(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート表面に、噴射ノズルによって高圧水を噴射し、強度の劣化している劣化コンクリートを破砕・剥落せしめて、健全なコンクリートのみを残すようにしてなる表面強度を検査するコンクリートの表面検査方法において、脈動の大きなプランジャーポンプを用いて前記高圧水を噴射し、この高圧水噴流が液滴領域に近い連続流領域において該コンクリート表面に噴射されるようにスタンドオフを設定してなることを特徴とするコンクリートの表面検査方法。
【請求項２】
請求項１に記載のコンクリートの表面検査方法において、前記高圧水噴流の条件を、噴射水圧を５０〜８０ＭＰａ、噴射水量を２０〜５０リットル／ｍｉｎ、前記スタンドオフ距離を噴射ノズルのオリフィス径ｄで除した無次元化スタンドオフ距離を１００〜５００、の範囲から設定することを特徴とするコンクリートの表面検査方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のコンクリートの表面検査方法において、前記噴射ノズルを回転運動させることにより、前記高圧水噴流に円錐状軌跡を描かせて噴射させる噴射ノズルを用いることを特徴とするコンクリートの表面検査方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載のコンクリートの表面検査方法において、前記高圧水噴流の前記コンクリート表面に沿った移動速度を１５〜２０ｓｅｃ／ｍとしてなることを特徴とするコンクリートの表面検査方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載のコンクリートの表面検査方法において、前記噴射ノズルの前記コンクリートに対する入射角を３０゜以下としてなることを特徴とするコンクリートの表面検査方法。
【請求項６】
請求項１〜４の何れか１項に記載のコンクリートの表面検査方法において、前記噴射ノズルの前記コンクリートに対する入射角を約１０゜としてなることを特徴とするコンクリートの表面検査方法。
【請求項７】
請求項１〜６に記載のコンクリートの表面検査方法によりコンクリート表面の検査を行って、劣化コンクリートを除去し、除去されたコンクリート部分の補修を行うコンクリートの補修方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリートの表面検査方法および補修方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、橋梁・トンネル・高速道路・新幹線・港湾構造物などのコンクリート構造物が劣化して、構造物表面からコンクリート片が剥落する事故が頻繁に起きている。
【０００３】
図１０（ａ）に示したのは、劣化の進んだコンクリート構造物１の断面図である。このコンクリート構造物１は大気あるいは海水などの外部環境と表面Ｓで接しており、内部には深さＤrの位置に鉄筋２ａが配されている。
【０００４】
コンクリートは、健全な状態でも細かな空隙組織を持つので、表面Ｓには多数の毛細空隙が露出している。一方、コンクリート構造物１を取り巻く、酸性雨・二酸化炭素・塩化物イオン（Ｃｌ-）・凍結融解（水が凍って膨張する）などはコンクリートや鉄筋の劣化促進媒体であり、それらが空隙を通じて内部に浸透・拡散すると、内部で化学反応が進行し、アルカリ性のコンクリート組織が、次第に中性化して鉄筋が腐食されやすくなる。また、二酸化炭素との反応がさらに進むと、コンクリートのセメント硬化体組織自体が分解される、いわゆる炭酸化（中性化）が起こる。
【０００５】
図１０（ａ）において、表面Ｓから境界面Ｂまでの間は、このような中性化、炭酸化によって強度の低下した劣化コンクリート１ａが形成されている。また鉄筋２ａのまわりには赤さび３が発生し、それが体積膨張（約２．６倍）を起こす結果、鉄筋２ａのまわりのコンクリートに亀裂４が発生する。亀裂４は、劣化促進媒体の浸透を促進し、劣化を加速する原因になる。さらに亀裂４が成長して表面のひび割れになると、コンクリートの一体性が失われ、やがて剥落コンクリート片１ｃが剥落する。
【０００６】
コンクリート片の剥落は、何の前触れもなく発生するのが常であり、自動車、電車、人間などの通行中に剥落が起これば、大事故となる可能性が高い。そこで、事故防止のため、定期的に劣化検査を行い、ひび割れが進んで剥落の可能性が高い部分をただちに補修する対策が必要となっていた。
【０００７】
ところが、劣化コンクリート１ａの深さＤBは、環境に依存するので、同じ構造物であっても場所によって異なり、図示のように凹凸を持っている。その正確な深さは容易に知ることはできない。
【０００８】
