(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート構造物の内部に存在する空洞の容積を推定して算出するコンクリート構造物の空洞量推定方法であって、所定の圧力まで減圧した容積既知の減圧容器と、前記空洞を、開放閉塞自在な開閉バルブを介して連通させ、前記減圧容器内の圧力と温度、及び前記空洞内と連通する空気の圧力と温度を、前記開閉バルブの開放前後に亘り計測し、計測した圧力と温度の各計測値を理想気体の状態方程式から導出した次式に代入して前記空洞の容積を算出することを特徴とするコンクリート構造物内の空洞量推定方法。
【数１】
0005997864.tif 000015
ここで、P1：減圧容器内の気体の圧力(kPa)、V1：減圧容器内の気体の容積(ml)、T1：減圧容器内の気体の温度(K)、P2：空洞内の気体の圧力(kPa)、V2：空洞内の気体の容積(ml)、T2：空洞内の気体の温度(K)、P3：混合気体の圧力(kPa)、T3：混合気体の温度(K)である。
【請求項２】
コンクリート構造物の内部に存在する空洞の容積を推定して算出するコンクリート構造物の空洞量推定方法であって、所定の圧力まで減圧した容積既知の減圧容器と、前記空洞と、を開放閉塞自在な開閉バルブを介して連通させ、前記減圧容器内の圧力と、前記空洞内と連通する空気の圧力を、前記開閉バルブの開放前後に亘り計測し、計測した圧力の各計測値を理想気体の状態方程式から導出した次式に代入して前記空洞の容積を算出することを特徴とするコンクリート構造物の空洞量推定方法。
【数２】
0005997864.tif 000016
ここで、P1：減圧容器内の気体の圧力(kPa)、V1：減圧容器内の気体の容積(ml)、P2：空洞内の気体の圧力(kPa)、V2：空洞内の気体の容積(ml)、P3：混合気体の圧力(kPa)である。
【請求項３】
前記減圧容器内の圧力と、前記空洞内の圧力に相当する圧力を、前記開閉バルブの開放後所定時間計測し、計測した圧力の計測値を線形近似した後、前記空洞の容積を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載のコンクリート構造物の空洞量推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート構造物内の空洞量推定方法に関し、より詳しくは、コンクリート構造物であるＰＣ構造物のシース管に存在するＰＣグラウト未充填部の空洞量を算出するＰＣ構造物のグラウト未充填部の空洞量推定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＰＣ鋼材等の緊張材でコンクリートにプレストレスを付与したポストテンション方式のＰＣ構造物は、PC鋼材を腐食から保護し，構造物と一体化させる目的で，シース管内にPCグラウトが充填されている。しかし，古い構造物の一部には施工当時の材料性能や施工技術の未熟さから，十分にPCグラウトが充填されていない箇所が存在することが知られている。こうしたＰＣグラウトの充填不足箇所におけるＰＣ鋼材の腐食・破断のおそれがあり、これらに起因するＰＣ構造物の耐荷性能の低下が懸念されている。そして、このようなＰＣ構造物の機能回復には、充填不足箇所にＰＣグラウトを再注入することが有効と考えられている。なお、ＰＣ構造物とは、橋梁（ＰＣ桁、ＰＣ床版、セグメント）、建築物の梁などのコンクリート構造物にテンションを加えた高強度鋼材（ＰＣ緊張材）を配置し，コンクリートにプレストレス（圧縮力）を与えることで，引張力に弱くひび割れ易いコンクリートの特性を改善した構造物を指している。
【０００３】
ＰＣ構造物にＰＣグラウトを再注入するには、構造物の表面からシース管までＰＣ構造物のコンクリート部分を削孔するとともに、その削孔した孔にグラウトホースを接続してＰＣグラウトを注入する。ＰＣ構造物へのグラウト再注入の実施にあたっては、シース管内の空隙に対してどの程度再充填できたかを確認する必要があり、また端部や橋面からグラウトが漏出していないかなど施工の安全管理の側面からも、注入予定のＰＣグラウトの量を事前に把握しておくことが重要である。つまり、ＰＣ構造物に存在するＰＣグラウト未充填部の空洞量を事前に把握する必要がある。
【０００４】
