(57)【要約】【課題】測定者の熟練度に影響されずに外装材の初期段階の剥離状態を測定することができるとともに、広範囲に亘る調査であっても剥離の程度及びその分布を短時間で容易に把握できる。【解決手段】  温度変化に応じて構造物に施された外装材の下地の拘束力が変化して外装材が伸縮する際の歪み量の変化によって外装材の剥離状態を判定する剥離測定システム１は、温度計付歪みセンサ４を有する測定部２と、この温度計付歪みセンサ４にて測定された歪み量及び温度に時刻を付加してそれぞれを時系列データとし、剥離の程度を判定する機能を有するＰＣ等からなる判定部７と、温度計付歪みセンサ４にて測定された結果をＰＣ等に転送する通信線８とを備える。測定部２は、外装材３の表面に脱着可能に貼り付けられる。外装材３は、例えば、タイルを用いるが、その他の一般的な外装材を使用してもよい。温度計付歪みセンサ４を備えるタイル３は、コンクリート躯体５の上面部に下地モルタル６を介して貼り付けられ、温度にて変化する下地モルタル６の拘束力に応じてタイル３が伸縮する際の歪み量を測定する。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物に施された外装材の温度に対する歪み量の経時変化を測定する測定部と、
該測定部にて測定された測定結果を処理し、前記外装材の剥離状態を判定する判定部とを備え、
温度変化に応じて前記外装材が伸縮する際の歪み量の経時変化によって前記外装材の剥離状態を判定することを特徴とする外装材の剥離測定システム。
【請求項２】
前記測定部は、前記測定結果を前記判定部に転送する通信機能を有することを特徴とする請求項１に記載の外装材の剥離測定システム。
【請求項３】
前記判定部は、構造物に施された前記外装材の健全状態での温度に対する歪み量の経時変化の結果から歪み量の大きさ及び歪みの発生パターンを解析し、該解析結果に基づいて剥離状態の測定時における測定結果と比較し、前記解析結果と前記測定結果との歪み量の大きさ及び歪みの発生パターンの差分の程度をそれぞれ検出して剥離状態を判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の外装材の剥離測定システム。
【請求項４】
外装材が施された構造物であって、前記外装材の剥離状態を測定する外装材の剥離測定システムを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の構造物。
【請求項５】
温度に対する歪み量の経時変化によって構造物に施された外装材の剥離状態を判定することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の外装材の剥離状態を判定する剥離測定方法。
【請求項６】
構造物に施された外装材の剥離状態を判定する方法において、
構造物に施された前記外装材の健全状態での温度に対する歪み量の経時変化を測定して歪み量の大きさ及び歪みの発生パターンを解析し、該解析結果に基づいて剥離状態の測定時における測定結果と比較し、前記解析結果と前記測定結果との歪み量の大きさ及び歪みの発生パターンの差分の程度をそれぞれ検出して剥離状態を判定することを特徴とする請求項５に記載の外装材の剥離状態を判定する剥離測定方法。
【請求項７】
前記外装材に人工的に温度変化を与えて温度に対する歪み量の経時変化を測定することにより前記外装材の剥離状態を判定することを特徴とする請求項５又は６のいずれかに記載の外装材の剥離状態を判定する剥離測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物に施される、例えば、タイルやモルタル等の外装材の剥離状態を判定する剥離測定システム及び剥離測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
