コンクリート構造物の非破壊検査方法および装置ならびにアンカーボルト
【課題】金物が埋設されたコンクリート構造物の損傷具合を定量的に把握することができるコンクリート構造物の非破壊検査方法および装置ならびにアンカーボルトを提供する。
【解決手段】一部がコンクリート表面２ａから露出した状態で埋設された金物４を有するコンクリート構造物の健全性を検査する非破壊検査方法であって、金物４の露出部４ａから金物４の内部に向けて弾性波を発振し、この弾性波の反射波を受振して、この反射波の強さと時間遅れとに基づいて金物４の健全性および金物４の周囲のコンクリート２の健全性の少なくとも一方を検査するようにする。
【解決手段】一部がコンクリート表面２ａから露出した状態で埋設された金物４を有するコンクリート構造物の健全性を検査する非破壊検査方法であって、金物４の露出部４ａから金物４の内部に向けて弾性波を発振し、この弾性波の反射波を受振して、この反射波の強さと時間遅れとに基づいて金物４の健全性および金物４の周囲のコンクリート２の健全性の少なくとも一方を検査するようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート構造物の非破壊検査方法および装置ならびにアンカーボルトに関し、特に、振動を受ける装置機器を固定する目的で、コンクリート製の基礎または床板に埋め込み設置された埋め込みアンカーボルトあるいは埋め込み金物の健全性およびその直近部のコンクリートの健全性を調べるのに適したコンクリート構造物の非破壊検査方法および装置ならびにアンカーボルトに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、原子力発電所に据え付けられる装置機器や、製造工場等に配置される電子精密機器を製造する製造加工機械などの装置機器は、地震あるいは他の機器から伝達する振動によって、損傷する懸念があるため、堅牢なコンクリート製の基礎あるいは床板などのコンクリート構造物の上に据付固定することが一般的である。
【０００３】
装置機器８をコンクリート構造物に固定する方法としては、図１３に示すように、コンクリート２の打設時に埋め込み設置したアンカーボルト４を用いたり、図１４に示すように、コンクリート２に埋め込んだ金物４０に対して溶接部６ａで溶接またはボルト固定することにより行うのが通常である。
【０００４】
コンクリート２に埋め込み設置されたアンカーボルト４または金物４０の健全性を確認する場合、固定用ナットを増し締めする際の緩み具合やひび割れ等を目視観察することが知られている。
【０００５】
一方、杭などのコンクリート構造物のひび割れ深さ、浮き、剥離、内部空洞などの欠陥や劣化状況を構造物を破壊せずに調べる非破壊検査方法ないし装置が知られている（例えば、特許文献１〜８ならびに非特許文献１および２参照）。このような非破壊検査方法として、叩き点検法、超音波法、衝撃弾性波法、電磁波レーダ法、赤外線法などの調査手法が知られている（例えば、非特許文献２参照）。また、アンカーボルト等の金物の健全性等を調べる非破壊検査方法ないし装置が知られている（例えば、特許文献９および１０参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２９８６５８号公報
【特許文献２】特開２００６−３２２７３４号公報
【特許文献３】特開２０００−２４０２１８号公報
【特許文献４】特開平１０−２８８６０８号公報
【特許文献５】特開平１０−９００８８号公報
【特許文献６】特開平１０−６０９３５号公報
【特許文献７】特開平１０−３０２４４号公報
【特許文献８】特開平９−２９１５３３号公報
【特許文献９】特開２００４−７７２３４号公報
【特許文献１０】特開平９−１４５６５９号公報
【非特許文献１】性能設計時代における基礎構造の維持管理と診断技術、堀越研一、土と基礎、５２−５号（５５６号）、地盤工学会、２００４年５月
【非特許文献２】株式会社構造診断研究所、“技術紹介 コンクリート構造物の維持管理”、［online］、［平成２１年２月１０日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.k-s-k.co.jp/03.html＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の従来の特許文献１等に示される非破壊検査方法ないし装置は、大規模な地震が発生した後において、コンクリートに埋め込まれていて目視観測できない埋め込みアンカーボルトあるいは埋め込み金物の健全性およびその直近部のコンクリートに接している界面付近の損傷程度を定量的に把握するものではない。
【０００８】
また、非特許文献１に示される方法ないし装置は、地中に設置した杭の長さを把握するものであって、コンクリートに埋め込んだアンカーボルトの劣化や切断等あるいはアンカーボルトの周囲に接するコンクリートの劣化や破断状況を定量的に把握するものではない。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、金物が埋設されたコンクリート構造物の損傷具合を定量的に把握することができるコンクリート構造物の非破壊検査方法および装置ならびにアンカーボルト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】
【００１０】
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の請求項１に係るコンクリート構造物の非破壊検査方法は、一部がコンクリート表面から露出した状態で埋設された金物を有するコンクリート構造物の健全性を検査する非破壊検査方法であって、前記金物の露出部から前記金物の内部に向けて弾性波を発振し、この弾性波の反射波を受振して、この反射波の強さと時間遅れとに基づいて前記金物の健全性および前記金物の周囲のコンクリートの健全性の少なくとも一方を検査することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項２に係るコンクリート構造物の非破壊検査方法は、上述した請求項１において、前記金物の一端から弾性波を発振し、この弾性波が前記金物の前記一端から最も遠い端に存在する最遠端で反射して前記一端に到達する第二波の強さおよび到達時間と、第二波よりも早く前記一端に到達する第一波の強さおよび到達時間との比較から、前記金物の埋め込み深さの浅い位置で密着していたコンクリートと前記金物表面との間において微小な気相領域が発生している位置を検出することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項３に係るコンクリート構造物の非破壊検査方法は、上述した請求項１または２において、前記コンクリート表面の前記金物の周囲に弾性波を検知する受振器を複数配置し、前記金物の一端から弾性波を発振し、この弾性波が前記金物から周囲のコンクリートに伝達して、コンクリート中に存在している破壊面を通過することによる波および破壊面において反射することによる波の少なくとも一方を前記受振器で検知し、この検知した波をトモグラフィ解析することにより前記金物の周辺のコンクリートの損傷発生位置を検出することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項４に係るコンクリート構造物の非破壊検査方法は、上述した請求項１〜３のいずれか一つにおいて、前記金物は、露出部に設けた開口に連通する孔を有する中空筒状のアンカーボルトであり、このアンカーボルトの孔内に、弾性波を発振する発振器および反射波を受振する受振器の少なくとも一方を異なる深さ位置に複数配置し、前記発振器または前記受振器の少なくとも一方を用いて、前記アンカーボルト周囲のコンクリートの弾性波の伝達速度が変化する速度変化領域を認識し、前記アンカーボルト周囲のコンクリートの損傷領域の分布を検出することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