技術紹介
計画
- 維持管理方針の確認
- マニュアルの作成
- 維持管理計画の検討
点検業務1
■外観変状調査
●近接目視調査
コンクリート構造物は、不具合が生じた場合、様々な形で表面上に現れます。
これらを目視観察により調査することで、それがどのような原因によって生じたものかを推測し、その後の詳細調査の基礎的データとします。
●ひびみっけによる画像診断
『ひびみっけ』とは、富士フィルムの社会インフラ画像診断サービスです。画像解析技術とクラウドを活用し、構造物の点検作業を効率化する技術です。
NETIS登録NO.KT-190025-VR
(1)調査箇所を撮影
(2)画像データをアップロード
(3)合成画像+ひびわれの自動検出
(4)CADデータ(dxfファイル)に変換し、点検調書の作成
■ひび割れ深さ調査
ひび割れは、様々な劣化要因によって発生します。また、ひびわれの発生により、構造物の劣化の進行速度が著しく加速する場合があります。このようなひび割れの深さを、超音波測定器により、さまざまな手法(直角回折波法、BS法、Tc-To法)で測定を行います。
■浮き、剥離、空洞調査
浮き・剥離・空洞の原因は、施工当初から生じていた初期欠陥と経年劣化によるものがあります。それぞれ劣化の状況に応じた調査手法(叩き点検、超音波法、衝撃弾性波法、電磁波レーダ法、赤外線法等)を用いて調査を行います。
●Ｊシステム NETIS登録NO.SK-110019-VE
Jシステムとは、コンクリート表面の特異な温度部分(異常部)を検知して、損傷(うき・剥離等)を見つけることにより、打音点検の1次スクリーニングに活用できる技術です。
Ｊシステムの特徴
- 非破壊検査技術で性能を認められたのはJシステムのみ。
- 解析画像による損傷の見逃し防止や客観的評価が可能。
- 効率化、省力化によるリスク低減と経済性の向上が可能。
- データ保存による損傷の経時変化の把握が可能。
- 第三者要領の本格運用により非破壊検査の需要が高まる。
- 北陸･関東･東北･北海道で調査対応できるのはKSKのみ。
Ｊシステム調査の流れ
点検業務2
■配筋調査
中性化や塩害を受けた構造物の調査においては、その構造物のかぶりが評価を行う上で重要な要素となります。しかし、全ての鉄筋のかぶりをはつりにより確認することは困難であり、また、経済的とは言えません。我々は、電磁波レーダ法、電磁誘導法、�樟�法により非破壊で調査を行います。
■鉄筋腐食調査
鉄筋の腐食は、かぶりコンクリートをはつり取って目視により確認する方法と非破壊検査手法を用いて実施する場合があります。非破壊検査手法としては、自然電位法、分極抵抗法、コンクリート抵抗法があり、それらを用いて鉄筋腐食を推定します。
■コンクリート品質評価
コンクリートの品質は、シュミットハンマーによる反発度の測定値や、超音波の伝播速度の測定値から相対的に評価します。
■地中埋設物調査
電磁波レーダを写真のようなカートに取り付け、測線上を押しながら電磁波の記録をディスプレイ上に表示させます。
調査対象物からの反射電磁波が明確な場合は、その場で判定が可能ですが、通常はパソコンでデータ処理を行い、埋設物の位置と深度を特定します。
使用機器：電磁波レーダSIR-3000(アンテナ周波数270MHzもしくは400MHz)
- 電磁波の反射は地中の媒質と電気的性質の異なる境界面で起こるので，金属のみならず，塩ビ菅などの非金属や空洞等の探査も可能となります。
- 測定結果は地中の垂直断面図の形として得られるので，地中の様子を知ることができます。
技術開発
■近赤外分光法によるコンクリート劣化診断
塩化物イオン濃度の測定
- 近赤外光線をコンクリート表面に照射し、表面からの反射光のスペクトル強度を分析することで、
コンクリート表面の塩化物イオン濃度を測定できる装置(コンクリートビュー)を用いて、
橋梁や高架橋の橋脚、橋桁、床版などの各種コンクリート構造物を面的に効率良く調査することができます。
(＊コンクリートビューは（株）IHI インフラシステムによって開発された装置の名称)
- 塩化物イオン濃度が相対的に高い場所の特定が可能で、より詳細な調査を行う場所のスクリーニングとして適用可能です。
- プローブヘッドは小型軽量で、走査型、平面型、聴診器型があり、様々な現場条件に 対応可能となります。
近赤外分光法
- 測定はプローブヘッドをコンクリート表面に沿って走行させることで一定間隔(通常5cm)でデータ(波長−受光強度曲線)を自動的に収録します。
- このデータに対して、ケモメトリックス手法(化学計量的手法)を適用して塩化物イオン濃度を計算します。
測定例
- 橋梁の床版面を調査し、塩化物イオン濃度をコンターで表示しました。
- 海風が通り抜ける径間中央部も塩化物イオン濃度が高い結果となりました。
■FBGロングセンサによる計測・モニタリングシステム NETIS登録NO.KT-140134-A
FBGセンサとは
- FBG(Fiber Bragg Grating)は光ファイバセンサの一種です。
センサ部が光ファイバや光学部品というガラスで構成されています。
