(57)【要約】      （修正有）【課題】硬化したコンクリートを直接非破壊測定する方法を提供する。【解決手段】隅角部をなす一方の外壁面１Ａに線源棒３０を押し当て、他方の外壁面１Ｂに本体２０を押し当て、コンクリート壁１の隅角部に斜めに放射線を透過させる方法であって、線源棒３０の放射線源３２から外壁面１Ａに放射線を照射し、外壁面１Ｂに透過してきた放射線を本体２０の放射線検出部で検出し、その検出結果に基づいて処理部が密度や水分量を算出することにより、隅角部を用いてコンクリート壁１の密度や水分量を測定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬化したコンクリートに放射線を照射する工程と、
前記コンクリートを透過してきた前記放射線を検出する工程と、
前記放射線の検出結果に基づいて、前記コンクリートの物性値を求める工程と、
を有することを特徴とするコンクリートの測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載のコンクリートの測定方法であって、
前記放射線はガンマ線であり、
前記物性値は単位容積質量である、
ことを特徴とするコンクリートの測定方法。
【請求項３】
請求項１に記載のコンクリートの測定方法であって、
前記放射線は中性子線であり、
前記物性値は含水量である、
ことを特徴とするコンクリートの測定方法。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載のコンクリートの測定方法であって、
前記放射線の検出数と前記物性値の大きさとの対応関係が予め定められており、前記対応関係を用いて前記物性値を求める
ことを特徴とするコンクリートの測定方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れかに記載のコンクリートの測定方法であって、
前記コンクリートは、隅角部を有し、
前記隅角部をなす一方の面から他方の面へ前記放射線を透過させる、
ことを特徴とするコンクリートの測定方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４の何れかに記載のコンクリートの測定方法であって、
前記コンクリートは、所定面に孔部を有し、
前記孔部の内部から、前記所定面へ前記放射線を透過させる
ことを特徴とするコンクリートの測定方法。
【請求項７】
請求項１乃至請求項４の何れかに記載のコンクリートの測定方法であって、
前記コンクリートは、幅厚部を有し、
前記幅厚部の一方の側から、他方の側へ前記放射線を透過させる
ことを特徴とするコンクリートの測定方法。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７の何れかのコンクリート測定方法により得られた前記物性値から前記コンクリートの前記放射線に対する遮蔽性能を評価する、
ことを特徴とするコンクリートの評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリートの測定方法、及び、コンクリートの評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築物などの硬化したコンクリートの物性値（例えば、単位容積質量や含水量）を測定する場合、コンクリートの打ち込みと同時に、当該コンクリートを用いた試験体を別途作製して、その試験体を用いて間接的な測定を行っている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−８３８４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、実際のコンクリートと管理用の試験体とでは、温度履歴や乾燥程度などの条件が異なるため、測定結果が必ずしも一致しないおそれがあった。また、実際のコンクリートの物性値を原位置にて直接的に測定できれば、コンクリートの締固めの状況や打継ぎ部の影響などばらつきの考慮や、経年にわたるコンクリートの物性値の変化を捉えることが可能となる。
【０００５】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであって、その主な目的は、硬化したコンクリートを直接非破壊測定することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的を達成するために本発明のコンクリートの測定方法は、硬化したコンクリートに放射線を照射する工程と、前記コンクリートを透過してきた前記放射線を検出する工程と、前記放射線の検出結果に基づいて、前記コンクリートの物性値を求める工程と、を有することを特徴とする。
