(57)【要約】【課題】  鉄筋コンクリート部材が火災を受けた際に、当該鉄筋コンクリート部材を構成する鉄筋、コンクリートおよび鉄骨が火災後に再使用可能であるか否かを容易かつ速やかに判定することができる鉄筋、コンクリートおよび鉄骨の診断方法を提供する。【解決手段】  火災を受けた鉄筋の硬さを測定して、その測定値から当該鉄筋の受熱温度を推定した後、この受熱温度の推定値から当該鉄筋の残存強度を導き出すとともに、この残存強度に基づいて、当該鉄筋が再使用可能であるか否かを判定する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋コンクリート部材が火災を受けた際に、当該鉄筋コンクリート部材を構成する鉄筋が火災後に再使用可能であるか否かを診断する方法であって、
火災を受けた鉄筋の硬さを測定して、その測定値から当該鉄筋の受熱温度を推定した後、この受熱温度の推定値から当該鉄筋の残存強度を導き出すとともに、この残存強度に基づいて、当該鉄筋が再使用可能であるか否かを判定することを特徴とする鉄筋の診断方法。
【請求項２】
鉄筋の硬さと鉄筋の受熱温度との対応関係を予め求めておき、当該対応関係に基づいて、上記火災を受けた鉄筋の硬さの測定値から上記受熱温度を推定するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の鉄筋の診断方法。
【請求項３】
鉄筋の受熱温度と鉄筋の強度との対応関係を予め求めておき、当該対応関係に基づいて、上記鉄筋の受熱温度の推定値から上記残存強度を導き出すようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の鉄筋の診断方法。
【請求項４】
鉄筋コンクリート部材が火災を受けた際に、当該鉄筋コンクリート部材を構成する鉄筋が火災後に再使用可能であるか否かを診断する方法であって、
火災を受けた鉄筋の硬さを測定して、その測定値から当該鉄筋が再使用可能であるか否かを判定することを特徴とする鉄筋の診断方法。
【請求項５】
鉄筋コンクリート部材が火災を受けた際に、当該鉄筋コンクリート部材を構成する鉄筋が火災後に再使用可能であるか否かを診断する方法であって、
火災を受けた鉄筋の硬さを測定して、その測定値から当該鉄筋の残存強度または受熱温度を推定し、この残存強度または受熱温度の推定値に基づいて、当該鉄筋が再使用可能であるか否かを判定することを特徴とする鉄筋の診断方法。
【請求項６】
鉄筋コンクリート部材が火災を受けた際に、当該鉄筋コンクリート部材を構成するコンクリートが火災後に再使用可能であるか否かを診断する方法であって、
火災を受けた鉄筋の硬さを測定して、その測定値から当該鉄筋の受熱温度を推定した後、この受熱温度の推定値から当該鉄筋近傍のコンクリートが再使用可能であるか否かを判定することを特徴とするコンクリートの診断方法。
【請求項７】
鉄骨鉄筋コンクリート部材が火災を受けた際に、当該鉄骨鉄筋コンクリート部材を構成する鉄骨が火災後に再使用可能であるか否かを診断する方法であって、
火災を受けた鉄骨の硬さを測定して、その測定値から当該鉄骨の受熱温度を推定した後、この受熱温度の推定値から当該鉄骨の残存強度を導き出すとともに、この残存強度に基づいて、当該鉄骨が再使用可能であるか否かを判定することを特徴とする鉄骨の診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋コンクリート部材（鉄骨鉄筋コンクリート部材を含む。）を構成する鉄筋やコンクリート或いは鉄骨が火災後に再使用可能であるか否かを診断する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄筋コンクリート構造物が火災を受けた場合、その構造物の火災後の再使用性が問題となる。
従来、鉄筋コンクリートを構成する鉄筋やコンクリートは、フェノールフタレイン（ＦＦ）法による中性化試験を実施してその受熱温度が５００℃以下と推定できれば、強度試験を別途実施しなくとも、再使用が可能とされている（例えば、非特許文献１、２参照）。
【０００３】
一方、ＦＦ法から鉄筋の受熱温度が５００℃以上と推定される場合には、熱伝導解析を実施して受熱温度を推定するか若しくは構造部材から供試体を採取して引張試験を実施し、その強度を確認して再使用性を検討している。
【非特許文献１】日本火災学会編、「火災便覧」、第３版、共立出版株式会社、１９９          ７年５月、ｐ．９４５−９５５
