(57)【要約】【課題】  コンクリート表面と鉄筋表面の間に介在する空洞を考慮して鉄筋コンクリートを診断する。【解決手段】  パッシブ法またはアクティブ法によってコンクリートに熱を加え、コンクリート加熱後にコンクリート表面の熱画像を撮影する。撮影した熱画像を用いてコンクリート表面と鉄筋表面の間に介在する空洞を検知すると共に、空洞とその直上のコンクリートからなるかぶりコンクリート領域の表面の温度上昇量を求め、求めた温度上昇量を用いてかぶりコンクリート領域の等価熱物性値を演算する。そして求めた等価熱物性値を用いて各種推測処理を行う。【選択図】図４
2014206487.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋コンクリートの不具合を診断する鉄筋コンクリート診断方法において、
パッシブ法またはアクティブ法によってコンクリートに熱を加えるコンクリート加熱工程と、
前記コンクリート加熱工程後にコンクリート表面の第一の熱画像を撮影する第一の熱画像撮影工程と、
前記第一の熱画像を用いてコンクリート表面と鉄筋表面の間に介在する空洞を検知すると共に、空洞とその直上のコンクリートからなるかぶりコンクリート領域の表面の第一の温度上昇量を求める第一の温度上昇量取得工程と、
前記第一の温度上昇量を用いて前記かぶりコンクリート領域の等価熱物性値を演算する熱物性値演算工程と、
鉄筋に熱を加える鉄筋加熱工程と、
前記鉄筋加熱工程後にコンクリート表面の第二の熱画像を撮影する第二の熱画像撮影工程と、
前記第二の熱画像を用いて前記かぶりコンクリート領域の表面の第二の温度上昇量を求める第二の温度上昇量取得工程と、
前記等価熱物性値を用いて前記第二の温度上昇量を補正して補正後温度上昇量を求める温度上昇量補正工程と、
前記補正後温度上昇量を用いて空洞直下の鉄筋の腐食率を推測する腐食率推測工程と、を行う
ことを特徴とする鉄筋コンクリート診断方法。
【請求項２】
前記腐食率推測工程では、コンクリート表面との間に空洞が介在しない鉄筋の腐食率を推測する推測式を用意し、前記補正後温度上昇量を前記推測式に当てはめることによって空洞直下の鉄筋の腐食率を推測する
請求項１に記載の鉄筋コンクリート診断方法。
【請求項３】
前記第二の温度上昇量取得工程では、さらに、前記かぶりコンクリート領域の表面外であって且つ鉄筋直上のコンクリート表面の第三の温度上昇量を求め、
前記腐食率推測工程では、コンクリート表面との間に空洞が介在しない鉄筋の腐食率を推測する推測式を用意し、前記補正後温度上昇量を前記推測式に当てはめることによって空洞直下の鉄筋の腐食率を推測し、さらに、前記第三の温度上昇量を前記推測式に当てはめることによって空洞直下外の鉄筋の腐食率を推測する
請求項１に記載の鉄筋コンクリート診断方法。
【請求項４】
前記推測式は、健全時コンクリート表面温度上昇量（ΔＴｓｔ）と、実測コンクリート表面温度上昇量（ΔＴ２）と、鉄筋の比熱（Ｃｓｔ）と、コンクリートの比熱（Ｃｃｏｎ）と、腐食生成物の比熱（Ｃｃｏｒ）と、鉄筋の熱伝導率（ｋｓｔ）と、コンクリートの熱伝導率（ｋｃｏｎ）と、腐食生成物の熱伝導率（ｋｃｏｒ）と、鉄筋の密度（ρｓｔ）と、コンクリートの密度（ρｃｏｎ）と、腐食生成物の密度（ρｃｏｒ）と、鉄筋の断面積（Ｓｓｔ）と、コンクリートの断面積（Ｓｃｏｎ）と、かぶり厚さ（ｃ）と、拡散性状を表すパラメータ（α）と、を変数として鉄筋の腐食率（ｎ）を求める式であり、
当該推測式の実測コンクリート表面温度上昇量（ΔＴ２）に前記補正後温度上昇量（ΔＴバー）を当てはめることによって空洞直下の鉄筋の腐食率（ｎ）を推測する
請求項２または３に記載の鉄筋コンクリート診断方法。
【請求項５】
前記熱物性値演算工程では、
前記第一の温度上昇量（ΔＴ１）の他に、前記コンクリート加熱工程によるコンクリート加熱前のコンクリート表面の温度（Ｔｉｎｉ）およびコンクリート加熱開始後のコンクリート表面の最高温度（ＴＭＡＸ）と、健全時コンクリート表面温度（Ｔｓｔ）と、コンクリートの密度（ρｃｏｎ）と、空洞の密度（ρｃａｖ）と、コンクリートの比熱（Ｃｃｏｎ）と、空洞の比熱（Ｃｃａｖ）と、を用いて、コンクリートの熱容量と空洞の熱容量を統合した等価熱容量（ρＣバー）を求め、
また、前記第一の温度上昇量（ΔＴ１）の他に、前記コンクリート加熱工程によるコンクリート加熱前のコンクリート表面の温度（Ｔｉｎｉ）およびコンクリート加熱開始後のコンクリート表面の最高温度（ＴＭＡＸ）と、健全時コンクリート表面温度（Ｔｓｔ）と、コンクリートの熱伝導率（ｋｃｏｎ）と、空洞の熱伝導率（ｋｃａｖ）と、を用いて、コンクリートの熱伝導率と空洞の熱伝導率を統合した等価熱伝導率（Ｋバー）を求める
請求項１〜４のいずれか一項に記載の鉄筋コンクリート診断方法。
【請求項６】
前記温度上昇量補正工程では、等価熱容量（ρＣバー）と、コンクリートの密度（ρｃｏｎ）と、コンクリートの比熱（Ｃｃｏｎ）と、等価熱伝導率（Ｋバー）と、コンクリートの熱伝導率（ｋｃｏｎ）と、を用いて、前記第二の温度上昇量（ΔＴ２）を補正して前記補正後温度上昇量（ΔＴバー）を求める
請求項５に記載の鉄筋コンクリート診断方法。
【請求項７】
鉄筋コンクリートの不具合を診断する鉄筋コンクリート診断方法において、
パッシブ法またはアクティブ法によってコンクリートに熱を加えるコンクリート加熱工程と、
前記コンクリート加熱工程後にコンクリート表面の熱画像を撮影する熱画像撮影工程と、
前記熱画像を用いてコンクリート表面と鉄筋表面の間に介在する空洞を検知すると共に、空洞とその直上のコンクリートからなるかぶりコンクリート領域の表面の温度上昇量を求める表面温度上昇量取得工程と、
前記温度上昇量を用いて前記かぶりコンクリート領域の等価熱物性値を演算する熱物性値演算工程と、
前記等価熱物性値を用いて前記かぶりコンクリート領域における空洞の体積率を演算する体積率演算工程と、
前記体積率を用いて空洞厚を推測する空洞厚推測工程と、を行う
ことを特徴とする鉄筋コンクリート診断方法。
【請求項８】
前記熱物性値演算工程では、前記温度上昇量（ΔＴ）と、前記温度上昇量（ΔＴｓｔ）と、コンクリートの熱伝導率（ｋｃｏｎ）と、を用いて、コンクリートの等価熱伝導率（Ｋバー）を演算し、
前記体積率演算工程では、等価熱伝導率（Ｋバー）と、コンクリートの熱伝導率（ｋｃｏｎ）と、空洞の熱伝導率（ｋｃａｖ）と、を用いて、前記体積率（φ）を演算する
請求項７に記載の鉄筋コンクリート診断方法。
【請求項９】
鉄筋コンクリートの不具合を診断する鉄筋コンクリート診断装置において、
鉄筋に熱を加える鉄筋加熱部と、
