特開 2023-137054 品質評価方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023137054

(43)【公開日】2023-09-29

(54)【発明の名称】品質評価方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 3/30 20060101AFI20230922BHJP

【ＦＩ】

G01N3/30 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022043049

(22)【出願日】2022-03-17

(71)【出願人】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100122781

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 寛

(74)【代理人】

【識別番号】100182006

【弁理士】

【氏名又は名称】湯本 譲司

(72)【発明者】

【氏名】飛田 南斗

(72)【発明者】

【氏名】白鷺 卓

(72)【発明者】

【氏名】藤崎 勝利

【テーマコード（参考）】

2G061

【Ｆターム（参考）】

2G061AA13

2G061AB04

2G061BA01

2G061CA06

2G061CB03

2G061DA01

2G061DA10

2G061EA09

2G061EA10

2G061EB03

2G061EC02

(57)【要約】      （修正有）

【課題】経年劣化の可能性がある石材の強度を容易に測定し、必要に応じて石材を補強することができる品質評価方法を提供する。
【解決手段】一実施形態に係る品質評価方法は、現場からサンプルとしての石材Ｂを取得する工程と、ハンマー１で石材Ｂの表面Ｈを打撃する工程と、ハンマー１の打撃速度、及び表面Ｈに対するハンマー１の加速度を測定する工程と、打撃速度及び加速度から表面Ｈにおける強度を算出する工程と、表面Ｈを研磨しながら強度を算出する工程を繰り返すことによって石材Ｂの深度と強度との関係を取得する工程と、現場の石材Ｂの表面をハンマー１で打撃して現場の石材Ｂの表面における強度を算出し、石材Ｂの深度と強度との関係から現場の石材Ｂの健全部の強度を推定する工程と、推定した強度が所定の閾値以下である場合に石材Ｂの少なくとも一部を置き換える工程と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

経年により風化する石材の品質評価方法であって、
現場からサンプルとしての石材を取得する工程と、
ハンマーで前記石材の表面を打撃する工程と、
前記ハンマーで前記表面を打撃したときにおける前記ハンマーの打撃速度、及び前記表面に対する前記ハンマーの加速度を測定する工程と、
前記打撃速度及び前記加速度から前記表面における強度を算出する工程と、
前記表面を研磨しながら前記強度を算出する工程を繰り返すことによって前記石材の深度と強度との関係を取得する工程と、
前記現場の石材の表面をハンマーで打撃して前記現場の石材の表面における強度を算出し、前記石材の深度と強度との関係から前記現場の石材の健全部の強度を推定する工程と、
前記推定した強度が所定の閾値以下である場合に前記石材の少なくとも一部を置き換える工程と、
を備える品質評価方法。

【請求項2】

経年により風化する石材の品質評価方法であって、
現場からサンプルとしての石材を取得する工程と、
ハンマーで前記石材の表面を打撃する工程と、
前記ハンマーで前記表面を打撃したときにおける前記ハンマーの打撃速度、及び前記表面に対する前記ハンマーの加速度を測定する工程と、
前記打撃速度及び前記加速度から前記表面における強度を算出する工程と、
前記表面を研磨しながら前記強度を算出する工程を繰り返すことによって前記石材の深度と強度との関係を取得する工程と、
前記現場の石材の表面をハンマーで打撃して前記現場の石材の表面における強度を算出し、前記石材の深度と強度との関係から前記現場の石材の健全部の深さを推定する工程と、
前記健全部の深さより深い位置まで延在するように前記現場の石材にアンカー基礎を設置する工程と、
を備える品質評価方法。

【請求項3】

前記石材の深度と強度との関係から前記現場の石材の補修を要する時期を推定する工程を更に備える、
請求項１又は２に記載の品質評価方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、品質評価方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、解体石材の管理方法が記載されている。この管理方法は、解体石材に固有の識別子を付けるステップと、解体石材の画像を撮るステップと、解体石材の属性情報を収集するステップと、解体石材毎に積み直し時における必要な技術情報を収集するステップと、解体石材を仮置きした後にＧＰＳを利用して当該石材の仮置き位置を求めるステップとを有する。上記のＧＰＳでは、ＲＴＫ（リアルタイムキネマティック）測位方式が採用される。また、仮置き位置を求めるステップの前後には当該石材の強度を測定するステップが実行される。この強度の測定では、シュミットロックハンマー、打撃分析装置、又は超音波測定装置が採用される。

