JP2003139670A - コンクリート部材の圧縮強度測定装置、及び圧縮強度測定方法 - Google Patents

コンクリート部材の圧縮強度測定装置、及び圧縮強度測定方法

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JP2003139670A
JP2003139670A JP2001336936A JP2001336936A JP2003139670A JP 2003139670 A JP2003139670 A JP 2003139670A JP 2001336936 A JP2001336936 A JP 2001336936A JP 2001336936 A JP2001336936 A JP 2001336936A JP 2003139670 A JP2003139670 A JP 2003139670A
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JP
Japan
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compressive strength
hammer drill
drilling
concrete member
measuring
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JP2001336936A
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Tatsumi Ota
達見 太田
Takashi Ozawa
貴史 小澤
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Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
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Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造物を大きく破壊することなく、簡便で高
精度に圧縮強度を測定するコンクリート部材の圧縮強度
測定装置、及び圧縮強度測定方法を提供する。 【解決手段】 圧縮強度測定装置1の固定用フレーム7
は、四角形上の枠組みで、一方の側部フレームが取り除
かれて開口部7aを有している。固定用フレーム7の内
部は、開口部7aに刃を向けるようにハンマードリル2
が固定されている。ハンマードリル2は、常に一定の速
度で削孔を行うよう、その後方に備えられた油圧ジャッ
キ5により押圧されている。油圧ジャッキ5は、その後
端部を、固定用フレーム7の側部フレーム7bに固定さ
れて、その前端部にはロードセル4が固着されている。
ハンマードリル2を固定するためのチャンネル鋼4aも
しくは固定軸4bには、変位計3がセンサを固定用フレ
ーム7の開口部7aに向けて、コンクリート構造物6の
面に接するように設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンクリート構造
物を大きく破壊することなく、簡便で高精度に圧縮強度
を測定するコンクリート部材の圧縮強度測定装置、及び
圧縮強度測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、コンクリート構造物の圧縮強
度の測定には、構造物からコアを採取して圧縮強度試験
を行うのが確実な方法である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、コア採取は部
材を大きく損傷するうえ、内部の鉄筋を切断するおそれ
があり、構造物の所有者あるいは管理者の立場からはこ
うした破壊手法を適用してほしくないと要望されること
が多い。また、コアを採取した後に部材を補修しなけれ
ばならず、補修費並びに補修に要する手間も相応に要す
る。
【0004】一方、部材を損傷せずに圧縮強度を推定す
る非破壊手法もあるが、コンクリートの表面状態、含水
率、あるいは鉄筋の粗密など様々な因子の影響を受ける
ため、高精度なデータを得ることが難しい。
【0005】上記事情に鑑み、本発明は、コンクリート
構造物を大きく破壊することなく、簡便で高精度に圧縮
