特許 7202950 コンクリートの浮き検知方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-28

(45)【発行日】2023-01-12

(54)【発明の名称】コンクリートの浮き検知方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 25/72 20060101AFI20230104BHJP

   E21D 11/08 20060101ALI20230104BHJP

   G01N 33/38 20060101ALI20230104BHJP

【ＦＩ】

G01N25/72 K

E21D11/08

G01N33/38

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019063281

(22)【出願日】2019-03-28

(65)【公開番号】P2020165655

(43)【公開日】2020-10-08

【審査請求日】2022-02-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000003687

【氏名又は名称】東京電力ホールディングス株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】501091006

【氏名又は名称】株式会社東設土木コンサルタント

(74)【代理人】

【識別番号】100120400

【弁理士】

【氏名又は名称】飛田 高介

(74)【代理人】

【識別番号】100124110

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 大介

(72)【発明者】

【氏名】重岡 匠

(72)【発明者】

【氏名】斉藤 仁

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 克晴

(72)【発明者】

【氏名】嘉賀 大樹

(72)【発明者】

【氏名】中川 光貴

(72)【発明者】

【氏名】作中 隆之

【審査官】福田 裕司

(56)【参考文献】

【文献】特開平０８－１４５９２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１８９４１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１８１１９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１５６３４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２１９０１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０４９１９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１４５６４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－２９５１４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－００１２４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２５／７２

Ｅ２１Ｄ １１／０８

Ｇ０１Ｎ ３３／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

サーモグラフィーと、該サーモグラフィーを支持する台車と、該台車を走行させるレールと、該レールの両端近傍から延びた所定の長さの脚部とを備える撮影装置を用いて洞道壁面のコンクリートの浮きを検知する浮き検知方法であって、
前記洞道壁面をドライアイスまたはエアクーラーで冷却し、
冷却してから所定時間経過した位置を前記撮影装置で撮影し、
前記洞道壁面の温度分布からコンクリートの浮きを判断することを特徴とするコンクリートの浮き検知方法。

【請求項2】

前記ドライアイスを容器に収容し、該容器に備えられたファンで冷気を前記洞道壁面に吹き付けることを特徴とする請求項１に記載のコンクリートの浮き検知方法。

【請求項3】

前記エアクーラーのノズルを容器に接続し、該容器に備えられたファンで冷気を前記洞道壁面に吹き付けることを特徴とする請求項１に記載のコンクリートの浮き検知方法。

【請求項4】

前記エアクーラーのノズルより面積が大きく且つ密閉性を有するヘッドに該エアクーラーのノズルを接続し、該ヘッドを介して前記洞道壁面を冷却することを特徴とする請求項１に記載のコンクリートの浮き検知方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、洞道壁面のコンクリートの浮きを検知する浮き検知方法に関する。

【背景技術】

【0002】

トンネルや橋梁などの構造物では、損傷の有無などを確認するために定期的な点検が必要となる。このような点検は、例えば構造物の壁面の画像を撮影することで実施され、大型のカメラを搭載した車両を走行させながらトンネル内を撮影したり、アームにカメラを取付けて橋梁の桁下を撮影したりしていた。

【0003】

しかしながら、単に壁面の画像を撮影しただけであると、壁面におけるコンクリートの浮きや剥離は、その画像から判断することが難しい。このため、作業員が壁面をハンマー等によって叩きながら打音検査を行い、音の違いを聞き分けることにより、コンクリートの浮きや剥離を判断していた。このような方法であると、作業者が作業に熟練していなければ、コンクリートの浮きや剥離を正確に判断することが難しい。

【0004】

コンクリートの浮きや剥離を正確且つ定量的に判断する方法としては、例えば特許文献１のモルタル浮き部の探査方法を用いることが考えられる。特許文献１のモルタルの浮き部の探査方法では、コンクリートにモルタル層を塗着した壁表面に蒸発液を塗布し、その後、壁表面温度を測定することにより、モルタル層のコンクリートからの浮きの有無を判定している。蒸発液とは、アルコール、ベンジンやエーテル等の揮発性の液体である。特許文献１によれば、かかる方法を用いることにより、モルタルの浮き部の所在位置を、熟練を要することなく、しかも精度良く探査することができるとしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平８－１４５９２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

