(57)【要約】【課題】非破壊的手法により安価で磁性材料の屈曲部における破断を検出することの可能な磁性材料屈曲部破断検査方法及び磁性材料屈曲部破断検査装置を提供すること。【解決手段】被覆体Ｃに覆われた棒状磁性材料Ｓ２の屈曲部Ｓｃにおける破断を検査する。励磁コアにおける一対の端部１１ａ，１１ｂ近傍にこの励磁コアの励磁による磁束の変化を検出する検出ヘッド１０を設ける。磁性材料の長手方向に沿って励磁コアの一対の端部１１ａ，１１ｂを配向し、励磁コアを励磁しながら検出ヘッド１０と共に屈曲部Ｓｃに対し遠近移動させる。この移動による屈曲部Ｓｃ近傍での検出ヘッド１０を用いた磁束変化の検出結果により破断を検査する。【選択図】　　図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被覆体（Ｃ）に覆われた棒状磁性材料（Ｓ２）の屈曲部（Ｓｃ）における破断を検査するための磁性材料屈曲部破断検査方法であって、励磁コア（１１）における一対の端部（１１ａ，１１ｂ）近傍にこの励磁コア（１１）の励磁による磁束の変化を検出する検出ヘッド（１０，２０，３０）を設け、前記磁性材料の長手方向に沿って前記励磁コア（１１）の一対の端部（１１ａ，１１ｂ）を配向し、前記励磁コア（１１）を励磁しながら前記検出ヘッド（１０，２０，３０）と共に前記屈曲部（Ｓｃ）に対し遠近移動させることによる前記屈曲部（Ｓｃ）近傍での前記検出ヘッド（１０，２０，３０）を用いた磁束変化の検出結果により前記破断を検査する磁性材料屈曲部破断検査方法。
【請求項２】
前記棒状磁性材料（Ｓ２）が鉄筋であり、前記被覆体（Ｃ）がコンクリートである請求項１記載の磁性材料屈曲部破断検査方法。
【請求項３】
鉄筋コンクリート構造体（Ｈ）の平面部から角部に向かって前記検出ヘッド（１０，２０，３０）を移動させることを特徴とする請求項２記載の磁性材料屈曲部破断検査方法。
【請求項４】
前記検出ヘッド（１０，２０，３０）が単一の検出コイル（１４，２２）を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の磁性材料屈曲部破断検査方法。
【請求項５】
前記励磁コア（１１）を有する前記検出ヘッド（２０，２０ａ，２０ｂ）の一対を連結し、一方の検出ヘッド（２０ａ）を帯筋（Ｓ２）上に配置し、両ヘッド（２０ａ，２０ｂ）から得られる信号の差分を求めることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の磁性材料屈曲部破断検査方法。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれかに記載の磁性材料屈曲部破断検査方法に用いる磁性材料屈曲部破断検査装置であって、励磁コア（１１）における一対の端部（１１ａ，１１ｂ）近傍にこの励磁コア（１１）の励磁による磁束の変化を検出する検出ヘッド（１０，２０，３０）を設け、前記一対の端部（１１ａ，１１ｂ）と前記棒状磁性材料（Ｓ２）との相対関係がこれら一対の端部（１１ａ，１１ｂ）間で異なることによる磁束変化を前記検出ヘッド（１０，２０，３０）により検出する磁性材料屈曲部破断検査装置。
【請求項７】
前記検出ヘッド（１０，２０，３０）と前記一対の端部（１１ａ，１１ｂ）との相対的関係を調整する検出ヘッド位置調整具（１７，２４）を有している請求項５記載の磁性材料屈曲部破断検査装置。
【請求項８】
前記検出ヘッド（１０，２０，３０）が単一の検出コイル（１４，２２）を有していることを特徴とする請求項６又は７に記載の磁性材料屈曲部破断検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁性材料屈曲部破断検査方法及び磁性材料屈曲部破断検査装置に関するものである。さらに詳しくは、コンクリート等の被覆体に覆われた鉄筋等の棒状磁性材料の屈曲部における破断を検査するための磁性材料屈曲部破断検査方法及び検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄筋コンクリートの角部や鉄筋の屈曲部は、応力が集中しやすく、破断が起こりやすい。