JP2017223633A - コンクリートパネル内に埋設された鉄筋の状態を測定する装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コンクリートパネル内の鉄筋の状態をより適切に測定できる装置を提供すること。【解決手段】本発明の実施例に係る、コンクリートパネル１内に埋設された主筋２の状態を測定する鉄筋状態測定装置１００は、渦電流式磁気センサ３１と、コンクリートパネル１に対して渦電流式磁気センサ３１を相対的に移動させる運動機構４０と、渦電流式磁気センサ３１の出力を対数変換する対数変換器３２と、を備える。運動機構４０は、コンクリートパネル１を第１方向に移動させる第１運動機構４１と、第１方向に垂直な第２方向に渦電流式磁気センサ３１を往復動させる第２運動機構４２と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、建築物の外壁材等として用いられるコンクリートパネル内に埋設された鉄筋の状態（例えばかぶり厚）を測定する装置及び方法に関する。

ＡＬＣパネルと呼ばれる軽量気泡コンクリートパネルは、一般的に、以下の方法にしたがって製造されている。

最初に、補強用鉄筋を配置した型枠内に、けい石、生石灰、セメント等を主成分とする原料スラリーと、発泡剤としてのアルミ粉末とを注入する。そして、原料スラリーを発泡させて硬化する。そして、半硬化状態となった軽量気泡コンクリートブロックを型枠から取り出し、所定の張力で緊張させたピアノ線等からなるワイヤで切断して所定の大きさのパネル状部材を形成する。次いで、形成された半硬化状態のパネル状部材を、オートクレーブで蒸気養生した後、適宜、表面加工等を施して製品化する。

通常のコンクリートパネルの内部には、鉄筋を溶接して籠状に成形した補強用鉄筋（鉄筋マット）が埋設されている。例えば、図１に、一般に厚型パネルと呼ばれ、厚さが７５ｍｍ〜２００ｍｍであるコンクリートパネル１の斜視図を、パネルの内部の補強用鉄筋の一部が現れるように一部破断の状態で示す。図示のように、補強用鉄筋は、主筋２、横補強筋３、及び、縦補強筋４により構成される。

主筋２は、コンクリートパネル１の腹面１ａに平行であり、コンクリートパネル１の長手方向に伸長する。そして、一方の腹面１ａ（例えば＋Ｚ側の腹面１ａ）から等距離の位置にある一方の群と、他方の腹面１ａ（例えば−Ｚ側の腹面１ａ）から等距離の位置にある他方の群とからなる２つの群で構成され、それぞれの群は、腹面１ａに投影した状態で同一になるように（重なるように）配置される。

横補強筋３は、腹面１ａに平行であり、２つの群の何れかの主筋２と直交する状態で、コンクリートパネル１の厚さ方向における内方側（例えば＋Ｚ側の腹面１ａに近いところにある主筋２の−Ｚ側）で、主筋２に溶接接合される。また、縦補強筋４は、腹面１ａに対して垂直であり、コンクリートパネル１の幅方向における外方側（例えば＋Ｙ側の面に近いところにある主筋２の＋Ｙ側）で、両端が２つの主筋２にそれぞれ溶接接合される。

主筋２は直径が５ｍｍ〜８ｍｍ程度であり、横補強筋３及び縦補強筋４は直径が３ｍｍ〜５ｍｍ程度である。

このような構成の補強用鉄筋は、まず、主筋２と横補強筋３とを交差部５で溶接接合して２つの格子形状体とした後、２つの格子形状体の間を縦補強筋４で溶接接合して籠状に成形することで製造される。

鉄筋が埋設されるコンクリートパネル１は、その強度品質を保証するために鉄筋のかぶり厚を測定することが行われている。

鉄筋のかぶり厚は、コンクリートパネル１の腹面１ａと補強用鉄筋との間のコンクリートの厚みである。かぶり厚（主筋２の場合、腹面１ａと主筋２の距離）は、コンクリートパネル１の厚さに応じて設定される。かぶり厚は、コンクリートパネル１の強度の保持という補強用鉄筋の機能が有効に働くように設けられている。

特開２００９−２１６６２７号公報

特許文献１は、渦電流式磁気センサを使用し、コンクリートパネルを長手方向に移動させつつ鉄筋のかぶり厚を検査する方法を開示している。また、補強用鉄筋の交差による誤検出を抑制しながら、かぶり厚が所定の範囲を超えたときを異常として抽出する方法を提案している。

しかしながら、補強用鉄筋の製造工程、又は、コンクリートパネル１の製造のために補強用鉄筋が型枠内に配置される工程において、何らかの原因で、補強用鉄筋、特に主筋２の位置が大きく変位する場合がある。渦電流式磁気センサは原理上、検査対象がセンサに近いほど感度が高く、検査対象がセンサから遠ざかるにつれて指数的に感度が低くなる。そのため、特許文献１に記載の方法では、鉄筋が渦電流式磁気センサに近づく（かぶり厚が薄くなる）方向に偏った場合には渦電流式磁気センサと鉄筋との間の距離を測定可能であるが、遠ざかる（かぶり厚が厚くなる）方向に偏った場合には測定が不可能であった。また、補強用鉄筋の製造不良により、既定本数の主筋２が含まれていない場合であっても、特許文献１の方法では主筋２が含まれていないのか、許容値を大きく超えて変位しているかの判断ができないという問題があった。

