(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート表層部に深度方向で互いに平行な複数の測定孔を形成する孔形成工程と、
前記孔形成工程による前記測定孔の一方において任意の深度で超音波を発振させる超音波発振工程と、
前記測定孔の他方において前記超音波発振工程における深度と同一の深度で該超音波発振工程による超音波であって前記測定孔の間にあるコンクリート表層部を伝搬したものを受振する超音波受振工程と、
前記超音波受振工程の後に、前記超音波発振工程による超音波の前記コンクリート表層部における伝搬速度を測定する速度測定工程と、
前記速度測定工程による前記コンクリート表層部における超音波の伝搬速度と、予め把握したコンクリートにおける超音波の伝達速度及び該コンクリートの強度の関係とから、該コンクリート表層部の強度を算定する強度算定工程と、を含むコンクリート表層部の強度測定方法であって、
前記孔形成工程の後であって前記超音波発振工程の前に、
本体枠を前記複数の測定孔の近傍に立設し、前記本体枠に回動可能に軸支された螺子棒を回転させることで、当該螺子棒に螺着されたブラケットを降下させて、前記ブラケットに取り付けられた発振部及び受振部を各測定孔内の同一の深度に配置することを特徴とする、
コンクリート表層部の強度測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載のコンクリート表層部の強度測定方法に使用する可変設定装置であって、
コンクリート表層部の表面に立設された本体枠と、前記本体枠に回動自在に軸支された螺子棒と、前記螺子棒の回動に伴ない当該螺子棒の軸方向に沿って移動するブラケットと、前記ブラケットに取り付けられた複数のロッドと、を備えていて、
少なくとも一つのロッドに超音波を発振させる発振部が取り付けられており、残りのロッドに前記発振部による超音波を受振する受振部が取り付けられており、前記発振部及び前記受振部の位置を同一の深度として可変設定することを特徴とする、
可変設定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート表層部の強度測定方法及びこれに使用する可変設定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリート表層部の強度測定方法としては様々な手法が開発されている。例えば、フェノールフタレイン法、針貫入法、シュミットハンマー法および超音波法が知られている。
【０００３】
フェノールフタレイン法は、ボーリングのコア乃至は孔内壁面にフェノールフタレイン試薬を噴霧して、非赤色部の厚さを測定して表層の中性化深さを判定する方法であって、中性化深さの把握ができるに止まるものである。
【０００４】
針貫入法は、ボーリングのコアに針を貫入させ、貫入量から強度を評価し、深さ方向の劣化程度を把握する方法であるが、設備が大がかりとなり、フィールドでの適用が困難である。
【０００５】
シュミットハンマー法は、コンクリート表面をシュミットハンマーで打撃してその反発度を測定することにより強度などを把握し、劣化深さを検知する方法であり、利用の手軽さから多用されているが、表面の測定に限定される。
【０００６】
そこで、これらのコンクリート表層部の強度測定方法における不都合を解消するものとして、超音波法がある。これは、図５に示すように、コンクリートの表面に超音波を発振させる発振部から該超音波を受振する受振部までの距離を変化させながら、その距離−時間プロットの折れ点位置をとらえ、劣化深さを求める方法である。なお、この超音波法には、コンクリートにおける発振部の据え付けがコンクリートの表面になされるもの（図５（ａ））と、コンクリートの表層部を切削して形成した溝部になされるもの（図５（ｂ））とがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の超音波法では、同図に示すように、コンクリートの劣化部と健全部との境界位置を判別できるに止まり、そのような劣化部の劣化の程度が深度に応じてどのように変化していくかまでは把握できず、老朽化コンクリートの補修に際してのはつり深さの決定やはつり作業を経済的かつ合理的に行うことが実際上相当に困難であるという問題がある。また、このような半定量的な従来の超音波法では、中性化、火災、凍結融解、アルカリ骨材反応等による強度低下を量的に把握するような場合には適用できない。
【０００８】
なお、従来の超音波法には、超音波振動子を測定対象物の表面に密着させる必要があることから、対象物の表面形状によっては測定作業が困難となるという不具合や、発振子からの超音波は劣化部を通り健全部で反射されて受振子に至るが、鉄筋や鉄骨の影響を受け易くその判定には高度な技術的判断がいることなどから熟達者に限定されるという不具合があり、フィールドでの適用が難しい。
【０００９】
