JP3701248B2

JP3701248B2 - Inspection method for concrete slabs

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Publication number: JP3701248B2
Application number: JP2002046667A
Authority: JP
Inventors: 睦人柳内
Original assignee: Nishimatsu Construction Co Ltd
Current assignee: Nishimatsu Construction Co Ltd
Priority date: 2002-02-22
Filing date: 2002-02-22
Publication date: 2005-09-28
Anticipated expiration: 2022-02-22
Also published as: JP2003247964A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、敷設されたコンクリート製床版部の欠陥診断、特に上面が舗装される床板部の欠陥診断方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＲＣ造の高架橋や高速道路等のＲＣ床版部について、交通量の増加、車両の大型化等の交通条件の変化から疲労損傷が発生したり、凍結防止剤による鉄筋腐食や塩害、中性化、凍害、アルカリ骨材反応などを要因とする耐久性の低下や早期劣化等による損傷欠陥の事例が数多く報告され、維持管理の必要性から合理的且つ検出精度の高い経済的な検査方法の確立が望まれている。
【０００３】
このような背景から床版部を構成するコンクリートのひび割れ及び内部空洞の大きさ、深さ、厚さ等の進展状況を定量的に評価するため、打音法、超音波法、電磁誘導法、電磁波法及び放射線法などの非破壊検査法が適用されている。
特に、電磁波法の一つとしてサーモグラフィー法が知られている。
【０００４】
このサーモグラフィー法は、例えば、特開平５−１０８７９６号、特開２００１−２６４２７５号などに開示されているように、対象となるコンクリート表面の温度分布を熱赤外線センサで検査することで、欠陥部を検出するものである。
一般にコンクリートは、太陽の日射や外気温の上昇に伴い表面から徐々に温度が上昇し、やがてコンクリート内部が暖かくなる。このとき、コンクリート内部に浮きや空隙・空洞などの劣化部が形成されていると、その箇所の空気層によって熱の移動が妨げられ、コンクリート表面に部分的な温度差が生じる。昼間の場合は、太陽の日射や外気温が上昇する際、劣化部の温度は健全部より高温域となる。なお、夜間の場合は日没によってコンクリート内部に蓄積された熱が放熱する際、健全部より低温域となる。
【０００５】
このサーモグラフィー法では、上述したような日射や外気温の変化等を利用して床版の欠陥検出を行う場合、温度差が微小であるために精度良く検出することができず、このため床版に人為的な強制加熱（例えば、Ｘｅフラッシュランプ、ランプ・ヒーターなどによる幅射加熱）を与えてその欠陥部を検出する方法が考えられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したように人為的な強制加熱を伴うサーモグラフィー法により道路橋などの橋梁により支持されるコンクリート製の床版部の検査を行う場合、人為的な強制加熱を行うための足場が必要となり、その設置作業に手間が掛かる。特に、鉄道交差では足場の設置も困難となるため、より合理的な検査方法が望まれている。
本発明の課題は、ＲＣ造の高架橋や高速道路等のＲＣ床版部等のコンクリート製床版部の検査を精度良くより合理的に行うことである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項１記載の発明は、例えば図１及び２に示すように、上部に舗装体８が敷設されるコンクリート製床版部４の検査方法において、
前記舗装体は、敷設時に前記床版部に対して熱を発するものであり、
前記床版部の上部に前記舗装体を敷設し、前記床版部上面の温度を測定するとともに、敷設時の舗装体からの熱を利用して熱赤外線センサ９により前記床版部下面の温度分布を測定することで該床版部を検査することを特徴とする。
【０００８】
請求項１記載の発明によれば、前記床版部を検査する際に、該床版部の上部に敷設される前記舗装体の熱を利用して、前記熱赤外線センサにより床版部表面の温度分布を測定するので、床版部に人為的に強制加熱を施すことなく、床版部内部を非破壊で精度良く合理的に検査することができる。
また、前記熱赤外線センサにより床版部表面の温度分布を測定する際に、前記床版部を人為的に強制加熱する必要がないので、その強制加熱のために用いられる設備を設置することなく、その分の作業を短縮することができる。
さらに、検査対象となる床版部の上部に前記舗装体が敷設されることで前記床版部の検査を行うことができるので、前記舗装体の敷設作業と前記床版部の検査作業とを並行して行うことができる。
【０００９】
ここで、前記舗装体としては、敷設時に舗装体自体を溶融して前記床版部の上部に敷設されるアスファルト混合物などが挙げられるが、敷設される際に前記床版部に対して熱を発し、この熱により前記床版部の温度を上昇させるものであれば、どのようなものでも良く、例えば、コンクリート等のように敷設されて固化する際に熱を発するものであっても良い。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のコンクリート製床版部の欠陥部検査方法において、
前記床版部の上部に前記舗装体を敷設しながら、該床版部下面の温度分布を前記熱赤外線センサにより測定することを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、前記床版部の上部に前記舗装体を敷設しながら、該床版部下面の温度分布を前記熱赤外線センサにより測定するので、前記舗装体の敷設工と並行して前記床版部内の欠陥部の測定を行うことができ、両施工をオーバーラップさせることで床版部の上部に舗装体を敷設する作業と該床版部内部の検査作業とを行う時間を短縮させることができる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のコンクリート製床版部の欠陥部検査方法において、
前記舗装体はアスファルト混合物であることを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、前記床版部の上部に敷設される舗装体がアスファルト混合物であるので、該アスファルト混合物の舗装時の舗装熱を活用して、前記床版部内部の欠陥検査を行うことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
本実施の形態におけるコンクリート製床版部の検査方法は、例えば、新しい橋梁の舗装工事の際や、既存の橋梁の舗装交換工事の際等に実施可能となっており、舗装体の敷設時の舗装熱を利用してサーモグラフィー法で得られる熱画像から例えばＲＣ（Reinforced Concrete）製床版部における欠陥部の検出を行うものである。
ここでは、上面に舗装体としてアスファルトが舗装される橋梁の床版部の検査方法について説明する。
【００１５】
図１に示す道路橋１は、河川２上に架け渡されたものであり、梁床を構成するコンクリート製床版部４と、床版部４下部に配置された橋梁５と、橋梁５を支持する橋脚６と、支柱部６の基端に接合された基礎７等とを備える。
橋梁６はトラス構造を有し、コンクリート製床版部４を下面から支持する。また、床版部４の上部では、防水工により防水処理が施され、さらにアスファルト混合物からなる舗装体８（図２参照）が舗装されている。
【００１６】
舗装体８は、周知のＳＭＡ（砕石マスチック工）工法および高機能舗装によりなるアスファルト混合物である。
これら各舗装時における合材（アスファルト混合物）プラントでの混合時、フィニッシャによる敷設時、初期転圧時及び２次転圧時の施工温度を表１に示した。
【表１】

