(57)【要約】【課題】構造部材表面に被覆材が被覆された構造物の健全性を、低廉なコストで、かつ、簡単に、確認できる技術を提供することである。【解決手段】構造部材表面に被覆材が被覆された被覆構造物であって、前記被覆構造物は信号伝達材を具備してなり、前記信号伝達材は、一端が、前記構造部材に対して物理的に結合しており、他端が、前記被覆材に覆われておらず、前記信号伝達材に与えられた信号に起因した前記構造部材からの応答が調べられて前記被覆材で被覆されている構造部材の健全性が判断できるようにした被覆構造物である。被覆構造物。【選択図】図１
2016031315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造部材表面に被覆材が被覆された被覆構造物であって、
前記被覆構造物は信号伝達材を具備してなり、
前記信号伝達材は、
一端が、前記構造部材に対して物理的に結合しており、
他端が、前記被覆材に覆われていない
ことを特徴とする被覆構造物。
【請求項２】
前記信号伝達材の他端が前記被覆材表面から突出している
ことを特徴とする請求項１の被覆構造物。
【請求項３】
前記信号伝達材は所定の面密度で複数個設けられてなる
ことを特徴とする請求項１又は請求項２の被覆構造物。
【請求項４】
前記信号伝達材は、所定の打撃力が印加された場合でも、前記打撃力に耐え得る強度を有する棒状材である
ことを特徴とする請求項１〜請求項３いずれかの被覆構造物。
【請求項５】
前記信号伝達材に与えられた信号に起因した前記構造部材からの応答が調べられて前記被覆材で被覆されている構造部材の健全性が判断できるようにした被覆構造物である
ことを特徴とする請求項１〜請求項４いずれかの被覆構造物。
【請求項６】
請求項１〜請求項５いずれかの被覆構造物の構築方法であって、
前記信号伝達材の一端が前記構造部材に対して物理的に結合するよう前記信号伝達材が配設される工程と、
前記構造部材の表面が被覆材によって覆われるよう、かつ、前記信号伝達材の他端が前記被覆材に覆われないよう前記被覆材が配設される工程
とを具備することを特徴とする被覆構造物の構築方法。
【請求項７】
請求項１〜請求項５いずれかの被覆構造物の前記構造部材まで達する信号を前記信号伝達材に与える工程と、
前記信号による前記構造部材からの応答を測定する工程
とを具備してなり、
前記測定工程で得られた情報に基づいて被覆材で被覆されている構造部材の健全性を判断することを特徴とする被覆構造物の健全性確認方法。
【請求項８】
前記信号が力、熱、音、振動、電気の群の中から選ばれる一つ又は二つ以上である
ことを特徴とする請求項７の被覆構造物の健全性確認方法。
【請求項９】
前記信号が力である
ことを特徴とする請求項８の被覆構造物の健全性確認方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば構造部材表面に被覆材が被覆された構造物の健全性の確認技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネル（地下道も含む）、ビル、タンク、戸建住宅、立体駐車場等の各種の構造物は、コンクリート、鋳鉄、鋼材、木材、石材などの群の中から選ばれる一種又は二種以上の材料が用いられた構造用材料からなる構造部材と、前記構造部材表面の一部または全部を覆う被覆材などで構成されていることが多い。
【０００３】
被覆材は、構造部材表面に、該表面の一部または全部を覆うように設けられている。その目的は、例えば構造部材を火災などによる熱、窒素酸化物や二酸化炭素等の酸性ガス、塩分、硫酸イオン等の劣化因子から守る為、構造部材の補強の為、防音の為、保温の為、結露防止の為、及び／又は美観の為などである。
【０００４】
しかし、構造部材表面が被覆材で覆われている為、即ち、構造部材表面には、直接、触れる又は視認することが出来ない為、前記構造部材が健全であるか否かの判断は容易でなかった。実際、前記健全性の確認を、簡単、かつ、低廉なコストで実施できる技術は、未だ、提案されてなかった。
