JP2005127963A - Nondestructive inspection method and its apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、非磁性体下にある強磁性体から発せられる磁界を測定して該強磁性体の異常の有無及びその異常箇所を推定する非破壊検査方法及びその装置に関し、特に、人為的に外部磁界を強磁性体に印加することなく該強磁性体から自然に発する磁界の強度を測定して異常の有無及びその異常箇所を推定する非破壊検査方法及びその装置に関する。 The present invention relates to a nondestructive inspection method and apparatus for estimating the presence / absence of an abnormality of a ferromagnetic material by measuring a magnetic field emitted from a ferromagnetic material under the non-magnetic material, and in particular, artificially. The present invention relates to a nondestructive inspection method and apparatus for estimating the presence / absence of an abnormality and its abnormality location by measuring the intensity of a magnetic field naturally generated from the ferromagnetic material without applying an external magnetic field to the ferromagnetic material.
コンクリートに埋設された鉄筋に破断のような異常が生じているか否かを鉄筋コンクリートを破壊することなく診断する非破壊検査方法に、X線を利用したX線透過法がある。しかしながら、X線のような放射線の取り扱いには、細心の注意が必要であり、また被測定物の両面から接近できない場所では、X線透過法は利用できない。 There is an X-ray transmission method using X-rays as a non-destructive inspection method for diagnosing whether or not an abnormality such as a fracture has occurred in a reinforcing bar embedded in concrete without destroying the reinforced concrete. However, the handling of radiation such as X-rays requires careful attention, and the X-ray transmission method cannot be used in a place where it cannot be accessed from both sides of the object to be measured.
また、コンクリートのような非磁性体に鉄筋のような強磁性体が埋設されている場合の非破壊検査方法として、磁界を利用した方法がある(例えば、非特許文献1参照。)。 As a nondestructive inspection method when a ferromagnetic material such as a reinforcing bar is embedded in a nonmagnetic material such as concrete, there is a method using a magnetic field (for example, see Non-Patent Document 1).
この従来の磁界を利用した非破壊検査方法によれば、検査対象の強磁性体に人為的に外部磁界を印加し、破断のような欠損が生じている異常箇所での強磁性体からの漏れ磁束を検出することにより、X線透過法におけるような制限を受けることなく、コンクリート内の鉄筋の異常の有無を判定することができる。
しかしながら、磁界を利用した従来の非破壊検査方法では、人為的に検査対象に外部磁界を印加する必要があるため、検査対象を外部磁界発生装置下に配置する必要があり、そのために種々の制限を受ける。 However, in the conventional nondestructive inspection method using a magnetic field, it is necessary to artificially apply an external magnetic field to the inspection target, and therefore it is necessary to place the inspection target under the external magnetic field generator, and various restrictions are imposed on it. Receive.
そこで、本発明の目的は、外部磁界を用いることによって生じる種々の制限を撤廃し、非磁性体下の強磁性体の異常の有無及びその異常箇所の推定を比較的容易且つ正確に行なうことができる非破壊検査方法及びその装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to eliminate various limitations caused by using an external magnetic field, and to relatively easily and accurately estimate the presence / absence of an abnormality in a ferromagnetic material under a non-magnetic material and the location of the abnormality. An object of the present invention is to provide a nondestructive inspection method and an apparatus therefor.
鉄などの強磁性体は、キューリ点以下の温度であれば、その電子スピンの整列による自発磁気を有し、またその製造工程で地磁気の影響を受けることから、自然に微弱な磁気を帯びている。 Ferromagnetic materials such as iron have spontaneous magnetism due to the alignment of their electron spins at temperatures below the Curie point, and are naturally affected by geomagnetism in the manufacturing process. Yes.
本発明は、基本的に、この人為的な外部磁界に依らない自然な磁界を利用して非磁性体下の強磁性体の異常の有無及びその異常箇所を推定することを特徴とする。 The present invention is basically characterized in that the presence or absence of an abnormality of a ferromagnetic material under a non-magnetic material and the location of the abnormality are estimated using a natural magnetic field that does not depend on an artificial external magnetic field.