上述したコンクリート製床版部を、該床版部の上面にアスファルトを敷設し、その際に床版部４に伝達される舗装熱を利用して、該床版部の真下から床版部下面（床版部表面）の温度分布を熱赤外線センサ（熱赤外線カメラ）９（図２参照）により測定する。熱赤外線センサは、物体から放射される赤外線領域のエネルギーを測定することで、物体表面の温度分布を非接触で測定する。なお、熱赤外線センサによる床版部下面の温度測定は、熱赤外線センサを上面が舗装される床版部を撮影可能な位置に固定させ、その状態で、前記床版部を舗装することにより、舗装熱を利用して熱画像を撮り込んでも良いし、舗装される床版部に対応して熱赤外線センサを移動して、熱画像を撮り込んでも良い。これにより、舗装工と並行に床版部内部の検査を行うことができる。
【００１７】
つまり、アスファルトは敷設時に溶解して床版部の上面に敷設され、その際の温度は１６０℃程度と高く、また、その熱付加時間も長く広範囲に均一にコンクリート製床版部の上面から熱が伝達される。このように熱が伝達されたコンクリート製床版部下面の熱（温度）分布を熱赤外線センサ９により測定する。なお、熱赤外線センサ９で撮り込まれる位置において、カメラ等の撮像手段を用いて可視映像を撮像し、該可視画像を確認することで、その内部状態を推測する要因とすることができる。つまり、床版部の表面にひび割れや錆汁及び白い線状のエフロレッセンスの噴出箇所、浮きの状態などが現れている場合などでは、床版内部の劣化状態が進捗しているものと考えられる。
【００１８】
ここで、熱赤外線センサを用いて被検査体の温度分布を測定するサーモグラフィー法の原理について図２を参照して説明する。なお、図２では舗装体から床版部に伝達される熱の流れを矢印にて模式的に示す。
図２に示すように、本実施の形態のように舗装体８の舗装熱が伝達されたコンクリート製床版部４では、内部に、例えば空気層である剥離部（欠陥部）４２が存在する場合、この剥離部４２の熱伝導率は床版部４を形成するコンクリート（健全部４１）と比較して１／６０程度と小さいものとなる。
よって床版部４の温度分布を熱赤外線センサ９により測定した場合、これにより剥離部４２は舗装熱を遮断して放熱するため、健全部４１との間に温度差（Δｔ）が生ずる。その結果、剥離部９の表面温度は健全部４１と比較して低温域となって現れる。このように床版部４の低温域から床版部４内の欠陥部分の有無を判断できる。
【００１９】
この実施の形態では熱赤外線センサとして、ＨｇＣｄＴｅ（スターリング冷却型）の検出器であるＮＥＣ三栄（株）製のサーモトレーサTH5102（Ｒ）を用いた。このサーモトレーサTH5102の仕様は、測定波長8〜12μｍ、温度測定範囲-20〜200℃及び000〜800℃、最小検知温度差0.03℃（ａｔ30℃）、0.1℃（ａｔ30℃）、フレームタイム、ノーマルモード0.65ｓｅｃ、ファーストモード1/22secインターポーション及びインターレス、走査角21.5°(H)×21.5°(V)、瞬時視野角1.5mrad、焦点距離30cm〜∞、熱画像画素数255(H)×223(V)、測定精度±0.5%レンジフルスケール、光学ズーム×2(ノーマルモード時のみ)、リアルタイムメモリ64画素、インターバル計測有り(0〜60mm)等の機能を有する。
【００２０】
以下では、上記熱赤外線センサを用いて行った床版部内部の検査を具体的に説明する。ここでは床版部４の路肩部分の温度分布測定を行うものとする。
まず、対象となる床版部４の路肩部分の真下で、熱赤外線センサを、対象となる床版部４の下面から所定の位置、例えば１４．１０ｍの位置に設置する。そして、床版部４の上部に舗装体８を敷設し、その敷設に際し伝達される熱を利用して前記床版部４内の路肩部分の熱画像を撮り込み、撮り込んだ熱画像データに基づいて床版部路肩部分下面の温度分布を測定した。なお、その際の画像処理作業は熱赤外線センサで熱画像を記憶媒体に撮り込み記憶媒体に記憶された画像データを記憶媒体を読み取り可能なＰＣ（Personal Computer)等へ移設し、該ＰＣ内において感度対面の大きさをマスキング、輝度値を温度に変換、各画素の数値化等を行う。また、検出精度の向上を図るため閾値による２値化処理を行っても良い。
【００２１】
また、測定時間は舗装工が開始する直前から高機能舗装の２次転圧完了まで、また周辺環境の温度変化を把握するために１分間隔で測定を行った。なお、各舗装工の施工温度の計測手段としては防水工下面に熱電対を設置し、該熱電対により生じた起電力により計測器で測定した。
表２に防水工、ＳＭＡ工法及び高機能舗装の施工時における経過時間及び気象条件を示す。
【表２】

また、図３に床版部の上部における防水工下面の内部温度と外気温の経時変化を示す。なお、図３に示す床版部の上部の同位置で行われる上部工の各舗装工事の進捗状況は床版部下面では判断不能であるため、防水工下面に設置した前記熱電対を利用して防水工、ＳＭＡ工法及び高機能舗装の各施工経過時における温度変化を測定器により随時監視して急激な温度変化が起こり始めた時点として判断した。
【００２２】
よって、図３に示すように、各施工開始時刻は、防水工が１０月２５日１８：４０、ＳＭＡ工法が２０：５０、高機能舗装が１０月２６日０：００であった。
そして、まず、熱赤外線センサにより表面温度を測定する部分の表面状態について判断する。例えば亀甲状や各種形態のひび割れ、錆汁及びエフロレッセンスの噴出、浮き等の有無を視認し、これらが生じている場合は、その現象から内部の劣化状態の進捗状況を推測する。浮きの現象が見られる場合、その部分の劣化は相当進んでいるものと判断される。
【００２３】
そして、熱赤外線センサにより撮り込まれた熱画像を検討し、床版部表面の温度分布から欠陥部分の検出を行う。
例えば熱赤外線センサにより得られた防水工前の熱画像では、外気温による変動に伴って橋梁５を構成する上弦材桁ハンチ部に沿って高温域が見られた。また日陰部と見られる桁間中央では温度差が確認された。
また、防水工後９０分経過時(20:10)の熱画像では、19:00の熱画像と比較して外気温の低下に伴って低温度を示した。なお、一般にこの時間帯ではコンクリート表面近傍部に内部空洞が存在すると低温域として現れることになるが局所的な欠陥は確認できなかった。
【００２４】
ＳＭＡ工法施工後１４０分経過時(23:10)の熱画像では、ＳＭＡ工法の敷設時の熱が床版部下面まで伝達されたことが確認できた。
また、他の時間帯における熱画像内の温度分布は、層状な温度差となって現れた。これはコンクリート内部に空洞・空隙などが存在すると、熱が遮断され低温域として床版部下面に現れることになるが、このような層状の温度差は舗装工事以前の温度差やコンクリート内部の状態及びアスファルト敷設時の温度むらにより現れるものと考えられる。
【００２５】
また、熱赤外線センサにより撮り込まれた熱画像から求めた健全部、劣化していると思われる部位及びトラス鋼材部分の表面温度を表３に示した。
【表３】

この表３に示すデータは防水工、ＳＭＡ工法及び高機能舗装の施工前後のものである。また、各施工における健全部の表面温度を示す下段の欄は健全部と損傷部との温度差に用いた値を記載している。
ここで熱赤外線センサにより得られた熱画像のうち、特異的な温度分布を有する熱画像の一例を図４に示す。この熱画像は(10/26,5:10)の画像であり、青色で表示された低温域のエリアＡ、緑色及び黄色で表示された中温域のエリアＢ，Ｃ及び赤色で表示された高温域のエリアＤを有する。なおこれらエリアの表面温度は縦×横20画素の平均値である。
【００２６】
図５には、図４に示した温度分布を示すエリアの時系列変化を示した。
図５に示すように、ＳＭＡ工法の施工後あたりから床版部の表面温度の上昇が始まり、翌日の4:00〜5:00にかけて最大ピークが記録された。これは、上部工から舗装熱が床版部下面へ伝達するのには床版部断面が大きくまた、コンクリートの熱伝導率（λ＝1.3ｗ／ｍ・ｋ）が小さいために有る程度の時間を要するためである。
【００２７】
図６には熱赤外線センサで得られた時系列的な熱画像から求めた差分値を時刻毎に示した表面温度の時系列変化を示す図である。
この図に示すようにＳＭＡ工法の施工後１２０分位から差異が出始めて１８０分になると０．６〜０．７℃になっている。また、高機能舗装後９０分経過時の2:00前後になると測定点の温度差は０．６〜１．０℃の顕著な有意差となって現れ、さらに２４０分経過時の4:50になると最大ピークの表面温度を示し、２．２℃になった。その後、その差異は徐々に減衰していく。なお、この実施の形態では熱赤外線センサを用いたサーモグラフィー法による測定は7:00までであったが、熱画像から求めた10月26日，1:00〜7:00までの測定データに基づき二次関数で減衰勾配を推定すると、欠陥を検出できる限界値（例えば、熱画像の視覚的な判断可能な値を-0.5℃と設定した）に到達するのは9:00頃である。
【００２８】
これにより上部に敷設される舗装体からの熱を利用した床版部の欠陥部の測定が可能な時間帯は約１０時間３０分程度となり、この時間帯において床版部欠陥診断を広範囲で行うことができる。なお、熱赤外線センサは２次元非冷却センサタイプの検出器を有するものや検出素子として２次元非冷却マイクロポロメータを有するタイプ等のものを用いても良いが、スターリング冷却型の検出器を有する熱赤外線センサを用いて測定することより画質が優れ鮮明な熱画像を得ることができる。
よって、熱画像による床版の欠陥診断では、均一な温度分布を示す高温域の箇所は正常な状態を保持し、逆に特異的な温度分布を示す低温域の箇所には、熱伝導を阻害するのは空気層であるため、内部に空隙・空洞が生じているか、床版部自体がポーラス化している等といった内部異常が発生していることが推測できる。
【００２９】
このように本実施の形態にかかる床版部の検査方法では、上部に敷設されるアスファルト敷設時の舗装熱を利用して、該舗装熱が伝達された床版部下面の温度分布を熱赤外線センサにより測定することで該床版部内部を検査することができるので、床版部の上部に敷設される舗装工事と並行して測定を行うことができるとともに、舗装熱を利用しているので床版部を面的に均一に加熱されることができる。
【００３０】
また、舗装熱は床版部内部に長時間貯留するので、この熱を利用して熱赤外線センサにより長時間の床版部内部の欠陥診断が可能となる。
さらに、熱赤外線センサにより床版部下面の温度分布を測定する際に、人為的に強制加熱させる必要がなく、従来と異なり強制加熱を行うための足場の設置や人材などの経費の削減を図ることができる。
また、測定対象となる床版部上部への舗装工に対応させた位置に熱赤外線センサを設置し、舗装工と並行に床版部の欠陥部検査を行うことができる。
【００３１】
なお、上記実施の形態では、舗装熱により加熱された床版部下面の温度分布を測定する熱赤外線センサ（熱赤外線カメラ）９は、所定の位置に固定して用いたがこれに限らず、舗装された測定対象となる床版部に対応して移動させて用いても良いことは勿論である。
また、上記実施の形態においては、熱赤外線線センサ９によって床版部４の下面の温度分布を測定することで、前記床版部４内の欠陥部を検査するものとしたが、これに限らず、上部の舗装体の舗装熱により加熱された床版部４側面の温度分布を測定することで床版部内部の欠陥部分の検査を行ったり、また床版部４の下面及び側面の両方の温度分布を測定することで前記床版部４内部の欠陥部分の検査を行っても良い。
【００３２】
上述した実施の形態で用いたコンクリート製床版部の検査方法では、アスファルト舗装時の温度管理や床版厚さが、欠陥の３要素である大きさ、厚さ、深さの評価に影響を及ぼす。
以下では本実施の形態のように舗装熱を用いた検査方法と、日射を利用して床版部下面の温度分布を測定することで前記床版部を検査するパッシブ法との比較した実験内容を説明する。
【００３３】
［実験例］
【表４】

