各種調査・診断業務案内

目視調査・打音調査

地上からの目視による外壁変状調査

湖上でのボートを用いての、ダム堤体外観目視調査

高所作業車による外壁仕上げタイル打音調査

チェアーゴンドラを用いた外壁打音調査

目視調査とは、コンクリート表面に顕在化したひび割れや、剥離、露出鉄筋、漏水等の劣化や変状を、人間の目で見て、確認する方法です。

また、劣化や変状のみならず、構造物周辺の環境状況や、全体の傾斜や沈下などの有無や程度も確かめます。

目視調査時にはなるべく調査対象に近接して入念に行いますが、現地の制約条件によって接近が困難な場合は双眼鏡等を使用して行います。

打音調査とは、外壁を打診棒(先端に鉄球が付いている棒状の道具)や、打診用テストハンマーによって、タイル等の外壁仕上げ材やコンクリート表面を打撃したり転がす等し、発生した打撃音の高低によって浮きや剥離等の異常部分を発見します。

仕上げの種類・有無により打撃音は変わりますが、通常建全部は低音が発生するのに対し、浮きや剥離など内部に空洞が発生している場合、軽い高音に変わります。

目視調査と打音調査はほぼ平行して行うことが多く、両方の調査結果を合わせて劣化損傷図を作成します。

はつり検査

はつり後フェノールフタレイン法による中性化試験

中性化残りがほぼ無いほど進行しており、鋼材腐食が著しい。

はつり後鉄筋径の計測

はつり後鉄筋かぶり厚の計測

コンクリートを部分的にはつりとり、鉄筋を露出させ、直接腐食状況や、鉄筋経等を確認します。

その際フェノールフタレイン法による中性化深さ試験も合わせて行い、必要に応じてはつりガラを採取、試験機関に依頼し塩化物イオン濃度試験も行います。

実際に鉄筋を直接目視できるため、かぶり深さや鉄筋系を調べる方法として最も確実です。

はつり後は構造体に影響の無いよう直ちに無収縮セメントモルタルで埋め戻します。

コンクリートコアの採取

コア採取中状況

採取コア状況

採取コアの圧縮強度試験

フェノールフタレイン法による採取コアの中性化試験

コンクリートコア供試体を現地で採取後、専門の第三者試験機関に依頼して、中性化深度の測定(写真右下)や、圧縮強度の測定(写真左下)、ヤング係数(静弾性係数)の測定、コアをスライス・粉砕して塩化物イオンの濃度の分析等を行います。

破壊検査ならではの細やかな検査が可能です。

実際に供試体を採取して行うので非破壊検査よりも正確な結果が得られます。

電磁波レーダー法による鉄筋探査

structure scan sir-ez による3Dスキャン

structure scan sir-3000 による鉄筋探査

T型橋脚 鉄筋探査事例

structure scan sir-ez による解析画像

電磁波レーダー法は、電磁波を使用した鉄筋探査方法です。

鉄筋・配管等埋設物の位置・数量はかぶり厚さは勿論ですが、部材厚や、コンクリートの初期欠陥(空洞・豆板等)も得られます。

また、SIR-3000(写真左側)は用途に応じてアンテナを組み替えることにより、コンクリート構造物の配筋探査のみならず地中や地盤の埋設物や空洞、地下水の探査等も可能です。

建築・土木どちらにも柔軟に対応できます。

また、電磁誘導法(フェロスキャン)の取り扱いも御座います。お気軽にご相談ください。

反発度法による強度推定

リバウンドハンマーによる圧縮強度の推定状況

リバウンドハンマーによる圧縮強度の推定状況

反発度法とは、コンクリートの表面をリバウンドハンマーによって打撃し、その反発度からコンクリートの圧縮強度を推定する方法です。

非破壊で圧縮強度の推定ができるため、何らかの理由でコアの採取が困難であったり、詳細調査を実施する前の予備調査、多くの箇所での強度推定が必要な場合に有効です。

ドリル法による中性化深さ測定

ドリル法によるコンクリートの中性化状況

中性化深さの測定

コンクリートの品質を評価するためには、試験のデータをいかに採取できるかが重要です。

調査対象の既設コンクリートの、コア抜き取りやはつりによる検査試料の採取は有効ですが、小規模ですが破壊試験であり、心理的抵抗、大掛かりな作業などを考慮し提案されたのがドリル法です。