項５に係るコンクリート構造物の非破壊検査方法は、上述した請求項４において、二以上の前記アンカーボルトの各孔内に前記受振器を配置し、少なくとも二つの前記アンカーボルト間を伝播する弾性波の波形を測定し、測定した波形に基づいて前記アンカーボルト相互の間に存在するコンクリートの損傷領域の分布を検出することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の請求項６に係るコンクリート構造物の非破壊検査方法は、上述した請求項４または５において、前記アンカーボルトは中空貫通状であり、前記アンカーボルトの露出部の開口に注水することによって、前記孔を介して前記アンカーボルト周囲のコンクリートの損傷領域に水を浸透させた後に、弾性波の波形を測定することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の請求項７に係るコンクリート構造物の非破壊検査装置は、一部がコンクリート表面から露出した状態で埋設された金物を有するコンクリート構造物の健全性を検査する非破壊検査装置であって、前記金物の露出部から前記金物の内部に向けて弾性波を発振する発振手段と、発振手段により発振された弾性波の反射波を受振する受振手段と、受振手段により受振された反射波の強さと時間遅れとに基づいて前記金物の健全性および前記金物の周囲のコンクリートの健全性の少なくとも一方を検査する健全性検査手段とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の請求項８に係るアンカーボルトは、上述した請求項１〜７のいずれか一つに記載のコンクリート構造物の非破壊検査方法または装置に用いられる金物としてのアンカーボルトであって、露出部に設けた開口に連通する孔を有する中空筒状のアンカーボルトである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の請求項１に係る発明によれば、地震時の過度な引き抜き力によって、アンカーボルトなどの金物の途中に損傷が生じた場合において、金物自体の健全性および金物周囲のコンクリートとの境界部の剥離状況を定量的に把握することができる。
【００１９】
また、本発明の請求項２に係る発明によれば、アンカーボルトなどの金物とコンクリートとの界面の剥離面やコンクリートに発生したひび割れ面で反射した弾性波の強さや到達時間の情報により微小な気相領域の発生位置などの損傷位置を検出するので、金物周囲のコンクリートの損傷状況を把握することができる。
【００２０】
また、本発明の請求項３に係る発明によれば、コンクリート表面の金物周囲に弾性波を検知する受振器を複数配置するので、３次元的な弾性波の伝播現象を測定することにより、得られた弾性波の波形をトモグラフィ解析することによって、金物周辺のコンクリートの損傷位置を３次元的に把握することができる。
【００２１】
また、本発明の請求項４に係る発明によれば、コンクリートに埋め込む中空筒状のアンカーボルトの孔に発振器などの弾性波の発信源や観測用の受振器をより多く配置できるので、アンカーボルト周囲のコンクリートの損傷領域の３次元的な分布をより詳細に把握することができる。
【００２２】
また、本発明の請求項５に係る発明によれば、複数のアンカーボルトの各孔から弾性波を発振させ、その伝播状況を別のアンカーボルトの孔に設けた複数の観測用の受振器で伝播状況を測定するので、アンカーボルト相互の間に存在するコンクリートの損傷領域の分布をより詳細に把握することができる。
【００２３】
また、本発明の請求項６に係る発明によれば、中空貫通状のアンカーボルトの孔を介してアンカーボルト周辺のコンクリート内部に生じた大きな空隙に水を浸透させることができる。このため、コンクリートに生じたひび割れが大きな空隙である場合は、弾性波が通過できなくなるので測定情報が欠落するが、本発明によれば、水によって浸透された空隙を弾性波が通過できるようになるので、十分な測定情報を得ることができる。
【００２４】
また、本発明の請求項７に係る発明によれば、発振手段と、受振手段と、健全性検査手段とを備えるので、地震時の過度な引き抜き力によって、アンカーボルトなどの金物の途中に損傷が生じた場合において、金物自体の健全性および金物周囲のコンクリートとの境界部の剥離状況を定量的に把握することができる。
【００２５】
また、本発明の請求項８に係る発明によれば、中空筒状のアンカーボルトを施工当初からコンクリートに埋め込み設置することにより、将来の大地震発生時においても、ただちに非破壊検査を実施できるので、短時間でアンカーボルトやその周辺のコンクリートの健全性を把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、コンクリート構造物において、地震力の作用によりクラックが発生した状況を示す側断面図である。
【図２】図２は、地震力の作用が増大してアンカーボルト周囲のコンクリートが破壊して分離した状況を示す側断面図である。
【図３−１】図３−１は、本発明に係るコンクリート構造物の非破壊検査方法による弾性波の測定原理の概念図であり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は測定される弾性波の波形を示すグラフ図である。
【図３−２】図３−２は、弾性波伝播シミュレーションで模擬した数値モデルを示す側断面図であり、アンカーボルトに発生した破断部を模擬した図である。
【図３−３】図３−３は、測定された弾性波の加速度の波形を示すグラフ図である。
【図４−１】図４−１は、弾性波伝播シミュレーションで模擬した数値モデルを示す側断面図であり、コンクリートに発生した剥離部を模擬した図である。
【図４−２】図４−２は、弾性波伝播シミュレーションにより測定された弾性波の加速度の波形を示すグラフ図である。
【図５−１】図５−１は、測点の配置を示す側断面図である。
【図５−２】図５−２は、トモグラフィ解析による低速度領域の分布の推定図である。
【図６−１】図６−１は、測点の他の配置を示す側断面図である。
【図６−２】図６−２は、測点の他の配置を示す側断面図である。
【図６−３】図６−３は、トモグラフィ解析による低速度領域の分布の推定図である。
【図７−１】図７−１は、測点の他の配置を示す側断面図である。
【図７−２】図７−２は、測点の他の配置を示す側断面図である。
【図７−３】図７−３は、トモグラフィ解析による低速度領域の分布の推定図である。
【図８】図８は、中空筒状のアンカーボルトを用いた側断面図である。
【図９】図９は、中空筒状のアンカーボルトにセンサを配置した側断面図である。
【図１０】図１０は、弾性波の伝播経路の概念を示した側断面図である。
【図１１】図１１は、中空貫通状のアンカーボルトの周辺のコンクリートに大きな空隙が生じた場合を示す側断面図である。
【図１２】図１２は、中空貫通状のアンカーボルトの孔からひび割れに注水する状況を説明する側断面図である。
【図１３】図１３は、従来の埋め込みアンカーボルトによる固定方法を示す側断面図である。
【図１４】図１４は、従来の埋め込み金物による固定方法を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、本発明に係るコンクリート構造物の非破壊検査方法および装置ならびにアンカーボルトの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００２８】
図１は、コンクリート構造物において、地震力の作用によりクラックが発生した状況を示す側断面図である。図２は、地震力の作用が増大してアンカーボルト周囲のコンクリートが破壊して分離した状況を示す側断面図である。
【００２９】
図１に示すように、コンクリート２上に敷きモルタル６が敷設され、その上部に装置機器８の基部８ａがアンカーボルト４とナット４ｂとにより据え付け固定されている。アンカーボルト４は、円盤状の埋設先端部４ｃと、露出部としての頭部４ａとを有している。ナット４ｂは頭部４ａに形成されたねじ山に螺合してある。