強度を測定するコンクリート部材の圧縮強度測定装置、
及び圧縮強度測定方法を提供することを目的としてい
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の圧縮強度
測定装置は、コンクリート部材を削孔するハンマードリ
ルと、該ハンマードリルの削孔速度を一定に維持する油
圧ジャッキと、該油圧ジャッキと前記ハンマードリルと
の間に挟まれるように配置されて、削孔により前記ハン
マードリルが前記コンクリート部材より受ける反力を測
定するロードセルと、前記ハンマードリルより油圧ジャ
ッキに伝達される反力を受けるフレームと、削孔による
前記ハンマードリルの削孔方向の変位を測定する変位計
とより構成されることを特徴としている。
【0007】請求項2記載の圧縮強度測定装置は、圧縮
強度を測定しようとするコンクリート部材に対して、ハ
ンマードリルを用いて所定深さまで一定速度で削孔し、
削孔時の前記ハンマードリルが前記コンクリート部材よ
り受ける反力と前記ハンマードリルの削孔方向の変位を
経時的に測定した後、反力と変位の積の総和から得られ
る削孔エネルギーを求めることを特徴としている。
【0008】請求項3記載の圧縮強度測定方法は、圧縮
強度を測定しようとするコンクリート部材の一部位近傍
に対して、コンクリート部材の圧縮強度測定方法を複数
回繰り返し、得られたデータの平均値から圧縮強度を測
定することを特徴としている。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るコンクリート
部材の圧縮強度測定装置、及びその圧縮強度測定方法に
ついて、図1から図5を用いて説明する。本発明は、既
存のコンクリート構造物を大きく破壊することなく、該
コンクリート構造物の圧縮強度を測定することのできる
コンクリート部材の圧縮強度測定装置、及びその圧縮強
度測定方法を示すものである。
【0010】図1に示すように、圧縮強度測定装置1
は、ハンマードリル2と、ロードセル4と、油圧ジャッ
キ5と、変位計3とが備えられ、これら全体を囲うよう
に固定用フレーム7が設けられている。該圧縮強度測定
装置1の外形をなす固定用フレーム7は、外圧を受けて
も変形することのない剛材よりなる四角形上の枠組み
で、一方の側部フレームが取り除かれて開口部7aを有
している。該開口部7aは、前記コンクリート構造物6
の圧縮強度を測定したい部位に直に接するように配置さ
れる。
【0011】前記固定用フレーム7の内部には、該開口
部7aに刃を向けるようにして前記ハンマードリル2が
固定されている。該ハンマードリル2は、直径18mm、長
さ約100mmの刃を有するもので、刃の回転速度を自在に
変更可能できるよう、回転速度調整ネジ2aが備えられ
ている。該ハンマードリル2を用いて、前記コンクリー
ト構造物6の測定部位を削孔することにより、このとき
の反力と変位を測定することとなる。
【0012】また、該ハンマードリル2は、常に一定の
速度で削孔を行うよう、その後方に備えられた油圧ジャ
ッキ5により押圧されている。該油圧ジャッキ5は、そ
の後端部を、前記固定用フレーム7の他方の側部フレー
ム7bに固定されて、その前端部にはロードセル4が固
着されている。このように、前記ハンマードリル2は、
前記ロードセル4を介して油圧ジャッキ5により前記前
記固定用フレーム7の開口部7aの方向で、前記コンク
リート構造物6の面に直交するように押圧されることと
なる。
【0013】このとき、前記ハンマードリル2の本体2
bは、前記ロードセル4に固定されることとなるが、該
ロードセル4の前端部に設けられたチャンネル鋼4aに
前記本体2bの後端部を固定されるとともに、前記チャ
ンネル鋼4aの上部より、前記固定用フレーム7の開口
部7aに向けて突出された固定軸4bに設けられた固定
用U字ボルト4cを用いて本体2bの前方および中央部
を固定されている。なお、該ハンマードリル2と油圧ジ
ャッキ5との間に設けられたロードセル4は、前記ハン
マードリル2がコンクリート構造物6を削孔する際に、
該コンクリート構造物6から受ける反力を経時的に測定
するものである。
【0014】一方、前記ハンマードリル2を固定するた
めのチャンネル鋼4aもしくは固定軸4bには、変位計
3がセンサを前記固定用フレーム7の開口部7aに向け
て、コンクリート構造物6の面に接するように設けられ
