複合構造物の界面検査方法及び界面検査装置
【課題】超音波探傷法を用いて複合構造物の鋼板とコンクリート界面との間に形成された空隙を効率よく検査することのできる複合構造物の界面検査方法を提供する。
【解決手段】橋梁の鋼桁上部と橋脚下部との間に設けられた厚鋼板と橋脚下部とを剛結する剛結部に打設されたコンクリートの界面に対し、厚鋼板上に配置した超音波探触子から超音波を発信し、厚鋼板底面からの反射波を受信して、その強度を測定する反射波強度測定工程(S2)と、測定された反射波の強度を予め設定された閾値と比較し、コンクリートの充填状態が十分であるか否かを判定する充填状態判定工程(S3)とを含む。
【解決手段】橋梁の鋼桁上部と橋脚下部との間に設けられた厚鋼板と橋脚下部とを剛結する剛結部に打設されたコンクリートの界面に対し、厚鋼板上に配置した超音波探触子から超音波を発信し、厚鋼板底面からの反射波を受信して、その強度を測定する反射波強度測定工程(S2)と、測定された反射波の強度を予め設定された閾値と比較し、コンクリートの充填状態が十分であるか否かを判定する充填状態判定工程(S3)とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合構造物の界面検査方法及び界面検査装置に係り、詳しくはコンクリートの充填状態を確認するための界面検査方法、及び界面検査方法を行う界面検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、高速道路橋梁等の複合構造物の構築方法として、鋼桁上部構造と橋脚下部構造とを剛結し、上下部一体構造とする工法が知られている。このような複合構造物は、長期間の利用に伴うコンクリート内部に設けられた補強部材の腐食や施工時のコンクリートの充填不足によりコンクリート内部に空隙がある場合等には、強度の低下を引き起こす。
このような複合構造物の腐食検査を、超音波探触子を用いて非破壊検査で行うことが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１４７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、図１１に示すように、鋼桁上部１０１と橋脚下部１０２とを剛結する剛結部１０３は、剛結部上部に厚鋼板１０４を嵌合し、厚鋼板１０４に設けられた打設孔１０５からコンクリートを打設して形成される。厚鋼板１０４にはコンクリート中の空気を抜くための空気孔１０８が穿設されており、コンクリート中に含まれる空気が上昇して空気孔１０８から抜けていく。なお、コンクリートの打設後にモルタルを圧入する二段階打設を行う場合もある。
【０００５】
しかし、このようなコンクリート中の空気が空気孔１０８から抜けずに厚鋼板１０４とコンクリート界面１０６との間で空隙１０９を形成することがある。このような空隙１０９は、リブなどの補強部材１１０とコンクリート界面１０６との間に生じることもあり、空隙１０９が数多く形成されてしまうと剛結部１０３の強度に影響するため好ましくない。しかしながら、コンクリート界面１０６に空隙が形成されているか否かを確認するには打設時に空気孔１０８に設置した管におけるコンクリートの充填状態を目視で行うしかなく、厚鋼板１０４の下のコンクリート界面１０６全体の空隙の有無を確認するのは困難であった。
【０００６】
この点に関し、上記特許文献１に開示されている技術は、鋼板の上部に形成されているコンクリートと鋼板との間の腐食を検出するものであり、このような技術を剛結部の検査に適用しようとしても、厚鋼板１０４下部に打設されたコンクリート界面に生じる空隙を検出するのは非常に困難である。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、超音波探傷法を用いて複合構造物の鋼板とコンクリート界面との間に形成された空隙を効率よく検査することのできる複合構造物の界面検査方法及び界面検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するべく、請求項１の複合構造物の界面検査方法は、橋梁の鋼桁上部と橋脚下部との間に設けられた厚鋼板と橋脚下部とを剛結する剛結部に打設されたコンクリートの界面に対し、前記厚鋼板上に配置した超音波探触子から超音波を発信し、前記厚鋼板底面からの反射波を受信して、その強度を測定する反射波強度測定工程と、測定された反射波の強度を予め設定された閾値と比較し、コンクリートの充填状態が十分であるか否かを判定する充填状態判定工程と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
請求項２の複合構造物の界面検査方法は、請求項１において、前記反射波強度測定工程では、前記厚鋼板底面からのＮ回目（Ｎは１以上）の反射波のうちいずれかの強度を測定することを特徴とする。
【００１０】
請求項３の複合構造物の界面検査装置は、橋梁の桁上部に設けられた厚鋼板の上に配置され、超音波を発信すると共にその反射波を受信する超音波探触子と、前記厚鋼板と橋脚下部とを剛結する剛結部に打設されたコンクリートの界面に対し、前記超音波探触子から超音波を発信し、前記厚鋼板底面からの反射波を受信して、その強度を測定する反射波強度測定手段と、測定された反射波の強度を予め設定された閾値と比較し、コンクリートの充填状態が十分であるか否かを判定する充填状態判定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項４の複合構造物の界面検査装置は、請求項３において、前記反射波強度測定手段では、前記厚鋼板底面からのＮ回目（Ｎは１以上）の反射波のうちいずれかの強度を測定することを特徴とする。
【００１２】
請求項５の複合構造物の界面検査装置は、請求項３または４において、前記超音波は、周波数５０ｋＨｚ〜１ＭＨｚで設定されることを特徴とする。
【００１３】
請求項６の複合構造物の界面検査装置は、請求項３乃至５のいずれかにおいて、前記超音波探触子を予め設定された距離で移動させる移動手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項７の複合構造物の界面検査装置は、請求項３乃至６のいずれかにおいて、前記充填状態判定手段でコンクリートの充填状態が不十分であると判定されると、警報を発する報知手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項８の複合構造物の界面検査装置は、請求項３乃至７のいずれかにおいて、前記充填状態判定手段でコンクリートの充填状態が不十分であると判定されると、前記超音波探触子が配置された厚鋼板上にマーキングするマーキング手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の複合構造物の界面検査方法によれば、剛結部の厚鋼板上部から超音波を入射させ、厚鋼板底面からの反射波の強度を測定し、その強度に基づいて厚鋼板下部にあるコンクリート界面の充填状態を判定する。
また、請求項３の複合構造物の界面検査装置によれば、剛結部の厚鋼板の上に配設した超音波探触子から超音波を送信して厚鋼板底面からの反射波の強度を測定し、その強度に基づいて厚鋼板下部にあるコンクリート界面の充填状態を判定する。
【００１７】
これにより、コンクリート界面の充填状態を目視に依らず効率よく検査することができる。
また、コンクリート界面の充填状態を判定することで、施工の良し悪しをを容易に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る複合構造物の界面検査装置の概略構成図である。
