第6回シンポジウム「コンクリート構造物の非破壊検査」
2018年8月2日 於：芝浦工業大学豊洲キャンパス

報告 超音波トモグラフィ装置を用いた
コンクリート内部の非破壊試験・調査事例(株)地球システム科学〇坂本浩之（正会員）・三上創史

青木あすなろ建設(株)新井佑一郎・佐藤俊男・牛島栄内容• 1．はじめに• 2．調査概要• 2.1 超音波トモグラフィ装置の概要• 2.2 模擬試験体を用いた調査の概要• 3．各試験体の概要と検証結果••••

3.1 床版モデルの概要と検証結果
3.2 トンネル覆工モデルの概要と検証結果
3.3 基礎梁、スラブ・壁モデルの概要と検証結果
3.4 コア抜きによるかぶり実測値との比較• 4．まとめ21．はじめに高度経済成長期に建設された大量のコンクリート構造物は、建設から40～50年が経過し、大規模な改修・更新が必要な時期を迎えている。
特に改修工事を行う場合、躯体への開口新設、アンカー打設が行われるため、コンクリート内部の配筋状態や埋設配管の位置や有無を調査する必要がある。

表-1 RC構造物の非破壊試験法の特徴1)
非破壊試験法
弾性波
検査・点検項目

電磁波

超音波
衝撃打音

電磁波
レーダ

電磁誘導

超音波
トモグラフィ

超音波 弾性波

使用周波数帯域

横波
25kHz～85kHz

2MHz～
5MHz

80Hz 20Hz 1600MHz～～～
35kHz 20kHz 600MHz

20kHz～40kHz

適用可能深さ

2.0m

1m

2.5m

0.3m

0.1m

分類

0.2m

本報では、超音波トモグラフィ装置
施工不良（ジャンカ、コールド概観〇〇〇〇〇
ジョイント）を用いた、実構造物を模擬した供試
〇
配筋状態
〇〇
多段配筋可体において実施した、コンクリート内
〇
〇
〇
かぶり厚さ
多段配筋可上筋可上筋可部の配筋状態、埋設配管、版厚の 検査
強度〇〇〇コンクリート品質
非破壊試験、調査事例についての緻密性〇〇〇
部材厚さ・内部欠陥（空洞、検証結果を報告する。
〇〇〇〇〇配管）〇〇〇〇
適用性を検証しながら、データ蓄 点検 ひび割れ・はくり※ 超音波伝搬速度（横波）の大小による表層の緻密性評価が可能。
積を進めて点検・診断に活かしたい。出典 大成出版社「非破壊・微破壊試験によるコンクリート構造物の検査・点検マニュアル」により作成※

32．調査概要
2.1 超音波トモグラフィ装置の概要
・試験装置の仕様
外形寸法：縦38㎝×横13㎝×高14㎝
使用周波数：25ｋＨｚ‐85kＨｚ 可変 ＠5kHz
・アレイセンサ配置
4行×12列（CH)＝48CH・原理
CH1より超音波横波が発信される。
CH2-CH12で反射波が受信される。
反射波の伝搬時間と初期設定した横波伝搬速度から、試験装置の解析ソフトによって、2次元トモグラフィ画像として内部の鉄筋、配管等を表示する。

写真－1 試験装置
12CH

4行

写真－2 アレイセンサの配置状況
超音波トモグラフィ装置

図－1 超音波伝搬のイメージ
4

2.2 模擬試験体を用いた調査の概要
4つの試験体を用いて検証した。

表-2 検証に用いた試験体概要
試験体板厚, 断面(mm)

鉄筋空隙

500

D22, D19

電気配管

トンネル覆工2)

400

D16なし

基礎梁3),4)1000×950

D10～D35なし

コア抜き調査実施

スラブ・壁3),4)

200

D13なし

コア抜き調査実施

床板2)

備考

試験体調査に関する引用文献
2）坂本，三上，牛島：超音波トモグラフィ・非破壊検査装置を用いたコンクリート構造物の調査事例, セ
メントコンクリート, No.810, pp.50-58, 2014.83）新井, 坂本, 三上, 牛島：超音波アレイセンサ（横波）を用いたコンクリートの非破壊試験法に関する検証, 日本コンクリート工学会, コンクリート工学年次論文集, Vol.39, No.1, pp.1831-1836, 2017.74）新井, 坂本, 三上, 佐藤, 牛島：超音波横波トモグラフィ装置によるコンクリート内部調査事例, 土木学会 第72回年次学術講演梗概集, pp.509-510, 2017.953．各試験体における検証の概要と結果
3.1 床版モデルの概要と検証結果
・検証結果から，D22の2段配筋およびポリエチレン電線管φ65㎜が検知できた。
・検証位置は試験体断面図と良く整合した。
・版厚500mmの部分に線状の強い底面反射が検知され、精度よく検出可能であることが確認された。

