JPH0854378A - コンクリート表面ひび割れの評価方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンクリート表面に発生した表面ひび割れの
形状を的確に測定することのできる評価方法を提供す
る。 【構成】 コンクリート１表面のひび割れ２を挟んで一
対の超音波探触子Ｔ、Ｒをコンクリート表面に対峙さ
せ、一方の探触子から発振した超音波を他方の探触子に
より受振して伝播時間を測定するに際し、いずれか一方
の探触子をひび割れから遠ざけるように移動させながら
所定間隔おきに伝播時間を測定し、次いで、それら探触
子をひび割れを挟んで同じ側位置または逆側位置に再度
対峙させた後、先に移動させた探触子と逆側の探触子を
逆方向に移動させながら所定間隔おきに伝播時間を測定
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波の伝播時間を測
定することによりコンクリート表面ひび割れの傾斜の有
無、その深さ等のひび割れの形状を測定するコンクリー
ト表面ひび割れの評価方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、既存コンクリート構造物
の健全性を評価する場合、板厚、内部空隙、かぶり厚
さ、ひび割れ深さ、あるいは圧縮強度等が測定項目とし
て選定される。この中でも、ひび割れ深さは、コンクリ
ートの中性化が問題となっている昨今においては前記コ
ンクリート構造物の耐久性を評価する重要な指標であ
る。

【０００３】従来、超音波を利用したひび割れ深さの測
定方法には、ＴｃーＴ０法、Ｔ法、ＢＳ（British Stan
dard）法等の各種の手法が提案されている。例えば、Ｔ
ｃーＴ０法では、以下のようにひび割れ深さの測定を行
うものである。すなわち、まず、図３（ａ）に示すよう
に、測定対象とする構造物の表面ひび割れのない部位に
おいて、トランスデューサーＴとレシーバーＲを所定の
間隔（Ｌ＝２ａ）に配置して伝播時間Ｔ０を測定する。
次に、図３（ｂ）に示すように、前記の構造物の表面ひ
び割れＣのある部位において、ひび割れＣを挟んでトラ
ンスデューサーＴとレシーバーＲとをひび割れＣからそ
れぞれ距離ａ離れた位置に配置して伝播時間Ｔｃを測定
する。そして、これらの測定より得られた伝播時間Ｔｃ
とＴ０を数式１に代入することによりひび割れＣの深さ
ｄを求めるものである。

【数１】

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た超音波を用いたひび割れ深さの測定方法には次のよう
な課題が存在する。すなわち、上記従来のひび割れ深さ
の測定方法は、いずれも、表面にほぼ垂直方向に発生し
た単純な形状のひび割れを対象としたものであるが、実
構造物に見られるひび割れは、表面に対して傾斜角を有
するものや、枝分かれを有するものがあるほか、ひび割
れ内部に水分、塵、炭酸カルシウム等が付着している場
合等その形状が複雑になったものがほとんどである。し
たがって、これらの実構造物に発生したひび割れに、上
記の測定手法を適用したのであれば、当然そのひび割れ
の傾斜等が考慮されていないので、その測定精度が悪く
なるなど、実構造物の表面に発生したひび割れの評価を
的確に行えない問題があった。

【０００５】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたも
ので、コンクリート表面に発生した表面ひび割れの形状
を的確に測定することができるコンクリート表面ひび割
れの評価方法を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、コンクリート
表面のひび割れを挟んで一対の超音波探触子を該コンク
リート表面に対峙させて、発振側の超音波探触子より前
記コンクリート内部に向けて超音波を発振するととも
に、受振側の超音波探触子により前記コンクリート内に
発振された超音波を受振して伝播時間を測定するコンク
リート表面ひび割れの評価方法に係り、前記一対の超音
波探触子のいずれか一方をこれら超音波探触子を結ぶ直
線の延在する方向に沿わせ、かつ前記ひび割れから遠ざ
けるように移動させながら所定間隔おきに前記手法によ
り伝播時間を測定し、その後、これら超音波探触子を前
記ひび割れを挟んで同じ側位置または逆側位置に再度対
峙させ、これら超音波探触子のうち前記移動させた超音
波探触子と逆側に位置する超音波探触子を前記移動方向
と逆方向に移動させながら所定間隔おきに前記手法によ
り伝播時間を測定し、これら測定した伝播時間によりひ
び割れ深さを測定することを特徴としている。