しかし、かかる屈曲部における破損を検出するための非破壊的検査手法は確立されていなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の実状に鑑みて、非破壊的手法により安価で磁性材料の屈曲部における破断を検出することの可能な磁性材料屈曲部破断検査方法及び磁性材料屈曲部破断検査装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る磁性材料屈曲部破断検査方法の特徴は、被覆体に覆われた棒状磁性材料の屈曲部における破断を検査するための方法であって、励磁コアにおける一対の端部近傍にこの励磁コアの励磁による磁束の変化を検出する検出ヘッドを設け、前記磁性材料の長手方向に沿って前記励磁コアの一対の端部を配向し、前記励磁コアを励磁しながら前記検出ヘッドと共に前記屈曲部に対し遠近移動させることによる前記屈曲部近傍での前記検出ヘッドを用いた磁束変化の検出結果により前記破断を検査することにある。
【０００５】
上記検査方法は、前記棒状磁性材料が鉄筋であり、前記被覆体がコンクリートである場合に有効である。
【０００６】
また、上記検査方法において、鉄筋コンクリート構造体の平面部から角部に向かって前記検出ヘッドを移動させ検査を行ってもよい。
【０００７】
さらに、前記励磁コアを有する前記検出ヘッドの一対を連結し、一方の検出ヘッドを帯筋上に配置し、両ヘッドから得られる信号の差分を求めるようにしてもよい。
【０００８】
本発明に係る磁性材料屈曲部検査装置の特徴は、上記いずれかの検査方法を実施することができる装置であって、励磁コアにおける一対の端部近傍にこの励磁コアの励磁による磁束の変化を検出する検出ヘッドを設け、前記一対の端部と前記棒状磁性材料との相対関係がこれら一対の端部間で異なることによる磁束変化を前記検出ヘッドにより検出することにある。
【０００９】
また、前記検出ヘッドと前記一対の端部との相対的関係を調整する検出ヘッド位置調整具を有するようにしてもよい。
【００１０】
なお、上記各例において、検出ヘッドは単一の検出コイルを有していることが望ましい。
【００１１】
【発明の効果】
このように、上記本発明に係る特徴によれば、被覆体に覆われている場合であっても、磁性材料の屈曲部における破断を非破壊的手法により安価に検出することの可能な磁性材料屈曲部破断検査方法及び磁性材料屈曲部破断検査装置を提供することが可能となった。
【００１２】
本発明のその他の目的、構成及び効果については、以下に示す実施形態の項で明らかになるであろう。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。
図１〜８を参照しながら、本発明の第一実施形態について説明する。以下に示す実施形態では、検査対象として、道路橋の橋脚等を構成する鉄筋コンクリート構造体Ｈを例にとって説明する。
【００１４】
図１に示すように、試験体である鉄筋コンクリート構造体Ｈ表面に沿って検査を行う検出ヘッド１０は、鉄筋Ｓ２を励磁させるための磁束を発生する励磁コア１１及び励磁コイル１２と、磁束の変化を検出するための検出コア１３及び検出コイル１４とを備えている。本実施形態では、励磁コア１１として略コ字型のものを使用し、この励磁コア１１の両端部１１ａ、１１ｂの間に励磁コア１１及び励磁コイル１２を位置させてある。
【００１５】
励磁コア１１と検出コア１３及び検出コイル１４は、図２に示すようにスペーサー１５を介して連結してある。そして、励磁コア１１の両端部１１ａ、１１ｂには位置調整用プレート１６を設けてあり、この調整用プレート１６及びスペーサー１５から構成される位置調整具１７により、励磁コア１１と検出コア１３及び検出コイル１４との相対位置を調整可能にしてある。検査にあたっては、検出コイルが平衡状態となるように位置調整具１７により両者の位置関係を調整する。具体的には、検出ヘッド１０を開放し、励磁コイルに正弦波を加えた場合に、検出コイルで検出する検出波の振幅が零となるように位置調整用プレート１６の数を二カ所で調整すればよい。
【００１６】
