JP3672527B2

JP3672527B2 - Method and apparatus for estimating strength of concrete

Info

Publication number: JP3672527B2
Application number: JP2001376031A
Authority: JP
Inventors: 文雄押田; 敏男米澤; 健郎三井; 繁喜瀬古; 雅郎小田川
Original assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Takenaka Corp
Current assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Takenaka Corp
Priority date: 2001-12-10
Filing date: 2001-12-10
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2021-12-10
Also published as: JP2003172680A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコンクリートの強度推定方法及び装置に係り、特に、コンクリートの圧縮強度Ｆｃを推定するためのコンクリートの強度推定方法、及び該コンクリートの強度推定方法を適用可能なコンクリートの強度推定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリートの圧縮強度Ｆｃは、コンクリート建造物から円柱状のコンクリート・コアを採取して圧縮試験機で加圧し、コンクリート・コアが圧壊したときの加圧力を計測することで測定可能である。しかし、圧縮試験機での加圧に使用するコアのサイズは、直径が10cm程度、長さが20cm程度と非常に大きく、コアの採取自体に多大な手間がかかると共に、コンクリート建造物からコアを採取可能な箇所が限られるという問題もある。このため、コンクリートの圧縮強度Ｆｃについては、圧縮試験機を利用した直接的な測定に代えて、非破壊的な試験方法によって圧縮強度Ｆｃを間接的に測定（推定）することが一般的である。
【０００３】
コンクリートの圧縮強度Ｆｃの間接的な測定（推定）方法としては、コンクリート・テスト・ハンマによってコンクリート表面の反発度Ｒｓを測定し、この反発度Ｒｓから所定の演算式（例えば日本材料学会実施コンクリート強度判定委員会の「シュミットハンマーによる圧縮強度推定式(1958)」：Ｆｃ＝13Ｒｓ-184等）を用いて圧縮強度Ｆｃを推定演算する方法が広く用いられている。また、釘又はボルトの引き抜きによる強度推定方法も知られている。
【０００４】
また、上記に関連する技術として、特開平１１−５１９３３号公報には、コンクリートの性状に関する測定データ（例えばコンクリート構造物の表面からの深さに対する反発硬度又は圧縮強度、コンクリートの材齢（打設後の経過時間）に対する乾燥収縮ひずみ、中性化深さ）について、以下のモデル式
Ｙ＝(A1−A2)／[1＋exp[(X−X0)]／dx]]＋A2
を用いて回帰分析を行うことで、コンクリートの性状又は終局値を特定する技術が開示されている。
【０００５】
また、特開平１０−１９８８１号公報には、圧縮強度Ｆｃを推定する方法として、コンクリートの反発硬度から推定する第１の推定方法と、測定対象の硬化コンクリート供試体の乾燥前の吸水重量を測定し、前記供試体を所定温度で恒温乾燥させて乾燥後の乾燥重量を測定し、吸水重量から乾燥重量を減算することで得られる吸水量及び乾燥前の吸水重量の比から得られる吸水率Ｑを所定の演算式に代入することで、コンクリートの圧縮強度を推定演算する第２の推定方法が各々記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した各種技術は、各々以下で説明するような欠点を有している。すなわち、コンクリート・テスト・ハンマを用いて測定したコンクリート表面の反発度Ｒｓから圧縮強度Ｆｃを推定する方法は、コンクリート・テスト・ハンマの機構上の制約により、圧縮強度Ｆｃの測定可能範囲が150[kgf/cm²](14.709975[MPa])〜600[kgf/cm²](58.8399[MPa])程度、実用的な上限が500[kgf/cm²](49.03325[MPa])程度であり、より高強度のコンクリートの圧縮強度Ｆｃの推定に利用できないという問題がある。
【０００７】
また、上記方法は反発度Ｒｓから圧縮強度Ｆｃを推定する際の推定精度が低いという問題もある。すなわち、コンクリート表面の反発度Ｒｓは、コンクリート表面の中性化及び湿潤状態（含水状態）の影響を受け、時間が経過してコンクリートの表面が中性化するとコンクリート表面の硬度が高くなることで、圧縮強度Ｆｃの推定結果が実際の圧縮強度Ｆｃよりも高い値になり易い。また、コンクリートの含水率が高いとコンクリート表面の硬度が低下することで、圧縮強度Ｆｃの推定結果が実際の圧縮強度Ｆｃよりも低い値になり易い。
【０００８】
また、長期材齢のコンクリートの圧縮強度Ｆｃの推定に際しては、反発度Ｒｓから求めた圧縮強度Ｆｃの推定値を、材齢係数αと称する補正係数を用いて更に補正することが広く行われている。しかし、我が国で現在用いられている材齢係数αは、ＤＩＮ４２４０（１９６２年版）にスプリング・インパクト・ハンマ用（スプリング・インパクト・ハンマはコンクリート・テスト・ハンマとは構成が異なる）として規定されている値であり、この値を適用する根拠が希薄であると共に、材齢係数αによって補正した後の圧縮強度Ｆｃが実際の圧縮強度Ｆｃと大きく相違していることも多い。
【０００９】
本願発明者等は、水／セメント比を互いに異ならせた（水／セメント比＝40％,55％,70％）複数種のコンクリートを各々複数製作し、各コンクリートについて、コンクリート・テスト・ハンマを用いてコンクリート表面の反発度Ｒｓを各々測定すると共に、コア供試体を圧縮試験機で加圧して圧縮強度Ｆｃを各々測定する実験を行った。図５は、上記の実験結果をプロットすると共に、反発度Ｒｓから圧縮強度Ｆｃを推定演算するための代表的な２つの演算式（前出の日本材料学会の演算式：Ｆｃ＝13Ｒｓ-184、大場・秋田らの東京都建築材料検査所の演算式：Ｆｃ＝10Ｒｓ-110）と、この２つの演算式にそれぞれ材齢係数αを乗じた演算式による圧縮強度Ｆｃの推定結果を図示したものである。なお、材齢係数αとしては、参考までに約８年以上経過したコンクリートに適用される値（α＝0.63）を用いた。
【００１０】
図５に示す実験結果から明らかなように、反発度Ｒｓと圧縮強度Ｆｃとの関係はコンクリートの水／セメント比（図ではW/Cと表記）によって大きくばらついており、全データを対象として回帰分析を行ったときの回帰式とデータとの相関係数ｒはｒ＝0.36と非常に低い。そして、図５に各々推定結果を示した４つの演算式は、何れもコンクリートの水／セメント比を考慮していないこともあり、図５に散布している実験結果との相関が非常に低く、圧縮強度Ｆｃの推定精度が非常に低いことが理解できる。また、特に材齢係数αによって補正を行った場合の圧縮強度Ｆｃの推定結果は、実際の圧縮強度Ｆｃに対して相当に低い値を示す傾向があることも明らかである。
【００１１】
一方、釘又はボルトの引き抜きによりコンクリートの圧縮強度Ｆｃを推定する方法についても、コンクリートの一部をコーン状に引き抜いて破壊する際に、試験位置付近に存在している骨材が引き抜き破壊荷重に影響を与えるため、圧縮強度Ｆｃの推定精度が不十分である。例えば「鉄筋コンクリート学教程４版」（坂静雄著、産業図書、1952 p.56)によれば、圧縮強度Ｆｃが50[kgf/cm²](4.903325[MPa])〜300[kgf/cm²](29.41995[MPa])の範囲で±15％以内程度と不十分な推定精度しか得られていないことが報告されている。
【００１２】
