(57)【要約】【課題】コンクリート表面に一体化された金属板やコンクリート内部に配設された補強金属部材の腐食を非破壊で検出し得るコンクリート構造物における金属腐食検査方法及び装置を提供する。【解決手段】金属板としての底鋼板１の表面側から内面側へ低周波超音波を発信しその反射波を受信する低周波探触子４と、底鋼板１の表面側から内面側へ高周波超音波を発信しその反射波を受信する高周波探触子５と、低周波探触子４で受信された反射波の波形に基づき腐食生成物及び空隙の有無を検知すると共に、高周波探触子５で受信された反射波の波形に基づき底鋼板１の板厚減少を検知する波形解析装置６とを備える。【選択図】        図１
2004163263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート表面に金属板が一体化され且つコンクリート内部に補強金属部材が配設されたコンクリート構造物における金属腐食検査方法であって、
金属板の表面側から内面側へ低周波超音波を発信しその反射波を受信することにより腐食生成物及び空隙の有無を検知すると共に、
金属板の表面側から内面側へ高周波超音波を発信しその反射波を受信することにより金属板の板厚減少を検知することを特徴とするコンクリート構造物における金属腐食検査方法。
【請求項２】
低周波超音波の周波数を２５［ｋＨｚ］〜２５０［ｋＨｚ］に設定し、高周波超音波の周波数を５００［ｋＨｚ］〜２［ＭＨｚ］に設定した請求項１記載のコンクリート構造物における金属腐食検査方法。
【請求項３】
コンクリート表面に金属板が一体化され且つコンクリート内部に補強金属部材が配設されたコンクリート構造物における金属腐食検査装置であって、
金属板の表面側から内面側へ低周波超音波を発信しその反射波を受信する低周波探触子と、
金属板の表面側から内面側へ高周波超音波を発信しその反射波を受信する高周波探触子と、
低周波探触子で受信された反射波の波形に基づき腐食生成物及び空隙の有無を検知すると共に、高周波探触子で受信された反射波の波形に基づき金属板の板厚減少を検知する波形解析装置と
を備えたことを特徴とするコンクリート構造物における金属腐食検査装置。
【請求項４】
低周波超音波の周波数を２５［ｋＨｚ］〜２５０［ｋＨｚ］に設定し、高周波超音波の周波数を５００［ｋＨｚ］〜２［ＭＨｚ］に設定した請求項３記載のコンクリート構造物における金属腐食検査装置。
【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における金属腐食検査方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、コンクリート構造物の一例としては橋梁用の床版を挙げることができるが、該橋梁用の床版には、主桁上に複数の金属板としての底鋼板を架設して接合し、該接合された底鋼板上にコンクリートを打設してなる合成床版が広く使用されている。
【０００３】
前記合成床版は、図６に示される如く、金属板としての底鋼板１と、該底鋼板１上に打設されたコンクリート２と、該コンクリート２内部に配設されたリブ等の補強金属部材３とを備え、橋梁における耐荷力と疲労耐久性をより向上させる上で有効なものであり、前記底鋼板１並びにコンクリート２内部に配設されたリブ等の補強金属部材３は、コンクリート２に対して引張鉄筋の役割をする重要な構成部材となっているが、長期間の使用に伴って底鋼板１や補強金属部材３が腐食すると、錆の発生により腐食生成物が層状に形成され、該腐食生成物の体積膨張に伴いコンクリート２と底鋼板１や補強金属部材３との間に空隙（ひび割れ）が生じると共に、板厚が減少し、強度低下につながるため、それらの腐食の有無や腐食の進行状況を検出して把握することは、橋梁全体を健全に保持する上で不可欠である。
【０００４】
ここで、鋼板等の腐食による厚みの変化を測定するために、超音波を用いているものは広く知られている。（例えば、特許文献１参照。）
