(57)【要約】【課題】コンクリート構造体の弾性波速度を正確に算出して、該コンクリート構造体に作用している応力や該コンクリート構造体の圧縮強度を正確に推定することができるようにする。【解決手段】コンクリート構造体１には、弾性係数がコンクリートよりも大きい埋設部材２０を一部が露出された状態で埋設しておく。そして、該埋設部材２０の露出部分２０ａにハンマーなどで衝撃を加え、その衝撃を他の２箇所の露出部分２０ｂ，２０ｃで検知する。そして、衝撃を検知した部分の距離（Ｌ２−Ｌ１）と衝撃を検知した時間差とから前記コンクリート構造体１の弾性波速度を算出する。この弾性波速度に基づいて、該コンクリート構造体に作用している応力や該コンクリート構造体の圧縮強度を正確に推定することができる。【選択図】図１
2018124254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性係数がコンクリートよりも大きくて一部が露出された状態でコンクリート構造体に埋設されてなる埋設部材における該露出された部分の一部である衝撃付与部に衝撃を付与する工程と、
前記埋設部材における前記露出された部分の一部である第１露出部にて前記衝撃を検知する工程と、
前記埋設部材における前記露出された部分の一部であって前記衝撃付与部からの距離が前記第１露出部と前記衝撃付与部との間の距離よりも大きい部分である第２露出部にて前記衝撃を検知する工程と、
前記第１露出部にて前記衝撃を検知してから前記第２露出部にて前記衝撃を検知するまでにかかった時間差を算出する工程と、
前記第１露出部と前記第２露出部との間の距離と前記時間差とから前記コンクリート構造体の弾性波速度を算出する工程と、
を備えたことを特徴とする、コンクリート構造体の弾性波速度算出方法。
【請求項２】
前記埋設部材は、コンクリートよりも空隙が少ない部材であって、３軸方向の弾性係数がほぼ等しくなる部材である、
ことを特徴とする請求項１に記載の、コンクリート構造体の弾性波速度算出方法。
【請求項３】
前記埋設部材は金属である、
ことを特徴とする請求項２に記載の、コンクリート構造体の弾性波速度算出方法。
【請求項４】
前記埋設部材は、第１方向に延設されると共に前記第１露出部と前記第２露出部とを有する幹部と、該幹部の側部から前記第１方向と交差する第２方向に突設されてなる複数の枝部と、からなる、
ことを特徴とする請求項３に記載の、コンクリート構造体の弾性波速度算出方法。
【請求項５】
前記埋設部材は、その全長に亘って前記コンクリート構造体から露出されてなる、
ことを特徴とする請求項１に記載の、コンクリート構造体の弾性波速度算出方法。
【請求項６】
前記埋設部材は、前記コンクリート構造体の内部に埋設されていて、
該コンクリート構造体には、前記第１露出部を露出させる第１穴部と、前記第２露出部を露出させる第２穴部と、前記衝撃付与部を露出させる第３穴部と、が形成されてなる、
ことを特徴とする請求項１に記載の、コンクリート構造体の弾性波速度算出方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の弾性波速度算出方法にて算出した弾性波速度と、弾性波速度と作用応力との関係を示すデータとから、前記コンクリート構造体に作用している応力を算出する、
コンクリート構造体の応力算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート構造体の弾性波速度を算出する、コンクリート構造体の弾性波速度算出方法、及びコンクリート構造体の応力算出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート構造体に作用している力（内部応力）等と該コンクリート構造体の弾性波速度との間には一定の相関関係があることから、従来、コンクリート構造体の内部応力等を推定するために弾性波速度の算出が行われている。
【０００３】
