JPH0821824A - 充填不良の探査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 板体の種類に関わらず、充填不良部分を確実
に探査できる充填不良の探査方法を提供すること。 【構成】 板体２０の裏面側に存在する充填材３０の充
填不良を探査する方法において、音波送波用の送波探触
子１１と音波受波用の受波探触子１２を前記板体２０の
表面に当接し、前記送波探触子１１により広帯域の周波
数成分を有する音波を板体２０の表面側から充填材３０
へ向けて繰り返し送波し、その反射波を前記受波探触子
１２により受波して電気信号に変換し、その受波信号を
ＦＦＴアナライザ１４に入力してフーリエ解析し、その
ＦＦＴアナライザ１４から出力される周波数スペクトル
のレベルを計測して充填不良の判断を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、板体の裏面に充填され
た充填材を板体表面から音波により充填不良を探査する
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】コンクリート構造物の構築において、一
般的に所定の位置に木製の型枠を組み立てその型枠内に
コンクリートを打設して構造物を形成していく手法が採
られている。そのコンクリート打設の際に、コンクリー
ト内に空隙などの不良部分があると、所定強度を有する
構造物を構築することができない。この為、コンクリー
ト打設後にそのような不良部分を探査する必要がある。
従来、その探査方法としては、コンクリートを打設し終
えた型枠の外側、すなわち表面側を叩いて発生する音を
聞き、その音の周波数の高低によりコンクリート充填不
良部分を探査していた。

【０００３】

【本発明が解決しようとする問題点】前記した従来の探
査方法にあっては、次のような問題点がある。

【０００４】＜イ＞ 構造物やその施工方法における技
術開発により、前記型枠には、厚さ６０ｍｍ程度の鋼
板、厚さ３０ｍｍ程度のコンクリートまたはその他の各
種建材からなる固定型枠などが用いられる場合がある。
そのような場合、その型枠を叩いても、探査できる程度
の大きい音が発生せず、またその裏側の空隙などの充填
不良部分の存在有無を識別できるような音の違いも得ら
れない。従って、それらの型枠についてはその充填不良
部分の存在を確認することができない。

【０００５】＜ロ＞ コンクリート充填の不良部分の範
囲が狭いと、充填不良部分の有無を識別できるような音
の違いが得られず、その充填不良部分の存在が分からな
い。

【０００６】

【本発明の目的】本発明は以上の問題を解決するために
成されたものであり、その目的は、板体の種類に関わら
ず、充填不良部分を確実に探査できる充填不良の探査方
法を提供することである。

【０００７】

【問題点を解決するための手段】即ち本発明は、板体の
裏面側に存在する充填材の充填不良を探査する方法にお
いて、音波送波用の送波探触子と音波受波用の受波探触
子を前記板体の表面に当接し、前記送波探触子により広
帯域の周波数成分を有する音波を板体の表面側から充填
材へ向けて繰り返し送波し、その反射波を前記受波探触
子により受波して電気信号に変換し、その受波信号をＦ
ＦＴアナライザに入力してフーリエ解析し、そのＦＦＴ
アナライザから出力される周波数スペクトルのレベルを
計測して充填不良の判断を行う、充填不良の探査方法で
ある。

【０００８】また本発明は、前記に記載の充填不良の探
査方法において、前記板体はコンクリート構造物の構築
用の型枠であり、前記充填材は前記型枠内に充填される
グラウト材であることを特徴とする、充填不良の探査方
法である。

【０００９】

【実施例１】以下図面を参照しながら一実施例について
説明する。尚、以下の説明中の『音波』とは、低周波の
音波から高周波の超音波まで含んだものをいう。

【００１０】＜イ＞探査装置 先ず、探査方法に使用する探査装置１０について説明す
る。探査装置１０は、図１に示す様に、音波を送波する
送波探触子１１と送波した反射波を受波する受波探触子
１２と発振器１３とＦＦＴアナライザ１４とにより構成
されている。以下、各部材について詳述する。

