(57)【要約】【課題】コンクリート内の障害物の有無に関係なく探知目標からの反射波の影響を浮き立たせるようにして、コンクリート構造物の版厚や内部欠陥等を正確に測定することができるコンクリート構造物の非破壊検査方法を提供する。【解決手段】コンクリート構造物６に対して発信探触子３から入射した複数の超音波パルス７の各エコー８を受信探触子４でそれぞれ受信し、その受信した各信号をデジタル化した波形を同一時間軸上で加算平均することよって得られた出力波形１１を利用してコンクリート構造物６の版厚や内部欠陥等を検査するコンクリート構造物の非破壊検査方法において、各探触子３，４のいずれか一方又は双方をコンクリート構造物６の表面に沿って移動させながら各エコー８の受信を行うようにする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート構造物（６）に対して発信探触子（３）から入射した複数の超音波パルス（７）の各エコー（８）を受信探触子（４）でそれぞれ受信し、その受信した各信号をデジタル化した波形を同一時間軸上で加算平均することよって得られた出力波形（１１）を利用して前記コンクリート構造物（６）の版厚や内部欠陥等を検査するコンクリート構造物の非破壊検査方法において、
前記各探触子（３，４）のいずれか一方又は双方を前記コンクリート構造物（６）の表面に沿って移動させながら前記各エコー（８）の受信を行うことを特徴とするコンクリート構造物の非破壊検査方法。
【請求項２】
想定される粗骨材の寸法よりも大きい範囲で探触子（３，４）を動かすようにした請求項１に記載のコンクリート構造物の非破壊検査方法。
【請求項３】
発信探触子（３）と受信探触子（４）は互いに独立した別個のもので構成され、この各探触子（３，４）をそれぞれ個別に動かすようにした請求項１又は２に記載のコンクリート構造物の非破壊検査方法。
【請求項４】
コンクリート構造物（６）の表面の所定範囲内において探触子（３，４）をランダムに動かすようにした請求項１〜３のいずれかに記載のコンクリート構造物の非破壊検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート構造物の版厚、内部の剥離及びクラック等をコンクリートを壊さずに測定する非破壊検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、山の斜面に施工された擁壁やトンネルの内壁のように、版厚方向の片面が土中に埋まっているコンクリート構造物に対して補修や補強等の工事を行うには、コンクリートの版厚を調べる必要がある。このような場合には、ドリルでコンクリート層に削孔し、ドリルがコンクリート層を抜ける瞬間の削孔負荷の急落と、そのときのドリルの削孔深さから版厚を測定するのが一般的であった。
【０００３】
しかるに、例えば内部の劣化が進んだコンクリート構造物では、コンクリート層とその奥の土石層の間に削孔負荷の落差がほとんどない場合があり、上記のようなドリル削孔による検査方法では正確に版厚を測定することができないことがある。従って、超音波探査装置を用いてコンクリート構造物の版厚を測定する試みが既に行われているが、コンクリートの内部には、砂、各種骨材及び無数の微小な空隙等、超音波を散乱させる要素が多いため、特に分厚いコンクリート構造物の場合には、受信波から正確に版厚を測定するのが困難である。
【０００４】
このため、超音波探査装置を用いた従来のコンクリート構造物の版厚測定方法では、コンクリート構造物に対して発信探触子から入射した複数の超音波パルスの各エコーを受信探触子でそれぞれ受信し、その受信した各信号をデジタル化した波形を同一時間軸上で加算平均することにより、探知の邪魔をする散乱を除去するとともに、探知目標からの反射波を増幅させるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の超音波探査装置による版厚測定方法では、各探触子をコンクリート構造物の表面に固定した状態で超音波パルスの発信及びエコーの受信を行っているので、各探触子が接する測定点の内部に比較的大きな粗骨材や鉄筋が存在し、しかも、超音波の波長がそれらの障害物のサイズに比べてそれほど長くない場合は、探知目標からの反射波よりもそれらの障害物からの反射波の影響がより強くなってしまい、出力波形のピークが不明となってコンクリート構造物の版厚の判断が不可能になることがある。
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑み、コンクリート内の障害物の有無に関係なく探知目標からの反射波の影響を浮き立たせるようにして、コンクリート構造物の版厚や内部欠陥等を正確に測定することができるコンクリート構造物の非破壊検査方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明は次の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明は、コンクリート構造物に対して発信探触子から入射した複数の超音波パルスの各エコーを受信探触子でそれぞれ受信し、その受信した各信号をデジタル化した波形を同一時間軸上で加算平均することよって得られた出力波形を利用して前記コンクリート構造物の版厚や内部欠陥等を検査するコンクリート構造物の非破壊検査方法において、前記各探触子のいずれか一方又は双方を前記コンクリート構造物の表面に沿って移動させながら前記各エコーの受信を行うことを特徴としている。