そして、そのような弾性波速度の算出は聴強器を用いた方法で行われていた（例えば、特許文献１，２及び非特許文献１参照）。図６は、コンクリート構造体における弾性波速度の従来の算出方法の一例を示す模式図であり、図中の符号１は、コンクリート構造体を示し、符号１ａは、ハンマー等で打撃して弾性波を発生させるポイントを示し、符号４は、その弾性波の速度を測定（算出）する聴強器を示している。そして、符号４１，４２は、所定の距離Ｌを開けて配置された振動計を示し、符号４３は、それらの振動計４１，４２を連結するフレームを示し、符号４４は、それらの振動計４１，４２が検知した結果（つまり、前記弾性波が通過する時間差）と振動計間の距離Ｌとから弾性波速度を算出する制御装置を示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２６８１０２号公報
【特許文献２】特許第３９１７３５９号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】“三井住友建設株式会社のホームページ、技術サービス、技術テーマで探す、新素材・材料、聴強器”、［平成２８年１２月１４日検索］、インターネット（ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｍｃｏｎ．ｃｏ．ｊｐ／ｓｅｒｖｉｃｅ／％Ｅ８％８１％Ｂ４％Ｅ５％ＢＣ％Ｂ７％Ｅ５％９９％Ａ８／）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のような弾性波速度の算出は精度良く行われることが好ましい。
【０００７】
本発明は、上述の問題を解消することのできるコンクリート構造体の弾性波速度算出方法、及びコンクリート構造体の応力算出方法を提供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】
【０００８】
本発明の第１の観点は、図１乃至図４に例示するものであって、弾性係数がコンクリートよりも大きくて一部が露出された状態でコンクリート構造体（１）に埋設されてなる埋設部材（２０，２１，２２，２３）における該露出された部分の一部である衝撃付与部（２０ａ，２１ａ，２２ａ，２３ａ）に衝撃を付与する工程と、
前記埋設部材（２０，２１，２２，２３）における前記露出された部分の一部である第１露出部（２０ｂ，２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ）にて前記衝撃を検知する工程と、
前記埋設部材（２０，２１，２２，２３）における前記露出された部分の一部であって前記衝撃付与部（２０ａ，２１ａ，２２ａ，２３ａ）からの距離（Ｌ２）が前記第１露出部（２０ｂ，２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ）と前記衝撃付与部（２０ａ，２１ａ，２２ａ，２３ａ）との間の距離（Ｌ１）よりも大きい部分である第２露出部（２０ｃ，２１ｃ，２２ｃ，２３ｃ）にて前記衝撃を検知する工程と、
前記第１露出部（２０ｂ，２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ）にて前記衝撃を検知してから前記第２露出部（２０ｃ，２１ｃ，２２ｃ，２３ｃ）にて前記衝撃を検知するまでにかかった時間差を算出する工程と、
前記第１露出部（２０ｂ，２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ）と前記第２露出部（２０ｃ，２１ｃ，２２ｃ，２３ｃ）との間の距離（Ｌ２−Ｌ１）と前記時間差とから前記コンクリート構造体（１）の弾性波速度を算出する工程と、を備えたことを特徴とする、コンクリート構造体の弾性波速度算出方法に関するものである。
【０００９】
本発明の第２の観点は、前記埋設部材（２０，２１，２２，２３）が、コンクリートよりも空隙が少ない部材であって、３軸方向の弾性係数がほぼ等しくなる部材であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第３の観点は、前記埋設部材（２０，２１，２２，２３）が金属であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の第４の観点は、図３及び図４に例示するように、前記埋設部材（２２，２３）が、第１方向（＋ｘ）に延設されると共に前記第１露出部（２２ｂ，２３ｂ）と前記第２露出部（２２ｃ，２３ｃ）とを有する幹部（２２ｄ，２３ｄ）と、該幹部（２２ｄ，２３ｄ）の側部から前記第１方向（＋ｘ）と交差する第２方向（±ｙ）に突設されてなる複数の枝部（２２ｅ，２３ｅ）と、からなることを特徴とする。