【００３０】
アンカーボルト４とコンクリート２との界面は、地震力の作用によってコンクリート表面２ａから深部に向けて次第に損傷部が拡大してゆき、密着性を喪失するようになる。その結果、当該界面部分には微小な空気層あるいはマイクロクラックのような剥離部１０が発生する。さらに地震力の作用が大きくなると、図２に示すように、装置機器８が大きく変位して、埋め込みアンカーボルト４周囲のコンクリート２は破壊してひび割れ部１２（亀裂）により分離した状態となる。
【００３１】
図３−１は、本発明に係るコンクリート構造物の非破壊検査方法による弾性波の測定原理の概念図であり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は測定される弾性波の波形を示すグラフ図である。
【００３２】
図３−１に示すように、本発明に係るコンクリート構造物の非破壊検査方法は、金物としてのアンカーボルト４の頭部４ａ（露出部）を、ハンドハンマ１６などの打撃工具で軽打することによりボルト４内部に低レベルのひずみを発生させ、そのときのボルト４の応答をコンクリート表面２ａに配置した受振器としての加速度計１４で計測して、アンカーボルト４および／またはその周囲直近のコンクリート２の損傷程度などの健全性を定量的に把握するものである。例えば、ボルト４の埋設先端部４ｃ（下端）からの反射波がボルト４の頭部４ａまで戻ってくるまでの時間を計測することにより、ボルト４の長さを推定することができる。また、ボルト４の物性が変化する箇所からの反射波を検知することにより、破断部などの物性が変化する箇所を推定することができる。
【００３３】
図３−２は、弾性波伝播シミュレーションで模擬した数値モデルを示す側断面図であり、コンクリート２に埋設されたアンカーボルト４の中間位置に発生した破断部２０を模擬したものである。この数値モデルに対して、破断部２０での速度が低速度となるように模擬して弾性波の伝播現象に関する数値実験を行った。この数値実験では、アンカーボルト４の頭部４ａから弾性波を発信し、その波がボルト４の埋設先端部４ｃや物性変化点に届いて反射し、戻ってくるまでの時間を模擬するものである。
【００３４】
図３−３は、この数値実験結果を示した測定された弾性波の加速度の波形を示すグラフ図である。このグラフの横軸は発振時からの経過時間であり、縦軸の振幅は弾性波の加速度である。破断部２０のコンクリート表面２ａからの鉛直距離を０ｍｍ（健全）、２０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍとした４つのケースについての波形が示してある。時刻０．０３ｍｓｅｃ付近に見られる大きなピークは、ボルト４の埋設先端部４ｃにて反射してボルト４の頭部４ａに戻ってきた波を示している。同図において点線の丸で示した初期のピークは、途中に存在している低速度点で反射して戻ってきた波を示しており、低速度点が深くなるにつれてピークを観測できる時刻が遅くなることがわかる。実際の非破壊検査では、このピークの時刻を測定することによって、ボルト４の破断部２０の位置を推定することができる。
【００３５】
図４−１は、弾性波伝播シミュレーションで模擬した数値モデルを示す側断面図であり、コンクリートに発生した剥離部（空気相）を模擬した図である。図４−２は、弾性波伝播シミュレーションにより測定された弾性波の加速度の波形を示すグラフ図である。この数値実験では、アンカーボルト４の頭部４ａから弾性波を発信し、その波がボルト４の埋設先端部４ｃや物性変化点に届いて反射し、戻ってくるまでの時間を模擬している。
【００３６】
図４−２は、この数値実験結果を示した測定された弾性波の加速度の波形を示すグラフ図である。このグラフの横軸は発振時からの経過時間であり、縦軸の振幅は弾性波の加速度である。破断部２０のコンクリート表面２ａからの鉛直距離を０ｍｍ（健全）、２０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍ、１５０ｍｍとした５つのケースについての波形が示してある。時刻０．０３ｍｓｅｃ付近に見られる大きなピークはボルト４の埋設先端部４ｃにて反射してボルト４の頭部４ａに戻ってきた波を示している。同図において複数の点線の丸で示したそれよりも遅い時刻における複数のピークは、剥離している界面がなくなった位置の深さに対応した時間遅れで観測されている。
【００３７】
すなわち、コンクリート２がボルト４から剥離していない深さ位置ではボルト４の振動を拘束する条件が急変しているため、その深さで反射して戻ってきた波が卓越して発生する。このため、剥離深さが深くなるにつれてピークが出現する時刻は遅くなっている。実際の非破壊検査では、このピークの時刻を測定することによって、ボルト４とコンクリート２の剥離位置を推定することができる。
【００３８】
図５−１および図５−２は、コンクリート表面のアンカーボルト周囲に受振器を複数配置した場合の弾性波伝播シミュレーションを説明する図である。図５−１は、測点（加速度計）の配置を示す側断面図である。図５−２は、トモグラフィ解析による低速度領域の分布の推定図である。この弾性波伝播シミュレーションにおいて、アンカーボルト４の頭部４ａから発信した弾性波のエネルギーの一部は、ボルト４表面から周囲のコンクリート２に伝播する。この波をコンクリート表面２ａのボルト４周囲に配置した複数の受振器としての加速度計１８（測点）で観測する。
【００３９】
この弾性波伝播シミュレーションについて説明する。まず、図５−１に示すように、コンクリート２中での亀裂１２（ひび割れ部）を低速度領域であると仮定し、反射してきた波をコンクリート表面２ａに配置した加速度計１８により受振し、反射波の強さおよび到達時間を順解析で求めた。その結果を仮想の観測データとみなして、トモグラフィ解析により、低速度領域の分布を逆解析して推定して得た図が、図５−２である。想定したひび割れ１２の位置をある程度は推定することができている。
【００４０】
図６−１〜図６−３は、コンクリート表面のアンカーボルト周囲に受振器を複数配置する一方で、アンカーボルト内の孔に発信器および受振器を複数配置した場合の弾性波伝播シミュレーションを説明する図である。図８は、中空筒状のアンカーボルトを用いた側断面図である。
【００４１】
アンカーボルトは、図８に示すように、頭部４ａに設けた開口２２に連通する孔２４を有する中空筒状なので、ボルト４の内部にも発信源としての発振器および／または受振器などのセンサ１８を配置できる。センサ１８の配置としては、図６−１や図６−２に示すような配置が可能である。図６−２に示す配置の方が取得できる情報が多くなるので、より詳細な推定が可能である。
【００４２】
この弾性波伝播シミュレーションについて説明する。まず、図６−１や図６−２に示すように、ボルト４の頭部４ａから発信した弾性波を、頭部４ａ周囲のコンクリート表面２ａに配置したセンサ（加速度計）１８で観測する。想定したコンクリート２中のひび割れ部１２（亀裂）を低速度領域であると仮定し、届いた波および反射してきた波について、配置した加速度計１８で観測できるであろう波の強さおよび到達時間を順解析で求めた。その結果を仮想の観測データとみなして、トモグラフィ解析により、低速度領域の分布を逆解析して推定して得た図が、図６−３である。想定したひび割れの位置をより明確に推定することができている。
【００４３】
図７−１〜図７−３は、コンクリート表面のアンカーボルト周囲に受振器を複数配置する一方で、２本のアンカーボルト内の孔に発信器および受振器を複数配置した場合の弾性波伝播シミュレーションを説明する図である。
【００４４】
アンカーボルトは、図８に示すように、頭部４ａに設けた開口２２に連通する孔２４を有する中空筒状なので、ボルト４の内部にも発信源としての発振器および／または受振器などのセンサ１８を配置できる。センサ１８の配置としては、図７−１や図７−２に示すような配置が可能である。このセンサ配置は、２本のボルトで挟まれた領域のコンクリートのひび割れを発見する場合に適したセンサ配置である。図７−２に示す配置の方が取得できる情報が多くなるので、より詳細な推定が可能である。
