(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの異形鉄筋の端部にスリーブを被せて接合してなる機械式鉄筋継手において、以下の手順で行うことを特徴とする機械式鉄筋継手の非破壊検査方法。
(1) 前記スリーブの端縁近傍の前記異形鉄筋の表面の縦リブ上に超音波探触子を当てて、該超音波探触子と前記スリーブ端縁との距離L０を計測し、前記異形鉄筋の縁に向けて、表面ＳＨ波からなる超音波を発信し、
(2) 前記スリーブの端縁近傍の異形鉄筋の表面で、発信した超音波の内、前記異形鉄筋の端縁で反射したエコーを、前記超音波探触子で受信して、
(3) 前記エコーの到達時間を分析することにより前記スリーブ端縁から前記異形鉄筋端縁までの長さL１を計測する。
(4)  前記スリーブ端縁から前記異形鉄筋の端縁までの長さLを
L＝L１−L０
から算出する。
(5)  エコーの到達時間の分析は、最初に到達したパルス又は最大振幅のパルスが一致した場合にはそのパルスを採用し、異なった場合にはいずれか一方のパルスを採用する。
【請求項２】
２つの異形鉄筋の端縁をつけあわせて接合してスリーブを被せて接合してなる機械式鉄筋継手の前記異形鉄筋の端縁でエコーの到達時間を計測して、処理し、処理結果を画面表示する探傷器に連結される超音波探触子であって、
前記異形鉄筋の縦リブに載置して、表面ＳＨ波を送信して、そのエコーを受信できる下面を有し、
前記超音波探触子の超音波発信方向に向けて、所定長さの測定突起を形成し、
前記異形鉄筋の縦リブに載置した状態で、前記測定突起を前記スリーブの端縁に当接できるように構成したことを特徴とする検査用の超音波探触子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
２つの鉄筋を、端部にスリーブを被せて接合してなる機械式鉄筋継手において、継手が適正か否か、即ちスリーブに被覆された部分、鉄筋の長さを測定することを目的とする機械式鉄筋継手の非破壊検査方法及びこの検査方向に最適の超音波探触子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄筋を長さ方向に接合する継手方式として、圧接・溶接・機械式継手等が採用されている。その継手の信頼性を確保する上では非破壊検査は欠くことができず、圧接継手や溶接継手では非破壊検査によって高い信頼性が確保されている。
【０００３】
機械式継手に関しては、現場での適用が容易な非破壊検査方法が確立されず、重大な疑念が生じた場合のみ放射線透過試験よって継手の信頼性を確認することが行われる場合があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、鉄筋はＤ１９(鉄筋外径１９ｍｍ)〜Ｄ５１(鉄筋外径５１ｍｍ)まであるため、鉄筋径が小さい場合は前記放射線透過試験の適用が可能であるが、Ｄ５１のように鉄筋径が大きくなると十分な像質のＸ線フィルムを得ることができず、信頼性のある検査ができない問題点があった。また、放射線透過試験では、装置が大きくなり、現場で簡易な検査ができない問題点があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
然るにこの発明では、超音波法(表面ＳＨ波探傷法)によって、鉄筋の端縁から反射されるエコーの到達時間を計測することによって、現場適用が可能な非破壊検査方法を実現した。
【０００６】
即ち、この発明は、２つの異形鉄筋の端部にスリーブを被せて接合してなる機械式鉄筋継手において、以下の手順で行うことを特徴とする機械式鉄筋継手の非破壊検査方法である。
(1) 前記スリーブの端縁近傍の前記異形鉄筋の表面の縦リブ上に超音波探触子を当てて、該超音波探触子と前記スリーブ端縁との距離L０を計測し、前記異形鉄筋の縁に向けて、表面ＳＨ波からなる超音波を発信し、
(2) 前記スリーブの端縁近傍の異形鉄筋の表面で、発信した超音波の内、前記異形鉄筋の端縁で反射したエコーを、前記超音波探触子で受信して、
