JPH10123105A - Method for evaluating filing property of grout - Google Patents
Method for evaluating filing property of groutInfo
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- JPH10123105A JPH10123105A JP8297889A JP29788996A JPH10123105A JP H10123105 A JPH10123105 A JP H10123105A JP 8297889 A JP8297889 A JP 8297889A JP 29788996 A JP29788996 A JP 29788996A JP H10123105 A JPH10123105 A JP H10123105A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ポストテンショニ
ング方式のプレストレストコンクリート部材におけるＰ
Ｃ鋼材が配置されるダクト内のグラウト、及びアースア
ンカー又はロックボルトにおけるＰＣ鋼材の挿通孔内の
グラウトが完全に充填されているか否かを評価するため
に用いるグラウトの充填性評価方法に関する。The present invention relates to a post-tensioning type prestressed concrete member.
The present invention relates to a grout filling evaluation method used to evaluate whether or not grout in a duct in which a C steel material is arranged, and grout in a PC steel material insertion hole in an earth anchor or a lock bolt are completely filled.
【０００２】[0002]
【従来の技術】プレストレストコンクリ−ト（ＰＣ）部
材を製作する方法として従来から一般に用いられている
ものの一つにポストテンショニング方式がある。この方
式は、ＰＣ鋼材を筒状のシ−ス（鞘）で被覆し、型枠内
の所定の位置に配設してコンクリ−トを打設する。そし
て、コンクリートの硬化後にＰＣ鋼材をジャッキで緊張
する。このとき、ＰＣ鋼材はシースによって被覆されて
いるのでコンクリートに拘束されることがなく、全長に
わたって引張力が導入される。引張力が導入されたＰＣ
鋼材は、端部がアンカープレートを介してコンクリート
に定着され、コンクリートに圧縮力（プレストレス）が
導入される。2. Description of the Related Art As a method of manufacturing a prestressed concrete (PC) member, there is a post-tensioning method which has been generally used in the past. In this method, a PC steel material is covered with a tubular sheath, and the concrete is placed at a predetermined position in a mold and cast concrete. After the concrete is hardened, the PC steel is jacked. At this time, since the PC steel is covered with the sheath, it is not restricted by concrete, and a tensile force is introduced over the entire length. PC with tensile force
The steel material has its ends fixed to the concrete via the anchor plate, and a compressive force (prestress) is introduced into the concrete.
【０００３】このようにしてプレストレスが与えられた
後は、シ−ス内にセメントを主材とするグラウトを圧入
し、その硬化によってコンクリ−トとＰＣ鋼材とを一体
化するとともに、シース内に侵入した水分などに起因す
る錆などからＰＣ鋼材を保護する。上記グラウトにはセ
メントの他、アルミニウム粉末等を混入して硬化時にグ
ラウトを適当量膨張させ、付着強度の向上を図るととも
に、グラウトの収縮による間隙の発生を防止して、凍結
融解に対する耐久性の向上等が図られている。[0003] After the prestress is applied in this way, grout mainly composed of cement is pressed into the sheet, and the concrete and the PC steel material are integrated by hardening. Protects PC steel from rust caused by moisture etc. that has penetrated into steel. In addition to cement, aluminum powder and the like are mixed into the above grout to expand the grout by an appropriate amount at the time of hardening, thereby improving the adhesive strength, preventing the occurrence of gaps due to shrinkage of the grout, and providing durability against freezing and thawing. Improvements are being made.
【０００４】しかし、上記シ−ス内に注入するグラウト
は完全に充填されずに、図５（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、ＰＣ鋼材とシースとの間に空隙が残ることがある。
一般にシース１０１とＰＣ鋼材１０２との間に存在する
空隙はわずかであり、未硬化のグラウト材の流動性が低
下した場合等には、グラウト１０３がシース１０１内の
全域に行き渡らず、シ−ス１０１内でグラウト１０３の
未充填部分が局部的に発生してしまう。However, the grout to be injected into the above-mentioned sheet is not completely filled, and a gap may remain between the PC steel material and the sheath as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b). .
Generally, there is only a small gap between the sheath 101 and the PC steel material 102, and when the fluidity of the uncured grout material is reduced, the grout 103 does not spread over the entire area inside the sheath 101 and the sheath The unfilled portion of the grout 103 in the inside 101 is locally generated.
【０００５】このような未充填部分がシ−ス内に存在す
ると、高張力を受けるＰＣ鋼棒やＰＣ鋼より線などのＰ
Ｃ鋼材の耐久性を著しく低下させる。このため、グラウ
ト充填工事を施工した後に、ＰＣ鋼材周囲のグラウトの
充填状況を検査して、グラウトの未充填部分の有無や大
きさなどの確認、補修をすることが望まれる。[0005] When such unfilled portions exist in the sheath, the P steel rods or strands of PC steel, etc., which are subjected to high tension, are subjected to high tension.
The durability of the C steel material is significantly reduced. For this reason, it is desired that after grout filling work is performed, the filling state of grout around the PC steel material is inspected, and the presence and size of unfilled portions of grout are checked and repaired.
【０００６】また、ＰＣ鋼材はロックボルト、アースア
ンカー等として用いられ、岩盤又は地盤に穿孔を行なっ
てＰＣ鋼材を挿入し、その周囲にグラウトが注入され
る。このグラウトの硬化によってＰＣ鋼材を岩盤又は地
盤と強固に一体化する。したがってこのような場合には
ＰＣ鋼材の防錆等を図るだけでなく、グラウトの充填状
態が直接にロックボルト又はアースアンカーの信頼性に
影響することから、グラウトの充填性を検査する意義は
大きい。[0006] PC steel is used as a rock bolt, an earth anchor, or the like. The PC steel is inserted into the rock or ground by drilling, and grout is injected around the PC steel. By this hardening of the grout, the PC steel material is firmly integrated with the rock or the ground. Therefore, in such a case, not only the rust prevention of the PC steel material, etc. but also the filling state of the grout directly affects the reliability of the lock bolt or the earth anchor. .