すなわち、本発明に係る非破壊検査方法は、非磁性体下にある長尺状の強磁性体からの人為的な外部磁界に依らない自然に発する磁界の強度を測定し、該測定により求められた磁界強度の分布から前記強磁性体の異常の有無及びその箇所を推定することを特徴とする。 That is, the nondestructive inspection method according to the present invention measures the strength of a naturally occurring magnetic field that does not depend on an artificial external magnetic field from a long ferromagnetic material under the nonmagnetic material, and is obtained by the measurement. The presence or absence of abnormality of the ferromagnetic material and its location are estimated from the distribution of the magnetic field strength.
本発明に係る前記非破壊検査方法では、磁性体すなわち強磁性体から自然に発する比較的微弱な磁界の強度が測定される。強磁性体に破断のような異常が生じている部分では、その正常な部分に比較して磁気抵抗が増大することから、部分的に磁界強度が変化する。そのため、測定された磁界の強度分布から、非磁性体下の強磁性体の異常の有無及び異常箇所を推定することができる。 In the nondestructive inspection method according to the present invention, the intensity of a relatively weak magnetic field that is naturally emitted from a magnetic substance, that is, a ferromagnetic substance, is measured. In a portion where an abnormality such as a fracture occurs in the ferromagnetic material, the magnetic resistance increases compared to the normal portion, and the magnetic field strength partially changes. Therefore, it is possible to estimate the presence / absence and location of abnormality of the ferromagnetic material under the non-magnetic material from the measured magnetic field intensity distribution.
本発明に係る前記非破壊検査方法によれば、大型化を招きやすい外部磁界発生装置を用いることなく、したがって、この大型の外部磁界発生装置を用いることによる制限を受けることなく、野外においても、非破壊検査を容易かつ適正に実施することができる。 According to the non-destructive inspection method according to the present invention, without using an external magnetic field generator that tends to cause an increase in size, therefore, without being restricted by using this large external magnetic field generator, in the field, Nondestructive inspection can be performed easily and appropriately.
本発明に係る前記非破壊検査方法は、前記強磁性体が前記非磁性体の表面に沿って該非磁性体中に埋設されているとき、前記非磁性体表面に沿った面上で該非磁性体表面に垂直な成分の磁界強度を測定することができる。前記非磁性体表面に沿って前記磁界の垂直な成分の強度を測定することにより、測定対象である前記強磁性体とほぼ一様な間隔を保持した状態で適正に磁界強度を測定することができる。 In the nondestructive inspection method according to the present invention, when the ferromagnetic material is embedded in the nonmagnetic material along the surface of the nonmagnetic material, the nonmagnetic material is formed on a surface along the surface of the nonmagnetic material. The magnetic field strength of the component perpendicular to the surface can be measured. By measuring the strength of the perpendicular component of the magnetic field along the surface of the non-magnetic material, the magnetic field strength can be properly measured while maintaining a substantially uniform distance from the ferromagnetic material to be measured. it can.
また、本発明に係る前記非破壊検査方法は、非磁性体がコンクリートからなり、強磁性体がコンクリート内に埋設された鉄筋からなる鉄筋コンクリートの非破壊検査に適用することができる。この場合、磁界強度の測定では、コンクリートの表面に沿った面上で該コンクリートの厚さ方向に沿った磁界の強度が測定される。このコンクリート表面上での該コンクリートの厚さ方向に沿った磁界強度の測定によって、コンクリート内で該コンクリート表面に沿って配置された鉄筋の長手方向に沿って該鉄筋に垂直な方向の磁界の強度を該鉄筋とほぼ一様の間隔を保持した面上で測定することができるので、正確な強度分布を得ることができ、鉄筋に破断のような異常が生じているか否かあるいはその異常の箇所を比較的容易且つ正確に判定することができる。 In addition, the nondestructive inspection method according to the present invention can be applied to nondestructive inspection of reinforced concrete in which a nonmagnetic material is made of concrete and a ferromagnetic material is made of reinforcing steel embedded in the concrete. In this case, in the measurement of the magnetic field strength, the strength of the magnetic field along the thickness direction of the concrete is measured on a surface along the surface of the concrete. By measuring the magnetic field strength along the thickness direction of the concrete on the concrete surface, the strength of the magnetic field in the direction perpendicular to the reinforcing bars along the longitudinal direction of the reinforcing bars arranged along the concrete surface in the concrete. Can be measured on a surface having a substantially uniform distance from the reinforcing bar, so that an accurate strength distribution can be obtained, and whether or not an abnormality such as a fracture has occurred in the reinforcing bar or the location of the abnormality Can be determined relatively easily and accurately.
