(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波法によりコンクリート構造物中の鉄筋の腐食程度を非破壊で検査する方法において、
それぞれ超音波を発生および受信する送信探触子および受信探触子を検査対象のコンクリート構造物の表面に間隔Ｌｎ（ｎ＝１，２，３，・・ｋ）を隔てて設置し、
前記間隔Ｌｎのそれぞれについて、該間隔を一定として、設定された測定位置における探触子移動区間で、前記送信探触子および受信探触子を前記鉄筋に対して平行に設定された探触子移動線に沿って移動させながら、前記送信探触子で発生した超音波が前記鉄筋から反射した反射波を前記受信探触子でＮ回受信し、
前記間隔Ｌｎのそれぞれ毎にＮ回受信した前記反射波の時間ｔに対する波形について次の処理を行うことにより周波数ｆに対する加算スペクトルＳＳ（ｆ）を求め、
前記加算スペクトルＳＳ（ｆ）から前記鉄筋の腐食程度を判定することを特徴とするコンクリ−ト構造物中の鉄筋腐食程度の非破壊検査方法。
(1) 前記間隔Ｌｎのそれぞれ毎に、受信したＮ個の前記波形を時間軸上で平均化して平均化波形Ｆｎ（ｔ）（ｎ＝１，２，３，・・ｋ）を求める処理、
(2) 前記平均化波形Ｆｎ（ｔ）のそれぞれ毎に、前記鉄筋からの反射波を含む時間間隔の波形のみを抽出して成型波形ＦＦｎ（ｔ）（ｎ＝１，２，３，・・ｋ）を求める処理、
(3) 前記成型波形ＦＦｎ（ｔ）のそれぞれ毎に、ＦＦＴにより周波数領域に変換しパワースペクトルＳｎ（ｆ）（ｎ＝１，２，３，・・ｋ）を求める処理、
(4) 前記パワースペクトルＳｎ（ｆ）を
【数１】
0004753241.tif 000007
の式により周波数領域にて加算し、前記加算スペクトルＳＳ（ｆ）を求める処理。
【請求項２】
前記測定位置を複数ｍ（ｍ＝１，２，３，・・）箇所設定することを特徴とする請求項１記載のコンクリ−ト構造物中の鉄筋腐食程度の非破壊検査方法。
【請求項３】
ｍ箇所の前記測定位置で算出された加算スペクトルＳＳｍ（ｆ）（ｍ＝１，２，３，・・）から、スペクトルピークの強度が最大である測定位置の加算スペクトルにおけるスペクトルピーク周波数ｆｍａｘを算出し、
それぞれの測定位置の加算スペクトルにおけるＳＳｍ（ｆｍａｘ）の値に基づき鉄筋腐食程度を判定することを特徴とする請求項２記載のコンクリ−ト構造物中の鉄筋腐食程度の非破壊検査方法。
【請求項４】
ｍ箇所の前記測定位置で算出された加算スペクトルＳＳｍ（ｆ）（ｍ＝１，２，３，・・）において、それぞれのスペクトルピーク周波数Ｐｍ（ｍ＝１，２，３，・・）を算定し、
それぞれの測定位置の加算スペクトルにおけるＳＳｍ（Ｐｍ）の値に基づき鉄筋腐食程度を判定することを特徴とする請求項２記載のコンクリ−ト構造物中の鉄筋腐食程度の非破壊検査方法。
【請求項５】
ｍ箇所の前記測定位置で算出された加算スペクトルＳＳｍ（ｆ）（ｍ＝１，２，３，・・）を周波数ｆで積分した積分値Ｉｍ（ｍ＝１，２，３，・・）を算定し、
それぞれの測定位置の加算スペクトルに対応する前記積分値Ｉｍに基づき鉄筋腐食程度を判定することを特徴とする請求項２記載のコンクリ−ト構造物中の鉄筋腐食程度の非破壊検査方法。
【請求項６】
前記積分の領域を次の式で表される周波数ｆｓから周波数ｆｅまでとすることを特徴とする請求項５記載のコンクリ−ト構造物中の鉄筋腐食程度の非破壊検査方法。
ｆs＝ｆｐ−△ｆ
ｆe＝ｆｐ＋△ｆ
ただし、ｆｐはスペクトルピーク強度が最大である測定位置の加算スペクトルにおけるスペクトルピーク周波数、△ｆは定数である。
【請求項７】
超音波法によりコンクリート構造物中の鉄筋の腐食程度を非破壊で検査する装置において、
検査対象のコンクリート構造物の表面に間隔Ｌｎ（ｎ＝１，２，３，・・ｋ）を隔てて設置され、それぞれ超音波を発生および受信する送信探触子および受信探触子と、
前記間隔Ｌｎのそれぞれについて、該間隔を一定として、設定された測定位置における探触子移動区間で、前記送信探触子および受信探触子を前記鉄筋に対して平行に設定された探触子移動線に沿って移動させながら、前記送信探触子で発生した超音波が前記鉄筋から反射した反射波を前記受信探触子でＮ回受信した、前記反射波の時間ｔに対する波形について次の処理を行うことにより周波数ｆに対する加算スペクトルＳＳ（ｆ）を求める演算部と、
を有することを特徴とするコンクリ−ト構造物中の鉄筋腐食程度の非破壊検査装置。
(1) 前記間隔Ｌｎのそれぞれ毎に、受信したＮ個の前記波形を時間軸上で平均化して平均化波形Ｆｎ（ｔ）（ｎ＝１，２，３，・・ｋ）を求める処理、