点検対象となる構造物が、開放された現場であったり換気設備が整っている現場であったりする場合には、特許文献１のモルタル浮き部の探査方法を用いることができる。しかし、洞道内の壁面が点検対象である場合、洞道内では、壁面付近にケーブルが敷設されていて、且つ換気設備が十分に整っているとは限らない。したがって、洞道では、蒸発液としてアルコール、ベンジンやエーテル等の引火性を有する液体を使用することは避けるべきである。また、仮に冷却液として引火性のない水道水を使用したとしても、洞道内では蒸発が極めて遅いため、冷却液として機能しにくい。このため、洞道内の壁面が点検対象である場合、特許文献１の方法を採用することができなかった。

【0007】

本発明は、このような課題に鑑み、洞道壁面のコンクリートの浮きを容易且つ確実に検知することが可能な浮き検知方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明にかかる浮き検知方法の代表的な構成は、サーモグラフィーと、サーモグラフィーを支持する台車と、台車を走行させるレールと、レールの両端近傍から延びた所定の長さの脚部とを備える撮影装置を用いて洞道壁面のコンクリートの浮きを検知する浮き検知方法であって、洞道壁面をドライアイスまたはエアクーラーで冷却し、冷却してから所定時間経過した位置を撮影装置で撮影し、洞道壁面の温度分布からコンクリートの浮きを判断することを特徴とする。

【0009】

上記構成では、まず洞道壁面をドライアイスまたはエアクーラーで冷却する。コンクリートの浮きがない場合、冷却から所定時間経過すると壁面の温度は冷却前の温度近くまで戻る。一方、コンクリートの浮きがある場合、亀裂の中の空気が断熱層となり、浮きの部分は、冷却から所定時間経過しても冷却された状態となる。したがって、冷却後から所定時間経過後の洞道壁面の温度分布をサーモグラフィーで撮影することにより、洞道壁面のコンクリートの浮きを容易且つ確実に検知することが可能となる。

【0010】

このとき、冷却に用いられる部材がドライアイスまたはエアクーラーであるため、洞道内における引火が発生することがない。したがって、上述した効果を安全に得ることが可能である。またサーモグラフィーによって撮影された温度分布の画像は、温度ごとに異なる色が表示されるため、洞道壁面の温度分布を視覚的に把握することができる。

【0011】

上記ドライアイスを容器に収容し、容器に備えられたファンで冷気を洞道壁面に吹き付けるとよい。これにより、ファンによってドライアイスの冷気を洞道壁面に好適に吹き付けることができ、洞道壁面を効率的に冷却することが可能となる。

【0012】

上記エアクーラーのノズルを容器に接続し、容器に備えられたファンで冷気を洞道壁面に吹き付けるとよい。これにより、ファンによってエアクーラーの冷気を洞道壁面に好適に吹き付けることができ、洞道壁面を効率的に冷却することが可能となる。

【0013】

上記エアクーラーのノズルより面積が大きく且つ密閉性を有するヘッドにエアクーラーのノズルを接続し、ヘッドを介して洞道壁面を冷却するとよい。かかる構成によれば、エアクーラーの冷気を洞道壁面のより広い面積に吹き付けることができる。したがって、洞道壁面を更に効率的に冷却することが可能となる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、洞道壁面のコンクリートの浮きを容易且つ確実に検知することが可能なコンクリートの浮き検知方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本実施形態にかかるコンクリートの浮き検知方法を適用する洞道を説明する図である。

【図2】本実施形態の浮き検知方法で使用する撮影装置の斜視図である。

【図3】本実施形態の浮き検知方法の手順を説明する図である。

【図4】コンクリートの浮きと温度変化を説明する図である。

【図5】冷却材のバリエーションを説明する図である。

【図6】冷却材のバリエーションを説明する図である。

【図7】冷却材のバリエーションを説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0017】

図１は、本実施形態にかかるコンクリートの浮き検知方法（以下、単に「浮き検知方法」という。）を適用する洞道を説明する図である。本実施形態にかかる浮き検知方法では、図１に示す洞道１０２の壁面１０４のコンクリートの浮きを検知する。図１に示すように、洞道１０２は、例えばシールド工法により掘削され、その壁面１０４がセグメントと呼ばれる板で補強された構造体である。セグメントは、コンクリートブロックであるため、経年劣化によるひび割れが生じる場合がある。そのため、洞道１０２内では、壁面１０４の損傷の有無などを確認するために定期的な点検が必要となる。

