JPH0886775A - 構造物耐久性評価方法 - Google Patents
構造物耐久性評価方法Info
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- JPH0886775A JPH0886775A JP6259907A JP25990794A JPH0886775A JP H0886775 A JPH0886775 A JP H0886775A JP 6259907 A JP6259907 A JP 6259907A JP 25990794 A JP25990794 A JP 25990794A JP H0886775 A JPH0886775 A JP H0886775A
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- G01N29/04—Analysing solids
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 コンクリート構造物の耐久性を評価するた
めに必要な３つの要素、コンクリートの圧縮強度、構造
物厚（トンネルの場合には巻厚）、構造物背面の空洞の
深さきさを非破壊で測定する技術として開発されたもの
である。 【構成】 弾性波の反射波によって起きる構造物のメ
カニカルインピーダンスを測定することによってコンク
リート構造物の圧縮強度、構造物大きさ、構造物背面の
空洞の大きさ等を測定する方法
めに必要な３つの要素、コンクリートの圧縮強度、構造
物厚（トンネルの場合には巻厚）、構造物背面の空洞の
深さきさを非破壊で測定する技術として開発されたもの
である。 【構成】 弾性波の反射波によって起きる構造物のメ
カニカルインピーダンスを測定することによってコンク
リート構造物の圧縮強度、構造物大きさ、構造物背面の
空洞の大きさ等を測定する方法
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はコンクリート構造物の耐
久性を評価するために必要な３つの要素、コンクリート
の圧縮強度、構造物厚（トンネルの場合には巻厚）、構
造物背面の空洞の深さきさを非破壊で測定する技術とし
て開発されたものである。
久性を評価するために必要な３つの要素、コンクリート
の圧縮強度、構造物厚（トンネルの場合には巻厚）、構
造物背面の空洞の深さきさを非破壊で測定する技術とし
て開発されたものである。
【０００２】
【従来の技術】コンクリートの圧縮強度、構造物厚（ト
ンネルの場合には巻厚）、構造物背面の空洞の深さの測
定は今回の発明と異なり一つの技術でなく、それぞれ異
なった技術である上にそれぞれ問題点をもっていた。ま
ずコンクリートの圧縮強度はシュミットハンマー法と超
音波法の二つがあるがシュミットハンマー法はコンクリ
ートの表面硬度からの推定であり現在のように表面の中
性化が早い時代では中性化の状態を測定しているだけで
あり構造物として必要な内面の強度との差が大きく、コ
アボーリングのコアで得られた強度との相関度が低い。
ンネルの場合には巻厚）、構造物背面の空洞の深さの測
定は今回の発明と異なり一つの技術でなく、それぞれ異
なった技術である上にそれぞれ問題点をもっていた。ま
ずコンクリートの圧縮強度はシュミットハンマー法と超
音波法の二つがあるがシュミットハンマー法はコンクリ
ートの表面硬度からの推定であり現在のように表面の中
性化が早い時代では中性化の状態を測定しているだけで
あり構造物として必要な内面の強度との差が大きく、コ
アボーリングのコアで得られた強度との相関度が低い。
【０００３】次に超音波法は超音波と密度との間に相関
が大きいことから用いられているが現在のコンクリート
は減水剤等を多用していることから密度とコンクリート
強度との間の相関が低くなっていることから現在他の方
法が求められている。また以上の事実を無視しても超音
波は透過法であり、反射法でないためトンネルや地下構
造物のように構造物の一端が露出していない場合には使
用不可能である。
が大きいことから用いられているが現在のコンクリート
は減水剤等を多用していることから密度とコンクリート
強度との間の相関が低くなっていることから現在他の方
法が求められている。また以上の事実を無視しても超音
波は透過法であり、反射法でないためトンネルや地下構
造物のように構造物の一端が露出していない場合には使
用不可能である。
【０００４】構造物厚（トンネルの場合には巻厚）は電
磁波を用いるコンリートレーダーでの測定が現在世界各
地で試みられているがコンクリートは砂利、砂、セメン
トの複合材から構成されており砂利とセメントの誘電率
とセメントと空隙の誘電率が近いものであること、コン
クリートが現場施工であるため締め固めが悪く空隙が多
く存在することなどから電磁波が途中で反射してしまい