(2) 前記平均化波形Ｆｎ（ｔ）のそれぞれ毎に、前記鉄筋からの反射波を含む時間間隔の波形のみを抽出して成型波形ＦＦｎ（ｔ）（ｎ＝１，２，３，・・ｋ）を求める処理、
(3) 前記成型波形ＦＦｎ（ｔ）のそれぞれ毎に、ＦＦＴにより周波数領域に変換しパワースペクトルＳｎ（ｆ）（ｎ＝１，２，３，・・ｋ）を求める処理、
(4) 前記パワースペクトルＳｎ（ｆ）を
【数２】
0004753241.tif 000008
の式により周波数領域にて加算し、前記加算スペクトルＳＳ（ｆ）を求める処理。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は原理的には超音波を用いており、コンクリート構造物内の鉄筋真上に設置された送受信探触子を移動させながら反射波をＮ回受信し、Ｎ回受信した波形の平均化を行い、平均化された波形から鉄筋からの反射波を含む時間間隔の波形のみを抽出することにより波形を成型し、成型された波形の周波数スペクトルを算出し、周波数スペクトル上でのスペクトルピーク周波数、スペクトルの積分値等を算出し、鉄筋腐食に関係する特微量を算出し、特微量を評価することにより鉄筋の腐食程度を非破壊で計測する方法である。
【背景技術】
【０００２】
近年、高度成長期に建設されたトンネルや橋などのコンクリート構造物１の劣化が深刻となっており、コンクリート構造物１の維持管理が社会的に重要な課題となってきている。 構造部の劣化現象の中でも特にコンクリート構造物１内の鉄筋３の腐食が深刻である。図１６にその模様を示す。
【０００３】
図１６（ａ）は鉄筋３が腐食していない健全なコンクリート構造物１の模式図である。図１６（ｂ）は鉄筋３が腐食した場合のコンクリート構造物１の模式図である。鉄筋３が腐食した撮合、鉄筋の体積が膨張する。このため、鉄筋周辺にクラック５が発生する。鉄筋３の腐食が進行すると、コンクリートが剥離し最終的には同図に示されているようにコンクリートが剥落する。この状態ではコンクリート構図物１としての強度を保てなくなり、早急な補修が必要となる。剥落箇所は目視で確認できるため、補修は剥離・剥落箇所周辺のみに実施されている場合が多い。
【０００４】
鉄筋３の腐食探知に使用されている代表的な手法として自然電位法がある（非特許文献１  ｐ１８８〜ｐ２０２）。
その測定模様を図１７に示す。まず人為的にコンクリートを除き鉄筋を露出させる。その後電極Ａを露出した鉄筋に取り付ける。電極Ｂはコンクリート構造物表面２に設置される。自然電位計測器は電極Ａと電極Ｂ間の電位を計測する。その測定値によって鉄筋３の腐食を検査する。
【０００５】
また、超音波を利用して、コンクリート構造物の劣化部を測定診断する技術が開発され、市販装置も存在する（非特許文献１  ｐ１０７〜ｐ１３６）。
超音波による測定原理を図１８に示す。送信探触子１２および受信探触子１３をコンクリート構造物表面２に設置し、超音波１１を発生させる。受信された波形を演算部１８にて処理し、その結果を表示部１９に表示する。
【非特許文献１】『コンクリート構造物の検査・診断―非破壊検査ガイドブック―、理工図書株式会社、発行日：２００３年８月１１日、監修  魚本健人、編著  加藤佳孝  非破壊検査研究会』
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
鉄筋腐食によりコンクリートが 剥離・剥落した箇所は補修する必要がある。補修範囲としては剥離、剥落箇所周辺のみに実施されているのが現状である。しかし、コンクリートが剥離・剥落していなくとも鉄筋が腐食している場合は大変多く観測されている。そのため補修してから１〜３年後に再びコンクリートが剥離、剥落する事例が多い。このため補修に要するコストは膨大なものとなっている。
【０００７】
鉄筋腐食を計測する自然電位法 (ASTM C 876)においては、
(1)90%以上の確率で腐食なし
(2)不確定
(3)90%以上の確率で腐食あり
という判断であり、非常に曖昧で、定性的かつ腐食の有無の判断しかできない。適切な腐食範囲を知るためには初期〜中程度の腐食の検査も必要である。
【０００８】
また、自然電位法での測定のためには電極を直接鉄筋に取り付けることが必要である。そのため入為的に鉄筋を露出させる必要があり、非破壊検査ではない。
人為的にコンクリートに穴をあけるため、その位置から水が浸入し鉄筋腐食が発生するという懸念もある。
また、超音波法を使用すれば鉄筋深さDo、コンクリート厚さ等の計測は可能であるが鉄筋腐食の検査はできない、という問題点があった。
【０００９】