パッシブ法またはアクティブ法によるコンクリート加熱後のコンクリート表面の第一の熱画像および前記鉄筋加熱部による鉄筋加熱後のコンクリート表面の第二の熱画像を撮影する赤外線カメラと、
前記第一の熱画像を用いてコンクリート表面と鉄筋表面の間に介在する空洞とその空洞直上のコンクリートからなるかぶりコンクリート領域の表面の第一の温度上昇量を求める第一の温度上昇量取得部と、
前記第一の温度上昇量を用いて前記かぶりコンクリート領域の等価熱物性値を演算する熱物性値演算部と、
前記第二の熱画像を用いて前記かぶりコンクリート領域の表面の第二の温度上昇量を求める第二の温度上昇量取得部と、
前記等価熱物性値を用いて前記第二の温度上昇量を補正して補正後温度上昇量を求める温度上昇量補正部と、
前記補正後温度上昇量を用いて空洞直下の鉄筋の腐食率を推測する腐食率推測部と、
推測された前記鉄筋の腐食率を表示する表示部と、を備えた
ことを特徴とする鉄筋コンクリート診断装置。
【請求項１０】
鉄筋コンクリートの不具合を診断する鉄筋コンクリート診断装置において、
パッシブ法またはアクティブ法によるコンクリート加熱後のコンクリート表面の熱画像を撮影する赤外線カメラと、
前記熱画像を用いてコンクリート表面と鉄筋表面の間に介在する空洞とその空洞直上のコンクリートからなるかぶりコンクリート領域の表面の温度上昇量を求める温度上昇量取得部と、
前記度上昇量を用いて前記かぶりコンクリート領域の等価熱物性値を演算する熱物性値演算部と、
前記等価熱物性値を用いて前記かぶりコンクリート領域における空洞の体積率を演算する体積率演算部と、
前記体積率を用いて空洞厚を推測する空洞厚推測部と、
推測された前記空洞厚を表示する表示部と、を備えた
ことを特徴とする鉄筋コンクリート診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱画像を用いて鉄筋コンクリートを診断する技術に関し、特にコンクリート表面と鉄筋との間に介在する空洞を考慮して鉄筋コンクリートを診断する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
橋梁やビルディング等のコンクリート構造物にはコンクリート内部に強度を補完する鉄筋や鉄骨が埋め込まれている。こうした構造を鉄筋コンクリート構造（ＲＣ構造）及び鉄筋鉄骨コンクリート構造（ＳＲＣ構造）という。本願では、ＲＣ構造及びＳＲＣ構造の構造物を「コンクリート構造物」と総称する。
【０００３】
コンクリート構造物は経年劣化だけでなく早期劣化することがある。早期劣化の原因の一つはコンクリート内における鉄筋の腐食である。鉄筋の腐食はコンクリート構造物に様々な損傷を引き起こす。そこで鉄筋の腐食に起因するコンクリート構造物の損傷を未然に防ぐために、早期に鉄筋の腐食を診断する技術が研究されている。その一つとして、コンクリート構造物を赤外線カメラで撮影してコンクリート表面の温度分布を示す熱画像を解析し、鉄筋の腐食性状を診断する技術（腐食領域の判定や腐食率の推測など）がある。
【０００４】
鉄筋が蓄熱すると、周囲のコンクリートに熱を放出する。放出された熱はかぶりの領域に拡散してコンクリート表面に伝播する。するとコンクリート表面のうち鉄筋の直上が周囲と比較して高温になるので、熱画像で鉄筋が顕在化することになる。しかし熱画像において、鉄筋の腐食領域の表示は非腐食領域の表示と比較して低温を示す。これは次の理由による。鉄筋が腐食すると腐食箇所を覆うように腐食生成物が発生する。腐食生成物は断熱性を有しており、鉄筋が周囲に放出する熱を遮断する。このため鉄筋が均一に蓄熱していても、非腐蝕領域と腐食領域とでは外部への放熱量に差がでる。この差が熱画像の温度差として現れる。こうした現象を利用することで鉄筋の腐食性状診断が可能になる。
【０００５】
コンクリート構造物に蓄熱させる手段としては、日射等の自然環境に任せるパッシブ法と、ヒータ等の強制的な加熱手段を用いてコンクリート表面を熱するアクティブ法がある。コンクリートに埋め込まれた鉄筋に効率よく蓄熱させるには、鉄筋に直接熱を加える方法が有効である。こうした方法を利用した技術としては、例えば下記特許文献１〜３が開示されている。特許文献１は、かぶりコンクリートの一部をはつることで鉄筋を露出し、露出した鉄筋に直接電流を流すことによって鉄筋に熱を発生させ、熱画像を撮影する技術を開示している。また特許文献２、３は、誘導コイルを使った所謂ＩＨ（Induction Heating：誘導加熱）を利用して鉄筋に渦電流を生じさせることによって鉄筋に熱を発生させ、熱画像を撮影する技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３８３４７４９号公報
【特許文献２】特許第４４２３６４２号公報
【特許文献３】特開２００６−３３７２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
鉄筋の腐食は、鉄筋からコンクリートを剥離させてコンクリートと鉄筋の間に空洞を生じさせる。こうした空洞がコンクリート表面と鉄筋の間の熱拡散経路に存在すると、鉄筋からコンクリート表面への熱拡散が空洞によって遮られる。したがって空洞の有無は熱画像における鉄筋の温度性状に影響を及ぼす。
【０００８】
鉄筋の腐食性状診断の一つとして、コンクリート表面の温度の絶対値及び温度分布の相対的な比較によって鉄筋の腐食率を推測する技術がある。しかしながらこの技術はコンクリート表面と鉄筋表面の間にコンクリートが満たされていることを前提として考え出されたものであって、コンクリート表面と鉄筋表面の間に空洞が介在することは考慮されていない。  
また空洞の性状についても検討されていない。
【０００９】
本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、コンクリート表面と鉄筋表面の間に介在する空洞を考慮して鉄筋コンクリートを診断することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、
鉄筋コンクリートの不具合を診断する鉄筋コンクリート診断方法において、
パッシブ法またはアクティブ法によってコンクリートに熱を加えるコンクリート加熱工程と、
前記コンクリート加熱工程後にコンクリート表面の第一の熱画像を撮影する第一の熱画像撮影工程と、
前記第一の熱画像を用いてコンクリート表面と鉄筋表面の間に介在する空洞を検知すると共に、空洞とその直上のコンクリートからなるかぶりコンクリート領域の表面の第一の温度上昇量を求める第一の温度上昇量取得工程と、
前記第一の温度上昇量を用いて前記かぶりコンクリート領域の等価熱物性値を演算する熱物性値演算工程と、
鉄筋に熱を加える鉄筋加熱工程と、