前記鉄筋が、該鉄筋に直角に配置される補助鉄筋と共にコンクリートの表面に沿って該コンクリート内に埋設されている主鉄筋である場合、該主鉄筋の検査のための磁界強度の測定に先立ち、コンクリート表面に沿った面上で主鉄筋の長手方向と直角な方向すなわち補助鉄筋の長手方向に沿って、主鉄筋の長手方向に沿った成分の磁界強度を測定し、該測定結果から前記主鉄筋の埋設位置を推定し、推定された埋設位置に沿って前記主鉄筋の検査のためにコンクリートの厚さ方向に沿った成分の磁界強度を測定することができる。 When the rebar is a main rebar embedded in the concrete along the surface of the concrete along with an auxiliary rebar disposed at right angles to the rebar, prior to the measurement of the magnetic field strength for the inspection of the main rebar, A magnetic field strength of a component along the longitudinal direction of the main reinforcing bar is measured along a direction perpendicular to the longitudinal direction of the main reinforcing bar on the surface along the concrete surface, that is, along the longitudinal direction of the auxiliary reinforcing bar, and the main reinforcing bar is determined from the measurement result. And the magnetic field strength of the component along the thickness direction of the concrete can be measured for the inspection of the main reinforcing bars along the estimated embedded position.
前記コンクリート表面に沿った面上で主鉄筋の長手方向と直角な方向に沿って、この主鉄筋の長手方向に沿った成分の磁界の強度を測定し、該測定により求められた強度分布から前記主鉄筋の前記コンクリート表面からの深さ位置を求めることができる。これにより、主鉄筋の異常の有無及び主鉄筋の長手方向における異常位置の判定に加えて、その異常箇所でのコンクリート表面からのかぶり深さを求めることができる。 On the surface along the concrete surface, along the direction perpendicular to the longitudinal direction of the main reinforcing bar, measure the strength of the magnetic field of the component along the longitudinal direction of the main reinforcing bar, and from the intensity distribution obtained by the measurement, The depth position of the main reinforcing bar from the concrete surface can be obtained. Thereby, in addition to the presence / absence of abnormality of the main reinforcing bar and the determination of the abnormal position in the longitudinal direction of the main reinforcing bar, the depth of fog from the concrete surface at the abnormal part can be obtained.
このかぶり深さを求めるについて、コンクリート表面に沿った面上で主鉄筋の長手方向と直角な方向へ互いに間隔をおいて配置される一対の磁気センサを一体的に前記主鉄筋の長手方向と直角な方向へ移動させながら前記主鉄筋の長手方向の磁界の成分の強度を前記両磁気センサで測定し、該両センサの出力差から前記コンクリート表面からの深さ位置を求めることができる。このような両センサの出力差が描くグラフのピーク点とボトム点との間隔が深さ位置に対応することから、前記グラフ上から迅速且つ容易に深さ位置を求めることができる。 For determining the depth of cover, a pair of magnetic sensors arranged at a distance from each other in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the main reinforcing bar on a surface along the concrete surface is integrally perpendicular to the longitudinal direction of the main reinforcing bar. The strength of the magnetic field component in the longitudinal direction of the main reinforcing bar is measured by the two magnetic sensors while being moved in the proper direction, and the depth position from the concrete surface can be obtained from the output difference between the two sensors. Since the distance between the peak point and the bottom point of the graph drawn by the output difference between the two sensors corresponds to the depth position, the depth position can be quickly and easily obtained from the graph.
本発明に係る非破壊試験装置は、非磁性体内に該非磁性体表面に沿って埋設された磁性体の異常の有無及びその箇所を推定するための非破壊検査装置であって、前記非磁性体の表面に沿った面上で前記磁性体の長手方向に沿って移動され該磁性体からの人為的な外部磁界に依らない自然に発する磁界の前記非磁性体表面に垂直な方向の成分の強度を測定する磁気センサと、該センサによって求められた測定値をその測定点との関連で表示する表示装置とを備えることを特徴とする。 A nondestructive testing apparatus according to the present invention is a nondestructive inspection apparatus for estimating the presence / absence and location of a magnetic substance embedded in a nonmagnetic substance along the surface of the nonmagnetic substance. The intensity of the component in the direction perpendicular to the surface of the non-magnetic material of the naturally generated magnetic field that is moved along the longitudinal direction of the magnetic material on the surface along the surface of the magnetic material and does not depend on an artificial external magnetic field from the magnetic material And a display device for displaying a measurement value obtained by the sensor in relation to the measurement point.