また、特開平１１−５１９３３号公報には、ボーリングによって採取したコンクリート・コアについて表面からの深さが異なる複数箇所で反発硬度を測定し、回帰分析によって表面弱化深さを推定することや、コンクリートの断熱温度上昇量の変化を或る期間に亘って時系列に測定し、終局断熱温度上昇量、及び終局断熱温度上昇量に達する材齢を推定することが記載されているものの、コンクリートの圧縮強度Ｆｃの推定に関しては、「シュミットハンマーで測定した反発硬度は、コンクリートの圧縮強度に換算できる」と記載されているのみであり、上記公報に記載の技術を用いたとしても圧縮強度Ｆｃを高精度に推定することは困難である。
【００１３】
更に、特開平１０−１９８８１号公報に記載されている圧縮強度Ｆｃの推定方法のうち、第１の推定方法については、コンクリートの反発度Ｒｓから圧縮強度Ｆｃを推定する公知の推定方法と演算式に殆ど変わりがなく、圧縮強度の推定精度が低いという問題がある。また、第２の推定方法はコンクリート供試体を恒温乾燥機によって所定の温度範囲（例えば100〜105℃）で乾燥させる必要があると共に、乾燥前及び乾燥後の重量を測定装置によって測定する必要もあり、測定に時間及び手間がかかるという問題がある。
【００１４】
本発明は上記事実を考慮して成されたもので、広い強度範囲に亘り、コンクリートの圧縮強度を高精度に推定できるコンクリートの強度推定方法及びコンクリートの強度推定装置を得ることが目的である。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本願発明者等は、コンクリートの押込硬さ（indentation hardness）は、コンクリートの水／セメント比に応じて異なる値になり、コンクリートの圧縮強度Ｆｃと高い相関が得られるのではないか、と予想し、押込硬さの一種であるコンクリートのヴィッカース硬さＨｖと、コンクリートの圧縮強度Ｆｃとの関係を調べるために、以下で説明する実験Ａ及び実験Ｂを行った。
【００１６】
実験Ａでは水／セメント比＝27％，33％，40％のコンクリートを各々打設して屋外暴露の環境下におき、材齢（打設からの経過日数）28日、50日、100日及び200日のタイミングで、各コンクリートのヴィッカース硬さＨｖ及び圧縮強度Ｆｃを各々測定した。また実験Ｂでは、水／セメント比＝40％，55％，70％のコンクリートを各々打設して屋外暴露の環境下におくと共に、水／セメント比＝55％のコンクリートを打設して中性化促進環境（炭酸ガス濃度５％、温度20℃、湿度60％R.H.の環境）下におき、材齢（打設からの経過日数）28日、50日、100日及び200日のタイミングで、各コンクリートのヴィッカース硬さＨｖ及び圧縮強度Ｆｃを各々測定した。
【００１７】
なお、実験Ａ，Ｂ共に、コンクリートの圧縮強度Ｆｃは、直径10cm、長さ20cmの円柱状のコンクリート・コアを採取し、採取したコアを圧縮試験機で加圧することで測定した。また、コンクリートのヴィッカース硬さＨｖは以下のように測定した。
【００１８】
すなわち、図１に示すように、直径32mm、長さ30mmの円柱状の小型のコンクリート・コアを採取し、採取したコアをコンクリート・カッタによって円柱の軸線に平行に切断することで厚み10mmの略平板状の試験片を切り出し、測定面（切断面）を研磨して鏡面仕上げにした。また、コンクリート表面の中性化している部分がヴィッカース硬さＨｖの測定に及ぼす影響を排除するために、例えば前述の切断によって試験片から切り離されたコンクリート片にフェノールフタレイン溶液を塗布し、変色が発生した領域を確認する（中性化している部分は変色しない）等により、コンクリート表面から進行する中性化がどの程度進行しているかを表す中性化深さＣを測定した。
【００１９】
そして、コンクリート表面に相当する試験片の一辺から10mmの位置でヴィッカース硬さＨｖを測定した（中性化深さＣが10mm以上の試験片についてはヴィッカース硬さＨｖの測定対象から除外した）。なお、ヴィッカース硬さＨｖは、対面角136°のダイヤモンド正四角錐圧子を用い、試験荷重25ｇを20秒間保持し、試験面にくぼみをつけたときの試験荷重Ｆ[Ｎ]と、永久くぼみの対角線長さ（平均値ｄ[mm]とする）から求めた表面積Ｓ[mm²]に基づき、次の（１）式により算出（測定）した。
Ｈｖ＝0.102Ｆ／Ｓ＝0.1891Ｆ／ｄ² …（１）
また、測定数は20点とし、ヴィッカース硬さＨｖの測定値の平均値を演算し、平均値の±20％の範囲を超える測定値を破棄し、常に測定値の数が所定数（標準は20点）となるように測定値を補充し、再平均した値をヴィッカース硬さＨｖとした。
【００２０】
次の表１に実験Ａの実験結果を、表２に実験Ｂの実験結果を各々示す。
【００２１】
【表１】

【００２２】
【表２】

【００２３】
また、実験Ａ及び実験Ｂの実験結果を、横軸にヴィッカース硬さＨｖ、縦軸に圧縮強度Ｆｃをとったチャートにプロットした結果を図２に示す。図２を図５と比較しても明らかなように、コンクリートのヴィッカース硬さＨｖは、反発度Ｒｓと比較して、コンクリートの水／セメント比に拘らず、コンクリートの圧縮強度Ｆｃと強い相関があり（換言すれば、ヴィッカース硬さＨｖはコンクリートの水／セメント比を強く反映している）、このヴィッカース硬さＨｖと圧縮強度Ｆｃとの強い相関が、圧縮強度Ｆｃが500[kgf/cm²](49.03325[MPa])〜600[kgf/cm²](58.8399[MPa])以上の範囲でも成り立つことが、上記の実験により初めて明確になった。
【００２４】
本願発明者等は実験Ａ及び実験Ｂの実験結果を用い、ヴィッカース硬さＨｖと圧縮強度Ｆｃ[kgf/cm²]との関係を回帰分析によって求めた。その結果、
Ｆｃ＝ｅｘｐ[(Ｈｖ＋165.02)／33.352] …（２）
なる回帰式が得られ、相関係数ｒもｒ＝0.96と極めて高い値になった。本願発明者等は、上述した実験結果より、コンクリートのヴィッカース硬さＨｖを測定すれば、広い強度範囲に亘り、コンクリートの圧縮強度Ｆｃを高精度に推定できるとの知見を得た。
【００２５】
上記に基づき、請求項１記載の発明に係るコンクリートの強度推定方法は、コンクリートのサンプルを複数採取し、採取した複数のサンプルについて、中性化の影響を受けていない部分のヴィッカース硬さＨｖを各々測定すると共に圧縮強度Ｆｃを各々測定し、ヴィッカース硬さＨｖ及び圧縮強度Ｆｃの測定結果に基づいて、コンクリートのヴィッカース硬さＨｖと圧縮強度Ｆｃとの関係を予め求めておき、圧縮強度Ｆｃを推定すべきコンクリートのうち中性化の影響を受けていない部分を対象としてヴィッカース硬さＨｖを測定し、前記圧縮強度Ｆｃを推定すべきコンクリートのヴィッカース硬さＨｖの測定結果から、前記予め求めた関係を用いて前記圧縮強度Ｆｃを推定すべきコンクリートの圧縮強度Ｆｃを推定するので、先に説明した実験結果からも明らかなように、広い強度範囲に亘り、コンクリートの圧縮強度を高精度に推定することができる。また、圧縮強度Ｆｃを推定すべきコンクリートの水／コンクリート比が未知である場合に、推定精度が低下することも回避することができる。
【００２６】
なお、コンクリートのヴィッカース硬さＨｖと圧縮強度Ｆｃの関係は、演算式やテーブル等の形式で求めておくことができ、この演算式やテーブル等を用いることで、圧縮強度Ｆｃを推定すべきヴィッカース強度Ｈｖの測定結果から、圧縮強度Ｆｃの値を求めることができる。
【００２８】
また、コンクリートは中性化によって硬度が高くなることが知られており、中性化の影響を受けている部分（中性化している部分や、中性化部分に隣接している中性化途上の部分）でヴィッカース硬さＨｖを測定すると、ヴィッカース硬さＨｖの測定結果に誤差が加わることで、圧縮強度Ｆｃの推定精度が悪化する可能性が高い。これに対して請求項１記載の発明では、採取した複数のサンプルについて、中性化の影響を受けていない部分のヴィッカース硬さＨｖを各々測定すると共に圧縮強度Ｆｃを各々測定し、ヴィッカース硬さＨｖ及び圧縮強度Ｆｃの測定結果に基づいて、コンクリートのヴィッカース硬さＨｖと圧縮強度Ｆｃとの関係を予め求めておくと共に、圧縮強度Ｆｃの推定対象のコンクリートのうち、中性化の影響を受けていない部分を対象としてヴィッカース硬さＨｖを測定するので、コンクリートの中性化部分の影響を受けることなく、圧縮強度Ｆｃを高精度に推定することができる。
