JPH11271286A - コンクリート強度の推定方法 - Google Patents
コンクリート強度の推定方法Info
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- JPH11271286A JPH11271286A JP10093865A JP9386598A JPH11271286A JP H11271286 A JPH11271286 A JP H11271286A JP 10093865 A JP10093865 A JP 10093865A JP 9386598 A JP9386598 A JP 9386598A JP H11271286 A JPH11271286 A JP H11271286A
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- resiliency
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- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 打撃時に得られる複数の計測データを用いる
ことによって信頼性の高いコンクリート強度の推定を行
う。 【解決手段】 打撃装置１１には、コンクリート２の打
撃によって跳ね返るテストハンマ１１ａの反発力を検出
する反発力センサ１２が設けられている。コンクリート
２の表面の所定の位置には、打撃されることによってコ
ンクリート２に発生し表面を伝播される振動を検出する
加速度センサ１５が取り付けられる。打撃の際に、反発
力センサ１２による反発力の検出と加速度センサ１５に
よる振動検出が行われる。加速度センサ１５からの検出
信号はＡ／Ｄ変換され、信号処理によって卓越周波数、
最大振幅値、ＡＲ係数等の波形パラメータ解析が行わ
れ、パーソナルコンピュータ２０で、前記反発力データ
と、卓越周波数、最大振幅値及びＡＲ係数等の解析値デ
ータから、コンクリート強度が求められる。
ことによって信頼性の高いコンクリート強度の推定を行
う。 【解決手段】 打撃装置１１には、コンクリート２の打
撃によって跳ね返るテストハンマ１１ａの反発力を検出
する反発力センサ１２が設けられている。コンクリート
２の表面の所定の位置には、打撃されることによってコ
ンクリート２に発生し表面を伝播される振動を検出する
加速度センサ１５が取り付けられる。打撃の際に、反発
力センサ１２による反発力の検出と加速度センサ１５に
よる振動検出が行われる。加速度センサ１５からの検出
信号はＡ／Ｄ変換され、信号処理によって卓越周波数、
最大振幅値、ＡＲ係数等の波形パラメータ解析が行わ
れ、パーソナルコンピュータ２０で、前記反発力データ
と、卓越周波数、最大振幅値及びＡＲ係数等の解析値デ
ータから、コンクリート強度が求められる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】コンクリート構築物等におけ
るコンクリート強度を容易に、しかも高い信頼性をもっ
て推定するためコンクリート強度の推定方法に関する。
るコンクリート強度を容易に、しかも高い信頼性をもっ
て推定するためコンクリート強度の推定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】コンクリート強度を推定する方法として
は、従来から、例えばテストハンマ等でコンクリート表
面を打撃し、その時のテストハンマの反発力、すなわち
反発速度等を計測して、その計測値の大小からコンクリ
ート強度を推定する方法や、あるいは打撃音をマイクロ
フォン等の音波センサで検出して、その音波信号の波形
分析等によってコンクリート強度を推定する方法が広く
採用されている。
は、従来から、例えばテストハンマ等でコンクリート表
面を打撃し、その時のテストハンマの反発力、すなわち
反発速度等を計測して、その計測値の大小からコンクリ
ート強度を推定する方法や、あるいは打撃音をマイクロ
フォン等の音波センサで検出して、その音波信号の波形
分析等によってコンクリート強度を推定する方法が広く
採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、打撃の際のテ
ストハンマの反発力の計測による方法においては、前記
反発力とコンクリート強度との間には大まかな相関性は
認められるものの、個々の計測値はバラつきがあるた
め、信頼性の高いコンクリート強度の推定を行うことが
困難であった。また、音波信号の分析による方法におい
ては、マイクロフォン等の音波センサで検出されるのが
空気伝送音であり、コンクリート自体の振動とは異なる
ため、この場合も信頼性の高いコンクリート強度の推定
を行うことが困難であった。
ストハンマの反発力の計測による方法においては、前記
反発力とコンクリート強度との間には大まかな相関性は
