JP6688619B2 - Impact device used for impact elastic wave method - Google Patents
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Description
本発明は、コンクリートなどの内部に存在する欠陥等を非破壊で検査するための衝撃弾性波法に用いる打撃装置に関する。 The present invention relates to a hitting device used in a shock elastic wave method for nondestructively inspecting defects and the like existing inside concrete and the like.
従来より、建築又は土木コンクリート構造物等では、経年変化によって表面剥離や表面劣化が発生し、このコンクリート部分が剥落を起こして大事故に至ることが問題となっている。 2. Description of the Related Art Conventionally, it has been a problem that a building or civil engineering concrete structure or the like undergoes surface peeling or surface deterioration due to aging, and the concrete portion peels off to cause a serious accident.
このような事故を起こさないためには、定期的な維持管理において、構造物を壊さずに内部欠陥の有無を調査することが重要となっている。現在、コンクリートの内部欠陥を非破壊で検査するための手法の一つとして、衝撃弾性波法が知られている。国土交通省においても、「微破壊・非破壊試験によるコンクリート構造物の強度測定要領」(平成24年3月)を発表し、衝撃弾性波法によるコンクリート構造物の非破壊調査を推進している。 In order to prevent such an accident, it is important to check the presence or absence of internal defects without destroying the structure in regular maintenance. At present, the impact elastic wave method is known as one of the methods for nondestructively inspecting internal defects of concrete. The Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism has also announced "Guideline for measuring the strength of concrete structures by slightly destructive / non-destructive tests" (March 2012), and is promoting the non-destructive investigation of concrete structures by the shock elastic wave method. .
これまでに前記衝撃弾性波法によるコンクリートの内部欠陥の調査方法が幾つか提案されている。 Up to now, several methods for investigating internal defects of concrete by the impact elastic wave method have been proposed.
例えば、下記特許文献1では、健全性診断装置はコンクリート系構造物の表面に衝撃を与える打撃ハンマーと、この打撃ハンマーの打撃部に設けられた加速度センサと、この加速度センサと信号電送可能に接続された解析処理装置とからなり、前記コンクリート系構造物の表面を前記打撃ハンマーで叩打し、測定された時刻歴加速度a(t)を前記解析処理装置に取込み、前記解析処理装置において、前記時刻歴加速度a(t)を時間積分することにより前記打撃ハンマーの打撃初速度V0を算出し、構造物表面に発生した時刻歴打撃力F(t)(=M(ハンマー質量)×a(t))を前記打撃ハンマーの打撃初速度V0で除した値Z(t)を接触インピーダンスZ(t)とし、この接触インピーダンスZ(t)をもって前記コンクリート系構造物表面の健全度を評価するコンクリート系構造物の健全性診断方法が開示されている。
For example, in
また、下記特許文献2には、信号の強さと信号の経過時間の関係についてフーリエ変換することにより、信号の強さと振動数の関係に置き換えてスペクトル化し、センサによって検知したサンプリングデータによってしきい値を設定し、しきい値と測定データとを比較することによりコンクリート構造物の良否を判別するようにしたコンクリート構造物の非破壊診断方法が開示されている。
Further, in
更に、下記特許文献3には、コンクリート構造物のコンクリート内部に剥離部が存在すると、たわみによるたわみ振動が発生し、コンクリート内部が健全な場合は縦弾性波やレイリー波が発生し、たわみ振動は、縦弾性波やレイリー波と比較して振幅値が大きい特性を利用するコンクリート内部の剥離探査方法であって、コンクリート表面に打撃力を加えて、この打撃により発生する振動波形を測定して記録し、この測定波形を振幅値の最大値の共通化により標準化し、この標準化した測定波形の振幅値の絶対値を算出し、一定時間内での上記絶対値を加算して振幅加算値を算出し、この振幅加算値を基準値と比較して、この振幅加算値が基準値より大きくなる場合に剥離があると評価するコンクリート内部の剥離探査方法が開示されている。
Further, in
前述した特許文献1〜3のいずれにおいても、衝撃弾性波法では、検査対象となるコンクリート表面を直接打撃してコンクリート内に弾性波を発生させるようにしている。この弾性波を発生させる打撃装置としては、前記特許文献1〜3のいずれの文献でも、手で把持するタイプのハンマーであって、打撃部が鋼球とされるものが使用されている。
In all of
しかしながら、この種の把持型の鋼球ハンマーの場合は、コンクリート表面の強度、劣化の度合い、骨材の分布などの様々な要素によって、安定して一定の周波数の信号を入力することは困難であった。そのため、コンクリートの表面を掃引(所定間隔で同じ条件で探査していく方法)して測定・検査するような事例では、測定点ごとに発生する弾性波信号の入力周波数が微妙に異なり、解析結果の精度が低下するという問題があった。 However, in the case of this type of grip type steel ball hammer, it is difficult to stably input a signal of a constant frequency due to various factors such as the strength of the concrete surface, the degree of deterioration, and the distribution of aggregate. there were. Therefore, in the case of measuring and inspecting by sweeping the surface of concrete (a method of exploring under the same conditions at predetermined intervals), the input frequency of the elastic wave signal generated at each measurement point is slightly different, and the analysis result However, there was a problem that the accuracy of was decreased.