本発明は、腐食の程度を定量的に非破壊で行うことが可能な超音波法によるコンクリート構造物内の鉄筋腐食程度の非破壊検査方法及び検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のコンクリ−ト構造物中の鉄筋腐食程度の非破壊検査方法は、超音波法によりコンクリート構造物中の鉄筋の腐食程度を非破壊で検査する方法において、
それぞれ超音波を発生および受信する送信探触子および受信探触子を検査対象のコンクリート構造物の表面に間隔Ｌｎ（ｎ＝１，２，３，・・ｋ）を隔てて設置し、
前記間隔Ｌｎのそれぞれについて、該間隔を一定として、設定された測定位置における探触子移動区間で、前記送信探触子および受信探触子を前記鉄筋に対して平行に設定された探触子移動線に沿って移動させながら、前記送信探触子で発生した超音波が前記鉄筋から反射した反射波を前記受信探触子でＮ回受信し、
前記間隔Ｌｎのそれぞれ毎にＮ回受信した前記反射波の時間ｔに対する波形について次の処理を行うことにより周波数ｆに対する加算スペクトルＳＳ（ｆ）を求め、
前記加算スペクトルＳＳ（ｆ）から前記鉄筋の腐食程度を判定することを特徴とする。
(1) 前記間隔Ｌｎのそれぞれ毎に、受信したＮ個の前記波形を時間軸上で平均化して平均化波形Ｆｎ（ｔ）（ｎ＝１，２，３，・・ｋ）を求める処理、
(2) 前記平均化波形Ｆｎ（ｔ）のそれぞれ毎に、前記鉄筋からの反射波を含む時間間隔の波形のみを抽出して成型波形ＦＦｎ（ｔ）（ｎ＝１，２，３，・・ｋ）を求める処理、
(3) 前記成型波形ＦＦｎ（ｔ）のそれぞれ毎に、ＦＦＴにより周波数領域に変換しパワースペクトルＳｎ（ｆ）（ｎ＝１，２，３，・・ｋ）を求める処理、
(4) 前記パワースペクトルＳｎ（ｆ）を
【数３】
0004753241.tif 000002
の式により周波数領域にて加算し、前記加算スペクトルＳＳ（ｆ）を求める処理。
【００１１】
本発明のコンクリ−ト構造物中の鉄筋腐食程度の非破壊検査装置は、超音波法によりコンクリート構造物中の鉄筋の腐食程度を非破壊で検査する装置において、
検査対象のコンクリート構造物の表面に間隔Ｌｎ（ｎ＝１，２，３，・・ｋ）を隔てて設置され、それぞれ超音波を発生および受信する送信探触子および受信探触子と、
前記間隔Ｌｎのそれぞれについて、該間隔を一定として、設定された測定位置における探触子移動区間で、前記送信探触子および受信探触子を前記鉄筋に対して平行に設定された探触子移動線に沿って移動させながら、前記送信探触子で発生した超音波が前記鉄筋から反射した反射波を前記受信探触子でＮ回受信した、前記反射波の時間ｔに対する波形について次の処理を行うことにより周波数ｆに対する加算スペクトルＳＳ（ｆ）を求める演算部と、
を有することを特徴とする。
(1) 前記間隔Ｌｎのそれぞれ毎に、受信したＮ個の前記波形を時間軸上で平均化して平均化波形Ｆｎ（ｔ）（ｎ＝１，２，３，・・ｋ）を求める処理、
(2) 前記平均化波形Ｆｎ（ｔ）のそれぞれ毎に、前記鉄筋からの反射波を含む時間間隔の波形のみを抽出して成型波形ＦＦｎ（ｔ）（ｎ＝１，２，３，・・ｋ）を求める処理、
(3) 前記成型波形ＦＦｎ（ｔ）のそれぞれ毎に、ＦＦＴにより周波数領域に変換しパワースペクトルＳｎ（ｆ）（ｎ＝１，２，３，・・ｋ）を求める処理、
(4) 前記パワースペクトルＳｎ（ｆ）を
【数４】
0004753241.tif 000003
の式により周波数領域にて加算し、前記加算スペクトルＳＳ（ｆ）を求める処理。
なお、演算部における演算結果を表示するための表示部を設けてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により以下の効果が得られる。
(1)コンクリート構造物の鉄筋腐食を非破壊で検査することが可能である。
(2)鉄筋の腐食度合いを、健全、軽微の腐食、中程度の腐食、重度の腐食の４段階に分けての非破壊検査が可能である。
(3)鉄筋から成長するクラックがコンクリート構造物表面まで達していない場合は、目視ではクラックの観察が不可能であるが、本手法を用いれば鉄筋腐食を非破壊で検査することが可能である。
(4)鉄筋から成長するクラックがコンクリート構造物表面まで達していない場合は、目視ではクラックの観察が不可能である。そのため従来では補修工事の対象外であった。そのため補修工事を実施してから１，２年後に再びコンクリートの剥落、クラックの発生が起こり、再度補修工事を行うことを強いられてきた。そのため保守コストが膨大な額となっていた。本発明を用いれば鉄筋から成長するクラックがコンクリート構造物表面まで達していない場合でも鉄筋の腐食程度を非破壊で検査することができ、真に適切な補修範囲を選定し補修工事が実行できる。そのため保守コストを大幅に減少させることが可能である。