表４に、上述した床版部に相当し、実験に供するコンクリート試験体の概要を示した。
また表４に示すコンクリート試験体の一例を図７に示す。
表４及び図７に示すコンクリート試験体は、５００×５００ｍｍの正方形で、実際の橋梁の設計断面を勘案して厚さを１６０ｍｍ、２００ｍｍ及び２４０ｍｍの３種類として配筋を施した。図７における試験体記号「ＳＨ」の後の数字はコンクリートの厚さを示し、「−」後の数字は順次欠陥の深さ及び大きさを示す。
【００３４】
そして、図７に示すようにコンクリート試験体４００に、床版部内の空洞・空隙を想定した疑似欠陥部４６ａ〜４６ｄを形成した。疑似欠陥部４６ａ〜４６ｄは発泡スチロールを加工して、コンクリート試験体４００の下面から２０ｍｍ及び４０ｍｍの位置に配置した。なお、その大きさは、３０×３０×５ｍｍ（図７で符号４６ａで示す）、５０×５０×５ｍｍ（同図で符号４６ｂで示す）、７０×７０×５ｍｍ（同図で符号４６ｃで示す）及び１００×１００×５ｍｍ（同図で符号４６ｄで示す）の立方体とした。さらに、コンクリート試験体には、図に示すように、床版部内に配筋される鉄筋Ｄ１３、Ｄ１６の腐食を想定して、コンクリート試験体内の鉄筋Ｄ１６に長さ５０ｍｍ及び１００ｍｍでそれぞれ厚さ３ｍｍの発泡スチロール４６ｅ，４６ｆを巻き付けている。また、舗装体としては、図示しないが５００×５００ｍｍの試験体に対して内寸４８０×４８０ｍｍの木枠を作製し、その木枠内に敷設した。
【００３５】
前記舗装体は、一般の橋梁舗装に採用されている防水工、砕石マスチック舗装（ＳＭＡ舗装）及び高機能舗装の二層仕上げを想定し、繰り返して実験を行うためにＩＳＯ標準砂を代用して温度管理を行った。その温度管理では、実施工の温度降下を想定して、ＳＭＡ工及び高機能舗装の舗装時の温度である１６０℃〜１６５℃が２次転圧終了温度６０℃に降下するまでの時間をおおよそ３及び４時間になるように砂の厚み及び砂上を断熱材で覆うことで調整した。また、表層を想定した２層目は６０℃に降下した時点で敷設し、この層の温度管理方法は１層目と同様に行った。各層の砂の厚みは、１層目を８０ｍｍ、２層目を６０ｍｍとした。なお、コンクリート表面には、実際の橋梁施工で実施されている防水工としてエポキシ樹脂プライマー処理後にシート系の防水加工を施した。
【００３６】
熱赤外線センサとしては、２次元非冷却マイクロポロメータ型で、応答波長領域１２．０〜１４．０μｍ、感度０．１５℃（３０℃黒体炉にて）のものを用いた。
そして、上記試験体を高さ２．０ｍのＬ形鋼の支持材で支持し、試験体の真下で該試験体から１．３５ｍの位置に熱赤外線センサを設置し、１層敷設後より１０分間隔で６時間連続して時系列の熱画像を得た。試験体下面の測定面は５００×５００ｍｍの試験体に対して４００×４００ｍｍの範囲となっている。さらに各欠陥領域における画素数は欠陥の大きさ３０ｍｍが１２８画素、５０ｍｍが３３画素、７０ｍｍが７２２画素、１００ｍｍが１３５２画素であった。
【００３７】
・日射による欠陥評価
日射による欠陥評価実験（パッシブ法による実験）において用いられた試験体としては、ＳＨ２４０−２０及びＳＨ２４０−４０を用いた。なお、試験体上面のＩＳＯ標準砂（厚さ：８０．６ｍｍ）は、測定開始前日に無加熱で敷設している。そして、支持材により試験体を支持させ、支持された試験体の真下に位置する熱赤外線センサによって両試験ともに１０分間隔で２４時間行った。ＳＨ２４０−２０の測定日の平均温度は１７．６℃、日較差１２．３℃、またＳＨ２４０−４０の測定では、平均温度１２．７℃、日較差１０．０℃であった。
【００３８】
上記熱赤外線センサで得られたＳＨ２４０−２０の欠陥の大きさ１００×１００ｍｍの領域と、健全部の領域とで得られた平均温度の時系列変化を図８に示す。図８に示す健全部の表面温度は、試験体において欠陥の無い中央付近五カ所の大きさ５０×５０ｍｍの領域で得られた平均値である。
このような熱赤外線センサによるコンクリート表面の温度分布測定においては欠陥部と健全部との温度差が最も大きくなる時は、気温の上昇時あるいは下降時であり、本測定では高温時のピークが１２：００、低温時のピークが翌日４：００に現れた。
【００３９】
ＳＨ２４０−２０の欠陥評価では、高温時のピークから、すなわち１２：００の時点で得られた熱画像から、欠陥の大きさ１００，７０，５０，３０ｍｍを確認することができたが、鉄筋に巻き付けた欠陥位置には温度差を確認することができなかった。さらに、逆転現象となる低温時のピークでは、つまり翌日４：００の時点で得られた熱画像からは、該熱画像が日中で得られたものより不鮮明となり欠陥の大きさ５０ｍｍでは誤診の危険性がまた、欠陥の大きさ３０ｍｍは確認することができなかった。その欠陥の大きさ１００×１００ｍｍの領域で得られた表面温度の平均値と健全部との温度差（欠陥部−健全部）は、高温時のピークが１．１℃、低温時のピークは−０．６℃であった。
【００４０】
一方、欠陥深さが４０ｍｍのＳＨ２４０−４０の熱画像からは、どの時間帯においても各欠陥全てを確認することはできなかった。その欠陥の大きさ１００×１００ｍｍの領域で得られた表面温度と健全部との温度差は、高温時のピークが０．０℃、低温時のピークは−０．２℃であった。
【００４１】
・舗装熱による欠陥評価
舗装熱を利用した実際の施工における床版部の検査に対応した試験体の温度管理を表５に示す。
【表５】

また、表５に示す各試験体への敷設した舗装熱から得られたコンクリート上面温度（プライマーと防水工の間）及び外気温を熱電対で測定した時系列変化を図９に示す。なお、熱赤外線センサによる温度測定は、日射の場合と同時に実施し、１層敷設後からの経過時間において欠陥の大きさ１００×１００ｍｍの領域と健全部との間で最も大きな温度差が現れた熱画像の時刻は、ＳＨ１６０−２０対象の場合は２２０分後、ＳＨ２００−２０及びＳＨ２４０−２０対象の場合はともに２８０分後、ＳＨ１６０−４０対象の場合は３６０分後、ＳＨ２００−４０及びＳＨ２４０−４０対象の場合はともに３２０分後であった。
その結果、ＳＨ２４０−２０対象で１層敷設後２８０分経過した際の熱画像と日射により得られた熱画像との比較では、舗装熱から得られた熱画像の方が各欠陥の境界部が若干不鮮明ではあるが欠陥部と健全部との温度差はより顕著に現れた。
【００４２】
一方、ＳＨ２４０−４０の比較ではパッシブ法では全く確認することができなかった欠陥位置に欠陥の大きさ１００及び７０ｍｍは確実に、また不鮮明ながらも欠陥の大きさ５０ｍｍまでは確認することができた。さらにパッシブ法では現れていない鉄筋に巻き付けられた位置（欠陥の大きさ７０ｍｍ）にも不鮮明ながら確認することができた。
さらに、ＳＨ２４０−４０の比較では、パッシブ法で全く確認することができなかった欠陥位置に欠陥の大きさ１００及び７０ｍｍは確実に確認することができ、欠陥の大きさ５０ｍｍについても不鮮明ながらも確認することができた。
上述したように舗装熱を利用した欠陥検出方法において、得られた熱画像からコンクリート内部の欠陥を検出する場合、欠陥部と健全部間には検出可能な表面温度差が必要となり、熱伝達に伴う上昇温度量から検出可能な経過時間、最適な検出時間及び検出限界時間が存在する。
【００４３】
図１０では健全部の表面温度を時系列で示した。
図１０に示す時系列変化では、日較差での熱放射が生じているため、表面温度は測定開始からわずかに低下し、その後、熱伝達が急激に上昇している。よって伝達開始時間は、その温度低下から明らかに表面温度の勾配が変化した時間として読み取り、ＳＨ１６０の経過時間は約４０分後、ＳＨ２００で６０分後、ＳＨ４０で１２０分後とコンクリート厚さが大きくなる程、指数関数的に長くなり、コンクリート厚さによって大きく変化することが判った。
【００４４】
さらに、表６に、図１０に示す時系列変化から求めた上昇温度（最大温度−測定開始の温度）を示した。
【表６】