【0018】

洞道１０２内では、電力ケーブルや通信ケーブルなどの複数のケーブル１０６が収容され、壁面１０４付近に敷設されている。壁面１０４付近には、上下方向に延びる縦金物１０８が設置されている。縦金物１０８には、腕金１１０が取付けられている。腕金１１０は、上下に離間して複数段設けられていて、壁面１０４から遠ざかるように水平に延びている。ケーブル１０６は、縦金物１０８に取付けられた腕金１１０上に設置され、洞道１０２内の壁面１０４付近に沿って敷設されている。

【0019】

図２は、本実施形態の浮き検知方法で使用する撮影装置１００の斜視図である。撮影装置１００は、洞道１０２内の壁面１０４（図１参照）を撮影するための装置である。撮影装置１００は、図２に示すように撮影用治具１０１を含んでいる。撮影用治具１０１は、カメラ１１４およびサーモグラフィー１１６を走行させるレール１１８と、一対の脚部１２０、１２２と、一対の足部１２４、１２６とを備える。一対の脚部１２０、１２２は、レール１１８の両端１２８、１３０の近傍から所定方向（ここでは一例として、サーモグラフィー１１６の撮影方向）に延びていて、所定の長さを有している。

【0020】

一対の足部１２４、１２６は、一対の脚部１２０、１２２の先端１３２、１３４に設けられ、洞道１０２内の壁面１０４に対して脚部１２０、１２２を所定の角度（ここでは直角）に固定する。具体的には、一対の足部１２４、１２６は、レール１１８および一対の脚部１２０、１２２のいずれの長手方向とも直交する方向に延び、さらに一対の脚部１２０、１２２から双方向（両方向）に延びてＴ字形状を成している。

【0021】

ここで壁面１０４に対して脚部１２０、１２２を所定の角度で確実に固定するためには、一対の足部１２４、１２６を２辺として含む平面（四辺形）を形成する必要がある。このため、この平面を形成できるのであれば、一対の足部１２４、１２６の長手方向は、必ずしもレール１１８の長手方向に直交する必要はない。

【0022】

ただし一対の足部１２４、１２６の長手方向が、レール１１８の長手方向に平行になってしまうと平面を形成できず、脚部１２０、１２２を壁面１０４に対して安定して固定できない。このため、一対の足部１２４、１２６は、レール１１８の長手方向と平行にならない方向に延びるよう設定されている。

【0023】

撮影装置１００は、撮影用治具１０１に加え、カメラ１１４と、サーモグラフィー１１６と、台車１３６とをさらに備える。カメラ１１４は通常の可視光の画像を撮影し、サーモグラフィー１１６は赤外線画像（温度分布の画像）を撮影する。カメラ１１４およびサーモグラフィー１１６は、レール１１８を走行可能な台車１３６に搭載されている。可視画像と赤外線画像を同時に撮影して、目に見えるひび割れなどの劣化を可視画像で記録し、目に見えない浮きを赤外線で記録する。

【0024】

台車１３６にはさらに、カメラ１１４の両側付近にライト１３８、１４０が搭載されている。このため、カメラ１１４は、光源であるライト１３８、１４０と共にレール１１８を走行可能であり、最小限の光源で暗い場所でも洞道１０２内の壁面１０４を撮影できる。

【0025】

ここで撮影対象物である洞道１０２内の壁面１０４に対するレール１１８の距離および角度について説明する。レール１１８は、その両端１２８、１３０近傍からサーモグラフィー１１６の撮影方向に延びた所定の長さの脚部１２０、１２２によって、洞道１０２内の壁面１０４から一定の距離となる。