【００４５】
この弾性波伝播シミュレーションについて説明する。まず、図７−１や図７−２に示すように、ボルト４の頭部４ａから発信した弾性波を、ボルト４内の孔２４に設けたセンサ１８や頭部４ａ周囲のコンクリート表面２ａに配置したセンサ１８（加速度計）で観測する。想定したコンクリート２中のひび割れ部１２（亀裂）を低速度領域であると仮定し、配置した加速度計で届いた波および反射してきた波について、波の強さおよび到達時間を順解析で求めた。その結果を仮想の観測データとみなして、トモグラフィ解析により、低速度領域の分布を逆解析して推定して得た図が、図７−３である。想定したひび割れの位置をより明確に推定することができている。
【００４６】
図９は、中空筒状のアンカーボルトにセンサを配置した側断面図である。図１０は、弾性波の伝播経路の概念を示した側断面図である。図９に示すように、アンカーボルト４内の孔２４に複数のセンサ２６を配置することが望ましい。各センサ２６は、開口２２から挿入された観測用センサ信号線２８を介してコンクリート構造部の外部にセンサ信号を導くことができる。
【００４７】
図１１は、中空貫通状のアンカーボルトの周辺のコンクリートに大きな空隙が生じた場合を示す側断面図である。図１２は、中空貫通状のアンカーボルトの孔からひび割れに注水する状況を説明する側断面図である。
【００４８】
図１１に示すように、コンクリート内のアンカーボルト４の埋設先端部４ｃからコンクリート表面２ａに向けて延びるひび割れ部１２（亀裂）が拡大してくると、コンクリート２内部を弾性波が通過できない状態になる。この場合には、センサで取得できる情報が少なくなり、ひび割れ等の位置を推定する精度が小さくなる。このような場合には、図１２に示すように、アンカーボルト４を中空貫通状とし、この頭部４ａに設けた開口２２から水３４を注水することにより、孔２４および埋設先端部４ｃに形成した開口３２を通してひび割れ部１２に水を浸透させることができる。水は、健全なコンクリートよりは低速度であるが、空気よりははるかに伝達し易い媒体であるから、弾性波の観測による情報は少なくならないという効果を奏する。
【００４９】
上記の実施の形態において、金物としてアンカーボルトを例にとり説明したが、アンカーボルトに限るものではなく、図１４に示すような埋め込み金物４０に適用してもよく、このようにしても本発明と同一の作用効果を奏することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上のように、本発明に係るコンクリート構造物の非破壊検査方法および装置は、振動を受ける装置機器が埋め込みアンカーボルトや金物によってコンクリートに据え付け固定されるコンクリート構造物の非破壊検査として有用であり、特に、原子力発電所に据え付けられる装置機器や、製造工場等に配置される工作機械などの地震や他の機器から伝達する振動によって損傷するおそれがある装置機器が据え付けられる基礎コンクリート構造物の非破壊検査に適している。また、本発明に係るアンカーボルトは、本発明に係るコンクリート構造物の非破壊検査方法および装置に適している。
【符号の説明】
【００５１】
２ コンクリート
２ａ コンクリート表面
４ アンカーボルト
４ａ 頭部（露出部）
４ｂ ナット
４ｃ 埋設先端部
６ 敷きモルタル
８ 装置機器
１０ コンクリート剥離部
１２ ひび割れ部
１４ 加速度計
１６ ハンドハンマ
１８ 測点
２０ アンカーボルト破断部
２２ 開口
２４ 孔
２６ 受振器
２８ 観測センサ用信号線
３０ 浸透水
３２ 開口
３４ 水
４０ 埋め込み金物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート構造物の非破壊検査方法および装置ならびにアンカーボルトに関し、特に、振動を受ける装置機器を固定する目的で、コンクリート製の基礎または床板に埋め込み設置された埋め込みアンカーボルトあるいは埋め込み金物の健全性およびその直近部のコンクリートの健全性を調べるのに適したコンクリート構造物の非破壊検査方法および装置ならびにアンカーボルトに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、原子力発電所に据え付けられる装置機器や、製造工場等に配置される電子精密機器を製造する製造加工機械などの装置機器は、地震あるいは他の機器から伝達する振動によって、損傷する懸念があるため、堅牢なコンクリート製の基礎あるいは床板などのコンクリート構造物の上に据付固定することが一般的である。
【０００３】
装置機器８をコンクリート構造物に固定する方法としては、図１３に示すように、コンクリート２の打設時に埋め込み設置したアンカーボルト４を用いたり、図１４に示すように、コンクリート２に埋め込んだ金物４０に対して溶接部６ａで溶接またはボルト固定することにより行うのが通常である。
【０００４】
コンクリート２に埋め込み設置されたアンカーボルト４または金物４０の健全性を確認する場合、固定用ナットを増し締めする際の緩み具合やひび割れ等を目視観察することが知られている。
【０００５】
一方、杭などのコンクリート構造物のひび割れ深さ、浮き、剥離、内部空洞などの欠陥や劣化状況を構造物を破壊せずに調べる非破壊検査方法ないし装置が知られている（例えば、特許文献１〜８ならびに非特許文献１および２参照）。このような非破壊検査方法として、叩き点検法、超音波法、衝撃弾性波法、電磁波レーダ法、赤外線法などの調査手法が知られている（例えば、非特許文献２参照）。また、アンカーボルト等の金物の健全性等を調べる非破壊検査方法ないし装置が知られている（例えば、特許文献９および１０参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２９８６５８号公報
【特許文献２】特開２００６−３２２７３４号公報
【特許文献３】特開２０００−２４０２１８号公報
【特許文献４】特開平１０−２８８６０８号公報
【特許文献５】特開平１０−９００８８号公報
【特許文献６】特開平１０−６０９３５号公報
【特許文献７】特開平１０−３０２４４号公報
【特許文献８】特開平９−２９１５３３号公報
【特許文献９】特開２００４−７７２３４号公報
【特許文献１０】特開平９−１４５６５９号公報
【非特許文献１】性能設計時代における基礎構造の維持管理と診断技術、堀越研一、土と基礎、５２−５号（５５６号）、地盤工学会、２００４年５月
【非特許文献２】株式会社構造診断研究所、“技術紹介 コンクリート構造物の維持管理”、［online］、［平成２１年２月１０日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.k-s-k.co.jp/03.html＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の従来の特許文献１等に示される非破壊検査方法ないし装置は、大規模な地震が発生した後において、コンクリートに埋め込まれていて目視観測できない埋め込みアンカーボルトあるいは埋め込み金物の健全性およびその直近部のコンクリートに接している界面付近の損傷程度を定量的に把握するものではない。
【０００８】
また、非特許文献１に示される方法ないし装置は、地中に設置した杭の長さを把握するものであって、コンクリートに埋め込んだアンカーボルトの劣化や切断等あるいはアンカーボルトの周囲に接するコンクリートの劣化や破断状況を定量的に把握するものではない。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、金物が埋設されたコンクリート構造物の損傷具合を定量的に把握することができるコンクリート構造物の非破壊検査方法および装置ならびにアンカーボルト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】