この表５に示すように、伝達されて得られた上昇温度は、敷設時の温度管理が若干異なるが、おおよそＳＨ１６０で約１０℃、ＳＨ２００で７．０℃、ＳＨ２４０で４．０℃程度生じている。
【００４５】
次に、舗装熱が試験体内の各欠陥部に及ぼす影響を、健全部との表面温度差から検討した。
図１１（ａ）（ｂ）にＳＨ１６０−２０及びＳＨ１６０−４０における各欠陥部の大きさの領域内でのそれぞれの平均温度と健全部領域５カ所で得られた平均温度との差分を時系列で示した。また、図１２（ａ）（ｂ）には、ＳＨ２００−２０及びＳＨ２００−４０における各欠陥部の大きさの領域内の平均温度と健全部領域５カ所で得られた平均温度との差分を時系列で示した。さらに図１３（ａ）（ｂ）ではＳＨ２４０−２０及びＳＨ２４０−４０における各欠陥部の大きさの領域内の平均温度と健全部領域５カ所で得られた平均温度との差分を時系列で示した。
【００４６】
また、図１１，図１２及び図１３から得られた各欠陥部と健全部間の最も大きい表面温度差と測定開始からの経過時間を表７に示した。
【表７】

これらのデータから最大温度差として現れる経過時間は、略２４０分以降から測定終了時の３６０分にかけて得られている。
このように熱画像の表示画面内から各欠陥領域にて得られた表面温度差を利用して視覚的に欠陥部分を評価する場合、評価可能な表面温度差を求めてことが必要となる。この表面温度差は熱赤外線センサの冷却方法ならびに温度測定分解能の感度に影響されるが、熱画像と表面温度とを比較した結果、欠陥の大きさ３０ｍｍ以上を確実に評価するためには−０．５℃以下とすることが必要であった。
【００４７】
図１１〜図１３に示す温度の時系列変化において閾値を−０．５℃として求めた各欠陥検出のための検出開始時間並びに測定の許容時間を以下の表８に示した。
【表８】