構造物の外壁面に施されたタイル、モルタル等の外装材が、いわゆる浮き・膨れ等の剥離を起こしたか否かを検査する方法としては、従来より打診法がある。この打診法は、測定者がテストハンマー、パルハンマー等によって構造物の外装材を打撃し、その打撃音の差異、すなわち清音であるか濁音であるかを耳で聴き分けることにより健全部であるか剥離部であるかの判断を行うものである。
【０００３】
打診法による検査は、所定期間をおいて定期的に、或いは構造物が老朽化するなどして外装材の剥離が予想されるとき、若しくはひび割れなど剥離による弊害が顕在化したときに行うのが一般的である。
【０００４】
また、打診法による検査の種類としては、剥離の危険性が大きい箇所を重点的に検査する部分打診法と外壁の全面に亘って検査する全面打診法とがあり、後者の全面打診法を行う場合には測定者が壁面の全域を移動できるようにゴンドラや足場を設置する。
【０００５】
そして、赤外線カメラを用いて外壁面全体の温度を測定して作成される温度コンター図から判定する方法もある。この温度コンター図による判定方法は、剥離部分は外壁面と構造物との間に空気層が介在するために健全部よりも熱伝達抵抗が高く、そのため周囲の健全部と温度が異なることを利用したものであり、外壁面に対して日照量が最大となる時間帯に赤外線カメラによって外壁面を赤外線カメラにて撮影し、温度のコンター図を表示させ、温度の異なる部分を剥離部と判断する。非接触であるため高速な計測が可能である。
【０００６】
そして、超音波を用い超高周波の音響を外壁面内部に発射し、反射波を解析する超音波探査方法もある。この超音波探査方法はパルス性の超高周波音響信号を発射し、外壁面内部の浮き・膨れ等の剥離部から反射される音響信号の伝搬時間から剥離部の位置を検出しようとするものである。周波数が高いため音響信号の指向性が高く分解能高い計測が可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来提案されてきた打診法による外装材の剥離検査は、測定者が打撃音を耳で聴き分けるという人間の感知力に頼るものであるため、測定者の熟練度が検査結果に影響を与えるという問題があった。
【０００８】
また、この打診法による検査は、検査後に初めて剥離の存在を検知することができる種類のものであるため、剥離の発生を即時に把握することができず、上述したとおり、検査を定期的に行うか又は構造物が老朽化したとき若しくはひび割れ等が顕在化したとき等に行うような場合には、検査を行う時点では既に剥離が発生後、ある程度時間が経過しており、この間にひび割れ等の剥離による弊害が進行していることが多く、剥離に対する処置が遅れる傾向があるという問題があった。
【０００９】
さらに、特に全面に亘って検査を行う場合には、上述したとおり、ゴンドラや足場などの設備が必要となり、そのためのコストがかかるという問題があった。
【００１０】
そして、赤外線カメラを用いて作成される温度コンター図から判定する方法では、実際の外壁面の温度は、剥離が原因で現れる温度差のほかに、建物内部の暖房による室間の温度差、外壁とスラブの接合箇所や間仕切り壁などの建物構造による温度差等が発生し、剥離部と誤認する要因が多く、これらを経験的に区別して判断しており、このため熟練を要し、しかも個人的な判断基準が異なり、信頼性が低いという問題があった。
【００１１】
また、密着部と剥離部との温度差が明瞭となるように日照時間が長く、かつ、外壁面に対して日照量が最大となる時間帯の熱画像を利用している。このため日照時間が極端に短い部分や、太陽光が当たらない北面部分については判断できない場合があるという問題があった。
【００１２】
そして、超音波を用いる方法では、高周波を使用しているために外壁面を構成するコンクリートの骨材の影響を受け、深部へ信号が到達しないという問題があった。また、高周波の音響信号を効率良く注入し、接触面の凹凸影響を避けるため、外壁面の研削、グリース塗布等前処理が不可欠であり、計測のための準備に多大の時間と手間を要するという問題があった。
【００１３】
