(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリートに対する打撃により発生する前記コンクリートからの音圧を測定する音圧測定部と、
前記打撃を与える際に打撃部に発生する加振加速度を測定する加速度計と、
前記音圧測定部が測定する前記音圧と、前記加速度計が測定する前記加振加速度と、を測定結果として出力する測定結果出力部と、
前記測定結果出力部が出力する前記測定結果に含まれる前記音圧及び前記加振加速度に基づいて、前記音圧を前記加振加速度で除算することにより振幅比を算出し、算出した前記振幅比と、予め定められる閾値と、に基づいて、前記振幅比が、前記閾値を超過している場合、未充填状態と判定し、前記振幅比が、前記閾値未満の場合、充填状態と判定し、判定した結果である判定結果を生成する判定部と、
を備えることを特徴とするコンクリート充填検知装置。
【請求項２】
第１の基準位置にある第１の基準位置センサと第２の基準位置にある第２の基準位置センサと通信する通信部と、
前記通信によって得られる第１の基準位置の方向と第１の基準位置との距離と、第２の基準位置の方向と第２の基準位置との距離と、に基づいて、自身の位置を測定する位置測定部と、を有する位置検出部を備え、
前記測定結果出力部は、前記加振加速度、前記音圧及び前記測定された位置を出力する、
ことを特徴とする請求項１に記載のコンクリート充填検知装置。
【請求項３】
前記判定部が生成する前記判定結果が入力されると、前記判定結果を表す情報を出力する判定結果出力部を備える、
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充填検知装置。
【請求項４】
前記コンクリートが型枠内に投入される打設作業中において、前記判定結果出力部は前記判定結果が入力される毎に前記判定結果に対応する光または音を出力する、
ことを特徴とする請求項３に記載のコンクリート充填検知装置。
【請求項５】
前記測定結果出力部から出力される測定結果と、
前記判定部が生成する前記判定結果と、
前記コンクリートに対する打撃を行った位置を前記位置検出部が測定した測定結果と、
を記憶する記憶部を備える、
ことを特徴とする請求項２に記載のコンクリート充填検知装置。
【請求項６】
前記閾値を、第１の閾値とし、前記第１の閾値より大きな値である第２の閾値を予め定め、
前記判定部は、
前記振幅比が、前記第１の閾値未満である場合、充填状態と判定し、前記振幅比が、前記第１の閾値を超過する場合であって前記第２の閾値未満である場合、ジャンカの小さな部分が発生している未充填状態と判定し、前記振幅比が、前記第２の閾値以上である場合、ジャンカの大きな部分が発生している未充填状態であると判定する、
ことを特徴とする請求項１から請求項５いずれか一項に記載のコンクリート充填検知装置。
【請求項７】
前記打撃は前記コンクリートが打設される型枠部材を介して前記コンクリートに対して与えられる、
ことを特徴とする請求項１から請求項６いずれか一項に記載のコンクリート充填検知装置。
【請求項８】
コンクリートに対する打撃により発生する前記コンクリートからの音圧と、前記打撃を与える際に打撃部に発生する加振加速度とを測定結果として取得する測定結果取得部と、
前記測定結果取得部が取得する前記測定結果に含まれる前記音圧及び前記加振加速度に基づいて、前記音圧を前記加振加速度で除算することにより振幅比を算出し、算出した前記振幅比と、予め定められる閾値と、に基づいて、前記振幅比が、前記閾値を超過する場合、未充填状態と判定し、前記振幅比が、前記閾値未満の場合、充填状態と判定し、判定した結果である判定結果を生成する判定部と、
を備えることを特徴とするコンクリート充填判定装置。
【請求項９】
前記閾値を、第１の閾値とし、前記第１の閾値より大きな値である第２の閾値を予め定め、
前記判定部は、
前記振幅比が、前記第１の閾値未満である場合、充填状態と判定し、前記振幅比が、前記第１の閾値を超過する場合であって前記第２の閾値未満である場合、ジャンカの小さな部分が発生している未充填状態と判定し、前記振幅比が、前記第２の閾値以上である場合、ジャンカの大きな部分が発生している未充填状態であると判定する、
ことを特徴とする請求項８に記載のコンクリート充填判定装置。
【請求項１０】
前記測定結果取得部は、前記コンクリートに対する打撃を行った位置及び打撃を行った時刻の測定結果を取得し、
前記測定結果取得部が取得した測定結果と、前記判定部が生成した判定結果と、を記憶する記憶部を備える、
ことを特徴とする請求項８または請求項９に記載のコンクリート充填判定装置。
【請求項１１】
前記測定結果取得部が取得した前記音圧から、打設作業を行っている振動機の振動に対する音を打ち消すノイズ除去部を備える、