前記鉄筋加熱工程後にコンクリート表面の第二の熱画像を撮影する第二の熱画像撮影工程と、
前記第二の熱画像を用いて前記かぶりコンクリート領域の表面の第二の温度上昇量を求める第二の温度上昇量取得工程と、
前記等価熱物性値を用いて前記第二の温度上昇量を補正して補正後温度上昇量を求める温度上昇量補正工程と、
前記補正後温度上昇量を用いて空洞直下の鉄筋の腐食率を推測する腐食率推測工程と、を行う
ことを特徴とする。
【００１１】
第１の発明の一形態として、
前記腐食率推測工程では、コンクリート表面との間に空洞が介在しない鉄筋の腐食率を推測する推測式を用意し、前記補正後温度上昇量を前記推測式に当てはめることによって空洞直下の鉄筋の腐食率を推測する。
【００１２】
第１の発明の一形態として、
前記第二の温度上昇量取得工程では、さらに、前記かぶりコンクリート領域の表面外であって且つ鉄筋直上のコンクリート表面の第三の温度上昇量を求め、
前記腐食率推測工程では、コンクリート表面との間に空洞が介在しない鉄筋の腐食率を推測する推測式を用意し、前記補正後温度上昇量を前記推測式に当てはめることによって空洞直下の鉄筋の腐食率を推測し、さらに、前記第三の温度上昇量を前記推測式に当てはめることによって空洞直下外の鉄筋の腐食率を推測する。
【００１３】
第１の発明の一形態として、
前記推測式は、健全時コンクリート表面温度上昇量（ΔＴｓｔ）と、実測コンクリート表面温度上昇量（ΔＴ２）と、鉄筋の比熱（Ｃｓｔ）と、コンクリートの比熱（Ｃｃｏｎ）と、腐食生成物の比熱（Ｃｃｏｒ）と、鉄筋の熱伝導率（ｋｓｔ）と、コンクリートの熱伝導率（ｋｃｏｎ）と、腐食生成物の熱伝導率（ｋｃｏｒ）と、鉄筋の密度（ρｓｔ）と、コンクリートの密度（ρｃｏｎ）と、腐食生成物の密度（ρｃｏｒ）と、鉄筋の断面積（Ｓｓｔ）と、コンクリートの断面積（Ｓｃｏｎ）と、かぶり厚さ（ｃ）と、拡散性状を表すパラメータ（α）と、を変数として鉄筋の腐食率（ｎ）を求める式であり、
当該推測式の実測コンクリート表面温度上昇量（ΔＴ２）に前記補正後温度上昇量（ΔＴバー）を当てはめることによって空洞直下の鉄筋の腐食率（ｎ）を推測する。
【００１４】
第１の発明の一形態として、
前記熱物性値演算工程では、
前記第一の温度上昇量（ΔＴ１）の他に、前記コンクリート加熱工程によるコンクリート加熱前のコンクリート表面の温度（Ｔｉｎｉ）およびコンクリート加熱開始後のコンクリート表面の最高温度（ＴＭＡＸ）と、健全時コンクリート表面温度（Ｔｓｔ）と、コンクリートの密度（ρｃｏｎ）と、空洞の密度（ρｃａｖ）と、コンクリートの比熱（Ｃｃｏｎ）と、空洞の比熱（Ｃｃａｖ）と、を用いて、コンクリートの熱容量と空洞の熱容量を統合した等価熱容量（ρＣバー）を求め、
また、前記第一の温度上昇量（ΔＴ１）の他に、前記コンクリート加熱工程によるコンクリート加熱前のコンクリート表面の温度（Ｔｉｎｉ）およびコンクリート加熱開始後のコンクリート表面の最高温度（ＴＭＡＸ）と、健全時コンクリート表面温度（Ｔｓｔ）と、コンクリートの熱伝導率（ｋｃｏｎ）と、空洞の熱伝導率（ｋｃａｖ）と、を用いて、コンクリートの熱伝導率と空洞の熱伝導率を統合した等価熱伝導率（Ｋバー）を求める。
【００１５】
第１の発明の一形態として、
前記温度上昇量補正工程では、等価熱容量（ρＣバー）と、コンクリートの密度（ρｃｏｎ）と、コンクリートの比熱（Ｃｃｏｎ）と、等価熱伝導率（Ｋバー）と、コンクリートの熱伝導率（ｋｃｏｎ）と、を用いて、前記第二の温度上昇量（ΔＴ２）を補正して前記補正後温度上昇量（ΔＴバー）を求める。
【００１６】
第２発明は、
鉄筋コンクリートの不具合を診断する鉄筋コンクリート診断方法において、
パッシブ法またはアクティブ法によってコンクリートに熱を加えるコンクリート加熱工程と、
前記コンクリート加熱工程後にコンクリート表面の熱画像を撮影する熱画像撮影工程と、
前記熱画像を用いてコンクリート表面と鉄筋表面の間に介在する空洞を検知すると共に、空洞とその直上のコンクリートからなるかぶりコンクリート領域の表面の温度上昇量を求める表面温度上昇量取得工程と、
前記温度上昇量を用いて前記かぶりコンクリート領域の等価熱物性値を演算する熱物性値演算工程と、
前記等価熱物性値を用いて前記かぶりコンクリート領域における空洞の体積率を演算する体積率演算工程と、
前記体積率を用いて空洞厚を推測する空洞厚推測工程と、を行う
ことを特徴とする。
【００１７】
第２の発明の一形態として、
前記熱物性値演算工程では、前記温度上昇量（ΔＴ）と、前記温度上昇量（ΔＴｓｔ）と、コンクリートの熱伝導率（ｋｃｏｎ）と、を用いて、コンクリートの等価熱伝導率（Ｋバー）を演算し、
前記体積率演算工程では、等価熱伝導率（Ｋバー）と、コンクリートの熱伝導率（ｋｃｏｎ）と、空洞の熱伝導率（ｋｃａｖ）と、を用いて、前記体積率（φ）を演算する。
【００１８】
第３の発明は、
鉄筋コンクリートの不具合を診断する鉄筋コンクリート診断装置において、
鉄筋に熱を加える鉄筋加熱部と、
パッシブ法またはアクティブ法によるコンクリート加熱後のコンクリート表面の第一の熱画像および前記鉄筋加熱部による鉄筋加熱後のコンクリート表面の第二の熱画像を撮影する赤外線カメラと、
前記第一の熱画像を用いてコンクリート表面と鉄筋表面の間に介在する空洞とその空洞直上のコンクリートからなるかぶりコンクリート領域の表面の第一の温度上昇量を求める第一の温度上昇量取得部と、
前記第一の温度上昇量を用いて前記かぶりコンクリート領域の等価熱物性値を演算する熱物性値演算部と、
前記第二の熱画像を用いて前記かぶりコンクリート領域の表面の第二の温度上昇量を求める第二の温度上昇量取得部と、
前記等価熱物性値を用いて前記第二の温度上昇量を補正して補正後温度上昇量を求める温度上昇量補正部と、
前記補正後温度上昇量を用いて空洞直下の鉄筋の腐食率を推測する腐食率推測部と、
推測された前記鉄筋の腐食率を表示する表示部と、を備えた
ことを特徴とする。
【００１９】
第４の発明は、
鉄筋コンクリートの不具合を診断する鉄筋コンクリート診断装置において、
パッシブ法またはアクティブ法によるコンクリート加熱後のコンクリート表面の熱画像を撮影する赤外線カメラと、
前記熱画像を用いてコンクリート表面と鉄筋表面の間に介在する空洞とその空洞直上のコンクリートからなるかぶりコンクリート領域の表面の温度上昇量を求める温度上昇量取得部と、
前記度上昇量を用いて前記かぶりコンクリート領域の等価熱物性値を演算する熱物性値演算部と、
前記等価熱物性値を用いて前記かぶりコンクリート領域における空洞の体積率を演算する体積率演算部と、
前記体積率を用いて空洞厚を推測する空洞厚推測部と、