【００２９】
なお、コンクリートの中性化は、コンクリートがおかれている暴露環境における空気中の炭酸ガスとコンクリートが反応することが原因であり、中性化部分はコンクリートの表面から徐々に内部へ進行していくが、既往の中性化速度式（岸谷式等）によると、水／セメント比が60％のコンクリートの屋外暴露環境下で経過年数が１００年でもコンクリートの中性化深さは30mm〜40mmである。水／セメント比が60％より小さい場合や経過年数が少ない場合は、コンクリートの中性化深さはこれより小さい。
【００３０】
このため、建造物のコンクリートの圧縮強度Ｆｃを推定するために、建造物のコンクリートのうち、中性化の影響を受けていない部分を対象としてヴィッカース硬さＨｖを測定する場合にも、圧縮強度Ｆｃを圧縮試験機によって直接測定するためにコンクリート・コアを採取する場合と比較して、中性化の影響を受けていない部分を露出させるために建造物から採取すべきコンクリートの量はごく僅かであり、ヴィッカース硬さＨｖの測定（圧縮強度Ｆｃの推定）のためのコンクリートの採取によって建造物に影響を及ぼすことは殆どない。
【００３１】
また、コンクリートのヴィッカース硬さＨｖと圧縮強度Ｆｃとの関係は、
Ｆｃ＝ｅｘｐ[(Ｈｖ＋ａ)／ｂ]
なる演算式（但しａ，ｂは定数）によって表されるので、請求項１記載の発明において、圧縮強度Ｆｃを推定すべきコンクリートの圧縮強度Ｆｃの推定は、具体的には、例えば請求項３に記載したように、圧縮強度Ｆｃを推定すべきコンクリートのヴィッカース硬さＨｖの測定結果を前記演算式に代入し、圧縮強度Ｆｃを演算することによって行うことができる。
【００３２】
上記の演算式は、本願発明者等が前述の実験によって導出したコンクリートのヴィッカース硬さＨｖと圧縮強度Ｆｃの関係式であり、上記の演算式を用いることで、ヴィッカース硬さの測定結果からコンクリートの圧縮強度Ｆｃを高精度に測定することができる。なお、本願発明者等が実施した実験によれば、圧縮強度Ｆｃを[kgf/cm²]で表した場合の定数ａ，ｂの値としてはａ＝165.02，ｂ＝33.352が好適であるが、圧縮強度Ｆｃの推定に支障のない範囲で適宜変更可能であり、また圧縮強度Ｆｃを[MPa]で表した場合には定数ａ，ｂも別の値となることは言うまでもない。
【００３４】
請求項３記載の発明に係るコンクリートの強度推定装置は、圧縮強度Ｆｃを推定すべきコンクリートのうち中性化の影響を受けていない部分を対象としてヴィッカース硬さＨｖを測定する測定手段と、コンクリートのサンプルを複数採取し、採取した複数のサンプルについて、中性化の影響を受けていない部分のヴィッカース硬さＨｖを各々測定すると共に圧縮強度Ｆｃを各々測定し、ヴィッカース硬さＨｖ及び圧縮強度Ｆｃの測定結果に基づいて予め求めた、コンクリートのヴィッカース硬さＨｖと圧縮強度Ｆｃとの関係を記憶する記憶手段と、前記測定手段によるヴィッカース硬さＨｖの測定結果から、前記記憶手段に記憶されている前記関係を用いて前記圧縮強度Ｆｃを推定すべきコンクリートの圧縮強度Ｆｃを推定演算する推定手段と、を含んで構成されているので、請求項１記載の発明と同様に、広い強度範囲に亘り、コンクリートの圧縮強度を高精度に推定することができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。図３には本実施形態に係る強度推定装置１０が示されている。なお、強度推定装置１０は本発明に係るコンクリートの強度推定装置に対応している。
【００３６】
強度推定装置１０は微小硬度計１２とパーソナル・コンピュータ（ＰＣ）１４が通信線を介して接続されて構成されている。微小硬度計１２は、対面角136°のダイヤモンド正四角錐圧子を備え（図示省略）、測定ステージ１２Ａ上に載置された試験片に対して前記圧子により所定の荷重を所定時間加えることで、試験片の表面にくぼみを生じさせる機能を備えている。また微小硬度計１２は、くぼみが生じた試験片の表面を撮像素子によって撮像し、撮像によって得られた画像からくぼみの対角線長さ（平均値ｄ）を計測する機能を備えている。微小硬度計１２は請求項３に記載の測定手段に対応している。
【００３７】
ＰＣ１４は、例えばＨＤＤ等から成る不揮発性の記憶手段１６を内蔵しており、この記憶手段１６には、本願発明者等が実施した実験Ａ及び実験Ｂと同様に、コンクリートのサンプル（コンクリート・コア）を複数採取し、採取した複数のサンプルについて、中性化の影響を受けていない部分のヴィッカース硬さＨｖを各々測定すると共に圧縮強度Ｆｃを各々測定し、ヴィッカース硬さＨｖ及び圧縮強度Ｆｃの測定結果に基づいて予め求められた、コンクリートのヴィッカース硬さＨｖと圧縮強度Ｆｃとの関係を表す演算式（例えば前出の（２）式）が予め記憶されている。記憶手段１６に記憶されている演算式は、請求項２に記載の演算式、請求項１に記載の「コンクリートのヴィッカース硬さＨｖと圧縮強度Ｆｃとの関係」に各々対応しており、記憶手段１６は請求項３に記載の記憶手段に対応している。
【００３８】
また、記憶手段１６には後述する強度推定処理を実行するためのプログラムも記憶されており、ＰＣ１４は請求項３に記載の推定手段として機能する。またＰＣ１４には、任意の情報を表示可能なディスプレイ１８と、作業者が情報を入力するためのキーボード２０が各々接続されている。
【００３９】
次に本実施形態の作用として、強度推定装置１０を用いて建造物のコンクリートの圧縮強度Ｆｃを調査する際の作業者の作業及び強度推定装置１０で行われる処理について、図４を参照して説明する。
【００４０】
建造物のコンクリートの圧縮強度Ｆｃを調査する場合、作業者は、まず対象となる建造物のうち、圧縮強度Ｆｃを調査したい箇所（ヴィッカース硬さＨｖを測定すべき箇所）を選定し（ステップ３０）、選定した箇所から所定サイズ（例えば直径32mm、長さ30mm程度）の円柱状のコンクリート・コアを採取する（ステップ３２）。
【００４１】
続いて、採取したコンクリート・コアをコンクリート・カッタによって円柱の軸線に平行に切断する（図１も参照）ことで、所定の厚み（例えば10mm程度）の略平板状の試験片を切り出し（ステップ３４）、切り出した試験片のうちコンクリート・カッタによって切断した面（ヴィッカース硬さの測定に用いる面）を研磨して鏡面仕上げにし（ステップ３６）、ステップ３４の切断によって試験片から切り離されたコンクリート片にフェノールフタレイン溶液を塗布し、変色が発生した領域を確認することで中性化深さＣを測定する（ステップ３８）。
【００４２】
上述した作業が完了すると、強度推定装置１０の電源を投入する等により強度推定装置１０を起動する（ステップ４０）。これにより、強度推定装置１０のＰＣ１４で強度推定処理が実行され、ステップ６０では、微小硬度計１２の測定ステージ１２Ａ上への試験片の位置決めを要請するメッセージをディスプレイ１８に表示する等により、試験片の位置決めを作業者に要請する。また、次のステップ６２では測定の開始が指示されたか否か判定し、判定が肯定される迄ステップ６２を繰り返す。
【００４３】
ディスプレイ１８に表示されたメッセージを確認すると、作業者は、ステップ３８で測定した中性化深さＣに基づき、試験片のうち中性化の影響を受けていない部分（中性化している部分、及び該中性化部分に隣接している中性化途上と推定される部分を除外した部分）のヴィカース硬度Ｈｖが微小硬度計１２によって測定されるように、前記中性化の影響を受けていない部分を測定ステージ１２Ａの中央（微小硬度計１２の圧子によって荷重が加えられる位置）に位置決めする（ステップ４２）。そして、キーボード２０を介して所定の情報を入力することで、強度推定装置１０（ＰＣ１４）に対してヴィッカース硬さＨｖの測定開始を指示する（ステップ４４）。
【００４４】
作業者から測定開始が指示されると、ステップ６２の判定が肯定されてステップ６４へ移行し、測定ステージ１２Ａ上に位置決めされた試験片に対して圧子により所定の試験荷重Ｆが所定時間加えられるように微小硬度計１２を制御した後に、圧子によって加えられた荷重によってくぼみが生じた試験片の表面が撮像素子によって撮像され、撮像によって得られた画像からくぼみの対角線長さ（平均値ｄ）が計測されるように微小硬度計１２を制御する。
