(57)【要約】【課題】コンクリート構造物の強度を更に簡易に高精度に推定することができるコンクリート強度の推定方法を提供することを課題とする。【解決手段】コンクリート強度の推定方法は、既存のコンクリート構造物Ｗに孔Ｗａを穿孔する穿孔部４１を有する穿孔装置１を用い、制御手段７によってコンクリート構造物Ｗのコンクリート強度を推定する方法である。この推定方法は、対象となるそれぞれのコンクリート構造物についてコンクリート強度に対する穿孔速度を予め計測しておくと共に、その計測した結果に基づいて、コンクリート強度と穿孔速度との関係を特定しておき、制御手段７が、コンクリート構造物に孔Ｗａを穿孔する際に、穿孔部４１の送り速度を定トルク電動機３２によって一定に制御して穿孔するときの穿孔速度を計測し、当該計測した穿孔速度の変化からコンクリート強度を、コンクリート構造物Ｗのコンクリート強度として推定する。【選択図】図１
2015212637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート構造物に直径が３８ｍｍ以下の孔を開ける穿孔部を有する穿孔装置を定トルク電動機により送り、制御手段によって前記コンクリート構造物のコンクリート強度を推定するコンクリート強度の推定方法であって、
基準となるそれぞれのコンクリート構造物についてコンクリート強度に対して前記定トルク電動機のトルクが一定となる範囲で、前記穿孔部を前記コンクリート構造物に向けて移動させる送り速度を予め計測しておくと共に、前記トルクの一定の値を変えて計測した結果に基づいて、前記コンクリート強度と、前記穿孔部が前記コンクリート構造物に前記孔を開けながら移動する穿孔速度との強度及び速度の関係を予め特定しておき、
前記制御手段は、測定対象のコンクリート構造物に前記孔を開ける際に、前記定トルク電動機のトルクを一定に制御して前記孔を開けるときの前記穿孔速度を計測し、前記強度及び速度の関係と前記計測した穿孔速度の変化値から前記コンクリート強度を、前記測定対象のコンクリート構造物のコンクリート強度として推定すること
を特徴とするコンクリート強度の推定方法。
【請求項２】
前記穿孔部を送る際に前記定トルク電動機に与える設定トルクは、前記基準となるそれぞれのコンクリート構造物について予め求めておいた前記定トルク電動機の既知のトルクの強度域の標準値よりも、高強度域に設定されていること
を特徴とする請求項１に記載のコンクリート強度の推定方法。
【請求項３】
前記穿孔部を送る際に前記定トルク電動機の定格トルク値は、コンクリート強度の設定された絶対値に対して、前記定トルク電動機の定格トルクが前記絶対値を含む範囲の間に入るように設定されていること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載のコンクリート強度の推定方法。
【請求項４】
前記制御手段は、前記コンクリート構造物に前記孔を開けるときの前記穿孔部が前記コンクリート構造物を押圧する負荷力Ｆを、前記コンクリート強度σのａ乗に比例するものと仮定して、
Ｆ＝ｋ２・σａ
で表し、
前記コンクリート構造物の前記コンクリート強度σを、前記計測した穿孔速度ｖと下記式（１）を用いて推定すること
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のコンクリート強度の推定方法。
【数１】
2015212637.tif 000007
ただし、
Ｆ＝負荷力
σ：コンクリート強度［Ｎ／ｍｍ２］
ａ：定数
Ｋ０：比例定数
ｋ０：電動機の効率、歯車の摩擦係数を含む定数
ｋ２：比例定数
Ｐ０（＝２πＮＴ）：定トルク電動機の出力
Ｎ：定トルク電動機の回転数［ｒｐｍ］
Ｔ：定トルク電動機のトルク［Ｎｍ］
ｖ：穿孔部の穿孔速度［ｍｍ／ｓ］
【請求項５】
前記穿孔装置は、前記穿孔部を回転駆動させる駆動手段と、
前記穿孔部を推進させる前記定トルク電動機を備えた推進手段と、
前記駆動手段を支持して前記推進手段によって上下動される移動台と、
前記移動台を上下動自在に支持する支柱と、を備え、
前記定トルク電動機は、前記穿孔装置を用いてコンクリート強度を推定する場合、前記穿孔部を下方向に向けて下向きで孔を開けるときの設定トルクと比較して、前記穿孔部を上方向に向けて上向きで孔を開けるときの設定トルクの方が、大きく設定されていること
を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のコンクリート強度の推定方法。
【請求項６】
コンクリート構造物に孔を開ける穿孔装置と制御手段とを用いて前記コンクリート構造物のコンクリート強度を推定するコンクリート強度の推定システムであって、
前記穿孔装置は、前記コンクリート構造物に直径が３８ｍｍ以下の孔を開ける穿孔部と、
前記穿孔部を回転駆動させる駆動手段と、
前記穿孔部を推進させる定トルク電動機を備えた推進手段と、
前記駆動手段を支持して前記推進手段によって上下動される移動台と、
前記コンクリート構造物上に設置される基台と、
前記基台上に設けられ前記移動台を上下動自在に支持する支柱と、
前記穿孔部が前記コンクリート構造物に開けた孔の穿孔深さを検出するためのセンサと、を備え、
前記制御手段は、基準となるそれぞれのコンクリート構造物についてコンクリート強度に対して前記定トルク電動機のトルクが一定となる範囲で、前記穿孔部を前記コンクリート構造物に向けて移動させる送り速度を予め計測しておくと共に、前記トルクの一定の値を変えて計測した結果に基づいて、前記コンクリート強度と、前記穿孔部が前記コンクリート構造物に前記孔を開けながら移動する穿孔速度との強度及び速度の関係を特定したデータを記憶する記憶部と、
前記コンクリート構造物に前記孔を開けている穿孔時間を計測する計測部と、
測定対象のコンクリート構造物に前記孔を開ける際に、前記トルク電動機のトルクを一定に制御して前記孔を開けるときの前記穿孔速度を、前記孔の穿孔深さと前記穿孔時間とから算出する演算部と、
前記強度及び速度の関係と、前記算出した穿孔速度の変化値と、前記記憶しておいた既知のデータと、に基づいて求められた前記コンクリート強度を、前記コンクリート構造物のコンクリート強度として推定する推定部と、を有すること
を特徴とするコンクリート強度の推定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、橋梁床板等の既設のコンクリート構造物の強度を推定するコンクリート強度の推定方法及びコンクリート強度の推定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
戦後の高度経済成長期に都市部を中心として建設された橋梁、トンネル、高速道路等の各種の土木インフラ（infrastructure）の多くは、寿命を迎え始め、大規模な修繕や、建て替えが必要な時期となっている。特に、コンクリート構造物は、経年劣化に加え、塩害や、中性化等の影響によって、強度が著しく低下するケースもあり、早急な対応が迫られている。このような修繕が必要なコンクリート構造物に対しては、まず、劣化の度合いを客観的に判断できるコンクリート強度の推定を可能にすることが不可欠である。
【０００３】
従来、既設されたコンクリート構造物のコンクリート強度を測定する方法としては、次の３つの方法が実際に使用されている。
１つ目の測定方法は、既設のコンクリート構造物からコア試験体を採取して、このコア試験体を圧縮強度試験機によって圧縮強度試験を行うことにより、コンクリート構造物の圧縮強度を測定する方法である。
２つ目の測定方法は、テストハンマーでコンクリート構造物の表面を打撃して、その反発硬度から反射時間を測定することによって、コンクリート構造物の圧縮強度を測定する方法、または、弾性波の伝播速度と反射時間を測定することによって、コンクリート構造物の圧縮強度を測定する方法である。
３つ目の測定方法は、試験体に超音波を発信して、その伝播速度の変化から圧縮強度を計測することによって、コンクリート構造物の圧縮強度を測定する方法である。
【０００４】
しかし、１つ目の圧縮強度試験機を用いる測定方法の場合は、コア採取や、コンクリート強度試験機や、測定作業等に膨大な時間と費用がかかるという問題点があった。
また、２つ目の測定方法の打撃法の場合は、簡易で使い易いという利点があるものの、コンクリートの表面に比較的近い表層付近の強度しか計測することができないという問題点があった。
また、３つ目の測定方法の超音波計測の場合は、粗骨材の粒径や位置によっては散乱減衰が起こり、伝播速度の計測精度が低下するという問題点があった。
このようなことから、さらに、作業現場で簡易にコンクリート強度を測定することが求められていた。
【０００５】
これまで発明者は、小口径深穴用の穿孔装置を利用してコンクリート構造物に孔を開けたときの穿孔速度と、穿孔装置の押圧力との関係からコンクリート強度を推定する方法を発明している（例えば、特許文献１参照）。そのコンクリート強度の推定方法は、圧縮空気で穿孔装置の穿孔部を一定な押圧力で押し付けてコンクリート構造物を切削することにより、穿孔速度が一定となり、穿孔速度がコンクリート強度によって相違することから、穿孔速度を計測することでコンクリート強度を推定する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１２８８３１号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されたコンクリート強度の推定方法は、圧縮空気によって押された穿孔装置の穿孔部の切削面でコンクリート構造物の被切削面を押圧して切削しているので、圧縮空気が穿孔部の被切削面の変動を直接吸収する。このため、圧縮空気を利用した穿孔装置を用いたコンクリート強度の推定方法は、コンクリート材料（骨材や強度のばらつき）の影響によって、穿孔装置の穿孔部が大きく変動して計測精度が低下するという可能性があった。
