JPH0523622B2 - - Google Patents
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- JPH0523622B2 JPH0523622B2 JP61013001A JP1300186A JPH0523622B2 JP H0523622 B2 JPH0523622 B2 JP H0523622B2 JP 61013001 A JP61013001 A JP 61013001A JP 1300186 A JP1300186 A JP 1300186A JP H0523622 B2 JPH0523622 B2 JP H0523622B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/72—Investigating presence of flaws
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、鉄筋コンクリート煙突の劣化診断方
法及び装置に関し、とくに煙突に直接に接触する
ことなくその欠陥を非破壊的に診断する方法及び
装置に関する。
法及び装置に関し、とくに煙突に直接に接触する
ことなくその欠陥を非破壊的に診断する方法及び
装置に関する。
従来の技術
鉄筋コンクリート煙突は、厳しい気象条件及び
産業廃棄物や排ガス等の腐食性雰囲気に直接曝さ
れしかも排煙の断続による広範囲の温度変化を反
覆的に受けるので、使用時間の経過に伴い部分的
な劣化を生じ、場合によつて環境に重大な影響を
及ぼす倒壊の恐れもある。しかし、鉄筋コンクリ
ート煙突の欠陥を煙突通煙中に非破壊的に診断し
倒壊の恐れの有無を判断する実用的な方法は未だ
開発されていない。
産業廃棄物や排ガス等の腐食性雰囲気に直接曝さ
れしかも排煙の断続による広範囲の温度変化を反
覆的に受けるので、使用時間の経過に伴い部分的
な劣化を生じ、場合によつて環境に重大な影響を
及ぼす倒壊の恐れもある。しかし、鉄筋コンクリ
ート煙突の欠陥を煙突通煙中に非破壊的に診断し
倒壊の恐れの有無を判断する実用的な方法は未だ
開発されていない。
発明が解決しようとする問題点
従つて、本発明が解決しようとする問題点は、
鉄筋コンクリート煙突の劣化を非破壊的にしかも
定量的に検出してこれを診断するにある。
鉄筋コンクリート煙突の劣化を非破壊的にしかも
定量的に検出してこれを診断するにある。
問題点を解決するための手段
第１図及び第２図を参照するに、本発明の方法
によれば、鉄筋コンクリート煙突１の外観を赤外
線カメラ２によつて撮影することにより外表面温
度θ2の分布画像３を作成する。好ましくは、鉄筋
コンクリート煙突１の写真を例えば東西南北等の
四方向から撮りその全表面をカバーする温度分布
画像３を作成する。欠陥Ｆにおいては、温度特性
が不連続となり微妙な温度変化を生じ温度分布の
特異現象を呈する。従つて、温度分布画像３を走
査し温度分布の特異点を検出すれば欠陥Ｆを検出
することができる。
によれば、鉄筋コンクリート煙突１の外観を赤外
線カメラ２によつて撮影することにより外表面温
度θ2の分布画像３を作成する。好ましくは、鉄筋
コンクリート煙突１の写真を例えば東西南北等の
四方向から撮りその全表面をカバーする温度分布
画像３を作成する。欠陥Ｆにおいては、温度特性
が不連続となり微妙な温度変化を生じ温度分布の
特異現象を呈する。従つて、温度分布画像３を走
査し温度分布の特異点を検出すれば欠陥Ｆを検出
することができる。
さらに、煙道入口４の排煙温度及び上記外表面
温度θ2の分布から正常部煙突構造体内の温度θ1の
分布を算出し、上記構造体内の温度分布に基づき
正常部における煙突内外の温度差（θ1−θ2）を算
出し、上記欠陥部近傍の正常部における上記温度
差（θ1−θ2）及び上記欠陥部とその近傍の正常部
との間の上記外表面温度θ2の差dθからコンクリー
トひび割れの深さｄ及び幅Ｗ（第５図）を算出し、
上記画像の欠陥部における上記ひび割れ部の長さ
Ｌ（第３図）及び算出された上記幅Ｗから煙突強
度の劣化を判定する。
温度θ2の分布から正常部煙突構造体内の温度θ1の
分布を算出し、上記構造体内の温度分布に基づき
正常部における煙突内外の温度差（θ1−θ2）を算
出し、上記欠陥部近傍の正常部における上記温度
