(57)【要約】  新設あるいは既設のＰＣ構造物に対して、非破壊で、極めて簡易な手法でありながら明確に、グラウトの部分的な充填状態を検査することのできる方法および装置を提供する。電磁石（６）によって磁力線をパルス状あるいは周期的に、被検査対象であるＰＣ構造物（１）に対して照射する。磁力線の照射に対応してＰＣ構造物（１）の表面（１Ａ）で観測される振動の有無またはその強弱に基づいて、ＰＣ構造物（１）の内部におけるグラウト（３）の充填状態を検査する。ＰＣ構造物（１）内のグラウト（３）にボイド（８）が存在している場合には、そのボイド（８）が存在している位置付近のＰＣ構造物（１）の表面（１Ａ）には局所的に振動がほとんど観測されない。グラウト（３）にボイド（８）が存在していない場合には、ＰＣ構造物（１）のほぼ全体に亘って表面（１Ａ）で振動が観測される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
補強材およびグラウトが内蔵されたＰＣ構造物における前記グラウトの充填状態を検査するための方法であって、
前記ＰＣ構造物の被検査対象部位に対して、その表面の外側から磁力線を照射するプロセスと、
磁力線の照射に対応した前記補強材の磁気的な振動に起因して発生し前記ＰＣ構造物内を伝播される振動を前記被検査対象部位の表面において計測するプロセスと、
計測された振動の強弱または有無もしくは振動の伝播時間のうち少なくともいずれか一つに基づいて、前記ＰＣ構造物内におけるグラウト充填状態の情報を把握するプロセスと
を含むことを特徴とするグラウト充填状態の検査方法。
【請求項２】
前記グラウト充填状態の情報を把握するプロセスは、振動の有無または強弱に基づいて、前記ＰＣ構造物内におけるグラウトに空隙が生じているか否かを判定するプロセスであって、振動が有る場合または所定の振動エネルギー強度しきい値以上である場合には、グラウトに空隙が生じていないものと判定し、振動が無い場合または所定の振動エネルギー強度しきい値未満である場合には、グラウトに空隙が生じているものと判定する
ことを特徴とする請求項１記載のグラウト充填状態の検査方法。
【請求項３】
前記グラウト充填状態の情報を把握するプロセスは、振動の伝播時間に基づいて、前記ＰＣ構造物内における前記補強材の材料の種類またはグラウトの密度もしくは種類を判定するプロセスである
ことを特徴とする請求項１記載のグラウト充填状態の検査方法。
【請求項４】
前記ＰＣ構造物の概形が線状である場合、磁力線の照射に対応した前記補強材の磁気的な撓み振動に起因して発生して前記ＰＣ構造物内を伝播されることが予測される振動を、前記ＰＣ構造物の長手方向の一端にて計測し、
かつ、前記グラウト充填状態の情報を把握するプロセスでは、振動が有る場合または所定の振動エネルギー強度しきい値以上である場合にはグラウトに空隙が生じているものと判定し、振動が無い場合または所定の振動エネルギー強度しきい値未満である場合にはグラウトに空隙が生じていないものと判定する
ことを特徴とする請求項１記載のグラウト充填状態の検査方法。
【請求項５】
前記磁力線を照射するプロセスでは、所定の信号に基づいて長い持続時間にわたって磁力線を照射し、かつ、前記グラウト充填状態の情報を把握するプロセスでは、前記被検査対象部位の表面で検出した振動に、前記所定の信号に応じた処理を施すことにより、等価的に持続時間の短いパルス状の磁力線照射に対応する振動を検出して、ＰＣ構造物内におけるグラウト充填状態を把握する
ことを特徴とする請求項１記載のグラウト充填状態の検査方法。
【請求項６】
補強材およびグラウトが内蔵されたＰＣ構造物における前記グラウトの充填状態を検査するための装置であって、
前記ＰＣ構造物の被検査対象部位に対して、その表面の外側から磁力線を照射する磁力線照射手段と、
磁力線の照射に対応した前記補強材の磁気的な振動に起因して発生し前記ＰＣ構造物内を伝播されることが予測される振動または当該振動の伝播時間のうち少なくともいずれか一つを前記被検査対象部位の表面にて計測する表面振動計測手段と、
前記表面振動計測手段によって計測された振動の強弱または有無もしくは振動の伝播時間のうち少なくともいずれか一つに基づいて、前記ＰＣ構造物内におけるグラウトの充填状態の情報を把握する充填状態情報把握手段と
を備えたことを特徴とするグラウト充填状態の検査装置。
【請求項７】
前記充填状態情報把握手段は、振動の有無または強弱に基づいて、前記ＰＣ構造物内におけるグラウトに空隙が生じているか否かを判定する手段であって、振動が有る場合または所定の振動エネルギー強度しきい値以上である場合には、グラウトに空隙が生じていないものと判定し、振動が無い場合または所定の振動エネルギー強度しきい値未満である場合には、グラウトに空隙が生じているものと判定する
ことを特徴とする請求項６記載のグラウト充填状態の検査装置。
【請求項８】
前記充填状態情報把握手段は、振動の伝播時間に基づいて、前記ＰＣ構造物内における前記補強材の材料の種類またはグラウトの密度もしくは種類を判定する
ことを特徴とする請求項６記載のグラウト充填状態の検査装置。
【請求項９】
前記表面振動計測手段は、前記ＰＣ構造物の概形が線状である場合、当該ＰＣ構造物の長手方向の一端に配置され、磁力線の照射に対応した前記補強材の磁気的な撓み振動に起因して発生し前記ＰＣ構造物内を伝播されることが予測される振動を計測し、
かつ、前記充填状態情報把握手段は、振動が有る場合または所定の振動エネルギー強度しきい値以上である場合にはグラウトに空隙が生じているものと判定し、振動が無い場合または所定の振動エネルギー強度しきい値未満である場合にはグラウトに空隙が生じていないものと判定する
ことを特徴とする請求項６記載のグラウト充填状態の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＣ構造物におけるグラウト充填状態をいわゆる非破壊で検査するための検査方法および検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポストテンション工法によるＰＣ（プレストレストコンクリート）構造物では、一般に、鋼線または鋼棒等のような鉄系金属材料からなる補強材をコンクリート構造物に挿通し、その補強材の牽張力によって、構造物全体に圧縮力を付与するようにしている。【０００３】
より具体的には、コンクリート構造物にあらかじめ孔を開けて、その状態で固化させる。その孔に、鋼線または鋼棒等の補強材を挿通してテンションを掛ける。そしてその孔内にグラウトを充填させて固化させる。このようにして、テンションの掛かった補強材の牽張力によって、その周囲に充填されて固化されたグラウトを含むＰＣ構造物全体に圧縮力を付与するようにしている。【０００４】
ところが、鋼棒等の補強材の周囲にグラウトを隙間なく完璧に充填させることは、実際上困難な場合が多い。例えばグラウトを十分に満遍なく充填したつもりでも、いわゆるボイドが生じる場合がある。【０００５】