この表８において、検出開始時間とは敷設後に欠陥を初めて検出できる時間であり、許容時間とはその後継続して欠陥部を検出できる時間帯のことである。なお、この許容時間は熱赤外線センサで測定した３６０分内で求めている。その結果、検出開始時間ではＳＨ１６０−２０が６０分経過後に欠陥大きさ５０ｍｍを検出することが可能となり、その後３００分間は５０ｍｍの欠陥を検出できる時間帯を維持することができる。
【００４８】
また、ＳＨ２００−２０では、１６０分経過時に欠陥の大きさ３０ｍｍを、８０分経過後から欠陥の大きさ５０ｍｍが検出できることになる。
さらに、ＳＨ２４０−２０では１５０分経過時に欠陥大きさ３０ｍｍ、１２０分経過時で５０ｍｍ、９０ｍｍ経過時で７０ｍｍ、５０分経過時で１００ｍｍが検出できることになる。
【００４９】
このように、コンクリート厚が小さいほど、また、欠陥部の大きさが大きいほど敷設後の早い時間から欠陥部の検出が可能である。
このような実験結果から以下のような点が得られた。
１）日射による測定では、逆転現象から高温時のピークが１２：００、低温時のピークが翌日の４：００に現れたが、深さ４０ｍｍに位置する欠陥を評価することは困難であった。
２）舗装熱の伝達は、コンクリート厚さ１６０ｍｍで３０分後、２００ｍｍで５０分後、２４０ｍｍで１００分後から始まり、その上昇温度は約１０．０℃、７．０℃、４．０℃程度得られた。
３）舗装熱を利用することによりパッシブ法では検出できなかったコンクリート厚さ２４０ｍｍ、欠陥深さ４０ｍｍにおける欠陥の大きさ７０ｍｍ以上が視覚的に検出することができた。
４）健全部と欠陥部の最大温度差として現れる経過時間は、略２４０分以降から測定終了時の３６０分にかけて得られた。
５）欠陥検出のための開始時間は、欠陥の大きさ及び深さによって変化するが、コンクリート厚１６０ｍｍでは欠陥の大きさ１００ｍｍを敷設後４０分以降から検出できた。
これらの点から、舗装熱を利用したＲＣ床版部内の欠陥検出では、コンクリート試験体下面の内部空洞位置に欠陥を示す低温域が観測され、パッシブ法との比較するに有効性が確認できた。
【００５０】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、前記床版部上面の温度を測定するとともに、前記床版部を検査する際に、該床版部の上部に敷設される前記舗装体の熱を利用して、熱赤外線センサにより前記床版部下面の温度分布を測定するので、前記床版部を人為的に強制加熱する必要ことなく前記熱赤外線センサにより前記床版部表面の温度分布を測定することで前記床版部を精度良く非破壊で合理的に検査することができる。
【００５１】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様の効果を得ることができるとともに、前記床版部の上部に前記舗装体を敷設しながら、該床版部下面の熱分布を前記熱赤外線センサにより測定するので、前記舗装体の敷設工と並行して前記床版部内部の欠陥部の測定を行うことができ、両施工をオーバーラップさせることで床版部上部に舗装体を敷設する作業と該床版部内部の検査作業とを行う時間を短縮させることができる。
【００５２】
請求項３記載の発明によれば、請求項１または２記載の発明と同様の効果を得ることができるとともに、上部に敷設されるアスファルト混合物の舗装時の舗装熱を活用して、前記床版部内部の欠陥検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した一実施の形態により検査される床版部を備えた道路橋の概略構成を示す図である。
【図２】熱赤外線センサにより測定される床版部内部の状態を示す概略図である。
【図３】本実施の形態の床版部上部における防水工下面の内部温度と外気温の経時変化を示す図である。
【図４】熱赤外線センサにより撮像された熱画像の一例を示す図である。
【図５】図４の熱画像において温度分布を示す各エリアにおける時系列変化を示す図である。
【図６】熱赤外線センサで得られた時系列的な熱画像から求めた差分値を時刻毎に示した表面温度の時系列変化を示す図である。
【図７】実験で用いられたコンクリート試験体の一例を示す図であり（ａ）は断面図、（ｂ）は欠陥部分の配置を示す概略平面図である。
【図８】コンクリート試験体の欠陥部及び健全部で得られた平均温度の時系列変化を示す図である。
【図９】各試験体への敷設した舗装熱から得られたコンクリート上面温度及び外気温の時系列変化を示す図である。
【図１０】試験体における健全部の表面温度を時系列で示した図である。
【図１１】試験体における各欠陥部の平均温度及び健全部の平均温度との差分を時系列で示す図である。
【図１２】試験体における各欠陥部の平均温度及び健全部の平均温度との差分を時系列で示す図である。
【図１３】試験体における各欠陥部の平均温度及び健全部の平均温度との差分を時系列で示す図である。
【符号の説明】
１道路橋
４床版部
４２剥離部（欠陥部）
８舗装体
９熱赤外線センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a defect diagnosis method for a laid concrete floor slab portion, and more particularly to a defect diagnosis method for a floor plate portion whose upper surface is paved.
[0002]
[Prior art]
For RC floor slabs such as RC viaducts and expressways, fatigue damage may occur due to changes in traffic conditions such as increased traffic and vehicle size, and corrosion of steel bars, salt damage, and neutralization due to anti-freezing agents Many cases of damage defects due to deterioration of durability or early deterioration due to frost damage, alkali aggregate reaction, etc. have been reported, and the establishment of an economical and highly accurate inspection method due to the need for maintenance Is desired.
[0003]
In order to quantitatively evaluate the progress of cracks in the concrete that constitutes the floor slab and the size, depth, thickness, etc. of the internal cavity from such a background, the sounding method, ultrasonic method, electromagnetic induction method, Nondestructive inspection methods such as the electromagnetic wave method and the radiation method are applied.
In particular, a thermography method is known as one of the electromagnetic wave methods.
[0004]
In this thermography method, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 5-108796 and 2001-264275, the temperature distribution of the target concrete surface is inspected with a thermal infrared sensor, so that a defective portion is detected. It is to detect.
Generally, concrete gradually rises in temperature from the surface as the sun shines and the outside air temperature rises, and eventually the concrete interior becomes warmer. At this time, if a deteriorated part such as a float or a void / cavity is formed inside the concrete, the heat transfer is hindered by the air layer at that part, and a partial temperature difference occurs on the concrete surface. In the case of daytime, when the solar radiation and the outside air temperature rise, the temperature of the deteriorated part becomes a higher temperature range than the healthy part. In the case of nighttime, when the heat accumulated in the concrete is dissipated due to sunset, the temperature is lower than that of the healthy part.
[0005]
In this thermography method, when detecting a defect of a floor slab using the above-mentioned solar radiation or a change in outside temperature, the temperature difference cannot be detected accurately because the temperature difference is very small. There has been considered a method of detecting a defective portion by applying artificially forced heating (for example, Xe flash lamp, range heating by a lamp heater, etc.) to the surface.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, when inspecting concrete floor slabs supported by bridges such as road bridges by the thermography method with artificial forced heating as described above, a scaffold for artificial forced heating is required. The installation work takes time. In particular, since it is difficult to install a scaffold at a railway crossing, a more rational inspection method is desired.
An object of the present invention is to accurately and reasonably inspect concrete floor slabs such as RC viaducts and RC floor slabs such as highways.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is a method for inspecting a concrete floor slab portion 4 on which a pavement 8 is laid, for example, as shown in FIGS.
The pavement emits heat to the floor slab when laid,
The pavement is laid on top of the floor slab, and the temperature of the upper surface of the floor slab is measured, and the temperature of the lower surface of the floor slab is measured by the thermal infrared sensor 9 using heat from the pavement during laying. The floor slab portion is inspected by measuring the distribution.
[0008]
According to the first aspect of the present invention, when the floor slab portion is inspected, the thermal infrared sensor is used to detect the surface of the floor slab portion surface by using the heat of the pavement laid on the upper portion of the floor slab portion. Since the temperature distribution is measured, the inside of the floor slab part can be reasonably inspected with high accuracy in a non-destructive manner without artificially forcibly heating the floor slab part.
Moreover, when measuring the temperature distribution of the floor slab surface by the thermal infrared sensor, it is not necessary to artificially forcibly heat the floor slab, so that the equipment used for the forced heating is not installed. , The corresponding work can be shortened.
Furthermore, since the pavement body can be inspected by laying the pavement on top of the floor slab part to be inspected, the pavement laying work and the floor slab part inspection work Can be done in parallel.
[0009]
Here, examples of the pavement include an asphalt mixture that melts the pavement itself at the time of laying and is laid on top of the floor slab part. Any material may be used as long as it generates and raises the temperature of the floor slab by this heat. For example, it may generate heat when it is laid and solidified, such as concrete.
[0010]
Invention of Claim 2 is the defect part inspection method of the concrete floor slab part of Claim 1,
While laying the pavement on the top of the floor slab, the temperature distribution on the bottom surface of the floor slab is measured by the thermal infrared sensor.
[0011]
According to the invention of claim 2, since the temperature distribution of the lower surface of the floor slab part is measured by the thermal infrared sensor while laying the pavement on the upper part of the floor slab part, In parallel, it is possible to measure the defective part in the floor slab part, and to perform the work of laying the pavement on the upper part of the floor slab part and the inspection work inside the floor slab part by overlapping both constructions Time can be shortened.
[0012]
Invention of Claim 3 is the defect part inspection method of the concrete floor slab part of Claim 1 or 2,
The pavement is an asphalt mixture.
[0013]
According to invention of Claim 3, since the pavement laid by the upper part of the said floor slab part is an asphalt mixture, the defect inside the said floor slab part is utilized using the paving heat at the time of paving of this asphalt mixture. Inspection can be performed.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The concrete floor slab inspection method in the present embodiment can be implemented, for example, when pavement work for a new bridge or when pavement replacement work for an existing bridge is performed. For example, a defective portion in an RC (Reinforced Concrete) floor slab is detected from a thermal image obtained by a thermography method using pavement heat.
Here, a method for inspecting a floor slab portion of a bridge on which asphalt is paved as a pavement on the upper surface will be described.
[0015]
A road bridge 1 shown in FIG. 1 is bridged over a river 2 and includes a concrete floor slab part 4 constituting a beam floor, a bridge 5 arranged at the lower part of the floor slab part 4, and a bridge 5. It includes a supporting pier 6 and a foundation 7 joined to the base end of the column 6.
The bridge 6 has a truss structure and supports the concrete floor slab portion 4 from the lower surface. Moreover, in the upper part of the floor slab part 4, waterproofing is performed by waterproofing, and a pavement 8 (see FIG. 2) made of an asphalt mixture is paved.
[0016]
The pavement 8 is an asphalt mixture formed by a well-known SMA (crushed stone mastic method) method and high-performance pavement.
Table 1 shows the construction temperature at the time of mixing at the compound material (asphalt mixture) plant at the time of each pavement, laying by a finisher, initial rolling and secondary rolling.
[Table 1]

The concrete floor slab portion described above is laid on the upper surface of the floor slab portion, and pavement heat transmitted to the floor slab portion 4 at that time is used to directly lower the floor slab portion from below the floor slab portion. The temperature distribution of the (slab surface) is measured by a thermal infrared sensor (thermal infrared camera) 9 (see FIG. 2). The thermal infrared sensor measures the temperature distribution on the surface of the object in a non-contact manner by measuring the energy in the infrared region emitted from the object. The temperature measurement of the bottom surface of the floor slab part by the thermal infrared sensor is performed by fixing the thermal infrared sensor to a position where the top surface of the floor slab can be photographed, and in that state, paving the floor slab part, A thermal image may be taken using pavement heat, or a thermal image may be taken by moving a thermal infrared sensor corresponding to the floor slab portion to be paved. Thereby, the inside of a floor slab part can be inspected in parallel with the paving work.
[0017]
In other words, asphalt is melted at the time of laying and laid on the upper surface of the floor slab, the temperature at that time is as high as about 160 ° C, and the heat application time is also long and uniformly heated from the upper surface of the concrete floor slab. Is transmitted. The heat (temperature) distribution on the bottom surface of the concrete floor slab part to which heat is thus transmitted is measured by the thermal infrared sensor 9. In addition, in the position imaged with the thermal infrared sensor 9, it can be a factor which presumes the internal state by imaging a visible image | video using imaging means, such as a camera, and confirming this visible image. In other words, when cracks, rust juice and white linear efflorescence spouts, floating conditions, etc. appear on the surface of the floor slab, it is considered that the deterioration state inside the floor slab is progressing. .
[0018]
Here, the principle of the thermography method for measuring the temperature distribution of the object to be inspected using the thermal infrared sensor will be described with reference to FIG. In addition, in FIG. 2, the flow of the heat transmitted from the pavement to the floor slab is schematically shown by arrows.
As shown in FIG. 2, in the concrete floor slab portion 4 to which the pavement heat of the pavement 8 is transmitted as in the present embodiment, a peeling portion (defect portion) 42 that is, for example, an air layer exists inside. In this case, the thermal conductivity of the peeling portion 42 is as small as about 1/60 compared to the concrete (sound portion 41) forming the floor slab portion 4.
Therefore, when the temperature distribution of the floor slab part 4 is measured by the thermal infrared sensor 9, the peeling part 42 cuts off the pavement heat and dissipates the heat, so that a temperature difference (Δt) occurs between the sound part 41 and the slab part 4. As a result, the surface temperature of the peeling portion 9 appears as a low temperature region as compared with the healthy portion 41. Thus, the presence or absence of a defective portion in the floor slab portion 4 can be determined from the low temperature region of the floor slab portion 4.
[0019]
In this embodiment, a thermotracer TH5102 (R) manufactured by NEC Sanei Co., Ltd., which is a detector of HgCdTe (Stirling cooling type), was used as the thermal infrared sensor. The specifications of this thermotracer TH5102 are: measurement wavelength 8-12μm, temperature measurement range -20-200 ° C and 000-800 ° C, minimum detection temperature difference 0.03 ° C (at30 ° C), 0.1 ° C (at30 ° C), frame time, normal Mode 0.65sec, fast mode 1 / 22sec interpolation and interlace, scanning angle 21.5 ° (H) × 21.5 ° (V), instantaneous viewing angle 1.5mrad, focal length 30cm ~ ∞, thermal image pixel count 255 (H) × 223 (V), measurement accuracy ± 0.5% range full scale, optical zoom × 2 (only in normal mode), real-time memory 64 pixels, with interval measurement (0-60mm) and other functions.
[0020]
Below, the test | inspection inside the floor slab part performed using the said thermal infrared sensor is demonstrated concretely. Here, the temperature distribution measurement of the road shoulder portion of the floor slab portion 4 is performed.
First, the thermal infrared sensor is installed at a predetermined position, for example, a position of 14.10 m from the lower surface of the target floor slab part 4, just below the road shoulder portion of the target floor slab part 4. Then, a pavement 8 is laid on the top of the floor slab 4 and a thermal image of the road shoulder portion in the floor slab 4 is captured using the heat transmitted during the laying, and the captured thermal image data is converted into the captured thermal image data. Based on this, the temperature distribution on the lower surface of the shoulder portion of the slab was measured. The image processing work at that time is to take a thermal image with a thermal infrared sensor and transfer the image data stored in the storage medium to a PC (Personal Computer) or the like that can read the storage medium. Mask the size of the sensitivity facing, convert the brightness value to temperature, and digitize each pixel. Further, in order to improve the detection accuracy, a binarization process using a threshold value may be performed.
[0021]
Moreover, the measurement time was measured at intervals of 1 minute from immediately before the start of the pavement until the completion of the secondary rolling of the high-performance pavement, and in order to grasp the temperature change of the surrounding environment. In addition, as a means for measuring the construction temperature of each pavement, a thermocouple was installed on the bottom surface of the waterproof construction, and measurement was performed with a measuring instrument using an electromotive force generated by the thermocouple.
Table 2 shows the elapsed time and weather conditions during the construction of waterproofing, SMA construction and high-performance pavement.
[Table 2]

