JP4855916B2 - Evaluation method, evaluation apparatus and computer program for concrete joint surface - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コンクリート構造物を構築するために先に打設して硬化したコンクリートとこれに密着するように後から打設するコンクリートとの接触面すなわちコンクリートの打継面におけるせん断強度を、先に打設したコンクリートの打継面の状態から評価する方法、評価を行うために用いる装置及び評価をするためのコンピュータプログラムに関するものである。 In the present invention, the shear strength at the contact surface between the concrete that has been previously cast and hardened to construct the concrete structure and the concrete that is placed later so as to be in close contact therewith, that is, the joint surface of the concrete, The present invention relates to a method for evaluating from the state of a joint surface of concrete placed on the machine, a device used for performing the evaluation, and a computer program for performing the evaluation.
コンクリート構造物を構築する場合においては、一部のコンクリートを打設し、硬化してからこの部分と連続するように新たなコンクリートを打設して一体とする方法が一般に採用されている。このように先に打設したコンクリートと後から打設するコンクリートの接合面すなわち打継面は、コンクリートが一体となって挙動し、この打継面が弱点とならないように処理することが必要となる。 In the case of constructing a concrete structure, a method is generally employed in which a part of concrete is placed and hardened, and then new concrete is placed so as to be continuous with this part. In this way, it is necessary to treat the joint surface between the concrete cast before and the concrete cast later, that is, the joint surface, so that the concrete behaves as one body and this joint surface does not become a weak point. Become.
打継面の処理は、ワイヤブラシで表面を削る方法、チッピング等によって表面を粗にする方法、高圧水の噴射によって骨材を露出させて凹凸を形成する方法などが採用されている。そして、新たにコンクリートを打設する直前には先に打設したコンクリートを充分に吸水させ、セメントペースト又はモルタル等を塗った後に新たなコンクリートを打設することが行われている。 For the treatment of the joining surface, a method of scraping the surface with a wire brush, a method of roughening the surface by chipping or the like, a method of exposing the aggregate by jetting high pressure water and forming irregularities are adopted. Immediately before newly placing concrete, the previously placed concrete is sufficiently absorbed, and new concrete is placed after applying cement paste or mortar.
しかし、このような打継面の処理は、どの程度の処理をすればよいのか定量的に指標が明確になっていないことから、コンクリートの打設現場において過剰のチッピングが要求されたり、施工効率を求める余りに打継面の処理が不十分になっていることもあると考えられる。 However, since there is no quantitative indicator of how much of such a joint surface should be processed, excessive chipping is required at the concrete placement site, construction efficiency, etc. It is considered that the processing of the connecting surface may be insufficient for the purpose of obtaining the above.
このような状況において、コンクリートの打継面の処理状態を定量的に評価しようとする試みがいくつか提案されており、例えば特許文献1に表面処理形状の評価システムが提案されている。
この評価システムは、表面処理後のコンクリートについて表面の凹凸量を所定のピッチで測定し、測定された凹凸量を集計してコンクリートの表面処理形状の特徴量を算出する。そして、あらかじめ保存されている理想的な表面処理形状を有するコンクリートの特徴量と対比することによってコンクリートの表面処形状を評価するものである。上記特徴量としては例えば、凹凸量の平均値のデータ及び標準偏差値のデータが提案されている。
In such a situation, some attempts to quantitatively evaluate the treatment state of the joint surface of concrete have been proposed. For example,
This evaluation system measures the surface unevenness amount of the surface-treated concrete at a predetermined pitch, and calculates the feature amount of the surface treatment shape of the concrete by adding up the measured unevenness amounts. And the surface treatment shape of concrete is evaluated by contrasting with the feature-value of the concrete which has the ideal surface treatment shape preserve | saved beforehand. As the feature amount, for example, data on the average value of the unevenness amount and data on the standard deviation value have been proposed.
一方、非特許文献1には、コンクリートの表面粗さを十点平均粗さ、自乗平均粗さ、中心平均粗さ等で評価し、定量化することが提案されている。
上記十点平均粗さH1は、図6に示すように、表面の形状線と最小自乗法で求めた基準線とから、最も大きい山から5番目の山までの頂上の標高の平均値と、最も低い谷から5番目の谷までの谷底の標高の平均値とを算出し、これらの差によって表面粗さを示すものである。
中心線平均粗さH2は、図7に示すように、中心線から上側の形状線までの面積と中心線から下側の形状線までの面積とが等しくなるように中心線の位置を定め、中心線から形状線までの高さをf(x)としたときの、f(x)の絶対値の総和を測定点数で除した値で表面の粗さを示すものである。
On the other hand, Non-Patent
The ten-point average roughness H1, as shown in FIG. 6, is the average value of the altitude at the top from the largest mountain to the fifth mountain from the surface shape line and the reference line obtained by the method of least squares. The average value of the altitude of the valley bottom from the lowest valley to the fifth valley is calculated, and the surface roughness is indicated by the difference between them.
As shown in FIG. 7, the center line average roughness H2 determines the position of the center line so that the area from the center line to the upper shape line is equal to the area from the center line to the lower shape line. The surface roughness is indicated by a value obtained by dividing the sum of absolute values of f (x) by the number of measurement points, where f (x) is the height from the center line to the shape line.
