JP2614152B2 - セメント構造物の超音波による強度試験方法 - Google Patents
セメント構造物の超音波による強度試験方法Info
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- G01N29/04—Analysing solids
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、コンクリートやモル
タル等のセメントを用いた構造物（以下セメント構造
物）の強度試験方法に関し、詳しくは、超音波を用いて
比較的精度の高い強度評価ができるような超音波による
強度試験方法に関する。
タル等のセメントを用いた構造物（以下セメント構造
物）の強度試験方法に関し、詳しくは、超音波を用いて
比較的精度の高い強度評価ができるような超音波による
強度試験方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】建築物の保有耐久力の診断のためにコン
クリート構造体がどの程度の強度を有しているか、特に
経年劣化したコンクリート構造物の強度の判定について
非破壊的で簡便な評価の方法の開発についての要望が建
築業界や資材業界をはじめ各種分野等に強くある。現
在、コンクリート強度を判定する場合などに最も直接的
な方法として採用されているのは、コンクリート構造体
から直接コアサンプルを採取してこれに対して強度試験
を試みることである。しかし、これは、構造体に部分的
に損傷を加えることになり、手間と費用の点から好まし
い方法ではない。
クリート構造体がどの程度の強度を有しているか、特に
経年劣化したコンクリート構造物の強度の判定について
非破壊的で簡便な評価の方法の開発についての要望が建
築業界や資材業界をはじめ各種分野等に強くある。現
在、コンクリート強度を判定する場合などに最も直接的
な方法として採用されているのは、コンクリート構造体
から直接コアサンプルを採取してこれに対して強度試験
を試みることである。しかし、これは、構造体に部分的
に損傷を加えることになり、手間と費用の点から好まし
い方法ではない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような手段を採ら
ずに簡便かつ非破壊的に行う構造物の現場強度試験方法
として、現在シュミットハンマによる反発硬度測定法や
超音波パルス速度法、そしてこれらの併用法などが用い
られている。この中で超音波パルス速度法は、縦波音速
を用いて行うものであって、比較的簡便な方法として利
用価値が高い。しかし、現在のところ論理的あるいは実
験的な研究の域にあって、実用的なものになってはいな
い。コンクリート等の構造物を透過する超音波の周波数
は、８ｋＨｚ〜８００ｋＨｚ程度であり、金属材料の場
合と比較して２桁以上も低い。そのため、超音波の指向
性は非常に鈍く、また、パルスを使用しているためにそ
の論理的な解析が難しいというのが実用化をはばんでい
る。そのため超音波を利用するコンクリート構造体の強
度評価は、精度的にみても、また、信頼性から言っても
実用の面からみてほど遠いところにある。
ずに簡便かつ非破壊的に行う構造物の現場強度試験方法
として、現在シュミットハンマによる反発硬度測定法や
超音波パルス速度法、そしてこれらの併用法などが用い
られている。この中で超音波パルス速度法は、縦波音速
を用いて行うものであって、比較的簡便な方法として利
用価値が高い。しかし、現在のところ論理的あるいは実
験的な研究の域にあって、実用的なものになってはいな
い。コンクリート等の構造物を透過する超音波の周波数
は、８ｋＨｚ〜８００ｋＨｚ程度であり、金属材料の場
合と比較して２桁以上も低い。そのため、超音波の指向
性は非常に鈍く、また、パルスを使用しているためにそ
の論理的な解析が難しいというのが実用化をはばんでい
る。そのため超音波を利用するコンクリート構造体の強
度評価は、精度的にみても、また、信頼性から言っても
実用の面からみてほど遠いところにある。
【０００４】この発明は、このような従来技術の問題点
を解決するものであって、超音波を利用して簡便で信頼
性の高いセメント構造物の超音波による強度試験方法を
提供することを目的とする。
を解決するものであって、超音波を利用して簡便で信頼
性の高いセメント構造物の超音波による強度試験方法を
提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明のセメント構造
物の超音波による強度試験方法の特徴は、セメント構造
物について縦波の音速（ＶL ）と減衰率（αL ）、横波
の音速（ＶS ）と減衰率（αS ）とを測定するとともに
これら測定値と前記セメント構造物についてその骨材率
