JPH03180757A - アスファルト舗装道路の固まり具合測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、超音波の伝搬特性を利用して舗装工事終了後
のアスファルト固まり具合を測定するアスファルト舗装
道路の固まり具合測定方法及び装置に関する。

［従来の技術］ アスファルト舗装は、セメントコンクリート舗装と比較
して施工後、短時間のうちに交通開放ができる。しかし
ながら、あまり早く交通開放しすぎるとアスファルト舗
装が完全に固っていないために、交通開放後に道路面が
変形してしまうという問題があり、一方、交通遮断の時
間を長くとりすぎると、交通渋滞などの問題が発生する
ので、適正なタイミングで交通を開放する必要がある。

従来、工事のため遮断していた道路の交通開放の判断方
法としては舗装路面の表面温度を測定して判断する方法
が知られている。即ち、交通開放可能な表面温度は４０
〜５０℃として知られていることから、例えば４５℃以
下となった時に交通開放の指示を出している。

また路面の一部を機械的に加圧し、路面のへこみ量から
交通開放の可否を判断する方法も用いられている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、舗装路面の表面温度から交通開放の可否
を判断する方法にあっては、舗装道路の表面温度と内部
温度とは異なっており、この温度差は使用したアスファ
ルトの種類、混合する砕石の種類と混合量、外気温、湿
度、路面冷却方法等の環境条件に大きく依存し、表面温
度が一定温度、例えば４５℃以下になったとしても、深
部が高温でアスファルトが十分硬化していない場合があ
り、表面温度により一義的に判断してしまうと、交通開
放後に路面が変形してしまう恐れがある。

また路面の一部を機械的に加圧してへこみ量から判断す
る方法にあっては、検査後に路面に傷が残り、補修を必
要とする問題があった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、超音波を利用して簡単且つ確実にアスファルト舗
装道路の固まり具合を判断できるようにしたアスファル
ト舗装道路の固まり具合測定方法及び装置を提供するこ
とを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この目的を達成するためまず本発明の固まり具合測定方
法にあっては、次の手順で測定する。

■アスファルト舗装工事の施工完了後の道路表面に、送
信用超音波トランスジューサと受信用超音波トランスジ
ューサを所定の距離を隔てて配置する。

■送信用超音波トランスジューサから発射された超音波
がアスファルト舗装部分を伝搬して受信用超音波トラン
スジューサに到達するまでの伝搬時間及び受信波のレベ
ルを計測する。

■超音波の伝搬時間と受信波レベルで決まる特性曲線に
肩特性が現われたときに交通開放可能な固まり状態への
到達を判定する。

また本発明の測定装置にあっては、アスファルト舗装工
事が完了した道路表面に所定間隔を隔てて配置される送
信用超音波トランスジューサ及び受信用超音波トランス
ジューサと；前記送信用超音波トランスジューサを駆動
してアスファルト舗装部分に超音波を発射させる送信回
路と；前記受信用超音波トランスジューサの受信信号を
増幅出力する受信回路と；前記送信用超音波トランスジ
ューサから発射された超音波がアスファルト部分を伝搬
して前記受信用超音波トランスジューサに到達するまで
の伝搬時間を計測する伝搬時間計測手段と；前記受信用
超音波トランスジューサによる受信波の受信レベルを計
測する受信レベル計測回路と；前記超音波の伝搬時間と
受信波レベルとで決まる特性曲線に肩特性が現われるか
否か監視し、肩特性が得られた時に通行可能な固まり状
態に到達したことを判定する演算処理回路と；を備える
。

更に肩特性に基づく判定結果が得られたならば、表示装
置にアスファルト舗装工事のために遮断していた交通の
開放を表示させる。

［作用］ このような構成を備えた本発明によるアスファルト舗装
道路の固まり具合測定方法及び装置によれば、超音波の
伝搬時間及び受信波レベルがアスファルト部分の粘性及
び弾性的な性質に依存しており、アスファルトが冷えて
十分に固ると、粘性及び弾性等の物理的性状の転移に伴
って伝搬時間と受信レベルの関係を示す特性曲線に、伝
搬時間が変化しても受信レベルがほとんど変化しなくな
る所謂肩特性が現われる。