図－2 RC床版試験体の断面

鉄筋D22

鉄筋D22

電線管φ65㎜

鉄筋D22

鉄筋D22
底面

写真－3 試験位置

図－3 検証結果

6

3.2 トンネル覆工モデルの概要と検証結果
・側壁部の鉄筋D16、かぶり150mm、鉄筋間隔250mmに配置された鉄筋、厚さ400mmから背面反射波が明瞭に検知できた。
・背面からの多重反射が800mm深度に検知された。
・頂部では，鉄筋径D16，かぶり100㎜，鉄筋間隔径250㎜に配置された鉄筋、厚さ380㎜から背面反射波が検知できた。
・頂部の鉄筋かぶりは，側壁部150㎜に比べて50㎜小さくなった。打設時のコンクリートによる鉄筋の沈み込みによるものと推察される。

鉄筋 D16

鉄筋 D16

鉄筋 D16

背面

鉄筋 D16背面

背面の多重反射

①側壁部

②天頂部

図－5 トンネル覆工の探査結果
②天頂部

①側壁部
1.5m
8m

写真－4 トンネル覆工モデル写真

40cm

図－4 トンネル試験体探査位置73.3 基礎梁、スラブ・壁モデルの概要と検証結果
X：2-D13＠200
Y：2-D13＠200

r
Y 方向

X 方向

uc

XY

写真－5 スラブ・壁モデル配筋s
黄：主筋方向
赤：主筋直行方向写真－6 基礎梁モデル配筋

8

・スラブ・壁モデルは、鉄筋量は0.63％で細径の鉄筋・基礎梁モデルは、鉄筋量が1.17～1.41％と多く、太径の鉄筋・矢印（黄色、赤色）に示す方向で、超音波トモグラフィ装置による検出を行った
・調査方向の影響として、基礎梁試験体では主筋方向による差が考えられる

配筋量・鉄筋径が異なる2種類の試験体において、超音波トモグラフィ装置を用いて、断面内の検出の有効性を確認した。
・スラブ壁モデルによる場bb板厚の計測は、実測値とほぼ同じ値となった・上端筋の鉄筋間隔は、試験体設計時の値とほぼ同一となった・基礎梁では、鉄筋太さ（主筋・スターラップ）により反射の強さが異なることが分かった
・ダブル配筋の検出精度について、今後の課題として検討する配筋量と鉄筋径が大きく異なる2種類の試験体において、双方とも同等の検出精度であることを確認した。
表－4 スラブ・壁モデルの計測値と実測値比較
診断項目
上筋かぶり厚鉄筋間隔計測値(mm) 実測値(mm)表－5 基礎梁モデルの計測値と実測値比較

誤差(mm)

誤差率(%)

診断項目
上筋かぶり厚計測値(mm) 実測値(mm)誤差(mm)

誤差率(%)

7570

57.1

6.3

105

115

-10-8.7-5-2.6100

100

00.0-5-2.695

100-5-5.095

100-5-5.09095-5-5.3100

100

00.095100-59 -5.0757057.185805190195185190

鉄筋間隔

3.4 コア抜きによるかぶり実測値との比較
鉄筋跡

鉄筋跡

鉄筋跡

かぶり深さ
実測値

採取コア

計測した
鉄筋位置

梁

スラブ壁

採取コアの状況（Φ-50mm）

位置誤差実測鉄筋（D10）コアの実測方法
表‐6 計測値と実測値の比較
鉄筋かぶり
計測（mm）

実測（mm）

誤差率（％）

位置誤差（mm）

D1350

5001.5

D101101110.94

調査部位

鉄筋壁
梁

コア採取後の内部（梁モデル）

かぶり厚さ、鉄筋位置の検出精度は良好であった。

1010

4．まとめ・超音波トモグラフィ装置を用いて、各種コンクリート構造物を模擬した試験体内部の鉄筋、電気配管、版厚の検知と鉄筋探査精度について非破壊試験を行った結果、以下のことが確認できた。
・床版モデルでは、版厚50㎝、D22ダブル配筋、ポリエチレン電線管φ65㎜・かぶり215㎜の検知ができた。
・トンネル覆工モデルでは、覆工厚40㎝、D16シングル配筋・かぶり150㎜が検知できた。
・基礎梁、スラブ（版厚235㎜）・壁モデルでは、鉄筋位置の検出を行った。その結果、試験体設計時の鉄筋位置と概ね対応することが確認された。
・コアによるかぶり実測値との比較において、検知精度は高く、診断も短時間で容易に行えることが確認できた。
・今後も実構造物での試験データを更に蓄積し、適用性、検知精度を検証することで、インフラストックであるコンクリート構造物の点検・診断に貢献できればと考え11ている。