【０００７】このような要請から、ＰＣ鋼材周囲のグラ
ウトの充填状況を非破壊的に評価する方法がいくつか提
案されており、従来から知られているものに、ファイ
バ−スコ−プを用いて目視する方法、Ｘ線を利用する
方法、土木学会論文集第４０２号（1989.2）に開示さ
れるようにＰＣ鋼材を伝播するＡＥエネルギーの減少量
から評価する方法、特開平４−１８２５６８号や特開
平３−２５５９５３号に開示されているようにＰＣ鋼材
中を伝播する弾性波の減衰特性を利用する方法などがあ
る。[0007] In response to such demands, several methods have been proposed for non-destructively evaluating the state of grout filling around a PC steel, and a conventionally known method using a fiber scope has been proposed. A method of visual observation, a method of using X-rays, a method of evaluating from a decrease in AE energy propagating in PC steel as disclosed in JSCE Transactions No. 402 (1989.2), Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-182568, As disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 3-255953, there is a method utilizing the attenuation characteristics of elastic waves propagating in PC steel.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来から知られている評価方法には、次のような
問題点がある。上記のファイバ−スコ−プを用いて目視
する方法やＸ線を利用する方法は、グラウトの充填状況
を直接的に観察できることから最も確実ではあるが、こ
れらの方法は比較的に大規模で高価な装置が必要とされ
ること、調査できる箇所が限定されること、また調査に
かかる費用が高額となることなどのため、広範囲な調査
を行う場合には実用的でない。またＡＥエネルギーの計
測によって評価する方法やＰＣ鋼材中を伝播する弾性波
の減衰特性を利用する方法は、比較的簡便な評価方法で
あり、単にグラウトの充填状態の大まかな推定をするに
は有効であるが、グラウトの充填されていない部分の位
置や大きさ（長さ）を的確に特定できないという欠点が
ある。However, the above-mentioned conventionally known evaluation methods have the following problems. The above-mentioned method using a fiber scope and the method using X-rays are the most reliable since the filling state of the grout can be directly observed, but these methods are relatively large and expensive. It is impractical when conducting a wide range of investigations because of the need for a special device, the limited number of places where the investigation can be performed, and the high cost of the investigation. The method of evaluating by measuring the AE energy and the method of using the attenuation characteristics of elastic waves propagating in PC steel are relatively simple evaluation methods, and are effective for simply estimating the state of filling of grout. However, there is a drawback that the position and size (length) of the portion not filled with grout cannot be specified accurately.
【０００９】本発明は、上記のような問題点に鑑みてな
されたものであって、その目的とするところは、プレス
トレストコンクリ−ト構造物におけるシース内のグラウ
トの充填状態や、ロックボルト・アースアンカーのグラ
ウトの充填状態を、充填されていない部分の位置及び大
きさ（長さ）を含めて、比較的簡便にまた精度良く非破
壊的に推定することができる評価方法を提供することで
ある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has as its object to provide a filling state of grout in a sheath in a prestressed concrete structure, a lock bolt and a ground. It is an object of the present invention to provide an evaluation method capable of relatively easily and accurately nondestructively estimating a filling state of grout of an anchor, including a position and a size (length) of an unfilled portion. .
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１に記載の発明は、 岩盤・地盤又はコン
クリート部材内にＰＣ鋼材の挿通孔を設け、この挿通孔
内に配設されたＰＣ鋼材の周囲にグラウトを充填したと
きの充填状態を評価する方法であって、 露出されたＰ
Ｃ鋼材の端部に衝撃弾性波を入力し、 この弾性波の、
グラウトの充填部分と未充填部分との境界における反射
波を検出し、 前記弾性波の入力から前記反射波の検出
までの時間とＰＣ鋼材内を伝播する弾性波速度とから、
グラウトの充填部分と未充填部分との境界位置を算出
し、 グラウトの未充填部分の範囲を推定することを特
徴とするグラウトの充填性評価方法を提供する。In order to solve the above-mentioned problems, an invention according to claim 1 is to provide a through hole for a PC steel material in a rock, ground or concrete member and to dispose the hole in the through hole. A method for evaluating the state of filling when grout is filled around a perforated PC steel material, comprising:
A shock elastic wave is input to the end of the C steel material.
The reflected wave at the boundary between the filled portion and the unfilled portion of the grout is detected, and from the time from the input of the elastic wave to the detection of the reflected wave and the elastic wave velocity propagating in the PC steel,
Provided is a grout filling evaluation method characterized by calculating a boundary position between a grout filled portion and an unfilled portion and estimating a range of the grout unfilled portion.
【００１１】また、請求項２に記載の発明は、 岩盤・
地盤又はコンクリート部材内にＰＣ鋼材の挿通孔を設
け、この挿通孔内に配設されたＰＣ鋼材の周囲にグラウ
トを充填したときの充填状態を評価する方法であって、
ＰＣ鋼材内を伝播し、ＰＣ鋼材の端部及びグラウトの
充填部と未充填部との境界で反射した弾性波を検出し、
この検出波形をスペクトルに変換し、 該スペクトルか
ら卓越周波数の出現間隔を読み取り、 この卓越周波数
の出現間隔とＰＣ鋼材内を伝播する弾性波速度とからグ
ラウトの未充填部の範囲を推定することを特徴とするグ
ラウトの充填性評価方法を提供する。[0011] The invention according to claim 2 is characterized in that:
A method of providing a through hole for a PC steel material in the ground or concrete member, and evaluating a filling state when grout is filled around the PC steel material arranged in the through hole,
Elastic waves that propagate in the PC steel material and are reflected at the edge of the PC steel material and at the boundary between the filled portion and the unfilled portion of the grout are detected,
The detected waveform is converted into a spectrum, the appearance interval of the dominant frequency is read from the spectrum, and the range of the unfilled portion of the grout is estimated from the dominant frequency appearance interval and the elastic wave velocity propagating in the PC steel. The present invention provides a method for evaluating grout filling properties.