Further, FIG. 3 shows changes with time in the internal temperature and the external temperature of the waterproofing lower surface in the upper part of the floor slab. Note that the progress of each pavement work of the superstructure performed at the same position on the top of the floor slab shown in FIG. 3 cannot be determined on the bottom of the floor slab, so use the thermocouple installed on the bottom of the waterproof slab. Thus, the temperature change during each construction process of waterproofing, SMA method and high-performance pavement was monitored with a measuring instrument as needed, and it was judged as a time when a sudden temperature change began to occur.
[0022]
Therefore, as shown in FIG. 3, each construction start time was 18:40 on October 25 for the waterproof work, 20:50 for the SMA construction method, and 0:00 on October 26 for the high-performance pavement.
First, the surface state of the portion whose surface temperature is measured by the thermal infrared sensor is determined. For example, the presence or absence of turtle shell-shaped or various forms of cracks, rust juice and efflorescence spouts, floats, etc. are visually confirmed. If these occur, the progress of the internal deterioration state is estimated from the phenomenon. When a floating phenomenon is observed, it is determined that the deterioration of the portion is considerably advanced.
[0023]
Then, the thermal image captured by the thermal infrared sensor is examined, and the defective portion is detected from the temperature distribution on the surface of the floor slab.
For example, in a thermal image before waterproofing obtained by a thermal infrared sensor, a high temperature region was seen along the upper chord material girder haunch part constituting the bridge 5 in accordance with fluctuation due to the outside air temperature. In addition, a temperature difference was confirmed at the center of the girder, which was seen as a shaded area.
Further, the thermal image at 90 minutes after waterproofing (20:10) showed a lower temperature as the outside air temperature was lower than the thermal image at 19:00. In general, in this time zone, if there is an internal cavity near the concrete surface, it will appear as a low temperature region, but local defects could not be confirmed.
[0024]
In the thermal image at the time of 140 minutes after the SMA method construction (23:10), it was confirmed that the heat at the time of laying the SMA method was transmitted to the bottom surface of the floor slab part.
Moreover, the temperature distribution in the thermal image in other time zones appeared as a layered temperature difference. If there are cavities or voids in the concrete, heat is cut off and it appears as a low temperature area on the bottom of the floor slab. Such a layered temperature difference is the temperature difference before pavement work and the condition inside the concrete. It is thought that it appears due to temperature unevenness during asphalt laying.
[0025]
Table 3 shows the surface temperature of the healthy part, the part considered to be deteriorated, and the truss steel part obtained from the thermal image taken by the thermal infrared sensor.
[Table 3]

The data shown in Table 3 are before and after the construction of waterproofing, SMA construction and high-performance pavement. Moreover, the lower column indicating the surface temperature of the healthy part in each construction describes the value used for the temperature difference between the healthy part and the damaged part.
An example of a thermal image having a specific temperature distribution among the thermal images obtained by the thermal infrared sensor is shown in FIG. This thermal image is an image of (10/26, 5:10), low temperature area A displayed in blue, medium temperature areas B and C displayed in green and yellow, and high temperature displayed in red. Area D. The surface temperature of these areas is an average value of vertical × horizontal 20 pixels.
[0026]
FIG. 5 shows time-series changes in the area showing the temperature distribution shown in FIG.
As shown in FIG. 5, the surface temperature of the floor slab started to increase from after the SMA construction, and the maximum peak was recorded from 4:00 to 5:00 the next day. This is because the pavement heat is transferred from the superstructure to the bottom surface of the floor slab, and the cross section of the floor slab is large, and the thermal conductivity of the concrete (λ = 1.3 w / m · k) is small, which is a certain amount of time. Is required.
[0027]
FIG. 6 is a diagram showing a time-series change in the surface temperature in which a difference value obtained from a time-series thermal image obtained by the thermal infrared sensor is shown for each time.
As shown in this figure, the difference starts to appear at about 120 minutes after the SMA construction method, and when it reaches 180 minutes, the temperature is 0.6 to 0.7 ° C. In addition, at around 2:00 when 90 minutes have passed since high-performance pavement, the temperature difference at the measurement point appears as a significant difference of 0.6 to 1.0 ° C., and further at 4:50 after 240 minutes. The maximum peak surface temperature was obtained, which was 2.2 ° C. After that, the difference gradually attenuates. In this embodiment, the measurement by the thermography method using the thermal infrared sensor was until 7:00, but based on the measurement data from 1:00 to 7:00 on October 26 obtained from the thermal image. When the attenuation gradient is estimated by a quadratic function, the limit value (for example, a visually determinable value of the thermal image set to −0.5 ° C.) can be reached at around 9:00.
[0028]
As a result, the time zone in which the defect portion of the floor slab portion can be measured using the heat from the pavement laid on the upper part is about 10 hours 30 minutes, and the floor slab portion defect diagnosis is performed over a wide range in this time zone. be able to. The thermal infrared sensor may be a sensor having a two-dimensional uncooled sensor type detector or a sensor element having a two-dimensional uncooled microporometer, but has a Stirling cooling type detector. By using a thermal infrared sensor, it is possible to obtain a clear thermal image with superior image quality.
Therefore, in slab defect diagnosis using thermal images, high-temperature areas with uniform temperature distribution remain normal, and conversely, heat conduction is inhibited at low-temperature areas with specific temperature distribution. Since it is the air layer, it can be inferred that there are internal abnormalities such as voids or cavities in the interior or the floor slab itself becoming porous.
[0029]
As described above, in the inspection method of the floor slab portion according to the present embodiment, the temperature distribution of the lower surface of the floor slab portion to which the pavement heat is transmitted is obtained by using infrared heat. Since the inside of the floor slab part can be inspected by measuring with a sensor, the measurement can be performed in parallel with the pavement construction laid on the upper part of the floor slab part, and since the pavement heat is used. The floor slab portion can be heated uniformly in a plane.
[0030]
Further, since the pavement heat is stored in the floor slab portion for a long time, it is possible to diagnose defects in the floor slab portion for a long time using a thermal infrared sensor using this heat.
In addition, when measuring the temperature distribution on the bottom of the slab with a thermal infrared sensor, it is not necessary to perform forced heating artificially, and unlike conventional systems, installation of a scaffold for performing forced heating and the reduction of personnel costs, etc. be able to.
Moreover, a thermal infrared sensor can be installed in the position corresponding to the paving work to the upper part of the floor slab part used as a measuring object, and the defect part inspection of a floor slab part can be performed in parallel with a paving work.
[0031]
In addition, in the said embodiment, although the thermal infrared sensor (thermal infrared camera) 9 which measures the temperature distribution of the floor slab part lower surface heated by the pavement heat was fixed to a predetermined position, it is not limited thereto, Of course, it may be moved and used in correspondence with the paved floor slab.
Moreover, in the said embodiment, although the defect part in the said floor slab part 4 shall be test | inspected by measuring the temperature distribution of the lower surface of the floor slab part 4 with the thermal infrared ray sensor 9, it is not restricted to this. First, the defect distribution inside the floor slab part is inspected by measuring the temperature distribution on the side surface of the floor slab part 4 heated by the pavement heat of the upper pavement, and both the lower and side surfaces of the floor slab part 4 The defect portion in the floor slab portion 4 may be inspected by measuring the temperature distribution.
[0032]
In the concrete floor slab inspection method used in the embodiment described above, temperature control and floor slab thickness during asphalt paving affect the evaluation of size, thickness, and depth, which are the three elements of defects. Effect.
Hereinafter, the contents of the experiment compared with the inspection method using the pavement heat as in the present embodiment and the passive method of inspecting the floor slab portion by measuring the temperature distribution of the bottom surface of the floor slab portion using solar radiation. Will be explained.
[0033]
[Experimental example]
[Table 4]