【００１０】
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の請求項１に係るコンクリート構造物の非破壊検査方法は、一部がコンクリート表面から露出した状態で埋設された金物を有するコンクリート構造物の健全性を検査する非破壊検査方法であって、前記金物の露出部から前記金物の内部に向けて弾性波を発振し、この弾性波の反射波を受振して、この反射波の強さと時間遅れとに基づいて前記金物の健全性および前記金物の周囲のコンクリートの健全性の少なくとも一方を検査することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項２に係るコンクリート構造物の非破壊検査方法は、上述した請求項１において、前記金物の一端から弾性波を発振し、この弾性波が前記金物の前記一端から最も遠い端に存在する最遠端で反射して前記一端に到達する第二波の強さおよび到達時間と、第二波よりも早く前記一端に到達する第一波の強さおよび到達時間との比較から、前記金物の埋め込み深さの浅い位置で密着していたコンクリートと前記金物表面との間において微小な気相領域が発生している位置を検出することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項３に係るコンクリート構造物の非破壊検査方法は、上述した請求項１または２において、前記コンクリート表面の前記金物の周囲に弾性波を検知する受振器を複数配置し、前記金物の一端から弾性波を発振し、この弾性波が前記金物から周囲のコンクリートに伝達して、コンクリート中に存在している破壊面を通過することによる波および破壊面において反射することによる波の少なくとも一方を前記受振器で検知し、この検知した波をトモグラフィ解析することにより前記金物の周辺のコンクリートの損傷発生位置を検出することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項４に係るコンクリート構造物の非破壊検査方法は、上述した請求項１〜３のいずれか一つにおいて、前記金物は、露出部に設けた開口に連通する孔を有する中空筒状のアンカーボルトであり、このアンカーボルトの孔内に、弾性波を発振する発振器および反射波を受振する受振器の少なくとも一方を異なる深さ位置に複数配置し、前記発振器または前記受振器の少なくとも一方を用いて、前記アンカーボルト周囲のコンクリートの弾性波の伝達速度が変化する速度変化領域を認識し、前記アンカーボルト周囲のコンクリートの損傷領域の分布を検出することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項５に係るコンクリート構造物の非破壊検査方法は、上述した請求項４において、二以上の前記アンカーボルトの各孔内に前記受振器を配置し、少なくとも二つの前記アンカーボルト間を伝播する弾性波の波形を測定し、測定した波形に基づいて前記アンカーボルト相互の間に存在するコンクリートの損傷領域の分布を検出することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の請求項６に係るコンクリート構造物の非破壊検査方法は、上述した請求項４または５において、前記アンカーボルトは中空貫通状であり、前記アンカーボルトの露出部の開口に注水することによって、前記孔を介して前記アンカーボルト周囲のコンクリートの損傷領域に水を浸透させた後に、弾性波の波形を測定することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の請求項７に係るコンクリート構造物の非破壊検査装置は、一部がコンクリート表面から露出した状態で埋設された金物を有するコンクリート構造物の健全性を検査する非破壊検査装置であって、前記金物の露出部から前記金物の内部に向けて弾性波を発振する発振手段と、発振手段により発振された弾性波の反射波を受振する受振手段と、受振手段により受振された反射波の強さと時間遅れとに基づいて前記金物の健全性および前記金物の周囲のコンクリートの健全性の少なくとも一方を検査する健全性検査手段とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の請求項８に係るアンカーボルトは、上述した請求項１〜７のいずれか一つに記載のコンクリート構造物の非破壊検査方法または装置に用いられる金物としてのアンカーボルトであって、露出部に設けた開口に連通する孔を有する中空筒状のアンカーボルトである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の請求項１に係る発明によれば、地震時の過度な引き抜き力によって、アンカーボルトなどの金物の途中に損傷が生じた場合において、金物自体の健全性および金物周囲のコンクリートとの境界部の剥離状況を定量的に把握することができる。
【００１９】
また、本発明の請求項２に係る発明によれば、アンカーボルトなどの金物とコンクリートとの界面の剥離面やコンクリートに発生したひび割れ面で反射した弾性波の強さや到達時間の情報により微小な気相領域の発生位置などの損傷位置を検出するので、金物周囲のコンクリートの損傷状況を把握することができる。
【００２０】
また、本発明の請求項３に係る発明によれば、コンクリート表面の金物周囲に弾性波を検知する受振器を複数配置するので、３次元的な弾性波の伝播現象を測定することにより、得られた弾性波の波形をトモグラフィ解析することによって、金物周辺のコンクリートの損傷位置を３次元的に把握することができる。
【００２１】
また、本発明の請求項４に係る発明によれば、コンクリートに埋め込む中空筒状のアンカーボルトの孔に発振器などの弾性波の発信源や観測用の受振器をより多く配置できるので、アンカーボルト周囲のコンクリートの損傷領域の３次元的な分布をより詳細に把握することができる。
【００２２】
また、本発明の請求項５に係る発明によれば、複数のアンカーボルトの各孔から弾性波を発振させ、その伝播状況を別のアンカーボルトの孔に設けた複数の観測用の受振器で伝播状況を測定するので、アンカーボルト相互の間に存在するコンクリートの損傷領域の分布をより詳細に把握することができる。
【００２３】
また、本発明の請求項６に係る発明によれば、中空貫通状のアンカーボルトの孔を介してアンカーボルト周辺のコンクリート内部に生じた大きな空隙に水を浸透させることができる。このため、コンクリートに生じたひび割れが大きな空隙である場合は、弾性波が通過できなくなるので測定情報が欠落するが、本発明によれば、水によって浸透された空隙を弾性波が通過できるようになるので、十分な測定情報を得ることができる。
【００２４】
また、本発明の請求項７に係る発明によれば、発振手段と、受振手段と、健全性検査手段とを備えるので、地震時の過度な引き抜き力によって、アンカーボルトなどの金物の途中に損傷が生じた場合において、金物自体の健全性および金物周囲のコンクリートとの境界部の剥離状況を定量的に把握することができる。
【００２５】
また、本発明の請求項８に係る発明によれば、中空筒状のアンカーボルトを施工当初からコンクリートに埋め込み設置することにより、将来の大地震発生時においても、ただちに非破壊検査を実施できるので、短時間でアンカーボルトやその周辺のコンクリートの健全性を把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、コンクリート構造物において、地震力の作用によりクラックが発生した状況を示す側断面図である。
【図２】図２は、地震力の作用が増大してアンカーボルト周囲のコンクリートが破壊して分離した状況を示す側断面図である。
【図３−１】図３−１は、本発明に係るコンクリート構造物の非破壊検査方法による弾性波の測定原理の概念図であり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は測定される弾性波の波形を示すグラフ図である。