【００１２】さらに、請求項３に記載の発明は、 岩盤
・地盤又はコンクリート部材内にＰＣ鋼材の挿通孔を設
け、この挿通孔内に配設されたＰＣ鋼材の周囲にグラウ
トを充填したときの充填状態を評価する方法であって、
露出されたＰＣ鋼材の端部に弾性波として正弦波を入
力し、 ＰＣ鋼材内を伝播し、ＰＣ鋼材の端部及びグラ
ウトの充填部と未充填部との境界で反射した弾性波を、
前記正弦波の周波数を変化させながら検出し、 得られ
た応答のスペクトルから卓越周波数の出現間隔を読み取
り、 この卓越周波数の出現間隔とＰＣ鋼材内を伝播し
する弾性波速度とからグラウトの未充填部の範囲を推定
することを特徴とするグラウトの充填性評価方法を提供
する。Further, the invention according to claim 3 is characterized in that an insertion hole for a PC steel material is provided in a rock / ground or concrete member, and grout is filled around the PC steel material provided in the insertion hole. A method for evaluating a filling state,
A sine wave is input as an elastic wave to the exposed end of the PC steel material, and the elastic wave that propagates in the PC steel material and is reflected at the end of the PC steel material and at the boundary between the filled portion and the unfilled portion of the grout,
Detecting while changing the frequency of the sine wave, reading the appearance interval of the dominant frequency from the obtained response spectrum, and determining the unfilled grout from the appearance interval of the dominant frequency and the elastic wave velocity propagating in the PC steel material. The present invention provides a grout filling property evaluation method characterized by estimating a range of a part.
【００１３】次に、本願発明に係るグラウトの充填性評
価方法の原理について説明する。コンクリート又は地盤
・岩盤内に配置され緊張力が導入されたＰＣ鋼材を伝播
する弾性波の速度は、このＰＣ鋼材とコンクリート等と
の間にグラウトが充填され一体化されているときと、グ
ラウトが充填されていいないときとで異なる。つまり、
ＰＣ鋼材の機械的インピーダンス（Ｚ＝Ａ・Ｅ／Ｖ，
Ａ：断面積、Ｅ：ヤング係数、Ｖ：波動の伝播速度）
が、グラウトの充填されている部分と充填されていない
部分とで異なることになる。これはＰＣ鋼材の周囲の境
界条件が、グラウトの充填されている部分と充填されて
いない部分とで相違していることに起因するものであ
る。したがって、コンクリート又は地盤・岩盤内に配置
されたＰＣ鋼材の周囲にグラウトが完全に注入されず、
充填されている部分と充填されていない部分とがある
と、その境界で機械的なインピーダンスがＺi からＺ
i+1 に変化し、ＰＣ鋼材中を伝播する弾性波は、この部
分で機械的インピーダンスの比（Ｚi ／Ｚi+i ）に応じ
た比率で反射波と透過波とに分配される。Next, the principle of the grout filling evaluation method according to the present invention will be described. The velocity of elastic waves propagating through concrete or PC steel material placed in the ground or rock and into which tension has been introduced depends on whether the grout is filled and integrated between the PC steel material and concrete or the like. It differs from when it is not filled. That is,
Mechanical impedance of PC steel (Z = AE * / V,
A: cross section, E: Young's modulus, V: propagation speed of wave
Will be different between the portion filled with grout and the portion not filled. This is due to the fact that the boundary conditions around the PC steel material are different between the portion filled with grout and the portion not filled. Therefore, grout is not completely injected around concrete or PC steel placed in the ground / rock,
When there are filled and unfilled parts, the mechanical impedance at the boundary between Z i and Z
i + 1 to change the elastic wave propagating PC in the steel material is distributed in the reflected wave and the transmitted wave at a ratio corresponding to the ratio of mechanical impedance (Z i / Z i + i ) in this portion.
【００１４】本願発明に係るグラウトの充填性評価方法
はこの性質を利用したものであり、請求項１に記載のグ
ラウトの充填性評価方法では、ＰＣ鋼材の一端に衝撃的
な力を加え、これによって生じた弾性波がＰＣ鋼材中を
伝播し、グラウトが充填されている部分と充填されてい
ない部分との境界において反射した波を観測する。そし
て、衝撃的な力の入力から反射波が観測されるまでの時
間ｔを計測する。一方、ＰＣ鋼材中を伝播する弾性波の
速度Ｖは、グラウトが充填されている場合、充填されて
いない場合とについて、別途に測定しておき、この弾性
波速度と上記衝撃的な力の入力から反射波の観測までの
時間から、弾性波が反射した境界部分の位置を計算す
る。つまり、衝撃の入力から反射波が観測されるまでに
弾性波が伝播した距離Ｌは、 Ｌ＝Ｖ・ｔ で示される。そして、反射波の観測を衝撃力の入力位置
で行なうと、弾性波が反射した位置すなわちグラウトが
充填されている部分と充填されていない部分との境界ま
での距離Ｐは、 Ｐ＝Ｖ・ｔ／２ で示され、グラウトの充填されている部分及び充填され
ていない部分を推定することが可能となる。The method for evaluating the filling property of grout according to the present invention utilizes this property. In the method for evaluating the filling property of grout according to claim 1, an impact force is applied to one end of the PC steel material. The elastic wave generated by the propagation propagates through the PC steel material, and a wave reflected at a boundary between a portion filled with grout and a portion not filled with grout is observed. Then, a time t from the input of the shocking force to the observation of the reflected wave is measured. On the other hand, the velocity V of the elastic wave propagating in the PC steel material is separately measured when the grout is filled and when the grout is not filled. From the time from to the observation of the reflected wave, the position of the boundary where the elastic wave is reflected is calculated. That is, the distance L over which the elastic wave has propagated from the input of the shock to the observation of the reflected wave is represented by L = V · t. When the reflected wave is observed at the input position of the impact force, the distance P to the position where the elastic wave is reflected, that is, the boundary between the portion filled with grout and the portion not filled is: P = V · t / 2, which makes it possible to estimate the filled and unfilled parts of the grout.