上記のような指標の他にも、平均深さd、表面積率Rで表面の粗さを示すものがある。
平均深さdは、図8に示すように、最も高い山の頂部を通る水平線からの深さの平均値で表面の粗さを示すものである。また、表面積率Rは、図9に示すように、凹凸を形成する形状線の線長Rを投影した線長すなわち水平距離で除した値で表面の粗さを示すものである。
As shown in FIG. 8, the average depth d indicates the roughness of the surface as an average value of the depth from the horizontal line passing through the top of the highest mountain. Further, as shown in FIG. 9, the surface area ratio R indicates the roughness of the surface by a value obtained by dividing the line length R of the shape line forming the unevenness by the projected line length, that is, the horizontal distance.
しかしながら、上記のように打継面を定量的に評価しようとする場合には、次のような課題がある。
打継面のせん断強度は、いくつかの要因に影響されるものと考えられるが、その一つに骨材特に粗骨材がせん断キーとして作用することによるものが考えられる。これは、先に打設したコンクリートの打継面から突き出した骨材が新たに打設されるコンクリート中に埋め込まれ、骨材粒が双方のコンクリートに跨るように埋め込まれることによって発揮されるものである。一方、波長の大きな凹凸はせん断強度には大きくは寄与しないものと考えられる。つまり、先に打設するコンクリートの打継面をこて仕上げするときに生じた大きな凹凸や、打継面の型枠が波打つようにゆがんでいる場合に生じる凹凸は、せん断強度にあまり影響しない。
However, there are the following problems when trying to quantitatively evaluate the joining surface as described above.
The shear strength of the joint surface is considered to be influenced by several factors, one of which is considered to be due to the action of aggregate, particularly coarse aggregate, as a shear key. This is demonstrated by the fact that the aggregate protruding from the joint surface of the previously placed concrete is embedded in the newly placed concrete and the aggregate grains are embedded so as to straddle both concrete It is. On the other hand, it is considered that unevenness with a large wavelength does not greatly contribute to the shear strength. In other words, the large unevenness that occurs when the surface of the concrete to be cast first is troweled, and the unevenness that occurs when the formwork of the connecting surface is distorted so as to undulate does not significantly affect the shear strength. .
しかし、上記のように骨材の寸法より遙かに波長が大きい凹凸は、打継面のせん断強度にはあまり寄与しないにもかかわらず、前述の十点平均粗さや中心線平均粗さには大きく影響することがある。このため、これらの数値によって打継面のせん断強度を評価すると実際のせん断強度との差が大きくなり、評価精度が低下するおそれがある。 However, the unevenness having a wavelength much larger than the size of the aggregate as described above does not contribute much to the shear strength of the joint surface, but the above-mentioned ten-point average roughness and centerline average roughness May have a significant impact. For this reason, if the shear strength of the joining surface is evaluated by these numerical values, the difference from the actual shear strength becomes large, and the evaluation accuracy may be lowered.
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、コンクリートの打継面のせん断強度を精度良く評価することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the above situations, and it aims at evaluating the shear strength of the joint surface of concrete accurately.
上記課題を解決するために、請求項1に係る発明は、 硬化したコンクリートの表面であって新たに打設するコンクリートと接触する打継面について、所定の方向に所定の間隔で該打継面と直角方向の凹凸量を測定し、 所定の範囲における前記測定値によって描かれる形状線を波形と考えてフーリエ変換を行い、パワースペクトルを演算し、 前記パワースペクトルの周波数領域(波長の逆数)における所定範囲で該パワースペクトルの値の総和を演算し、 前記総和に基づいて、前記打継面における先に打設したコンクリートと後から打設したコンクリートとの間のせん断強度を評価することを特徴とするコンクリート打継面の評価方法を提供する。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
この方法では、先に打設されて硬化したコンクリートの打継面について測定した凹凸量から、その表面の形状線をスペクトルに変換することができる。つまり、形状線を構成する曲線を波形と考えて周波数成分の分析すなわち凹凸を形成する曲線がどのような波長の正弦波によって構成されているかを分析することが可能となる。したがって、演算されたパワースペクトルからせん断強度に寄与する波長の成分だけを取りだして、打継面のせん断強度を評価することができる。これにより、小さな凹凸や型枠の歪みのような大きな波長の成分が除外され、精度良くせん断強度を評価することができる。
なお、上記方法において評価する打継面は、ワイヤブラシによる表面処理、チッピング処理又は高圧水の噴射による処理等が行われ、ゆるんだ骨材粒等が除去されていることが望ましい。また、打継面がコンクリート打設時に型枠によって形成された凹凸を有するものであってもよい。
In this method, the shape line on the surface can be converted into a spectrum from the unevenness measured on the joint surface of the concrete that has been previously placed and hardened. That is, it is possible to analyze the frequency component, that is, to analyze what wavelength of the sine wave the curve forming the unevenness is, considering the curve constituting the shape line as a waveform. Therefore, only the component of the wavelength that contributes to the shear strength can be extracted from the calculated power spectrum, and the shear strength of the joint surface can be evaluated. Thereby, components having a large wavelength such as small irregularities and distortion of the formwork are excluded, and the shear strength can be evaluated with high accuracy.