また、その推定方法では、設定する圧縮空気の圧力によって穿孔が決定されるので、圧縮空気の空気圧の変動により、実用上、適切な穿孔速度に設定することができない可能性があった。
【０００８】
これらの問題点を鑑みると、圧縮空気を利用した穿孔装置によるコンクリート強度の推定方法は、計測精度を高い水準で満たす観点から、未だ改善すべき点が残されていた。特に、コンクリート構造物のコンクリート強度の推定を行う作業現場では、コンクリート強度を更に簡易に高精度に推定することができるコンクリート強度の推定方法及び穿孔装置が望まれていた。
また、従来のコンクリート強度の推定方法は、リアルタイムでコンクリート強度を推定することができないため、リアルタイムでコンクリート強度を推定できる推定方法が望まれていた。
【０００９】
そこで、本発明は、前記実情に鑑み創案されたものであり、コンクリート構造物の強度を更に簡易に高精度に推定することができるコンクリート強度の推定方法及びコンクリート強度の推定システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明に係るコンクリート強度の推定方法は、コンクリート構造物に直径が３８ｍｍ以下の孔を開ける穿孔部を有する穿孔装置を定トルク電動機により送り、制御手段によって前記コンクリート構造物のコンクリート強度を推定するコンクリート強度の推定方法であって、基準となるそれぞれのコンクリート構造物についてコンクリート強度に対して前記定トルク電動機のトルクが一定となる範囲で、前記穿孔部を前記コンクリート構造物に向けて移動させる送り速度を予め計測しておくと共に、前記トルクの一定の値を変えて計測した結果に基づいて、前記コンクリート強度と、前記穿孔部が前記コンクリート構造物に前記孔を開けながら移動する穿孔速度との強度及び速度の関係を予め特定しておき、前記制御手段は、測定対象のコンクリート構造物に前記孔を開ける際に、前記定トルク電動機のトルクを一定に制御して前記孔を開けるときの前記穿孔速度を計測し、前記強度及び速度の関係と前記計測した穿孔速度の変化値から前記コンクリート強度を、前記測定対象のコンクリート構造物のコンクリート強度として推定することを特徴とする。
【００１１】
かかる構成によれば、本発明のコンクリート強度の推定方法は、対象となるそれぞれのコンクリート構造物についてコンクリート強度に対する穿孔速度を一定のトルクで予め計測しておき、コンクリート構造物に孔を開ける際に、穿孔部の送り速度を定トルク電動機で一定に制御して穿孔速度を計測することによって、計測した穿孔速度の変化からコンクリート強度を容易にかつ高精度に推定することができる。
【００１２】
また、前記穿孔部を送る際に前記定トルク電動機に与える設定トルクは、前記基準となるそれぞれのコンクリート構造物について予め求めておいた前記定トルク電動機の既知のトルクの強度域の標準値よりも、高強度域に設定されていることが好ましい。
【００１３】
かかる構成によれば、穿孔装置は、対象となるそれぞれのコンクリート構造物について予め求めておいた定トルク電動機の既知のトルクの強度域の標準値よりも、高強度域の想定されるトルクに設定されていることによって、柔らかくて弱いコンクリート構造物に孔を開ける場合、定トルク電動機のトルクが一定となる。
また、硬くて強いコンクリート構造物に孔を開ける場合は、定トルク電動機のトルクが負けて低化し、穿孔速度及び回転数が遅くなる。このため、コンクリート構造物のコンクリート強度は、変化した穿孔速度及び回転数の値から推定することができる。なお、高強度のコンクリートの定義は、例えば、土木学会のコンクリート標準示方書では設計基準強度が５０〜１００［Ｎ／ｍｍ２］であり、また、日本建築学会の建築工事仕様書・同解説ＪＡＳＳ５では設計基準強度が３６［Ｎ／ｍｍ２］（計画供給期間が超長期の場合）超えるものとなっている。このようにコンクリートにおける高強度は、コンクリートが使用される場所によって基準値が相違しているので、設定される高強度域もそれに合わせて相違した値となる。
なお、本発明のコンクリート強度の推定方法で推定するコンクリート強度域には、例えば、圧縮強度１８［Ｎ／ｍｍ２］からの普通コンクリート域と、［１００Ｎ／ｍｍ２］以上の設計強度を求める高強度コンクリート域と、がある。また、コンクリートの圧縮強度は、使用目的、施工環境によっても基準値が相違しているので、設定されるコンクリート強度域もそれに合わせて相違した値となる。
例えば、層状に（バームクーヘンのように）ひび割れた状態のコンクリート構造物におけるコンクリート強度の推定方法は、限りなく０［Ｎ/ｍｍ２］に近いコンクリート強度が推定される。また、超高強度コンクリートとしては、２００［Ｎ／ｍｍ２］のコンクリートが実フィールドで使用されることが計画されている。このため、本発明のコンクリート強度の推定方法で推定するコンクリート強度域は、０〜２００［Ｎ／ｍｍ２］である。
【００１４】
また、前記穿孔部を送る際に前記定トルク電動機のトルクの定格値は、コンクリート強度の設定された絶対値に対して、前記定トルク電動機の定格トルクが前記絶対値を含む範囲の間に入るように設定されていることが好ましい。
【００１５】
かかる構成によれば、定トルク電動機の定格トルク値は、コンクリート強度の設定された絶対値に対して、前記定トルク電動機の定格トルクが前記絶対値を含む範囲の間に入るように設定されていることにより、穿孔部で孔を開けるときのトルクが常に設定値にほぼ等しくなる。
【００１６】
また、前記制御手段は、前記コンクリート構造物に前記孔を開けるときの前記穿孔部が前記コンクリート構造物を押圧する負荷力Ｆを、前記コンクリート強度σのａ乗に比例するものと仮定して、
Ｆ＝ｋ２・σａ
で表し、
前記コンクリート構造物の前記コンクリート強度σを、前記計測した穿孔速度ｖと下記式（１）を用いて推定することが好ましい。
【数１】
2015212637.tif 000003
ただし、
Ｆ＝負荷力
σ：コンクリート強度［Ｎ／ｍｍ２］
ａ：定数
Ｋ０：比例定数
ｋ０：電動機の効率、歯車の摩擦係数を含む定数
ｋ２：比例定数
Ｐ０（＝２πＮＴ）：定トルク電動機の出力
Ｎ：定トルク電動機の回転数［ｒｐｍ］
Ｔ：定トルク電動機のトルク［Ｎｍ］
ｖ：穿孔部の穿孔速度［ｍｍ／ｓ］
【００１７】
かかる構成によれば、コンクリート構造物のコンクリート強度は、定トルク電動機の回転数、設定トルク、及び、穿孔装置の穿孔部の穿孔速度から推定することができる。
【００１８】
また、前記穿孔装置は、前記穿孔部を回転駆動させる駆動手段と、前記穿孔部を推進させる前記定トルク電動機を備えた推進手段と、前記駆動手段を支持して前記推進手段によって上下動される移動台と、前記移動台を上下動自在に支持する支柱と、を備え、前記定トルク電動機は、前記穿孔装置を用いてコンクリート強度を推定する場合、前記穿孔部を下方向に向けて下向きで孔を開けるときの設定トルクと比較して、前記穿孔部を上方向に向けて上向きで孔を開けるときの設定トルクの方が、大きく設定されていることが好ましい。
【００１９】
かかる構成によれば、穿孔装置を用いてコンクリート構造物のコンクリート強度を推定するときに、穿孔部を上方向に向けて孔を開ける場合は、穿孔機等の荷重が負荷としてかかるのを考慮して、穿孔部を下方向に向けて孔を開けるときの定トルク電動機の設定トルクと比較して、設定トルクを大きく設定する。このように設定トルクに設定すれば、さらに、コンクリート強度を正確に推定することができる。
【００２０】
また、本発明に係るコンクリート強度の推定システムは、コンクリート構造物に孔を開ける穿孔装置と制御手段とを用いて前記コンクリート構造物のコンクリート強度を推定するコンクリート強度の推定システムであって、前記穿孔装置は、前記コンクリート構造物に直径が３８ｍｍ以下の孔を開ける穿孔部と、前記穿孔部を回転駆動させる駆動手段と、前記穿孔部を推進させる定トルク電動機を備えた推進手段と、前記駆動手段を支持して前記推進手段によって上下動される移動台と、前記コンクリート構造物上に設置される基台と、前記基台上に設けられ前記移動台を上下動自在に支持する支柱と、前記穿孔部が前記コンクリート構造物に開けた孔の穿孔深さを検出するためのセンサと、を備え、前記制御手段は、基準となるそれぞれのコンクリート構造物についてコンクリート強度に対して前記定トルク電動機のトルクが一定となる範囲で、前記穿孔部を前記コンクリート構造物に向けて移動させる送り速度を予め計測しておくと共に、前記トルクの一定の値を変えて計測した結果に基づいて、前記コンクリート強度と、前記穿孔部が前記コンクリート構造物に前記孔を開けながら移動する穿孔速度との強度及び速度の関係を特定したデータを記憶する記憶部と、前記コンクリート構造物に前記孔を開けている穿孔時間を計測する計測部と、測定対象のコンクリート構造物に前記孔を開ける際に、前記トルク電動機のトルクを一定に制御して前記孔を開けるときの前記穿孔速度を、前記孔の穿孔深さと前記穿孔時間とから算出する演算部と、前記強度及び速度の関係と、前記算出した穿孔速度の変化値と、前記記憶しておいた既知のデータと、に基づいて求められた前記コンクリート強度を、前記コンクリート構造物のコンクリート強度として推定する推定部と、を有することを特徴とする。