【図２】本発明に係る界面検査方法を示すフローチャートである。
【図３】（Ａ）はコンクリート界面に空隙が形成されていない場合の超音波の減衰状態を表す図であり、（Ｂ）はコンクリート界面に空隙が形成されている場合の超音波の減衰状態を表す図である。
【図４】模擬空隙の大きさに対する超音波のエコー高さの変化を表すグラフである。
【図５】（Ａ）は１００ｋＨｚの周波数、振動子直径３８ｍｍで被検体の界面検査を行った結果を表すグラフ、（Ｂ）は１００ｋＨｚの周波数、振動子直径９０ｍｍで被検体の界面検査を行った結果を表すグラフ、（Ｃ）は２５０ｋＨｚの周波数、振動子直径３８ｍｍで被検体の界面検査を行った結果を表すグラフ、（Ｄ）は５００ｋＨｚの周波数、振動子直径４０ｍｍで被検体の界面検査を行った結果を表すグラフである。
【図６】１ＭＨｚの周波数で被検体の界面検査を行った結果を表すグラフである。
【図７】５００ｋＨｚの周波数で被検体の界面検査を行った結果を表すグラフである。
【図８】実施形態の変形例に係る界面検査装置の概略構成図である。
【図９】実施形態の他の変形例に係る界面検査装置の概略構成図である。
【図１０】実施形態のさらに他の変形例に係る界面検査装置の概略構成図である。
【図１１】複合構造物の一例としての剛結部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る複合構造物の界面検査装置の概略構成図である。界面検査装置１は、例えば橋梁の桁上部に設けられた厚鋼板３と橋脚下部とを剛結する剛結部２に打設されたコンクリート４の界面の充填状態を検査するための装置である。
【００２０】
図１に示すように、界面検査装置１は、パルサー５及びレシーバ６に接続された超音波探触子７、パルサー５及びレシーバ６に接続されるアナログ／ディジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器という）８、及び演算装置９を備える。
【００２１】
パルサー５は、演算装置９からの指令信号に基づく電気パルスを超音波探触子７に加えるものであり、レシーバ６は、超音波探触子７で受信した厚鋼板２底面からの反射波を電気信号に変換するものである。レシーバ６で変換された電気信号はＡ／Ｄ変換器８を介して演算装置９へ入力され、表示装置１０でモニタ可能である。
【００２２】
演算装置９は、演算部１１と、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含んで構成されるメモリ１２とを備えている。演算部１１では超音波探触子７で受信した反射波の解析処理等を行い、解析処理した結果等がメモリ１２に保存される。
【００２３】
このように構成された界面検査装置１を用いて、剛結部２のコンクリート界面、即ち厚鋼板３の下に打設されたコンクリート４の界面４ａの充填状態を検査する界面検査方法について説明する。図２にはコンクリート４の界面４ａの界面検査方法のフローチャートを示しており、以下、同フローチャートに基づいて説明する。なお、以下に述べるステップＳ３以降の処理は演算部１１で行われる。
【００２４】
ステップＳ１では、被検体の剛結部と同じ仕様の厚鋼板３上に超音波探触子７を配設し、厚鋼板底面３ａからのエコー高さを測定して、厚鋼板３の厚さに応じて被検体の超音波探傷に用いる探傷感度を演算装置９に設定する。本実施形態で検査対象とする剛結部２の厚鋼板３の厚さは、２５〜１００ｍｍの範囲から選択される。
【００２５】
ステップＳ２では、被検体の厚鋼板３上に超音波探触子７を配設して厚鋼板底面３ａに向かって超音波を送信し、厚鋼板底面３ａからのＮ回目の反射波のエコー高さを測定する。ここで反射回数Ｎは厚鋼板３の厚さに応じて選択され、界面検査装置１の感度調整によるノイズの影響などを考慮し、通常は１〜３回目の範囲から選択される。
【００２６】
ここで、コンクリート界面４ａに空隙が存在しない場合及び存在する場合における超音波の反射波の変化について説明する。図３（Ａ）には、コンクリート界面４ａに空隙が形成されていない健全部に対して超音波探傷を行った場合の超音波の減衰状態、図３（Ｂ）には、コンクリート界面４ａに空隙ＣＬが形成されている場合に超音波探傷を行った場合の超音波の減衰状態をそれぞれ示す。
【００２７】
図３（Ａ）に示すように、超音波探触子７から入射する超音波が厚鋼板底面３ａで反射する位置に相当するコンクリート界面４ａに空隙が形成されていない場合、超音波探触子７から厚鋼板３内に入射した超音波は厚鋼板底面３ａで反射する際に、超音波の一部がコンクリート４内を伝搬する。このため、厚鋼板底面３ａで超音波が反射する度に超音波は減衰する。ここで、超音波探触子７から超音波を送信した時のエコー高さをＥ０、厚鋼板底面３ａからの１回目の反射波Ｂ１のエコー高さをＥ１、２回目の反射波Ｂ２のエコー高さをＥ２、３回目の反射波Ｂ３のエコー高さをＥ３とすると、エコー高さの関係はＥ０＞Ｅ１＞Ｅ２＞Ｅ３となる。
【００２８】
一方、図３（Ｂ）に示すように、超音波探触子７から入射する超音波が厚鋼板底面３ａで反射する位置に相当するコンクリート界面４ａに空隙ＣＬが形成されている場合、超音波探触子７から入射した超音波は、厚鋼板底面３ａで反射する際に減衰することなく反射する。即ち、超音波送信時の超音波のエコー高さに対して、１〜３回目の反射波Ｂ１〜Ｂ３のエコー高さは略等しい関係となる。
【００２９】
従って、厚鋼板底面３ａからの反射波のエコー高さを測定することによって、コンクリート界面４ａに空隙が形成されているか否かを識別することができる。なお、１〜３回目の反射波Ｂ１〜Ｂ３のうち何れを測定するか、という点については厚鋼板３の厚さＤによって決まる。例えば、厚鋼板３の厚さが約３０ｍｍであったとすると、反射波Ｂ１のエコー高さを測定すれば、健全部と空隙ＣＬとを識別することができる。また、後述するように、厚鋼板３の厚さが７５ｍｍであったとすると、反射波Ｂ３のエコー高さを測定することで健全部と空隙ＣＬとを識別することができる。
【００３０】
一方、４回目以降の反射波は、超音波探触子７で受信できるものの電気信号が弱く、ノイズとの区別ができなくなる。また、４回目以降の反射波を精度よく受信するために探傷感度を上げるとノイズが増えてしまい、Ｓ／Ｎ比が悪くなるという問題がある。このような理由から、４回目以降の反射波を利用するのは好ましくない。
【００３１】
次に、コンクリート界面４ａに形成された空隙ＣＬの大きさに対する厚鋼板底面３ａの超音波のエコー高さの変化について、図４に基づいて説明する。図４は、各模擬空隙の大きさ（直径）に対する超音波のエコー高さの変化を表すグラフである。なお、図４はＤ＝７５ｍｍの厚鋼板３を用いて、周波数２５０ｋＨｚ、振動子直径３８ｍｍの超音波探触子７から厚鋼板３に入射された超音波強度を基準（０ｄＢ）として、入射された超音波強度に対する被検体から測定されたエコー高さの降下量をグラフに表したものである。なお、図４のグラフを表すべく測定する際に用いた被検体は、７５ｍｍの厚鋼板３裏面に各大きさの模擬空隙を形成し、コンクリートを打設したものである。
【００３２】
図４に示すように、空隙が形成されていない場合、即ち健全部での反射波Ｂ１のエコー高さと、模擬空隙直径が１００ｍｍの場合の反射波Ｂ１のエコー高さとの差ｄ１は約３ｄＢであり、あまり顕著な差は得られなかった。一方、健全部での反射波Ｂ３のエコー高さと、模擬空隙直径が１００ｍｍの場合の反射波Ｂ３のエコー高さとの差ｄ３は約１０ｄＢであった。従って、７５ｍｍの厚鋼板では、反射波Ｂ３のエコー高さを測定することで、健全部と空隙が形成されている場合とでのエコー高さに顕著な差が得られることが判った。