ＰＣ構造物は、ボイドのような空隙的欠陥が生じていると、特にその部分で設計通りの十分な強度を確保することができなくなる虞がある。また、そのようにグラウトの充填が不十分な箇所では、補強材が腐食して、その部分が破断に至る虞もある。このため、施工後の構造物におけるグラウトの充填状態を検査することが必要となる。【０００６】
従来のシース管内のグラウトの充填状況を検査する方法としては、超音波法、衝撃弾性波法、放射線透過法等が用いられていた。典型的な一例として、特許文献１に開示された検査方法では、ＰＣ鋼材の一端を打撃することで、その一端から他端まで弾性波の振動を伝播させる。そしてその他端では、伝播して来た弾性波を受振して音響信号を得る。その音響信号に基づいて、シース管内のグラウトの充填状況を把握するようにしている。すなわち、この検査方法では、ＰＣ鋼材の周囲にグラウトが充填されているか否かによって音響信号の成分が異なったものとなるので、その音響信号の成分の違いに基づいて、グラウトの充填状態を把握するようにしている。また、超音波法では、打撃による弾性波の代りに超音波を用いて、上記の衝撃弾性波法と同様の作用によってグラウトの充填状態を把握するようにしている。【０００７】
また、放射線を用いてグラウトの充填状態を検査する方法が、例えば特許文献２にて開示されている。この検査方法では、まず標識元素を含む検出物を、充填前のグラウトに混入させておき、そのグラウトを充填してなる検査対象のＰＣ構造物に対して中性子を照射する。その中性子の照射によって、グラウト中の標識元素から特定エネルギーのガンマ線が放出されるので、その強度に基づいてグラウトの充填状態を把握するようにしている。【０００８】
【特許文献１】特開平１０−５４１４０号公報
【特許文献２】特開２００１−１９４３２４号公報
【発明の開示】
【０００９】
しかしながら、音響信号の伝播を利用した検査方法（特許文献１）では、ＰＣ鋼線の全長に亘ってグラウトの充填状態にボイド等の欠陥があるか否かを把握することは可能であるが、部分的な充填状態を把握することについては、実際上不可能であった。換言すれば、所望の位置でのボイドの有無を局所的に検査することはできなかった。
【００１０】
また、超音波法では、超音波のエネルギーの多くがシース管の壁面で反射されるので、把握される情報が攪乱されることとなり、シース管内の状態を明確に検査することが実際上困難なものとなる場合が多かった。
【００１１】
また、放射線を利用した検査方法（特許文献２）では、充填前のグラウトに標識元素を混入させておくことが必要であるため、一般に標識元素を混入させていない既設の構造物におけるグラウトの充填状態を検査することは不可能であるという致命的な欠点があった。
【００１２】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、新設あるいは既設のＰＣ構造物に対して、非破壊で、極めて簡易な手法でありながら明確に、グラウトの部分的な充填状態を検査することのできるグラウト充填状態の検査方法および検査装置を提供することにある。
【００１３】
本発明のグラウト充填状態の検査方法は、補強材およびグラウトが内蔵されたＰＣ構造物におけるグラウトの充填状態を検査するための方法であって、ＰＣ構造物の被検査対象部位に対して、その表面の外側から磁力線を照射するプロセスと、磁力線の照射に対応した補強材の磁気的な振動に起因して発生しＰＣ構造物内を伝播されることが予測される振動を被検査対象部位の表面にて計測するプロセスと、計測された振動の強弱または有無もしくは振動の伝播時間のうち少なくともいずれか一つに基づいて、ＰＣ構造物内におけるグラウトの充填状態の情報を把握するプロセスとを含むものである。
【００１４】
また、本発明のグラウト充填状態の検査装置は、ＰＣ構造物における被検査対象部位に対して、その表面の外側から磁力線を照射する磁力線照射手段と、磁力線の照射に対応した補強材の磁気的な振動に起因して発生しＰＣ構造物内を伝播されることが予測される振動または当該振動の伝播時間のうち少なくともいずれか一つを被検査対象部位の表面にて計測する表面振動計測手段と、表面振動計測手段によって計測された振動の強弱または有無もしくは振動の伝播時間のうち少なくともいずれか一つに基づいて、ＰＣ構造物内におけるグラウトの充填状態の情報を把握する充填状態情報把握手段とを備えたものである。
【００１５】
ここで、上記のグラウトの充填状態の情報を把握するプロセスまたは充填状態情報把握手段は、振動の有無または強弱に基づいて、ＰＣ構造物内におけるグラウトに空隙が生じているか否かを判定するものであって、振動が有る場合または所定の振動エネルギー強度しきい値以上である場合には、グラウトに空隙が生じていないものと判定し、振動が無い場合または所定の振動エネルギー強度しきい値未満である場合には、グラウトに空隙が生じているものと判定するものであるようにしてもよい。このようにすることにより、グラウトにいわゆるボイドのような空隙が生じているか否かを非破壊で明確に判定することが可能となる。
【００１６】
また、グラウトの充填状態の情報を把握するプロセスまたは充填状態情報把握手段は、振動の伝播時間に基づいて、ＰＣ構造物内における補強材の材料の種類またはグラウトの密度もしくは種類を判定するものであるようにしてもよい。このようにすることにより、補強材の材料の種類またはグラウトの密度もしくは種類を非破壊で判定することが可能となる。
【００１７】
また、ＰＣ構造物の概形が線状である場合、磁力線の照射に対応した補強材の磁気的な撓み振動に起因して発生しＰＣ構造物内を伝播されることが予測される振動を、ＰＣ構造物の長手方向の一端にて計測し、かつグラウトの充填状態の情報を把握するプロセスでは、振動が有る場合または所定の振動エネルギー強度しきい値以上である場合にはグラウトに空隙が生じているものと判定し、振動が無い場合または所定の振動エネルギー強度しきい値未満である場合にはグラウトに空隙が生じていないものと判定するようにしてもよい。このようにすることにより、ＰＣ構造物の概形が線状である場合に、その内部でのグラウトの充填状態を明確に判定することが可能となる。
【００１８】
更に、磁力線を照射するプロセスにおいて、所定の信号に基づいて長い持続時間にわたって磁力線を照射すると共に、グラウト充填状態の情報を把握するプロセスにおいて、被検査対象部位の表面で検出した振動に、所定の信号に応じた処理を施すことにより、等価的に持続時間の短いパルス状の磁力線照射に対応する振動を検出するようにしてもよい。このような方法によっても、ＰＣ構造物内におけるグラウト充填状態を把握することができ、グラウトに空隙が生じているか否かをより明確に判定することが可能となる。
【００１９】
本発明によるグラウト充填状態の検査方法では、磁力線をパルス状あるいは周期的に、被検査対象であるＰＣ構造物に対してその外部から照射し、その磁力線の照射に対応したＰＣ構造物の表面振動の有無を計測する。具体的には、ＰＣ構造物のグラウトにボイド等が存在している場合には、そのボイドが存在している位置付近のＰＣ構造物の表面には局所的に振動が計測されない。または所定の振動エネルギー強度以上の表面振動は計測されない。グラウトにボイド等が存在していない場合には、表面振動がＰＣ構造物のほぼ全体に亘って観測される。または、局所的に振動が計測されない位置は存在しない。換言すれば、所定の強度以上の表面振動がどこでも計測される。このような表面振動の有無に基づいて、グラウトの部分的な充填状態が非破壊で簡易かつ明確に把握される。