そこで、本発明は、以上の課題を鑑みてなされたものであり、測定者の熟練度に影響されずに外装材の初期段階の剥離状態を測定することができるとともに、広範囲に亘る調査であっても剥離の程度及びその分布を短時間で容易に把握できる外装材の剥離測定システム及び剥離測定方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成するため、本発明の外装材の剥離測定システムは、構造物に施された外装材の温度に対する歪み量の経時変化を測定する測定部と、該測定部にて測定された測定結果を処理し、前記外装材の剥離状態を判定する判定部とを備え、温度変化に応じて前記外装材が伸縮する際の歪み量の経時変化によって前記外装材の剥離状態を判定することを特徴とする（第１の発明）。
【００１５】
第２の発明は、第１の発明において、前記測定部は、前記測定結果を前記判定部に転送する通信機能を有することを特徴とする。
【００１６】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記判定部は、構造物に施された前記外装材の健全状態での温度に対する歪み量の経時変化の結果から歪み量の大きさ及び歪みの発生パターンを解析し、該解析結果に基づいて剥離状態の測定時における測定結果と比較し、前記解析結果と前記測定結果との歪み量の大きさ及び歪みの発生パターンの差分の程度をそれぞれ検出して剥離状態を判定することを特徴とする。
【００１７】
第４の発明は、外装材が施された構造物であって、第１〜３のいずれかの発明において、前記外装材の剥離状態を測定する外装材の剥離測定システムを備えることを特徴とする。
【００１８】
第５の発明は、外装材の剥離状態を判定する剥離測定方法であって、第１〜４のいずれかの発明において、温度に対する歪み量の経時変化によって構造物に施された外装材の剥離状態を判定することを特徴とする。
【００１９】
第６の発明は、第５の発明において、構造物に施された外装材の剥離状態を判定する方法において、構造物に施された前記外装材の健全状態での温度に対する歪み量の経時変化を測定して歪み量の大きさ及び歪みの発生パターンを解析し、該解析結果に基づいて剥離状態の測定時における測定結果と比較し、前記解析結果と前記測定結果との歪み量の大きさ及び歪みの発生パターンの差分の程度をそれぞれ検出して剥離状態を判定することを特徴とする。
【００２０】
第７の発明は、第５又は第６の発明において、前記外装材に人工的に温度変化を与えて温度に対する歪み量の経時変化を測定することにより前記外装材の剥離状態を判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の剥離測定システム及び剥離測定方法によれば、測定者の熟練度に影響されず早期の外装材の剥離を検知することができるとともに、広範囲に亘る調査であっても剥離の程度及びその分布を短時間で容易に把握できる。その結果、剥離に対する処置を早期に行うことが可能になり、よって外装材のひび割れや剥落等の事故を未然に防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明は、温度変化に応じて構造物に施された外装材の下地の拘束力が変化して外装材が伸縮する際の歪み量の変化によって外装材の剥離状態を判定する剥離測定システムである。以下に本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００２３】
図１は本発明の第一実施例における外装材に歪みセンサを配設した状態を示す図である。図１に示すとおり、測定部２は、外装材３の表面に脱着可能に貼り付けられて外装材３の歪み量を測定する温度計付歪みセンサ４を備える。本実施例において外装材３は、例えば、タイルを用いるが、その他の一般的な外装材を使用してもよい。
【００２４】
図２は本発明の第一実施例における剥離測定システムをコンクリート躯体に設置した状態を示す図である。
【００２５】
図２に示すとおり、温度計付歪みセンサ４を備えるタイル３は、コンクリート躯体５の上面部に下地モルタル６を介して貼り付けられ、温度にて変化する下地モルタル６の拘束力に応じてタイル３が伸縮する際の歪み量を測定する。