【００３３】
続くステップＳ３では、上記ステップＳ２で測定されたエコー高さが予めメモリ１１等に設定された閾値未満であるか否かを判定する。図４に示すように、空隙の大きさと厚鋼板底面３ａからのエコー高さとは相関関係にあり、Ｎ回目の反射波でのエコー高さを測定することで、空隙ＣＬの大きさを推定することができる。従って、予めメモリ１２等に設定された閾値を用いて判定を行う。詳しくは、Ｎ回目の反射波におけるコンクリート界面４ａの充填状態が不十分であるとするエコー高さを閾値として予め設定しておき、その閾値を用いて判定を行う。当該判定結果が真（Ｙｅｓ）の場合にはステップＳ４に進み、偽（Ｎｏ）の場合にはステップＳ５へ進む。
【００３４】
ステップＳ４では、測定されたエコー高さが閾値未満であったので、コンクリート界面４ａに存在する空隙は許容範囲内であり、コンクリート界面４ａの充填状態は十分であると判定して本フローチャートを終了する。
【００３５】
一方、ステップＳ５では、測定されたエコー高さが閾値以上であったので、コンクリート界面４ａに存在する空隙は許容範囲を超えており、コンクリート界面４ａの充填状態は充填不足であると判定して本フローチャートを終了する。
上述したステップＳ１〜Ｓ５までの界面検査方法を厚鋼板３上の複数箇所で行い、剛結部２全体のコンクリート界面４ａの充填状態を検査する。
【００３６】
ところで、本実施形態で用いる複合構造物である剛結部２には、コンクリート４中に鉄筋が埋設されており、厚鋼板裏面３ａからコンクリート中に伝搬した超音波がその鉄筋に反射し、反射した超音波のエコー高さが厚鋼板底面３ａからの反射波のエコー高さに影響を与えることが懸念される。そこで、コンクリート４中にある鉄筋からの反射波の影響について以下に説明する。
【００３７】
コンクリート界面４ａからの深さが３０ｍｍ程度のところにある鉄筋からの反射波が、厚鋼板底面３ａからのＮ回目の反射波に対する影響が大きいと思われる。そこで、コンクリート界面４ａから３０ｍｍの深さにあるコンクリート４中の鉄筋（φ１２ｍｍ）からのエコー高さをＢｃ、厚鋼板３に入射させた超音波のエコー高さをＵとすると、鉄筋からのエコー高さＢｃは、
Ｂｃ＝０．０２７Ｕ （１）
で表される。
【００３８】
一方、厚鋼板底面３ａからの１〜３回目の反射波のうち、エコー高さが最も小さくなる３回目のエコー高さＢｎは、
Ｂｎ＝０．２２Ｕ （２）
で表される。
【００３９】
このように、式（１）から、コンクリート４中に埋設された鉄筋からのエコー高さＢｃは、厚鋼板底面３ａからの３回目のエコー高さＢｎの約０．１倍であり、本発明で測定するＮ回目のエコー高さに対する影響としてはほとんど無く、無視できる程度の大きさであることが判る。
【００４０】
次に、厚鋼板底面３ａからの３回目の反射波Ｂ３と略等しい位置に出現する、コンクリート４中にある何らかの反射体からの反射波の影響について以下に説明する。例えばコンクリート界面４ａから深さ約１０８ｍｍのコンクリート４中に鉄筋（φ１２ｍｍ）が存在すると、超音波探触子７から入射された超音波がコンクリート４中を伝搬して鉄筋で反射し、厚鋼板底面３ａからの３回目の反射波Ｂ３が出現する位置と略等しい位置に鉄筋からの反射波が出現する。
【００４１】
ここで、深さ約１０８ｍｍのところにある鉄筋からの反射波のエコー高さをＢｄとすると、
Ｂｄ＝０．０００７Ｕ （３）
で表される。
【００４２】
式（２）に示された３回目の反射波Ｂ３におけるエコー高さＢｎと比較すると、エコー高さＢｄは厚鋼板底面３ａからの３回目のエコー高さＢｎの約０．００３倍であった。従って、３回目の反射波Ｂ３と略等しい位置に出現するコンクリート４中の鉄筋からの反射波がある場合でも、十分無視できる大きさであることが判る。
このように、コンクリート中に埋設される鉄筋等の反射体からの反射波については十分無視できることが判る。
【００４３】
次に、鋼板底面３ａからの３回目の反射波Ｂ３について、上述した界面検査方法に適した周波数を調査するために、模擬空隙を設けた被検体を用いてコンクリート４の界面検査を行った。結果のグラフを図５〜７にそれぞれ示す。図５（Ａ）〜（Ｄ）は、超音波探触子７の周波数及び振動子直径をそれぞれ変えてコンクリート界面４ａの界面検査を行った結果を表すグラフである。図６は、周波数を１ＭＨｚとして模擬空隙を形成した被検体のエコー高さを測定したグラフ、図７は、周波数を５００ｋＨｚとして模擬空隙を形成した被検体のエコー高さを測定したグラフである。なお、図６、７の測定では、超音波探触子７として振動子直径が２５．４ｍｍのものを使用した。また、図５〜７で用いた厚鋼板３の厚さＤは７５ｍｍである。
【００４４】
図５〜７に記載したＣＡＳＥ１の鋼板上向き打設の被検体とは、図３に示すような厚鋼板３の下にコンクリートを打設して作製された被検体を表している。また、ＣＡＳＥ２の鋼板下向き打設の被検体とは、コンクリート界面４ａに模擬空隙以外の空隙が形成されないよう、厚鋼板３を下方に置き、その上にコンクリートを打設した被検体のことを表している。このように、実際に作製される剛結部２と同様の方法で作製された被検体であるＣＡＳＥ１、及び理想的な被検体であるＣＡＳＥ２に対してコンクリート界面４ａの界面検査を行った。
【００４５】
図５（Ａ）に示すように、周波数１００ｋＨｚでは、空隙ＣＬが形成されていない健全部と直径が５０ｍｍの模擬空隙とでのエコー高さの差は、ＣＡＳＥ１、ＣＡＳＥ２共に約５ｄＢ程度となる。図５（Ｂ）に示すように、同じ周波数で超音波探触子７の振動子径を９０ｍｍにすると、健全部と直径５０ｍｍの模擬空隙とでのエコー高さの差は約６ｄＢとなる。図５（Ｃ）では周波数を２５０ｋＨｚ、図５（Ｄ）では周波数を５００ｋＨｚにして界面検査を行うと、周波数を上げていくにつれて健全部と直径５０ｍｍの模擬空隙との差が大きくなり、ＣＡＳＥ１、ＣＡＳＥ２共にエコー高さの差異が明らかに見られるようになる。
【００４６】
図６のグラフに示すように、超音波探触子７の振動子直径を２５．４ｍｍとし、周波数を１ＭＨｚにすると、ＣＡＳＥ１の被検体で健全部と直径５０ｍｍの模擬空隙とのエコー高さの差が約７．５ｄＢとなった。一方、図７のグラフに示すように、周波数を５００ｋＨｚにすると、健全部と直径５０ｍｍの模擬空隙とのエコー高さの差は約７ｄＢとなった。
【００４７】
以上から、本実施形態の界面検査方法及び界面検査装置１で利用する周波数は、厚鋼板３の厚さＤに応じて５０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの範囲から選択されるのが好ましい。また、超音波探触子７の振動子直径は、厚鋼板３の厚さＤに応じて適宜選択される。さらにまた、超音波探触子７として、対象とするコンクリート界面４ａの未充填の大きさを検出可能な超音波のビームをもつ収束探触子を用いてもよい。
【００４８】
このように、本実施形態では、剛結部２を構成する厚鋼板３の上に超音波探触子７を配設し、超音波を送信して厚鋼板底面３ａからのＮ回目の反射波のエコー高さを測定し、測定したエコー高さに基づいてコンクリート４の充填状態を判定する。
これにより、コンクリート界面４ａの充填状態を目視に頼らず効率よく検査することができる。
また、コンクリート界面４ａの充填状態を把握することで、施工の良し悪しを容易に把握することができる。
【００４９】
＜界面検査装置の変形例＞
上記実施形態の変形例について以下に説明する。この変形例では、界面検査装置１に厚鋼板３上を移動するための移動手段を備えた点が異なっており、その他の構成については共通しているので説明を省略する。
【００５０】