【００２１】
本発明のコンクリート強度の推定システムによれば、制御手段は、種々の基準となるコンクリート構造物について、コンクリート強度と穿孔速度との強度及び速度の関係を特定したデータを記憶部に記憶しておく。演算部では、測定対象のコンクリート構造物に孔を開ける際に、記定トルク電動機のトルクを一定に制御して孔を開けるときの穿孔速度を、センサで検出した孔の穿孔深さと、計測部で計測した穿孔時間とから算出する。推定部では、強度及び速度の関係と、算出した穿孔速度の変化値から、記憶しておいた既知のデータに基づいて求められたコンクリート強度を、コンクリート構造物のコンクリート強度として推定する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係るコンクリート強度の推定方法及びコンクリート強度の推定システムによれば、コンクリート構造物の強度を更に簡易に高精度に推定することができる。また、本発明は、今までできなかった穿孔深さと穿孔時間とから瞬時に穿孔速度が確定できるため、既知データと比較することで、リアルタイムでコンクリート強度の推定ができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係るコンクリート強度の推定方法に使用される穿孔装置を示す概略図である。
【図２】穿孔装置の要部拡大概略図である。
【図３】実施例１で使用した穿孔装置の要部拡大概略図である。
【図４】穿孔装置の穿孔部の移動速度（穿孔速度）とコンクリート強度の関係を模式的に示すグラフである。
【図５】実施例１の実験に使用した穿孔装置の仕様を示す表である。
【図６】実施例１の実験で使用したコンクリート試験体（コンクリート構造物）のコンクリートの基本配合を示す表である。
【図７】実施例１の実験で使用したその他のコンクリート試験体のコンクリートの基本配合を示す表である。
【図８】実施例１の実験で使用したコンクリート試験体の材齢日とコンクリート強度との関係を示す表である。
【図９】実施例１の実験で孔を開けたコンクリート試験体の結果を示す平面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｆ）は、抜粋したコンクリート試験体の実験を行ったときの穿孔深さと穿孔時間との関係を示すグラフである。
【図１１】各コンクリート試験体に対して孔を開ける実験を行った結果を示す表であり、コンクリート強度と穿孔速度との関係を示す。
【図１２】実施例１の実験で得られた穿孔速度とコンクリート試験体のコンクリート強度との関係を示すグラフである。
【図１３】穿孔装置の推進手段に与えるトルクの設定値を変えて、穿孔速度の計測を行った実験結果を示す表である。
【図１４】実験１で得られた電動機の設定トルクによる穿孔速度とコンクリート強度との関係を示すグラフである。
【図１５】穿孔装置を下向き及び上向きにした実施例２の実験で得られた既設のコンクリート構造物のコンクリート強度と穿孔速度との関係を示す表である。
【図１６】実施例２の実験で使用した上向き状態の穿孔装置を示す要部側面図である。
【図１７】穿孔装置を下向き及び上向きにした実施例２の実験で得られた既設のコンクリート構造物のコンクリート強度と穿孔速度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に、本発明の実施形態に係るコンクリート強度の推定方法を図１を主に参照して説明する。まず、本発明の実施形態に係るコンクリート強度の推定方法を説明する前に、本発明のコンクリート強度の推定方法によってコンクリート強度が推定される試験体としてのコンクリート構造物Ｗと、コンクリート強度を推定するのに用いられるコンクリート強度の推定システム（以下、「推定システム」という）ＳＹについて説明する。
【００２５】
なお、穿孔装置１でコンクリート構造物Ｗのコンクリート強度を推定する場合は、推定する被測定物であるコンクリート構造物Ｗの被穿孔面Ｗｂの状態によって穿孔装置１の設置状態が相違する。例えば、被穿孔面Ｗｂが床面の場合は下向きで行ない、被穿孔面Ｗｂが天井面の場合は穿孔部４１を上に向けた上向きで行ない、被穿孔面Ｗｂが側壁面の場合は横向きで行う。以下、穿孔装置１で下向きの状態でコンクリート構造物Ｗのコンクリート強度を推定する場合を例に挙げて説明する。
また、説明の便宜上、図１に示す穿孔装置１において、支柱２２が延設されている方向を上下方向とし、その支柱２２に直交する方向の左側を左、右側を右として説明する。
【００２６】
≪コンクリート構造物≫
図１に示すように、コンクリート構造物Ｗは、砂、砂利、水等をセメント等の糊状のもので結合させたコンクリートによって既設された構造物であり、例えば、道路、橋梁、ビル（建築物）、ダム、トンネル、堤防等や、コンクリートで製造された二次製品等の種々の種々のものから成る。被測定物であるコンクリート構造物Ｗの厚さ、及び穿孔装置１によって開ける孔Ｗａの穿孔深さｄ（図２参照）は、任意であって、特に限定されない。なお、孔Ｗａは、貫通孔や、予め定めた深さの有底の穴でもよい。なお、二次製品には、荷重によって生ずる引張応力の一部あるいは全部を打ち消すように、予め圧縮応力を加えてあるプレストレストコンクリートと、ＰＣ鋼材を予め所定の力・位置に緊張しておき、これにコンクリートを打込み、硬化した後に緊張力を解放してプレストレスを与えるプレテンションコンクリートと、がある。
【００２７】
≪推定システム≫
推定システムＳＹは、コンクリート構造物Ｗに孔Ｗａを開ける穿孔装置１を用いてコンクリート構造物Ｗのコンクリート強度を推定するシステムである。推定システムＳＹは、前記穿孔装置１と、穿孔装置１の基台２１をコンクリート構造物Ｗ上に固定するための基台固定装置５と、穿孔装置１に流体を供給する流体供給装置６と、穿孔装置１の駆動状況及び推定されるコンクリート強度等を表示する表示手段８と、を備えている。
【００２８】
≪穿孔装置≫
穿孔装置１は、本発明のコンクリート強度の推定方法で、既存のコンクリート構造物Ｗのコンクリート強度を推定するのに使用される装置であり、コンクリート構造物Ｗに対して孔Ｗａを開けるための穴開け装置である。穿孔装置１は、穿孔装置１の骨組を形成する基台２１及び支柱２２を有するフレーム２と、穿孔部４１及び移動台３１を上下動させる定トルク電動機３２を備えた推進手段３と、穿孔部４１を回転駆動させる電動駆動手段４３（駆動手段）を有する穿孔機４と、穿孔部４１がコンクリート構造物Ｗに開けた孔Ｗａの穿孔深さｄ（図２参照）を間接的に検出するセンサ３５と、推進手段３及び穿孔機４を制御する制御手段７と、を主に備えている。
【００２９】
≪フレーム≫
フレーム２は、コンクリート構造物Ｗの被穿孔面Ｗｂ上に載置される基台２１と、基台２１上に垂直に配置された支柱２２と、支柱２２の側面に設けられたラック２３と、から主に構成されている。
【００３０】
＜基台＞
基台２１は、下面に形成された逆凹溝形状の複数の凹部２１ａと、基台固定装置５に設けられた配管５２が接続される配管接続口２１ｂと、穿孔部４１が挿入される穿孔部挿入口２１ｃと、穿孔部挿入口２１ｃに連通する穿孔部挿通孔２１ｄと、穿孔部挿通孔２１ｄが形成された支持部２１ｅと、穿孔部挿通孔２１ｄに連通する排水管接続口２１ｆと、基台２１の下端面全体に設けられたパッキン（図示省略）と、を備えている。基台２１は、被穿孔面Ｗｂ上に密着した状態に固定されて、穿孔機４及び推進手段３が支持された支柱２２を保持している。また、基台２１には、コンクリート構造物Ｗに孔Ｗａを開ける際に、穿孔部４１が、この基台２１の穿孔部挿入口２１ｃから穿孔部挿通孔２１ｄを挿通してコンクリート構造物Ｗに向けて送り出される。なお、基台２１の高さＨ１（図２参照）は、特に限定されない。
【００３１】
複数の凹部２１ａは、例えば、基台２１の下面部を四つに区画するように形成されている。その四つに区画された凹部２１ａは、連通孔（図示省略）を介して相互に連通するように形成されている。
配管接続口２１ｂは、基台２１の上面の端部から凹部２１ａ内に連通した状態に形成されている。配管接続口２１ｂは、複数の凹部２１ａのうちの一つに形成され、この配管接続口２１ｂに真空ポンプ５１に連通した配管５２が接続されている。
【００３２】
穿孔部挿入口２１ｃは、基台２１の上面において、穿孔部４１の真下の位置に上下方向に形成された貫通孔から成る。穿孔部挿入口２１ｃは、穿孔部４１及びシャンク４２が上下方向に挿通可能に形成されている。このため、穿孔部挿入口２１ｃの内壁は、この中に挿入された穿孔部４１及びシャンク４２を下降して穿孔部４１によってコンクリート構造物Ｗに孔Ｗａを開ける際（以下「穿孔時」という）に、穿孔部４１及びシャンク４２を、回転自在に支持して上下方向に移動するようにガイドする。また、穿孔部挿入口２１ｃの内壁は、穿孔部４１及びシャンク４２の回転振れを防止する機能も果たす。