Note that it is desirable that the joint surface evaluated in the above method is subjected to surface treatment with a wire brush, chipping treatment, treatment with high-pressure water jet, or the like to remove loose aggregate particles. Moreover, the joining surface may have an unevenness formed by the mold when casting concrete.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の評価方法において、 前記パワースペクトルの値の総和を演算する所定の範囲は、正弦波の波長の最小値を0mmから前記コンクリートに含まれる粗骨材の最大寸法までの範囲で設定された値とし、正弦波の波長の最大値を粗骨材の最大寸法の2倍から前記打継面の型枠を構成する板材の最小寸法未満の範囲で設定された値としたときの、前記最小値から最大値までの範囲とする。
また、請求項3に係る発明は、請求項1に記載の評価方法において、 前記パワースペクトルの値の総和を演算する所定の範囲は、正弦波の波長の最小値を0mmから前記コンクリートに含まれる粗骨材の最大寸法までの範囲で設定された値とし、正弦波の波長の最大値を粗骨材の最大寸法の2倍から5倍までの範囲で設定された値としたときの、前記最小値から最大値までの範囲とする。
The invention according to
The invention according to
コンクリートの打継面におけるせん断強度は、骨材粒の存在に起因する凹凸が最も大きく影響するものと考えられ、図10に示すように、先に打設したコンクリート101から粗骨材102が間隔をおいて突き出している状態がせん断強度に大きく寄与する。図10に示すように粗骨材が突き出した間の凹部103には、新たに打設するコンクリートの粗骨材が入り込み、双方のコンクリートに含まれる粗骨材がせん断強度に寄与するものである。このような状態では、先に打設したコンクリートの打継面における形状線は、主に粗骨材寸法から粗骨材寸法の2倍を一波長とする成分が含まれている。したがって、パワースペクトルから、せん断強度への影響が大きい領域を限定するときには、この波長の範囲を含む領域に設定するのが良い。したがって、パワースペクトルにおける波長の所定範囲は、最大値を粗骨材の最大寸法の2倍より大きい値とする。また、最大値は型枠のゆがみによる影響を除外するのが望ましいことから、型枠の最小寸法より小さい範囲で最大値を定めるのがよい。打継面に用いられる型枠は、多くの場合に貫通する鉄筋があること等によって10cm幅程度の板材が多く用いられる。このような板材を組み合わせた型枠は、図11(a)に示すように波打つようなゆがみが生じたり、図11(b)に示すように隣接する板材間で目違いを生じ易く、この影響をを除外するものである。
また、水平な打継面等においては型枠が用いられず、こて仕上げ等を行うことによる起伏が生じる可能性がある。このような起伏による影響を排除するために、粗骨材の最大寸法の5倍までの範囲で最大値を定めるのが望ましい。最大値は粗骨材の最大寸法の2倍から5倍までの範囲で設定してもせん断強度との対応はほぼ同じであることが実験によって確認されている。
It is considered that the unevenness due to the presence of aggregate grains has the greatest influence on the shear strength at the joint surface of the concrete. As shown in FIG. 10, the
In addition, a formwork is not used on a horizontal joining surface or the like, and undulation may occur due to trowel finishing or the like. In order to eliminate the influence of such undulations, it is desirable to determine the maximum value in a range up to five times the maximum size of the coarse aggregate. It has been confirmed by experiments that the correspondence with the shear strength is almost the same even if the maximum value is set in the range of 2 to 5 times the maximum size of the coarse aggregate.
一方、パワースペクトルにおける波長の所定範囲は、上記粗骨材の寸法より大幅に小さい領域では、せん断強度にほとんど影響しない。したがって、粗骨材の寸法より小さい範囲で波長の最小値を設定すれば、精度の良い評価が可能となる。 On the other hand, the predetermined range of the wavelength in the power spectrum hardly affects the shear strength in a region that is significantly smaller than the size of the coarse aggregate. Therefore, if the minimum value of the wavelength is set in a range smaller than the size of the coarse aggregate, accurate evaluation can be performed.
なお、粗骨材の最大寸法とは、JIS A0203(コンクリート用語)において定められているものであり、質量で骨材の90%以上が通るふるいのうち、最小寸法のふるいの呼び寸法で示される粗骨材の寸法をいうものである。 The maximum size of the coarse aggregate is defined in JIS A0203 (concrete term), and is indicated by the nominal size of the minimum size among the screens through which 90% or more of the aggregate passes by mass. This refers to the size of the coarse aggregate.
請求項4に係る発明は、 硬化したコンクリートの表面であって新たに打設するコンクリートと接触する打継面について、所定の方向に所定の間隔で該打継面と直角方向の凹凸量を測定する凹凸量測定装置と、 所定の範囲における前記測定値によって描かれる形状 線を波形と考えてフーリエ変換を行い、パワースペクトルを演算するスペクトル演算部と、 前記パワースペクトルの周波数領域(波長の逆数領域)における所定範囲で、該パワース ペクトルの値の総和を演算し、該演算値に基づいて前記打継面における先に打設したコンクリートと後から打設したコンクリートとの間のせん断強度の評価を演算する評価演算部と、 前記評価演算部の演算結果を表示する表示装置とを有することを特徴とするコンク リート打継面の評価装置を提供するものである。 The invention according to claim 4 is a method for measuring unevenness in a direction perpendicular to the joining surface at a predetermined interval in a predetermined direction with respect to a joining surface that is a surface of the hardened concrete and is in contact with newly placed concrete. An unevenness measuring device that performs a Fourier transform by considering a shape line drawn by the measured value in a predetermined range as a waveform, and calculates a power spectrum, and a frequency region (reciprocal region of wavelength) of the power spectrum. ) Within the predetermined range, the sum of the values of the power spectrum is calculated, and based on the calculated value, the evaluation of the shear strength between the concrete previously placed on the joining surface and the concrete placed later is performed. An evaluation device for a concrete transfer surface, comprising: an evaluation calculation unit for calculating; and a display device for displaying a calculation result of the evaluation calculation unit. Is to provide.