【００２６】
剥離測定システム１は、温度計付歪みセンサ４を有する測定部２と、この温度計付歪みセンサ４にて測定された歪み量及び温度に時刻を付加してそれぞれを時系列データとし、剥離の程度を判定する機能を有するＰＣ等からなる判定部７と、温度計付歪みセンサ４にて測定された結果をＰＣ等に転送する通信線８とを備える。
【００２７】
本実施例においては、判定部７にて歪み量及び温度に時刻を付加してそれぞれを時系列データとしたが、時刻も測定可能な温度計付歪みセンサを利用してもよい。
【００２８】
また、複数のタイル３の歪み量及び温度を測定する場合においては、複数の温度計付歪みセンサ４をそれぞれに接続されている通信線８を介して１台のＰＣ等の判定部７に接続して判定することが可能である。
【００２９】
さらに、ＰＣ等のモニタ画面に外装面全体の歪み量を示すコンター図等を表示させて剥離程度を可視化することにより剥離の程度を容易に把握することが可能である。
【００３０】
まず、基本データとする健全状態での温度変化に応じたタイル３の歪み量の変化及び歪み発生パターンを把握するためにタイル３の熱冷繰り返し抵抗性試験を行う。この試験結果から歪み量の大きさ及び歪みの発生パターンを解析し、この解析結果に基づいて剥離状態の測定時における測定結果と比較し、解析結果と測定結果との歪み量の大きさ及び歪みの発生パターンの差分の程度をそれぞれ検出してタイル３の剥離状態の程度を判定する。
【００３１】
この抵抗性試験方法は、例えば、日本建築仕上学会規格（Ｍ−１０１  セメントモルタル塗り用吸水調整材の品質基準）に準じる。具体的には、タイル３の表面温度が外気温度から上昇して約７０度になるように１０５分間赤外線ランプを連続照射し、その後、１５分間タイル３に散水して冷却することを１サイクルとして３００サイクル実施して、経時的な歪み量の変化を測定する。その際、タイル３の表面温度とコンクリート躯体５内部の温度とを比較するためにコンクリート躯体５内部に熱電対９を設置する。  
なお、熱冷サイクル時に、適宜、打診検査によるタイル３の剥離状態の確認を行う。
【００３２】
図３（ａ）は本発明の第一実施例における熱冷繰り返し抵抗性試験中のタイルの表面温度の経時変化を示す図である。図３（ａ）に示すとおり、タイル３の表面温度ＴＴは、加熱によって７０度程度まで上昇し、冷却によって２０度程度に低下している。また、コンクリート躯体５内部の温度ＣＴは加熱によって３２度程度まで上昇し、冷却によって３０度程度に低下している。熱冷繰り返しによるタイル３の表面温度の温度変化幅は５０度程度であるが、コンクリート躯体５内部の熱冷繰り返しによる温度変化幅は２度程度であり、コンクリート躯体５内部の温度変化幅がタイル３表面の温度変化幅より小さい。
【００３３】
図３（ｂ）は本発明の第一実施例における熱冷繰り返し抵抗性試験中の健全状態での温度変化に対するタイルの歪み量の経時変化を示す図である。加熱時のタイル３は加熱による温度上昇に伴い大幅に膨張しようとするが、コンクリート躯体５内部の温度は加熱前とほぼ同じ温度であり、あまり膨張しない。したがって、タイル３の表面温度がコンクリート躯体５内部の温度よりも大幅に高くなり、図３（ｂ）に示すとおり、両者の熱膨張率の違いによってタイル３には圧縮歪みが発生し、圧縮歪みは最大３００×１０−６程度発生する。
【００３４】
また、冷却時のタイル３は冷却による温度低下に伴い大幅に収縮しようとするが、コンクリート躯体５内部の温度は加熱時とほぼ同じ温度であり、あまり収縮しない。したがって、コンクリート躯体５内部の温度がタイル３の表面温度よりも高くなり、図３（ｂ）に示すとおり、両者の熱収縮率の違いによってタイル３には引張歪みが発生し、引張歪みは最大２００×１０−６程度発生する。
【００３５】
