JPH07117532B2 - 岩盤、コンクリート等の組織を解析する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、石盤,コンクリート中
に存在するクラックや気泡の形状及び分布の様子を的確
に把握するために行う解析方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】岩盤などのクラックの有無や、その大き
さ、発生密度等の様子を調べるには、第１例として予め
調査しようとする切羽前方に所定内径の掘削孔を穿設
し、この掘削孔に円錐鏡を備えたＣＣＤカメラを挿入
し、孔内を一定の明るさに保って該ＣＣＤカメラを一定
速度で回転させ乍ら孔壁全周を撮影すると共に順次にカ
メラの位置、つまり深さを変えて撮影することにより希
望する範囲に亘ってクラックの様子を電気信号として取
り出し、画像処理するようにしたものがある。

【０００３】又、コンクリートの耐久性は、コンクリー
ト中に発生させた気泡数(分布)や、その大きさによって
決定される。つまりコンクリートが夏,冬の温度変化
や、アルカリ骨材反応(アルカリシリカ反応)の生成物に
よって体積を変えようとする時、その体積変化をコンク
リート層内でどれだけ吸収できるかに拘わるものであ
り、その体積変化を吸収する緩衝体はコンクリート中に
ある気泡であることが知られている。このようにコンク
リートの耐久性を支配する主要因が気泡である以上、該
気泡の状態を明確に把握する必要があり、現在このコン
クリート中の気泡組織のパラメーターの測定には、ＡＳ
ＴＭ(Ａmerican Ｓociety of Ｔesting Ｍaterials:ア
メリカ材料試験協会)・Ｃ４５７(顕微鏡による硬化コン
クリートの気泡システムのパラメーターと空気量の測定
方法)に定められたリニアトラバース法(第２例)と、修
正ポイントカウント法(第３例)とがある。このうち前記
ＡＳＴＭ・Ｃ４５７のリニアトラバース法とは、サンプ
リングした複数個の試料の端面を研摩して仕上げ、該研
摩平面上を一定間隔おきに顕微鏡でトラバースし、該ト
ラバース線上に観察される気泡の総数と、該気泡を切断
した弦の長さの和と、該試料面上の全トラバース距離等
の各データを求め、これを定量的に解析することにより
試料体積に対する空気量を百分率比で表すようにしたも
のである。

【０００４】又、修正ポイントカウント法とは、手動の
スクリューにより水平方向及び、これと直角方向の２方
向に自由に移動できるようにした試料台上に、予めサン
プリングした試料を載置し、前記スクリューが一回転す
る毎に定位置で回転を止め、この停止度数を計数するよ
うにしたものである。

【０００５】更に上記の他(第４例)にサンプリングした
コンクリート試料の研摩面に、蛍光染料を添加したシア
ノアクリレートを浸潤させ、これに紫外線を照射するこ
とにより発光した部分の輝度分布を一定の閾値によって
二値化することにより画像処理するようにした手段、例
えば特開平２―７７６４８号(本出願人)がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、第１の従来例
における岩盤のクラックを調査する手段は、掘削孔の壁
面に光を当て、ＣＣＤカメラによって極く普通に光学的
に調査するものであるから、撮影した映像はＣＣＤカメ
ラの性能(解像力)に依存する。しかし、性能を高めたり
しても、クラックの状態によっては明確な判断ができな
い場合もあり必ずしも高評価できない場合がある。又、
第２、第３、第４の従来例は何れもサンプリングした試
料について、験査面を整えてから、所定の手法により検
査するものであるから、試料はサンプリングの際に損傷
を受け易く、従って真の状態に近い端面を検知すること
が困難である。そこで本発明は、試料をサンプリングす
ることなく、検知できる手段を提供しようとするもので
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】被試験層に穿設した試掘
孔内に蛍光染料を添加したシアノアクリレート又はメチ
ルメタクリレートを塗布して、組織中に浸潤させた後、
該試掘孔表面を整えてから紫外線を照射して発光させ、
その際の発光分布を一定の閾値によって二値化すること
により画像処理するように構成している。