前記非磁性体がコンクリートからなり、前記強磁性体が前記コンクリート内に埋設された鉄筋である鉄筋コンクリートの非破壊検査の場合、前記磁気センサは磁界による磁束密度を測定する磁束密度計を用いることができ、該磁束密度計と前記表示装置との間には、前記磁束密度計により測定された磁束密度を該磁束密度に応じた電気信号に変換して前記表示装置に出力する変換器が設けられる。 In the case of non-destructive inspection of reinforced concrete in which the non-magnetic material is made of concrete and the ferromagnetic material is a reinforcing bar embedded in the concrete, the magnetic sensor may use a magnetic flux density meter that measures the magnetic flux density by a magnetic field. A converter is provided between the magnetic flux density meter and the display device for converting the magnetic flux density measured by the magnetic flux density meter into an electrical signal corresponding to the magnetic flux density and outputting the electrical signal to the display device. .
前記磁気センサに並列的に地磁気測定センサを設け、また前記両センサの出力差に応じた出力信号を得る演算回路を設け、該演算回路の出力信号を前記表示装置に供給することにより、測定結果から地磁気による影響を排除することができ、これにより、より高い精度で鉄筋の異常の有無及びその箇所を判定することができる。 A measurement result is obtained by providing a geomagnetic measurement sensor in parallel with the magnetic sensor, and providing an arithmetic circuit for obtaining an output signal corresponding to an output difference between the two sensors, and supplying the output signal of the arithmetic circuit to the display device. Thus, the influence of geomagnetism can be eliminated, and thereby, the presence or absence of a reinforcing bar and its location can be determined with higher accuracy.
前記磁気センサには、10-4乃至10-10テスラの磁束密度を検出可能のMIセンサまたはフラックスゲート型センサを用いることができる。MIセンサは、非晶質(アモルファス)磁性ワイヤの磁気インピーダンス(Magneto-Impedance)効果を利用した高感度磁気センサであり、またフラックスゲート型センサは、軟磁性体の非線形の高透磁率特性を利用して微小直流磁界を検出する高感度磁気センサであり、これら磁気センサを用いることにより、鉄筋コンクリート中の鉄筋から自然に発せられる10-4乃至10-10テスラの磁束密度の磁界を比較的容易かつ確実に測定することができる。 As the magnetic sensor, an MI sensor or a fluxgate type sensor capable of detecting a magnetic flux density of 10 −4 to 10 −10 Tesla can be used. The MI sensor is a high-sensitivity magnetic sensor that uses the magneto-impedance effect of an amorphous magnetic wire, and the fluxgate sensor uses the non-linear high permeability characteristics of a soft magnetic material. By using these magnetic sensors, a magnetic field having a magnetic flux density of 10 −4 to 10 −10 Tesla that is naturally emitted from a reinforcing bar in reinforced concrete can be relatively easily and easily detected. It can be measured reliably.
本発明によれば、前記したように、外部磁界発生装置を用いることなく、したがって、この外部磁界発生装置を用いることによって生じる種々の制限を受けることなく、野外においても、非破壊検査を容易かつ適正に実施することができる。 According to the present invention, as described above, a nondestructive inspection can be easily performed in the field without using an external magnetic field generator, and thus without being subjected to various limitations caused by using this external magnetic field generator. It can be implemented properly.
本発明が特徴とするところは、図示の実施例に沿っての以下の説明により、さらに明らかとなろう。 The features of the present invention will become more apparent from the following description along with the illustrated embodiments.