(3) 前記エコーの到達時間を分析することにより前記スリーブ端縁から前記異形鉄筋端縁までの長さL１を計測する。
(4)  前記スリーブ端縁から前記異形鉄筋の端縁までの長さLを
L＝L１−L０
から算出する。
(5)  エコーの到達時間の分析は、最初に到達したパルス又は最大振幅のパルスが一致した場合にはそのパルスを採用し、異なった場合にはいずれか一方のパルスを採用する。
【０００７】
また、他の発明は、２つの異形鉄筋の端縁をつけあわせて接合してスリーブを被せて接合してなる機械式鉄筋継手の前記異形鉄筋の端縁でエコーの到達時間を計測して、処理し、処理結果を画面表示する探傷器に連結される超音波探触子であって、
前記異形鉄筋の縦リブに載置して、表面ＳＨ波を送信して、そのエコーを受信できる下面を有し、
前記超音波探触子の超音波発信方向に向けて、所定長さの測定突起を形成し、
前記異形鉄筋の縦リブに載置した状態で、前記測定突起を前記スリーブの端縁に当接できるように構成したことを特徴とする検査用の超音波探触子である。
【０００８】
この発明を使用して、エコーを測定すると図２２のようなエコーが表れる。この場合、通常は、図２２（ａ）に示すように、最初に到達したエコーが最大となる、予め設定した範囲内で、最大の信号を検出して、その信号の到達時間を採用すれば、発信した超音波が鉄筋中を進む速度が分かっているので、鉄筋の端縁までの距離が分かる。
【０００９】
しかしながら、何らかの原因で、最初に到達するエコーが小さく、続いて到達するエコーが最初のエコーより大きい場合が生じる。この場合、最初のエコーの到達時間から長さを測定する方法と最大のエコーの到達時間から長さを測定する方法の２つがある。
【００１０】
得られた超音波信号は、探触子（圧電素子）によって、電気信号に返還される。最大エコーを採用する場合には、その時系列の電気信号（交流）を整流した後、ある一定の時間範囲で最大信号を求める。
【００１１】
即ち、最大値を求めるアルゴリズムは、監視範囲に設定した最初の時間から、エコー高さの最大値をデータとその時間とを記録し、次の位置で得られたエコー高さと比較して、大きい方のデータを最大値データとして記録し直す。この処理を監視範囲の終了の時間まで続け、その結果最大値データとして残ったエコー高さのデータが到達した時間を求める到達時間のデータとして採用することができる。従って、この処理は、比較的容易である。
【００１２】
他方、最初に到達したエコーを求める場合には、信号の増幅度を上げるとノイズレベルが上昇し信号との区別が付かず、ノイズを信号と誤って認識する可能性がある。そのため、どの程度まで増幅度（ゲイン）を上げるか定めることや、信号の時間情報を求める処理が問題となる。例えば、最初のデータを求めるためには、各データ点でのエコー高さの変化を「＋」から「−」に変化する点を求め、ピークであることを確認する必要があり。この場合、数学的には微分法を使用し、処理ソフト上では差分を行って求める。従って、アルゴリズムが複雑になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
(1) 機械式鉄筋継手は、２つの鉄筋１、２の端部にスリーブ３を被せて接合して、２つの鉄筋１、２を端縁１ａ、２ａをつきあわせて接合する。
(2) スリーブ３の鉄筋２側の端縁３ｂの近傍（端縁３ｂから距離Ｌ０）で、鉄筋２の表面に超音波探触子５を当てる（図２）。超音波探触子５に探傷器４に連結されている。
(3) 鉄筋２の端縁２ａに向けて、超音波（表面ＳＨ波）を発信する。
(4) 探触子５で、発信した超音波の内、鉄筋２の端縁２ａで反射したエコーを受信して、探傷器４に表示する（図３）。
(5) エコーの到達時間を分析することにより、探触子５から鉄筋２の端縁２ａまでの距離Ｌ１を算出し、スリーブ端縁３ｂから鉄筋端縁２ａまでの長さＬを計測する。エコーの到達時間の分析は、「最初に到達したパルスの到達時間」又は「到達したパルスのうち最大振幅のパルスの到達時間」のいずれかをもって、到達時間とする。到達時間と鉄筋中を進む超音波の速度とから距離Ｌ１を算出できる。