【非特許文献２】鹿島建設技術研究所、「既存建物の耐力診断と対策」、鹿島出版会、          １９７８年６月、ｐ．８１−１０７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の方法のように、鉄筋コンクリートの構造部材（鉄筋コンクリート部材）から供試体を採取する場合には、その後の補修方法に問題が残り、さらにコストアップにもつながる。
また、熱処理を施して強度を高めている鉄筋（５００℃以下で熱処理している場合）については、ＦＦ法で受熱温度が５００℃以下と判断できても、その強度が低下している可能性がある。このような場合、現状では、供試体を採取して引張試験を実施してその強度を確認せざるを得ない。
また、上記鉄筋コンクリート部材に、高強度コンクリートを使用した場合には、受熱温度が３００℃程度でも強度回復が遅々として進まない例も報告されていることから、ＦＦ法ではコンクリートの再使用性を判断することができない。
【０００５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、鉄筋コンクリート部材が火災を受けた際に、当該鉄筋コンクリート部材を構成する鉄筋やコンクリート或いは鉄骨が火災後に再使用可能であるか否かを容易かつ速やかに判定することができる鉄筋、コンクリートおよび鉄骨の診断方法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】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、鉄筋コンクリート部材が火災を受けた際に、当該鉄筋コンクリート部材を構成する鉄筋が火災後に再使用可能であるか否かを診断する方法であって、火災を受けた鉄筋の硬さを測定して、その測定値から当該鉄筋の受熱温度を推定した後、この受熱温度の推定値から当該鉄筋の残存強度を導き出すとともに、この残存強度に基づいて、当該鉄筋が再使用可能であるか否かを判定することを特徴とするものである。
ここで、鉄筋コンクリート部材には、鉄骨を利用しない狭義の鉄筋コンクリート部材が含まれる他に、鉄骨を利用する鉄骨鉄筋コンクリート部材も含まれる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の鉄筋の診断方法において、鉄筋の硬さと鉄筋の受熱温度との対応関係を予め求めておき、当該対応関係に基づいて、上記火災を受けた鉄筋の硬さの測定値から上記受熱温度を推定するようにしたことを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の鉄筋の診断方法において、鉄筋の受熱温度と鉄筋の強度との対応関係を予め求めておき、当該対応関係に基づいて、上記鉄筋の受熱温度の推定値から上記残存強度を導き出すようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、鉄筋コンクリート部材が火災を受けた際に、当該鉄筋コンクリート部材を構成する鉄筋が火災後に再使用可能であるか否かを診断する方法であって、火災を受けた鉄筋の硬さを測定して、その測定値から当該鉄筋が再使用可能であるか否かを判定することを特徴とするものである。
この場合、鉄筋の硬さと鉄筋の受熱温度または残存強度との対応関係、並びに鉄筋の受熱温度または残存強度と鉄筋の再使用性との対応関係を予め求めておき、これら対応関係に基づいて、鉄筋の硬さの測定値から鉄筋が再使用可能であるか否かを判定するようにすればよい。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、鉄筋コンクリート部材が火災を受けた際に、当該鉄筋コンクリート部材を構成する鉄筋が火災後に再使用可能であるか否かを診断する方法であって、火災を受けた鉄筋の硬さを測定して、その測定値から当該鉄筋の残存強度または受熱温度を推定し、この残存強度または受熱温度の推定値に基づいて、当該鉄筋が再使用可能であるか否かを判定することを特徴とするものである。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、鉄筋コンクリート部材が火災を受けた際に、当該鉄筋コンクリート部材を構成するコンクリートが火災後に再使用可能であるか否かを診断する方法であって、火災を受けた鉄筋の硬さを測定して、その測定値から当該鉄筋の受熱温度を推定した後、この受熱温度の推定値から当該鉄筋近傍のコンクリートが再使用可能であるか否かを判定することを特徴とするものである。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、鉄骨鉄筋コンクリート部材が火災を受けた際に、当該鉄骨鉄筋コンクリート部材を構成する鉄骨が火災後に再使用可能であるか否かを診断する方法であって、火災を受けた鉄骨の硬さを測定して、その測定値から当該鉄骨の受熱温度を推定した後、この受熱温度の推定値から当該鉄骨の残存強度を導き出すとともに、この残存強度に基づいて、当該鉄骨が再使用可能であるか否かを判定することを特徴とするものである。
