JP7455660B2 - How to diagnose or predict concrete deterioration - Google Patents

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特許法第30条第2項適用 第74回セメント技術大会 講演要旨 2020、発行日:2020年5月18日Application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act 74th Cement Technology Conference Lecture Abstracts 2020, Publication date: May 18, 2020

本発明は、コンクリートの劣化の診断または予測方法に関する。 The present invention relates to a method for diagnosing or predicting concrete deterioration.

国土交通省の通達による、社会インフラの定期点検の法制度化に伴い、社会インフラの維持管理に関する社会的関心が高まっている。これに関連して、コンクリート構造物の診断技術の重要性も高まっている。
コンクリート構造物の劣化の原因は、アルカリ骨材反応(ASR)や、塩害や、中性化による鉄筋腐食等、多岐にわたる。いずれの種類の劣化であっても、早期に原因を診断し、予防、補修することによって、コンクリート構造物の維持管理にかかる費用を削減することができる。
As the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism has announced that periodic inspections of social infrastructure will be legalized, social interest in the maintenance and management of social infrastructure is increasing. In connection with this, the importance of diagnostic technology for concrete structures is also increasing.
The causes of deterioration of concrete structures are wide-ranging, including alkaline aggregate reaction (ASR), salt damage, and corrosion of reinforcing steel due to carbonation. Regardless of the type of deterioration, the cost of maintaining concrete structures can be reduced by diagnosing, preventing, and repairing the cause at an early stage.

コンクリート構造物の劣化の診断方法は、診断の対象となる劣化の種別に応じて、多岐にわたる。しかし、診断を行っていても、定期点検時にコンクリートの剥落等を発見することによって、はじめて劣化の進行に気付く場合も多い。
また、コンクリート構造物のひび割れの発生や、錆汁の有無を確認することで、簡易にコンクリートの劣化の種別を診断することはできるが、劣化の種別ごとの特徴が、外観の変状として表れるには時間がかかる。また、外観の変状が表れる時期を定量することは困難である。さらに、実際にコンクリートにひび割れが発生した場合、コンクリート構造物の耐荷力の低下等を招く場合もある。
そのため、早期にコンクリートの劣化の種別を診断して、対策を講じることが必要である。
There are a wide variety of methods for diagnosing the deterioration of concrete structures, depending on the type of deterioration to be diagnosed. However, even if diagnosis is carried out, the progression of deterioration is often only noticed when concrete spalling is discovered during periodic inspections.
Furthermore, although it is possible to easily diagnose the type of concrete deterioration by checking for the occurrence of cracks in concrete structures and the presence of rust, the characteristics of each type of deterioration are manifested in changes in appearance. It takes time. Furthermore, it is difficult to quantify the timing at which changes in appearance appear. Furthermore, if cracks actually occur in concrete, this may lead to a decrease in the load-bearing capacity of the concrete structure.
Therefore, it is necessary to diagnose the type of concrete deterioration at an early stage and take countermeasures.

コンクリートの劣化を早期に検知する方法として、特許文献1には、下記(A)工程および(B)工程を経て得た最大主ひずみの分布の像に現れた模様を用いてコンクリートの劣化を検知する、コンクリートの劣化の早期検知方法が記載されている。
(A)コンクリートの取得対象面のデジタル画像を経時的に取得する、画像取得工程
(B)前記デジタル画像に基づきデジタル画像相関法を用いてひずみを算出し、該ひずみに基づき最大主ひずみの分布を得る、最大主ひずみ分布取得工程
As a method for early detection of concrete deterioration, Patent Document 1 describes a method for detecting concrete deterioration using a pattern appearing in an image of the maximum principal strain distribution obtained through the following steps (A) and (B). A method for early detection of concrete deterioration is described.
(A) Image acquisition step of acquiring digital images of the concrete surface to be acquired over time (B) Calculating strain using the digital image correlation method based on the digital image, and based on the strain, distribution of the maximum principal strain Maximum principal strain distribution acquisition process to obtain

特開2019-74339号公報JP 2019-74339 Publication

本発明の目的は、コンクリートの劣化の診断または予測をすることができる予測モデルの作成とそれに基づき実構造物の劣化の診断または予測できる方法を提供することである。 An object of the present invention is to create a predictive model that can diagnose or predict the deterioration of concrete, and to provide a method that can diagnose or predict the deterioration of an actual structure based on the predictive model.

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、試験体を作製する工程と、試験体の表面の初期画像を取得する工程と、試験体の表面の表面ひずみ画像を取得する工程と、デジタル画像相関法を用いて試験体表面のひずみ分布を作成する工程と、ひずみ分布のデータを含む学習用入力データとコンクリートの劣化に関するデータを含む学習用出力データの組み合わせである学習データを用いた機械学習によってコンクリートの劣化を診断または予測するための予測モデルを作成する工程を含むコンクリートの劣化の予測モデル作成方法によれば、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の[1]~[14]を提供するものである。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the inventors of the present invention discovered the steps of producing a test specimen, acquiring an initial image of the surface of the test specimen, and acquiring a surface strain image of the surface of the specimen. A process of creating a strain distribution on the surface of the specimen using a digital image correlation method, and a process of creating learning data that is a combination of learning input data including strain distribution data and learning output data including data regarding concrete deterioration. The present invention has been completed by discovering that the above object can be achieved by a method for creating a predictive model for concrete deterioration, which includes a step of creating a predictive model for diagnosing or predicting concrete deterioration using machine learning.
That is, the present invention provides the following [1] to [14].

[1] 以下の工程(A)~(E)を行うことで、コンクリートの劣化を予測するための予測モデルを作成することを特徴とするコンクリートの劣化の予測モデル作成方法。
(A) 学習用サンプルとして、コンクリート試験体を作製する、試験体作製工程
(B) 上記試験体の表面の初期画像を取得する、試験体の初期画像取得工程
(C) 表面ひずみが顕在化した上記試験体の表面の表面ひずみ画像を取得する、試験体の表面ひずみ画像取得工程
(D) デジタル画像相関法を用いて、上記初期画像及び上記表面ひずみ画像から、上記試験体表面のひずみ分布のデータを作成する、試験体のひずみ分布作成工程
(E) 上記ひずみ分布のデータを含む学習用入力データとコンクリートの劣化に関するデータを含む学習用出力データの組み合わせである学習データを用いた機械学習によって、コンクリートの劣化を予測するための予測モデルを作成する、機械学習工程
[1] A method for creating a predictive model for concrete deterioration, which comprises creating a predictive model for predicting concrete deterioration by performing the following steps (A) to (E).
(A) A test body production process in which a concrete test body is prepared as a learning sample. (B) An initial image acquisition process of the test body in which an initial image of the surface of the above test body is acquired. (C) Surface strain has become apparent. Surface strain image acquisition step (D) of acquiring a surface strain image of the surface of the test body Using a digital image correlation method, the strain distribution on the surface of the test body is determined from the initial image and the surface strain image. Data creation step (E) for creating strain distribution of the test specimen: Through machine learning using learning data that is a combination of learning input data including the above strain distribution data and learning output data including data related to concrete deterioration. , a machine learning process that creates a predictive model to predict concrete deterioration.

[2] 上記工程(D)において、以下の工程(d-1)~(d-5)を行うことで、画像データからなるひずみ分布のデータを複数得る、前記[1]に記載のコンクリートの劣化の予測モデル作成方法。
(d-1)デジタル画像相関法を用いて、上記初期画像及び上記表面ひずみ画像から、上記試験体の表面の各座標におけるひずみ数値を算出して、複数のひずみ数値データを得る、ひずみ数値データ作成工程
(d-2)工程(d-1)で得られた複数のひずみ数値データを、ひずみ数値に基づいて昇順に並び替えた後、並び替えられた上記複数のひずみ数値データのうち、ひずみ数値が最小値であるデータから数えて、上記複数のひずみ数値データの総数の10~30%に位置するひずみ数値データから一つのひずみ数値データを任意に選択し、選択されたひずみ数値データのひずみ数値に、四分位範囲に1.5を乗じた数値を減算した数値を、ひずみ数値の下限値とし、かつ、上記複数のひずみ数値データの総数の70~90%に位置するひずみ数値データから一つのひずみ数値データを任意に選択し、選択されたひずみ数値データのひずみ数値に、四分位範囲に1.5を乗じた数値を加算した数値を、ひずみ数値の上限値とする、数値範囲設定工程
(d-3) 上記複数のひずみ数値データから、上記下限値以上、上記上限値以下のひずみ数値を有するひずみ数値データを選択する、ひずみ数値データ選択工程
(d-4) 工程(d-3)で選択されたひずみ数値データを正規化して、階調を有する1枚の画像データを得る、画像データ正規化工程
(d-5) 上記1枚の画像データから、複数の画像データを切り出して、画像データからなるひずみ分布のデータを複数得る、ひずみ分布のデータ作成工程
[3] 上記工程(B)と上記工程(C)の間に、以下の工程(B-1)を行う、前記[1]又は[2]に記載のコンクリートの劣化の予測モデル作成方法。
(B-1) 初期画像を取得した上記試験体に対して、上記試験体の表面に表面ひずみを顕在化させるための処理を行い、上記試験体の表面に表面ひずみを顕在化させる、試験体の顕在化処理工程
[2] In the above step (D), the following steps (d-1) to (d-5) are performed to obtain a plurality of strain distribution data consisting of image data. How to create a predictive model for deterioration.
(d-1) Using a digital image correlation method, calculate the strain value at each coordinate on the surface of the test piece from the initial image and the surface strain image to obtain a plurality of strain value data. Creation step (d-2) After sorting the plurality of strain numerical data obtained in step (d-1) in ascending order based on the strain numerical values, among the plurality of rearranged strain numerical data, strain Randomly select one strain numerical data from the strain numerical data located in 10 to 30% of the total number of the plurality of strain numerical data, counting from the data with the minimum value, and calculate the strain of the selected strain numerical data. The value obtained by subtracting the value obtained by multiplying the interquartile range by 1.5 from the numerical value is the lower limit of the strain value, and from the strain numerical data located in 70 to 90% of the total number of the plurality of strain numerical data A numerical range in which one piece of numerical strain data is arbitrarily selected, and the upper limit of the strain value is the value obtained by adding the value obtained by multiplying the interquartile range by 1.5 to the strain numerical value of the selected numerical strain data. Setting step (d-3) Strain numerical data selection step (d-4) Step (d- Image data normalization step (d-5) in which the strain numerical data selected in step 3) is normalized to obtain one piece of image data having gradation; multiple pieces of image data are cut out from the above one piece of image data. Strain distribution data creation step [3] in which a plurality of strain distribution data consisting of image data is obtained [3] The following step (B-1) is performed between the above step (B) and the above step (C). The method for creating a predictive model for concrete deterioration according to [1] or [2].
(B-1) A test piece in which a process is performed on the test piece for which an initial image has been acquired to make surface strain apparent on the surface of the test piece, and surface strain is made obvious on the surface of the test piece. manifestation process

[4] 前記[1]~[3]のいずれかに記載のコンクリートの劣化の予測モデル作成方法によって得られた予測モデルを用いて、以下の工程(F)~(I)を行うことで、対象コンクリートの劣化を診断または予測する、コンクリートの劣化の診断または予測方法。
(F) 診断または予測の対象となるコンクリートの表面の初期画像を取得する、対象コンクリートの初期画像取得工程
(G) 表面ひずみが顕在化した上記コンクリートの表面の表面ひずみ画像を取得する、対象コンクリートの表面ひずみ画像取得工程
(H) デジタル画像相関法を用いて、上記初期画像及び上記表面ひずみ画像から、上記コンクリート表面のひずみ分布のデータを作成する、対象コンクリートのひずみ分布作成工程
(I) 上記ひずみ分布のデータを含む診断用入力データを、上記予測モデルに入力し、上記予測モデルからコンクリートの劣化に関するデータを含む診断用出力データを出力して、コンクリートの劣化を診断または予測する、診断または予測工程
[4] By performing the following steps (F) to (I) using the prediction model obtained by the concrete deterioration prediction model creation method described in any one of [1] to [3] above, A concrete deterioration diagnosis or prediction method for diagnosing or predicting deterioration of target concrete.
(F) Initial image acquisition step of the target concrete, which acquires an initial image of the surface of the concrete that is the target of diagnosis or prediction. (G) Target concrete, which acquires a surface strain image of the surface of the concrete where surface strain has become apparent. Surface strain image acquisition step (H) Using a digital image correlation method, create strain distribution data on the concrete surface from the initial image and the surface strain image (I) Diagnostic or Prediction process

[5] 上記工程(H)において、以下の工程(h-1)~(h-5)を行うことで、画像データからなるひずみ分布のデータを複数得る、前記[4]に記載のコンクリートの劣化の予測モデル作成方法。
(h-1)デジタル画像相関法を用いて、上記初期画像及び上記表面ひずみ画像から、上記試験体の表面の各座標におけるひずみ数値を算出して、複数のひずみ数値データを得る、ひずみ数値データ作成工程
(h-2)工程(h-1)で得られた複数のひずみ数値データを、ひずみ数値に基づいて昇順に並び替えた後、並び替えられた上記複数のひずみ数値データのうち、ひずみ数値が最小値であるデータから数えて、上記複数のひずみ数値データの総数の10~30%に位置するひずみ数値データから一つのひずみ数値データを任意に選択し、選択されたひずみ数値データのひずみ数値に、四分位範囲に1.5を乗じた数値を減算した数値を、ひずみ数値の下限値とし、かつ、上記複数のひずみ数値データの総数の70~90%に位置するひずみ数値データから一つのひずみ数値データを任意に選択し、選択されたひずみ数値データのひずみ数値に、四分位範囲に1.5を乗じた数値を加算した数値を、ひずみ数値の上限値とする、数値範囲設定工程
(h-3) 上記複数のひずみ数値データから、上記下限値以上、上記上限値以下のひずみ数値を有するひずみ数値データを選択する、ひずみ数値データ選択工程
(h-4) 工程(h-3)で選択されたひずみ数値データを正規化して、階調を有する1枚の画像データを得る、画像データ正規化工程
(h-5) 上記1枚の画像データから、複数の画像データを切り出して、画像データからなるひずみ分布のデータを複数得る、ひずみ分布のデータ作成工程
[6] 上記工程(F)と上記工程(G)の間に、以下の工程(F-1)を行う、前記[4]又は[5]に記載のコンクリートの劣化の診断または予測方法。
(F-1) 初期画像を取得した上記コンクリートに対して、上記コンクリートの表面に表面ひずみを顕在化させるための処理を行い、上記コンクリートの表面に表面ひずみを顕在化させる、対象コンクリートの顕在化処理工程
[5] In the above step (H), the following steps (h-1) to (h-5) are performed to obtain a plurality of strain distribution data consisting of image data. How to create a predictive model for deterioration.
(h-1) Using the digital image correlation method, calculate the strain value at each coordinate on the surface of the test piece from the initial image and the surface strain image to obtain a plurality of strain value data. Creation step (h-2) After sorting the plurality of strain numerical data obtained in step (h-1) in ascending order based on the strain numerical values, among the plurality of rearranged strain numerical data, strain Randomly select one strain numerical data from the strain numerical data located in 10 to 30% of the total number of the plurality of strain numerical data, counting from the data with the minimum value, and calculate the strain of the selected strain numerical data. The value obtained by subtracting the value obtained by multiplying the interquartile range by 1.5 from the numerical value is the lower limit of the strain value, and from the strain numerical data located in 70 to 90% of the total number of the plurality of strain numerical data A numerical range in which one piece of numerical strain data is arbitrarily selected, and the upper limit of the strain value is the value obtained by adding the value obtained by multiplying the interquartile range by 1.5 to the strain numerical value of the selected numerical strain data. Setting step (h-3) Strain numerical data selection step (h-4) of selecting strain numerical data having a strain numerical value greater than or equal to the lower limit value and less than or equal to the upper limit value from the plurality of numerical strain data data. Image data normalization step (h-5) in which the strain numerical data selected in step 3) is normalized to obtain one image data having gradation. Multiple image data are cut out from the above one image data. Strain distribution data creation step [6] where a plurality of strain distribution data consisting of image data is obtained [6] The following step (F-1) is performed between the above step (F) and the above step (G). The method for diagnosing or predicting concrete deterioration according to [4] or [5].
(F-1) Processing is performed on the concrete for which the initial image has been acquired to make surface strain obvious on the surface of the concrete, and surface strain is made obvious on the surface of the concrete, making the target concrete obvious. Processing process

[7] 上記診断または予測工程において出力されるコンクリートの劣化に関するデータが、対象コンクリートの劣化の種別に関するデータを含み、該データに基づいて、コンクリートの劣化の種別を診断または予測する前記[4]~[6]のいずれかに記載のコンクリートの劣化の診断または予測方法。
[8] 上記診断または予測工程において出力されるコンクリートの劣化に関するデータが、対象コンクリートの劣化の進展に関するデータを含み、該データに基づいて、対象コンクリートの劣化の進展を診断または予測する前記[4]~[6]のいずれかに記載のコンクリートの劣化の診断または予測方法。
[9] 上記診断または予測工程において出力されるコンクリートの劣化に関するデータが、対象コンクリートの劣化に対する補修方法に関するデータを含み、該データに基づいて、対象コンクリートの劣化に対する最適な補修方法を診断または予測する前記[4]~[6]のいずれかに記載のコンクリートの劣化の診断または予測方法。
[7] The above-mentioned [4] wherein the data regarding the deterioration of concrete output in the diagnosis or prediction step includes data regarding the type of deterioration of the target concrete, and the type of deterioration of the concrete is diagnosed or predicted based on the data. The method for diagnosing or predicting concrete deterioration according to any one of ~[6].
[8] The data related to the deterioration of concrete output in the diagnosis or prediction step includes data related to the progress of deterioration of the target concrete, and based on the data, the progress of deterioration of the target concrete is diagnosed or predicted [4] ] - [6] The method for diagnosing or predicting concrete deterioration according to any one of [6].
[9] The data regarding the deterioration of concrete output in the above diagnosis or prediction process includes data regarding the repair method for deterioration of the target concrete, and based on the data, the optimal repair method for the deterioration of the target concrete is diagnosed or predicted. The method for diagnosing or predicting concrete deterioration according to any one of [4] to [6] above.

