コンクリート内部を貫通する鋼材に生じる劣化の非破壊評価

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 24560587
• Research Institution: Tokyo City University
• Principal Investigator: 白旗 弘実 東京都市大学, 工学部, 准教授 (40298013)
• Keywords: 橋梁 / 腐食 / 鋼・コンクリート界面 / 非破壊検査

Research Abstract

社会基盤の老朽化の問題が指摘されてきている．その中の一つに2007年に，コンクリート床版を貫通した斜材をもつ鋼トラス橋において，コンクリート床版内で斜材が腐食し切断した事故がある．破断のメカニズムとして，コンクリートと斜材の間に剥離が生じ，雨水の滞留により，鋼材が腐食していったことが考えられている．トラス斜材の腐食はコンクリート内部にあるので，肉眼では確認することがきわめて難しくなる．何らかの非破壊検査手法を適用せざるを得ない．本研究の目的はコンクリート部材に埋め込まれた鋼材の腐食を検出することである．
非破壊検査手法の中でも当該研究において，これまでは赤外線サーモグラフィの適用を試みてきた．赤外線サーモグラフィは大きくアクティブ法とパッシブ法に分けられる．熱源を強制的に加えるアクティブ法を適用することとした．昨年度以前は熱を与える方法をとったが，昨年度は冷却する方法を試みた．実験で用いた供試体は約20cm立方の型枠を作り，中に鋼板を設置し，フレッシュコンクリートを流し込むことで作製した．鋼板はコンクリートとの付着を切り離すため，厚さ0.1mmオーダーのグリスを塗ったアクリル板を置き，硬化後に引き抜くことで界面き裂を模擬した．冷却には，コールドスプレーおよびドライアイスを使用した．コールドスプレーを使用した際に，冷媒除去後5分間の温度計測により，界面き裂検出を行った．き裂がある場合，界面部の温度上昇が遅くなり，き裂検出の可能性が示された．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

昨年度は超音波探傷に取りかかるつもりで研究をすすめていたが，赤外線中心の実験を行い，進捗が必ずしも芳しくなかったといえる．赤外線では画像を取る角度により，結果が大きく影響されることが理由で，角度を検討することで，時間が大幅にかかってしまった．昨年度には超音波探触子を購入し，少しではあるが，超音波による実験も開始している．いた波法から開始しているが，板厚減少量が少ないためか，違いが顕著に現れてきていないのが現状である．供試体の人工欠陥(板厚減少)をもっと簡単なものから始めるなどして，改善を図りたい．既往の文献ももう少し調査して，改善につながる対策を考えていきたい．

Strategy for Future Research Activity

平成26年度は超音波探傷試験を中心に行い，腐食による減厚を調べる予定である．既往の研究では，板波を用いた例があるが，当該研究では，横波(SV波)斜角法を検討する．さらに表面波の適用も試みる．板波とは，板の上下面で共振するような形で伝播していく波である．薄板の探傷に主に適用されてきた手法である．対象とする部材の板厚は10mm程度であり，コンクリートに埋め込まれている部分は長さとして20cmほどであるので，入射角が非常に浅くなることは明らかである．板波，横波，表面波いずれの場合においても，実構造物では，コンクリートをまたぐ形で探触子を配置することは容易ではないが，実験では，またぎ走査から始めることとする．降雨時においては，界面は湿潤状態となるので，乾燥状態とは波動伝播挙動が変わるものと考えられる．水に浸すなどして，実験を行う予定である．乾燥過程においても挙動が変化していくものと考えられるので，探触子を放置した状態で，数時間後に同様の実験を行うことも考えている．またぎ走査がうまくいった場合，これを片側探傷に変えて検討する．片側探傷の場合，二探触子法および一探触子法の適用が考えられる．二探触子法は二つの探触子を用いて，片側を送信，もう一方を受信として探傷する方法であるが，たがいを独立に走査することができるので，得られる情報量が増えることとなり，一探触子法と比較して，減厚を検出しやすいものと考えられる．その他にも，入射波を収束させる探触子の使用，可変角探触子の使用もパラメータとして考慮する．

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

平成25年度は24年度と同様であるが，供試体の作製で思ったほど費用がかからなかった．供試体を破壊しなかったことにもよると思われる．
平成26年度においても，新たな供試体を作成する．さらに超音波探触子(センサ)の購入を予定している．超音波センサは周波数，入射角度，縦波，横波といった波の種類などで用途が分けられているが，繰越金を超音波センサの購入費用に充てることにより，より多くの条件を検討したい．