φ10mmのドリルで削孔し、そのときに発生する削孔粉を、フェノールフタレイン溶液を染み込ませたろ紙を使用し、ろ紙が赤紫色を呈した時点で削孔をやめ、削孔した深さをはかり中性化深度とします。

この方法で測定された中性化深さはコアを採取した場合の中性化深さとほぼ等しく、破壊程度や作業量を大幅に低減できます。

また削孔粉を採取し、試験機関に提出することにより、塩化物イオン濃度の分析等も行います。

自然電位法による鉄筋腐食調査

電位差計による調査状況

自然電位法とは、腐食によって変化する鉄筋表面の電位から、鋼材が腐食しているかどうか診断する手法です。

コンクリート構造物が供用開始から、腐食劣化する、初期の段階での診断に有効です。

測定範囲内の鉄筋を、部分的にはつりだし、コンクリート表面に散水して湿潤状態にしておきます。

電位差計の＋端子をはつりだした鉄筋に、－端子を照合電極に接続します。

照合電極の先端には含水させたスポンジを固定しておきます。

測定するコンクリート面に照合電極を接触させ電位差計で自然電位を測定し記録します。

正しい診断家を下すには専門知識が必要ですが、部分的なはつりだしで広範囲の測定が可能です。

弾性波(超音波)法によるひび割れ深さの推定

超音波試験機 tico によるひび割れ深さの推定

画面の表示から、クラック深さが75mmであるとわかる

超音波法とは、発振子からコンクリート中に弾性波を発生させ、それを受信子で測定する手法です。

測定したいひび割れ等変状の両側に、発振子からシリコングリス等の接触材を介して発射します。

弾性波の到達時間や波形周波数、位相等の変化を測定装置で読み取りひび割れ深さ等を検出します。

光波測量器(KUMONOS)による外観調査

KUMONOSによる重力式コンクリートダムの調査事例

KUMONOSによる港湾施設の調査事例

クモノス操作画面
内蔵クラックスケールとひび割れ幅の照合

光波測量器(クモノス)とは、クラックスケールを内蔵した測量器です。

クモノスの視野内に見えているひび割れと内蔵クラックスケールを比較することにより、ひび割れ幅を測定します。

ひび割れ幅は対象物との距離、角度により自動補正されるため、計測地点によってばらつきが出ることがありません。

調査対象は、橋梁やダム、擁壁やトンネルといった土木構造物から、建築物までコンクリート構造物全般に適用できます。

また、ひび割れの自動描画が可能であり、CADデータとして劣化損傷図を書き出すことが可能です。(写真左下)