【0003】

特許文献２には、コンクリート構造物の検査方法及び検査システムが記載されている。この検査システムは、球体を有するハンマーと、球体の加速度を検出する加速度センサと、加速度センサから延び出すケーブルと、ケーブルに接続されたモニタとを備える。モニタは、コンクリート構造物の弾性係数を算出するための電子計算機である。この検査方法では、コンクリート構造物の被測定部位にハンマーの球体が打撃され、球体とコンクリート構造物との接触時間と球体の速度が測定される。

【0004】

そして、上記の接触時間及び球体の速度と、球体のポアソン比と、球体の弾性係数と、球体の質量と、球体の半径と、コンクリート構造物のポアソン比とから、コンクリート構造物の弾性係数が算出される。算出されたコンクリート構造物の弾性係数は、予め設定された健全度閾値と比較される。そして、この弾性係数が当該健全度閾値よりも小さいときに、コンクリート構造物に浮き及び剥離のいずれかが生じていると評価される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１－６５３４９号公報

【特許文献2】特許第６７０９７１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、石材は経年劣化によって風化するので、定期的に石材の強度を測定し、必要に応じて石材を補強する必要がある。しかしながら、大量の石材が現場にある場合があり、このような場合に現場の全ての石材の強度を測定するのが難しいことがある。従って、現場における石材の強度を容易に測定し、必要な場合には現場の石材を補強することが求められる。

【0007】

本開示は、経年劣化の可能性がある石材の強度を容易に測定し、必要に応じて石材を補強することができる品質評価方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の一側面に係る品質評価方法は、経年により風化する石材の品質評価方法である。品質評価方法は、現場からサンプルとしての石材を取得する工程と、ハンマーで石材の表面を打撃する工程と、ハンマーで表面を打撃したときにおけるハンマーの打撃速度、及び表面に対するハンマーの加速度を測定する工程と、打撃速度及び加速度から表面における強度を算出する工程と、表面を研磨しながら強度を算出する工程を繰り返すことによって石材の深度と強度との関係を取得する工程と、現場の石材の表面をハンマーで打撃して現場の石材の表面における強度を算出し、石材の深度と強度との関係から現場の石材の健全部の強度を推定する工程と、推定した強度が所定の閾値以下である場合に石材の少なくとも一部を置き換える工程と、を備える。

【0009】

この品質評価方法では、現場からサンプルとして経年劣化の可能性がある石材を取得し、取得した石材の表面をハンマーで打撃することによってハンマーの打撃速度、及び当該表面に対するハンマーの加速度を測定する。測定した打撃速度及び加速度から石材の表面における強度が算出される。そして、石材の表面を研磨しながら上記の強度の算出を繰り返すことにより、石材の深度と強度との関係を取得する。従って、現場からサンプルとして取得した石材から当該石材の深度と強度との関係を取得でき、健全部の強度を推定できる。また、現場の石材の表面をハンマーで打撃して当該表面における強度を算出し、サンプルの石材から取得した石材の深度と強度との関係から現場の石材の健全部の強度を推定する。現場では、経年劣化を伴う石材の強度は、劣化していない健全部の強度に大きく依存する。この品質評価方法では、現場において、予め取得した石材の深度と強度との関係から表面を打撃して石材の健全部の強度を推定できるので、経年劣化の可能性がある石材の強度を容易に推定できる。更に、推定した強度が所定の閾値以下である場合に石材の一部が置き換えられる。従って、石材の強度が当該閾値以下である場合に必要に応じて石材を補強することができる。