推測された前記空洞厚を表示する表示部と、を備えた
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
第１、第３の発明によれば、空洞とその直上のコンクリートからなるかぶりコンクリート領域の等価熱物性値を用いて、空洞を伴う鉄筋の腐食率を推測する。このように空洞の存在を考慮して鉄筋の腐食率を推測するので、空洞の存在を考慮せずに鉄筋の腐食率を推測するよりも推測精度が向上する。精度の高い鉄筋の腐食率を知ることで、コンクリート構造物の改修判断を適切に行うことができる。
【００２１】
第２、第４の発明によれば、空洞とその直上のコンクリートからなるかぶりコンクリート領域の等価熱物性値を用いて、空洞の厚さを推測する。空洞の厚さを知ることで、コンクリート構造物の改修判断を適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例１に係る鉄筋コンクリート診断装置の構成を示す。
【図２】実施例１に係る処理部の機能ブロックを示す。
【図３】熱拡散経路内のコンクリートの断面積Ｓｃｏｎの定義を示す。
【図４】実施例１に係る鉄筋腐食率推測処理の手順を示す。
【図５】試験体を用いた実験結果であって、空洞を考慮した場合と考慮しない場合の鉄筋の腐食率の推測結果を示す。
【図６】実施例２に係る鉄筋コンクリート診断装置の構成を示す。
【図７】実施例２に係る処理部の機能ブロックを示す。
【図８】実施例２に係る空洞厚推測処理の手順を示す。
【図９】試験体を用いた実験結果であって、空洞厚（３ｍｍ）の推測結果を示す。
【図１０】試験体を用いた実験結果であって、空洞厚（６ｍｍ）の推測結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００２４】
本実施例は鉄筋の腐食率を推測することによって鉄筋コンクリートを診断するものである。本実施例では、空洞を伴う鉄筋の腐食率を、空洞とその直上のコンクリートからなるかぶりコンクリート領域の等価熱物性値を用いて推測する。「鉄筋の腐食率」とは「鉄筋の質量減少率」あるいは「鉄筋径の減少率」ともいう。
【００２５】
一般に、鉄筋表面からコンクリート表面までの距離を「かぶり厚」というが、本願ではかぶり厚の間に位置する空洞とコンクリートからなる一連の領域、すなわち鉄筋表面に沿って発生した空洞とその直上のコンクリートからなる一連の領域を「かぶりコンクリート領域」と称する。
【００２６】
［１．鉄筋コンクリート診断装置の構成］
図１は本実施例に係る鉄筋コンクリート診断装置の構成を示す。本実施例の鉄筋コンクリート診断装置は、鉄筋の腐食率を推測する鉄筋腐食率推測装置である。図１を用いて本実施例の装置構成を説明する。
【００２７】
鉄筋腐食率推測装置１０は、コンクリート構造物１に埋め込まれた鉄筋３を直接熱する鉄筋加熱部２０と、コンクリート構造物１の表面を撮影して熱画像データを生成する赤外線カメラ３０と、赤外線カメラ３０で生成された熱画像データを用いてコンクリート構造物１の表面の熱画像を生成したり、またその熱画像を用いて鉄筋の腐食率を推測する処理等を行う処理部４０と、処理部４０で生成された熱画像を表示する表示部５０と、コンクリート構造物１に含まれる空洞５を検知する際にコンクリート構造物１を熱するヒータ６０と、を有する。
【００２８】
鉄筋加熱部２０は、インバータ２０２と誘導コイル２０４と冷却水循環器２０６を有する。  
インバータ２０２は設定により鉄筋３の誘導加熱に適した高周波電流を発生させる。  
誘導コイル２０４は同心に巻回された導体からなり、その両端はケーブルを介してインバータ２０２の端子に接続される。インバータ２０２で生じた高周波電流が誘導コイル２０４に流れるとその高周波電流に応じた誘導電流が鉄筋３に生じる。誘導コイル２０４の形態としては、導体が同一平面内で徐々に拡径（又は縮径）する渦巻状に巻回され、更にその渦巻が矩形を呈することが望ましい。本発明者らの実験によれば、矩形の誘導コイルは円形の誘導コイルよりも加熱むらを少なくすることが判明している。また誘導コイル２０４を、矩形を呈する面とコンクリート表面とが平行になるように且つ矩形の長手方向と鉄筋３の軸方向とが平行になるように配置することが望ましい。鉄筋３の加熱の際に、誘導コイル２０４はコンクリート構造物１の表面側すなわち被調査面と対向するように設置される。但し鉄筋３を発熱させることが可能であるならば、誘導コイル２０４をコンクリート構造物１の裏面側（被調査面の背面側）に設置しても良い。  
誘導コイル２０４には導体に沿って配管が設けられる。配管の両端はそれぞれ外部の管路を介して冷却水循環器２０６の吐出口及び吸込口に接続される。冷却水は、誘導コイル２０４で吸熱し冷却水循環器２０６で放熱するように、冷却循環器２０６と誘導コイル２０４を循環する。冷却水によって誘導コイル２０４の高温化は抑制される。
【００２９】
なお本実施例の鉄筋加熱部２０は誘導加熱を利用するが、誘導加熱を利用しない鉄筋加熱手段、例えば従来のように一部のかぶりコンクリートをはつりとって鉄筋を露出させ、露出した鉄筋に直接電流を供給する手段を用いることも可能である。しかしこうした手段と比較して、鉄筋加熱部２０はかぶりコンクリートをはつりとる作業が不要であり作業が容易といった利点がある。
【００３０】
赤外線カメラ３０は、コンクリート構造物１の表面から放出される赤外線帯域のエネルギーを赤外線検出素子で検出し、検出したエネルギーを温度に変換し、変換後の温度の分布を画像化するための熱画像データを生成する。赤外線検出素子としては、例えばInSb、QWIP、μ−ボロメータなどの中赤外線を検出する素子が用いられる。赤外線カメラ３０は生成した熱画像データを熱画像信号Ｓ1にして処理部４０に直接出力するか、又は記憶媒体３２に保存する。
【００３１】
本実施例では、空洞を検知するため及びかぶりコンクリート領域の等価熱物性値を演算するために撮影される第一の熱画像と、鉄筋腐食率推測のために撮影される第二の熱画像と、を用いる。そこで、第一の熱画像を撮影する赤外線カメラ３０と第二の熱画像を撮影する赤外線カメラ３０をそれぞれ用意してもよいし、第一の熱画像及び第二の熱画像を撮影する赤外線カメラ３０を一つ用意してもよい。
【００３２】
コンクリート構造物１の撮影を広範囲にわたって行う場合は、鉄筋加熱部２０と赤外線カメラ３０を所定間隔を置いて略一直線上に配置したユニットにし、第二の熱画像撮影時には、鉄筋加熱部２０、赤外線カメラ３０の順になるように、ユニットを前記一直線に沿って所定速度で移動させて撮影をすると効率的である。
【００３３】