そこで本発明の主たる課題は、衝撃弾性波法に用いる打撃装置に関して、検査対象物(主としてコンクリート)の状態の影響を受けることなく、一定の周波数の弾性波を安定的に検査対象物に与えられるようにした打撃装置を提供することにある。 Therefore, a main object of the present invention is to stably apply an elastic wave having a constant frequency to an object to be inspected, without being affected by the state of the object to be inspected (mainly concrete), with respect to a hitting device used in the impact elastic wave method. The present invention is to provide a hitting device.
上記課題を解決するために請求項1に係る本発明として、全長に亘り一定の断面積で製作された所定長さの鋼棒であって、検査対象物に衝突させる先端面は球冠状を成し、上端面は平面状を成しているプランジャーと、前記プランジャーの上端面に衝突させる所定径の鋼球とからなり、
前記プランジャーの長さL(m)は、プランジャーによって検査対象物に与える弾性波の周波数f(Hz)と、プランジャーの長さL(m)との下式(1)の関係式に基づいて決定し、
前記鋼球は、前記プランジャーの共振周波数に対して±15%範囲内の周波数を打撃によって与え得る直径の鋼球を選定したことを特徴とする衝撃弾性波法に用いる打撃装置が提供される。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention according to
The length L (m) of the plunger is expressed by the following equation (1) between the frequency f (Hz) of the elastic wave given to the inspection object by the plunger and the length L (m) of the plunger. Based on
A striking device for use in an impact elastic wave method is provided , wherein the steel ball has a diameter capable of giving a frequency within a range of ± 15% with respect to the resonance frequency of the plunger by striking. .
上記請求項1記載の発明では、鋼球によって検査対象物を直接的に打撃するのではなく、所定径の鋼球によって上記構造条件のプランジャー(1次元棒)を介して、検査対象物に対して弾性波を与えるようにしている。このような間接打撃とすることによって、打撃力は鋼球がプランジャー上端面に衝突することによって発生し、検査対象物に接触しているプランジャーの先端面を介して検査対象物に伝達される。これらは弾性係数の安定した材料(鋼)であることから、鋼球とプランジャーとの接触時間は常に一定となり、安定して一定の周波数の波動を与えることが可能となる。
In the invention according to
また、規定の長さを持つプランジャーでは、鋼棒の長さと共振する特定の周波数が発生することがわかっているため(弾性波の多重反射理論)、打撃による周波数とプランジャーの共振周波数とをある程度の範囲内で一致させることによって、プランジャー内に、プランジャー長に応じた共振周波数の弾性波が生成されることになり、これが検査対象物に対して伝達される。 In addition, it is known that a plunger with a specified length generates a specific frequency that resonates with the length of the steel rod (the theory of multiple reflection of elastic waves). Are matched within a certain range, an elastic wave having a resonance frequency corresponding to the plunger length is generated in the plunger, which is transmitted to the inspection object.
従って、順次、検査対象点を移動させながら、同一径、同一質量の鋼球で同一材料のプランジャーを打撃した場合、一定の周波数の弾性波を安定的に検査対象物に対して与えることが可能となる。 Therefore, when the plunger of the same material is hit with steel balls of the same diameter and the same mass while moving the inspection point in sequence, it is possible to stably give an elastic wave of a certain frequency to the inspection object. It will be possible.