従来、コンクリート構造物の表面劣化検査としては、ひび割れなどを目視で調べる目視検査と、内部の劣化状態を探査するための、ハンマーによるたたき点検が行われてきた。後者は検査員が、検査対象の構造物表面をハンマーでたたき、その打音を聞き取り、コンクリートの浮き、ひび割れ、内部腐食などの劣化の有無を判定するものである。コンクリートが健全であれば、構造物として一体性があるので、打音が場所によって大きく変わることはなく、また比較的低音になる。一方、劣化部では、構造物としての一体性や剛性が低下しているので、健全部の打音と異なる異音が聞かれる。
【０００９】
これらの検査・点検で発見された劣化箇所は、マーキングされ、さらにハンマーによるたたきを繰り返して、劣化部分を強制的に剥落させ、そのあとで、図１０（ｂ）に示したように上から補修コンクリート５で修復したり、あるいは鋼板による補強や、ガラス繊維と接着剤とにより剥落防止処置を施したりしていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなたたき点検は、たたき方に作業員の個人差があり、判定基準も官能的で作業員の主観に頼る部分が大きく点検の信頼性が乏しいという問題があった。
そのため、点検作業がより厳しくなり、入念にたたく結果、かえって劣化を促進させたり、健全であった部分も劣化させてしまったりして逆効果となる場合もあるという問題があった。逆に、たたきすぎを恐れる結果、図１０（ｂ）に示したように、劣化コンクリート１ａを残したまま補修してしまい、補修効果が長続きしないという問題もあった。
さらに、作業に習熟した少数の熟練者によって時間をかけて点検を行わざるを得ないために、点検費用が膨大になるという問題があった。
【００１１】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであって、客観的で再現性があり、検査を行っても検査対象構造物の健全部分が劣化しないコンクリート表面検査方法を提案することを目的とする。
また、検査作業の機械化によって、検査の省人化が可能なコンクリート表面検査方法を提案することを目的とする。
さらに、そのようなコンクリートの表面検査方法を生かした合理的で信頼性の高いコンクリートの補修方法を提案することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題のいずれかを解決するために、請求項１に記載の発明では、コンクリート表面に、噴射ノズルによって高圧水を噴射し、強度の劣化している劣化コンクリートを破砕・剥落せしめて、健全なコンクリートのみを残すようにしてなる表面強度を検査するコンクリートの表面検査方法において、脈動の大きなプランジャーポンプを用いて前記高圧水を噴射し、この高圧水噴流が液滴領域に近い連続流領域において該コンクリート表面に噴射されるようにスタンドオフを設定してなるコンクリートの表面検査方法である。
即ち、高圧水噴流が、液滴領域に近い連続領域の構造をとり、衝撃圧が高くかつ変動幅が大きくなることを利用して、コンクリートの破砕を行うものである。
このような高圧水噴流を劣化コンクリートに噴射すると、まず、表面の微細空隙から、噴流が高圧で浸透させられる。このとき、コンクリートにひび割れなどの欠陥があると、自然にその欠陥に集中して浸透していく。浸透が行き渡ると、コンクリート内に浸透した水は逃げ場がないので、全体として閉鎖管路を構成し、コンクリート表面の圧力がコンクリート内部に伝達される。このときの圧力は変動衝撃圧であるので、コンクリートは変動幅の大きい繰り返し荷重を受けるから、微細コンクリート組織のミクロ破壊が進行して欠陥が拡大される。特にひび割れなどの亀裂の先端では引張荷重となる内圧を受けるので、亀裂が加速的に進展して破壊される。一方、そのような欠陥のない健全なコンクリートは破壊されない。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のコンクリートの表面検査方法において、前記高圧水噴流の条件を、噴射水圧を５０〜８０ＭＰａ、噴射水量を２０〜５０リットル／ｍｉｎ、前記スタンドオフ距離を噴射ノズルのオリフィス径ｄで除した無次元化スタンドオフ距離を１００〜５００、の範囲から設定することを特徴とするコンクリートの表面検査方法である。
このように設定された条件によると、高圧水噴流の液滴領域に近い連続流領域を確実にコンクリート表面に当てることができるので、劣化コンクリートの表面検査方法に用いるのに適切な高圧水噴流を容易に得ることができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載のコンクリートの表面検査方法において、前記噴射ノズルを回転運動させることにより、前記高圧水噴流に円錐状軌跡を描かせて噴射させる噴射ノズルを用いるコンクリートの表面検査方法である。