【0010】

本開示の別の側面に係る品質評価方法は、経年により風化する石材の品質評価方法である。品質評価方法は、現場からサンプルとしての石材を取得する工程と、ハンマーで石材の表面を打撃する工程と、ハンマーで表面を打撃したときにおけるハンマーの打撃速度、及び表面に対するハンマーの加速度を測定する工程と、打撃速度及び加速度から表面における強度を算出する工程と、表面を研磨しながら強度を算出する工程を繰り返すことによって石材の深度と強度との関係を取得する工程と、現場の石材の表面をハンマーで打撃して現場の石材の表面における強度を算出し、石材の深度と強度との関係から現場の石材の健全部の深さを推定する工程と、健全部の深さより深い位置まで延在するように現場の石材にアンカー基礎を設置する工程と、を備える。

【0011】

この品質評価方法では、前述した品質評価方法と同様、現場からサンプルとして経年劣化の可能性がある石材を取得し、取得した石材の表面を研磨しながら強度の算出を繰り返すことにより、石材の深度と強度との関係を取得する。従って、現場からサンプルとして取得した石材から当該石材の深度と強度との関係を取得できる。また、現場の石材の表面をハンマーで打撃して当該表面における強度を算出し、サンプルの石材から取得した石材の深度と強度との関係から現場の石材の健全部の深さを推定する。更に、健全部の深さより深い位置まで延在するように現場の石材にアンカー基礎を設置する。従って、推定した健全部の深さを用いて適切な深さとなるようにアンカー基礎を設置できるので、必要に応じた石材の補強が可能となる。

【0012】

品質評価方法は、石材の深度と強度との関係から現場の石材の補修を要する時期を推定する工程を更に備えてもよい。この場合、サンプルの石材から予め取得した深度と強度との関係から現場の石材の補修時期を推定できるので、石材の経年劣化を予測して適切なタイミングで石材を補強することができる。

【発明の効果】

【0013】

本開示によれば、経年劣化の可能性がある石材の強度を容易に測定し、必要に応じて石材を補強することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施形態に係る品質評価方法が適用される石材の例を示す側面図である。

【図2】ハンマーで石材の表面を打撃する工程を模式的に示す図である。

【図3】実施形態に係る品質評価方法の工程の例を示すフローチャートである。

【図4】石材の深度と強度（弾性係数）との関係の例を示すグラフである。

【図5】（ａ）及び（ｂ）は、石材の深度と強度（弾性係数）との関係の例を示すグラフである。

【図6】石材の深度と強度（弾性係数）との関係の例を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下では、図面を参照しながら本開示に係る品質評価方法の実施形態について説明する。図面の説明について同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、図面は、理解の容易化のため、一部を簡略化又は誇張して描いている場合があり、寸法比率等は図面に記載のものに限定されない。

【0016】

図１は、本実施形態に係る品質評価方法が適用される例示的な現場Ａを示す図である。図１に示されるように、石材Ｂの上には構造物Ｓが構築される。すなわち、石材Ｂは構造物Ｓの基礎として用いられる。一例として、複数の石材Ｂが鉛直方向Ｄ１及び水平方向Ｄ２のそれぞれに沿って並んでいる。例えば、複数の石材Ｂは、地上に設けられる第１石材Ｂ１及び第２石材Ｂ２と、少なくとも一部が地中に埋まっている第３石材Ｂ３とを含む。

【0017】

現場Ａでは、複数の石材Ｂの健全性が評価される。石材Ｂは、構造物Ｓを構成する既存の石材であり、経年により風化し、断面欠損又は強度低下が生じている可能性がある石材である。石材Ｂは、評価の結果、補修が必要であると判定された場合には、石材Ｂの補強、及び石材Ｂの置き換えの少なくともいずれかが行われる。

【0018】

ところで、構造物の劣化を評価する方法として、目視検査及び打音検査を含む非破壊検査が知られている。しかしながら、これらの方法は、主に石材Ｂの表層を対象とした評価方法であり、現場Ａで劣化した石材Ｂを正確に評価するのは困難である。石材Ｂの劣化（風化）は石材Ｂの表面から石材Ｂの内部に向かって進行するので、上記の方法で現場Ａの石材Ｂを正確に評価することは容易ではない。現場Ａに石材Ｂが多数存在している場合には、石材Ｂの評価を正確且つ効率よく行えることが求められている。