【００２０】
さらに具体的には、グラウトにボイドが存在している場合には、その部分の鋼材や鋼棒のような補強材が磁力線の照射に対応しても、その振動の伝播はボイドの存在によって中断されるので、その部分のＰＣ構造物の表面では所定以上の強さの振動が観測されない。あるいはグラウトにボイドが存在していない場合には、鋼材や鋼棒のような補強材はその周囲を固化したグラウトで固められているのであるから、磁力線の照射に対応した補強材の振動は、その周囲のグラウトに伝播されてＰＣ構造物全体の表面にまで至るので、それが表面振動として観測される。このような表面振動の有無に基づいて、被検査対象であるＰＣ構造物における部分的な充填状態が明確に把握される。
【００２１】
なお、例えば橋梁に用いられるＰＣ構造物のような、概形が線状のものを被検査対象とする場合には、上記とは逆に、鋼材や鋼棒のような補強材の周囲にほぼ完全な空隙がある場合には、補強材が磁気的引力によって撓み振動を生じて、その振動がＰＣ構造物の長手方向の一端にまで到達する。逆に、補強材の周囲がほぼ完全にグラウトで充填されている場合には、補強材の撓み振動は生じないか、生じても微弱であるため、ＰＣ構造物の長手方向の一端では振動がほとんど計測されない。このようにして、概形が線状のＰＣ構造物を被検査対象とする場合でも、ＰＣ構造物の内部におけるグラウトの充填状態が明確に把握される。
【００２２】
本発明のグラウト充填状態の検査方法または検査装置によれば、波状やＰＣ構造物における部分的あるいは全体的なグラウトの未充填箇所の存在の有無などの充填状態を、簡易な操作によって明確に検査することができる。よって、新設または既設のＰＣ構造物等の安全性についての正確でリアルタイムな確認・評価等を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施の形態に係るグラウト充填状態の検査方法を説明するための一部省略断面図である。
【図２】検査装置の主要部の構成を表すブロック図である。
【図３】他の検査方法を説明するための一部省略断面図である。
【図４】時間引き伸ばしパルスおよびそれを用いた場合の検出信号を表す波形図である。
【図５】持続時間の短いパルスおよびそれを用いた場合の検出信号を表す波形図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。【００２５】
図１は本発明の一実施の形態に係るグラウト充填状態の検査方法を模式的に表したものであり、図２はこれに用いる検査装置の主要部のブロック構成を表したものである。【００２６】
本実施の形態では、被検査対象を例えばポストテンション方式のＰＣ構造物１とし、このＰＣ構造物１におけるシース管２内のグラウト３の充填状態を検査するもので、そのＰＣ構造物１の内部に水平、鉛直あるいは斜めに配置されているＰＣ鋼線４が磁力線の照射によって振動することを利用するものである。【００２７】
具体的には、図１に示したようにＰＣ構造物１の表面１ＡにＡＥセンサ５を配置し、電磁石６を用いてＰＣ構造物１の表面１Ａに対して磁力線をパルス波形または正弦波形で照射する。すると、磁力線の照射に対応してＰＣ鋼線４が振動する。その振動は弾性波としてＰＣ構造物１の内部のコンクリート部分７を伝播されて行くが、図１に一例を示したようにＰＣ構造物１の内部にボイド８が存在している場合には、そのボイド８の部分でＰＣ鋼線４からの振動の伝播が中断される。一方、ボイド８が存在しない部分では、ＰＣ鋼線４からの振動は連続的なグラウト３を介してコンクリート部分７の表面まで滑らかに伝播される。このようにＰＣ構造物１の表面１Ａまで伝播して来る振動の有無または強弱を計測することで、被検査対象のＰＣ構造物１の内部にボイド８が存在しているか否かを検査することができる。【００２８】
電磁石６は、ＰＣ構造物１の表面１Ａ付近に配置されて、ＰＣ構造物１に対して磁力線を照射する磁力線照射手段であるが、その磁力線は後述のパーソナルコンピュータ１１のような制御装置によって制御されて、パルス波形状または正弦波形状に出力される。【００２９】
ＡＥセンサ５は表面振動計測手段であって、ＰＣ構造物１の表面１Ａにおける電磁石６に近接した位置に設置され、磁力線の照射に対応してＰＣ構造物１のＰＣ鋼線４から発せられて表面１Ａにまで伝播されて来た弾性波の振動を計測する。【００３０】
本実施の形態における検査装置は、上記電磁石６およびＡＥセンサ５に加え、第１アンプ９、Ａ／Ｄコンバータ１０、パーソナルコンピュータ１１、ＣＲＴ (Cathode Ray Tube) モニタ１２、Ｄ／Ａコンバータ１３、および第２アンプ１４を備えている。【００３１】
パーソナルコンピュータ１１は、高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）１１Ａ、ビデオデバイス（ＶＤ）１１Ｂおよびメモリ１１Ｃを有する充填状態情報把握手段であって、電磁石６からの磁力線の出力の制御と、ＡＥセンサ５で計測された弾性波の振動のビデオ信号化とを行う。磁力線の出力の制御パターンおよびその制御ロジック等はメモリ１１Ｃに格納されている。ＡＥセンサ５で計測された振動の信号のビデオ信号化は、高速フーリエ変換部１１Ａおよびビデオデバイス（ＶＤ）１１Ｂによって行われる。【００３２】
さらに詳細には、メモリ１１Ｃには、被検査対象のＰＣ構造物１の材質等に対応した所定のパルス波形ならびに正弦波形が記憶されており、その電気信号はＤ／Ａコンバータ１３および第２アンプ１４を介して電磁石６に送られる。また、ＰＣ構造物１の表面１Ａに設置されたＡＥセンサ５に受信された弾性波は、第１アンプ９で増幅された後、Ａ／Ｄコンバータ１０を介してＦＦＴ１１Ａによってその周波数スペクトルが求められる。この周波数スペクトルはビデオデバイス１１Ｂを介してＣＲＴモニタ１２に表示されるようになっている。そして、ＣＲＴモニタ１２に表示された周波数スペクトルの画像や数値等の情報に基づいてＰＣ構造物１の内部での充填状態が判定されるようになっている。【００３３】
次に、本実施の形態の検査装置による作用効果について説明する。【００３４】
図１に示したように、電磁石６を用いてＰＣ構造物１の表面１Ａに向かって磁力線を照射すると、ＰＣ構造物１内のＰＣ鋼線４が強磁性体であることから、そのＰＣ鋼線４は電磁石６の磁界方向に磁気的引力を受ける。このとき例えば磁力線の強度をパルス波形状に調節して電磁石６から出力させると、それに対応してＰＣ鋼線４も概ねパルス波形状に振動する。【００３５】
シース管２内にグラウト３が空隙なく完全に充填されている場合には、ＰＣ鋼材４の振動はシース管２内のグラウト３を介してＰＣ構造物１内のシース管２から表面１Ａまでの間のコンクリート部分７を伝播して表面１Ａに達する。そのようにしてＰＣ構造物１の表面１Ａにまで伝播されて来た弾性波は、その表面１Ａに配置されたＡＥセンサ５によって検知されて、電気信号に変換される。【００３６】