図４は本発明の第一実施例における熱冷繰り返し抵抗性試験中のタイルの剥離状態を示す図である。図４に示すとおり、コンクリート躯体５の上面の端部近傍に施されているタイル３ａは、タイル敷設時と同様にモルタルを介してコンクリート躯体５に完全に密着しており健全な状態である。しかし、コンクリート躯体５の端部と中央部との中間付近のタイル３ｂは剥離が始まっており、コンクリート躯体５の端部から中央部に向かうに伴いタイルはモルタル層と一体となってコンクリート躯体５から徐々に剥離して、コンクリート躯体５の中央部に施されているタイル３ｃは完全に剥離している。
【００３６】
図５は本発明の第一実施例における熱冷繰り返し抵抗性試験中の健全状態及び剥離状体での温度変化に対する歪み量の経時変化を示す図である。図５に示すとおり、健全状態のタイル３ａの歪み量Ｓ３ａは、図３（ｂ）とほぼ同様の歪みの大きさ及び歪み発生パターンを示している。しかし、完全に剥離しているタイル３ｃの歪み量Ｓ３ｃは、下地コンクリート６の付着拘束の影響が無くなり、歪みはほとんど発生していない。また、剥離程度の小さいタイル３ｂの歪み量Ｓ３ｂは健全状態の歪み量Ｓ３ａの約１／３程度である。
【００３７】
したがって、タイル３を構造物に施して健全状態での温度変化によるタイル３の歪み量の大きさ及び歪みの発生パターンを解析し、この解析結果に基づいて剥離状態の測定時における測定結果と比較し、解析結果と測定結果との歪み量の大きさ及び歪みの発生パターンの差分の程度をそれぞれ検出して剥離状態の程度を判定することが可能である。
【００３８】
そこで、構造物に施されたタイル３の剥離状況を点検する際は、タイル３に人工的に温度変化を与えて歪みを発生させ、その歪みの大きさ及び歪みの発生パターンを解析することにより、構造物に施されたタイル３の剥離箇所の検知及び剥離程度の判定が可能である。
【００３９】
図６は本発明の第二実施例における剥離測定システムの概念図である。以下、第一実施例と同じ部材を使用する場合においては同符号を付け、説明は省略する。
【００４０】
図６に示すとおり、剥離測定システム２０は、歪み量を測定し、この測定結果を無線通信にて転送する多機能式測定部２１と、この多機能式測定部２１より転送される測定結果を処理し、剥離程度を判定する機能を有するＰＣ等からなる判定部７とを備える。
【００４１】
多機能式測定部２１は、温度計付歪みセンサ４と、この温度計付歪みセンサ４にて測定された測定結果を無線通信にて転送する通信装置２２と、温度計付歪みセンサ４及び通信装置２２を作動させる電源を供給する太陽電池又は充電池等の電源供給装置２３とを備える。これらの温度計付歪みセンサ４、通信装置２２、電源供給装置２３はすべて１枚のチップ等の基盤２４に一体化するように配設されており、タイル３の表面に脱着可能に貼り付けられる。
【００４２】
また、多機能式測定部２１と判定部７とは無線にて接続されることから、構造物から離れた遠隔地にて剥離程度を確認することが可能である。
【００４３】
なお、複数のタイル３の歪み量及び温度を測定する場合においては、複数の多機能式測定部２１から転送される測定結果を１台のＰＣ等の判定部７で受信して判定することも可能である。
【００４４】
図７は本発明の第三実施例における剥離測定システムの概念図である。以下、第一又は二実施例と同じ部材を使用する場合においては同符号を付け、説明は省略する。
【００４５】
図７に示すとおり、剥離測定システム３０は、温度計付歪みセンサ４を有する測定部３１と、この温度計付歪みセンサ４にて測定された測定結果を処理し、剥離の程度を判定する機能を有する演算処理チップ等からなる小型判定部３２と、温度計付歪みセンサ４及び演算処理チップ等の小型判定部３２を作動させる電源を供給する太陽電池又は充電池等の電源供給装置２３と、測定部の歪みセンサにて測定された結果を判定部に転送する通信線８とを備える。これらの測定部３１、小型判定部３２、電源供給装置２３、通信線８はすべて１枚のチップ等の基盤２４に一体化するように配設されており、タイル３の表面に脱着可能に貼り付けられる。
【００４６】