【０００７】

【作用】本発明に係るコンクリート表面ひび割れの評価
方法では、コンクリート表面のひび割れを挟んで一対の
超音波探触子を該コンクリート表面に対峙させて、発振
側の超音波探触子より前記コンクリート内部に向けて超
音波を発振するとともに、受振側の超音波探触子により
前記コンクリート内に発振された超音波を受振すること
によって伝播時間が測定される。この伝播時間の測定に
際して、前記対峙させた一対の超音波探触子のいずれか
一方をこれら超音波探触子を結ぶ直線の延在する方向に
沿わせ、かつ前記ひび割れから遠ざけるように所定間隔
おきに移動させるが、前記ひび割れがこの移動方向と逆
方向に向けて傾斜している場合には、伝播時間は超音波
探触子間の距離が離れるにつれて単調に長くなる。そし
てその後、これら超音波探触子を前記ひび割れを挟んで
同じ側の位置または逆側の位置に再度対峙させ、これら
超音波探触子のうち前記移動させた超音波探触子と逆側
に位置する超音波探触子を前記移動方向と逆方向に所定
間隔おきに移動させて伝播時間の測定が行われる。この
際、移動させる超音波探触子の位置が前記ひび割れの上
方に位置する範囲では、超音波探触子の間隔が離れるに
つれて伝播時間は単調に短くなり、ひび割れ先端のコン
クリート表面への投影位置となったときには、伝播時間
が最短となる。さらに、これ以後は、超音波探触子の間
隔が離れるにつれて、伝播時間は単調に長くなる。ひび
割れが傾斜していない場合には、上記いずれの場合に
も、超音波探触子の距離が離れるにつれて伝播時間は単
調に長くなる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照しな
がら詳細に説明する。図１は本発明に係るコンクリート
表面ひび割れの評価方法における超音波伝播時間の測定
状況を示すものである。図１に示すように、コンクリー
ト供試体（コンクリート）１の表面には、トランスデュ
ーサー（発振側の超音波探触子）Ｔおよびレシーバー
（受振側の超音波探触子）Ｒからなる一対の超音波探触
子がひび割れ２を挟んで対峙して配置されている。そし
て、トランスデューサーＴよりコンクリート供試体１内
部に向けて超音波が発振されるとともに、レシーバーＲ
によりコンクリート供試体１内に発振された超音波が受
振され、この入力信号波形と受振信号波形の立ち上がり
差から伝播時間が計測される構成とされている。

【０００９】ここで、トランスデューサーＴ、レシーバ
ーＲからなる一対の超音波探触子、トランスデューサー
Ｔへの入力装置、レシーバーＲで受振された信号の増幅
器、および例えばシンクロスコープ等の入力信号波形・
受振信号波形解析による伝播速度計測装置（図示せず）
には、従来一般の超音波探触子による伝播速度計測に使
用されるシステムを採用することができる。

【００１０】次に、本実施例における伝播時間の測定手
法について説明する。まず、図１（ａ）に示すように、
コンクリート供試体１表面にひび割れ２の上方にレシー
バＲを、ひび割れ２を挟んでトランスデューサーＴをそ
れぞれ対峙して配置する。次に、これらトランスデュー
サーＴとレシーバーＲを結ぶ直線の延在する方向に沿わ
せ、かつひび割れ２から遠ざけるようにレシーバーＲを
所定間隔おきに移動させながらトランスデューサーＴか
らコンクリート供試体１内部に向けて超音波を発振する
とともに、その発振された超音波をレシーバーＲにより
受振し、入力信号波形と、受振信号波形の立上がり差よ
り伝播時間を測定する。その後、トランスデューサーＴ
とレシーバーＲをひび割れ２を挟んで前記直線に沿わせ
かつ前記対峙位置と逆側位置に配置させるとともに、レ
シーバーＲを前記移動方向と逆方向に所定間隔おきに移
動させながら、同様に入力信号波形と受振信号波形の立
上り差より伝播時間を測定する（図１（ｂ）参照）。

