2021 Fiscal Year Research-status Report
Remote impact acoustic testing at a high place such as bridges and tunnels from the ground using a pulsed water jet
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20K04643
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
森 和也 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (50190989)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 非破壊検査 / コンクリート / 水撃音響法 / 高所点検 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目標は、上方6 mのコンクリートの打音検査をおこなうことができる方法および装置を開発することであった。令和2年度において、連続流水を用いた高所水撃音響法試験装置が完成した。これは、洗濯機ほどの大きさのアルミフレームに、ポンプ、水タンク、バッテリー、アキュムレータ、圧力スイッチを搭載し、最高1MPaの流水を供給できる装置である。この装置を用いて、上方4 mに位置する20 cmの人工欠陥の検出に成功した。通常、装置は、作業車に搭載して使用することから、作業車高さと装置高さを考慮すると6 m上方の検査が可能である。
令和3年は、まず、流水を断続するパルス流水装置を開発した。流水を電磁バルブで断続した。流水を断続させる目的は、使用する水量を節減するためである。しかしながら、断続する流水は、想定を超えて拡散した。4 m上方の試験体に到達する時点で、水滴が拡散し、安定的な加振力を持続的には得ることができなかった。この原因は、断続する水鬼の先端は、不安定な空気抵抗を受け、水鬼の進路が乱れるからである。そこで、流水は連続させたまま、水量を減少させる方針に変更した。
流水による打撃点がより一点に集中すると、少ない流水で非破壊検査が実現できる。そこで、流水の拡散を防ぐ、層流ノズルを開発した。このノズルを用いると、4 m上方で流水の拡散直径は5 cm程度に抑えることができて、ノズル直径を従来の5 mmから3 mmに小型化することができた。また、水圧も従来の0.4 MPaから0.1MPaに低下させることができた。この結果、水量は約4分の1に節減することが実現した。
当初の方法の流水の断続による水の節減は有効ではなかったが、層流ノズルを用いることによって、当初の目標は達成できた。
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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
パルス流水を用いて、流水の節減を図る計画であったが、流水の拡散によって課題が発生した。そこで、流水の拡散を防ぐ、層流ノズルを開発し、小型ノズル・低い圧力による非破壊検査を実現し、流水の節減を実現した。層流ノズルとは、ノズル内部に、ストレーナーを有する構造で、ノズル先端からガラス棒のような層流流水を放出する。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度は、3種類の試験片を用いた。それぞれの試験片寸法は300 mm×300 mm×90 mmのコンクリート試験片で、二つは内部に、直径200mmの人工欠陥、100 mmの人工欠陥を有し、もう一つは欠陥なしである。令和3年度の試験では、200 mmの人工欠陥の検出は可能であったが、100 mmの欠陥検出は困難であった。令和4年度は、100 mmの欠陥が検出できるように、さらなる改善を図る。
また、コロナの蔓延状況にもよるが、熊本大学より車で1時間程度の位置にある、国土交通省九州地方整備局九州技術事務所における橋梁試験体を用いた試験を予定している。
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| Causes of Carryover |
研究成果を国内外の学会で発表する予定であったが、コロナ蔓延のため、多くの学会が、遠隔となった。研究成果を有効に発表するためには、対面による成果発表が重要である。そこで、研究成果の学会発表を最終年度に、移行した。幸い、最終年度は、対面による学会が多く計画されている。
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