【０００８】
上記の本発明によれば、各エコーの受信を行うに当たって各探触子のいずれか一方又は双方をコンクリート構造物の表面に沿って移動させているので、仮に探触子が接する測定点の内部に比較的大きな粗骨材や鉄筋が存在していても、入射した各超音波パルスがそれらの障害物に衝突し続けることがない。このため、それらの障害物による反射波の影響が弱まる一方で、探査目標による反射波の影響はそのまま維持され、出力波形のピークがより明瞭となる。
【０００９】
従って、本発明方法を行うに当たっては、粗骨材による反射波の影響を極力防止するために、想定されるコンクリート内の粗骨材の寸法（３．０〜５．０ｃｍ程度）よりも大きい範囲で探触子を動かすようにすることが好ましい。また、前記発信探触子と受信探触子が互いに独立した別個のもので構成されている場合には、この各探触子をそれぞれ個別に動かすようにすることが好ましい。
その理由は、発信探触子を移動することによって入射直後の超音波パルスが障害物に衝突し続けるのが防止されるとともに、受信探触子を移動することによって受信直前のエコーが障害物に衝突し続けるのが防止され、いずれか一方の探触子だけを移動する場合に比べて、コンクリート内の障害物による影響がより少なくなるからである。
【００１０】
一方、本発明方法において、探触子の動かし方は特に限定されず、例えば、縦向きや横向き等の一定方向で探触子を往復移動させることにしてもよいし、コンクリート構造物の表面の所定範囲内において探触子をランダムに動かすようにしてもよい。もっとも、後述する実施例において明らかとなるように、コンクリート内の障害物による悪影響を極力少なくするには、探触子をランダムに動かすようにすることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明方法を行うための非破壊検査装置の概略構成図である。
同図に示すように、本実施形態の非破壊検査装置１は、検査装置本体２と、この検査装置本体２に接続された発信探触子（パルサー）３と、この発信探触子３とは別個に前記検査装置本体２に接続された受信探触子（レシーバ）４と、前記検査装置本体２に接続されたノートパソコン等よりなる情報処理装置５とから構成されている。
【００１２】
このうち、発信探触子３は、擁壁やトンネル内壁等よりなるコンクリート構造物６の内部に向かって超音波パルス７を送信するものであり、圧電セラミックスや圧電性高分子等の電気音響変換素子よりなる圧電素子に対してエポキシ樹脂等よりなる音響整合層を積層することによって構成されている。
また、受信探触子４は、前記超音波パルス７のエコー８を送信側と同一の表面上で受信するものであり、発信探触子３と同じ基本構造のものが使用されている。なお、本実施形態の各探触子３，４は、１０ｋＨｚ程度の可聴領域から５ＭＨｚ程度の通常探傷器の周波数領域までカバーする超広帯域のものが使用されている。
【００１３】
検査装置本体２は、発信探触子３による超音波パルス７の送信タイミングを制御する送信制御回路と、受信探触子４からの信号を増幅するメインアンプと、このアンプで増幅した信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換回路と、このデジタル化された波形を同一時間軸上で加算平均する加算器とを備えている。
他方、情報処理装置５は、ハードディスク等の記憶装置やそこに記憶されたソフトを実行するＣＰＵ等よりなるパソコン本体部９と、この本体部９に接続された液晶ディスプレイ等よりなる表示部１０とからなり、パソコン本体部９には、送信タイミングの設定やデータに対するデジタルフィルタ処理等の指令を検査装置本体２に対して与えるアプリケーションソフトがインストールされている。
【００１４】
このため、本実施形態の非破壊検査装置１によれば、コンクリート構造物６に対して発信探触子３から所定のタイミングで複数の超音波パルス７を入射するとともに、その超音波パルス７の各エコー８を受信探触子４でそれぞれ受信し、その受信した各信号をデジタル化した波形を同一時間軸上で加算平均することよって得られた出力波形１１を、情報処理装置５の表示部１０に表示できるようになっている。
【００１５】
次に、上記の非破壊検査装置１を用いてコンクリート構造物６の版厚を測定する本発明方法について説明する。
まず、コンクリート構造物６の表面における版厚を測定したい箇所に発信探触子３及び受信探触子４を手で持って接触させる。そして、所定の出力電圧で超音波パルス７を発信させてコンクリート構造物６に入射し、その各パルス７によるエコー８を測定する過程を多数回（例えば１０００〜２００００回程度）繰り返す。そして、かかるエコー８の受信を行っている間に、図１の円Ａ〜Ｃ内に示すように、発信探触子３及び受信探触子４のいずれか一方又は双方をコンクリート構造物６の表面に沿って移動させるようにする。