差（θ1−θ2）及び上記欠陥部とその近傍の正常部
との間の上記外表面温度θ2の差dθからコンクリー
トひび割れの深さｄ及び幅Ｗ（第５図）を算出し、
上記画像の欠陥部における上記ひび割れ部の長さ
Ｌ（第３図）及び算出された上記幅Ｗから煙突強
度の劣化を判定する。
本発明による煙突の劣化診断装置は、鉄筋コン
クリート煙突の外表面温度分布画像における温度
分布の特異現象として欠陥部を検出する手段、煙
道入口の排煙温度と上記外表面温度θ2から煙突構
造体内の温度θ1の分布を算出する手段、上記構造
体内の温度θ1の分布に基づき正常部における煙突
内外の温度差（θ1−θ2）を算出する手段、上記欠
陥部近傍の正常部における上記温度差（θ1−θ2）
及び上記欠陥部とその近傍の正常部との間の外表
面温度θ2の差dθからコンクリートひび割れの深さ
ｄ及び幅Ｗを算出する手段、並びに上記画像の欠
陥部における上記ひび割れ部の長さＬ及び算出さ
れた上記幅Ｗから煙突強度の劣化を判定する手段
を備えてなる構成を用いる。
クリート煙突の外表面温度分布画像における温度
分布の特異現象として欠陥部を検出する手段、煙
道入口の排煙温度と上記外表面温度θ2から煙突構
造体内の温度θ1の分布を算出する手段、上記構造
体内の温度θ1の分布に基づき正常部における煙突
内外の温度差（θ1−θ2）を算出する手段、上記欠
陥部近傍の正常部における上記温度差（θ1−θ2）
及び上記欠陥部とその近傍の正常部との間の外表
面温度θ2の差dθからコンクリートひび割れの深さ
ｄ及び幅Ｗを算出する手段、並びに上記画像の欠
陥部における上記ひび割れ部の長さＬ及び算出さ
れた上記幅Ｗから煙突強度の劣化を判定する手段
を備えてなる構成を用いる。
作 用
煙突の欠陥Ｆは、上記の様に温度分布画像３に
おける温度変化の特異点として検出される。
おける温度変化の特異点として検出される。
煙突構造体内に温度の算出手法を第６図により
説明する。中空コンクリート円筒内外の液体温度
と筒身部の温度分布との関係は次式で与えられて
いる。
説明する。中空コンクリート円筒内外の液体温度
と筒身部の温度分布との関係は次式で与えられて
いる。
内表面温度 θ1
θ1＝θg−（Ｋ／α1r1）（θg−θp） ……(1)
外表面温度 θ2
θ2＝θp＋（Ｋ／α2r2）（θg−θp） ……(2)
コンクリート内部温度θ
θ＝θ1−（θ1−θ2）In（ｒ／r1）／In（r2／r1
）……(3) ここに （Ｉ／Ｋ）＝（Ｉ／α1r1）＋（Ｉ／α2r2）＋（Ｉ
／
λ）In（r2／r1） 内外表面温度Δθ Δθ＝（Ｋ／λ）In（r2／r1）・（θg−θp）……
(4) ここに r1：内半径(m) r2：外半径(m) θg：排煙温度（℃） θp：外気温度（℃） α1：内面熱伝達率、調査値 α2：外面熱伝達率、調査値 λ：コンクリートの伝達率 Ｋ：熱通過率、計算値 与えられた鉄筋コンクリート煙突に対する諸定
数r1，r2，λ，Ｋ，α1，α2、及び外気温度θpが定
まり、第２図の煙道口４における排煙温度θgが適
当な手段により測定されれば、第２図の煙突頂部
５における排煙温θgは、カメラ２による外表面温
度分布画像３から頂部外面温度θ2を読取ることに
より上記(2)式から算出することができる。また、
煙突の煙道口４及び頂部５における内面温度θ1
は、この排煙温度を用い上記(1)式から算出するこ
とができる。
）……(3) ここに （Ｉ／Ｋ）＝（Ｉ／α1r1）＋（Ｉ／α2r2）＋（Ｉ
／
λ）In（r2／r1） 内外表面温度Δθ Δθ＝（Ｋ／λ）In（r2／r1）・（θg−θp）……
(4) ここに r1：内半径(m) r2：外半径(m) θg：排煙温度（℃） θp：外気温度（℃） α1：内面熱伝達率、調査値 α2：外面熱伝達率、調査値 λ：コンクリートの伝達率 Ｋ：熱通過率、計算値 与えられた鉄筋コンクリート煙突に対する諸定
数r1，r2，λ，Ｋ，α1，α2、及び外気温度θpが定
まり、第２図の煙道口４における排煙温度θgが適
当な手段により測定されれば、第２図の煙突頂部
５における排煙温θgは、カメラ２による外表面温
度分布画像３から頂部外面温度θ2を読取ることに
より上記(2)式から算出することができる。また、
煙突の煙道口４及び頂部５における内面温度θ1
は、この排煙温度を用い上記(1)式から算出するこ
とができる。