処理部４０は、赤外線カメラ３０で生成された熱画像データを赤外線カメラ３０から直接又は記録媒体３２を介して取得し、その熱画像データに基づいて熱画像を生成し、その画像データを表示部５０に出力する。また各種演算、推測を行い、そうした結果を表示５０に出力する。
【００３４】
図２は本実施例に係る処理部の機能ブロックを示す。  
処理部４０は、赤外線カメラ３０で生成された熱画像データを赤外線カメラ３０から直接又は記録媒体３２を介して取得し、その熱画像データに基づいて熱画像を生成する画像生成部４０２と、第一の熱画像に基づきコンクリート加熱前後におけるコンクリート表面の温度上昇量を求めまた第二の熱画像に基づき鉄筋加熱前後におけるコンクリート表面の温度上昇量を求める温度上昇量取得部４０４と、かぶりコンクリート領域の等価熱物性値、ここでは空洞５の熱容量とコンクリートの熱容量を統合した等価熱容量及び空洞５の熱伝導率とコンクリートの熱伝導率を統合した等価熱伝導率を演算する熱物性値演算部４０６と、等価熱物性値を用いてかぶりコンクリート領域の表面の温度上昇量を補正する温度上昇量補正部４０８と、推測式を用いて鉄筋の腐食率を推測する腐食率推測部４１０と、各式及び各式で用いる変数を記憶する記憶部４１２と、を有する。熱物性値演算部４０６と温度上昇量補正部４０８と腐食率推測部４１０で使用される演算式や推測式については下記［２．式の説明］で詳述する。なお一例として、処理部４０はコンピュータで実現可能である。
【００３５】
表示部５０は、処理部４０で生成された熱画像や推測された鉄筋腐食率を画面や印刷物にて表示する。
【００３６】
ヒータ６０は、コンクリート構造物１の加熱の際にコンクリート構造物１の被調査面と対向するように設置される。但しヒータ６０がコンクリート表裏面にわたって伝播する程度の熱エネルギーを輻射できるならば、ヒータ６０をコンクリート構造物１の裏面側（被調査面の背面側）に設置しても良い。
【００３７】
なおヒータ６０を用いてコンクリート構造物１を熱する方法は所謂アクティブ法であるが、本実施例では日射でコンクリート構造物１を熱する所謂パッシブ法を利用することも可能である。パッシブ法でコンクリート構造物１を熱する場合、ヒータ６０は不要である。
【００３８】
［２．式の説明］
ここでは図２で示される処理部４０の熱物性値演算部４０６、温度上昇量補正部４０８及び腐食率推測部４１０で使用される演算式や推測式について説明する。
【００３９】
鉄筋の腐食率ｎは下記（１）式で表される推測式で求められる。本実施例では腐食率推測部４１０が下記（１）式を用いて腐食率ｎを推測する。  
【数１】
2014206487.tif 000003
【００４０】
ｎ：腐食率、
ΔＴｓｔ：健全時（腐食鉄筋を含まない）コンクリート表面温度上昇量、
ΔＴ２：（鉄筋加熱前後における）実測コンクリート表面温度上昇量、
Ｃｓｔ：鉄筋の比熱、
Ｃｃｏｎ：コンクリートの比熱、
Ｃｃｏｒ：腐食生成物の比熱、
ｋｓｔ：鉄筋の熱伝導率、
ｋｃｏｎ：コンクリートの熱伝導率、
ｋｃｏｒ：腐食生成物の熱伝導率、
ρｓｔ：鉄筋の密度、
ρｃｏｎ：コンクリートの密度、
ρｃｏｒ：腐食生成物の密度、
Ｓｓｔ：鉄筋の断面積、
Ｓｃｏｎ：コンクリートの断面積、
ｃ：かぶり厚、
α：拡散性状を表すパラメータ。
【００４１】
上記（１）式のＳｃｏｎの定義は図３で示される。すなわちＳｃｏｎは、鉄筋３からコンクリート表面までのコンクリート断面において鉄筋３の表面からコンクリート表面への最短経路（図３では一点鎖線）を中心にして左右４５°までの領域（図３ではドット領域）の面積で定義される。
【００４２】
本実施例において、上記（１）式の変数のうち実測コンクリート表面温度上昇量ΔＴ２が鉄筋加熱後の第二の熱画像から得られる温度情報に基づいて特定される。例えば、鉄筋の腐食率を推測したい各部分毎に、鉄筋加熱前のコンクリート表面温度と鉄筋加熱後のコンクリート表面温度すなわち第二の熱画像から得られる温度情報との差を求めることによって、実測コンクリート表面温度上昇量ΔＴ２を特定できる。
【００４３】
上記（１）式の変数のうち健全時コンクリート表面温度上昇量ΔＴｓｔは、初期温度ｔ０、外気温ｔａ、かぶり厚ｃ、鉄筋径ｄ、電磁誘導出力ｅを変数とした下記（２）式で表される。  
【数２】
2014206487.tif 000004
【００４４】
なお健全時コンクリート表面温度上昇量ΔＴｓｔについては、初期温度ｔ０、外気温ｔａ、かぶり厚ｃ、鉄筋径ｄ、電磁誘導出力ｅをパラメータとしたデータベースを予め構築しておき、鉄筋加熱時にこれらのパラメータを特定してデータベースを用いて求めるようにすると良い。
【００４５】
ところで上記（１）式はコンクリート表面と鉄筋表面の間にコンクリートが満たされていることを前提として考え出されたものである。このためコンクリート表面と鉄筋表面の間に空洞が介在しない場合には高精度に鉄筋の腐食率ｎを推測できるが、その反面、コンクリート表面と鉄筋表面の間に空洞が介在する場合は、上記（１）式の推測精度は低下する。
【００４６】
こうした推測精度の低下を抑制するために、本実施例では空洞直下の鉄筋の腐食率を推測する場合に上記（１）式の変数を補正するようにしている。具体的には、上記（１）式の実測コンクリート表面温度上昇量ΔＴ２をかぶりコンクリート領域の等価熱物性値によって補正し、補正後のコンクリート表面温度上昇量ΔＴバーを上記（１）式の実測コンクリート表面温度上昇量ΔＴ２にあてはめて鉄筋の腐食率ｎを推測する。
【００４７】
本実施例で使用する等価熱物性値は、空洞の熱容量とコンクリートの熱容量を統合した等価熱容量ρＣバーと、空洞の熱伝導率とコンクリートの熱伝導率を統合した等価熱伝導率Ｋバーである。かぶりコンクリート領域の等価熱容量ρＣバーは下記（３）式で表される演算式で求められる。またかぶりコンクリート領域の等価熱伝導率Ｋバーは下記（４）式で表される演算式で求められる。本実施例では熱物性値演算部４０６が下記（３）、（４）式を用いて等価熱容量ρＣバー及び等価熱伝導率Ｋバーを演算する。  
【数３】
2014206487.tif 000005
【００４８】
ρＣバー：かぶりコンクリート領域の等価熱容量、
Ｋバー：かぶりコンクリート領域の等価熱伝導率、
Ｔｉｎｉ：コンクリート加熱前のコンクリート表面の温度、
ＴＭＡＸ：コンクリート加熱開始後のコンクリート表面の最高温度、
Ｔｓｔ：健全時コンクリート表面温度、
ΔＴ１：（コンクリート加熱前後における）実測コンクリート表面温度上昇量、
ρｃａｖ：空洞の密度、
ρｃｏｎ：コンクリートの密度、
Ｃｃａｖ：空洞の比熱、
Ｃｃｏｎ：コンクリートの比熱、
ｋｃａｖ：空洞の熱伝導率、
ｋｃｏｎ：コンクリートの熱伝導率。
【００４９】
