非破壊診断方法
【課題】簡便に且つ精度良く、鉄筋コンクリート構造物中の鉄筋の腐食を診断する非破壊診断方法を提供する。
【解決手段】鉄筋を含んだ鉄筋コンクリート構造物表面からパルス磁場を照射してその鉄筋を励振し、その鉄筋を音源とする音響を鉄筋コンクリート構造物表面で受信し、受信波形を解析する。受信波形をフーリエ変換してスペクトラムを求め、このスペクトラムのうち低周波側の領域のスペクトル強度を所定の範囲で加算しその加算値の減少率から鉄筋の腐食を診断する。
【解決手段】鉄筋を含んだ鉄筋コンクリート構造物表面からパルス磁場を照射してその鉄筋を励振し、その鉄筋を音源とする音響を鉄筋コンクリート構造物表面で受信し、受信波形を解析する。受信波形をフーリエ変換してスペクトラムを求め、このスペクトラムのうち低周波側の領域のスペクトル強度を所定の範囲で加算しその加算値の減少率から鉄筋の腐食を診断する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋コンクリート構造物を診断する非破壊診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、トンネル、橋梁、建物、ダムなどの各種鉄筋コンクリート構造物を非破壊で診断することが社会的に重要視されている。そこで、本発明者らは、非破壊でコンクリート強度や鉄筋の位置を測定することができる、パルス電磁力による音響診断技術を開発してきた（例えば特許文献１及び２）。この音響診断技術では、鉄筋コンクリート構造物に対してパルス磁場を照射し、鉄筋コンクリート中の鉄筋を励振し、その音響を鉄筋コンクリート構造物表面で検出している。
【０００３】
【特許文献１】国際公開ＷＯ０２／４０９５９号公報
【特許文献２】特開２００４−１２５６７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、鉄筋コンクリート構造物中における鉄筋の音響を検出しても、その検出波形をどのように解析すれば鉄筋の腐食度合いを精度良く簡便に求められるかについては明らかになっていない。
【０００５】
そこで、本発明は、上記課題に鑑み、簡便に精度良く鉄筋コンクリート構造物中の鉄筋の腐食を診断する非破壊診断方法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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、鉄筋を含んだ鉄筋コンクリート構造物表面からパルス磁場を照射してその鉄筋を励振し、その鉄筋を音源とする音響を鉄筋コンクリート構造物表面で受信し、受信波形を解析する非破壊診断方法であって、受信波形をフーリエ変換してスペクトラムを求め、このスペクトラムのうち低周波領域のスペクトル強度変化から鉄筋の腐食を診断することを特徴とする。
【０００７】
上記構成において、スペクトラムの低周波領域を一定範囲で加算し、その加算値の変化から鉄筋の腐食を診断する。特に、パルス幅数十μ秒の単一パルスを用いて鉄筋を励振させた場合には、加算する低周波の領域としてはｆ以下であることが好ましい。ここで、ｆは１．５ｋＨｚ≦ｆ≦３．５ｋＨｚの任意の値である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、鉄筋コンクリート構造物中の鉄筋を励振しコンクリート表面に到達する音響を電気信号として受信し、この信号を周波数変換し、スペクトラムのうち低周波成分をモニタリングすることで、容易に且つ精度良く鉄筋の腐食を判定することが可能である。よって、熟練者でなくても、容易に錆などの鉄筋の腐食を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る非破壊診断装置を模式的に示す図である。
【図２】（Ａ）は鉄筋コンクリート構造物に対する照射素子及び検出素子の配置関係を示す平面図、（Ｂ）は鉄筋コンクリート構造物に対する照射素子及び検出素子の配置関係を示す正面図である。
【図３】フーリエ変換部により周波数変換されたスペクトラムを示す図であり、（Ａ）は周波数０〜５０ｋＨｚの範囲を示し、（Ｂ）は周波数０〜５ｋＨｚの範囲を拡大して示している。
【図４】実施例１の結果について、検出素子による検出信号をフーリエ変換したスペクトラムを示しており、（Ａ）は試験体に電流を流していないときのスペクトラム、（Ｂ）は試験体に電流を１５０ｍＡ・時流したときのスペクトラム、（Ｃ）は試験体に電流を６００ｍＡ・時流したときのスペクトラムである。（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）はそれぞれ、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）のうち周波数０〜５ｋＨｚの領域を拡大している。
【図５】（Ａ）は図４（Ｄ）及び図４（Ｅ）の各スペクトラムを同時に示したものであり、（Ｂ）は図４（Ｄ）及び図４（Ｆ）のスペクトラムを同時に示したものである。
【図６】実施例２の結果について、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ試験体Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３における加算値の積算電流量依存性を示す図である。
【図７】加算範囲を０〜１．５ｋＨｚとした場合の加算値の積算電流量依存性に関し、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ試験体Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３の結果を示す図である。
【図８】加算範囲を０〜２．０ｋＨｚとした場合の加算値の積算電流量依存性に関し、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ試験体Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３の結果を示す図である。
【図９】加算範囲を０〜２．５ｋＨｚとした場合の加算値の積算電流量依存性に関し、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ試験体Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３の結果を示す図である。
