことができる。したがって、維持管理データとコンクリート構造物の３Ｄモデルデータと紐付けして管理することにより、より一層、適切なコンクリート構造物の維持管理を行うことができる。

１０ コアドリル
２０ 維持管理データ収集装置
２０ａ 圧縮強度試験装置
２０ｂ 塩化物イオン量測定装置
２０ｃ 中性化深さ測定装置
３０ 維持管理データベース
３０ａ ３Ｄモデルデータ
３０ｂ 維持管理データ

Claims (4)

1. せん断補強用のあと施工補強部材を施工するためのコア削孔工程におけるコア削孔を利用して、コンクリート構造物の維持管理データを収集する維持管理方法であって、
   前記コア削孔工程で採取したコンクリートコアを用いて、コンクリート構造物の維持管理データを収集する、
   ことを特徴とするコンクリート構造物の維持管理方法。
2. 前記コア削孔内にあと施工補強部材を施工する際に、当該コア削孔内にコンクリート構造物の維持管理データを収集するためのセンサを埋め込み、
   前記センサを用いてコンクリート構造物の維持管理データを収集する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のコンクリート構造物の維持管理方法。
3. 収集する維持管理データは、少なくとも、圧縮強度、塩化物イオン量、中性化深さに関するデータを含む、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のコンクリート構造物の維持管理方法。
4. 収集した維持管理データを当該コンクリート構造物の３Ｄモデルデータと紐付けして管理する、
   ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のコンクリート構造物の維持管理方法。

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