Ｍ、水セメント比Ｎ、前記セメント構造物を構築してか
らの経過期間Ａとを要素として次の関係式に従って前記
セメント構築物の圧縮強度σの評価を行うものである。 σ＝Ｋ1 ・ＶL ＋Ｋ2 ・αL ＋Ｋ3 ・ＶS ＋Ｋ4 ・αS ＋Ｋ5 ・Ａ＋Ｋ6 ・Ｍ＋Ｋ7 ・Ｎ＋Ｋ8 ただし、Ｋ1 〜Ｋ7 は係数であり、Ｋ8 は補正項であっ
て、これらは測定対象物の種類に対応したサンプル等を
実測値して決定される数値である。
物の超音波による強度試験方法の特徴は、セメント構造
物について縦波の音速（ＶL ）と減衰率（αL ）、横波
の音速（ＶS ）と減衰率（αS ）とを測定するとともに
これら測定値と前記セメント構造物についてその骨材率
Ｍ、水セメント比Ｎ、前記セメント構造物を構築してか
らの経過期間Ａとを要素として次の関係式に従って前記
セメント構築物の圧縮強度σの評価を行うものである。 σ＝Ｋ1 ・ＶL ＋Ｋ2 ・αL ＋Ｋ3 ・ＶS ＋Ｋ4 ・αS ＋Ｋ5 ・Ａ＋Ｋ6 ・Ｍ＋Ｋ7 ・Ｎ＋Ｋ8 ただし、Ｋ1 〜Ｋ7 は係数であり、Ｋ8 は補正項であっ
て、これらは測定対象物の種類に対応したサンプル等を
実測値して決定される数値である。
【０００６】
【作用】このように、従来の縦波音速のみによる測定に
加えて、縦波音速とその減衰率および横波音速とその減
衰率、さらにこれらの測定値に対して補正項としてセメ
ント構造物についてその骨材率（ｓ／ａ）、水セメント
比（ｗ／ｃ）、セメント構造物を構築してからの経過期
間Ａとを評価要素に加えて圧縮強度σを算出することで
実際の圧縮強度に近い強度評価が超音波測定により可能
になる。
加えて、縦波音速とその減衰率および横波音速とその減
衰率、さらにこれらの測定値に対して補正項としてセメ
ント構造物についてその骨材率（ｓ／ａ）、水セメント
比（ｗ／ｃ）、セメント構造物を構築してからの経過期
間Ａとを評価要素に加えて圧縮強度σを算出することで
実際の圧縮強度に近い強度評価が超音波測定により可能
になる。
【０００７】
【実施例】図１は、この発明のセメント構造物の超音波
による強度試験方法における圧縮強度の実測値と理論式
との関係の説明図であり、図２は、その論理式を求める
ための試験体測定の説明図である。
による強度試験方法における圧縮強度の実測値と理論式
との関係の説明図であり、図２は、その論理式を求める
ための試験体測定の説明図である。
【０００８】図１に●で示す１８個のコンクリートサン
プルについての実測値とこの発明による論理式に基づい
て求められる重回帰式のグラフ（実線）とを示してい
て、これを推定式（σｒｅａｌ＝σEst ）として用い
る。この実線のグラフとして示した圧縮強度評価線は、
実測との差で±１０％程度に抑えられる。これは、従来
の縦波音速ＶL に加えて、横波音速ＶS 、超音波の減衰
率α（縦波減衰率αL 、横波減衰率αS ）、そしてコン
クリート材料の成分（水の量ｗ，セメントの量ｃ，細骨
材の量ｓ，全体ａ）、時間的な状態補正値（日数Ａ）等
を加えて評価式を求め得たことによる。その圧縮強度σ
の評価式を次に示すと、 σ＝Ｋ1 ・ＶL ＋Ｋ2 ・αL ＋Ｋ3 ・ＶS ＋Ｋ4 ・αS ＋Ｋ5 ・Ａ＋Ｋ6 ・Ｓ／ａ＋Ｋ7 ・ｗ／ｃ＋Ｋ8 ………(1) となる。ここで、最初の行のＫ1 ・ＶL ＋Ｋ2 ・αL ＋
Ｋ3 ・ＶS ＋Ｋ4 ・αS は、コンクリート構造物対して
超音波測定により対象を実測することによって得られ
る、そのときの状態評価データである。従来と異なるの
は、ここでは超音波の測定値に縦波減衰率と横波音速、
その減衰率とが加えられていることである。次の行の最
初にあるＫ5 ・Ａは、最初の行の測定データに対して測
定対象が構築されてから現在までの時間経過による時間
補正項となっている。これは、セメントの成分が日数の
経過に従って反応が漸進し変質すること等に関係して導
入され、先の(1) 式の第１行目に示す超音波の測定デー
タのみの値だけではリニアには把握し切れない測定情報
をこれにより補正することで測定精度を向上させるもの
である。その次のＫ6 ・Ｓ／ａ＋Ｋ7 ・ｗ／ｃは、打込
み時のコンクリート構造物の特性に従う特性補正項であ
る。これは、骨材の状態が実際にコンクリート構造体の
剪断強度に関係していると考えられ、導入されたもので
ある。すなわち、超音波の使用周波数が低いこともあっ
て、十分に骨材の強度に対する作用が先の(1) 式の第１
行目の式で表せられる測定データから得られる値だけで
は単純に現れないところをこの補正項で補正している。
Ｋ8 は、測定対象に応じて決定される式全体の補正項で
ある。
プルについての実測値とこの発明による論理式に基づい
て求められる重回帰式のグラフ（実線）とを示してい
て、これを推定式（σｒｅａｌ＝σEst ）として用い