【００１１】伝播時間測定に供したコンクリート供試体
１の寸法はＷ２５０×Ｈ２５０×Ｌ３００（ｍｍ）と
し、その配合は水／セメント比５３％とした。また、養
生は水中養生とし、測定材令は３０日とした。このコン
クリート供試体１に、傾斜角度（ひび割れ２の先端とそ
のコンクリート供試体１表面の投影位置とを結ぶ直線
が、ひび割れ２とのなす角度）θを１５〜６０度とし、
その長さを７５および１５０ｍｍとしたひび割れを形成
し、測定に供することとした。

【００１２】次に、上記手法により測定した伝播時間の
測定結果について、一例としてひび割れ傾斜角度３０
度、ひび割れ長さ７５ｍｍとしたコンクリート供試体に
ついて説明する。図２は、ひび割れ２の開口端部から一
方向に沿ってトランスデューサーＴを４０ｃｍ、レシー
バーＲを２０ｃｍの位置にそれぞれ配置し、レシーバー
Ｒを移動させたときの当該レシーバーＲの移動距離と伝
播時間の関係を示すものである。なお、レシーバーＲの
移動間隔は１０ｃｍである。

【００１３】図２の上側に示すように、レシーバーＲの
移動距離が４０ｃｍの時に伝播時間が最短となることが
判明した。また、図２の下側に示すように、トランスデ
ューサーＴとレシーバーＲ間の距離が長くなるにつれ
て、伝播時間が単調に長くなることが確認された。図に
は示していないが、同様の結果は、傾斜角度およびひび
割れの長さを変えたコンクリート供試体についても得ら
れることが確認された。

【００１４】次に、得られたレシーバーＲの移動距離と
伝播時間のプロットから最短伝播時間およびそれに対応
するレシーバーＲのひび割れ２の開口端部からの距離Ｙ
１、をそれぞれ求めるとともに、予めひび割れのない位
置で測定したコンクリート供試体１の伝播速度を最短伝
播時間に乗じて伝播距離Ｗを求め、トランスデューサー
Ｔのひび割れ２の開口端部からの距離Ｙ２とあわせて、
式２によりひび割れ２の傾斜角度θを算出し、さらに、
得られた傾斜角度θと距離Ｙ１よりひび割れ２先端部の
表面からの深さを、傾斜角度θとひび割れ深さよりひび
割れ２の長さをそれぞれ求める。

【数２】

【００１５】この場合におけるひび割れ深さの推定誤差
は、推定誤差平均は１ｍｍ、推定誤差偏差±３ｍｍであ
り、また、ひび割れ２の傾斜角度の推定誤差平均は１
度、推定誤差偏差は、±２度であった。比較のためにひ
び割れが垂直であるものとして推定したひび割れ深さで
は、推定誤差平均が５ｍｍ、推定誤差平均偏差は±３ｍ
ｍであった。

【００１６】このように、上記実施例のコンクリートの
表面ひび割れの評価方法によれば、コンクリート供試体
１表面に発生したひび割れの有無、傾斜方向の判別、傾
斜角度、ひび割れ長さおよびその深さの精度の高い測定
が可能であり、従来のひび割れ深さの判定方法に比べ
て、実コンクリート構造物に即したひび割れの幅広い評
価を行うことができる。