ことを特徴とする請求項８から請求項１０いずれか一項に記載のコンクリート充填判定装置。
【請求項１２】
コンクリートに対する打撃により発生する前記コンクリートからの音圧を測定する音圧測定部と、
前記打撃を与える際に打撃部に発生する加振加速度を測定する加速度計と、
前記音圧測定部が測定する前記音圧と、前記加速度計が測定する前記加振加速度と、を測定結果として出力する測定結果出力部と、
を有するコンクリート充填検知装置と、
前記測定結果出力部が出力する前記測定結果を取得する測定結果取得部と、
前記測定結果取得部が取得する前記測定結果に含まれる前記音圧及び前記加振加速度に基づいて、前記音圧を前記加振加速度で除算することにより振幅比を算出し、算出した前記振幅比と、予め定められる閾値と、に基づいて、前記振幅比が、前記閾値を超過する場合、未充填状態と判定し、前記振幅比が、前記閾値未満の場合、充填状態と判定し、判定した結果である判定結果を生成する判定部と、
を有するコンクリート充填判定装置と、
を備えることを特徴とするコンクリート充填検知システム。
【請求項１３】
コンクリート充填検知装置が、コンクリートに対する打撃により発生する前記コンクリートからの音圧、及び前記打撃を与える際に打撃部に発生する加振加速度を測定する測定工程と、
コンクリート充填判定装置が、前記コンクリート充填検知装置が測定した前記音圧を前記加振加速度で除算することにより振幅比を算出し、算出した前記振幅比と、予め定められる閾値と、に基づいて、前記振幅比が、前記閾値を超過する場合、未充填状態と判定し、前記振幅比が、前記閾値未満の場合、充填状態と判定し、判定した結果である判定結果を生成する判定工程と、
を有することを特徴とするコンクリート充填検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート充填検知装置、コンクリート充填判定装置、コンクリート充填検知システム及びコンクリート充填検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビルを代表とする建築物などの構造物にはコンクリートによって築造されるものがある。これらコンクリート構造物は、次のような工程を踏んで施工される。すなわち、コンクリート構造物は、鉄筋を組んで型枠を設置する工程、次に型枠内にコンクリートを投入する打設工程、打設完了後に所定期間コンクリートを養生し、十分養生した後に型枠を外す（脱型する）完成工程を踏んで施工される。
【０００３】
コンクリートは、セメント、水、骨材など複数の材料からなり、型枠内に打設されただけでは材料分離（特に骨材の分離）を生じるおそれがある。そこで、打設作業者は、材料分離を防ぐために、型枠内に投入されたコンクリートに対して振動機（バイブレータ）による攪拌（混錬）を行っている。
しかしながら、打設作業を行っている間は、型枠内のコンクリートの状態や充填状況が確認できないため、型枠脱型後に、コンクリート表面に材料が分離した状態（通称、ジャンカ）や未充填による凹み箇所が現れる場合がある。コンクリートの未充填部分が生じた場合、そこが断面欠損となり設計上期待していた剛性が発揮されず、荷重によるたわみの増加やひび割れ、あるいは滞水による変状が表れるという品質問題が生じるおそれがある。
【０００４】
そこで、コンクリート充填確認者が、コンクリート打設中にプラスチックハンマーや木槌で型枠を叩いて、打撃音等を基に正常に充填されているか否かの判断を行っていた。未充填部分が見つかれば、打設作業者が再度の打設あるいは攪拌作業を行うことで、これらの部分を改善可能である。
【０００５】
例えば、特許文献１には、検査区画単位で型枠に給熱する給熱工程と、型枠の表面温度をサーモグラフィによって検査区画ごとに撮像する撮像工程と、撮像工程で得られた温度分布画像に基づいて検査区画ごとにコンクリート未充填部分を検出する検出工程と、を有するコンクリート充填検知方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−５７３６９号公報
【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、コンクリート充填確認者が、型枠をハンマーで叩き、打撃音を聞くことによりコンクリートの充填状況状態を検知することは、あくまで個人の経験に頼って行うものであり、定量的に精度よくコンクリートの充填状態を検知することが出来ていなかった。そのため、確認者によって、コンクリートの充填状態の判定結果にばらつきが生じてしまう。