サーモグラフィー法による変状調査

マンション(RC造)　タイル外壁赤外線調査事例
白い四角形で示している箇所。

港湾施設(フェリー発着所)　赤外線調査事例
白い円で示している箇所がモルタルの浮き部。

サーモグラフィー法とは、赤外線カメラによって、コンクリート浮き及び剥離、壁仕上げ材の浮き、各種構造物の漏水の有無、住宅等の断熱性能の判定などを行う手法です。

殆どの場合、足場や高所作業車等が不要であり、一度に大面積の調査が可能です。

ガス封入法による漏水調査〈コンクリートの主要な劣化〉

ガス封入状況

ガス封入状況

ガス検知状況

チェアーゴンドラでの、漏水箇所の調査

漏水が発生している箇所をまず目視で確認し、ビニールで養生・密閉後、ホースで代替フロンガス(HFC134aガス)を0.1気圧程度で注入します。

封入したガスを、上階の床スラブや開口部のシーリングなど水の侵入口として疑われる箇所を対象に、検知器を用いてガスの放出を確認します。

中性化

鉄筋削りだしによる中性化試験状況
フェノールフタレイン噴霧箇所のほぼ全てが赤紫色を呈しており中性化深さはわずかである。　鋼材の腐食もほぼ見られない。

鉄筋削りだしによる中性化試験状況
中性化が鉄筋かぶり深さを越えて著しく進んでいる例。

鉄筋かぶり厚不足による鉄筋露出状況（建築（梁）のケース）

鉄筋かぶり厚不足による鉄筋露出状況（土木橋梁のケース）

コンクリートの中性化(炭酸化)とは

通常硬化コンクリート中には、セメントの水和反応によって生成される水酸化カルシウムが存在します。

この水酸化カルシウムはph12～13程度の強アルカリ性でありこの水酸化カルシウムによって硬化セメントのｐHが保たれています。

しかし大気中に含まれる二酸化炭素(CO2)がコンクリート内に侵入、コンクリート中のｐHを保っていた水酸化カルシウムと反応を起こし、炭酸カルシウムが生成されます。すると、アルカリ状態を保っていた硬化セメントは、表面から内部へ向かって徐々にｐHを失っていき、アルカリ性をなくした硬化セメントは酸性へと傾いていきます。

この一連の反応を、コンクリートの中性化(炭酸化)といいます。

中性化反応自体は、コンクリート自体の強度に影響はほぼないのですが、鉄筋コンクリート造や鉄骨鉄筋コンクリート造などの場合に問題が発生します。

通常鉄筋等の埋設鋼材は、不動態皮膜と呼ばれる、緻密な酸性の皮膜によって守られています。

硬化コンクリート中のアルカリ性が保たれていれば鋼材表面の不動態皮膜が保たれ、鋼材が腐食することはほぼありません。

しかし、中性化によって、鉄筋の周囲のPhが低下すると(10.5以下程度)、鉄筋のバリアー的役割をしていた不動態皮膜は破壊され、鋼材腐食をひきおこす引き金となります。

鉄筋及び鋼材が腐食すると、発錆により鋼材が2.5倍から、最大4倍にも膨張し、かぶりコンクリートのひび割れ、更には剥離、鉄筋腐食を起こし、(写真左下・右下)剥離コンクリートや仕上げ材の落下により人的・物的災害となる恐れがあり、早急な対応が求められます。

※中性化の試験はフェノールフタレイン溶液(無色透明)を測定面に噴霧して行います。

噴霧後、セメントのアルカリが保たれている部分は赤紫色を呈しますが、中性となっている箇所は無色のままですので、発色しなかった部分の深さを計測し、中性化深さとします。

塩害

科学プラント社屋の塩害事例。
ダストシュート天端コンクリートに、ひび割れ及び剥離が認められる。

同一プラント社屋の塩害事例。
主筋方向のひび割れが見られる。

海に面したコンクリート橋の、高欄部の塩害事例
広範囲に渡りかぶりコンクリートが剥落、著しく腐食した鉄筋が露出している。

防潮水門　門柱の塩害事例
主筋方向のひび割れ及び錆汁の滲出が見られる。

コンクリートの塩害とは

上の中性化の解説にもありますが、鉄筋等鋼材は通常不動態皮膜という緻密な酸性の皮膜に守られており、この皮膜によって鋼材の腐食が防がれています。

しかし、コンクリート中に塩分(塩化物イオン)が存在すると、不動態皮膜が破壊され、腐食が開始します。

鋼材は発錆することで、体積が2.5倍から最大4倍にも膨張し、コンクリートにひび割れや、剥離を引き起こします。

その部分から水分や酸素、二酸化炭素、塩化物イオン等の劣化因子が侵入することで、さらに鉄筋の腐食が進行していきます。

塩害には初期塩分による物と、飛来塩分による物の2つに分かれます。

初期塩分には、脱塩が不十分な海砂や砂利の骨材としての使用や、硬化促進剤(塩化ナトリウム)によるもの、飛来塩分には、海岸から潮風によって供給されたり、特に寒冷地では冬季に散布される凍結防止剤(塩化カルシウムや塩化ナトリウム等)によるものが挙げられます。