そのため、高圧水噴流の性質を適切に保ったまま広範囲の噴射が行えるので、掃引作業が容易となるとともに、もれのない検査が可能となる。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、請求項１〜３の何れか１項に記載のコンクリートの表面検査方法において、前記高圧水噴流の前記コンクリート表面に沿った移動速度を１５〜２０ｓｅｃ／ｍとしてなるコンクリートの表面検査方法である。
これにより、劣化コンクリートを迅速且つ確実に破砕することができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明では、請求項１〜４の何れか１項に記載のコンクリートの表面検査方法において、前記噴射ノズルの前記コンクリートに対する入射角を３０゜以下としてなるコンクリートの表面検査方法である。
これにより、噴流のコンクリートへの浸透量を多くして、劣化コンクリートの迅速且つ確実な破砕を行うことができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明では、請求項１〜４の何れか１項に記載のコンクリートの表面検査方法において、前記噴射ノズルの前記コンクリートに対する入射角を約１０゜としてなるコンクリートの表面検査方法である。
これによる、噴流のコンクリートへの浸透量を最大とすることができる。
【００１８】
請求項７に記載の発明では、請求項１〜６に記載のコンクリートの表面検査方法によりコンクリート表面の検査を行って、劣化コンクリートを除去し、除去されたコンクリート部分の補修を行うコンクリートの補修方法を用いる。
そのため、コンクリート表面の検査と同時に劣化コンクリートの除去が行われるので、検査の基準条件と除去の基準条件が同一で乖離がないから、劣化コンクリートを確実に除去した上で補修を行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下では、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、すべての図面を通じて、同一または相当する部材は、同一の符号を付して説明する。
【００２０】
まず、本発明に係るコンクリートの表面検査方法について説明する。
噴流を加工、破砕、洗浄などに用いる工法全般はウォータージェット工法（以下、ＷＪ工法と称する）と呼ばれている。本発明に係るコンクリートの表面検査方法は、高圧水噴流が、そのようなＷＪ工法ではこれまで活用されて来なかった特性を備えることに着眼して、その積極的利用を図り、ハンマーたたき点検に取って代わる、コンクリートの劣化診断技術を提案するものである。本方法は、高圧水噴流を利用して、劣化コンクリート箇所をきわめて適確に発見し、しかも同時に劣化部分を除去するという、これまでに例を見ない方法であり、いわば一石二鳥とも言える、優れた技術である。
【００２１】
そこで、まず、本発明が活用する高圧水噴流の特性から説明する。
高圧水噴流を高速で大気中に噴出させた場合の気中高速水噴流は図１（ａ）に示すような構造を呈する（柳井田勝哉、大橋昭：気中高速水噴流特性に関する研究−霧化液滴領域について 第２報。日本鉱業会誌、９３−１０７３（１９７７）、４８９．）。これに示されるように気中高速水噴流は、水噴流が連続性を保つ連続流領域、水噴流が連続性を失って液塊および液滴が発生する液滴流領域、水噴流が崩壊して噴霧状態となって拡散する拡散流領域の３領域に大きく分類される。特に、連続流領域の中で、噴射ノズル近傍に生じる空気を含まない透明な部分を噴流核域と言い、下流に行くにしたがって噴流外周から空気が浸入する遷移域を経てやがて消滅する。
【００２２】
より具体的には、図１（ｂ）に示すように、ノズルから噴出した水の流れは噴出直後においては液体界面が滑らかですぐに表面波が現れ、その表面波の振幅は下流に行くにしたがって次第に大きくなっていき、その下流では界面が渦状に巻き込まれて不安定な渦が形成され、やがて大きく成長した表面波の波頭部の巻き込みによってヘアピン状の突起が成長するとともに、噴流内部に空気が混入して界面近くに多数の気泡を含んだ、乱れた界面が形成されてくる。そして、その下流の液滴流領域において、乱れた界面の先端部がちぎれて微細な液滴が発生するとともに、崩壊が次第に噴流中心部まで進行していって液塊および液滴に分裂する。それら液塊および液滴はさらに再分裂していき、その下流の拡散流領域では最終的に微小な噴霧となる。
【００２３】