このようなコンクリート構造物の空洞量推定方法として、例えば、特許文献１には、コンクリート構造物（ＰＣ構造物１００）に穿孔し、この孔（調査孔１３０）から所定圧力で所定量の気体を流入又は流出させ、測定圧力を前記所定圧力で除した圧力比の時間変動により前記孔（調査孔１３０）に連通する空洞１２０の容量を測定するコンクリート構造物の空洞検査方法が記載されている（特許文献１の特許請求の範囲の請求項１、明細書の段落［００１３］〜［００１９］、図面の図１〜図４等参照）。
【０００５】
また、特許文献２には、コンクリート構造物（ＰＣ構造物１００）に穿孔し、この孔（調査孔１３０）から一定の圧力及び流量に調整した気体を前記孔に連通する空洞１２０に流入又は流出させ、圧力変動を時間情報と共に測定し、流入開始後に測定圧力が増大し始めて一定値に集束する前の時間範囲において所定の基準圧力に到達する時間により空洞１２０の容量を求めるコンクリート構造物の空洞検査方法が記載されている（特許文献２の特許請求の範囲の請求項１，４、明細書の段落［００２０］〜［００２５］、図面の図５〜図８等参照）。
【０００６】
しかし、特許文献１及び２に記載のコンクリート構造物の空洞検査方法は、室内実験結果で得られた検量線にもとづくため、測定条件の様々な実際のコンクリート構造物に適用した場合は、誤差が大きくなることがあり、実用的ではないという問題があった。
【０００７】
何故なら、特許文献１及び２に記載のコンクリート構造物の空洞検査方法の室内実験では、気体の通過経路（断面形状）が一定であるのに対し、実構造物では、グラウトが一部充填されたことで狭小区間が存在することがあり、この場合測定時の気体の流速が減少することで、圧力の時間変動はこれの影響を大きく受けるため、推定誤差が大きくなるからである。
【０００８】
また、大気圧が変化すれば、計測される圧力比の時間変動も異なるため、これを考慮しないと推定誤差を生じてしまうし、また外気と構造物内の気温差の影響で推定誤差を生む可能性がある。また、シール部３０の気密性を短時間で確保することは困難であり、作業性に課題がある。このため、気密性を保つのが困難であり、誤差を生む原因となる。つまり、特許文献１及び２に記載の検量線に依存したコンクリート構造物の空洞検査方法では、圧力の時間変動は現場や構造物の環境によって大きく左右されるため、実構造物では、非常に誤差が過大となる場合があり、安定した良好な精度を満足できるものではないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−１５０７３４号公報
【特許文献２】特許５２８６４２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明は、上述した問題を鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、大気圧変動や気温の内外差など現場の気象条件に左右されず、またシース管内の空洞形状によらず、精度良く空洞量を推定できるコンクリート構造物の空洞量推定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載のコンクリート構造物の空洞量推定方法は、コンクリート構造物の内部に存在する空洞の容積を推定して算出するコンクリート構造物の空洞量推定方法であって、所定の圧力まで減圧した容積既知の減圧容器と、前記空洞を、開放閉塞自在な開閉バルブを介して連通させ、前記減圧容器内の圧力と温度、及び前記空洞内と連通する空気の圧力と温度を、前記開閉バルブの開放前後に亘り計測し、計測した圧力と温度の各計測値を理想気体の状態方程式から導出した次式に代入して前記空洞の容積を算出することを特徴とする。
【００１２】
【数１】
0005997864.tif 000002
ここで、P1：減圧容器内の気体の圧力［kPa］、V1：減圧容器内の気体の容積［ml］、T1：減圧容器内の気体の温度［K］、P2：空洞内の気体の圧力［kPa］、V2：空洞内の気体の容積［ml］、T2：空洞内の気体の温度［K］、P3：混合気体の圧力［kPa］、T3：混合気体の温度［K］である。
【００１３】
請求項２に記載のコンクリート構造物の空洞量推定方法は、コンクリート構造物の内部に存在する空洞の容積を推定して算出するコンクリート構造物の空洞量推定方法であって、所定の圧力まで減圧した容積既知の減圧容器と、前記空洞と、を開放閉塞自在な開閉バルブを介して連通させ、前記減圧容器内の圧力と、前記空洞内と連通する空気の圧力を、前記開閉バルブの開放前後に亘り計測し、計測した圧力の各計測値を理想気体の状態方程式から導出した次式に代入して前記空洞の容積を算出することを特徴とする。