【００１５】請求項２に記載のグラウトの充填性評価方
法でも、上記請求項１に記載の評価方法と同様にＰＣ鋼
材の一端に衝撃的な力を加える。これによって生じる弾
性波はＰＣ鋼材中を伝播し、グラウトが充填されている
部分と充填されていない部分との境界又はＰＣ鋼材の端
部で反射する。このような弾性波の反射が繰り返される
ことによって共振が起こり、この共振周波数が一定の周
波数間隔で出現する。つまり、１次のモード、２次のモ
ード、３次のモード・・・・、 が一定の周波数毎に現われ、
この周波数の間隔ｆｄが、弾性波の伝播速度Ｖ及び弾性
波が反射している位置間の距離Ｐに対応するものであ
り、その関係は Ｐ＝Ｖ／（２ｆ） で示される。したがって、ＰＣ鋼材中を伝播する弾性波
の波形を記録し、これをスペクトルに変換して卓越周期
の出現間隔を抽出する。そして、上式により弾性波が反
射する位置を推定することができ、グラウトが充填され
れている部分と充填されていない部分との境界の位置を
知ることが可能となる。これにより、グラウトの充填さ
れていない部分の存在及びその範囲を推定することがで
きる。[0015] In the method for evaluating grout filling property according to the second aspect, an impact force is applied to one end of the PC steel material in the same manner as the evaluation method according to the first aspect. The resulting elastic wave propagates through the PC steel material and is reflected at the boundary between the filled portion and the unfilled portion or at the end of the PC steel material. Repetition of such reflection of elastic waves causes resonance, and this resonance frequency appears at regular frequency intervals. That is, a first-order mode, a second-order mode, a third-order mode,...
This frequency interval fd corresponds to the propagation speed V of the elastic wave and the distance P between the positions where the elastic wave is reflected, and the relationship is represented by P = V / (2f). Therefore, the waveform of the elastic wave propagating in the PC steel is recorded and converted into a spectrum to extract the appearance interval of the dominant period. Then, the position where the elastic wave is reflected can be estimated by the above equation, and the position of the boundary between the portion filled with grout and the portion not filled can be known. This makes it possible to estimate the existence and the range of the portion not filled with grout.
【００１６】請求項３に記載のグラウトの充填性評価方
法では、ＰＣ鋼材の端部に弾性波として正弦波を入力
し、その周波数を変化させる。このときにＰＣ鋼材中を
伝播する弾性波を観測することによって、応答スペクト
ルを得ることができる。このスぺクトルに基づき、請求
項２と同様に卓越周波数の出現間隔を抽出し、グラウト
が充填されている部分と充填されていない部分との境界
の位置を知ることができる。According to a third aspect of the present invention, a sine wave is input as an elastic wave to the end of the PC steel material, and the frequency is changed. At this time, a response spectrum can be obtained by observing an elastic wave propagating in the PC steel material. Based on this spectrum, the appearance interval of the dominant frequency can be extracted in the same manner as in claim 2, and the position of the boundary between the portion filled with grout and the portion not filled can be known.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本願に係る発明の実施の形
態を図に基づいて説明する。図１は、本願発明に係るグ
ラウトの充填性評価方法を実施するときに用いることが
できる計測システムの一例を示す概略構成図である。こ
の計測システムは、プレストレストコンクリート部材１
に配置されたＰＣ鋼棒２の周囲のグラウト３について、
その充填性を評価するものであり、弾性波を生じさせる
手段として、振り子状に吊してＰＣ鋼棒２の端部に衝突
させる鋼球４が設けられている。また、ＰＣ鋼棒２中を
伝播する弾性波は、該ＰＣ鋼棒の両端部に取り付けられ
た圧電型の加速度計５，６によって検知されるようにな
っており、この加速度計５，６で検出された時系列の加
速度記録を増幅するチャージアンプ７、時系列の加速度
データをデジタル化し一時的に記憶する波形記憶装置
８、デジタル化した加速度データを保存し、反射波の到
達時間を演算したり、高速フーリエ変換によってフーリ
エスペクトルを得ることができる記録演算手段９を備え
ている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a measurement system that can be used when performing the grout filling evaluation method according to the present invention. This measuring system is based on the prestressed concrete member 1
About the grout 3 around the PC steel bar 2 arranged in
A steel ball 4 that is suspended in a pendulum and collides with the end of the PC steel bar 2 is provided as a means for generating an elastic wave for evaluating the filling property. The elastic waves propagating in the PC steel bar 2 are detected by piezoelectric accelerometers 5 and 6 attached to both ends of the PC steel bar. A charge amplifier 7 that amplifies the detected time-series acceleration record, a waveform storage device 8 that digitizes and temporarily stores the time-series acceleration data, stores the digitized acceleration data, and calculates the arrival time of the reflected wave. And a recording operation means 9 capable of obtaining a Fourier spectrum by fast Fourier transform.