【００３３】
穿孔部挿通孔２１ｄは、穿孔部挿入口２１ｃから真下方向へ支持部２１ｅを貫通してコンクリート構造物Ｗの孔Ｗａに連続するように形成されて、穿孔部４１及びシャンク４２が挿通可能になっている。このため、穿孔部挿通孔２１ｄも穿孔部挿入口２１ｃと同様に、穿孔部４１及びシャンク４２を回転自在に支持して上下方向に移動するように案内すると共に、穿孔部４１及びシャンク４２の回転振れを防止する機能を果たす。
【００３４】
支持部２１ｅには、穿孔部４１からコンクリート構造物Ｗに向けて上下方向に形成された穿孔部挿通孔２１ｄと、穿孔部挿通孔２１ｄから横方向に向けて支持部２１ｅの外壁面まで形成された排水管接続口２１ｆと、が形成されている。支持部２１ｅは、基台２１の穿孔部挿入口２１ｃの下側に設置されて、凹部２１ａの排水管６４側の側壁を形成している。このため、基台２１の下端部位は、下面視して、凹部２１ａと支持部２１ｅとによって外周部がロ字状に形成されている。その凹部２１ａ及び支持部２１ｅの下面の周縁部と、穿孔部挿通孔２１ｄの周縁には、空気漏れ及び水漏れを防止するためのパッキン（図示省略）が設けられている。
【００３５】
排水管接続口２１ｆは、流体供給装置６の排水管６４が取り付けられる排水路の連結部位である。排水管接続口２１ｆは、穿孔時の切削加工で発生する切粉を、給水ポンプ６２によって排水管６４を介して貯留タンク６１に水と共に送り出すための排出口である。排水管接続口２１ｆは、図１に示す左端側が穿孔部挿通孔２１ｄに連通し、右端側が基台２１の外周側に開口して形成されて、その開口部位に排水管６４が接続されている。
【００３６】
パッキン（図示省略）は、各凹部２１ａの開口周縁部に各凹部２１ａを囲むように設けられた環状のシール材である。パッキン（図示省略）は、基台２１をコンクリート構造物Ｗの被穿孔面Ｗｂに載置して真空ポンプ５１で凹部２１ａ内の空気を吸引した際に、基台２１の下端部とコンクリート構造物Ｗとの間をシールして、各凹部２１ａ内をそれぞれ密閉状態に保つ機能を果たす。
【００３７】
＜基台固定装置＞
前記基台固定装置５は、一端が凹部２１ａ内に連通した状態に接続された配管５２と、この配管５２の他端に接続されて凹部２１ａ内を真空吸引する真空ポンプ５１と、真空ポンプ５１の駆動、及び、配管５２に設けられた不図示の制御バルブを制御する基台固定制御部（図示省略)と、を備えて構成されている。基台固定装置５は、凹部２１ａ内の空気を吸引して負圧状態にすることにより、基台２１がコンクリート構造物Ｗの上部に真空吸着され、穿孔装置１の全体をコンクリート構造物Ｗの被穿孔面Ｗｂ上に固定することができる。
【００３８】
＜支柱＞
支柱２２は、推進手段３を上下動自在に支持するポールベースであり、基台２１の上部に垂直に設けられている。支柱２２には、穿孔機４側の側面の上部から下部までラック２３が設けられ、その反対側の側面にスライドブロック本体３１ａが回転自在に軸支されたローラ３６の外周面が当接している。支柱２２には、推進手段３及び穿孔機４を支持した移動台３１が上下動可能に支持されている。なお、支柱２２及び基台２１には、支柱２２と基台２１に対して傾斜させることができる角度調節機構（図示省略）が設けられている。このため、穿孔機４及び推進手段３は、コンクリート構造物Ｗに対して様々な角度に孔Ｗａを開けることができると共に、様々な角度の被穿孔面Ｗｂにも対応できるようになっている。
【００３９】
＜ラック＞
ラック２３は、推進手段３のピニオン３３が噛合して配置され、定トルク電動機３２が回転駆動すると、推進手段３全体がラック２３に沿って上下動するように配置されている。
【００４０】
≪推進手段≫
推進手段３は、穿孔部４１を上下方向に進退させる定トルク電動機３２を備え、穿孔機４を支持した移動台３１を支柱２２に沿って上下動させる送り装置である。推進手段３は、板状の部材によって形成された移動台３１と、移動台３１に設けられた定トルク電動機３２と、定トルク電動機３２の駆動歯車（図示省略）に連動回転するピニオン３３と、定トルク電動機３２を駆動させる電動機ドライバ３４と、移動台３１に取り付けられた前記センサ３５と、移動台３１に軸支された複数のローラ３６と、を備えている。推進手段３は、支柱２２に上下動自在に支持されて、定トルク電動機３２の回転によって推進手段３及び穿孔機４全体を上昇、下降させる。
【００４１】
＜移動台＞
移動台３１は、推進手段３及び穿孔機４を、支柱２２に上下動可能に支持させるためのスライドブロックである。移動部材は、支柱２２に支持されたスライドブロック本体３１ａと、スライドブロック本体３１ａに取り付けられた支持台３１ｂと、支持台３１ｂに取り付けられた取付治具３１ｃと、支持台３１ｂに内設されたジョイント３１ｄと、から主に構成されている。移動台３１は、定トルク電動機３２の作動によって上下方向に進退されることにより、移動台３１に追従して電動駆動手段４３及び穿孔部４１が上下方向に進退する。なお、移動台３１は、穿孔機４の電動駆動手段４３（穿孔部４１）を、支持装置（図示省略）によって下向き、上向き等に向きを変えて支持することができるようになっている。
【００４２】
スライドブロック本体３１ａは、支柱２２の背面側に支持された矩形の厚板状部材から成る。スライドブロック本体３１ａは、左端部側の上下に軸支されたローラ３６，３６と、右端部側の中央に設置された定トルク電動機３２及びピニオン３３と、左端部側の下部に設けられた支持台３１ｂと、を備えている。このスライドブロック本体３１ａは、ローラ３６，３６とピニオン３３とでラック２３を介在して支柱２２を挟持した状態に配置されている。
【００４３】
支持台３１ｂは、スライドブロック本体３１ａに対して水平に固定された厚板状の部材から成る。支持台３１ｂには、略中央部に形成されてジョイント３１ｄが内嵌される縦孔３２ｅと、給水管６３が接続されて縦孔３２ｅに連通する横孔３１ｆと、が形成されている。支持台３１ｂには、上面の右端部に立設された取付治具３１ｃと、下面に取り付けられたセンサ３５と、が設けられている。
【００４４】
取付治具３１ｃは、電動駆動手段４３を支持台３１ｂに上方に配置するための固定具である。取付治具３１ｃは、支持台３１ｂの上面から上方向に延設された縦フレームと、縦フレームの上端部から支柱２２方向に向けて水平に延設された横フレームと、を逆Ｌ字状に連結して構成されている。
【００４５】
ジョイント３１ｄは、中央部に中空形状のシャンク４２が上下動自在及び回転自在に挿入された中空部（図示省略）を有する筒状の部材から成り、支持台３１ｂに上下方向に向けて形成された貫通孔に挿着されている。ジョイント３１ｄは、給水管６３の先端部が接続された流入口（図示省略）と、この流入口から浸入した水が流れ込むシャンク４２の給水口（図示省略）の周辺部位を覆うように形成されて、シャンク４２を回転自在に軸支する中空部（図示省略）と、を有している。このため、ジョイント３１ｄは、給水管６３と水が流動する管形状のシャンク４２とを接続する継手の機能と、回転するシャンク４２の振れを防止する軸受の機能と、を果たす。なお、ジョイント３１ｄ、後記のシャンク４２及び穿孔部４１は、特許文献１に記載されたジョイント、砥石ホルダ及び砥石ビットと同じ構造をしている。
【００４６】
＜定トルク電動機＞
定トルク電動機３２は、移動台３１と、移動台３１に設けられた電動駆動手段４３及びセンサ３５と、電動駆動手段４３に連結された穿孔部４１と、を上下方向に移動させるためのモータである。定トルク電動機３２には、回転数を計測するためのエンコーダ（図示省略）等が回転軸に設けられている。穿孔時に定トルク電動機３２の定格トルク値（定格値）は、コンクリート強度の設定された絶対値に対して、前記定トルク電動機の定格トルクが前記絶対値を含む範囲の間に入るように設定されている。定トルク電動機３２の定格トルクは、定格値が絶対値を含む相対的な範囲（例えば、定格値の１０〜８０％の範囲）に設定されている。
また、定トルク電動機３２の回転数は、例えば、５００（０〜４，０００）［ｒｐｍ］に設定されている。なお、定トルク電動機３２の回転数は、ラック２３とピニオン３３とのギヤ比等によって相違するが、例えば、２００［ｒｐｍ］ではゆっくり過ぎ、また、４，０００［ｒｐｍ］では速過ぎるため、実用的な回転数の範囲の一例を挙げると、５００〜１，０００［ｒｐｍ］が望ましい。
【００４７】
＜ピニオン＞
ピニオン３３は、ラック２３に噛合した状態に配置される駆動歯車である。ピニオン３３は、例えば、定トルク電動機３２のロータ（図示省略）に歯車減速機構を介在して減速して正転及び反転し、ラック２３に沿って回転しながら下降、上昇するように配置されている。
【００４８】
＜電動機ドライバ＞
電動機ドライバ３４は、定トルク電動機３２の駆動を制御する装置であり、定トルク電動機３２のトルクＴを制御するトルク制御部（図示省略）と、定トルク電動機３２に流す電流量、電流の方向（回転方向）、タイミング等の回転駆動を制御する駆動制御回路部（図示省略）と、を備えている。
【００４９】
＜センサ＞