【図１０】加算範囲を０〜３．０ｋＨｚとした場合の加算値の積算電流量依存性に関し、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ試験体Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３の結果を示す図である。
【図１１】加算範囲を０〜３．５ｋＨｚとした場合の加算値の積算電流量依存性に関し、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ試験体Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３の結果を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明するが、本発明は特許請求の範囲に記載した発明の範囲及びそれと均等な範囲において適宜変更して実施することができることはいうまでもない。
【００１１】
図１は、本発明の実施形態に係る非破壊診断装置１を模式的に示す図である。本発明の実施形態に係る非破壊診断装置１は、鉄筋コンクリート構造物１０にパルス磁場を照射する照射素子２と、照射素子２にパルス電流を供給する電源部３と、音響を受信し電気信号に変換する検出素子４と、検出素子４から入力された電気信号を解析する解析処理部５と、を有する。
【００１２】
照射素子２はパルサーとも呼ばれ、例えばコイル素子などの励磁素子を用いることができる。励磁素子は、複数のコイルを同軸状に密着して構成され、各コイルは例えばφ１．６ｍｍの導線を５０×３０ｍｍの矩形状の枠内に７ターン巻回してなる。
【００１３】
電源部３は照射素子２に所定のパルス電流を供給するものである。電源部３はケーブル２ａにより照射素子２に接続されている。
【００１４】
検出素子４は、例えば電気音響変換器、即ち、音響信号を検出するＡＥ（Acoustic Emission）センサーであり、解析処理部５にケーブル４ａを経由して解析処理部５に接続されており、微弱な振動を検出して電気信号に変換して解析処理部５に出力する。
【００１５】
解析処理部５はコンピュータにより構成され、コンピュータ内の解析プログラムが実行されることにより、以下に示す各機能を実現する。即ち、解析処理部５は、検出素子４から入力された電気信号を蓄積する波形受信部５ａと、波形受信部５ａに蓄積されている時間軸の波形を周波数軸の波形に変換してスペクトラムを求めるフーリエ変換部５ｂと、フーリエ変換部５ｂで変換されたスペクトラムをデータ処理するスペクトラムデータ処理部５ｃと、鉄筋の腐食の有無や度合いを求める際に参照すべきデータを格納した参照データ蓄積部５ｄと、鉄筋の腐食の有無や度合いを判定する判定部５ｅと、を有する。解析処理部５には、図示しないモニターやキーボードなどの各種入出力手段が接続されていると診断作業上好ましい。
【００１６】
図示を省略するが、検出素子４と解析処理部５との間に、プリアンプやフィルターを介在させることで、プリアンプにより検出素子４から出力された電気信号を増幅したり、フィルターにより検出素子４から出力された電気信号のうち解析に不要な信号成分を除去したりして、解析処理部５に入力してもよい。
【００１７】
次に、図１に示す非破壊診断装置１をさらに詳細に説明しながら、本実施形態に係る非破壊診断方法について詳細に説明する。
【００１８】
鉄筋コンクリート構造物１０の同一面上に照射素子２と検出素子４を載せる。図２（Ａ）は鉄筋コンクリート構造物１０に対する照射素子２及び検出素子４の配置関係を示す平面図であり、（Ｂ）は鉄筋コンクリート構造物１０に対する照射素子２及び検出素子４の配置関係を示す正面図である。なお、説明の便宜上、鉄筋１２の配設方向をｘ軸、鉄筋コンクリート構造物１０表面のうち、照射素子２と検出素子４とが載置される面内でｘ軸に直交する方向をｙ軸、ｘ軸及びｙ軸に直交する方向をｚ軸とする。ここで、鉄筋コンクリート構造物１０は、試験体として、コンクリート１１中に鉄筋１２が一方向であるｘ軸に沿って設けられているものとするが、実際には非破壊診断対象となる建物、トンネル、橋梁、建物、ダムなどである。コンクリート１１のかぶり深さをｄとする。
【００１９】
ここで、本発明の前提となる、パルス電磁力による非破壊検査手法について説明する。
図１に示すように、鉄筋コンクリート構造物１０の上面に照射素子２を載置し、同じ上面に検出素子４を配置し、電源部３から照射素子２に対してパルス電流を供給する。すると、照射素子２から鉄筋１２に対してパルス磁場が印加され、鉄筋１２を励振させる。この励振により鉄筋１２からコンクリート１１中を音響が伝搬する。検出素子４は、伝搬した音響を受信し電気信号に変換する。この電気信号には鉄筋１２の状態、コンクリート１１の状態、鉄筋１２とコンクリート１１との界面の状態に関する情報が含まれている。このパルス電磁力による非破壊検査手法は外部から音響を与えて鉄筋からの反射波を検出する手法とは根本的に異なっている。我々はこのパルス電磁力による非破壊検査手法を改良発展させ、鉄筋コンクリート構造物１０中における鉄筋１２の腐食状態を判定する手法を見出した。
【００２０】
照射素子２と検出素子４との位置関係が所定の範囲に設定されるとよい。図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、所定の位置関係を有するように、照射素子２と検出素子４とを、鉄筋コンクリート構造物１０のある面（図示の例では上面）上に配置する。ここで、所定の位置関係については後述の各実施例において具体的に説明する。
【００２１】
この状態で、電源部３から照射素子２にパルス電流を供給する。すると、照射素子２からパルス磁場が生じ、鉄筋コンクリート構造物１０の表面から鉄筋１２にパルス磁場が照射され、鉄筋１２が励振する。鉄筋１２の励振による音響がコンクリート１１内部を伝搬する。検出素子４はこの伝搬した音響を受信し電気信号に変換し、解析処理部５に入力する。
【００２２】