【0019】

図２に示されるように、本実施形態では、石材Ｂの評価において打球探査法が用いられる。打球探査法は、柄４の先端に球形状の打撃部３が取り付けられており、且つ打撃部３に加速度計２が取り付けられたハンマー１が用いられる。ハンマー１は、品質評価対象である石材Ｂを打撃するためのものである。

【0020】

加速度計２は、打撃部３と石材Ｂとの衝突方向における加速度を計測する。ハンマー１で石材Ｂが打撃されたとき、加速度計２は、打撃部３と石材Ｂとの衝突によって発生する衝撃波形を加速度波形（加速度データ）として検知する。打撃部３は、例えば、金属製であり、打撃部３の直径は５０ｍｍである。

【0021】

打球探査法では、ハンマー１の打撃部３で石材Ｂを打撃したときに加速度計２から得られる加速度の波形からHertzの理論式を用いて迅速且つ簡易に弾性係数が求められる。本理論を用いることにより、打撃の強弱（打撃の際のエネルギーの大きさ）に左右されずに弾性係数を算定できる。

【0022】

本実施形態に係る石材Ｂの品質評価方法では、予め石材Ｂのサンプリング試験を行い、サンプリング試験の結果を用いて現場Ａにおける石材Ｂの評価を行う。石材Ｂのサンプリング試験では、現場Ａと同一条件下（気象条件等が同一である環境下）の石材Ｂからサンプル石材としての石材Ｂを取得する。そして、サンプル石材としての石材Ｂから打球探査法を用いて石材Ｂの強度と深さ（表面からの距離）との関係を求め、当該関係を用いて現場Ａの石材Ｂを評価する。以下では、本実施形態に係る石材Ｂの品質評価方法の具体例について説明する。

【0023】

図３は、本実施形態に係る石材Ｂの品質評価方法における工程の例を示すフローチャートである。図３に示されるように、まず、現場Ａからサンプル石材としての石材Ｂを取得する（石材を取得する工程、ステップＳ１）。このとき、現場Ａから試験室の室内に石材Ｂを移動させ、その後、石材Ｂの室内試験を行う。

【0024】

石材Ｂの室内試験では、石材Ｂを打撃するハンマー１を用意する（ハンマーを用意する工程）。例えば、図２に示されるように、柄４の先端に打撃部３が取り付けられたハンマー１を用意し、打撃部３の表面に加速度計２を取り付ける。例えば、加速度計２からはケーブル５が延び出しており、ケーブル５にはチャージアンプ６、ターミナルパネル７、ＡＤ変換器８、及びコンピュータ（演算装置）９が接続される。

【0025】

次に、ハンマー１で石材Ｂの表面を打撃する（石材の表面を打撃する工程、ステップＳ２）。例えば、石材Ｂの表面Ｈに対して直角に打撃部３を打撃する。打撃部３で石材Ｂの表面Ｈが打撃されると、加速度計２が加速度波形を検知する。加速度計２によって検知された加速度波形は、例えば、加速度信号として、ケーブル５、チャージアンプ６、ターミナルパネル７、及びＡＤ変換器８を介してコンピュータ９に送信される。チャージアンプ６は加速度計２からの加速度信号を増幅し、ターミナルパネル７は増幅された信号に含まれるノイズ成分を除去する。ＡＤ変換器８は、ノイズ除去後の信号をＡＤ変換する。コンピュータ９は、加速度計２から得られる加速度信号に基づく演算を行い、石材Ｂの評価結果を出力する。

【0026】

次に、ハンマー１の打撃速度、及び石材Ｂの表面Ｈに対するハンマー１の加速度を算出する（ハンマーの打撃速度、及び表面に対するハンマーの加速度を測定する工程）。例えば、コンピュータ９は、ハンマー１の打撃部３が石材Ｂに接触するまでに加速度計２によって検出された打撃部３の加速度を積分してハンマー１の打撃速度（打撃部３の速度）を算出する。そして、コンピュータ９は、加速度計２から得られる加速度信号を解析してハンマー１の打撃部３と石材Ｂとの加速度を測定する。