【図３−２】図３−２は、弾性波伝播シミュレーションで模擬した数値モデルを示す側断面図であり、アンカーボルトに発生した破断部を模擬した図である。
【図３−３】図３−３は、測定された弾性波の加速度の波形を示すグラフ図である。
【図４−１】図４−１は、弾性波伝播シミュレーションで模擬した数値モデルを示す側断面図であり、コンクリートに発生した剥離部を模擬した図である。
【図４−２】図４−２は、弾性波伝播シミュレーションにより測定された弾性波の加速度の波形を示すグラフ図である。
【図５−１】図５−１は、測点の配置を示す側断面図である。
【図５−２】図５−２は、トモグラフィ解析による低速度領域の分布の推定図である。
【図６−１】図６−１は、測点の他の配置を示す側断面図である。
【図６−２】図６−２は、測点の他の配置を示す側断面図である。
【図６−３】図６−３は、トモグラフィ解析による低速度領域の分布の推定図である。
【図７−１】図７−１は、測点の他の配置を示す側断面図である。
【図７−２】図７−２は、測点の他の配置を示す側断面図である。
【図７−３】図７−３は、トモグラフィ解析による低速度領域の分布の推定図である。
【図８】図８は、中空筒状のアンカーボルトを用いた側断面図である。
【図９】図９は、中空筒状のアンカーボルトにセンサを配置した側断面図である。
【図１０】図１０は、弾性波の伝播経路の概念を示した側断面図である。
【図１１】図１１は、中空貫通状のアンカーボルトの周辺のコンクリートに大きな空隙が生じた場合を示す側断面図である。
【図１２】図１２は、中空貫通状のアンカーボルトの孔からひび割れに注水する状況を説明する側断面図である。
【図１３】図１３は、従来の埋め込みアンカーボルトによる固定方法を示す側断面図である。
【図１４】図１４は、従来の埋め込み金物による固定方法を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、本発明に係るコンクリート構造物の非破壊検査方法および装置ならびにアンカーボルトの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００２８】
図１は、コンクリート構造物において、地震力の作用によりクラックが発生した状況を示す側断面図である。図２は、地震力の作用が増大してアンカーボルト周囲のコンクリートが破壊して分離した状況を示す側断面図である。
【００２９】
図１に示すように、コンクリート２上に敷きモルタル６が敷設され、その上部に装置機器８の基部８ａがアンカーボルト４とナット４ｂとにより据え付け固定されている。アンカーボルト４は、円盤状の埋設先端部４ｃと、露出部としての頭部４ａとを有している。ナット４ｂは頭部４ａに形成されたねじ山に螺合してある。
【００３０】
アンカーボルト４とコンクリート２との界面は、地震力の作用によってコンクリート表面２ａから深部に向けて次第に損傷部が拡大してゆき、密着性を喪失するようになる。その結果、当該界面部分には微小な空気層あるいはマイクロクラックのような剥離部１０が発生する。さらに地震力の作用が大きくなると、図２に示すように、装置機器８が大きく変位して、埋め込みアンカーボルト４周囲のコンクリート２は破壊してひび割れ部１２（亀裂）により分離した状態となる。
【００３１】
図３−１は、本発明に係るコンクリート構造物の非破壊検査方法による弾性波の測定原理の概念図であり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は測定される弾性波の波形を示すグラフ図である。
【００３２】
図３−１に示すように、本発明に係るコンクリート構造物の非破壊検査方法は、金物としてのアンカーボルト４の頭部４ａ（露出部）を、ハンドハンマ１６などの打撃工具で軽打することによりボルト４内部に低レベルのひずみを発生させ、そのときのボルト４の応答をコンクリート表面２ａに配置した受振器としての加速度計１４で計測して、アンカーボルト４および／またはその周囲直近のコンクリート２の損傷程度などの健全性を定量的に把握するものである。例えば、ボルト４の埋設先端部４ｃ（下端）からの反射波がボルト４の頭部４ａまで戻ってくるまでの時間を計測することにより、ボルト４の長さを推定することができる。また、ボルト４の物性が変化する箇所からの反射波を検知することにより、破断部などの物性が変化する箇所を推定することができる。
【００３３】
図３−２は、弾性波伝播シミュレーションで模擬した数値モデルを示す側断面図であり、コンクリート２に埋設されたアンカーボルト４の中間位置に発生した破断部２０を模擬したものである。この数値モデルに対して、破断部２０での速度が低速度となるように模擬して弾性波の伝播現象に関する数値実験を行った。この数値実験では、アンカーボルト４の頭部４ａから弾性波を発信し、その波がボルト４の埋設先端部４ｃや物性変化点に届いて反射し、戻ってくるまでの時間を模擬するものである。
【００３４】
図３−３は、この数値実験結果を示した測定された弾性波の加速度の波形を示すグラフ図である。このグラフの横軸は発振時からの経過時間であり、縦軸の振幅は弾性波の加速度である。破断部２０のコンクリート表面２ａからの鉛直距離を０ｍｍ（健全）、２０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍとした４つのケースについての波形が示してある。時刻０．０３ｍｓｅｃ付近に見られる大きなピークは、ボルト４の埋設先端部４ｃにて反射してボルト４の頭部４ａに戻ってきた波を示している。同図において点線の丸で示した初期のピークは、途中に存在している低速度点で反射して戻ってきた波を示しており、低速度点が深くなるにつれてピークを観測できる時刻が遅くなることがわかる。実際の非破壊検査では、このピークの時刻を測定することによって、ボルト４の破断部２０の位置を推定することができる。
【００３５】
図４−１は、弾性波伝播シミュレーションで模擬した数値モデルを示す側断面図であり、コンクリートに発生した剥離部（空気相）を模擬した図である。図４−２は、弾性波伝播シミュレーションにより測定された弾性波の加速度の波形を示すグラフ図である。この数値実験では、アンカーボルト４の頭部４ａから弾性波を発信し、その波がボルト４の埋設先端部４ｃや物性変化点に届いて反射し、戻ってくるまでの時間を模擬している。
【００３６】
図４−２は、この数値実験結果を示した測定された弾性波の加速度の波形を示すグラフ図である。このグラフの横軸は発振時からの経過時間であり、縦軸の振幅は弾性波の加速度である。破断部２０のコンクリート表面２ａからの鉛直距離を０ｍｍ（健全）、２０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍ、１５０ｍｍとした５つのケースについての波形が示してある。時刻０．０３ｍｓｅｃ付近に見られる大きなピークはボルト４の埋設先端部４ｃにて反射してボルト４の頭部４ａに戻ってきた波を示している。同図において複数の点線の丸で示したそれよりも遅い時刻における複数のピークは、剥離している界面がなくなった位置の深さに対応した時間遅れで観測されている。
【００３７】
すなわち、コンクリート２がボルト４から剥離していない深さ位置ではボルト４の振動を拘束する条件が急変しているため、その深さで反射して戻ってきた波が卓越して発生する。このため、剥離深さが深くなるにつれてピークが出現する時刻は遅くなっている。実際の非破壊検査では、このピークの時刻を測定することによって、ボルト４とコンクリート２の剥離位置を推定することができる。
【００３８】
図５−１および図５−２は、コンクリート表面のアンカーボルト周囲に受振器を複数配置した場合の弾性波伝播シミュレーションを説明する図である。図５−１は、測点（加速度計）の配置を示す側断面図である。図５−２は、トモグラフィ解析による低速度領域の分布の推定図である。この弾性波伝播シミュレーションにおいて、アンカーボルト４の頭部４ａから発信した弾性波のエネルギーの一部は、ボルト４表面から周囲のコンクリート２に伝播する。この波をコンクリート表面２ａのボルト４周囲に配置した複数の受振器としての加速度計１８（測点）で観測する。