【０００５】
例えば、「建築物構造物の内部もしくは表面に設置可能に形成され、基板と、前記基板の上に形成されたひずみ測定機能を持つ電子回路とを備え、前記電子回路は前記電子回路外より照射された電磁波エネルギから電源を生成する電源回路を有することを特徴とする建築構造物の損傷検知装置。」「建築物構造物の内部もしくは表面に設置可能に形成され、基板と、前記基板の上に形成されたひずみ測定機能を持つ電子回路とを備え、前記電子回路は電磁波信号の変復調およびDC電源の生成を行うためのRFアナログ回路、チップ動作制御を行う論理回路、ひずみを測定するひずみセンサ回路、前記ひずみセンサ信号の増幅回路、を含むことを特徴とする構造物の損傷検知装置。」「建築物構造物の内部もしくは表面に設置可能に形成され、基板と、前記基板の上に形成されたひずみセンサ回路と、前記基板外より照射された電磁波エネルギから電源を生成する電源回路と、を備えた電子回路を有する建築構造物の損傷検知装置で、測定したひずみ測定値に基く情報を無線で受信する受信部と、前記受信した情報を記録する記録部と、を備えたことを特徴とする損傷検知リーダ。」が提案（特開２００６−２９９３１号公報）されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２９９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の技術は実用性に欠ける。すなわち、低廉なコストで、簡単に、実施と言うには程遠い。例えば、特許文献１の測定部は高価である。特に、広範囲な領域に亘って健全性を調べようとした場合、ひずみ測定機能を持つ電子回路を幾つも設置しなければならないから、コストは幾何級数的に増す。
【０００８】
従って、本発明が解決しようとする課題は、構造部材表面に被覆材が被覆された構造物の健全性を、低廉なコストで、かつ、簡単に、確認できる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、
構造部材表面に被覆材が被覆された被覆構造物であって、
前記被覆構造物は信号伝達材を具備してなり、
前記信号伝達材は、
一端が、前記構造部材に対して物理的に結合しており、
他端が、前記被覆材に覆われていない
ことを特徴とする被覆構造物を提案する。
【００１０】
本発明は、前記被覆構造物であって、前記被覆構造物の構築時に、前記信号伝達材が配設されてなることを特徴とする被覆構造物を提案する。
【００１１】
本発明は、前記被覆構造物であって、前記信号伝達材の他端が前記被覆材表面から突出していることを特徴とする被覆構造物を提案する。
【００１２】
本発明は、前記被覆構造物であって、前記信号伝達材は所定の面密度で複数個設けられてなることを特徴とする被覆構造物を提案する。
【００１３】
本発明は、前記被覆構造物であって、前記信号伝達材は、所定の打撃力が印加された場合でも、前記打撃力に耐え得る強度を有する棒状材であることを特徴とする被覆構造物を提案する。
【００１４】
本発明は、前記被覆構造物であって、前記信号伝達材に与えられた信号に起因した前記構造部材からの応答が調べられて前記被覆材で被覆されている構造部材の健全性が判断できるようにした被覆構造物であることを特徴とする被覆構造物を提案する。
【００１５】
本発明は、
信号伝達材の一端が構造部材に対して物理的に結合するよう前記信号伝達材が配設される工程と、
前記構造部材の表面が被覆材によって覆われるよう、かつ、前記信号伝達材の他端が前記被覆材に覆われないよう前記被覆材が配設される工程
とを具備することを特徴とする被覆構造物の構築方法を提案する。
【００１６】
本発明は、
前記被覆構造物の前記構造部材まで達する信号を前記信号伝達材に与える工程と、
前記信号による前記構造部材からの応答を測定する工程
とを具備してなり、
前記測定工程で得られた情報に基づいて被覆材で被覆されている構造部材の健全性を判断することを特徴とする被覆構造物の健全性確認方法を提案する。
【００１７】