そこで、本発明は、老朽化コンクリートの補修に際してのはつり深さの決定やはつり作業を経済的かつ合理的に行うことができ、中性化、火災、凍結融解、アルカリ骨材反応等による強度低下の把握も可能となるように、コンクリート表層部におけるコンクリートの劣化状態が深度毎に定量的に測定できるようなコンクリート表層部の強度測定方法及びこれに使用する可変設定装置を得ることを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明に係るコンクリート表層部の強度測定方法は、コンクリート表層部に深度方向で互いに平行な複数の測定孔を形成する孔形成工程と、前記孔形成工程による前記測定孔の一方において任意の深度で超音波を発振させる超音波発振工程と、前記測定孔の他方において前記超音波発振工程における深度と同一の深度で該超音波発振工程による超音波であって前記測定孔の間にあるコンクリート表層部を伝搬したものを受振する超音波受振工程と、前記超音波受振工程の後に、前記超音波発振工程による超音波の前記コンクリート表層部における伝搬速度を測定する速度測定工程と、前記速度測定工程による前記コンクリート表層部における超音波の伝搬速度と、予め把握したコンクリートにおける超音波の伝達速度及び該コンクリートの強度の関係とから、該コンクリート表層部の強度を算定する強度算定工程と、を含むコンクリート表層部の強度測定方法であって、前記孔形成工程の後であって前記超音波発振工程の前に、本体枠を前記複数の測定孔の近傍に立設し、前記本体枠に回動可能に軸支された螺子棒を回転させることで、当該螺子棒に螺着されたブラケットを降下させて、前記ブラケットに取り付けられた発振部及び受振部を各測定孔内の同一の深度に配置することを特徴としている。
【００１１】
一方、このようなコンクリート表層部の強度測定方法に使用する可変設定装置は、コンクリート表層部の表面に立設された本体枠と、前記本体枠に回動自在に軸支された螺子棒と、前記螺子棒の回動に伴ない当該螺子棒の軸方向に沿って移動するブラケットと、前記ブラケットに取り付けられた複数のロッドと、を備えていて、少なくとも一つのロッドに超音波を発振させる発振部が取り付けられており、残りのロッドに前記発振部による超音波を受振する受振部が取り付けられており、前記発振部及び前記受振部の位置を同一の深度として可変設定することを特徴としている。
【００１２】
これらの発明によれば、超音波の伝搬速度が深さ方向に把握でき、コンクリート表層部の強度を算定できるので、コンクリート表層部におけるコンクリートの劣化状態が深度毎に定量的に測定することが可能となる。
【００１３】
したがって、老朽化コンクリートの補修に際してのはつり深さの決定やはつり作業を経済的かつ合理的に行うことができ、中性化、火災、凍結融解、アルカリ骨材反応等による強度低下の把握も可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明の実施の形態に係るコンクリート表層部の強度測定装置の全体構成を示す側面図及び斜視図、図２は該コンクリート表層部の強度測定装置の部分構成を示す側面図、該コンクリート表層部の強度測定装置の部分構成を示す平面図である。
【００１６】
なお、以下の説明は、測定孔１２として二の孔を形成する場合についてのものであるが、２以上の複数の孔を形成する場合についても妥当性を有するものである。
【００１７】
本実施の形態において、コンクリート表層部の強度測定装置は、図１に示すように、発振部１と、受振部２と、速度測定部３と、強度算定部４と、可変設定部５とから構成されている。以下、各構成要素について詳細に説明する。
【００１８】
（１）発振部１
発振部１は、同図に示すように、コンクリート表層部１１に深度方向で形成された互いに平行な二の測定孔１２のうちの一方に挿入されるものであり、超音波を発振させる役割を果たすものである。
【００１９】
（２）受振部２
受振部２は、同図に示すように、測定孔１２のうちの他方に挿入されるものであり、発振部１による超音波を受振する役割を果たすものである。
【００２０】
（３）速度測定部３
速度測定部３は、同図に示すように、測定孔１２の間にあるコンクリート表層部１１において発振部１による超音波の伝搬速度を測定する役割を果たすものである。
【００２１】
この速度測定部３は、具体的には、同図に示すように、発振部１の中心である発振点及び受振部２の中心である受振点の間における超音波の伝搬速度を測定する速度測定器３ａと、発振点における超音波の発振タイミングの信号及び受振点における超音波の受振タイミングの信号を発振部１及び受振部２から速度測定器３ａまで伝送するタイミング伝送ケーブル３ｂとからなっている。
【００２２】