ここで、パルス状の磁力線が入射されてから弾性波が検知されるまでの間の時間ｔは、コンクリート部分７内の弾性波の速度をｖ，ＰＣ鋼線４とＰＣ構造物１の表面１Ａまでの距離をＬ１とすると、次式（１）によって求められる。なお、磁界の伝播速度は理論的に光速であるから、その伝播時間は概ね零と見做すことができるので、その伝播時間や伝播距離による誤差等については実際上無視しても構わないことは言うまでもない。  
ｔ＝Ｌ１／ｖ…（１）  【００３７】
ここで、ＰＣ鋼線４の位置が既知である場合には、上記の時間ｔに基づいて、このとき磁力線の照射に対応してシース管２の内部で弾性波を発した強磁性体が、所定の鋼材からなるＰＣ鋼線４であるのか、その他の材料からなる線材であるのか等を判別することも可能である。また、コンクリート部分７内の弾性波の速度ｖは、そのコンクリート部分７の材質や密度に依存して異なった数値となるので、計測された時間ｔに基づいてコンクリート部分７の材質や密度を推定することなども可能である。【００３８】
例えば、シース管２の内部にボイド８が存在している場合（図１）のように、被検査部位の近傍でグラウト３の充填が不十分であるときには、磁力線の照射に対応したＰＣ鋼線４の振動がボイド８の部分で中断され、表面１Ａにまでは伝達されないので、ＰＣ構造物１の表面１Ａはほとんど振動しない。あるいは振動するとしても、それはボイド８の無い部分を伝播して来た振動が回り込んで到達して来たものであるため、その振動エネルギーの強度は極めて低い。あるいは時間ｔが異なった数値となる。従って、ＰＣ構造物１の表面１Ａに設置されたＡＥセンサ５によって計測される振動の波形および強度または時間ｔに基づいてグラウト３の充填状態を把握することができ、被検査部位においてボイド８が存在するか否かを判断することができる。【００３９】
また、ＰＣ鋼線４がＰＣ構造物１の比較的深い位置に配置されている場合には、１つの矩形波状の電磁気的パルスに対応してＰＣ鋼線４から生ずる弾性波は、ＰＣ構造物１の表面１Ａに達する程度に十分な振動エネルギーを有さないことがある。このような場合には、ＰＣ構造物１の縦波振動を誘起する連続正弦波状の磁力線を入射することが有効である。ＰＣ構造物１の厚さをＬ２とすると、縦波振動の振動数ｆ１は、次式（２）によって求められる。  
ｆ１＝２×Ｌ２／ｖ…（２）【００４０】
ＰＣ鋼線４に作用する引力は、磁力線の周波数の２倍の周波数で生じるので、ＰＣ構造物１の縦波振動を誘起させる場合の磁力線の振動数Ｆ１は、次式（３）によって求められる。  
Ｆ１＝Ｌ２／ｖ…（３）【００４１】
ＰＣ鋼線４の周りにグラウト３が空隙なく完全に充填されている場合には、このような周波数の連続正弦波状の磁力線を入射すると、ＰＣ鋼線４から発せられた縦波振動がグラウト３およびコンクリート部分７を通って表面１Ａまで伝達される。【００４２】
一方、ＰＣ鋼線４の周りにボイド８が生じている場合には、ＰＣ鋼線４の振動の伝播はそのボイド８の部分で中断されるので、その部分付近のＰＣ構造物１の表面１Ａでは振動が殆ど検知されないこととなる。【００４３】
このようにして、本実施の形態では、ＰＣ構造物１内のグラウト３の充填状態を、非破壊で明確に検査することができる。【００４４】
続いて、ＰＣ構造物１内にグラウト３が殆ど充填されていない場合に有効な他の検査方法について、図３を参照しつつ説明する。【００４５】
例えば橋梁においては、鉛直にＰＣ鋼線４が配置されることがある。このようなＰＣ鋼線４においてはグラウト３が完全に未充填である場合も有り得る。そのような場合にＰＣ鋼線４に力を加えると、ＰＣ鋼線４には弦のような撓み振動が生じる。ここでＰＣ鋼線４の単位長さ当りの質量をρ，テンションをＴ，鋼線の長さをＬ３とすると、ＰＣ鋼線４の撓み基本振動数ｆ２は、次式（４）によって求めることができる。
ｆ２＝（Ｔ／ρ）0.5 ／（２・Ｌ３）…（４）【００４６】
本実施の形態では、ＰＣ鋼線４の中央部に電磁石６を配置し、ＡＥセンサ５をそのＰＣ鋼線４の端部１２付近の表面１Ａに配置する。そして、次式（５）よって求められる周  波数Ｆ２の磁力線を電磁石６から出力させて、ＰＣ構造物１への磁力線の照射を行う。
Ｆ２＝（Ｔ／ρ）0.5 ／（４・Ｌ３）…（５）【００４７】
ＰＣ構造物１内にグラウト３が全く充填されていない場合には、ＰＣ鋼線４は、式（５）に基づいた周波数の磁力線の照射によって、あたかも弦のような撓み振動を生じる。その振動は、ＰＣ鋼線４の端部４Ａにまで伝播されて、これがＡＥセンサ５によって計測される。【００４８】
他方、ＰＣ構造物１内にグラウト３が完全に充填されている場合には、式（５）の周波数の磁力線を入射しても、ＰＣ鋼線４では撓み振動は殆ど生じない。よって、このような場合には、ＰＣ鋼線４の一端４Ａに配置されたＡＥセンサ５によって振動が検知されることはない。【００４９】
このようにして、本実施の形態では、ＰＣ構造物１内にグラウト３が殆ど充填されているか否かを検査することができる。【００５０】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、グラウト３の充填時に生じたボイド８以外にも、例えば建造後のグラウト３の退縮やひび割れあるいは欠損などに起因して生じた空隙などについても検知可能であることは言うまでもない。また、補強材（上記実施の形態ではＰＣ鋼線４）の金属材料やグラウト３の材料の種類によって、生じる振動の共振周波数や強度分布が異なったものとなるので、被検査対象のＰＣ構造物１に用いられている補強材やグラウトの材料の特質に適応した磁力線のパルス周波数および波形ならびにエネルギー強度を適宜に選択して上記のような検査を行うようにすることが望ましいことは言うまでもない。【００５１】
更に、電磁石６を駆動するための信号を、上記実施の形態では、図５（Ａ）に示したパルス状波形、すなわち持続時間の短い信号としたが、持続時間の長い信号、例えば音響測定に用いられている時間引き伸ばしパルスを用いるようにしてもよい。図４（Ａ）はその時間引き伸ばしパルスの波形の一例、同図（Ｂ）はこのときＰＣ構造物１から得られるＡＥセンサ５での検出信号の波形の一例を表したものである。この検出信号を所定の処理回路により波形処理することによって、図５（Ｂ）に示したような、図５（Ａ）に示したパルスを与えた場合に得られる検出信号と等価的な波形を得ることができる。なお、時間引き伸ばしパルスの生成方法については、例えば、Nobuharu Aoshima（“Computer-generated pulse signal applied for sound measurement ",J.Acoust.Soc.Am.,69(5),May(1981),pp.1484-1488 ）に開示されている。【００５２】