【0027】

続いて、打撃速度及び加速度から石材Ｂの表面Ｈにおける強度を算出する（強度を算出する工程、ステップＳ３）。本実施形態では、コンピュータ９によって、石材Ｂの弾性係数が石材Ｂの強度として算出される。コンピュータ９は、上記の打撃速度及び加速度と、打撃部３のポアソン比と、打撃部３の弾性係数と、打撃部３の質量と、打撃部３の半径と、石材Ｂのポアソン比とから、石材Ｂの弾性係数を算出する。

【0028】

本実施形態では、Hertzの弾性接触理論を用いて石材Ｂの表面Ｈの弾性係数を表面Ｈの強度として算出する。Hertzの弾性接触理論によれば、後述の式（１）を用いて石材Ｂの表面Ｈの弾性係数Ｅｃが求められる。

【数1】

ここで、Ｖ_ｏは打撃速度、Ｔは接触時間、ｖ_Ｃは石材Ｂのポアソン比、ｖ_Ｈは打撃部３のポアソン比、Ｅ_Ｈは打撃部３の弾性係数、ｍは打撃部３の質量、ｒは打撃部３の半径、ａは無次元係数である。上記の接触時間は、加速度計２によって測定された加速度とその時間変化から算出される。

【0029】

上記のように石材Ｂの表面Ｈの強度（弾性係数）を算出した後には、コア端面研磨機によって表面Ｈを研磨する（石材の表面を研磨する工程、ステップＳ４）。コア端面研磨機は、例えば、グラインダーである。表面Ｈを研磨した後には、前述と同様、ハンマー１の打撃部３で表面Ｈを打撃して表面Ｈの強度を算出する。

【0030】

ところで、前述したように、石材Ｂの風化は石材Ｂの表面Ｈから石材Ｂの内部に向かって進行するので、石材Ｂの表面Ｈを研磨しながら表面Ｈの強度の算出を繰り返すと、強度は徐々に高くなっていく。表面Ｈを研磨しながら表面Ｈの強度の算出を繰り返し行って強度が一定になったときの石材Ｂの深度（表面Ｈからの深さ）が石材Ｂの健全部（未風化部）の深度となる。よって、表面Ｈを研磨しながら表面Ｈの強度の算出を繰り返し、算出した強度が一定となった後に（ステップＳ５においてＹＥＳ）、石材Ｂの強度と深度との関係を取得する（関係を取得する工程、ステップＳ６）。

【0031】

石材Ｂの強度と深度との関係としては、例えば図４のグラフに示されるような結果が得られる。図４は、石材Ｂの表面Ｈからの深度と弾性係数（ＧＮ／ｍ^２）との関係を第１石材Ｂ１、第２石材Ｂ２及び第３石材Ｂ３ごと（第３石材Ｂ３は、第３石材Ｂ３の上部、及び第３石材Ｂ３の下部ごと）に示すグラフである。

【0032】

図４に示されるように、第１石材Ｂ１、第２石材Ｂ２及び第３石材Ｂ３のいずれも表面Ｈから遠ざかるほど（深くなるほど）弾性係数が増加している。これにより、本実施形態に係る品質評価方法では、石材Ｂの風化の程度を定量的に評価できることがわかる。また、一部が地中に埋まっている第３石材Ｂ３の表面Ｈ付近における弾性係数は、地上の第１石材Ｂ１及び第２石材Ｂ２の表面Ｈ付近における弾性係数よりも小さい。すなわち、一部が地中に埋まっている第３石材Ｂ３は、第１石材Ｂ１及び第２石材Ｂ２と比較して、表面Ｈにおける風化の程度が大きい。なお、第３石材Ｂ３の上部における弾性係数の傾向は、第３石材Ｂ３の下部における弾性係数の傾向と同様である。