第４図及び第５図を参照して欠陥Ｆの煙突高さ
方向の大きさ、即ちひび割れ幅Ｗの決定方法を説
明する。欠陥Ｆの部位が定まると、その部位にお
ける内表面温度θ1が上記により算出され、さらに
この周辺の外表面温度θ2が上記温度分布画像３か
ら読取られる。従つて、欠陥Ｆがない場合の温度
傾斜を第４図の様に描くことができる。上記温度
分布画像３における欠陥Ｆの外表面温度θfが周囲
外表面温度よりdθだけ高い場合には、第４図に
図式的に示す深さｄのコンクリート剥離がその原
因と考えられる。しかも、その深さｄは上記温度
差dθ及び温度傾斜から容易に推定することがで
きる。
方向の大きさ、即ちひび割れ幅Ｗの決定方法を説
明する。欠陥Ｆの部位が定まると、その部位にお
ける内表面温度θ1が上記により算出され、さらに
この周辺の外表面温度θ2が上記温度分布画像３か
ら読取られる。従つて、欠陥Ｆがない場合の温度
傾斜を第４図の様に描くことができる。上記温度
分布画像３における欠陥Ｆの外表面温度θfが周囲
外表面温度よりdθだけ高い場合には、第４図に
図式的に示す深さｄのコンクリート剥離がその原
因と考えられる。しかも、その深さｄは上記温度
差dθ及び温度傾斜から容易に推定することがで
きる。
実際には、欠陥Ｆの深さｄと第５図に示すひび
割れ幅Ｗとの間には経験的に相関関係が認められ
る。従つて、欠陥Ｆの外表面温度と周囲の外表面
温度との温度差dθが上記温度分布画像３から読
取られると、その欠陥Ｆのひび割れ幅Ｗは従来の
実測データから経験的に定めることができる。
割れ幅Ｗとの間には経験的に相関関係が認められ
る。従つて、欠陥Ｆの外表面温度と周囲の外表面
温度との温度差dθが上記温度分布画像３から読
取られると、その欠陥Ｆのひび割れ幅Ｗは従来の
実測データから経験的に定めることができる。
第３図において、欠陥Ｆの煙突半径方向の大き
さL1，L2等は上記温度分布画像３の観察から測
定することができる。
さL1，L2等は上記温度分布画像３の観察から測
定することができる。
上記欠陥Ｆによる煙突構成部材の耐力低減率算
定手法を説明する。ひび割れ幅Ｗと鉄筋のコンク
リートに対する最大付着度との関係については第
７図のような相関関係のあることが知られてい
る。即ち、直径13mmの鉄筋ではひび割れ幅Ｗが
0.3mmである場合、コンクリート付着度が0.5位で
あり、ひび割れ幅Ｗが0.1mmである場合、コンク
リート付着度が0.8位である。このようなことか
らひび割れ幅Ｗが判ると、鉄筋とコンクリートと
の付着度が推定できる。
定手法を説明する。ひび割れ幅Ｗと鉄筋のコンク
リートに対する最大付着度との関係については第
７図のような相関関係のあることが知られてい
る。即ち、直径13mmの鉄筋ではひび割れ幅Ｗが
0.3mmである場合、コンクリート付着度が0.5位で
あり、ひび割れ幅Ｗが0.1mmである場合、コンク
リート付着度が0.8位である。このようなことか
らひび割れ幅Ｗが判ると、鉄筋とコンクリートと
の付着度が推定できる。
ここで、鉄筋コンクリート煙突における耐震強
度を検討する場合、圧縮や引抜に対する強度の観
点から、コンクリートが付着しない鉄筋は構造的
には無力であり、コンクリート付着度50％の鉄筋
はその付着度100％の場合に比し耐力が半減する
ものと仮定しても差支えないものと考えられる。
度を検討する場合、圧縮や引抜に対する強度の観
点から、コンクリートが付着しない鉄筋は構造的
には無力であり、コンクリート付着度50％の鉄筋
はその付着度100％の場合に比し耐力が半減する
ものと仮定しても差支えないものと考えられる。
第３図を参照するに、本発明の図示実施例にお
いては半径方向に二層に鉄筋が配置されているも
のとし、鉄筋の両層におけるコンクリート付着度
が相当に劣化した欠陥につき、欠陥の大きさL2
やL1などから、完全な鉄筋コンクリートからな
る断面の耐力に対する低減率Ｒを、コンクリート
付着度の変化に応じて定める。例えば、第３図の
場合の耐力低減率Ｒは、 Ｒ＝（0.5p1L1＋p2L2）／（2πr2） となる。ただし、PiはL1部分の低下付着度、P2は
L2部分の低下付着度である。
いては半径方向に二層に鉄筋が配置されているも
のとし、鉄筋の両層におけるコンクリート付着度
が相当に劣化した欠陥につき、欠陥の大きさL2
やL1などから、完全な鉄筋コンクリートからな