前記プランジャーの長さL(m)は、プランジャーの衝突によって検査対象物に与える弾性波の周波数f(Hz)と、プランジャーの長さL(m)との関係式(1)に基づいて決定する。また、前記鋼球は、前記プランジャーの共振周波数に対して±15%範囲内の周波数を打撃によって与え得る直径の鋼球を選定する。 The length L (m) of the plunger is based on the relational expression (1) between the frequency f (Hz) of the elastic wave given to the inspection object by the collision of the plunger and the length L (m) of the plunger. that determine Te. Further, as the steel ball, a steel ball having a diameter capable of giving a frequency within a range of ± 15% with respect to the resonance frequency of the plunger by hitting is selected.
鋼球をプランジャーの上端面に衝突させると、その波動は一次元の棒と見なし得るプランジャー内で多重反射する。弾性波の多重反射理論によるとプランジャーの長さの2倍を周期とする定在波が発生する。従って、鋼球打撃によって生成される周波数の弾性波を、プランジャーの共振周波数にある程度の範囲で一致させることによって、減衰はするが正弦波とみなし得る単一周波数を生成させることができるようになる。この時、プランジャーによって検査対象物に与える弾性波の周波数f(Hz)と、プランジャーの長さL(m)とは上式(1)によって示される関係にあるため、この(1)式に基づいてプランジャーの長さL(m)との関係で、検査対象物に与える弾性波の周波数(Hz)を設定することが可能となる。 When a steel ball hits the upper end surface of the plunger, its waves undergo multiple reflections within the plunger, which can be considered as a one-dimensional rod. According to the multiple reflection theory of elastic waves, a standing wave with a period twice the length of the plunger is generated. Therefore, it is possible to generate a single frequency that can be regarded as a sinusoidal wave although it is damped by matching the elastic wave of the frequency generated by hitting a steel ball with the resonance frequency of the plunger within a certain range. Become. At this time, since the frequency f (Hz) of the elastic wave given to the inspection object by the plunger and the length L (m) of the plunger have the relationship shown by the above equation (1), this equation (1) It is possible to set the frequency (Hz) of the elastic wave given to the inspection object based on the relationship with the length L (m) of the plunger.
請求項2に係る本発明として、前記プランジャーの球冠状先端面の半径と、前記鋼球の半径とを一致させている請求項1記載の衝撃打撃法に用いる打撃装置が提供される。
As the present invention according to
上記請求項2記載の発明では、前記プランジャーの球冠状先端面の半径と、前記鋼球の半径とを一致させるようにしている。コンクリート等の検査対象物を接触するプランジャーの先端では、検査対象物に対してある程度の弾性変形を与える必要があるため、プランジャーの先端は球冠状とし、この球冠の半径は使用する鋼球の半径と一致させることが望ましい。
In the invention described in
請求項3に係る本発明として、前記プランジャーは、円筒形状のホルダーの挿通孔内に易変形性の弾性体を介して保持されており、前記ホルダーの先端面をプランジャーの先端面よりも1〜2mmだけ突出させており、前記ホルダーに応答弾性波を計測する弾性波センサを一体的に備えている請求項1、2いずれかに記載の衝撃弾性波法に用いる打撃装置が提供される。
As a third aspect of the present invention, the plunger is held in an insertion hole of a cylindrical holder via an elastic body that is easily deformable, and the tip end surface of the holder is more than the tip end surface of the plunger. A striking device for use in the impact elastic wave method according to
上記請求項3記載の発明は、応答弾性波を計測する弾性波センサを打撃装置に対して一体的に設ける場合の第1態様を示したものである。先ず、前記プランジャーは、円筒形状のホルダーの挿通孔内に易変形性の弾性体を介して保持されている構造とするとともに、前記ホルダーの先端面をプランジャーの先端面よりも1〜2mmだけ突出させるようにし、前記ホルダーに応答弾性波を計測する弾性波センサを一体的に設けるようにする。
The invention according to
従って、プランジャーの先端を検査対象物に押し付けた際、前記ホルダーの先端面が検査対象物に強く接触させることが可能となるため、応答弾性波が前記ホルダーに効率よく伝達され、この応答弾性波を弾性波センサによって精度良く計測することが可能となる。 Therefore, when the tip of the plunger is pressed against the object to be inspected, the tip surface of the holder can be brought into strong contact with the object to be inspected, so that the response elastic wave is efficiently transmitted to the holder, and the response elastic wave is transmitted. It becomes possible to measure the wave with high accuracy by the elastic wave sensor.