一方、特許文献１記載のコンクリート充填検知方法では、給熱者が、給熱器を用いて型枠に給熱するため、型枠の表面温度が給熱者により変わってしまい、コンクリートの未充填部分を精度よく検出することができない。また、型枠の表面温度が日射などによる外気温度の影響を受けやすいため、コンクリートの未充填部分を精度よく検出することができない。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、主たる目的は、コンクリートの充填状態の判定を精度よく行えるコンクリート充填検知装置、コンクリート充填判定装置、コンクリート充填検知システム及びコンクリート充填検知方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明のコンクリート充填検知装置は、コンクリートに対する打撃により発生する前記コンクリートからの音圧を測定する音圧測定部と、前記打撃を与える際に打撃部に発生する加振加速度を測定する加速度計と、前記音圧測定部が測定する前記音圧と、前記加速度計が測定する前記加振加速度と、を測定結果として出力する測定結果出力部と、前記測定結果出力部が出力する前記測定結果に含まれる前記音圧及び前記加振加速度に基づいて、前記音圧を前記加振加速度で除算することにより振幅比を算出し、算出した前記振幅比と、予め定められる閾値と、に基づいて、前記振幅比が、前記閾値を超過している場合、未充填状態と判定し、前記振幅比が、前記閾値未満の場合、充填状態と判定し、判定した結果である判定結果を生成する判定部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のコンクリート充填検知装置は、第１の基準位置にある第１の基準位置センサと第２の基準位置にある第２の基準位置センサと通信する通信部と、前記通信によって得られる第１の基準位置の方向と第１の基準位置との距離と、第２の基準位置の方向と第２の基準位置との距離と、に基づいて、自身の位置を測定する位置測定部と、を有する位置検出部を備え、前記測定結果出力部は、前記加振加速度、前記音圧及び前記測定された位置を出力する、ことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のコンクリート充填検知装置は、前記判定部が生成する前記判定結果が入力されると、前記判定結果を表す情報を出力する判定結果出力部を備える、ことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のコンクリート充填検知装置は、前記コンクリートが型枠内に投入される打設作業中において、前記判定結果出力部は前記判定結果が入力される毎に前記判定結果に対応する光または音を出力する、ことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のコンクリート充填検知装置は、前記測定結果出力部から出力される測定結果と、前記判定部が生成する前記判定結果と、前記コンクリートに対する打撃を行った位置を前記位置検出部が測定した測定結果と、を記憶する記憶部を備える、ことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のコンクリート充填検知装置は、前記閾値を、第１の閾値とし、前記第１の閾値より大きな値である第２の閾値を予め定め、前記判定部は、前記振幅比が、前記第１の閾値未満である場合、充填状態と判定し、前記振幅比が、前記第１の閾値を超過する場合であって前記第２の閾値未満である場合、ジャンカの小さな部分が発生している未充填状態と判定し、前記振幅比が、前記第２の閾値以上である場合、ジャンカの大きな部分が発生している未充填状態であると判定する、ことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明のコンクリート充填検知装置は、前記打撃は前記コンクリートが打設される型枠部材を介して前記コンクリートに対して与えられる、ことを特徴とする。
【００１６】
また、上記の課題を解決するために、本発明のコンクリート充填判定装置は、コンクリートに対する打撃により発生する前記コンクリートからの音圧と、前記打撃を与える際に打撃部に発生する加振加速度とを測定結果として取得する測定結果取得部と、前記測定結果取得部が取得する前記測定結果に含まれる前記音圧及び前記加振加速度に基づいて、前記音圧を前記加振加速度で除算することにより振幅比を算出し、算出した前記振幅比と、予め定められる閾値と、に基づいて、前記振幅比が、前記閾値を超過する場合、未充填状態と判定し、前記振幅比が、前記閾値未満の場合、充填状態と判定し、判定した結果である判定結果を生成する判定部と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明のコンクリート充填判定装置は、前記閾値を、第１の閾値とし、前記第１の閾値より大きな値である第２の閾