このような問題に鑑み、本発明は、コンクリートパネル内の鉄筋の有無、かぶり厚、及び主筋の数といった鉄筋の状態をより適切に測定できる装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明の実施例に係る装置は、コンクリートパネル内に埋設された鉄筋の状態を測定する装置であって、渦電流式磁気センサと、前記コンクリートパネルに対して前記渦電流式磁気センサを相対的に移動させる運動機構と、前記渦電流式磁気センサの出力を対数変換する対数変換器と、を備える。

また、本発明の実施例に係る方法は、コンクリートパネル内に埋設された鉄筋の状態を測定する装置によって鉄筋の状態を測定する方法であって、前記コンクリートパネルの腹面から所定の距離のところに渦電流式磁気センサを位置付ける工程と、前記所定の距離を維持しながら前記コンクリートパネルに対して前記渦電流式磁気センサを相対的に移動させる工程と、前記渦電流式磁気センサの出力を対数変換して出力変換値を生成する工程と、前記出力変換値に基づいて前記鉄筋の状態を測定する工程と、を有する。

上述の手段により、コンクリートパネル内の鉄筋の状態をより適切に測定できる装置及び方法を提供できる。

内部構造の一部が露出したコンクリートパネルの斜視図である。 鉄筋状態測定装置の機能ブロック図である。 測定装置の正面図である。 鉄筋状態測定方法のフローチャートである。 コンクリートパネルの部分断面図である。 コンクリートパネルの上面図である。 渦電流式磁気センサと鉄筋との間の距離と渦電流式磁気センサの出力との関係を示す図である。 コンクリートパネルに対する渦電流式磁気センサの相対位置と渦電流式磁気センサの出力の時間的推移を示す図である。 製品検査処理のフローチャートである。

以下、図を参照し、本発明の実施例に係る鉄筋状態測定装置及び鉄筋状態測定方法について説明する。

［鉄筋状態測定装置の構成］

図２は鉄筋状態測定装置１００の機能ブロック図である。鉄筋状態測定装置１００は、一般に厚型パネルと呼ばれるコンクリートパネル１内に埋設された鉄筋の状態を測定する装置である。「鉄筋の状態を測定する」は、例えば、鉄筋が存在するか否かを判定すること、鉄筋の有無を検知すること、鉄筋のかぶり厚を測定すること、主筋２の本数を導き出すこと等を含む。

鉄筋状態測定装置１００は、主に、制御装置１０、入力装置２０、測定装置３０、運動機構４０等で構成される。

制御装置１０は、鉄筋状態測定装置１００を制御する装置である。図２の例では、制御装置１０は、ＣＰＵ、揮発性記憶媒体、不揮発性記憶媒体、入出力インタフェース等を含むコンピュータであり、記憶部１１、演算部１２等の機能要素を含む。

記憶部１１は、各種情報を記憶する機能要素である。図２の例では、記憶部１１は、入力装置２０、運動機構４０等が出力する情報を揮発性記憶媒体又は不揮発性記憶媒体に記憶する。

演算部１２は、各種演算を実行する機能要素である。図２の例では、演算部１２は、記憶部１１に記憶された情報に基づいて各種演算を実行する。各種演算は、例えば、鉄筋のかぶり厚の測定、鉄筋の検知、検知した鉄筋が主筋２であるか否かの判定等を含む。

入力装置２０は、制御装置１０に各種情報を入力するための装置である。入力装置２０は、例えば、タッチパネル、キーボード、マウス等である。

測定装置３０は、コンクリートパネル１に埋設された鉄筋を検知する装置である。図２の例では、測定装置３０は、渦電流式磁気センサ３１及び対数変換器３２を含む。

渦電流式磁気センサ３１は、導電性の測定対象物の位置を非接触で測定できるデバイスである。図２の例では、渦電流式磁気センサ３１は、励磁コイルと検出コイルを備え、金属体が接近したときに生じる渦電流による磁界を検出する。具体的には、渦電流式磁気センサ３１は、渦電流による磁界を電圧値として出力する。また、渦電流式磁気センサ３１は、単一のセンサで構成されてもよく、複数のセンサで構成されてもよい。

対数変換器３２は、入力値を対数変換する機能要素である。対数変換器３２は、渦電流式磁気センサ３１の規格に合わせ、適宜接続可能なものが選択される。図２の例では、対数変換器３２は、渦電流式磁気センサ３１の出力を対数変換して出力変換値を生成する。

運動機構４０は、コンクリートパネル１に対して測定装置３０を相対的に移動させる機構であり、測定装置３０のみを移動させてもよく、コンクリートパネル１のみを移動させてもよく、測定装置３０及びコンクリートパネル１の双方を移動させてもよい。

図２の例では、運動機構４０は、第１運動機構４１及び第２運動機構４２を備える。第１運動機構４１は、コンクリートパネル１を第１方向（図１のＸ軸に沿った＋Ｘ方向）に移動させる。Ｘ軸は、コンクリートパネル１の長手方向に平行であり、典型的には水平に延びる。第１運動機構４１は、例えば、ベルトコンベア、ローラーコンベア等の公知の搬送装置（図示せず）によってコンクリートパネル１を直線的に且つ水平方向に一定速度で移動させることができる。