正確な構造物厚さがとれないのが実状である。
磁波を用いるコンリートレーダーでの測定が現在世界各
地で試みられているがコンクリートは砂利、砂、セメン
トの複合材から構成されており砂利とセメントの誘電率
とセメントと空隙の誘電率が近いものであること、コン
クリートが現場施工であるため締め固めが悪く空隙が多
く存在することなどから電磁波が途中で反射してしまい
正確な構造物厚さがとれないのが実状である。
【０００５】また空隙深さは電磁波はコンクリートと空
隙の境界で反射してしまうためコンクリートレーダーで
の測定は不可能であった。また空隙深さについては衝撃
波共鳴法なども一部で実験されているが共鳴は深さ依存
性でなく容積依存性であることからほとんどの場合適用
不可能である。
隙の境界で反射してしまうためコンクリートレーダーで
の測定は不可能であった。また空隙深さについては衝撃
波共鳴法なども一部で実験されているが共鳴は深さ依存
性でなく容積依存性であることからほとんどの場合適用
不可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】コンクリート構造物の
耐久性を評価するために最低限３つの要素、コクリート
の圧縮強度、構造物厚（トンネルの場合には巻厚）、構
造物背面の空洞の深さ調査が必要であるが従来の技術に
記したようにコアボーリグ以外に適切な調査法がないこ
とから現在多くの構造物特にトンネル、護岸等が背面、
に空隙が生じて偏圧がかかり、崩壊する危険があり早期
に補修や、空隙にグラウトをおこなう必要があるにもか
かわらず放置されたままになっている。
耐久性を評価するために最低限３つの要素、コクリート
の圧縮強度、構造物厚（トンネルの場合には巻厚）、構
造物背面の空洞の深さ調査が必要であるが従来の技術に
記したようにコアボーリグ以外に適切な調査法がないこ
とから現在多くの構造物特にトンネル、護岸等が背面、
に空隙が生じて偏圧がかかり、崩壊する危険があり早期
に補修や、空隙にグラウトをおこなう必要があるにもか
かわらず放置されたままになっている。
【０００７】これらの構造物ほとんどが道路、鉄道と公
共設備に属しており、崩壊は重大事故に即つながるた
め、調査、補修することは社会的な要求である。
共設備に属しており、崩壊は重大事故に即つながるた
め、調査、補修することは社会的な要求である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明はいまま波長が大
きいため解像度が悪く使用が不可能であった弾性波（５
０ｋＨｚ以下）の反射波を精度よく解析する技術（弾性
波伝達関数法）によって解析することにより、コクリー
トの圧縮強度、構造物厚（トンネルの場合には巻厚）、
構造物背面の空洞の深さを測定し、構造物の耐久性を評
価する方法である。図−１は構造物に対する弾性波の入
力、出力とその解析フローを示したもので、Ａは信号の
入力装置でメカニカルハンマー又はパルサーで入力さ
れ、入力された信号はコンクリートと空隙、空隙と地山
の境界で反射してＢの加速度センサーで電圧として出力
されアンプＣを経て波形分析装置Ｄに電圧〜時間曲線と
して表示される。またそのデータはパソコンＥに送られ
弾性波関数法によって解析され、コンクリート強度、空
隙深さ、巻厚に変換して表示される。
きいため解像度が悪く使用が不可能であった弾性波（５
０ｋＨｚ以下）の反射波を精度よく解析する技術（弾性
波伝達関数法）によって解析することにより、コクリー
トの圧縮強度、構造物厚（トンネルの場合には巻厚）、
構造物背面の空洞の深さを測定し、構造物の耐久性を評
価する方法である。図−１は構造物に対する弾性波の入
力、出力とその解析フローを示したもので、Ａは信号の
入力装置でメカニカルハンマー又はパルサーで入力さ
れ、入力された信号はコンクリートと空隙、空隙と地山
の境界で反射してＢの加速度センサーで電圧として出力
されアンプＣを経て波形分析装置Ｄに電圧〜時間曲線と
して表示される。またそのデータはパソコンＥに送られ
弾性波関数法によって解析され、コンクリート強度、空
隙深さ、巻厚に変換して表示される。
【０００９】次に測定原理（弾性波伝達関数法）につい
て説明する。伝達系は基本的に下記の模式によって定義
されるすなはち線形時間不変系の特性はそのインパルス
応答ｈ（ｔ）によって定義される。
て説明する。伝達系は基本的に下記の模式によって定義
されるすなはち線形時間不変系の特性はそのインパルス
応答ｈ（ｔ）によって定義される。
【００１０】 この系に任意の信号ｆ（ｔ）が入力したとき、それに対
応する応答ｇ（ｔ）は
応する応答ｇ（ｔ）は
【００１２】
【００１３】なるたたみこみ積分で表現される。これは
時間領域の表現でありフーリェ変換すると周波数領域に
おける関数式