値を予め定め、前記判定部は、前記振幅比が、前記第１の閾値未満である場合、充填状態と判定し、前記振幅比が、前記第１の閾値を超過する場合であって前記第２の閾値未満である場合、ジャンカの小さな部分が発生している未充填状態と判定し、前記振幅比が、前記第２の閾値以上である場合、ジャンカの大きな部分が発生している未充填状態であると判定する、ことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明のコンクリート充填判定装置は、前記測定結果取得部は、前記コンクリートに対する打撃を行った位置及び打撃を行った時刻の測定結果を取得し、前記測定結果取得部が取得した測定結果と、前記判定部が生成した判定結果と、を記憶する記憶部を備える、ことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明のコンクリート充填判定装置は、前記測定結果取得部が取得した前記音圧から、打設作業を行っている振動機の振動に対する音を打ち消すノイズ除去部を備える、ことを特徴とする。
【００２１】
また、上記の課題を解決するために、本発明のコンクリート充填検知システムは、コンクリートに対する打撃により発生する前記コンクリートからの音圧を測定する音圧測定部と、前記打撃を与える際に打撃部に発生する加振加速度を測定する加速度計と、前記音圧測定部が測定する前記音圧と、前記加速度計が測定する前記加振加速度と、を測定結果として出力する測定結果出力部と、を有するコンクリート充填検知装置と、前記測定結果出力部が出力する前記測定結果を取得する測定結果取得部と、前記測定結果取得部が取得する前記測定結果に含まれる前記音圧及び前記加振加速度に基づいて、前記音圧を前記加振加速度で除算することにより振幅比を算出し、算出した前記振幅比と、予め定められる閾値と、に基づいて、前記振幅比が、前記閾値を超過する場合、未充填状態と判定し、前記振幅比が、前記閾値未満の場合、充填状態と判定し、判定した結果である判定結果を生成する判定部と、を有するコンクリート充填判定装置と、を備えることを特徴とする。
【００２２】
また、上記の課題を解決するために、本発明のコンクリート充填検知方法は、コンクリート充填検知装置が、コンクリートに対する打撃により発生する前記コンクリートからの音圧、及び前記打撃を与える際に打撃部に発生する加振加速度を測定する測定工程と、コンクリート充填判定装置が、前記コンクリート充填検知装置が測定した前記音圧を前記加振加速度で除算することにより振幅比を算出し、算出した前記振幅比と、予め定められる閾値と、に基づいて、前記振幅比が、前記閾値を超過する場合、未充填状態と判定し、前記振幅比が、前記閾値未満の場合、充填状態と判定し、判定した結果である判定結果を生成する判定工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、コンクリート充填検知装置が測定した音圧、加振加速度を、コンクリートの充填状態の判定において用いる。これにより、本発明によれば、コンクリートの充填状態の判定を精度よく行えるコンクリート充填検知装置、コンクリート充填判定装置、コンクリート充填検知システム及びコンクリート充填検知方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態のコンクリート充填検知システムを示す概略ブロック図である。
【図２】コンクリート充填検知装置の概略外観図である。
【図３】コンクリート充填検知装置により型枠を叩くことにより得られるデータを説明するための図である。
【図４】位置センサの動作を説明するための図である。
【図５】位置センサによって得られる位置に対応した座標を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、本実施形態のコンクリート充填検知システムを示す概略ブロック図である。
図１に示すコンクリート充填検知システム１は、コンクリート充填検知装置１０と、コンクリート充填判定装置２０と、から構成される。
コンクリート充填検知装置１０は、加速度計１２と、マイクロフォン１３（音圧測定部）と、位置センサ１４（位置検出部）と、出力部１５（判定結果出力部）と、通信部１６（測定結果出力部）と、から構成される。なお、コンクリート充填検知装置１０は、ハンマーの形状を有しており、この形状について、図２を参照して後述する。
また、コンクリート充填判定装置２０は、通信部２１（測定結果取得部）と、データ格納部２２と、ノイズ除去部２３と、判定部２４と、データベース２５（記憶部）と、から構成される。
【００２６】