図８は、界面検査装置１の変形例の概略を示す概略構成図である。界面検査装置１ａは、厚鋼板３上を移動可能な移動手段２０と、移動手段２０を制御する制御部２１ａとを備えている。移動手段２０は、例えば車輪としてもよい。図示しないが、制御部２１ａは演算装置９内に備えられているようにしてもよい。
【００５１】
制御部２１ａは、メモリ１１等に予め設定された間隔で、厚鋼板３上の次の測定点まで界面検査装置１ａを移動させるように移動手段２０を制御する。また、制御部２１ａは超音波探触子７を上下動させて厚鋼板３表面に当接させたり離間させたりするように制御してもよい。例えば、制御部２１ａは、界面検査装置１ａを移動させる前に超音波探触子７を厚鋼板３表面から離間させるように制御し、次の測定点まで移動したら超音波探触子７を厚鋼板３表面に当接させるように制御するようにしてもよい。
【００５２】
このように、制御部２１ａによって移動手段２０を制御し、界面検査装置１ａを所定の測定点まで自動で移動させるので、コンクリート界面４ａの界面検査をより簡易に行うことができる。
【００５３】
＜界面検査装置の他の変形例＞
上記変形例の他の変形例について以下に説明する。この変形例では、界面検査装置１ａにさらに報知手段を備えた点が異なっており、その他の構成については共通しているので説明を省略する。
【００５４】
図９は、界面検査装置１の他の変形例を示す概略構成図である。界面検査装置１ｂは、制御部２１ｂとスピーカー（報知手段）２２とを備える。制御部２１ｂは、上記変形例と同様に移動手段２０の移動を制御すると共に、界面検査装置１ｂで検査をしている検査担当者に報知するようにスピーカー２２を制御する。
【００５５】
詳しくは、上記ステップＳ３で、超音波探触子７で測定された厚鋼板底面３ａからのＮ回目の反射波のエコー高さが閾値以上、即ち上述したステップＳ５の充填不足と演算部１１で判定されると、充填不足を知らせる信号が演算部１１から制御部２１ｂへ通知される。その信号が通知されると、制御部２１ｂは周囲の検査担当者に対して報知するようスピーカー２２を制御し、スピーカー２２から報知される。
【００５６】
このように、演算部１１で厚鋼板底面３ａからのＮ回目の反射波のエコー高さが閾値以上と判定されると、演算部１１からの信号に基づき、周囲の検査担当者に対して報知するよう制御部２１ｂでスピーカー２２を制御する。これにより、厚鋼板３の測定点において、コンクリート界面４ａに許容範囲以上の空隙ＣＬが存在する場合に、その存在を周囲の検査担当者が容易に把握することができる。
【００５７】
＜界面検査装置のさらに他の変形例＞
上記変形例のさらに他の変形例について以下に説明する。この変形例では、界面検査装置１ａに、さらにマーキング手段を備えた点が異なっており、その他の構成については共通しているので説明を省略する。
【００５８】
図１０は、界面検査装置１のさらに他の変形例を示す概略構成図である。界面検査装置１ｃは、制御部２１ｃとマーキング手段２３とを備えている。制御部２１ｃは、上記変形例と同様に移動手段２０の移動を制御すると共に、マーキング手段２３を用いて厚鋼板３表面にマーキングをするように制御する。
【００５９】
詳しくは、上記ステップＳ３で、超音波探触子７で測定された厚鋼板底面３ａからのＮ回目の反射波のエコー高さが閾値以上、即ちステップＳ５の充填不足と演算部１１で判定されると、充填不足であるという信号が演算部１１から制御部２１ｂへ通知される。その信号が制御部２１ｃへ通知されると、制御部２１ｃは充填不足が検出されたコンクリート界面４ａに対応する厚鋼板３表面にマーキングするようにマーキング手段２３を制御する。
【００６０】
このように、演算部１１で厚鋼板底面３ａからのＮ回目の反射波のエコー高さが閾値以上と判定されると、演算部１１からの信号に基づいて厚鋼板３表面にマーキングするように制御部２１ｃがマーキング手段２３を制御する。これにより、コンクリート界面４ａに許容範囲以上の空隙ＣＬが形成されている箇所を容易に把握することができる。また、剛結部２にさらにコンクリートを打設した後に、コンクリート界面４ａの充填状態を再検査する場合に、測定箇所を容易に把握することができる。
【００６１】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記各変形例の界面検査装置１ａ〜１ｃは、組み合わせて用いてもよいし、上記他の変形例の報知手段や上記その他の変形例のマーキング手段を上記実施形態に適用するようにしてもよい。
【００６２】
また、上記実施形態では、メモリ１１等に予め閾値を設定しているが、予め被検体等で空隙ＣＬの大きさとエコー高さとの相関関係を求め、その関係から閾値を設定することにより、コンクリート界面４ａの界面状態をより適切に判定することができる。
また、上記他の変形例では、界面検査装置１ｂに報知手段としてスピーカー２２を設けたが、電球やＬＥＤ等の発光体を用いた発光部（例えば、警告ランプ等）を備えるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ 界面検査装置
２ 剛結部
３ 厚鋼板
３ａ 厚鋼板底面
４ コンクリート
４ａ コンクリート界面
７ 超音波探触子
９ 演算装置
１１ 演算部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合構造物の界面検査方法及び界面検査装置に係り、詳しくはコンクリートの充填状態を確認するための界面検査方法、及び界面検査方法を行う界面検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、高速道路橋梁等の複合構造物の構築方法として、鋼桁上部構造と橋脚下部構造とを剛結し、上下部一体構造とする工法が知られている。このような複合構造物は、長期間の利用に伴うコンクリート内部に設けられた補強部材の腐食や施工時のコンクリートの充填不足によりコンクリート内部に空隙がある場合等には、強度の低下を引き起こす。
このような複合構造物の腐食検査を、超音波探触子を用いて非破壊検査で行うことが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１４７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、図１１に示すように、鋼桁上部１０１と橋脚下部１０２とを剛結する剛結部１０３は、剛結部上部に厚鋼板１０４を嵌合し、厚鋼板１０４に設けられた打設孔１０５からコンクリートを打設して形成される。厚鋼板１０４にはコンクリート中の空気を抜くための空気孔１０８が穿設されており、コンクリート中に含まれる空気が上昇して空気孔１０８から抜けていく。なお、コンクリートの打設後にモルタルを圧入する二段階打設を行う場合もある。
【０００５】
しかし、このようなコンクリート中の空気が空気孔１０８から抜けずに厚鋼板１０４とコンクリート界面１０６との間で空隙１０９を形成することがある。このような空隙１０９は、リブなどの補強部材１１０とコンクリート界面１０６との間に生じることもあり、空隙１０９が数多く形成されてしまうと剛結部１０３の強度に影響するため好ましくない。しかしながら、コンクリート界面１０６に空隙が形成されているか否かを確認するには打設時に空気孔１０８に設置した管におけるコンクリートの充填状態を目視で行うしかなく、厚鋼板１０４の下のコンクリート界面１０６全体の空隙の有無を確認するのは困難であった。
【０００６】