【００１４】
【数２】
0005997864.tif 000003
ここで、P1：減圧容器内の気体の圧力［kPa］、V1：減圧容器内の気体の容積［ml］、P2：空洞内の気体の圧力［kPa］、V2：空洞内の気体の容積［ml］、P3：混合気体の圧力［kPa］である。
【００１５】
請求項３に記載のコンクリート構造物の空洞量推定方法は、請求項１又は２に記載のコンクリート構造物の空洞量推定方法において、前記減圧容器内の圧力と、前記空洞内の圧力に相当する圧力を、前記開閉バルブの開放後所定時間計測し、計測した圧力の計測値を線形近似した後、前記空洞の容積を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１〜３に記載の発明によれば、大気圧や気温の変化など現場の気象条件や構造物内の空洞形状に左右されず、コンクリート構造物内の空洞量を精度よく推定することができる。
【００１７】
特に、請求項２に記載の発明によれば、気象条件によっては温度を測定することなくコンクリート構造物の空洞量を精度よく推定することができるので、温度センサを設置する必要がなく計測が簡便になる。
【００１８】
特に、請求項３に記載の発明によれば、コンクリート構造物の空洞部に存在する漏気孔の影響や、開閉バルブ開放直後の圧力振動による圧力センサの測定誤差の影響を排除して、さらに精度よくコンクリート構造物内の空洞量を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係るコンクリート構造物の空洞量推定方法に用いる空洞量推定システムの構成を模式的に示した構成説明図である。
【図２】検証実験１の供試体の正面図である。
【図３】同上の供試体の平面図である。
【図４】同上の供試体の鉛直断面図である。
【図５】密閉条件下の減圧容器内の圧力変動の計測結果を示すグラフである。
【図６】漏気条件下の減圧容器内の圧力変動の計測結果を示すグラフである。
【図７】検証実験２で用いた供試体及び測定装置の全景及び一部を示す写真である。
【図８】検証実験２で用いたCASE１の供試体に連通させた場合の減圧容器内の圧力変化及びその線形近似を示すグラフである。
【図９】同上のCASE２の供試体に連通させた場合の減圧容器内の圧力変化及びその線形近似を示すグラフである。
【図１０】同上のCASE３の供試体に連通させた場合の減圧容器内の圧力変化及びその線形近似を示すグラフである。
【図１１】同上のCASE４の供試体に連通させた場合の減圧容器内の圧力変化及びその線形近似を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係るコンクリート構造物の空洞量推定方法を実施するための一実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
［空洞量推定システム］
先ず、図１を用いて、本発明の実施形態に係るコンクリート構造物の空洞量推定方法に用いる空洞量推定システムについて説明する。本実施形態に係る空洞量推定システム１は、所定の真空圧力まで減圧する真空ポンプ２と、この真空ポンプ２とパイプ等で連通する容積（本実施形態では約10L）既知の減圧容器３と、この減圧容器３内の圧力を測定する圧力センサ４と、前記減圧容器３内の温度を測定する温度センサ５と、これらの圧力センサ４と温度センサ５で測定した測定値を記録するデータロガー６と、このデータロガー６と電気的に接続され、所定のプログラムにより後述の空洞量推定方法を実行して計算するパソコン７などから構成されている。
【００２２】
この空洞量推定システム１は、その減圧容器３が、例えば、コンクリート構造物として例示するＰＣ構造物１０１のコンクリート内に埋設されたシース管１０２に連通する孔である削孔部１０３に、開閉バルブ９を介して接続パイプ１０４によりに接続され、この接続パイプ１０４内の圧力と温度を測定するため、前述の圧力センサ４、温度センサ５と同構成の圧力センサ４’と温度センサ５’が設置され、これらの圧力センサ４’と温度センサ５’がデータロガー６に接続される。
【００２３】
そして、開閉バルブ８を開いて真空ポンプ２で減圧容器３内を所定の真空度まで減圧して開閉バルブ８を閉じたうえ、開閉バルブ９を開放して、２つの圧力センサ４、４’と２つの温度センサ５，５’で測定した測定値がデータロガー６を介してパソコン７に取り込こまれ、パソコン７によりシース管１０２に存在するグラウト未充填部である空洞Ｘの空洞量が推定計算される。なお、具体的な推定方法は、後で詳述する。