る。この実線のグラフとして示した圧縮強度評価線は、
実測との差で±１０％程度に抑えられる。これは、従来
の縦波音速ＶL に加えて、横波音速ＶS 、超音波の減衰
率α（縦波減衰率αL 、横波減衰率αS ）、そしてコン
クリート材料の成分（水の量ｗ，セメントの量ｃ，細骨
材の量ｓ，全体ａ）、時間的な状態補正値（日数Ａ）等
を加えて評価式を求め得たことによる。その圧縮強度σ
の評価式を次に示すと、 σ＝Ｋ1 ・ＶL ＋Ｋ2 ・αL ＋Ｋ3 ・ＶS ＋Ｋ4 ・αS ＋Ｋ5 ・Ａ＋Ｋ6 ・Ｓ／ａ＋Ｋ7 ・ｗ／ｃ＋Ｋ8 ………(1) となる。ここで、最初の行のＫ1 ・ＶL ＋Ｋ2 ・αL ＋
Ｋ3 ・ＶS ＋Ｋ4 ・αS は、コンクリート構造物対して
超音波測定により対象を実測することによって得られ
る、そのときの状態評価データである。従来と異なるの
は、ここでは超音波の測定値に縦波減衰率と横波音速、
その減衰率とが加えられていることである。次の行の最
初にあるＫ5 ・Ａは、最初の行の測定データに対して測
定対象が構築されてから現在までの時間経過による時間
補正項となっている。これは、セメントの成分が日数の
経過に従って反応が漸進し変質すること等に関係して導
入され、先の(1) 式の第１行目に示す超音波の測定デー
タのみの値だけではリニアには把握し切れない測定情報
をこれにより補正することで測定精度を向上させるもの
である。その次のＫ6 ・Ｓ／ａ＋Ｋ7 ・ｗ／ｃは、打込
み時のコンクリート構造物の特性に従う特性補正項であ
る。これは、骨材の状態が実際にコンクリート構造体の
剪断強度に関係していると考えられ、導入されたもので
ある。すなわち、超音波の使用周波数が低いこともあっ
て、十分に骨材の強度に対する作用が先の(1) 式の第１
行目の式で表せられる測定データから得られる値だけで
は単純に現れないところをこの補正項で補正している。
Ｋ8 は、測定対象に応じて決定される式全体の補正項で
ある。
【０００９】この式から理解できるように、この圧縮強
度評価式は、従来の圧縮強度評価である超音波の縦波音
速に加えて、その減衰率、横波の音速及びその減衰率を
実測することでより実用的な圧縮強度の測定を行うとと
もに、これらの測定結果を荷重をかけて加算し、さらに
その結果に対して経過時間補正と測定対象の構築時の状
態特性補正を加えることで、従来実用的な状態に至って
いない超音波によるコンクリート構造物の圧縮強度評価
を実用化の段階まで高めたものである。
度評価式は、従来の圧縮強度評価である超音波の縦波音
速に加えて、その減衰率、横波の音速及びその減衰率を
実測することでより実用的な圧縮強度の測定を行うとと
もに、これらの測定結果を荷重をかけて加算し、さらに
その結果に対して経過時間補正と測定対象の構築時の状
態特性補正を加えることで、従来実用的な状態に至って
いない超音波によるコンクリート構造物の圧縮強度評価
を実用化の段階まで高めたものである。
【００１０】このような評価要素を選択することがコン
クリート構造物の圧縮強度評価に有効であることを発明
者等は、多数の実験と研究を重ねて得たものであり、こ
れを立証するための典型的な例としてここでは、次のよ
うな基礎データを紹介する。その前に、まず、コンクリ
ート構造物の強度について考えてみると、これは、最大
剪断力や剪断歪みエネルギーに支配されていることが経
験的に知られている。そこで、コンクリート構造物の諸
弾性率のうち、破壊と最も密接な関係にあるパラメータ
は、剪断変形を支配するＧ′であると考えられる。この
Ｇ′に着目すると、半無限等方弾性体を平面波がＸ軸方
向に伝搬する場合の運動方程式から次の関係式が導かれ
る。 ＶL ＝｛（Ｋ′＋（４／３）Ｇ′）／ρ｝1/2 ………(2) Ｅ′＝Ｋ′＋（４／３）Ｇ′ ………(3) ＶS ＝（Ｇ′／ρ）1/2 ………(4) ここで、Ｅ′は、複素縦弾性率、Ｋ′は、複素体積弾
性率、Ｇ′は、複素ずり弾性率であるが、コンクリート
構造物の場合には、粘生に関する項を排除できるので、
実際には、Ｅ′，Ｋ′，Ｇ′は、それぞれ実数部のみと
なり、動的縦弾性率、動的体積弾性率、動的ずり弾性率
となる。
クリート構造物の圧縮強度評価に有効であることを発明
者等は、多数の実験と研究を重ねて得たものであり、こ
れを立証するための典型的な例としてここでは、次のよ
うな基礎データを紹介する。その前に、まず、コンクリ
ート構造物の強度について考えてみると、これは、最大
剪断力や剪断歪みエネルギーに支配されていることが経
験的に知られている。そこで、コンクリート構造物の諸
弾性率のうち、破壊と最も密接な関係にあるパラメータ
は、剪断変形を支配するＧ′であると考えられる。この
Ｇ′に着目すると、半無限等方弾性体を平面波がＸ軸方
向に伝搬する場合の運動方程式から次の関係式が導かれ