この点に関し、上記特許文献１に開示されている技術は、鋼板の上部に形成されているコンクリートと鋼板との間の腐食を検出するものであり、このような技術を剛結部の検査に適用しようとしても、厚鋼板１０４下部に打設されたコンクリート界面に生じる空隙を検出するのは非常に困難である。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、超音波探傷法を用いて複合構造物の鋼板とコンクリート界面との間に形成された空隙を効率よく検査することのできる複合構造物の界面検査方法及び界面検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するべく、請求項１の複合構造物の界面検査方法は、橋梁の鋼桁上部と橋脚下部との間に設けられた厚鋼板と橋脚下部とを剛結する剛結部に打設されたコンクリートの界面に対し、前記厚鋼板上に配置した超音波探触子から超音波を発信し、前記厚鋼板底面からの反射波を受信して、その強度を測定する反射波強度測定工程と、測定された反射波の強度を予め設定された閾値と比較し、コンクリートの充填状態が十分であるか否かを判定する充填状態判定工程と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
請求項２の複合構造物の界面検査方法は、請求項１において、前記反射波強度測定工程では、前記厚鋼板底面からのＮ回目（Ｎは１以上）の反射波のうちいずれかの強度を測定することを特徴とする。
【００１０】
請求項３の複合構造物の界面検査装置は、橋梁の桁上部に設けられた厚鋼板の上に配置され、超音波を発信すると共にその反射波を受信する超音波探触子と、前記厚鋼板と橋脚下部とを剛結する剛結部に打設されたコンクリートの界面に対し、前記超音波探触子から超音波を発信し、前記厚鋼板底面からの反射波を受信して、その強度を測定する反射波強度測定手段と、測定された反射波の強度を予め設定された閾値と比較し、コンクリートの充填状態が十分であるか否かを判定する充填状態判定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項４の複合構造物の界面検査装置は、請求項３において、前記反射波強度測定手段では、前記厚鋼板底面からのＮ回目（Ｎは１以上）の反射波のうちいずれかの強度を測定することを特徴とする。
【００１２】
請求項５の複合構造物の界面検査装置は、請求項３または４において、前記超音波は、周波数５０ｋＨｚ〜１ＭＨｚで設定されることを特徴とする。
【００１３】
請求項６の複合構造物の界面検査装置は、請求項３乃至５のいずれかにおいて、前記超音波探触子を予め設定された距離で移動させる移動手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項７の複合構造物の界面検査装置は、請求項３乃至６のいずれかにおいて、前記充填状態判定手段でコンクリートの充填状態が不十分であると判定されると、警報を発する報知手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項８の複合構造物の界面検査装置は、請求項３乃至７のいずれかにおいて、前記充填状態判定手段でコンクリートの充填状態が不十分であると判定されると、前記超音波探触子が配置された厚鋼板上にマーキングするマーキング手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の複合構造物の界面検査方法によれば、剛結部の厚鋼板上部から超音波を入射させ、厚鋼板底面からの反射波の強度を測定し、その強度に基づいて厚鋼板下部にあるコンクリート界面の充填状態を判定する。
また、請求項３の複合構造物の界面検査装置によれば、剛結部の厚鋼板の上に配設した超音波探触子から超音波を送信して厚鋼板底面からの反射波の強度を測定し、その強度に基づいて厚鋼板下部にあるコンクリート界面の充填状態を判定する。
【００１７】
これにより、コンクリート界面の充填状態を目視に依らず効率よく検査することができる。
また、コンクリート界面の充填状態を判定することで、施工の良し悪しをを容易に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る複合構造物の界面検査装置の概略構成図である。
【図２】本発明に係る界面検査方法を示すフローチャートである。
【図３】（Ａ）はコンクリート界面に空隙が形成されていない場合の超音波の減衰状態を表す図であり、（Ｂ）はコンクリート界面に空隙が形成されている場合の超音波の減衰状態を表す図である。
【図４】模擬空隙の大きさに対する超音波のエコー高さの変化を表すグラフである。
【図５】（Ａ）は１００ｋＨｚの周波数、振動子直径３８ｍｍで被検体の界面検査を行った結果を表すグラフ、（Ｂ）は１００ｋＨｚの周波数、振動子直径９０ｍｍで被検体の界面検査を行った結果を表すグラフ、（Ｃ）は２５０ｋＨｚの周波数、振動子直径３８ｍｍで被検体の界面検査を行った結果を表すグラフ、（Ｄ）は５００ｋＨｚの周波数、振動子直径４０ｍｍで被検体の界面検査を行った結果を表すグラフである。
【図６】１ＭＨｚの周波数で被検体の界面検査を行った結果を表すグラフである。
【図７】５００ｋＨｚの周波数で被検体の界面検査を行った結果を表すグラフである。
【図８】実施形態の変形例に係る界面検査装置の概略構成図である。
【図９】実施形態の他の変形例に係る界面検査装置の概略構成図である。
【図１０】実施形態のさらに他の変形例に係る界面検査装置の概略構成図である。
【図１１】複合構造物の一例としての剛結部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る複合構造物の界面検査装置の概略構成図である。界面検査装置１は、例えば橋梁の桁上部に設けられた厚鋼板３と橋脚下部とを剛結する剛結部２に打設されたコンクリート４の界面の充填状態を検査するための装置である。
【００２０】
図１に示すように、界面検査装置１は、パルサー５及びレシーバ６に接続された超音波探触子７、パルサー５及びレシーバ６に接続されるアナログ／ディジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器という）８、及び演算装置９を備える。
【００２１】
パルサー５は、演算装置９からの指令信号に基づく電気パルスを超音波探触子７に加えるものであり、レシーバ６は、超音波探触子７で受信した厚鋼板２底面からの反射波を電気信号に変換するものである。レシーバ６で変換された電気信号はＡ／Ｄ変換器８を介して演算装置９へ入力され、表示装置１０でモニタ可能である。
【００２２】
演算装置９は、演算部１１と、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含んで構成されるメモリ１２とを備えている。演算部１１では超音波探触子７で受信した反射波の解析処理等を行い、解析処理した結果等がメモリ１２に保存される。
【００２３】
このように構成された界面検査装置１を用いて、剛結部２のコンクリート界面、即ち厚鋼板３の下に打設されたコンクリート４の界面４ａの充填状態を検査する界面検査方法について説明する。図２にはコンクリート４の界面４ａの界面検査方法のフローチャートを示しており、以下、同フローチャートに基づいて説明する。なお、以下に述べるステップＳ３以降の処理は演算部１１で行われる。
【００２４】
ステップＳ１では、被検体の剛結部と同じ仕様の厚鋼板３上に超音波探触子７を配設し、厚鋼板底面３ａからのエコー高さを測定して、厚鋼板３の厚さに応じて被検体の超音波探傷に用いる探傷感度を演算装置９に設定する。本実施形態で検査対象とする剛結部２の厚鋼板３の厚さは、２５〜１００ｍｍの範囲から選択される。
【００２５】