センサ３５は、移動台３１の上下方向の変位、すなわち、移動台３１に電動駆動手段４３等を介在して取り付けられている穿孔部４１の上下方向の変位を検出するための変位検出手段であり、例えば、レーザー距離計から成る。センサ３５は、取り付けられた支持台３１ｂからその下方の基台２１の上面に向けてレーザー光を送信し、基台２１の上面で反射して戻って来るレーザー光の反射波を受信するまでのレーザー光の往復時間を検出して、その時間の差からセンサ３５から基台２１の上面までの距離Ｃ０を計測する距離計である。計測した距離Ｃ０は、センサ３５及び穿孔部４１と一体に動く移動台３１の上下動によって変位する。このため、センサ３５は、センサ３５から基台２１の上面までの距離の変位と同じ距離だけ下方に移動する穿孔部４１によってコンクリート構造物Ｗに開けた孔Ｗａの穿孔深さｄ（図２参照）、及び穿孔距離を間接的に検出している。
【００５０】
センサ３５で距離Ｃ０を検出する場合は、基台２１の高さをＨ１、基台２１の上面から穿孔部４１までの間隔をＨ２とすると、穿孔部４１を図２に示す位置状態からＨ１＋Ｈ２の距離だけ下降させて、被穿孔面Ｗｂに当接する位置を検出時のスタート地点として位置合わせを行ってから距離Ｃ０の検出を行う。
なお、センサ３５から穿孔部４１までの長さＢは、
Ｂ＞Ｈ１＋ｄ
に設定する。また、穿孔部４１は、
Ｈ１＋Ｈ２＋ｄ＜Ｈ２＋Ｂ
になるように設定する。
【００５１】
センサ３５は、レーザー光を送信及び受信するレーザー光送受信部（図示省略）と、センサ３５から発振されたレーザー光が戻って来るまでのレーザー光の往復時間を計測する時間計測部（図示省略）と、レーザー光の往復時間から穿孔距離（穿孔深さｄ）を算出する距離演算部（図示省略）と、を備え、センサ３５自体で穿孔距離を計測できるようになっている。センサ３５で検出した穿孔距離及び穿孔深さｄのデータは、制御手段７の演算部７３に送られる。
【００５２】
＜ローラ＞
図１に示すローラ３６は、支柱２２の左側の側面に圧接するように配置されて、定トルク電動機３２の回転でピニオン３３が連動してスライドブロック本体３１ａが上昇、下降することによって回転する。
【００５３】
＜穿孔機＞
穿孔機４は、シャンク４２の先端に取り付けた穿孔部４１を高速回転させることによって、コンクリート構造物Ｗの被穿孔面Ｗｂを研磨しながら深穴切削して孔Ｗａを開ける穿孔ドリル装置から成る。穿孔機４は、推進手段３の支持台３１ｂに穿孔部４１を下向きにして取り付けられている。穿孔機４は、孔Ｗａを開けるための穿孔部４１と、穿孔部４１を先端に取り付けたシャンク４２と、シャンク４２及び穿孔部４１を回転駆動させる電動駆動手段４３と、シャンク４２を電動駆動手段４３に取り付けためのチャック４４と、を主に備えている。穿孔機４は、穿孔時に、定トルク電動機３２によって回転したピニオン３３が噛合したラック２３を転動することにより、穿孔部４１及びシャンク４２と共に支柱２２に沿って下降しながら穿孔部４１でコンクリート構造物Ｗに孔Ｗａを開ける。
【００５４】
＜穿孔部＞
穿孔部４１は、コンクリート構造物Ｗに直径が３８ｍｍ以下（更に好ましくは４ｍｍ〜２５ｍｍ）の小口径の穿孔ドリルの機能を果たすダイヤモンドビットといわれる砥石ビートから成る。穿孔部４１は、コンクリート構造物Ｗの被穿孔面Ｗｂに対して研削面が平面に形成される円筒状の砥石本体と、砥石本体の上端部をシャンク４２の下端部に取り付ける円筒状の取付部と、から主に構成されている。穿孔部４１の砥石本体は、研磨砥粒を結合材で焼結したものであって、周知の各種の砥石ビットから成る。穿孔部４１は、穿孔時に、水が供給される後記する水循環路の一部を形成する不図示のコア孔及び側孔を有している。そのコア孔及び側孔は、穿孔時に発生した磨ぎ水及び切削粉を穿孔部４１のコア孔（図示省略）と流体供給装置６との内外間で循環させることによって、穿孔部４１とコンクリート構造物Ｗとの間の摩擦熱の上昇を抑制させると共に、切削粉を孔Ｗａから自動排出させている。
【００５５】
＜シャンク＞
シャンク４２は、水を穿孔部４１に供給する中空状の供給路を有する円筒状（管状）の部材であり、砥石ホルダとも言われている。シャンク４２は、上端部がジョイント３１ｄを介してチャック４４に固定され、下端部に穿孔部４１の取付部が内嵌されている。ジョイント３１ｄ内に設けられたシャンク４２の上端部側面には、給水管６３内に連通する流入孔（図示省略）が形成されている。シャンク４２及び穿孔部４１は、基台２１の穿孔部挿入口２１ｃ内、及び、支持部２１ｅの穿孔部挿通孔２１ｄ内に、上下方向に移動可能に挿入できるように構成されている。
【００５６】
＜電動駆動手段＞
電動駆動手段４３（駆動手段）は、穿孔部４１及びシャンク４２を回転させる電動モータから成る。電動駆動手段４３は、取付治具３１ｃ上に取り付けられて、定トルク電動機３２が回転することによって、移動台３１と一体に上昇、下降する。
【００５７】
＜チャック＞
チャック４４は、シャンク４２の上端を着脱自在に固定する保持装置であり、電動駆動手段４３の下側に設けられている。このため、シャンク４２は、チャック４４を締め付けを緩めることによって、別のものに交換することが可能になっている。
【００５８】
＜流体供給装置＞
流体供給装置６は、穿孔時に、摩擦熱が発生する穿孔部４１及びコンクリート構造物Ｗの孔Ｗａに磨ぎ水等の液体を供給して冷却及び潤滑させると共に、切削したコンクリートの切削粉を排出するための冷却水供給装置である。流体供給装置６は、水が貯留された貯留タンク６１と、貯留タンク６１に設けられた給水ポンプ６２と、貯留タンク６１内の水が送られる給水管６３と、穿孔部挿通孔２１ｄ及び排水管接続口２１ｆに連通する排水管６４と、給水ポンプ６２の駆動、及び給水管６３に設けられた不図示のバルブを制御する注水制御部（図示省略）と、を備えている。流体供給装置６は、貯留タンク６１と、給水ポンプ６２と、給水管６３と、ジョイント３１ｄ内の中空部と、シャンク４２内の中空部と、穿孔部４１内のコア孔と、基台２１の穿孔部挿入口２１ｃと、支持部２１ｅの穿孔部挿通孔２１ｄ及び排水管接続口２１ｆと、排水管６４と、によって水の循環流路を形成している。
【００５９】
＜貯留タンク＞
貯留タンク６１は、磨き水等の液を貯留させておくタンクであり、その内部に穿孔部４１から戻った磨ぎ水の中の穿孔粉を取り除いて、穿孔性能を維持するためのフィルタ（図
示省略）が内設されている。磨ぎ水は、例えば、水道水であるが、特に制限はなく、ゲル状液、泡状液等であってもよい。
【００６０】
給水ポンプ６２は、貯留タンク６１から給水管６３を介して穿孔部４１に磨ぎ水を供給すると共に、穿孔部４１に供給した磨ぎ水を排水管６４を介して貯留タンク６１に戻して循環させる動力源である。
給水管６３は、上流側が給水ポンプ６２に接続され、下流側がジョイント３１ｄに接続されている。給水管６３には、貯留タンク６１から供給される磨ぎ水の量を調整するバルブ（図示省略）が設けられている。
【００６１】
排水管６４は、穿孔部４１によって孔Ｗａを開けた際に発生する切削粉を磨ぎ水と共に貯留タンク６１に送るための配管である。排水管６４は、上流側が排水管接続口２１ｆに接続され、下流側が貯留タンク６１に接続されている。
【００６２】
＜制御手段＞
制御手段７は、コンクリート構造物Ｗに孔Ｗａを開けている穿孔時間を計測する機能を備えた制御装置である。制御手段７は、種々のデータを記憶する記憶部７１と、穿孔時間を計測する計測部７２と、穿孔速度ｖ及びコンクリート強度σを算出する演算部７３と、コンクリート強度σを推定する推定部７４と、表示手段８を制御する表示制御部７５と、を備えている。なお、制御手段７は、その他に推進手段３等を制御する制御部をまとめて有するコントローラとして構成してもよい。
【００６３】
記憶部７１は、定トルク電動機３２等の種々のデータを記憶するフラッシュメモリや、ハードディディスク、光ディスク等である。記憶部７１には、基準となるそれぞれの既存のコンクリート構造物Ｗのコンクリート強度σに対して定トルク電動機３２のトルクＴが一定となる範囲で、穿孔部４１をコンクリート構造物Ｗに向けて移動させる送り速度を予め計測してそのデータが記憶させてある。また、記憶部７１には、トルクＴの一定の値を変えて計測した結果に基づいて、基準となるコンクリート構造物Ｗのコンクリート強度σと、穿孔部４１がコンクリート構造物Ｗに孔Ｗａを開けながら移動する穿孔速度ｖとの速度関係を特定したデータも記憶させてある。
【００６４】
計測部７２は、センサ３５で遂次計測して送られて来る穿孔距離が変位している間の時間からコンクリート構造物Ｗに孔Ｗａを開けるのにかかった穿孔時間を計測する部位である。計測部７２で計測された穿孔時間のデータは、演算部７３に送られる。
【００６５】
演算部７３は、センサ３５で計測した穿孔距離の変位と、計測部７２で計測した穿孔時間とから穿孔速度ｖを算出する部位である。さらに詳述すると、演算部７３は、測定対象のコンクリート構造物Ｗに孔Ｗａを開ける際に、定トルク電動機３２のトルクＴを一定に制御して孔Ｗａを開けるときの穿孔速度ｖを、孔Ｗａの穿孔深さｄ（穿孔距離）と穿孔時間とから算出する。演算部７３で算出された値は、推定部７４に送られる。
【００６６】
推定部７４は、演算部７３で算出した穿孔速度ｖの変化値から、記憶部７１に記憶しておいた基準となるコンクリート強度σと穿孔速度ｖとの関係の既知のデータに基づいて求められたコンクリート強度σを、コンクリート構造物Ｗのコンクリート強度σとして推定する部位である。つまり、推定部７４は、予め計測して記憶部７１に記憶しておいた基準となるコンクリート構造物Ｗのコンクリート強度σに対する穿孔速度ｖと、演算部７３で算出した被測定物のコンクリート構造物Ｗの穿孔時の穿孔速度ｖと、を比較して一致する穿孔速度ｖの基準のコンクリート構造物Ｗのコンクリート強度σを、その被測定物（コンクリート構造物Ｗ）のコンクリート強度σとして推定する。推定部７４で推定したコンクリート強度σの値は、表示手段８にコンクリート強度情報として出力される。