【００１２】
本発明の第５の観点は、図１及び図３に例示するように、前記埋設部材（２０，２２）が、その全長に亘って前記コンクリート構造体（１）から露出されてなることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第６の観点は、図２及び図４に例示するように、前記埋設部材（２１，２３）が、前記コンクリート構造体（１）の内部に埋設されていて、
該コンクリート構造体（１）には、前記第１露出部（２１ｂ，２３ｂ）を露出させる第１穴部（１ａ）と、前記第２露出部（２１ｃ，２３ｃ）を露出させる第２穴部（１ｂ）と、前記衝撃付与部（２１ａ，２３ａ）を露出させる第３穴部（１ａ）と、が形成されてなることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第７の観点は、上記の弾性波速度算出方法にて算出した弾性波速度と、弾性波速度と作用応力との関係を示すデータとから、前記コンクリート構造体に作用している応力を算出する、コンクリート構造体の応力算出方法に関する。
【００１５】
なお、括弧内の番号などは、図面における対応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。
【発明の効果】
【００１６】
上記した第１乃至５及び７の観点によれば、コンクリート構造体の弾性波速度を正確に算出することができる。そして、算出した弾性波速度に基づいてコンクリート構造体に作用している応力や該コンクリート構造体の圧縮強度を正確に推定することができる。
【００１７】
上記した第６の観点によれば、表面劣化の影響を受けていないコンクリート内部の弾性波速度や応力状態などを知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明に係るコンクリート構造体の弾性波速度算出方法の一例を説明するための模式図である。
【図２】図２は、本発明に係るコンクリート構造体の弾性波速度算出方法の他の例を説明するための模式図である。
【図３】図３は、本発明に係るコンクリート構造体の弾性波速度算出方法の他の例を説明するための模式図である。
【図４】図４は、本発明に係るコンクリート構造体の弾性波速度算出方法の他の例を説明するための模式図である。
【図５】図５は、本発明にて使用する弾性波速度算出装置の構成の一例を示す模式図である。
【図６】図６は、コンクリート構造体における弾性波速度の従来の算出方法の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図１乃至図５に沿って、本発明の実施の形態について説明する。
【００２０】
本発明により弾性波速度を算出することができるコンクリート構造体は、図１乃至図４に符号１で例示するものであって、その内部には所定の部材（本明細書において“埋設部材”とする）２０，２１，２２，２３が埋設されている。これらの埋設部材２０，２１，２２，２３は、弾性係数がコンクリートよりも大きく、かつ、一部がコンクリート構造体１の外方に露出されている。これらの埋設部材２０，２１，２２，２３は、均質な部材であることが必要であり、具体的には、前記コンクリート構造体１のコンクリート部分よりも空隙が少ない部材であって、３軸方向の弾性係数がほぼ等しくなる部材である必要があり、例えば、鉄筋等の金属であることが好ましい。
【００２１】
そして、本発明に係るコンクリート構造体の弾性波速度算出方法は、以下の工程を備えている。すなわち、
・  前記埋設部材２０，２１，２２，２３における露出された部分（つまり、前記コンクリート構造体１から外部に露出された部分）の一部（本明細書において“衝撃付与部”とする）２０ａ，２１ａ，２２ａ，２３ａに衝撃を付与する工程
・  前記埋設部材２０，２１，２２，２３における露出された部分（つまり、前記コンクリート構造体１から外部に露出された部分）の一部（本明細書において“第１露出部”とする）２０ｂ，２１ｂ，２２ｂ，２３ｂにて前記衝撃（言い換えれば、前記衝撃付与部２０ａ，２１ａ，２２ａ，２３ａに付与された衝撃が該第１露出部２０ｂ，２１ｂ，２２ｂ，２３ｂに伝播されるタイミング）を検知する工程