る。 ＶL ＝｛（Ｋ′＋（４／３）Ｇ′）／ρ｝1/2 ………(2) Ｅ′＝Ｋ′＋（４／３）Ｇ′ ………(3) ＶS ＝（Ｇ′／ρ）1/2 ………(4) ここで、Ｅ′は、複素縦弾性率、Ｋ′は、複素体積弾
性率、Ｇ′は、複素ずり弾性率であるが、コンクリート
構造物の場合には、粘生に関する項を排除できるので、
実際には、Ｅ′，Ｋ′，Ｇ′は、それぞれ実数部のみと
なり、動的縦弾性率、動的体積弾性率、動的ずり弾性率
となる。
【００１１】この式から理解できるように、圧縮強度評
価に関係する動的ずり弾性率Ｇ′は、縦波ＶL と横波Ｖ
S 、動的縦弾性率Ｅ′、そして動的体積弾性率Ｋ′に関
係している。縦波と横波の速度は、超音波測定により得
ることができるが、後者の動的縦弾性率Ｅ′、そして動
的体積弾性率Ｋ′とは、超音波を利用する測定では十分
な測定をすることはできない。そこで、まず、着目され
たのが、超音波の音速と減衰率との組合せである。超音
波の音速や減衰率は、透過する物体の体積や弾性率（内
部の材質）に関係するからである。
価に関係する動的ずり弾性率Ｇ′は、縦波ＶL と横波Ｖ
S 、動的縦弾性率Ｅ′、そして動的体積弾性率Ｋ′に関
係している。縦波と横波の速度は、超音波測定により得
ることができるが、後者の動的縦弾性率Ｅ′、そして動
的体積弾性率Ｋ′とは、超音波を利用する測定では十分
な測定をすることはできない。そこで、まず、着目され
たのが、超音波の音速と減衰率との組合せである。超音
波の音速や減衰率は、透過する物体の体積や弾性率（内
部の材質）に関係するからである。
【００１２】このような観点から実際にコンクリートの
サンプルを使用して多数の実験を試みたが、超音波の縦
波の音速と減衰率、横波の音速と減衰率の測定値だけで
は、実用化できる程度の圧縮強度評価の関係を把握する
ことは難しかった。そこで、次に考えられたのが、時間
的な意味での補正項とコンクリート構築物の構築時の組
成に関する状態による補正である。このような考え方を
導入し、それを立証するために図３に示す装置により実
験値と理論値の検証を行った。ここで、使用したサンプ
ルは、日本非破壊検査協会コンクリートＮＤＴ委員会で
作成された試験体６０本であって、表１に示すようなも
のである。
サンプルを使用して多数の実験を試みたが、超音波の縦
波の音速と減衰率、横波の音速と減衰率の測定値だけで
は、実用化できる程度の圧縮強度評価の関係を把握する
ことは難しかった。そこで、次に考えられたのが、時間
的な意味での補正項とコンクリート構築物の構築時の組
成に関する状態による補正である。このような考え方を
導入し、それを立証するために図３に示す装置により実
験値と理論値の検証を行った。ここで、使用したサンプ
ルは、日本非破壊検査協会コンクリートＮＤＴ委員会で
作成された試験体６０本であって、表１に示すようなも
のである。
【００１３】
【表１】 表１の試験体は、水・セメント比（水ｋｇ／ｍ3 ，セメ
ントｋｇ／ｍ3 の割合（％）），細骨材率（骨材ｋｇ／
ｍ3 ，全重量ｋｇ／ｍ3 の割合（％））等の成分率を変
化させたものである。これとは別に時間的な関係を把握
するために別に表２に示すような調合一定のサンプルに
ついて養生方法（水中，空気中）を変化させて実験を試
みた。測定日の材令は、７日から３８日である。試験体
の寸法は、直径１００mmφ，高さ２００mmの円柱であ
る。これは、ＪＩＳ−Ｒ−５２１０セメントの強さ試験
方法に準じている。なお、材令１日で脱型し、表３に示
すような方法で養生を行った。
ントｋｇ／ｍ3 の割合（％）），細骨材率（骨材ｋｇ／
ｍ3 ，全重量ｋｇ／ｍ3 の割合（％））等の成分率を変
化させたものである。これとは別に時間的な関係を把握
するために別に表２に示すような調合一定のサンプルに
ついて養生方法（水中，空気中）を変化させて実験を試
みた。測定日の材令は、７日から３８日である。試験体
の寸法は、直径１００mmφ，高さ２００mmの円柱であ
る。これは、ＪＩＳ−Ｒ−５２１０セメントの強さ試験
方法に準じている。なお、材令１日で脱型し、表３に示
すような方法で養生を行った。
【００１４】
【表２】
【００１５】
【表３】
【００１６】各試験体についての測定は、図２に示す構
成による。すなわち、送信探触子を下側として送信探触
子と受信探触子とを上下に配置して試験体を挟む透過法
によっての測定である。縦波の音速と減衰率、横波の音
速と減衰率を縦波発生探触子と横波発生探触子とを用い
てそれぞれ測定した。なお、使用した超音波の周波数
は、一例として１００ｋＨｚを用いた。
成による。すなわち、送信探触子を下側として送信探触
子と受信探触子とを上下に配置して試験体を挟む透過法
によっての測定である。縦波の音速と減衰率、横波の音
速と減衰率を縦波発生探触子と横波発生探触子とを用い