図３に本発明に係る検査装置１のブロック図を示す。この検査装置１は、発振器２により生成され、パワーアンプ３にて増幅された交流電流が励磁コイル１２に印加され、磁束を発生する。一方、検出コイル１４により捉えた磁束変化は、検出コイル１４に接続されているアンプ５により増幅された後、フィルター６によりノイズが除去される。そして、ロックインアンプ７にて同期検波を行うと共に、検出波形を互いに直交するＸ、Ｙ成分に分解することでリサージュが得られ、そのリサージュを表示器８にて表示する。
【００１７】
図４に検査対象の一例である鉄筋コンクリート構造体Ｈと検出ヘッド１０の関係を示す。本実施形態における検査対象である鉄筋コンクリート構造体Ｈは、主筋Ｓ１及び帯筋Ｓ２よりなる鉄筋構造体にコンクリートＣを充填・被覆してなる。棒状磁性材料の一例であるこの帯筋Ｓ２は、鉄筋コンクリート構造体Ｈの角部近傍において屈曲してあり、その屈曲部Ｓｃには応力が集中しやすく、他の箇所に比べ破断しやすい。本実施形態では、この帯金Ｓ２の屈曲部Ｓｃの検査を主として行う。
【００１８】
検査手順としては、図４の符合１０ａに示すように、鉄筋コンクリート構造体Ｈの上面に検出ヘッド１０を配置し、鉄筋コンクリート構造体の平面部側から角部側に向かって検出ヘッド１０を走行させる場合と、符合１０ｂに示すように、鉄筋コンクリート構造体Ｈの側面に検出ヘッド１０を配置し、下側から上側に向かって検出ヘッド１０を走行させる場合とがある。実際の検査にあっては、これら符合１０ａ、１０ｂで示す態様の一方のみを実施するだけでもよいが、これら双方を併用してもよい。また、検出ヘッド１０の走行方向として、鉄筋コンクリート構造体Ｈの角部に近づける場合のみならず、角部から遠ざかる向きであってもよい。
【００１９】
発明者らは、本発明に係る検査装置及び検査方法の有用性を検証するため、図５に示す健全鉄筋Ｓ２の上部に被覆体としてアクリル板Ｃ’を配置した場合と、図６に示す破断鉄筋Ｓ２の上部に被覆体としてアクリル板Ｃ’を配置した場合の各々について実験を行った。一般に、コイルが平衡状態にある場合にはリサージュを描かずＸ−Ｙ座標原点付近において点として表示されるのに対し、コイルが不平衡状態にあるときは曲線（リサージュ）を描くことから、本実施形態ではリサージュを表示させることにより、検査波形から屈曲部Ｓｃの影響をうけたデータを評価することとする。
【００２０】
図７、８は上記実験の結果得られたリサージュのうち、帯筋Ｓ２の屈曲部Ｓｃの影響を受けた磁束を検出した際に表示器８に表示されるリサージュを描いたものである。ここで、図７はアクリル板のかぶり厚Ｔが２０ｍｍの場合に、図８はアクリル板のかぶり厚Ｔが３０ｍｍの場合のリサージュである。両図において、符合ｆａで示すリサージュは健全鉄筋を採用した場合に、符合ｆｂで示すリサージュは破断鉄筋を採用した場合に得られるリサージュである。これら両図より、健全鉄筋の場合と破断鉄筋の場合とでは、リサージュの形状に相違のあることが確かめられた。
【００２１】
これらの差を考察するに、図５の健全鉄筋では、コアの一端１１ｂがより解放側へ移動しても、符号Ｍに示す磁束の磁力線は帯筋Ｓ２を通過するので、不平衡出力が維持される。これに対し、図６に示す破断鉄筋では、破断部Ｄから漏れ磁束を生じるので、不平衡出力も一端１１ｂが大幅に解放されないうちに消失することとなる。リサージュの差はこれら不平衡出力の性質の差によるものと考えられる。
【００２２】
次に、図９、１０を参照しながら、本発明の第二実施形態について説明する。なお、以下の実施形態において、上記実施形態と同様の部材等には同様の符号を付してある。
【００２３】
図９に示すように、本実施形態は、検出コア２１及び検出コイル２２を略コ字状の誘磁コア１１の端部外周面に巻き付けてある点で上記実施形態と異なる。本実施形態では、検出コイル２２の直径を誘磁コア１１の隙間の間隔よりも長くできる。よって、空間的な検出領域が拡大し、検出感度も向上して、よりかぶり厚さの大きな試験体に対処することができる。
【００２４】