図1には、本発明に係る非破壊検査方法を実施する非破壊検査装置が全体に符号10で示されており、図1は、非破壊検査方法がコンクリート体11内に埋設された鉄筋12に異常13が生じているか否かの判定に適用された例を示す。
FIG. 1 shows a
本発明に係る非破壊検査装置10は、コンクリート体11の表面11aに沿った平面上を鉄筋12の長手方向に沿って符号14で示す方向へ移動される磁気検知部15を備える。この磁気検知部15の移動は、手動で行いあるいは駆動機構を用いて機械的に行うことができる。磁気検知部15には、例えばMIセンサからなる磁気センサ16と、磁気検知部15の移動距離を求めるための距離センサ17とが固定的に設けられている。
A
鉄筋12のような強磁性体は、前記したように、その電子スピンの整列による自発磁気あるいはその製造工程での地磁気の影響を受けることにより、自然に微弱な磁気を帯びている。MIセンサは、従来よく知られているように、アモルファス磁性ワイヤの磁気インピーダンス効果を利用した高感度磁気センサである。高感度の磁気センサ16は、鉄筋12が自然に発する磁界による10-4乃至10-10テスラの微小な磁束密度を検出する。
As described above, the ferromagnetic material such as the
また、MIセンサに代えて、フラックスゲート型センサを磁気センサ16として用いることができる。このフラックスゲート型センサは、軟磁性体の非線形の高透磁率特性を利用して微小直流磁界を磁気変調することにより、励磁周波数と検出周波数とを分離して高いS/N比で直流磁界を検出する。従って、このフラックスゲート型磁気センサによっても、鉄筋12が自然に発する磁界による10-4乃至10-10テスラの微小な磁束密度を良好に検出することができる。
In addition, a fluxgate type sensor can be used as the
磁気センサ16は、図2に示すように、例えばコンクリート体11の表面11aに垂直な方向の磁束密度成分Bzを検出すべく磁気検知部15に支持されており、磁束密度成分Bzに応じた信号を変換器18に出力する。他方、距離センサ17は、コンクリート体11上の原点位置からの移動距離に応じた信号をカウンタ19に出力する。
As shown in FIG. 2, the
変換器18は、磁気センサ16により検出された磁束密度信号を電圧信号に変換し、この電気信号を磁束密度表示計20及び記録計21に出力する。また、カウンタ19は、距離センサ17からの信号に対応した移動距離データを記録計21に出力する。
The
磁束密度表示計20は、磁気センサ16からの磁束密度信号に応じた磁束密度Bzを指示するように動作する。記録計21は、例えばX−Yレコーダからなり、距離センサ17からの距離情報Lと、各距離での磁気センサ16からの磁束密度Bzとを関連付けて表示する。記録計21に代えて、例えばパーソナルコンピュータのような情報処理装置を用い、そのディスプレイに距離情報Lと磁束密度Bzとの関係を表示させることができる。
The magnetic
磁気検知部15を符号14で示す鉄筋12の長手方向(Y軸方向)に沿って移動させることにより、磁気センサ16により鉄筋12の長手方向に沿って、逐次、Z軸方向の磁束密度Bzが測定される。この磁束密度Bzの測定により、図1の記録計21内に符号22の特性線で示されているような鉄筋12の長手方向に沿った磁束密度Bzの変化特性が得られる。鉄筋12に符号13で示すような破断が生じていると、この破断箇所での磁束密度Bzは符号23で示されているように、急激に変化することから、この鉄筋12に異常が生じていること及びその異常箇所に対応する距離情報Lから異常位置を知ることができる。
By moving the
図1及び図2に示した例では、鉄筋12から自然に発する磁界による磁束密度Bのうち、その垂直成分Bzを測定する例を述べた。これに代えて、図3に示すように、コンクリート体11の表面11aでの鉄筋12の長手方向と直角な方向の磁束密度成分Bx、鉄筋12の長手方向に沿った方向の磁束密度成分By及び前記した垂直方向の磁束密度成分Bzを検出する磁気センサ16をそれぞれ磁気検知部15に設け、各磁気センサ16で磁束密度成分Bx、By、Bzをそれぞれ検出し、鉄筋12の長手方向に沿って磁束密度Bの絶対値|B|(|B|=(Bx2+By2+Bz2)1/2)の変化を求めることができる。この磁束密度Bの測定により、鉄筋12の磁化方向の如何に拘わらず、より正確に鉄筋12の異常の有無及び異常位置を知ることができる。
In the example shown in FIGS. 1 and 2, the example in which the vertical component Bz of the magnetic flux density B due to the magnetic field naturally generated from the reinforcing
鉄筋12からの磁気の磁束密度Bは数百μT以下であり、地磁気のそれは数十μTであることから、この地磁気の影響を無視することはできない。そのため、予め地磁気の強度を測定し、磁気センサ16で求められた磁束密度から予め測定された地磁気の磁束密度を差し引くことにより、簡易的に地磁気の影響を排除することができ、これにより正確な磁気強度の測定が可能になることから、高精度で異常の有無を判定することができ、また異常位置を特定することができる。
Since the magnetic flux density B from the
この簡便な補正法に代えて、図4に示すように、磁気センサ16と並列的に該磁気センサと同様な地磁気測定用センサ24を設けることができる。地磁気測定用センサ24の出力は、磁気センサ16に接続された変換器18と同様な変換器25を経て、演算回路26に入力される。演算回路26は、各変換器18、25を経て磁気センサ16及び地磁気測定用センサ24からのそれぞれから磁束密度信号の入力を受けると、磁気センサ16の出力値から地磁気測定用センサ24の出力値を差し引き、その差分を磁束密度表示計20及び記録計21のそれぞれに出力する。この地磁気測定用センサ24により、磁気センサ16の測定値と同時的に得られた補正値で磁気センサ16の測定値を補正することができるので、より高精度で地磁気の影響を排除することが可能となり、より正確な磁気強度の測定が可能となることから、より高精度での異常の有無の判定及び異常位置の特定が可能となる。
Instead of this simple correction method, a geomagnetic measurement sensor 24 similar to the
本発明に係る非破壊診断方法をコンクリートスラブ内の鉄筋の診断に適用した例を図5乃至図8に沿って説明する。 An example in which the nondestructive diagnosis method according to the present invention is applied to diagnosis of a reinforcing bar in a concrete slab will be described with reference to FIGS.