図２は、コンクリート充填検知装置の概略外観図である。コンクリート充填検知装置１０は、図２に示すように、本体部１１ａ、打撃部１１ｂ、把握部１１ｃにより構成されるハンマー１１と、マイクロフォン１３と、出力部１５と、を有する。ハンマー１１は、例えばプラスチック、或いは木で構成されている。ハンマー１１の本体部１１ａには、マイクロフォン１３と出力部１５とが取り付けられている。また、ハンマー１１の本体部１１ａには、図1に示す加速度計１２、位置センサ１４、通信部１６が内蔵されている。コンクリート充填確認者は、コンクリート打設作業中に、或いはコンクリート打設作業後に、ハンマー１１の把握部１１ｃをつかんで、型枠部材の表面、あるいはコンクリート表面をハンマー１１の打撃部１１ｂにより叩くことにより、コンクリートに打撃を加えることができる。
【００２７】
図１に戻って、マイクロフォン１３は、コンクリートに対する打撃により発生するコンクリートからの音圧を測定する。また、加速度計１２は、打撃を与える際に打撃部１１ｂに発生する加振加速度を測定する。
図３は、コンクリート充填検知装置により型枠部材を叩くことにより得られる音圧及び
加振加速度を説明するための図である。図３（ａ）は、横軸ｘが加振加速度を、縦軸ｙが音圧を示している。コンクリート充填確認者は、コンクリート打設作業中に、或いはコンクリート打設作業後に、ハンマー１１で検査対象となる複数の箇所を叩くことによる加振加速度及び音圧を、それぞれの箇所について得る。図３(ａ)は、このように得た加振加速度（ｍ／Ｓ＾２＊１０００）及び音圧（Ｐａ）を、充填部分に関しては菱形（◇）で表し、未充填部分に関しては正方形（□）で表している。また、図３（ａ）では、充填部分に関して直線回帰法で算出した直線回帰の式と、未充填部分に関して直線回帰法で算出した直線回帰の式と、を示している。図３（ａ）に示すように、充填部分と未充填部分とでは、直線回帰の式に明確な差異が生じることが判明した。すなわち、充填部分については、加振加速度、音圧がｙ＝ａ１ｘの式で表わされ、未充填部分については、加振加速度、音圧がｙ＝ａ２ｘの式で表わされ、ａ１＜ａ２であることが判明した。ここで、ａ１＝０．００６１、ａ２＝０．０１４４であった。
また、図３（ｂ）は、横軸ｘに加振加速度を、縦軸ｙに振幅比（音圧の加振加速度に対する比）を示している。図３（ｂ）では、充填部分の振幅比を菱形（◇）で表し、未充填部分の振幅比を正方形（□）で表している。
この図３（ｂ）から明らかなように、充填部分の振幅比は、ｙ＝ａ１に対してばらつきが少ないことが判る。すなわち、充填部分の振幅比は、加振加速度ｘの大小によっても振幅比に差がないことが判る。このように、振幅比に基づいてコンクリートの充填状態を判定すれば、コンクリート充填確認者のコンクリートを叩く強度が強くても弱くても、定量的に精度よくコンクリートの充填状態を判定することができる。
一方、未充填部分の振幅比は、充填部分の振幅比に比べてｙ＝ａ２に対してばらつきが多いことが判る。これは、未充填部分のうちには、ジャンカの大きな部分と小さな部分があるため、振幅比にばらつきが出ているものと考えられる。従って、図３（ｂ）に示すように、ｙ＝ａ１より高めの振幅比であって、未充填部分の振幅比を超えない値を閾値Ｖｔ１とする。このように、コンクリートの充填状態を閾値Ｖｔ１に基づいて判定すれば、コンクリート充填確認者の叩く経験によることはなく、コンクリート充填確認者が代っても、定量的に精度よくコンクリートの充填状態を判定することができる。
【００２８】
図１に戻って、加速度計１２は、コンクリート充填確認者が、コンクリート打設作業中に、ハンマー１１で型枠部材を介してコンクリートを叩いた際の加振加速度を測定して、加振加速度の測定結果を通信部１６に出力する。また、マイクロフォン１３は、コンクリート充填確認者が、コンクリート打設作業中に、ハンマー１１で型枠を叩いた際の音圧を測定して、音圧の測定結果を通信部１６に出力する。これらのコンクリート打設作業中の測定結果は、コンクリート構造物施工中において、打設作業者が再度の打設作業を行う必要があるか否かを判断する際のコンクリートの充填状態を判定した判定結果を得るために後段の装置において使われる。
また、加速度計１２は、コンクリート充填確認者が、コンクリート打設作業後に、ハンマー１１でコンクリートを叩いた際の加振加速度を測定して、加振加速度の測定結果を通信部１６に出力する。また、マイクロフォン１３は、コンクリート充填確認者が、コンクリート打設作業後に、ハンマー１１でコンクリートを叩いた際の音圧を測定して、音圧の測定結果を通信部１６に出力する。これらのコンクリート打設作業後の測定結果は、コンクリート構造物完成後に定期的に行う品質の維持管理におけるデータ、及びコンクリートの充填状態を判定した判定結果を得るために使われる。
【００２９】