つまり、速度測定器３ａにより、タイミング伝送ケーブル３ｂを介して、発振点における超音波の発振タイミング及び受振点における超音波の受振タイミングを測定すれば、両点間における超音波の伝搬時間が求まり、加えて、両点間の距離が既知であることから、測定孔１２の間にあるコンクリート表層部１１における超音波の伝搬速度が求まることとなる。
【００２３】
（４）強度算定部４
強度算定部４は、速度測定部３により測定される測定孔１２の間にあるコンクリート表層部１１における超音波の伝搬速度と、予め把握したコンクリートにおける超音波の伝達速度及び該コンクリートの強度の関係とから、コンクリート表層部１１の強度を算定する役割を果たすものである。
【００２４】
本実施の形態における強度算定部４としては、図１に示すように、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＣＰＵを備えるノート型コンピュータ４ａと、速度測定器３ａからノート型コンピュータ４ａまで伝搬速度データを伝送する速度伝送ケーブル４ｂとからなっている。
【００２５】
なお、図示しないが、このノート型コンピュータ４ａのＲＯＭには、後記する強度算定工程を実行するためのプログラムが格納されている。そして、ＣＰＵにより、後記する速度測定工程の実行によって求められた測定孔１２の間にあるコンクリート表層部１１における超音波の伝搬速度と、予め把握したコンクリートにおける超音波の伝達速度及び該コンクリートの強度の関係とに基づいて前記プログラムを実行することにより、コンクリート表層部１１の強度を算定するようになっている。
【００２６】
（５）可変設定部５
可変設定部５は、測定孔１２におけ１る発振部１及び受振部２の位置を同一の深度として可変設定する役割を果たすものである。
【００２７】
この可変設定部５は、具体的には、図２及び図３に示すように、測定孔１２の間にあるコンクリート表層部１１の表面に上下方向で立設され、上下端に一対の軸受２１ａを備える本体枠２１と、これらの軸受２１ａに対して回動自在に軸支され、上端部にハンドル２２ａを備える螺子棒２２と、螺子棒２２の中間部に対して螺着される中央部ナット部材２３ａ、本体枠２１の中間部に対して遊嵌される一対のガイドリング２３ｂ及び両端部ナット部材２３ｃを一体に備えるブラケット２３と、両端部ナット部材２３ｃに対して上下方向で螺着される一対のロッド２４とからなっている。
【００２８】
なお、本実施の形態における可変設定部５は、一の発振部１と一の受振部２とを有する場合において二の測定孔１２における発振部１及び受振部２の位置を同一の深度に設定するものであるが、これに限られるものではなく、複数の発振部１と複数の受振部２とを有する場合において複数の測定孔１２における発振部１及び受振部２の位置を同一の深度に設定するものとすることができる。
【００２９】
次に、図１及び図４を用いて、このような強度測定装置を用いて行うコンクリート表層部の強度測定方法について説明する。
【００３０】
なお、この強度測定方法は、孔形成工程と、超音波発振工程と、超音波受振工程と、速度測定工程と、強度算定工程とから構成されている。
【００３１】
（１）孔形成工程（図４（ａ）参照）
はじめに、コンクリート表層部１１に深度方向で互いに平行な二の測定孔１２を形成する孔形成工程が行われる。
【００３２】
まず、予め削孔が必要な箇所におけるコンクリート表層部１１の表面に対してマーキングをする。次いで、ボーリングマシン３２により、マーキングした箇所におけるコンクリート表層部１１の表面を所定の深度まで削孔する。これにより、測定孔１２が形成される。
【００３３】
（２）超音波発振工程（図４（ｂ）及び図４（ｃ）参照）
続いて、孔形成工程で形成した測定孔１２の一方で所定の深度において超音波を発振させる超音波発振工程が行われる。
【００３４】
まず、測定孔１２の間にあるコンクリート上に本体枠２１を上下方向で立設する。このとき、本体枠２１の下端部を図示しないアンカーボルト３１（図３参照）によってコンクリート表層部１１に定着する。
【００３５】
次いで、ブラケット２３の両端部ナット部材２３ｃに螺着されるロッド２４を回転させて該ロッド２４の高さを発振部１の中心である発振点と受振部２の中心である受振点とが同一の高さとなるように調節する。
【００３６】
続いて、螺子棒２２の上端部に備えるハンドル２２ａを操作して螺子棒２２を所定の方向に回転させると、中央部ナット部材２３ａ及びこれと一体であるブラケット２３は、螺子棒２２の回転に追従して降下する。
【００３７】
このとき、ブラケット２３が降下すると、ブラケット２３と一体である両端部ナット部材２３ｃ及びこれに螺着される一対のロッド２４とともに、発振部１及び受振部２も降下する。そして、発振部１の中心である発振点と受振部２の中心である受振点とが所定の深度に設定された時点でハンドル２２ａ操作を停止した状態におく。
【００３８】
このような状態において、発振部１において超音波を発振させる。
【００３９】
（３）超音波受振工程（図４（ｂ）及び図４（ｃ）参照）