第２運動機構４２は、コンクリートパネル１の腹面１ａから所定高さのところで、第１方向に垂直な第２方向（図１のＹ軸方向）に測定装置３０を往復動させる。Ｙ軸は、コンクリートパネル１の短手方向に平行であり、典型的には水平に延びる。第２運動機構４２は、例えば、リニア機構等の公知の技術により、測定装置３０が所定の距離を往復動するように構成される。第２運動機構４２の運動範囲は、コンクリートパネル１が長手方向に移動する場合には、コンクリートパネル１の幅と同等か、それより大きくなるように決定される。

図３は測定装置３０の正面図である。図３の例では、測定装置３０は、２つの渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂを有する。

具体的には、測定装置３０は、主に、渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂ、固定ベース３５、固定マウント３６、レール３７、移動マウント３８等で構成される。

固定ベース３５は、測定装置３０の本体を構成する部材であり、固定マウント３６及びレール３７が取り付けられる。

固定マウント３６は、渦電流式磁気センサ３１ａを固定するための部材である。以下では、固定マウント３６に固定される渦電流式磁気センサ３１ａを基準側センサと称する場合がある。

レール３７は、移動マウント３８をＸ軸方向に沿ってガイドする部材である。図３のＷ１はＸ軸方向にスライドする移動マウント３８の移動範囲を示す。

移動マウント３８は、渦電流式磁気センサ３１ｂを固定するための部材である。以下では、移動マウント３８に固定される渦電流式磁気センサ３１ｂを移動側センサと称する場合がある。操作者は、移動範囲Ｗ１内で移動マウント３８を移動させることで、Ｘ軸方向に沿って並ぶ基準側センサ（渦電流式磁気センサ３１ａ）と移動側センサ（渦電流式磁気センサ３１ｂ）との間隔Ｄ１を調整できる。

間隔Ｄ１は、渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂの性能、鉄筋マットを構成する鉄筋（例えば横補強筋３）の間隔等に応じて決定される。

間隔Ｄ１は、好ましくは、Ｘ軸方向における鉄筋の間隔の最小値の少なくとも１．５倍となるように設定される。例えば、鉄筋間隔の最小値が４０ｍｍであれば、間隔Ｄ１は少なくとも６０ｍｍとなるように設定される。間隔Ｄ１が６０ｍｍより小さい場合、隣り合う鉄筋の影響を受けたり、隣り合う２つの渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂが干渉し合ったりして正確な出力を取得できないおそれがあるためである。

また、間隔Ｄ１は、好ましくは、Ｘ軸方向における横補強筋３の間隔の何れとも異なるように設定される。２つの渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂが同時に別々の横補強筋３の真上に位置することがないようにするためである。

なお、図３の例では、固定マウント３６が＋Ｘ側に配置され且つ移動マウント３８が−Ｘ側に配置されるが、固定マウント３６が−Ｘ側に配置され且つ移動マウント３８が＋Ｘ側に配置されてもよい。

また、測定装置３０は、１つの渦電流式磁気センサ３１を有する構成であってもよい。この場合、レール３７、移動マウント３８、移動側センサとしての渦電流式磁気センサ３１ｂは省略される。

［鉄筋状態測定方法］

次に、図４を参照し、コンクリートパネルに埋設された鉄筋の状態を測定する方法について説明する。

［工程Ｐ１：渦電流式時期センサを位置付ける工程］

まず、本発明の実施例に係る渦電流式磁気センサを位置付ける工程について説明する。
図５は、図１の仮想平面Ｆ１を＋Ｘ側から見たときのコンクリートパネル１の部分断面図である。図５は、図１では不図示の測定装置３０における渦電流式磁気センサ３１がコンクリートパネル１の腹面１ａから距離Ｌのところを＋Ｙ方向に移動する様子を示す。

図５の例では、測定装置３０は、コンクリートパネル１の＋Ｚ側の腹面１ａから距離Ｌのところを移動するが、コンクリートパネル１の−Ｚ側の腹面１ａから距離Ｌのところを移動するように構成されてもよい。

図５のＫは、コンクリートパネル１に埋設された鉄筋（主筋２）と渦電流式磁気センサ３１との距離を示す。Ｌは、コンクリートパネル１と渦電流式磁気センサ３１との距離を示す。ｔは、鉄筋（主筋２）のかぶり厚を示す。かぶり厚ｔは、式（１）に示すように、距離Ｋから距離Ｌを差し引いた値である。したがって、鉄筋状態測定装置１００は、距離Ｋを検出することでかぶり厚ｔを測定できる。

［工程Ｐ２：コンクリートパネルに対して渦電流磁気センサを相対的に移動させる工程］

次に、図６を参照し、運動機構４０によってもたらされるコンクリートパネル１に対する渦電流式磁気センサ３１の相対的な移動について説明する。図６（Ａ）〜図６（Ｃ）はコンクリートパネル１の上面図である。図６（Ａ）は、第１運動機構４１によってコンクリートパネル１が＋Ｘ方向に移動し、且つ、第２運動機構４２によって測定装置３０がＹ軸方向に往復動する様子を示す。図６（Ｂ）は、測定装置３０に取り付けられた単一の渦電流式磁気センサ３１のコンクリートパネル１上の移動軌跡を破線で示す。図６（Ｃ）は、測定装置３０に取り付けられた２つの渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂのコンクリートパネル１上の移動軌跡を破線で示す。