認められるものの、個々の計測値はバラつきがあるた
め、信頼性の高いコンクリート強度の推定を行うことが
困難であった。また、音波信号の分析による方法におい
ては、マイクロフォン等の音波センサで検出されるのが
空気伝送音であり、コンクリート自体の振動とは異なる
ため、この場合も信頼性の高いコンクリート強度の推定
を行うことが困難であった。
【０００４】本発明は、上記のような事情のもとになさ
れたもので、その技術的課題とするところは、打撃時に
得られる複数の計測データを用いることによって信頼性
の高いコンクリート強度の推定方法を提供することにあ
る。
れたもので、その技術的課題とするところは、打撃時に
得られる複数の計測データを用いることによって信頼性
の高いコンクリート強度の推定方法を提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述した技術的課題は、
本発明によって有効に解決することができる。すなわち
本発明に係るコンクリート強度の推定方法によれば、コ
ンクリート表面の任意の位置に加速度センサを取り付
け、前記コンクリート表面のうち前記加速度センサの取
付位置から所定距離離れた箇所を所定質量の打撃部材で
所定の打撃速度で打撃し、前記加速度センサを介して計
測された前記打撃部材の反発力及び前記コンクリートの
振動波形の複数のパラメータから、前記コンクリートの
強度を求めるものである。この場合、前記パラメータと
しては、例えば振動の卓越周波数、最大振幅値及びＡＲ
係数等がある。
本発明によって有効に解決することができる。すなわち
本発明に係るコンクリート強度の推定方法によれば、コ
ンクリート表面の任意の位置に加速度センサを取り付
け、前記コンクリート表面のうち前記加速度センサの取
付位置から所定距離離れた箇所を所定質量の打撃部材で
所定の打撃速度で打撃し、前記加速度センサを介して計
測された前記打撃部材の反発力及び前記コンクリートの
振動波形の複数のパラメータから、前記コンクリートの
強度を求めるものである。この場合、前記パラメータと
しては、例えば振動の卓越周波数、最大振幅値及びＡＲ
係数等がある。
【０００６】本発明のコンクリート強度の推定方法によ
れば、打撃によるコンクリート自体の振動の伝送波を加
速度センサで検出するため、コンクリート表面から放射
される空気伝送音では得られない振動波形も検出され
る。打撃箇所を加速度センサの取付位置から一定の距離
とするのは、打撃箇所からの距離によって振動の減衰が
異なるからである。また、加速度センサの取付位置を中
心とする一定の半径の円周上で複数箇所の打撃試験を行
うことができる。
れば、打撃によるコンクリート自体の振動の伝送波を加
速度センサで検出するため、コンクリート表面から放射
される空気伝送音では得られない振動波形も検出され
る。打撃箇所を加速度センサの取付位置から一定の距離
とするのは、打撃箇所からの距離によって振動の減衰が
異なるからである。また、加速度センサの取付位置を中
心とする一定の半径の円周上で複数箇所の打撃試験を行
うことができる。
【０００７】本発明によるコンクリート強度の推定の原
理は、概略次のとおりである。まずコンクリート供試体
に打撃部材（例えば鋼球）を落下させると、この鋼球が
コンクリート供試体に衝突した瞬間、その表面には鋼球
による加振力とコンクリートの材質により決まる固有の
振動が発生する。図１は鋼球落下による打撃を模式的に
示すものであり、図２は落下した鋼球１がコンクリート
２に衝突することによって与えられる加振力Ｆmax とそ
の時の鋼球の接触時間ＴC との関係を示す説明図、図３
はコンクリート２に発生した振動の卓越周波数ｆC の説
明図である。
理は、概略次のとおりである。まずコンクリート供試体
に打撃部材（例えば鋼球）を落下させると、この鋼球が
コンクリート供試体に衝突した瞬間、その表面には鋼球
による加振力とコンクリートの材質により決まる固有の
振動が発生する。図１は鋼球落下による打撃を模式的に
示すものであり、図２は落下した鋼球１がコンクリート
２に衝突することによって与えられる加振力Ｆmax とそ
の時の鋼球の接触時間ＴC との関係を示す説明図、図３
はコンクリート２に発生した振動の卓越周波数ｆC の説
明図である。
【０００８】いま、加振力Ｆmax を一定としてコンクリ
ート２の材質を変えた場合、その材質のみに対応してそ
れぞれ固有の卓越周波数をもった固有の振動が発生する
ことになる。この場合の加振力Ｆmax 、接触時間ＴC 及
び卓越周波数ｆC は、それぞれ次式(1) 〜(3) を用いて
求めることができる。 Ｆmax ＝ｍ√２・ｇ・ｈ／(0.633・ＴC) ・・・・・・・・・・(1) 但し、 ｍ；鋼球の質量 ｇ；重力加速度 ｈ；鋼球の落下高さ ＴC ＝5.97[ ρS(δP ＋δS)]2/5・Ｒ／ (ｈ)0.1 ・・・・・・・・・・(2) 但し、 δP ＝ (１−νP 2) ／πＥP δS ＝ (１−νS 2) ／πＥS νP ；コンクリートのポアソン比 νS ；鋼球のポアソン比 ＥP ；コンクリートの弾性係数 ＥS ；鋼球の弾性係数 ρS ；鋼球の密度 Ｒ ；鋼球の半径 ｆC ＝ｐ／ＴC ・・・・・・・・・・・・・・・・(3) 但し、打撃が半正弦波の場合ｐ＝3/2