【００１８】上記弾性波を生じさせる手段は、鋼球４に
代えてハンマー等を打ち付けてもよい。また、請求項３
に記載の評価方法のように弾性波として正弦波を入力す
るときには、機械的な加振装置や電気的に振動を生じさ
せる装置を用いることができる。電気的に振動を生じさ
せる装置は、例えばファンクションジェネレータを用い
て圧電素子に正弦波状の電圧を印加することによって振
動を発生させるもの等がある。上記加速度計５，６は、
圧電型のものに限らず、ゲージを用いたもの等他のタイ
プのものを用いることもできる。そして、この加速度計
は、弾性波を入力する側の端部のみに設けてもよいし、
ＰＣ鋼材の両端に設けてもよい。The means for generating the elastic wave may strike a hammer or the like in place of the steel ball 4. Claim 3
When a sine wave is input as an elastic wave as in the evaluation method described in (1), a mechanical vibration device or a device that electrically generates vibration can be used. Examples of a device that electrically generates vibration include a device that generates vibration by applying a sinusoidal voltage to a piezoelectric element using a function generator. The accelerometers 5 and 6
Not only the piezoelectric type but also other types such as those using a gauge can be used. And this accelerometer may be provided only at the end on the side where elastic waves are input,
It may be provided at both ends of the PC steel material.
【００１９】[0019]
【実施例】次に上記のような計測システムを用い、本願
発明に係るグラウトの充填性評価方法を実施した例につ
いて説明する。ここで説明する実施例は、作為的にグラ
ウトの充填状態に欠陥を生じさせたプレストレストコン
クリート供試体を製作し、この供試体について請求項１
から請求項３までに記載の評価方法のそれぞれを実施し
たものである。Next, an example in which the grout filling evaluation method according to the present invention is carried out using the above-described measuring system will be described. In the embodiment described here, a prestressed concrete specimen in which a defect is caused in a filling state of grout is produced intentionally.
Each of the evaluation methods according to the present invention is carried out.
【００２０】（請求項１に記載の評価方法の実施例）図
２は、この実施例に使用される供試体を示す概略断面図
であり、この供試体１１は厚さ２７０ｍｍ、幅１８００
ｍｍ、長さ４８００ｍｍのプレストレストコンクリート
部材であり、その長辺方向にシースで被覆された５本の
ＰＣ鋼棒１２が配置されている。このＰＣ鋼棒は長さが
５．０ｍのＢ種２号鋼棒が用いられており、ジャッキに
より緊張力が導入され、その引張応力度が７０６Ｎ／ｍ
ｍ2 となる状態でコンクリートに定着されている。(Embodiment of Evaluation Method According to Claim 1) FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a test piece used in this embodiment. This test piece 11 has a thickness of 270 mm and a width of 1800.
It is a prestressed concrete member having a length of 4800 mm and a length of 4800 mm, and five PC steel rods 12 covered with a sheath are arranged in the long side direction. This PC steel rod is a Class B steel rod having a length of 5.0 m, and a tensile force is introduced by a jack, and its tensile stress degree is 706 N / m.
It is fixed to the concrete in a state where the m 2.
【００２１】また、上記５本のＰＣ鋼棒を被覆するシ−
ス内のグラウトの充填状態は、それぞれ異なっており、
第１の鋼棒（図２中にで示す）は全長にわたって完全
に充填されている。そして、第２の鋼棒（で示す）、
第３の鋼棒（で示す）、第４の鋼棒（で示す）に
は、それぞれ一端から０．５ｍ，１．０ｍ，２．５ｍの
範囲でグラウトが充填されておらず、第５の鋼棒（で
示す）は全くグラウトが施されていない。従って、上記
第２の鋼棒から第４の鋼棒については、シースの内部
で、グラウトが充填された部分１３と充填されていない
部分１４とが作為的に形成されている。Further, a sheath for covering the above five PC steel rods.
The filling state of the grout in the bath is different,
The first steel bar (indicated in FIG. 2) is completely filled over its entire length. And a second steel bar (indicated by),
The third steel bar (indicated by) and the fourth steel bar (indicated by) are not filled with grout in the range of 0.5 m, 1.0 m, and 2.5 m from one end, respectively. The steel bars (indicated by) are not grouted at all. Accordingly, with respect to the second to fourth steel bars, a portion 13 filled with grout and a portion 14 not filled with grout are formed artificially inside the sheath.
【００２２】このような供試体の、グラウトが充填され
ている側の端部１２ａに鋼球４を衝突させてＰＣ鋼棒１
２に弾性波を入力し、同じ側の端部に取り付けた加速度
計５でＰＣ鋼棒中を伝播する弾性波を観測する。図３
は、上記のようにして、第４の鋼棒（グラウトの未充填
部分長：２．５ｍ）について得られた時系列の加速度波
形を示すものである。The steel ball 4 is caused to collide with the end 12a of such a specimen on the side where grout is filled, and the PC steel rod 1
An elastic wave is input to 2 and an elastic wave propagating through the PC steel bar is observed with an accelerometer 5 attached to the end on the same side. FIG.
Shows a time-series acceleration waveform obtained for the fourth steel bar (the length of the unfilled portion of grout: 2.5 m) as described above.