(6) 計測した長さＬにより、所定のかん合長さＬを保持した有効な継手か否かを判断できる。
(7) 尚、この測定方法を使用すれば、スリーブ内に、樹脂やモルタル等の材料を充填した継手であっても、かん合長さの測定に何ら支承がない。また、機械式継手のみならず、圧着継手の場合でも可能である。
【００１４】
また、探触子を接触させる部分の鉄筋表面に被膜がある場合、一般には、厚い塗装膜や合成樹脂膜がある場合には、除去する必要があるが、通常のめっきであれば、そのまま測定可能である。
【００１５】
【実験例】
(1) 試験体
表1に示すように、予めかん合長さが分かっている各試験体について測定を行う。リブ付きの異形鉄筋１、２をつきあわせて、その端部にスリーブ３を被せて、各試験体を構成する（図１（ａ）〜（ｄ））。
【００１６】
【表１】
0003858172.tif 000002
【００１７】
(2) 実験装置
図３に示すように、探傷器４にケーブル１０で接続した探触子５を使用する。
探傷器４：超音波探傷器  USD-15
(周波数0.5MHz〜15MHz)
探触子５：表面SH波探触子
5Z5×5A90-SH
(周波数5MHz)
2Z5×5A90-SH
(周波数2MHz)
接触媒質：ソニコート  SH-B25
【００１８】
(3) 実験方法
デジタル超音波探傷器３と表面SH波の探触子５を用い、探触子５から鉄筋１（鉄筋２）の端縁（端面）１ａ（２ａ）までの距離を測定することによって、かん合長さを測定する。
表１のように、Ｔ社・Ｋ社のネジ鉄筋を用い、かん合長さが正常なものからかん合長さが1/4まで両側鉄筋の両方の縦リブから測定を行う（図１）。
リブ付きの異形鉄筋１、２をつきあわせて、その端部にスリーブ３を被せてあり、スリーブ３の端縁３ａ、３ｂから距離Ｌ０（Ｌ０＝５０ｍｍ）の位置に探触子５を当てて、測定を行う（図３、図１９）。
【００１９】
(4) 実験結果
図４〜図１８に示すように、機械式継手のかん合長さの測定を行い、表面SH波探傷法でかん合長さを十分な精度で測定できることが明らかになった。
【００２０】
【実施例】
次に、この発明の方法を実施する装置について説明する。前記実験に使用した探傷器４と探触子５とをケーブル１０で連結して、装置とすることもできるが（図３）、現場で使用するためには、小型で操作容易に構成する必要がある。
【００２１】
即ち、前記探傷器の機能、即ち、上記測定方法をプログラムとして組み込んだ小型の装置本体７と表面SH波の探触子５とをケーブル１０で連結して、測定装置６を構成する（図２０）。装置本体７は、ＯＮ−ＯＦＦスイッチ８と、測定結果を、長さに処理して、長さＬ１を表示する画面９を有する。
【００２２】
尚、装置本体７は、長さＬ０の値を入力可能とし、あるいは、Ｌ０の値を固定する（探触子を定めた長さＬ０の位置に載置して測定する）ことにより、画面９に長さＬ（即ち、Ｌ１−Ｌ０）を表示するようにプログラムを構成することもできる。図中１２は、測定時の各種条件を設定するスイッチである（図２０、図２１（ｂ））。
【００２３】
また、他の実施例では、探触子５の超音波の受信発信位置からスリーブ３の端縁３ｂまでの距離Ｌ０を予め一定にするため、探触子５の超音波発信方向の端面に、測定突起１１を突設して、探触子５を構成することもできる（図２１（ａ）（ｂ））。即ち、この場合の装置本体７では、測定突起１１の端縁１１ａをスリーブの端縁３ｂに当てた状態で、固定される長さＬ０を採用することにより、画面９に数値として求める長さＬを表示させることができる。更に、作業者は、探触子の下面（超音波送受信面）を鉄筋１の表面（縦リブ上）に当てると共に、測定突起１１端縁１１ａをスリーブの端縁３ｂに当てるだけで、スリーブ３のかん合長さＬを測定できる。
【００２４】
【発明の効果】