時間領域の表現でありフーリェ変換すると周波数領域に
おける関数式
【００１４】 Ｇ（ω）＝Ｈ（ω）・Ｆ（ω）‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（３） となる。ここでＧ（ω）・Ｈ（ω）・Ｆ（ω）はそれぞ
れｇ（ｔ）・ｈ（ｔ）・ｆ（ｔ）のフーリエ変換であ
り、ＦＦＴ解析したときには各データが周波数領域で各
周波数成分の振幅と位相の情報に分けられることを意味
する。実際の場合には計測上の因子が加わり弾性波伝達
系は次のように表される
れｇ（ｔ）・ｈ（ｔ）・ｆ（ｔ）のフーリエ変換であ
り、ＦＦＴ解析したときには各データが周波数領域で各
周波数成分の振幅と位相の情報に分けられることを意味
する。実際の場合には計測上の因子が加わり弾性波伝達
系は次のように表される
【００１５】
【００１６】
【００１７】Ｓは送波変換子Ｔ１の送波感度。Ｍは受波
変換子Ｔ２の受波感度。αとβは変換子と伝搬媒体間の
結合に関する伝達関数。Ａは検査対象の伝達関数。
変換子Ｔ２の受波感度。αとβは変換子と伝搬媒体間の
結合に関する伝達関数。Ａは検査対象の伝達関数。
【００１８】このように各部の伝達関数を用いると以下
の様に表現される。 ｆ１（ｔ）→ｓ１→β１→ｈａ→α１→ｍＩＩ→ｇ１（ｔ）‥‥‥‥‥（６） 従って系全体の伝達関数ＨＡは周波数領域では以下のよ
うに表現される。 ＨＡ ＝ ＧＡ／Ｆ１（ω） ＝ Ｓ１・β１・β２・ＭＩＩ‥‥‥‥‥（ ７）
の様に表現される。 ｆ１（ｔ）→ｓ１→β１→ｈａ→α１→ｍＩＩ→ｇ１（ｔ）‥‥‥‥‥（６） 従って系全体の伝達関数ＨＡは周波数領域では以下のよ
うに表現される。 ＨＡ ＝ ＧＡ／Ｆ１（ω） ＝ Ｓ１・β１・β２・ＭＩＩ‥‥‥‥‥（ ７）
【００１９】この伝達関数ＨＡ（ω）には材料Ａに関す
る非常に多くの情報が含まれており、情報と伝達関数の
関係を示すと下記のようにな る。
る非常に多くの情報が含まれており、情報と伝達関数の
関係を示すと下記のようにな る。
【００２０】 これら、全てが伝達関数に影響を与える。
【００２１】つぎにこれを当てはめるとトンネルはコン
クリートライニング＋周辺の土砂とモデル化できるので
必要検査項目はライニングの強度、巻厚＋空隙の有無＋
空隙深さとなり、強度、巻厚＋空隙の有無については前
項の（１）、（２）、（３）から求めることができる。
クリートライニング＋周辺の土砂とモデル化できるので
必要検査項目はライニングの強度、巻厚＋空隙の有無＋
空隙深さとなり、強度、巻厚＋空隙の有無については前
項の（１）、（２）、（３）から求めることができる。
【００２２】次に空隙深さは伝達関数ＨＡをｈ１１・α
１・ｈ２１と分けると以下のように表される。 したがって入力信号が一定ならば空隙深さの変化は以下
のように検出信号の比としてもとまる。
１・ｈ２１と分けると以下のように表される。 したがって入力信号が一定ならば空隙深さの変化は以下
のように検出信号の比としてもとまる。
【００２２】
【作用】本発明はいまま波長が大きいため解像度が悪く
使用が不可能であった弾性波（５０ｋＨｚ以下）の反射
波を精度よく解析する技術（弾性波伝達関数法）によっ
て解析することにより、コンクリートの圧縮強度、構造
物厚（トンネルの場合には巻厚）、構造物背面の空洞の
深さを測定し、構造物の耐久性を評価する方法である。
この方法は今まで測定不可能であった構造物背面の空洞
の深さを測定出来るようにしたため構造物の耐久性評価
を強度と厚さだけでなく、空隙と言う要素を導入するこ
とによってより確実に、するとともに同時に３要素を測
定出来ることから今までの方法に比べて安価に短時間で
測定することを可能とした。
使用が不可能であった弾性波（５０ｋＨｚ以下）の反射
波を精度よく解析する技術（弾性波伝達関数法）によっ
て解析することにより、コンクリートの圧縮強度、構造
物厚（トンネルの場合には巻厚）、構造物背面の空洞の
深さを測定し、構造物の耐久性を評価する方法である。
この方法は今まで測定不可能であった構造物背面の空洞
の深さを測定出来るようにしたため構造物の耐久性評価
を強度と厚さだけでなく、空隙と言う要素を導入するこ
とによってより確実に、するとともに同時に３要素を測
定出来ることから今までの方法に比べて安価に短時間で
測定することを可能とした。
【００２３】
【実施例】本発明のトンネルの実例について説明する。
図一 のＡは信号の入力装置で今回は４本のメカニカル
ハンマーで入力され、入力された信号はコンクリートと
空隙、空隙と地山の境界で反射してＢの加速度センサー
で電圧として出力されアンプＢを経て波形分析装置Ｃに
電圧〜時間曲線として表示される。またそのデータはパ
ソコンＥに送られコンクリート強度、空隙深さ、巻厚に
変換して表示される。コンクリート強度は、（３）密度
の変化→音速および減衰率の変化で得られるがトンネル