【００１６】
なお、探触子３，４の動かし方は、図１のＡ円内で示すように、縦向きに往復移動させるものであってもよく、また、同Ｂ円内で示すように、横向きに往復移動させるものであってもよい。また、同Ｃ円内で示すように、コンクリート構造物の表面の所定範囲内において探触子をランダムに動かすようにしてもよい。
更に、コンクリート内の粗骨材による反射波の影響を極力防止するために、探触子３，４の移動範囲は想定される粗骨材の寸法（３．０〜５．０ｃｍ程度）よりも大きい範囲にすることが好ましく、また、接触不良に伴う散乱波の影響を防止するため、コンクリート構造物６の測定部位に潤滑液を塗布しておくことが好ましい。なお、探触子３，４の移動速度は概ね５〜１２ｃｍ／秒程度にすればよい。
【００１７】
上記のようにして繰り返し測定して得られた各エコー８は、検査装置本体２によってデジタル化されるとともに、そのデジタル波形を同一時間軸上で加算平均することよって得られた出力波形１１が情報処理装置５の表示部１０に表示される。なお、かかる加算平均により、各エコー８に含まれているノイズが打ち消され、よりＳ／Ｎ比の高い出力波形１１が得られる。また、もし、振幅が大きすぎるか或いは小さすぎる場合には、加算回数や出力電圧を増減して適切な振幅が得られるようにする。
【００１８】
そして、表示部１０の出力波形１１に現れたピーク１２によって、コンクリート構造物６とその背後の地山１３の境界面の位置が測定され、同構造物６の版厚が判明することになる。なお、コンクリート構造物６の内部に大きな剥離やクラック等の欠陥があると、その欠陥の波形もピークとなって現れるので、上記の測定方向は版厚測定の場合だけでなく、コンクリート内部の探傷測定として採用することもできる。
また、上記実施形態では、パルサー３とレシーバ４が別体になっている装置１を使用しているが、これらが一体の装置を用いても本発明方法を実施することができる。
【００１９】
【実施例】
本発明方法の効果を実証すべく、既知のコンクリート構造物６に対して版厚測定を行った。以下、その測定内容と結果について説明する。
なお、使用した非破壊検査装置１は、（有）アイ・エス・エル製の「ＵＣＴ１２ｂ」であり、コンクリート構造物６の実際の版厚は６０ｃｍのものを使用した。また、各版厚測定において、加算平均回数はそれぞれ１０００回と１００００回の二種類に設定した。
【００２０】
〔測定１〕：従来の版厚測定
上記非破壊検査装置１を用いて、従来のように発信探触子３及び受信探触子４の双方を固定して版厚測定を行った。それによって得られた出力波形が図２及び図３である。
この図２及び図３から明らかなように、上記のように両探触子３，４を固定すると、加算平均回数が１０００回（図２）の場合はもとより、その回数を１００００回（図３）に上げた場合でも出力波形に明瞭なピークが現れておらず、むしろ、版厚と無関係の位置に大きな振幅が見られる。従って、この場合には、生データのままではコンクリート構造物６の底面位置がまったく不明であり、その他の特別なフィルター処理等を施さない限り、同構造物６の版厚を判定することができない。
【００２１】
〔測定２〕：探触子移動（双方縦振り）
前記非破壊検査装置１を用いて、発信探触子３及び受信探触子４の双方を縦向きに往復移動させながら版厚測定を行った。それによって得られた出力波形が図４及び図５である。なお、その往復移動の振幅は概ね１５ｃｍであり、移動速度は概ね１０ｃｍ／秒である。
この図４及び図５に示すように、上記のように両探触子３，４を縦振りすると、加算平均回数が１０００回（図４）及び同回数が１００００回（図５）のいずれの場合においても、出力波形の版厚相当位置に明瞭なピークが現れている。従って、この場合には、生データのままでコンクリート構造物６の底面位置を判断することができ、同構造物６の版厚を判定することができる。
【００２２】
〔測定３〕：探触子移動（片方縦振り）
前記非破壊検査装置１を用いて、発信探触子３を縦向きに往復移動させ、かつ、受信探触子４を固定して版厚測定を行った。それによって得られた出力波形が図６及び図７である。なお、その往復移動の振幅及び移動速度は概ね〔測定２〕の場合と同様である。
この図６及び図７に示すように、上記のように発信探触子３だけを縦振りした場合には、加算平均回数が１０００回（図６）及び同回数が１００００回（図７）のいずれの場合においても、版厚相当位置ではない部分にも比較的大きな乱れが見られるものの、版厚相当位置に一応のピークが現れている。従って、この場合にも、生データのままでコンクリート構造物６の底面を判別することができる。
【００２３】
〔測定４〕：探触子移動（双方横振り）
前記非破壊検査装置１を用いて、発信探触子３及び受信探触子４の双方を横向きに往復移動させながら版厚測定を行った。それによって得られた出力波形が図８及び図９である。なお、その往復移動の振幅は概ね１５ｃｍであり、移動速度は概ね１０ｃｍ／秒である。