解析処理部５で行われる処理について説明する。先ず、検出素子４から入力された電気信号は波形受信部５ａに蓄積される。その後、フーリエ変換部５ｂは、波形受信部５ａに蓄積されている受信波形のうち、一回のパルス照射により検出された波形を周波数軸のスペクトラム（スペクトルともいう。）に変換し、スペクトラムデータ処理部５ｃに出力する。この変換処理は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）プログラムを用いて行うとよい。その際、時間軸の波形をリニアスペクトルに変換しても、時間軸の波形の自己相関関数に対応するパワースペクトラムに変換してもよい。続いて、スペクトラムデータ処理部５ｃは、フーリエ変換部５ｂで変換されて得られたスペクトラムＩｉのうち所定の低周波の範囲、例えば０からｆＨｚまでの範囲を切り出す。ここで、照射素子２から鉄筋１２に対して印加されるパルス磁場が数十μ秒（例えば４０μ秒）のパルス幅を有する単一パルスである場合には、ｆは１．５ｋ≦ｆ≦３．５ｋの範囲内の任意の値であるが、特に、２．５ｋＨｚ〜３．５ｋＨｚの範囲における任意の値が好ましい。この範囲であれば、鉄筋１２が腐食し始めているか否か的確に判断することができる。この点については、後述の実施例により詳細に説明する。
【００２３】
図３はフーリエ変換部５ｂにより周波数変換されたスペクトラムを示す図で、（Ａ）は周波数０〜５０ｋＨｚの範囲を示し、（Ｂ）は周波数０〜５ｋＨｚの範囲を拡大して示している。横軸は周波数ｋＨｚ、縦軸は任意強度である。この図では、ｆｋＨｚを２．５ｋＨｚとして０〜２．５ｋＨｚのスペクトルを抽出している。この低周波数の範囲においてスペクトル強度を一定の幅でサンプリングし、サンプリングした各値を加算する。
【００２４】
参照データ蓄積部５ｄには、鉄筋１２の腐食度を判定するための基準として、例えば同じ試験対象に対して同一の条件、即ち、照射素子２及び検出素子４を同じ位置に配置して同一のパルス幅及びパルス強度を有するパルス磁場を鉄筋に照射して検出素子４で音響を測定し、その音響信号をフーリエ変換して求めたスペクトラムＩｉ−１とそれから同様に求めたスペクトル強度の加算値Ｓｉ−１が、試験日時とともに格納されている。
【００２５】
よって、判定部５ｅは、今回スペクトラムデータ処理部５ｃで得たスペクトラムＩｉ、加算値Ｓｉを、それぞれ、参照データ蓄積部５ｄ内の参照データ、即ちスペクトラムＩｉ−１、加算値Ｓｉ−１と照らし合わせ、鉄筋コンクリート構造物１０中の鉄筋１２の腐食度合いを判定する。
【００２６】
また、参照データ蓄積部５ｄに、鉄筋１２の腐食度合いに応じた各加算値Ｓ０を予め設定しておき、判定部５ｅにおいて、今回スペクトラムデータ処理部５ｃで得た加算値Ｓｉが基準となる各値Ｓ０の大小を比較して腐食度を判定するようにしても良い。すなわち、加算値の減少率等を用いて鉄筋の腐食を診断しても良い。
【実施例１】
【００２７】
試験体として、鉄筋コンクリート構造物の代わりに、所定の位置に鉄筋を埋設したセメントモルタル試験体を作製した。以下の実施例１及び２においては、セメントモルタル試験体を単に試験体と呼ぶ。試験体の寸法は、横の長さａを３００ｍｍ、縦の長さｂを２００ｍｍ、高さｃを１００ｍｍとした。鉄筋１２は直径９ｍｍとした。セメントモルタル１１の表面から鉄筋１２までの最短距離、即ち、かぶり深さｄを３０ｍｍとした。なお、符号ａ，ｂ，ｃ，ｄは図１及び２に示す部分の長さである。
【００２８】
先ず、一つの試験体において鉄筋１２に電流を流さず、照射素子２と検出素子４とを配置し、照射素子２としての励磁コイルに対してパルス電流を供給し、検出素子４から出力される検出信号を解析処理部５に取り込んだ。また、同じ試験体において鉄筋１２に電流を流し、同様に照射素子２と検出素子４とを配置して、照射素子２にパルス電流を供給し、検出素子４から出力される検出信号を解析処理部５に取り込むことを繰り返した。ここで、鉄筋１２に電流を流して強制的に腐食させる場合には、試験体１１の大部分を食塩水（約２０質量％、即ち、食塩と水の質量比を１：４）に浸し、電極板を試験体の表面（図２において縦ａと横ｂとでなす面）と対向するよう食塩水に浸し、試験体１２における鉄筋１２と電極板との間に電流を流した。
【００２９】
照射素子２及び検出素子４の試験体への設置は次のようにした。説明上、図２に示すように座標軸を設定する。外枠１２０ｍｍ×１００ｍｍの励磁コイルを、各試験体の上面であって下側に鉄筋１２が埋設されている位置に、励磁コイルの中心が座標（ｘ，ｙ，ｚ）＝（１００，０，０）となるよう配置した。この状態で、検出素子４を座標（ｘ，ｙ，ｚ）＝（１００，１２０，０）の位置に配置し、照射素子２としての励磁コイルにパルス電流を流し、検出素子４で音響を検出した。なお、明細書に記載する座標の各成分の値は、実際のｍｍ単位の寸法に一致しており、符号２ｃは励磁コイルの底面中心を示している。照射素子２としての励磁コイルには、内周直径が３０ｍｍとなるよう円筒状に導線を巻いたものを用いた。また、検出素子４としては、約５０ｋＨｚ〜６００ｋＨｚの広帯域でほぼ一定の検出感度を有するＡＥセンサーを用いた。
【００３０】
図４は実施例１の結果について、検出素子４による検出信号をフーリエ変換したスペクトラムを示しており、（Ａ）は試験体に電流を流していないときのスペクトラムであり、（Ｂ）は試験体に１５０ｍＡ・時の電流を流したときのスペクトラムであり、（Ｃ）は試験体に６００ｍＡ・時の電流を流したときのスペクトラムである。（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）はそれぞれ（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）のうち周波数０〜５ｋＨｚの領域を拡大して示すものである。図５（Ａ）は図４（Ｄ）と図４（Ｅ）とに示す各スペクトラムを同時に示したものであり、図５（Ｂ）は図４（Ｄ）と図４（Ｆ）に示すスペクトラムを同時に示したものである。横軸は周波数ｋＨｚ、縦軸は任意強度である。何れも任意強度は同一の基準で示している。図５において、Ｆ０は試験体に電流を流していないときのスペクトラム、Ｆ１、Ｆ２は試験体に電流を１５０ｍＡ・時、６００ｍＡ・時それぞれ流したときのスペクトルを示している。
【００３１】
試験体に電流を流していない場合では、例えば約１．７５ｋＨｚ近辺にスペクトル強度が見られる（図４（Ｄ）参照）が、試験体に電流を流して腐食が進むにつれて、そのスペクトル強度が見られなくなった（図４（Ｅ）（Ｆ）参照）。図５（Ａ）及び（Ｂ）から、試験体に電流を流して腐食が進むにつれて、０〜約２ｋＨｚ、約２．２５ｋ〜約３．５ｋＨｚのスペクトル強度が大幅に低下していることが判明した。
【００３２】
ここで、試験体に電流を積算電流として６００ｍＡ・時で流してもセメントモルタルにはひび割れは生じておらず、鉄筋１２の腐食状態は初期のものと考えられる。よって、実施例１から、周波数スペクトラムの低周波領域の大きさやピークの変化を追跡することで、鉄筋の腐食状態を非破壊で知ることができることが分かった。
【実施例２】
【００３３】
実施例１と同様の試験体を複数用意し、それぞれの試験体の鉄筋１２に流す積算電流量を変化させた。