【００２４】
［推定原理］
次に、図１を用いて、本発明のコンクリート構造物の空洞量推定方法の推定原理について説明する。本発明のコンクリート構造物の空洞量推定方法の推定原理としては、理想気体の状態方程式（ボイル・シャルルの法則とアボガドロの法則を組み合わせた式：PV=nRT）を用いてコンクリート構造物の未知の空洞容積である空洞量を推定して算出する。
【００２５】
但し、圧力等の測定対象となる気体には、空気を用いる。勿論、空気は、窒素、酸素、水蒸気、二酸化炭素、その他微量気体からなる実在混合気体であり、理想気体ではない。理想気体の状態方程式は、分子自身の大きさと分子間力の影響を無視しているため、理想気体の状態方程式を実在気体に適用すると高圧条件になるほど誤差が大きくなってしまう。しかし、理想気体ではなく実在気体であっても低圧条件では理想気体に近い挙動を示すため、本発明のコンクリート構造物の空洞量推定方法では、測定対象気体である空気を減圧環境で測定することで誤差なく理想気体の状態方程式を適用できるようにしている。減圧環境であれば、混合気体であっても、物質量の変化（化学反応や結露などの状態変化）がなければ、単一気体として理想気体の状態方程式を適用できると考えられる。
【００２６】
このような考え方により、減圧容器３内の気体について（１）式が成立すると仮定する。ここで、P1：減圧容器内の気体の圧力、V1：減圧容器内の気体の容積、n1：減圧容器内の気体のモル数、R：気体定数、T1：減圧容器内の気体の温度である。
【００２７】
【数３】
0005997864.tif 000004
【００２８】
容積の推定対象である空洞Ｘ内の気体について（２）式が成立すると仮定する。ここで、P2：空洞内の気体の圧力、V2：空洞内の気体の容積、n2：空洞内の気体のモル数、R：気体定数、T2：空洞内の気体の温度である。
【００２９】
【数４】
0005997864.tif 000005
【００３０】
これらの減圧容器３内の気体と空洞Ｘ内の気体を開閉バルブ９を開放して混合させた後の混合気体について（３）式が成立すると仮定する。ここで、P3：混合気体の圧力、V3：混合気体の容積、n3：混合気体のモル数、R：気体定数、T3：混合気体の温度である。
【００３１】
【数５】
0005997864.tif 000006
【００３２】
また、圧力変化による容器の変形は微小として無視すれば、（４）式が成立する。
【００３３】
【数６】
0005997864.tif 000007
【００３４】
そして、気体の混合後に物質量の変化がないと仮定すれば、（５）式が成立する。
【００３５】
【数７】
0005997864.tif 000008
【００３６】
（１）式、（２）式、（３）式をモル数nについて整理して（５）式に代入すると（６）式となる。
【００３７】
【数８】
0005997864.tif 000009
【００３８】
この（６）式から（４）式を用いてV3を消去して、V2について整理すると、空洞Ｘの空洞量の推定式である（７）式が得られる。ここで、V1は既知のため、P1，P2，P3，T1，T2，T3を測定することにより、未知数の空洞Ｘの容積（空洞量）であるV2を算出できることになる。
【００３９】
【数９】
0005997864.tif 000010
【００４０】
なお、気体混合前後の温度変化が僅かの場合、これを無視しても推定値に与える影響は殆ど無い。よって、温度を無視した簡易推定式を以下に示す。V1は既知のため、この（８）式によりP1，P2，P3を現場で測定することで、未知数のV2を算出できることになる。
【００４１】
【数１０】
0005997864.tif 000011
【００４２】
なお、物質量の変化がないと仮定して（７）式及び（８）式を導出したが、実際のコンクリート構造物では、空洞Ｘの気密性が確保されていないことが多く、漏気して物質量が増加する場合がある。また、空洞内に水が浸水している場合は、減圧後水が水蒸気として気化することで、混合後の気体の物質量が増加する。しかし、後述の検証実験で示される通り、瞬時に圧力が計測されること、及び最小二乗法にもとづく補正方法を導入することにより、これら物質量の変化の影響を排除することができる。
【００４３】
次に、図１を用いて、本発明の実施形態に係るコンクリート構造物の空洞量推定方法について説明する。
【００４４】
（コンクリート構造物の削孔）