このようなコンクリートの測定方法によれば、硬化したコンクリートを直接非破壊測定することができる。
【０００７】
かかるコンクリートの測定方法であって、前記放射線はガンマ線であり、前記物性値は単位容積質量であってもよい。
このようなコンクリートの測定方法によれば、硬化したコンクリートの単位容積質量を非破壊測定することができる。
【０００８】
かかるコンクリートの測定方法であって、前記放射線は中性子線であり、前記物性値は含水量であってもよい。
このようなコンクリートの測定方法によれば、硬化したコンクリートの含水量を非破壊測定することができる。
【０００９】
かかるコンクリートの測定方法であって、前記放射線の検出数と前記物性値の大きさとの対応関係が予め定められており、前記対応関係を用いて前記物性値を求めることが望ましい。
このようなコンクリートの測定方法によれば、物性値の大きさを簡易に算出することができる。
【００１０】
かかるコンクリートの測定方法であって、前記コンクリートは、隅角部を有し、前記隅角部をなす一方の面から他方の面へ前記放射線を透過させてもよい。
このようなコンクリートの測定方法によれば、隅角部を利用してコンクリートを測定することができる。
【００１１】
かかるコンクリートの測定方法であって、前記コンクリートは、所定面に孔部を有し、前記孔部の内部から、前記所定面へ前記放射線を透過させてもよい。
このようなコンクリートの測定方法によれば、孔部を利用してコンクリートを測定することができる。
【００１２】
かかるコンクリートの測定方法であって、前記コンクリートは、前記コンクリートは、幅厚部を有し、前記幅厚部の一方の側から、他方の側へ前記放射線を透過させてもよい。
このようなコンクリートの測定方法によれば、コンクリートの測定位置の制約を受けにくい。
【００１３】
また、上記の何れかのコンクリート測定方法により得られた前記物性値から前記コンクリートの前記放射線に対する遮蔽性能を評価することが望ましい。
このようなコンクリートの評価方法によれば、放射線に対する遮蔽性能を直接非破壊で評価することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、硬化したコンクリートを直接非破壊測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態で使用する測定装置１０の構成を示す概略説明図である。
【図２】図２Ａ及び図２Ｂは測定装置１０の測定原理の概略説明図である。図２Ａは密度の測定についての説明図であり、図２Ｂは水分量の測定についての説明図である。
【図３】図３Ａ及び図３Ｂは隅角法の概略説明図である。図３Ａは斜視図、図３Ｂは図３Ａを上から見た図である。
【図４】図４Ａ及び図４Ｂはスリーブ法の概略説明図である。図４Ａは斜視図、図４Ｂは図４Ａを上から見た図である。
【図５】図５Ａ及び図５Ｂは透過法の概略説明図である。図５Ａは斜視図、図５Ｂは図５Ａを上から見た図である。
【図６】コンクリート（試験体）の使用材料を示す図である。
【図７】コンクリート（試験体）の調合条件を示す図である。
【図８】図８Ａは単位容積質量の測定結果を示す図であり、図８Ｂは含水量の測定結果を示す図である。
【図９】図９Ａ及び図９Ｂは、測定装置１０によるコンクリートの単位容積質量の測定値（計数率比）と単位容積質量の対応関係を示す図である。図９Ａは隅角法の測定結果を示す図であり、図９Ｂはスリーブ法の測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＝＝＝実施形態＝＝＝
＜＜測定装置について＞＞
図１は、本実施形態で使用する測定装置１０の構成を示す概略説明図である。
【００１７】
本実施形態では、測定装置１０を用いてコンクリートの単位容積質量（以下、密度ともいう）及び含水量（以下、水分量ともいう）を測定する。測定装置１０は、密封ラジオアイソトープ（放射性同位元素：ＲＩ）を利用した非破壊測定器であり、道路、ダム、堤防工事などの土工事に用いられている装置（土質を測定する装置）である。
測定装置１０は、本体２０と線源棒３０を備えている。
【００１８】