試験体Ｎｏ．１では電流を流していない状態と、５０ｍＡ・時の積算電流を流した後と、４００ｍＡ・時の積算電流を流した後とで、非破壊試験を行った。すなわち、それぞれの状態で試験体Ｎｏ.１上に照射素子２と検出素子４とを配置し、照射素子２としての励磁コイルに対してパルス電流を供給し、検出素子４から出力される検出信号を解析処理部５に取り込んだ。
試験体Ｎｏ．２では電流を流していない状態と、１００ｍＡ・時の積算電流を流した後と、５００ｍＡ・時の積算電流を流した後とで、試験体Ｎｏ．１と同様に非破壊試験を行った。
試験体Ｎｏ．３では電流を流していない状態と、１５０ｍＡ・時の積算電流を流した後と、６００ｍＡ・時の積算電流を流した後とで、試験体Ｎｏ．１と同様に非破壊試験を行った。
【００３４】
各試験体に対して照射素子２と検出素子４との配置は次のようにした。外枠１２０ｍｍ×１００ｍｍの励磁コイルを、各試験体の上面であって下側に鉄筋１２が埋設されている位置に、励磁コイルの中心が座標（ｘ，ｙ，ｚ）＝（１００，０，０）となるよう配置した。この状態で、検出素子４を座標（ｘ，ｙ，ｚ）＝（５０，１２０，０）の位置に配置し、励磁コイルにパルス電流を流し、検出素子４で音響を検出した。なお、明細書に記載する座標の各成分の値は、実際のｍｍ単位の寸法に一致しており、符号２ｃは励磁コイルの底面中心を示している。
以下、照射素子２としての励磁コイル、検出素子４の各位置をｘ軸方向に次のように移動して同様に励磁コイルにパルス電流を流し、検出素子４で音響を検出した。
検出素子４を、その下面中心が座標（５０，１２０，０）から（１５０，１２０，０）まで、ｘ座標が１０ｍｍ刻みとなるよう移動した。照射素子２としての励磁コイルを、その下面中心が座標（１００，０，０）の位置になるよう固定した。
【００３５】
それぞれの測定において解析処理部５に取り込んだ検出信号をフーリエ変換し、周波数スペクトラムにおいて０〜２．５ｋＨｚの周波数領域のスペクトル強度を０．１ｋＨｚでサンプリングして加算した。図６は実施例２の結果を示しており、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ試験体Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３における加算値Ｓの積算電流量依存性を示す図である。縦軸は加算値Ｓ（任意メモリ）、横軸は積算電流（ｍＡ・時）である。例えば同じ積算電流値に複数のプロットがされているが、これは、検出素子４と照射素子２との配置が異なるためである。また、図６の（Ａ）〜（Ｃ）に示す●プロットは、同様に作製した試験体を水に浸して２週間乾燥した後に非破壊試験を行ったときの値である。
【００３６】
何れの試験体においても、積算電流量が多くなると、加算値Ｓが小さくなることが分かる。またこの傾向は同一の試験体において照射素子２及び検出素子４の配置関係によらないことが分かった。よって、鉄筋の腐食が進行していることを加算値Ｓの変化で判断できることが分かる。
【００３７】
次に、周波数スペクトラムにおいて周波数領域の加算範囲が異なるとどのように加算値Ｓが変化するかを検討した。図７、図８、図９、図１０、図１１はそれぞれ加算範囲を０〜１．５ｋＨｚ、０〜２．０ｋＨｚ、０〜２．５ｋＨｚ、０〜３．０ｋＨｚ、０〜３．５ｋＨｚとした場合における加算値Ｓの積算電流量依存性を示す図である。各図において（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ試験体Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３に関するものである。各図において、何れも、縦軸は加算値Ｓ（任意メモリ）、横軸は積算電流（ｍＡ・時）である。
【００３８】
図７〜図１１から、何れの試験体においても、同様な傾向を示していることが分かる。よって、加算範囲を０からｆｋＨｚまでとすると、加算範囲の上限ｆは１．５ｋＨｚ〜３．５ｋＨｚであればよいことが分かる。特に、加算範囲が０〜２．５ｋＨｚ、０〜３．０ｋＨｚ、０〜３．５ｋＨｚではその傾向が顕著に現れていることから、スペクトラムのうち加算範囲を０からｆＨｚまでの範囲とすると、加算範囲の上限ｆは２．５ｋＨｚ≦ｆ≦３．５ｋＨｚの範囲内が好ましいことが分かる。なお、スペクトラムの加算範囲におけるサンプリング幅は任意に設定することができる。また、実施例１及び実施例２では、セメントモルタルを用いて試験体を作製しているが、粗骨材が含まれているコンクリートであっても同様の結果が得られると考えられる。
【００３９】
本発明の実施形態及び実施例から、鉄筋を含んだ鉄筋コンクリート構造物表面からパルス磁場を照射しその鉄筋を励振し、その鉄筋を音源とする音響を鉄筋コンクリート構造物表面で受信し、受信波形を解析する非破壊診断方法において、受信波形をフーリエ変換してスペクトラムを求め、このスペクトラムのうち低周波領域のスペクトル強度変化、スペクトル強度の低減率から錆などによる鉄筋の腐食を診断できることが分かった。
【００４０】
特に、スペクトラムの低周波領域を一定範囲で加算し、その加算値の変化から鉄筋の腐食度を診断することができることが分かった。パルス磁場としてパルス幅数十μ秒の単一パルスを用いて鉄筋を励振させた場合には、加算する低周波の領域を０からｆＨｚまでの範囲とすると、ｆが１．５ｋ≦ｆ≦３．５ｋの任意の値であればよいことが分かった。もっとも、加算開始の周波数はゼロである必要はなく、検出素子４であるＡＥセンサーの検出感度の最低周波数としてもよいことは当然のことである。
【符号の説明】
【００４１】
１：非破壊診断装置
２：照射素子
２ａ，４ａ：ケーブル
３：電源部
４：検出素子
５：解析処理部
５ａ：波形受信部
５ｂ：フーリエ変換部
５ｃ：スペクトラムデータ処理部
５ｄ：参照データ蓄積部
５ｅ：判定部
１０：鉄筋コンクリート構造物（セメントモルタル試験体）
１１：コンクリート（セメントモルタル）
１２：鉄筋
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋コンクリート構造物を診断する非破壊診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、トンネル、橋梁、建物、ダムなどの各種鉄筋コンクリート構造物を非破壊で診断することが社会的に重要視されている。そこで、本発明者らは、非破壊でコンクリート強度や鉄筋の位置を測定することができる、パルス電磁力による音響診断技術を開発してきた（例えば特許文献１及び２）。この音響診断技術では、鉄筋コンクリート構造物に対してパルス磁場を照射し、鉄筋コンクリート中の鉄筋を励振し、その音響を鉄筋コンクリート構造物表面で検出している。