【００４５】
そして、微小硬度計１２から計測結果（対角線長さの平均値ｄ[mm]及び試験荷重Ｆ[Ｎ]）が通知されると、通知された対角線長さの平均値ｄ[mm]及び試験荷重Ｆ[Ｎ]を前出の（１）式に代入することで試験片のヴィッカース硬さＨｖを演算する。なお、上記のように、試験片のうち中性化の影響を受けていない部分のヴィッカース硬さＨｖを測定する処理も、請求項１記載の発明に対応している。
【００４６】
次のステップ６６では、測定点数（ヴィッカース硬さＨｖのデータの数）が２０点に達したか否か判定する。判定が否定された場合にはステップ６０に戻り、ステップ６０以降を繰り返す。これにより、作業者は、試験片のうち中性化の影響を受けておらずかつ圧子によって荷重が加えられていない部分を順次位置決めし、位置決めされた部分のヴィッカース硬さＨｖが順次測定されることになる。
【００４７】
測定点数が２０点に達すると、ステップ６６の判定が肯定されてステップ６８へ移行し、２０個のヴィッカース硬さＨｖのデータの平均値を演算する。また、ステップ７０では、ステップ６８で演算したヴィッカース硬さＨｖの平均値に対して±20％の範囲から外れているデータが有るか否かを探索し、次のステップ７２では該当するデータが有ったか否か判定する。判定が肯定された場合にはステップ７４で該当するデータを破棄した後にステップ６０に戻り、ステップ６０以降を繰り返す。これにより、ヴィッカース硬さＨｖの平均値として、試験片の実際のヴィッカース硬さＨｖを精度良く表す値が得られることになる。
【００４８】
ステップ７２の判定が否定されるとステップ７６へ移行し、記憶手段１６に記憶されている圧縮強度Ｆｃの演算式を読み出し、次のステップ７８では、ステップ６８で最終的に演算されたヴィッカース硬さＨｖの平均値を、ステップ７６で読み出した演算式に代入することで、試験片の圧縮強度Ｆｃを推定演算する。そしてステップ８０では、ステップ７６の推定演算によって得られた圧縮強度Ｆｃの推定値をディスプレイ１８に表示させる等によって出力する。
【００４９】
このように、本実施形態では、コンクリートのヴィッカース硬さＨｖを測定した後に、ヴィッカース硬さＨｖの測定結果から、予め求めたコンクリートのヴィッカース硬さＨｖと圧縮強度Ｆｃの関係を表す推定演算式を用いて圧縮強度Ｆｃを推定演算しているので、広い強度範囲に亘り、コンクリートの実際の圧縮強度Ｆｃを精度良く表す圧縮強度Ｆｃの推定値を得ることができる。また、本実施形態では、試験片のうち中性化の影響を受けていない部分を対象としてヴィッカース硬さＨｖを測定するので、コンクリートの中性化の影響を受けて圧縮強度Ｆｃの推定精度が低下することも回避することができる。更に、ヴィッカース硬さＨｖを測定するために建造物等から採取すべきコンクリート・コアの大きさも、圧縮試験機によって圧縮強度Ｆｃを直接測定する場合と比較して非常に小さくすることができる。
【００５０】
なお、上記ではヴィッカース硬さＨｖの測定結果から単一の演算式を用いて圧縮強度Ｆｃを推定演算する場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば材齢、水／セメント比、中性化深さ、ヴィッカース硬さ等のパラメータのうちの少なくとも１つのパラメータの値に基づいて、コンクリートを分類する複数のクラスを生成し、各クラス毎に演算式を求めておき、圧縮強度Ｆｃの推定対象のコンクリートが何れのクラスに属するかに応じて、圧縮強度Ｆｃの推定演算に使用する演算式を選択するようにしてもよい。また、クラス分けに使用するパラメータも上記に限定されるものではなく、例えばおおよその圧縮強度Ｆｃ（通常のコンクリートか高強度のコンクリートか等）によってクラス分けするようにしてもよい。
【００５１】
また、上記ではヴィッカース硬さＨｖの測定結果から演算式によって圧縮強度Ｆｃを推定する場合を説明したが、これに限定されるものではなく、ヴィッカース硬さＨｖと圧縮強度Ｆｃの関係をテーブル等の形態で記憶しておき、ヴィッカース硬さＨｖの測定結果から圧縮強度Ｆｃを推定することを、前記テーブルを用いて行うようにしてもよい。
【００５２】
また、上記では本発明に係るコンクリートの強度推定装置の一例として、微小硬度計１２とＰＣ１４が通信線で接続された構成の強度推定装置１０を説明したが、これに限定されるものではなく、微小硬度計１２によって測定された測定値を、作業者が手入力でＰＣ１４に入力する構成であってもよいし、微小硬度計１２には圧子によってくぼみを生じさせる機能のみ搭載し、くぼみの対角線長さの計測は作業者が手作業で行うようにしてもよい。
【００５３】
更に、上記ではヴィッカース硬さＨｖを測定するために円柱状のコンクリート・コアをサンプルとして採取する例を説明したが、これに限定されるものではなく、サンプルの形状としては任意の形状を用いることができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１記載の発明は、採取したコンクリートの複数のサンプルについて、中性化の影響を受けていない部分のヴィッカース硬さＨｖを各々測定すると共に圧縮強度Ｆｃを各々測定し、コンクリートのヴィッカース硬さＨｖと圧縮強度Ｆｃとの関係を予め求めておき、圧縮強度Ｆｃを推定すべきコンクリートのうち中性化の影響を受けていない部分を対象としてヴィッカース硬さＨｖを測定し、前記圧縮強度Ｆｃを推定すべきコンクリートのヴィッカース硬さＨｖの測定結果から、前記予め求めた関係を用いて前記圧縮強度Ｆｃを推定すべきコンクリートの圧縮強度Ｆｃを推定するので、コンクリートの中性化部分の影響を受けることなく、広い強度範囲に亘り、コンクリートの圧縮強度を高精度に推定できる、という優れた効果を有する。
【００５６】
請求項３記載の発明は、採取したコンクリートの複数のサンプルについて、中性化の影響を受けていない部分のヴィッカース硬さＨｖを各々測定すると共に圧縮強度Ｆｃを各々測定して予め求めた、コンクリートのヴィッカース硬さＨｖと圧縮強度Ｆｃとの関係が記憶手段に記憶されており、圧縮強度Ｆｃを推定すべきコンクリートのうち中性化の影響を受けていない部分を対象としてヴィッカース硬さＨｖが測定手段によって測定され、記憶されているヴィッカース硬さＨｖと圧縮強度Ｆｃとの関係を用いて、推定手段により圧縮強度Ｆｃを推定すべきコンクリートのヴィッカース硬さＨｖの測定結果からコンクリートの圧縮強度Ｆｃが推定演算されるので、コンクリートの中性化部分の影響を受けることなく、広い強度範囲に亘り、コンクリートの圧縮強度を高精度に推定することができる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明者等が実施した実験におけるヴィッカース硬さ測定用試験片の製作を説明するための斜視図である。
【図２】本願発明者等が実施した実験の結果を示す線図である。
【図３】本実施形態に係る強度推定装置の概略構成図である。
【図４】コンクリートの圧縮強度の推定にあたり、作業者によって行われる作業及び強度推定装置によって行われる処理を示すフローチャートである。
【図５】反発度Ｒｓから圧縮強度Ｆｃを推定する従来の方法における推定精度を説明するための線図である。
【符号の説明】
１０強度推定装置
１２微小硬度計
１４パーソナル・コンピュータ
１６記憶手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a concrete strength estimation method and apparatus, and more particularly, to a concrete strength estimation method for estimating the compressive strength Fc of concrete, and a concrete strength estimation apparatus to which the concrete strength estimation method can be applied.