【０００８】

【作用】試掘孔の内壁にシアノアクリレート又はメチル
メタクリレートを塗布することにより、岩盤やコンクリ
ート層のクラック内あるいは気泡部へ浸入し、その際蛍
光染料はシアノアクリレート又はメチルメタクリレート
を担体として内部の間隙内へ入るので、この時紫外線を
照射することにより、蛍光染料の発光によってクラック
や気泡の所在が明瞭に判明し、これを画像処理により二
値化して一定輝度以下をカットするとクラックや気泡が
描出できる。

【０００９】

【実施例】以下本発明について詳細に説明すると、本発
明方法を実施するには試掘孔と、検査しようとする領域
の面積測定と、紫外線照射方法並びに閾値の決定とに分
かれる。ここでは被試験層がコンクリートである場合に
ついて述べると、先ず試掘孔を設けるには作業現場のコ
ンクリート層に予定した深さまで所定径のボーリングを
行い、内部のコアー(円柱状コンクリート塊)を取り除
き、その後コアーを除いた試掘孔の周壁に蛍光染料を添
加したシアノアクリレート(アロンアルファ又はシアノ
ボンドの商品名で知られる接着剤)又はメチルメタクリ
レート(接着剤)の溶液を別の用具によって塗布する。該
接着剤の溶液は優れた浸透性を有するが、無色透明であ
るので、これを使用した場合その所在が不明となるの
で、これに蛍光染料を添加するが、こうすることにより
接着剤のライフタイム(凝固に至るまでの時間)が短くな
る欠点があり、ここではその点の改良したものが使用さ
れる。上記塗布されたシアノアクリレート又はメチルメ
タクリレートを試掘孔の周壁に塗布する方法は何れでも
良いが、数回反復塗布することでくまなく塗布でき、溶
液はコンクリート中に大小多数存在する気泡中に深く浸
透して凝固するので、その後、別に用意した用具によっ
て試掘孔の外周を磨いて表面に付着凝固した過剰の接着
剤溶液を注意深く研摩することによって削り落とし、又
深く削り落とし過ぎると表面下にある別の気泡が新しく
浮上してくる虞れがあるので十分な注意のもとで試掘孔
表面の仕上げ作業をする必要がある。

【００１０】次に面積測定について述べると、試掘孔内
にＣＣＤカメラを挿入し、３６０(°)回転させ乍ら位置
(深さ)を変えて行くことにより、該ＣＣＤカメラの回転
角度と位置との関係から容易に面積測定ができるが、実
際には映像の倍率が小さいのでＣＣＤカメラからの画像
信号を拡大してブラウン管その他適宜ディスプレイ面上
に表示することにより予め倍率を設定しておけば測定部
の面積が求められる。

【００１１】次に試掘孔内の気泡の様子を調べるには、
通常の可視光線や紫外線を発生する発光素子(手段)とＣ
ＣＤカメラとを備えた装置を挿入し、試掘孔壁に可視光
線を照射して試掘孔壁全面の様子をＣＣＤカメラにより
撮影し、ディスプレイ面に図１に示すようにその様子を
表示して観察し、又、前記発光素子から特定波長の紫外
線を照射することにより、蛍光染料を添加した接着剤溶
液からは紫外線によって発光した光点の映像のみが図２
のようにＣＣＤカメラから取り出され、ディスプレイ面
で表示される。