図5(a)に示すように、鉄筋12は、X軸方向に所定の間隔をおいて互いに平行に配置され、それぞれが約3mmの直径を有する補助鉄筋12aと、X軸方向と直角なY軸方向に所定の間隔をおいて互いに平行に配置され、それぞれが約9mmの直径を有する主鉄筋12bとから成り、図5(b)に示すように、X軸方向及びY軸方向に直角なZ軸方向を厚さ方向とするコンクリート体11内に鉄筋12がコンクリート体11の表面11aに平行に埋設されていた。主鉄筋12bのかぶり深さDは約2cmであった。
As shown in FIG. 5 (a), the reinforcing
この主鉄筋12bに異常が生じているか否かを判定するために、本発明の診断方法が実施され、その結果、一本の主鉄筋12bに符号13で指し示された×印の箇所に破断が生じていたことが判明した例である。
In order to determine whether or not an abnormality has occurred in the main reinforcing
コンクリート体11の表面11a上で、補助鉄筋12aが配置されたX軸方向及び主鉄筋12bが配置されたY軸方向は既知であるが、どの位置で主鉄筋12bが配置されているかは不明である。そこで、主鉄筋12bに沿った線すなわち主鉄筋12bの埋設位置を検出するために、先ず、磁気センサ16を有する磁気検知部15がX軸方向に沿って移動される。このとき、磁気検知部15の磁気センサ16は、主鉄筋12bの長手方向すなわちY軸方向の磁束密度成分Byを検出するように、磁気検知部15に設置され、この磁気検知部15を表面11a上でX軸方向に移動させながら、磁束密度成分Byが測定される。
On the
図1に示したと同様な記録計21によって得られた磁束密度成分Byの特性曲線27が図6のグラフに示されている。図6のグラフの横軸はX軸方向すなわち補助鉄筋12aに沿った方向での原点からの測定値(cm)を示し、その縦軸はY軸方向すなわち主鉄筋12bに沿った磁束密度成分By(μT)を示す。図6の特性線27に符号27aの矢印で示す箇所で磁束密度成分Byが各山形のほぼピーク点に達することから、この符号27aで示す各点に対応するX軸位置に各主鉄筋12bが配置されていると推定できる。なお、図6に符号28で示すバイアス分は、地磁気の検出成分である。
A
各主鉄筋12bの位置を測定するとき、主鉄筋12bの長手方向であるY軸方向の磁束密度成分Byを測定することに代えて、コンクリート体11の板厚方向成分であるZ軸方向に沿った磁束密度成分Bzを測定することができる。しかしながら、主鉄筋12bの長手方向に沿ったY軸方向の磁束密度成分Byを測定することにより、磁束密度成分Bzを測定する場合に比較して、より明確な磁束密度変化を検出することができる。
When measuring the position of each main reinforcing
X軸方向への磁気検知部15の走査によって得られた図6のグラフから各主鉄筋12bの埋設位置が判明すると、次ぎに、判明した各主鉄筋12bの埋設位置でそれぞれの主鉄筋12bの長手方向すなわちY軸方向に沿って表面11a上で磁気検知部15を移動させながら、図1に沿って説明したと同様に、コンクリート体11の厚さ方向であるZ軸方向に沿った垂直な磁束密度成分Bzが測定される。
When the embedded position of each main reinforcing
この垂直な磁束密度成分Bzの測定結果が図7のグラフに特性線29で示されている。図7のグラフの横軸は、Y軸方向すなわち主鉄筋12bの長手方向に沿った原点からの測定値(cm)を示し、その縦軸はコンクリート体11の厚さ方向であるZ軸方向に沿った主鉄筋12bに垂直な磁束密度成分Bz(μT)を示す。
The measurement result of the perpendicular magnetic flux density component Bz is shown by the
図7のグラフでは、地磁気のバイアス分が符号30で示されている。このグラフの特性線29の両側領域31に対応する原点〜約40cm及び約180cm〜220cmの各間では、各補助鉄筋12aからの微弱な磁界による周期的な波状形状が観測される以外に大きな変動が見受けられない。このことから、測定対象である主鉄筋12bの両側領域31に対応する部分は、健全な正常部分であると推定できる。
In the graph of FIG. 7, the geomagnetic bias is indicated by