【０００３】
【特許文献１】国際公開ＷＯ０２／４０９５９号公報
【特許文献２】特開２００４−１２５６７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、鉄筋コンクリート構造物中における鉄筋の音響を検出しても、その検出波形をどのように解析すれば鉄筋の腐食度合いを精度良く簡便に求められるかについては明らかになっていない。
【０００５】
そこで、本発明は、上記課題に鑑み、簡便に精度良く鉄筋コンクリート構造物中の鉄筋の腐食を診断する非破壊診断方法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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、鉄筋を含んだ鉄筋コンクリート構造物表面からパルス磁場を照射してその鉄筋を励振し、その鉄筋を音源とする音響を鉄筋コンクリート構造物表面で受信し、受信波形を解析する非破壊診断方法であって、受信波形をフーリエ変換してスペクトラムを求め、このスペクトラムのうち低周波領域のスペクトル強度変化から鉄筋の腐食を診断することを特徴とする。
【０００７】
上記構成において、スペクトラムの低周波領域を一定範囲で加算し、その加算値の変化から鉄筋の腐食を診断する。特に、パルス幅数十μ秒の単一パルスを用いて鉄筋を励振させた場合には、加算する低周波の領域としてはｆ以下であることが好ましい。ここで、ｆは１．５ｋＨｚ≦ｆ≦３．５ｋＨｚの任意の値である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、鉄筋コンクリート構造物中の鉄筋を励振しコンクリート表面に到達する音響を電気信号として受信し、この信号を周波数変換し、スペクトラムのうち低周波成分をモニタリングすることで、容易に且つ精度良く鉄筋の腐食を判定することが可能である。よって、熟練者でなくても、容易に錆などの鉄筋の腐食を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る非破壊診断装置を模式的に示す図である。
【図２】（Ａ）は鉄筋コンクリート構造物に対する照射素子及び検出素子の配置関係を示す平面図、（Ｂ）は鉄筋コンクリート構造物に対する照射素子及び検出素子の配置関係を示す正面図である。
【図３】フーリエ変換部により周波数変換されたスペクトラムを示す図であり、（Ａ）は周波数０〜５０ｋＨｚの範囲を示し、（Ｂ）は周波数０〜５ｋＨｚの範囲を拡大して示している。
【図４】実施例１の結果について、検出素子による検出信号をフーリエ変換したスペクトラムを示しており、（Ａ）は試験体に電流を流していないときのスペクトラム、（Ｂ）は試験体に電流を１５０ｍＡ・時流したときのスペクトラム、（Ｃ）は試験体に電流を６００ｍＡ・時流したときのスペクトラムである。（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）はそれぞれ、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）のうち周波数０〜５ｋＨｚの領域を拡大している。
【図５】（Ａ）は図４（Ｄ）及び図４（Ｅ）の各スペクトラムを同時に示したものであり、（Ｂ）は図４（Ｄ）及び図４（Ｆ）のスペクトラムを同時に示したものである。
【図６】実施例２の結果について、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ試験体Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３における加算値の積算電流量依存性を示す図である。
【図７】加算範囲を０〜１．５ｋＨｚとした場合の加算値の積算電流量依存性に関し、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ試験体Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３の結果を示す図である。
【図８】加算範囲を０〜２．０ｋＨｚとした場合の加算値の積算電流量依存性に関し、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ試験体Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３の結果を示す図である。
【図９】加算範囲を０〜２．５ｋＨｚとした場合の加算値の積算電流量依存性に関し、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ試験体Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３の結果を示す図である。
【図１０】加算範囲を０〜３．０ｋＨｚとした場合の加算値の積算電流量依存性に関し、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ試験体Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３の結果を示す図である。
【図１１】加算範囲を０〜３．５ｋＨｚとした場合の加算値の積算電流量依存性に関し、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ試験体Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３の結果を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明するが、本発明は特許請求の範囲に記載した発明の範囲及びそれと均等な範囲において適宜変更して実施することができることはいうまでもない。
【００１１】
図１は、本発明の実施形態に係る非破壊診断装置１を模式的に示す図である。本発明の実施形態に係る非破壊診断装置１は、鉄筋コンクリート構造物１０にパルス磁場を照射する照射素子２と、照射素子２にパルス電流を供給する電源部３と、音響を受信し電気信号に変換する検出素子４と、検出素子４から入力された電気信号を解析する解析処理部５と、を有する。
【００１２】
照射素子２はパルサーとも呼ばれ、例えばコイル素子などの励磁素子を用いることができる。励磁素子は、複数のコイルを同軸状に密着して構成され、各コイルは例えばφ１．６ｍｍの導線を５０×３０ｍｍの矩形状の枠内に７ターン巻回してなる。