本実施例において、上記（３）、（４）式の変数のうち実測コンクリート表面温度上昇量ΔＴ１がコンクリート加熱後の第一の熱画像から得られる温度情報に基づいて特定される。例えば、コンクリート加熱前のコンクリート表面温度とコンクリート加熱後のコンクリート表面温度すなわち第一の熱画像から得られる温度情報との差を求めることによって、実測コンクリート表面温度上昇量ΔＴ１を特定できる。
【００５０】
そして求めた等価熱容量ρＣバー及び等価熱伝導率Ｋバーを用いて第二の熱画像から得られる温度情報に基づいて特定される実測コンクリート表面温度上昇量ΔＴ２を補正して補正後のコンクリート表面温度上昇量ΔＴ２バーを算出する。補正後のコンクリート表面温度上昇量ΔＴ２バーは下記（５）式で表される。本実施例では温度上昇量補正部４０８が下記（５）式を用いて補正後のコンクリート表面温度上昇量ΔＴ２バーを演算する。  
【数４】
2014206487.tif 000006
【００５１】
このΔＴ２バーを上記（１）式のΔＴ２に当てはめることで、空洞直下の鉄筋の腐食率ｎを高精度に算出できる。
【００５２】
［３．鉄筋腐食率推測処理］
図４は本実施例に係る鉄筋腐食率推測処理の手順を示す。図４を用いて本実施例の処理手順を説明する。
【００５３】
先ずコンクリート加熱工程を行う（ステップＳ４０１）。アクティブ法の場合は、ヒータ６０の放熱面とコンクリート構造物１の被調査面とが対向するようにヒータ６０を配置した後、ヒータ６０を作動させてコンクリート構造物１を熱する。コンクリート構造物１が蓄熱したらヒータ６０による加熱を終了する。アクティブ法の代わりに、日射によってコンクリート構造物１を熱するパッシブ法を実施することも可能である。
【００５４】
コンクリート加熱後、第一の熱画像撮影工程を行う（ステップＳ４０２）。コンクリート構造物１は内部に蓄熱しているため、外気温がコンクリート構造物１の温度より低くなると、コンクリート内部からコンクリート表面へ熱の伝播が発生する。このときコンクリート内部に空洞５が存在すると、その空洞５によって熱の伝播が妨げられる。このため空洞直上のコンクリート表面は周囲と比較して低温になる。本実施例ではこうした現象を利用する。コンクリート内部からコンクリート表面へ熱の伝播が発生しているときに赤外線カメラ３０でコンクリート構造物１の被調査面の熱画像を撮影する。
【００５５】
第一の熱画像撮影後、第一の温度上昇量取得工程を行う（ステップＳ４０３）。赤外線カメラ３０で取得された熱画像データに基づいて処理部４０の画像生成部４０２で第一の熱画像を生成し、表示部５０で表示する。第一の熱画像の中に周囲と比較して低温表示部分が存在すれば、その低温表示部分が空洞５を含むかぶりコンクリート領域であり、その低温表示部分直下に空洞５を伴う腐食鉄筋が存在すると考えられる。このように第一の熱画像の中から低温表示部分を判別することで空洞５の存在及び位置を検知できる。
【００５６】
そしてステップＳ４０１のコンクリート加熱工程の前後でかぶりコンクリート領域の表面の温度がどれだけ上昇したか、すなわちかぶりコンクリート領域の表面の第一の温度上昇量ΔＴ１を求める。例えばコンクリート加熱工程前にコンクリート表面の熱画像を撮影して初期温度Ｔｉｎｉ１を取得しておき、その初期温度Ｔｉｎｉ１とステップＳ４０２で撮影した第一の熱画像の温度Ｔｓｔ１とを比較することで第一の温度上昇量ΔＴ１を求めることができる。または、コンクリート加熱工程前のコンクリート表面の温度が外気温と同等である場合は、コンクリート加熱工程前の外気温Ｔｉｎｉ１とステップＳ４０２で撮影した第一の熱画像の温度Ｔｓｔ１とを比較することで第一の温度上昇量ΔＴ１を求めることができる。こうした演算を処理部４０の温度上昇量取得部４０４で行う。
【００５７】
第一の温度上昇量ΔＴ１を求めた後、熱物性値演算工程を行う（ステップＳ４０４）。取得した第一の温度上昇量ΔＴ１を上記（３）、（４）式に当てはめて、等価熱容量ρＣバーと等価熱伝導率Ｋバーをそれぞれ演算する。こうした演算を処理部４０の熱物性値演算部４０６で行う。
【００５８】
等価熱物性値の演算後、鉄筋加熱工程を行う（ステップＳ４０５）。誘導コイル２０４の渦巻を含む面とコンクリート構造物１の被調査面とが対向するように誘導コイル２０４を配置した後、インバータ２０２を作動させて誘導コイル２０４に所定時間通電する。同時に冷却水循環器２０６を作動させて誘導コイル２０４の配管に冷却水を供給する。このように鉄筋加熱部２０を用いてコンクリート構造物１の鉄筋３を誘導加熱する。
【００５９】
鉄筋３が十分蓄熱したら第二の熱画像撮影工程を行う（ステップＳ４０６）。鉄筋３の蓄熱に必要な時間を予め定めておき、インバータ２０２を作動させてからその時間が経過したら、鉄筋加熱位置から誘導コイル２０４を移動させ、赤外線カメラ３０でコンクリート構造物１の熱画像を撮影する。
【００６０】
第二の熱画像撮影後、第二の温度上昇量取得工程を行う（ステップＳ４０７）。赤外線カメラ３０で取得された熱画像データに基づいて処理部４０の画像生成部４０２で第二の熱画像を生成し、表示部５０で表示する。第二の熱画像では鉄筋３直上のコンクリート表面が高温で表示される。しかしそうした高温表示部分の中に周囲と比較して低温表示部分が存在すれば、その低温表示部分直下に腐食鉄筋が存在すると考えられる。このように第二の熱画像の中の高温表示部分の中から低温表示部分を判別することで腐食鉄筋の存在及び位置を検知することができる。なかでもステップＳ４０３で検知した空洞５と位置が一致する腐食鉄筋は空洞を伴う腐食鉄筋と考えられる。
【００６１】
そしてステップＳ４０５の鉄筋加熱工程によってかぶりコンクリート領域の表面の温度がどれだけ上昇したか、すなわちかぶりコンクリート領域の表面の第二の温度上昇量ΔＴ２を求める。例えば鉄筋加熱工程前にコンクリート表面の熱画像を撮影して初期温度Ｔｉｎｉ２を取得しておき、その初期温度Ｔｉｎｉ２とステップＳ４０６で撮影した第二の熱画像の温度Ｔｓｔ２とを比較することで第二の温度上昇量ΔＴ２を求めることができる。または、鉄筋加熱工程前のコンクリート表面の温度が外気温と同等である場合は、鉄筋加熱工程前の外気温Ｔｉｎｉ２とステップＳ４０６で撮影した第二の熱画像の温度Ｔｓｔ２とを比較することで第二の温度上昇量ΔＴ２を求めることができる。こうした演算を処理部４０の温度上昇量取得部４０４で行う。
【００６２】
空洞５の位置と一致する鉄筋、すなわち空洞直下の鉄筋３の腐食率ｎは、次の温度上昇量補正工程及び腐食率推測工程によって推測する（ステップＳ４０８、Ｓ４０９）。ステップＳ４０４で求めた等価熱容量ρＣバーと等価熱伝導率Ｋバー及び第二の熱画像から取得した第二の温度上昇量ΔＴ２を上記（５）式に当てはめて、補正後温度上昇量ΔＴ２バーを求める（ステップＳ４０８）。そして補正後温度上昇量ΔＴ２バーを上記（１）式のΔＴ２に当てはめて、鉄筋３の腐食率ｎを推測する（ステップＳ４０９）。こうした演算を処理部４０の温度上昇量補正部４０８及び腐食率推測部４１０で行う。