従って、伝搬時間と受信レベルの計測中に、肩特性が現
われたならば、通行可能な十分な固まり状態に達したも
のと判断でき、例えば交通開放の指示を表示装置に出力
させる。

このため舗装路面に傷を付けることなく、また表面温度
測定方法のように内部が十分に固っていない状態で交通
開放を指示してしまう問題が解消され、簡単且つ確実に
アスファルト舗装道路の固まり具合を計測することがで
きる。

［実施例コ 第１図は本発明の一実施例を示した実施例構成図である
。

第１図において、１は縦波超音波の送信用超音波トラン
スジューサであり、２は縦波超音波の受信用超音波トラ
ンスジューサである。送信用超音波トランスジューサ１
と受信用超音波トランスジューサ２は測定対象となるア
スファルト舗装置２の路面１２−１に所定距離、例えば
１０ｃｍ程度隔てて配置される。送信用超音波トランス
ジュサ１に対しては、測定装置１００内に設けた送信回
路３より超音波トランスジューサ駆動信号が与えられ、
アスファルト舗装置２に対し縦波超音波を発射する。ア
スファルト舗装置２内に発射された超音波は底部１２−
２側で反射する縦波超音波伝搬経路１３を通って受信用
超音波トランスジューサ２で受信され、電気信号に変換
された後、測定装置１００内に設けられた受信回路４で
増幅される。受信回路４の出力は受信信号処理回路５に
与えられ、受信信号処理回路５は受信信号から雑音除去
を行なった後にＡＤ変換して波形データの記憶処理を行
なう。

６は伝搬時間計測回路であり、タイミング制御回路９か
らの送信トリガから受信信号処理回路５に記憶された受
信波形が得られるまでの時間、即ちアスファルト舗装置
２に対し送信用超音波トランスジューサ１より超音波を
発射してから受信用超音波トランスジューサ２で受信さ
れるまでの伝搬時間ｔを計測する。

７は受信波レベル計測回路であり、受信信号処理回路５
に記憶された受信波形データのピーク振幅値を受信波レ
ベルＶとして計測する。

８は演算処理回路であり、タイミング制御回路９に対し
送受信制御を指令すると共に、この送受信制御に伴って
得られた受信波に関する伝搬時間ｔを伝搬時間計測回路
６から取り込むと共に受信波レベルＶを受信波レベル計
測回路７から取り込み、伝搬時間ｔと受信波レベルＶと
に基づき、アスファルト舗装置２が通行可能な固まり状
態に達したか否か判定する。即ち、演算処理回路８は伝
搬時間ｔと受信波レベル■で決まる特性曲線に肩特性が
現れるか否か監視しており、肩特性が得られたときに通
行可能な固まり状態に到達したことを判定し、例えば表
示駆動回路１０に判定出力を与え、表示装置１１にアス
ファルト舗装工事のために遮断していた交通の開放を表
示させる。

次に、本発明の超音波を利用したアスファルト舗装の固
まり具合の測定原理を説明する。

第２図はアスファルト舗装の温度Ｔと超音波伝搬時間ｔ
との関係を示した特性図であり、この特性図から明らか
なように、アスファルト工事完了後の温度Ｔの低下に対
し超音波伝搬時間ｔは略直線的に減少する関係にあるこ
とが実験的に確認された。

また、第３図はアスファルト舗装の温度に対する超音波
の受信波レベル（ピーク振幅幅）■の関係を示したもの
で、アスファルト舗装工事終了後の温度Ｔの低下に対し
、例えばＴ＝５５℃付近までは受信波レベルＶは略直線
的に増加し、５５°Ｃ以下になると受信波レベルＶの増
加が抑えられ、４５℃に下がるまでの間は略一定の範囲
に保たれ、更に４５℃以下に下がると再び温度低下に応
じて受信波レベルが直線的に増加する特性となり、Ｔ＝
５５°Ｃ〜４５°Ｃの範囲で受信波レベル■の変化が略
一定となる、いわゆる肩特性１５が得られる。