【００１３】
請求項１〜５の何れかに記載の発明によれば、診断対象となる火災を受けた鉄筋の硬さを測定して、その測定値から当該鉄筋の受熱温度と残存強度の少なくとも一方を推定し、その推定結果に基づいて、当該鉄筋が再使用可能であるか否かを判定するようにしたので、従来のような供試体の採取が不要となり、鉄筋コンクリート部材が火災を受けた際に、当該鉄筋コンクリート部材を構成する鉄筋が火災後に再使用可能であるか否かを容易かつ速やかに判定することができる。また、火災を受けた鉄筋コンクリート部材から供試体を採取する必要がなくなることから、補修に要する費用と時間を大幅に縮減することができる。
【００１４】
請求項６に記載の発明によれば、火災を受けた鉄筋の硬さを測定して、その測定値から当該鉄筋の受熱温度を推定した後、この受熱温度の推定値から当該鉄筋近傍のコンクリートが再使用可能であるか否かを判定するようにしたので、例えば、ＦＦ法では判定できなかった高強度コンクリートを使用した場合においても、当該高強度コンクリートが火災後に再使用可能であるか否かを容易かつ正確に判定することができる。
【００１５】
請求項７に記載の発明によれば、診断対象となる火災を受けた鉄骨の硬さを測定して、その測定値から当該鉄骨の受熱温度を推定した後、この受熱温度の推定値から当該鉄骨の残存強度を導き出すとともに、この残存強度に基づいて、当該鉄骨が再使用可能であるか否かを判定するようにしたので、従来のような供試体の採取が不要となり、鉄骨鉄筋コンクリート部材を構成する鉄骨が火災後に再使用可能であるか否かを容易かつ速やかに判定することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、火災を受けた鉄筋コンクリート構造物において、再使用できるか否か判断がつかない鉄筋やコンクリート或いは鉄骨に対して破壊検査を実施することなく、非破壊検査にて再使用が可能か否かの判断を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面に基づいて、本発明に係る鉄筋の診断方法の一実施形態について説明する。この診断方法は、図１のフローチャートに示すように、火災を受けた鉄筋の硬さを測定する第１ステップと、鉄筋の硬さの測定値から鉄筋の受熱温度（最高履歴温度）を推定する第２ステップと、受熱温度の推定値から鉄筋の残存強度を導き出す第３ステップと、導き出した残存強度に基づいて鉄筋が再使用可能であるか否かを判定する第４ステップとを有する。
【００１８】
本実施形態では、上記第１〜第４ステップの実行に先立って、次に示すように、試験片を用いて鉄筋の受熱温度と残存強度との対応関係、鉄筋の受熱温度（若しくは残存強度）とビッカース硬さとの対応関係をそれぞれ求め、それら対応関係に基づいて、実際に火災を受けた鉄筋のビッカース硬さの測定値から当該鉄筋の受熱温度と残存強度をそれぞれ推定するようにしている。
【００１９】
すなわち、鉄筋の受熱温度と残存強度との対応関係を求める場合には、先ず、鉄筋コンクリート部材の断面を設定し、その断面内に存在する各鉄筋（主筋、帯筋）の火災時における温度履歴を推定する。具体的には、図２に示すように、断面寸法、主筋および帯筋の配置と種類、主筋比（ｐｇ）、帯筋比（ｐｗ）、かぶりなどを設定した後、予め設定された等価火災時間（例えば、３０分、６０分、９０分、１２０分、１８０分）の各々について、各鉄筋位置の温度履歴を解析する。例えば、等価火災時間を６０分とした場合、図２の各点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３における温度履歴は、例えば、図３に示すように推定される。
【００２０】
次いで、上記主筋および帯筋と同じ種類の試験片を用意して、その試験片の温度が上記温度履歴に沿って推移するように試験片を加熱した後、ＪＩＳ−Ｚ２２４１（金属材料引張試験方法）に従って、試験片に対する引張試験を常温下で実施する。これにより、上記温度履歴を有する鉄筋の降伏強度または耐力、最大強さ、破断伸びなどを求めることができる。したがって、各等価火災時間に対応する温度履歴に沿って試験片をそれぞれ加熱した後、それら試験片の各々について、上記引張試験を実施するようにすれば、例えば、図４および図５に示すように、鉄筋の受熱温度（等価火災時間）と残存強度（降伏強度または耐力、最大強さ、破断伸び）との対応関係を把握することができる。