本打撃装置に対して、応答弾性波を検出する弾性波センサを一体的に備えることによって、ハンドリング性が良好となり、計測作業を効率的に行えるようになる。 By integrally providing the impact device with an elastic wave sensor that detects a response elastic wave, the handling property is improved, and the measurement work can be efficiently performed.
請求項4に係る本発明として、前記プランジャーの外面に、応答弾性波を計測する歪みゲージを貼付している請求項1、2いずれかに記載の衝撃弾性波法に用いる打撃装置が提供される。
As a fourth aspect of the present invention, there is provided a striking device used in the shock elastic wave method according to any one of
請求項4記載の発明は、応答弾性波を計測する弾性波センサを打撃装置に対して一体的に設ける場合の第2態様を示したものである。具体的には、前記プランジャーの外面に、応答弾性波を計測する歪みゲージを貼付するようにしたものである。打撃を与えるプランジャー自体に応答弾性波を計測する歪みゲージを設けるようにしたため、応答弾性波が前記プランジャーに効率よく伝達され、この応答弾性波を歪みゲージ(弾性波センサ)によって精度良く計測することが可能となる。
The invention according to
以上詳説のとおり本発明によれば、衝撃弾性波法に用いる打撃装置に関して、コンクリートの状態の影響を受けることなく、一定の周波数の弾性波を安定的に検査対象物に与えることが可能となる。 As described above in detail, according to the present invention, with respect to the impact device used for the impact elastic wave method, it is possible to stably apply an elastic wave having a constant frequency to the inspection object without being affected by the state of the concrete. .
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
〔第1形態例〕
本発明に係る衝撃弾性波法による計測装置は、図1に示されるように、打撃装置1と、検査対象物からの応答弾性波を計測する弾性波センサ2と、波形収録装置3と、この波形収録装置3に接続された評価装置4とから構成されている。
[First embodiment]
As shown in FIG. 1, an impact elastic wave measuring device according to the present invention includes a
前記打撃装置1は、全長に亘り一定の断面積で製作された所定長さの鋼棒であって、検査対象物に衝突させる先端面は球冠状を成し、上端面は平面状を成しているプランジャー10と、前記プランジャー10の上端面に衝突させる所定径の鋼球11とから構成されている。
The
以下、更に具体的に詳述する。 Hereinafter, it will be described more specifically.
前記プランジャー10は、鋼材によって製作された、全長に亘って一定の断面積の鋼棒である。鋼棒の断面形状は、円形状としても良いし、矩形若しくは多角形状としてもよい。通常は鋼球11の平面形状に合わせて円形状とするのが望ましい。
The
前記プランジャー10の先端面10aは、検査対象物(主としてコンクリート)の表面にある程度の弾性変形を与える必要があるため球冠状とするのが望ましい。また、プランジャー10の上端面10bは鋼球11を衝突させるために平面状を成していることが望ましい。前記プランジャー先端の球冠の半径r1と、前記鋼球11の半径r2とは一致させることが望ましい。
It is preferable that the
前記鋼球11は、文字通り材質は鋼材からなり、前記プランジャー10の長さに合わせた直径のものを使用するのが望ましい。鋼球11をプランジャー10の上端面に衝突させた際に発生する振動周波数は、鋼球11とプランジャー10の接触時間に依存し、接触時間は鋼球11の質量の1/3乗に比例する。すなわち、鋼球11の質量は言い換えれば、鋼球の直径に比例することになる。
It is preferable that the
鋼球11を衝突させた際にプランジャー10に伝わる振動周波数をプランジャー10の共振周波数に合わせるようにすれば、鋼球11によって与えた振動が速やかに前記共振周波数に移行するようになり、この共振周波数の振動が検査対象物に伝達されるようになるため、前記鋼球11の直径(質量)は、衝突時にプランジャー10に与える振動周波数がプランジャー10の共振周波数に近くなるように設定するのが望ましい。
If the vibration frequency transmitted to the