本体２０は、測定装置１０の装置本体であり、放射線検出部２１と処理部２２を有している。
【００１９】
放射線検出部２１は、線源棒３０の放射線源３２（後述）が照射した放射線のうち測定対象物を透過してきた放射線を検出して計数（カウント）する部位である。本実施形態の放射線検出部２１は、ガンマ線（γ線）を検出するガンマ線検出部２１ａと、中性子線を検出する中性子線検出部２１ｂを有している。
【００２０】
処理部２２は、放射線検出部１２の検出結果に基づいて各種データ処理などの演算を行う。例えば、放射線検出部１２で検出された放射線量（カウント値）と、線源棒３０の放射線源３２で発生した放射線との差分（減衰量）を算出する。そして、この減衰量と、標準物質の放射線減衰量との比（計数率比）を算出する。
【００２１】
また、本体２０は、測定結果及び各種のデータを記憶する記憶部（不図示）を有しており、当該記憶部には、測定結果（計数率比）と密度の大きさとの対応関係を示す関係式（較正曲線：図９Ａ、図９Ｂ参照）が予め記憶されている。処理部２２は、上記関係式を用いて測定結果から密度を算出する。このように関係式を用いることにより、密度の大きさを簡易に算出することができる。なお、自然界にも放射線が存在するため、自然界の放射線測定量（バックグラウンド）をカウントし、算出した減衰量から差し引いて補正を行っている。
【００２２】
水分量の場合についても同様に、測定結果（計数率比）と水分量の大きさとの対応関係を示す関係式が記憶部に記憶されており、処理部２２はその関係式を用いて水分量を算出する。
【００２３】
また、本体２０は、処理部２２の演算結果を出力する出力部（不図示）を備えている。出力部としては、ディスプレイなどの表示機構やプリンターなどの印刷機構が設けられている。
【００２４】
線源棒３０は、棒形状の細長い部材（筒体）であり、本体２０と脱着可能に設けられている。また、線源棒３０の先端部には60Ｃｏ（コバルト６０）、及び、252Ｃｆ（カリホルニウム２５２）を密封した放射線源３２が設けられている。コバルト６０はガンマ線の線源であり、カリホルニウム２５２は中性子線の線源である。
【００２５】
＜＜測定原理について＞＞
図２Ａ及び図２Ｂは測定装置１０の測定原理の概略説明図である。図２Ａは密度の測定についての説明図であり、図２Ｂは水分量の測定についての説明図である。図２Ａ、図２Ｂでは、線源棒３０を土中に差し込み、土の密度、水分量を測定する場合について示している。
【００２６】
（密度の測定）
コバルト６０からはガンマ線が放出される。ガンマ線が物質中を通過する際、原子の軌道電子との相互作用により、エネルギーの一部を軌道電子に与え、自らは小さなエネルギーになって進行方向を変える。測定対象物を構成する原子の電子軌道の総数は、陽子と同数であることから密度（単位容積質量）と概ね比例する。例えば、図２Ａのように、地中に放射線源３２（ここではガンマ線源）を配置したとき、土の密度が大きいほど地表に到達するガンマ線が少なくなる。
【００２７】
これにより、図２Ａに示すように、地表面の放射線検出部２１のガンマ線検出部２１ａに到達するガンマ線を計数(カウント)することによって密度（土の密度）を測定することができる。
【００２８】
（水分量の測定）
カリホルニウム２５２からは、速中性子と呼ばれるエネルギーの大きい中性子が放出される。速中性子が物質中の原子核と衝突すると、次第にその運動エネルギーを失い、熱中性子と呼ばれるエネルギーの低い中性子に変換される。水素原子の減速能（速中性子を熱中性子に変換させる能力）は、他の原子と比べて非常に高いので、物質中に水素原子が多く存在するほど、速中性子は水素原子との衝突を繰り返すことによってエネルギーを失う。よって、図２Ｂのように、地中に放射線源３２（ここでは中性子線源）を配置したとき、土を透過して中性子線検出部２１ｂに到達する熱中性子を計数(カウント)することによって水分量を測定することができる。
【００２９】
このように、測定装置１０を用いて、土の密度や水分量を測定することができる。本実施形態では、この測定装置１０を、硬化したコンクリートの密度（単位容積質量）、及び、水分量（含水量）の測定に適用している。
【００３０】
＜＜測定方法について＞＞
図２Ａ、図２Ｂに示したように、測定装置１０で土質を測定する際には、線源棒３０を土中に差し込んでいる。しかしながら、硬化したコンクリートの場合、図２Ａ、図２Ｂのように線源棒３０を差し込めない。
【００３１】
