2017 Fiscal Year Research-status Report
非接触音響探査を用いたコンクリートの強度評価に関する研究
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17K06542
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| Research Institution | Toin University of Yokohama |
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Principal Investigator |
大平 武征 桐蔭横浜大学, 工学(系)研究科(研究院), 客員研究員 (10744526)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
杉本 和子 桐蔭横浜大学, 工学(系)研究科(研究院), 研究員(移行) (60642171)
杉本 恒美 桐蔭横浜大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授(移行) (80257427)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 非接触音響探査法 / コンクリート硬さ測定 / 振動エネルギー比 / スペクトルエントロピー / レーザドップラ振動計 / LRAD |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1年目は，計画通り，今までに蓄積した実験データの中から，コンクリートの硬さを比較可能な事例に対して，データ解析を行った。また，コンクリートの健全部の統計解析を円滑に行うため，統計解析プログラムを使いやすいように改良・整備した。実際の適用例として，実コンクリート構造物であるトンネルの天井付近と側壁付近の健全と見られるコンクリート面に対して我々の非接触音響探査法で計測した事例をデータ解析した。我々の測定で得られる２つの音響学的特徴量（振動エネルギー比とスペクトルエントロピー）の分布から，天井付近のコンクリート健全部の振動エネルギーは，側壁付近のコンクリート健全部に比べて，その値が小さかった。ここで，振動エネルギーがより小さいということは，コンクリートが振動しにくいことを意味し，言い換えれば，より硬いといえる。つまり，天井付近のコンクリート健全部は，側壁付近のコンクリート健全部より硬い。このことを検証するため，天井と側壁の各健全部に対して，シュミット・ハンマーを用いてコンクリートの圧縮強度を測定し，さらに弾性波速度も測定した。その結果，天井付近のコンクリート健全部の方が，側壁のコンクリート健全部より，シュミット・ハンマーによる反発度が大きく，硬いことが分かった。さらに，弾性波速度の結果では，天井部の方が側壁よりその値が大きく計測された。この結果を踏まえ，作成時期が異なるコンクリートの健全部に対して，測定で得られる音響学的特徴量の分布がどのように変化するか，さらに検討していくところである。また，2年目で作製する予定の硬さの異なるコンクリート供試体について，これらの基礎データを参考にして，検討していく。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の予定通り進んでいる。今までの実験データから，コンクリート健全部の統計評価を行い，基礎データを積み重ねている。また，測定データの解析では，統計解析プログラムの整備を行い，使いやすいプログラムに改良した。実コンクリート構造物の事例に対しては，トンネルの天井と側壁のコンクリート健全部について，硬さの観点から良い解析結果が得られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
コンクリート健全部は，今まで実施した実コンクリート構造物（橋梁・トンネル）の欠陥部を含む計測面の測定で，その周囲の健全部として計測データが得られている場合があるので，個々の測定データの中から，送信音波の波形や計測面から音源までの距離・計測面からレーザドップラ振動計までの距離などの計測条件を考慮しながら，２つの音響学的特徴量の分布の統計量の傾向を見つけ出し整理する予定である。これに加え，今までの解析データに基づき，セメントや骨材・水分の組成などの違いによる硬さの異なるコンクリート供試体を作成する予定である。コンクリートの硬さは，コンクリートの強度と深く関係している。その点で，コンクリート供試体の作成とともに，硬さという物理量を測定するためのシュミット・ハンマーの購入も予定している。我々の非接触音響探査法と土木工学で用いられているシュミット・ハンマーなどの計測量との比較検討をしながら実験を積み重ねて，硬さの違いが音響学的特徴量の測定値の差として検出できるかどうか，検討する予定である。
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| Causes of Carryover |
コンクリートは複合材料であり，材齢・骨材・水分量などの影響により，その硬さが異なる場合がある。2年度目に硬さの違うコンクリート供試体を幾つか作成する予定であるため，作成にどの程度の費用がかかるか今の段階では確定できないため，1年度目の予算を使い切らず，2年度目に残している。
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