・  前記埋設部材２０，２１，２２，２３における露出された部分（つまり、前記コンクリート構造体１から外部に露出された部分）の一部（前記衝撃付与部２０ａ，２１ａ，２２ａ，２３ａからの距離Ｌ２が前記第１露出部２０ｂ，２１ｂ，２２ｂ，２３ｂと前記衝撃付与部２０ａ，２１ａ，２２ａ，２３ａとの間の距離Ｌ１よりも大きい部分であり、本明細書において“第２露出部”とする）２０ｃ，２１ｃ，２２ｃ，２３ｃにて前記衝撃（言い換えれば、前記衝撃付与部２０ａ，２１ａ，２２ａ，２３ａに付与された衝撃が該第２露出部２０ｃ，２１ｃ，２２ｃ，２３ｃに伝播されるタイミング）を検知する工程
・  前記第１露出部２０ｂ，２１ｂ，２２ｂ，２３ｂにて前記衝撃を検知してから前記第２露出部２０ｃ，２１ｃ，２２ｃ，２３ｃにて前記衝撃を検知するまでにかかった時間差を算出する工程
・  前記第１露出部２０ｂ，２１ｂ，２２ｂ，２３ｂと前記第２露出部２０ｃ，２１ｃ，２２ｃ，２３ｃとの間の距離（Ｌ２−Ｌ１）と前記時間差とから前記コンクリート構造体１の弾性波速度を算出する工程
【００２２】
また、本発明に用いる埋設部材は、図３及び図４に符号２２，２３で例示するように、
・  第１方向＋ｘに延設されると共に前記第１露出部２２ｂ，２３ｂと前記第２露出部２２ｃ，２３ｃとを有する幹部２２ｄ，２３ｄと、
・  該幹部２２ｄ，２３ｄの側部から前記第１方向＋ｘと交差する第２方向±ｙに突設されてなる複数の枝部（ジベル）２２ｅ，２３ｅと、
により形成するようにしても良い。
【００２３】
ところで、上述した埋設部材２０，２１，２２，２３を配置する態様としては、
・  図１や図３に例示するように、その全長に亘って前記コンクリート構造体１から露出するように埋設されている態様と、
・  図２や図４に例示するように、前記コンクリート構造体１の内部に埋設されている態様と、
を挙げることができるが、後者の場合には、前記第１露出部２１ｂ，２３ｂを露出させる第１穴部１ａと、前記第２露出部２１ｃ，２３ｃを露出させる第２穴部１ｂと、前記衝撃付与部２１ａ，２３ａを露出させる第３穴部と、が前記コンクリート構造体１に形成されている必要がある。既設のコンクリート構造体であって鉄筋（埋設部材）が内部に埋設されているような場合には、上述した第１乃至第３穴部１ａ，…を形成して鉄筋をはつり出すようにすると良い。なお、前記第１露出部２１ｂ，２３ｂと前記衝撃付与部２１ａ，２３ａとを同じ位置（又は、近接する位置）にすることができるが、その場合には、前記第１穴部１ａと前記第３穴部とは同じにすると良い。また、図４中で穴部１ａ，１ｂに配置されているボルト状の部材は、コンクリート構造体１と縁切りされた部材（例えば、金属製の介装部材）であって、前記埋設部材２３に衝撃を付与したり該埋設部材２３に伝播される衝撃を検知したりするために使用されるものである。
【００２４】
本発明によれば、コンクリート構造体１の弾性波速度を正確に算出することができる。そして、算出した弾性波速度に基づいてコンクリート構造体１に作用している応力や該コンクリート構造体１の圧縮強度を正確に推定することができる（特許第３９１７３５９号公報参照）。特に、図２や図４に例示するように埋設部材２１，２３をコンクリート構造体１の表面近傍部分にではなく内部に埋設した場合には、表面劣化の影響を受けていないコンクリート内部の弾性波速度や応力状態などを知ることができる。
【００２５】
なお、上述の方法により算出している弾性波速度は、コンクリート構造体の弾性波速度ではなく埋設部材の弾性波速度ではないかとの疑問が生ずるが、本発明者らが実際に鉄筋を埋設したコンクリート構造体について調べたところ、算出した弾性波速度は鉄筋単体の弾性波速度よりも小さかった。その弾性波速度は鉄筋のものではなくコンクリートのものであることは今までの経験から明らかであり、本発明によってコンクリート構造体の弾性波速度を測定できていることが分かった。これは、コンクリートに埋め込んだ埋設部材の弾性波速度は、コンクリートの弾性波速度の影響を受けて該弾性波速度に近づくためと考えられる。