この評価装置は、請求項1に係る方法を実施することができるものであり、先に打設して硬化したコンクリートの表面における凹凸量を測定し、その表面の形状をパワースペクトルに変換することができる。そして、このパワースペクトルから所定の範囲を限定してスペクトル値の総和を演算し、この値に基づいて打継面のせん断強度を精度良く評価することができる。
This evaluation apparatus is capable of carrying out the method according to
請求項5に係る発明は、請求項4に記載の評価装置において、 前記凹凸量測定装置は、前記打継面を基準定規とともに2つの位置から撮影するデジタルカメラと、 前記デジタルカメラで撮影された二つの画像から、前記打継面の複数の位置における座標を演算する座標演算部と、 この座標値から前記打継面上の所定間隔で凹凸量を演算する凹凸量演算部とを有するものである。
The invention according to
この評価装置では、打継面を撮影した2つの画像から打継面の凹凸量つまり打継面と直角方向の位置を演算によって迅速かつ正確に算出することができる。そして、この算出値を用いて高速フーリエ変換(FFT)を行うことができ、パワースペクトルの演算も容易に行うことができる。 In this evaluation apparatus, the unevenness amount of the joining surface, that is, the position in the direction perpendicular to the joining surface can be quickly and accurately calculated from two images obtained by photographing the joining surface. Then, fast Fourier transform (FFT) can be performed using the calculated value, and the calculation of the power spectrum can be easily performed.
請求項6に係る発明は、 硬化したコンクリートの表面であって新たに打設するコンクリートと接触する打継面について、凹凸を表す形状線の所定の範囲を波形と考えてフーリエ変換を行い、パワースペクトルを演算する手順と、 前記パワースペクトルの周波数領域(波長の逆数)における所定範囲で該パワースペクトルの値の総和を演算する手順と、
前記総和に基づいて、前記打継面における先に打設したコンクリートと後から打設したコンクリートとの間のせん断強度に対応した評価を演算する手順とを、コンピュータに実行させるためのプログラムを提供するものである。
The invention according to claim 6 performs Fourier transform on the joint surface which is the surface of the hardened concrete and comes into contact with the newly placed concrete, considering a predetermined range of the shape line representing the unevenness as a waveform, A procedure for calculating a spectrum, a procedure for calculating a sum of values of the power spectrum in a predetermined range in a frequency domain (inverse of wavelength) of the power spectrum,
Provided is a program for causing a computer to execute a procedure for calculating an evaluation corresponding to the shear strength between the previously placed concrete and the later placed concrete on the joining surface based on the sum. To do.
このプラグラムによって駆動されるコンピュータにより、所定間隔で測定された凹凸量に基づいて高速フーリエ変換を行い、パワースペクトルを迅速に演算することができる。そして、このパワースペクトルの周波数領域における所定の範囲について、スペクトル値の演算も連続しておこなうことができ、打継面におけるせん断強度の評価を迅速におこなうことができる。 A computer driven by the program can perform a fast Fourier transform based on the unevenness measured at a predetermined interval, and can quickly calculate a power spectrum. And the calculation of a spectrum value can be continuously performed for a predetermined range in the frequency domain of the power spectrum, and the shear strength on the joining surface can be quickly evaluated.
請求項7に係る発明は、請求項6に記載の評価装置において、 前記打継面を基準定規とともに2つの位置から撮影した画像から、前記打継面の複数の位置における凹凸量を演算する手順をコンピュータに実行させる内容を含むものである。 The invention according to claim 7 is the evaluation apparatus according to claim 6, wherein a procedure for calculating unevenness amounts at a plurality of positions of the joint surface from images obtained by photographing the joint surface from two positions together with a reference ruler. The content that causes the computer to execute is included.
このプラグラムにより、2つの画像から打継面の凹凸量を演算し、この演算値からフーリエ変換を連続しておこなうことができる。したがって、現場における打継面の撮影からせん断強度の評価までを迅速に行うことが可能となる。 By using this program, it is possible to calculate the concavity and convexity amount of the joining surface from the two images, and to perform Fourier transform continuously from the calculated value. Therefore, it is possible to quickly perform from the shot of the joint surface on site to the evaluation of the shear strength.
本発明の評価方法では、打継面の波長の小さな凹凸や型枠のゆがみ等に起因する波長の大きな凹凸等、せん断強度に影響の少ない凹凸の成分を除外して、打継面のせん断強度の評価を精度良く行うことが可能となる。
また、本発明の評価装置では、打継面におけるせん断強度の評価を精度良く迅速に行うことができる。さらに、本発明のプラグラムでコンピュータを駆動することにより、コンクリートの打継面におけるせん断強度の評価を汎用的な機器を用いて迅速に精度良く行うことができる。
In the evaluation method of the present invention, the shear strength of the joining surface is excluded by removing the unevenness component having a small influence on the shear strength, such as the unevenness having a small wavelength on the joining surface or the unevenness having a large wavelength due to distortion of the mold. Can be accurately evaluated.
Moreover, in the evaluation apparatus of this invention, the shear strength in a joining surface can be evaluated accurately and rapidly. Furthermore, by driving the computer with the program of the present invention, it is possible to quickly and accurately evaluate the shear strength on the joint surface of the concrete using a general-purpose device.