の巻立てコンクリートの場合には両面型枠でコンクリー
トが打設される構造物と異なり切り払い線に出入りが多
いため巻厚の誤差が多いことから今回は補正用として加
速度センサーＤが設置された。このとき得られた電圧〜
時間曲線を図−２に示す。この図において、、、
の座標を（ＸＹ）、（ＸＹ）、（Ｘ
Ｙ）、（ＸＹ）と表した場合に強度＝Ｘ／Ｘ
、空隙深さ＝Ｙ、巻厚＝Ｘ−Ｘで求められる。
その時の検量線の例を図４，に示す。
図一 のＡは信号の入力装置で今回は４本のメカニカル
ハンマーで入力され、入力された信号はコンクリートと
空隙、空隙と地山の境界で反射してＢの加速度センサー
で電圧として出力されアンプＢを経て波形分析装置Ｃに
電圧〜時間曲線として表示される。またそのデータはパ
ソコンＥに送られコンクリート強度、空隙深さ、巻厚に
変換して表示される。コンクリート強度は、（３）密度
の変化→音速および減衰率の変化で得られるがトンネル
の巻立てコンクリートの場合には両面型枠でコンクリー
トが打設される構造物と異なり切り払い線に出入りが多
いため巻厚の誤差が多いことから今回は補正用として加
速度センサーＤが設置された。このとき得られた電圧〜
時間曲線を図−２に示す。この図において、、、
の座標を（ＸＹ）、（ＸＹ）、（Ｘ
Ｙ）、（ＸＹ）と表した場合に強度＝Ｘ／Ｘ
、空隙深さ＝Ｙ、巻厚＝Ｘ−Ｘで求められる。
その時の検量線の例を図４，に示す。
【００２４】
【発明の効果】以上のように本発明によって初めてコン
クリート構造物の耐久性を評価するために最低限３つの
要素、コクリートの圧縮強度、構造物厚さ（トンネルの
場合には巻厚）、構造物背面の空洞深さの調査を行うこ
とが可能となった。
クリート構造物の耐久性を評価するために最低限３つの
要素、コクリートの圧縮強度、構造物厚さ（トンネルの
場合には巻厚）、構造物背面の空洞深さの調査を行うこ
とが可能となった。
【図−１】構造物に対する弾性波の入力、出力とその解
析フローを示した模式図である。
析フローを示した模式図である。
【図−２】図−１で得られた出力（ｖ）〜時間曲線を示
したものである
したものである
【図−３】トンネルでの測定フローの模式図を示したも
の
の
【図−４】図−３の測定フローで測定された、構造物背
面の空洞深さの調査の結果を示したもの。
面の空洞深さの調査の結果を示したもの。
【図−１】 Ａ：入力装置でメカニカルハンマー、イ
ンパルスハンマー、パルサーなど Ｂ：出力装置で加速度センサー Ｃ：加速度センサーの出力をＤ：波形解析器にマッチさ
せるためのアンプである。゜ Ｄ：加速度センサーの出力を表示、解析するための波形
解析器である。 Ｅ：図−２の波形から図−４の空隙深さの表示に変換す
るためのコンピューターである。 Ｆ：Ｅの結果をプリントするための装置である。
ンパルスハンマー、パルサーなど Ｂ：出力装置で加速度センサー Ｃ：加速度センサーの出力をＤ：波形解析器にマッチさ
せるためのアンプである。゜ Ｄ：加速度センサーの出力を表示、解析するための波形
解析器である。 Ｅ：図−２の波形から図−４の空隙深さの表示に変換す
るためのコンピューターである。 Ｆ：Ｅの結果をプリントするための装置である。
【図−２】 Ａ：図−１で得られた出力（ｖ）〜時間
曲線を示したもので、、から明細書に示したよう
に強度、コンクリート厚さ、空隙深さが求まる。
曲線を示したもので、、から明細書に示したよう
に強度、コンクリート厚さ、空隙深さが求まる。
【図−３】 Ａ：トンネルでの測定フローの模式図を
示したもので図−１のＡのメカニカルハンマーの一種で
ある。 Ｂ：加速度センサー Ｃ：構造物厚さ Ｄ：空隙 Ｅ：波形解析器（日本電気６１００等） Ｆ：アンプ Ｇ：ケーブル Ｈ：パソコン Ｉ：プリンター
示したもので図−１のＡのメカニカルハンマーの一種で
ある。 Ｂ：加速度センサー Ｃ：構造物厚さ Ｄ：空隙 Ｅ：波形解析器（日本電気６１００等） Ｆ：アンプ Ｇ：ケーブル Ｈ：パソコン Ｉ：プリンター
【図−４】 Ａ：構造物背面の空洞深さの調査の結果を
示したもの。
示したもの。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年２月１７日
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図−１】
【図−２】
【図−３】
【図−４】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 594175652 木内 典子 埼玉県上尾市大谷本郷755−21 (72)発明者 肥後 矢吉 東京都港区赤坂８−11−４ (72)発明者 角田 徳子 神奈川県横浜市泉区上飯田町4679−１ (72)発明者 木内 典子 埼玉県上尾市大谷本郷755−21
Claims (1)