【００２１】
一方、鉄筋の受熱温度（若しくは残存強度）とビッカース硬さとの対応関係を求める場合には、上記と同様に、各等価火災時間に対応する温度履歴に沿って試験片をそれぞれ加熱した後、それら試験片の各々について、硬さ試験機を用いてビッカース硬さを測定する。これにより、例えば、図６および図７に示すように、鉄筋の受熱温度（等価火災時間）とビッカース硬さとの対応関係を把握することができる。
【００２２】
次に、上記対応関係を用いた鉄筋の診断方法について詳細に説明する。
先ず、第１ステップ（Ｓ１）では、診断対象となる鉄筋の硬さを測定する。具体的には、火災を受けた建物に対して目視観察を実施することで、調査すべき鉄筋コンクリート部材を特定した後、当該部材において診断対象となる鉄筋（例えば、帯筋）をはつり出し、その露出部分にビッカース硬さ試験機の圧子を押し当てて当該鉄筋の硬さを測定する。この際に、鉄筋の硬さを１箇所あたり複数点（例えば、１０点）測定し、これを平均するようにすれば、１箇所あたり１点の測定しかできないＦＦ法と比較して、鉄筋の受熱温度および残存強度の推定精度を向上させることができる。
【００２３】
第２ステップ（Ｓ２）では、鉄筋の受熱温度（等価火災時間）とビッカース硬さとの対応関係に基づいて、上記第１ステップで求めた硬さの測定値から鉄筋の受熱温度を推定する。例えば、鉄筋の受熱温度（等価火災時間）とビッカース硬さとの対応関係が図７（図６）のグラフで表される場合において、硬さの測定値が例えば１５０ＨＶであるときには、鉄筋の受熱温度を７４４℃（等価火災時間が１８０分）と推定することができ、例えば、硬さの測定値が２６０ＨＶであるときには、鉄筋の受熱温度を５２７℃（等価火災時間が９０分）と推定することができる。
【００２４】
第３ステップ（Ｓ３）では、鉄筋の受熱温度と残存強度との対応関係に基づいて、上記第２ステップで求めた受熱温度の推定値から鉄筋の残存強度を導き出す。例えば、鉄筋の受熱温度と残存強度との対応関係が図５のグラフで表される場合において、受熱温度の推定値が例えば７４４℃（等価火災時間が１８０分）となったときには、鉄筋の耐力（永久伸びの値を０．２％とする）を４００ＭＰａ、最大強さ（破壊強度）を５００ＭＰａ、破断伸びを３１％とそれぞれ推定することができ、例えば、鉄筋の受熱温度が５２７℃（等価火災時間が９０分）となったときには、鉄筋の耐力を８７５ＭＰａ、最大強さ（破壊強度）を９２５ＭＰａ、破断伸びを１４％とそれぞれ推定することができる。
【００２５】
第４ステップ（Ｓ４）では、上記第３ステップで導き出した残存強度に基づいて、鉄筋が再使用可能であるか否かを判定する。すなわち、上記第３ステップで導き出した各推定値と、それに対応する目標性能とを比較したときに、各推定値がすべて目標性能を上回る場合には、その鉄筋は再使用可能と判断することができ、推定値の何れかが要求性能を下回る場合には、その鉄筋は再使用不能と判断することができる。
【００２６】
以上のように、本実施形態によれば、診断対象となる鉄筋の硬さを測定して、その測定値から当該鉄筋の受熱温度を推定した後、この受熱温度の推定値から当該鉄筋の残存強度を導き出すとともに、この残存強度に基づいて、当該鉄筋が再使用可能であるか否かを判定するようにしたので、従来のような供試体の採取が不要となり、鉄筋コンクリート部材が火災を受けた際に、当該鉄筋コンクリート部材を構成する鉄筋が火災後に再使用可能であるか否かを容易かつ速やかに判定することができる。また、火災を受けた鉄筋コンクリート部材から供試体を採取する必要がなくなることから、補修に要する費用と時間を大幅に縮減することができる。
【００２７】
なお、本実施形態においては、鉄筋の硬さの測定値から鉄筋の受熱温度を推定した後、この受熱温度の推定値から鉄筋の残存強度を導き出すようにしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、鉄筋の硬さと残存強度との対応関係を予め求めておき、この対応関係に基づいて、鉄筋の硬さの測定値から鉄筋の残存強度を直接導き出すことも可能である。
【００２８】
また、本実施形態においては、鉄筋の残存強度に基づいて、当該鉄筋が再使用可能であるか否かを判定するようにしたが、例えば、当該鉄筋に必要とされる残存強度に対応する受熱温度を予め求めておき、この基準となる受熱温度と、推定した受熱温度との比較により、当該鉄筋が再使用可能であるか否かを判定することも可能である。