ている。該変位計3は、前記ハンマードリル2の削孔に
よる、削孔深さを経時的に把握するものである。
【0015】このような構成による圧縮強度測定装置1
は、前記コンクリート構造物6の圧縮強度を測定したい
面に、前記固定用フレーム7のその開口部7aを突き合
わせた状態で、固定手段を介して前記コンクリート構造
物6に固定用フレーム7が固定されて、圧縮強度を測定
するものである。
【0016】上述の構成による圧縮強度測定装置1を用
いた、コンクリート構造物6の圧縮強度の測定方法を以
下に示す。まず、前記圧縮強度測定装置1をコンクリー
ト構造物6の圧縮強度を測定したい位置に固定する。油
圧ジャッキを一定の速度で伸長し、前記ハンマードリル
2を後方より押圧し、削孔を開始する。このとき、削孔
速度が速い場合にはコンクリート構造物6のハンマード
リル2に対する反力が大きくなり、圧縮強度との差が明
確とならないことが考えられる。したがって、削孔速度
を0.5〜0.7mm/sec程度とすることが妥当である。
【0017】この作業を削孔深さが80mm程度に達するま
で、削孔を行う。これは、コンクリート構造物6の表面
近傍における風化作用など圧縮強度に及ぼす影響を排除
し、コア部近傍で精度の高いデータを得ることを目的と
するためである。このときのコンクリート構造物6のハ
ンマードリル2に対する反力と変位量の経時変化の例を
図2、図3に示す。
【0018】これらの結果を用いて削孔エネルギーを算
出する。まず、図2に示された経時的に変化する反力を
用いて、風化作用などの影響を受けていると思われるコ
ンクリート構造物6の表面近傍を通過するt秒後以降、
1秒毎で反力の平均値Rを算出する。また、図3に示さ
れた経時的に変化する変位量を用いて、上述と同じくt
秒後以降、1秒毎の変位量δを算出する。これら、平均
値Rと変位量δの時間との関係を、図4に示す。
【0019】削孔エネルギーは、削孔時の反力と変位と
の積(力積)の総和、すなわち1mm削孔するのに必要な
平均反力の総和と考えられるため、(1)式により求め
られる。
【0020】 削孔エネルギー = Σ(R×δ)・・・・・・・・・・・(1) R:ある一定の時間t秒後以降、1秒毎の反力 δ:ある一定の時間t秒後以降、1秒毎の変位量
【0021】削孔エネルギーとコンクリート構造物6の
圧縮強度との間には、図5に示すような線形関係がある
ことが実験結果より明らかとなっている。削孔エネルギ
ーとコンクリートの圧縮強度との関係は、(2)式によ
り求められる。
【0022】 圧縮強度 = −67.9+0.0340×削孔エネルギー・・・・・(2)
【0023】なお、実験結果では、削孔エネルギーと圧
縮強度の関係は相関係数rが0.848で、−1〜+1の間
に収まっているため、相関ありと判断できる。
【0024】このような測定をコンクリート構造物6の
圧縮強度を測定したい位置に対して数回実施し、得られ
た算出結果の平均値から圧縮強度を算定する。
【0025】上述する構成によれば、圧縮強度を測定す
る際のコンクリート構造物6への破壊が軽微に抑えられ
るため、コンクリート構造物6の調査費や調査後の補修
費を大幅に削減することが可能となる。
【0026】また、圧縮強度を測定した直後に、現地に
て測定結果を解析することが可能なため、その場で概略
の圧縮強度を把握することができる。
【0027】従来のコア採取による圧縮強度試験に比べ
てコンクリート構造物6の破壊量が少ないものの、内部
にまでコンクリートを削孔するため、従来の非破壊測定
方法と比較すると、精度が大幅に向上するとともに、表
面の風化等の影響を受けることなく、コンクリート構造
物6を代表するコンクリートでの評価が可能になる。
【0028】
【発明の効果】請求項1記載の圧縮強度測定装置によれ
ば、コンクリート部材を削孔するハンマードリルと、該
ハンマードリルの削孔速度を一定に維持する油圧ジャッ
キと、該油圧ジャッキと前記ハンマードリルとの間に挟
まれるように配置されて、削孔により前記ハンマードリ
ルが前記コンクリート部材より受ける反力を測定するロ
ードセルと、前記ハンマードリルより油圧ジャッキに伝
達される反力を受けるフレームと、削孔による前記ハン
マードリルの削孔方向の変位を測定する変位計とより構
成されることから、圧縮強度を測定したコンクリート構
造物への破壊が軽微に抑えられるため、コンクリート構
造物の調査費や調査後の補修費を大幅に削減することが