【００３９】
この弾性波伝播シミュレーションについて説明する。まず、図５−１に示すように、コンクリート２中での亀裂１２（ひび割れ部）を低速度領域であると仮定し、反射してきた波をコンクリート表面２ａに配置した加速度計１８により受振し、反射波の強さおよび到達時間を順解析で求めた。その結果を仮想の観測データとみなして、トモグラフィ解析により、低速度領域の分布を逆解析して推定して得た図が、図５−２である。想定したひび割れ１２の位置をある程度は推定することができている。
【００４０】
図６−１〜図６−３は、コンクリート表面のアンカーボルト周囲に受振器を複数配置する一方で、アンカーボルト内の孔に発信器および受振器を複数配置した場合の弾性波伝播シミュレーションを説明する図である。図８は、中空筒状のアンカーボルトを用いた側断面図である。
【００４１】
アンカーボルトは、図８に示すように、頭部４ａに設けた開口２２に連通する孔２４を有する中空筒状なので、ボルト４の内部にも発信源としての発振器および／または受振器などのセンサ１８を配置できる。センサ１８の配置としては、図６−１や図６−２に示すような配置が可能である。図６−２に示す配置の方が取得できる情報が多くなるので、より詳細な推定が可能である。
【００４２】
この弾性波伝播シミュレーションについて説明する。まず、図６−１や図６−２に示すように、ボルト４の頭部４ａから発信した弾性波を、頭部４ａ周囲のコンクリート表面２ａに配置したセンサ（加速度計）１８で観測する。想定したコンクリート２中のひび割れ部１２（亀裂）を低速度領域であると仮定し、届いた波および反射してきた波について、配置した加速度計１８で観測できるであろう波の強さおよび到達時間を順解析で求めた。その結果を仮想の観測データとみなして、トモグラフィ解析により、低速度領域の分布を逆解析して推定して得た図が、図６−３である。想定したひび割れの位置をより明確に推定することができている。
【００４３】
図７−１〜図７−３は、コンクリート表面のアンカーボルト周囲に受振器を複数配置する一方で、２本のアンカーボルト内の孔に発信器および受振器を複数配置した場合の弾性波伝播シミュレーションを説明する図である。
【００４４】
アンカーボルトは、図８に示すように、頭部４ａに設けた開口２２に連通する孔２４を有する中空筒状なので、ボルト４の内部にも発信源としての発振器および／または受振器などのセンサ１８を配置できる。センサ１８の配置としては、図７−１や図７−２に示すような配置が可能である。このセンサ配置は、２本のボルトで挟まれた領域のコンクリートのひび割れを発見する場合に適したセンサ配置である。図７−２に示す配置の方が取得できる情報が多くなるので、より詳細な推定が可能である。
【００４５】
この弾性波伝播シミュレーションについて説明する。まず、図７−１や図７−２に示すように、ボルト４の頭部４ａから発信した弾性波を、ボルト４内の孔２４に設けたセンサ１８や頭部４ａ周囲のコンクリート表面２ａに配置したセンサ１８（加速度計）で観測する。想定したコンクリート２中のひび割れ部１２（亀裂）を低速度領域であると仮定し、配置した加速度計で届いた波および反射してきた波について、波の強さおよび到達時間を順解析で求めた。その結果を仮想の観測データとみなして、トモグラフィ解析により、低速度領域の分布を逆解析して推定して得た図が、図７−３である。想定したひび割れの位置をより明確に推定することができている。
【００４６】
図９は、中空筒状のアンカーボルトにセンサを配置した側断面図である。図１０は、弾性波の伝播経路の概念を示した側断面図である。図９に示すように、アンカーボルト４内の孔２４に複数のセンサ２６を配置することが望ましい。各センサ２６は、開口２２から挿入された観測用センサ信号線２８を介してコンクリート構造部の外部にセンサ信号を導くことができる。
【００４７】
図１１は、中空貫通状のアンカーボルトの周辺のコンクリートに大きな空隙が生じた場合を示す側断面図である。図１２は、中空貫通状のアンカーボルトの孔からひび割れに注水する状況を説明する側断面図である。
【００４８】
図１１に示すように、コンクリート内のアンカーボルト４の埋設先端部４ｃからコンクリート表面２ａに向けて延びるひび割れ部１２（亀裂）が拡大してくると、コンクリート２内部を弾性波が通過できない状態になる。この場合には、センサで取得できる情報が少なくなり、ひび割れ等の位置を推定する精度が小さくなる。このような場合には、図１２に示すように、アンカーボルト４を中空貫通状とし、この頭部４ａに設けた開口２２から水３４を注水することにより、孔２４および埋設先端部４ｃに形成した開口３２を通してひび割れ部１２に水を浸透させることができる。水は、健全なコンクリートよりは低速度であるが、空気よりははるかに伝達し易い媒体であるから、弾性波の観測による情報は少なくならないという効果を奏する。
【００４９】
上記の実施の形態において、金物としてアンカーボルトを例にとり説明したが、アンカーボルトに限るものではなく、図１４に示すような埋め込み金物４０に適用してもよく、このようにしても本発明と同一の作用効果を奏することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上のように、本発明に係るコンクリート構造物の非破壊検査方法および装置は、振動を受ける装置機器が埋め込みアンカーボルトや金物によってコンクリートに据え付け固定されるコンクリート構造物の非破壊検査として有用であり、特に、原子力発電所に据え付けられる装置機器や、製造工場等に配置される工作機械などの地震や他の機器から伝達する振動によって損傷するおそれがある装置機器が据え付けられる基礎コンクリート構造物の非破壊検査に適している。また、本発明に係るアンカーボルトは、本発明に係るコンクリート構造物の非破壊検査方法および装置に適している。
【符号の説明】
【００５１】
２ コンクリート
２ａ コンクリート表面
４ アンカーボルト
４ａ 頭部（露出部）
４ｂ ナット
４ｃ 埋設先端部
６ 敷きモルタル
８ 装置機器
１０ コンクリート剥離部
１２ ひび割れ部
１４ 加速度計
１６ ハンドハンマ
１８ 測点
２０ アンカーボルト破断部
２２ 開口
２４ 孔
２６ 受振器
２８ 観測センサ用信号線
３０ 浸透水
３２ 開口
３４ 水
４０ 埋め込み金物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一部がコンクリート表面から露出した状態で埋設された金物を有するコンクリート構造物の健全性を検査する非破壊検査方法であって、
前記金物の露出部から前記金物の内部に向けて弾性波を発振し、この弾性波の反射波を受振して、この反射波の強さと時間遅れとに基づいて前記金物の健全性および前記金物の周囲のコンクリートの健全性の少なくとも一方を検査することを特徴とするコンクリート構造物の非破壊検査方法。
【請求項２】
請求項１に記載のコンクリート構造物の非破壊検査方法において、前記金物の一端から弾性波を発振し、この弾性波が前記金物の前記一端から最も遠い端に存在する最遠端で反射して前記一端に到達する第二波の強さおよび到達時間と、第二波よりも早く前記一端に到達する第一波の強さおよび到達時間との比較から、前記金物の埋め込み深さの浅い位置で密着していたコンクリートと前記金物表面との間において微小な気相領域が発生している位置を検出することを特徴とするコンクリート構造物の非破壊検査方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のコンクリート構造物の非破壊検査方法において、前記コンクリート表面の前記金物の周囲に弾性波を検知する受振器を複数配置し、前記金物の一端から弾性波を発振し、この弾性波が前記金物から周囲のコンクリートに伝達して、コンクリート中に存在している破壊面を通過することによる波および破壊面において反射することによる波の少なくとも一方を前記受振器で検知し、この検知した波をトモグラフィ解析することにより前記金物の周辺のコンクリートの損傷発生位置を検出することを特徴とするコンクリート構造物の非破壊検査方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一つに記載のコンクリート構造物の非破壊検査方法において、前記金物は、露出部に設けた開口に連通する孔を有する中空筒状のアンカーボルトであり、このアンカーボルトの孔内に、弾性波を発振する発振器および反射波を受振する受振器の少なくとも一方を異なる深さ位置に複数配置し、前記発振器または前記受振器の少なくとも一方を用いて、前記アンカーボルト周囲のコンクリートの弾性波の伝達速度が変化する速度変化領域を認識し、前記アンカーボルト周囲のコンクリートの損傷領域の分布を検出することを特徴とするコンクリート構造物の非破壊検査方法。