尚、実際にはアスファルト舗装は厚さ方向に温度分布を
有するが、この場合でも表面温度と内部温度が異なって
も第３図に示す肩特性１５をもった特性曲線の形そのも
のは変化せず、曲線が温度軸の方向にシフトするだけで
あり、４５°Ｃ〜５５℃付近で略確実に肩特性■５が得
られることが確認されている。

第４図は第２図に示した温度Ｔと伝搬時間ｔとの特性及
び第３図に示した温度Ｔと受信波レベル■との特性に基
づき、両者に共通な温度Ｔを消去して伝搬時間ｔに対す
る受信波レベル■の関係を示した特性図であり、この第
４図の特性曲線が第１図に示した本発明の固まり具合の
測定判断に使用される。

第４図の特性図において、横軸の伝搬時間ｔは第２図か
ら明らかなように温度Ｔと略比例関係にあるため、伝搬
時間ｔは温度Ｔに第２図に示す直線の傾きＡ（定数）を
掛は合わせた値となり、伝搬時間ｔの変化に対し第３図
に示した温度Ｔと受信波レベル■に対応した肩特性１５
をもつ特性曲線が得られる。

従って、第１図の実施例における演算処理回路８にあっ
ては、伝搬時間計測回路６から得られる伝搬時間ｔと受
信波レベル計測回路７から得られる受信波レベル■とを
取り込んで第４図に示す特性曲線の肩特性１５が表れる
か否か監視しており、肩特性１５が得られたことを判断
すると表示駆動回路１０を介して表示装置１１に交通開
放の指示表示を行なわせるようになる。

次に、第５図の動作フロー図を参照して第工図の実施例
による測定動作を説明する。

まず測定に先立ち、第１図に示すようにアスファルト舗
装工事が完了したアスファルト舗装置２の路面１２−１
に所定間隔を隔てて送信用超音波トランスジューサ１と
受信用超音波トランスジューサ２を設置する。この状態
で測定装置１００の電源を入れると、第５図の動作フロ
ーに従った計測が行なわれる。

まず、ステップＳｌ　　（以下、ステップは省略する。

）で測定周期を決める計測タイマをスタートする。この
計測タイマとしては、例えば設定時間１分を有するタイ
マが使用される。Ｓｌで計測タイマをスタートさせた後
、Ｓ２で計測タイマのタイムアツプを監視しており、ス
タートから１分後にタイムアツプを判別すると８３に進
み、タイミング制御回路９より送信トリガを送信回路３
に出力させ、送信回路３は送信トリガに同期して送信用
超音波トランスジューサ１に超音波駆動信号（送信パル
ス電圧）を出力し、アスファルト舗装置２に対し縦波超
音波を発射させる。

続いてＳ４で受信動作を行なう。この受信動作は受信用
超音波トランスジューサ２で電気信号に変換された縦波
超音波の受信波を受信回路４で増幅した後、受信信号処
理回路５でノイズ除去及びＡＤ変換を行なって波形デー
タを記憶する。

続いてＳ５に進み、伝搬時間計測回路６により伝搬時間
ｔを計測し、またＳ６で受信波レベル計測回路７が受信
波レベルＶを計測する。

続いてＳ７に進み、演算処理回路８が伝搬時間を及び受
信波レベルＶを読み込んで第４図に示した特性曲線の肩
特性１５が得られたか否か判定する。このＳ７における
肩特性の判定は、前回得られた伝搬時間をｔｎ−１、受
信波レベルをｖ７−１、今回得られた伝搬時間をｔｎ、
受信波レベルをＶｎとすると、 Δ１＝１．−＋　　　１．、及びΔＶ＝Ｖ、−、−Ｖ、
。