この図８及び図９に示すように、上記のように両探触子３，４を横振りすると、加算平均回数が１０００回（図８）及び同回数が１００００回（図９）のいずれの場合においても、出力波形の版厚相当位置に明瞭なピークが現れている。従って、この場合には、生データのままでコンクリート構造物６の底面位置を判断することができ、同構造物６の版厚を判定することができる。
【００２４】
〔測定５〕：探触子移動（片方横振り）
前記非破壊検査装置１を用いて、発信探触子３を横向きに往復移動させ、かつ、受信探触子４を固定して版厚測定を行った。それによって得られた出力波形が図１０及び図１１である。なお、その往復移動の振幅及び移動速度は概ね〔測定４〕の場合と同様である。
この図１０及び図１１に示すように、上記のように発信探触子３だけを横振りした場合には、加算平均回数が１０００回（図１０）及び同回数が１００００回（図１１）のいずれの場合においても、版厚相当位置ではない部分にも比較的大きな乱れが見られるものの、版厚相当位置に一応のピークが現れている。従って、この場合にも、生データのままでコンクリート構造物６の底面を判別することができる。
【００２５】
〔測定６〕：探触子移動（双方ランダム振り）
前記非破壊検査装置１を用いて、発信探触子３及び受信探触子４の双方を所定範囲内でランダムに移動させながら版厚測定を行った。それによって得られた出力波形が図１２及び図１３である。なお、その移動範囲は概ね直径１５ｃｍの円内であり、移動速度は概ね８ｃｍ／秒である。
この図１２及び図１３に示すように、上記のように両探触子３，４をランダム振りすると、加算平均回数が１０００回（図１２）及び同回数が１００００回（図１３）のいずれの場合においても、出力波形の版厚相当位置に明瞭なピークが現れている。従って、この場合にも、生データのままでコンクリート構造物６の底面位置を判断することができ、同構造物６の版厚を判定することができる。
【００２６】
〔測定７〕：探触子移動（片方ランダム振り）
前記非破壊検査装置１を用いて、発信探触子３を所定範囲内でランダムに移動させ、かつ、受信探触子４を固定して版厚測定を行った。それによって得られた出力波形が図１４及び図１５である。なお、その往復移動の範囲及び移動速度は概ね〔測定６〕の場合と同様である。
この図１４及び図１５に示すように、上記のように発信探触子３だけを横振りした場合には、加算平均回数が１０００回（図１４）及び同回数が１００００回（図１５）のいずれの場合においても、出力波形の版厚相当位置に明瞭なピークが現れている。従って、この場合にも、生データのままでコンクリート構造物６の底面位置を判断することができ、同構造物６の版厚を判定することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、コンクリート内の障害物の有無に関係なく探知目標からの反射波の影響を浮き立たせることができるので、コンクリート構造物の版厚や内部欠陥等を正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法を行うための非破壊検査装置の概略構成図である。
【図２】両探触子を固定して測定を行った場合の出力波形である（加算平均回数＝１０００回）。
【図３】両探触子を固定して測定を行った場合の出力波形である（加算平均回数＝１００００回）。
【図４】両探触子を縦振りして測定を行った場合の出力波形である（加算平均回数＝１０００回）。
【図５】両探触子を縦振りして測定を行った場合の出力波形である（加算平均回数＝１００００回）。
【図６】受信探触子だけを縦振りして測定を行った場合の出力波形である（加算平均回数＝１０００回）。
【図７】受信探触子だけを縦振りして測定を行った場合の出力波形である（加算平均回数＝１００００回）。
【図８】両探触子を横振りして測定を行った場合の出力波形である（加算平均回数＝１０００回）。
【図９】両探触子を横振りして測定を行った場合の出力波形である（加算平均回数＝１００００回）。
【図１０】受信探触子だけを横振りして測定を行った場合の出力波形である（加算平均回数＝１０００回）。
【図１１】受信探触子だけを横振りして測定を行った場合の出力波形である（加算平均回数＝１００００回）。
【図１２】両探触子をランダム振りして測定を行った場合の出力波形である（加算平均回数＝１０００回）。
【図１３】両探触子をランダム振りして測定を行った場合の出力波形である（加算平均回数＝１００００回）。
【図１４】受信探触子だけをランダム振りして測定を行った場合の出力波形である（加算平均回数＝１０００回）。
【図１５】受信探触子だけをランダム振りして測定を行った場合の出力波形である（加算平均回数＝１００００回）。
【符号の説明】
１      非破壊検査装置
３      発信探触子
４      受信探触子
６      コンクリート構造物
７      超音波パルス
８      エコー
１１      出力波形
【図１】
2004184276.tif 000003
【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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