JP7273517B2 - コンクリート部材の品質評価方法 - Google Patents
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Description
打音検査によってコンクリート部材の品質を評価するコンクリート部材の品質評価方法であって、
評価対象のコンクリート部材における種々の品質の状態を模擬した複数種類の試験体のそれぞれに対して打音を行い、前記打音により生じた振動波形を周波数解析して周波数分布を得た後、得られた周波数分布から固有振動ピークを抽出し、抽出された固有振動ピークに基づいて評価指標を設定すると共に、前記評価指標におけるそれぞれの品質の状態に対応する評価基準値を設定する評価基準設定工程と、
評価対象のコンクリート部材を打音して得られた振動波形を周波数解析して周波数分布を得た後、得られた周波数分布から固有振動ピークを抽出し、前記評価指標に基づく評価値を取得する評価値取得工程と、
前記評価基準値と前記評価値とを比較して、評価対象のコンクリート部材の品質を評価する品質評価工程とを備えており、
前記評価指標が、ピーク高さ、半値幅、ピーク面積、ピークの有無、および複数の固有振動ピーク群の面積のいずれかであり、
前記評価値取得工程で取得された評価値をコンクリート部材の施工時におけるコンクリート母材の圧縮強度を確認するために使用することを特徴とするコンクリート部材の品質評価方法である。
前記評価基準設定工程が、
評価対象のコンクリート部材における種々の品質の状態を模擬した複数種類の試験体を作製する試験体作製ステップと、
作製された各試験体を打音して振動波形を取得する振動波形取得ステップと、
取得された各振動波形を周波数解析して周波数分布を取得する周波数分布取得ステップと、
取得された各周波数分布からコンクリート部材の固有振動ピークを抽出する固有振動ピーク抽出ステップと、
抽出された固有振動ピークに基づいて評価指標を設定すると共にそれぞれの品質の状態に対応する評価基準値を設定する評価基準設定ステップとを備えていることを特徴とする請求項1に記載のコンクリート部材の品質評価方法である。
前記評価値取得工程が、
前記評価対象のコンクリート部材を打音して振動波形を取得する振動波形取得ステップと、
取得された各振動波形を周波数解析して周波数分布を取得する周波数分布取得ステップと、
取得された各周波数分布から前記評価対象のコンクリート部材の固有振動ピークを抽出する固有振動ピーク抽出ステップと、
抽出された固有振動ピークに基づいて前記評価基準設定工程において設定された評価指標に基づく評価値を取得する評価値取得ステップとを備えていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のコンクリート部材の品質評価方法である。
前記評価基準設定工程において設定された評価基準値を、コンクリート部材の品質と関係付けられたデータベースとして構築することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のコンクリート部材の品質評価方法である。
打音にテストハンマを使用することを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のコンクリート部材の品質評価方法である。
打音により生じた振動波形をAEセンサを用いて取得することを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のコンクリート部材の品質評価方法である。
本発明者は、上記した課題の解決について鋭意検討する中で、まず、具体的な評価手法として、短時間での作業が可能な打音による評価を採用することとした。そして、種々の実験と検討を進める中で、従来のように、打音を単に聴き取るのではなく、打音により生じた振動波形を周波数解析して周波数分布を得た場合、その周波数分布の固有振動ピークには、施工不良や材料劣化に対する指標となる種々の情報が含まれていることが分かった。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて具体的に説明する。
評価基準設定工程は、以下の各ステップに従って行われる。
現場での品質評価に先立って、まず、評価対象のコンクリート部材と同様に作製されて、施工不良や経年劣化など、種々の品質の状態が模擬された試験体を複数種類準備する。
次に、各試験体の所定の箇所に、センサを取り付けた後、ハンマを用いて打音を加える。この打音に応じて生じた振動波形をセンサにより取得する。取得された振動波形の一例を図1に示す。なお、図1において、縦軸は振幅(Amplitude:mV)、横軸は加振開始からの経過時間(Time:ms)であり、時間の経過に伴って振動が減衰していくことが分かる。
次に、得られた各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周波数分布を取得する。
次に、得られた周波数分布から固有振動ピークを抽出する。
次に、抽出された固有振動ピークに基づいて、ピーク周波数、ピーク高さ、半値幅、ピーク面積、ピークの有無、および複数の固有振動ピーク群の面積などの内から、評価したい品質に適応して適切な感度を有する情報を評価指標として設定する。そして、設定された評価指標に基づいて、品質が健全な状況、軽く低下している状態、激しく低下している状態など、それぞれの品質の状態に対応する評価基準値を設定する。
次に、評価対象のコンクリート部材に対して、上記と同様に、振動波形取得ステップ、周波数分布取得ステップ、固有振動ピーク抽出ステップを経由して、打音して得られた振動波形を周波数解析して、周波数分布を得、得られた周波数分布から固有振動ピークを抽出する。その後、評価値取得ステップにおいて、抽出された固有振動ピークに基づいて、ピーク周波数など、評価基準設定工程において設定された評価指標に基づく評価値を取得する。