【００１３】
電源部３は照射素子２に所定のパルス電流を供給するものである。電源部３はケーブル２ａにより照射素子２に接続されている。
【００１４】
検出素子４は、例えば電気音響変換器、即ち、音響信号を検出するＡＥ（Acoustic Emission）センサーであり、解析処理部５にケーブル４ａを経由して解析処理部５に接続されており、微弱な振動を検出して電気信号に変換して解析処理部５に出力する。
【００１５】
解析処理部５はコンピュータにより構成され、コンピュータ内の解析プログラムが実行されることにより、以下に示す各機能を実現する。即ち、解析処理部５は、検出素子４から入力された電気信号を蓄積する波形受信部５ａと、波形受信部５ａに蓄積されている時間軸の波形を周波数軸の波形に変換してスペクトラムを求めるフーリエ変換部５ｂと、フーリエ変換部５ｂで変換されたスペクトラムをデータ処理するスペクトラムデータ処理部５ｃと、鉄筋の腐食の有無や度合いを求める際に参照すべきデータを格納した参照データ蓄積部５ｄと、鉄筋の腐食の有無や度合いを判定する判定部５ｅと、を有する。解析処理部５には、図示しないモニターやキーボードなどの各種入出力手段が接続されていると診断作業上好ましい。
【００１６】
図示を省略するが、検出素子４と解析処理部５との間に、プリアンプやフィルターを介在させることで、プリアンプにより検出素子４から出力された電気信号を増幅したり、フィルターにより検出素子４から出力された電気信号のうち解析に不要な信号成分を除去したりして、解析処理部５に入力してもよい。
【００１７】
次に、図１に示す非破壊診断装置１をさらに詳細に説明しながら、本実施形態に係る非破壊診断方法について詳細に説明する。
【００１８】
鉄筋コンクリート構造物１０の同一面上に照射素子２と検出素子４を載せる。図２（Ａ）は鉄筋コンクリート構造物１０に対する照射素子２及び検出素子４の配置関係を示す平面図であり、（Ｂ）は鉄筋コンクリート構造物１０に対する照射素子２及び検出素子４の配置関係を示す正面図である。なお、説明の便宜上、鉄筋１２の配設方向をｘ軸、鉄筋コンクリート構造物１０表面のうち、照射素子２と検出素子４とが載置される面内でｘ軸に直交する方向をｙ軸、ｘ軸及びｙ軸に直交する方向をｚ軸とする。ここで、鉄筋コンクリート構造物１０は、試験体として、コンクリート１１中に鉄筋１２が一方向であるｘ軸に沿って設けられているものとするが、実際には非破壊診断対象となる建物、トンネル、橋梁、建物、ダムなどである。コンクリート１１のかぶり深さをｄとする。
【００１９】
ここで、本発明の前提となる、パルス電磁力による非破壊検査手法について説明する。
図１に示すように、鉄筋コンクリート構造物１０の上面に照射素子２を載置し、同じ上面に検出素子４を配置し、電源部３から照射素子２に対してパルス電流を供給する。すると、照射素子２から鉄筋１２に対してパルス磁場が印加され、鉄筋１２を励振させる。この励振により鉄筋１２からコンクリート１１中を音響が伝搬する。検出素子４は、伝搬した音響を受信し電気信号に変換する。この電気信号には鉄筋１２の状態、コンクリート１１の状態、鉄筋１２とコンクリート１１との界面の状態に関する情報が含まれている。このパルス電磁力による非破壊検査手法は外部から音響を与えて鉄筋からの反射波を検出する手法とは根本的に異なっている。我々はこのパルス電磁力による非破壊検査手法を改良発展させ、鉄筋コンクリート構造物１０中における鉄筋１２の腐食状態を判定する手法を見出した。
【００２０】
照射素子２と検出素子４との位置関係が所定の範囲に設定されるとよい。図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、所定の位置関係を有するように、照射素子２と検出素子４とを、鉄筋コンクリート構造物１０のある面（図示の例では上面）上に配置する。ここで、所定の位置関係については後述の各実施例において具体的に説明する。
【００２１】
この状態で、電源部３から照射素子２にパルス電流を供給する。すると、照射素子２からパルス磁場が生じ、鉄筋コンクリート構造物１０の表面から鉄筋１２にパルス磁場が照射され、鉄筋１２が励振する。鉄筋１２の励振による音響がコンクリート１１内部を伝搬する。検出素子４はこの伝搬した音響を受信し電気信号に変換し、解析処理部５に入力する。
【００２２】
解析処理部５で行われる処理について説明する。先ず、検出素子４から入力された電気信号は波形受信部５ａに蓄積される。その後、フーリエ変換部５ｂは、波形受信部５ａに蓄積されている受信波形のうち、一回のパルス照射により検出された波形を周波数軸のスペクトラム（スペクトルともいう。）に変換し、スペクトラムデータ処理部５ｃに出力する。この変換処理は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）プログラムを用いて行うとよい。その際、時間軸の波形をリニアスペクトルに変換しても、時間軸の波形の自己相関関数に対応するパワースペクトラムに変換してもよい。続いて、スペクトラムデータ処理部５ｃは、フーリエ変換部５ｂで変換されて得られたスペクトラムＩｉのうち所定の低周波の範囲、例えば０からｆＨｚまでの範囲を切り出す。ここで、照射素子２から鉄筋１２に対して印加されるパルス磁場が数十μ秒（例えば４０μ秒）のパルス幅を有する単一パルスである場合には、ｆは１．５ｋ≦ｆ≦３．５ｋの範囲内の任意の値であるが、特に、２．５ｋＨｚ〜３．５ｋＨｚの範囲における任意の値が好ましい。この範囲であれば、鉄筋１２が腐食し始めているか否か的確に判断することができる。この点については、後述の実施例により詳細に説明する。
【００２３】
図３はフーリエ変換部５ｂにより周波数変換されたスペクトラムを示す図で、（Ａ）は周波数０〜５０ｋＨｚの範囲を示し、（Ｂ）は周波数０〜５ｋＨｚの範囲を拡大して示している。横軸は周波数ｋＨｚ、縦軸は任意強度である。この図では、ｆｋＨｚを２．５ｋＨｚとして０〜２．５ｋＨｚのスペクトルを抽出している。この低周波数の範囲においてスペクトル強度を一定の幅でサンプリングし、サンプリングした各値を加算する。
【００２４】
参照データ蓄積部５ｄには、鉄筋１２の腐食度を判定するための基準として、例えば同じ試験対象に対して同一の条件、即ち、照射素子２及び検出素子４を同じ位置に配置して同一のパルス幅及びパルス強度を有するパルス磁場を鉄筋に照射して検出素子４で音響を測定し、その音響信号をフーリエ変換して求めたスペクトラムＩｉ−１とそれから同様に求めたスペクトル強度の加算値Ｓｉ−１が、試験日時とともに格納されている。