を求め、更にΔＶ／Δｔとして前回と今回の伝搬時間ｔ
の変化に対する受信波レベルＶの変化の比率を求め、こ
のΔ■／Δｔの値が肩特性■５を与える所定値以下にな
る状態が所定回数連続して続いたときに肩特性１５が得
られたものと判断する。

Ｓ７で肩特性が得られたことが判定されると８８に進み
、表示駆動回路１０及び表示装置１１により交通開放指
示表示を行なって一連の処理を終了する。

一方、Ｓ７で肩特性が得られていない場合には再びＳｌ
に戻り、同様な測定処理を繰り返す。

なお、Ｓ３から８６における超音波の送受信動作に基づ
く伝搬時間を及び受信波レベルＶの計測は、１回の計測
動作では安定したデータが得られないことから、複数回
の送受信動作を連続して行ない、その結果得られた複数
の伝搬時間を及び受信波レベルＶの平均値から８７にお
ける肩特性の判定を行なうことが望ましい。

第６図は本発明の他の実施例を示した実施例構成図であ
り、この実施例にあっては表面波送受信用の超音波トラ
ンスジューサを使用してアスファルト舗装の固まり具合
を測定するようにしたことを特徴とする。

第６図において、１６は表面波送信用超音波トランスジ
ューサ、１７は表面波受信用超音波トランスジューサで
あり、測定に先立ちアスファルト舗装置２の表面１２−
■に所定の間隔を隔てて配置される。表面波送信用及び
表面波受信用の超音波トランスジューサ１６．１７に対
しては測定装置１００が設けられ、この測定装置１００
は第１図の実施例に示したと同じ回路構成を有する。

第６図の実施例における測定動作は、測定装置１００の
電源を投入すると測定装置１００の送信回路３より表面
波送信用超音波トランスジューサ１６に対し超音波駆動
信号が与えられて表面波が励起され、アスファルト舗装
置２の表面１２−１に沿った表面波伝搬経路１８を伝搬
して、表面波受信用超音波トランスシュ〜す１７に到達
する。

そして表面波受信用超音波トランスジューサ１７で電気
信号に変換されて測定装置１００に与えられ、第１図の
実施例と同様、伝搬時間を及び受信波レベルＶが計測さ
れる。

第６図の実施例で使用する超音波は表面波であるが、表
面波の伝搬定数や減衰定数はアスファルト舗装置２にお
ける舗装表面１２−１から超音波表面波の約１波長分の
深さまでの範囲の粘性及び弾性的性質を反映している。

従って、表面波伝搬を利用した第６図の実施例にあって
も、第１図に示した縦波超音波の伝搬の場合と同様、第
２図に・示した温度Ｔと伝搬時間ｔの関係及び第３図に
示した温度Ｔと受信波レベルＶの関係が得られ、従って
、第４図に示す肩特性１５をもった伝搬時間ｔと受信波
レベルＶの関係が得られる。

測定装置１００にあっては、計測された表面波の伝搬時
間ｔと受信波レベルＶとにより、両者の特性曲線の肩特
性１５が現われるか否か監視し、肩特性が得られたとき
に交通開放可能状態となる充分な固さに至ったものと判
断して交通開放指示の表示を行なわせるようになる。

なお、上記の実施例にあっては、アスファルト舗装部分
を伝搬する超音波として縦波超音波及び表面波を使用し
た方式を例にとるものであったが、これ以外に横波超音
波を使用する方式、板波を使用する方式、更にはそれ以
外の各種の弾性波動を使用する方式についても全く同様
に本発明を適用することができる。