【0033】

以上のように、第１石材Ｂ１と第２石材Ｂ２で健全度の傾向が一致し、第３石材Ｂ３の上部と第３石材Ｂ３の下部とで健全度の傾向が一致する。また、第１石材Ｂ１、第２石材Ｂ２及び第３石材Ｂ３のいずれであっても、表面Ｈからの深度が一定以上になると、弾性係数の上昇が緩やかになり弾性係数が安定する。図４の例では、表面Ｈからの深さが３０（ｍｍ）以上であるときに弾性係数が安定しているので、石材Ｂの健全部の深さが３０（ｍｍ）程度であることがわかる。

【0034】

図５（ａ）は、図４のグラフから第１石材Ｂ１及び第２石材Ｂ２における深度と弾性係数との関係を抜き出して得られたグラフである。図５（ｂ）は、図４のグラフから第３石材Ｂ３の上部及び第３石材Ｂ３の下部における深度と弾性係数との関係を抜き出して得られたグラフである。図５（ａ）及び図５（ｂ）では深さ３０ｍｍ以上での弾性係数を１として正規化している。

【0035】

図５（ａ）の破線で示されるように、深度をｘ、弾性係数をｙとすると、第１石材Ｂ１及び第２石材Ｂ２から、
ｙ＝０．０１１６ｘ＋０．６５０８（０≦ｘ≦３０）
ｙ＝１（３０≦ｘ）
という深度と強度（弾性係数）との関係を得られた。また、図５（ｂ）の破線で示されるように、第３石材Ｂ３の上部、及び第３石材Ｂ３の下部から、
ｙ＝０．０２９ｘ＋０．１２８８（０≦ｘ≦３０）
ｙ＝１（３０≦ｘ）
という深度と強度との関係を得られた。

【0036】

以上のように、サンプル石材から深度と強度との関係を得た後には、例えば、現場Ａにおける石材Ｂの健全部の強度を推定する（現場の石材の健全部の強度を推定する工程、ステップＳ７）。具体的には、前述したように、ハンマー１で現場Ａの石材Ｂの表面を打撃し、コンピュータ９がハンマー１の打撃速度及び加速度を測定すると共に現場Ａの石材Ｂの表面Ｈにおける強度（弾性係数）を算出する。そして、前述した深度と強度との関係から現場Ａの石材Ｂの健全部の強度を推定する。

【0037】

例えば、第１石材Ｂ１又は第２石材Ｂ２と同一環境下における現場Ａの石材Ｂに対しては、図５（ａ）に示される深度と強度との関係から健全部の強度を推定する。このとき、第１石材Ｂ１又は第２石材Ｂ２と同一環境下において、石材Ｂの健全部の深度が一定（一例として３０ｍｍ）であるものとして、石材Ｂの健全部の強度を推定する。例えば、図５（ａ）のグラフの切片は０．６５０８であるため、現場Ａの石材Ｂの表面Ｈにおける弾性係数Ｅ_ｓから、当該石材Ｂの健全部の弾性係数Ｅ_０を以下の式（２）から推定できる。
Ｅ_０＝Ｅ_ｓ／０．６５０８ ・・・（２）

【0038】

一方、第３石材Ｂ３と同一環境下における現場Ａの石材に対しては、図５（ｂ）に示される深度と強度との関係から健全部の強度を推定する。例えば、図５（ｂ）のグラフの切片は０．１２８８であるため、現場Ａの石材Ｂの表面Ｈにおける弾性係数Ｅ_ｓから、当該石材Ｂの健全部の弾性係数Ｅ_０を以下の式（３）から推定できる。
Ｅ_０＝Ｅ_ｓ／０．１２８８ ・・・（３）
以上のように、本実施形態では、互いに異なる複数種類のサンプル石材を試験することにより、複数種類の石材における強度の傾向をつかむことが可能である。