【００２５】
よって、判定部５ｅは、今回スペクトラムデータ処理部５ｃで得たスペクトラムＩｉ、加算値Ｓｉを、それぞれ、参照データ蓄積部５ｄ内の参照データ、即ちスペクトラムＩｉ−１、加算値Ｓｉ−１と照らし合わせ、鉄筋コンクリート構造物１０中の鉄筋１２の腐食度合いを判定する。
【００２６】
また、参照データ蓄積部５ｄに、鉄筋１２の腐食度合いに応じた各加算値Ｓ０を予め設定しておき、判定部５ｅにおいて、今回スペクトラムデータ処理部５ｃで得た加算値Ｓｉが基準となる各値Ｓ０の大小を比較して腐食度を判定するようにしても良い。すなわち、加算値の減少率等を用いて鉄筋の腐食を診断しても良い。
【実施例１】
【００２７】
試験体として、鉄筋コンクリート構造物の代わりに、所定の位置に鉄筋を埋設したセメントモルタル試験体を作製した。以下の実施例１及び２においては、セメントモルタル試験体を単に試験体と呼ぶ。試験体の寸法は、横の長さａを３００ｍｍ、縦の長さｂを２００ｍｍ、高さｃを１００ｍｍとした。鉄筋１２は直径９ｍｍとした。セメントモルタル１１の表面から鉄筋１２までの最短距離、即ち、かぶり深さｄを３０ｍｍとした。なお、符号ａ，ｂ，ｃ，ｄは図１及び２に示す部分の長さである。
【００２８】
先ず、一つの試験体において鉄筋１２に電流を流さず、照射素子２と検出素子４とを配置し、照射素子２としての励磁コイルに対してパルス電流を供給し、検出素子４から出力される検出信号を解析処理部５に取り込んだ。また、同じ試験体において鉄筋１２に電流を流し、同様に照射素子２と検出素子４とを配置して、照射素子２にパルス電流を供給し、検出素子４から出力される検出信号を解析処理部５に取り込むことを繰り返した。ここで、鉄筋１２に電流を流して強制的に腐食させる場合には、試験体１１の大部分を食塩水（約２０質量％、即ち、食塩と水の質量比を１：４）に浸し、電極板を試験体の表面（図２において縦ａと横ｂとでなす面）と対向するよう食塩水に浸し、試験体１２における鉄筋１２と電極板との間に電流を流した。
【００２９】
照射素子２及び検出素子４の試験体への設置は次のようにした。説明上、図２に示すように座標軸を設定する。外枠１２０ｍｍ×１００ｍｍの励磁コイルを、各試験体の上面であって下側に鉄筋１２が埋設されている位置に、励磁コイルの中心が座標（ｘ，ｙ，ｚ）＝（１００，０，０）となるよう配置した。この状態で、検出素子４を座標（ｘ，ｙ，ｚ）＝（１００，１２０，０）の位置に配置し、照射素子２としての励磁コイルにパルス電流を流し、検出素子４で音響を検出した。なお、明細書に記載する座標の各成分の値は、実際のｍｍ単位の寸法に一致しており、符号２ｃは励磁コイルの底面中心を示している。照射素子２としての励磁コイルには、内周直径が３０ｍｍとなるよう円筒状に導線を巻いたものを用いた。また、検出素子４としては、約５０ｋＨｚ〜６００ｋＨｚの広帯域でほぼ一定の検出感度を有するＡＥセンサーを用いた。
【００３０】
図４は実施例１の結果について、検出素子４による検出信号をフーリエ変換したスペクトラムを示しており、（Ａ）は試験体に電流を流していないときのスペクトラムであり、（Ｂ）は試験体に１５０ｍＡ・時の電流を流したときのスペクトラムであり、（Ｃ）は試験体に６００ｍＡ・時の電流を流したときのスペクトラムである。（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）はそれぞれ（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）のうち周波数０〜５ｋＨｚの領域を拡大して示すものである。図５（Ａ）は図４（Ｄ）と図４（Ｅ）とに示す各スペクトラムを同時に示したものであり、図５（Ｂ）は図４（Ｄ）と図４（Ｆ）に示すスペクトラムを同時に示したものである。横軸は周波数ｋＨｚ、縦軸は任意強度である。何れも任意強度は同一の基準で示している。図５において、Ｆ０は試験体に電流を流していないときのスペクトラム、Ｆ１、Ｆ２は試験体に電流を１５０ｍＡ・時、６００ｍＡ・時それぞれ流したときのスペクトルを示している。
【００３１】
試験体に電流を流していない場合では、例えば約１．７５ｋＨｚ近辺にスペクトル強度が見られる（図４（Ｄ）参照）が、試験体に電流を流して腐食が進むにつれて、そのスペクトル強度が見られなくなった（図４（Ｅ）（Ｆ）参照）。図５（Ａ）及び（Ｂ）から、試験体に電流を流して腐食が進むにつれて、０〜約２ｋＨｚ、約２．２５ｋ〜約３．５ｋＨｚのスペクトル強度が大幅に低下していることが判明した。
【００３２】
ここで、試験体に電流を積算電流として６００ｍＡ・時で流してもセメントモルタルにはひび割れは生じておらず、鉄筋１２の腐食状態は初期のものと考えられる。よって、実施例１から、周波数スペクトラムの低周波領域の大きさやピークの変化を追跡することで、鉄筋の腐食状態を非破壊で知ることができることが分かった。
【実施例２】
【００３３】
実施例１と同様の試験体を複数用意し、それぞれの試験体の鉄筋１２に流す積算電流量を変化させた。
試験体Ｎｏ．１では電流を流していない状態と、５０ｍＡ・時の積算電流を流した後と、４００ｍＡ・時の積算電流を流した後とで、非破壊試験を行った。すなわち、それぞれの状態で試験体Ｎｏ.１上に照射素子２と検出素子４とを配置し、照射素子２としての励磁コイルに対してパルス電流を供給し、検出素子４から出力される検出信号を解析処理部５に取り込んだ。
試験体Ｎｏ．２では電流を流していない状態と、１００ｍＡ・時の積算電流を流した後と、５００ｍＡ・時の積算電流を流した後とで、試験体Ｎｏ．１と同様に非破壊試験を行った。
試験体Ｎｏ．３では電流を流していない状態と、１５０ｍＡ・時の積算電流を流した後と、６００ｍＡ・時の積算電流を流した後とで、試験体Ｎｏ．１と同様に非破壊試験を行った。
【００３４】
各試験体に対して照射素子２と検出素子４との配置は次のようにした。外枠１２０ｍｍ×１００ｍｍの励磁コイルを、各試験体の上面であって下側に鉄筋１２が埋設されている位置に、励磁コイルの中心が座標（ｘ，ｙ，ｚ）＝（１００，０，０）となるよう配置した。この状態で、検出素子４を座標（ｘ，ｙ，ｚ）＝（５０，１２０，０）の位置に配置し、励磁コイルにパルス電流を流し、検出素子４で音響を検出した。なお、明細書に記載する座標の各成分の値は、実際のｍｍ単位の寸法に一致しており、符号２ｃは励磁コイルの底面中心を示している。
以下、照射素子２としての励磁コイル、検出素子４の各位置をｘ軸方向に次のように移動して同様に励磁コイルにパルス電流を流し、検出素子４で音響を検出した。