以下、本願に係る発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図1は、本願発明の一実施形態である「コンクリート打継面の評価装置」を示す概略構成図である。
この評価装置は、打設されて硬化したコンクリートの打継面5を基準定規とともに撮影する二つのデジタルカメラ1a,1bと、このデジタルカメラで撮影された画像をデジタル信号として取り込むコンピュータ2と、このコンピュータに操作者が情報の入力を行うための入力装置3と、コンピュータによって演算された結果を出力する表示装置4とで主要部が構成されている。
Hereinafter, embodiments of the invention according to the present application will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a “concrete splicing surface evaluation apparatus” according to an embodiment of the present invention.
This evaluation apparatus includes two
上記デジタルカメラ1a,1bは、2台がコンクリートの打継面5における同じ領域を異なる位置から重ねて撮影するように設置されている。つまり、図1に示すように、撮影領域にある各位置Pを2つのデジタルカメラ1a,1bから異なる角度で撮影するものである。
The two
上記コンピュータ2は、プログラムがインストールされることにより、上記デジタル信号として取り込まれた画像情報から、コンクリート打継面5における複数の位置の座標を演算する機能と、演算された複数の位置の座標からコンクリート打継面の所定の方向へ所定の間隔で凹凸量を演算する機能と、これに基づいてフーリエ変換を行い、パワースペクトルを演算するとともに、上記パワースペクトルの周波数領域(波長の逆数)における所定範囲で該パワースペクトルの値の総和を演算する機能と、上記総和に基づいて打継面における先に打設したコンクリートと後から打設したコンクリートとの間のせん断強度に対応した評価を演算する機能とを有するものとなっている。また、このコンピュータ2が備える記憶装置2aには、上記パワースペクトルの値の総和と打継面のせん断強度との関係についてのデータが記憶されている。このデータは、例えばあらかじめ実験等を行った結果によりパワースペクトルの値の総和と打継面のせん断強度とを関係付けたものである。
From the image information captured as the digital signal by installing the program, the
上記コンクリート打継面における複数の位置の座標を演算する機能は、次のような工程を行うものである。
二つの画像に撮影されている基準定規のある点を基準点とし、その座標を設定する。そして、この基準点の座標と画像上の位置から二つのデジタルカメラの位置及び傾きを特定する。その後、二つの画像上に撮影された対応する点(同一点)すなわちマッチングポイントを探索する処理を行う。見出された複数のマッチングポイントについて、二つのデジタルカメラの位置及び傾きから各マッチングポイントの座標を演算する。
The function of calculating the coordinates of a plurality of positions on the concrete connecting surface performs the following steps.
A point with a reference ruler photographed in two images is set as a reference point, and its coordinates are set. Then, the position and inclination of the two digital cameras are specified from the coordinates of the reference point and the position on the image. Thereafter, a process of searching for corresponding points (same points) photographed on the two images, that is, matching points, is performed. For a plurality of matching points found, the coordinates of each matching point are calculated from the positions and inclinations of the two digital cameras.
コンクリート打継面の凹凸量を演算する機能は、上記のように座標が演算されたマッチングポイントがランダムな配列となっていることから、これら座標値から補間して所定の方向へ所定の間隔で設定された測定点について凹凸量を演算するものである。つまり、打継面の断面が図2(a)に示すように骨材10の突出等によって凹凸が形成されているときに、図2(b)に示すように所定の長さLの範囲において所定の間隔aで表面の基準線Sからの凹凸量を演算する。コンクリート打継面における所定の方向は、コンクリート構造物に荷重が作用したときの打継面に発生するせん断力の方向に設定する。また、所定の間隔aは、打継面のせん断強度に影響を及ぼす凹凸の間隔つまり凹凸を波形と考えたときの波長より充分に小さく設定するのが望ましい。
なお、請求項4に係る発明における凹凸量測定装置は、上記デジタルカメラと打継面の座標を演算し、凹凸量を演算するように機能する上記コンピュータとを含むものである。
The function to calculate the unevenness of the concrete joint surface is because the matching points where the coordinates are calculated as described above are in a random array, so that interpolation is performed from these coordinate values at predetermined intervals in a predetermined direction. The unevenness amount is calculated for the set measurement point. That is, when the concavity and convexity is formed by the projection of the aggregate 10 as shown in FIG. The amount of unevenness from the reference line S on the surface is calculated at a predetermined interval a. The predetermined direction on the concrete joining surface is set to the direction of the shear force generated on the joining surface when a load is applied to the concrete structure. Further, it is desirable that the predetermined interval a is set sufficiently smaller than the wavelength when the unevenness that affects the shear strength of the joint surface, that is, the unevenness is considered as a waveform.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an unevenness measuring apparatus including the digital camera and the computer that functions to calculate the coordinates of the joining surface and to calculate the unevenness.
パワースペクトルを演算する機能は、図2(b)に示されるように所定の間隔で表面の凹凸量が演算されると、これらを結ぶ形状線が所定の長さL毎に周期的に繰り返す周期関数としてフーリエ変換を行うものである。フーリエ変換は、所定間隔で設定された点の凹凸量のデータから高速フーリエ変換(FFT)によって行い、スペクトルに変換することができる。 As shown in FIG. 2B, the function for calculating the power spectrum is a cycle in which when the surface unevenness amount is calculated at a predetermined interval, a shape line connecting them is periodically repeated for each predetermined length L. Performs Fourier transform as a function. The Fourier transform can be converted into a spectrum by performing fast Fourier transform (FFT) from the unevenness data of the points set at predetermined intervals.