渦電流式磁気センサ３１の検出感度は、コンクリートパネル１に埋設された鉄筋の直径に依存する。そのため、距離Ｌを一定にする。また、コンクリートパネル１に対する渦電流式磁気センサ３１の相対的な移動速度は、渦電流式磁気センサ３１の応答性能等に応じて決まる許容移動速度の範囲内であればよい。その上で、様々な直径の鉄筋に関する渦電流式磁気センサ３１の出力変換値χと距離Ｋとの関係を予備測定により予め求めておくことで、式（１）から鉄筋のかぶり厚ｔを算出できる。なお、出力変換値χは、渦電流式磁気センサ３１の出力を対数変換した値である。また、出力変換値χと距離Ｋとの関係は、例えば、関数ｆを用いてＫ＝ｆ（χ）で表される。渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂについても同様である。

［工程Ｐ３：渦電流式磁気センサの出力を対数変換して出力変換値を生成する工程］

ここで図７を参照し、渦電流式磁気センサ３１の出力値ｐ及び出力変換値χと距離Ｋとの関係について説明する。出力値ｐは、対数変換器３２を利用しない場合の渦電流式磁気センサ３１の出力値であり、出力変換値χは、対数変換器３２を利用した場合の渦電流式磁気センサ３１の出力値である。図７の例では、出力値ｐは出力電圧値を最大電圧値で除した値の百分率（％）で表され、出力変換値χは出力値ｐを最大出力値（出力電圧値が最大電圧値のときの出力値ｐ）で除した値の百分率（％）で表される。具体的には、図７（Ａ）が出力値ｐと距離Ｋとの関係を示し、図７（Ｂ）が出力変換値χと距離Ｋとの関係を示す。

図７（Ａ）に示すように、渦電流式磁気センサ３１の出力を対数変換器３２に入力しない場合、距離Ｋが大きくなるほどセンサ感度が低くなり出力値ｐが小さくなる。また、鉄筋の直径が８ｍｍ、５ｍｍ、４ｍｍと直径が細くなるほどセンサ感度が低くなり出力値ｐが小さくなる。したがって、距離Ｋが大きくなるほど、或いは、鉄筋が細くなるほど、距離Ｋの差（変化）に対する出力値ｐの差（変化）が小さくなるため、正確な距離の測定が困難になる。

「距離Ｋの差（変化）に対する出力値ｐの差（変化）が小さくなる」とは、例えば、直径８ｍｍの鉄筋で、距離Ｋが３５ｍｍのときと距離Ｋが４０ｍｍのときの出力値ｐの差（約２％）が、距離Ｋが１５ｍｍのときと距離Ｋが２０ｍｍのときの出力値ｐの差（約１８％）より小さくなることを意味する。

一方、図７（Ｂ）に示すように、渦電流式磁気センサ３１の出力を対数変換器３２に入力した場合、例えば距離Ｋが３５ｍｍ以上でもセンサ感度が比較的高いため、鉄筋状態測定装置１００は直径の小さい鉄筋であっても距離Ｋを正確に測定できる。このように、鉄筋状態測定装置１００は、渦電流式磁気センサ３１の出力を対数変換器３２に入力して対数変換することで、距離Ｋが大きくなっても距離Ｋを正確に測定できる。

「距離Ｋが３５ｍｍ以上でもセンサ感度が比較的高い」は、図７（Ａ）の場合に比べ、「距離Ｋの差（変化）に対する出力変換値χの差（変化）が維持される」ことを意味する。「距離Ｋの差（変化）に対する出力変換値χの差（変化）が維持される」とは、例えば、直径８ｍｍの鉄筋で、距離Ｋが３５ｍｍのときと距離Ｋが４０ｍｍのときの出力変換値χの差（約９％）が、距離Ｋが１５ｍｍのときと距離Ｋが２０ｍｍのときの出力変換値χの差（約９％）と同等であることを意味する。

［工程Ｐ４：出力変換値に基づいて鉄筋の状態を測定する工程］

本発明の実施例に係る方法、すなわちコンクリートパネル１内に埋設された鉄筋の状態を測定する方法は、予備測定と本測定を含む。

［予備測定］

そこで、最初に予備測定について説明する。なお、予備測定は、渦電流式磁気センサ３１の出力変換値χと距離Ｋとの関係を決定するために行われる測定であり、その関係を決定できるのであれば、以下の測定方法に限定されるものではない。

予備測定では、市販のコンクリートパネル等、鉄筋状態（かぶり厚）が既知のコンクリートパネル１を用いて出力変換値χと距離Ｋとの関係が決定される。

予備測定では、鉄筋の直径及び主筋２のかぶり厚ｔが既知であるコンクリートパネル１が使用される。

ここでは、鉄筋の直径を８ｍｍ、５ｍｍ、４ｍｍとし、かぶり厚ｔを５ｍｍとしたときの測定例を示す。

鉄筋の直径が８ｍｍでかぶり厚が５ｍｍの場合、渦電流式磁気センサ３１はコンクリートパネル１の腹面１ａから距離Ｌ＝５ｍｍの高さに位置付けられる。その結果、距離Ｋは１０ｍｍとなる。この状態で鉄筋状態測定装置１００を起動し、距離Ｋ＝１０ｍｍにおける出力変換値χ１を取得する。制御装置１０の記憶部１１は、測定装置３０が出力する出力変換値χ１を不揮発性記憶媒体等に記憶する。

次に、渦電流式磁気センサ３１をコンクリートパネル１の腹面１ａから距離Ｌ＝１０ｍｍの高さに位置付けて鉄筋の状態を測定する。そして、距離Ｋ＝１５ｍｍにおける出力変換値χ２を取得して記憶する。