【００１１】（１）送波探触子 送波探触子１１は、発振器１３から送られる電気信号を
音波に変換する圧電素子であり、発振器１３の発振出力
端に接続されている。この送波探触子１１には、送波帯
域の広いものを使用する。即ち、インパルス波や矩形波
などの電気パルスの入力により広帯域の音波を発生する
ものを使用する。ここで言う『広帯域の音波』とは、特
定の周波数のみでなく、ある周波数帯を有する音波群の
ことであり、例えば電気パルスの入力により送波される
音波の周波数帯が数１０Ｈｚ〜１００ｋＨｚにおよぶも
のが採用できる。尚、送波探触子１１の送波周波数帯域
は、数１０〜１００ｋＨｚに限定されるものでなく、探
査対象に適した異なる周波数帯域のものを使用してもよ
い。

【００１２】（２）受波探触子 受波探触子１２は、受波した音波を電気信号に変換する
部材である。この受波探触子１２の出力端は、後述する
ＦＦＴアナライザ１４に直接接続して変換した信号をＦ
ＦＴアナライザ１４へ入力する場合もあるが、図１の様
に発振器１３の増幅器へ接続して信号増幅した後ＦＦＴ
アナライザ１４へ接続する。受波探触子１２も、前記送
波探触子１１と同様な広帯域の受波帯域を有するものを
使用する。

【００１３】（３）発振器 発振器１３は、前記送波探触子１１へ入力する電気パル
ス信号を発振する機器であり、前記したように受波信号
用の増幅器１３１（図示なし）を内蔵したものを使用す
るのが好ましい。その増幅器１３１は発振器１３と別体
であっても当然よい。また発振器１３には、発振周波数
を数１０Ｈｚ〜１０ｋＨｚ程度に可変できるものを使用
する。

【００１４】（４）ＦＦＴアナライザ ＦＦＴアナライザ１４は、増幅された受波信号をフーリ
エ解析（スペクトル解析）する公知の機器である。即
ち、ＦＦＴアナライザ１４は、前記受波信号を周波数ス
ペクトルとして表示パネル１４１に表示する機器であ
る。

【００１５】＜ロ＞探査対象物 探査対象物は、板体２０の裏面に充填材３０が存在する
構造物である。その探査対象物の一例として、コンクリ
ート構造物の構築に際し、型枠内にコンクリートやモル
タルやその他建設用流動体であるグラウト材を充填した
構築中のコンクリート構造物が挙げられる。具体的に
は、図３に示すような平行に配した固定型枠４１間にグ
ラウト材４２を充填して形成した住宅などの壁体４３、
図４に示すような中空の角柱を呈する固定型枠５１内に
グラウト材４２を充填して形成したビルなどの柱５２、
図５に示すような道路６１を支承する二本の柱６２であ
って互いに斜めに配されＸ形に交差し型枠６３内にグラ
ウト材４２を充填して形成したもの、図６に示すような
下部が裾広がり状を呈する柱６３であって型枠６３内に
グラウト材４２を充填して形成したものなどが挙げられ
る。これらの構造物において充填不良部分３１が形成さ
れる箇所は、各型枠４１、５１、６３とグラウト材４２
との間であり、柱６２および柱６４にあっては特に傾斜
した下方部に充填不良部分３１が形成される場合が多
い。

【００１６】それらの場合、まだ固まらない流動状態の
グラウト材が充填材３０に相当するが、充填材３０とし
ては硬化中または硬化後のグラウト材であってよい。ま
た、型枠が木製、鋼製、コンクリート製、アルミ製、樹
脂製などの材質に関わらず適用可能である。更に、探査
すべき充填不良部分３１とは、板体２０と充填材３０と
の間に形成される空隙、粗骨材や気泡など塊などであ
る。尚、探査対象物は、コンクリート構造物に限定され
るものではなく、板体２０裏面に充填材３０の存在する
構造物であればその他のものにも適用できる。

【００１７】＜ハ＞探査原理 探査原理について説明する。図１のように、裏側に充填
材３０が存在する板体３０の表面側から低い繰り返し周
波数で音波を送波する。その際、充填不良部分３１の範
囲の広さや板体３０の厚みなどによって送波した音波が
共振する周波数は異なるため、特定周波数の音波を送波
するのではなく、広帯域の音波を送波し受波して周波数
スペクトルを計測することが肝要である。 また、受波
した信号をフーリエ解析するために繰り返し送波する必
要がある。