しかしながら、特性線29の両側領域31間では、特性線29は符号29aで示す谷形のボトム点を含む急激な上下変動が観測される。従って、この測定対象である主鉄筋12bの原点から約40〜180cmの間に腐食のような異常が生じていると推定することができ、特に、各ボトム点29aで破断のような著しい異常が生じていると推定できる。このボトム点29aに対応する部分が図5(a)及び図5(b)に符号13で示す×印で示した箇所であり、主鉄筋12bに実際に破断が生じていることが確認された。
However, between the two
前記したように、鉄筋12はコンクリート体11の表面11aから一様な深さDで埋設されているので、主鉄筋12bの長手方向に沿ってその磁界の垂直成分Bzを測定することにより、主鉄筋12bと磁気センサ16との間隔をほぼ一定に保持した状態で磁気検知部15を走査することができ、これにより比較的容易に、主鉄筋12bが発する自然の磁界の変化を正確に且つ確実に捉えることができ、その磁束密度変化の測定により、主鉄筋12bに破断のような異常が生じているか否かを判定し、またその異常位置を知ることができる。
As described above, since the reinforcing
本発明によれば、さらに、前記したような主鉄筋12bの異常が生じている箇所でのコンクリートのかぶり深さ測定することができる。
Further, according to the present invention, it is possible to measure the cover depth of the concrete at the location where the abnormality of the main reinforcing
その原理の概略を図8及び図9に沿って説明する。図8に示すようにベクトルmの成分を有するある一つの磁気双極子が原点に在るとき、任意の点(x,y,z)に生じる磁束密度ベクトルBは、 An outline of the principle will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 8, when a magnetic dipole having a component of vector m is at the origin, the magnetic flux density vector B generated at an arbitrary point (x, y, z) is
磁気双極子の作る磁束密度はxz平面に垂直な成分を見れば、磁気双極子を中心に対称な分布をしており、磁束密度xz平面に垂直な成分ByのX方向一次微分(∂By/∂x)は、 The magnetic flux density generated by the magnetic dipole has a symmetric distribution centered on the magnetic dipole when the component perpendicular to the xz plane is seen, and the first-order X-direction derivative (/ By / ∂x)
数式2でz=z0(定数)としたときの(∂By/∂x)は、図9のグラフに示すような波形となり、(∂By/∂x)で示される波形の山のピーク点(x1)と谷のボトム点(x2)との差
z0=X2−X1
がXの位置での深さを表す。
(∂By / ∂x) when z = z 0 (constant) in Equation 2 has a waveform as shown in the graph of FIG. 9, and the peak point of the peak of the waveform shown by (∂By / ∂x) Difference between (x1) and valley bottom point (x2)
z 0 = X 2 −X 1
Represents the depth at the position of X.
従って、図9のグラフに示すような磁束密度変化を測定し、その特性線から求められるるピーク点(x1)とボトム点(x2)との差を算出することにより、X位置すなわち異常位置での深さが求められる。 Therefore, the magnetic flux density change as shown in the graph of FIG. 9 is measured, and the difference between the peak point (x1) and the bottom point (x2) obtained from the characteristic line is calculated, so that the X position, that is, the abnormal position. The depth of is required.