[10] 以下の工程(J)~(L)を行うことで、コンクリートの劣化を予測するための予測モデルを作成することを特徴とするコンクリートの劣化の予測モデル作成方法。
(J) 学習用サンプルとして、コンクリート試験体を作製する、試験体作製工程
(K) 表面ひび割れが顕在化した上記試験体の表面の表面ひび割れ画像を取得する、試験体の表面ひび割れ画像取得工程
(L) 上記表面ひび割れ画像のデータを含む学習用入力データとコンクリートの劣化に関するデータを含む学習用出力データの組み合わせである学習データを用いた機械学習によって、コンクリートの劣化を予測するための予測モデルを作成する、機械学習工程
[11] 前記[10]に記載のコンクリートの劣化の予測モデル作成方法によって得られた予測モデルを用いて、以下の工程(M)~(N)を行うことで、対象コンクリートの劣化を診断または予測する、コンクリートの劣化の診断または予測方法。
(M) 表面ひび割れが顕在化した、診断または予測の対象となるコンクリートの表面の表面ひび割れ画像を取得する、対象コンクリートの表面ひび割れ画像取得工程
(N) 上記表面ひび割れ画像のデータを含む診断用入力データを、上記予測モデルに入力し、上記予測モデルからコンクリートの劣化に関するデータを含む診断用出力データを出力して、コンクリートの劣化を診断または予測する、診断または予測工程
[10] A method for creating a predictive model for concrete deterioration, which comprises creating a predictive model for predicting concrete deterioration by performing the following steps (J) to (L).
(J) A test body preparation process (K) in which a concrete test body is prepared as a learning sample; A surface crack image acquisition process of the test body (in which a surface crack image of the surface of the above-mentioned test body in which surface cracks have become apparent is acquired) L) Develop a predictive model for predicting concrete deterioration through machine learning using learning data that is a combination of learning input data including surface crack image data and learning output data including data regarding concrete deterioration. Create a machine learning process [11] By performing the following steps (M) to (N) using the prediction model obtained by the concrete deterioration prediction model creation method described in [10] above, A method for diagnosing or predicting concrete deterioration that diagnoses or predicts deterioration of concrete.
(M) Obtaining a surface crack image of the concrete surface to be diagnosed or predicted in which surface cracks have become apparent. (N) Diagnostic input including data of the surface crack image. Diagnosis or prediction step of inputting data into the above prediction model and outputting diagnostic output data including data regarding concrete deterioration from the above prediction model to diagnose or predict concrete deterioration.

[12] 上記診断または予測工程において出力されるコンクリートの劣化に関するデータが、対象コンクリートの劣化の種別に関するデータを含み、該データに基づいて、コンクリートの劣化の種別を診断または予測する前記[11]に記載のコンクリートの劣化の診断または予測方法。
[13] 上記診断または予測工程において出力されるコンクリートの劣化に関するデータが、対象コンクリートの劣化の進展に関するデータを含み、該データに基づいて、対象コンクリートの劣化の進展を診断または予測する前記[11]に記載のコンクリートの劣化の診断または予測方法。
[14] 上記診断または予測工程において出力されるコンクリートの劣化に関するデータが、対象コンクリートの劣化に対する補修方法に関するデータを含み、該データに基づいて、対象コンクリートの劣化に対する最適な補修方法を診断または予測する前記[11]に記載のコンクリートの劣化の診断方法。
[12] The above-mentioned [11] wherein the data regarding the deterioration of concrete output in the diagnosis or prediction step includes data regarding the type of deterioration of the target concrete, and the type of deterioration of the concrete is diagnosed or predicted based on the data. A method for diagnosing or predicting concrete deterioration as described in .
[13] The data related to the deterioration of concrete output in the diagnosis or prediction step includes data related to the progress of deterioration of the target concrete, and the progress of deterioration of the target concrete is diagnosed or predicted based on the data [11] ] Method for diagnosing or predicting concrete deterioration.
[14] The data regarding the deterioration of concrete output in the above diagnosis or prediction step includes data regarding the repair method for deterioration of the target concrete, and based on the data, the optimal repair method for the deterioration of the target concrete is diagnosed or predicted. The method for diagnosing concrete deterioration according to the above [11].

本発明のコンクリートの劣化の予測モデル作成方法によれば、コンクリートの劣化を早期に診断または予測することができる予測モデルを作成し、コンクリート(例えば、コンクリート構造物)の劣化を診断または予測することができる。 According to the concrete deterioration prediction model creation method of the present invention, a prediction model that can diagnose or predict concrete deterioration at an early stage is created, and the deterioration of concrete (for example, a concrete structure) can be diagnosed or predicted. I can do it.

実施例1において作製された試験体Aのひずみ分布の画像である。It is an image of the strain distribution of test body A produced in Example 1. 実施例1において作製された試験体Bのひずみ分布の画像である。It is an image of the strain distribution of test body B produced in Example 1. 実施例1において診断の対象となるコンクリートのひずみ分布の画像である。2 is an image of the strain distribution of concrete that is the target of diagnosis in Example 1. 表面ひび割れの分布を示す画像である。This is an image showing the distribution of surface cracks.

本発明のコンクリートの劣化の予測モデル作成方法は、以下の工程(A)~(E)を行うことで、コンクリートの劣化を予測するための予測モデルを作成する方法である。
(A) 学習用サンプルとして、コンクリート試験体を作製する、試験体作製工程
(B) 上記試験体の表面の初期画像を取得する、試験体の初期画像取得工程
(C) 表面ひずみが顕在化した上記試験体の表面の表面ひずみ画像を取得する、試験体の表面ひずみ画像取得工程
(D) デジタル画像相関法を用いて、上記初期画像及び上記表面ひずみ画像から、上記試験体表面のひずみ分布のデータを作成する、試験体のひずみ分布作成工程
(E) 上記ひずみ分布のデータを含む学習用入力データとコンクリートの劣化に関するデータを含む学習用出力データの組み合わせである学習データを用いた機械学習によって、コンクリートの劣化を予測するための予測モデルを作成する、機械学習工程
以下、工程ごとに詳しく説明する。
The concrete deterioration prediction model creation method of the present invention is a method of creating a prediction model for predicting concrete deterioration by performing the following steps (A) to (E).
(A) A test body production process in which a concrete test body is prepared as a learning sample. (B) An initial image acquisition process of the test body in which an initial image of the surface of the above test body is acquired. (C) Surface strain has become apparent. Surface strain image acquisition step (D) of acquiring a surface strain image of the surface of the test body Using a digital image correlation method, the strain distribution on the surface of the test body is determined from the initial image and the surface strain image. Data creation step (E) for creating strain distribution of the test specimen: Through machine learning using learning data that is a combination of learning input data including the above strain distribution data and learning output data including data related to concrete deterioration. , a machine learning process to create a predictive model for predicting concrete deterioration Each process will be explained in detail below.

[(A)試験体作製工程]
本工程は、学習用サンプルとして、コンクリート試験体を作製する工程である。
コンクリート試験体は、後述の機械学習工程(工程(E))で使用される学習データを得るために用いられるものである。上記試験体は、既にコンクリートの劣化が起きているものでもよく、コンクリートの劣化が起きていないものであってもよい。
上記試験体は、目的とする劣化が起こりやすくなるように、上記試験体の、材料の配合、製造方法、養生条件、供用条件等を適宜調整したうえで作製されてもよい。
また、材料の配合、製造方法、養生条件、供用条件等が異なる試験体や、劣化の進展の程度が異なる試験体や、劣化が発生した後、各種補修方法によって、発生した劣化を補修してなる試験体等の様々な条件の試験体を作製することが好ましい。
さらに、一つのコンクリート試験体に起こっている劣化は、一種類であっても二種類以上であってもよい。
コンクリート試験体は、劣化要因(劣化原因)が不明であるものでもよいが、より高い精度で、様々な種類のコンクリートの劣化を予測することができる観点から、劣化要因が明らかであるもの、あるいは、各種分析によって、劣化要因が特定されたものが好適である。
また、供用中のコンクリート構造物からコアを採取し、該コアを上記コンクリート試験体として用いてもよい。また、コンクリート試験体として用いる前に、上記コアを分析等することで劣化要因を特定することが好ましい。
[(A) Test body production process]
This step is a step of producing a concrete test body as a learning sample.
The concrete test specimen is used to obtain learning data used in the machine learning process (process (E)) described below. The above-mentioned test specimen may be one in which concrete has already deteriorated, or may be one in which concrete has not deteriorated.
The above-mentioned test body may be produced after appropriately adjusting the material composition, manufacturing method, curing conditions, service conditions, etc. of the above-mentioned test body so that the desired deterioration easily occurs.
In addition, test specimens with different material compositions, manufacturing methods, curing conditions, service conditions, etc., test specimens with different degrees of deterioration progress, and after deterioration has occurred, various repair methods are used to repair the deterioration that has occurred. It is preferable to prepare test specimens under various conditions, such as a specimen under various conditions.
Furthermore, the number of types of deterioration occurring in one concrete test specimen may be one type or two or more types.
The concrete test specimen may be one in which the deterioration factor (deterioration cause) is unknown, but from the viewpoint of being able to predict the deterioration of various types of concrete with higher accuracy, it is necessary to use one in which the deterioration factor is clear, or Preferably, the deterioration factor has been identified through various analyses.
Alternatively, a core may be taken from a concrete structure in service and used as the concrete test specimen. Moreover, it is preferable to identify the deterioration factor by analyzing the core before using it as a concrete test specimen.

上記試験体は、様々な種類のコンクリートの劣化に関する学習データ(後述)を得ることで、より高い精度の予測モデルを作成する観点から、アルカリ骨材反応(ASR)、エトリンガイトの遅延生成(DEF)、凍害、火害、塩害、中性化による鉄筋腐食等の、コンクリートの劣化種別ごとに複数作製することが好ましい。
上記試験体の形状は特に限定されるものではなく、実際に製造されるコンクリート構造物の形状を模したものであってもよい。
上記試験体は、学習データを得るために作製されたものでもよいが、実際に製造されたコンクリート構造物の一部(コア部分)または全部を試験体として用いてもよい。
The above test specimens were tested using alkaline aggregate reaction (ASR), delayed formation of ettringite (DEF), etc., in order to create a more accurate predictive model by obtaining learning data (described later) regarding the deterioration of various types of concrete. It is preferable to prepare a plurality of samples for each type of concrete deterioration, such as frost damage, fire damage, salt damage, and reinforcing steel corrosion due to carbonation.
The shape of the test specimen is not particularly limited, and may be one that imitates the shape of a concrete structure that is actually manufactured.
The above-mentioned test specimen may be one manufactured to obtain learning data, but a part (core portion) or the whole of an actually manufactured concrete structure may be used as the test specimen.

コンクリートとしては、特に限定されず、普通コンクリート、水密コンクリート、暑中コンクリート、寒中コンクリート、マスコンクリート、流動化コンクリート、高流動コンクリート、高強度コンクリート、低発熱コンクリート、膨張コンクリート、低収縮コンクリート、繊維補強コンクリート、軽量コンクリート、及びポリマーコンクリート等が挙げられる。また、前記コンクリートは、無筋コンクリート、鉄筋コンクリート、及びプレストレストコンクリートであってもよい。 Examples of concrete include, but are not limited to, ordinary concrete, watertight concrete, hot concrete, cold concrete, mass concrete, fluidized concrete, high fluidity concrete, high strength concrete, low heat generation concrete, expansive concrete, low shrinkage concrete, and fiber reinforced concrete. , lightweight concrete, and polymer concrete. Further, the concrete may be unreinforced concrete, reinforced concrete, or prestressed concrete.

[(B)試験体の初期画像取得工程]
本工程は、工程(A)において作製されたコンクリート試験体の表面の初期画像(通常、デジタル画像)を取得する工程である。
初期画像の取得手段としては、特に限定されないが、例えば、ラインセンサスキャナ等が挙げられる。また、取得手段によっては、後述の試験体の表面ひずみ画像取得工程において、表面ひずみをより顕在化させて、デジタル画像相関法による解析をより高い精度で行うことができるようにする観点から、コンクリート試験体の表面部分に、スプレー等を用いて幾何学的なパターン(マーカー)を描画してもよい。
また、良好な画像を取得する目的で、コンクリート試験体の表面部分を予め研磨してもよい。なお、コンクリート試験体の表面部分に幾何学的なパターンを描画する場合、上記研磨は、幾何学的なパターン(マーカー)を描画する前に行うことが好ましい。
[(B) Initial image acquisition process of test specimen]
This step is a step of acquiring an initial image (usually a digital image) of the surface of the concrete test specimen produced in step (A).
Although the means for acquiring the initial image is not particularly limited, examples thereof include a line sensor scanner and the like. In addition, depending on the acquisition method, in the process of acquiring surface strain images of the test specimen described later, from the viewpoint of making surface strains more obvious and enabling analysis using the digital image correlation method to be performed with higher accuracy, concrete A geometric pattern (marker) may be drawn on the surface of the test specimen using a spray or the like.
Furthermore, in order to obtain a good image, the surface portion of the concrete test specimen may be polished in advance. In addition, when drawing a geometric pattern on the surface part of a concrete test body, it is preferable to perform the said polishing before drawing a geometric pattern (marker).