【請求項５】
請求項４に記載のコンクリート構造物の非破壊検査方法において、二以上の前記アンカーボルトの各孔内に前記受振器を配置し、少なくとも二つの前記アンカーボルト間を伝播する弾性波の波形を測定し、測定した波形に基づいて前記アンカーボルト相互の間に存在するコンクリートの損傷領域の分布を検出することを特徴とするコンクリート構造物の非破壊検査方法。
【請求項６】
請求項４または５に記載のコンクリート構造物の非破壊検査方法において、前記アンカーボルトは中空貫通状であり、前記アンカーボルトの露出部の開口に注水することによって、前記孔を介して前記アンカーボルト周囲のコンクリートの損傷領域に水を浸透させた後に、弾性波の波形を測定することを特徴とするコンクリート構造物の非破壊検査方法。
【請求項７】
一部がコンクリート表面から露出した状態で埋設された金物を有するコンクリート構造物の健全性を検査する非破壊検査装置であって、
前記金物の露出部から前記金物の内部に向けて弾性波を発振する発振手段と、
発振手段により発振された弾性波の反射波を受振する受振手段と、
受振手段により受振された反射波の強さと時間遅れとに基づいて前記金物の健全性および前記金物の周囲のコンクリートの健全性の少なくとも一方を検査する健全性検査手段とを備えたことを特徴とするコンクリート構造物の非破壊検査装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一つに記載のコンクリート構造物の非破壊検査方法または装置に用いられる金物としてのアンカーボルトであって、露出部に設けた開口に連通する孔を有する中空筒状のアンカーボルト。
【請求項１】
一部がコンクリート表面から露出した状態で埋設された金物を有するコンクリート構造物の健全性を検査する非破壊検査方法であって、
前記金物の露出部から前記金物の内部に向けて弾性波を発振し、この弾性波の反射波を受振して、この反射波の強さと時間遅れとに基づいて前記金物の健全性および前記金物の周囲のコンクリートの健全性の少なくとも一方を検査することを特徴とするコンクリート構造物の非破壊検査方法。
【請求項２】
請求項１に記載のコンクリート構造物の非破壊検査方法において、前記金物の一端から弾性波を発振し、この弾性波が前記金物の前記一端から最も遠い端に存在する最遠端で反射して前記一端に到達する第二波の強さおよび到達時間と、第二波よりも早く前記一端に到達する第一波の強さおよび到達時間との比較から、前記金物の埋め込み深さの浅い位置で密着していたコンクリートと前記金物表面との間において微小な気相領域が発生している位置を検出することを特徴とするコンクリート構造物の非破壊検査方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のコンクリート構造物の非破壊検査方法において、前記コンクリート表面の前記金物の周囲に弾性波を検知する受振器を複数配置し、前記金物の一端から弾性波を発振し、この弾性波が前記金物から周囲のコンクリートに伝達して、コンクリート中に存在している破壊面を通過することによる波および破壊面において反射することによる波の少なくとも一方を前記受振器で検知し、この検知した波をトモグラフィ解析することにより前記金物の周辺のコンクリートの損傷発生位置を検出することを特徴とするコンクリート構造物の非破壊検査方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一つに記載のコンクリート構造物の非破壊検査方法において、前記金物は、露出部に設けた開口に連通する孔を有する中空筒状のアンカーボルトであり、このアンカーボルトの孔内に、弾性波を発振する発振器および反射波を受振する受振器の少なくとも一方を異なる深さ位置に複数配置し、前記発振器または前記受振器の少なくとも一方を用いて、前記アンカーボルト周囲のコンクリートの弾性波の伝達速度が変化する速度変化領域を認識し、前記アンカーボルト周囲のコンクリートの損傷領域の分布を検出することを特徴とするコンクリート構造物の非破壊検査方法。
【請求項５】
請求項４に記載のコンクリート構造物の非破壊検査方法において、二以上の前記アンカーボルトの各孔内に前記受振器を配置し、少なくとも二つの前記アンカーボルト間を伝播する弾性波の波形を測定し、測定した波形に基づいて前記アンカーボルト相互の間に存在するコンクリートの損傷領域の分布を検出することを特徴とするコンクリート構造物の非破壊検査方法。
【請求項６】
請求項４または５に記載のコンクリート構造物の非破壊検査方法において、前記アンカーボルトは中空貫通状であり、前記アンカーボルトの露出部の開口に注水することによって、前記孔を介して前記アンカーボルト周囲のコンクリートの損傷領域に水を浸透させた後に、弾性波の波形を測定することを特徴とするコンクリート構造物の非破壊検査方法。
【請求項７】
一部がコンクリート表面から露出した状態で埋設された金物を有するコンクリート構造物の健全性を検査する非破壊検査装置であって、
前記金物の露出部から前記金物の内部に向けて弾性波を発振する発振手段と、
発振手段により発振された弾性波の反射波を受振する受振手段と、
受振手段により受振された反射波の強さと時間遅れとに基づいて前記金物の健全性および前記金物の周囲のコンクリートの健全性の少なくとも一方を検査する健全性検査手段とを備えたことを特徴とするコンクリート構造物の非破壊検査装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一つに記載のコンクリート構造物の非破壊検査方法または装置に用いられる金物としてのアンカーボルトであって、露出部に設けた開口に連通する孔を有する中空筒状のアンカーボルト。
【図１】
【図２】
【図３−１】
【図３−２】
【図３−３】
【図４−１】
【図４−２】
【図５−１】
【図６−１】
【図６−２】
【図７−１】
【図７−２】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図５−２】
【図６−３】
【図７−３】
【図２】
【図３−１】
【図３−２】
【図３−３】
【図４−１】
【図４−２】
【図５−１】
【図６−１】
【図６−２】
【図７−１】
【図７−２】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図５−２】
【図６−３】
【図７−３】
【公開番号】特開２０１０−２０３８１０（Ｐ２０１０−２０３８１０Ａ）
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４７２６６（Ｐ２００９−４７２６６）
【出願日】平成２１年２月２７日（２００９．２．２７）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２７日（２００９．２．２７）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【Ｆターム（参考）】
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