図２は、このような噴流の構造と噴流の破壊作用の関係を明らかにした実験結果を示すものであり、高圧水噴流の衝突によって金属材料の質量減少量Ｍがノズル出口から試片までの距離Ｘによって変化する関係をアルミニウムについて測定した結果を示すものである（小林陵二：高速ウォータージェットによる固体材料の加工（研究展望）、日本機械学会論文集Ｂ編、５２−４８３（１９８６）、３６４５．）。ノズル出口直径（オリフィス径）ｄは１ｍｍ、噴射時間は６０秒である。ａはノズル出口面積、ｇは重力加速度、Ｐはノズル上流で測った吐出圧力である。図２では吐出圧力Ｐを３０ＭＰａ、５０ＭＰａ、７０ＭＰａ，９０ＭＰａとした場合における質量減少量Ｍを、噴流がもっている運動量（２ａＰ）に相当する量で除して無次元化した値を縦軸にとっている。横軸は距離Ｘをノズル出口直径ｄで除して無次元化した無次元化スタンドオフ距離である。
【００２４】
図２より分かるように、吐出圧力Ｐが５０ＭＰａ以上では、質量減少量Ｍはノズル近傍で第１ピークＴ1が生じ、ノズルから離れた位置では、それぞれの吐出圧力に応じて第２ピークが生じてそこで最大となることが分かる（図示では、Ｐ＝９０ＭＰａの第２ピークをＴ2で示した）。第１ピーク近傍では噴流の掘削作用が、第２ピーク近傍では、液塊や液滴の衝突による衝撃破壊が支配的である、とされる。
【００２５】
図３、４は、上記の実験において、噴流に変動衝撃圧が連続的に作用することによって材料の破壊が起こっていることを示す実験結果である（小林陵二ほか：ウォータージェット加工技術における噴流の構造と金属材料の壊食過程、日本機械学会論文集Ｂ編、５２−４８９（１９８７）、１５４１．）。縦軸は、吐出圧力Ｐ0＝５０ＭＰａとした場合の噴流中心軸位置における衝撃圧Ｐの測定結果であり、Ｍａｘ．、Ａｖｅ．、Ｍｉｎ．はそれぞれ最大、平均、最小の各値が示されている。横軸は、測定位置をノズル径（オリフィス径）ｄで除した無次元化スタンドオフ距離を示している。なお、図２の第１ピークＴ1と第２ピークＴ2に挟まれる範囲Ｒを、比較のために図３にも記入した。
【００２６】
図３より、無次元化スタンドオフ距離が範囲Ｒにおいて、最大の衝撃圧がほぼ一定で、それ以上離れると急速に低下すること、最小の衝撃圧との差である変動幅はスタンドオフ距離の増加とともに増加するという特性を示すことが分かる。
【００２７】
図４は、図３と同様の条件で、範囲Ｒの中央付近である無次元化スタンドオフ距離ｘ／ｄ＝２７０なる位置における衝撃圧の周波数分析を行った結果である。横軸は周波数、縦軸はスペクトル強度を示す。約２．５ｋＨｚに極大値があることが分かる。この周波数は、高圧ポンプの脈動の変動周波数（約２０Ｈｚ）より２けた大きく、また、噴射ノズルや噴流が分裂している下流域では観測されないので、噴流のミクロ的な変形、変動と関係があるのは明らかであるが、メカニズムの詳細は知られていない。
【００２８】
本発明では、無次元化スタンドオフ距離を、衝撃圧の第１ピークＴ1と第２ピークＴ2の間にある範囲Ｒの領域に設定することにより、高圧水噴流が、液滴領域に近い連続領域の構造をとり、衝撃圧が高くかつ変動幅が大きくなることを利用して、コンクリートの破砕を行うものである。
【００２９】
図５は、このような高圧水噴流をコンクリート表面に噴射した場合の、衝突時の圧力変化を示す概念図である。横軸は時間を、縦軸は圧力を示す。折れ線１０は、原点において、噴流先端が最初に表面に接触を開始し、コンクリート表面に加わる圧力が上昇し、最高圧（せき止め圧）ＰDに至る様子を示す。折れ線１１は、液塊化した噴流が衝突によってコンクリート表面に広がるために圧力が低下する様子を示す。この間の時間ｔ1はきわめて短時間と考えられる。以後のｔ2の折れ線１２は、後続の噴流のミクロ液塊が連続してコンクリート表面に到達し、高周波の変動圧を発生させる様子を示す。
【００３０】
このような高圧水噴流を劣化コンクリートに噴射すると、まず、表面の微細空隙から、噴流が高圧で浸透させられる。このとき、コンクリートにひび割れなどの欠陥があると、自然にその欠陥に集中して浸透していく。浸透が行き渡ると、コンクリート内に浸透した水は逃げ場がないので、全体として閉鎖管路を構成し、コンクリート表面の圧力がコンクリート内部に伝達される。このときの圧力は上記に説明したように、高周波の変動衝撃圧である。したがって、コンクリートは変動幅の大きい繰り返し荷重を受けるから、微細コンクリート組織のミクロ破壊が進行して欠陥が拡大される。特にひび割れなどの亀裂の先端では引張荷重となる内圧を受けるので、亀裂が加速的に進展する。
【００３１】
このような効果は、第１ピークＴ1より噴射ノズル側の無次元化スタンドオフ距離の領域では発生しない。この領域では掘削作用が支配的であり、コンクリートは連続的な高圧を一様に受けるために、噴流が浸透する間もなく、コンクリートの表面からコンクリート組織が破壊されていき、欠陥の有無にかかわらず破砕が進行するからである。
【００３２】