[(B-1)試験体の顕在化処理工程]
本工程(B-1)は、任意に追加可能な工程であり、工程(B)と工程(C)の間に行われる工程である。
本工程は、工程(B)において表面の初期画像を取得したコンクリート試験体に対して、上記試験体の表面に表面ひずみを顕在化させるための処理(以下、「顕在化処理」ともいう。)を行い、上記試験体の表面に表面ひずみを顕在化させる工程である。
本工程を行うことによって、表面ひずみの顕在化の程度が小さい(表面ひずみが明確に発生していない)コンクリート試験体の表面に表面ひずみを顕在化させる、あるいは、表面ひずみが顕在化したコンクリート試験体の表面ひずみの顕在化の程度をより大きくすることで、より高い精度でコンクリートの劣化を予測することができる予測モデルを作成することができる。
また、コンクリート試験体を作製した後、短期間で予測モデルを作成することができる。
顕在化処理は、コンクリート試験体の表面に現れるひずみ(表面ひずみ)を、より大きくして顕在化することができる方法であれば、特に限定されるものではないが、例えば、ヒートガン等の加熱手段を用いて試験体に温度変化(温度履歴)を与える方法や、物理的な手段によって試験体に応力を加える方法や、試験体の劣化が促進される環境下で試験体を静置する方法等が挙げられる。
顕在化処理は、コンクリート試験体の表面が破壊される(例えば、数千μm程度の大きさの表面ひずみが生じる)ような過度の処理を行う必要はなく、通常、コンクリート試験体の表面が破壊されない程度の大きさで行えばよい。
[(B-1) Test specimen revealing treatment process]
This step (B-1) is a step that can be added arbitrarily, and is a step performed between step (B) and step (C).
This step is a process for making surface strain apparent on the surface of the concrete specimen whose initial surface image was obtained in step (B) (hereinafter also referred to as "revealing treatment"). This is a step in which surface strain is made apparent on the surface of the test specimen.
By performing this process, surface strain can be made obvious on the surface of a concrete specimen with a small degree of surface strain (no obvious surface strain has occurred), or a concrete test in which surface strain has become obvious. By increasing the degree of manifestation of surface strain on the body, it is possible to create a prediction model that can predict concrete deterioration with higher accuracy.
Moreover, a prediction model can be created in a short period of time after creating a concrete test specimen.
The manifestation treatment is not particularly limited as long as it can increase and manifest the strain (surface strain) appearing on the surface of the concrete test specimen, but for example, heating means such as a heat gun can be used. methods to apply temperature changes (temperature history) to the test specimen using physical means, methods to apply stress to the test specimen by physical means, methods to leave the test specimen still in an environment that accelerates the deterioration of the test specimen, etc. can be mentioned.
The revealing treatment does not require excessive treatment that would destroy the surface of the concrete test specimen (for example, generate surface strain on the order of several thousand μm); It is sufficient to make it large enough so that it does not cause any damage.

[(C)試験体の表面ひずみ画像取得工程]
本工程は、表面ひずみが顕在化した(発生した)コンクリート試験体の表面の表面ひずみ画像を取得する工程である。
なお、表面ひずみの顕在化(発生)の有無は、デジタル画像相関法を用いて、コンクリート試験体表面のひずみ分布のデータを作成することによって判断することができる。
表面ひずみが顕在化したコンクリート試験体とは、工程(A)において作製された既に表面ひずみが顕在化したコンクリート試験体(例えば、供用中の、表面ひずみが顕在化したコンクリート構造物から採取されたコンクリート試験体)、工程(A)において作製されたコンクリート試験体(表面ひずみが顕在化していないもの)に、経年劣化等によって、自然に表面ひずみが顕在化した試験体、あるいは、工程(B-1)において、顕在化処理を行い、該試験体の表面に表面ひずみが顕在化した試験体である。
表面ひずみ画像の取得手段は、初期画像の取得において使用されるものと同様である。また、表面ひずみ画像は、表面ひずみが顕在化した範囲を含み、かつ、初期画像を取得した場所と同一の範囲から取得される。
[(C) Surface strain image acquisition process of test specimen]
This step is a step of acquiring a surface strain image of the surface of a concrete specimen in which surface strain has become apparent (occurred).
Note that the presence or absence of surface strain manifestation (occurrence) can be determined by creating data on the strain distribution on the surface of the concrete specimen using a digital image correlation method.
The concrete test specimen in which surface strain has become apparent refers to the concrete specimen prepared in step (A) in which surface strain has already become apparent (e.g., the concrete specimen that is in service and has been collected from a concrete structure in which surface strain has become apparent). Concrete test specimen), a concrete specimen prepared in step (A) (with no apparent surface strain), or a test specimen in which surface strain has naturally become apparent due to aged deterioration, or step (B- This is a test specimen in which surface strain has become apparent on the surface of the test specimen by performing the manifestation treatment in 1).
The means for acquiring the surface strain image is similar to that used in acquiring the initial image. Furthermore, the surface strain image includes a range where surface strain has become apparent, and is acquired from the same range as the location where the initial image was acquired.

[(D)試験体のひずみ分布作成工程]
本工程は、デジタル画像相関法を用いて、工程(B)で得られた初期画像、及び、工程(C)で得られた表面ひずみ画像から、コンクリート試験体表面のひずみ分布のデータを作成する工程である。
デジタル画像相関法は、表面ひずみが顕在化する前後に取得したデジタル画像(初期画像及び表面ひずみ画像)の輝度値の分布に基づいて、試験体上の各位置の移動量を算出し、ひずみ数値(最大主ひずみ)に変換する方法である。
[(D) Test specimen strain distribution creation process]
This step uses a digital image correlation method to create data on the strain distribution on the surface of the concrete specimen from the initial image obtained in step (B) and the surface strain image obtained in step (C). It is a process.
The digital image correlation method calculates the amount of movement of each position on the specimen based on the distribution of brightness values of digital images (initial image and surface strain image) acquired before and after surface strain becomes apparent, and calculates the strain value. (maximum principal strain).

具体的には、以下の(i)~(ii)の計算過程を経てひずみ数値を算出する。
(i)初期画像において、任意の位置を中心とするサブセット内の輝度値分布を求める。
(ii)表面ひずみ画像の輝度値分布と最も相関性の高い輝度値分布を有する、初期画像のサブセットを探索し、その中心点を着目点が変位した後の位置として捉えて、着目点から該中心点へ変位した量を算出し、さらに該変位した量をひずみ数値に変換する。なお、顕在化処理前後のサブセットの相関性は、下記式(1)の相関係数Rを用いて表される。

Figure 0007455660000001
(式(1)中、Mはサブセットのx,y方向の画素数、f(x,y)は顕在化処理前の初期画像の座標(x,y)におけるサブセット内の輝度値、g(x,y)は顕在化処理後の表面ひずみ画像の座標(x,y)におけるサブセット内の輝度値を示す。) Specifically, the strain value is calculated through the following calculation processes (i) to (ii).
(i) In the initial image, find the luminance value distribution within a subset centered at an arbitrary position.
(ii) Search for a subset of the initial image that has a brightness value distribution that has the highest correlation with the brightness value distribution of the surface strain image, take the center point as the position after the point of interest has been displaced, and The amount of displacement toward the center point is calculated, and the amount of displacement is further converted into a strain value. Note that the correlation between the subsets before and after the manifestation process is expressed using the correlation coefficient R of the following formula (1).
Figure 0007455660000001
(In formula (1), M is the number of pixels in the x and y directions of the subset, f(x, y) is the brightness value within the subset at the coordinates (x, y) of the initial image before the visualization process, and g(x * , y * ) indicates the brightness value within the subset at the coordinates (x * , y * ) of the surface strain image after the visualization process.)

ただし、実際は、矩形に設定した顕在化処理前のサブセットに対し、顕在化処理後の表面ひずみ画像そのものが変形しているため、サブセットが矩形にならない場合がある。この場合、これを補正するため、サブセット内部における変位勾配が一定であると仮定して、顕在化処理前後の座標(x,y)および(x,y)には下記式(2)を用いる。

Figure 0007455660000002
(上記式(2)中、uおよびvはサブセット画像の中心における変位部分であり、Δx,Δyはサブセットの中心から点(x,y)までの距離である。)
以上の計算は、市販の画像解析用ソフトウェア(例えば、digital:Correlated solutions社製)を用いて行うことができる。
デジタル画像相関法によって得られたひずみ数値を、各座標にプロットすることで、各座標と該座標のひずみ数値を含むデータを、ひずみ分布のデータとして作成することができる。 However, in reality, the subset may not be rectangular because the surface strain image itself after the visualization process is deformed with respect to the subset before the visualization process, which is set to be a rectangle. In this case, in order to correct this, assuming that the displacement gradient inside the subset is constant, the following formula (2) is used for the coordinates (x, y) and (x * , y * ) before and after the manifestation process. use
Figure 0007455660000002
(In the above formula (2), u and v are the displacement portions at the center of the subset image, and Δx and Δy are the distances from the center of the subset to the point (x, y).)
The above calculation can be performed using commercially available image analysis software (eg, digital: manufactured by Correlated Solutions).
By plotting the strain values obtained by the digital image correlation method at each coordinate, data including each coordinate and the strain value of the coordinate can be created as strain distribution data.

また、工程(D)において、以下の工程(d-1)~(d-5)を行うことで、画像データからなるひずみ分布のデータを、複数得ることができる。
なお、ひずみ分布のデータは、ひずみ数値を含むデータ、及び、ひずみ数値を基にして作成された画像データを含むものとする。
[(d-1)ひずみ数値データ作成工程]
本工程は、デジタル画像相関法を用いて、工程(B)で得られた初期画像及び工程(C)で得られた表面ひずみ画像から、コンクリート試験体の表面の各座標におけるひずみ数値を算出して、複数のひずみ数値データを得る工程である。
ここで、「ひずみ数値データ」とは、コンクリート試験体の表面の座標と、該座標におけるひずみ数値からなるデータである。
また、ひずみ数値を算出する座標の数は、通常、初期画像および表面ひずみ画像の解像度の数値であり、ひずみ数値は、画像の1ピクセル毎に算出される。
Furthermore, in step (D), by performing the following steps (d-1) to (d-5), a plurality of pieces of strain distribution data consisting of image data can be obtained.
Note that the strain distribution data includes data including strain values and image data created based on the strain values.
[(d-1) Numerical strain data creation process]
This step uses a digital image correlation method to calculate the strain values at each coordinate on the surface of the concrete specimen from the initial image obtained in step (B) and the surface strain image obtained in step (C). This is the process of obtaining a plurality of numerical strain data.
Here, "numerical strain data" is data consisting of the coordinates of the surface of the concrete test body and the numerical value of strain at the coordinates.
Further, the number of coordinates for calculating the strain value is usually a value of the resolution of the initial image and the surface strain image, and the strain value is calculated for each pixel of the image.

[(d-2)数値範囲設定工程]
本工程は、工程(d-1)で得られた複数のひずみ数値データを、ひずみ数値に基づいて昇順に並び替えた後、並び替えられた複数のひずみ数値データのうち、ひずみ数値が最小値であるデータから数えて、複数のひずみ数値データの総数の10~30%(好ましくは15~25%、より好ましくは25%)に位置するひずみ数値データから一つのひずみ数値データを任意に選択し、選択されたひずみ数値データのひずみ数値に、四分位範囲に1.5を乗じた数値を減算した数値を、ひずみ数値の下限値とし、かつ、複数のひずみ数値データの総数の70~90%(好ましくは75~85%、より好ましくは75%)に位置するひずみ数値データから一つのひずみ数値データを任意に選択し、選択されたひずみ数値データのひずみ数値に、四分位範囲に1.5を乗じた数値を加算した数値を、ひずみ数値の上限値とする工程である。
ここで、「ひずみ数値が最小値であるデータから数えて、複数のひずみ数値データの総数の10~30%に位置する(又は、70~90%に位置する)ひずみ数値データ」とは、昇順に並び替えられた複数のひずみ数値データのうち、最初のデータ(ひずみ数値が最小値であるデータ)から、最後のデータ(ひずみ数値が最大値であるデータ)に向かって、上記総数に0.1(又は0.7)を乗じた数(端数は切り捨て又は切り上げる)~上記総数に0.3(又は0.9)を乗じた数(端数は切り捨て又は切り上げる)番目に位置するひずみ数値データを意味する。
例えば、ひずみ数値データが100個ある場合、複数のひずみ数値データの総数の10~30%に位置するひずみ数値データとは、ひずみ数値が最小値であるひずみ数値データから数えて10~30番目に位置するデータである。
また、「四分位範囲」とは、第3四分位数から第1四分位数を引いた値である。なお、データを大きさの順に並べた場合に、下から25%に位置する値(ここでは、ひずみ数値)を第1四分位数、50%に位置する値を第2四分位数、75%に位置する値を第3四分位数)という。
[(d-2) Numerical range setting process]
In this step, after sorting the plurality of strain numerical data obtained in step (d-1) in ascending order based on the strain numerical values, the strain numerical value is the smallest among the rearranged plurality of strain numerical data. Randomly select one strain numerical data from strain numerical data located in 10 to 30% (preferably 15 to 25%, more preferably 25%) of the total number of multiple strain numerical data, counting from the data. , the lower limit of the strain value is the value obtained by subtracting the value obtained by multiplying the interquartile range by 1.5 from the strain value of the selected numerical strain data, and 70 to 90 of the total number of multiple numerical strain data. % (preferably 75 to 85%, more preferably 75%), arbitrarily select one strain numerical data from the strain numerical data located at This is a step in which the value obtained by adding the value multiplied by .5 is set as the upper limit value of the strain value.
Here, "strain numerical data located in 10 to 30% (or located in 70 to 90%) of the total number of multiple numerical strain data, counting from the data with the minimum strain numerical value" means in ascending order Among the plurality of numerical strain data sorted, the total number is increased by 0. Strain numerical data located at the number from the number multiplied by 1 (or 0.7) (round down or round up) to the number multiplied by 0.3 (or 0.9) to the above total number (round down or round up) means.
For example, if there are 100 pieces of strain numerical data, the strain numerical data located at 10 to 30% of the total number of multiple strain numerical data are the 10th to 30th strain numerical data counting from the strain numerical data with the minimum strain value. It is located data.
Further, the "interquartile range" is the value obtained by subtracting the first quartile from the third quartile. Note that when the data is arranged in order of magnitude, the value located at 25% from the bottom (here, the strain value) is the first quartile, the value located at 50% is the second quartile, The value located at 75% is called the third quartile).

[(d-3)ひずみ数値データ選択工程]
本工程は、複数のひずみ数値データから、上記下限値(工程(d-2)で定めたもの)以上、上記上限値(工程(d-2)で定めたもの)以下のひずみ数値を有するひずみ数値データを選択する工程である。
本工程で、複数のひずみ数値データから、上記下限値未満のひずみ数値を有するデータ、及び、上記上限値を超えるひずみ数値を有するデータを除外することで、より高い精度の予測モデルを作成することができる。
ここで、「下限値以上」及び「上限値以下」の各語は、特定の値を基準にして、2つの区分に分けるために便宜上、用いたものであるので、本発明において、各々、「下限値を超える」及び「上限値未満」の語に置き換えることができるものとする。
[(d-3) Numerical strain data selection process]
In this step, from a plurality of strain numerical data, the strain having a numerical value of strain that is greater than or equal to the lower limit value (defined in step (d-2)) and less than or equal to the upper limit value (defined in step (d-2)) is determined. This is the process of selecting numerical data.
In this step, a prediction model with higher accuracy is created by excluding data having a strain value less than the above-mentioned lower limit value and data having a strain value exceeding the above-mentioned upper limit value from the plurality of strain value data. I can do it.
Here, the words "more than the lower limit value" and "below the upper limit value" are used for convenience to divide into two categories based on a specific value, so in the present invention, they are respectively " The terms ``exceeding the lower limit'' and ``less than the upper limit'' may be substituted.

[(d-4)画像データ正規化工程]
本工程は、工程(d-3)で選択されたひずみ数値データを正規化して、階調を有する1枚の画像データを得る工程である。
例えば、選択されたひずみ数値データに含まれるひずみ数値を、数値の大きさから256段階(0~255)の輝度に変換し、ひずみ数値が得られた座標に輝度に応じた色彩をプロットすることで、コンクリート試験体表面の1枚の画像データを得ることができる。
[(d-4) Image data normalization step]
This step is a step of normalizing the distortion numerical data selected in step (d-3) to obtain one sheet of image data having gradations.
For example, the strain value included in the selected strain value data is converted to a brightness level of 256 levels (0 to 255) based on the size of the value, and colors corresponding to the brightness are plotted at the coordinates where the strain value is obtained. In this way, one image data of the surface of the concrete specimen can be obtained.