本発明は、前記健全性確認方法であって、前記信号が力、熱、音、振動、電気の群の中から選ばれる一つ又は二つ以上であることを特徴とする被覆構造物の健全性確認方法を提案する。
【００１８】
本発明は、前記健全性確認方法であって、前記信号が力であることを特徴とする被覆構造物の健全性確認方法を提案する。
【発明の効果】
【００１９】
構造部材表面に被覆材が被覆された構造物の健全性を、低廉なコストで、かつ、簡単に、確認できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施例になる被覆構造物の概略図
【図２】第２実施例になる被覆構造物の概略図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施形態が、以下、説明される。
第１の本発明は被覆構造物である。前記被覆構造物は、構造部材と、被覆材と、信号伝達材とを具備する。前記被覆材は、前記構造部材表面に被覆されたものである。前記信号伝達材の一端は、前記構造部材に対して物理的に結合している。前記信号伝達材の他端は、前記被覆材に覆われていない。
【００２２】
前記信号伝達材は、例えば前記被覆構造物の構築時に、配設されている。信号伝達材は、構造部材の表面に被覆材が設けられる前において、配置される。
【００２３】
前記信号伝達材の他端が前記被覆材に覆われていなければ良い。例えば、前記信号伝達材の他端（例えば、頭部あるいは頭面（頂面））が露出していれば良い。前記信号伝達材の他端（例えば、頭部あるいは頭面（頂面））が、例えば平坦な被覆材表面から突出している形態が挙げられる。前記信号伝達材の個所のみ又は近傍個所の被覆材が凹状に窪んだ形状に構成させた場合、平坦な被覆材表面から突出していなくても済む。
【００２４】
前記信号伝達材の数は一つでも良い。複数個であっても良い。現実的には、所定の面密度で、複数個、設けられている。例えば、被覆材を平面視した場合に、０．２５〜１６個／ｍ２の割合で、前記信号伝達材は設けられている。好ましくは、１ｍ２当たり１個以上の割合で、前記信号伝達材は設けられている。好ましくは、１ｍ２当たり４個以下の割合で、前記信号伝達材は設けられている。
【００２５】
前記被覆構造物は、例えば前記信号伝達材に与えられた信号に起因した前記構造部材からの応答が調べられて前記被覆材で被覆されている構造部材の健全性を判断する為の被覆構造物である。信号としては、例えば力、熱、音、振動、電気などが挙げられる。好ましくは、力である。前記信号伝達材（例えば、前記信号伝達材の頭部）に印加された力に起因した前記構造部材からの応答特性（反発特性）が調べられて前記被覆材で被覆されている構造部材の健全性を判断する為の被覆構造物である。
【００２６】
前記信号伝達材は、例えば棒状材である。棒状材とは、横方向の長さより、縦方向（一端から他端に向っての方向）の長さが長いと言う意味に過ぎない。棒状材は、中実状であっても、中空状（管状）であっても良い。横方向における断面外形が円形であっても、多角形であっても良い。前記信号伝達材は、例えば所定の力（打撃力）が印加された場合、前記力に耐え得る強度を有する。
【００２７】
前記信号伝達材は、前記信号伝達材に与えられる信号によって、要望される特性が決まる。前記信号伝達材に力（打撃力）が印加される場合にあっては、前記信号伝達材は前記力に耐え得る強度を有する必要が有る。前記信号として熱が採用される場合、前記信号伝達材は前記被覆材よりも伝熱特性に優れていることが望まれる。前記信号として電気が採用される場合、前記信号伝達材は導電性であることが望まれる。前記信号として音（音波）が採用される場合、前記信号伝達材は伝音性を有することが望まれる。前記信号伝達材が金属製であると、力、熱、音、振動、電気などの与えられた信号を伝達し易いことから好ましい。
【００２８】
第２の本発明は被覆構造物の構築方法である。前記方法は、例えば前記被覆構造物の構築方法である。前記方法は、信号伝達材の一端が構造部材に対して物理的に結合するよう前記信号伝達材が配設される工程を具備する。前記方法は、前記構造部材の表面が被覆材によって覆われるよう、かつ、前記信号伝達材の他端が前記被覆材に覆われないよう前記被覆材が配設される工程を具備する。前記信号伝達材配設工程は、好ましくは、被覆材配設工程の前である。