また、第２ピークＴ2より下流側の無次元化スタンドオフ距離の領域でも発生しない。この領域では、衝撃圧の最大値が低下しており、噴流の連続性も完全に失われていることから、噴流が内部に浸透してもコンクリートを破壊する高圧が維持されないからである。
【００３３】
以下では上記の原理を用いた本発明に係るコンクリートの表面検査方法の詳細を説明する。図６は、作業員３０がコンクリート構造物１の本発明に係るコンクリートの表面検査方法を実施している様子を示す概略図である。
【００３４】
作業員３０は、劣化コンクリートを効率的に破砕するために、あらかじめ水圧、水量などが調整された高圧水を後方の高圧水管３１ａから供給され、ランス３１ｃを介して、先端に設けられた噴射ノズル３１ｂによって高圧水噴流として噴流水３２を噴射するハンドガン３１を持ち、コンクリート表面からスタンドオフ距離Ｄを保って、上下に往復させながら横方向に掃引する。その結果、欠陥を内蔵した劣化コンクリートが剥落させられ、健全コンクリート面３３や鉄筋２ａが露出させられる。
【００３５】
高圧水管３１ａには、高圧水を供給するため高圧ポンプ（不図示）に接続されている。高圧ポンプとしては、種々のポンプを用いることができるが、例えば、クランク式の脈動の大きなプランジャーポンプなどを採用することができる。
【００３６】
噴射ノズル３１ｂは、上記に説明した連続流領域の噴流構造を実現できるものなら、どのような噴射ノズルであってもよいが、その噴流構造を保ったまま、円錐軌道を描いて回転が可能となるような噴射ノズルを用いると、幅広い面積を掃引できるので、検査漏れがなく、掃引に要する時間も短くて済むので、非常に好適である。例えば、軌道ジェットノズル（orbital jet nozzle）や回転ジェットノズル（rotary jet nozzle）は、そのような噴射ノズルの例である。
【００３７】
図７（ａ）、（ｂ）を用いてそれぞれの構造を簡単に説明する。
図７（ａ）に示した軌道ジェットノズルは、先端に開口１９を備える圧力ケーシング１４の後端を、内部に管路を設けた止栓管１３でふさいで、高圧水を保持する先方室１６を設け、その内部に、止栓管１３から導入される高圧水をほぼ９０°方向変更するための射出口１５ａが設けられた乱流形成管１５と、オリフィス部１７ａがロータ台座１８に係合されて回転自在とされたロータ１７が設けられている。ロータ１７には、連続流領域を形成するための助走路が延ばされたノズル管路１７ｂが設けられている。
【００３８】
このような構成によれば、図示左方向から導入される高圧水が、乱流形成管１５を介して流路をほぼ９０°曲げられて先方室１６内に射出されるので、先方室１６内に高圧の回転乱流が発生し、ロータ１７が一方向に回転する。このとき、先端のオリフィス部１７ａはロータ台座１８に係合されているので、後端が圧力ケーシング１４の内壁に沿って回転し、ロータ１７全体は、中心軸から角度θ傾いて、円錐状の回転軌跡を描く。一方高圧水はノズル管路１７ｂを経てオリフィス部１７ａを通過し、開口１９から外部に噴射される。ノズル管路１７ｂは、助走路となっていて、ある程度、乱流の層流化が行われるので、射出される噴流がただちに崩壊することはない。したがって、噴流の発散や飛散が比較的少なく、そのため威力のある噴流が、円錐軌道面を描いて、コンクリート表面では環状に回転するものである。
【００３９】
このとき、噴射ノズルの中心をコンクリート表面の法線に一致させれば角度θは噴流の入射角になる。入射角が大きいと表面から反射される水量が多くなり、噴流をコンクリートへの浸透量が減ってしまう。そこで、角度θは、少なくとも３０°以下とするのがよく、もっとも好ましくは１０°程度である。
【００４０】
次に、図７（ｂ）に示した回転ジェットノズルは、図示左側に高圧水を導入するための孔を設け、右側に孔と同軸の管形状を延ばしてベアリング２８を配設したハウジング２０に、固定シャフト２３、回転シャフト２２、ロータ２４などを設けたものである。
【００４１】
固定シャフト２３は管路２３ａを軸中心に備える管状部材からなり、ハウジング２０の中心軸と同軸に固定されている。回転シャフト２２は、軸中心に管路２７を備える管状部材からなり、その外径部が回転シャフト２２に配設されたベアリング２８で回転自在に支持され、内径部が固定シャフト２３の外径部に回転自在に嵌合し、図示右側の先端には、ロータ２４が固定されてなる回転体である。
【００４２】
ロータ２４は、管路２７の延長上にＴ字状に分岐する管路（不図示）を備え、それぞれの管路の先端に図示のように中心軸から角度θ傾けられた斜行管路２５が互いにねじれの位置関係となるように、逆方向に傾けて設けられている（図示では一方の断面のみ示している）。いずれの斜行管路２５も先端に開口２６が設けられ、その途中には、オリフィスを備えた噴射ノズル２５ａが設けられている。