そこで、本実施形態では、硬化したコンクリートを直接測定するため、以下の３つの測定方法（隅角法、スリーブ法、透過法）を検討した。
【００３２】
＜隅角法＞
図３Ａ及び図３Ｂは隅角法の概略説明図である。図３Ａは斜視図、図３Ｂは図３Ａを上から見た図である。測定対象物は、コンクリート壁１であり、当該コンクリート壁１は、外壁面１Ａと外壁面１Ｂで形成される隅角部を有している。また、外壁面１Ａとその内側の内壁面１Ｃ、及び、外壁面１Ｂとその内側の内壁面１Ｄで、コンクリート壁１の幅厚部が形成されている。
【００３３】
隅角法は、隅角部をなす一方の面（図では外壁面１Ａ）に線源棒３０を押し当て、他方の面（図では外壁面１Ｂ）に本体２０を押し当て、コンクリート壁１の隅角部に斜めに放射線を透過させる方法である。つまり、線源棒３０の放射線源３２から外壁面１Ａに放射線を照射し、外壁面１Ｂに透過してきた放射線を本体２０の放射線検出部２１で検出する。そして、その検出結果に基づいて処理部２２が密度や水分量を算出する。これにより、隅角部を用いてコンクリート壁１の密度や水分量を測定することができる。なお、線源棒３０は本体２０に固定されているので、放射線源３２と放射線検出部２１（ガンマ線検出部２１ａ又は中性子線検出部２１ｂ）との間の距離（放射距離）は常に一定になる。
【００３４】
＜スリーブ法＞
図４Ａ及び図４Ｂはスリーブ法の概略説明図である。図４Ａは斜視図、図４Ｂは図４Ａを上から見た図である。図４Ａ、図４Ｂのコンクリート壁１には外壁面１Ｂ（所定面に相当）から内壁面１Ｄに貫通する配管用のスリーブ孔１ａ（孔部に相当）が設けられている。
【００３５】
スリーブ法は、コンクリート壁１の外壁面１Ｂに設けられたスリーブ孔１ａ中に線源棒３０を差し込み、本体２０（放射線検出部２１）を外壁面１Ｂに押し当て、スリーブ孔１ａの内部から、外壁面１Ｂに放射線を透過させる方法である。これにより、スリーブ孔１ａを用いてコンクリート壁１の密度や水分量を測定することができる。なお、この場合も、線源棒３０は本体２０に固定されているので、放射線源３２と、放射線検出部２１（ガンマ線検出部２１ａ又は中性子線検出部２１ｂ）と間の距離（放射距離）は常に一定になる。
【００３６】
＜透過法＞
図５Ａ及び図５Ｂは透過法の概略説明図である。図５Ａは斜視図、図５Ｂは図５Ａを上から見た図である。
【００３７】
透過法は、線源棒３０をコンクリート壁１の幅厚部の一方（図では内壁面１Ｄ）に押し当て、本体２０（放射線検出部２１）を幅厚部の他方（図では外壁面１Ｂ）に押し当て、内壁面１Ｄ側から外壁面１Ｂ側に放射線を透過させる方法である。この透過法では、隅角法やスリーブ法と比べて、測定位置の制約を受けにくい。なお、この測定方法の場合、図に示すように、線源棒３０を本体２０から取り外すことになる。このため、放射線源３２と、放射線検出部２１（ガンマ線検出部２１ａ又は中性子線検出部２１ｂ）との距離（放射距離）が一定になるように調整する必要がある。
【００３８】
上記の測定方法により、コンクリート壁１の密度及び水分量を測定装置１０で測定することが可能である。つまり、測定装置１０の放射線源３２からコンクリート壁１に放射線を照射し、コンクリート壁１を透過してきた放射線を放射線検出部２１で検出し、その検出結果に基づいて、処理部２２でコンクリート壁１の物性値（密度、水分量）を求めることができる。これにより、コンクリート壁１を直接非破壊で測定することができる。
【００３９】
さらに、算出した密度、水分量から、コンクリート壁１の放射線（ガンマ線、中性子線）に対する遮蔽性能を評価することもできる。例えば、コンクリート壁１の密度が大きいほどガンマ線に対する遮蔽性能が大きくなる。また、コンクリート壁１の水分量が大きいほど中性子線に対する遮蔽性能が大きくなる。これにより、コンクリート壁１の遮蔽性能を直接非破壊で評価することができる。
【００４０】
＜＜実験＞＞
上記の３種類の測定方法（隅角法、スリーブ法、透過法）のコンクリート測定への適用について、試験体を用いた実験を行った。
【００４１】
＜試験体＞
図６は、コンクリート（試験体）の使用材料を示す図であり、図７は、コンクリート（試験体）の調合条件を示す図である。
【００４２】
図７に示すように、コンクリートの目標単位容積質量（ｋｇ／ｍ3）が異なる４種類の試験体を作製した。具体的には、目標単位容積質量が、３８００（調合Ｎｏ.１）、３４００（調合Ｎｏ.２）、３０００（調合Ｎｏ.３）、２４００（調合Ｎｏ.４）の試験体を作製した。なお、試験体の形状は６００（ｍｍ）×６００（ｍｍ）×４００（ｍｍ）の直方体であり、また、試験体には側面を貫通するφ４２ｍｍ×６００ｍｍのスリーブ孔を形成した。材齢は７日、２８日、９１日で評価した。