(5)従来はコンクリート構造物表面のコンクリートが剥離してから補修するのが常であった。補修範囲は剥離のみか、または剥離部周辺を少々含む程度であった。しかし、コンクリートの剥離が発生しなくとも鉄筋の腐食は進行しており、コンクリート構造物全体としての耐力が減退してゆく。この耐力が大幅に減退した場合には、コンクリート構造物の一部損壊、地中構造物であれば一部損壊により道路陥没、地上建築物の傾斜などなど、さまざまな影響が発生し、社会問題化する可能性がある。本発明を用いれば、コンクリートが剥離していなくても鉄筋の腐食程度を非破壊で検査することが可能である。本手法を用いて定期的にコンクリート構造物の検査・補修を行えば、従来に比較して格段とコンクリート構造物全体の耐力を維持できる。
(6)従来行われている補修方法は、鉄筋深さ以上までコンクリートを掘削し新たに鉄筋を配置するなど大掛かりなものであり、コストも大幅に必要であった。本発明を用いれば鉄筋の腐食程度が非破壊で計測できるため、鉄筋腐食程度に応じた適切な補修工法を選択でき、補修コストの削減が可能となる。
(7)地震、施工不良によりコンクリート構造物に強い応力が加わった場合にもクラックが発生する。この場合、鉄筋からクラックが発生することが多い。鉄筋は健全であるのにコンクリート構造物表面では目視でクラックが観測される。クラックが発生しているため数年、数十年後には鉄筋が腐食する可能性が高いが補修方法としは簡易な方法、たとえばコンクリート表面の止水処理、で十分である。しかし、従来では鉄筋の腐食が検知できなかったため、上記場合でも本格的な補修が施されてきた。本発明を用いれば、クラックが発生していても鉄筋が腐食していないことが非破壊で計測できるため、簡易な補修方法を選択でき、補修・保守コストの大幅な減少となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
本発明は超音波法により従来は不可能であった鉄筋３の腐食程度の計測を可能とした手法である。
【００１４】
［波形収集方法］
図１に波形収集におけるフローチャートを示す。本フローチャートにそって説明を行う。
（ＳＴＥＰ１）
変数ｎを１とする。
（ＳＴＥＰ２）
図２および図３において、送信探触子１２、受信探触子１３、および鉄筋３の相対的位置関係を示す。
図２（ａ）はコンクリート構造物１を上面から観測した上面図である。中央に鉄筋３が示されている。同図（ｂ）は、図２（ａ）においてＡ側面から観測した、図２（ａ）の側面図である。
図２（ａ）に示されているように、送信探触子１２、受信探触子１３は鉄筋真上の位置に設置される。なお送受信探触子の中央位置は後述する探触子移動線と一致するように配置する。ここで送信探触子１２と受信探触子１３との距離を探触子間隔ＬＡｎ（ｎ＝１，２，３）と定義する。本実施例では探触子間隔、ＬＡｎは、ＬＡ１、ＬＡ２、ＬＡ３の３種類である。また、図２（ｂ）に示されているように送受信探触子は鉄筋３からの垂線に対し同じ距離（ＬＡｎ／２）となるよう配置される。
上述した探触子配置を『鉄筋沿場合の探触子配置』と定義する。
【００１５】
図３（ａ）はコンクリート構造物１を上面から観測した上面図である。中央に鉄筋３が示されている。同図（ｂ）は、図３（ａ）においてＢ側面から観測した、図３（ａ）の側面図である。
図３（ａ）に示されているように、送信探触子１２、受信探触子１３は鉄筋を挟んで左右対称となるように配置する。送信探触子の中央位置は後述する送信用探触子移動線と一致するように配置する。また、受信探触子の中央位置は後述する受信探触子移動線と一致するように配置する。ここで送信探触子１２と受信探触子１３との距離を探触子間隔ＬＢｎ（ｎ＝１，２，３）と定義する。
本例では探触子間隔ＬＢｎは、ＬＢ１、ＬＢ２、ＬＢ３の３種類である。また、図３（ｂ）に示されているように送受信探触子は鉄筋３からの垂線に対し同じ距離（ＬＢｎ／２）となるよう配置される。上述した探触子配置を『鉄筋挟場合の探触子配置』と定義する。
本発明では、送信探触子と受信探触子との配置関係は、『鉄筋沿場合の探触子配置』と『鉄筋挟場合の探触子配置』との両方の場合を含むものである。
【００１６】
（ＳＴＥＰ３）
つぎに、送受信探触子を図２，３に示されている探触子移動線にそって移動させる。このとき送受信間隔ＬＡｎ、ＬＢｎが一定となるよう保持しながら移動させてゆく。
送受信探触子の間隔を一定とするために治具などを利用すると効果的である。探触子の移動区間をＬｏと定義する。送受信探触子が移動区間Ｌｏに到達したら逆方向に探触子を移動させる。図２に示される『鉄筋沿場合の探触子配置』の探触子移動線は鉄筋真上中央に位置する。図３に示される『鉄筋挟場合の探触子配置』の探触子移動線は、送信探触子用と受信探触子用とに分けられる。双方の探触子移動線も鉄筋に対し平行である。