【００４３】
このような構成によると、ハウジング２０から導入された高圧水は、管路２３ａ、２７、斜行管路２５と噴射ノズル２５を経て開口２６から外部に噴射されるが、噴流は互いに別平面で、２θの相対角度を設けられているので、ロータ２４に回転モーメントが発生し、回転自在とされたロータ２４が回転し、その結果、噴流が円錐軌道面上を回転する。
【００４４】
したがって、軌道ジェットノズルと類似の回転する高圧水流を得ることができる。しかしながら、構造が複雑なので、例えば、斜行管路２５の長さが十分取れず、回転力をつけるために角度θを比較的大きくする必要がある。そのため、噴流の威力は軌道ジェットノズルよりやや低いものとなる。
【００４５】
次に、本発明に用いる噴流の条件について説明する。条件設定するパラメータは、スタンドオフ距離Ｄ、噴射水圧Ｐ、噴射水量Ｑ、噴射ノズルのオリフィス径ｄ、噴射流の移動速度Ｖである。
【００４６】
本発明では、まずスタンドオフ距離Ｄを噴射ノズルのオリフィス径ｄで除した無次元スタンドオフ距離Ｄ／ｄを、１００≦（Ｄ／ｄ）≦５００となるように定める。例えば、オリフィス径ｄ＝１ｍｍであれば、Ｄ＝１００〜５００ｍｍである。
【００４７】
次に、劣化コンクリートの劣化度合いに応じて、破砕のために必要な噴射水圧Ｐと噴射水量Ｑを決定する。周知のベルヌーイの方程式を用いると、簡単な計算によって、噴射水量Ｑが、オリフィス径ｄと噴射水圧Ｐから次式のように求められる。ただし、ここで、Ｆは、噴射ノズルの形状によるノズル効率（一例をあげれば、０．９２前後）である。
【数１】
0003984828.tif 000002
【００４８】
ところで、上記に説明した劣化コンクリートの破砕の原理によると、コンクリートへ噴流を浸透させるに十分な水量を確保し、劣化コンクリート組織のミクロ破壊を行うための衝撃圧が必要である。図３より、範囲Ｒにわたって、衝撃圧の最大値Ｍａｘ．は、噴射圧力Ｐ（図３では吐出圧力Ｐ0）とほぼ等しいことが分かる。しかし、この衝撃圧は閉鎖管路状態にある水の浸透したコンクリートに作用するので水撃力も発生する。また、コンクリート構造物によって、使用されるコンクリート強度は異なっており、個々のコンクリートの劣化進行状況や劣化原因はさらに多岐にわたっている。したがって、現状では、必要な水量や噴射水圧などの量を、理論的に求めることは困難である。そこで、実際には、具体的な劣化コンクリートに対して予備実験を行って諸条件を設定する必要がある。
【００４９】
発明者のこれまでの実験を総合すると、通常のコンクリート構造物の劣化コンクリートを破砕するための、本発明による適切な噴射水圧Ｐは、５０〜８０ＭＰａ、噴射水量Ｑは、２０〜５０リットル／ｍｉｎ程度である。経験上、この範囲に収まるように噴射水圧Ｐとオリフィス径ｄを変えてサンプル劣化コンクリートの破砕実験を行えば、健全コンクリートを残して、劣化コンクリートのみを破砕するための条件を、効率よく決定することができる。
【００５０】
なお、通常のコンクリートとは異なる、高強度のコンクリートや、例えば歴史的建造物のような古いコンクリート建築物や、また例えばアルカリ骨材反応などによって極度に劣化が進行したものなどでは、上記範囲外に適切なパラメータがあることは当然であり、上記範囲外のパラメータも採用できることは言うまでもない。
【００５１】
次に、噴射流の移動速度Ｖは、破砕にいたる時間を決定するパラメータであり、作業時間などに関係するパラメータである。つまり、他のパラメータを適切に選んでも、実際の検査で移動速度Ｖを大きくすれば、本来破砕されるべき箇所が破砕されずに通り過ぎてしまう。したがって、上記の予備実験の中で、移動速度Ｖを変えて作業時の移動速度Ｖを決定しておく必要がある。発明者の知見によれば、例えば、１５〜２０ｓｅｃ／ｍ程度がおおむね適切であった。
【００５２】
以上に説明したように、本発明によれば、図２の第１ピークＴ1と第２ピークＴ2に挟まれる衝撃圧の変動の大きい連続流領域の範囲となる無次元スタンドオフ距離から、実際のスタンドオフ距離を決めるから、劣化コンクリートの破砕に好適な噴流領域を用いることができ、前もって劣化コンクリートのみを破砕するための条件に設定されたパラメータによるＷＪ工法による劣化コンクリートの破砕を行える。したがって、それぞれのパラメータを一定に保つことによって、客観的な破壊検査を行うことができ、同時に、劣化コンクリートは破砕して、健全なコンクリートを残すことができる。
【００５３】
また、表面検査の条件はハンドガン３１を操作する作業員３０の作業技量に頼ることがきわめて少ないから、作業員３０には低熟練者を用いることができる。
【００５４】