次に、図１に示す位置センサ１４について説明する。一般に、施工中のコンクリート構造物の周辺には、足場などの障害物が多く存在し、コンクリート打設作業中にコンクリートへ打撃を加える位置が一方向から確認できない。そのため、カメラの画像を利用したり、トータルステーションなどの測量機器を利用したりすることで検知箇所の位置の把握することが行われる場合があるが、障害物により位置の把握をすることが困難であった。そこで、障害物に対応できる無線通信を利用して効率的にコンクリートへ打撃を加える位置の把握を行うため、コンクリート充填検知装置１０は、位置センサ１４を有している。
位置センサ１４は、第1の基準位置にある第1の基準位置センサと第２の基準位置にある第２の基準位置センサと通信する通信部を備える。また、通信によって得られる第1の基準位置センサからの電波強度により求まる第1の基準位置の方向と第1の基準位置との距離と、第２の基準位置センサからの電波強度により求まる第２の基準位置の方向と第２の基準位置との距離と、に基づいて、自身の位置を測定する位置測定部を備える。
第1の基準位置センサは、位置センサ１４と同一の構成を有しており、コンクリート構造物の近辺の予め設定された第1の基準位置に設置される。第２の基準位置センサは、位置センサ１４と同一の構成を有しており、コンクリート構造物の近辺の予め設定された第１の基準位置とは異なる第２の基準位置に設置される。
位置センサ１４、第1の基準位置センサ、第２の基準位置センサは、アドホック機能を有しており、センサ同士間で通信部が相互に通信することにより、アドホックネットワークを構成する。これにより、位置測定部は、コンクリートへ打撃を加える位置を第１の基準位置センサ及び第２の基準位置センサを基準として３次元的に把握できる。ただし、基準位置センサは、コンクリート構造物の大きさによっては３か所以上設けることができる。この場合、３つ以上の基準位置センサのうち、電波強度の高い基準位置センサからの２つの基準位置センサの位置が、位置センサ１４の位置を測定する際に利用される。
【００３０】
図４は、位置センサの動作を説明するための図である。また、図５は、位置センサによって得られる位置に対応した座標を説明するための図である。
図４において、計測点１〜計測点５は、位置センサ１４の位置を示している。図４では、型枠の長手方向をＸ軸、高さ方向をＹ軸、型枠の水平面においてＸ軸及びＹ軸と垂直な方向をＺ軸として示している。ここで、計測点１〜計測点５は、この順番に、コンクリートへ打撃を加える位置が移動したことを示している。また、基準１（既知点）、基準２（既知点）は、それぞれ第1の基準位置センサ、第２の基準位置センサが設置されている位置を示している。
位置センサ１４の通信部は、計測点１〜計測点５各々の位置にあるとき、基準１（既知点）の位置にある第1の基準位置センサ、基準２（既知点）の位置にある第２の基準位置センサとの間において通信を行う。位置センサ１４の位置測定部は、通信によって得られる第1の基準位置の方向と距離と、第２の基準位置の方向と距離とに基づいて、位置センサ１４の位置を測定する。
【００３１】
図５は、計測点１〜計測点５各々の位置にあるときの位置センサ１４の位置座標の測定結果を一例として示している。例えば、計測点１に位置センサ１４があるとき、位置センサ１４は、基準位置の位置座標（Ｘ，Ｙ）＝（１２．３０，２５．４８）から、位置センサ１４の座標が（１４．５０，２５．４０）であることを相対的に特定する。なお、図５においてＺ座標は型枠の水平面に第1の基準位置センサ、第２の基準位置センサを設置したため、すなわちＺ＝０であるので省略している。しかしながら、位置センサ１４の位置座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を３次元的に把握できることから、第1の基準位置センサ、第２の基準位置センサのＺ座標が、位置センサ１４のＺ座標と異なる位置に置かれてもよい。すなわち、第1の基準位置センサ、第２の基準位置センサが、位置センサ１４からの電波が届く範囲内であれば、位置センサ１４は３次元的に位置センサ１４の位置座標を特定できる。
また、位置センサ１４は時計機能を有しており、時刻測定部において、コンクリートへ打撃を加えた時刻を測定する。打撃を加えたタイミングは、音圧と加振加速度がいずれも所定の値以上であった場合に、打撃されたとして把握可能である。図５は、計測点１〜５において、コンクリート充填確認者が、ハンマー１１で型枠を叩く時刻を示している。位置センサ１４の時刻測定部は、例えば計測点１において打撃されたとき、時刻１０：３５がハンマー１１で型枠を叩く時刻であることを測定する。このような構成にすることで、位置センサ１４は、ハンマー１１で型枠を真に叩く際の位置、及び時刻を測定することができる。
【００３２】
