高周波静電容量法によるコンクリート打込み中の欠陥の新規定量評価手法に関する研究

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25420595
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Aichi Institute of Technology
• Principal Investigator: 瀬古 繁喜 愛知工業大学, 工学部, 准教授 (50507259)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: コンクリート / 打込み欠陥 / 高周波静電容量 / 端子間隔 / 測定感度

Research Abstract

１、測定対象に接して高周波電流を印加して測定する接触端子の間隔を数種類に変えた高周波静電容量センサーについて、研究協力者とともに仕様を検討して製作を行った。センサーの端子間の距離は、標準的な間隔40mmを基準とし、40mmよりも狭い20mmおよび10mmの場合と、40mmよりも広い60mmと80mmの場合を設定した。
２、接触端子の間隔を10mm、20mm、40mm、60mm、80mmとした高周波静電容量センサーを用いて、センサーがもつ平面的な測定範囲、および奥行き方向への測定範囲と測定感度に関する実験を行った。測定対象として取り上げたのは、誘電率が異なるモルタル・アクリル・ガラスとし、所定の寸法に調整した試験体による室内実験とした。実験の結果、モルタルでは端子間隔が20mmから60mmまで大きくなるに従い測定範囲はほぼ線形に広くなることが分かった。誘電率が小さいアクリルでも端子間隔が20mmから60mmまで大きくなるに従い測定範囲はほぼ線形に広くなることが分かった。測定範囲は、測定対象の誘電率によって異なるが、端子間隔によって測定範囲が変化する傾向はほぼ同じであることが分かった。なお、奥行き方向の測定範囲については端子間隔による有意な差はみられていない。また、端子間隔が狭い10mmと20mmの場合では、測定値が安定しない状況がみられた。
３、接触端子の間隔が異なるセンサーを用いて、模擬試験体の型枠中に充填したコンクリート中に大きさの異なる欠陥（発泡スチロール）を設置した状態として、高周波静電容量センサーの空洞に対する平面的な測定範囲および奥行き方向への測定範囲と測定感度に関する実験の計画を行った。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

１、高周波電流を印加して測定対象の静電容量を測定する接触端子の間隔を変えた高周波静電容量センサーについて、研究協力者とともに装置の仕様を検討して試作品を製作することができた。センサーの端子間隔は、標準的な40mmを中心として10mmから80mmとした。実験の結果、端子間隔による測定範囲への影響が確認できたものの、端子間隔が狭い10mmと20mmの場合では測定値が安定しない課題も明らかとなった。
２、接触端子の間隔を10mm、20mm、40mm、60mm、80mmとした高周波静電容量センサーを用いて、測定対象を誘電率が異なるモルタル・アクリル・ガラスとして、センサーがもつ平面的な測定範囲、および奥行き方向への測定範囲と測定感度に関する実験を予定どおり行うことができた。実験の結果から、誘電率が高いモルタルおよび誘電率が低いアクリルでは端子間隔が大きくなるに従い測定範囲はほぼ線形に広くなることが分かった。測定範囲は測定対象の誘電率によって異なること、端子間隔によって測定範囲が変化する傾向はほぼ同じであることはほぼ予想された結果と近い。ただし端子間隔が奥行き方向の測定範囲に及ぼす影響については明確でなく、今後の検討を要する。
３、接触端子の間隔が異なるセンサーを用いて、模擬試験体の型枠中に充填したコンクリート中に大きさの異なる欠陥（発泡スチロール）を設置した状態として、高周波静電容量センサーの空洞に対する平面的な測定範囲および奥行き方向への測定範囲と測定感度に関する実験の計画は、既往の研究成果をもとにして実施段階まで到達することができている。

Strategy for Future Research Activity

１、静電容量を測定する接触端子の間隔を10mmから80mmの範囲で変えて試作した高周波静電容量センサーについて、実験を行った結果、予想されたように端子間隔による測定範囲への影響が確認できたものの、端子間隔が狭い10mmと20mmの場合では測定値が安定しない課題も明らかとなっている。この点については、センサーの仕様を検討するとともに、センサーの測定回路に関する数値解析等によって解決策を明らかにしていく。
２、仕様を改善した高周波静電容量センサーを再度試作し、接触端子の間隔と測定範囲の関係に関する実験を再度行ってセンサーの特性を把握するとともに、模擬試験体の型枠中に充填したコンクリート中に大きさの異なる欠陥（発泡スチロール）を設置した状態として、高周波静電容量センサーの空洞に対する平面的な測定範囲および奥行き方向への測定範囲と測定感度に関する実験検討を行っていく。
３、仕様を改善した高周波静電容量センサーを用いて、型枠内部の要因として、コンクリートの調合・鉄筋(径)位置・セパレータ等を取り上げ、型枠材料の要因として、材料のロット・湿潤状態等を取り上げ、外部の要因として、型枠の締付け材料・測定者等を取り上げた実験を行い、影響要因の効果を把握するとともに、その排除方法について、装置面・ソフト面の対策を立案していく。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

次年度使用額（繰越額43万円）については、模擬試験体の型枠中に充填したコンクリート中に大きさの異なる欠陥（発泡スチロール）を設置した状態として、高周波静電容量センサーの空洞に対する平面的な測定範囲および奥行き方向への測定範囲と測定感度に関する実験検討に対して十分に充当できなかった。
１、次年度使用額（繰越額43万円）については、充填したコンクリート中に大きさの異なる欠陥（発泡スチロール）を設置した状態として、高周波静電容量センサーの空洞に対する平面的な測定範囲および奥行き方向への測定範囲と測定感度に関する実験検討へ充当して活用するとともに、試作した高周波静電容量センサーの使用の改善に関する製作費用として活用していく。
２、ほかには、当初計画していた研究費の使用計画から大きな変更はなく、成果の対外発表も併せて予算の執行を行っていく予定である。