同じように距離Ｌを変更しながら、渦電流式磁気センサ３１の出力変換値χｎを記憶していく。出力変換値χｎにおけるｎは整数を表す。

鉄筋の直径が５ｍｍでかぶり厚が５ｍｍの場合、及び、鉄筋の直径が４ｍｍでかぶり厚が５ｍｍの場合についても同様に、距離Ｌを変更しながら出力変換値χｎを取得する。この予備測定により、図７（Ｂ）に示すような出力変換値χｎと距離Ｋとの関係が得られる。

図７（Ｂ）は、直径が８ｍｍ、５ｍｍ、４ｍｍの鉄筋について、距離Ｋと出力変換値χとの関係を示す。したがって、予備測定で得られた図７（Ｂ）の関係を本測定で用いることにより、測定対象のコンクリートパネル１における鉄筋の状態、特に鉄筋のかぶり厚ｔを測定できる。図７（Ｂ）の関係は近似式で表されてもよい。この場合、渦電流式磁気センサ３１の出力変換値χからかぶり厚ｔを算出できる。

本測定においても予備測定で得られた渦電流式磁気センサ３１の出力変換値χと距離Ｋとの関係が成り立つ。したがって、任意の距離Ｋで得られた出力変換値χを基準値ψとみなすことができる。

図３に示すように渦電流式磁気センサ３１をコンクリートパネル１の移動方向（Ｘ軸方向）において間隔を空けて２つ並置した場合には、２つの渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂのそれぞれの出力変換値χを加算した値と距離Ｋとの関係を求めてもよい。距離Ｋの差（変化）に対する出力変換値χの差（変化）を大きくするためである。

［本測定］

測定対象のコンクリートパネル１に対し、同じセンサ数（渦電流式磁気センサ３１の数）で、鉄筋の状態を測定する。

具体的には、渦電流式磁気センサ３１をコンクリートパネル１の腹面１ａから距離Ｌの高さにセットする。そして、コンクリートパネル１をＸ軸方向に直線的に移動させ、且つ、コンクリートパネル１の移動方向に垂直な方向（Ｙ軸方向）に渦電流式磁気センサ３１を往復動させる。鉄筋状態測定装置１００は、このときに得られる出力変換値χと、図７（Ｂ）に示すような予備測定で得られた出力変換値χ及び距離Ｋの関係とに基づいて、距離Ｋを読み取ることができる。或いは、出力変換値χと距離Ｋとの関係を表す近似式から距離Ｋを求めてもよい。そして、鉄筋状態測定装置１００は、このようにして得られた距離Ｋを式（１）に代入して主筋２のかぶり厚ｔを算出できる。

［製品検査方法］

２つ以上の渦電流式磁気センサ３１を用いた場合、予備測定の結果を用いて、コンクリートパネル１の製品検査を行うことができる。ここでは、図３に示すように２つの渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂを備えた測定装置３０を用いた場合の検査方法について説明する。

コンクリートパネル１の規格は、例えば、主筋２の直径が８ｍｍであること、主筋２のかぶり厚が８ｍｍ以上１５ｍｍ未満であることを含む。この規格と式（１）とから、距離Ｋが１３ｍｍ以上２０ｍｍ未満の範囲内であればコンクリートパネル１が規格に適合していると判定できる。そして、予備測定で得られた図７（Ｂ）に示すような渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂの出力変換値χと距離Ｋとの関係から、２つの渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂの出力変換値χａ、χｂの許容範囲を求めることができる。許容範囲は、例えば、基準値ψ±許容偏差αとして設定される。図７（Ｂ）によると、許容範囲は、例えば、距離Ｋが１３ｍｍのときの出力変換値χ＝８９％と、距離Ｋが２０ｍｍのときの出力変換値χ＝７６％との間であり、基準値ψ＝８２．５％、許容偏差α＝６．５％で表される。

製品検査では、最初に、２つの渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂを距離Ｌの高さに設置する。そして、コンクリートパネル１の進行方向（＋Ｘ方向）に垂直な方向（Ｙ軸方向）に２つの渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂを往復動させる。このとき、コンクリートパネル１が＋Ｘ方向に移動すると、２つの渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂは、コンクリートパネル１上で、図６（Ｃ）に示すような軌跡を描く。

渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂの双方が主筋２の真上に位置する場合、出力変換値χａ、χｂは、主筋２の影響のみを受けた値となるため、基準値ψとほぼ等しい正常値となる。そのため、鉄筋状態測定装置１００は、出力変換値χａ、χｂの双方が基準値ψとほぼ等しい正常値であれば、渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂの双方が主筋２の真上に位置していると判定できる。

但し、渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂの間には間隔Ｄ１が設けられている。そのため、渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂの双方が主筋２の真上に位置する場合であっても、渦電流式磁気センサ３１ａが交差部５（図１参照。）の真上に位置し、渦電流式磁気センサ３１ｂが交差部５から離れたところに位置する場合がある。交差部５は、例えば、主筋２と他の補強筋（例えば横補強筋３）とが交差する部分である。

この場合、渦電流式磁気センサ３１ａの出力変換値χａは、主筋２と他の補強筋の影響を受けた値となるため、基準値ψよりも大きい。一方、渦電流式磁気センサ３１ｂの出力変換値χｂは、主筋２の影響のみを受けた値となるため、基準値ψとほぼ等しい正常値となる。