図１に戻って、位置センサ１４は、コンクリートに対する打撃（コンクリート打設作業中には型枠部材を介してのコンクリートに対する打撃、コンクリート打設作業後にはコンクリートに対する打撃）を行った位置及び打撃を行った時刻を測定し、位置及び時刻の測定結果を通信部１６に出力する。これらの測定結果は、コンクリート構造物完成後に定期的に行う品質の維持管理におけるデータとして使われる。
なお、コンクリート打設作業中に、コンクリート充填確認者が同じ位置を叩かないようにするために、打撃を行った位置がデータとして使われる。例えば、コンクリート充填検知装置１０が、打撃を行う位置が同じ位置で複数となったか否かを判定し、複数となった場合に、その位置は既に打撃を行ったことを、出力部１５がコンクリート充填確認者に光または音を使って知らせる構成としてもよい。
【００３３】
通信部１６は、加速度計１２が測定した加振加速度、マイクロフォン１３が測定した音圧、位置センサ１４が測定した位置、及び時刻をコンクリート充填判定装置２０の通信部２１に出力する。また、通信部１６は、コンクリート充填判定装置２０の通信部２１から送られてくるコンクリートの充填状態が判定された判定結果を出力部１５に出力する。
【００３４】
出力部１５は、ランプ１５１及びスピーカー１５２を有する。出力部１５は、通信部１６に、コンクリートの充填状態が判定された判定結果が入力されると、通信部１６に入力された判定結果に応じて、ランプ１５１及びスピーカー１５２の少なくともいずれか一方から判定結果を表す情報を出力させる。
出力部１５は、コンクリートが型枠内に投入される打設作業中において、判定結果が入力される毎に判定結果に対応する光または音を出力する。これにより、打設作業者が再度の打設あるいは攪拌作業を行うことで、未充填部分を改善可能にすることができる。なお、出力部１５は、ランプ１５１及びスピーカー１５２のいずれか一方のみを有していてもよい。
【００３５】
コンクリート充填判定装置２０の通信部２１は、加速度計１２が測定した加振加速度、マイクロフォン１３が測定した音圧、位置センサ１４が測定した位置、及び時刻を取得し、これらの測定結果をデータ格納部２２に出力する。
また、通信部２１は、判定部２４から送られてくるコンクリートの充填状態が判定された判定結果を、コンクリート充填検知装置１０の通信部１６に出力する。
【００３６】
データ格納部２２は、加速度計１２が測定した加振加速度、マイクロフォン１３が測定した音圧、位置センサ１４が測定した位置、及び時刻を格納する。また、データ格納部２２は、これらの測定結果のうち、加振加速度と、位置座標、及び時刻をデータベース２５に出力する。また、データ格納部２２は、加振加速度を判定部に出力し、音圧をノイズ除去部２３に出力する。
ノイズ除去部２３は、マイクロフォン１３が測定した音圧から、打設作業を行っているバイブレータ（振動機）の振動に対する音を打ち消すため、音圧に逆位相を与えてノイズを消去する。ノイズ除去部２３は、このノイズが打ち消された音圧を判定部に出力する。また、ノイズ除去部２３は、ノイズが除去された音圧をデータベース２５に出力する。
【００３７】
判定部２４は、音圧を加振加速度で除算し、振幅比を計算する。判定部２４は、計算した振幅比と基準値（閾値）に基づいてコンクリートの充填状態を判定し、判定結果を生成
する。
判定部２４は、メモリ２４１を有している。このメモリ２４１には、判定部２４がコンクリートの充填状態を判定する際用いる閾値が予め記憶されている。これらの閾値は、予め実験等により決定され、メモリ２４１に記憶される。コンクリートの打設作業中においては、メタル、合板などの型枠の種類が異なれば、振幅比も変わる。また、コンクリートの打設作業後にコンクリートを直接叩く場合は振幅比が型枠を介して叩く場合に比べて変わる。このように判定される振幅比に応じて閾値を変えなければ、判定をすることができないので、閾値は、予め実験等により振幅比を求めた後に決定され、メモリ２４１に記憶されている。
閾値は、上述の未充填部分の振幅比を超えない値（閾値Ｖｔ１）を１つ用いてコンクリートの充填状態を判定してもよい。しかし、未充填部分のうちには、ジャンカの大きな部分と小さな部分があるため、コンクリートの充填状態を判定するため、閾値Ｖｔ１より大きな値を閾値Ｖｔ２とし、振幅比が閾値Ｖｔ２以上の場合ジャンカの大きな部分であると判定してもよい。
本実施形態においては、判定部２４は、２つの閾値Ｖｔ１（第１の閾値）、閾値Ｖｔ２（第２の閾値）を用いて、これらが計算した振幅比の関係が次のような関係にある場合に対応させて、コンクリートの充填状態を判定する。
振幅比が閾値Ｖｔ１未満の場合（振幅比＜Ｖｔ１）、コンクリートが正常に充填されている（判定結果１）と判定する。