る断面の耐力に対する低減率Ｒを、コンクリート
付着度の変化に応じて定める。例えば、第３図の
場合の耐力低減率Ｒは、 Ｒ＝（0.5p1L1＋p2L2）／（2πr2） となる。ただし、PiはL1部分の低下付着度、P2は
L2部分の低下付着度である。
本発明においては、こうして定めた耐力低減率
Ｒを乗じた後の強度が予想される地震等の応力に
耐えるか否かを検討し、耐える場合には安全と診
断して継読使用に供し、耐えない場合には危険と
診断し補修その他の対策を検討する。
Ｒを乗じた後の強度が予想される地震等の応力に
耐えるか否かを検討し、耐える場合には安全と診
断して継読使用に供し、耐えない場合には危険と
診断し補修その他の対策を検討する。
以上説明した診断手法の流れ図を第８図に示
す。同図から明らかな様に、本発明の手順はコン
ピユータ・プログラムにより容易に実行できるの
で、煙突欠陥のコンピユータ診断に適する。
す。同図から明らかな様に、本発明の手順はコン
ピユータ・プログラムにより容易に実行できるの
で、煙突欠陥のコンピユータ診断に適する。
実施例
本発明による診断方法により高さ30mの鉄筋コ
ンクリート煙突について欠陥の検出及び補修の要
否判断を行なつた。この煙突の主要諸元は次の通
りであつた。
ンクリート煙突について欠陥の検出及び補修の要
否判断を行なつた。この煙突の主要諸元は次の通
りであつた。
地表面（地上高0m）
内径 1332mm
外形 2134mm
壁厚 401mm
頂部（地上高30m）
内径 1000mm
外形 1240mm
壁厚 120mm
たて筋
地上高０−10m：19mmdia.50本
地上高10−20m：16mmdia.24本
地上高２−30m：13mmdia.20本
地上高さ23mの部位に煙突全外周に対し付着度
ゼロ部17％及び付着度0.5部23％からなる欠陥を
検出し、地上高さ18mの部位に同外周に対し付着
度ゼロ部64％及び付着度0.3部20％からなる欠陥
をそれぞれ検出した。耐力低減率Ｒは、地上高さ
23mの欠陥に対し0.715となり、地上高さ18mの
欠陥に対し0.22となつた。
ゼロ部17％及び付着度0.5部23％からなる欠陥を
検出し、地上高さ18mの部位に同外周に対し付着
度ゼロ部64％及び付着度0.3部20％からなる欠陥
をそれぞれ検出した。耐力低減率Ｒは、地上高さ
23mの欠陥に対し0.715となり、地上高さ18mの
欠陥に対し0.22となつた。
こうして診断された鉄筋コンクリート煙突の保
有曲げ耐力Os及び弾性耐力Ｍを、財団法人日本
建築学会「鉄筋コンクリート煙突の構造設計指
針」の手法により算出した。
有曲げ耐力Os及び弾性耐力Ｍを、財団法人日本
建築学会「鉄筋コンクリート煙突の構造設計指
針」の手法により算出した。
算出結果を加速度100galの地震に対する煙突荷
重分布Ｐと共に第９図に示す。同図に示される様
に、地上高さ18mの欠陥部位における終局耐力
Osは約37t−ｍであつてこの部位における加速度
100galの地震荷重よりも遥に低く加速度22gal程
度の地震（震度３相当）で倒壊する恐れがあり、
この煙突は危険な状態にあると診断される。
重分布Ｐと共に第９図に示す。同図に示される様
に、地上高さ18mの欠陥部位における終局耐力
Osは約37t−ｍであつてこの部位における加速度
100galの地震荷重よりも遥に低く加速度22gal程
度の地震（震度３相当）で倒壊する恐れがあり、
この煙突は危険な状態にあると診断される。
発明の効果
以上説明した如く、本発明による煙突の欠陥診
断方法及び装置は、カメラでカラー撮影して得た
煙突外表面温度分布画像に基づき欠陥を検出する
と共に欠陥の大きさ即ち煙突半径方向長さ及び高
さ方向ひび割れ幅を算出し、その欠陥の大きさを
用いて煙突強度の劣化を診断するので次の効果を
奏する。
断方法及び装置は、カメラでカラー撮影して得た
煙突外表面温度分布画像に基づき欠陥を検出する
と共に欠陥の大きさ即ち煙突半径方向長さ及び高
さ方向ひび割れ幅を算出し、その欠陥の大きさを
用いて煙突強度の劣化を診断するので次の効果を
奏する。
(イ) 鉄筋コンクリート煙突の欠陥を煙突に直接に
接触することなく検出し、さらに非破壊的に診
断することができる。
接触することなく検出し、さらに非破壊的に診
断することができる。
(ロ) 従来の方法は煙突の通煙を止め、作業員が煙