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３０９４７５号公報（第２〜３頁、図６）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示されている先行技術は、あくまでも鋼板単独の厚みの変化を測定するものであるため、コンクリート２表面に金属板としての底鋼板１が一体化され且つコンクリート２内部にリブ等の補強金属部材３が配設された合成床版等のコンクリート構造物に対して単に適用しようとしても、コンクリート２内部に生じる腐食生成物や空隙の有無を検知することは困難となっており、非破壊で底鋼板１や補強金属部材３の腐食を検査する方法は確立されていないのが現状であった。
【０００７】
このため、前述の如き合成床版等のコンクリート構造物において、あえて底鋼板１や補強金属部材３の腐食を検査しようとした場合には、底鋼板１を切断し、その内面側の腐食を確認する必要があった。
【０００８】
本発明は、斯かる実情に鑑み、コンクリート表面に一体化された金属板やコンクリート内部に配設された補強金属部材の腐食を非破壊で検出し得るコンクリート構造物における金属腐食検査方法及び装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、コンクリート表面に金属板が一体化され且つコンクリート内部に補強金属部材が配設されたコンクリート構造物における金属腐食検査方法であって、
金属板の表面側から内面側へ低周波超音波を発信しその反射波を受信することにより腐食生成物及び空隙の有無を検知すると共に、
金属板の表面側から内面側へ高周波超音波を発信しその反射波を受信することにより金属板の板厚減少を検知することを特徴とするコンクリート構造物における金属腐食検査方法にかかるものである。
【００１０】
又、本発明は、コンクリート表面に金属板が一体化され且つコンクリート内部に補強金属部材が配設されたコンクリート構造物における金属腐食検査装置であって、
金属板の表面側から内面側へ低周波超音波を発信しその反射波を受信する低周波探触子と、
金属板の表面側から内面側へ高周波超音波を発信しその反射波を受信する高周波探触子と、
低周波探触子で受信された反射波の波形に基づき腐食生成物及び空隙の有無を検知すると共に、高周波探触子で受信された反射波の波形に基づき金属板の板厚減少を検知する波形解析装置と
を備えたことを特徴とするコンクリート構造物における金属腐食検査装置にかかるものである。
【００１１】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１２】
コンクリート表面に金属板が一体化され且つコンクリート内部に補強金属部材が配設されたコンクリート構造物においては、金属板や補強金属部材が腐食すると、錆の発生により腐食生成物が層状に形成され、該腐食生成物の体積膨張に伴いコンクリートと金属板や補強金属部材との間に空隙が生じると共に、金属板の板厚が減少するが、金属板の表面側から内面側へ低周波超音波を発信しその反射波を受信することにより腐食生成物及び空隙の有無が検知されると共に、金属板の表面側から内面側へ高周波超音波を発信しその反射波を受信することにより金属板の板厚減少が検知される。
【００１３】
この結果、金属板を切断することなく、コンクリート構造物における金属板や補強金属部材の腐食の有無や腐食の進行状況を早期に検出して把握することが可能となる。
【００１４】
前記コンクリート構造物における金属腐食検査方法及び装置においては、低周波超音波の周波数を２５［ｋＨｚ］〜２５０［ｋＨｚ］に設定し、高周波超音波の周波数を５００［ｋＨｚ］〜２［ＭＨｚ］に設定することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００１６】
図１は本発明を実施する形態の一例であって、金属板としての底鋼板１の表面側から内面側へ低周波超音波を発信しその反射波を受信する低周波探触子４と、底鋼板１の表面側から内面側へ高周波超音波を発信しその反射波を受信する高周波探触子５と、低周波探触子４で受信された反射波の波形に基づき腐食生成物及び空隙の有無を検知すると共に、高周波探触子５で受信された反射波の波形に基づき底鋼板１の板厚減少を検知する波形解析装置６とを備えるようにしたものである。