【００４３】
＜測定項目＞
各試験体の密度（単位容積質量）と水分量（含水量）を、測定装置１０を用いて、前述した３種類の測定方法（隅角法、スリーブ法、透過法）にて測定した。また、密度の実測値としてロードセルを用いて密度を測定した。
【００４４】
＜結果＞
図８Ａは単位容積質量の測定結果を示す図である。図８Ｂは含水量の測定結果を示す図である。含水量は、調合上の単位水量と比較するため、図６に示した骨材の吸水率より、骨材中に含有されている水分量を計算して差し引いた値を示した。なお、調合条件、材齢の違いに関わらず測定に対するばらつきがほとんど同等であったため、図８Ａ、図８Ｂでは、一例として材齢９１日の調合Ｎｏ.４の試験体の測定結果を示した。図の横軸は測定回数である。
【００４５】
単位容積質量については、隅角法、スリーブ法の測定結果はほぼ同等であり、透過法はそれらよりやや低くなった。５回の測定によるばらつきは小さく、コンクリートに対して単位容積質量の測定が可能であると考えられる。
【００４６】
含水量については、透過法でのばらつきがやや大きいが、いずれもコンクリートの調合上の単位水量を概ね捉えることができている。
【００４７】
また、図９Ａ及び図９Ｂは、測定装置１０によるコンクリートの単位容積質量の測定値（計数率比）と単位容積質量の対応関係を示す図である。図９Ａは隅角法の測定結果を示す図であり、図９Ｂはスリーブ法の測定結果を示す図である。図では、土質材料で用いられている較正曲線（測定装置１０に記憶された較正曲線）を破線で示している。なお、較正曲線とは、測定装置１０の測定値（計数率比）と単位容積質量の対応関係を示す関係式である。
【００４８】
図に示すように、隅角法およびスリーブ法の何れの場合も、単位容積質量が２３００ｋｇ/ｃｍ3）を超える領域において、土質材料の較正曲線（破線）を連続的に補完する形で成立することが確認された。
【００４９】
＝＝＝その他の実施形態について＝＝＝
上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。
【００５０】
＜測定装置について＞
前述の実施形態では、測定装置１０は測定対象物の密度と水分量の両方を測定可能であったがこれには限られない。例えば、密度のみを測定可能な測定装置であってもよいし、水分量のみを測定可能な測定装置であってもよい。
【００５１】
＜測定項目について＞
前述の実施形態では、測定装置１０を用いてコンクリートの密度と水分量を測定していたが、密度又は水分量の一方を測定してもよい。
【００５２】
＜測定対象について＞
前述の実施形態では、コンクリート壁１を測定していたがこれには限らない。例えば、スリーブ法や透過法で測定する場合は、隅角部が無くてもよい。
【００５３】
＜放射線源について＞
前述の実施形態では、ガンマ線の放射線源としてコバルト６０を用い、中性子線の放射線源としてカリホルニウム２５２を用いていたが、これ以外の材料を用いてもよい。
【００５４】
＜放射距離について＞
前述の実施形態では、隅角法及びスリーブ法を行う際に、線源棒３０を本体２０に固定していた（放射距離が一定であった）が、これには限られず、線源棒３０を本体２０から外して、放射距離を調整して測定を行ってもよい。
【００５５】
＜較正曲線について＞
前述の実施形態では、較正曲線を図９に限定していたが、別途、測定値（計数率比）と単位容積質量の対応関係が得られれば、これに限らない。
【符号の説明】
【００５６】
１  コンクリート壁
１ａ  スリーブ孔
１Ａ  外壁面
１Ｂ  外壁面
１Ｃ  内壁面
１Ｄ  内壁面
１０  測定装置
２０  本体
２１  放射線検出部
２１ａ  ガンマ線検出部
２１ｂ  中性子線検出部
２２  処理部
３０  線源棒
３２  放射線源
【図１】
2018028438.tif 000003
【図２】
2018028438.tif 000004
【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】
2018028438.tif 000009
【図８】
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【図９】
2018028438.tif 000011