強度の測定【反発硬度法】とは?表面に振動を与える【弾性波法】との違い

シュミットハンマー 診断士

反発硬度法とは?

コンクリートの表面を打撃して、その反発度を測定することによって、コンクリート強度の推定を行う方法を言います。

新築の現場監督にはなじみがない

新築現場の現場管理を行う上で、反発硬度法を使用する場面はあまりないと思います。新築現場で構造体のコンクリートを打設する際には、その打設するコンクリートの強度を試験する供試体を採取し、圧縮強度を検査するという工程があるからです。

非破壊検査

反発硬度法は【非破壊検査】のため、構造体を傷つけたくない場合や、コアを採取できない場合に採用される方法です。その測定方法は、JIS規格で定められていますので、以下にまとめます。

また、強度を測定する反発硬度法に対して、コンクリートの表面をたたき、その衝撃(波)の伝搬からコンクリート内部の欠陥位置を探査する方法は【弾性波法】と呼ばれます。

シュミットハンマー

JIS(JIS A 1155)による反発硬度法の規格

測定の準備

  • リバウンドハンマーは500回の打撃ごとに点検を行う
  • 点検結果がリバウンドハンマーの製造時反発度から3%以上異なっている場合は用いてはならない

測定箇所の選定

  • コンクリート強度が10~60N/mm2に適用可能
  • 厚さが100mm以上をもつ部材
  • 一片の長さが150mm以上の断面を持つ部材
  • 部材の縁部から50mm以上離れた場所
  • 表面が均一でかつ平滑な平面
  • 塗装された面がある場合は、砥石などで除去

測定時の注意点

  • 1箇所の測定では、互いに25~50mmの間隔をもった9点について測定を行う
  • 測定面に対して垂直に打撃する
  • 環境温度が0℃~40℃の範囲で行う

測定結果

  • 真上に向かって測定する場合、真下に向かって測定する場合よりも反発度は大きく測定される
  • 濡れているコンクリート表面は乾燥している表面よりも反発度は小さく測定される
  • 測定した値の偏差が標準値の20%以上を棄却する(※偏差=測定値-平均値)

計算例

<平均値=40.8N、測定値=48Nのとき>

偏差=48-40.8=7.2
7.2/40.8=0.18(<20%)=棄却しない

弾性波法とは?

コンクリート表面に振動(弾性波)を与え、これを表面の受信子で測定し、受信した振動からコンクリート内部の欠陥の位置を測定する方法を言います。

弾性波法

弾性波法

弾性波衝撃法の波

弾性波衝撃法の波

種類と特徴

衝撃弾性波法

  • ハンマーなどでコンクリート表面を打撃
  • 物理的な打撃のため、測定周波数は20Hz~20kHz
  • 弾性波を検出する装置は、電圧素子(振動を与えると電圧が発生)を利用した振動子が用いられる

超音波法

  • 周波数が20kHz以上の超音波を使用
  • 発振子からシリコングリスなどの接触剤を介して弾性波を発射(鉄骨のUT検査のようなイメージ)
  • 弾性波を検出する装置は、電圧素子を利用した振動子が用いられる
  • 波の周波数が高いため、探査精度は高くなるが透過能力が低くなる

打音法

  • ハンマーなどでコンクリート表面を打撃
  • マイクを用いて弾性波を検出する
  • 非接触のためコンクリート表面の性状に左右されにくい
  • 周囲の騒音の影響を受けやすい

弾性衝撃波の計算例

$$L=(n×Vp)/(2f)$$

L:欠陥深さ
n:共振周波数の次数
Vp:弾性波伝搬速度
f:共振周波数
※通常はn=1

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