【0039】

また、サンプル石材から深度と強度との関係を得た後には、現場Ａにおける石材Ｂの健全部の深さを推定してもよい（現場の石材の健全部の深さを推定する工程、ステップＳ７）。具体的には、前述したように、現場Ａの石材Ｂの表面Ｈにおける強度を算出した後に、前述した深度と強度との関係から現場Ａの石材Ｂの健全部の深さを推定する。

【0040】

例えば、第１石材Ｂ１又は第２石材Ｂ２と同一環境下における現場Ａの石材Ｂに対しては、図５（ａ）に示される深度と強度との関係から健全部の深さを推定する。例えば、図５（ａ）の式と現場Ａの石材Ｂの表面Ｈにおける正規化した弾性係数Ｅ_ｓを用いると、当該石材Ｂの健全部の深さＸ_０を以下の式（４）から推定できる。
１＝０．０１１６Ｘ_０＋Ｅ_ｓ ・・・（４）

【0041】

また、第３石材Ｂ３と同一環境下における現場Ａの石材Ｂに対しては、図５（ｂ）に示される深度と強度との関係から健全部の深さを推定する。具体的には、図５（ｂ）の式と現場Ａの石材Ｂの表面Ｈにおける正規化した弾性係数Ｅ_ｓを用いると、当該石材Ｂの健全部の深さＸ_０を以下の式（５）から推定できる。
１＝０．０２９Ｘ_０＋Ｅ_ｓ ・・・（５）

【0042】

以上のように、現場Ａの石材Ｂの健全部の強度又は深さを推定した後には、現場Ａの石材Ｂの補修が必要か否かを判定する（ステップＳ８）。このとき、例えば、現場Ａの石材Ｂの健全部の強度が所定の閾値以上であるか否かが判定される。そして、補修が必要でないと判定された場合（ステップＳ８においてＮＯ）、一連の工程が完了する。一方、補修が必要であると判定された場合（ステップＳ８においてＹＥＳ）、例えば、現場Ａの石材Ｂに対してアンカー基礎を設置する（アンカー基礎を設置する工程、ステップＳ９）。アンカー基礎を設置する工程は、例えば、ステップＳ７において推定された現場Ａの石材Ｂの健全部の深さを基に実行される。このとき、アンカー基礎の根入れの深さが健全部の深さ以上となるようにアンカー基礎を設置する。例えば、健全部の深さが３０ｍｍであった場合、設置するアンカー基礎の根入れの深さは３０ｍｍ以上となる。

【0043】

また、補修が必要であると判定された場合（ステップＳ８においてＹＥＳ）、現場Ａの石材Ｂの少なくとも一部を置き換えてもよい（石材の少なくとも一部を置き換える工程、ステップＳ９）。石材の少なくとも一部を置き換える工程は、例えば、ステップＳ７において推定された現場Ａの石材Ｂにおける健全部の強度を基に実行される。このとき、例えば、風化が生じている石材Ｂが新たな石材Ｂに置き換えられる。また、当該置き換える工程は、ステップＳ７において推定された現場Ａの石材Ｂにおける健全部の深さを基に実行されてもよい。

【0044】

以上のようにステップＳ９を実行した後に一連の工程が完了する。なお、ステップＳ９におけるアンカー基礎の設置、又は石材Ｂの置き換えに代えて、これらとは別の方法で石材Ｂを補修してもよい。このように、ステップＳ８において補修が必要と判定された場合における石材Ｂの補修方法及び補修手段は適宜変更可能である。

【0045】

次に、本実施形態に係る品質評価方法から得られる作用効果について説明する。前述したように、この品質評価方法では、現場Ａからサンプルとして経年劣化の可能性がある石材Ｂを取得し、取得した石材Ｂの表面Ｈをハンマー１で打撃することによってハンマー１の打撃速度、及び表面Ｈに対するハンマー１の加速度を測定する。測定した打撃速度及び加速度から石材Ｂの表面Ｈにおける強度が算出される。そして、石材Ｂの表面Ｈを研磨しながら上記の強度の算出を繰り返すことにより、石材Ｂの深度と強度との関係を取得する。従って、現場Ａからサンプルとして取得した石材Ｂから当該石材Ｂの深度と強度との関係を取得できる。