てそれぞれ測定した。なお、使用した超音波の周波数
は、一例として１００ｋＨｚを用いた。
【００１５】図３〜図６は、日本非破壊検査協会コンク
リートＮＤＴ委員会で作成された試験体６０本について
実際の圧縮強度と各測定値との関係を示したものであ
る。なお、材令は２８日とし、音速は、試験体の厚さを
相対振幅法により測定した伝搬時間で除して求めたもの
であり、減衰定数は、送受信端子を直接対向させて得ら
れる受信波パルスの最大振幅値と試験体を測定したとき
の受信パルスの最大振幅値との差（dB）を試験体の厚さ
で除したものである。なお、各図中の式は、回帰式であ
り、γは相関係数を示す。図３が縦波音速ＶL （ｍ／
ｓ）と実際の圧縮強度σc （ｋｇ／ｃｍ2 ）との測定結
果の一例であり、図４が縦波減衰定数（αL ［dB／m
m］）と実際の圧縮強度との測定結果である。また、図
５が横波音速ＶS （ｍ／ｓ）と圧縮強度σc （ｋｇ／ｃ
ｍ2 ）との測定結果であり、図６が縦波減衰定数（αS
［dB／mm］）と圧縮強度との関係を示している。
リートＮＤＴ委員会で作成された試験体６０本について
実際の圧縮強度と各測定値との関係を示したものであ
る。なお、材令は２８日とし、音速は、試験体の厚さを
相対振幅法により測定した伝搬時間で除して求めたもの
であり、減衰定数は、送受信端子を直接対向させて得ら
れる受信波パルスの最大振幅値と試験体を測定したとき
の受信パルスの最大振幅値との差（dB）を試験体の厚さ
で除したものである。なお、各図中の式は、回帰式であ
り、γは相関係数を示す。図３が縦波音速ＶL （ｍ／
ｓ）と実際の圧縮強度σc （ｋｇ／ｃｍ2 ）との測定結
果の一例であり、図４が縦波減衰定数（αL ［dB／m
m］）と実際の圧縮強度との測定結果である。また、図
５が横波音速ＶS （ｍ／ｓ）と圧縮強度σc （ｋｇ／ｃ
ｍ2 ）との測定結果であり、図６が縦波減衰定数（αS
［dB／mm］）と圧縮強度との関係を示している。
【００１６】ここで、各測定値について、圧縮強度を基
準変数とし、超音波測定値を説明変数として圧縮強度σ
c の重回帰式を求めると、 σc ＝0.1594 ・ＶL −2374 ・αL ＋0.3934 ・ＶS ＋74502・αS ＋250.4 …(5) となる。さらに、これに(1) 式の考え方に従って説明変
数にコンクリートの配合条件（成分情報）を加えて重回
帰式を求めると、圧縮強度σc は、 σc ＝0.03543・ＶL −1255 ・αL ＋0.1932 ・ＶS ＋472.2・αS ＋0.2182 ・（ｓ／ａ）−8.978・（ｗ／ｃ）＋233.1 ………(6) となる。
準変数とし、超音波測定値を説明変数として圧縮強度σ
c の重回帰式を求めると、 σc ＝0.1594 ・ＶL −2374 ・αL ＋0.3934 ・ＶS ＋74502・αS ＋250.4 …(5) となる。さらに、これに(1) 式の考え方に従って説明変
数にコンクリートの配合条件（成分情報）を加えて重回
帰式を求めると、圧縮強度σc は、 σc ＝0.03543・ＶL −1255 ・αL ＋0.1932 ・ＶS ＋472.2・αS ＋0.2182 ・（ｓ／ａ）−8.978・（ｗ／ｃ）＋233.1 ………(6) となる。
【００１７】図７〜図１１は、養生を行った後者の試験
体について実際の圧縮強度と各評価要素を含めた測定値
との関係を示したものである。図７が経過日数Ａ（日
数）と圧縮強度との関係であり、図８が縦波音速ＶL と
圧縮強度σc との測定結果の一例であり、図９が縦波減
衰定数（αL ［dB／mm］）と圧縮強度との関係を示して
いる。図１０が横波音速ＶS（ｍ／ｓ）と圧縮強度σc
（ｋｇ／ｃｍ2 ）との測定結果であり、図１１が縦波減
衰定数（αS ［dB／mm］）と圧縮強度との関係を示して
いる。これらの測定結果から(1) 式に従って、コンクリ
ート試験体に対して圧縮強度σについて評価の重回帰式
を求めると、 σc ＝0.3188 ・ＶL ＋5091 ・αL ＋0.05518・ＶS ＋108.2・αS −1146 …(7) となり、これに時間経過要素を加えると、 σc ＝0.03899・Ａ＋0.3181 ・ＶL ＋513.1・αL ＋0.05407・ＶS ＋108.1・αS −1172 ………………(8) となる。
体について実際の圧縮強度と各評価要素を含めた測定値
との関係を示したものである。図７が経過日数Ａ（日
数）と圧縮強度との関係であり、図８が縦波音速ＶL と
圧縮強度σc との測定結果の一例であり、図９が縦波減
衰定数（αL ［dB／mm］）と圧縮強度との関係を示して
いる。図１０が横波音速ＶS（ｍ／ｓ）と圧縮強度σc
（ｋｇ／ｃｍ2 ）との測定結果であり、図１１が縦波減
衰定数（αS ［dB／mm］）と圧縮強度との関係を示して
いる。これらの測定結果から(1) 式に従って、コンクリ