このように時間引き伸ばしパルスにより電磁石６を駆動することによって、ＰＣ構造物１に対して長い持続時間にわたって磁力線が照射される。そして、ＡＥセンサ５において検出された信号に時間引き伸ばしパルスに応じた処理を施すことにより、等価的に、持続時間の短いパルス状の磁力線照射に対応する振動を検出することができ、ＰＣ構造物１内におけるグラウト充填状態を、より明確に把握することができる。なお、表面振動を計測する手段としては、加速度センサの代わりにレーザ振動計を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、いわゆる土木分野における、ＰＣ構造物の内部のグラウト充電状態を非破壊で検査する方法および装置に適用可能である。さらに詳しくは、例えばＰＣ橋梁のようなＰＣ構造物におけるＰＣ鋼線周りに充填されたグラウトの充填状態に例えばボイドが発生しているか否かを検査するための方法および装置に好適に利用可能である。
【図１】
2006090727.tif 000002
【図２】
2006090727.tif 000003
【図３】
2006090727.tif 000004
【図４】
2006090727.tif 000005
【図５】
2006090727.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成18年12月25日(2006.12.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シース管内に補強材およびグラウトが内蔵されたＰＣ構造物における前記グラウトの前記シース管内における充填状態を検査するための方法であって、
前記ＰＣ構造物の被検査対象部位に対して、その表面の外側から、前記補強材に磁気的な力を生じさせると共にその磁気的な力に対応して前記補強材を振動させるような磁力線を照射するプロセスと、
前記補強材の振動に起因して発生し前記ＰＣ構造物内を伝播する弾性波を前記被検査対象部位の表面において計測するプロセスと、
前記弾性波の強弱もしくは有無、または前記弾性波の伝播時間のうち少なくともいずれか一つに基づいて、前記シース管内におけるグラウト充填状態の情報を把握するプロセスと
を含むことを特徴とするグラウト充填状態の検査方法。
【請求項２】
前記グラウト充填状態の情報を把握するプロセスは、前記弾性波の有無または強弱に基づいて、前記グラウトに空隙が生じているか否かを判定するプロセスであって、前記弾性波が有る場合または所定の振動エネルギー強度しきい値以上である場合には前記グラウトに空隙が生じていないものと判定し、前記弾性波が無い場合または所定の振動エネルギー強度しきい値未満である場合には前記グラウトに空隙が生じているものと判定する
ことを特徴とする請求項１記載のグラウト充填状態の検査方法。
【請求項３】
前記グラウト充填状態の情報を把握するプロセスは、前記弾性波の伝播時間に基づいて、前記補強材の材料の種類または前記グラウトの密度もしくは種類を判定するプロセスである
ことを特徴とする請求項１記載のグラウト充填状態の検査方法。
【請求項４】
前記磁力線を照射するプロセスでは、時間引き伸ばしパルスの波形を有する磁力線を照射し、
前記グラウト充填状態の情報を把握するプロセスでは、前記弾性波の検出により得られた検出信号に波形処理を施すことにより、単一パルスの波形を有する磁力線を照射した場合に得られる検出信号と等価的な波形を取得し、その波形処理された検出信号に基づいて、ＰＣ構造物内におけるグラウト充填状態を把握する
ことを特徴とする請求項１記載のグラウト充填状態の検査方法。
【請求項５】
シース管内に、線状の補強材と、グラウトとが内蔵されたＰＣ構造物における前記グラウトの前記シース管内における充填状態を検査するための方法であって、
前記ＰＣ構造物の被検査対象部位に対して、その表面の外側から、前記補強材に以下の式で求められる基本振動数ｆを有する撓み振動を生じさせるような磁力線を照射するプロセスと、
前記ＰＣ構造物のうち前記補強材の端部にまで伝播する撓み振動を前記補強材の端部付近の表面において計測するプロセスと、
前記撓み振動の強弱または有無のうち少なくともいずれか一つに基づいて、前記シース管内におけるグラウト充填状態の情報を把握するプロセスと
を含むことを特徴とするグラウト充填状態の検査方法。
ｆ＝（Ｔ／ρ）０．５／（２×Ｌ３）
Ｔ：前記補強材のテンション
ρ：前記補強材の単位長さ当りの質量
Ｌ３：前記補強材の長さ
【請求項６】
前記グラウト充填状態の情報を把握するプロセスでは、前記撓み振動が有る場合または所定の振動エネルギー強度しきい値以上である場合にはグラウトに空隙が生じているものと判定し、前記撓み振動が無い場合または所定の振動エネルギー強度しきい値未満である場合にはグラウトに空隙が生じていないものと判定する
ことを特徴とする請求項５記載のグラウト充填状態の検査方法。
【請求項７】
シース管内に補強材およびグラウトが内蔵されたＰＣ構造物における前記グラウトの前記シース管内における充填状態を検査するための装置であって、
前記ＰＣ構造物の被検査対象部位に対して、その表面の外側から、前記補強材に磁気的な力を生じさせると共にその磁気的な力に対応して前記補強材を振動させるような磁力線を照射する磁力線照射手段と、
前記補強材の磁気的な振動に起因して発生し前記ＰＣ構造物内を伝播する弾性波を前記被検査対象部位の表面において計測する表面振動計測手段と、
前記表面振動計測手段によって計測された前記弾性波の強弱もしくは有無、または前記弾性波の伝播時間のうち少なくともいずれか一つに基づいて、前記シース管内におけるグラウトの充填状態の情報を把握する充填状態情報把握手段と
を備えたことを特徴とするグラウト充填状態の検査装置。
【請求項８】
シース管内に、線状の補強材と、グラウトとが内蔵されたＰＣ構造物における前記グラウトの前記シース管内における充填状態を検査するための装置であって、
前記ＰＣ構造物の被検査対象部位に対して、その表面の外側から、前記補強材に以下の式で求められる基本振動数ｆを有する撓み振動を生じさせるような磁力線を照射する磁力線照射手段と、
前記ＰＣ構造物のうち前記補強材の端部にまで伝播する撓み振動を前記補強材の端部付近の表面において計測する表面振動計測手段と、
前記撓み振動の強弱または有無のうち少なくともいずれか一つに基づいて、前記シース管内におけるグラウト充填状態の情報を把握する充填状態情報把握手段と
を備えたことを特徴とするグラウト充填状態の検査装置。
ｆ＝（Ｔ／ρ）０．５／（２×Ｌ３）
Ｔ：前記補強材のテンション
ρ：前記補強材の単位長さ当りの質量
Ｌ３：前記補強材の長さ
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
［００１３］
本発明の第１のグラウト充填状態の検査方法は、シース管内に補強材およびグラウトが内蔵されたＰＣ構造物におけるグラウトのシース管内における充填状態を検査するための方法であって、ＰＣ構造物の被検査対象部位に対して、その表面の外側から、補強材に磁気的な力を生じさせると共にその磁気的な力に対応して補強材を振動させるような磁力線を照射するプロセスと、補強材の振動に起因して発生しＰＣ構造物内を伝播する弾性波を被検査対象部位の表面において計測するプロセスと、弾性波の強弱もしくは有無、または弾性波の伝播時間のうち少なくともいずれか一つに基づいて、シース管内におけるグラウト充填状態の情報を把握するプロセスとを含むものである。