ステップＳ２では、被検体の厚鋼板３上に超音波探触子７を配設して厚鋼板底面３ａに向かって超音波を送信し、厚鋼板底面３ａからのＮ回目の反射波のエコー高さを測定する。ここで反射回数Ｎは厚鋼板３の厚さに応じて選択され、界面検査装置１の感度調整によるノイズの影響などを考慮し、通常は１〜３回目の範囲から選択される。
【００２６】
ここで、コンクリート界面４ａに空隙が存在しない場合及び存在する場合における超音波の反射波の変化について説明する。図３（Ａ）には、コンクリート界面４ａに空隙が形成されていない健全部に対して超音波探傷を行った場合の超音波の減衰状態、図３（Ｂ）には、コンクリート界面４ａに空隙ＣＬが形成されている場合に超音波探傷を行った場合の超音波の減衰状態をそれぞれ示す。
【００２７】
図３（Ａ）に示すように、超音波探触子７から入射する超音波が厚鋼板底面３ａで反射する位置に相当するコンクリート界面４ａに空隙が形成されていない場合、超音波探触子７から厚鋼板３内に入射した超音波は厚鋼板底面３ａで反射する際に、超音波の一部がコンクリート４内を伝搬する。このため、厚鋼板底面３ａで超音波が反射する度に超音波は減衰する。ここで、超音波探触子７から超音波を送信した時のエコー高さをＥ０、厚鋼板底面３ａからの１回目の反射波Ｂ１のエコー高さをＥ１、２回目の反射波Ｂ２のエコー高さをＥ２、３回目の反射波Ｂ３のエコー高さをＥ３とすると、エコー高さの関係はＥ０＞Ｅ１＞Ｅ２＞Ｅ３となる。
【００２８】
一方、図３（Ｂ）に示すように、超音波探触子７から入射する超音波が厚鋼板底面３ａで反射する位置に相当するコンクリート界面４ａに空隙ＣＬが形成されている場合、超音波探触子７から入射した超音波は、厚鋼板底面３ａで反射する際に減衰することなく反射する。即ち、超音波送信時の超音波のエコー高さに対して、１〜３回目の反射波Ｂ１〜Ｂ３のエコー高さは略等しい関係となる。
【００２９】
従って、厚鋼板底面３ａからの反射波のエコー高さを測定することによって、コンクリート界面４ａに空隙が形成されているか否かを識別することができる。なお、１〜３回目の反射波Ｂ１〜Ｂ３のうち何れを測定するか、という点については厚鋼板３の厚さＤによって決まる。例えば、厚鋼板３の厚さが約３０ｍｍであったとすると、反射波Ｂ１のエコー高さを測定すれば、健全部と空隙ＣＬとを識別することができる。また、後述するように、厚鋼板３の厚さが７５ｍｍであったとすると、反射波Ｂ３のエコー高さを測定することで健全部と空隙ＣＬとを識別することができる。
【００３０】
一方、４回目以降の反射波は、超音波探触子７で受信できるものの電気信号が弱く、ノイズとの区別ができなくなる。また、４回目以降の反射波を精度よく受信するために探傷感度を上げるとノイズが増えてしまい、Ｓ／Ｎ比が悪くなるという問題がある。このような理由から、４回目以降の反射波を利用するのは好ましくない。
【００３１】
次に、コンクリート界面４ａに形成された空隙ＣＬの大きさに対する厚鋼板底面３ａの超音波のエコー高さの変化について、図４に基づいて説明する。図４は、各模擬空隙の大きさ（直径）に対する超音波のエコー高さの変化を表すグラフである。なお、図４はＤ＝７５ｍｍの厚鋼板３を用いて、周波数２５０ｋＨｚ、振動子直径３８ｍｍの超音波探触子７から厚鋼板３に入射された超音波強度を基準（０ｄＢ）として、入射された超音波強度に対する被検体から測定されたエコー高さの降下量をグラフに表したものである。なお、図４のグラフを表すべく測定する際に用いた被検体は、７５ｍｍの厚鋼板３裏面に各大きさの模擬空隙を形成し、コンクリートを打設したものである。
【００３２】
図４に示すように、空隙が形成されていない場合、即ち健全部での反射波Ｂ１のエコー高さと、模擬空隙直径が１００ｍｍの場合の反射波Ｂ１のエコー高さとの差ｄ１は約３ｄＢであり、あまり顕著な差は得られなかった。一方、健全部での反射波Ｂ３のエコー高さと、模擬空隙直径が１００ｍｍの場合の反射波Ｂ３のエコー高さとの差ｄ３は約１０ｄＢであった。従って、７５ｍｍの厚鋼板では、反射波Ｂ３のエコー高さを測定することで、健全部と空隙が形成されている場合とでのエコー高さに顕著な差が得られることが判った。
【００３３】
続くステップＳ３では、上記ステップＳ２で測定されたエコー高さが予めメモリ１１等に設定された閾値未満であるか否かを判定する。図４に示すように、空隙の大きさと厚鋼板底面３ａからのエコー高さとは相関関係にあり、Ｎ回目の反射波でのエコー高さを測定することで、空隙ＣＬの大きさを推定することができる。従って、予めメモリ１２等に設定された閾値を用いて判定を行う。詳しくは、Ｎ回目の反射波におけるコンクリート界面４ａの充填状態が不十分であるとするエコー高さを閾値として予め設定しておき、その閾値を用いて判定を行う。当該判定結果が真（Ｙｅｓ）の場合にはステップＳ４に進み、偽（Ｎｏ）の場合にはステップＳ５へ進む。
【００３４】
ステップＳ４では、測定されたエコー高さが閾値未満であったので、コンクリート界面４ａに存在する空隙は許容範囲内であり、コンクリート界面４ａの充填状態は十分であると判定して本フローチャートを終了する。
【００３５】
一方、ステップＳ５では、測定されたエコー高さが閾値以上であったので、コンクリート界面４ａに存在する空隙は許容範囲を超えており、コンクリート界面４ａの充填状態は充填不足であると判定して本フローチャートを終了する。
上述したステップＳ１〜Ｓ５までの界面検査方法を厚鋼板３上の複数箇所で行い、剛結部２全体のコンクリート界面４ａの充填状態を検査する。
【００３６】
ところで、本実施形態で用いる複合構造物である剛結部２には、コンクリート４中に鉄筋が埋設されており、厚鋼板裏面３ａからコンクリート中に伝搬した超音波がその鉄筋に反射し、反射した超音波のエコー高さが厚鋼板底面３ａからの反射波のエコー高さに影響を与えることが懸念される。そこで、コンクリート４中にある鉄筋からの反射波の影響について以下に説明する。
【００３７】
コンクリート界面４ａからの深さが３０ｍｍ程度のところにある鉄筋からの反射波が、厚鋼板底面３ａからのＮ回目の反射波に対する影響が大きいと思われる。そこで、コンクリート界面４ａから３０ｍｍの深さにあるコンクリート４中の鉄筋（φ１２ｍｍ）からのエコー高さをＢｃ、厚鋼板３に入射させた超音波のエコー高さをＵとすると、鉄筋からのエコー高さＢｃは、
Ｂｃ＝０．０２７Ｕ （１）
で表される。
【００３８】
一方、厚鋼板底面３ａからの１〜３回目の反射波のうち、エコー高さが最も小さくなる３回目のエコー高さＢｎは、
Ｂｎ＝０．２２Ｕ （２）
で表される。
【００３９】
このように、式（１）から、コンクリート４中に埋設された鉄筋からのエコー高さＢｃは、厚鋼板底面３ａからの３回目のエコー高さＢｎの約０．１倍であり、本発明で測定するＮ回目のエコー高さに対する影響としてはほとんど無く、無視できる程度の大きさであることが判る。
【００４０】
次に、厚鋼板底面３ａからの３回目の反射波Ｂ３と略等しい位置に出現する、コンクリート４中にある何らかの反射体からの反射波の影響について以下に説明する。例えばコンクリート界面４ａから深さ約１０８ｍｍのコンクリート４中に鉄筋（φ１２ｍｍ）が存在すると、超音波探触子７から入射された超音波がコンクリート４中を伝搬して鉄筋で反射し、厚鋼板底面３ａからの３回目の反射波Ｂ３が出現する位置と略等しい位置に鉄筋からの反射波が出現する。
【００４１】
ここで、深さ約１０８ｍｍのところにある鉄筋からの反射波のエコー高さをＢｄとすると、
Ｂｄ＝０．０００７Ｕ （３）
で表される。
【００４２】