次に、本発明に係るコンクリートの表面検査方法の変形例について説明する。上記の例では、作業員３０が表面検査を行うとして説明した。すなわち、従来のハンマーを、ＷＪ工法を用いたハンドガン３１に持ちかえて検査の客観性を著しく向上させたものである。
【００５５】
しかしながら、例えば、道路橋や鉄道トンネルなどのコンクリート構造物では、検査面積が膨大であり、作業時間にも制約があることから、機械化された検査方法を用いることが望まれている。従来のハンマーたたき点検では、機械化は困難であったが、本発明によれば、実現することが可能である。
【００５６】
図８に示したのは、本発明に係る変形例を説明する断面図である。符号３４は、表面検査の対象となるコンクリート橋であり、例えば、橋桁３４ａ、橋側部３４ｂなどからなり、支柱３４ｄ及び張出し床版下面３４ｃ付近には付属物（光ケーブル、電線管等）が設けられている。これら付属物近傍は大変作業のしづらい箇所である。高圧水を使用すれば問題なく作業することが出来る。図示状態は、橋桁３４の張出し床版下面３４ｃを検査しているところである。
【００５７】
コンクリート橋３４には、鋼管などのフレーム４１ｂによって格子状に足場が組まれており、例えば支持金物４３が配設されて、そこからチェーン３８などによって、着脱可能に支持されている。フレーム４１ｂの間には、例えばコンクリートパネルなどの板材からなる防護パネル４１ａが固定され、張出し床版下面３４ｃなどの検査面が取り囲まれるように覆われた飛散養生枠４１が構成されている。飛散養生枠４１の内面には、防水防護シート３９が敷き詰められ、飛散養生枠４１の下床面４１ｃに、飛散養生枠４１内で飛散した水を回収するドレイン４０が設けられ、その下面からは、回収された水を外部に排水するドレイン管路４２が設けられている。下床面４１ｃは平坦で、移動車輪を設けた高圧水噴射装置３６の走行が可能とされている。
【００５８】
下床面４１ｃに配置された、高圧水噴射装置３６は、遠隔操作で移動可能な移動手段３７とその上に支柱３７ａに、高圧水を噴射するための噴射ノズル３６ａが先端に設けられ、その支持と高圧水の配水管を兼ねる水管アーム３６ｂが、噴射ノズル３６ａの方向を遠隔操作によって可変できるように配設されてなるものである。水管アーム３６ｂの中間部には、噴射水流の反射、飛散や、破砕ガラの飛散から高圧水噴射装置３６を防護するための防護板３６ｃが設けられている。なお、図示していないが、水管アーム３６ｂに高圧水を供給するための高圧ポンプや、移動装置３７や水管アーム３６ｂの移動、運動を制御するための制御装置は、それぞれ高圧水噴射装置３６に接続され、飛散養生枠４１の外部に設置されている。
【００５９】
このような構成によれば、噴射ノズル３６ａの検査面から距離を一定に保って、所定の噴射ノズル移動速度および掃引速度で、条件が固定された噴流を遠隔操作によって、検査面に噴射することができる。遠隔操作は、あらかじめ検査面の位置関係に対応した移動パスを計画し、制御データとして入力しておいてもよいし、例えば、テレビカメラを搭載して、検査表面を遠隔観察しながら、操作してもよい。所定区間の掃引が終了して検査が終われば、飛散養生枠４１を外して、次の検査区画に移動する。
【００６０】
このようにして、本変形例によれば、人手を介さず、きわめて客観的にコンクリートの表面検査を行うことできる。人手がかからないので、検査コストに占める人件費を低減することができる。さらに、例えば、張出し床版下面３４ｃのような、飛散水や破砕ガラが上方から落下するような劣悪な検査環境においても、安全性を損なうことなく検査を行うことができる。
【００６１】
また、噴流の飛散水と破砕ガラが飛散養生枠４１の外部に飛散することないので、検査箇所周囲の環境汚染を引き起こさないという優れた効果がある。
【００６２】
なお、上記では、橋桁３４ａなどの複雑形状のコンクリート構造物を対象にした例で説明したが、検査対象が、単に平坦な壁体や天井であれば、飛散養生枠４１はこれほど大掛かりにする必要はなく、例えば、図９に示したように、検査表面に向かって開口する比較的小さな箱型の構造を採用し、その内部にスライドレールなどの移動手段４２と、それに固設されて開口４３内を平面走査可能とされた噴射手段を設けてもよい。このように構成すれば、例えばリフターなどで、飛散養生枠４１ごと移動して、検査場所を移動することができて便利であり、汎用性に富んだ表面検査方法となる。
【００６３】
次に、本発明に係るコンクリートの表面補修方法について説明する。