本発明の第２のグラウト充填状態の検査方法は、シース管内に、線状の補強材と、グラウトとが内蔵されたＰＣ構造物におけるグラウトのシース管内における充填状態を検査するための方法であって、ＰＣ構造物の被検査対象部位に対して、その表面の外側から、補強材に以下の式で求められる基本振動数ｆを有する撓み振動を生じさせるような磁力線を照射するプロセスと、ＰＣ構造物のうち補強材の端部にまで伝播する撓み振動を補強材の端部付近の表面において計測するプロセスと、撓み振動の強弱または有無のうち少なくともいずれか一つに基づいて、シース管内におけるグラウト充填状態の情報を把握するプロセスとを含むものである。
ｆ＝（Ｔ／ρ）０．５／（２×Ｌ３）
Ｔ：補強材のテンション
ρ：補強材の単位長さ当りの質量
Ｌ３：補強材の長さ
［００１４］
また、本発明の第１のグラウト充填状態の検査装置は、シース管内に補強材およびグラウトが内蔵されたＰＣ構造物におけるグラウトのシース管内における充填状態を検査するための装置であって、ＰＣ構造物の被検査対象部位に対して、その表面の外側から、補強材に磁気的な力を生じさせると共にその磁気的な力に対応して補強材を振動させるような磁力線を照射する磁力線照射手段と、補強材の磁気的な振動に起因して発生しＰＣ構造物内を伝播する弾性波を被検査対象部位の表面において計測する表面振動計測手段と、表面振動計測手段によって計測された弾性波の強弱もしくは有無、または弾性波
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
の伝播時間のうち少なくともいずれか一つに基づいて、シース管内におけるグラウトの充填状態の情報を把握する充填状態情報把握手段とを備えたものである。
本発明の第２のグラウト充填状態の検査装置は、シース管内に、線状の補強材とグラウトとが内蔵されたＰＣ構造物におけるグラウトのシース管内における充填状態を検査するための装置であって、ＰＣ構造物の被検査対象部位に対して、その表面の外側から、補強材に以下の式で求められる基本振動数ｆを有する撓み振動を生じさせるような磁力線を照射する磁力線照射手段と、ＰＣ構造物のうち補強材の端部にまで伝播する撓み振動を補強材の端部付近の表面において計測する表面振動計測手段と、撓み振動の強弱または有無のうち少なくともいずれか一つに基づいて、シース管内におけるグラウト充填状態の情報を把握する充填状態情報把握手段とを備えたものである。
ｆ＝（Ｔ／ρ）０．５／（２×Ｌ３）
Ｔ：補強材のテンション
ρ：補強材の単位長さ当りの質量
Ｌ３：補強材の長さ
［００１５］
ここで、上記第１のグラウト充填状態の検査方法において、上記のグラウトの充填状態の情報を把握するプロセスは、弾性波の有無または強弱に基づいて、グラウトに空隙が生じているか否かを判定するものであって、弾性波が有る場合または所定の振動エネルギー強度しきい値以上である場合にはグラウトに空隙が生じていないものと判定し、弾性波が無い場合または所定の振動エネルギー強度しきい値未満である場合にはグラウトに空隙が生じているものと判定するものであるようにしてもよい。このようにすることにより、グラウトにいわゆるボイドのような空隙が生じているか否かを非破壊で明確に判定することが可能となる。
［００１６］
また、上記第１のグラウト充填状態の検査方法において、グラウトの充填状態の情報を把握するプロセスは、前記弾性波の伝播時間に基づいて、前記補強材の材料の種類または前記グラウトの密度もしくは種類を判定するものであるようにしてもよい。このようにすることにより、補強材の材料の種類またはグラウトの密度もしくは種類を非破壊で判定することが可能となる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
［００１７］
また、上記第２のグラウト充填状態の検査方法において、グラウト充填状態の情報を把握するプロセスでは、撓み振動が有る場合または所定の振動エネルギー強度しきい値以上である場合にはグラウトに空隙が生じているものと判定し、撓み振動が無い場合または所定の振動エネルギー強度しきい値未満である場合にはグラウトに空隙が生じていないものと判定するようにしてもよい。このようにすることにより、その内部でのグラウトの充填状態を明確に判定することが可能となる。
［００１８］
本発明による第１のグラウト充填状態の検査方法および第１のグラウト充填状態の検査装置では、ＰＣ構造物の被検査対象部位に対してその外部から、補強材に磁気的な力を生じさせると共にその磁気的な力に対応して補強材を振動させるような磁力線を照射し、補強材の振動に起因して発生しＰＣ構造物内を伝播する弾性波を被検査対象部位の表面において計測する。具体的には、ＰＣ構造物のグラウトにボイド等が存在している場合には、そのボイドが存在している位置付近のＰＣ構造物の表面には局所的に振動が計測されない。または所定の振動エネルギー強度以上の表面振動は計測されない。グラウトにボイド等が存在していない場合には、表面振動がＰＣ構造物のほぼ全体に亘って観測される。または、局所的に振動が計測されない位置は存在しない。換言すれば、所定の強度以上の表面振動がどこでも計測される。このような表面振動の有無に基づいて、グラウトの部分的な充填状態が非破壊で簡易かつ明確に把握される。
［００１９］
さらに具体的には、グラウトにボイドが存在している場合には、その部分の鋼材や鋼棒のような補強材が磁力線の照射に対応しても、その振動の伝播はボイドの存在によって中断されるので、その部分のＰＣ構造物の表面では所定以上の強さの振動が観測されない。あるいはグラウトにボイドが存在していない場合には、鋼材や鋼棒のような補強材はその周囲を固化したグラウトで固められているのであるから、磁力線の照射に対応した補強材の振動は、その周囲のグラウトに伝播されてＰＣ構造物全体の表面にまで至るので、それが表面振動として観測される。このような表面振動の有無に基づいて、被検査対象であるＰＣ構造物における部分的な充填状態が明確に把握される。
［００２０］
本発明による第２のグラウト充填状態の検査方法および第２のグラウト充填状態の検査装置では、ＰＣ構造物の被検査対象部位に対してその外部から、補強材に以下の式で求められる基本振動数ｆを有する撓み振動を生じさせるような磁力線を照射し、ＰＣ構
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
造物のうち補強材の端部にまで伝播する撓み振動を補強材の端部付近の表面において計測する。上記とは逆に、鋼材や鋼棒のような補強材の周囲にほぼ完全な空隙がある場合には、補強材が磁気的引力によって撓み振動を生じて、その振動がＰＣ構造物のうち補強材の端部にまで到達する。逆に、補強材の周囲がほぼ完全にグラウトで充填されている場合には、補強材の撓み振動は生じないか、生じても微弱であるため、ＰＣ構造物のうち補強材の端部では振動がほとんど計測されない。このようにして、ＰＣ構造物の内部におけるグラウトの充填状態が明確に把握される。
［００２１］