式（２）に示された３回目の反射波Ｂ３におけるエコー高さＢｎと比較すると、エコー高さＢｄは厚鋼板底面３ａからの３回目のエコー高さＢｎの約０．００３倍であった。従って、３回目の反射波Ｂ３と略等しい位置に出現するコンクリート４中の鉄筋からの反射波がある場合でも、十分無視できる大きさであることが判る。
このように、コンクリート中に埋設される鉄筋等の反射体からの反射波については十分無視できることが判る。
【００４３】
次に、鋼板底面３ａからの３回目の反射波Ｂ３について、上述した界面検査方法に適した周波数を調査するために、模擬空隙を設けた被検体を用いてコンクリート４の界面検査を行った。結果のグラフを図５〜７にそれぞれ示す。図５（Ａ）〜（Ｄ）は、超音波探触子７の周波数及び振動子直径をそれぞれ変えてコンクリート界面４ａの界面検査を行った結果を表すグラフである。図６は、周波数を１ＭＨｚとして模擬空隙を形成した被検体のエコー高さを測定したグラフ、図７は、周波数を５００ｋＨｚとして模擬空隙を形成した被検体のエコー高さを測定したグラフである。なお、図６、７の測定では、超音波探触子７として振動子直径が２５．４ｍｍのものを使用した。また、図５〜７で用いた厚鋼板３の厚さＤは７５ｍｍである。
【００４４】
図５〜７に記載したＣＡＳＥ１の鋼板上向き打設の被検体とは、図３に示すような厚鋼板３の下にコンクリートを打設して作製された被検体を表している。また、ＣＡＳＥ２の鋼板下向き打設の被検体とは、コンクリート界面４ａに模擬空隙以外の空隙が形成されないよう、厚鋼板３を下方に置き、その上にコンクリートを打設した被検体のことを表している。このように、実際に作製される剛結部２と同様の方法で作製された被検体であるＣＡＳＥ１、及び理想的な被検体であるＣＡＳＥ２に対してコンクリート界面４ａの界面検査を行った。
【００４５】
図５（Ａ）に示すように、周波数１００ｋＨｚでは、空隙ＣＬが形成されていない健全部と直径が５０ｍｍの模擬空隙とでのエコー高さの差は、ＣＡＳＥ１、ＣＡＳＥ２共に約５ｄＢ程度となる。図５（Ｂ）に示すように、同じ周波数で超音波探触子７の振動子径を９０ｍｍにすると、健全部と直径５０ｍｍの模擬空隙とでのエコー高さの差は約６ｄＢとなる。図５（Ｃ）では周波数を２５０ｋＨｚ、図５（Ｄ）では周波数を５００ｋＨｚにして界面検査を行うと、周波数を上げていくにつれて健全部と直径５０ｍｍの模擬空隙との差が大きくなり、ＣＡＳＥ１、ＣＡＳＥ２共にエコー高さの差異が明らかに見られるようになる。
【００４６】
図６のグラフに示すように、超音波探触子７の振動子直径を２５．４ｍｍとし、周波数を１ＭＨｚにすると、ＣＡＳＥ１の被検体で健全部と直径５０ｍｍの模擬空隙とのエコー高さの差が約７．５ｄＢとなった。一方、図７のグラフに示すように、周波数を５００ｋＨｚにすると、健全部と直径５０ｍｍの模擬空隙とのエコー高さの差は約７ｄＢとなった。
【００４７】
以上から、本実施形態の界面検査方法及び界面検査装置１で利用する周波数は、厚鋼板３の厚さＤに応じて５０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの範囲から選択されるのが好ましい。また、超音波探触子７の振動子直径は、厚鋼板３の厚さＤに応じて適宜選択される。さらにまた、超音波探触子７として、対象とするコンクリート界面４ａの未充填の大きさを検出可能な超音波のビームをもつ収束探触子を用いてもよい。
【００４８】
このように、本実施形態では、剛結部２を構成する厚鋼板３の上に超音波探触子７を配設し、超音波を送信して厚鋼板底面３ａからのＮ回目の反射波のエコー高さを測定し、測定したエコー高さに基づいてコンクリート４の充填状態を判定する。
これにより、コンクリート界面４ａの充填状態を目視に頼らず効率よく検査することができる。
また、コンクリート界面４ａの充填状態を把握することで、施工の良し悪しを容易に把握することができる。
【００４９】
＜界面検査装置の変形例＞
上記実施形態の変形例について以下に説明する。この変形例では、界面検査装置１に厚鋼板３上を移動するための移動手段を備えた点が異なっており、その他の構成については共通しているので説明を省略する。
【００５０】
図８は、界面検査装置１の変形例の概略を示す概略構成図である。界面検査装置１ａは、厚鋼板３上を移動可能な移動手段２０と、移動手段２０を制御する制御部２１ａとを備えている。移動手段２０は、例えば車輪としてもよい。図示しないが、制御部２１ａは演算装置９内に備えられているようにしてもよい。
【００５１】
制御部２１ａは、メモリ１１等に予め設定された間隔で、厚鋼板３上の次の測定点まで界面検査装置１ａを移動させるように移動手段２０を制御する。また、制御部２１ａは超音波探触子７を上下動させて厚鋼板３表面に当接させたり離間させたりするように制御してもよい。例えば、制御部２１ａは、界面検査装置１ａを移動させる前に超音波探触子７を厚鋼板３表面から離間させるように制御し、次の測定点まで移動したら超音波探触子７を厚鋼板３表面に当接させるように制御するようにしてもよい。
【００５２】
このように、制御部２１ａによって移動手段２０を制御し、界面検査装置１ａを所定の測定点まで自動で移動させるので、コンクリート界面４ａの界面検査をより簡易に行うことができる。
【００５３】
＜界面検査装置の他の変形例＞
上記変形例の他の変形例について以下に説明する。この変形例では、界面検査装置１ａにさらに報知手段を備えた点が異なっており、その他の構成については共通しているので説明を省略する。
【００５４】
図９は、界面検査装置１の他の変形例を示す概略構成図である。界面検査装置１ｂは、制御部２１ｂとスピーカー（報知手段）２２とを備える。制御部２１ｂは、上記変形例と同様に移動手段２０の移動を制御すると共に、界面検査装置１ｂで検査をしている検査担当者に報知するようにスピーカー２２を制御する。
【００５５】
詳しくは、上記ステップＳ３で、超音波探触子７で測定された厚鋼板底面３ａからのＮ回目の反射波のエコー高さが閾値以上、即ち上述したステップＳ５の充填不足と演算部１１で判定されると、充填不足を知らせる信号が演算部１１から制御部２１ｂへ通知される。その信号が通知されると、制御部２１ｂは周囲の検査担当者に対して報知するようスピーカー２２を制御し、スピーカー２２から報知される。
【００５６】
このように、演算部１１で厚鋼板底面３ａからのＮ回目の反射波のエコー高さが閾値以上と判定されると、演算部１１からの信号に基づき、周囲の検査担当者に対して報知するよう制御部２１ｂでスピーカー２２を制御する。これにより、厚鋼板３の測定点において、コンクリート界面４ａに許容範囲以上の空隙ＣＬが存在する場合に、その存在を周囲の検査担当者が容易に把握することができる。
【００５７】
＜界面検査装置のさらに他の変形例＞
上記変形例のさらに他の変形例について以下に説明する。この変形例では、界面検査装置１ａに、さらにマーキング手段を備えた点が異なっており、その他の構成については共通しているので説明を省略する。
【００５８】
図１０は、界面検査装置１のさらに他の変形例を示す概略構成図である。界面検査装置１ｃは、制御部２１ｃとマーキング手段２３とを備えている。制御部２１ｃは、上記変形例と同様に移動手段２０の移動を制御すると共に、マーキング手段２３を用いて厚鋼板３表面にマーキングをするように制御する。
【００５９】
詳しくは、上記ステップＳ３で、超音波探触子７で測定された厚鋼板底面３ａからのＮ回目の反射波のエコー高さが閾値以上、即ちステップＳ５の充填不足と演算部１１で判定されると、充填不足であるという信号が演算部１１から制御部２１ｂへ通知される。その信号が制御部２１ｃへ通知されると、制御部２１ｃは充填不足が検出されたコンクリート界面４ａに対応する厚鋼板３表面にマーキングするようにマーキング手段２３を制御する。