スリーブの端縁近傍の鉄筋の表面に超音波探触子を当てて、鉄筋の端縁に向けて、表面ＳＨ波からなる超音波を発信し、エコーを受信することにより、鉄筋の端縁までの距離を測定できるので、容易にスリーブが嵌合した鉄筋のかん合長さを測定し、機械式継手によって、接合した継手の性能を評価できる効果がある。また、探触子と探傷器とから構成される装置で計測できるので、持ち運び容易な測定システムを構成できる。
【００２５】
また、測定突起を設けた探触子を使用した場合には、作業者の熟練度の有無による測定誤差を無くし、極めて簡易にかん合長さを測定できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は、実験例の４つの試験体の正面図である。
【図２】発明の実施例の概念図である。
【図３】この発明の実験例の装置の構成を表す概念図である。
【図４】Ｔ社D25有機かん合長さを表したグラフである。
【図５】 Ｔ社D25有機かん合長さの誤差を表したグラフである。
【図６】 Ｔ社D25有機測定時のエコー高さを表したグラフである。
【図７】 Ｔ社D25無機かん合長さを表したグラフである。
【図８】 Ｔ社D25無機かん合長さの誤差を表したグラフである。
【図９】 Ｔ社D25無機測定時のエコー高さを表したグラフである。
【図１０】 Ｔ社D51無機かん合長さを表したグラフである。
【図１１】 Ｔ社D51無機かん合長さの誤差を表したグラフである。
【図１２】 Ｔ社D51無機測定時のエコー高さを表したグラフである。
【図１３】 Ｋ社D25かん合長さを表したグラフである。
【図１４】 Ｋ社D25かん合長さの誤差を表したグラフである。
【図１５】 Ｋ社D25測定時のエコー高さを表したグラフである。
【図１６】 Ｋ社D51かん合長さを表したグラフである。
【図１７】 Ｋ社D51かん合長さの誤差を表したグラフである。
【図１８】 Ｋ社D51測定時のエコー高さを表したグラフである。
【図１９】（ａ）〜（ｃ）は、実験例に使用する試験体と測定位置を表す概念図である。
【図２０】この発明の実施に使用する測定装置の構成図である。
【図２１】この発明の探触子で、（ａ）は探触子を測定対象のスリーブに当接している状態の図で、（ｂ）は探触子を使用した測定装置を表す図である。
【図２２】（ａ）（ｂ）は、この発明のエコーを表示した画面である。
【符号の説明】
１    鉄筋
１ａ  鉄筋の端縁
２    鉄筋
２ａ  鉄筋の端縁
３    スリーブ
３ａ、３ｂ  スリーブの端縁
４    探傷器
５    探触子
６    測定装置
７    装置本体
９    画面
１１  測定突起
１１ａ  測定突起の端縁
【図１】
0003858172.tif 000003
【図２】
0003858172.tif 000004
【図３】
0003858172.tif 000005
【図４】
0003858172.tif 000006
【図５】
0003858172.tif 000007
【図６】
0003858172.tif 000008
【図７】
0003858172.tif 000009
【図８】
0003858172.tif 000010
【図９】
0003858172.tif 000011
【図１０】
0003858172.tif 000012
【図１１】
0003858172.tif 000013
【図１２】
0003858172.tif 000014
【図１３】
0003858172.tif 000015
【図１４】
0003858172.tif 000016
【図１５】
0003858172.tif 000017
【図１６】
0003858172.tif 000018
【図１７】
0003858172.tif 000019
【図１８】
0003858172.tif 000020
【図１９】
0003858172.tif 000021
【図２０】
0003858172.tif 000022
【図２１】
0003858172.tif 000023
【図２２】
0003858172.tif 000024