【００６７】
この推定部７４による穿孔速度ｖからコンクリート構造物Ｗのコンクリート強度σを推定する場合の一例を挙げる。推定部７４では、下記の式（１）を用いて算出した値をコンクリート強度σとしてもよい。ここで、定数をａ、比例定数をＫ０，ｋ２、電動機の効率、歯車の摩擦係数を含む定数をｋ０、定トルク電動機３２の出力をＰ０（＝２πＮＴ）、定トルク電動機３２の回転数［ｒｐｍ］をＮ、定トルク電動機３２のトルク［Ｎｍ］をＴ、穿孔部４１の穿孔速度［ｍｍ／ｓ］をｖとすると、コンクリート強度［Ｎ／ｍｍ２］σは、例えば、後記する近似式
σ＝８．１×ｖ−２．８
【数１】
2015212637.tif 000004
とすることができ、この値をコンクリート強度σとしてもよい。なお、予め測定されている既知のコンクリート強度σは、予め推定部７４に入力されてある。
【００６８】
制御条件設定部７０は、式（１）〜（４）、定トルク電動機３２の回転数、その他の値等を入力する部位である。
表示制御部７５は、モニタ等である表示手段８の駆動表示を制御する部位であり、推定部７４で推定したコンクリート強度σ等を表示手段８に表示させる。
【００６９】
≪作用≫
次に、本発明の実施形態に係るコンクリート強度の推定方法及びコンクリート強度の推定システムの作用を作業工程順に説明する。
【００７０】
図１に示す穿孔装置１を用いて、コンクリート構造物Ｗのコンクリート強度σを推定する場合は、推定作業を行う前に予め対象となるそれぞれのコンクリート構造物Ｗのコンクリート強度σと、コンクリート強度σに対する穿孔速度ｖと、を予めそれぞれ計測して制御手段７の記憶部７１に記憶させておくと共に、その計測した結果に基づいて、コンクリート強度σと穿孔速度ｖとの関係を特定して記憶部７１にそのデータを予め記憶させておく（準備工程）。
【００７１】
実際に、コンクリート構造物Ｗのコンクリート強度σを推定する場合は、まず、穿孔装置１をコンクリート構造物Ｗ上の被計測位置に載置する（穿孔装置載置工程）。次に、基台固定装置５の真空ポンプ５１を作動させ、フレーム２の基台２１をコンクリート構造物Ｗの上に真空吸着させ、穿孔装置１をコンクリート構造物Ｗ上の被穿孔面Ｗｂに固定する（穿孔装置固定工程）。
【００７２】
続いて、推進手段３の定トルク電動機３２を作動させて、穿孔機４を下降させ、穿孔部４１を穿孔部挿通孔２１ｄ内に挿入させてコンクリート構造物Ｗの被穿孔面Ｗｂに当接する位置（孔開け、及びセンサ３５による距離Ｃ０の検出が行われるスタート位置）まで下降させる位置合わせを行う（穿孔部位置合わせ工程）。
【００７３】
次に、電動駆動手段４３を作動させて、チャック４４、シャンク４２を介して穿孔部４１を回転させる（穿孔機駆動工程）。さらに、流体供給装置６の給水ポンプ６２を作動させて、貯留タンク６１から給水管６３、ジョイント３１ｄ、シャンク４２、穿孔部４１、穿孔部挿通孔２１ｄ、排水管６４を介して貯留タンク６１に戻る循環路に磨ぎ水を循環させる（流体供給装置駆動工程）。なお、給水ポンプ６２により磨ぎ水を循環させるタイミングは、穿孔機４を回転駆動させる前であっても構わない。
【００７４】
この状態で、定トルク電動機３２を作動させてトルクＴを一定に制御して、移動台３１、電動駆動手段４３、センサ３５、シャンク４２、及び穿孔部４１を下方に一定の送り速度で推進させて孔開けを開始する。これにより、穿孔部４１が、コンクリート構造物Ｗの被穿孔面Ｗｂに孔Ｗａを開けながら下方に向かって下降し、コンクリート構造物Ｗに所定の径、深さの孔Ｗａを形成する（孔開工程）。
【００７５】
コンクリート構造物Ｗに孔Ｗａを開ける際に、センサ３５は、移動台３１及び穿孔部４１と一緒に下降する。センサ３５は、レーザー光が発射されてから基台２１の表面で反射されて戻って来た反射波を受信するまでのレーザー光の往復時間をセンサ３５に内設された時間計測部（図示省略）で計測すると共に、レーザー光の往復時間から孔Ｗａの穿孔距離（穿孔深さｄ）をセンサ３５に内設された不図示の距離演算部で算出する（穿孔距離計測工程）。センサ３５で計測された穿孔距離のデータは、逐次に制御手段７の演算部７３に送られる。
【００７６】
制御手段７の計測部７２は、センサ３５で計測した穿孔距離が変位している間の時間からコンクリート構造物Ｗに孔Ｗａを開け始めてから終了するまでにかかった穿孔時間を計測する（穿孔時間計測工程）。
【００７７】
制御手段７の演算部７３は、定トルク電動機３２のトルクＴを一定に制御して孔Ｗａを開けるときの穿孔速度ｖを、センサ３５で逐次に計測した穿孔距離（孔Ｗａの穿孔深さｄ）と、計測部７２で計測した穿孔時間と、から逐次に算出する（穿孔速度算出工程）。制御手段７の推定部７４は、演算部７３で逐次に穿孔速度ｖを算出するので、算出した穿孔速度ｖが多数ある。推定部７４は、その逐次の穿孔速度ｖと、予め計測して記憶部７１に記憶しておいた基準となるコンクリート構造物Ｗのコンクリート強度σに対する穿孔速度ｖと、を比較して一致する穿孔速度ｖの基準のコンクリート構造物Ｗのコンクリート強度σを、記憶部７１のデータからコンクリート構造物Ｗのコンクリート強度σとして推定する（コンクリート強度推定工程）。推定されたコンクリート強度σは、表示手段８に表示される。
【００７８】
このように、本発明の実施形態に係るコンクリート強度σの推定方法は、対象となるそれぞれの既存のコンクリート構造物Ｗについてコンクリート強度σに対する穿孔速度ｖを予め計測しておき、コンクリート構造物Ｗに孔Ｗａを開ける際に、穿孔部４１の送り速度を定トルク電動機３２で一定に制御して穿孔速度ｖを計測することによって、計測した穿孔速度ｖの変化からコンクリート強度σを容易にかつ高精度に推定することができる。
本発明は、今までできなかった穿孔深さｄ（穿孔距離）と穿孔時間とから瞬時に穿孔速度ｖが確定できるため、既知データと比較することで、リアルタイムでコンクリート強度σの推定ができる。
【００７９】
≪変形例≫
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の改造および変更が可能であり、本発明はこれら改造および変更された発明にも及ぶことは勿論である。
【００８０】
前記実施形態では、コンクリート構造物Ｗのコンクリート強度σを推定する方法の一例として、基準となるコンクリート構造物Ｗのコンクリート強度σに対する穿孔時の穿孔速度ｖとコンクリート強度σとの関係を特定しておき、測定対象のコンクリート構造物Ｗの穿孔時に計測した穿孔速度ｖの変化値からコンクリート強度σを、測定対象のコンクリート構造物Ｗのコンクリート強度σとして推定する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。
【００８１】
コンクリート構造物Ｗのコンクリート強度σの推定は、予め実験行って計測して記憶部７１に記憶しておいた基準となる既知のコンクリート構造物Ｗのコンクリート強度σ、及び、そのコンクリート強度σに対して予め特定しておいた定トルク電動機３２の回転数と、計測部７２で計測したコンクリート構造物Ｗ（被測定対物）の穿孔時の定トルク電動機３２の回転数と、を推定部７４で比較して一致する回転数の基準のコンクリート構造物Ｗのコンクリート強度σを、測定対象のコンクリート構造物Ｗのコンクリート強度σとして推定してもよい。
【００８２】
その場合、記憶部７１には、基準となるコンクリート構造物Ｗのコンクリート強度σと、穿孔部４１がコンクリート構造物Ｗに孔Ｗａを開けるときの定トルク電動機３２の回転数と、を予め実験を行うなど計測しておくと共に、コンクリート強度σと回転数との関係を予め特定しておき、そのデータを記憶部７１に記憶させておく。
【００８３】
また、定トルク電動機３２には、回転子に定トルク電動機３２の回転数を検出するためのエンコーダ（図示省略）を設ける。そのエンコーダのパルス信号は、制御手段７の演算部７３に送られる。演算部７３では、そのエンコーダのパルス信号から定トルク電動機３２の回転数を算出して、その回転数のデータを推定部７４に送る。推定部７４では、予め記憶部７１に記憶されてある既知のコンクリート構造物Ｗのコンクリート強度σから予め特定しておいた定トルク電動機３２の回転数と、穿孔時の回転数と、から既知のコンクリート構造物Ｗのコンクリート強度σに一致、あるいは、一番近い値のものを測定対象のコンクリート構造物Ｗのコンクリート強度σとして推定する。
【００８４】
穿孔装置１は、対象となるそれぞれのコンクリート構造物Ｗについて予め求めておいた定トルク電動機３２の既知のトルクＴの強度域おける標準値よりも、高強度域の想定されるトルクＴに設定されていることによって、柔らかくて弱いコンクリート構造物Ｗに孔Ｗａを開ける場合、定トルク電動機３２のトルクＴが一定となる。また、硬くて強いコンクリート構造物Ｗに孔Ｗａを開ける場合は、定トルク電動機３２のトルクＴが負けて低化し、穿孔速度ｖ及び回転数が遅くなる。このため、コンクリート構造物Ｗのコンクリート強度σは、穿孔速度ｖの値以外に、定トルク電動機３２の変化した回転数の値からも推定することができる。