【００６３】
一方、空洞５の位置と一致しない鉄筋、すなわち空洞直下外の鉄筋３の腐食率ｎは、次の腐食率推測工程によって推測する（ステップＳ４１０）。第二の熱画像から取得した第二の温度上昇量ΔＴ２を上記（１）式に当てはめて、鉄筋３の腐食率ｎを推測する。こうした演算を処理部４０の腐食率推測部４１０で行う。
【００６４】
以上の処理を行うことによって、空洞直下の鉄筋３の腐食率ｎ及び空洞直下外の鉄筋３の腐食率ｎを高精度に求めることができる。
【００６５】
なおステップＳ４０３の第一の温度上昇量取得工程及びステップＳ４０４の熱物性値演算工程は、ステップＳ４０２の第一の熱画像撮影工程の後であってステップＳ４０８の温度上昇量補正工程及びステップＳ４０９の腐食率推測工程の前であればどのタイミングで行っても良い。
【００６６】
［４．試験体を用いた実験］
本発明者らは本実施例に関して試験体を用いた実験を行い、その有効性を実証した。以下でその説明をする。
【００６７】
試験体としては、一端（０ｍｍ）から他端（１０００ｍｍ）にわたって鉄筋が埋め込まれ、そのうち０ｍｍ〜約２００ｍｍの位置に埋め込まれた鉄筋が腐食及び空洞を伴うコンクリート片を用意した。鉄筋の腐食率は約１０％である。
【００６８】
この試験体の上面を赤外線カメラで撮影し、取得された熱画像を用いて複数箇所の鉄筋の腐食率を推測した。個々の箇所の鉄筋腐食率を推測する際には、空洞を考慮する処理すなわち上記（３）〜（５）式を用いて第二の温度上昇量ΔＴ２を補正したうえで上記（１）式を用いて鉄筋の腐食率を推測する処理と、空洞を考慮しない処理すなわち第二の温度上昇量ΔＴ２を補正せずに上記（１）式を用いて鉄筋の腐食率を推測する処理、をそれぞれを行い、互いの推測結果を比較した。
【００６９】
図５はそれぞれの推測処理の結果を示す。図５の横軸は試験体の一端（０ｍｍ）を起点とする鉄筋位置を示し、縦軸は鉄筋の腐食率を示す。図５によれば、０ｍｍ〜約２００ｍｍの位置において、空洞を考慮して推測した鉄筋腐食率の方が空洞を考慮せず推測した鉄筋腐食率よりも誤差が小さいと言える。この結果から、本実施例の鉄筋腐食率推測処理が有効であることが判る。
【実施例２】
【００７０】
本実施例は空洞の厚さを推測することによって鉄筋コンクリートを診断するものである。本実施例では、空洞の厚さを、空洞とその直上のコンクリートからなるかぶりコンクリート領域の等価熱物性値を用いて推測する。
【００７１】
［１．鉄筋コンクリート診断装置の構成］
図６は本実施例に係る鉄筋コンクリート診断装置の構成を示す。本実施例の鉄筋コンクリート診断装置は、空洞厚を推測する空洞厚推測装置である。なお本実施例で説明する空洞厚推測装置７０は実施例１で説明した鉄筋腐食率推測装置１０と一部構成が一致する。そこで実施例１で説明した鉄筋腐食率推測装置１０と同一の構成については同一の符号を付し、その構成の説明を省略する。
【００７２】
空洞厚推測装置７０は、コンクリート構造物１の表面を撮影して熱画像データを生成する赤外線カメラ３０と、赤外線カメラ３０で生成された熱画像データを用いてコンクリート構造物１の表面の熱画像を生成したり、またその熱画像を用いて空洞の厚さを推測する処理等を行う処理部８０と、処理部８０で生成された熱画像を表示する表示部５０と、コンクリート構造物１に含まれる空洞５を検知する際にコンクリート構造物１を熱するヒータ６０と、を有する。
【００７３】
処理部８０は、赤外線カメラ３０で生成された熱画像データを赤外線カメラ３０から直接又は記録媒体３２を介して取得し、その熱画像データに基づいて熱画像を生成し、その画像データを表示部５０に出力する。また各種演算、推測を行い、そうした結果を表示５０に出力する。
【００７４】
図７は本実施例に係る処理部の機能ブロックを示す。  
処理部８０は、赤外線カメラ３０で生成された熱画像データを赤外線カメラ３０から直接又は記録媒体３２を介して取得し、その熱画像データに基づいて熱画像を生成する画像生成部８０２と、熱画像に基づきコンクリート加熱前後におけるコンクリート表面の温度上昇量を求める温度上昇量取得部８０４と、かぶりコンクリート領域の等価熱物性値、ここではコンクリートの等価熱伝導率を演算する熱物性値演算部８０６と、空洞５の厚さを推測する空洞厚推測部８０８と、各式及び各式で用いる変数を記憶する記憶部８１０と、を有する。熱物性値演算部８０６と空洞厚推測部８０８で使用される演算式や推測式については下記［２．式の説明］で詳述する。なお一例として、処理部８０はコンピュータで実現可能である。
【００７５】
［２．式の説明］
ここでは図７で示される処理部８０の熱物性値演算部８０６及び空洞厚推測部８０８で使用される式について説明する。
【００７６】
かぶりコンクリート領域の熱伝導率Ｋバーは下記（６）、（７）式で表すことができる。下記（６）式は空洞直上のコンクリート表面と空洞直上外のコンクリート表面との温度上昇量の比によって表される等価熱伝導率Ｋバーを表す式である。一方、下記（７）式は分散系熱伝導率Ｋバーの推定式である。  
【数５】
2014206487.tif 000007
【００７７】
Ｋバー：かぶりコンクリート領域の熱伝導率、
ΔＴｓｔ：健全時（腐食鉄筋を含まない）コンクリート表面温度上昇量、
ΔＴ：（コンクリート加熱前後における）実測コンクリート表面温度上昇量、
ｋｃｏｎ：コンクリートの熱伝導率、
ｋｃａｖ：空洞の熱伝導率、
φ：かぶりコンクリート領域における空洞５の体積率。
【００７８】
上記（６）、（７）式を用いて等価熱伝導率Ｋバーを消去し、体積率φについて解くと下記（８）式が得られる。  
【数６】
2014206487.tif 000008
【００７９】
かぶりコンクリート領域における空洞５の体積率φというのは、かぶり厚ｃにおける空洞厚の割合と一致する。つまり空洞厚はｃ・φによって求められ、下記（９）式にようになる。  
【数７】
2014206487.tif 000009
【００８０】
本実施例では熱画像を用いて実測コンクリート表面温度上昇量ΔＴを求め、そのΔＴを上記（６）式に当てはめて等価熱伝導率Ｋバーを求め、そのＫバーを上記（７）式に当てはめてかぶりコンクリート領域における空洞５の体積率φを求め、そのφと既知のかぶり厚ｃを用いて空洞厚ｃ・φを求めるようにしている。
【００８１】
［３．空洞厚推測処理］