【００２３】この図において、最初に観測された波動
（図３中に符号ａで示す）は、衝撃的な外力によって生
じた弾性波であって時間の経過と共に減衰曲線に従って
次第に減衰している。その後に観測される大きな振幅の
波動は反射波が到達したことによるものと考えられ、最
初の反射波（図３中に符号ｂで示す）はグラウトの充填
部分１３と未充填部分１４との境界部１５で反射して上
記加速度計を設置した観測位置に到達した波動と考えら
れる。また、２番目に観測された反射波（図３中に符号
ｃで示す）は、ＰＣ鋼棒１２の他端１２ｂで反射して入
力端に戻ってきた波動である。そして、図３より、反射
波が到達するまでの時間（ｔ）は、それぞれ１０８０μ
ｓ及び２０９０μｓと読み取ることができる。In this figure, the first observed wave (indicated by the symbol a in FIG. 3) is an elastic wave generated by a shocking external force, and gradually attenuates according to a decay curve with time. It is considered that the wave of large amplitude observed thereafter is due to the arrival of the reflected wave, and the first reflected wave (indicated by the symbol b in FIG. 3) is the boundary between the filled portion 13 and the unfilled portion 14 of the grout. It is considered that the wave is reflected by the unit 15 and reaches the observation position where the accelerometer is installed. The second reflected wave (indicated by reference numeral c in FIG. 3) is a wave reflected by the other end 12b of the PC steel rod 12 and returned to the input end. From FIG. 3, the time (t) until the reflected wave arrives is 1080 μm.
s and 2090 μs.
【００２４】一方、上記第１の鋼棒及び第５の鋼棒を用
いて、鋼棒中を伝播する弾性波の速度を測定する。この
測定は一端に鋼球を衝突させ、入力端に設けられた加速
度計５で観測された波形と他端に取り付けられた加速度
計６で観測された波形とを比較し、波動の遅れから伝播
速度を計算する。この実験の結果から得られた、グラウ
トの未充填部分及び充填部分の弾性波速度（Ｖ）は、そ
れぞれ４４００ｍ／ｓ、及び５２００ｍ／ｓとなる。On the other hand, the velocity of the elastic wave propagating through the steel bar is measured using the first and fifth steel bars. In this measurement, a steel ball collides with one end, and the waveform observed by the accelerometer 5 provided at the input end is compared with the waveform observed by the accelerometer 6 attached to the other end. Calculate speed. The elastic wave velocities (V) of the unfilled portion and the filled portion of the grout obtained from the results of this experiment are 4400 m / s and 5200 m / s, respectively.
【００２５】したがって、前記した各々の到達時間
（ｔ）と充填部分および未充填部分の弾性波の速度
（Ｖ）とから、弾性波が反射した位置までの距離Ｐは、 Ｐ＝Ｖ・ｔ／２ によって示され、ＰＣ鋼棒１２の一方の端部１２ａから
弾性波が反射するそれぞれの境界部の位置までの距離
（Ｐ）は、２．４ｍ、及び５．０ｍと求められる。これ
により、グラウトの充填部分１３と未充填部分１４との
境界１５はＰＣ鋼棒１２の入力側の端部より約２．４ｍ
の位置とされ、予め実際に設定された境界の位置と極め
て良く一致していることがわかる。Therefore, based on the above-mentioned respective arrival times (t) and the velocities (V) of the elastic waves in the filled portion and the unfilled portion, the distance P to the position where the elastic wave is reflected is: P = V · t / 2, the distances (P) from one end 12a of the PC steel bar 12 to the positions of the respective boundaries where the elastic waves are reflected are determined to be 2.4 m and 5.0 m. As a result, the boundary 15 between the filled portion 13 and the unfilled portion 14 of the grout is approximately 2.4 m from the end of the PC steel bar 12 on the input side.
It can be seen that the position coincides very well with the position of the boundary actually set in advance.
【００２６】（請求項２に記載の評価方法の実施例）こ
の実施例は、上記請求項１に記載の評価方法の実施例と
同様に、図２に示す供試体を用いて、そのグラウトの充
填性を評価したものである。この実施例では、上記供試
体のグラウトが充填されている側の端部１２ａに鋼球４
を衝突させてＰＣ鋼棒に弾性波を入力し、同じ側の端部
に取り付けた加速度計５でＰＣ鋼棒中を伝播する弾性波
を観測する。そして、得られた時系列の加速度データを
チャージアンプ７で増幅した後、波形記憶装置８でデジ
タルデータに変換し、記録演算手段９（計算機）を用い
て高速フーリエ変換を行なう。得られたフーリエスペク
トルを図４に示す。(Embodiment of Evaluation Method According to Claim 2) In this embodiment, similarly to the embodiment of the evaluation method according to the above-described claim 1, the grout of the grout is obtained by using the specimen shown in FIG. The filling property was evaluated. In this embodiment, a steel ball 4 is attached to the end 12a of the test piece on the side where grout is filled.
And an elastic wave is input to the PC steel rod, and the elastic wave propagating through the PC steel rod is observed by the accelerometer 5 attached to the end on the same side. Then, the obtained time-series acceleration data is amplified by the charge amplifier 7, converted into digital data by the waveform storage device 8, and subjected to high-speed Fourier transform using the recording operation means 9 (computer). FIG. 4 shows the obtained Fourier spectrum.
【００２７】図４（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、
第２の鋼棒、第３の鋼棒、第４の鋼棒について得られた
ものであり、いずれも約４６０Ｈｚ間隔の卓越周波数成
分を含んでいる。これは、長さが５ｍのＰＣ鋼棒が縦振
動するときの一次共振周波数（４５０Ｈｚ）にほぼ一致
しており、一端から入力された衝撃力がＰＣ鋼棒を伝播
し、両端で反射することによって生じる共振の周波数が
卓越したものと考えられる。FIGS. 4A, 4B and 4C respectively show
The second steel bar, the third steel bar, and the fourth steel bar have been obtained, and all of them contain a dominant frequency component at an interval of about 460 Hz. This is almost the same as the primary resonance frequency (450 Hz) when a 5 m long PC steel rod vibrates longitudinally. The impact force input from one end propagates through the PC steel rod and is reflected at both ends. It is considered that the frequency of the resonance caused by this is excellent.