【００８５】
≪その他の変形例≫
また、前記実施形態では、センサ３５の一例として、移動台３１の上下方向の変位を検出するレーザー距離計を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。センサ３５は、穿孔部４１の上下方向の変位を検出することが可能なものであれば、その種類、構造、取付手段、取付場所等は適宜変更しても構わない。センサ３５は、例えば、光学式あるいは超音波式のものであってもよい。
【００８６】
また、制御手段７の一例として、記憶部７１と、計測部７２と、演算部７３と、推定部７４と、表示制御部７５と、を備えた場合を例に挙げて説明したが、制御手段７は、その他に、定トルク電動機３２を制御する不図示のトルク制御部及び駆動制御回路部を有する電動機ドライバ３４と、流体供給装置６の給水ポンプ６２の駆動、及び給水管６３に設けられた不図示の制御バルブを制御する注水制御部（図示省略）と、基台固定装置５の真空ポンプ５１の駆動、及び、配管５２に設けられた不図示の制御バルブを制御する基台固定制御部（図示省略)と、を備えていてもよい。
【実施例１】
【００８７】
次に、図３〜図１４を参照しながら実施例１を説明する。
実施例１では、穿孔装置１でコンクリート構造物Ｗに孔Ｗａを開けるときの穿孔速度ｖ及び回転数の値からコンクリート強度σを推定できることを穿孔実験を行って確認した。その実験を説明する前に、穿孔部４１の穿孔速度ｖと、コンクリート強度σの関係を説明する。
【００８８】
≪穿孔部の穿孔速度とコンクリート強度の関係≫
図１に示す穿孔装置１には、コンクリート構造物Ｗの孔Ｗａを穿孔部４１で切削して形成する際に、穿孔部４１の送りを自動化するために、移動台３１内の歯車（図示省略）に減速機を介在させて定トルク電動機３２を設けた。定トルク電動機３２は、定格トルク内の負荷に対して、設定した回転数（定格内）で運転できる特性を有している。このため、定トルク電動機３２は、設定した回転数が０の状態でも連続回転が可能である。また、コンクリート構造物Ｗの内部の粗骨材の影響で穿孔速度ｖが急激に低下しても、定トルク電動機３２への負荷は小さく抑えることができる。
【００８９】
一般に、ラック・ピニオン機構を用いた穿孔部４１の穿孔速度ｖについては、図３に示すように、定トルク電動機３２のトルクをＴ、定トルク電動機３２の設定回転数をＮ０、穿孔部４１の穿孔速度をｖ、穿孔部４１の切削に対する負荷力をＦとすると、穿孔速度ｖは、
ｖ＝ｋ０・２πＮ０Ｔ／Ｆ        （２）
という関係がある。ただし、ｋ０は、定トルク電動機３２の効率や、ラック２３及びピニオン３３の摩擦係数を含む定数を表す。このｋ０、式（１）〜（４）、定トルク電動機３２の回転数、その他の値は、予め定めた値等として、制御条件設定部７０（図１参照）から入力されることになる。
【００９０】
定トルク電動機３２を用いた制御では、穿孔部４１の負荷力Ｆが設定トルクＴ０の範囲であれば、負荷力Ｆに追随したトルクＴ＝ｋ１Ｆ（ｋ１は比例定数）が出力されるため、穿孔速度ｖは、
2015212637.tif 000005
となり、穿孔速度ｖは、一定となる。
【００９１】
一方、穿孔部４１の負荷力Ｆが設定トルクＴ０以上であれば、定トルク電動機３２の回転数Ｎは負荷力Ｆに応じて変化するが、定トルク電動機３２の出力Ｐ０（＝２πＮＴ）は一定であるため、穿孔速度はｖは式（４）に示すことができる。
ｖ＝ｋ０・Ｐ０／Ｆ        （Ｔ＞Ｔ０）        （４）
この場合、穿孔速度ｖは、負荷力Ｆに反比例した関係が得られる。
【００９２】
穿孔機４でコンクリート構造物Ｗに孔Ｗａを開ける負荷力Ｆが、コンクリート強度σのａ乗に比例する関係があると仮定すれば、
Ｆ＝ｋ２・σａ（ｋ２，ａは比例定数）
で表され、この関係を式（４）に代入してコンクリート強度σで表すと、
【数１】
2015212637.tif 000006
が得られる。式（１）を用いてコンクリート構造物Ｗのコンクリート強度σを推定することが可能である。
【００９３】
図４は、穿孔部の移動速度（穿孔速度）とコンクリート強度の関係を模式的に示すグラフである。
すなわち、定トルク電動機３２の設定トルクＴ０が一定となる範囲（負荷力Ｆが設定トルクＴ０以上）で使用して複数の孔Ｗａをそれぞれの条件で開けることで、図４に示すように、穿孔速度ｖは、コンクリート強度σの値に対して右下がりに変化した曲線となることが分かる。
【００９４】
このことから、穿孔装置１を用いて穿孔実験を行い、コンクリート強度σに対する穿孔速度ｖを求めておき、k０，ａを決定することにより、コンクリート強度σを簡易的に推定することができる経験式を得ることができる。
【００９５】
≪実施例１の穿孔装置≫
図５は、実験に使用した穿孔装置の仕様を示す表である。
実施例１では、図５に示す仕様の穿孔装置１を使用して穿孔実験を行った。使用した穿孔装置１は、ダイヤモンドビットから成る穿孔部４１と、定格トルクが０．１Ｎｍの定トルク電動機３２と、レーザー変位計から成るセンサ３５と、流量が２．５ｍ３／ｍｉｎの水を循環させる流体供給装置６と、真空圧が７５０ｍｍＨｇの真空ポンプ５１と、を備えている。
【００９６】
≪コンクリート構造物（試験体）≫
図６は、実験で使用したコンクリート構造物Ｗ（コンクリート試験体）のコンクリートの基本配合を示す表である。実験で使用したコンクリート構造物Ｗ（コンクリート試験体）は、図６に示す基本配合のコンクリートであって、水セメント比Ｗ／Ｃを３７．８％とし、セメントに早強セメントを用いている。
【００９７】
図７は、実験で使用したその他のコンクリート構造物Ｗ（コンクリート試験体）のコンクリートの基本配合を示す表である。
また、本実験では、コンクリート強度σを変動させる目的で、基本配合に混合して基本配合で混練を行った後、図７に示すように、加水を実施し、パン型ミキサーを用いて再度２分間の混練を行った試験体も作製した。加水量は、１ｍ３当たり、１１．６ｋｇ、２３．２ｋｇ、３４．８ｋｇ、６９．６ｋｇの４種類である。コンクリート試験体の大きさは、１００ｃｍ×１００ｃｍ×深さ２０ｃｍである。加水したコンクリート試験体の大きさは、１００ｃｍ×５０ｃｍ×深さ２０ｃｍである。
【００９８】
図８は、実験で使用したコンクリート構造物Ｗ（コンクリート試験体）の材齢日が１日、３日、７日とコンクリート強度との関係を示す表である。
図７に示すように配合して製作したコンクリート試験体の材齢日が１日、３日、７日と、コンクリート強度σとは、図８に示すような関係がある。つまり、コンクリート構造物Ｗ（コンクリート試験体）のコンクリート強度σは、材齢が１日から３日、７日と経過するのに従って強度が向上する。
【００９９】
≪実験方法≫
穿孔機４の自動送りの設定を確定するために、基準トルクＴ（０．１Ｎｍ）に対する設定値（定格トルク値の１０〜２０％）を変化させ、コンクリート試験体に孔Ｗａを開けるときのトルクＴを計測した。各試験体に対し、穿孔時のトルクが設定値と常に等しく、負荷力Ｆが設定トルクＴ0 以上となる条件を選定した。また、定トルク電動機３２の回転数Ｎは、実際の現場作業で利用できる実用的な値（Ｎ＝５００ｒｐｍ）を採用した。
【０１００】
前記コンクリート試験体に孔Ｗａを開けるときのトルクＴの設定値を基に、各コンクリート試験体に約１５０ｍｍの深さまで孔Ｗａを開け、孔Ｗａを開けるのにかかった経緯と穿孔時間ｔとを記録した。孔Ｗａの穿孔深さｄ（図２参照）は、穿孔機４の支持台３１ｂに取り付けたセンサ３５で計測し、合わせて定トルク電動機３２の出力トルクＴを時系列に制御手段７の記憶部７１（メモリーハイコーダ）に記録した。
【０１０１】
各コンクリート試験体に対して５回孔Ｗａを開ける作業を行い、穿孔実験による再現性が得られるように工夫した。実験開始に合わせて孔Ｗａの状態を表示手段８（モニタ）で観察し、穿孔速度ｖの大きさの変化や、異常状況を確認した。穿孔間隔は予備実験によって１０（ｍｍ）間隔でも実験データには影響がないことを確認したが、粗骨材の最大寸法（２５（ｍｍ））を考慮して約２０（ｍｍ）の間隔を開けて実施した。なお、ダイヤモンドビットは、最初に約４００（ｍｍ）の予備穿孔を行い、ダイヤモンドの目出しを確認してから、穿孔実験を開始した。ダイヤモンドビットの限界穿孔長は８〜１０（ｍ）であることを実験で確認しており、本実験では安定な性能が確保できる穿孔長５（ｍ）を限界として、ダイヤモンドビットの交換を実施した。実験の経過に伴って穿孔部４１のダイヤモンド砥粒の消耗が生じたが、実験毎に摩耗度を記録し、切削能が同じになるように考慮した。
【０１０２】
図９は、実験で孔を開けたコンクリート試験体の結果を示す平面図である。この実験では、図９に示すように、材齢日が１日、３日、７日のコンクリート試験体に多数の孔Ｗａを開けて強度試験を行った。コンクリート試験体の被穿孔面Ｗｂのほぼ全体の範囲を使用して孔Ｗａを多数開けたことによって、穿孔部位の違いによる影響も考慮した。
【０１０３】
≪実験結果≫
図１０（ａ）〜（ｆ）は、抜粋したコンクリート試験体（試験体Ｎｏ．３、及びＮｏ．５）の穿孔実験を行ったときの実際の穿孔深さと穿孔時間との関係を示すグラフである。