【0026】

レール１１８はさらに、洞道１０２内の壁面１０４に対して脚部１２０、１２２を所定の角度に固定する足部１２４、１２６によって、洞道１０２内の壁面１０４に対して一定の角度となる。このため、レール１１８は、洞道１０２内の壁面１０４に対して一定の距離かつ一定の角度に維持される。

【0027】

図３は、本実施形態の浮き検知方法の手順を説明する図である。本実施形態の浮き検知方法では、まず作業員Ｐ１は、ドライアイスやエアクーラー等の後述する冷却材を用いて洞道１０２の壁面１０４を冷却する。そして、冷却してから所定時間、例えば１分経過したら、作業員Ｐ２は、所定時間が経過した位置を図２に示す撮影装置１００を用いて撮影する。作業員Ｐ２が撮影している間、作業員Ｐ１は、次の検査箇所の冷却を行う。

【0028】

撮影を行う際には、まず作業員Ｐ２は、脚部１２０、１２２および足部１２４、１２６を、ケーブル１０６を避けるようにして壁面１０４に向かって進入させ、さらに足部１２４、１２６を壁面１０４に押し付ける。これにより、ケーブル１０６と壁面１０４との間であって狭いスペースしか確保できない場所１１２であっても、レール１１８は、壁面１０４から一定の距離かつ一定の角度に維持される。つぎに作業者１１４は、レール１１８上でサーモグラフィー１１６を走行させることにより、一定の距離かつ一定の角度で洞道１０２内の壁面１０４を撮影する。

【0029】

本実施形態の浮き検知方法では、サーモグラフィー１１６によって画像を撮影したら、その画像における洞道１０２の壁面１０４の温度分布を参照し、コンクリートの浮きを判断する。

【0030】

図４はコンクリートの浮きと温度変化を説明する図である。図４（ａ）に示すようにコンクリートの壁面１０４には、鉄筋１０５に発生した錆１０５ａが膨張して、コンクリートに亀裂１０４ａが生じ、浮き１０４ｂが発生しているとする。この壁面１０４を冷却すると図４（ｂ）に示すように、浮き１０４ｂの部分も、それ以外の部分も冷却される（冷却されている範囲を図に水平ハッチングで示す）。そして冷却から所定時間経過すると、壁面１０４の深部から熱が伝達されて、壁面１０４の表面はあたためられる。コンクリートの浮きがない場合には、冷却から所定時間経過すると壁面１０４の温度は一様に冷却前の温度近くまで戻る。

【0031】

しかしながら浮き１０４ｂがある場合には、図４（ｃ）に示すように亀裂１０４ａの中の空気が断熱層となる。すると、浮き１０４ｂの部分は温まるのが遅いため、冷却から所定時間経過しても温度が低く、浮き１０４ｂと浮き以外の部分との間に温度差が生じる。したがって、冷却後から所定時間経過後の洞道１０２の壁面１０４の温度分布をサーモグラフィー１１６で撮影することにより、洞道１０２の壁面１０４のコンクリートの浮きを容易且つ確実に検知することが可能となる。

【0032】

特に本実施形態の浮き検知方法では、冷却材としてドライアイスやエアクーラーを用いるため、洞道１０２内における引火が発生することがない。したがって、上述した効果を安全に得ることが可能である。またサーモグラフィー１１６によって撮影された温度分布の画像は、温度ごとに異なる色で表示されるため、洞道１０２の壁面１０４の温度分布を視覚的に把握することができる。

【0033】

図５－図７は、冷却材のバリエーションを説明する図である。図５（ａ）に示す冷却材２００ａは、ドライアイス２０２、断熱材２０４、および容器２０６を有する。冷却材２００ａでは、ドライアイス２０２は容器２０６に収容され、それらの間には断熱材２０４が配置される。そして、作業員Ｐ１が容器２０６を把持しながらドライアイス２０２を洞道１０２の壁面１０４に擦り付けることにより、洞道１０２の壁面１０４が冷却される。このとき、容器２０６とドライアイス２０２との間に断熱材２０４が配置されていることにより、作業員Ｐ１の手への冷気の伝達を抑制することが可能となる。