探触子を移動しながら超音波を送受信し反射波をＮ回受信する。通常ではＮは１０００回から３０００回程度である。次にＮ個の波形を時間軸上で平均化する。
平均化した波形をＦｎ（ｔ）（ｎ＝１，２，３，・・ｋ）と定義する。この平均化処理によりコンクリート構造物内に含まれている骨材、気泡からの反射波を除去でき、ＳＮの良好な波形を収集できる。
（ＳＴＥＰ４）
ＳＴＥＰ２〜ＳＴＥＰ３までを、変数ｎを１，２，３として３回実行する。ｎは３に限定されるものではないが、３の場合が最も良好な結果が得られる。
【００１７】
（ＳＴＥＰ５）
ＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ４を実行した結果『鉄筋沿場合の探触子配置』の場合では、探触子間隔ＬＡｎ、すなわちＬＡ１、ＬＡ２、ＬＡ３のそれぞれに応じて平均化波形Ｆｎ（ｔ）、すなわちＦ１（ｔ）、Ｆ２（ｔ）、Ｆ３（ｔ）、が３個得られる。また『鉄筋挟場合の探触子配置』の場合では、探触子間隔ＬＢｎ、すなわちＬＢ１、ＬＢ２、ＬＢ３のそれぞれに応じて平均化波形Ｆｎ（ｔ）、すなわち、Ｆ１（ｔ）、Ｆ２（ｔ）、Ｆ３（ｔ）、が３個得られる。Ｆｎ（ｔ）の例を図５（ａ）に示す。横軸は伝播時間、縦軸は波形振幅値である。丸で囲った波形が鉄筋反射波である。
以上、波形収集までの方法を述べた。次に波形の信号処理方法を詳細に記述するが、以下の実施例では『鉄筋沿場合の探触子配置』を代表させて説明を行う。図４に信号処理のフローチャートを示す。記述の便宜上、処理開始はＳＴＥＰ１０からとする。
【００１８】
［波形信号処理方法］
（ＳＴＥＰ１０）
変数ｎを１とする。
（ＳＴＥＰ１１）
図５（ａ）に示されている平均化波形Ｆｎ（ｔ）において、時間Ｔｓ〜Ｔｅの時間隔にある波形を平均化波形から抽出する。図５（ｂ）に示されているように、その他の時間位置での波形振幅値は『０』とする。本処理により成型された波形をＦＦｎ（ｔ）と呼称する。
【００１９】
時間ＴｓおよびＴｅは、図５（ａ）に示されている波形抽出時間幅に対応し、波形抽出時間幅内に、図６に示されている各種鉄筋反射波が含まれるよう定義される。鉄筋反射波の伝播時間をＴｏとすると、
Ｔｓ＝（Ｔｏ−Ｍｓ）            （１）
Ｔｅ＝（Ｔｏ＋Ｍｅ）            （２）
ここで、ＭｓおよびＭｅは実験および現場計測により求められた定数である。変数としては，鉄筋深度、鉄筋径、鉄筋種別、コンクリート表面粗さなど、さまざまな側面から検討を行い、得られた知見である。従って、あらかじめ実験などで求めておけばよい。
【００２０】
各種鉄筋反射波の模式図を図６に示す。図６（ａ）は鉄筋上面からの『鉄筋反射波』と鉄筋を貫通し鉄筋背面から反射する『鉄筋貫通反射波』を示している。図６（ａ）の鉄筋近傍を拡大したのが図６（ｂ）である。鉄筋は丸棒ではなく表面に凹凸が存在する。この凹凸により発生する『鉄筋散乱波形』を図６（ｂ）に示す。また、図６（ｃ）では一旦鉄筋に入射した超音波が鉄筋内部で多重に反射する模様を示している。この波形を『鉄筋多重反射波』と呼称する。これら４種類の反射波は、腐食状態にある鉄筋および鉄筋周辺の性状に大きく影響される。
【００２１】
（ＳＴＥＰ１２）
ＳＴＥＰ１１により成型された波形ＦＦｎ（ｔ）をＦＦＴにより周波数領域に変換する。
得られたパワースペクトルをＳｎ（ｆ）と呼称する。図５（ｃ）にその模様を示す。同図の横軸は周波数、縦軸は強度である。本実施例である図５では、変数ｎを１とした場合の例を示している。
（ＳＴＥＰ１３）
ＳＴＥＰ１１〜ＳＴＥＰ１２までを、変数ｎを１，２，３として３回実行する。
【００２２】
（ＳＴＥＰ１４）
ＳＴＥＰ１０〜ＳＴＥＰ１３までの処理により、探触子間隔ＬＡｎ、すなわちＬＡ１、ＬＡ２、ＬＡ３のそれぞれに応じてパワースペクトルＳｎ（ｆ）、すなわち、Ｓ１（ｆ）、Ｓ２（ｆ）、Ｓ３（ｆ）、が３個得られる。これらパワースペクトルＳ１（ｆ）、Ｓ２（ｆ）、Ｓ３（ｆ）を周波数領域にて加算を行う。その模様を図７に示す。横軸は周波数、縦軸は強度である。実施例では周波数ｆがｆ１０の場合の加算例を示している。
スペクトルＳ１（ｆ）の周波数ｆ１０の時の強度はＳ１（ｆ１０）となる。同様にＳ２（ｆ）ではＳ２（ｆ１０）に、Ｓ３（ｆ）ではＳ３（ｆ１０）となる。これらの和を計算する。すなわち、ＳＳ（ｆ１０）＝Ｓ１（ｆ１０）＋Ｓ２（ｆ１０）＋Ｓ３（ｆ１０）である。ここでＳＳ（ｆ）は加算スペクトルと呼称される。