図９、１０に示すように、誘導コア１１の両端部１１ａ、１１ｂと検出コア２１とは、スペーサー２３を介して連結してある。さらに、このスペーサー２３の外周面側に検出コア２２が連結され、その検出コア２２の外周面に沿って検出コア２２が巻き付けられる。また、上記実施形態と同様にして、検出コア２１とスペーサー２３とで検出コイルの位置調整具２４を構成してあり、検査にあたり、上記第一実施形態と同様、この位置調整具２４により検出コイル２３の出力が平衡状態となるように相対位置を調整する。
【００２５】
次に、図１１〜１３を参照しながら、本発明の第三実施形態について説明する。本実施形態では、検出ヘッド３０に対して２つの検出コイル３１、３２を備えている点が異なる。本実施形態は、図１１に示すように、誘磁コア１１の両端部１１ａ、１１ｂのそれぞれにおいて、第一検出コイル３１、第二検出コイル３２を備え、これら第一、第二コイル３１、３２の不平衡を検出することにより、帯鉄筋３２の破断部Ｄを検出するものである。
【００２６】
図１２は、これら第一、第二検出コイル３１、３２により構成されるブリッジ回路３７を示す。このブリッジ回路３７は、第一、第二検出コイル３１、３２と可変抵抗器３３、３４と、検出器３５及び交流電源３６を備える。検査にあたり、この可変抵抗器３３、３４を適宜調整することにより、励磁コア１１の解放状態で、出力が発生しないように調整する。その一方で、試験体の角部Ｓｃからの磁束を捉えた場合には、このブリッジ３７のバランス（平衡）が崩れ、インピーダンス変化に応じた電圧が検出器３５からアンプ５に出力され、出力信号の性状により破断部Ｄが検出される。
【００２７】
図１３は、本実施形態の有用性を確かめるために発明者らが行った実験によって得られた検出波形を描いたものであり、同図（ａ）は健全鉄筋を、同図（ｂ）は破断鉄筋をテストピースとした場合の検出波形である。実験にあたっては、図１１に示すように、帯筋Ｓ２の上部に厚さ５０ｍｍのアクリル板Ｃ’を配置し、その上面に検出ヘッド３０を帯節Ｓ２の屈曲部Ｓｃに向かって走査させた。
【００２８】
同図（ａ）、（ｂ）の検出波形を比較すると、健全鉄筋の場合の検査波形の最大振幅Ｐ１（端部信号）のほうが破断鉄筋の最大振幅Ｐ２に比べて大きいことがわかる。よって、検出波形の最大振幅値Ｐ１、Ｐ２から鉄筋の破断を検出可能であることが確かめられた。また、主筋Ｓ１の存在にも関わらず、帯筋Ｓ２における破断部Ｄの検出が可能であることも確かめられた。
【００２９】
次に、図１４〜１６を参照しながら、本発明の第四実施形態について説明する。本実施形態では、図９に示す第二実施形態の検出ヘッド２０を図１４に示すように一対２０ａ，２０ｂ利用し、これらを２５で連結している。図９の検出ヘッド２０の右側面図が図１４の符号２０ａ，２０ｂで示されており、図９の端部１１ａ，１１ｂが一対の検出ヘッド２０ａ，２０ｂ間で平行となるようにこれらが配置され、樹脂等により形成された連結板２５に固定される。
【００３０】
一対の２０ａ，２０ｂはＨの表面を図１４手前側に移動し、Ｓｃを検査する。一方の第一検出ヘッド２０ａは帯筋Ｓ２に沿って移動することで、主筋Ｓ１と帯筋Ｓ２との双方の信号を検出する。一方、他の第二検出ヘッド２０ｂは、主筋Ｓ１の信号のみを検出する。図１５の１には、一対の検出コイル２２ａ，２２ｂに対し、アンプ５，フィルター６，ロックインアンプ７がそれぞれ一対ずつ並列に設けられ、検出コイル２２ａ，２２ｂの差分が表示器８に表示される。これにより、主筋Ｓ１の影響を除去した帯筋Ｓ２のみの差分信号により、破断部Ｄの有無をより精度良く検出することが可能となる。
【００３１】
図１６に図７，８と同趣旨の検査結果を示す。図１６（ａ）は健全部の第一検出ヘッド２０ａによる検出波形、（ｂ）は主筋のみの第二検出ヘッド２０ｂによる検出波形、（ｃ）は（ａ）（ｂ）の差分である。一方、図１６（ｄ）は破断部の第一検出ヘッド２０ａによる検出波形、（ｅ）は主筋のみの第二検出ヘッド２０ｂによる検出波形、（ｆ）は（ｄ）（ｅ）の差分である。図１６（ｃ）（ｆ）の比較により、健全部と破断部との特徴波形を容易に識別可能であることが明らかとなった。
【００３２】
最後に、本発明のさらなる実施形態の可能性について言及する。もちろん、上記各実施形態及び以下の各実施形態を相互に組み合わせて実施することは可能である。