ート試験体に対して圧縮強度σについて評価の重回帰式
を求めると、 σc ＝0.3188 ・ＶL ＋5091 ・αL ＋0.05518・ＶS ＋108.2・αS −1146 …(7) となり、これに時間経過要素を加えると、 σc ＝0.03899・Ａ＋0.3181 ・ＶL ＋513.1・αL ＋0.05407・ＶS ＋108.1・αS −1172 ………………(8) となる。
【００１８】次に、(1) 式の考え方に従って一般式をコ
ンクリート構造物の一般式を得るために先の２系統の試
験体について条件を変えて測定した結果が図１２から図
２２である。これらの測定結果から圧縮強度を基準変数
とし、縦波音速、その減衰率、横波音速、その減衰率、
経過日数、骨材の状態等を説明変数として情報量基準
（ＡＩＣ）による変数増減法を用いて重回帰分析を行う
と、コンクリート構築物に対する圧縮強度評価の一般式
は、次のようになる。 σc ＝0.2204 ・ＶL ＋3313 ・αL ＋0.2117 ・ＶS ＋472.4・αS −5.389・Ａ＋2.796・（ｓ／ａ）−9.255・（ｗ／ｃ）−422.9 ……(9)
ンクリート構造物の一般式を得るために先の２系統の試
験体について条件を変えて測定した結果が図１２から図
２２である。これらの測定結果から圧縮強度を基準変数
とし、縦波音速、その減衰率、横波音速、その減衰率、
経過日数、骨材の状態等を説明変数として情報量基準
（ＡＩＣ）による変数増減法を用いて重回帰分析を行う
と、コンクリート構築物に対する圧縮強度評価の一般式
は、次のようになる。 σc ＝0.2204 ・ＶL ＋3313 ・αL ＋0.2117 ・ＶS ＋472.4・αS −5.389・Ａ＋2.796・（ｓ／ａ）−9.255・（ｗ／ｃ）−422.9 ……(9)
【００１９】図１は、この重回帰式と実測の圧縮強度と
の相関関係を示していて、図示するように、圧縮強度の
実測値は、前記の回帰線を基準としてほぼ±１０％の範
囲にある。すなわち、この式による圧縮強度評価におけ
る推定誤差がこの範囲にあると言える。なお、(9) 式
は、コンクリート構築物についての一般的な圧縮強度評
価式となっているが、モルタルやその他のセメント構築
物については、それぞれのサンプルについて係数を求め
れば、圧縮強度評価の一般的な回帰式を求めることがで
きる。
の相関関係を示していて、図示するように、圧縮強度の
実測値は、前記の回帰線を基準としてほぼ±１０％の範
囲にある。すなわち、この式による圧縮強度評価におけ
る推定誤差がこの範囲にあると言える。なお、(9) 式
は、コンクリート構築物についての一般的な圧縮強度評
価式となっているが、モルタルやその他のセメント構築
物については、それぞれのサンプルについて係数を求め
れば、圧縮強度評価の一般的な回帰式を求めることがで
きる。
【００２０】したがって、コンクリート構築物について
は、(9) 式を判定基準として演算式またはテーブル化し
たデータを超音波測定装置のメモリ上に記憶しておき、
測定対象となるコンクリート構築物が構築されてからの
年月、そのときの骨材率（ｓ／ａ）、水コンクリート比
（ｗ／ｃ）等をあらかじめキーボードから入力してお
き、縦波音速ＶL と横波音速ＶS 、縦波減衰率（αL
）、そして横波減衰率（αS ）を超音波測定により実
測することでそのコンクリート構造物についての圧縮強
度評価値σを自動的に算出することが可能になる。
は、(9) 式を判定基準として演算式またはテーブル化し
たデータを超音波測定装置のメモリ上に記憶しておき、
測定対象となるコンクリート構築物が構築されてからの
年月、そのときの骨材率（ｓ／ａ）、水コンクリート比
（ｗ／ｃ）等をあらかじめキーボードから入力してお
き、縦波音速ＶL と横波音速ＶS 、縦波減衰率（αL
）、そして横波減衰率（αS ）を超音波測定により実
測することでそのコンクリート構造物についての圧縮強
度評価値σを自動的に算出することが可能になる。
【００２１】以上説明してきたが、実施例における係数
値は、実際の試験体測定に合わせたものであって、この
係数値は、デメンジョンの採り方で桁数や大きさは変化
するしたがって、係数値の単位は固定的なものではな
い。また、この係数値は、セメントの質によっても多少
左右されると考えられる。例えば、国産のセメントと輸
入セメントとではその強度に差があり、また、高炉灰な
どを混合したり、その他の強化材を混入することにおい
てそれぞれに多少の補正が必要になる。また、測定周波
数として実施例では１００ｋＨｚを使用しているが、こ
れは、コンクリート等の構築物として超音波が利用でき
る範囲である８ｋＨｚ〜８００ｋＨｚ程度、いわゆる低
周波と言われる範囲を使用することができる。
値は、実際の試験体測定に合わせたものであって、この