ート２の材質を変えた場合、その材質のみに対応してそ
れぞれ固有の卓越周波数をもった固有の振動が発生する
ことになる。この場合の加振力Ｆmax 、接触時間ＴC 及
び卓越周波数ｆC は、それぞれ次式(1) 〜(3) を用いて
求めることができる。 Ｆmax ＝ｍ√２・ｇ・ｈ／(0.633・ＴC) ・・・・・・・・・・(1) 但し、 ｍ；鋼球の質量 ｇ；重力加速度 ｈ；鋼球の落下高さ ＴC ＝5.97[ ρS(δP ＋δS)]2/5・Ｒ／ (ｈ)0.1 ・・・・・・・・・・(2) 但し、 δP ＝ (１−νP 2) ／πＥP δS ＝ (１−νS 2) ／πＥS νP ；コンクリートのポアソン比 νS ；鋼球のポアソン比 ＥP ；コンクリートの弾性係数 ＥS ；鋼球の弾性係数 ρS ；鋼球の密度 Ｒ ；鋼球の半径 ｆC ＝ｐ／ＴC ・・・・・・・・・・・・・・・・(3) 但し、打撃が半正弦波の場合ｐ＝3/2
【０００９】したがってコンクリート強度Ｙを目的関数
とし、加振力Ｆmax を一定としてコンクリートを打撃し
たときの反発力、卓越周波数ｆC 、最大振幅、ＡＲ係数
等をパラメータ変数として加算して求めることにより、
信頼性の高い強度推定が可能となる。 Ｙ＝ａ1 Ｘ1 ＋ａ2 Ｘ2 ＋・・・ ＋ａn Ｘn ・・・・・・・・・・・・・・・・・(4) 但し、 ａ1 ，ａ2 ・・・ ａn ；定数 Ｘ1 ，Ｘ2 ・・・ Ｘn ；パラメータ変数
とし、加振力Ｆmax を一定としてコンクリートを打撃し
たときの反発力、卓越周波数ｆC 、最大振幅、ＡＲ係数
等をパラメータ変数として加算して求めることにより、
信頼性の高い強度推定が可能となる。 Ｙ＝ａ1 Ｘ1 ＋ａ2 Ｘ2 ＋・・・ ＋ａn Ｘn ・・・・・・・・・・・・・・・・・(4) 但し、 ａ1 ，ａ2 ・・・ ａn ；定数 Ｘ1 ，Ｘ2 ・・・ Ｘn ；パラメータ変数
【００１０】
【発明の実施の形態】図４は、本発明に係るコンクリー
ト強度の推定方法の好ましい実施形態を示すシステムブ
ロック図で、参照符号１１は打撃装置であり、例えば先
端のテストハンマ１１ａが、モータで回転されるカムに
よる後退動作とバネの反発力による打撃動作が一定の周
期で反復され、コンクリート２の表面を打撃するもので
ある。打撃装置１１には例えばセンシングコイル等から
なる反発力センサ１２が設けられており、打撃によって
跳ね返るテストハンマ１１ａの移動速度から反発力を検
出するようになっている。
ト強度の推定方法の好ましい実施形態を示すシステムブ
ロック図で、参照符号１１は打撃装置であり、例えば先
端のテストハンマ１１ａが、モータで回転されるカムに
よる後退動作とバネの反発力による打撃動作が一定の周
期で反復され、コンクリート２の表面を打撃するもので
ある。打撃装置１１には例えばセンシングコイル等から
なる反発力センサ１２が設けられており、打撃によって
跳ね返るテストハンマ１１ａの移動速度から反発力を検
出するようになっている。
【００１１】反発力センサ１２から出力される電気信号
は、増幅部１３によって増幅された後、Ａ／Ｄ変換部１
４へ送られ、ディジタル信号に変換される。このディジ
タル信号はパーソナルコンピュータ２０に送られ、その
メモリに記憶される。
は、増幅部１３によって増幅された後、Ａ／Ｄ変換部１
４へ送られ、ディジタル信号に変換される。このディジ
タル信号はパーソナルコンピュータ２０に送られ、その
メモリに記憶される。
【００１２】一方、コンクリート２の表面の所定の位置
には加速度センサ１５が取り付けられる。すなわち打撃
装置１１（テストハンマ１１ａ）で打撃されることによ
ってコンクリート２に発生した振動は、このコンクリー
ト２の表面を周囲へ伝播されるが、加速度センサ１５は
この伝播される振動を検出するものであり、例えば共振
周波数が25kHz の、広い周波数域に対してフラットな特
性を持つものが用いられる。また、打撃箇所から検出位
置までの距離によって振動の伝播過程での減衰量が異な
るので、打撃装置１１によるコンクリート２の打撃は、
図５に点Ｐ1 〜Ｐ4 で示すように加速度センサ１５の取
付位置から一定の距離Ｌの位置、すなわち加速度センサ
１５を中心とする半径Ｌの円周上の複数箇所で行われ、
打撃の際に、反発力センサ１２による反発力の検出と加
速度センサ１５による振動検出が行われる。
には加速度センサ１５が取り付けられる。すなわち打撃
装置１１（テストハンマ１１ａ）で打撃されることによ
ってコンクリート２に発生した振動は、このコンクリー
ト２の表面を周囲へ伝播されるが、加速度センサ１５は
この伝播される振動を検出するものであり、例えば共振