【００６０】
このように、演算部１１で厚鋼板底面３ａからのＮ回目の反射波のエコー高さが閾値以上と判定されると、演算部１１からの信号に基づいて厚鋼板３表面にマーキングするように制御部２１ｃがマーキング手段２３を制御する。これにより、コンクリート界面４ａに許容範囲以上の空隙ＣＬが形成されている箇所を容易に把握することができる。また、剛結部２にさらにコンクリートを打設した後に、コンクリート界面４ａの充填状態を再検査する場合に、測定箇所を容易に把握することができる。
【００６１】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記各変形例の界面検査装置１ａ〜１ｃは、組み合わせて用いてもよいし、上記他の変形例の報知手段や上記その他の変形例のマーキング手段を上記実施形態に適用するようにしてもよい。
【００６２】
また、上記実施形態では、メモリ１１等に予め閾値を設定しているが、予め被検体等で空隙ＣＬの大きさとエコー高さとの相関関係を求め、その関係から閾値を設定することにより、コンクリート界面４ａの界面状態をより適切に判定することができる。
また、上記他の変形例では、界面検査装置１ｂに報知手段としてスピーカー２２を設けたが、電球やＬＥＤ等の発光体を用いた発光部（例えば、警告ランプ等）を備えるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ 界面検査装置
２ 剛結部
３ 厚鋼板
３ａ 厚鋼板底面
４ コンクリート
４ａ コンクリート界面
７ 超音波探触子
９ 演算装置
１１ 演算部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
橋梁の鋼桁上部と橋脚下部との間に設けられた厚鋼板と橋脚下部とを剛結する剛結部に打設されたコンクリートの界面に対し、前記厚鋼板上に配置した超音波探触子から超音波を発信し、前記厚鋼板底面からの反射波を受信して、その強度を測定する反射波強度測定工程と、
測定された反射波の強度を予め設定された閾値と比較し、コンクリートの充填状態が十分であるか否かを判定する充填状態判定工程と、
を含むことを特徴とする複合構造物の界面検査方法。
【請求項２】
前記反射波強度測定工程では、前記厚鋼板底面からのＮ回目（Ｎは１以上）の反射波のうちいずれかの強度を測定することを特徴とする請求項１に記載の複合構造物の界面検査方法。
【請求項３】
橋梁の桁上部に設けられた厚鋼板の上に配置され、超音波を発信すると共にその反射波を受信する超音波探触子と、
前記厚鋼板と橋脚下部とを剛結する剛結部に打設されたコンクリートの界面に対し、前記超音波探触子から超音波を発信し、前記厚鋼板底面からの反射波を受信して、その強度を測定する反射波強度測定手段と、
測定された反射波の強度を予め設定された閾値と比較し、コンクリートの充填状態が十分であるか否かを判定する充填状態判定手段と、
を備えることを特徴とする複合構造物の界面検査装置。
【請求項４】
前記反射波強度測定手段では、前記厚鋼板底面からのＮ回目（Ｎは１以上）の反射波のうちいずれかの強度を測定することを特徴とする請求項３に記載の複合構造物の界面検査装置。
【請求項５】
前記超音波は、周波数５０ｋＨｚ〜１ＭＨｚで設定されることを特徴とする請求項３または４に記載の複合構造物の界面検査装置。
【請求項６】
前記超音波探触子を予め設定された距離で移動させる移動手段を備えたことを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の複合構造物の界面検査装置。
【請求項７】
前記充填状態判定手段でコンクリートの充填状態が不十分であると判定されると、その判定に基づいて報知する報知手段を備えることを特徴とする請求項３乃至６のいずれかに記載の複合構造物の界面検査装置。
【請求項８】
前記充填状態判定手段でコンクリートの充填状態が不十分であると判定されると、前記超音波探触子が配置された厚鋼板上にマーキングするマーキング手段を備えることを特徴とする請求項３乃至７のいずれかに記載の複合構造物の界面検査装置。
【請求項１】
橋梁の鋼桁上部と橋脚下部との間に設けられた厚鋼板と橋脚下部とを剛結する剛結部に打設されたコンクリートの界面に対し、前記厚鋼板上に配置した超音波探触子から超音波を発信し、前記厚鋼板底面からの反射波を受信して、その強度を測定する反射波強度測定工程と、
測定された反射波の強度を予め設定された閾値と比較し、コンクリートの充填状態が十分であるか否かを判定する充填状態判定工程と、
を含むことを特徴とする複合構造物の界面検査方法。
【請求項２】
前記反射波強度測定工程では、前記厚鋼板底面からのＮ回目（Ｎは１以上）の反射波のうちいずれかの強度を測定することを特徴とする請求項１に記載の複合構造物の界面検査方法。
【請求項３】
橋梁の桁上部に設けられた厚鋼板の上に配置され、超音波を発信すると共にその反射波を受信する超音波探触子と、
前記厚鋼板と橋脚下部とを剛結する剛結部に打設されたコンクリートの界面に対し、前記超音波探触子から超音波を発信し、前記厚鋼板底面からの反射波を受信して、その強度を測定する反射波強度測定手段と、
測定された反射波の強度を予め設定された閾値と比較し、コンクリートの充填状態が十分であるか否かを判定する充填状態判定手段と、
を備えることを特徴とする複合構造物の界面検査装置。
【請求項４】
前記反射波強度測定手段では、前記厚鋼板底面からのＮ回目（Ｎは１以上）の反射波のうちいずれかの強度を測定することを特徴とする請求項３に記載の複合構造物の界面検査装置。
【請求項５】
前記超音波は、周波数５０ｋＨｚ〜１ＭＨｚで設定されることを特徴とする請求項３または４に記載の複合構造物の界面検査装置。
【請求項６】
前記超音波探触子を予め設定された距離で移動させる移動手段を備えたことを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の複合構造物の界面検査装置。
【請求項７】
前記充填状態判定手段でコンクリートの充填状態が不十分であると判定されると、その判定に基づいて報知する報知手段を備えることを特徴とする請求項３乃至６のいずれかに記載の複合構造物の界面検査装置。
【請求項８】
前記充填状態判定手段でコンクリートの充填状態が不十分であると判定されると、前記超音波探触子が配置された厚鋼板上にマーキングするマーキング手段を備えることを特徴とする請求項３乃至７のいずれかに記載の複合構造物の界面検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−８８３０４（Ｐ２０１３−８８３０４Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２９７０９（Ｐ２０１１−２２９７０９）
【出願日】平成２３年１０月１９日（２０１１．１０．１９）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【出願人】（５０９３３８９９４）株式会社ＩＨＩインフラシステム (104)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１９日（２０１１．１０．１９）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【出願人】（５０９３３８９９４）株式会社ＩＨＩインフラシステム (104)
【Ｆターム（参考）】
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