係数値は、デメンジョンの採り方で桁数や大きさは変化
するしたがって、係数値の単位は固定的なものではな
い。また、この係数値は、セメントの質によっても多少
左右されると考えられる。例えば、国産のセメントと輸
入セメントとではその強度に差があり、また、高炉灰な
どを混合したり、その他の強化材を混入することにおい
てそれぞれに多少の補正が必要になる。また、測定周波
数として実施例では１００ｋＨｚを使用しているが、こ
れは、コンクリート等の構築物として超音波が利用でき
る範囲である８ｋＨｚ〜８００ｋＨｚ程度、いわゆる低
周波と言われる範囲を使用することができる。
【００２２】
【発明の効果】以上の説明のとおり、この発明にあって
は、従来の縦波音速のみによる測定に加えて、縦波の音
速と減衰率および横波の音速と減衰率、さらにこれらの
測定値に対して補正項としてセメント構造物についてそ
の骨材率（ｓ／ａ）、水セメント比（ｗ／ｃ）、セメン
ト構造物を構築してからの経過期間Ａとを要素として加
えて圧縮強度σを評価することで実際の圧縮強度に近い
強度評価が超音波測定により可能になる。
は、従来の縦波音速のみによる測定に加えて、縦波の音
速と減衰率および横波の音速と減衰率、さらにこれらの
測定値に対して補正項としてセメント構造物についてそ
の骨材率（ｓ／ａ）、水セメント比（ｗ／ｃ）、セメン
ト構造物を構築してからの経過期間Ａとを要素として加
えて圧縮強度σを評価することで実際の圧縮強度に近い
強度評価が超音波測定により可能になる。
【図１】 この発明のセメント構造物の超音波による強
度試験方法における圧縮強度の実測値と理論式との関係
の説明図である。
度試験方法における圧縮強度の実測値と理論式との関係
の説明図である。
【図２】 論理式を求めるための試験体測定の説明図で
ある。
ある。
【図３】 日本非破壊検査協会コンクリートＮＤＴ委員
会で作成された試験体についての縦波音速と圧縮強度と
の測定結果を説明図である。
会で作成された試験体についての縦波音速と圧縮強度と
の測定結果を説明図である。
【図４】 その縦波減衰定数と圧縮強度との関係を示す
測定結果の説明図である。
測定結果の説明図である。
【図５】 その横波音速と圧縮強度との関係を示す測定
結果の説明図である。
結果の説明図である。
【図６】 その横波減衰定数と圧縮強度との関係を示す
測定結果の説明図である。
測定結果の説明図である。
【図７】 養生を加えた試験体についての材令と圧縮強
度との測定結果を説明図である。
度との測定結果を説明図である。
【図８】 養生を加えた試験体についての縦波音速と圧
縮強度との測定結果を説明図である。
縮強度との測定結果を説明図である。
【図９】 養生を加えた試験体についての縦波減衰定数
と圧縮強度との関係を示す測定結果の説明図である。
と圧縮強度との関係を示す測定結果の説明図である。
【図１０】 養生を加えた試験体についての横波音速と
圧縮強度との関係を示す測定結果の説明図である。
圧縮強度との関係を示す測定結果の説明図である。
【図１１】 養生を加えた試験体についての横波減衰定
数と圧縮強度との関係を示す測定結果の説明図である。
数と圧縮強度との関係を示す測定結果の説明図である。
【図１２】 養生を加えた試験体についての材令と圧縮
強度との関係を示す測定結果の説明図である。
強度との関係を示す測定結果の説明図である。
【図１３】 養生を加えた試験体についての縦波音速と
圧縮強度との関係を示す測定結果の説明図である。
圧縮強度との関係を示す測定結果の説明図である。
【図１４】 養生を加えた試験体についての縦波衰定数
と圧縮強度との関係を示す測定結果の説明図である。
と圧縮強度との関係を示す測定結果の説明図である。
【図１５】 養生を加えた試験体についての横波音速と
圧縮強度との関係を示す測定結果の説明図である。
圧縮強度との関係を示す測定結果の説明図である。
【図１６】 養生を加えた試験体についての横波衰定数
と圧縮強度との関係を示す測定結果の説明図である。
と圧縮強度との関係を示す測定結果の説明図である。
【図１７】 養生を加えた試験体についての細骨材率と
圧縮強度との関係を示す測定結果の説明図である。
圧縮強度との関係を示す測定結果の説明図である。
【図１８】 水・セメント比と圧縮強度との関係を示す
測定結果の説明図である。
測定結果の説明図である。
【図１９】 縦波音速と材令との関係を示す測定結果の
説明図である。
説明図である。
【図２０】 縦波減衰定数と材令との関係を示す測定結
果の説明図である。
果の説明図である。
【図２１】 横波音速と材令との関係を示す測定結果の
説明図である。
説明図である。
【図２２】 横波減衰定数と材令との関係を示す測定結
果の説明図である。