Table 4 shows an outline of a concrete test specimen that corresponds to the above-described floor slab portion and is used for the experiment.
Moreover, an example of the concrete test body shown in Table 4 is shown in FIG.
The concrete specimens shown in Table 4 and FIG. 7 were 500 × 500 mm squares, and were arranged with three types of thickness of 160 mm, 200 mm, and 240 mm in consideration of the actual cross-section of the bridge. The numbers after the specimen symbol “SH” in FIG. 7 indicate the thickness of the concrete, and the numbers after the “−” indicate the depth and size of the defect in sequence.
[0034]
Then, as shown in FIG. 7, pseudo defect portions 46 a to 46 d assuming cavities and voids in the floor slab portion were formed in the concrete test body 400. The pseudo-defect portions 46a to 46d were formed by processing foamed polystyrene and placed at positions of 20 mm and 40 mm from the lower surface of the concrete test body 400. The size is 30 × 30 × 5 mm (indicated by reference numeral 46a in FIG. 7), 50 × 50 × 5 mm (indicated by reference numeral 46b in the same figure), and 70 × 70 × 5 mm (indicated by reference numeral 46c in the same figure). ) And 100 × 100 × 5 mm (denoted by reference numeral 46d in the figure). Further, as shown in the figure, assuming that the reinforcing bars D13 and D16 arranged in the floor slab are corroded, the concrete specimen has a length of 50 mm and a thickness of 100 mm and a thickness of 3 mm, respectively. The foamed

polystyrenes

46e and 46f are wound. Moreover, as a pavement, although not shown in figure, the wooden frame of the internal dimension 480x480mm was produced with respect to the test body of 500x500mm, and it laid in the wooden frame.
[0035]
The pavement is assumed to be a double-layer finish of waterproof work, crushed stone mastic pavement (SMA pavement) and high-performance pavement used for general bridge pavement, and ISO standard sand is used for repeated experiments. Temperature control was performed. In the temperature control, assuming the temperature drop of the execution work, the time until 160 ° C to 165 ° C, which is the temperature at the time of pavement of SMA work and high-performance pavement, drops to the secondary rolling end temperature of 60 ° C is approximately The thickness of the sand and the top of the sand were covered with a heat insulating material so as to be 3 and 4 hours. Further, the second layer assuming the surface layer was laid when the temperature dropped to 60 ° C., and the temperature control method for this layer was the same as the first layer. The sand thickness of each layer was 80 mm for the first layer and 60 mm for the second layer. The concrete surface was subjected to sheet-based waterproofing after the epoxy resin primer treatment as a waterproofing work performed in actual bridge construction.
[0036]
As the thermal infrared sensor, a two-dimensional uncooled microporometer type having a response wavelength region of 12.0 to 14.0 μm and a sensitivity of 0.15 ° C. (in a 30 ° C. black body furnace) was used.
And the said test body is supported by the support material of L-shaped steel of 2.0 m in height, a thermal infrared sensor is installed in the position of 1.35 m from this test body just under the test body, and 10 layers after laying one layer. Time-series thermal images were obtained continuously for 6 hours at minute intervals. The measurement surface of the lower surface of the test body is in a range of 400 × 400 mm with respect to a 500 × 500 mm test body. Furthermore, the number of pixels in each defect area was 128 pixels for the defect size 30 mm, 33 pixels for 50 mm, 722 pixels for 70 mm, and 1352 pixels for 100 mm.
[0037]
・ Defect assessment by solar radiation
SH240-20 and SH240-40 were used as test bodies used in the defect evaluation experiment by solar radiation (experiment by the passive method). Note that the ISO standard sand (thickness: 80.6 mm) on the top surface of the test specimen was laid without heating on the day before the start of measurement. Then, the test body was supported by a support material, and both tests were performed at 10-minute intervals for 24 hours using a thermal infrared sensor located directly below the supported test body. The average temperature on the measurement day of SH240-20 was 17.6 ° C., daily difference 12.3 ° C., and in the measurement of SH240-40, the average temperature was 12.7 ° C. and daily difference 10.0 ° C.
[0038]
FIG. 8 shows time-series changes in the average temperature obtained in the region of the defect size 100 × 100 mm of SH240-20 obtained by the thermal infrared sensor and the region of the healthy part. The surface temperature of the healthy part shown in FIG. 8 is an average value obtained in an area of 50 × 50 mm in size near the center where there is no defect in the specimen.
In the temperature distribution measurement of the concrete surface by such a thermal infrared sensor, the temperature difference between the defective part and the healthy part is the largest when the temperature is rising or falling. In this measurement, the peak at the high temperature is 12 0:00, a peak at low temperature appeared at 4:00 the next day.
[0039]
In the defect evaluation of SH240-20, the defect size of 100, 70, 50, and 30 mm could be confirmed from the peak at high temperature, that is, from the thermal image obtained at 12:00. A temperature difference could not be confirmed at the wound defect position. Furthermore, at the low temperature peak that is the reversal phenomenon, that is, from the thermal image obtained at 4:00 the next day, the thermal image becomes blurry than that obtained during the day, and it is misdiagnosed when the defect size is 50 mm. Hazard could not be confirmed, and the size of the defect 30 mm. The average value of the surface temperature obtained in the region of the defect size 100 × 100 mm and the temperature difference between the healthy part (defect part-healthy part) is 1.1 ° C. at the high temperature, and the peak at the low temperature is -0.6 ° C.
[0040]
On the other hand, from the thermal image of SH240-40 having a defect depth of 40 mm, all the defects could not be confirmed in any time zone. The temperature difference between the surface temperature and the healthy part obtained in the defect size 100 × 100 mm region was 0.0 ° C. at the peak at high temperature and −0.2 ° C. at the low temperature.
[0041]
・ Defect evaluation by pavement heat
Table 5 shows the temperature control of the test body corresponding to the inspection of the floor slab part in the actual construction using the pavement heat.
[Table 5]

Moreover, the time series change which measured the concrete upper surface temperature (between a primer and waterproof work) obtained from the pavement heat laid on each test body shown in Table 5 and the outside air temperature with a thermocouple is shown in FIG. The temperature measurement with the thermal infrared sensor was performed simultaneously with the solar radiation, and the largest temperature difference appeared between the area of the defect size 100 × 100 mm and the healthy part in the elapsed time after laying one layer. The time of the thermal image is 220 minutes for the SH160-20 target, 280 minutes for the SH200-20 and SH240-20 targets, 360 minutes for the SH160-40 target, and SH200-40 and SH240- In the case of 40 subjects, both were after 320 minutes.
As a result, in the comparison of the thermal image when 280 minutes have passed after laying one layer on the SH240-20 target and the thermal image obtained by solar radiation, the thermal image obtained from pavement heat has a boundary portion of each defect. Although slightly blurred, the temperature difference between the defective part and the healthy part appeared more prominently.
[0042]
On the other hand, in the comparison of SH240-40, the

defect sizes

100 and 70 mm were surely confirmed at the defect position which could not be confirmed by the passive method, and the defect size could be confirmed up to 50 mm although it was unclear. . Furthermore, it was able to confirm, although it was unclear, also in the position wound around the reinforcing bar which did not appear in the passive method (defect size 70mm).
Further, in the comparison of SH240-40, the

defect size

100 and 70 mm can be surely confirmed at the defect position that could not be confirmed at all by the passive method, and the defect size 50 mm was confirmed though it was unclear. We were able to.
As described above, in the defect detection method using pavement heat, when detecting defects inside the concrete from the obtained thermal image, a detectable surface temperature difference is required between the defective part and the healthy part, which is necessary for heat transfer. There is an elapsed time, an optimal detection time, and a detection limit time that can be detected from the accompanying rise in temperature.
[0043]
FIG. 10 shows the surface temperature of the healthy part in time series.
In the time-series change shown in FIG. 10, since the heat radiation is generated in the daily range, the surface temperature slightly decreases from the start of measurement, and then the heat transfer rapidly increases. Therefore, the transmission start time is read as the time when the gradient of the surface temperature has clearly changed due to the temperature drop. The elapsed time of SH160 is about 40 minutes, SH200 is 60 minutes, SH40 is 120 minutes, and the concrete thickness is large. It turned out that it became longer exponentially and changed greatly depending on the concrete thickness.
[0044]
Further, Table 6 shows the rising temperature (maximum temperature−starting temperature of measurement) obtained from the time series change shown in FIG.
[Table 6]