[(d-5)ひずみ分布のデータ作成工程]
本工程は、工程(d-4)で得られた1枚の画像データから、複数の画像データを切り出して、画像データからなるひずみ分布のデータを複数得る工程である。
1枚の画像データから、複数の画像データを切り出す方法の一例としては、一枚の画像データの特定の範囲(例えば、一辺が10~100ピクセルの方形の範囲)の画像を切り出した後、該画像を切り出した位置から、上下左右の少なくとも一つの方向に、好ましくは1~50ピクセル移動した位置の範囲を切り出すことを繰り返す方法が挙げられる。
1枚の画像データから切り出される画像データの数は、より高い精度を有する予測モデルを作成する観点からは、好ましくは10以上、より好ましくは100以上、特に好ましくは500以上である。また、上記数は、画像の解像度や処理能力の観点から、好ましくは5,000以下、より好ましくは3,000以下、特に好ましくは2,000以下である。
1枚の画像データから、複数の画像データを切り出して、画像データの各々をひずみ分布のデータとすることで、一つのコンクリート試験体から複数の学習データを得ることができ、より高い精度を有する予測モデルを作成することができる。
[(d-5) Strain distribution data creation process]
This step is a step of cutting out a plurality of image data from the single image data obtained in step (d-4) to obtain a plurality of pieces of strain distribution data made up of the image data.
An example of a method for cutting out multiple pieces of image data from one piece of image data is to cut out a specific range (for example, a rectangular range of 10 to 100 pixels on a side) of one piece of image data, and then One example is a method of repeatedly cutting out a range of positions that are preferably moved by 1 to 50 pixels in at least one direction, up, down, left, or right from the position where the image was cut out.
The number of image data cut out from one image data is preferably 10 or more, more preferably 100 or more, particularly preferably 500 or more from the viewpoint of creating a predictive model with higher accuracy. Further, from the viewpoint of image resolution and processing capacity, the above number is preferably 5,000 or less, more preferably 3,000 or less, particularly preferably 2,000 or less.
By cutting out multiple pieces of image data from one piece of image data and using each piece of image data as strain distribution data, multiple pieces of learning data can be obtained from one concrete specimen, resulting in higher accuracy. Can create predictive models.

[(E)機械学習工程]
本工程は、工程(D)で得られたコンクリート試験体表面のひずみ分布のデータを含む学習用入力データとコンクリートの劣化に関するデータを含む学習用出力データの組み合わせである学習データを用いた機械学習によって、コンクリートの劣化を予測するための予測モデルを作成する工程である。
学習用入力データは、上述したひずみ分布のデータの他に、上記試験体から得られた、コンクリートの基本情報に関するデータ、コンクリートの供用環境に関するデータ、コンクリート構造物に関するデータ等を含んでいてもよい。
コンクリートの基本情報に関するデータとしては、コンクリートの供用時期(コンクリートを現場に設置した時期)、セメントに関するデータ(種類、品質等)、骨材に関するデータ(種類、品質等)、セメント及び骨材以外の使用材料に関するデータ、コンクリートの使用材料の配合(単位量、含有率)、使用材料の混練に関するデータ、設計図面に関するデータ(コンクリート試験体の寸法、形状等)、使用されている部材に関するデータ(部材の使用箇所、形状、材質、寸法等)、呼び強度等が挙げられる。
[(E) Machine learning process]
This process involves machine learning using learning data that is a combination of learning input data including data on the strain distribution on the surface of the concrete specimen obtained in step (D) and learning output data including data on concrete deterioration. This is the process of creating a predictive model for predicting concrete deterioration.
In addition to the strain distribution data described above, the learning input data may include data obtained from the test specimen regarding basic information on concrete, data regarding the service environment of concrete, data regarding concrete structures, etc. .
Data regarding basic information on concrete includes the period of use of concrete (when concrete was installed at the site), data on cement (type, quality, etc.), data on aggregate (type, quality, etc.), and information on materials other than cement and aggregate. Data on materials used, mix of materials used in concrete (unit amount, content), data on kneading of materials used, data on design drawings (dimensions, shape, etc. of concrete specimens), data on parts used (materials) Examples include location of use, shape, material, dimensions, etc.), nominal strength, etc.

コンクリートの供用環境に関するデータとしては、コンクリートの設置場所における日射条件や雨掛かりの有無、年間の温度に関するデータ、年間の湿度に関するデータ、凍結防止剤の年間散布量等が挙げられる。
コンクリート構造物に関するデータとしては、地震の発生等によってコンクリート内部に発生した残留ひずみに関するデータ、過去に行われた補修内容に関するデータ(補修方法の種類、補修の際に使用した材料に関するデータ、補修面積等)、ひび割れの面積等が挙げられる。
これらのデータは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Examples of data related to the environment in which concrete is used include solar radiation conditions at the location where the concrete is installed, presence or absence of rain exposure, data related to annual temperature, data related to annual humidity, annual amount of antifreeze sprayed, etc.
Data on concrete structures includes data on residual strain generated inside concrete due to earthquakes, etc., data on past repairs (type of repair method, data on materials used during repair, area to be repaired, etc.). etc.), crack area, etc.
These data may be used alone or in combination of two or more.

学習用出力データとして用いられるコンクリートの劣化に関するデータとしては、コンクリートの劣化の種別に関するデータ、コンクリートの劣化の進展に関するデータ、コンクリートの劣化に対する補修方法に関するデータ等が挙げられる。
コンクリートの劣化の種別に関するデータとしては、コンクリートの劣化の種類(例えば、アルカリ骨材反応(ASR)、エトリンガイトの遅延生成(DEF)、凍害、火害、疲労、乾燥収縮、温度変化の繰り返し、化学的侵食、地震、塩害、または中性化による鉄筋腐食等を原因とする劣化)等のコンクリートの劣化と、これらのコンクリートの劣化の程度(劣化の大きさ(範囲)、ひずみの量、ひび割れ面積等)等が挙げられる。コンクリート試験体に複数の種類の劣化が生じている場合には、コンクリートの劣化の種別に関するデータとして、各劣化の種類、試験体に発生している劣化全体中の各劣化の割合、各劣化の程度が挙げられる。
コンクリートの劣化の進展に関するデータとしては、コンクリートの劣化の進展の程度(どの段階まで、劣化が進んでいるか)等が挙げられる。
コンクリートの劣化に対する補修方法に関するデータとしては、ひび割れ補修工法、断面修復工法、表面被覆工法、表面含浸工法、剥落防止工法、電気化学的補修工法、及び構造物の更新等の、コンクリートの劣化に適する補修方法が挙げられる。
これらのデータは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
The data related to concrete deterioration used as output data for learning include data related to types of concrete deterioration, data related to progress of concrete deterioration, data related to repair methods for concrete deterioration, and the like.
Data regarding the types of concrete deterioration include types of concrete deterioration (e.g., alkaline aggregate reaction (ASR), delayed formation of ettringite (DEF), frost damage, fire damage, fatigue, drying shrinkage, repeated temperature changes, chemical Concrete deterioration (deterioration caused by structural erosion, earthquakes, salt damage, or corrosion of reinforcing steel due to carbonation), and the extent of such deterioration of concrete (size (range) of deterioration, amount of strain, crack area) etc.) etc. If multiple types of deterioration have occurred in the concrete test specimen, the data regarding the type of concrete deterioration should include the type of deterioration, the proportion of each deterioration in the total deterioration occurring in the test specimen, and the data on the type of deterioration of the concrete. The degree is mentioned.
Data regarding the progress of deterioration of concrete include the degree of progress of deterioration of concrete (to what stage has the deterioration progressed), etc.
Data on repair methods for concrete deterioration include crack repair methods, section repair methods, surface coating methods, surface impregnation methods, spalling prevention methods, electrochemical repair methods, and structural renewal methods that are suitable for concrete deterioration. Repair methods include.
These data may be used alone or in combination of two or more.

機械学習は、上述した学習用入力データと学習用出力データの組み合わせである学習データを用いて、従来知られている一般的な機械学習の方法に従って行われる。
機械学習に用いられる学習方法の例としては、ニューラルネットワーク、線形回帰、決定木、サポートベクター回帰、アンサンブル法、サポートベクターマシン、判別分析、単純ベイズ法、最近傍法等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
中でも、より高い精度で予測することができる観点から、ニューラルネットワークが好ましい。ニューラルネットワークは、より高い精度で予測することができる観点から、入力層と出力層の間に一つ以上の中間層を有する階層型のニューラルネットワークが好適である。中でも、画像認識の分野において優れた性能を有する、畳み込みニューラルネットワーク(中間層として、畳み込み層やプーリング層等を有するニューラルネットワーク)がより好適である。
また、複数の学習データの一部(例えば、20~30%)を、得られた予測モデルの信頼性を確認するためのテストデータとして用いて交差検証(例えば、層化k分割交差検証)を行ってもよい。
機械学習は、学習データとして使用されるデータの種類、学習データの個数、及び学習回数等を適宜変更しながら行われ、信頼性に優れた予測モデルが得られるまで行われる。
なお、本明細書中、「機械学習」とは、人間による思考を介さずに、機械(特に、コンピュータ)のみによって学習することをいう。
Machine learning is performed according to a conventionally known general machine learning method using learning data that is a combination of the above-described learning input data and learning output data.
Examples of learning methods used in machine learning include neural networks, linear regression, decision trees, support vector regression, ensemble methods, support vector machines, discriminant analysis, naive Bayes methods, nearest neighbor methods, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
Among these, neural networks are preferred from the viewpoint of being able to make predictions with higher accuracy. The neural network is preferably a hierarchical neural network having one or more intermediate layers between an input layer and an output layer from the viewpoint of being able to make predictions with higher accuracy. Among these, a convolutional neural network (a neural network having a convolution layer, a pooling layer, etc. as an intermediate layer), which has excellent performance in the field of image recognition, is more suitable.
In addition, cross-validation (e.g., stratified k-fold cross-validation) is performed using a portion (e.g., 20 to 30%) of multiple training data as test data to confirm the reliability of the obtained prediction model. You may go.
Machine learning is performed while appropriately changing the type of data used as learning data, the number of pieces of learning data, the number of times of learning, etc., until a highly reliable predictive model is obtained.
Note that in this specification, "machine learning" refers to learning solely by machines (especially computers) without human thought.

上述の方法で作成された予測モデルを用いて、以下の工程(F)~(I)を行うことで、診断の対象となるコンクリートの劣化を診断または予測することができる。
以下、工程ごとに詳しく説明する。
[(F)対象コンクリートの初期画像取得工程]
本工程は診断の対象となるコンクリートの表面の初期画像を取得する工程である。
[(F-1)対象コンクリートの顕在化処理工程]
本工程は、任意に追加可能な工程であり、工程(F)と工程(G)の間に行われる工程である。
本工程は、工程(F)において表面の初期画像を取得したコンクリートに対して、コンクリートの表面に表面ひずみを顕在化させるための処理を行い、コンクリートの表面に表面ひずみを顕在化させる工程である。
[(G)対象コンクリートの表面ひずみ画像取得工程]
本工程は、表面ひずみが顕在化したコンクリートの表面の表面ひずみ画像を取得する、工程である。
[(H)対象コンクリートのひずみ分布作成工程]
本工程は、デジタル画像相関法を用いて、工程(F)で得られた初期画像、及び、工程(G)で得られた表面ひずみ画像から、コンクリート表面のひずみ分布のデータを作成する工程である。
By performing the following steps (F) to (I) using the prediction model created by the above-described method, it is possible to diagnose or predict the deterioration of the concrete to be diagnosed.
Each step will be explained in detail below.
[(F) Initial image acquisition process of target concrete]
This step is a step of acquiring an initial image of the surface of the concrete to be diagnosed.
[(F-1) Target concrete revealing treatment process]
This step is a step that can be added arbitrarily, and is a step performed between step (F) and step (G).
This process is a process in which the concrete for which the initial image of the surface was obtained in step (F) is subjected to processing to make surface strain apparent on the surface of the concrete. .
[(G) Surface strain image acquisition process of target concrete]
This step is a step of acquiring a surface strain image of the surface of concrete where surface strain has become apparent.
[(H) Target concrete strain distribution creation process]
This step is a step of creating data on the strain distribution on the concrete surface from the initial image obtained in step (F) and the surface strain image obtained in step (G) using a digital image correlation method. be.

また、工程(H)において、以下の工程(h-1)~(h-5)を行うことで、画像データからなるひずみ分布のデータを、複数得ることができる。
(h-1)デジタル画像相関法を用いて、上記初期画像及び上記表面ひずみ画像から、上記試験体の表面の各座標におけるひずみ数値を算出して、複数のひずみ数値データを得る、ひずみ数値データ作成工程
(h-2)工程(h-1)で得られた複数のひずみ数値データを、ひずみ数値に基づいて昇順に並び替えた後、並び替えられた上記複数のひずみ数値データのうち、ひずみ数値が最小値であるデータから数えて、上記複数のひずみ数値データの総数の10~30%に位置するひずみ数値データから一つのひずみ数値データを任意に選択し、選択されたひずみ数値データのひずみ数値に、四分位範囲に1.5を乗じた数値を減算した数値を、ひずみ数値の下限値とし、かつ、上記複数のひずみ数値データの総数の70~90%に位置するひずみ数値データから一つのひずみ数値データを任意に選択し、選択されたひずみ数値データのひずみ数値に、四分位範囲に1.5を乗じた数値を加算した数値を、ひずみ数値の上限値とする、数値範囲設定工程
(h-3) 上記複数のひずみ数値データから、上記下限値以上、上記上限値以下のひずみ数値を有するひずみ数値データを選択する、ひずみ数値データ選択工程
(h-4) 工程(h-3)で選択されたひずみ数値データを正規化して、階調を有する1枚の画像データを得る、画像データ正規化工程
(h-5) 上記1枚の画像データから、複数の画像データを切り出して、画像データからなるひずみ分布のデータを複数得る、ひずみ分布のデータ作成工程
工程(F)~(H)、(F-1)、(h-1)~(h-5)は、コンクリート試験体の代わりに、診断の対象となるコンクリートを使用する以外は、上述した工程(B)~(D)、(B-1)、(d-1)~(d-5)と各々同様である。
Furthermore, in step (H), by performing the following steps (h-1) to (h-5), a plurality of pieces of strain distribution data consisting of image data can be obtained.
(h-1) Using the digital image correlation method, calculate the strain value at each coordinate on the surface of the test piece from the initial image and the surface strain image to obtain a plurality of strain value data. Creation step (h-2) After sorting the plurality of strain numerical data obtained in step (h-1) in ascending order based on the strain numerical values, among the plurality of rearranged strain numerical data, strain Randomly select one strain numerical data from the strain numerical data located in 10 to 30% of the total number of the plurality of strain numerical data, counting from the data with the minimum value, and calculate the strain of the selected strain numerical data. The value obtained by subtracting the value obtained by multiplying the interquartile range by 1.5 from the numerical value is the lower limit of the strain value, and from the strain numerical data located in 70 to 90% of the total number of the plurality of strain numerical data A numerical range in which one piece of numerical strain data is arbitrarily selected, and the upper limit of the strain value is the value obtained by adding the value obtained by multiplying the interquartile range by 1.5 to the strain numerical value of the selected numerical strain data. Setting step (h-3) Strain numerical data selection step (h-4) of selecting strain numerical data having a strain numerical value greater than or equal to the lower limit value and less than or equal to the upper limit value from the plurality of numerical strain data data. Image data normalization step (h-5) in which the strain numerical data selected in step 3) is normalized to obtain one image data having gradation. Multiple image data are cut out from the above one image data. Steps (F) to (H), (F-1), (h-1) to (h-5) are concrete test steps. The steps are the same as those in steps (B) to (D), (B-1), and (d-1) to (d-5) described above, except that concrete, which is the target of diagnosis, is used instead of the body. .

[(I)診断または予測工程]
本工程は、ひずみ分布のデータを含む診断用入力データを、工程(E)において作成された予測モデルに入力し、該予測モデルからコンクリートの劣化に関するデータを含む診断用出力データを出力して、コンクリートの劣化を診断または予測する工程である。
診断用入力データは、上述した学習用入力データとして用いられるものと同様である。
また、診断用出力データは、上述した学習用出力データとして挙げられているものと同様である。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
診断用入力データは、一つであってもよく、複数であってもよい。例えば、上述した工程(h-5)において、画像データからなるひずみ分布のデータを複数得た場合において、複数のひずみ分布のデータの各々について、ひずみ分布のデータを含む診断用入力データを予測モデルに入力し、該予測モデルから診断用出力データを出力することで、複数の診断用出力データを得てもよい。また、複数の診断用出力データを得た場合、例えば、最も頻度が多かった種類の診断用出力データを用いて、コンクリートの劣化を診断または予測してもよい。
[(I) Diagnosis or prediction process]
This step inputs diagnostic input data including strain distribution data into the prediction model created in step (E), outputs diagnostic output data including data regarding concrete deterioration from the prediction model, This is the process of diagnosing or predicting the deterioration of concrete.
The input data for diagnosis is the same as that used as the input data for learning described above.
Further, the diagnostic output data is the same as that mentioned above as the learning output data. These may be used alone or in combination of two or more.
The number of input data for diagnosis may be one or more. For example, in the step (h-5) described above, when a plurality of strain distribution data consisting of image data is obtained, for each of the plurality of strain distribution data, the diagnostic input data including the strain distribution data is converted into a predictive model. A plurality of pieces of diagnostic output data may be obtained by inputting the prediction model into the prediction model and outputting the diagnostic output data from the prediction model. Furthermore, when a plurality of pieces of diagnostic output data are obtained, for example, the most frequently used type of diagnostic output data may be used to diagnose or predict concrete deterioration.