[0002]
[Prior art]
The compressive strength Fc of concrete can be measured by collecting a cylindrical concrete core from a concrete building, pressurizing it with a compression tester, and measuring the applied pressure when the concrete core is crushed. However, the size of the core used for pressurization in the compression tester is very large with a diameter of about 10 cm and a length of about 20 cm, and it takes a lot of labor to collect the core itself. There is also a problem that the number of points that can be collected is limited. For this reason, the compressive strength Fc of concrete is generally measured (estimated) indirectly by a nondestructive test method instead of direct measurement using a compression tester. .
[0003]
As an indirect measurement (estimation) method of the compressive strength Fc of concrete, the rebound degree Rs of the concrete surface is measured by a concrete test hammer, and a predetermined arithmetic expression (for example, the Japan Society of Materials Science concrete strength is carried out from this repulsion degree Rs. A method for estimating and calculating the compression strength Fc using the “commitment strength estimation formula (1958) by Schmitt hammer: Fc = 13Rs−184”) of the judgment committee is widely used. A strength estimation method by pulling out a nail or a bolt is also known.
[0004]
Further, as a technique related to the above, Japanese Patent Laid-Open No. 11-51933 discloses measurement data on the properties of concrete (for example, rebound hardness or compressive strength with respect to the depth from the surface of the concrete structure, concrete age (placement). The following model equation Y = (A1−A2) / [1 + exp [(X−X0)] / dx]] + A2 for drying shrinkage strain and neutralization depth)
The technique of specifying the property or final value of concrete by performing regression analysis using is disclosed.
[0005]
JP-A-10-19881 discloses a first estimation method for estimating compressive strength Fc from the rebound hardness of concrete and the water absorption weight before drying of the hardened concrete specimen to be measured. Then, the specimen is dried at a constant temperature at a predetermined temperature, the dry weight after drying is measured, and the water absorption rate Q obtained from the ratio of the water absorption amount obtained by subtracting the dry weight from the water absorption weight and the water absorption weight before drying is obtained. Each of the second estimation methods for estimating and calculating the compressive strength of concrete is described by substituting into a predetermined arithmetic expression.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the various techniques described above have drawbacks as described below. That is, in the method of estimating the compressive strength Fc from the rebound degree Rs of the concrete surface measured using the concrete test hammer, the measurable range of the compressive strength Fc is 150 [ kgf / cm ² ] (14.709975 [MPa]) to 600 [kgf / cm ² ] (58.8399 [MPa]), practical upper limit is about 500 [kgf / cm ² ] (49.03325 [MPa]), and more There is a problem that it cannot be used to estimate the compressive strength Fc of high-strength concrete.
[0007]
Further, the above method has a problem that the estimation accuracy when estimating the compression strength Fc from the resilience Rs is low. That is, the rebound degree Rs of the concrete surface is affected by the neutralization and wet state (moisture content) of the concrete surface, and when the concrete surface is neutralized over time, the hardness of the concrete surface increases. The estimation result of the compression strength Fc tends to be higher than the actual compression strength Fc. Moreover, when the moisture content of the concrete is high, the hardness of the concrete surface decreases, and the estimation result of the compressive strength Fc tends to be lower than the actual compressive strength Fc.
[0008]
Further, in estimating the compressive strength Fc of long-term concrete, it is widely performed to further correct the estimated value of the compressive strength Fc obtained from the rebound degree Rs using a correction coefficient called the age coefficient α. Yes. However, the age coefficient α currently used in Japan is stipulated in DIN 4240 (1962 version) for spring impact hammers (the spring impact hammers are different from concrete test hammers). This is a value, and the basis for applying this value is sparse, and the compression strength Fc after correction by the age coefficient α is often very different from the actual compression strength Fc.
[0009]
The inventors of the present application manufactured a plurality of types of concrete each having a different water / cement ratio (water / cement ratio = 40%, 55%, 70%), and put a concrete test hammer on each concrete. In addition to measuring the resilience Rs of the concrete surface, the core specimen was pressed with a compression tester to measure the compressive strength Fc. FIG. 5 is a plot of the above experimental results and two typical arithmetic expressions for estimating and calculating the compression strength Fc from the resilience Rs (the above-mentioned arithmetic expression of the Japan Society of Materials: Fc = 13Rs−184, Oba / Akita et al.'S calculation formula at Tokyo Building Materials Laboratory: Fc = 10Rs-110) It is. In addition, as a material age coefficient (alpha), the value ((alpha) = 0.63) applied to the concrete which passed for about 8 years or more by reference is used.
[0010]
As is clear from the experimental results shown in FIG. 5, the relationship between the resilience Rs and the compressive strength Fc varies greatly depending on the water / cement ratio of the concrete (indicated as W / C in the figure). The correlation coefficient r between the regression equation and the data at the time of analysis is very low, r = 0.36. In addition, the four arithmetic expressions each showing the estimation results in FIG. 5 may not take into account the water / cement ratio of the concrete, and the correlation with the experimental results dispersed in FIG. 5 is very low. It can be understood that the estimation accuracy of the compressive strength Fc is very low. It is also clear that the estimation result of the compressive strength Fc particularly when the correction is made by the age coefficient α tends to show a considerably lower value than the actual compressive strength Fc.
[0011]
On the other hand, with respect to the method of estimating the compressive strength Fc of concrete by pulling out a nail or bolt, when a part of concrete is pulled out in a cone shape and destroyed, the aggregate existing near the test position is pulled out to the breaking load. Because of this, the estimation accuracy of the compressive strength Fc is insufficient. For example, according to “Reinforced Concrete Course 4th Edition” (by Shizuo Saka, Sangyo Tosho, 1952 p.56), compressive strength Fc is 50 [kgf / cm ² ] (4.903325 [MPa]) to 300 [kgf / cm ² ] In the range of (29.41995 [MPa]), it has been reported that only an estimated accuracy of about ± 15% is obtained.
[0012]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-51933 discloses that the rebound hardness of a concrete core sampled by boring is measured at a plurality of locations having different depths from the surface, and the surface weakening depth is estimated by regression analysis. Although it is described that the change in the adiabatic temperature rise is measured in a time series over a period of time and the age of the ultimate adiabatic temperature rise is estimated, and the age at which the ultimate adiabatic temperature rise is estimated, the compression of the concrete Regarding the estimation of the strength Fc, it is only described that “the rebound hardness measured with a Schmitt hammer can be converted into the compressive strength of concrete”. Even if the technique described in the above publication is used, the compressive strength Fc is increased. It is difficult to estimate with accuracy.