図3は、演算されたパワースペクトルの一例を示すものである。上記コンピュータのパワースペクトルの値の総和を演算する機能は、入力されたデータ又はあらかじめ設定されたデータに基づき、図3に示されるように、波長の逆数における軸線上で所定の範囲(ωa〜ωb)を限定し、この範囲内でパワースペクトルの値の総和を演算する。そして、せん断強度に対応した評価を演算する機能は、上記のように演算されたパワースペクトルの総和と記憶装置に保存されているデータとから、打継面のせん断強度を推定するものである。一般に上記のように限定された範囲におけるパワースペクトルの値の総和が大きいほどせん断強度は大きくなり、記憶装置にパワースペクトルの値の総和とせん断強度との関係が記憶されていることにより、これを参照して打継面のせん断強度を推定することができる。 FIG. 3 shows an example of the calculated power spectrum. The function of calculating the sum of the values of the power spectrum of the computer is based on input data or preset data, as shown in FIG. 3, a predetermined range (ωa to ωb on the axis of the reciprocal of the wavelength. ) And the sum of the values of the power spectrum is calculated within this range. The function of calculating the evaluation corresponding to the shear strength is to estimate the shear strength of the joint surface from the sum of the power spectra calculated as described above and the data stored in the storage device. In general, the greater the sum of the power spectrum values in the limited range as described above, the greater the shear strength. The relationship between the sum of the power spectrum values and the shear strength is stored in the storage device. The shear strength of the joining surface can be estimated by referring to it.
図3において、パワースペクトルの値の総和を演算する範囲(ωa〜ωb)は、一例として次のように設定したものである。
波長の最大値は粗骨材の最大寸法の2倍以上で、型枠の最小寸法100mmより小さいの範囲で定めたものであり、粗骨材の最大寸法の5倍までの範囲でもある。この例ではコンクリートに含まれる粗骨材の最大寸法が20mmであることから、最大値を90mmとしている。また、最小値は粗骨材の最大寸法以下に定めたものであり、この例では20mmにしている。
In FIG. 3, the range (ωa to ωb) for calculating the sum of the values of the power spectrum is set as follows as an example.
The maximum value of the wavelength is determined in the range of at least twice the maximum size of the coarse aggregate and smaller than the minimum size of the mold 100 mm, and is also in the range up to 5 times the maximum size of the coarse aggregate. In this example, since the maximum dimension of the coarse aggregate contained in the concrete is 20 mm, the maximum value is set to 90 mm. Further, the minimum value is determined to be equal to or less than the maximum dimension of the coarse aggregate, and is set to 20 mm in this example.
なお、上記コンピュータと接続されている入力装置は、図1に示す例ではキーボードが用いられているが、その他のデータを入力することが可能な様々な装置を用いることができる。また、表示装置として図1に示す例ではディアスプレイが用いられているが、プリンタ等の演算結果を表示可能な様々な装置を用いることができる。 As the input device connected to the computer, a keyboard is used in the example shown in FIG. 1, but various devices capable of inputting other data can be used. In the example shown in FIG. 1, a display is used as the display device, but various devices such as a printer that can display calculation results can be used.
上記のような装置を用いることにより、コンクリート構造物を構築する現場においてコンクリートの打継面を撮影し、この画像信号をコンピュータに入力する。そして、コンピュータにおいて、打継面のせん断力が作用する方向に所定の間隔で設定された位置の凹凸量を演算する手順と、所定の範囲における前記凹凸量の測定値によって描かれる形状線を波形と考えてフーリエ変換を行い、パワースペクトルを演算する手順と、パワースペクトルの周波数領域(波長の逆数)における所定範囲で該パワースペクトルの値の総和を演算する手順と、総和に基づいて打継面のせん断強度を推定する手順とを、迅速におこなうことができる。したがって、現場において新たなコンクリートを打設する前に、先のコンクリートの打継面が適切に処理されているか否かを判断することができ、打継面の処理が不十分であるときには再処理を行って適切に新旧コンクリートを打ち継ぐことができる。 By using the apparatus as described above, a concrete joint surface is photographed at a site where a concrete structure is constructed, and this image signal is input to a computer. Then, in the computer, the procedure is to calculate the amount of unevenness at positions set at predetermined intervals in the direction in which the shearing force of the joining surface acts, and the shape line drawn by the measured value of the unevenness in a predetermined range is waveformd The procedure for performing Fourier transform and calculating the power spectrum, the procedure for calculating the sum of the values of the power spectrum in a predetermined range in the frequency region (the reciprocal of the wavelength) of the power spectrum, and the transfer surface based on the sum The procedure for estimating the shear strength of the can be quickly performed. Therefore, before placing new concrete on site, it is possible to determine whether or not the joint surface of the previous concrete has been properly treated, and reprocessing when the joint surface treatment is insufficient Can be used to properly transfer old and new concrete.
次に、本願発明に係る評価方法の妥当性について行った実験について説明する。
この実験は、先にブロック状にコンクリートを打設し、硬化後このコンクリート片に連続するように新たなコンクリートを打設し、打継面にせん断力を作用させてせん断強度を測定するものである。先に打設したコンクリート片は、打継面の処理の状態を変えて複数を製作し、それぞれについて本願発明の評価方法及び評価装置によって処理状態を評価する。そして、それぞれに新たなコンクリートを連続するように打設し、打継面の処理状態とせん断強度との関係を調査したものである。
Next, an experiment conducted on the validity of the evaluation method according to the present invention will be described.