可能となる。
【0029】請求項2記載の圧縮強度測定装置によれ
ば、圧縮強度を測定しようとするコンクリート部材に対
して、ハンマードリルを用いて所定深さまで一定速度で
削孔し、削孔時の前記ハンマードリルが前記コンクリー
ト部材より受ける反力と前記ハンマードリルの削孔方向
の変位を経時的に測定した後、反力と変位の積(力積)
の総和から得られる削孔エネルギーを求めることから、
従来のコア採取による圧縮強度試験に比べてコンクリー
ト構造物の破壊量が少ないものの、内部にまでコンクリ
ートを削孔するため、従来の非破壊測定方法と比較する
と、精度が大幅に向上するとともに、表面の風化等の影
響を受けることなく、コンクリート構造物を代表するコ
ンクリートでの評価が可能になる。また、圧縮強度を測
定した直後に現地にて測定結果を解析することが可能な
ため、その場で概略の圧縮強度を把握することができ
る。
【0030】請求項3記載の圧縮強度測定方法によれ
ば、圧縮強度を測定しようとするコンクリート部材の一
部位近傍に対して、コンクリート部材の圧縮強度測定方
法を複数回繰り返し、得られたデータの平均値から圧縮
強度を測定することから、より精度の高い測定結果を得
ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る圧縮強度測定装置を示す図であ
る。
【図2】 本発明に係る削孔時における反力の経時変化
を示すグラフである。
【図3】 本発明に係る削孔時における変位の経時変化
を示すグラフである。
【図4】 本発明に係る反力エネルギーの評価方法を示
すグラフである。
【図5】 本発明に係る削孔エネルギーと圧縮強度との
関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1 圧縮強度測定装置 2 ハンマードリル 2a 回転速度調整ネジ 2b 本体 2c 刃 3 変位計 4 ロードセル 4a チャンネル鋼 4b 固定軸 4c 固定用U字ボルト 5 油圧ジャッキ 6 コンクリート構造物 7 固定用フレーム 7a 開口部 7b 側部フレーム 7c 上部フレーム

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コンクリート部材を削孔するハンマード
    リルと、 該ハンマードリルの削孔速度を一定に維持する油圧ジャ
    ッキと、 該油圧ジャッキと前記ハンマードリルとの間に挟まれる
    ように配置されて、削孔により前記ハンマードリルが前
    記コンクリート部材より受ける反力を測定するロードセ
    ルと、 前記ハンマードリルより油圧ジャッキに伝達される反力
    を受けるフレームと、 削孔による前記ハンマードリルの削孔方向の変位を測定
    する変位計とより構成されることを特徴とするコンクリ
    ート部材の圧縮強度測定装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のコンクリート部材の圧
    縮強度測定装置を用いたコンクリート部材の圧縮強度測
    定方法であって、 圧縮強度を測定しようとするコンクリート部材に対し
    て、ハンマードリルを用いて所定深さまで一定速度で削
    孔し、削孔時の前記ハンマードリルが前記コンクリート
    部材より受ける反力と前記ハンマードリルの削孔方向の
    変位を経時的に測定した後、 反力と変位の積の総和から得られる削孔エネルギーを求
    めることを特徴とするコンクリート部材の圧縮強度測定
    方法。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載のコンクリート部材の圧
    縮強度測定方法において、 圧縮強度を測定しようとするコンクリート部材の一部位
    近傍に対して、コンクリート部材の圧縮強度測定方法を
    複数回繰り返し、得られたデータの平均値から圧縮強度
    を測定することを特徴とするコンクリート部材の圧縮強
    度測定方法。
JP2001336936A 2001-11-01 2001-11-01 コンクリート部材の圧縮強度測定装置、及び圧縮強度測定方法 Withdrawn JP2003139670A (ja)

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