[0013]
Furthermore, among the estimation methods of the compressive strength Fc described in Japanese Patent Laid-Open No. 10-19881, the first estimation method is a well-known estimation method and arithmetic expression for estimating the compressive strength Fc from the rebound degree Rs of concrete. However, there is a problem that the estimation accuracy of the compression strength is low. In the second estimation method, it is necessary to dry the concrete specimen in a predetermined temperature range (for example, 100 to 105 ° C.) with a constant temperature dryer, and it is also necessary to measure the weight before and after drying with a measuring device. There is a problem that the measurement takes time and labor.
[0014]
The present invention has been made in consideration of the above facts, and an object thereof is to obtain a concrete strength estimation method and a concrete strength estimation device capable of estimating the compressive strength of concrete with high accuracy over a wide strength range.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The inventors of the present application predicted that the indentation hardness of concrete varies depending on the water / cement ratio of the concrete, and a high correlation with the compressive strength Fc of the concrete is obtained. In order to investigate the relationship between the Vickers hardness Hv of concrete, which is a kind of indentation hardness, and the compressive strength Fc of concrete, Experiment A and Experiment B described below were performed.
[0016]
In Experiment A, water / cement ratio = 27%, 33%, and 40% of concrete were placed in an outdoor exposure environment, and the age (elapsed days since placement) was 28 days, 50 days, and 100 days. And at the timing of 200 days, Vickers hardness Hv and compressive strength Fc of each concrete were measured, respectively. In Experiment B, concrete with water / cement ratio = 40%, 55%, and 70% was placed in the outdoor exposure environment, and concrete with water / cement ratio = 55% was placed. In the environment for promoting chemicalization (carbon dioxide concentration 5%, temperature 20 ° C, humidity 60% RH), the age of the material (the number of days since placement) 28 days, 50 days, 100 days and 200 days The Vickers hardness Hv and compressive strength Fc of each concrete were measured.
[0017]
In both experiments A and B, the compressive strength Fc of the concrete was measured by taking a cylindrical concrete core having a diameter of 10 cm and a length of 20 cm and pressing the collected core with a compression tester. Moreover, the Vickers hardness Hv of concrete was measured as follows.
[0018]
That is, as shown in FIG. 1, a small cylindrical concrete core having a diameter of 32 mm and a length of 30 mm is sampled, and the sampled core is cut in parallel with the axis of the cylinder by a concrete cutter to obtain an approximately 10 mm thickness. A flat test piece was cut out, and the measurement surface (cut surface) was polished to a mirror finish. In order to eliminate the influence of the neutralized part of the concrete surface on the measurement of the Vickers hardness Hv, for example, a phenolphthalein solution is applied to the concrete piece separated from the test piece by the above-mentioned cutting, and the color changes. The neutralization depth C, which indicates how much neutralization progresses from the concrete surface, is measured by confirming the region where the occurrence of the neutralization occurs (the neutralized portion is not discolored) or the like.
[0019]
Then, the Vickers hardness Hv was measured at a position 10 mm from one side of the test piece corresponding to the concrete surface (the test piece having a neutralization depth C of 10 mm or more was excluded from the measurement target of the Vickers hardness Hv). The Vickers hardness Hv is the diagonal of the permanent depression with the test load F [N] when the test face is held for 20 seconds using a diamond square pyramid indenter with a diagonal angle of 136 ° and the test surface is recessed. Based on the surface area S [mm ² ] obtained from the length (average value d [mm]), the calculation was made (measured) by the following equation (1).
Hv = 0.102F / S = 0.1891F / d ² (1)
The number of measurements is 20 points, the average value of the measured values of Vickers hardness Hv is calculated, the measured values exceeding the range of ± 20% of the average value are discarded, and the number of measured values is always a predetermined number (the standard is The measured value was replenished so as to be 20 points), and the re-averaged value was taken as Vickers hardness Hv.
[0020]
The following Table 1 shows the experimental results of Experiment A, and Table 2 shows the experimental results of Experiment B.
[0021]
[Table 1]

[0022]
[Table 2]

[0023]
Further, FIG. 2 shows the result of plotting the experimental results of Experiment A and Experiment B on a chart in which the horizontal axis represents Vickers hardness Hv and the vertical axis represents compressive strength Fc. As is clear from comparison of FIG. 2 with FIG. 5, the Vickers hardness Hv of the concrete has a strong correlation with the compressive strength Fc of the concrete, regardless of the water / cement ratio of the concrete, compared with the resilience Rs. Yes (in other words, the Vickers hardness Hv strongly reflects the water / cement ratio of the concrete), and the strong correlation between the Vickers hardness Hv and the compressive strength Fc indicates that the compressive strength Fc is 500 [kgf / cm ² ] (49.03325 [MPa]) to 600 [kgf / cm ² ] (58.8399 [MPa]) or more, it was clarified for the first time by the above experiment.
[0024]
The inventors of the present application determined the relationship between the Vickers hardness Hv and the compressive strength Fc [kgf / cm ² ] by regression analysis using the experimental results of Experiment A and Experiment B. as a result,
Fc = exp [(Hv + 165.02) /33.352] (2)
The following regression equation was obtained, and the correlation coefficient r was an extremely high value of r = 0.96. The inventors of the present application have found from the above experimental results that if the Vickers hardness Hv of the concrete is measured, the compressive strength Fc of the concrete can be estimated with high accuracy over a wide strength range.
[0025]
Based on the above, the concrete strength estimation method according to the first aspect of the present invention is to collect a plurality of concrete samples, and to determine the Vickers hardness Hv of a portion that has not been affected by neutralization for the plurality of collected samples. Measure the compressive strength Fc and measure the compressive strength Fv. Based on the measurement results of the Vickers hardness Hv and the compressive strength Fc, the relationship between the Vickers hardness Hv of the concrete and the compressive strength Fc is obtained in advance. Vickers hardness Hv is measured for a portion of the concrete to be estimated that is not affected by neutralization, and the compression strength Fc is estimated from the measurement result of the Vickers hardness Hv of the concrete to be estimated . since estimates the compressive strength Fc of the concrete to be estimated the compressive strength Fc using the relationship, described above As is apparent from the experimental results, over a wide intensity range, it is possible to estimate the compressive strength of concrete with high precision. Further, when the water / concrete ratio of the concrete for which the compressive strength Fc is to be estimated is unknown, it is possible to avoid a decrease in estimation accuracy.
[0026]
The relationship between Vickers hardness Hv and compressive strength Fc of concrete, arithmetic expression and Ki in the form of a table or the like determined Meteor Kukoto to De, by using the calculation equation or a table or the like, estimates the compressive strength Fc from the measurement result of should do Vickers strength Hv, it and this finding a value of compressive strength Fc is.
[0028]
In addition, it is known that the hardness of concrete increases due to neutralization, and the parts affected by neutralization (neutralized parts and neutralized parts adjacent to neutralized parts) When the Vickers hardness Hv is measured in the middle part), there is a high possibility that the estimation accuracy of the compressive strength Fc is deteriorated by adding an error to the measurement result of the Vickers hardness Hv. On the other hand, according to the first aspect of the present invention, the Vickers hardness Hv of the portion not affected by the neutralization is measured and the compressive strength Fc is measured for each of the collected samples. Based on the measurement results of Hv and compressive strength Fc, the relationship between the Vickers hardness Hv of the concrete and the compressive strength Fc is obtained in advance, and the concrete subject to estimation of the compressive strength Fc is affected by neutralization. Since the Vickers hardness Hv is measured for a portion that is not, the compressive strength Fc can be estimated with high accuracy without being affected by the neutralized portion of the concrete.
[0029]
The neutralization of concrete is caused by the reaction of carbon dioxide in the air with the concrete in the exposed environment where the concrete is placed, and the neutralized portion gradually progresses from the concrete surface to the inside. However, according to the existing neutralization rate formula (Kishiya method, etc.), the neutralization depth of concrete is 30mm to 40mm even if the elapsed time is 100 years under the outdoor exposure environment of concrete with a water / cement ratio of 60%. It is. When the water / cement ratio is less than 60% or when the age is small, the neutralization depth of concrete is smaller.