次に、評価基準設定工程において設定された評価基準値と、評価対象のコンクリート部材において取得された評価値とを比較する。これにより、評価対象のコンクリート部材の品質を定量的に評価することができる。
上記した品質評価は、品質の状態が既知のコンクリート部材を試験体として、評価対象のコンクリート部材と比較することにより行っているが、実際のコンクリート部材は現場毎に多種多様の形状であるため、各現場の状況に合わせて試験体を作製することは容易ではない。
上記した品質評価は、基本的に、コンクリート部材の表面を露出させた状態で評価を行っているが、実際のコンクリート部材では、表面がアスファルト、モルタル、塗装などの被覆部材によって被覆されている場合もある。
本実施例では、上記した実施の形態に基づいて、豆板について評価した。
本実施例においては、健全施工された試験体と、施工不良模擬として豆板を生じさせた試験体(豆板の大きい「施工不良1」、豆板の小さい「施工不良2」)を作製し、品質の評価を行った。なお、図7に、本実施例における施工不良試験体の概念図を示す。
各試験体の表面中央部にAEセンサを設置し、その近傍をテストハンマで打音し、AEセンサを用いて振動波形を得た後、得られた振動波形を周波数解析して、図8に示すような周波数分布を取得した。なお、図8において、縦軸はマグニチュード(単位:任意単位a.u.)であり、横軸は周波数(単位:Hz)であり、各試験体に対してそれぞれ10回の打音で計測した結果を平均して記載している。
本実施例では、上記した実施の形態に基づいて、ひび割れについて評価した。
本実施例では、コンクリート床板において発生した剥離を面的に評価した。
本実施例では、コンクリート部材の施工時における水セメント比を変えることで圧縮強度を変化させ、評価ピーク周波数と圧縮強度との関係を調べた。
コンクリート母材と水の比を変化させたNo.1~No.4のモックアップ試験体を作製して、評価を行った。
各試験体の表面中央部にAEセンサを設置し、その近傍をテストハンマで打音し、AEセンサを用いて振動波形を得た後、得られた振動波形を周波数解析して、周波数分布を取得し、各試験体における評価ピーク周波数を求めた。
一方、各試験体を用いて、JIS A 1108:2006「コンクリートの圧縮強度試験方法」に規定する方法に準拠して、圧縮強度を求めた。
Claims (6)
- 打音検査によってコンクリート部材の品質を評価するコンクリート部材の品質評価方法であって、
評価対象のコンクリート部材における種々の品質の状態を模擬した複数種類の試験体のそれぞれに対して打音を行い、前記打音により生じた振動波形を周波数解析して周波数分布を得た後、得られた周波数分布から固有振動ピークを抽出し、抽出された固有振動ピークに基づいて評価指標を設定すると共に、前記評価指標におけるそれぞれの品質の状態に対応する評価基準値を設定する評価基準設定工程と、
評価対象のコンクリート部材を打音して得られた振動波形を周波数解析して周波数分布を得た後、得られた周波数分布から固有振動ピークを抽出し、前記評価指標に基づく評価値を取得する評価値取得工程と、
前記評価基準値と前記評価値とを比較して、評価対象のコンクリート部材の品質を評価する品質評価工程とを備えており、
前記評価指標が、ピーク高さ、半値幅、ピーク面積、ピークの有無、および複数の固有振動ピーク群の面積のいずれかであり、
前記評価値取得工程で取得された評価値をコンクリート部材の施工時におけるコンクリート母材の圧縮強度を確認するために使用することを特徴とするコンクリート部材の品質評価方法。 - 前記評価基準設定工程が、
評価対象のコンクリート部材における種々の品質の状態を模擬した複数種類の試験体を作製する試験体作製ステップと、
作製された各試験体を打音して振動波形を取得する振動波形取得ステップと、取得された各振動波形を周波数解析して周波数分布を取得する周波数分布取得ステップと、
取得された各周波数分布からコンクリート部材の固有振動ピークを抽出する固有振動ピーク抽出ステップと、
抽出された固有振動ピークに基づいて評価指標を設定すると共にそれぞれの品質の状態に対応する評価基準値を設定する評価基準設定ステップとを備えていることを特徴とする請求項1に記載のコンクリート部材の品質評価方法。 - 前記評価値取得工程が、
前記評価対象のコンクリート部材を打音して振動波形を取得する振動波形取得ステップと、
取得された各振動波形を周波数解析して周波数分布を取得する周波数分布取得ステップと、
取得された各周波数分布から前記評価対象のコンクリート部材の固有振動ピークを抽出する固有振動ピーク抽出ステップと、
抽出された固有振動ピークに基づいて前記評価基準設定工程において設定された評価指標に基づく評価値を取得する評価値取得ステップとを備えていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のコンクリート部材の品質評価方法。 - 前記評価基準設定工程において設定された評価基準値を、コンクリート部材の品質と関係付けられたデータベースとして構築することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のコンクリート部材の品質評価方法。
- 打音にテストハンマを使用することを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のコンクリート部材の品質評価方法。
- 打音により生じた振動波形をAEセンサを用いて取得することを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のコンクリート部材の品質評価方法。
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