上述したコンクリートの劣化の診断方法(工程(F)~(I))によれば、診断の対象となるコンクリート(例えば、既存のコンクリート構造物)に関する、ひずみ分布のデータを含む診断用入力データを、予測モデルに入力することで得られる、コンクリートの劣化に関するデータを含む診断用出力データから、対象となるコンクリートの劣化を診断または予測することができる。
例えば、コンクリートの劣化に関するデータとして、コンクリートの劣化の種別に関するデータを出力し、該データに基づいて、診断の対象となるコンクリートに発生している劣化の種類(例えば、アルカリ骨材反応(ASR)、エトリンガイトの遅延生成(DEF)、凍害、火害、塩害、または中性化による鉄筋腐食等を原因とする劣化)や、コンクリートの劣化の程度(劣化の大きさ)を診断または予測することができる。
診断の対象となるコンクリートに複数の種類の劣化が生じている場合には、各劣化の種類、各劣化の程度、及び、各劣化の程度からコンクリートの劣化における主な原因(要因)を診断することができる。各劣化の種類、及び、各劣化の程度は、各劣化に起因するひずみの量の絶対値から判定することができる。
According to the concrete deterioration diagnosis method (steps (F) to (I)) described above, diagnostic input data including strain distribution data regarding the concrete to be diagnosed (for example, an existing concrete structure) is Deterioration of target concrete can be diagnosed or predicted from diagnostic output data including data regarding concrete deterioration, which is obtained by inputting it into a prediction model.
For example, data related to the type of concrete deterioration is output as data related to concrete deterioration, and based on this data, the type of deterioration occurring in the concrete to be diagnosed (for example, alkaline aggregate reaction (ASR)) , delayed formation of ettringite (DEF), deterioration caused by freezing damage, fire damage, salt damage, or corrosion of reinforcing steel due to carbonation), and the extent of concrete deterioration (size of deterioration). can.
If multiple types of deterioration occur in the concrete to be diagnosed, diagnose the main causes (factors) of concrete deterioration based on the type of deterioration, the degree of each deterioration, and the degree of each deterioration. be able to. The type of each deterioration and the degree of each deterioration can be determined from the absolute value of the amount of strain caused by each deterioration.

また、コンクリートの劣化に関するデータとして、診断の対象となるコンクリートの劣化の進展に関するデータを出力し、該データに基づいて、診断の対象となるコンクリートに発生している劣化の進展を診断または予測することができる。劣化の進展とは、現在、発生している劣化の進展の程度だけではなく、将来的なコンクリートの劣化の進展の予測も含まれる。
将来的なコンクリートの劣化の進展の予測を行う場合には、診断用入力データとして、コンクリートの供用環境に関するデータを使用することが好ましい。コンクリートの供用環境に関するデータ(コンクリートの設置場所における日射条件や雨掛かりの有無、年間の温度に関するデータ、年間の湿度に関するデータ、凍結防止剤の年間散布量等のデータ)としては、コンクリートが設置されてから現在に至るまでの過去のデータだけではなく、現在から予測をしたい時点までの、コンクリートの供用環境に関するデータ(予想されるデータ)が使用される。また、より高い精度で診断または予測する観点から、診断用入力データとして、上述したコンクリートの基本情報に関するデータを用いることが好ましい。
Additionally, as data regarding the deterioration of concrete, data regarding the progress of deterioration of the concrete subject to diagnosis is output, and based on this data, the progress of deterioration occurring in the concrete subject to diagnosis is diagnosed or predicted. be able to. The progress of deterioration includes not only the degree of progress of deterioration that is currently occurring, but also the prediction of the progress of deterioration of concrete in the future.
When predicting the progress of deterioration of concrete in the future, it is preferable to use data regarding the environment in which concrete is used as input data for diagnosis. Data regarding the service environment of concrete (data such as solar radiation conditions and rain exposure at the concrete installation location, data regarding annual temperature, data regarding annual humidity, annual amount of anti-freezing agent sprayed, etc.) Not only past data from the time of construction to the present is used, but also data (expected data) related to the concrete service environment from the present to the point at which the prediction is desired. Moreover, from the viewpoint of diagnosing or predicting with higher accuracy, it is preferable to use data regarding the above-mentioned basic information of concrete as input data for diagnosis.

また、コンクリートの劣化に関するデータとして、診断の対象となるコンクリートの劣化に対する補修方法に関するデータを出力し、該データに基づいて、対象コンクリートの劣化に対する最適な補修方法を診断(最適な補修方法を選定)することができる。
補修方法の例としては、ひび割れ補修工法、断面修復工法、表面被覆工法、表面含浸工法、剥落防止工法、電気化学的補修工法、及び構造物の更新等が挙げられる。
In addition, as data on concrete deterioration, data on repair methods for concrete deterioration that is the target of diagnosis is output, and based on this data, the optimal repair method for the target concrete deterioration is diagnosed (the optimal repair method is selected). )can do.
Examples of repair methods include crack repair methods, cross-section repair methods, surface coating methods, surface impregnation methods, spalling prevention methods, electrochemical repair methods, and structural renewal.

また、上述したコンクリートの劣化を予測するための予測モデルを作成する方法(上記工程(A)~(E))の他に、本発明のコンクリートの劣化の予測モデル作成方法としては、以下の工程(J)~(L)を行うことで、コンクリートの劣化を予測するための予測モデルを作成する方法が挙げられる。
(J) 学習用サンプルとして、コンクリート試験体を作製する、試験体作製工程
(K) 表面ひび割れが顕在化した上記試験体の表面の表面ひび割れ画像を取得する、試験体の表面ひび割れの画像取得工程
(L) 上記表面ひび割れ画像のデータを含む学習用入力データとコンクリートの劣化に関するデータを含む学習用出力データの組み合わせである学習データを用いた機械学習によって、コンクリートの劣化を予測するための予測モデルを作成する、機械学習工程
以下、工程ごとに詳しく説明する。
In addition to the above-mentioned method for creating a predictive model for predicting concrete deterioration (steps (A) to (E) above), the method for creating a predictive model for concrete deterioration according to the present invention includes the following steps: One method is to create a prediction model for predicting concrete deterioration by performing (J) to (L).
(J) A test body preparation process in which a concrete test body is prepared as a learning sample (K) An image acquisition process of surface cracks on the test body in which a surface crack image of the surface of the above-mentioned test body in which surface cracks have become apparent is acquired. (L) A predictive model for predicting concrete deterioration through machine learning using learning data that is a combination of learning input data including the surface crack image data and learning output data including data regarding concrete deterioration. The machine learning process for creating the following is a detailed explanation of each process.

[(J)試験体作製工程]
本工程は、学習用サンプルとして、コンクリート試験体を作製する工程である。
コンクリート試験体は、後述の機械学習工程(工程(L))で使用される学習データを得るために用いられるものである。上記試験体は、既にコンクリートの劣化の進展により表面ひび割れが顕在化した(発生した)ものがよく、コンクリートの劣化が進展していないものでもよい。
上記試験体は、目的とする劣化が起こりやすくなるように、上記試験体の、材料の配合、製造方法、養生条件、供用条件等を適宜調整したうえで作製されてもよい。
また、材料の配合、製造方法、養生条件、供用条件等が異なる試験体や、劣化の進展の程度が異なる試験体や、劣化が発生した後、各種補修方法によって、発生した劣化を補修してなる試験体等の様々な条件の試験体を作製することが好ましい。
さらに、一つのコンクリート試験体に起こっている劣化は、一種類であっても二種類以上であってもよい。
コンクリート試験体は、劣化要因(劣化原因)が不明であるものでもよいが、より高い精度で、様々な種類のコンクリートの劣化を予測することができる観点から、劣化要因が明らかであるもの、あるいは、各種分析によって、劣化要因が特定されたものが好適である。
また、供用中のコンクリート構造物(実構造物)からコアを採取し、該コアを上記コンクリート試験体として用いてもよい。また、コンクリート試験体として用いる前に、上記コアを分析等することで劣化要因を特定することが好ましい。
[(J) Test body production process]
This step is a step of producing a concrete test body as a learning sample.
The concrete test specimen is used to obtain learning data used in a machine learning process (process (L)) described below. The above-mentioned test specimen may be one in which surface cracks have already become apparent (occurred) due to the progression of deterioration of the concrete, or it may be one in which the deterioration of the concrete has not progressed.
The above-mentioned test body may be produced after appropriately adjusting the material composition, manufacturing method, curing conditions, service conditions, etc. of the above-mentioned test body so that the desired deterioration easily occurs.
In addition, test specimens with different material compositions, manufacturing methods, curing conditions, service conditions, etc., test specimens with different degrees of deterioration progress, and after deterioration has occurred, various repair methods are used to repair the deterioration that has occurred. It is preferable to prepare test specimens under various conditions, such as a specimen under various conditions.
Furthermore, the number of types of deterioration occurring in one concrete test specimen may be one type or two or more types.
The concrete test specimen may be one in which the deterioration factor (deterioration cause) is unknown, but from the viewpoint of being able to predict the deterioration of various types of concrete with higher accuracy, it is necessary to use one in which the deterioration factor is clear, or Preferably, the deterioration factor has been identified through various analyses.
Alternatively, a core may be taken from a concrete structure (actual structure) in service and used as the concrete test specimen. Moreover, it is preferable to identify the deterioration factor by analyzing the core before using it as a concrete test specimen.

上記試験体は、様々な種類のコンクリートの劣化に関する学習データ(後述)を得ることで、より高い精度の予測モデルを作成する観点から、アルカリ骨材反応(ASR)、エトリンガイトの遅延生成(DEF)、凍害、火害、塩害、中性化による鉄筋腐食等の、コンクリートの劣化種別ごとに複数作製することが好ましい。
上記試験体の形状は特に限定されるものではなく、実際に製造されるコンクリート構造物の形状を模したものであってもよい。
上記試験体は、学習データを得るために作製されたものでもよいが、実際に製造されたコンクリート構造物の一部(コア部分)または全部を試験体として用いてもよい。
コンクリートとしては、特に限定されず、上述した工程(A)におけるコンクリートと同様である。
The above test specimens were tested using alkaline aggregate reaction (ASR), delayed formation of ettringite (DEF), etc., in order to create a more accurate predictive model by obtaining learning data (described later) regarding the deterioration of various types of concrete. It is preferable to prepare a plurality of samples for each type of concrete deterioration, such as frost damage, fire damage, salt damage, and reinforcing steel corrosion due to carbonation.
The shape of the test specimen is not particularly limited, and may be one that imitates the shape of a concrete structure that is actually manufactured.
The above-mentioned test specimen may be one manufactured to obtain learning data, but a part (core portion) or the whole of an actually manufactured concrete structure may be used as the test specimen.
The concrete is not particularly limited and is the same as the concrete in step (A) described above.

[(K)試験体の表面ひび割れ画像取得工程]
本工程は、表面ひび割れが顕在化したコンクリート試験体の表面の表面ひび割れ画像を取得する工程である。
なお、本明細書中、「表面ひび割れが顕在化した」とは、表面ひび割れが発生している(生じている)こと、好ましくは、表面ひび割れが明確に(目視できる程度に)発生している(生じている)ことをいう。
表面ひび割れが顕在化したコンクリート試験体とは、工程(J)において作製された、既に表面ひび割れが顕在化したコンクリート試験体(例えば、供用中の、表面ひび割れが顕在化したコンクリート構造物から採取されたコンクリート試験体)、工程(J)において作製されたコンクリート試験体(表面ひび割れが顕在化していないもの)に、経年劣化等によって、自然に表面ひび割れが生じたコンクリート試験体、あるいは、工程(J)において作製されたコンクリート試験体(表面ひび割れが顕在化していないもの)に対して、ヒートガン等の加熱手段を用いて試験体に温度変化(温度履歴)を与える方法や、物理的な手段によって試験体に応力を加える方法や、試験体の劣化が促進される環境下で試験体を静置する方法等を行い、意図的に表面ひび割れを生じさせたコンクリート試験体である。
表面ひび割れ画像の取得手段は、表面に発生したひび割れの分布状況が認識できるものであればよく、例えば、デジタルカメラが挙げられる。
また、表面ひび割れ画像は、表面ひび割れが分布している(発生している)範囲により取得する。
[(K) Surface crack image acquisition process of test specimen]
This step is a step of acquiring a surface crack image of the surface of a concrete test specimen in which surface cracks have become apparent.
In this specification, "surface cracks have become apparent" means that surface cracks have occurred (are occurring), preferably, surface cracks have clearly occurred (to the extent that they are visible). (happening).
A concrete test specimen with surface cracks is a concrete test specimen prepared in step (J) that has already developed surface cracks (for example, a concrete test specimen that is in service and is taken from a concrete structure in which surface cracks have become apparent). Concrete specimen prepared in process (J) (with no surface cracks), concrete specimen with natural surface cracks due to aged deterioration, or process (J) ) Tests can be performed on concrete test specimens (with no apparent surface cracks) prepared in This is a concrete test specimen in which surface cracks were intentionally created by applying stress to the specimen or by leaving the specimen in an environment that promotes deterioration of the specimen.
The means for acquiring surface crack images may be any means that can recognize the distribution of cracks generated on the surface, such as a digital camera.
Moreover, the surface crack image is acquired based on the range in which surface cracks are distributed (occurred).

[(L)機械学習工程]
本工程は、工程(K)で得られた表面ひび割れ画像のデータを含む学習用入力データとコンクリートの劣化に関するデータを含む学習用出力データの組み合わせである学習データを用いた機械学習によって、コンクリートの劣化を予測するための予測モデルを作成する工程である。
表面ひび割れ画像のデータは、工程(K)で取得した画像全体のデータであってもよく、工程(K)で取得した画像から、特定の範囲を切り出してなる(選択してなる)画像のデータであってもよい。画像を切り出す際に、複数の画像を切り出して、複数の画像データとしてもよい。複数の画像を切り出す方法の一例としては、工程(d-5)に記載された1枚の画像データから、複数の画像データを切り出す方法と同様の方法が挙げられる。
学習用入力データは、上述した表面ひび割れ画像のデータの他に、上記試験体から得られた、コンクリートの基本情報に関するデータ、コンクリートの供用環境に関するデータ、コンクリート構造物に関するデータ等を含んでいてもよい。
コンクリートの基本情報に関するデータ、コンクリートの供用環境に関するデータ、コンクリート構造物に関するデータとしては、上述した工程(E)における、コンクリートの基本情報に関するデータ等と同様のものが挙げられる。
これらのデータは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
[(L) Machine learning process]
In this process, concrete is improved by machine learning using learning data that is a combination of learning input data including surface crack image data obtained in step (K) and learning output data including data regarding concrete deterioration. This is the process of creating a predictive model for predicting deterioration.
The surface crack image data may be data of the entire image obtained in step (K), or data of an image obtained by cutting out (selecting) a specific range from the image obtained in step (K). It may be. When cutting out an image, a plurality of images may be cut out to generate a plurality of image data. An example of a method for cutting out a plurality of images is a method similar to the method for cutting out a plurality of image data from one sheet of image data described in step (d-5).
In addition to the surface crack image data described above, the learning input data may include data related to basic information on concrete, data related to the service environment of concrete, data related to concrete structures, etc. obtained from the test specimen. good.
The data regarding the basic information of concrete, the data regarding the service environment of concrete, and the data regarding concrete structures include the same data as the data regarding basic information of concrete in the above-mentioned step (E).
These data may be used alone or in combination of two or more.