【００１７】
前記低周波探触子４は、２５［ｋＨｚ］〜２５０［ｋＨｚ］に設定された周波数の低周波超音波を送受信する低周波用パルサー／レシーバー７に接続され、受信した反射波を低周波用パルサー／レシーバー７からＡ／Ｄコンバーター９を介して装置側の送受信用モジュレーター１０へ伝送し、そのデータを無線により操作側の送受信用モジュレーター１１へ送信して波形解析装置６で波形解析を行い、モニター１２に表示すると共に、ＨＤＤ／メモリー１３に記憶させるようにしてある。
【００１８】
同様に前記高周波探触子５は、５００［ｋＨｚ］〜２［ＭＨｚ］に設定された周波数の高周波超音波を送受信する高周波用パルサー／レシーバー８に接続され、受信した反射波を高周波用パルサー／レシーバー８からＡ／Ｄコンバーター９を介して装置側の送受信用モジュレーター１０へ伝送し、そのデータを無線により操作側の送受信用モジュレーター１１へ送信して波形解析装置６で波形解析を行い、モニター１２に表示すると共に、ＨＤＤ／メモリー１３に記憶させるようにしてある。
【００１９】
又、前記低周波探触子４と高周波探触子５はそれぞれ、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向へ移動可能に配設される３軸スライダー／エンコーダー１４，１５上に搭載され、合成床版の底鋼板１の底面に沿って移動し得るようにしてあり、検査時には、低周波探触子４と高周波探触子５の底鋼板１に対する押付圧力を圧力センサー１６，１７によって検出しつつ、センサー位置制御装置１８により走査位置の制御を行うようにしてある。
【００２０】
一方、図２は実際の合成床版に適用する場合の装置の一例を表わすものであって、橋軸方向（Ｘ軸方向：図２の紙面と直交する方向）ヘ延びる鋼桁１９に沿ってＸ軸移動用リニアガイドレール２０を敷設し、該Ｘ軸移動用リニアガイドレール２０上にガーダ２１をＸ軸方向へスライド自在に配設し、該ガーダ２１上に、橋軸直角方向（Ｙ軸方向：図２の左右方向）ヘ延びるＹ軸移動用リニアガイドレール２２を昇降用シリンダ２３を介して昇降自在に配設し、該Ｙ軸移動用リニアガイドレール２２上に、低周波探触子４と高周波探触子５が搭載される３軸スライダー／エンコーダー１４，１５をＹ軸方向へスライド自在に配設し、これにより、前記低周波探触子４と高周波探触子５を所定の圧力で合成床版の底鋼板１の底面に押し付けつつＸ軸並びにＹ軸方向へ移動させ、検査を行えるようにしてある。尚、前記ガーダ２１上には、前記低周波用パルサー／レシーバー７、高周波用パルサー／レシーバー８、センサー位置制御装置１８、装置側の送受信用モジュレーター１０等が搭載され、地上側には、前記操作側の送受信用モジュレーター１１、波形解析装置６、モニター１２、ＨＤＤ／メモリー１３等が設置される。
【００２１】
次に、上記図示例の作用を説明する。
【００２２】
コンクリート２表面に金属板としての底鋼板１が一体化され且つコンクリート２内部に補強金属部材３が配設された合成床版においては、底鋼板１や補強金属部材３が腐食すると、錆の発生により腐食生成物が層状に形成され、該腐食生成物の体積膨張に伴いコンクリート２と底鋼板１や補強金属部材３との間に空隙が生じると共に、底鋼板１の板厚が減少するが、底鋼板１の表面側から内面側へ低周波探触子４にて低周波超音波を発信しその反射波を受信することにより腐食生成物及び空隙の有無が検知されると共に、底鋼板１の表面側から内面側へ高周波探触子５にて高周波超音波を発信しその反射波を受信することにより底鋼板１の板厚減少が検知される。
【００２３】
この結果、底鋼板１を切断することなく、合成床版における底鋼板１や補強金属部材３の腐食の有無や腐食の進行状況を早期に検出して把握することが可能となり、橋梁全体を健全に保持する上で極めて有効となる。
【００２４】
こうして、コンクリート２表面に一体化された底鋼板１やコンクリート２内部に配設された補強金属部材３の腐食を非破壊で検出し得る。
【００２５】
［実施例］
次に、模擬剥離層を形成した合成床版の試験体に関して実際に行った試験結果について、図３〜図５を参照しつつ説明する。