前記鋼球11で打撃力を与える際には、衝突速度が速くなると接触時間が短くなる。このため、鋼球11とプランジャー先端の衝突速度は、ある程度の範囲で制御される必要がある。従って、鋼球11をプランジャー10の上端面10bに衝突させる方法としては、例えば図2に示されるように、プランジャー10の上部に鋼球発射器具5を備え、鋼球11をスプリングの弾発力によってプランジャー10の上端面10bに衝突させるようにする。前記鋼球発射器具5は、内部にスプリング21を備えたガイド管20と、磁石により鋼球11を吸着保持し得る発射板22とからなり、図2(A)に示されるように、発射板22を奥側に移動させることによってスプリング21を縮こまらせ、弾発エネルギーを溜め込んだ状態として、図2(B)に示されるように、発射板22をスプリング21の弾発力により急激に押し出すと、発射台22が停止位置になった時に、鋼球11が慣性力によってプランジャー10の上端面10bに向けて発射される機構とした器具や、例えば図3に示されるように、ガイド筒24内に弱いスプリング25によって鋼球11を吊持し、プランジャー10の上端部に設けたソレノイド23に通電し磁化することにより、前記鋼球11を急速に引き寄せてプランジャー10の上端面10bに衝突させる機構とした器具などを採用することができる。
When the striking force is applied by the
前記弾性波センサ2は、検査対象物の表面に接触させ、前記打撃装置1によって検査対象物に与えた波動の応答弾性波を計測する。この弾性波センサ2としては、例えば、加速度センサ、AEセンサ、振動センサなどを使用することができる。
The
前記弾性波センサ2によって計測された振動は、A/D変換器(図示せず)によりアナログ・デジタル変換された後、前記波形収録装置3に入力される。
The vibration measured by the
前記波形収録装置3は、前記弾性波センサ2によって測定された波動の電気信号を記録するための装置である。この波形収録装置3は、電気信号を記憶するためのサーバー、ハードディスク等のストレージ、CD、DVD等の記録媒体、メモリ等で構成されている。波形収録装置3は、弾性波センサ2から信号を受信してこれらを時系列的に記憶することができる。
The
前記評価装置4は、例えばPC(パーソナルコンピューター)やスマートフォン、タブレット型端末、ウェアラブル端末等の電子機器で構成されている。この評価装置4は、波形収録装置3内に記憶されている波形を解析することにより、コンクリート等の検査対象物の内部欠陥の有無を評価する。この評価装置4は、記録された波形に対して、例えばFFT(Fast Fourier Transform)を施すことにより、時間軸の波形データを周波数軸のスペクトラムデータに変換する。或いは、ウェーブレット変換を施すことにより、時間−周波数軸のスプクトラムデータに変換する。これにより、評価装置4は、所望の周波数領域におけるスペクトラムの有無を介して、コンクリート等の検査対象物の内部欠陥の有無の判断を行う。
The
この評価装置4は、例えば図示しないディスプレイ等からなる表示部を介して各データを表示することができる。また、評価装置4は、これら各データをストレージ内に記録し、ユーザによる命令に基づいてこれらデータを表示部に表示し、又は携帯型メモリにこれらデータを書き込むことができる。ユーザは、この携帯型メモリを評価装置4から取り出して自由に持ち運びすることが可能となる。更に、評価装置4は、これら各データを公衆通信網を介して他の電子機器へ転送することも可能となる。
The
〔打撃装置1の原理〕
本打撃装置1は、鋼球11によって検査対象物(コンクリート等)を直接的に打撃するのではなく、所定径の鋼球11によって上記構造条件のプランジャー10(1次元棒)を介して、検査対象物に対して弾性波を与えるようにしている。このような間接打撃とすることによって、打撃力は鋼球11と、プランジャー先端の衝突によって発生し、これらは弾性係数の安定した材料(鋼)であることから、鋼球11とプランジャー10との接触時間は常に一定となり、安定した周波数が発生する。
[Principle of striking device 1]
The
弾性波の多重反射理論によると、規定の長さを持つプランジャー10では、鋼棒の長さと共振する特定の周波数が発生することがわかっている。鋼球11がプランジャー10の上端面に衝突した特に発生する波動は、接触時間を1周期とする波長を持つ。この波動が1次元の棒とみなし得るプランジャー10内を多重反射すると、プランジャー10の長さLの2倍の周期とする定在波が発生する。従って、鋼球打撃による周波数と、プランジャー10の共振周波数の周波数を合わせることによって、プランジャー10内に安定した振動周波数が生成される。コンクリート面の打撃装置として使用する場合は、プランジャー10の先端をコンクリート表面に接触させる必要があり、伝達時に僅かに周波数が低下する可能性はあるものの、ほぼ正弦波とみなし得る単一周波数を生成することができる。
According to the multiple reflection theory of elastic waves, it is known that the
前記プランジャー10によって検査対象物に与える弾性波の周波数f(Hz)(プランジャー10内に生成される波動の周波数)と、前記プランジャー10の長さL(m)とは下式(1)の関係式にある。
プランジャー10内に生成される波動の周波数(共振周波数)と、プランジャー10の長さLと、プランジャー10の共振周波数に近い周波数を打撃によって与え得る鋼球11の直径(mm)との組み合わせ例を示せば、下表1のとおりである。
Of the frequency (resonance frequency) of the wave generated in the
また、鋼球11の打撃によって生じた波動周波数をプランジャー内の多重反射によって共振周波数に速やかに移行させるためには、プランジャー10の共振周波数の周波数に近い周波数を打撃によって与え得る鋼球11の直径を選定することが重要である。しかし、鋼球11を衝突させた際に発生する波動周波数をプランジャー10の共振周波数に完全に一致させることは難しいため、概ねその±15%範囲内、好ましくは±10%範囲内とするのが望ましい。