【００３３】
上記各実施形態では、検査対象として鉄筋コンクリート構造体を用いた。しかし、被覆体としては必ずしも合成樹脂やコンクリートに限らず、磁束が透過可能なものであればよい。また、棒状磁性材料も鉄筋に限られるものではない。
【００３４】
上記各実施形態では、帯鉄筋の屈曲部における破断を検出する場合について説明したが、同時に鉄筋の平面部における破断を検出することもできる。
【００３５】
上記各実施形態では、検出ヘッド１０、２０、３０に検出コア１３、２１と検出コイル１４、２２、３１、３２とを用いた。しかし、この検出ヘッドとしては、例えばホール素子等の磁気検出素子を用いることができる。但し、磁気検出面の面積を拡大しやすくて深いかぶり厚に対応可能な点では、コイルを用いた構成の方が優れている。
【００３６】
励磁コア１１の形状は少なくとも同側に面した一対の端部を有すればよい。その他の形状に関しては種々の改変が可能である。
【００３７】
なお、特許請求の範囲の項に記入した符号は、あくまでも図面との対照を便利にするためのものにすぎず、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態における検出ヘッドの破断断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】検査装置のブロック図である。
【図４】鉄筋の破断部と検出ヘッドの関係を示す断面図である。
【図５】健全鉄筋の検査時における磁束経路を示す図である。
【図６】破断鉄筋の検査時における磁束経路を示す図である。
【図７】アクリル板のかぶり厚Ｔ＝２０ｍｍでの鉄筋検査時におけるリサージュである。
【図８】アクリル板のかぶり厚Ｔ＝３０ｍｍでの鉄筋検査時におけるリサージュである。
【図９】本発明の第二実施形態における検出ヘッドの破断断面図である。
【図１０】本発明の第二実施形態における検出ヘッドの平面図である。
【図１１】本発明の第三実施形態における検出ヘッドと鉄筋の損傷部との関係を示す図である。
【図１２】ブリッジ回路を示す図である。
【図１３】検出波形を示す図であり、（ａ）は健全鉄筋の場合、（ｂ）は破断鉄筋の場合にそれぞれ相当する図である。
【図１４】本発明の第四実施形態における検出ヘッドと鉄筋の損傷部との関係を示す図である。
【図１５】図１４の検査装置のブロック図である。
【図１６】検出波形を示す図であり、（ａ）は健全部の第一検出ヘッドによる検出波形、（ｂ）は主筋のみの第二検出ヘッドによる検出波形、（ｃ）は（ａ）（ｂ）の差分、（ｄ）は破断部の第一検出ヘッドによる検出波形、（ｅ）は主筋のみの第二検出ヘッドによる検出波形、（ｆ）は（ｄ）（ｅ）の差分である。
【符号の説明】
１：鉄筋破断検査装置、２：発振器、３：パワーアンプ、５：アンプ、６：フィルター、７：ロックインアンプ、８：表示器、１０：検出ヘッド、１１：励磁コア、１１ａ、１１ｂ：端部、１２：励磁コイル、１３：検出コア、１４：検出コイル、１５：スペーサー、１６：位置調整用プレート、１７：位置調整具、２０：検出ヘッド、２０ａ：第一検出ヘッド、２０ｂ：第二検出ヘッド、２１：検出コア、２２，２２ａ，２２ｂ：検出コイル、２３：スペーサー、２４：位置調整具、２５：連結板、３０：検出ヘッド、３１、３２：検出コイル、３３、３４：可変抵抗器、３５：検出器、３６：交流電源、３７：ブリッジ回路、Ｃ：コンクリート（被覆体）、Ｃ’：アクリル板、Ｄ：破断部、Ｈ：鉄筋コンクリート構造体、Ｓ１：主筋、Ｓ２：帯筋、Ｓｃ：屈曲部、Ｔ：かぶり厚、Ｍ：磁力線
【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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【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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【図１６】
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