【0034】

図５（ｂ）に示す冷却材２００ｂは、ドライアイス２０２を収容する容器２０６の蓋２０８にファン２１０が備えられている。これにより、ドライアイス２０２を容器２０６に収容して蓋２０８を取り付けた状態で、その蓋２０８を洞道１０２の壁面１０４に押し付けることにより、ファン２１０によってドライアイス２０２の冷気が洞道１０２の壁面１０４に吹き付けられる。したがって、作業員Ｐ１が手作業でドライアイス２０２を擦り付ける場合に比して、洞道１０２の壁面１０４を効率的に冷却することが可能となる。また壁面１０４に凹凸が多くドライアイスのブロックの表面が密着しにくい場合であっても、冷気を吹き付ける方式であれば表面をむらなく冷却することができる。なお、ファン２１０の電源としては、例えばモバイルバッテリー（不図示）を好適に用いることができる。

【0035】

図６（ａ）に示す冷却材２００ｃはエアクーラーである。冷却材２００ｃでは、コンプレッサ（不図示）からの圧縮空気が供給口２２２に供給される。すると、圧縮空気は、冷却材２００ｃ内において膨張しながら高速回転し、渦流となって排出口２２４に向かって移動する。このとき、排出口２２４から排出されなかった残留空気は、回転しながら冷気となって噴出口２２６に流れる。これにより、冷却材２００ｃの噴出口２２６から冷気が噴出される。このようなエアクーラーを冷却材２００ｃとすることによっても洞道１０２の壁面１０４を好適に冷却することが可能である。

【0036】

図６（ｂ）に示す冷却材２００ｄは、図５（ｂ）に示す容器２０６およびその蓋２０８、ならびに図６（ａ）に示す冷却材２００ｃ（エアクーラー）を組み合わせて構成される。図６（ｂ）に示す２００ｄでは、ドライアイス２０２を収容していない状態の容器２０６に冷却材２００ｃ（エアクーラー）のノズル２２８を接続している。これにより、冷却材２００ｃからの冷気をファン２１０によって洞道１０２の壁面１０４に吹き付けることができる。したがって、単に冷却材２００ｃだけを用いた場合に比して、より広い面積を効率的に冷却することが可能となる。

【0037】

図７（ａ）に示す冷却材２００ｅは、図６（ａ）に示す冷却材２００ｃ（エアクーラー）、およびヘッド２３０を組み合わせて構成される。ヘッド２３０は、エアクーラーである冷却材２００ｃのノズル２２８より面積が大きく且つ密閉性を有する。またヘッド２３０には、冷却材２００ｃのノズル２２８の径と略同じ径の接続穴２３２が形成されている。

【0038】

そして、図７（ｂ）に示すように、ヘッド２３０の接続穴２３２に冷却材２００ｃのノズル２２８を接続して冷却材２００ｃから冷気を噴出することにより、ヘッド２３０を介して洞道１０２の壁面１０４が冷却される。これにより、単に冷却材２００ｃだけを用いた場合に比して、より広い面積を効率的に冷却することが可能となる。

【0039】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【産業上の利用可能性】

【0040】

本発明は、洞道壁面のコンクリートの浮きを検知する浮き検知方法として利用することができる。

【符号の説明】

【0041】

１００…撮影装置、１０１…撮影用治具、１０２…洞道、１０４…壁面、１０４ａ…亀裂、１０４ｂ…浮き、１０５…鉄筋、１０５ａ…錆、１０６…ケーブル、１０８…縦金物、１１０…腕金、１１４…カメラ、１１６…サーモグラフィー、１１８…レール、１２０…脚部、１２２…脚部、１２４…足部、１２６…足部、１２８…両端、１３０…両端、１３２…先端、１３４…先端、１３６…台車、１３８…ライト、１４０…ライト、２００ａ…冷却材、２００ｂ…冷却材、２００ｃ…冷却材、２０２…ドライアイス、２０４…断熱材、２０６…容器、２０８…蓋、２１０…ファン、２２２…供給口、２２４…排出口、２２６…噴出口、２２８…ノズル、２３０…ヘッド、２３２…接続穴

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】