【００１８】充填不良部分３１が存在しない場合、図２
に示すように、板体２０表面側から送波探触子１１によ
り送波された音波は、充填材３０内を進行し受波探触子
１２へほとんど反射して来ず、ＦＦＴアナライザ１４に
は周波数スペクトルがほとんど現れない。一方、図１に
示すように、充填材３０と板体２０とに隙間などの充填
不良部分３１があると、板体２０表面側から送波探触子
１１により送波された音波は、充填材３０内へ進行せ
ず、板体２０の裏面で反射し、受波探触子１２へ反射波
または振動波として検知される。そして、受波探触子１
２で得た信号は、ＦＦＴアナライザ１４によりフーリエ
解析し周波数スペクトルとして表示される。この周波数
スペクトルの出力レベルを計測することにより、充填不
良部分３１の存在有無が容易に探査できる。

【００１９】＜ニ＞探査方法 先ず、発振器１３の発振出力端に送波探触子１１を接続
し、発振器１３の増幅器入力端に受波探触子１２を接続
し、増幅器出力端とＦＦＴアナライザ１４の入力端とを
接続して、探査測定器材をセットする。発振器１３およ
びＦＦＴアナライザ１４の電源を入れ、発振器１３から
送波探触子１１へ所定の繰り返し周波数でパルス入力
し、送波探触子１１から広帯域の音波が送波できる状態
とする。前記繰り返し周波数は、例えば０．５〜２ｋＨ
ｚ程度とし、探査対象物の違いにより探査しやすいその
他の最適な周波数を選択してもよい。また、ＦＦＴアナ
ライザ１４の出力レベルは、探査位置における充填不良
部分３１の有無により現れる周波数スペクトルの差が顕
著となる所定のレベルに設定しておく。

【００２０】そして、図１の様に、送波探触子１１およ
び受波探触子１２を探査対象物である板体２０の表面に
当接し、送波探触子１１から広帯域の音波を板体２０裏
面側の充填材３０に向けて繰り返し送波する。板体２０
裏面側に充填不良部分３１が存在しない場合、図２に示
す様に、送波された音波は、充填材３０内へ進行し、板
体２０裏面で大きく反射することはない。従って、受波
探触子１２からは音波がほとんど検知されず、ＦＦＴア
ナライザ１４の表示パネル１４１には周波数スペクトル
が現れない。

【００２１】一方、図１に示す様に、板体２０裏面側に
充填不良部分３１が存在する場合、送波された音波は、
ほとんど充填材３０内へ進行せず板体２０の裏面で反射
する。 その結果、板体２０内でその表裏面の間を反射
波が往復し、充填不良部分３１の板体２０は振動する。
その振動の主なものは、板体２０の充填不良部分３１に
おける撓み振動である。 この撓み振動は、所定の周期
で振動するだけでなく、高調波を含んだ複雑な振動の場
合もある。更に、その撓み振動の他に板体２０の厚み方
向を往復する縦振動も存在する場合もある。そして、そ
れらの振動は、受波探触子１２により検知される。その
際、振動となる音波の周波数は、板体２０の厚みやその
材質、充填不良部分３１の範囲などの条件によって異な
るが、送波する音波は広帯域の周波数成分を含んだもの
であるので、条件にあった周波数成分の波のみにより板
体２０が振動しても確実に検知されることとなる。受波
探触子１２により検知した信号は、発振器１３の増幅器
で信号増幅された後、ＦＦＴアナライザ１４に入力され
表示パネル１４１に周波数スペクトルとして表示され
る。

【００２２】充填不良部分３１の存在を示す周波数スペ
クトルは、数１００Ｈｚ程度の低い周波数に現れる場
合、５０ｋＨｚ程度の高い周波数に現れる場合、または
広い周波数にわたり全体的に現れる場合など様々であ
る。しかしながら、充填不良部分３１が存在する位置に
おける周波数スペクトルの出力レベルは、充填不良部分
３１が存在しない位置におけるものと比べ、５〜１０倍
以上高い値となって現れる。従って、その周波数スペク
トルの出力レベルを計測すれば、充填不良部分３１の存
在を容易に確認できるのである。

【００２３】またＦＦＴアナライザ１４の表示パネル１
４１を見ながら、送波探触子１１および受波探触子１２
を板体２０表面に次々と当接しては移動していけば、広
範囲における充填不良部分３１の存在探査を迅速に行う
ことが可能である。