【0046】

また、現場Ａの石材Ｂの表面Ｈをハンマー１で打撃して当該表面Ｈにおける強度を算出し、サンプルの石材Ｂから取得した石材Ｂの深度と強度との関係から現場Ａの石材Ｂの健全部の強度を推定する。よって、現場Ａでは、予め取得した石材Ｂの深度と強度との関係から表面Ｈを打撃して石材Ｂの健全部の強度を推定できるので、経年劣化の可能性がある石材Ｂの強度を容易に推定できる。

【0047】

更に、推定した強度が所定の閾値以下である場合に石材Ｂの一部が置き換えられる。従って、石材Ｂの強度が当該閾値以下である場合に必要に応じて石材Ｂを補強することができる。また、推定した強度が所定の閾値以下である場合には、健全部の深さより深い位置まで延在するように現場Ａの石材Ｂにアンカー基礎を設置してもよい。この場合、推定した健全部の深さを用いて適切な深さとなるようにアンカー基礎を設置できるので、必要に応じた石材Ｂの補強が可能となる。

【0048】

以上、本開示に係る石材の品質評価方法の実施形態について説明した。しかしながら、本開示に係る品質評価方法は、前述した実施形態に限られず、特許請求の範囲に記載した要旨の範囲内において適宜変更可能である。すなわち、品質評価方法の工程の内容及び順序は、前述の実施形態に限られず適宜変更可能である。

【0049】

例えば、品質評価方法は、図４、図５（ａ）又は図５（ｂ）に示されるサンプル石材としての石材Ｂにおける深度と強度との関係から現場Ａの石材Ｂの補修を要する時期を推定してもよい（補修を要する時期を推定する工程）。例えば、図６に示されるグラフの式はｙ＝０．０１１６ｘ＋０．６５０８であるが、時間の経過と共に０．６５０８という切片の値が小さくなって、当該グラフの傾斜部分がＬ１，Ｌ２のように変化する。一例として、Ｌ１は一定年数後を示しており、Ｌ２は更に一定年数後を示している。補修を要する時期を推定する工程では、このように一定年数後における深度と強度との関係を求め、健全部の深さが一定値以上、又は石材Ｂの表面Ｈの強度が一定値以下になったときに石材を補修してもよい。具体例として、深度と強度との関係がＬ１となる一定年数後、又はＬ２となる更に一定年数後に補修を行うといったことが可能となる。

【0050】

この場合、現場Ａの石材Ｂに対し、必要な時期に必要な補修を行うことが可能となる。すなわち、サンプルの石材Ｂから予め取得した深度と強度との関係から現場Ａの石材Ｂの補修時期を推定できるので、石材Ｂの経年劣化を予測して適切なタイミングで石材Ｂを補強することができる。

【0051】

また、前述の実施形態では、加速度計２にケーブル５、チャージアンプ６、ターミナルパネル７、ＡＤ変換器８及びコンピュータ９が接続されている例について説明した。しかしながら、石材Ｂをハンマー１で打撃したときに得られる加速度波形の信号処理装置としては、上記の例に限られず適宜変更可能である。

【0052】

また、前述の実施形態では、石材Ｂの上には構造物Ｓが構築されており、石材Ｂが構造物Ｓの基礎として用いられる例について説明した。しかしながら、本開示に係る品質評価方法において対象となる石材は、上に構造物が構築されるものに限られず適宜変更可能である。このように、本開示に係る品質評価方法は、経年によって風化する石材であれば種々の石材に用いることができる。

【符号の説明】

【0053】

１…ハンマー、２…加速度計、３…打撃部、４…柄、５…ケーブル、６…チャージアンプ、７…ターミナルパネル、８…ＡＤ変換器、９…コンピュータ、Ａ…現場、Ｂ…石材、Ｂ１…第１石材、Ｂ２…第２石材、Ｂ３…第３石材、Ｄ１…鉛直方向、Ｄ２…水平方向、Ｈ…表面、Ｓ…構造物。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】