As shown in Table 5, the temperature rise obtained by transmission is slightly different in temperature management at the time of laying, but it is about 10 ° C for SH160, 7.0 ° C for SH200, and about 4.0 ° C for SH240. ing.
[0045]
Next, the effect of pavement heat on each defect in the specimen was examined from the difference in surface temperature from the healthy part.
11 (a) and 11 (b) show the time series of the difference between the average temperature in each of the defect size areas in SH160-20 and SH160-40 and the average temperature obtained in the five healthy area areas. It showed in. 12 (a) and 12 (b) show the difference between the average temperature in the area of each defect size in SH200-20 and SH200-40 and the average temperature obtained in the five healthy areas. Shown in series. Further, FIGS. 13 (a) and 13 (b) show, in time series, the difference between the average temperature in the area of each defect size in SH240-20 and SH240-40 and the average temperature obtained in the five healthy areas. It was.
[0046]
In addition, Table 7 shows the largest surface temperature difference between each defective part and the healthy part and the elapsed time from the start of measurement obtained from FIGS.
[Table 7]

The elapsed time appearing as the maximum temperature difference from these data is obtained from about 240 minutes to 360 minutes at the end of measurement.
Thus, when visually evaluating a defective part using the surface temperature difference obtained in each defect area from the display screen of the thermal image, it is necessary to obtain an evaluable surface temperature difference. This surface temperature difference is influenced by the cooling method of the thermal infrared sensor and the sensitivity of the temperature measurement resolution. As a result of comparing the thermal image with the surface temperature, it is −0 to reliably evaluate the defect size of 30 mm or more. It was necessary to set the temperature to 5 ° C. or lower.
[0047]
Table 8 below shows the detection start time for each defect detection and the allowable measurement time obtained by setting the threshold value as −0.5 ° C. in the time-series change in temperature shown in FIGS.
[Table 8]

In Table 8, the detection start time is a time during which a defect can be detected for the first time after laying, and the allowable time is a time zone during which a defective portion can be detected continuously thereafter. This permissible time is obtained within 360 minutes measured with a thermal infrared sensor. As a result, at the detection start time, it becomes possible for SH160-20 to detect a defect size of 50 mm after 60 minutes, and thereafter, a time zone in which a defect of 50 mm can be detected can be maintained for 300 minutes.
[0048]
Further, in SH200-20, a defect size of 30 mm can be detected after 160 minutes, and a defect size of 50 mm can be detected after 80 minutes.
Furthermore, SH240-20 can detect a defect size of 30 mm after 150 minutes, 50 mm after 120 minutes, 70 mm after 90 mm, and 100 mm after 50 minutes.
[0049]
As described above, the smaller the concrete thickness is, and the larger the size of the defective portion is, the earlier it is possible to detect the defective portion after laying.
The following points were obtained from these experimental results.
1) In the measurement by solar radiation, a peak at high temperature appeared at 12:00 and a peak at low temperature appeared at 4:00 on the next day due to the reverse phenomenon, but it was difficult to evaluate a defect located at a depth of 40 mm. .
2) Pavement heat transfer starts after 30 minutes at a concrete thickness of 160 mm, 50 minutes at 200 mm, and 100 minutes at 240 mm, and the rising temperatures are about 10.0 ° C, 7.0 ° C, 4.0 ° C. A degree was obtained.
3) By using pavement heat, it was possible to visually detect a defect size of 70 mm or more at a concrete thickness of 240 mm and a defect depth of 40 mm that could not be detected by the passive method.
4) The elapsed time that appears as the maximum temperature difference between the healthy part and the defective part was obtained from about 240 minutes to 360 minutes at the end of the measurement.
5) The start time for defect detection varies depending on the size and depth of the defect, but with a concrete thickness of 160 mm, a defect size of 100 mm could be detected after 40 minutes.
From these points, in the detection of defects in the RC slab using pavement heat, a low-temperature region indicating defects was observed at the internal cavity position on the bottom surface of the concrete specimen, and its effectiveness was confirmed by comparison with the passive method. .
[0050]
【The invention's effect】
According to invention of Claim 1, while measuring the temperature of the said floor slab part upper surface, when inspecting the said floor slab part, it utilizes the heat | fever of the said pavement laid in the upper part of this floor slab part. Since the temperature distribution of the lower surface of the floor slab part is measured by a thermal infrared sensor, the temperature distribution of the surface of the floor slab part is measured by the thermal infrared sensor without the need for artificially forcibly heating the floor slab part. Thus, the floor slab portion can be reasonably inspected with high accuracy and non-destructiveness.
[0051]
According to the second aspect of the present invention, the same effect as that of the first aspect of the invention can be obtained, and the heat distribution on the lower surface of the floor slab portion can be obtained while the pavement is laid on the upper portion of the floor slab portion. Measured by the thermal infrared sensor, it is possible to measure the defective part inside the floor slab in parallel with the laying work of the pavement, and to pave the upper part of the floor slab by overlapping both constructions The time for performing the work of laying the body and the inspection work inside the floor slab part can be shortened.
[0052]
According to the invention described in claim 3, the same effect as that of the invention described in claim 1 or 2 can be obtained, and the floor slab can be obtained by utilizing the pavement heat during paving of the asphalt mixture laid on the upper part. It is possible to perform a defect inspection inside the unit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a road bridge provided with a floor slab portion to be inspected according to an embodiment to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a schematic view showing a state inside a floor slab portion measured by a thermal infrared sensor.
FIG. 3 is a diagram showing temporal changes in the internal temperature and the outside air temperature of the waterproof work lower surface in the upper part of the floor slab portion of the present embodiment.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a thermal image captured by a thermal infrared sensor.
5 is a diagram showing a time-series change in each area showing a temperature distribution in the thermal image of FIG.
FIG. 6 is a diagram showing a time-series change in surface temperature in which a difference value obtained from a time-series thermal image obtained by a thermal infrared sensor is shown for each time.
FIGS. 7A and 7B are diagrams showing an example of a concrete test body used in the experiment, in which FIG. 7A is a cross-sectional view, and FIG. 7B is a schematic plan view showing an arrangement of defective portions.
FIG. 8 is a diagram showing a time-series change in average temperature obtained in a defective part and a healthy part of a concrete specimen.
FIG. 9 is a diagram showing time-series changes in the concrete top surface temperature and the outside air temperature obtained from the pavement heat laid on each specimen.
FIG. 10 is a diagram showing the surface temperature of a healthy part in a test body in time series.
FIG. 11 is a diagram showing, in time series, the difference between the average temperature of each defective part and the average temperature of a healthy part in a test specimen.
FIG. 12 is a diagram showing, in time series, the difference between the average temperature of each defective part and the average temperature of a healthy part in a specimen.
FIG. 13 is a diagram showing, in time series, the difference between the average temperature of each defective part and the average temperature of a healthy part in a test specimen.
[Explanation of symbols]
1 road bridge
4 Floor slab
42 Peeling part (defect)
8 Pavement
9 Thermal infrared sensor

Claims

上部に舗装体が敷設されるコンクリート製床版部の検査方法において、
前記舗装体は、敷設時に前記床版部に対して熱を発するものであり、
前記床版部の上部に前記舗装体を敷設し、前記床版部上面の温度を測定するとともに、敷設時の舗装体からの熱を利用して熱赤外線センサにより前記床版部下面の温度分布を測定することで該床版部を検査することを特徴とするコンクリート製床版部の検査方法。In the inspection method of the concrete floor slab where the pavement is laid on the top,
The pavement emits heat to the floor slab when laid,
Laying the pavement on top of the floor slab, measuring the temperature of the upper surface of the floor slab, and using the heat from the pavement during laying, the temperature distribution of the lower surface of the floor slab by a thermal infrared sensor A method for inspecting a concrete slab part, comprising inspecting the slab part by measuring

請求項１記載のコンクリート製床版部の欠陥部検査方法において、
前記床版部の上部に前記舗装体を敷設しながら、該床版部下面の温度分布を前記熱赤外線センサにより測定することを特徴とするコンクリート製床版部の検査方法。In the defect inspection method of the concrete floor slab part according to claim 1,
A method for inspecting a concrete floor slab part, wherein the temperature distribution of the lower surface of the floor slab part is measured by the thermal infrared sensor while the pavement is laid on the upper part of the floor slab part.

請求項１または２記載のコンクリート製床版部の欠陥部検査方法において、
前記舗装体はアスファルト混合物であることを特徴とするコンクリート製床版部の検査方法。In the defect inspection method of the concrete floor slab part according to claim 1 or 2,
The method for inspecting a concrete floor slab, wherein the pavement is an asphalt mixture.