学習用出力データとして用いられるコンクリートの劣化に関するデータとしては、上述した工程(E)における、学習用出力データとして用いられるコンクリートの劣化に関するデータと同様のものが挙げられる。
機械学習は、上述した学習用入力データと学習用出力データの組み合わせである学習データを用いて、従来知られている一般的な機械学習の方法に従って行われる。
機械学習に用いられる学習方法としては、上述した工程(E)における、学習用出力データとして用いられるコンクリートの劣化に関するデータと同様のものが挙げられる。
The data regarding the deterioration of concrete used as the output data for learning include data similar to the data regarding the deterioration of concrete used as the output data for learning in the above-mentioned step (E).
Machine learning is performed according to a conventionally known general machine learning method using learning data that is a combination of the above-described learning input data and learning output data.
Examples of the learning method used for machine learning include the same data regarding concrete deterioration used as the learning output data in step (E) described above.

工程(J)~(L)によって得られた予測モデルを用いて、以下の工程(M)~(N)を行うことで、診断の対象となるコンクリートの劣化を診断または予測することができる。
(M) 表面ひび割れが顕在化した、診断または予測の対象となるコンクリートの表面の表面ひび割れ画像を取得する、対象コンクリートの表面ひび割れの画像取得工程
(N) 上記表面ひび割れ画像のデータを含む診断用入力データを、上記予測モデルに入力し、上記予測モデルからコンクリートの劣化に関するデータを含む診断用出力データを出力して、コンクリートの劣化を診断または予測する、診断または予測工程
工程(M)は、コンクリート試験体の代わりに、診断の対象となるコンクリートを使用する以外は、上述した工程(K)と同様である。
By using the prediction model obtained by steps (J) to (L) and performing the following steps (M) to (N), it is possible to diagnose or predict the deterioration of the concrete to be diagnosed.
(M) An image acquisition process for surface cracks of the target concrete, in which a surface crack image is acquired of the surface of the concrete to be diagnosed or predicted, in which surface cracks have become apparent. (N) A diagnosis or prediction process for inputting diagnostic input data including data on the surface crack image into the prediction model, and outputting diagnostic output data including data on concrete deterioration from the prediction model, thereby diagnosing or predicting concrete deterioration. Step (M) is the same as step (K) described above, except that the concrete to be diagnosed is used instead of a concrete test specimen.

[(N)診断または予測工程]
本工程は、工程(M)で得られた表面ひび割れ画像のデータを含む診断用入力データを、工程(L)において作成された予測モデルに入力し、該予測モデルからコンクリートの劣化に関するデータを含む診断用出力データを出力して、コンクリートの劣化を診断または予測する工程である。
診断用入力データは、上述した学習用入力データとして用いられるものと同様である。
表面ひび割れ画像のデータは、工程(M)で取得した画像全体のデータであってもよく、工程(M)で取得した画像から、特定の範囲を切り出してなる(選択してなる)画像のデータであってもよい。画像を切り出す際に、複数の画像を切り出して、複数の画像データとしてもよい。複数の画像を切り出す方法の一例としては、工程(d-5)に記載された1枚の画像データから、複数の画像データを切り出す方法と同様の方法が挙げられる。
[(N) Diagnosis or prediction process]
In this step, diagnostic input data including surface crack image data obtained in step (M) is input into the prediction model created in step (L), and data regarding concrete deterioration is included from the prediction model. This is a process of diagnosing or predicting concrete deterioration by outputting diagnostic output data.
The input data for diagnosis is the same as that used as the input data for learning described above.
The surface crack image data may be data of the entire image obtained in step (M), or data of an image obtained by cutting out (selecting) a specific range from the image obtained in step (M). It may be. When cutting out an image, a plurality of images may be cut out to generate a plurality of image data. An example of a method for cutting out a plurality of images is a method similar to the method for cutting out a plurality of image data from one sheet of image data described in step (d-5).

診断用入力データは、一つであってもよいが、複数であってもよい。例えば、工程(M)で取得した表面ひび割れ画像から、複数の表面ひび割れ画像を得た場合において、複数の表面ひび割れ画像のデータの各々について、表面ひび割れ画像のデータを含む診断用入力データを予測モデルに入力し、予測モデルから診断用出力データを出力することで、複数の診断用出力データを得てもよい。また、複数の診断用出力データを得た場合、最も頻度が多かった種類の診断用出力データを用いて、コンクリートの劣化を診断または予測すればよい。
また、診断用出力データは、上述した学習用出力データとして挙げられているものと同様である。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
There may be one piece of diagnostic input data, or there may be more than one piece of diagnostic input data. For example, in the case where a plurality of surface crack images are obtained from the surface crack images acquired in step (M), the diagnostic input data including the surface crack image data is used as a prediction model for each of the plural surface crack image data. A plurality of pieces of diagnostic output data may be obtained by inputting the input data into the prediction model and outputting the diagnostic output data from the prediction model. Furthermore, when a plurality of pieces of diagnostic output data are obtained, the most frequently used type of diagnostic output data may be used to diagnose or predict concrete deterioration.
Further, the diagnostic output data is the same as that mentioned above as the learning output data. These may be used alone or in combination of two or more.

上述したコンクリートの劣化の診断方法(工程(M)~(N))によれば、診断の対象となるコンクリート(例えば、既存のコンクリート構造物)に関する、表面ひび割れ画像のデータを含む診断用入力データを、予測モデルに入力することで得られる、コンクリートの劣化に関するデータを含む診断用出力データから、対象となるコンクリートの劣化を診断または予測することができる。
例えば、コンクリートの劣化に関するデータとして、コンクリートの劣化の種別に関するデータを出力し、該データに基づいて、診断の対象となるコンクリートに発生している劣化の種類(例えば、アルカリ骨材反応(ASR)、エトリンガイトの遅延生成(DEF)、凍害、火害、塩害、または中性化による鉄筋腐食等を原因とする劣化)や、コンクリートの劣化の程度(劣化の大きさ)を診断または予測することができる。
診断の対象となるコンクリートに複数の種類の劣化が生じている場合には、各劣化の種類、各劣化の程度、及び、各劣化の程度からコンクリートの劣化における主な原因(要因)を診断または予測することができる。各劣化の種類、及び、各劣化の程度は、各劣化に起因するひび割れの量の絶対値から判定することができる。
According to the concrete deterioration diagnosis method (steps (M) to (N)) described above, diagnostic input data including surface crack image data regarding the concrete to be diagnosed (for example, an existing concrete structure) Deterioration of the target concrete can be diagnosed or predicted from diagnostic output data including data regarding concrete deterioration obtained by inputting the above into a prediction model.
For example, data related to the type of concrete deterioration is output as data related to concrete deterioration, and based on this data, the type of deterioration occurring in the concrete to be diagnosed (for example, alkaline aggregate reaction (ASR)) , Delayed Formation of Ettringite (DEF), Deterioration caused by freezing damage, fire damage, salt damage, or corrosion of reinforcing steel due to carbonation), and the extent of concrete deterioration (size of deterioration) can be diagnosed or predicted. can.
If multiple types of deterioration have occurred in the concrete to be diagnosed, the main causes (factors) of concrete deterioration can be diagnosed or Can be predicted. The type of each deterioration and the degree of each deterioration can be determined from the absolute value of the amount of cracks caused by each deterioration.

また、コンクリートの劣化に関するデータとして、診断の対象となるコンクリートの劣化の進展に関するデータを出力し、該データに基づいて、診断の対象となるコンクリートに発生している劣化の進展を診断または予測することができる。劣化の進展とは、現在、発生している劣化の進展の程度だけではなく、将来的なコンクリートの劣化の進展の予測も含まれる。
将来的なコンクリートの劣化の進展の予測を行う場合には、診断用入力データとして、コンクリートの供用環境に関するデータを使用することが好ましい。コンクリートの供用環境に関するデータ(コンクリートの設置場所における日射条件や雨掛かりの有無、年間の温度に関するデータ、年間の湿度に関するデータ、凍結防止剤の年間散布量等のデータ)としては、コンクリートが設置されてから現在に至るまでの過去のデータだけではなく、現在から予測をしたい時点までの、コンクリートの供用環境に関するデータ(予想されるデータ)が使用される。また、より高い精度で診断または予測する観点から、診断用入力データとして、上述したコンクリートの基本情報に関するデータを用いることが好ましい。
Additionally, as data regarding the deterioration of concrete, data regarding the progress of deterioration of the concrete subject to diagnosis is output, and based on this data, the progress of deterioration occurring in the concrete subject to diagnosis is diagnosed or predicted. be able to. The progress of deterioration includes not only the degree of progress of deterioration that is currently occurring, but also the prediction of the progress of deterioration of concrete in the future.
When predicting the progress of deterioration of concrete in the future, it is preferable to use data regarding the environment in which concrete is used as input data for diagnosis. Data regarding the service environment of concrete (data such as solar radiation conditions and rain exposure at the concrete installation location, data regarding annual temperature, data regarding annual humidity, annual amount of anti-freezing agent sprayed, etc.) Not only past data from the time of construction to the present is used, but also data (expected data) related to the concrete service environment from the present to the point at which the prediction is desired. Moreover, from the viewpoint of diagnosing or predicting with higher accuracy, it is preferable to use data regarding the above-mentioned basic information of concrete as input data for diagnosis.

また、コンクリートの劣化に関するデータとして、診断の対象となるコンクリートの劣化に対する補修方法に関するデータを出力し、該データに基づいて、対象コンクリートの劣化に対する最適な補修方法を診断(最適な補修方法を選定)することができる。
補修方法の例としては、ひび割れ補修工法、断面修復工法、表面被覆工法、表面含浸工法、剥落防止工法、電気化学的補修工法、及び構造物の更新等が挙げられる。
In addition, as data on concrete deterioration, data on repair methods for concrete deterioration that is the target of diagnosis is output, and based on this data, the optimal repair method for the target concrete deterioration is diagnosed (the optimal repair method is selected). )can do.
Examples of repair methods include crack repair methods, cross-section repair methods, surface coating methods, surface impregnation methods, spalling prevention methods, electrochemical repair methods, and structural renewal.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
[実施例1]
試験体Aとして、アルカリ骨材反応(ASR)による劣化を起こさせる目的で、原料を混練する際に、セメント中のNaOeq(全アルカリ)の量が1.2質量%となるように、1mol/リットルの水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液を添加したコンクリートを硬化してなる横400mm×縦400mm×厚さ50mmの平板を作製した。
ラインセンサスキャナを用いて、試験体Aの上面の初期画像を取得した後、試験体Aを、40±2℃、相対湿度95%以上の環境下で5週間、静置した。これは、アルカリ骨材反応(ASR)を促進して、アルカリ骨材反応による劣化に起因する表面ひずみを顕在化するための処理である。
ラインセンサスキャナを用いて、表面ひずみが顕在化した試験体Aの表面ひずみ画像を取得した。
次いで、デジタル画像相関法を用いて、初期画像及び表面ひずみ画像から、試験体Aのひずみ分布のデータを作成した。得られたひずみ分布のデータを図1に示す。
試験体Aから作成されたひずみ分布のデータ(画像)のうち、画像全体の面積に対して、10%となる面積のひずみ分布のデータを学習用入力データとし、コンクリートの劣化に関するデータ(劣化の種類:アルカリ骨材反応(ASR)による劣化)を、学習用出力データとした。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically explained with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
[Example 1]
As test specimen A, for the purpose of causing deterioration due to alkaline aggregate reaction (ASR), when kneading raw materials, the amount of Na 2 Oeq (total alkali) in cement was 1.2% by mass. A flat plate measuring 400 mm wide x 400 mm long x 50 mm thick was prepared by hardening concrete to which 1 mol/liter aqueous sodium hydroxide (NaOH) solution was added.
After acquiring an initial image of the upper surface of the test piece A using a line sensor scanner, the test piece A was left standing in an environment of 40±2° C. and a relative humidity of 95% or more for 5 weeks. This is a treatment for promoting the alkaline aggregate reaction (ASR) and exposing surface distortion caused by deterioration due to the alkaline aggregate reaction.
Using a line sensor scanner, a surface strain image of test piece A in which surface strain became apparent was acquired.
Next, using the digital image correlation method, data on the strain distribution of the specimen A was created from the initial image and the surface strain image. The obtained strain distribution data is shown in Figure 1.
Among the strain distribution data (image) created from test specimen A, the strain distribution data with an area that is 10% of the entire image area is used as input data for learning, and data regarding concrete deterioration (deterioration Type: Deterioration due to alkaline aggregate reaction (ASR)) was used as the output data for learning.

また、試験体Bとして、水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液を添加しない以外は試験体Aと同様にして横400mm×縦400mm×厚さ50mmの平板を作製し、試験体Bに乾燥収縮を発生させた。
ラインセンサスキャナを用いて、試験体Bの上面の初期画像を取得した後、試験体Bの表面を、ヒーターを用いて加熱をおこない、表面ひずみの顕在化処理を行った。加熱は、20℃で4時間加熱した後、1時間に20℃の昇温速度で90℃になるまで昇温し、次いで、90℃を12時間維持した。その後、1時間で8.75℃の降温速度で常温になるまで降温した。
ラインセンサスキャナを用いて、表面ひずみが顕在化した試験体Bの表面ひずみ画像を取得した。
次いで、デジタル画像相関法を用いて、初期画像及び表面ひずみ画像から、試験体Bのひずみ分布のデータを作成した。得られたひずみ分布のデータを図2に示す。
試験体Bから作成されたひずみ分布のデータ(画像)のうち、画像全体の面積に対して、10%となる面積のひずみ分布のデータを学習用入力データとし、コンクリートの劣化に関するデータ(劣化の種類:乾燥収縮による劣化)を、学習用出力データとした。
畳み込みニューラルネットワーク、及び、試験体A~Bから得られた学習データ(学習用入力データと学習用出力データの組み合わせ)を用いて機械学習を行い、予測モデルを作成した。
In addition, as test specimen B, a flat plate of 400 mm width x 400 mm length x 50 mm thickness was prepared in the same manner as test specimen A except that no sodium hydroxide (NaOH) aqueous solution was added, and drying shrinkage was caused in test specimen B. Ta.
After acquiring an initial image of the upper surface of the test piece B using a line sensor scanner, the surface of the test piece B was heated using a heater to perform surface strain revealing treatment. After heating at 20°C for 4 hours, the temperature was raised to 90°C at a rate of 20°C per hour, and then 90°C was maintained for 12 hours. Thereafter, the temperature was lowered to room temperature at a rate of 8.75°C in 1 hour.
Using a line sensor scanner, a surface strain image of specimen B in which surface strain became apparent was acquired.
Next, using the digital image correlation method, data on the strain distribution of the specimen B was created from the initial image and the surface strain image. The obtained strain distribution data is shown in FIG.
Among the strain distribution data (image) created from test specimen B, the strain distribution data with an area that is 10% of the entire image area is used as input data for learning, and data regarding concrete deterioration (deterioration Type: Deterioration due to drying shrinkage) was used as the output data for learning.
A predictive model was created by performing machine learning using a convolutional neural network and learning data (a combination of learning input data and learning output data) obtained from test specimens A to B.