- 【請求項１】 コンクリート構造物に５０ｋＨＺ以下の
共振帯又はフラット域を持つ発振器もしくは、機械的装
置により一定の弾性波を入力し、５０ｋＨＺ以下の共振
帯又はフラット域を持つ加速度センサーで、弾性波の反
射波によって起きる構造物のメカニカルインピーダンス
を測定することによってコンクリート構造物の圧縮強
度、構造物大きさ、構造物背面の空洞の大きさ等を測定
する方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6259907A JPH0886775A (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | 構造物耐久性評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6259907A JPH0886775A (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | 構造物耐久性評価方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0886775A true JPH0886775A (ja) | 1996-04-02 |
Family
ID=17340594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6259907A Pending JPH0886775A (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | 構造物耐久性評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0886775A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002055092A (ja) * | 2000-08-10 | 2002-02-20 | Mitsubishi Electric Corp | 構造物診断方法および構造物診断装置 |
| JP2002055089A (ja) * | 2000-08-10 | 2002-02-20 | Mitsubishi Electric Corp | トンネル診断装置及び方法 |
| JP2003057217A (ja) * | 2001-08-21 | 2003-02-26 | Taisei Corp | コンクリートの健全度評価方法及びその装置 |
| JP2008527355A (ja) * | 2005-01-17 | 2008-07-24 | ピー−レスポンス アイピー プロプライエタリー リミテッド | プロセス容器のライニングの非破壊試験 |
| US11555698B2 (en) | 2020-03-25 | 2023-01-17 | Fdh Infrastructure Services, Llc | Systems and methods for estimating concrete thickness |
-
1994
- 1994-09-19 JP JP6259907A patent/JPH0886775A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002055092A (ja) * | 2000-08-10 | 2002-02-20 | Mitsubishi Electric Corp | 構造物診断方法および構造物診断装置 |
| JP2002055089A (ja) * | 2000-08-10 | 2002-02-20 | Mitsubishi Electric Corp | トンネル診断装置及び方法 |
| JP4553459B2 (ja) * | 2000-08-10 | 2010-09-29 | 三菱電機株式会社 | 構造物診断方法および構造物診断装置 |
| JP2003057217A (ja) * | 2001-08-21 | 2003-02-26 | Taisei Corp | コンクリートの健全度評価方法及びその装置 |
| JP2008527355A (ja) * | 2005-01-17 | 2008-07-24 | ピー−レスポンス アイピー プロプライエタリー リミテッド | プロセス容器のライニングの非破壊試験 |
| US11555698B2 (en) | 2020-03-25 | 2023-01-17 | Fdh Infrastructure Services, Llc | Systems and methods for estimating concrete thickness |
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