低周波超音波法の定量化とコンクリート構造物の健全度評価への応用に関する研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12450182
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 廣瀬 壮一 東京工業大学, 大学院・情報理工学研究科, 教授 (00156712)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 北原 道弘 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60135522) ; 木本 和志 東京工業大学, 大学院・情報理工学研究科, 助手 (30323827) ; 大即 信明 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (40211106) ; 永田 泰昭 新日本製鐵(株), 設備技術開発センター, 主任研究員
• Keywords: 低周波超音波 / 非破壊検査 / コンクリート / 送信受信探触子 / レーザー振動計 / インパクトエコー法 / 数値シミュレーション

Research Abstract

コンクリート構造物の耐久性が社会的な問題になっている中,本研究はコンクリート材料あるいは構造の非破壊検査に適しているであろう数十kHz〜数百kHzの低周波域における超音波に注目し,ソフトとハードの両面からのアプローチにより定量化を行うことを目的としている.本年度は3年計画の初年度で,低周波超音波の1.「最適な計測装置」,2.「数学モデル化」,3.「基礎実験」の各基本項目について検討を行い,以下の結果を得た.1.「最適な計測装置」においては,まず,超音波の送信装置として,圧電型探触子,磁歪型探触子,鋼球落下をとりあげて入力電圧と波形,あるいは鋼球の大きさを変化させ,各々の送信装置から発せられる超音波の特性を明らかにした.次に受信装置として,加速度計,変位計,レーザー振動計を取り上げて,それぞれの受信感度および相互のキャリブレーション方法について検討した.送信,受信のいずれにおいても対象とする欠陥に最適な手法を選択することが重要であることが明らかとなった.2.「数学モデル化」においては,境界要素法を用いた数値シミュレーションにより,検査表面での表面波や構造物の側方境界からの反射波など欠陥評価に無関係な波動場の除去方法について考察を行った.3.「基礎実験」においては,コンクリート材料内に伝播する波動の基本特性を明らかにするとともに,コンクリート内の空洞,鋼とコンクリートの接合面での剥離評価に関する基礎実験を行った.

Research Products

• [Publications] J.Bacud,S.Hirose, et al.: "Detection of thickness, cracks, voids and tendon ducts using ultrasonic impact-echo method"Proc.Third Regional Symposium on Infrastructure Development in Civil Engineering (RSID-3). 51-58 (2000)
• [Publications] R.Tanaka and S.Hirose: "Nondestructive evaluation of material interfaces by surface acoustic waves"Proc.1st Int.Conf.Struct.Stability and Dyn.. 549-554 (2000)
• [Publications] 田中亮一,廣瀬壮一: "ラム波を用いた鋼・コンクリート界面の非破壊評価"第50回理論応用力学講演会講演概要集. 265-266 (2001)