予測の対象となるコンクリートとして、アルカリ骨材反応(ASR)による劣化を模擬した、横400mm×縦400mm×厚さ50mmの平板を作製した。
ラインセンサスキャナを用いて、上記コンクリートの上面の初期画像を取得した後、コンクリートの表面を、ヒーターを用いて加熱をおこない、表面ひずみの顕在化処理を行った。具体的には、20℃で4時間前置き養生した後、1時間に20℃の昇温速度で90℃になるまで昇温し、次いで、90℃を12時間維持して、さらに、1時間で8.75℃の降温速度で常温になるまで降温することで顕在化処理を行った。
ラインセンサスキャナを用いて、表面ひずみが顕在化したコンクリートの表面ひずみ画像を取得した。
次いで、デジタル画像相関法を用いて、初期画像及び表面ひずみ画像から、コンクリートのひずみ分布を作成した。得られたひずみ分布を図3に示す。
コンクリートから作成されたひずみ分布のデータ(画像)のうち、画像全体の面積に対して、10%となる面積のひずみ分布のデータを診断用入力データとし、該データを予測モデルに入力して、予測モデルからコンクリートの劣化に関するデータを含む診断用出力データを出力して、コンクリートの劣化を診断したところ、乾燥収縮とアルカリ骨材反応(ASR)による複合劣化が発生しており、アルカリ骨材反応を主要因とするものと診断された。
As the concrete to be predicted, a flat plate measuring 400 mm wide x 400 mm long x 50 mm thick was prepared to simulate deterioration due to alkali aggregate reaction (ASR).
After acquiring an initial image of the upper surface of the concrete using a line sensor scanner, the surface of the concrete was heated using a heater to perform surface strain revealing treatment. Specifically, after pre-curing at 20°C for 4 hours, the temperature was raised at a temperature increase rate of 20°C per hour until it reached 90°C, then 90°C was maintained for 12 hours, and then for 1 hour. The revealing treatment was carried out by lowering the temperature to room temperature at a temperature lowering rate of 8.75°C.
A line sensor scanner was used to obtain surface strain images of concrete with visible surface strain.
Next, the strain distribution of the concrete was created from the initial image and the surface strain image using a digital image correlation method. The obtained strain distribution is shown in FIG. 3.
Among the strain distribution data (image) created from concrete, strain distribution data of an area that is 10% of the area of the entire image is used as diagnostic input data, and this data is input into a prediction model, Diagnosis output data including data on concrete deterioration was output from the prediction model to diagnose concrete deterioration, and it was found that combined deterioration due to drying shrinkage and alkaline aggregate reaction (ASR) had occurred, and alkaline aggregate reaction It was diagnosed that the main cause was

[実施例2]
上記試験体Aを、40±2℃、相対湿度95%以上の環境下で6週間、静置した。これは、アルカリ骨材反応(ASR)を促進して、アルカリ骨材反応による劣化に起因する表面ひび割れを顕在化するための処理である。
目視により表面ひび割れが広く分布している箇所を選択し、該箇所を含む表面ひび割れ画像を取得した。
試験体Aから取得した表面ひび割れ画像のうち、該画像全体の面積に対して、10%となる面積の範囲の画像データ(表面ひび割れ画像のデータ)を学習用入力データとし、コンクリートの劣化に関するデータ(劣化の種類:アルカリ骨材反応(ASR)による劣化)を、学習用出力データとした。
畳み込みニューラルネットワーク、及び、試験体Aから得られた学習データ(学習用入力データと学習用出力データの組み合わせ)を用いて機械学習を行い、予測モデルを作成した。
予測の対象となるコンクリートとして、アルカリ骨材反応(ASR)による劣化を模擬した、横400mm×縦400mm×厚さ50mmの平板を作製した。
目視により表面ひび割れが広く分布している箇所を選択し、該箇所を含む表面ひび割れ画像を取得した。得られた表面ひび割れ画像を図4に示す。
コンクリートから作成された表面ひび割れ画像のうち、該画像全体の面積に対して、10%となる面積の範囲の画像データ(表面ひび割れ画像のデータ)を診断用入力データとし、該データを予測モデルに入力して、予測モデルからコンクリートの劣化に関するデータを含む診断用出力データを出力して、コンクリートの劣化を診断したところ、アルカリ骨材反応(ASR)を主要因とするものと診断された。
[Example 2]
The above test specimen A was left standing for 6 weeks in an environment of 40±2° C. and a relative humidity of 95% or more. This is a treatment for promoting the alkaline aggregate reaction (ASR) and exposing surface cracks caused by deterioration due to the alkaline aggregate reaction.
A location where surface cracks were widely distributed was selected by visual inspection, and a surface crack image including the location was acquired.
Among the surface crack images obtained from test specimen A, image data (surface crack image data) in an area that is 10% of the entire area of the image is used as input data for learning, and data regarding concrete deterioration is used as learning input data. (Type of deterioration: deterioration due to alkaline aggregate reaction (ASR)) was used as output data for learning.
Machine learning was performed using a convolutional neural network and learning data obtained from test body A (a combination of learning input data and learning output data) to create a predictive model.
As the concrete to be predicted, a flat plate measuring 400 mm wide x 400 mm long x 50 mm thick was prepared to simulate deterioration due to alkali aggregate reaction (ASR).
A location where surface cracks were widely distributed was selected by visual inspection, and a surface crack image including the location was acquired. The obtained surface crack image is shown in FIG.
Among surface crack images created from concrete, image data (surface crack image data) in an area that is 10% of the entire area of the image is used as input data for diagnosis, and this data is used as a prediction model. When the prediction model outputs diagnostic output data including data on concrete deterioration and diagnosed concrete deterioration, it was diagnosed that the main cause was alkaline aggregate reaction (ASR).

[実施例3]
実施例1の試験体Aで使用したコンクリートを用いて、2本の鉄筋(D10)を、試験体の内部に間隔をあけて平行に配筋してなる、横400mm×縦400mm×厚さ50mmの試験体C-1を作製した。
また、上記コンクリートを用いて、2本の鉄筋(D16)を、試験体の内部に間隔をあけて平行に配筋してなる、横400mm×縦400mm×厚さ50mmの試験体C-2、4本の鉄筋(D10)を、試験体の内部に井の字の形状に、すなわち間隔をあけて2本ずつ平行にかつ縦横に配筋してなる、横400mm×縦400mm×厚さ50mmの試験体C-3、および、鉄筋を使用しない横400mm×縦400mm×厚さ50mmの試験体C-4を、各々、作製した。
それぞれの試験体について、ラインセンサスキャナを用いて、上面の初期画像を取得した後、各試験体を、40±2℃、相対湿度95%以上の環境下で静置した。
ラインセンサスキャナを用いて、3週間経過後、5週間経過後、7週間経過後、及び9週間経過後の表面ひずみが顕在化した試験体の表面ひずみ画像を、各々、取得した。
次いで、デジタル画像相関法を用いて、初期画像及び表面ひずみ画像から、各座標のひずみ数値を1ピクセル毎に算出した。
得られたひずみ数値データ(187×342の行列データ)を、ひずみ数値の大きさで昇順に並べ替えた後、ひずみ数値の最小値から25%に位置するひずみ数値から、四分位範囲に1.5を乗じた数値を減算した数値を算出し、算出した数値をひずみ数値の下限値とした。
また、ひずみ数値の最小値から75%に位置するひずみ数値から、四分位範囲に1.5を乗じた数値を加算した数値を算出し、算出した数値をひずみ数値の上限値とした。
次いで、得られたひずみ数値データのうち、該データに含まれるひずみ数値が、上記下限値未満、及び、上記上限値を超えるデータを除外し、残ったひずみ数値データを正規化して、ひずみ数値データを256段階(0~255)の輝度で表される画像データに変換した。
上記画像データから、64×64ピクセルの画像を切り出した。該画像の位置を基準として、縦7ピクセル、横5ピクセルずつ移動させながら、合計1,000枚の画像を切り出すことで、一つの表面ひずみ画像から、1,000個のひずみ分布のデータを得た。
すなわち、一つの試験体から4,000個のひずみ分布のデータを得ることで、合計16,000個のひずみ分布のデータを得た。
[Example 3]
Using the concrete used in test body A of Example 1, two reinforcing bars (D10) were arranged in parallel inside the test body with an interval, 400 mm wide x 400 mm long x 50 mm thick. A test specimen C-1 was prepared.
In addition, a test specimen C-2 of 400 mm width x 400 mm length x 50 mm thickness, in which two reinforcing bars (D16) are arranged parallel to each other at intervals inside the test specimen using the above concrete; Four reinforcing bars (D10) were arranged inside the test specimen in a square shape, that is, two bars at a time in parallel and vertically and horizontally, measuring 400 mm wide x 400 mm long x 50 mm thick. A test body C-3 and a test body C-4 each measuring 400 mm in width x 400 mm in length x 50 mm in thickness without using reinforcing bars were prepared.
After acquiring an initial image of the top surface of each test piece using a line sensor scanner, each test piece was left standing in an environment of 40±2° C. and a relative humidity of 95% or higher.
Using a line sensor scanner, surface strain images of the test specimens in which surface strain became apparent were obtained after 3 weeks, 5 weeks, 7 weeks, and 9 weeks.
Next, using the digital image correlation method, the strain value at each coordinate was calculated for each pixel from the initial image and the surface strain image.
After sorting the obtained strain numerical data (187 x 342 matrix data) in ascending order of strain numerical value, from the strain numerical value located at 25% from the minimum strain numerical value, 1 in the interquartile range. A value was calculated by subtracting the value multiplied by .5, and the calculated value was taken as the lower limit of the strain value.
Further, from the strain value located at 75% from the minimum value of the strain value, a value was calculated by adding a value obtained by multiplying the interquartile range by 1.5, and the calculated value was taken as the upper limit of the strain value.
Next, from among the obtained numerical strain data, data in which the strain numerical values contained in the data are less than the above lower limit value and exceed the above upper limit value are excluded, the remaining numerical strain data is normalized, and the numerical strain data is was converted into image data expressed in 256 levels (0 to 255) of brightness.
An image of 64×64 pixels was cut out from the above image data. By cutting out a total of 1,000 images by moving 7 pixels vertically and 5 pixels horizontally based on the position of the image, data on 1,000 strain distributions can be obtained from one surface strain image. Ta.
That is, by obtaining 4,000 pieces of strain distribution data from one test piece, a total of 16,000 pieces of strain distribution data were obtained.

実施例1の試験体Bで使用したコンクリートを用いて、2本の鉄筋(D10)を、試験体の内部に間隔をあけて平行に配筋してなる、横400mm×縦400mm×厚さ50mmの試験体D-1を作製した。
また、上記コンクリートを用いて、2本の鉄筋(D16)を、試験体の内部に間隔をあけて平行に配筋してなる、横400mm×縦400mm×厚さ50mmの試験体D-2、4本の鉄筋(D10)を、試験体の内部に井の字の形状に、すなわち間隔をあけて2本ずつ平行にかつ縦横に配筋してなる、横400mm×縦400mm×厚さ50mmの試験体D-3、および、鉄筋を使用しない横400mm×縦400mm×厚さ50mmの試験体D-4を、各々、作製した。
それぞれの試験体について、ラインセンサスキャナを用いて、上面の初期画像を取得した後、各試験体を、実施例1の試験体Bと同様にして乾燥収縮を発生させて、表面ひずみの顕在化処理を行った。
ラインセンサスキャナを用いて、1週間経過後、2週間経過後、4週間経過後、及び6週間経過後の表面ひずみが顕在化した試験体の表面ひずみ画像を、各々、取得した。
上述した試験体C-1~C-4と同様にして、一つの表面ひずみ画像から、1,000個のひずみ分布のデータを得た。
すなわち、一つの試験体から4,000個のひずみ分布のデータを得ることで、合計16,000個のひずみ分布のデータを得た。
Using the concrete used in test body B of Example 1, two reinforcing bars (D10) were arranged in parallel inside the test body with an interval, 400 mm wide x 400 mm long x 50 mm thick. A test specimen D-1 was prepared.
In addition, a test specimen D-2 of 400 mm width x 400 mm length x 50 mm thickness, in which two reinforcing bars (D16) are arranged parallel to each other at intervals inside the test specimen using the above concrete; Four reinforcing bars (D10) were arranged inside the test specimen in a square shape, that is, two bars at a time in parallel and vertically and horizontally, measuring 400 mm wide x 400 mm long x 50 mm thick. A test body D-3 and a test body D-4 each measuring 400 mm in width x 400 mm in length x 50 mm in thickness without using reinforcing bars were prepared.
After obtaining an initial image of the top surface of each specimen using a line sensor scanner, each specimen was subjected to drying shrinkage in the same manner as specimen B in Example 1 to reveal surface strain. processed.
Using a line sensor scanner, surface strain images of the test specimens in which surface strain became apparent were obtained after 1 week, 2 weeks, 4 weeks, and 6 weeks, respectively.
In the same manner as the above-mentioned test specimens C-1 to C-4, 1,000 pieces of strain distribution data were obtained from one surface strain image.
That is, by obtaining 4,000 pieces of strain distribution data from one test piece, a total of 16,000 pieces of strain distribution data were obtained.

また、エトリンガイトの遅延生成による劣化を起こさせる目的で、原料を混練する際に、 セメントの質量(100質量%)に対して、SO換算で2質量%となる量の硫酸カリウム(KSO)を添加した以外は、上述した試験体C-1~C-4と同様にして、試験体E-1~E-4を作製した。
それぞれの試験体について、ラインセンサスキャナを用いて、上面の初期画像を取得した後、各試験体を、40±2℃、相対湿度95%以上の環境下で静置した。
ラインセンサスキャナを用いて、1週間経過後、3週間経過後、5週間経過後、7週間経過後(ただし、鉄筋を使用しない試験体は除く。)、及び9週間経過後の表面ひずみが顕在化した試験体の表面ひずみ画像を、各々、取得した。
上述した試験体C-1~C-4と同様にして、一つの表面ひずみ画像から、1,000個のひずみ分布のデータを得た。
すなわち、一つの試験体から5,000個、または、4,000個(鉄筋を使用しない試験体から得られたもの)のひずみ分布のデータを得ることで、合計19,000個のひずみ分布のデータを得た。
In addition, when kneading raw materials for the purpose of causing deterioration due to delayed formation of ettringite, Same as test specimens C-1 to C-4 described above, except that potassium sulfate (K 2 SO 4 ) was added in an amount of 2% by mass in terms of SO 3 based on the mass of cement (100% by mass). Test specimens E-1 to E-4 were prepared in the same manner.
After acquiring an initial image of the top surface of each test piece using a line sensor scanner, each test piece was left standing in an environment of 40±2° C. and a relative humidity of 95% or higher.
Using a line sensor scanner, surface strain was observed after 1 week, 3 weeks, 5 weeks, 7 weeks (excluding specimens without reinforcing steel), and 9 weeks. Surface strain images of each specimen were obtained.
In the same manner as the above-mentioned test specimens C-1 to C-4, 1,000 pieces of strain distribution data were obtained from one surface strain image.
In other words, by obtaining data on 5,000 or 4,000 strain distributions (obtained from test specimens that do not use reinforcing bars) from one test specimen, a total of 19,000 strain distributions can be obtained. I got the data.

上述した合計51,000個のひずみ分布のデータを用いて、機械学習を行い、予測モデルを作成した。
なお、試験体C-1~C-4(アルカリ骨材反応(ASR)による劣化が発生したもの)から得られた12,000個のひずみデータ、試験体D-1~D-4(乾燥収縮による劣化が発生したもの)から得られた12,000個のひずみデータ、及び、試験体E-1~E-4(エトリンガイトの遅延生成による劣化が発生したもの)から得られた14,000個のひずみデータを、学習用入力データとして使用し、残りのデータ(試験体C-1~C-4から得られた4,000個のひずみデータ、試験体D-1~D-4から得られた4,000個のひずみデータ、及び、試験体E-1~E-4から得られた5,000個のひずみデータ)を、検証用のデータとして使用することで、機械学習を行った。
Using the data of a total of 51,000 strain distributions described above, machine learning was performed to create a prediction model.
In addition, 12,000 strain data obtained from test specimens C-1 to C-4 (deterioration due to alkali aggregate reaction (ASR)), test specimens D-1 to D-4 (deterioration due to drying shrinkage) 12,000 pieces of strain data obtained from test specimens E-1 to E-4 (where deterioration occurred due to delayed formation of ettringite) The strain data of Machine learning was performed by using the 4,000 pieces of strain data obtained from test specimens E-1 to E-4 (5,000 pieces of strain data obtained from test specimens E-1 to E-4) as verification data.