図８は本実施例に係る空洞厚推測処理の手順を示す。図８を用いて本実施例の処理手順を説明する。なお下記処理のうちステップＳ８０１〜ステップＳ８０３の処理内容は、図４を用いて説明した実施例１のステップＳ４０１〜ステップＳ４０３の処理内容と実質的に同一である。
【００８２】
先ずコンクリート加熱工程を行う（ステップＳ８０１）。アクティブ法の場合は、ヒータ６０の放熱面とコンクリート構造物１の被調査面とが対向するようにヒータ６０を配置した後、ヒータ６０を作動させてコンクリート構造物１を熱する。コンクリート構造物１が蓄熱したらヒータ６０による加熱を終了する。アクティブ法の代わりに、日射によってコンクリート構造物１を熱するパッシブ法を実施することも可能である。
【００８３】
コンクリート加熱後、熱画像撮影工程を行う（ステップＳ８０２）。コンクリート構造物１は内部に蓄熱しているため、外気温がコンクリート構造物１の温度より低くなると、コンクリート内部からコンクリート表面へ熱の伝播が発生する。このときコンクリート内部に空洞５が存在すると、その空洞５によって熱の伝播が妨げられる。このため空洞直上のコンクリート表面は周囲と比較して低温になる。本実施例ではこうした現象を利用する。コンクリート内部からコンクリート表面へ熱の伝播が発生しているときに赤外線カメラ３０でコンクリート構造物１の被調査面の熱画像を撮影する。
【００８４】
熱画像撮影後、温度上昇量取得工程を行う（ステップＳ８０３）。赤外線カメラ３０で取得された熱画像データに基づいて処理部８０の画像生成部８０２で熱画像を生成し、表示部５０で表示する。熱画像の中に周囲と比較して低温表示部分が存在すれば、その低温表示部分が空洞５を含むかぶりコンクリート領域であり、その低温表示部分直下に空洞５を伴う腐食鉄筋が存在すると考えられる。このように熱画像の中から低温表示部分を判別することで空洞５の存在及び位置を検知できる。
【００８５】
そしてステップＳ８０１のコンクリート加熱工程の前後でかぶりコンクリート領域の表面の温度がどれだけ上昇したか、すなわちかぶりコンクリート領域の表面の温度上昇量ΔＴを求める。例えばコンクリート加熱工程前にコンクリート表面の熱画像を撮影して初期温度Ｔｉｎｉを取得しておき、その初期温度ＴｉｎｉとステップＳ８０２で撮影した熱画像の温度Ｔｓｔとを比較することで温度上昇量ΔＴを求めることができる。または、コンクリート加熱工程前のコンクリート表面の温度が外気温と同等である場合は、コンクリート加熱工程前の外気温ＴｉｎｉとステップＳ８０２で撮影した熱画像の温度Ｔｓｔとを比較することで温度上昇量ΔＴを求めることができる。こうした演算を処理部８０の温度上昇量取得部８０４で行う。
【００８６】
温度上昇量ΔＴを求めた後、熱物性値演算工程と体積率演算工程を行う（ステップＳ８０４、Ｓ８０５）。取得した温度上昇量ΔＴを上記（６）式に当てはめて、等価熱伝導率Ｋバーを演算する（ステップＳ８０４）。さらに演算した等価熱伝導率Ｋバーを上記（７）式に当てはめて、かぶりコンクリート領域における空洞５の体積率φを演算する（ステップＳ８０５）。こうした演算を処理部８０の熱物性値演算部８０６で行う。
【００８７】
空洞５の体積率φを求めた後、既知のかぶり厚ｃと体積率φを用いて空洞厚ｃ・φを求める空洞厚推測工程を行う（ステップＳ８０６）。こうした演算を処理部８０の空洞厚推測部８０８で行う。
【００８８】
［４．試験体を用いた実験］
本発明者らは本実施例に関して試験体を用いた実験を行い、その有効性を実証した。以下でその説明をする。
【００８９】
試験体としては、縦６００ｍｍ、横２００ｍｍ、高さ１５０ｍｍのコンクリート片であって、かぶり厚３０ｍｍとなる位置に縦方向と平行する直径１６ｍｍの鉄筋が埋め込まれたコンクリート片を三つ用意した。第一の試験体はかぶり厚の位置に空洞が無い状態を見立てたものである。第二の試験体はかぶり厚の位置に厚さ３ｍｍの空洞がある状態を見立てたものであり、試験体の端部から縦方向３００ｍｍまでのかぶり厚の位置に鉄筋表面に沿って厚さ３ｍｍの発泡ポリエチレンが埋め込まれてものである。第三の試験体はかぶり厚の位置に厚さ６ｍｍの空洞がある状態を見立てたものであり、試験体の端部から縦方向３００ｍｍまでのかぶり厚の位置に鉄筋表面に沿って厚さ６ｍｍの発泡ポリエチレンが埋め込まれてものである。
【００９０】
各試験体の上面を赤外線カメラで撮影し、取得された熱画像を用いて鉄筋に沿った複数箇所の空洞厚を推測した。
【００９１】
図９、図１０はそれぞれの推測処理の結果を示す。図９、図１０の横軸は試験体の一端（０ｍｍ）を起点として縦方向に沿った位置を示し、縦軸は推測された空洞厚を示す。図９は、厚さ３ｍｍの空洞が存在する状態を見立てた第二の試験体を用いた実験の推測結果を示す。図１０は、厚さ６ｍｍの空洞が存在する状態を見立てた第三の試験体を用いた実験の推測結果を示す。図９によれば、０ｍｍ〜約３００ｍｍの位置の空洞厚がおおよそ３ｍｍを中心として分散していることが判る。また図１０によれば、０ｍｍ〜約３００ｍｍの位置の平均空洞厚がおおよそ６ｍｍを中心として分散していることが判る。これらの結果から、本実施例の空洞厚推測処理が有効であることが判る。
【実施例３】
【００９２】
実施例１の鉄筋腐食率推測処理と実施例２の空洞厚推測処理を同時に行い、鉄筋の腐食率ｎと空洞厚ｃ・φを求めることも可能である。実施例１のステップＳ４０１〜ステップＳ４０３の処理内容と実施例２のステップＳ８０１〜ステップＳ８０３の処理内容は実質同一であるから、これらの処理を共通のものとし、それ以降の処理をそれぞれ別々に行えば良い。
【符号の説明】
【００９３】
１…コンクリート構造物
３…鉄筋
５…空洞
１０…鉄筋腐食率推測装置
２０…鉄筋加熱部
３０…赤外線カメラ
４０…処理部
４０２…画像生成部
４０４…温度上昇量取得部
４０６…熱物性値演算部
４０８…温度上昇量補正部
４１０…腐食率推測部
４１２…記憶部
５０…表示部
６０…ヒータ
７０…空洞厚推測装置
８０…処理部
８０２…画像生成部
８０４…温度上昇量取得部
８０６…熱物性値演算部
８０８…空洞厚推測部
８１０…記憶部
【図１】
2014206487.tif 000010
【図２】
2014206487.tif 000011
【図３】
2014206487.tif 000012
【図４】
2014206487.tif 000013
【図５】
2014206487.tif 000014
【図６】
2014206487.tif 000015
【図７】
2014206487.tif 000016
【図８】
2014206487.tif 000017
【図９】
2014206487.tif 000018
【図１０】
2014206487.tif 000019