先ず、削孔機などを用いて、コンクリート構造物として例示するＰＣ構造物１０１のコンクリート部分を削孔し、ＰＣ構造物１０１の外表面からシース管１０２まで到達する孔である削孔部１０３を穿孔して設ける。
【００４５】
（シース管の開削）
次に、シース管１０２内に挿通されている図示しないＰＣ鋼材などの緊張材を傷つけないように注意しながらシース管１０２の削孔部１０３と接する部分を切り開いて開削する。
【００４６】
（空洞の確認）
次に、削孔した削孔部１０３に内視鏡等を挿入してシース管１０２内を目視により、空洞Ｘの有無を確認する。空洞Ｘが確認された場合は、空洞量の推定を行う。
【００４７】
（接続パイプの設置）
次に、削孔部１０３に減圧容器３と連通するホースと接続するための接続パイプ１０４を取り付けて固定し、削孔部１０３、接続パイプ１０４を介して減圧容器３と空洞Ｘを連通する。但し、ホース先端に吸盤式のパッドを取り付けてＰＣ構造物１０１の表面に直接接続する場合は、この接続パイプ１０４は不要である。
【００４８】
（減圧容器内の減圧）
次に、開閉バルブ８を開いて真空ポンプ２で減圧容器３内を所定の真空度まで減圧する。本実施形態では、９５％の真空度、即ち、−９５［kPa］まで減圧し、開閉バルブ８を閉じる。勿論、所定の真空度は、真空ポンプ2の排気能力やＰＣ構造物１０１の規模や空洞の状況に応じて適宜定められるものであって、９５％の真空度に限られないのは云うまでもない。
【００４９】
（圧力、温度変化の計測）
次に、２つの圧力センサ４、４’と２つの温度センサ５，５’により所定の制御時間毎にインターバル測定を開始したうえ、中間弁である開閉バルブ９を開放し、減圧容器３内の空気と空洞Ｘ内の空気とを混合させ、時間情報とともに減圧容器３内の空気の圧力、温度と空洞Ｘ内の空気の圧力、温度に相当する開閉バルブ９外の削孔部１０３側の圧力、温度を圧力センサ４、４’と温度センサ５，５により計測し、計測値をデータロガー６により記録し、このデータロガー６を介してパソコン７に計測値が取り込まれて空洞量計算に用いられる。
【００５０】
開閉バルブ９の開放後、各所の空気の圧力は瞬時に変化するが、圧力センサ４、４’と温度センサ５，５による計測は、その後10秒程度計測を継続する。
【００５１】
（空洞量の計算）
次に、取り込んだ計測値を用いてパソコン７により空洞Ｘの容積である空洞量を算出する。算出式は、前述の（７）式を用い、空洞Ｘの容積（空洞量）V2を算出する。
【００５２】
また、前述の（８）式を用いて、空洞Ｘの容積（空洞量）V2を算出してもよい。（８）式を用いて算出する場合は、温度センサ５，５による計測が不要となり、温度センサ５，５を設置する必要がなくなる。
【００５３】
空洞量の計算に際しては、圧力センサ４、４’で測定した圧力の測定値をそのまま、（７）式、（８）式に代入するのではなく、一旦、測定値を最小二乗法により直線となる１次関数に線形近似し、近似した値を用いて混合気体の圧力P3を決定し、（７）式、又は（８）式に代入して空洞Ｘの容積（空洞量）V2を算出するのが好ましい。空洞Ｘからの漏気や空洞Ｘに溜まった水などの影響による気体の物質量変化の影響と、開閉バルブ９の弁開放直後の圧力振動による圧力センサ４、４’の測定誤差の影響を排除することができるからである。なお、線形近似できれば、最小二乗法によらなくてもよい。
【００５４】
以上説明した本発明の実施形態に係るコンクリート構造物の空洞量推定方法によれば、大気圧や気温の変化など現場の気象条件と構造物内の空洞形状に左右されずに、精度良くコンクリート構造物の空洞量を推定して算出することができる。
【００５５】
なお、本発明の実施形態に係るコンクリート構造物の空洞量推定方法について詳細に説明したが、前述した又は図示した実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたって具体化した一実施形態を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。
【００５６】
また、コンクリート構造物としてＰＣ構造物を例示して説明したが、プレストレス等を加えない他のコンクリート構造物でも構わない。また、コンクリート構造物の空洞としてシース管内のグラウト未充填部を例示して説明したが、ジャンカなどコンクリート構造物にできた空洞と減圧容器とを何らかの方法により連通することができれば、本空洞量推定方法を適用することが可能である。
【００５７】