そのため、鉄筋状態測定装置１００は、出力変換値χａ、χｂの双方が基準値ψとほぼ等しいか或いは基準値ψより大きい場合には、互いの値が異なるときであっても、渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂの双方が主筋２の真上に位置していると判定できる。したがって、交差部５で他の補強筋の影響を受ける場合であっても、渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂの双方が主筋２の真上に位置していないと誤判定することはない。

一方、２つの渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂの双方が主筋２の真上に位置しないとき、出力変換値χａ、χｂの少なくとも一方は、コンクリートパネル１に埋設された鉄筋の影響を受けないため、基準値ψよりも顕著に低い値となる。

そのため、鉄筋状態測定装置１００は、出力変換値χａ、χｂの少なくとも一方が基準値ψよりも顕著に低い場合には、渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂの双方が主筋２の真上に位置していないと判定できる。

ここで、図８を参照し、２つの渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂの双方が主筋２の真上に位置しているか否かを判定する処理（以下、「主筋判定処理」とする。）について説明する。図８は、コンクリートパネル１に対する渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂの相対位置と出力変換値χａ、χｂの時間的推移を示す図である。具体的には、図８（Ａ）は、渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂの移動軌跡を表すコンクリートパネル１の上面図である。また、図８（Ｂ）は渦電流式磁気センサ３１ａの出力変換値χａの時間的推移を示し、図８（Ｃ）は渦電流式磁気センサ３１ｂの出力変換値χｂの時間的推移を示す。

時刻Ｔ１では、図８（Ａ）に示すように、渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂは何れも主筋２ａの真上に位置する。このとき、渦電流式磁気センサ３１ａの出力変換値χａは、図８（Ｂ）に示すようにピークを形成して所定の閾値ＴＨ１より大きい値となる。同様に、渦電流式磁気センサ３１ｂの出力変換値χｂは、図８（Ｃ）に示すようにピークを形成して所定の閾値ＴＨ１より大きい値となる。なお、出力変換値χａに関する閾値と出力変換値χｂに関する閾値とは異なる値であってもよい。

その結果、鉄筋状態測定装置１００は、出力変換値χａ、χｂが共に閾値ＴＨ１以上であると判定し、渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂの双方が主筋２の真上に位置していると判定する。

時刻Ｔ２では、図８（Ａ）に示すように、渦電流式磁気センサ３１ａは鉄筋が存在しないところに位置し、渦電流式磁気センサ３１ｂは横補強筋３ａの真上に位置する。渦電流式磁気センサ３１ａに対応する破線円は、渦電流式磁気センサ３１ａの下に鉄筋が存在しないことを表す。このとき、渦電流式磁気センサ３１ａの出力変換値χａは、図８（Ｂ）に示すように、ピークを形成することなく閾値ＴＨ１より小さい値のままとなっている。また、渦電流式磁気センサ３１ｂの出力変換値χｂは、図８（Ｃ）に示すようにピークを形成するが、そのピークは閾値ＴＨ１より小さい。

その結果、鉄筋状態測定装置１００は、出力変換値χａ、χｂが共に閾値ＴＨ１未満であると判定し、渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂの双方が主筋２の真上に位置していないと判定する。

時刻Ｔ３では、図８（Ａ）に示すように、渦電流式磁気センサ３１ａは横補強筋３ａの真上に位置し、渦電流式磁気センサ３１ｂは鉄筋が存在しないところに位置する。渦電流式磁気センサ３１ｂに対応する破線円は、渦電流式磁気センサ３１ｂの下に鉄筋が存在しないことを表す。このとき、渦電流式磁気センサ３１ａの出力変換値χａは、図８（Ｂ）に示すようにピークを形成するが、そのピークは閾値ＴＨ１より小さい。また、渦電流式磁気センサ３１ｂの出力変換値χｂは、図８（Ｃ）に示すように、ピークを形成することなく閾値ＴＨ１より小さい値のままとなっている。

その結果、鉄筋状態測定装置１００は、出力変換値χａ、χｂが共に閾値ＴＨ１未満であると判定し、渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂの双方が主筋２の真上に位置していないと判定する。

時刻Ｔ４では、図８（Ａ）に示すように、渦電流式磁気センサ３１ａは鉄筋が存在しないところに位置し、渦電流式磁気センサ３１ｂは横補強筋３ｂの真上に位置する。このとき、渦電流式磁気センサ３１ａの出力変換値χａは、図８（Ｂ）に示すように、ピークを形成することなく閾値ＴＨ１より小さい値のままとなっている。また、渦電流式磁気センサ３１ｂの出力変換値χｂは、図８（Ｃ）に示すようにピークを形成するが、そのピークは閾値ＴＨ１より小さい。

その結果、鉄筋状態測定装置１００は、出力変換値χａ、χｂが共に閾値ＴＨ１未満であると判定し、渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂの双方が主筋２の真上に位置していないと判定する。

時刻Ｔ５では、図８（Ａ）に示すように、渦電流式磁気センサ３１ａは主筋２ｂの真上に位置し、且つ、横補強筋３ｂの真上に位置する。すなわち、主筋２ｂと横補強筋３ｂとが交差する交差部５ｂの真上に位置する。渦電流式磁気センサ３１ｂは主筋２ｂの真上に位置する。このとき、渦電流式磁気センサ３１ａの出力変換値χａは、図８（Ｂ）に示すようにピークを形成して閾値ＴＨ１より大きい値となる。同様に、渦電流式磁気センサ３１ｂの出力変換値χｂは、図８（Ｃ）に示すようにピークを形成して閾値ＴＨ１より大きい値となる。出力変換値χａのピーク値は、主筋２ｂによる影響ばかりでなく横補強筋３ｂによる影響を受けているため、時刻Ｔ１でのピーク値よりも大きい。出力変換値χｂのピーク値は、横補強筋３ｂによる影響を受けていないため、時刻Ｔ１でのピーク値とほぼ同じである。