図１０（ａ）〜（ｆ）のデータから、コンクリート試験体の穿孔深さｄは、穿孔時間ｔにほぼ比例して右上がりに増加し、コンクリート強度σが同じあれば、ほぼ同じ穿孔状態となることが分かる。また、コンクリート強度σが高いほど、穿孔速度は低下する傾向が見られる。その結果、穿孔速度ｖ（図１０（ａ）〜（ｆ）のグラフの直線を直線とみなしたときのその傾き）の変化は、骨材等の影響と考えられ、粗骨材の種類によっても穿孔時間が異なるものと推定される。これは粗骨材を穿孔する部位を過ぎれば、再び穿孔速度が元の傾きになることからも確認できる。そこで、明らかに粗骨材の影響による時間のロスが見られた実験では、ロス時間を全体の穿孔時間から差引き、差引いた時間と穿孔深さの関係から各穿孔速度を決定した。
【０１０４】
図１１は、各コンクリート試験体に対して孔を開ける穿孔実験を行った結果を示す表であり、コンクリート強度と穿孔速度の関係を示す。
図１１に示すように、前記粗骨材の影響を考慮して、穿孔速度ｖを決定した。また、コンクリート強度σが高くなるほど、穿孔速度ｖは、低下する傾向がある。これは、穿孔部４１（穿孔ドリル）に作用する負荷力Ｆが増加したためと考えられる。
【０１０５】
図１２は、実施例１の実験で得られた穿孔速度とコンクリート試験体のコンクリート強度との関係を示すグラフである。
図１２に示すように、コンクリート強度σの値は、穿孔速度ｖに対して考えられる右下がりの曲線を描く値となり、冪数関数を用いて最少二乗近似したσの式はｋ０＝８．１、１／ａ＝２．８として、
σ＝８．１×ｖ−２．８
で表され、相関係数（r ＝０．８６）も１に近く、各データの相関が高いことが分かる。このことから、穿孔速度を計測して近似式に代入することで、コンクリート強度σを推定することが可能となった。また、式（４）の中では、穿孔機４に作用する負荷力Ｆが、コンクリート強度σのα乗に比例する仮定をしたが、実験結果でも同様な関係が見られた。今後、各種の定数値を求めることで、精度の高い推定式が得られるものと考えられる。
【０１０６】
≪穿孔速度とコンクリート強度の推定≫
図１３は、穿孔装置の推進手段に与えるトルクの設定値を変えて、穿孔速度の計測を行った実験結果を示す表である。図１４は、実験１で得られた電動機の設定トルクによる穿孔速度とコンクリート強度との関係を示すグラフである。
【０１０７】
穿孔装置１の推進手段３の定トルク電動機３２に与えるトルクＴの設定値を定格トルク値の１０％、１５％、及び２０％に変えて、穿孔速度ｖを計測する実験を行ったところ、図１３に示す結果が得られた。その実験結果のデータから穿孔速度ｖとコンクリート強度σの関係は、図１４に示す結果が得られた。
【０１０８】
図１４に示すように、定トルク電動機３２のトルクＴの値が定格トルク値の１０％では、コンクリート強度σが穿孔速度ｖに対して右下がりの曲線となった。一方、トルクＴの値を定格トルク値の１５％及び２０％にした場合は、孔Ｗａを開けるときのトルクＴがほぼ一定となり、穿孔負荷に対して十分に余裕があることが分かった。この場合、穿孔速度ｖは、コンクリート強度σにかかわらず、ほぼ等しい値となっている。また、定格トルク値が１５％及び２０％では、与えたトルクＴが相違するので、穿孔速度ｖも相違した値になると推定される。
【実施例２】
【０１０９】
≪既設のコンクリート構造物のコンクリート強度の推定≫
図１５は、穿孔装置を下向き及び上向きにした実施例２の実験で得られた既設のコンクリート構造物のコンクリート強度と穿孔速度との関係を示す表である。穿孔装置を下向き及び上向きにした実施例２の実験で得られた既設のコンクリート構造物のコンクリート強度と穿孔速度との関係を示す表である。図１６は、実施例２の実験で使用した上向き状態の穿孔装置を示す要部側面図である。
【０１１０】
実施例２では、前記実施形態で得られたコンクリート強度σの推定方法を用いて、既設のコンクリート構造物Ｗの穿孔実験を行い、穿孔装置１の性能を確認すると共に、コンクリート強度σの推定方法の検証を実施した。実施例２の実験では、既設のコンクリート構造物Ｗとして、図１５に示す低強度試験体（コンクリート強度σ：２１．６Ｎ／ｍｍ２）と、高強度試験体（コンクリート強度σ：５７．６Ｎ／ｍｍ２）を使用して、図１〜図３に示す穿孔部４１が下向き方向の穿孔装置１と、図１６に示す穿孔部４１が上向き方向の穿孔装置１とで穿孔実験を行うことによって、重力方向の相違と、穿孔機４の自重量の影響などの相関関係を実証した。
【０１１１】
この実験では、図１６に示すように、穿孔装置１の穿孔部４１を上向きにした場合では、穿孔機４の自重が定トルク電動機３２にかかるので、トルク設定に穿孔機４の自重を考慮した値を用いる必要があるため、図１５に示すように、トルクＴの設定値を穿孔部４１が下向きのときと変えることで、最適な値を確認した。
【０１１２】
図１７は、穿孔装置を下向き及び上向きにした実施例２の実験で得られた既設のコンクリート構造物のコンクリート強度と穿孔速度との関係を示すグラフである。
前記図１５に示した穿孔速度ｖの平均と、コンクリート強度σとの関係を、グラフにすると図１７に示すようになる。下向き穿孔実験（定格トルク値の１０％）による穿孔速度ｖは、本実験で得られた近似式（例えば、図１２に記載した経験式）に沿う値となり、近似式が既設のコンクリート構造物Ｗでも対応することが確認できた。
【０１１３】
また、上向き穿孔実験では、穿孔機４の自重が定トルク電動機３２に負荷されるのを考慮したトルク値（定格トルク値の２０％）とすることで、近似式（例えば、図１２に記載した経験式）とほぼ等しくなる。穿孔部４１を上向きにして孔Ｗａを開ける上向き穿孔では、穿孔部４１を下向きにする下向き穿孔に対してトルク値を定格トルク値の１０％増加させることによって、コンクリート強度σの推定のための設定ができるものと考えられる。その他のデータは、穿孔時の定トルク電動機３２の設定トルクが設定値より小さいデータであり、近似式とは大きく異なることが分かる。
【０１１４】
以上のことから、穿孔装置１を用いてコンクリート構造物Ｗのコンクリート強度σの推定を行う場合、下向き穿孔では定格トルク値の１０％以下のトルク値、上向き穿孔では定格トルク値の２０％のトルク値に設定すればよいことが確認できた。つまり、穿孔装置１を用いてコンクリート強度σを推定する場合は、穿孔部４１を下向きにして穿孔するときの定トルク電動機３２の設定トルクＴ０と比較して、穿孔部４１を上向きにして穿孔するときの定トルク電動機３２の設定トルクＴ０を、大きく設定して行えばよい。
【０１１５】
このように、本発明では、小口径で深い孔Ｗａを開ける穿孔装置１に対して、穿孔部４１の送り速度を定トルク電動機３２で制御して穿孔速度ｖの変化からコンクリート構造物Ｗのコンクリート強度σを推定した。定トルク電動機３２を用いた穿孔速度ｖと負荷力Ｆ、回転数の関係からコンクリート構造物Ｗのコンクリート強度σを推定する簡易な方法を、実験で検証した。
【０１１６】
穿孔実験では、コンクリート強度σが相違するコンクリート試験体を作製し、穿孔深さｄと穿孔時間ｔとの関係から穿孔速度ｖを測定した。続いて、得られたデータを基にコンクリート強度σと穿孔速度ｖとの関係を確認し、近似式（例えば、図１２に記載した経験式）を導出した。近似式では、同じトルク設定の範囲（下向き穿孔では定格トルク値の１０％以下、上向き穿孔では定格トルク値の２０％）では、既設のコンクリート構造物Ｗにも適用できることを確認した。本発明の穿孔装置１とコンクリート強度σの推定方法を用いることによって、コンクリート強度σの推定を簡易に実施できることを確認することができた。
【符号の説明】
【０１１７】
１      穿孔装置
３      推進手段
７      制御手段
２１    基台
２２    支柱
３１    移動台
３２    定トルク電動機
３５    センサ
４１    穿孔部
４３    電動駆動手段（駆動手段）
７１    記憶部
７２    計測部
７３    演算部
７４    推定部
ａ      比例定数
ｄ      穿孔深さ
Ｋ０    比例定数
ｋ０    電動機の効率、歯車の摩擦係数を含む定数
ｋ２    比例定数
Ｎ      定トルク電動機の回転数
Ｎ０    定トルク電動機の設定回転数
ＳＹ    コンクリート強度の推定システム
Ｔ      定トルク電動機のトルク
Ｔ０    定トルク電動機の設定トルク
Ｗ      コンクリート構造物
Ｗａ    孔
σ      コンクリート強度
ｖ      穿孔部の穿孔速度
【図１】
2015212637.tif 000008
【図２】
2015212637.tif 000009
【図３】
2015212637.tif 000010
【図４】
2015212637.tif 000011
【図５】
2015212637.tif 000012
【図６】
2015212637.tif 000013
【図７】
2015212637.tif 000014
【図８】
2015212637.tif 000015
【図９】
2015212637.tif 000016
【図１０】
2015212637.tif 000017
【図１１】
2015212637.tif 000018
【図１２】
2015212637.tif 000019
【図１３】
2015212637.tif 000020
【図１４】
2015212637.tif 000021
【図１５】
2015212637.tif 000022
【図１６】
2015212637.tif 000023
【図１７】
2015212637.tif 000024