【００２９】
また、鉄筋コンクリート部材を構成するコンクリートが火災後に再使用可能であるか否かを診断する際には、先ず、火災を受けた鉄筋の硬さを測定して、その測定値から当該鉄筋の受熱温度を推定した後、この受熱温度の推定値から当該鉄筋近傍のコンクリートが再使用可能であるか否かを判定するようにすればよい。すなわち、普通強度のコンクリートでは受熱温度が５００℃、また高強度のコンクリートでは受熱温度が３００℃程度を超えると強度低下が顕著になることから、コンクリートの種類と受熱温度さえ分かれば、火災後のコンクリートの再使用を判定する（残存強度を推定する）ことができる。上記方法によれば、例えば、ＦＦ法では判定不能であった高強度コンクリートを使用した場合においても、当該高強度コンクリートが火災後に再使用可能であるか否かを容易かつ正確に判定することができる。
【００３０】
また、鉄骨鉄筋コンクリート部材を構成する鉄骨が火災後に再使用可能であるか否かを診断する際には、鉄筋の診断方法と同様に、火災を受けた鉄骨の硬さを測定して、その測定値から当該鉄骨の受熱温度を推定した後、この受熱温度の推定値から当該鉄骨の残存強度を導き出すとともに、この残存強度に基づいて、当該鉄骨が再使用可能であるか否かを判定するようにすればよい。この方法によれば、鉄骨鉄筋コンクリート部材が火災を受けた際に、当該鉄骨鉄筋コンクリート部材を構成する鉄骨が火災後に再使用可能であるか否かを容易かつ速やかに判定することができる。
【００３１】
なお、鉄筋コンクリート部材を構成する鉄筋が火災後に再使用可能であるか否かを診断する際には、例えば、次のような診断装置を使用することも可能である。すなわち、この診断装置は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、記憶装置、入力装置および表示装置等を有する周知のコンピュータによって構成されており、記憶装置には、上記ＣＰＵにより実行される各種処理プログラムや制御データ等を記憶する記憶領域の他に、各対応関係（鉄筋の受熱温度と残存強度との対応関係、鉄筋の受熱温度（若しくは残存強度）とビッカース硬さとの対応関係）を関数式あるいはテーブルとして記憶する記憶領域や、鉄筋が再使用可能であるか否かを判定するための判定値等を記憶する記憶領域などが設けられている。
【００３２】
そして、上記診断装置のＣＰＵは、上記記憶装置に格納された各種処理プログラムを読み込んで実行することにより、鉄筋の硬さの測定値を入力してＲＡＭ等に記憶する処理（入力手段）と、記憶装置に記憶された鉄筋の受熱温度とビッカース硬さとの対応関係に基づいて、鉄筋の硬さの測定値から鉄筋の受熱温度を推定する処理（受熱温度推定手段）と、記憶装置に記憶された鉄筋の受熱温度と残存強度との対応関係に基づいて、受熱温度の推定値から鉄筋の残存強度を導き出す処理（残存強度導出手段）と、導き出した残存強度と記憶装置に記憶された判定値との比較により鉄筋が再使用可能であるか否かを判定する処理（判定手段）とをそれぞれ実行するようになっている。
【００３３】
上記構成からなる診断装置によれば、鉄筋の硬さの測定値を入力装置から入力することによって、鉄筋コンクリート部材を構成する鉄筋が火災後に再使用可能であるか否かを迅速かつ正確に診断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る鉄筋の診断方法の一実施形態を説明するフローチャートである。
【図２】鉄筋コンクリート部材の断面の設定例を示す図である。
【図３】図２の各点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３における温度履歴を示すグラフで、等価火災時間を６０分とした場合を示している。
【図４】鉄筋の残存強度および破断伸びと等価火災時間との対応関係を示すグラフで、鉄筋がＳＤ４９０の場合を示している。
【図５】鉄筋の残存強度および破断伸びと等価火災時間との対応関係を示すグラフで、鉄筋がウルボン（登録商標）の場合を示している。
【図６】鉄筋のビッカース硬さと等価火災時間との対応関係を示すグラフで、鉄筋がウルボン（登録商標）の場合を示している。
【図７】鉄筋のビッカース硬さと受熱温度との対応関係を示すグラフで、鉄筋がウルボン（登録商標）の場合を示している。
【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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