【００２８】また、上記図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に
示すフーリエスペクトルは、約４６０Ｈｚ間隔の卓越周
波数の他に、鋼棒毎に異なる間隔で現われる卓越周波数
成分を含んである。これらは、第２の鋼棒（グラウトの
未充填部分の長さ：０．５ｍ）では ４１００Ｈｚ、第
３の鋼棒（グラウトの未充填部分の長さ：１．０ｍ）で
は ２２６０Ｈｚ、第４の鋼棒（グラウトの未充填部分
の長さ：２．５ｍ）では ９６０Ｈｚとなっている。こ
れらの卓越周波数は、グラウトが充填されている部分と
充填されていない部分との境界で弾性波が反射すること
によって生じる共振の周波数が卓越したものと考えるこ
とができ、弾性波の反射している範囲Ｐを、 Ｐ＝Ｖ／（２ｆ） により計算すると、それぞれ約０．５５ｍ、１．０ｍ、
２．３ｍとなり、この範囲でグラウトが充填されていな
いと推定することができる。そして、この値は供試体の
実際の未充填長である０．５ｍ、１．０ｍ、２．５ｍと
よく一致している。なお、弾性波の速度Ｖは、別途の実
験等により得られるものであり、本実施例では４５００
ｍ／ｓであった。The Fourier spectra shown in FIGS. 4A, 4B, and 4C include the predominant frequency components appearing at different intervals for each steel bar, in addition to the predominant frequencies at approximately 460 Hz intervals. . These are 4100 Hz for the second steel rod (length of unfilled grout: 0.5 m), 2260 Hz for the third steel rod (length of unfilled grout: 1.0 m), and 4 The frequency is 960 Hz for a steel rod (length of unfilled grout: 2.5 m). These dominant frequencies can be considered to be dominant in the frequency of resonance caused by the reflection of elastic waves at the boundary between the portion filled with grout and the portion not filled with grout. When the range P is calculated by P = V / (2f), about 0.55 m, 1.0 m,
2.3 m, and it can be estimated that grout is not filled in this range. This value is in good agreement with the actual unfilled lengths of the test specimens of 0.5 m, 1.0 m and 2.5 m. The velocity V of the elastic wave is obtained by a separate experiment or the like, and is 4500 in this embodiment.
m / s.
【００２９】（請求項３に記載の評価方法の実施例）こ
の実施例も、図２に示す供試体を用いたものであるが、
ＰＣ鋼棒の一端１２ａに作用させる外力を周波数が連続
掃引により変化する正弦波としている。そして、外力を
入力する側の端部に取り付けられた加速度計５で、正弦
波加振による定常応答波を測定する。この応答値は周波
数の変動にともなって変化し、得られる応答スぺクトル
には、図４に示すフーリエスぺクトルと同様なほぼ一定
間隔の卓越周波数が現われる。この卓越周波数の出現間
隔を抽出することにより、上記請求項２に記載の発明の
実施例と同様に弾性波が反射する範囲を特定することが
でき、グラウトの未充填長を評価することができる。(Embodiment of Evaluation Method According to Claim 3) This embodiment also uses the specimen shown in FIG.
The external force applied to one end 12a of the PC steel rod is a sine wave whose frequency changes by continuous sweeping. Then, a steady-state response wave due to sine wave excitation is measured by the accelerometer 5 attached to the end on the side to which external force is input. This response value changes with the fluctuation of the frequency, and in the obtained response spectrum, predominant frequencies at substantially constant intervals similar to the Fourier spectrum shown in FIG. 4 appear. By extracting the appearance interval of the dominant frequency, the range in which the elastic wave is reflected can be specified in the same manner as in the embodiment of the second aspect of the present invention, and the unfilled length of the grout can be evaluated. .
【００３０】なお、上記実施例は、プレストレストコン
クリート部材中に配置されたＰＣ鋼材を被覆するシース
内のグラウトについて充填性を評価したものであるが、
岩盤又は地盤内に挿入されたロックボルト又はアースア
ンカーのグラウトについても同様に評価することができ
る。In the above embodiment, the filling property of grout in the sheath covering the PC steel material arranged in the prestressed concrete member was evaluated.
A grout of a rock bolt or earth anchor inserted in the rock or ground can be similarly evaluated.
【００３１】[0031]
【発明の効果】以上説明したように、本願に係るグラウ
トの充填性評価方法によれば、コンクリート又は岩盤・
地盤内に配置されたＰＣ鋼材の周囲にグラウトを施し、
これが硬化した後にその充填性を非破壊的に評価するに
あたり、大規模で高価な装置を必要とせず、また調査で
きる場所が限定されたり調査費用が高額になるようなこ
ともなく、しかも比較的簡便な方法でグラウトの充填さ
れていない部分の位置や大きさを詳細にまた精度良く推
定することができる。As described above, according to the grout filling evaluation method of the present invention, concrete or bedrock
Grout around PC steel material placed in the ground,
Non-destructive assessment of its fillability after it cures does not require large and expensive equipment, does not limit the location where surveys can be made, and does not increase the cost of the survey. The position and size of the portion not filled with grout can be estimated in detail and with high accuracy by a simple method.
【図１】本願発明に係るグラウトの充填性評価方法に用
いられる計測システムを示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a measurement system used in a grout filling evaluation method according to the present invention.
【図２】本願発明の効果を確認するために行なった実施
例に使用したプレストレストコンクリート供試体の概略
断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a prestressed concrete specimen used in an example performed to confirm the effect of the present invention.