【００１２】次に画像処理装置によって試掘孔内壁の気
泡組織の様子を定量的に画像解析し、幾何学的パラメー
タを算出するためには、対象となる画像を二値化するこ
とが前提となり、二値化するには閾値を定め、装置定数
として与えることにより、コンクリート層内の気泡に充
填された蛍光染料の発光強度(輝度値)の最低値が定ま
る。更にこれを詳細に述べると、画像全体を観察するに
は前述のように可視光線を試掘孔内壁に照射し、ＣＣＤ
カメラによって骨材ａ、砂ｂ等を含んだ画像が撮影さ
れ、ディスプレイ面上で図１のようにして観察できる
が、画像解析するには、例えば３.６５０Åの特定波長
をもった紫外線を試掘孔内壁に照射することによって得
られた画像でなければならない。その場合の照射効果は
紫外線の波長及び強度に大きく依存するので試掘孔内壁
面から十分に強い蛍光が得られるように留意し乍ら適宜
選択する。紫外線の照射によって得られた接着剤からの
蛍光像はＣＣＤカメラを経てディスプレイ面上で図２の
ように大気泡ｃ(高輝度部)、小気泡ｃ'(低輝度部)を有
する画像が再現され、図１と比較すると全く異なった画
像となっていて、コンクリート層内に存在する空間つま
り気泡部の形状や大きさ分布密度等が明瞭に映し出され
る。こうして気泡とセメントペーストとの間の輝度差は
顕著であるが、十分な輝度が得られない気泡も存在する
が、しかしその量は全体から見れば極く僅かである。上
記画像の走査ライン上におけるＡ―Ｂ間の輝度分布を、
一次元的に時間軸上に取り出すと図３のようになり、こ
れらのデータを画像処理装置に入力する。その場合画像
処理装置には予め閾値(例えば９４)を設定してあり、二
値化することにより一定輝度値以下の蛍光点は閾値９４
によってカットされ、こうして得られた信号により画像
を再現すると図４のように一定大きさ以上の気泡のみに
よる画面が得られると同時に、この二値化画像から気泡
組織のパラメータを算出し、更に前記Ａ―Ｂラインを画
面上で一定間隔おきに予定の面積に達するまで順次ずら
せて行くことにより、一定体積中に存在する気泡量を算
出する。尚、上記のように一次元的に時間軸上に輝度分
布を取ることにより空気量以外に気泡箇数、試掘孔の面
の長さ、横の形状係数、等価直径(面積値で等価円とし
た時の直径)などのパラメーター及びそれらの基礎的な
統計量も画像処理装置に設けた演算処理機能により自動
的に算出できる。

【００１３】上記はコンクリート内に存在する気泡につ
いての定量的な解析例を述べたが、これに限らず建造物
設置現場において岩盤などの様子つまり、クラックの有
無やその大小、又は分布や密度などがコンクリートの場
合と同様に蛍光染料を添加したシアノアクリレートやメ
チルメタクリレートの接着剤液が間隙に浸潤して、その
状態を現わし、又岩盤でも砂岩層などのように粗い岩盤
では同様にしてその様子が判明できる。本発明は従来の
ように岩盤に穿設した試掘孔から取り出されたコアーを
観察したり、画像解析によって定量的に調査したりする
のとは異なり、破損し易いコアーを対象とせず、試掘孔
の内壁面の様子を調査するようにしたものである。

【００１４】

【発明の効果】本発明は上述のように作業現場におい
て、一定深さの試掘孔を設けて、その内壁部に蛍光染料
を添加した浸透性の良い接着剤を塗布して、表面に過剰
に付着した前記接着剤を磨いて除き紫外線を照射するこ
とにより、微少間隙に浸入した接着剤からの蛍光を検知
し、これより画像解析するようにしたので、これまでの
ようにサンプリングしたコアーについて調べるのと異な
り一層信頼度が高い。又、画像処理についても紫外線を
照射し乍らＣＣＤカメラによって画像信号として取り出
し、ディスプレイ上で再現することにより、これまでと
全く同様に夫々の状態について調べることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】可視光線によって得た試掘孔内壁面の画像模式
図である。

【図２】同上画像を紫外線照射によって得た画像模式図
である。

【図３】同上におけるＡ―Ｂライン上の輝度分布状態を
示す特性図である。

【図４】図２を二値化した状態の画像模式図である。

【符号の説明】

ａ 骨材 ｂ 砂 ｃ 大気泡 ｃ' 小気泡

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 岩盤、コンクリート等の被試験層に予め
   試掘孔を穿設し、該試掘孔の内壁に蛍光染料を添加した
   シアノアクリレート又はメチルメタクリレートの接着剤
   溶液を塗布浸潤させ、これを凝固させた後、上記内壁の
   表面に付着凝固した過剰の接着剤溶液を研摩除去し、し
   かる後、その表面に紫外線を照射して上記蛍光染料を発
   光せしめ、観察することおよび画像処理法によりその際
   の発光分布を一定の閾値によって二値化することによっ
   て岩盤、コンクリート等の組織を解析する方法。