図10は、鉄筋12(主鉄筋12b)の異常箇所でのかぶり深さを求めるために、鉄筋12の長手方向に沿った磁束密度成分Byを測定する方法を示す。この磁束密度成分Byの測定には、図示しないが図1に示したと同様な磁気検知部15が用いられ、その磁気センサ16は、主鉄筋12bの長手方向に沿ったY軸方向の磁束密度成分Byを検出すべく磁気検知部15に設置される。この磁気検知部15は、主鉄筋12bの異常箇所でコンクリート体11の表面11a上を主鉄筋12bと直角な補助鉄筋12aの長手方向であるX軸方向に移動させながら、Y軸方向の磁束密度成分Byを検出する。
FIG. 10 shows a method of measuring the magnetic flux density component By along the longitudinal direction of the reinforcing
この測定結果が、図11(a)のグラフに特性線32で示されている。グラフの横軸はx方向の移動距離を示し、その縦軸はY軸方向の磁束密度成分Byを示す。例えば微分回路またはコンピュータによる微分演算を利用して、特性線32で示される磁束密度成分Byをxで微分することにより、図9に示したと同様の磁束密度変化の特性線を得ることができ、その微分結果によって得られるグラフが図11(b)に示されている。図9に沿って説明したとおり、図11(b)のグラフの特性線33で示される波形の山のピーク点(x1)と谷のボトム点(x2)との差(z0=X2−X1)を求めることにより、異常箇所での深さすなわちかぶり深さを求めることができる。
The measurement result is indicated by a
鉄筋の異常箇所でのかぶり深さを求めるについて、前記したような微分演算を行うことなく、図9あるいは図11(b)に示したような磁束密度変化特性を求めることができる。この磁束密度変化特性を直接求めるために、図12に示す例では、前記したと同様な磁気センサ16を互いに微小間隔Δxを保持した状態で、コンクリート体11の表面11a上でX軸方向に一体的に移動させることにより、この一つの磁気センサ16のそれぞれで異常箇所における磁束密度成分By(By1、By2)を測定する。一方の磁気センサ16により検出された磁束密度成分By1及び他方の磁気センサ16により検出された磁束密度成分By2は、それぞれの出力信号を受ける演算回路34により演算処理を受け、その差分ΔBy(=By2−By1)が記録計21に出力される。この記録計21により、一対の磁気センサ16を含む磁気検知部15のX軸方向への走査に応じて、図9または図11(b)に示した(∂By/∂x)の分布曲線(33)に近似した(ΔBy/Δx)の分布曲線が得られる。
With respect to obtaining the cover depth at the abnormal location of the reinforcing bar, the magnetic flux density change characteristic as shown in FIG. 9 or FIG. 11B can be obtained without performing the differential operation as described above. In order to directly obtain the magnetic flux density change characteristic, in the example shown in FIG. 12, the
従って、図12に示す方法によれば、磁気測定により、直接的に図9または図11(b)に示したような磁束分布曲線を得ることができ、この磁束分布曲線から異常箇所での深さであるかぶり深さ(z0=X2−X1)を求めることができる。 Therefore, according to the method shown in FIG. 12, a magnetic flux distribution curve as shown in FIG. 9 or FIG. 11 (b) can be obtained directly by magnetic measurement, and the depth at the abnormal point can be obtained from this magnetic flux distribution curve. The depth of fog (z 0 = X 2 −X 1 ) can be obtained.
また、鉄筋のかぶり深さの測定は、前記した異常箇所での深さに代えて、鉄筋の所望箇所での深さ測定に適用することができる。 Moreover, the measurement of the cover depth of a reinforcing bar can be applied to the depth measurement in the desired location of a reinforcing bar instead of the depth in the abnormal location mentioned above.
前記したところでは、鉄筋12の主鉄筋12bを検査対象とした例について説明したが、補助鉄筋12aを検査対象とすることができる。また、本発明は、コンクリート以外の種々の非磁性体下に存在する強磁性体の非破壊検査に適用することができる。
In the above description, the example in which the main reinforcing
10 非破壊検査装置
11 コンクリート(非磁性体)
11a 表面
12(12a、12b) 鉄筋(強磁性体)
12a 補助鉄筋
12b 主鉄筋
13 異常箇所
15 磁気検知部
16 磁気センサ
18 変換器
20 磁束密度表示計(表示装置)
21 記録計(表示装置)
10
11a Surface 12 (12a, 12b) Reinforcing bar (ferromagnetic material)
21 Recorder (display device)
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