本発明の第１および第２のグラウト充填状態の検査方法または第１および第２の検査装置によれば、ＰＣ構造物における部分的あるいは全体的なグラウトの未充填箇所の存在の有無などの充填状態を、簡易な操作によって明確に検査することができる。よって、新設または既設のＰＣ構造物等の安全性についての正確でリアルタイムな確認・評価等を実現することが可能となる。
図面の簡単な説明
［００２２］
［図１］本発明の一実施の形態に係るグラウト充填状態の検査方法を説明するための一部省略断面図である。
［図２］検査装置の主要部の構成を表すブロック図である。
［図３］他の検査方法を説明するための一部省略断面図である。
［図４］時間引き伸ばしパルスおよびそれを用いた場合の検出信号を表す波形図である。
［図５］持続時間の短いパルスおよびそれを用いた場合の検出信号を表す波形図である。
発明を実施するための最良の形態
［００２３］
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
［００２４］
図１は本発明の一実施の形態に係るグラウト充填状態の検査方法を模式的に表したものであり、図２はこれに用いる検査装置の主要部のブロック構成を表したものである。
［００２５］
本実施の形態では、被検査対象を例えばポストテンション方式のＰＣ構造物１とし、このＰＣ構造物１におけるシース管２内のグラウト３の充填状態を検査するもので、そのＰＣ構造物１の内部に水平、鉛直あるいは斜めに配置されているＰＣ鋼線４が磁力線の照射によって振動することを利用するものである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
［００２６］
具体的には、図１に示したようにＰＣ構造物１の表面１ＡにＡＥセンサ５を配置し、電磁石６を用いてＰＣ構造物１の表面１Ａに対して磁力線をパルス波形または正弦波形で照射する。すると、磁力線の照射に対応してＰＣ鋼線４が振動する。その振動は弾性波としてＰＣ構造物１の内部のコンクリート部分７を伝播されて行くが、図１に一例を示したようにＰＣ構造物１の内部にボイド８が存在している場合には、そのボイド８の部分でＰＣ鋼線４からの振動の伝播が中断される。一方、ボイド８が存在しない部分では、ＰＣ鋼線４からの振動は連続的なグラウト３を介してコンクリート部分７の表面まで滑らかに伝播される。このようにＰＣ構造物１の表面１Ａまで伝播して来る振動の有無または強弱を計測することで、被検査対象のＰＣ構造物１の内部にボイド８が存在しているか否かを検査することができる。
［００２７］
電磁石６は、ＰＣ構造物１の表面１Ａ付近に配置されて、ＰＣ構造物１に対して磁力線を照射する磁力線照射手段であるが、その磁力線は後述のパーソナルコンピュータ１１のような制御装置によって制御されて、パルス波形状または正弦波形状に出力される。
［００２８］
ＡＥセンサ５は表面振動計測手段であって、ＰＣ構造物１の表面１Ａにおける電磁石６に近接した位置に設置され、磁力線の照射に対応してＰＣ構造物１のＰＣ鋼線４から発せられて表面１Ａにまで伝播されて来た弾性波の振動を計測する。
［００２９］
本実施の形態における検査装置は、上記電磁石６およびＡＥセンサ５に加え、第１アンプ９、Ａ／Ｄコンバータ１０、パーソナルコンピュータ１１、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）モニタ１２、Ｄ／Ａコンバータ１３、および第２アンプ１４を備えている。
［００３０］
パーソナルコンピュータ１１は、高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）１１Ａ、ビデオデバイス（ＶＤ）１１Ｂおよびメモリ１１Ｃを有する充填状態情報把握手段であって、電磁石６からの磁力線の出力の制御と、ＡＥセンサ５で計測された弾性波の振動のビデオ信号化とを行う。磁力線の出力の制御パターンおよびその制御ロジック等はメモリ１１Ｃに格納されている。ＡＥセンサ５で計測された振動の信号のビデオ信号化は、高速フーリエ変換部１１Ａおよびビデオデバイス（ＶＤ）１１Ｂによって行われる。
［００３１］
さらに詳細には、メモリ１１Ｃには、被検査対象のＰＣ構造物１の材質等に対応した所定のパルス波形ならびに正弦波形が記憶されており、その電気信号はＤ／Ａコンバータ１３および第２アンプ１４を介して電磁石６に送られる。また、ＰＣ構造物１の表面
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
Ａに設置されたＡＥセンサ５に受信された弾性波は、第１アンプ９で増幅された後、Ａ／Ｄコンバータ１０を介してＦＦＴ１１Ａによってその周波数スペクトルが求められる。この周波数スペクトルはビデオデバイス１１Ｂを介してＣＲＴモニタ１２に表示されるようになっている。そして、ＣＲＴモニタ１２に表示された周波数スペクトルの画像や数値等の情報に基づいてＰＣ構造物１の内部での充填状態が判定されるようになっている。
［００３２］
次に、本実施の形態の検査装置による作用効果について説明する。
［００３３］
図１に示したように、電磁石６を用いてＰＣ構造物１の表面１Ａに向かって磁力線を照射すると、ＰＣ構造物１内のＰＣ鋼線４が強磁性体であることから、そのＰＣ鋼線４は電磁石６の磁界方向に磁気的引力を受ける。このとき例えば磁力線の強度をパルス波形状に調節して電磁石６から出力させると、それに対応してＰＣ鋼線４も概ねパルス波形状に振動する。
［００３４］
シース管２内にグラウト３が空隙なく完全に充填されている場合には、ＰＣ鋼材４の振動はシース管２内のグラウト３を介してＰＣ構造物１内のシース管２から表面１Ａまでの間のコンクリート部分７を伝播して表面１Ａに達する。そのようにしてＰＣ構造物１の表面１Ａにまで伝播されて来た弾性波は、その表面１Ａに配置されたＡＥセンサ５によって検知されて、電気信号に変換される。
［００３５］
ここで、パルス状の磁力線が入射されてから弾性波が検知されるまでの間の時間ｔは、コンクリート部分７内の弾性波の速度をｖ，ＰＣ鋼線４とＰＣ構造物１の表面１Ａまでの距離をＬ１とすると、次式（１）によって求められる。なお、磁界の伝播速度は理論的に光速であるから、その伝播時間は概ね零と見做すことができるので、その伝播時間や伝播距離による誤差等については実際上無視しても構わないことは言うまでもない。
ｔ＝Ｌ１／ｖ…（１）
［００３６］
ここで、ＰＣ鋼線４の位置が既知である場合には、上記の時間ｔに基づいて、このとき磁力線の照射に対応してシース管２の内部で弾性波を発した強磁性体が、所定の鋼材からなるＰＣ鋼線４であるのか、その他の材料からなる線材であるのか等を判別することも可能である。また、コンクリート部分７内の弾性波の速度ｖは、そのコンクリート
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
部分７の材質や密度に依存して異なった数値となるので、計測された時間ｔに基づいてコンクリート部分７の材質や密度を推定することなども可能である。
［００３７］