外来塩分は、時間の経過とともに塩化物イオンの供給量が増え、コンクリート中のイオン濃度が非常に高くなっていきますので、早期発見・早期対応が求められます。

火害

火災物件(RCマンション)アルカリ付与剤の含浸作業中

マンション某所火災調査

コンクリートの火害とは

一般に鉄筋コンクリートは耐火性に優れ、火災による被害は他の構造物に比べ小さいと言われています。

しかし、火害の程度によっては大規模な補修・補強が必要になることもあり、どの程度の補修・補強を行うかは事前調査を行って判断します。

火害の程度は、【火害等級】によって示します。Ⅰ級～Ⅴ級まであり、Ⅴ級に近づくに連れ被害大となります。

火害を受けた鉄筋コンクリートの外観的な変状として、表面の変色、梁や床版のたわみ、ひび割れ、欠損及び浮きや爆裂、剥離が挙げられます。

また表面の変色は、コンクリートの受熱温度を推定する重要な判断材料となります。樹熱温度によって表面の色は以下のように変化します。

表面へのすすの付着→300℃未満
ピンク色　　 →　　 　 300℃～600℃
灰白色　　　 →　　 　600℃～950℃
淡黄色　　　 →　　　　950℃～1200℃
溶解する　　 →　　　 1200℃以上

上の写真のマンション火災現場の壁面はピンク色を呈しており、300℃～600℃の受熱温度であり、また爆裂も発生していたため火害等級Ⅲ級であると判断しました。

コンクリートは500℃～580℃の受熱で内部の浮遊アルカリ分である、水酸化カルシウムの分解が起こり、アルカリ性を失います。(中性化反応)中性化した鉄筋コンクリートは鋼材腐食のリスクが高まるため、アルカリ付与剤を噴霧、含浸させることにより再アルカリ化を行いました。

火害を受けたコンクリートの現場での一次調査としては、中性化深さ測定や、リバウンドハンマーによる反発度試験などを行います。

また二次調査としてコア及び鋼材の抜き取り調査、構造試験として載荷試験、振動試験などが挙げられます。

火害調査・診断は一日でも早い復旧が望まれるため、いかに迅速かつ適切な調査・補修を行えるかが重要です。

アルカリシリカ反応(ASR)

骨材からセメントへ向かってゲルを伴うひび割れが伸びている。
また反応環も見受けられる。

ASRによる、骨材の割れ。

ASRの疑いのある人孔内頂版

ASRの疑いのある堤防

アルカリシリカ反応(ASR)とは

アルカリシリカ反応を起こす鉱物を多く含む骨材(反応性骨材)をコンクリートに使用することにより、コンクリート細孔中のアルカリ性水溶液と反応性骨材のある種の成分が起こす反応のことです。

この反応により骨材の周りに白色のゲル状物質(アルカリシリカゲル)が生成されます。

このゲル状物質が吸水・膨張することにより、コンクリートにひび割れやポップアウトなどの変状を引き起こします。

この反応によってコンクリートが膨張するには、水分・高濃度のアルカリ・反応性鉱物を含む骨材　の3つが必要であり、この度合いよっても膨張量に差が生じます。

アルカリシリカ反応によって起こるひび割れの特徴として、無筋コンクリートや鉄筋量の少ない構造物には亀甲状のひび割れが生じやすく、柱や梁など軸方向の鉄筋による拘束力の大きな構造物では主筋方向に沿ってひび割れが生じやすいです。

鉄筋コンクリートの場合はひび割れから水分が侵入し、鉄筋が腐食したり、表面に錆汁が見られることがあります。アルカリシリカ反応によって発生するひび割れは比較的幅が大きく、20mm～30mmに達するものもあり、表面に白色ゲルの滲出が見られることが多く、骨材には黒色環(反応リム)の発生が見られます。

今後もアルカリシリカ反応によるコンクリートの膨張が進行すると予想され、将来的に構造物の耐久性に著しい影響が出る恐れのある場合、アルカリシリカ反応の進行の抑制対策を行います。