Further, in order to quickly shift the wave frequency generated by the impact of the
以上のように、プランジャー10の長さを特定し、かつ鋼球11の直径を特定することにより、プランジャー10を介して検査対象物に与える波動の周波数を一定にでき、解析結果の精度を向上できるようになる。
As described above, by specifying the length of the
また、表1に示されるように、本打撃装置1では、プランジャー10の長さを特定することにより、検査対象物に与える周波数を任意に設定することが可能となる。一般的には、相対的比較で周波数が高いほど検出精度が高まる傾向にあるが、内部欠陥の深さが深い場合には、高周波数の場合、コンクリート内で振動の減衰が大きく検査精度が低下する傾向にある。従って、内部欠陥が深い位置にある場合は相対的に低い周波数を選択することにより減衰を抑え検出精度を向上させることが可能となる。
Further, as shown in Table 1, in the
〔第2形態例〕
次に、本打撃装置1の第2形態例について、図4及び図5に基づいて詳述する。本打撃装置1は、応答弾性波を計測する弾性波センサを打撃装置1に対して一体的に設ける場合の第1態様を示したものである。
[Second embodiment example]
Next, a second example of the
前記打撃装置1は、全長に亘り一定の断面積で製作された所定長さの鋼棒であって、検査対象物に衝突させる先端面は球冠状を成し、上端面は平面状を成しているプランジャー10と、前記プランジャー10の上端面に衝突させる所定径の鋼球11と、前記プランジャー10を保持する円筒形状のホルダー12と、このホルダー12に一体的に備えられた弾性波センサ2とから構成されている。
The
前記プランジャー10及び前記鋼球11については前記第1形態例で説明済みであるため省略し、前記ホルダー12及び弾性波センサ2について説明する。
Since the
前記プランジャー10は、円筒形状のホルダー12の挿通孔内に、ゴムや柔らかい樹脂などの易変形性の弾性体13を介して保持されており、図5に示されるように、前記ホルダー12の先端面はプランジャー10の先端面10aよりも1〜2mmだけ突出させている(符号A寸法)。また、前記ホルダー12の上端部には、フランジ状の水平板部12aを有し、この上面に弾性波センサ2が一体的に設けられている。
The
従って、プランジャー10を検査対象物側に押し付けると、前記弾性体13の変形によってプランジャー10の先端は検査対象物に接触するとともに、前記前記ホルダー12の先端面が検査対象物に強く接触されるようになるため、応答弾性波が前記ホルダー12に効率よく伝達され、この応答弾性波を前記弾性波センサ2によって精度良く計測することが可能となる。
Therefore, when the
〔第3形態例〕
本打撃装置1の第3形態例について、図6に基づいて詳述する。本打撃装置1は、応答弾性波を計測する弾性波センサを打撃装置1に対して一体的に設ける場合の第2態様を示したものである。
[Third embodiment example]
A third form example of the
本形態例では、プランジャー10の先端近傍位置であってその外面に、180度方向の2箇所或いは90度方向の4箇所に対して、応答弾性波を計測するための歪みゲージ6を貼付したものである。打撃を与えるプランジャー10自体に応答弾性波を計測する歪みゲージ6を設けるようにしたため、応答弾性波が前記プランジャー10に効率よく伝達され、この応答弾性波を前記歪みゲージ6(弾性波センサ)によって精度良く計測することが可能となる。
In the present embodiment, the
〔打撃装置1の応用適用例〕
本打撃装置1は、衝撃弾性波法によるコンクリートの内部欠陥の検出に主として使用されるものであるが、その構造は、前述したように、長細い形状を成しており、この構造利点を利用して、後述するようなPC構造物におけるPC鋼材のシース管内のグラウト充填度の評価方法に対しても好適に適用することが可能である。
[Application Example of Impact Device 1]
The
橋梁や高架橋、建築物等のPC構造物におけるPC鋼材のシース管内にはグラウトが充填される。このようなPC鋼材のシース管内においてグラウトの充填不良が生じた場合には、これに起因するPC鋼材の腐食、破断事故が生じる可能性がある。そのため、現在、PC鋼材のシース管内のグラウト充填度を衝撃弾性波法によって調査することが行われている。 Grout is filled in the sheath pipe of PC steel in PC structures such as bridges, viaducts, and buildings. When the grout filling failure occurs in such a sheath pipe of the PC steel material, there is a possibility that the PC steel material may be corroded or broken due to the defective filling. Therefore, the grout filling degree in the sheath tube of PC steel is currently investigated by the impact elastic wave method.