その結果、鉄筋状態測定装置１００は、出力変換値χａ、χｂが共に閾値ＴＨ１以上であると判定し、渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂの双方が主筋２の真上に位置していると判定する。

このように、鉄筋状態測定装置１００は、渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂの出力変換値χａ、χｂに基づいて渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂのそれぞれが主筋２の真上に位置しているか否かを判定できる。そのため、測定装置３０がコンクリートパネル１の一端（例えば−Ｙ側端部）から他端（例えば＋Ｙ側端部）に相対移動する間に、渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂの双方が同時に主筋２の真上に位置していると判定した回数を、主筋２の本数として導き出すことができる。図８の例では、鉄筋状態測定装置１００は、測定装置３０が時刻Ｔ１での位置から時刻Ｔ５での位置まで移動する間に、渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂの双方が同時に主筋２の真上に位置していると判定した回数（２回）を、主筋２の本数（２本）として導き出すことができる。

また、鉄筋状態測定装置１００は、渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂの双方が同時に主筋２の真上に位置していると判定した場合、出力変換値χａ、χｂが許容範囲内にあるか否かを判定することで、コンクリートパネル１が規格に適合するか否かを判定できる。

具体的には、鉄筋状態測定装置１００は、渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂの出力変換値χａ、χｂの少なくとも一方が基準値ψよりも大きくて許容範囲を逸脱する場合、鉄筋の状態に異常があると判定できる。例えば、出力変換値χａ、χｂの双方が基準値ψよりも大きくて許容範囲を逸脱する場合、主筋２のかぶり厚が薄すぎると判定できる。

ここで図９を参照し、コンクリートパネル１が規格に適合するか否かを判定する処理（以下、「製品検査処理」とする。）について説明する。図９は、製品検査処理のフローチャートであり、鉄筋状態測定装置１００は、所定の制御周期で繰り返しこの製品検査処理を実行する。図９の例では、コンクリートパネル１が規格に適合するか否かは、コンクリートパネル１に埋設された主筋２のかぶり厚が規格に適合するか否かに基づく。なお、主筋２のかぶり厚は製品毎に規格が定められている。

最初に、鉄筋状態測定装置１００の制御装置１０は、対数変換された渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂの出力変換値χａ、χｂを取得する（ステップＳＴ１）。

そして、制御装置１０の演算部１２は、取得した出力変換値χａ、χｂと閾値ＴＨ１とを比較する（ステップＳＴ２）。渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂの真下に鉄筋（主筋２）が存在するか否かを判定するためである。閾値ＴＨ１は、鉄筋状態測定装置１００の不揮発性記憶媒体等に予め記憶された値であり、例えば、入力装置２０を用いて入力される。

出力変換値χａ、χｂの何れか一方が閾値ＴＨ１未満の場合（ステップＳＴ２のＮＯ）、制御装置１０は、コンクリートパネル１が規格に適合するか否かを判定することなく、今回の製品検査処理を終了させる。渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂが主筋２の真上に位置しないと推定できるためである。すなわち、主筋２のかぶり厚を測定して主筋２のかぶり厚が許容範囲内であるか否かを判定できないためである。

出力変換値χａ、χｂの双方が閾値ＴＨ１以上の場合（ステップＳＴ２のＹＥＳ）、演算部１２は、出力変換値χａ、χｂの双方が許容範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳＴ３）。渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂの双方が主筋２の真上に位置すると推定できるためである。すなわち、主筋２のかぶり厚を測定して主筋２のかぶり厚が許容範囲内であるか否かを判定できるためである。

出力変換値χａ、χｂの許容範囲は、例えば、予備測定の際に記憶部１１によって不揮発性記憶媒体等に記憶された出力変換値に基づいて設定される。例えば、許容範囲は、予備測定の際の出力変換値である基準値ψに許容偏差αを加えた値を上限とし、基準値ψから許容偏差αを差し引いた値を下限とする範囲ψ±αとして設定される。但し、許容範囲ψ±αは、必ずしも規格範囲に一致させる必要はなく、主筋２の直径に合わせて適宜設定されてもよい。

また、演算部１２は、渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂの一方が交差部５の真上に位置する場合であっても、出力変換値χａ、χｂの双方が許容範囲内にあるか否かを判定する。出力変換値χａ、χｂの双方が閾値ＴＨ１以上であり、渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂの双方が主筋２の真上に位置することに変わりはないためである。

その後、出力変換値χａ、χｂの何れか一方が許容範囲外であると判定した場合（ステップＳＴ３のＮＯ）、制御装置１０は、コンクリートパネル１が規格に適合しないと判定する（ステップＳＴ４）。コンクリートパネル１に埋設された主筋２のかぶり厚が許容範囲外であると推定できるためである。

一方、出力変換値χａ、χｂの双方が許容範囲内であると判定した場合（ステップＳＴ３のＹＥＳ）、制御装置１０は、コンクリートパネル１が規格に適合すると判定する（ステップＳＴ５）。コンクリートパネル１に埋設された主筋２のかぶり厚が許容範囲内であると推定できるためである。