さらに、空洞に削孔して削孔部１０３を設け、減圧容器３と空洞Ｘを連通する場合を例示して説明したが、十分大きいクラックなど初めからコンクリート構造物の内部の空洞と表面とを連通する孔等がある場合は、勿論、削孔して孔を設ける必要はないのは明らかである。但し、クラックと減圧容器とを連通する場合は、混合前後で気体の物質量が極端に変化しないよう何らかの漏気対策が必要である。
【００５８】
［検証実験１］
次に、図２〜図６を用いて、本発明に係るコンクリート構造物の空洞量推定方法による効果を検証する検証実験１について説明する。本検証実験１では、図２〜図４に示す供試体を作製し、各種条件下により本発明の実施形態に係るコンクリート構造物の空洞量推定方法により空洞量を推定し、供試体の設計寸法等から計算した実際の空洞量の計算値（設計値）と比較して推定精度を検証した。
【００５９】
（１）供試体
供試体は、内部補強鉄筋としてD13の異形鋼棒を配筋し、幅4000ｍｍ×高さ800ｍｍ×奥行300ｍｍの直方体状のコンクリート製として作製した。この供試体には、内径３８ｍｍのシース管（Ｙ１〜３）が３段埋設され、各シース管には、直径３２ｍｍのＰＣ鋼棒が配置されている。
【００６０】
各シース管（Ｙ１〜３）には、中央に通常のジョイントを設けるとともに、実験において漏気条件を再現するため、内径１２ｍｍの排気ホースが接続されたジョイントを右側端部付近に設けるとともに、左端付近に前述の削孔部に相当する内径２５ｍｍの削孔部を設けた。また、この上段のシース管Ｙ１は充填率０％、即ち、ＰＣグラウトを充填せず、中段と下段のシース管Ｙ２，Ｙ３は、充填率５０％、即ち、ＰＣグラウトを半分だけ充填し、実験用の空洞を作製した。
【００６１】
漏気条件としては、上段のシース管Ｙ１は、密閉条件、即ち、排気ホースをクリップ等で止め漏気のない状態で実験し、中段のシース管Ｙ２は、漏気条件、即ち、漏気のある状態で実験した。なお、下段を使った実験は割愛している。
【００６２】
（２）実験手順
前述の減圧容器３と同様の真空近くに減圧した容積10Lの減圧容器と削孔部を，吸盤付きのホースで繋ぎ、減圧容器の圧力弁開放前後の圧力と温度を0.2秒のインターバルで計測し、密閉、漏気のそれぞれの条件下で複数回計測した。
【００６３】
（３）計測結果
図５及び図６に圧力弁開放前後の減圧容器内の圧力の計測結果を示す。図５が、密閉条件下の減圧容器内の圧力変動の計測結果、即ち、前述の上段のシース管Ｙ１と減圧容器と連通した前後の計測結果であり、図６が、中段のシース管Ｙ２と減圧容器と連通した前後の計測結果である。
【００６４】
図５に示すように、減圧容器内の圧力変化は0.2秒程度で収束しており、気体の流動が瞬間的に行われているのが確認された。また、図６に示すように、漏気条件では圧力急変後も徐々に圧力が大気圧に近づく状態が確認できる。但し、圧力変化が瞬時であれば、漏気による影響は小さいものと予想される。
【００６５】
推定式である前述の（７）式に計測した圧力と温度を代入して空洞量を推定して算出した計算結果を下記表１の１〜５に示す。
【００６６】
【表１】
0005997864.tif 000012
【００６７】
表１に示すように、密閉条件、漏気条件いずれの条件においても、極めて安定した再現性が確認できた。また、温度変化量は1℃程度であったため、これを無視した推定計算も行ったが、推定値の差は0.01Lと僅かであった。誤差は、密閉、漏気条件とも、供試体の寸法等から計算した空洞の計算値（設計値）に対し+0.3L程度で、漏気による精度低下は見られなかった。誤差の要因としては、大気圧を0.1MPaと仮定して計測しなかったこと、容器の微小変形、計算値（設計値）自体の誤差、急激な気体の流入に伴う圧力急変直後の圧力振動により正確な圧力値の読み取りが難しいことなど、が考えられる。
【００６８】
なお、本検証実験において、図５及び図６とも、楕円で囲った部分にデータが少し飛んだような部分が見受けられるが、これは、弁開放による空気混合が瞬時であり、急激な圧力変動による圧力振動の影響があるものと考えられる。よって、実験で計測したように、弁開放（連通）後、所定時間（数秒程度）圧力等の計測を続行すると漏気等の傾向が確認できるため、最小二乗法により圧力の計測データを直線（一次関数）に線形近似し、近似した値を、前述の（７）式の推定式に代入して算出すると、このような圧力振動の影響を排除できるものと考えられる。
【００６９】
［検証実験２］