In this experiment, concrete was placed in a block shape first, and after hardening, new concrete was placed so as to continue to the concrete piece, and shear strength was applied to the joint surface to measure the shear strength. is there. A plurality of concrete pieces previously placed are produced by changing the processing state of the joining surface, and the processing state is evaluated for each by the evaluation method and the evaluation apparatus of the present invention. Then, new concrete was cast continuously in each case, and the relationship between the treatment state of the joint surface and the shear strength was investigated.
(1)試験体
試験体は、図4に示すように、厚さ150mm、幅300mm、高さ300mmのコンクリートブロック21を製作し、その両側面に打継ぎ処理を行った後、同寸法の二つのコンクリートブロック22a,22bをそれぞれの側面と連続するように打ち足す。このとき新たに打ち足すコンクリートブロック22a,22bは、高さ方向に50mmずれた位置で連続するように製作する。したがって、先にコンクリートを打設したブロック21と新たにコンクリートを打設した二つのブロック22a,22bとは、幅が300mmで高さ方向に250mmの範囲で接合された状態となる。
(1) Specimen As shown in FIG. 4, the test specimen was manufactured with a
(2)載荷方法
荷重の載荷は、図4に示すように、新たにコンクリートを打設した二つのブロックを試験台上に載置し、上方に突き出している先にコンクリートを打設したブロック21に鉛直方向の荷重を載荷する。これにより荷重が作用するコンクリートブロック21と両側面に接合された二つのコンクリートブロック22a,22bとの打継面にせん断力が作用する。
(2) Loading method As shown in FIG. 4, loading is performed by placing two blocks on which concrete is newly placed on a test bench and placing concrete on a tip protruding upward. A vertical load is loaded on. As a result, a shearing force acts on the joint surface between the
(3)打継面の処理
打継面の処理は、次の3種類をぞれぞれ異なる試験体に施し、これらによるパワースペクトルの値の総和及びせん断強度の比較を行った。
処理A:コンクリートが硬化した後、チッピングを行うものである。チッピングはコンクリート打設後一日経過時に行った。チッピングにはドリルを用い、コンクリートの打継面に当てて表面付近のセメントペース又はモルタル部分を剥離させる。
処理B:コンクリート打設時に、型枠に遅延剤を塗布しておき、コンクリートの硬化後に洗浄を行うものである。打継面付近のコンクリートの硬化が遅れ、内部のコンクリートが硬化した後に洗浄を行うことによって表面付近のセメントペーストが除去される。したがって、骨材が露出・突出してせん断強度に寄与するものとなる。
処理C:コンクリート打設時に、型枠に遅延シートを貼付しておき、コンクリートの硬化後に洗浄を行うものである。遅延剤を塗布した場合と同様に骨材が露出・突出して凹凸を形成する。
(3) Treatment of joint surface The following three types of joint surface treatment were performed on different test specimens, and the sum of power spectrum values and the shear strength were compared.
Process A: Chipping is performed after the concrete has hardened. Chipping was performed one day after the concrete was placed. For chipping, a drill is used, and the cement paste or mortar portion in the vicinity of the surface is peeled off against the surface of the concrete.
Process B: At the time of placing concrete, a retarder is applied to the mold and washed after the concrete is cured. Cement paste near the surface is removed by washing after the concrete in the vicinity of the joint surface is delayed and the concrete inside is cured. Therefore, the aggregate is exposed and protruded, contributing to the shear strength.
Process C: At the time of placing concrete, a delay sheet is stuck on the mold, and washing is performed after the concrete is cured. Similar to the case where the retarder is applied, the aggregate is exposed and protrudes to form irregularities.
(4)載荷実験及び演算処理
載荷実験は、図4に示すように、先に打設したコンクリート片に鉛直方向の荷重を徐々に増加しながら載荷し、先にコンクリートを打設したブロック21と後からコンクリートを打設したブロック22a,22bとの打継面にせん断破壊が生じたときの荷重を測定する。載荷実験は、先に打設したコンクリートの材齢が14日であり、後から打設したコンクリートの材齢が7日のときに行った。このときのコンクリートの強度は、それぞれ40.0N/mm2、39.1N/mm2であった。
打継面の凹凸量を測定し、パワースペクトルを演算した後にこのパワースペクトルの総和を演算する範囲は、波長が0mmから骨材の最大寸法の2倍(40mm)までの範囲としている。
(4) Loading experiment and arithmetic processing As shown in FIG. 4, the loading experiment is carried out with a
The range in which the sum of the power spectrum is calculated after measuring the unevenness of the joint surface and calculating the power spectrum is a range from 0 mm to twice the maximum size of the aggregate (40 mm).
(5)結果
図5は上記実験の結果を示すものであり、横軸にパワースペクトルの値の所定範囲における総和を示すものであり、縦軸は打継面のせん断強度である。
この図に示すように、パワースペクトルの値の所定範囲における総和と打継面のせん断強度とはほぼ比例しており、パワースペクトルの値の所定範囲における総和が大きくなるにしたがって打継面のせん断強度も大きくなっている。したがって、パワースペクトルの値の所定範囲における総和と打継面のせん断強度との対応とをあらかじめ実験等によって調査しておくことにより、パワースペクトルの値の総和からせん断強度を推定することが可能となる。
(5) Results FIG. 5 shows the results of the above-described experiment, in which the horizontal axis represents the sum of power spectrum values in a predetermined range, and the vertical axis represents the shear strength of the joint surface.