例えば、シース管２の内部にボイド８が存在している場合（図１）のように、被検査部位の近傍でグラウト３の充填が不十分であるときには、磁力線の照射に対応したＰＣ鋼線４の振動がボイド８の部分で中断され、表面１Ａにまでは伝達されないので、ＰＣ構造物１の表面１Ａはほとんど振動しない。あるいは振動するとしても、それはボイド８の無い部分を伝播して来た振動が回り込んで到達して来たものであるため、その振動エネルギーの強度は極めて低い。あるいは時間ｔが異なった数値となる。従って、ＰＣ構造物１の表面１Ａに設置されたＡＥセンサ５によって計測される振動の波形および強度または時間ｔに基づいてグラウト３の充填状態を把握することができ、被検査部位においてボイド８が存在するか否かを判断することができる。
［００３８］
また、ＰＣ鋼線４がＰＣ構造物１の比較的深い位置に配置されている場合には、１つの矩形波状の電磁気的パルスに対応してＰＣ鋼線４から生ずる弾性波は、ＰＣ構造物１の表面１Ａに達する程度に十分な振動エネルギーを有さないことがある。このような場合には、ＰＣ構造物１の縦波振動を誘起する連続正弦波状の磁力線を入射することが有効である。ＰＣ構造物１の厚さをＬ２とすると、縦波振動の振動数ｆ１は、次式（２）によって求められる。
ｆ１＝２×Ｌ２／ｖ…（２）
［００３９］
ＰＣ鋼線４に作用する引力は、磁力線の周波数の２倍の周波数で生じるので、ＰＣ構造物１の縦波振動を誘起させる場合の磁力線の振動数Ｆ１は、次式（３）によって求められる。
Ｆ１＝Ｌ２／ｖ…（３）
［００４０］
ＰＣ鋼線４の周りにグラウト３が空隙なく完全に充填されている場合には、このような周波数の連続正弦波状の磁力線を入射すると、ＰＣ鋼線４から発せられた縦波振動がグラウト３およびコンクリート部分７を通って表面１Ａまで伝達される。
［００４１］
一方、ＰＣ鋼線４の周りにボイド８が生じている場合には、ＰＣ鋼線４の振動の伝播はそのボイド８の部分で中断されるので、その部分付近のＰＣ構造物１の表面１Ａでは振動が殆ど検知されないこととなる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
［００４２］
このようにして、本実施の形態では、ＰＣ構造物１内のグラウト３の充填状態を、非破壊で明確に検査することができる。
［００４３］
続いて、ＰＣ構造物１内にグラウト３が殆ど充填されていない場合に有効な他の検査方法について、図３を参照しつつ説明する。
［００４４］
例えば橋梁においては、鉛直にＰＣ鋼線４が配置されることがある。このようなＰＣ鋼線４においてはグラウト３が完全に未充填である場合も有り得る。そのような場合にＰＣ鋼線４に力を加えると、ＰＣ鋼線４には弦のような撓み振動が生じる。ここでＰＣ鋼線４の単位長さ当りの質量をρ，テンションをＴ，鋼線の長さをＬ３とすると、ＰＣ鋼線４の撓み基本振動数ｆ２は、次式（４）によって求めることができる。
ｆ２＝（Ｔ／ρ）０．５／（２・Ｌ３）…（４）
［００４５］
本実施の形態では、ＰＣ鋼線４の中央部に電磁石６を配置し、ＡＥセンサ５をそのＰＣ鋼線４の端部１２付近の表面１Ａに配置する。そして、次式（５）よって求められる周波数Ｆ２の磁力線を電磁石６から出力させて、ＰＣ構造物１への磁力線の照射を行う。
Ｆ２＝（Ｔ／ρ）０．５／（４・Ｌ３）…（５）
［００４６］
ＰＣ構造物１内にグラウト３が全く充填されていない場合には、ＰＣ鋼線４は、式（５）に基づいた周波数の磁力線の照射によって、あたかも弦のような撓み振動を生じる。その振動は、ＰＣ鋼線４の端部４Ａにまで伝播されて、これがＡＥセンサ５によって計測される。
［００４７］
他方、ＰＣ構造物１内にグラウト３が完全に充填されている場合には、式（５）の周波数の磁力線を入射しても、ＰＣ鋼線４では撓み振動は殆ど生じない。よって、このような場合には、ＰＣ鋼線４の一端４Ａに配置されたＡＥセンサ５によって振動が検知されることはない。
［００４８］
このようにして、本実施の形態では、ＰＣ構造物１内にグラウト３が殆ど充填されているか否かを検査することができる。
［００４９］
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、グラウト３の充填時に生じたボイド８以外にも、例えば建造後のグラウト３の退縮やひび割れあるいは欠損などに起因して生じた空隙などについても検知可能であることは言うまでもない。また、補強材（上
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
記実施の形態ではＰＣ鋼線４）の金属材料やグラウト３の材料の種類によって、生じる振動の共振周波数や強度分布が異なったものとなるので、被検査対象のＰＣ構造物１に用いられている補強材やグラウトの材料の特質に適応した磁力線のパルス周波数および波形ならびにエネルギー強度を適宜に選択して上記のような検査を行うようにすることが望ましいことは言うまでもない。
［００５０］
更に、電磁石６を駆動するための信号を、上記実施の形態では、図５（Ａ）に示したパルス状波形、すなわち持続時間の短い信号としたが、持続時間の長い信号、例えば音響測定に用いられている時間引き伸ばしパルスを用いるようにしてもよい。図４（Ａ）はその時間引き伸ばしパルスの波形の一例、同図（Ｂ）はこのときＰＣ構造物１から得られるＡＥセンサ５での検出信号の波形の一例を表したものである。この検出信号を所定の処理回路により波形処理することによって、図５（Ｂ）に示したような、図５（Ａ）に示したパルスを与えた場合に得られる検出信号と等価的な波形を得ることができる。なお、時間引き伸ばしパルスの生成方法については、例えば、Ｎｏｂｕｈａｒｕ  Ａｏｓｈｉｍａ（“Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−ｇｅｎｅｒａｔｅｄ  ｐｕｌｓｅ  ｓｉｇｎａｌ  ａｐｐｌｉｅｄ  ｆｏｒ  ｓｏｕｎｄ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ”，Ｊ．Ａｃｏｕｓｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．，６９（５），Ｍａｙ（１９８１），ｐｐ．１４８４−１４８８）に開示されている。
［００５１］
このように時間引き伸ばしパルスにより電磁石６を駆動することによって、ＰＣ構造物１に対して長い持続時間にわたって磁力線が照射される。そして、ＡＥセンサ５において検出された信号に時間引き伸ばしパルスに応じた処理を施すことにより、等価的に、持続時間の短いパルス状の磁力線照射に対応する振動を検出することができ、ＰＣ構造物１内におけるグラウト充填状態を、より明確に把握することができる。なお、表面振動を計測する手段としては、加速度センサの代わりにレーザ振動計を用いてもよい。
産業上の利用可能性
［００５２］
本発明は、いわゆる土木分野における、ＰＣ構造物の内部のグラウト充電状態を非破壊で検査する方法および装置に適用可能である。さらに詳しくは、例えばＰＣ橋梁のようなＰＣ構造物におけるＰＣ鋼線周りに充填されたグラウトの充填状態に例えばボイドが発生しているか否かを検査するための方法および装置に好適に利用可能である。
【国際調査報告】
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