予測の対象となるコンクリートとして、アルカリ骨材反応(ASR)による劣化を模擬した、横400mm×縦400mm×厚さ50mmの平板を作製した。
ラインセンサスキャナを用いて、上記コンクリートの上面の初期画像を取得した後、40±2℃、相対湿度95%以上の環境下で9週間、静置した。
ラインセンサスキャナを用いて、3、5、7、9週間経過後の表面ひずみが顕在化したコンクリートの表面ひずみ画像を、各々、取得した。
次いで、上記試験体Aと同様にして、3、5、7、9週間経過後の試験体から、各々、1,000個のひずみ分布のデータを得た。
1,000個のひずみ分布のデータの各々について、ひずみ分布のデータを診断用入力データとして予測モデルに入力して、予測モデルからコンクリートの劣化に関するデータを含む診断用出力データを出力し、1,000個のコンクリートの劣化に関するデータ(劣化の種別)を得た。該データの正解率を算出した。
As the concrete to be predicted, a flat plate measuring 400 mm wide x 400 mm long x 50 mm thick was prepared to simulate deterioration due to alkali aggregate reaction (ASR).
After acquiring an initial image of the upper surface of the concrete using a line sensor scanner, it was left standing for 9 weeks in an environment of 40±2° C. and relative humidity of 95% or more.
Using a line sensor scanner, surface strain images of the concrete in which surface strain became apparent after 3, 5, 7, and 9 weeks were obtained, respectively.
Next, in the same manner as the above test body A, 1,000 strain distribution data were obtained from each of the test bodies after 3, 5, 7, and 9 weeks.
For each of the 1,000 pieces of strain distribution data, input the strain distribution data as input data for diagnosis into a prediction model, output diagnostic output data including data regarding concrete deterioration from the prediction model, 1. Data on deterioration (types of deterioration) of 000 concretes were obtained. The accuracy rate of the data was calculated.

また、予測の対象となるコンクリートとして、乾燥収縮を模擬した、横400mm×縦400mm×厚さ50mmの平板を使用する以外は、アルカリ骨材反応(ASR)による劣化を模擬した平板と同様にして、1,000個のコンクリートの劣化に関するデータを得た後、正解率を算出した。
さらに、予測の対象となるコンクリートとして、エトリンガイトの遅延生成による劣化を模擬した、横400mm×縦400mm×厚さ50mmの平板を使用する以外は、アルカリ骨材反応(ASR)による劣化を模擬した平板と同様にして、1,000個のコンクリートの劣化に関するデータを得た後、正解率を算出した。
結果を表1に示す。
In addition, a flat plate measuring 400 mm wide x 400 mm long x 50 mm thick, which simulates drying shrinkage, was used as the concrete to be predicted. After obtaining data on the deterioration of 1,000 pieces of concrete, we calculated the accuracy rate.
Furthermore, except for using a flat plate measuring 400 mm wide x 400 mm long x 50 mm thick, which simulates deterioration due to delayed formation of ettringite, as the concrete to be predicted, a flat plate that simulates deterioration due to alkaline aggregate reaction (ASR) is used. After obtaining data on the deterioration of 1,000 pieces of concrete in the same manner as above, the accuracy rate was calculated.
The results are shown in Table 1.

[実施例4]
ひずみ数値の最小値から10%に位置するひずみ数値から、四分位範囲に1.5を乗じた数値を減算した数値を算出し、算出した数値をひずみ数値の下限値とし、ひずみ数値の最小値から90%に位置するひずみ数値から、四分位範囲に1.5を乗じた数値を加算した数値を算出し、算出した数値をひずみ数値の上限値とする以外は、実施例3と同様にして、予測モデルを作成し、該予測モデルを用いて、アルカリ骨材反応(ASR)による劣化を模擬した平板、乾燥収縮を模擬した平板、エトリンガイトの遅延生成による劣化を模擬した平板について、コンクリートの劣化に関するデータを出力して、その正解率を算出した。結果を表1に示す。
[Example 4]
Calculate the value by subtracting the value obtained by multiplying the interquartile range by 1.5 from the strain value located 10% from the minimum value of the strain value, and use the calculated value as the lower limit of the strain value, and Same as Example 3 except that a value is calculated by adding a value obtained by multiplying the interquartile range by 1.5 from the strain value located at 90% from the value, and the calculated value is used as the upper limit of the strain value. A predictive model was created using the predictive model, and the prediction model was used to evaluate concrete We outputted data regarding the deterioration of the data and calculated the accuracy rate. The results are shown in Table 1.

Figure 0007455660000003
Figure 0007455660000003

表1から、実施例3(工程(d-2)において、ひずみ数値の最小値から25%に位置するひずみ数値、及び、75%に位置するひずみ数値を選択したもの)の正解率は、実施例4の(工程(d-2)において、ひずみ数値の最小値から10%に位置するひずみ数値、及び、90%に位置するひずみ数値を選択したもの)の正解率よりも大きいことがわかる。 From Table 1, the accuracy rate of Example 3 (in which a strain value located at 25% and a strain value located at 75% from the minimum value of strain values were selected in step (d-2)) was It can be seen that this is higher than the accuracy rate of Example 4 (in which the strain values located at 10% and 90% of the minimum strain value were selected in step (d-2)).

Claims (7)

以下の工程(A)~(C)、(d-1)~(d-5)、及び(E)を行うことで、コンクリートの劣化を予測するための予測モデルを作成することを特徴とするコンクリートの劣化の予測モデル作成方法。
(A) 学習用サンプルとして、コンクリート試験体を作製する、試験体作製工程
(B) 上記試験体の表面の初期画像を取得する、試験体の初期画像取得工程
(C) 表面ひずみが顕在化した上記試験体の表面の表面ひずみ画像を取得する、試験体の表面ひずみ画像取得工程
(d-1) デジタル画像相関法を用いて、上記初期画像及び上記表面ひずみ画像から、上記試験体の表面の各座標におけるひずみ数値を算出して、複数のひずみ数値データを得る、ひずみ数値データ作成工程
(d-2) 工程(d-1)で得られた複数のひずみ数値データを、ひずみ数値に基づいて昇順に並び替えた後、
並び替えられた上記複数のひずみ数値データのうち、ひずみ数値が最小値であるデータから数えて、上記複数のひずみ数値データの総数の15~30%に位置するひずみ数値データから一つのひずみ数値データを任意に選択し、選択されたひずみ数値データのひずみ数値に、四分位範囲に1.5を乗じた数値を減算した数値を、ひずみ数値の下限値とし、かつ、
上記複数のひずみ数値データの総数の70~85%に位置するひずみ数値データから一つのひずみ数値データを任意に選択し、選択されたひずみ数値データのひずみ数値に、四分位範囲に1.5を乗じた数値を加算した数値を、ひずみ数値の上限値とする、数値範囲設定工程
(d-3) 上記複数のひずみ数値データから、上記下限値以上、上記上限値以下のひずみ数値を有するひずみ数値データを選択する、ひずみ数値データ選択工程
(d-4) 工程(d-3)で選択されたひずみ数値データを正規化して、階調を有する1枚の画像データを得る、画像データ正規化工程
(d-5) 上記1枚の画像データから、複数の画像データを切り出して、画像データからなる上記試験体表面のひずみ分布のデータを複数得る、ひずみ分布のデータ作成工程
(E) 上記ひずみ分布のデータを含む学習用入力データとコンクリートの劣化に関するデータを含む学習用出力データの組み合わせである学習データを用いた機械学習によって、コンクリートの劣化を予測するための予測モデルを作成する、機械学習工程
A predictive model for predicting concrete deterioration is created by performing the following steps (A) to (C), (d-1) to (d-5), and (E). How to create a predictive model for concrete deterioration.
(A) A test body production process in which a concrete test body is prepared as a learning sample. (B) An initial image acquisition process of the test body in which an initial image of the surface of the above test body is acquired. (C) Surface strain has become apparent. A surface strain image acquisition step of the test piece, which acquires a surface strain image of the surface of the test piece.
(d-1) Using a digital image correlation method, calculate the strain value at each coordinate on the surface of the test piece from the initial image and the surface strain image to obtain a plurality of strain value data. Creation process
(d-2) After sorting the plurality of strain numerical data obtained in step (d-1) in ascending order based on the strain numerical values,
One strain numerical data from among the strain numerical data located in 15 to 30% of the total number of the plurality of strain numerical data, counting from the data with the minimum strain numerical value among the plurality of rearranged numerical strain data. is arbitrarily selected, and the value obtained by subtracting the value obtained by multiplying the interquartile range by 1.5 from the strain value of the selected numerical strain data is set as the lower limit value of the strain value, and
One strain numerical data is arbitrarily selected from the strain numerical data located in 70 to 85% of the total number of the plurality of strain numerical data, and the strain numerical value of the selected strain numerical data is set to 1.5 in the interquartile range. A numerical range setting process in which the upper limit of the strain value is the value obtained by adding the values multiplied by
(d-3) Strain numerical data selection step of selecting strain numerical data having a strain numerical value greater than or equal to the lower limit value and less than or equal to the upper limit value from the plurality of numerical strain data data.
(d-4) Image data normalization step of normalizing the strain numerical data selected in step (d-3) to obtain one piece of image data having gradation.
(d-5) Strain distribution data creation step of cutting out a plurality of image data from the one sheet of image data to obtain a plurality of strain distribution data on the surface of the test piece made up of image data.
(E) Develop a predictive model for predicting concrete deterioration through machine learning using learning data that is a combination of learning input data including the above strain distribution data and learning output data including data regarding concrete deterioration. Machine learning process to create
上記工程(B)と上記工程(C)の間に、以下の工程(B-1)を行う、請求項に記載のコンクリートの劣化の予測モデル作成方法。
(B-1) 初期画像を取得した上記試験体に対して、上記試験体の表面に表面ひずみを顕在化させるための処理を行い、上記試験体の表面に表面ひずみを顕在化させる、試験体の顕在化処理工程
The method for creating a predictive model for concrete deterioration according to claim 1 , wherein the following step (B-1) is performed between the step (B) and the step (C).
(B-1) A test piece in which a process is performed on the test piece for which an initial image has been acquired to make surface strain apparent on the surface of the test piece, and surface strain is made obvious on the surface of the test piece. manifestation process
請求項1又は2に記載のコンクリートの劣化の予測モデル作成方法によって得られた予測モデルを用いて、以下の工程(F)~(G)、(h-1)~(h-5)、及び(I)を行うことで、対象コンクリートの劣化を診断または予測する、コンクリートの劣化の診断または予測方法。
(F) 診断または予測の対象となるコンクリートの表面の初期画像を取得する、対象コンクリートの初期画像取得工程
(G) 表面ひずみが顕在化した上記コンクリートの表面の表面ひずみ画像を取得する、対象コンクリートの表面ひずみ画像取得工程
(h-1) デジタル画像相関法を用いて、上記初期画像及び上記表面ひずみ画像から、上記試験体の表面の各座標におけるひずみ数値を算出して、複数のひずみ数値データを得る、ひずみ数値データ作成工程
(h-2) 工程(h-1)で得られた複数のひずみ数値データを、ひずみ数値に基づいて昇順に並び替えた後、
並び替えられた上記複数のひずみ数値データのうち、ひずみ数値が最小値であるデータから数えて、上記複数のひずみ数値データの総数の15~30%に位置するひずみ数値データから一つのひずみ数値データを任意に選択し、選択されたひずみ数値データのひずみ数値に、四分位範囲に1.5を乗じた数値を減算した数値を、ひずみ数値の下限値とし、かつ、
上記複数のひずみ数値データの総数の70~85%に位置するひずみ数値データから一つのひずみ数値データを任意に選択し、選択されたひずみ数値データのひずみ数値に、四分位範囲に1.5を乗じた数値を加算した数値を、ひずみ数値の上限値とする、数値範囲設定工程
(h-3) 上記複数のひずみ数値データから、上記下限値以上、上記上限値以下のひずみ数値を有するひずみ数値データを選択する、ひずみ数値データ選択工程
(h-4) 工程(h-3)で選択されたひずみ数値データを正規化して、階調を有する1枚の画像データを得る、画像データ正規化工程
(h-5) 上記1枚の画像データから、複数の画像データを切り出して、画像データからなる上記コンクリート表面のひずみ分布のデータを複数得る、ひずみ分布のデータ作成工程
(I) 上記ひずみ分布のデータを含む診断用入力データを、上記予測モデルに入力し、上記予測モデルからコンクリートの劣化に関するデータを含む診断用出力データを出力して、コンクリートの劣化を診断または予測する、診断または予測工程
The following steps (F) to (G), (h- 1 ) to (h-5), and A concrete deterioration diagnosis or prediction method that diagnoses or predicts deterioration of target concrete by performing (I).
(F) Initial image acquisition step of the target concrete, which acquires an initial image of the surface of the concrete that is the target of diagnosis or prediction. (G) Target concrete, which acquires a surface strain image of the surface of the concrete where surface strain has become apparent. Surface strain image acquisition process
(h-1) Using the digital image correlation method, calculate the strain value at each coordinate on the surface of the test piece from the initial image and the surface strain image to obtain a plurality of strain value data. Creation process
(h-2) After sorting the multiple strain numerical data obtained in step (h-1) in ascending order based on the strain numerical values,
One strain numerical data from among the strain numerical data located in 15 to 30% of the total number of the plurality of strain numerical data, counting from the data with the minimum strain numerical value among the plurality of rearranged numerical strain data. is arbitrarily selected, and the value obtained by subtracting the value obtained by multiplying the interquartile range by 1.5 from the strain value of the selected numerical strain data is set as the lower limit value of the strain value, and
One strain numerical data is arbitrarily selected from the strain numerical data located in 70 to 85% of the total number of the plurality of strain numerical data, and the strain numerical value of the selected strain numerical data is set to 1.5 in the interquartile range. A numerical range setting process in which the upper limit of the strain value is the value obtained by adding the values multiplied by
(h-3) Strain numerical data selection step of selecting strain numerical data having a strain numerical value greater than or equal to the lower limit value and less than or equal to the upper limit value from the plurality of numerical strain data.
(h-4) Image data normalization step in which the strain numerical data selected in step (h-3) is normalized to obtain one piece of image data having gradation.
(h-5) Strain distribution data creation step of cutting out multiple pieces of image data from the single image data and obtaining multiple pieces of strain distribution data on the concrete surface made up of image data.
(I) Input diagnostic input data including data on the strain distribution to the prediction model, output diagnostic output data including data on concrete deterioration from the prediction model, and diagnose or predict concrete deterioration. diagnostic or predictive process
上記工程(F)と上記工程(G)の間に、以下の工程(F-1)を行う、請求項に記載のコンクリートの劣化の診断または予測方法。
(F-1) 初期画像を取得した上記コンクリートに対して、上記コンクリートの表面に表面ひずみを顕在化させるための処理を行い、上記コンクリートの表面に表面ひずみを顕 在化させる、対象コンクリートの顕在化処理工程
The method for diagnosing or predicting concrete deterioration according to claim 3 , wherein the following step (F-1) is performed between the step (F) and the step (G).
(F-1) Processing is performed on the concrete for which the initial image has been obtained to make surface strain apparent on the surface of the concrete, and surface strain is made apparent on the surface of the concrete to make the target concrete visible. chemical treatment process
上記診断または予測工程において出力されるコンクリートの劣化に関するデータが、対象コンクリートの劣化の種別に関するデータを含み、該データに基づいて、コンクリートの劣化の種別を診断または予測する請求項に記載のコンクリートの劣化の診断または予測方法。 The concrete according to claim 4 , wherein the data regarding the deterioration of concrete output in the diagnosis or prediction step includes data regarding the type of deterioration of the target concrete, and the type of deterioration of the concrete is diagnosed or predicted based on the data. A method for diagnosing or predicting the deterioration of. 上記診断または予測工程において出力されるコンクリートの劣化に関するデータが、対象コンクリートの劣化の進展に関するデータを含み、該データに基づいて、対象コンクリートの劣化の進展を診断または予測する請求項4又は5に記載のコンクリートの劣化の診断または予測方法。 According to claim 4 or 5 , the data regarding the deterioration of concrete outputted in the diagnosis or prediction step includes data regarding the progress of deterioration of the target concrete, and the progress of deterioration of the target concrete is diagnosed or predicted based on the data. Methods for diagnosing or predicting concrete deterioration as described. 上記診断または予測工程において出力されるコンクリートの劣化に関するデータが、対象コンクリートの劣化に対する補修方法に関するデータを含み、該データに基づいて、対象コンクリートの劣化に対する最適な補修方法を診断または予測する請求項4又は5に記載のコンクリートの劣化の診断または予測方法。 A claim in which the data regarding the deterioration of concrete outputted in the diagnosis or prediction step includes data regarding a repair method for deterioration of the target concrete, and based on the data, the optimal repair method for deterioration of the target concrete is diagnosed or predicted. The method for diagnosing or predicting concrete deterioration according to 4 or 5 .
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