次に、図７〜図１１を用いて、本発明に係るコンクリート構造物の空洞量推定方法による効果を検証する検証実験２について説明する。本検証実験２では、アクリル樹脂製のシース管（アクリルシース管）からなる４体の供試体を作成し、ＣＡＳＥ１〜４の４種類の条件下で実験して圧力を測定し、本発明の実施形態に係るコンクリート構造物の空洞量推定方法により各供試体の空洞量を算出し、実際の空洞量と比較して推定精度を検証した。
【００７０】
（１）供試体
供試体として、図７の写真に示すような、内径３８ｍｍの長さ２ｍ又は４ｍのアクリルシース管内に直径３２ｍｍのＰＣ鋼棒を配設したものを製作した。
【００７１】
各供試体は、下記表２に示すように、ＣＡＳＥ１が、密閉条件として孔を穿孔していない長さ２ｍのアクリルシース管で、ＣＡＳＥ２が、密閉条件として孔を穿孔していない長さ４ｍのアクリルシース管で、ＣＡＳＥ３が、漏気条件として直径１ｍｍの孔が穿孔された長さ２ｍのアクリルシース管で、ＣＡＳＥ４が、漏気条件として直径１ｍｍの孔が２孔穿孔された長さ２ｍのアクリルシース管である。
【００７２】
【表２】
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【００７３】
（２）実験手順
前述の実施形態に係るコンクリート構造物の空洞量推定方法と同様に、前述の減圧容器３と同様の真空近くに減圧した10Lの容器からなる減圧容器と、アクリルシース管をφ12mmのブレードホースで繋ぎ、容器の圧力弁開放前後の圧力変化を0.2秒のインターバルでそれぞれ約10秒間計測した。圧力弁開放直後においては数値にバラつきが見られたため、開放直後1秒間のデータは削除した。計測したデータについては10秒間の計測値を最小二乗法により線形近似して開放前後の圧力値を決定した。
【００７４】
（３）計測結果
図８〜図１１に、CASE1〜CASE４の容器の圧力弁開放前後の圧力変化及び線形近似を示し、下記表３に、近似した測定値を前述の（７）式の推定式に代入して圧力変化から得られたシース管内の空洞量推定結果を示す。
【００７５】
【表３】
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【００７６】
表３に示すように、シース管内の空洞量の測定誤差はいずれのケースにおいても設計値の+10％以内で、誤差は0.1L程度であった。即ち、密閉条件、漏気条件いずれの条件下であっても、圧力変動の測定値を最小二乗法により線形近似して精度良く空洞量を推定して算出でたることが検証できた。
【符号の説明】
【００７７】
１                        ：空洞量推定システム
２                        ：真空ポンプ
３                        ：減圧容器
４，４’                  ：圧力センサ
５，５’                  ：温度センサ
６                        ：データロガー
７                        ：パソコン
８，９                    ：開閉バルブ
１０１                    ：ＰＣ構造物
１０２                    ：シース管
１０３                    ：削孔部
１０４                    ：接続パイプ
Ｘ                        ：空洞
Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３          ：シース管
【要約】
【課題】大気圧の変動や気温の変化など現場の気象条件に左右されず、またシース管内の空洞形状によらず、精度よくコンクリート構造物内の空洞量が推定可能なコンクリート構造物の空洞量推定方法を提供する。
【解決手段】コンクリート構造物（ＰＣ構造物１０１）の内部に存在する空洞Ｘの容積を推定して算出するコンクリート構造物の空洞量推定方法であって、所定の圧力まで減圧した容積既知の減圧容器３と、空洞Ｘを、開放閉塞自在な開閉バルブ９を介して連通させ、減圧容器３内の圧力と温度、及び空洞Ｘ内と連通する空気の圧力と温度を、開閉バルブ９の開放前後に亘り計測し、計測した圧力と温度の各計測値を理想気体の状態方程式から導出した式に代入して空洞Ｘの容積を算出する。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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