【００２３】
一般式とすると、
【数５】
0004753241.tif 000004
次に、この加算スペクトルの評価に実際の鉄筋腐食測定とをあわせながら説明を行う。
【実施例１】
【００２４】
図８は（ａ）は実際のコンクリート建造物表面２の模式図である。鉄筋の真上および周辺部にクラック５が観察される部分を領域Ｄとする。鉄筋真上に１本のみクラック５が観察できる部分を領域Ｃ、まったくクラック５が観察できない部分を領域ＢおよびＡとする。また，各領域でのコンクリート構造物の断面図を図８（ｂ）から（ｅ）に示す。図８（ｂ）はＡ領域での断面図を示している。鉄筋３は腐食していない健全な状態である。図８（ｃ）はＢ領域での断面図を示している。鉄筋３が軽微な腐食状態にあり、クラック５が鉄筋３から発生しているものの、コンクリート構造物表面２までにはクラックが達していない。
【００２５】
図８（ｄ）はＣ領域での断面図を示している。鉄筋３が中程度の腐食状態にあり、クラック５がコンクリート構造物表面２まで達している。また、鉄筋周辺に腐食部が存在する。図８（ｅ）はＤ領域の断面図を示している。鉄筋３が重度の腐食状態にあり、３本のクラック５がコンクリート構造物表面２まで達している。また、鉄筋周辺に腐食部が顕著に存在する。ここで述べた健全部とは鉄筋が腐食していない状態を示し、軽微な腐食とは、クラック５が鉄筋から発生しているがコンクリート構造物表面２まで達していない状態を示し、中程度の腐食とは、鉄筋３から発生しているクラック５がコンクリート建造物表面２まで達している状態を示し、また、重度の腐食とは多数のクラック５が鉄筋３から発生しており、そのクラック５がコンクリート構造物表面２まで達している状態を示す。
【００２６】
図９は、図８に示されたコンクリート構造物表面２に対し実際に測定を行う方法を示している。表面状態を考慮し本実施例では測定位置ｍを７個に分けている。Ｄ領域では測定位置１、Ｃ領域では測定位置２、Ｂ領域では測定位置３，４，Ａ領域では測定位置５，６，７である。探触子移動区間Ｌｏは、それぞれの測定位置において同じ値とする。また、鉄筋の配置は『鉄筋沿場合の探触子配置』としている。各測定位置において、図１のフローチャートに従って、平均化波形Ｆｎ（ｔ）（ｎ＝１，２，３）を得る。
次に、図４のフローチャートに従って、加算スペクトルＳＳｍ（ｆ）（ｍ＝１，２，３，・・７）を算出する。
【００２７】
（鉄筋腐食程度評価方法）
図１０には、Ｄ領域である測定位置１、Ｃ領域である測定位置２、Ｂ領域である測定位置４、Ａ領域である測定位置６の４箇所で算出された加算スぺクトルＳＳ１（ｆ）、ＳＳ２（ｆ）、ＳＳ４（ｆ）、ＳＳ６（ｆ）、のスぺクトルを示している。加算スぺクトルＳＳ６（ｆ）の強度がもっとも大きく、鉄筋腐食が進行するにつれて、加算スペクトルＳＳｍ（ｆ）の強度が小さくなっていくのが観測できる。
【００２８】
７箇所の測定位置で算出された加算スぺクトルＳＳｍ（ｆ）のうち、スペクトルピークの強度が最大である周波数ｆｍａｘを算出する。本実施例の場合、加算スペクトルピークの強度が最大であった測定箇所は６である。したがって、図１０に示されているように、ｆｍａｘ＝Ｐ６である。つぎに、各測定位置ｍで得られた加算スペクトルＳＳｍ（ｆ）において周波数Ｐ６での加算スぺクトル強度を算定する。図１０に示されているように、測定位置４における周波数Ｐ６での加算スペクトル強度はＳＳ４（Ｐ６）である。ＳＳｍ（ｆ）において周波数Ｐ６での加算スペクトル強度を算定し、その値を図１１にプロットする。図１１は横軸が測定位置ｍ、縦軸は規格化されたスペクトル強度を示している。図１１縦軸のスペクトル強度は、ＳＳ６（Ｐ６）を１として規格化した値をプロットする。図１１に示されているように、測定位置が１，２，３と大きくなるにつれて規格化されたスペクトル強度が大きくなってゆくのが観測できる。健全部である測定位置５，６，７では、規格化されたスペクトル強度値がすべて１となり飽和状態となる。この状態を安定状態と呼称する。この安定状態となっている測定位置では鉄筋は健全であると判断できる。
【００２９】
図９に示されるように測定位置ｍを決め、測定位置ｍにおいて順番に測定を行い図１１のグラフを作成すれば、鉄筋が健全で領域を非破壊で検査可能である。図１１の縦軸に示されている値、α１、α２について説明を行う。図１１の縦軸において、縦軸値が１である、もしくは１にほぼ一致する測定位置において鉄筋は健全であると判断できる。１未満〜α１の範囲に対応する測定位置においては、鉄筋は軽微な腐食であると判断できる。また、図１１の縦軸において、α１〜α２の範囲に対応する測定位置においては、鉄筋は中程度の腐食であること、さらに、α２〜０では，鉄筋は重度の腐食であることを判定できる。α１、α２は数々の実験および現場計測によって見出した値である。α１は０．５、α２は０．２５近辺である。