【００２６】
合成床版の試験体２４は、図３に示す如く、所定箇所にチャンネル部材からなる補強金属部材３を溶接した板厚ｔ＝６［ｍｍ］の底鋼板１に対し、コンクリート２を打設する際、厚さ０．５［ｍｍ］、１．０［ｍｍ］、０．２［ｍｍ］のビニールシートを埋め込むことにより、模擬剥離層２５，２６，２７を形成したものである。尚、前記コンクリート２は、普通ポルトランドセメント（ＯＰＣ）に、粗骨材として２００５砕石（ＪＩＳＡ５００５）を混ぜると共に、細骨材として川砂を混ぜ、水セメント比Ｗ／Ｃを５０として混練したものを使用した。又、前記合成床版の試験体２４は、試験を行いやすくする都合上、底鋼板１が上面側に位置するよう上下反対に設置してある。
【００２７】
図４は低周波超音波（周波数２５０［ｋＨｚ］）でのコンクリート内部剥離の探傷結果を表わす図であって、模擬剥離層２５を形成した箇所に対し、低周波探触子４を矢印の方向へ移動させて探傷を行ったものであり、前記コンクリート２内部には、多数の骨材が入っており、それがノイズ源となるため、得られる反射波の画像は、”Ｏｒｉｇｉｎａｌ  Ｓｉｇｎａｌ”のようになるが、これを信号処理によってノイズ除去すると、”Ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ  Ｓｉｇｎａｌ”で示されるように、模擬剥離層２５が形成されていない健全部における底面エコーと、模擬剥離層２５が形成されているコンクリート内部のきずエコーが明確となり、腐食生成物及び空隙の有無が検知されることとなる。
【００２８】
又、図５は高周波超音波（周波数５００［ｋＨｚ］）での鋼板剥離部の探傷結果を表わす図であって、鋼板剥離部として模擬剥離層２６を形成した箇所に対し、高周波探触子５を矢印の方向へ移動させて探傷を行ったものであり、この場合に得られる反射波の画像は、図５中、左上に示すようになり、模擬剥離層２６が形成されていない２０ｍｍ位置（健全部）の超音波波形は、図５中、左下に示すようになり、模擬剥離層２６が形成されている１００ｍｍ位置（剥離部）の超音波波形は、図５中、右下に示すようになり、模擬剥離層２６が形成されている位置では、高周波超音波がコンクリート２内部にまで到達しないため、底鋼板１内で超音波の干渉（Ｌａｍｂ波、板波）が生じ、これが図５の左上の画像において縞模様のように現われ、底鋼板１の腐食に伴うコンクリート２との剥離や底鋼板１の板厚減少が検知されることとなる。
【００２９】
尚、本発明のコンクリート構造物における金属腐食検査方法及び装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３０】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明のコンクリート構造物における金属腐食検査方法及び装置によれば、コンクリート表面に一体化された金属板やコンクリート内部に配設された補強金属部材の腐食を非破壊で検出し得るという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例のブロック図である。
【図２】本発明を実施する形態の一例の全体概略図である。
【図３】模擬剥離層を形成した合成床版の試験体を表わす図である。
【図４】低周波超音波（周波数２５０［ｋＨｚ］）でのコンクリート内部剥離の探傷結果を表わす図である。
【図５】高周波超音波（周波数５００［ｋＨｚ］）での鋼板剥離部の探傷結果を表わす図である。
【図６】コンクリート構造物の一例としての合成床版の断面図である。
【符号の説明】
１    底鋼板（金属板）
２    コンクリート
３    補強金属部材
４    低周波探触子
５    高周波探触子
６    波形解析装置
【図１】
2004163263.tif 000003
【図２】
2004163263.tif 000004
【図３】
2004163263.tif 000005
【図４】
2004163263.tif 000006
【図５】
2004163263.tif 000007
【図６】
2004163263.tif 000008