最近、前記グラウト充填度の調査方法として、PC構造物の表面から上記シース管の外表面に連続する孔を削孔し、削孔された上記孔を介して上記シース管の表面に波動を直接印加し、上記シース管へ加えられた波動の伝搬挙動を検出し、検出された波動の伝搬挙動に基づいて上記シース管内へのグラウトの充填度を評価する方法が提案されているが、前記孔内に挿入してシース管に波動を与える打撃装置として、本打撃装置1を好適に適用することができる。
Recently, as a method of investigating the grout filling degree, a continuous hole is drilled from the surface of a PC structure to the outer surface of the sheath tube, and a wave is directly applied to the surface of the sheath tube through the drilled hole. A method has been proposed in which the propagation behavior of a wave applied to the sheath tube is detected, and the filling degree of grout into the sheath tube is evaluated based on the detected wave propagation behavior. The
図7に示されるように、PC構造物30の表面から上記シース管31の外表面に連続する孔30aを形成する際には、躯体損傷度を考慮すると、なるべく小さな径の孔とすることが望ましい。従来より打撃装置として用いられているハンマータイプの鋼球では孔内でシース管31に対して打撃を与えることはできない。
As shown in FIG. 7, when forming a
そこで、同図に示すように、細長い形状を成す本打撃装置1(第2形態例を図示)をコンクリート表面からシース管31まで形成した孔30a内に挿入して、シース管31に対して直接的に打撃を与えることが可能となる。
Therefore, as shown in the same figure, the
1…打撃装置、2…弾性波センサ、3…波形収録装置、4…評価装置、5…鋼球発射器具、6…歪みゲージ、10…プランジャー、10a…先端面、10b…上端面、11…鋼球、12…ホルダー、13…易変形性の弾性体 1 ... Hitting device, 2 ... Elastic wave sensor, 3 ... Waveform recording device, 4 ... Evaluation device, 5 ... Steel ball launching device, 6 ... Strain gauge, 10 ... Plunger, 10a ... Tip surface, 10b ... Top surface, 11 … Steel balls, 12… Holders, 13… Easily deformable elastic body
Claims (4)
前記プランジャーの長さL(m)は、プランジャーによって検査対象物に与える弾性波の周波数f(Hz)と、プランジャーの長さL(m)との下式(1)の関係式に基づいて決定し、
前記鋼球は、前記プランジャーの共振周波数に対して±15%範囲内の周波数を打撃によって与え得る直径の鋼球を選定したことを特徴とする衝撃弾性波法に用いる打撃装置。 A steel rod of a predetermined length manufactured with a constant cross-sectional area over the entire length, the tip surface for colliding with the inspection object has a spherical crown shape, and the upper end surface has a planar plunger, Ri Do and a steel ball having a predetermined diameter to impinge on the upper end surface of the plunger,
The length L (m) of the plunger is expressed by the following equation (1) between the frequency f (Hz) of the elastic wave given to the inspection object by the plunger and the length L (m) of the plunger. Based on
The hitting device used for the impact elastic wave method is characterized in that the steel ball is selected to have a diameter capable of giving a frequency within a range of ± 15% with respect to the resonance frequency of the plunger by hitting.
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