検出素子４を、その下面中心が座標（５０，１２０，０）から（１５０，１２０，０）まで、ｘ座標が１０ｍｍ刻みとなるよう移動した。照射素子２としての励磁コイルを、その下面中心が座標（１００，０，０）の位置になるよう固定した。
【００３５】
それぞれの測定において解析処理部５に取り込んだ検出信号をフーリエ変換し、周波数スペクトラムにおいて０〜２．５ｋＨｚの周波数領域のスペクトル強度を０．１ｋＨｚでサンプリングして加算した。図６は実施例２の結果を示しており、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ試験体Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３における加算値Ｓの積算電流量依存性を示す図である。縦軸は加算値Ｓ（任意メモリ）、横軸は積算電流（ｍＡ・時）である。例えば同じ積算電流値に複数のプロットがされているが、これは、検出素子４と照射素子２との配置が異なるためである。また、図６の（Ａ）〜（Ｃ）に示す●プロットは、同様に作製した試験体を水に浸して２週間乾燥した後に非破壊試験を行ったときの値である。
【００３６】
何れの試験体においても、積算電流量が多くなると、加算値Ｓが小さくなることが分かる。またこの傾向は同一の試験体において照射素子２及び検出素子４の配置関係によらないことが分かった。よって、鉄筋の腐食が進行していることを加算値Ｓの変化で判断できることが分かる。
【００３７】
次に、周波数スペクトラムにおいて周波数領域の加算範囲が異なるとどのように加算値Ｓが変化するかを検討した。図７、図８、図９、図１０、図１１はそれぞれ加算範囲を０〜１．５ｋＨｚ、０〜２．０ｋＨｚ、０〜２．５ｋＨｚ、０〜３．０ｋＨｚ、０〜３．５ｋＨｚとした場合における加算値Ｓの積算電流量依存性を示す図である。各図において（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ試験体Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３に関するものである。各図において、何れも、縦軸は加算値Ｓ（任意メモリ）、横軸は積算電流（ｍＡ・時）である。
【００３８】
図７〜図１１から、何れの試験体においても、同様な傾向を示していることが分かる。よって、加算範囲を０からｆｋＨｚまでとすると、加算範囲の上限ｆは１．５ｋＨｚ〜３．５ｋＨｚであればよいことが分かる。特に、加算範囲が０〜２．５ｋＨｚ、０〜３．０ｋＨｚ、０〜３．５ｋＨｚではその傾向が顕著に現れていることから、スペクトラムのうち加算範囲を０からｆＨｚまでの範囲とすると、加算範囲の上限ｆは２．５ｋＨｚ≦ｆ≦３．５ｋＨｚの範囲内が好ましいことが分かる。なお、スペクトラムの加算範囲におけるサンプリング幅は任意に設定することができる。また、実施例１及び実施例２では、セメントモルタルを用いて試験体を作製しているが、粗骨材が含まれているコンクリートであっても同様の結果が得られると考えられる。
【００３９】
本発明の実施形態及び実施例から、鉄筋を含んだ鉄筋コンクリート構造物表面からパルス磁場を照射しその鉄筋を励振し、その鉄筋を音源とする音響を鉄筋コンクリート構造物表面で受信し、受信波形を解析する非破壊診断方法において、受信波形をフーリエ変換してスペクトラムを求め、このスペクトラムのうち低周波領域のスペクトル強度変化、スペクトル強度の低減率から錆などによる鉄筋の腐食を診断できることが分かった。
【００４０】
特に、スペクトラムの低周波領域を一定範囲で加算し、その加算値の変化から鉄筋の腐食度を診断することができることが分かった。パルス磁場としてパルス幅数十μ秒の単一パルスを用いて鉄筋を励振させた場合には、加算する低周波の領域を０からｆＨｚまでの範囲とすると、ｆが１．５ｋ≦ｆ≦３．５ｋの任意の値であればよいことが分かった。もっとも、加算開始の周波数はゼロである必要はなく、検出素子４であるＡＥセンサーの検出感度の最低周波数としてもよいことは当然のことである。
【符号の説明】
【００４１】
１：非破壊診断装置
２：照射素子
２ａ，４ａ：ケーブル
３：電源部
４：検出素子
５：解析処理部
５ａ：波形受信部
５ｂ：フーリエ変換部
５ｃ：スペクトラムデータ処理部
５ｄ：参照データ蓄積部
５ｅ：判定部
１０：鉄筋コンクリート構造物（セメントモルタル試験体）
１１：コンクリート（セメントモルタル）
１２：鉄筋
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋を含んだ鉄筋コンクリート構造物表面からパルス磁場を照射してその鉄筋を励振し、その鉄筋を音源とする音響を鉄筋コンクリート構造物表面で受信し、受信波形を解析する非破壊診断方法であって、
受信波形をフーリエ変換してスペクトラムを求め、このスペクトラムのうち低周波領域のスペクトル強度変化から鉄筋の腐食を診断することを特徴とする、非破壊診断方法。
【請求項２】
前記スペクトラムのうち低周波領域を一定の周波数領域で加算し、その加算値の変化から鉄筋の腐食を診断する、請求項１に記載の非破壊診断方法。
【請求項１】
鉄筋を含んだ鉄筋コンクリート構造物表面からパルス磁場を照射してその鉄筋を励振し、その鉄筋を音源とする音響を鉄筋コンクリート構造物表面で受信し、受信波形を解析する非破壊診断方法であって、
受信波形をフーリエ変換してスペクトラムを求め、このスペクトラムのうち低周波領域のスペクトル強度変化から鉄筋の腐食を診断することを特徴とする、非破壊診断方法。
【請求項２】
前記スペクトラムのうち低周波領域を一定の周波数領域で加算し、その加算値の変化から鉄筋の腐食を診断する、請求項１に記載の非破壊診断方法。
【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２０１１−１６３９８５（Ｐ２０１１−１６３９８５Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８２５６（Ｐ２０１０−２８２５６）
【出願日】平成２２年２月１０日（２０１０．２．１０）
【出願人】（３９９０４３１９６）株式会社アミック (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１０日（２０１０．２．１０）
【出願人】（３９９０４３１９６）株式会社アミック (4)
【Ｆターム（参考）】
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