果の説明図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 セメント構造物について縦波の音速（Ｖ
Ｌ）と減衰率（αＬ）、横波の音速（ＶＳ）と減衰率
（αＳ）とを測定するとともにこれら測定値と前記セメ
ント構造物についてその骨材率Ｍ、水セメント比Ｎ、前
記セメント構造物を構築してからの経過期間Ａとを要素
として次の関係式に従って前記セメント構築物の圧縮強
度σの評価を行うことを特徴とするセメント構築物の超
音波による強度試験方法。 ただし、Ｋ１〜Ｋ７は係数であり、Ｋ８は補正項であっ
て、これらは測定対象物の種類に対応したサンプル等を
実測値して決定される数値である。 - 【請求項２】骨材率Ｍが細骨材率であって、圧縮強度σ
についての関係式が σ＝０．２２０４・ＶＬ＋３３１３・αＬ＋０．２１１７・ＶＳ＋４７２． ４・αＳ −５．３８９・Ａ＋２．７９６・Ｍ−９．２５５・Ｎ−４２２・９ であり、この式において±１０％の範囲を圧縮強度評価
値とすることを特徴とする請求項１記載のセメント構築
物の超音波による強度試験方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3062712A JP2614152B2 (ja) | 1991-03-04 | 1991-03-04 | セメント構造物の超音波による強度試験方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3062712A JP2614152B2 (ja) | 1991-03-04 | 1991-03-04 | セメント構造物の超音波による強度試験方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04276546A JPH04276546A (ja) | 1992-10-01 |
| JP2614152B2 true JP2614152B2 (ja) | 1997-05-28 |
Family
ID=13208217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3062712A Expired - Lifetime JP2614152B2 (ja) | 1991-03-04 | 1991-03-04 | セメント構造物の超音波による強度試験方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2614152B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3722211B2 (ja) * | 2001-03-30 | 2005-11-30 | 鹿島建設株式会社 | コンクリート構造物の診断方法及び装置 |
| JP2009001981A (ja) * | 2007-06-19 | 2009-01-08 | Shimizu Corp | 地盤の品質検査方法 |
| JP2014032123A (ja) * | 2012-08-03 | 2014-02-20 | Fukui Prefecture | 地盤表面補強層の亀裂部分評価方法 |
| CN102879266B (zh) * | 2012-09-17 | 2015-04-08 | 山东省交通科学研究所 | 无机结合料稳定材料单轴压缩弹性模量试验方法 |
| JP6198060B2 (ja) * | 2013-01-30 | 2017-09-20 | 清水建設株式会社 | モルタル圧縮強さの推定方法および推定装置 |
| JP6286340B2 (ja) * | 2014-11-13 | 2018-02-28 | 大成建設株式会社 | コンクリート強度の推定方法 |
| JP6497707B2 (ja) * | 2016-07-12 | 2019-04-10 | 飛島建設株式会社 | コンクリート脱型時強度推定システム |
| CN112177591B (zh) * | 2020-09-27 | 2023-05-16 | 嘉华特种水泥股份有限公司 | 一种用于模拟油井水泥浆流动状态以及养护测试一体化的试验方法 |
| CN114088560B (zh) * | 2021-11-05 | 2024-02-09 | 国网山东省电力公司经济技术研究院 | 一种测试离心环形电杆强度的方法及*** |
-
1991
- 1991-03-04 JP JP3062712A patent/JP2614152B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04276546A (ja) | 1992-10-01 |
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