［発明の効果］ 以上説明してきたように本発明によれば、アスファルト
舗装部分を伝搬する超音波の伝搬時間は舗装部分の音速
に直接的に依存し、受信波レベルは舗装部分の減衰定数
に直接依存し、この減衰定数は舗装内部の粘性及び弾性
的性質を反映したものであるため、本発明の超音波伝搬
を利用した測定方法及び装置によればアスファルト舗装
道路の表面及び内部の粘性と弾性的性質を直接的に測定
して固まり具合を判断することとなり、簡単且つ正確に
アスファルト舗装の固まり具合を判定することができる
。

またアスファルト舗装道路の表面及び内部の粘性と弾性
的性質に基づいて十分に固った状態を判定できるため、
交通開放指示を行った後に路面が変型してしまうことを
確実に防止し、また交通開放後の路面変型を防ぐために
必要以上に長時間交通遮断をしてしまうことによる経済
的な損失を防ぐことができる。

更に、非破壊測定によりアスファルト舗装道路の表面及
び内部の粘性と弾性的性質からアスファルト固まり具合
を判定できるため、測定後に路面の補修作業を行なう必
要はない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例構成図； 第２図はアスファルト舗装の温度と超音波伝搬時間との
関係を示した特性図； 第３図はアスファルト舗装の温度の超音波受信波レベル
の関係を示した特性図； 第４図は本発明の固まり具合の判断に使用される肩特性
をもった超音波の伝搬時間と受信波レベルの関係を示し
た特性図； 第５図は本発明の測定動作フロー図； 第６図は表面波を使用した本発明の他の実施例を示した
実施例構成図である。 １：送信用超音波トランスジューサ （縦波超音波用） ２：受信用超音波トランスジューサ （縦波超音波用） ３：送信回路 ４：受信回路 ５：受信信号処理回路 ６：伝搬時間計測回路 ７：受信波レベル計測回路 ８：演算処理回路 ９：タイミング制御回路 １０：表示駆動回路 １１：表示装置 １２ニアスフアルド舗装 置３：縦波超音波伝搬経路 ■５：肩特性 １６二表面波送信用超音波トランスジューサ１７二表面
波受信用超音波トランスジューサ１８：表面波伝搬経路 １００：測定装置 第２図 第３図 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）アスファルト舗装工事の施工完了後に道路表面に
   送信用超音波トランスジューサと受信用超音波トランス
   ジューサを所定の距離を隔てて配置し、 前記送信用超音波トランスジューサから発射された超音
   波がアスファルト舗装部分を伝搬して前記受信用超音波
   トランスジューサに到達するまでの伝搬時間及び受信波
   のレベルを計測し、 前記伝搬時間と受信波レベルで決まる特性曲線に肩特性
   が現われたときに通行可能な固まり状態への到達を判定
   することを特徴とするアスファルト路面の固まり具合検
   出測定方法。
2. （２）アスファルト舗装工事の施工が完了した道路表面
   に所定の距離を隔て配置される送信用超音波トランスジ
   ューサ及び受信用超音波トランスジューサと； 前記送信用超音波トランスジューサを駆動してアスファ
   ルト舗装部分に超音波を発射させる送信回路と； 前記受信用超音波トランスジューサの受信信号を増幅出
   力する受信回路と； 前記送信用超音波トランスジューサから発射された超音
   波がアスファルト舗装部分を伝搬して前記受信用トラン
   スジューサに到達するまでの伝搬時間を計測する伝搬時
   間計測回路と； 前記受信用超音波トランスジューサによる受信波の受信
   波レベルを計測する受信波レベル計測手段と； 前記超音波の伝搬時間と受信波レベルで決まる特性曲線
   に肩特性が得られるか否か監視し、肩特性が得られた時
   に通行可能な固まり状態に到達したことを判定する演算
   処理回路と； を備えたことを特徴とするアスファルト舗装道路の固ま
   り具合測定装置。
3. （３）前記肩特性に基づいて通行可能な固まり状態を判
   定した時に、表示装置にアスファルト舗装工事のために
   遮断していた交通の開放を表示させることを特徴とする
   請求項１及び２記載のアスファルト舗装路面の固まり具
   合測定方法及び装置。