制御装置１０は、コンクリートパネル１が規格に適合するか否かの判定結果を表示装置、音声出力装置等の出力装置を通じて出力してもよい。

また、図９のフローチャートは、測定装置３０が２つの渦電流式磁気センサ３１ａ、３１ｂを備える場合に適用されるが、測定装置３０が１つの渦電流式磁気センサ３１のみを備える場合、及び、測定装置３０が３つ以上の渦電流式磁気センサ３１を備える場合についても同様に適用される。

以上の構成により、鉄筋状態測定装置１００は、コンクリートパネル１に埋設された主筋２の状態をより適切に測定できる。

具体的には、鉄筋状態測定装置１００は、渦電流式磁気センサ３１の真下に主筋２があると判定したときの渦電流式磁気センサ３１の出力に基づいて主筋２のかぶり厚を測定できる。そのため、主筋２のかぶり厚をより適切に測定できる。

また、鉄筋状態測定装置１００は、例えば、測定装置３０がコンクリートパネル１の−Ｙ側端部から＋Ｙ側端部まで或いは＋Ｙ側端部から−Ｙ側端部まで移動する間に行われたステップＳＴ３の判定の回数を主筋２の本数と見なすことができる。そのため、主筋２の本数をより適切に導き出すことができる。

また、鉄筋状態測定装置１００は、渦電流式磁気センサ３１の出力を対数変換して制御装置１０に与える。そのため、渦電流式磁気センサ３１が主筋２から遠ざかるにつれて渦電流式磁気センサ３１の出力が指数関数的に低下する場合であっても、比較的大きなかぶり厚を含めた広い範囲のかぶり厚をより正確に測定できる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述の実施例では、渦電流式磁気センサ３１の出力が対数変換されるが、対数変換されなくてもよい。

１・・・コンクリートパネル １ａ・・・腹面 ２、２ａ、２ｂ・・・主筋 ３、３ａ、３ｂ・・・横補強筋 ４・・・縦補強筋 ５、５ａ、５ｂ・・・交差部 １０・・・制御装置 １１・・・記憶部 １２・・・演算部 ２０・・・入力装置 ３０・・・測定装置 ３１、３１ａ、３１ｂ・・・渦電流式磁気センサ ３２・・・対数変換器 ３５・・・固定ベース ３６・・・固定マウント ３７・・・レール ３８・・・移動マウント ４０・・・運動機構 ４１・・・第１運動機構 ４２・・・第２運動機構 １００・・・鉄筋状態測定装置

Claims (8)

1. コンクリートパネル内に埋設された鉄筋の状態を測定する装置であって、
   渦電流式磁気センサと、
   前記コンクリートパネルに対して前記渦電流式磁気センサを相対的に移動させる運動機構と、
   前記渦電流式磁気センサの出力を対数変換する対数変換器と、
   を備える装置。
2. 前記運動機構は、
   前記コンクリートパネルを第１方向に移動させる第１運動機構と、
   前記第１方向に垂直な第２方向に前記渦電流式磁気センサを往復動させる第２運動機構と、を備える、
   請求項１に記載の装置。
3. 前記渦電流式磁気センサは、前記コンクリートパネルの移動方向において間隔を空けて配置される少なくとも２つの渦電流式磁気センサで構成される、
   請求項１又は２に記載の装置。
4. コンクリートパネル内に埋設された鉄筋の状態を測定する装置によって鉄筋の状態を測定する方法であって、
   前記コンクリートパネルの腹面から所定の距離のところに渦電流式磁気センサを位置付ける工程と、
   前記所定の距離を維持しながら前記コンクリートパネルに対して前記渦電流式磁気センサを相対的に移動させる工程と、
   前記渦電流式磁気センサの出力を対数変換して出力変換値を生成する工程と、
   前記出力変換値に基づいて前記鉄筋の状態を測定する工程と、
   を有する方法。
5. 前記相対的に移動させる工程は、
   前記コンクリートパネルを第１方向に移動させる工程と、
   前記第１方向に垂直な第２方向に前記渦電流式磁気センサを往復動させる工程と、を有する、
   請求項４に記載の方法。
6. 前記鉄筋の状態を測定する工程では、前記渦電流式磁気センサの下に前記鉄筋が存在するか否かを判定し、且つ／或いは、前記鉄筋のかぶり厚を測定する、
   請求項４又は５に記載の方法。
7. 前記渦電流式磁気センサは、前記コンクリートパネルの移動方向において間隔を空けて配置される少なくとも２つの渦電流式磁気センサで構成され、
   前記鉄筋の状態を測定する工程では、前記少なくとも２つの渦電流式磁気センサの出力を対数変換した出力変換値のそれぞれを加算した値から前記鉄筋の状態を測定する、
   請求項４乃至６の何れかに記載の方法。
8. 前記渦電流式磁気センサは、前記コンクリートパネルの移動方向において間隔を空けて配置される少なくとも２つの渦電流式磁気センサで構成され、
   前記鉄筋の状態を測定する工程では、前記少なくとも２つの渦電流式磁気センサの出力を対数変換した出力変換値のそれぞれが同時に所定の閾値以上となった回数から前記鉄筋のうちの主筋の本数を導き出す、
   請求項４乃至６の何れかに記載の方法。
   

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