光源から出た光は、センサ部で変位、温度の影響を受けて変化し、その変化した光を受光器で検知することで、構造物の状況をモニタリングします。
- FBGに外力が加わると、ファイバの膨張、伸張に伴ってブラッグ回折格子の間隔が変化し、ブラッグ波長も変化します。
ブラッグ波長を観測することにより、特定された位置における分布ひずみや温度等が観測できます。
特徴
- 高精度計測が可能
- 面的計測が可能
- 長期計測が可能
- リアルタイム計測が可能
- 多目的計測が可能
- センサの設置が容易
測定例 気仙沼大島大橋モニタリング
- 気仙沼に位置する大島橋梁において、経年変化の把握、異常時の橋梁健全性の把握および予防保全管理の情報取得を目的として橋梁モニタリングをH31年度から実施中。
- 表示ソフトは転送した最大ひずみデータ及び車両検知データを解析し、画面に表示します。
■3次元点群データを使用した構造物の「記録」「出来形管理」「維持管理」「施工計画」
●地上型レーザスキャナとは
スキャナから照射されたレーザによって対象物の位置情報を3次元点群データで取得する計測技術です。
- 取得した点群データは立体で記録
- 点群座標情報(X,Y,Z)から寸法計測、体積・面積の計算が可能。
- 変状前後データを比較することが可能。
変位・変状の有無
- 外力による経年変化の計測が可能
- 変状の有無の把握(コンター図で視覚化)
補修・補強工事等の計画
- 点群データと3D構造モデルの活用で施工計画の検討・立案
- 3次元の空間情報で土量計算や重機・工法の干渉チェック
記録
- 原爆
- 原発
- 戦争等の遺構物の記録
- 世界遺産
- 地震
- 火災
- 竜巻
- 津波等の災害の記録
- 建物の修復前後の記録
●ハンディ型レーザースキャナ
スキャナ本体下部の赤外線光源から赤外線パターンを投射し、自ら発した赤外線光の反射を上部の赤外線カメラで検出、点群データを取得する計測技術です。
- 取得した点群データは立体で記録
- 点群座標情報(X,Y,Z)から寸法計測、体積・面積の計算が可能。
- 変状前後データを比較することが可能。
周辺環境状況の把握
その他・・・
記録
・原爆、原発、戦争等の遺構物の記録
・世界遺産、地震、火災、竜巻、津波等の災害の記録
・建物の修復前後の記録
寸法測定
・任意の位置において数mm単位の精度で計測が可能
■無人航空機(ドローン)を使用した構造物点検
河川上の橋梁や点検員が立ち入ることのできない箇所の点検を無人航空機（ドローン）を用いて実施します。弊社所有のドローンは以下の2機種となります。
Skydio2+
- 橋梁下の非GPS環境に強い
- 狭隘部にも進入可能（102cm）
- メインカメラが真上を向くので、床版下面の点検が可能
IBIS2
- 点検員が入れない狭く暗い狭小空間に特化した機体
- 狭い空間で壁に衝突しても安定して飛行を継続する飛行制御
- 軽くて丈夫な機体で、万が一衝突しても設備を壊さない
- 機体が上下反転しても再調整が可能な狭小空間専用の機能
試験・分析
■圧縮強度、静弾性係数試験
コンクリート構造物は、特に圧縮強度に基づいて設計されており、また、劣化に関連した物理特性の変化と圧縮強度や静弾性係数は深く関係しています。
■中性化深さ試験
中性化は、大気中の二酸化炭素等の酸性物質の影響を受けて進行し、鉄筋腐食やそれによるひび割れ発生等の問題を生じさせます。フェノールフタレイン法により中性化深さ試験を行います。
■塩化物濃度試験
コンクリート中の塩化物は鉄筋腐食に大きく影響します。電位差滴定法(JIS法、JCI法)または、簡易的な塩分濃度計や検知管などで塩化物濃度試験を行います。
■硫黄浸透深さの分析
X線マイクロアナライザー(EPMA)で元素分析を行い、マッピングすることにより硫黄浸透深さを測定します。
■アルカリシリカゲルの有無の観察
走査型電子顕微鏡(SEM)により、アルカリ骨材反応による反応生成物を観察します。
劣化予測
■中性化深さの予測
中性化劣化予測は、測定で得られた中性化深さ、かぶり、構造物の供用年数を基にして、今後の中性化の進行と中性化による鉄筋腐食開始時期を予測することができます。
■塩化物イオンの拡散予測
調査結果から見掛けの拡散係数を回帰分析等を用いて算出し、塩化物イオンの拡散の予測を行い、将来的な塩分分布の推定を行います。
解析
■ 耐荷性能照査
■ 温度応力解析
評価・判定
■ 劣化度の判定
■ 劣化要因の推定
対策
■補修・補強計画、設計
構造物は個々に、劣化状態、劣化原因、供用環境などが異なります。これらの構造物の状況にあった適切な材料、工法を選定し、対策を実施する必要があります。
■施工・施工管理
劣化した構造物を選定した補修、補強工法で施工する際に、期待される性能を発揮できるような、施工管理(品質、工程管理)を行います。
アセットマネジメント
アセットマネジメントとは、構造物の置かれている状態を適切に把握した上で個々の構造物に対して将来の健全度を予測し、必要な補修・補強の措置の最適な時期と方法を判定して、LCC(ライフサイクルコスト)が最小になるような管理計画を実現させるものです。
当社では、橋梁の点検からLCC算定に至るまでを適切かつ効率的な管理ができるように計画しています。