【実施例２】
【００３０】
図１２には、Ｄ領域である測定位置１、Ｃ領域である測定位置２、Ｂ領域である測定位置４、Ａ領域である測定位置６の４箇所で算出された加算スペクトルＳＳ１（ｆ）、ＳＳ２（ｆ）、ＳＳ４（ｆ）、ＳＳ６（ｆ）、のスペクトルを示している。加算スペクトルＳＳ６（ｆ）の強度がもっとも大きく、鉄筋腐食が進行するにつれて、加算スペクトルＳＳｍ（ｆ）の強度が小さくなっていくのが観測できる。
加算スペクトルＳＳｍ（ｆ）のスペクトルピーク周波数Ｐｍを算定する。図１２に示されているように、ＳＳ１（ｆ）、ＳＳ２（ｆ）、ＳＳ４（ｆ）、ＳＳ６（ｆ）に対しそれぞれ、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ４、Ｐ６のスペクトルピーク周波数を算定できる。
【００３１】
図１３は横軸が測定位置ｍ、縦軸は加算スペクトルＳＳｍ（ｆ）のスペクトルピーク周波数である。図１３に示されているように、測定位置が１，２，３と大きくなるにつれてスペクトルピーク周波数が高くなってゆくのが観測てきる。健全部である測定位置５，６，７では、スペクトルピーク周波数が一定値Ｐ６となり飽和状態となる。この状態を安定状態と呼称する。この安定状態となっている測定位置では鉄筋は健全であると判断できる。
図９に示されるように測定位置を決め、その測定位置において順番に測定を行い図１３のグラフを作成すれば、鉄筋が健全である領域を非破壊で検査可能である。
図１３の縦軸に示されている値、β１、β２について説明を行う。
【００３２】
図１３の縦軸において、縦軸値がＰ６、もしくはほぼＰ６と一致する場合では鉄筋は健全であると判断できる。Ｐ６未満〜β１範囲に対応する測定位置においては、軽微な腐食であると判断できる。また、図１１の縦軸において、β１〜β２の範囲に対応する測定位置においては、鉄筋は中程度の腐食であること、さらに、β２〜０では、鉄筋は重度の腐食であることを判定できる。β１、β２は数々の実験および現場計測によって見出した値である。Ｐ６を基準として考えた場合、β１＝Ｐ６×０．８、β２＝Ｐ６×０．５程度である。
【００３３】
一方、上記手法はスペクトルピーク周波数による判定のため、たとえば鉄筋探さ、クラックの状態などでばらつきが生じる場合がある。しかしその場合でも、図１３に示されるように、各測定位置におけるスペクトルピーク周波数が安定状態となった箇所は健全部であると相対的に判定できることを明らかとした。
【実施例３】
【００３４】
図１４には、Ｄ領域である測定位置１、Ｃ領域である測定位置２、Ｂ領域である測定位置４、Ａ領域である測定位置６の４箇所で算出された加算スペクトル、ＳＳ１（ｆ）、ＳＳ２（ｆ）、ＳＳ４（ｆ）、ＳＳ６（ｆ）、のスペクトルを表示している。説明の便宜上、スペクトルを同図のように塗りつぶしている。加算スペクトルＳＳ６（ｆ）の強度がもっとも大きく、鉄筋腐食が進行するにつれて、加算スペクトルＳＳｍ（ｆ）の強度が小さくなっていくのが観測できる。
図１５の横軸は測定位置ｍ、縦軸は加算スペクトルＳＳｍ（ｆ）を積分した値Ｉｍ（m＝１，２，３・・，７）である。
すなわち、
【数６】
0004753241.tif 000005
ここで、加算スペクトルを積分する領域は周波数０から周波数ｆｚである。
【００３５】
図１５に示されているように、測定位置が１，２，３と大きくなるにつれて加算スペクトルＳＳｍ（ｆ）の積分値Ｉｍが大きくなってゆくのが観測できる。健全部である測定位置５，６，７では、加算スペクトルＳＳｍ（ｆ）の積分値Ｉｍが一定値Ｉｐとなり飽和状態となる。この状態を安定状態と呼称する。この安定状態となっている測定位置では鉄筋は健全てあると判断できる。
【００３６】
このように図９に示されるように測定位置を決め、その測定位置において順番に測定を行い図１５のグラフを作成すれば、鉄筋が健全である領域を非破壊で検査可能である。図１５の縦軸に示されている値γ１、γ２について説明を行う。図１５の縦軸値がＩｐ、もしくはほぼＩｐに一致する場合に対応する測定位置では鉄筋は健全であると判断できる。Ｉｐ（未満）〜γ１の範囲に対応する測定位置においては、鉄筋は軽微な腐食であると判断できる。また、図１５の縦軸において、γ１〜γ２の範囲に対応する測定位置においては、鉄筋は中程度の腐食であること、さらに、γ２〜０では、鉄筋は重度の腐食であることを判定できる。γ１、γ２は数々の実験および現場計測によって見出した値である。Ｉｐを基準として考えた場合、γ１＝Ｉｐ×０．７、γ２＝ＩＰ×０．３程度である。