周波数が25kHz の、広い周波数域に対してフラットな特
性を持つものが用いられる。また、打撃箇所から検出位
置までの距離によって振動の伝播過程での減衰量が異な
るので、打撃装置１１によるコンクリート２の打撃は、
図５に点Ｐ1 〜Ｐ4 で示すように加速度センサ１５の取
付位置から一定の距離Ｌの位置、すなわち加速度センサ
１５を中心とする半径Ｌの円周上の複数箇所で行われ、
打撃の際に、反発力センサ１２による反発力の検出と加
速度センサ１５による振動検出が行われる。
【００１３】加速度センサ１５からは、コンクリート２
の振動波形に対応する電気信号が出力され、この信号
は、増幅部１６によって増幅された後Ａ／Ｄ変換部１７
へ送られ、ここでディジタル信号に変換されて、信号処
理部１８に送られる。この信号処理部１８は、Ａ／Ｄ変
換部１７から逐次入力されるディジタル信号のＦＦＴ
（高速フーリエ変換）による分析を行い、卓越周波数
や、信号の最大振幅値や、ＡＲ係数等の波形パラメータ
解析を行うものである。これらの解析値データはパーソ
ナルコンピュータ２０に送られ、そのメモリに記憶され
る。
の振動波形に対応する電気信号が出力され、この信号
は、増幅部１６によって増幅された後Ａ／Ｄ変換部１７
へ送られ、ここでディジタル信号に変換されて、信号処
理部１８に送られる。この信号処理部１８は、Ａ／Ｄ変
換部１７から逐次入力されるディジタル信号のＦＦＴ
（高速フーリエ変換）による分析を行い、卓越周波数
や、信号の最大振幅値や、ＡＲ係数等の波形パラメータ
解析を行うものである。これらの解析値データはパーソ
ナルコンピュータ２０に送られ、そのメモリに記憶され
る。
【００１４】パーソナルコンピュータ２０には、コンク
リート強度推定のための計算プログラムがインストール
された計算ソフトウェア１９が用いられ、反発力センサ
１２から増幅部１３及びＡ／Ｄ変換部１４を介して与え
られる反発力データと、信号処理部１８で解析された振
動の卓越周波数、最大振幅値及びＡＲ係数等の解析値デ
ータから、先の(4) 式によってコンクリート強度が求め
られる。
リート強度推定のための計算プログラムがインストール
された計算ソフトウェア１９が用いられ、反発力センサ
１２から増幅部１３及びＡ／Ｄ変換部１４を介して与え
られる反発力データと、信号処理部１８で解析された振
動の卓越周波数、最大振幅値及びＡＲ係数等の解析値デ
ータから、先の(4) 式によってコンクリート強度が求め
られる。
【００１５】図６に示すように、打撃の際のテストハン
マの反発力や打撃によって発生する振動特性（上述の卓
越周波数、最大振幅値及びＡＲ係数等の波形パラメー
タ）とコンクリート強度との間には大まかな相関性は認
められるが、内部の鉄筋等の位置、コンクリート２の表
面性状、コンクリートの端部からの距離等、種々の誤差
要因の存在により、必ずしも明確ではない。このためコ
ンクリート強度推定のための推定式の導入は、強度が判
明しているコンクリート供試体を用いて予めコンクリー
ト強度と各波形パラメータとの相関を求めることによっ
て行う。
マの反発力や打撃によって発生する振動特性（上述の卓
越周波数、最大振幅値及びＡＲ係数等の波形パラメー
タ）とコンクリート強度との間には大まかな相関性は認
められるが、内部の鉄筋等の位置、コンクリート２の表
面性状、コンクリートの端部からの距離等、種々の誤差
要因の存在により、必ずしも明確ではない。このためコ
ンクリート強度推定のための推定式の導入は、強度が判
明しているコンクリート供試体を用いて予めコンクリー
ト強度と各波形パラメータとの相関を求めることによっ
て行う。
【００１６】
【発明の効果】本発明に係るコンクリート強度の推定方
法によると、コンクリート強度の推定のためのデータと
して、空気伝送音ではなく、コンクリート自体の振動計
測データを採用しており、しかも打撃の際の反発力デー
タ及び振動検出による複数の波形パラメータを変数とし
て多変量解析を行うことによって、強度推定の信頼性を
向上することができる。
法によると、コンクリート強度の推定のためのデータと
して、空気伝送音ではなく、コンクリート自体の振動計
測データを採用しており、しかも打撃の際の反発力デー
タ及び振動検出による複数の波形パラメータを変数とし
て多変量解析を行うことによって、強度推定の信頼性を
向上することができる。
【図１】鋼球落下によるコンクリート打撃を模式的に示
す説明図である。
す説明図である。
【図２】落下した鋼球がコンクリートに衝突することに
よって与えられる加振力Ｆmaxとその時の鋼球の接触時
間ＴC との関係を示す説明図である。
よって与えられる加振力Ｆmaxとその時の鋼球の接触時
間ＴC との関係を示す説明図である。
【図３】鋼球落下によってコンクリートに発生した振動
の卓越周波数ｆC を説明するための図である。
の卓越周波数ｆC を説明するための図である。
【図４】本発明に係るコンクリート強度の推定方法の好