超音波発振工程と併行して、測定孔１２の他方において超音波発振工程における深度と同一の深度で該超音波発振工程による超音波であって測定孔１２の間にあるコンクリート表層部１１を伝搬したものを受振する超音波受振工程が行われる。
【００４０】
すなわち、超音波受振工程で発振部１の中心である発振点と受振部２の中心である受振点とが所定の深度に設定されたままのハンドル２２ａ操作の停止状態において、受振部２において発振部１において発振させた超音波を受振する。
【００４１】
（４）速度測定工程（図１参照）
続いて、超音波受振工程の後に、超音波発振工程による超音波のコンクリート表層部１１における伝搬速度を測定する速度測定工程が行われる。
【００４２】
速度測定器３ａにより、タイミング伝送ケーブル３ｂを介して、発振点における超音波の発振タイミング及び受振点における超音波の受振タイミングを測定する。
【００４３】
これにより、両点間における超音波の伝搬時間が求まる。
【００４４】
すると、速度測定器３ａにより求めた両点間における超音波の伝搬時間と既知である両点間の距離とに基づいて、測定孔１２の間にあるコンクリート表層部１１における超音波の伝搬速度が求められる。
【００４５】
（５）強度算定工程（図１参照）
最後に、速度測定工程により求めたコンクリート表層部１１における超音波の伝搬速度と、予め把握したコンクリートにおける超音波の伝達速度及び該コンクリートの強度の関係とから、該コンクリート表層部１１の強度を算定する強度算定工程が行われる。
【００４６】
具体的には、速度測定工程で求めた測定孔１２の間にあるコンクリート表層部１１における超音波の伝搬速度と、予め把握したコンクリートにおける超音波の伝達速度及び該コンクリートの強度の関係とに基づいてノート型コンピュータ４ａのＲＯＭに格納されたプログラムを実行すると、コンクリート表層部１１の強度が算定されることとなる。
【００４７】
以上説明したように、本実施の形態に係るコンクリート表層部の強度測定方法及びその装置によれば、所定の深度において超音波の伝搬速度を把握することができ、コンクリート表層部１１の強度を算定することが可能となる。
【００４８】
そして、測定孔１２における発振部１及び受振部２の深度を適宜変更しながら、超音波発振工程、超音波受振工程、速度測定工程及び強度算定工程を適宜繰り返して行うこととすれば、コンクリート表層部１１におけるコンクリートの劣化状態が深度毎に定量的に測定できることとなり、ひいては寿命判定等が可能となり合理的な架け替えなどの計画ができることとなった。
【００４９】
また、深度毎の定量的な測定が可能となったことから、老朽化コンクリートの補修に際してのはつり深さの定やはつり作業を経済的かつ合理的に行うことが可能となり、加えて、中性化、火災、凍結融解、アルカリ骨材反応等による強度低下の把握も可能となり、的確な補修等を行うことができることとなった。
【００５０】
本発明に係るコンクリート表層部の強度測定方法及び可変設定装置によれば、老朽化コンクリートの補修に際してのはつり深さの決定やはつり作業を経済的かつ合理的に行うことができ、中性化、火災、凍結融解、アルカリ骨材反応等による強度低下の把握も可能となるように、コンクリート表層部におけるコンクリートの劣化状態が深度毎に定量的に測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るコンクリート表層部の強度測定装置の全体構成を示す側面図及び斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るコンクリート表層部の強度測定装置の部分構成を示す側面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るコンクリート表層部の強度測定装置の部分構成を示す平面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るコンクリート表層部の強度測定方法を説明する側面図である。
【図５】従来例であるコンクリート表層部の強度測定装置の全体構成を示す側面図である。
【符号の説明】
１…発振部
２…受振部
３…速度測定部
３ａ…速度測定器
３ｂ…タイミング伝送ケーブル
４…強度算定部
４ａ…ノート型コンピュータ
４ｂ…速度伝送ケーブル
５…可変設定部
１１…コンクリート表層部
１２…測定孔
２１…本体枠
２１ａ…軸受
２２…螺子棒
２２ａ…ハンドル
２３…ブラケット
２３ａ…中央部ナット部材
２３ｂ…ガイドリング
２３ｃ…両端部ナット部材
２４…ロッド
３１…アンカーボルト
３２…ボーリングマシン
【図１】
0004686068.tif 000002
【図２】
0004686068.tif 000003
【図３】
0004686068.tif 000004
【図４】
0004686068.tif 000005
【図５】
0004686068.tif 000006