[0030]
For this reason, in order to estimate the compressive strength Fc of the concrete of the building, the compressive strength is also measured when the Vickers hardness Hv is measured for a portion of the concrete of the building that is not affected by neutralization. Compared to sampling concrete cores for direct measurement of Fc by compression testers, the amount of concrete to be sampled from the building to expose areas not affected by neutralization is negligible. Thus, the sampling of the concrete for measuring the Vickers hardness Hv (estimating the compressive strength Fc) hardly affects the building.
[0031]
Moreover, the relationship between the Vickers hardness Hv of concrete and the compressive strength Fc is
Fc = exp [(Hv + a) / b]
Since arithmetic expression (where a, b are constants) is represented by, in the invention according to the first aspect, the estimation of the compressive strength Fc of the concrete to be estimated compressive strength Fc, specifically, for example claim as described in 3, the measurement result of the Vickers hardness Hv of the concrete to be estimated compressive strength Fc substituted into the mathematical expression, can be done by calculating the compressive strength Fc.
[0032]
The above arithmetic expression is a relational expression between the Vickers hardness Hv and the compressive strength Fc of the concrete derived by the inventors of the present invention through the above-described experiment. By using the above arithmetic expression, the concrete is obtained from the measurement result of the Vickers hardness. Can be measured with high accuracy. According to experiments conducted by the inventors of the present application, a = 165.02, b = 33.352 are preferable as the values of the constants a and b when the compressive strength Fc is expressed in [kgf / cm ² ]. Needless to say, the compression strength Fc can be changed as long as there is no problem in estimating the compression strength Fc, and when the compression strength Fc is expressed in [MPa], the constants a and b are different values.
[0034]
A concrete strength estimating apparatus according to a third aspect of the invention includes a measuring means for measuring the Vickers hardness Hv for a portion of the concrete whose compressive strength Fc is to be estimated and not affected by neutralization, and concrete A plurality of samples were collected, and the Vickers hardness Hv and the compressive strength Fv of each of the collected samples were measured as well as the Vickers hardness Hv and the compressive strength Fc. The storage means for storing the relationship between the Vickers hardness Hv and the compressive strength Fc of the concrete obtained in advance based on the measurement results, and the measurement results of the Vickers hardness Hv by the measurement means are stored in the storage means. estimating means for estimating the compressive strength Fc of the concrete to be estimated the compressive strength Fc using the relationships are Since comprise are configured to, in the same manner as the invention of claim 1, wherein, over a wide intensity range, it is possible to estimate the compressive strength of concrete with high precision.
[0035]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 3 shows an intensity estimation apparatus 10 according to the present embodiment. The strength estimation device 10 corresponds to the concrete strength estimation device according to the present invention.
[0036]
The strength estimation apparatus 10 is configured by connecting a microhardness meter 12 and a personal computer (PC) 14 via a communication line. The microhardness meter 12 includes a diamond regular pyramid indenter with a face angle of 136 ° (not shown), and a test is performed by applying a predetermined load for a predetermined time to the test piece placed on the measurement stage 12A. It has a function to generate a dent on the surface of the piece. Further, the microhardness meter 12 has a function of imaging the surface of a test piece in which a depression has occurred with an imaging device and measuring the diagonal length (average value d) of the depression from an image obtained by imaging. The microhardness meter 12 corresponds to the measuring means described in claim 3 .
[0037]
The PC 14 includes a non-volatile storage means 16 made of, for example, an HDD, and the storage means 16 has a concrete sample (concrete core, as in Experiments A and B performed by the inventors of the present application). ), And for each of the collected samples, the Vickers hardness Hv of the portion not affected by neutralization is measured and the compressive strength Fc is measured, and the Vickers hardness Hv and the compressive strength Fc are measured. An arithmetic expression (for example, the above-described formula (2)) representing a relationship between the Vickers hardness Hv of the concrete and the compressive strength Fc obtained in advance based on the measurement result is stored in advance. The arithmetic expressions stored in the storage means 16 respectively correspond to the arithmetic expression according to claim 2 and the “relationship between the Vickers hardness Hv of concrete and the compressive strength Fc” according to claim 1. The means 16 corresponds to the storage means described in claim 3 .
[0038]
The storage unit 16 also stores a program for executing an intensity estimation process, which will be described later, and the PC 14 functions as the estimation unit according to claim 3 . The PC 14 is connected to a display 18 capable of displaying arbitrary information and a keyboard 20 for an operator to input information.
[0039]
Next, as an operation of the present embodiment, with reference to FIG. 4, the operator's work when investigating the compressive strength Fc of the concrete of the building using the strength estimation device 10 and the processing performed by the strength estimation device 10 will be described. explain.
[0040]
When investigating the compressive strength Fc of concrete in a building, the operator first selects a location (a location where the Vickers hardness Hv should be measured) from which the compressive strength Fc is to be investigated (step 30). ), A cylindrical concrete core having a predetermined size (for example, a diameter of 32 mm and a length of about 30 mm) is collected from the selected location (step 32).
[0041]
Subsequently, the sampled concrete core is cut parallel to the axis of the cylinder with a concrete cutter (see also FIG. 1), thereby cutting out a substantially flat test piece having a predetermined thickness (for example, about 10 mm) (step 34). ) Of the cut specimen, the surface cut by the concrete cutter (the surface used for measuring the Vickers hardness) is polished to a mirror finish (step 36), and the concrete piece separated from the specimen by cutting in step 34 A phenolphthalein solution is applied to the substrate, and the neutralization depth C is measured by confirming the region where discoloration has occurred (step 38).
[0042]
When the above-described operation is completed, the strength estimation device 10 is started by turning on the power of the strength estimation device 10 (step 40). Thereby, the strength estimation process is executed by the PC 14 of the strength estimation apparatus 10, and in step 60, the test is performed by displaying a message requesting the positioning of the test piece on the measurement stage 12 </ b> A of the micro hardness tester 12 on the display 18. Request the operator to position the piece. In the next step 62, it is determined whether or not the start of measurement is instructed, and step 62 is repeated until the determination is affirmed.
[0043]
Upon confirming the message displayed on the display 18, the operator, based on the neutralization depth C measured in step 38, the part of the test piece that is not affected by the neutralization (the neutralized part) And the portion excluding the portion estimated to be neutralized adjacent to the neutralized portion) is affected by the neutralization so that the Vickers hardness Hv is measured by the microhardness meter 12. The portion that is not positioned is positioned at the center of the measurement stage 12A (the position where the load is applied by the indenter of the micro hardness tester 12) (step 42). Then, by inputting predetermined information via the keyboard 20, the strength estimation apparatus 10 (PC 14) is instructed to start measurement of the Vickers hardness Hv (step 44).
[0044]
When the start of measurement is instructed by the operator, the determination in step 62 is affirmed and the routine proceeds to step 64, where a predetermined test load F is applied to the test piece positioned on the measurement stage 12A by the indenter for a predetermined time. After controlling the microhardness meter 12 as described above, the surface of the test piece in which the dent was generated by the load applied by the indenter was imaged by the imaging device, and the diagonal length (average value d) of the dent from the image obtained by the imaging. The microhardness meter 12 is controlled so that is measured.
[0045]
When the measurement result (average value d [mm] of diagonal length and test load F [N]) is notified from the microhardness meter 12, the notified average value d [mm] of diagonal length and test load are notified. By substituting F [N] into the above equation (1), the Vickers hardness Hv of the test piece is calculated. Note that, as described above, the process of measuring the Vickers hardness Hv of a portion of the test piece that is not affected by neutralization also corresponds to the invention according to claim 1 .