【００１７】なお、上記図２の上側のプロットによって
得られた最短伝播時間に対応するレシーバーＲの配置位
置に、当該レシーバーＲを配置して再度伝播時間を測定
することによって、ひび割れ２の傾斜角度、深さおよび
長さをさらに精度よく測定することができる。この場
合、トランスデューサーＴの配置位置は、ひび割れ２の
開口端部より６０ｃｍ離れた位置に配置すると好適であ
る。

【００１８】また、上記の実施例では、ひび割れ２を挟
んで対峙させた超音波探触子のうちレシーバーＲをひび
割れ２から遠ざけるように移動させた後、再度超音波探
触子を対峙させる際に、トランスデューサーＴとレシー
バーＲとをそれぞれ逆側位置に配置するとともに、レシ
ーバーＲを所定間隔おきに移動させるようにしたが、ト
ランスデューサーＴとレシーバーＲを同じ側の位置に配
置させた後に、レシーバーＲを所定間隔おきに移動させ
るようにしてもよい。

【００１９】さらに、ひび割れ２を挟んで対峙させた超
音波探触子のうち、トランスデューサーＴをひび割れ２
から遠ざけるように移動させた後、再度超音波探触子を
対峙させる際に、トランスデューサーＴとレシーバーＲ
とをそれぞれ最初の対峙位置と同じ側の位置に配置させ
た後に、トランスデューサーＴをひび割れから遠ざける
ように前記移動方向と逆方向に移動させてもよい。

【００２０】またさらに、ひび割れ２を挟んで対峙させ
た超音波探触子のうち、トランスデューサーＴをひび割
れ２から遠ざけるように移動させた後、再度超音波探触
子を対峙させる際に、トランスデューサーＴとレシーバ
ーＲをそれぞれ最初の対峙位置と逆側位置に配置した後
に、レシーバーＲをひび割れから遠ざけるように前記移
動方向と逆方向に移動させてもよい。

【００２１】

【発明の効果】本発明に係るコンクリート表面ひび割れ
の評価方法によれば、コンクリート表面に発生した表面
ひび割れの傾斜の有無、傾斜方向の判別、傾斜角度、ひ
び割れ長さおよびその深さの精度の高い測定が可能であ
り、従来のひび割れ深さの判定方法に比べて、実コンク
リート構造物に即したひび割れの幅広い評価を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るコンクリート表面ひび割れの評価
方法の一実施例における超音波探触子の配置を示した概
略図である。

【図２】同実施例における超音波探触子の移動距離と伝
播時間との関係を示した図である。

【図３】従来のひび割れ深さの測定方法（ＴｃーＴ０
法）を示した概略図であり、（ａ）はひび割れのない部
位での伝播時間の測定状況を示す図であり、（ｂ）はひ
び割れのある部位での伝播時間の測定状況を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ コンクリート ２ ひび割れ Ｔ、Ｒ 超音波探触子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンクリート表面のひび割れを挟んで一
   対の超音波探触子を該コンクリート表面に対峙させて、
   発振側の超音波探触子より前記コンクリート内部に向け
   て超音波を発振するとともに、受振側の超音波探触子に
   より前記コンクリート内に発振された超音波を受振して
   伝播時間を測定するコンクリート表面ひび割れ評価方法
   であって、前記一対の超音波探触子のいずれか一方をこ
   れら超音波探触子を結ぶ直線の延在する方向に沿わせ、
   かつ前記ひび割れから遠ざけるように移動させながら所
   定間隔おきに前記手法により伝播時間を測定し、その
   後、これら超音波探触子を前記ひび割れを挟んで同じ側
   位置または逆側位置に再度対峙させ、これら超音波探触
   子のうち前記移動させた超音波探触子と逆側に位置する
   超音波探触子を前記移動方向と逆方向に移動させながら
   所定間隔おきに前記手法により伝播時間を測定し、これ
   ら測定した伝播時間により前記ひび割れの評価を行うこ
   とを特徴とするコンクリート表面ひび割れの評価方法。