ましい実施形態を示すシステムブロック図である。
ましい実施形態を示すシステムブロック図である。
【図５】上記実施形態における加速度センサ取付位置と
打撃位置との関係を示す説明図である。
打撃位置との関係を示す説明図である。
【図６】打撃の際のテストハンマの反発力、打撃によっ
て発生する振動の卓越周波数、最大振幅値及びＡＲ係数
と、コンクリート強度との関係を示す説明図である。
て発生する振動の卓越周波数、最大振幅値及びＡＲ係数
と、コンクリート強度との関係を示す説明図である。
１１ 打撃装置 １２ 反発力センサ １５ 加速度センサ
Claims (2)
- 【請求項１】 コンクリート表面の任意の位置に加速度
センサを取り付け、 前記コンクリート表面のうち前記加速度センサの取付位
置から一定距離離れた箇所を所定質量の打撃部材で所定
の打撃速度で打撃し、 前記加速度センサを介して計測された前記打撃部材の反
発力及び前記コンクリートの振動パラメータから、前記
コンクリートの強度を求めることを特徴とするコンクリ
ート強度の推定方法。 - 【請求項２】 請求項１の記載において、 コンクリートの振動パラメータは、振動の卓越周波数、
最大振幅値及びＡＲ係数であることを特徴とするコンク
リート強度の推定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10093865A JPH11271286A (ja) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | コンクリート強度の推定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10093865A JPH11271286A (ja) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | コンクリート強度の推定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11271286A true JPH11271286A (ja) | 1999-10-05 |
Family
ID=14094351
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10093865A Pending JPH11271286A (ja) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | コンクリート強度の推定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11271286A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR100451975B1 (ko) * | 2002-06-05 | 2004-10-12 | 부양산업 주식회사 | 콘크리트 코팅관 충격시험장치 |
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| CN100414283C (zh) * | 2005-05-17 | 2008-08-27 | 贵州中建建筑科研设计院有限公司 | 回弹仪非破损检测高强度等级山砂混凝土抗压强度方法 |
| JP2008275520A (ja) * | 2007-05-01 | 2008-11-13 | Toa Harbor Works Co Ltd | コンクリート構造物の劣化検査方法 |
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| JP2011027586A (ja) * | 2009-07-27 | 2011-02-10 | Tobishima Corp | ひび割れ深さ計測方法 |
| CN103837597A (zh) * | 2014-01-27 | 2014-06-04 | 重庆大学 | 钢管混凝土脱粘检测方法 |
| KR20160118458A (ko) * | 2015-04-01 | 2016-10-12 | 대구대학교 산학협력단 | 사운드 신호를 이용한 재료의 비파괴 강도 측정장치 및 방법 |
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| CN110108792A (zh) * | 2019-04-23 | 2019-08-09 | 国家电网有限公司 | 一种土石混合料频率响应特征快速检测设备以及方法 |
-
1998
- 1998-03-24 JP JP10093865A patent/JPH11271286A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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