[0046]
In the next step 66, it is determined whether or not the number of measurement points (the number of data of Vickers hardness Hv) has reached 20. If the determination is negative, the process returns to step 60 and step 60 and subsequent steps are repeated. As a result, the operator sequentially positions the portions of the test piece that are not affected by neutralization and to which no load is applied by the indenter, and sequentially measures the Vickers hardness Hv of the positioned portions. It will be.
[0047]
When the number of measurement points reaches 20, the determination at step 66 is affirmed and the routine proceeds to step 68, where an average value of 20 data of Vickers hardness Hv is calculated. In step 70, it is searched whether or not there is data outside the range of ± 20% with respect to the average value of the Vickers hardness Hv calculated in step 68. In next step 72, the corresponding data exists. It is determined whether or not. If the determination is affirmative, the corresponding data is discarded in step 74, and then the process returns to step 60, and step 60 and subsequent steps are repeated. As a result, a value that accurately represents the actual Vickers hardness Hv of the test piece is obtained as the average value of the Vickers hardness Hv.
[0048]
If the determination in step 72 is negative, the process proceeds to step 76, where the arithmetic expression of the compression strength Fc stored in the storage unit 16 is read. In the next step 78, the Vickers hardness finally calculated in step 68 is read. By substituting the average value of Hv into the arithmetic expression read in step 76, the compression strength Fc of the test piece is estimated and calculated. In Step 80, the estimated value of the compression strength Fc obtained by the estimation calculation in Step 76 is output on the display 18 or the like.
[0049]
As described above, in this embodiment, after measuring the Vickers hardness Hv of the concrete, from the measurement result of the Vickers hardness Hv, an estimated arithmetic expression representing the relationship between the concrete Vickers hardness Hv and the compressive strength Fc obtained in advance is obtained. Since the compressive strength Fc is estimated and used, an estimated value of the compressive strength Fc that accurately represents the actual compressive strength Fc of the concrete can be obtained over a wide strength range. In the present embodiment, since the Vickers hardness Hv is measured for a portion of the test piece that is not affected by the neutralization, the estimation accuracy of the compressive strength Fc is affected by the neutralization of the concrete. Decreasing can also be avoided. Furthermore, the size of the concrete core to be collected from a building or the like in order to measure the Vickers hardness Hv can be made very small as compared with the case where the compressive strength Fc is directly measured by a compression tester.
[0050]
In the above description, the case where the compression strength Fc is estimated and calculated from the measurement result of the Vickers hardness Hv using a single arithmetic expression has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, based on the value of at least one of the parameters such as age, water / cement ratio, neutralization depth, Vickers hardness, etc., multiple classes for classifying concrete are generated and calculated for each class. An expression may be obtained, and an arithmetic expression used for the calculation of the compressive strength Fc may be selected according to which class the concrete for which the compressive strength Fc is estimated belongs. Further, the parameters used for classification are not limited to the above. For example, classification may be performed according to approximate compressive strength Fc (normal concrete or high-strength concrete, etc.).
[0051]
In the above description, the case where the compression strength Fc is estimated from the measurement result of the Vickers hardness Hv by an arithmetic expression has been described. However, the present invention is not limited to this, and the relationship between the Vickers hardness Hv and the compression strength Fc It may be stored in the form, and the compression strength Fc may be estimated from the measurement result of the Vickers hardness Hv using the table.
[0052]
In the above description, the strength estimation device 10 having a configuration in which the microhardness meter 12 and the PC 14 are connected by a communication line has been described as an example of the concrete strength estimation device according to the present invention. However, the present invention is not limited thereto. The measurement value measured by the microhardness meter 12 may be manually input to the PC 14 by the operator, or the microhardness meter 12 is equipped only with a function for generating a dent by an indenter, and the diagonal of the dent. The length may be measured manually by the operator.
[0053]
Furthermore, in the above description, an example in which a cylindrical concrete core is sampled to measure the Vickers hardness Hv has been described. However, the present invention is not limited to this, and any shape may be used as the sample shape. Can do.
[0054]
【The invention's effect】
As described above, the invention according to claim 1 measures the Vickers hardness Hv of each of the sampled concrete samples that are not affected by neutralization, and measures the compressive strength Fc. The relationship between the Vickers hardness Hv of the concrete and the compressive strength Fc is obtained in advance, and the Vickers hardness Hv is measured for a portion of the concrete from which the compressive strength Fc is to be estimated and not affected by neutralization , the measurement results of the Vickers hardness Hv of the compressive strength concrete Fc should estimate, since the estimate compressive strength Fc of the concrete to be estimated the compressive strength Fc by using the pre-determined relationship, neutralization of concrete without being affected part, over a wide intensity range, the compressive strength of the concrete can be estimated with high accuracy, Yu that It was having an effect.
[0056]
According to a third aspect of the invention, the plurality of samples of collected concrete, previously determined by each measure compressive strength Fc with respectively measured Vickers hardness Hv of the portion not affected by the neutralization, concrete The relationship between the Vickers hardness Hv and the compressive strength Fc is stored in the storage means, and the Vickers hardness Hv is measured for a portion of the concrete whose compressive strength Fc is to be estimated that is not affected by neutralization. The compression strength Fc of the concrete is calculated from the measurement result of the Vickers hardness Hv of the concrete in which the compression strength Fc should be estimated by the estimation means using the relationship between the Vickers hardness Hv and the compression strength Fc measured and stored by the means. since the estimated and calculated, without being influenced by the neutralization portion of the concrete, over a wide intensity range, con Can be estimated compressive strength of REITs with high accuracy, has an excellent effect that.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view for explaining the production of a test piece for measuring Vickers hardness in an experiment conducted by the inventors of the present application.
FIG. 2 is a diagram showing the results of an experiment conducted by the inventors of the present application.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an intensity estimation apparatus according to the present embodiment.
FIG. 4 is a flowchart showing work performed by an operator and processing performed by a strength estimation apparatus in estimating the compressive strength of concrete.
FIG. 5 is a diagram for explaining the estimation accuracy in the conventional method for estimating the compression strength Fc from the repulsion degree Rs.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Strength estimation apparatus 12 Micro hardness tester 14 Personal computer 16 Memory | storage means

Claims

Take several concrete samples,
For each of the collected samples, the Vickers hardness Hv of each part not affected by neutralization is measured and the compressive strength Fc is measured.
Based on the measurement results of the Vickers hardness Hv and the compressive strength Fc, the relationship between the Vickers hardness Hv and the compressive strength Fc of the concrete is obtained in advance.
Measure the Vickers hardness Hv for the portion of the concrete whose compressive strength Fc is to be estimated and not affected by neutralization ,
A concrete strength estimation method for estimating the compressive strength Fc of concrete from which the compressive strength Fc is to be estimated using the previously determined relationship from the measurement result of the Vickers hardness Hv of the concrete from which the compressive strength Fc is to be estimated.

The relationship between concrete Vickers hardness Hv and compressive strength Fc is
Fc = exp [(Hv + a) / b]
Represented by the following equation (where a and b are constants) :
By calculating the compressive strength Fc by substituting the measurement result of the Vickers hardness Hv of the concrete for which the compressive strength Fc is to be estimated into the calculation formula, and estimating the compressive strength Fc of the concrete for which the compressive strength Fc is to be estimated The concrete strength estimation method according to claim 1, wherein the concrete strength estimation method is performed.

Measuring means for measuring the Vickers hardness Hv for a portion of the concrete whose compressive strength Fc is to be estimated and not affected by neutralization ;
A plurality of samples of concrete are collected, and for each of the collected samples, the Vickers hardness Hv of each portion not affected by neutralization is measured and the compressive strength Fc is measured, and the Vickers hardness Hv and the compressive strength are measured. Storage means for storing the relationship between the Vickers hardness Hv of concrete and the compressive strength Fc obtained in advance based on the measurement result of Fc;
From the measurement result of the Vickers hardness Hv by the measuring means, an estimating means for estimating and calculating the compressive strength Fc of the concrete from which the compressive strength Fc should be estimated using the relationship stored in the storage means;
Concrete strength estimation device including