本発明に係るコンクリートの表面補修方法は、まず、上記に説明した本発明に係るコンクリートの表面検査方法を用いて表面検査を行う。検査が終了すると、劣化コンクリートが破砕されており、健全コンクリート面や鉄筋が露出される。このとき、露出された健全コンクリート面および鉄筋は、高圧水噴流の噴射を受けているので、通常は十分洗浄されている状態にあるが、場合によっては、補修コンクリートの接合面を整えるために、ブラスト処理や洗浄処理を通常のＷＪ工法などによって行ってもよい。次に、破砕された部分に、補修コンクリートを打設する。打設の方法は通常使用されるどんな方法（例えば、こて仕上げ、吹付けモルタル等）によってもよく、打設の前に、鉄筋に防錆材を塗布しておいてもよい。
【００６４】
このような補修方法によれば、補修コンクリートの打設前に確実に劣化コンクリートが除去されており、露出された健全コンクリート面には、マイクロクラックが発生することもなく、補修コンクリートとのなじみ（付着）もよいので、きわめて高い信頼性を備えた補修方法となる。
【００６５】
【発明の効果】
以上に述べたように、請求項１に記載の発明では、表面の微細空隙から、噴流が高圧で浸透させられ、コンクリートにひび割れなどの欠陥があると、自然にその欠陥に集中して浸透していく。浸透が行き渡ると、コンクリート内に浸透した水は逃げ場がないので、全体として閉鎖管路を構成し、コンクリート表面の圧力がコンクリート内部に伝達される。このときの圧力は変動衝撃圧であるので、コンクリートは変動幅の大きい繰り返し荷重を受けるから、微細コンクリート組織のミクロ破壊が進行して欠陥が拡大される。特にひび割れなどの亀裂の先端では引張荷重となる内圧を受けるので、亀裂が加速的に進展して破壊される。一方、そのような欠陥のない健全なコンクリートは破壊されない。その結果、健全なコンクリートまで破砕することのない合理的で客観的な表面検査方法となるとともに、補修に要する補修材の打設量や補修のための費用を抑えることができるという効果を奏する。
【００６６】
請求項２に記載の発明では、高圧水噴流の液滴領域に近い連続流領域を確実にコンクリート表面に当てることができるので、劣化コンクリートの表面検査方法に用いるのに適切な高圧水噴流を容易に得ることができる。
【００６７】
請求項３に記載の発明では、高圧水噴流の性質を適切に保ったまま広範囲の噴射が行えるので、掃引作業が容易となるとともに、もれのない検査が可能となる。
【００６８】
請求項４に記載の発明では、高圧水噴流のコンクリート表面に沿った移動速度を１５〜２０ｓｅｃ／ｍとしてなるので、劣化コンクリートを迅速且つ確実に破砕することができる。
【００６９】
請求項５に記載の発明では、噴射ノズルのコンクリートに対する入射角を３０゜以下としてなるので、噴流のコンクリートへの浸透量を多くして、劣化コンクリートの迅速且つ確実な破砕を行うことができる。
【００７０】
請求項６に記載の発明では、噴射ノズルの前記コンクリートに対する入射角を約１０゜としてなるので、噴流のコンクリートへの浸透量を最大とすることができる。
【００７１】
請求項７に記載の発明では、コンクリート表面の検査と同時に劣化コンクリートの除去が行われるので、検査の基準条件と除去の基準条件が同一で乖離がないから、劣化コンクリートを確実に除去した上で補修を行うことができるから、その結果、補修の信頼性が向上するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  空気中に噴出された高圧水噴流の構造を説明する説明図である。
【図２】  噴流の構造と噴流の破壊作用の関係を明らかにした実験結果を示すグラフである。
【図３】  同実験において衝撃圧とその変動の大きさを示す実験結果を示すグラフである。
【図４】  同じく衝撃圧の変動の周波数解析結果を示すグラフである。
【図５】  連続流領域の噴流がコンクリート表面に及ぼす衝撃圧の時間変化を説明するための概念図である。
【図６】  本発明に係るコンクリートの表面検査方法の実施の形態を示す説明図である。
【図７】  本発明に係るコンクリートの表面検査方法に用いる噴射ノズルの例を示す断面図である。
【図８】  本発明に係るコンクリートの表面検査方法の変形例を示す断面図である。
【図９】  本発明に係るコンクリートの表面検査方法の変形例の一例を示す斜視図である。
【図１０】  コンクリートの劣化の様子とその従来の補修例を説明する断面図である。
【符号の説明】
１  コンクリート構造物
１ａ  劣化コンクリート
１ｂ  健全コンクリート
１ｃ  剥落コンクリート片
２ａ  鉄筋
５  補修コンクリート
２５ａ、３１ｂ、３６ａ  噴射ノズル
３１  ハンドガン
３２  噴流水
３３  健全コンクリート面
３６  高圧水噴射装置（噴射手段）
４０  ドレイン
４１  飛散養生枠（飛散防護手段）
【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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