突によじ登つて調査・診断していたため、倒壊
しそうな煙突でも年１回程度の工場定期修理時
期まで放置されていたのに対し、本発明方法は
通煙を止めることなくしかも迅速に調査できる
ので、危険な状態に煙突が放置される期間を短
縮することができる。
突によじ登つて調査・診断していたため、倒壊
しそうな煙突でも年１回程度の工場定期修理時
期まで放置されていたのに対し、本発明方法は
通煙を止めることなくしかも迅速に調査できる
ので、危険な状態に煙突が放置される期間を短
縮することができる。
(ハ) 本発明の手法は鉄筋コンクリート煙突欠陥の
コンピユータ診断に容易に適用できるので、欠
陥診断を迅速に行なうことが期待できる。
コンピユータ診断に容易に適用できるので、欠
陥診断を迅速に行なうことが期待できる。
第１図は本発明の構成を示すブロツク図、第２
図は外周面温度分布画像の説明図、第３図ないし
第６図は欠陥の大きさ算定手法の説明図、第７図
は最大付着度比のグラフ、第８図は本発明手法の
流れ図、第９図は診断結果の一例を示すグラフで
ある。 １……煙突、２……カメラ、３……外周面温度
分布画像、４……煙道口、５……頂部、６……コ
ンクリート、７……鉄筋、８……不良部、９……
準不良部。
図は外周面温度分布画像の説明図、第３図ないし
第６図は欠陥の大きさ算定手法の説明図、第７図
は最大付着度比のグラフ、第８図は本発明手法の
流れ図、第９図は診断結果の一例を示すグラフで
ある。 １……煙突、２……カメラ、３……外周面温度
分布画像、４……煙道口、５……頂部、６……コ
ンクリート、７……鉄筋、８……不良部、９……
準不良部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 鉄筋コンクリート煙突の外表面を赤外線カメ
ラでカラー撮影し煙突外表面温度分布画像を作成
し、温度分布の特異現象から欠陥部を識別し、煙
道入口の排煙温度と上記外表面温度θ2の分布から
正常部煙突構造体内の温度θ1の分布を算出し、上
記構造体内の温度分布に基づき正常部における煙
突内外の温度差（θ1−θ2）を算出し、上記欠陥部
近傍の正常部における上記温度差（θ1−θ2）及び
上記欠陥部とその近傍の正常部との間の上記外表
面温度θ2の差dθからコンクリートひび割れの深さ
ｄ及び幅Ｗを算出し、上記画像の欠陥部における
上記ひび割れ部の長さＬ及び算出された上記幅Ｗ
から煙突強度の劣化を判定してなる煙突の劣化診
断方法。 ２ 鉄筋コンクリート煙突の外表面温度分布画像
における温度分布の特異現象として欠陥部を検出
する手段、煙道入口の排煙温度及び上記外表面温
度θ2から煙突構造体内の温度θ1の分布を算出する
手段、上記構造体内の温度分布に基づき正常部に
おける煙突内外の温度差（θ1−θ2）を算出する手
段、上記欠陥部近傍の正常部における上記温度差
（θ1−θ2）及び上記欠陥部とその近傍の正常部と
の間の外表面温度θ2の差dθからコンクリートひび
割れの深さｄ及び幅Ｗを算出する手段、並びに上
記画像の欠陥部における上記ひび割れ部の長さＬ
及び算出された上記幅Ｗから煙突強度の劣化を判
定する手段を備えてなる煙突の劣化診断装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61013001A JPS62172249A (ja) | 1986-01-25 | 1986-01-25 | 煙突の劣化診断方法及び装置 |
| US07/006,123 US4768158A (en) | 1986-01-25 | 1987-01-23 | Apparatus and method for diagnosing deterioration of smokestack |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61013001A JPS62172249A (ja) | 1986-01-25 | 1986-01-25 | 煙突の劣化診断方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62172249A JPS62172249A (ja) | 1987-07-29 |
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