【００２９】
第３の本発明は被覆構造物の健全性確認方法である。前記方法は、例えば前記被覆構造物の健全性確認方法である。前記方法は、被覆構造物の構造部材まで達する信号を信号伝達材に与える工程を具備する。前記方法は、前記信号の前記構造部材からの応答（返答）を測定する工程を具備する。そして、前記測定工程で得られた情報に基づいて被覆材で被覆されている構造部材の健全性を判断する。前記信号としては、例えば力、熱、音、振動、電気の群の中から選ばれる一つ又は二つ以上である。特に、力である。
【００３０】
前記構造物は、例えば鋼製（例えば、普通鋼製）の構造物（鉄製構造物）である。又は、鋳鉄製の構造物（鉄製構造物）である。鉄製構造物に限られない。例えば、コンクリート製構造物、石製構造物や、木製構造物であっても良い。他にも、鋼材、コンクリート、石、及び木材の群の中から選ばれる二種以上の材料が組み合わさった形態の構造物であっても良い。より具体的には、例えば普通鋼製セグメント、鋳鉄製のセグメント、鋼材とコンクリートとからなる合成セグメント、鋳鉄とコンクリートとからなる合成セグメント並びにこれらの１種又は２種以上のセグメントからなるシールドトンネル、コンクリートと鋼材からなる山岳トンネル、鋼製タンク、鉄筋コンクリート製タンク、鋼製の橋脚、鋼製の高架橋、鉄筋コンクリート製高架橋、鋼管，鉄骨，鋼板或いは鋼管充填コンクリートからなる壁，屋根，柱，梁又は床を備える建物、鋼殻の内部にコンクリートを充填した沈埋トンネル、木造住宅、鉄骨製住宅、コンクリート製住宅などが挙げられる。
【００３１】
前記構造部材としては、例えば普通鋼製セグメント、鋳鉄製のセグメント、鋼材とコンクリートとからなる合成セグメント、鋳鉄とコンクリートとからなる合成セグメント、鉄筋コンクリート製セグメント、構造用材料の１種又は２種以上からなる柱、梁、床、壁、天井或いはこれらの組み合わせたものがある。
【００３２】
前記被覆材としては、構造部材（構造部材の表面の一部又は全部）が被覆されるものであれば、特に限定されない。例えば、耐火性材料が挙げられる。例えば、耐火被覆モルタル、補修モルタル、発泡性耐火塗料などの塗料、化粧板、吸音板、耐火ボード、石膏ボード、ケイカル板、フェルト状耐火被覆材、ブランケット状耐火被覆材などが例示される。
【００３３】
前記構造物（前記構造部材および前記被覆材）は公知であるから、詳細な説明は省略される。
【００３４】
前記信号伝達材は、前記信号伝達材に与えられる信号によって、要望される特性が決まる。採用される信号が力（打撃力）の場合が、本発明では、最も好ましい。この場合、前記信号伝達材は前記力に耐え得る強度を有する必要が有る。この観点からすると、前記信号伝達材は金属製であることが好ましい。金属は、一般的には、被覆材よりも機械的強度に富む。従って、例えばモルタル製被覆材中に金属製信号伝達材が存在していても、前記構造部材からの応答特性に対するモルタル製被覆材に起因するノイズは小さく、応答信号のＳ／Ｎが高い。セラミックス、樹脂、石材、木材、又は炭素材などで前記信号伝達材を構成することも可能では有るが、信号が力（打撃力）、熱、音、振動又は電気の場合には、信号伝達材は金属製であることが好適であった。形状は、例えば棒状であることが好ましかった。
【００３５】