As shown in this figure, the sum of the power spectrum values in the predetermined range is almost proportional to the shear strength of the joint surface, and the shear of the joint surface increases as the sum of the power spectrum values in the predetermined range increases. The strength is also increasing. Therefore, it is possible to estimate the shear strength from the sum of the power spectrum values by investigating beforehand the correspondence between the sum of the power spectrum values in the predetermined range and the shear strength of the joining surface by experiments or the like. Become.
1:デジタルカメラ、 2:コンピュータ、 3:入力装置、 4:表示装置、 5:コンクリートの打継面、 10:骨材、 21:試験体の先にコンクリートを打設するブロック、 22:試験体の後からコンクリートを打設するブロック、
101:先に打設したコンクリート、 102:骨材、 103:骨材が突き出した間の凹部、
L:打継面の凹凸を測定する範囲、 a:打継面の凹凸を測定する間隔、 S:打継面の凹凸の基準線
1: digital camera, 2: computer, 3: input device, 4: display device, 5: concrete joining surface, 10: aggregate, 21: block for placing concrete on the tip of the test body, 22: test body A block to cast concrete from behind
101: Concrete placed first, 102: Aggregate, 103: Recessed part while the aggregate protrudes,
L: Range for measuring unevenness of joint surface, a: Interval for measuring unevenness of joint surface, S: Reference line for unevenness of joint surface
Claims (7)
所定の範囲における前記測定値によって描かれる形状線を波形と考えてフーリエ変換を行い、パワースペクトルを演算し、
前記パワースペクトルの周波数領域(波長の逆数)における所定範囲で該パワースペクトルの値の総和を演算し、
前記総和に基づいて、前記打継面における先に打設したコンクリートと後から打設したコンクリートとの間のせん断強度を評価することを特徴とするコンクリート打継面の評価方法。 For the joint surface that is in contact with the concrete to be newly placed, which is the surface of the hardened concrete, measure the unevenness amount in the direction perpendicular to the joint surface at a predetermined interval in a predetermined direction,
Considering the shape line drawn by the measured value in a predetermined range as a waveform, perform Fourier transform, calculate the power spectrum,
Calculating the sum of the values of the power spectrum in a predetermined range in the frequency region of the power spectrum (the reciprocal of the wavelength);
A method for evaluating a concrete joining surface, characterized in that, based on the sum total, a shear strength between the concrete cast earlier and the concrete cast later on the joining surface is evaluated.
所定の範囲における前記測定値によって描かれる形状線を波形と考えてフーリエ変換を行い、パワースペクトルを演算するスペクトル演算部と、
前記パワースペクトルの周波数領域(波長の逆数領域)における所定範囲で、該パワースペクトルの値の総和を演算し、該演算値に基づいて前記打継面における先に打設したコンクリートと後から打設したコンクリートとの間のせん断強度の評価を演算する評価演算部と、
前記評価演算部の演算結果を表示する表示装置とを有することを特徴とするコンクリート打継面の評価装置。 An unevenness measuring device that measures the unevenness in the direction perpendicular to the joining surface at a predetermined interval in a predetermined direction with respect to the joining surface that is in contact with the newly placed concrete that is the surface of the hardened concrete,
A spectrum calculation unit for calculating a power spectrum by performing Fourier transform on the shape line drawn by the measurement value in a predetermined range as a waveform,
The sum of the values of the power spectrum is calculated in a predetermined range in the frequency region of the power spectrum (the reciprocal region of the wavelength), and the concrete placed earlier on the joining surface and the later placement based on the computed value An evaluation calculation unit for calculating the evaluation of the shear strength between the concrete and
And a display device for displaying a calculation result of the evaluation calculation unit.
前記デジタルカメラで撮影された二つの画像から、前記打継面の複数の位置における座標を演算する座標演算部と、
この座標値から前記打継面上の所定間隔で凹凸量を演算する凹凸量演算部とを有するものであることを特徴とする請求項4に記載のコンクリート打継面の評価装置。 The unevenness measuring device includes a digital camera that photographs the joint surface from two positions together with a reference ruler,
From two images captured by the digital camera, a coordinate calculation unit that calculates coordinates at a plurality of positions of the joint surface;
The apparatus for evaluating a concrete joining surface according to claim 4, further comprising an unevenness calculating unit that calculates an unevenness amount at predetermined intervals on the joining surface from the coordinate values.
前記パワースペクトルの周波数領域(波長の逆数)における所定範囲で該パワースペクトルの値の総和を演算する手順と、
前記総和に基づいて、前記打継面における先に打設したコンクリートと後から打設したコンクリートとの間のせん断強度に対応した評価を演算する手順とを、コンピュータに実行させるためのプログラム。 For the joint surface that is in contact with the concrete to be newly placed, which is the surface of the hardened concrete, a procedure for calculating a power spectrum by performing a Fourier transform with a predetermined range of a shape line representing unevenness as a waveform,
A procedure for calculating a sum of values of the power spectrum in a predetermined range in a frequency region (reciprocal of wavelength) of the power spectrum;
A program for causing a computer to execute a procedure for calculating an evaluation corresponding to a shear strength between concrete cast earlier and concrete cast later on the joining surface based on the sum.
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