【図３】請求項１に記載の発明の実施例において観測さ
れた時系列の加速度記録の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a time-series acceleration record observed in the embodiment of the first aspect of the present invention.
【図４】請求項２に記載の発明の実施例において得られ
たフーリエスペクトルの例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a Fourier spectrum obtained in the embodiment of the invention described in claim 2;
【図５】プレストレストコンクリート部材のシ−ス内に
発生したグラウトの充填されていない部分を例示する概
略断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating a portion of a prestressed concrete member that is not filled with grout generated in a sheet.
１ プレストレストコンクリート部材 ２ ＰＣ鋼棒 ３ グラウト ４ 鋼球 ５ 加速度計 ６ 加速度計 ７ チャ−ジアンプ ８ 波形記憶装置 ９ 記録演算手段（計算機） １１ 供試体 １２ ＰＣ鋼棒 １３ グラウトの充填されている部分 １４ グラウトの充填されていない部分 １５ グラウトの充填されている部分と充填されてい
ない部分との境界DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Prestressed concrete member 2 PC steel rod 3 Grout 4 Steel ball 5 Accelerometer 6 Accelerometer 7 Charge amplifier 8 Waveform storage device 9 Record operation means (computer) 11 Specimen 12 PC steel rod 13 Grout filled part 14 Unfilled part of grout 15 Boundary between filled and unfilled part of grout
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 和夫 愛知県知多郡東浦町大字森岡字新屋敷20番 地 (72)発明者 黒野 幸弘 愛知県幡豆郡吉良町大字荻原字埋畑26 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Kazuo Yamada Aichi Prefecture Chita-gun Higashiura-cho Omori Morioka character Shinyashiki 20 (72) Inventor Yukihiro Kurono Aichi Prefecture Hazu-gun Kira-cho Ojiwara character landfill 26
Claims (3)
ＰＣ鋼材の挿通孔を設け、この挿通孔内に配設されたＰ
Ｃ鋼材の周囲にグラウトを充填したときの充填状態を評
価する方法であって、 露出されたＰＣ鋼材の端部に衝撃弾性波を入力し、 この弾性波の、グラウトの充填部分と未充填部分との境
界における反射波を検出し、 前記弾性波の入力から前記反射波の検出までの時間とＰ
Ｃ鋼材内を伝播する弾性波速度とから、グラウトの充填
部分と未充填部分との境界位置を算出し、 グラウトの未充填部分の範囲を推定することを特徴とす
るグラウトの充填性評価方法。1. An insertion hole for a PC steel material is provided in a rock, ground or concrete member, and a P steel provided in the insertion hole is provided.
A method for evaluating a filling state when grout is filled around a C steel material, wherein a shock elastic wave is input to an exposed end portion of a PC steel material, and a filled portion and a non-filled portion of the elastic wave of the grout are provided. And the time from the input of the elastic wave to the detection of the reflected wave and P
A grout filling evaluation method, comprising calculating a boundary position between a filled portion and an unfilled portion of grout from an elastic wave velocity propagating in a C steel material, and estimating a range of the unfilled portion of the grout.
ＰＣ鋼材の挿通孔を設け、この挿通孔内に配設されたＰ
Ｃ鋼材の周囲にグラウトを充填したときの充填状態を評
価する方法であって、 ＰＣ鋼材内を伝播し、ＰＣ鋼材の端部及びグラウトの充
填部と未充填部との境界で反射した弾性波を検出し、 この検出波形をスペクトルに変換し、 該スペクトルから卓越周波数の出現間隔を読み取り、 この卓越周波数の出現間隔とＰＣ鋼材内を伝播しする弾
性波速度とからグラウトの未充填部の範囲を推定するこ
とを特徴とするグラウトの充填性評価方法。2. An insertion hole for a PC steel material is provided in a rock, ground, or concrete member, and a P steel provided in the insertion hole is provided.
A method for evaluating the filling state when grout is filled around a C steel material, comprising: an elastic wave propagating in a PC steel material and reflected at an end of the PC steel material and at a boundary between a filled portion and a non-filled portion of the grout. The detected waveform is converted to a spectrum, the interval of appearance of the dominant frequency is read from the spectrum, and the range of the unfilled portion of the grout is determined from the interval of the dominant frequency and the velocity of the elastic wave propagating in the PC steel. The grout filling property evaluation method characterized by estimating the filling property.
ＰＣ鋼材の挿通孔を設け、この挿通孔内に配設されたＰ
Ｃ鋼材の周囲にグラウトを充填したときの充填状態を評
価する方法であって、 露出されたＰＣ鋼材の端部に弾性波として正弦波を入力
し、 ＰＣ鋼材内を伝播し、ＰＣ鋼材の端部及びグラウトの充
填部と未充填部との境界で反射した弾性波を、前記正弦
波の周波数を変化させながら検出し、 得られた応答スペクトルから卓越周波数の出現間隔を読
み取り、 この卓越周波数の出現間隔とＰＣ鋼材内を伝播する弾性
波速度とからグラウトの未充填部の範囲を推定すること
を特徴とするグラウトの充填性評価方法。3. An insertion hole for a PC steel material is provided in a rock, ground, or concrete member, and a P steel hole is provided in the insertion hole.
A method for evaluating the filling state when grout is filled around a C steel material, wherein a sine wave is input as an elastic wave to the exposed end portion of the PC steel material, the sine wave propagates through the PC steel material, and the end of the PC steel material is transmitted. The elastic wave reflected at the boundary between the filled portion and the unfilled portion of the portion and the grout is detected while changing the frequency of the sine wave, and the appearance interval of the dominant frequency is read from the obtained response spectrum, A grout filling evaluation method, comprising estimating a range of an unfilled portion of grout from an appearance interval and an elastic wave velocity propagating in a PC steel material.
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