振幅比が閾値Ｖｔ１より大きく、閾値Ｖｔ２未満の場合（Ｖｔ１＜振幅比＜Ｖｔ２）、コンクリートが未充填であり、ジャンカの小さな部分が発生している（判定結果２）と判定する。
振幅比が閾値Ｖｔ２以上の場合（Ｖｔ２≦振幅比）、コンクリートが未充填であり、ジャンカの大きな部分が発生している（判定結果３）と判定する。
判定部２４は、このような判定を行い、その判定結果を通信部２１、及びデータベース２５に出力する。なお、判定に用いる閾値が３つ以上あってもよい。
【００３８】
コンクリート充填検知装置１０の出力部１５は、判定結果に応じて、ランプ１５１に、次の様な光を発生させてもよい。すなわち、判定結果１に対応させる場合、ランプ１５１に青色を点灯させる。判定結果２に対応させる場合、ランプ１５１に黄色を点滅させる。判定結果３に対応させる場合、ランプ１５１に赤色を点滅させる。また、コンクリート充填検知装置１０の出力部１５は、判定結果に応じて、スピーカー１５２に、判定結果に応じて異なる音を発生させてもよい。これにより、打設作業者に対して、コンクリートの充填状態の判定結果を明確に知らせることができる。
【００３９】
データベース２５は、データ格納部２２に格納された加振加速度、時刻、ノイズ除去部２３によりノイズが打ち消された音圧、判定部２４が判定した判定結果を、位置に関連付けて記憶する。
このデータベース２５が記憶するデータは、コンクリート構造物完成後に定期的に行う品質の維持管理におけるデータとして使われる。データベース２５から、例えばある測定した位置の加振加速度、音圧及び判定結果が変化していることを知ることができ、コンクリート構造物の当該位置について修理作業が必要か否かを判断できる。
【００４０】
以上説明したように、本発明のコンクリート充填検知装置１０は、コンクリートに対する打撃により発生するコンクリートからの音圧を測定するマイクロフォン１３と、打撃を与える際に打撃部１１ｂに発生する加振加速度を測定する加速度計１２と、加振加速度及び音圧を出力する通信部１６と、を備える。
【００４１】
これにより、コンクリート充填検知装置１０が測定した音圧、加振加速度は、コンクリート充填判定装置２０における判定部２４において判定されることにより、コンクリートの充填状態を定量的に精度よく判定できるようになる。
コンクリート打設作業中の測定結果は、コンクリート構造物施工中において、打設作業者が再度の打設作業を行う必要があるか否かを判断する際のコンクリートの充填状態を判定した判定結果を得るために使われる。
また、コンクリート打設作業後の測定結果は、コンクリート構造物完成後に定期的に行う品質の維持管理におけるデータ、及びコンクリートの充填状態を判定した判定結果を得るために使われる。
【００４２】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、コンクリート充填検知装置１０とコンクリート充填判定装置２０との間が、有線または無線のいずれの方法で接続されていてもよい。無線で接続される場合、コンクリート充填判定装置２０は建設事務所にあり、コンクリート充填検知装置１０の位置センサ１４が通信部１６の代わりとなって、通信部１６が出力するデータを通信部２１へ出力し、通信部２１が判定結果を位置センサ１４に出力してもよい。また、有線で接続される場合、コンクリート充填判定装置２０はコンクリート充填確認者が背負うリュックの中にあり、コンクリート充填確認者に携帯されていてもよい。
また、データベース２５は、コンクリート充填判定装置２０が有していなくてもよく、建設事務所にあってもよい。また、この場合、コンクリート充填判定装置２０と建設事務所の間が有線または無線のいずれの方法で接続されていてもよい。
また、コンクリート充填検知装置１０とコンクリート充填判定装置２０とを有するコンクリート充填検知システム１が、一体となって、ハンマー１１、及び判定部２４を有してもよい。この場合、通信部１６、通信部２１を有しない構成としてもよい。また、この場合、コンクリート充填検知システム１と、建設事務所内にあるデータベース２５とが、無線方法で接続されていてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１…コンクリート充填検知システム、１０…コンクリート充填検知装置、１１…ハンマー、１２…加速度計、１３…マイクロフォン、１４…位置センサ、１５…出力部、１６…通信部、２０…コンクリート充填判定装置、２１…通信部、２２…データ格納部、２３…ノイズ除去部、２４…判定部、２５…データベース、１５１…ランプ、１５２…スピーカー、２４１…メモリ
【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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