小型判定部３２は、小型判定部３２が貼り付けられているタイル３のみの剥離状態を判定するために、例えば、小型判定部３２に発光体又は画面等の可視化装置を設け（図示しない）、剥離程度を色又は数値等で可視化することによりタイル３の剥離の程度を視覚的に確認することが可能である。
【００４７】
図８は本発明の第四実施例における剥離測定システムの概念図である。以下、第一〜三実施例と同じ部材を使用する場合においては同符号を付け、説明は省略する。
【００４８】
図８に示すとおり、剥離測定システム４０は、歪み量を測定し、この測定結果を無線通信にて転送する多機能式測定部４１と、この多機能式測定部４１より転送される測定結果を処理し、剥離程度を判定する機能を有する演算処理チップ等からなる小型判定部４２とを備える。
【００４９】
多機能式測定部４１は、温度計付歪みセンサ４と、この温度計付歪みセンサ４にて測定された測定結果を無線通信にて転送する通信装置２２と、温度計付歪みセンサ４及び通信装置２２を作動させる電源を供給する太陽電池又は充電池等の給電装置２３とを備える。また、小型判定部４２も演算処理機能を作動させる電源を供給する太陽電池又は充電池等の電源供給装置２３を備える。
【００５０】
また、多機能式測定部４１及び小型判定部４２は１枚の基盤に配設され一体化しており、タイル３の表面に脱着可能に貼り付けられる。
【００５１】
なお、上述した第一〜第四実施例においては、測定部若しくは多機能式測定部及び小型判定部をタイル３の表面に貼り付けたが、例えば、常時剥離状態を監視する必要がある構造物等の場合においては、美観及び機器類の保護の観点からタイル３の内部に測定部若しくは多機能式測定部及び小型判定部を埋め込んでよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第一実施例における外装材に歪みセンサを配設した状態を示す図である。
【図２】本発明の第一実施例における剥離測定システムをコンクリート躯体に設置した状態を示す図である。
【図３（ａ）】本発明の第一実施例における熱冷繰り返し抵抗性試験中のタイルの表面温度の経時変化を示す図である。
【図３（ｂ）】本発明の第一実施例における熱冷繰り返し抵抗性試験中の健全状態での温度変化に対するタイルの歪み量の経時変化を示す図である。
【図４】本発明の第一実施例における熱冷繰り返し抵抗性試験中のタイルの剥離状態を示す図である。
【図５】本発明の第一実施例における熱冷繰り返し抵抗性試験中の健全状態及び剥離状体での温度変化に対する歪み量の経時変化を示す図である。
【図６】本発明の第二実施例における剥離測定システムの概念図である。
【図７】本発明の第三実施例における剥離測定システムの概念図である。
【図８】本発明の第四実施例における剥離測定システムの概念図である。
【符号の説明】
【００５３】
１    剥離測定システム
２    測定部
３    タイル（＝外装材）
３ａ、３ｂ、３ｃ  コンクリート躯体に施されたタイル
４    温度計付歪みセンサ
５    コンクリート躯体
６    下地モルタル
７    判定部
８    通信線
９    熱電対
２０  剥離測定システム
２１  多機能式測定部
２２  通信装置
２３  電源供給装置
２４  基盤
３０  剥離測定システム
３１  測定部
３２  小型判定部
４０  剥離測定システム
４１  多機能式測定部
４２  小型判定部
ＴＴ  タイルの表面温度
ＣＴ  コンクリート躯体内部の温度
Ｓ３ａ、Ｓ３ｂ、Ｓ３ｃ  タイルの歪み量
【図１】
2006084439.tif 000003
【図２】
2006084439.tif 000004
【図３（ａ）】
2006084439.tif 000005
【図３（ｂ）】
2006084439.tif 000006
【図４】
2006084439.tif 000007
【図５】
2006084439.tif 000008
【図６】
2006084439.tif 000009
【図７】
2006084439.tif 000010
【図８】
2006084439.tif 000011