【００２４】

【実施例２】探査対象物が重要な構造物であるとき、充
填不良部分３１の探査結果を検証する場合がある。その
検証方法としては、例えば固定型枠を貫通するネジ孔を
設けておき、そのネジ孔にネジを螺設した状態で前記固
定型枠を配し、内部にグラウト材を充填する。そして、
前記実施例１の要領で充填不良部分３１の存在有無を探
査し、探査結果を得る。次に、前記ネジを固定型枠から
外して、黙視検査により充填不良の有無を確認する。そ
の黙視検査の結果と前記探査結果が一致していれば前記
探査のみにより充填不良の探査を続行し、黙視検査の結
果と探査結果が一致しない場合は音波を送波する繰り返
し周波数を変更し、またＦＦＴアナライザ１４における
周波数スペクトルの出力レベルの出力設定を変更して再
度探査を行う。このように探査を行えば、探査の信頼性
を向上することができる。

【００２５】

【実施例３】実施例１または２の探査対象物は、構造物
の表面に充填材を介して板体を取り付けたものであって
もよい。その場合、充填材の充填不良部分３１を探査す
ることが可能である。その探査対象物の例を具体的に挙
げると、図７のようにスラブ版６５をグラウト材４２を
介し桁６６で支承した高架橋などの構造物６７、図８の
ように大型のモータ７１をコンクリート構造物７２上に
グラウト材４２を介し載置した設備７３などがある。構
造物６７にあっては、桁６６の上面が板状となってお
り、その上面からグラウト材４２に向けて音波を送波し
実施例１の探査方法により、グラウト材４２の充填不良
部分の有無を探査することができる。設備７３にあって
は、モータ７１の下部がグラウト材４２を介しコンクリ
ート構造物７２と当接する板状となっており、その下部
からグラウト材４２に向けて音波を送波し実施例１の探
査方法により、グラウト材４２の充填不良部分の有無を
探査することができる。

【００２６】

【実施例４】実施例１〜３の探査対象物は、コンクリー
ト８１内に中空管８２を埋設した構造物であってもよ
い。その場合、中空管８２の内周側からコンクリート８
１に向けて音波を送波し実施例１の探査方法により、中
空管８２の外周面とコンクリート８１との間に生じた隙
間の有無を探査することができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明は以上説明したようになるから次
のような効果を得ることができる。

【００２８】＜イ＞ 広帯域の音波を板体表面から送波
して充填不良の探査を行うことにより、木製の型枠にお
ける充填不良の探査は勿論であるが、従来、その探査が
困難とされていたものについても探査が可能である。即
ち、厚さ６０ｍｍ程度の鋼板、厚さ３０ｍｍ程度のコン
クリートまたはその他の各種建材からなる固定型枠など
の裏面側に充填される充填材の充填不良についても確実
に探査することが可能である。

【００２９】＜ロ＞ 送波した音波が広帯域なものであ
るから、そのいずれかの周波数成分が反射し板体に振動
を発生させる。この為、充填不良部分の範囲の広狭に関
わらず、充填不良部分を確実に探査することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 探査方法の説明図

【図２】 探査方法の説明図

【図３】 探査対象物の説明図

【図４】 探査対象物の説明図

【図５】 探査対象物の説明図

【図６】 探査対象物の説明図

【図７】 実施例３の説明図

【図８】 実施例３の説明図

【図９】 実施例４の説明図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板体の裏面側に存在する充填材の充填不
   良を探査する方法において、 音波送波用の送波探触子と音波受波用の受波探触子を前
   記板体の表面に当接し、 前記送波探触子により、広帯
   域の周波数成分を有する音波を板体の表面側から充填材
   へ向けて繰り返し送波し、 その反射波を前記受波探触子により受波して電気信号に
   変換し、 その受波信号をＦＦＴアナライザに入力してフーリエ解
   析し、 そのＦＦＴアナライザから出力される周波数スペクトル
   のレベルを計測して充填不良の判断を行う、 充填不良の探査方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の充填不良の探査方法に
   おいて、 前記板体は、コンクリート構造物の構築用の型枠であ
   り、 前記充填材は、型枠内に充填されるグラウト材であるこ
   とを特徴とする、 充填不良の探査方法。