【００３７】
また、加算スペクトルを積分する領域は（４）式に示されているように、周波数０から周波数ｆｚである。一方、鉄筋の腐食度合い、コンクリートの状態などに影響を受け、健全部と軽微の腐食部との判断が難しい場合がある。その場合に対応するため、（４）式は（５）式に置き換えられる。
【数７】
0004753241.tif 000006
ここでｆｅ、ｆｓとは、
ｆｅ＝ｆｐ＋△ｆ
ｆｓ＝ｆｐ−△ｆ
で規定される。
ここで、△ｆは数々の実験及び現場計測によって実際の腐食度合との近似性を判定して見出した値である。本実験例では、△ｆ＝３／５×ｆｐである。
【００３８】
周波数ｆｐは加算スペクトルＳＳｍ（ｆ）のうち、もっともスペクトルピーク強度が大きな周波数である。本実施例の場合ではＳＳ６（ｆ）のスペクトルピーク周波数ｆｐに相当する。（５）式を使用することにより確度の高い判断が可能となる。
【００３９】
また、（４）、（５）式で算出されるＩｍはスペクトルの積分であるため近似的に反射波
のエネルギーを意味すると考えられる。すなわち、鉄筋腐食が進行するにしたがって鉄筋および鉄筋周辺からの反射波のエネルギーが小さくなっていくと解釈できる。これは、鉄筋周辺の環境が腐食環境に変化していくにつれて、超音波の吸収、散乱減少が激しくなることを意味すると考える。
上記のように本発明によれば、超音波をもちいてコンクリート構造物１の鉄筋３の腐食状態を、健全、軽微の腐食、中程度の腐食、重度の腐食の４段階に分けての判別が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】波形収集におけるフローチャートである。
【図２】鉄筋沿場合の探触子配置図である。
【図３】鉄筋挟場合の探触子配置図である。
【図４】加算スペクトルＳＳ（ｆ）を得るまでの信号処理フロー
【図５】平均化波形Ｆｎ（ｔ）の形成処理例（ｎ＝１の場合）を示すグラフである。
【図６】各種鉄筋反射波の模式図である。
【図７】スペクトルＳｎ（ｆ）の加算模式図である。
【図８】測定を行う鉄筋近辺の腐食度合いの模式図である。
【図９】測定位置ｍ（鉄筋沿場合の探触子は位置）を示す模式図である。
【図１０】各測定位置ｍでの加算スペクトルＳＳｍ（ｆ）を示すグラフである。
【図１１】各測定位置ｍでの規格化されたスペクトル強度を示すグラフである。
【図１２】測定位置ｍでの加算スペクトルＳＳｍ（ｆ）を示すグラフである。
【図１３】各測定位置ｍでのスペクトルピーク周波数を示すグラフである。
【図１４】各測定位置ｍでの加算スペクトルＳＳｍ（ｆ）を示すグラフである。
【図１５】各測定位置ｍでの加算スペクトルＳＳｍ（ｆ）の積分値を示すグラフである。
【図１６】鉄筋腐食によるコンクリート剥離の模様を示す概念斜視図である。
【図１７】従来例に係り、自然電位法での計測模様を示す概念図である。
【図１８】従来例に係り、超音波計測の測定ブロック図である。
【符号の説明】
【００４１】
１：コンクリート構造物
２：コンクリート構造物表面
３：鉄筋
４：腐食した鉄筋
５：クラック
６：コンクリートの剥離
７：人為的にコンクリートを除去した穴
８：自然電位計測機
９：電極Ａ
１０：電極Ｂ
１１：超音波
１２：送信探触子
１３：受信探触子
１４：電圧発生器
１５：受信機
１６：圧電素子
１７：制御部
１８：演算部
１９：表示部
２０：接触媒質
２１：鉄筋リブ
【図１】
0004753241.tif 000009
【図２】
0004753241.tif 000010
【図３】
0004753241.tif 000011
【図４】
0004753241.tif 000012
【図５】
0004753241.tif 000013
【図６】
0004753241.tif 000014
【図７】
0004753241.tif 000015
【図８】
0004753241.tif 000016
【図９】
0004753241.tif 000017
【図１０】
0004753241.tif 000018
【図１１】
0004753241.tif 000019
【図１２】
0004753241.tif 000020
【図１３】
0004753241.tif 000021
【図１４】
0004753241.tif 000022
【図１５】
0004753241.tif 000023
【図１６】
0004753241.tif 000024
【図１７】
0004753241.tif 000025
【図１８】
0004753241.tif 000026