なお、コンクリートは、空隙が多いため、該コンクリートに作用させる応力を変化させると弾性波速度も比較的大きく変化する。一方、該コンクリートに埋設しない状態の埋設部材（特に、空隙が少ない金属）は、該埋設部材に作用させる応力を変化させても弾性波速度はほとんど変化しない。これに対し、該コンクリートに埋設した状態の埋設部材は、作用応力の変化によって弾性波速度が変化することとなる。そして、作用応力と弾性波速度との関係は特開２００２−１８１６７７号公報などに記載されている。したがって、本発明によって弾性波速度を正確に算出することができれば、該公報に記載されているような“作用応力と弾性波速度との関係”に基づいてコンクリートに作用している応力も正確に算出することができることとなる。
【００２６】
本発明に使用する弾性波速度算出装置は、図５に符号３で例示するものであって、
・  上述したコンクリート構造体１の衝撃付与部２０ａ，２１ａ，２２ａ，２３ａに衝撃を付与する衝撃付与手段３０と、
・  上述した第１露出部２０ｂ，２１ｂ，２２ｂ，２３ｂにて衝撃を検知する第１振動計３１と、
・  上述した第２露出部２０ｃ，２１ｃ，２２ｃ，２３ｃにて衝撃を検知する第２振動計３２と、
・  それらの振動計３１，３２を連結しているフレーム３３と、
・  前記第１露出部２０ｂ，２１ｂ，２２ｂ，２３ｂにて前記衝撃を検知してから前記第２露出部２０ｃ，２１ｃ，２２ｃ，２３ｃにて前記衝撃を検知するまでにかかった時間差を算出する時間差算出手段３４と、
・  前記第１露出部２０ｂ，２１ｂ，２２ｂ，２３ｂと前記第２露出部２０ｃ，２１ｃ，２２ｃ，２３ｃとの間の距離（Ｌ２−Ｌ１）と前記時間差とから前記コンクリート構造体１の弾性波速度を算出する弾性波速度算出手段３５と、
を備えている。
【００２７】
ここで、上述した衝撃付与手段３０は、前記コンクリート構造体１に衝撃（つまり、粗密波や弾性波）を与えることができるものであれば何でも良く、例えば、ハンマーなどを挙げることができる。また、上述した衝撃付与部２０ａ，２１ａ，２２ａ，２３ａと第１露出部２０ｂ，２１ｂ，２２ｂ，２３ｂとは同じ位置であっても離れた位置であっても良いが、同じ位置にする場合には、前記衝撃付与手段３０と前記第１振動計３１とが一体化されている必要がある。
【００２８】
本発明に係るコンクリート構造体の応力算出方法は、上述した弾性波速度算出方法にて算出した弾性波速度と、弾性波速度と作用応力との関係を示すデータとから、前記コンクリート構造体に作用している応力を算出するものである。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、新設のコンクリート構造体のみならず、既設のコンクリート構造体にも適用することができる。コンクリート構造体を新設する場合には、図３及び図４に例示するような埋設部材２２，２３（つまり、幹部２２ｄ，２３ｄと枝部２２ｅ，２３ｅとを有してコンクリートとの接触面積を広くした埋設部材２２，２３）を埋設するようにすると良い。
【符号の説明】
【００３０】
１                                    コンクリート構造体
１ａ                                  第１穴部、第３穴部
１ｂ                                  第２穴部
２０，２１，２２，２３                埋設部材
２０ａ，２１ａ，２２ａ，２３ａ        衝撃付与部
２０ｂ，２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ        第１露出部
２０ｃ，２１ｃ，２２ｃ，２３ｃ        第２露出部
２２ｄ，２３ｄ                        幹部
２２ｅ，２３ｅ                        枝部
【図１】
2018124254.tif 000003
【図２】
2018124254.tif 000004
【図３】
2018124254.tif 000005
【図４】
2018124254.tif 000006
【図５】
2018124254.tif 000007
【図６】
2018124254.tif 000008