前記信号伝達材と前記構造部材とは物理的に結合している必要が有る。なぜならば、前記構造部材の健全性を確認（判断）する為、前記信号伝達材からの信号が前記構造部材に伝わり、その時に起きる前記構造部材から返答（応答）して来る信号を前記信号伝達材を介してキャッチする必要が有るからである。前記信号伝達材と前記構造部材とが物理的に離間していた場合、前記信号伝達材からの信号は前記構造部材に伝わり難く、ノイズが混じり易い。前記構造部材から返答（応答）して来る信号にもノイズが混じり易い。Ｓ／Ｎが小さくなる。前記信号伝達材と前記構造部材との物理的な結合としては、前記構造部材の表面に前記信号伝達材の端面が接しているのみでも良い。しかし、単に、接触しているに過ぎない場合、その接触が確実に保持されているか否かが判り難い。従って、前記信号伝達材の一端が前記構造部材に対して埋め込まれた（入り込んだ）形態であることが好ましい。例えば、前記信号伝達材の一端が前記構造部材の穴に埋め込まれた（入り込んだ）形態が挙げられる。前記信号伝達材の一端には螺子溝が形成され、前記構造部材にも螺子穴が形成され、前記信号伝達材を前記構造部材に対して螺着する結合（摩擦結合）形態が挙げられる。このような結合形態の場合、前記信号伝達材の位置も正確である。かつ、被覆材の配設作業自体も容易である。例えば、被覆材の配設作業時に前記信号伝達材が倒れると言った事故が起きない。
【００３６】
本発明において、前記信号伝達材に付与される信号が力（打撃力）の場合、例えばハンドハンマーやシュミットハンマー等が用いられる。前記ハンマーによって前記信号伝達材の他端部（頭部）の頂面が打撃される。この打撃力（打撃信号、例えば音）は信号伝達材を介して構造部材に伝わる。そして、構造部材からの応答特性（反発力又は音）が信号伝達材を介して帰って来る。この応答特性が測定されることによって、構造部材の健全度が判断される。ハンマーテストを行った場合、前記信号伝達材が物理的に結合している前記構造部材に、例えばひび割れとか剥離が有った場合、異音をキャッチ出来る。打撃により発生する音や振動の減退度合いで強度低下を推定できる。与える信号が超音波等の振動の場合、打撃の場合と同様に、異音の有無、音や振動の減退度合い、伝達度合い（伝達時間）、反射状況等の応答信号によって、構造部材の健全性を確認できる。前記測定には、例えばトンネル補強・補修マニュアル（財団法人鉄道総合技術研究所：平成２年１０月）に開示の技術を用いることが出来る。例えば、打音検査法が採用される。この時、上記ハンマーが用いられる。
【００３７】
信号による構造部材の応答は、人間の耳で確認できる。センサやマイクで電気的な信号に変えて確認することも出来る。センサ等は、構造物から離して設置しても良く、構造物に接して又は内在させて設置しても良い。打撃を与える信号伝達材又は別の信号伝達材にセンサ等を設置されても良い。
【００３８】
与える信号が電気信号の場合は、電位差、インピーダンス、電気抵抗等の信号による構造部材の応答により、構造部材の健全性を確認できる。与える信号が電気信号の場合は、微小電流計や微小電位計等の測定装置を当該構造部材に接続、或いはセンサを当該構造部材又はその周囲に配置し、電気信号による構造部材の応答を受け取り、これによって構造部材の健全性を確認できる。
【００３９】
本発明は、コンクリート、金属、木材、石材又は煉瓦等からなる構造部材表面に、耐火被覆モルタルや耐酸モルタル等の被覆材を被覆する構造物に用いることが出来る。構造物としては、例えば木造住宅、鉄骨製住宅、コンクリート製住宅、トンネル、タンク、上水道施設、下水道施設、橋脚、高架橋、鉄筋コンクリート製立体駐車場等が挙げられる。
【００４０】
以下、具体的な実施例が挙げられる。但し、本発明は以下の実施例のみに限定されない。本発明の特長が大きく損なわれない限り、各種の変形例や応用例も本発明に含まれる。
【００４１】
図１は本発明の第１実施例である。図１（ａ）は、構造部材表面に複数本の信号伝達材（鋼棒）が設けられた状態の概略断面図である。図１（ｂ）は、構造部材表面がモルタル（耐火被覆モルタル）で被覆された状態の概略断面図である。
【００４２】
図１中、１は鉄製の構造部材である。構造部材１は各種の構造物（構築物）における構造部材である。例えば、トンネル内壁に設けられた構造部材である。構造部材１には、１ｍ２当たり４個の割合で螺子穴が形成されている。２は構造部材表面である。
【００４３】
５は鋼棒（信号伝達材）である。鋼棒５の一端部（基端部）が、前記螺子穴に捻じ込まれる（螺着される）ことによって、取り付けられている。６は、鋼棒５の他端部（先端部）の頂面である。
【００４４】
３は、構造部材１の表面に塗設された被覆モルタルである。被覆モルタル３の厚さは、鋼棒５の構造部材１表面からの高さよりも、小さい。鋼棒５の他端部（先端部：頭部）は、被覆モルタル３の表面４から、突出している。被覆モルタル表面４を眺めた場合、鋼棒５の先端部（頭部）を簡単に視認できる。鋼棒５の先端部（頭部）を簡単に見付けることが出来る。
【００４５】
上記の如くに被覆構造物を構成させていると、構造部材１の健全性（安全度）は、次の手法によって、簡単に、知り得る。例えば、シュミットハンマー８のプランジャー９を鋼棒５の頂面（端面）６に、略垂直に、押し当て、打撃を起こさせる。これによって、打撃力が、鋼棒５を介して、構造部材１に伝達される。そして、構造部材１の反発度がシュミットハンマー８で測定される。この反発度の大きさによって、打撃鋼棒５の近傍における構造部材１の強度が推定できる。打撃音、打撃鋼棒５の位置やそれ以外の位置における振動の周波数、振動時間、振幅、エネルギ（音量）、打撃時点から振動開始までの時間（タイムラグ）などが測定されることによっても、構造部材１の強度低下や剥離などの劣化を把握できる。要するに、鋼棒５の先端部（頭部）を打撃した時の構造部材１からの応答特性を測定することで、構造部材１の健全性を判断できる。例えば、シュミットハンマーで簡単に調べることが出来る。
【００４６】
前記応答特性の情報によって、構造部材１の健全性に問題が有ると判断された場合、当該打撃鋼棒５の位置近傍の被覆材３を除去する。次いで、構造部材１の劣化部分を取り除き、補修材で構造部材１を補修する。この後、除去した個所の被覆材３を補修する。
【００４７】
図２は本発明の第２実施例である。図２（ａ）は、構造部材表面に複数本の信号伝達材（鋼棒）が設けられた状態の概略断面図である。図２（ｂ）は、構造部材表面がモルタル（耐火被覆モルタル）で被覆された状態の概略断面図である。
【００４８】
前記第１実施例にあっては、鋼棒５の他端部（先端部：頭部）は、被覆モルタル３の表面４から、突出していた。
【００４９】
しかし、本実施例にあっては、鋼棒１５の他端部（先端部：頭部）の頂面１６は、被覆モルタル１３の表面１４よりも、窪んでいる。その代わり、鋼棒１５の周囲において、被覆モルタル１３表面も、窪んでいる。すなわち、鋼棒１５の周囲において、被覆モルタル１３が凹形状に形成されている。これによって、鋼棒１５の他端部（先端部：頭部）が露出した形態になっている。このように構成させても、図２（ｂ）に示される如く、シュミットハンマー８のプランジャー９を鋼棒１５の頂面（端面）１６に、略垂直に、押し当てることが出来る。本実施例にあっては、鋼棒１５の他端部（先端部：頭部）が被覆モルタル１３の表面下である。従って、美観上、外観的には、好ましい。但し、前記実施例の場合に比べて、鋼棒１５の他端部（先端部：頭部）を見付け難い。すなわち、前記第１実施例にあっては、鋼棒５の他端部（先端部：頭部）が被覆モルタル３の表面から突出していたことから、その発見が容易であり、被覆構造物の健全性確認作業が容易である。その他の点に関しては、第１実施例と同様であるから、詳細な説明は省略される。尚、１１は構造部材である。
【００５０】
上記にあっては、信号伝達材（鋼棒５，１５）の頂面（端面）が被覆材表面４，１４より突出している場合、又は引っ込んでいる場合であった。しかし、信号伝達材（鋼棒）の頂面（端面）と被覆材表面とが略同一面上にあっても良い。この場合でも、信号伝達材の頂面（端面）が露出していることは勿論である。
【符号の説明】
【００５１】
１，１１        構造部材
２，１２        構造部材表面
３，１３        被覆モルタル（被覆材）
４，１４        被覆材表面
５，１５        鋼棒（信号伝達材）
６，１６        頂面
８              シュミットハンマー
９              プランジャー
【図１】
2016031315.tif 000003
【図２】
2016031315.tif 000004