土木学会第67回年次学術講演会(平成24年9月)

Ⅴ‑002

赤外線による RC 構造物の鉄筋腐食性状評価における熱画像処理の適用性に関する研究
中央大学

学生会員

○今井 嵩弓

中央大学

正会員

大下 英吉

西日本高速道路エンジニアリング株式会社

正会員

林 詳悟

1. はじめにえにくくなる。すなわち，ばらつきが大きくなると温著者らによる RC 構造物内の鉄筋腐食性状を定性的度変化の抽出が困難となるため，出力関数を用いてばかつ定量的に非破壊・非接触で評価を可能とする非破らつきを除去することとした。なお，この関数にはロ壊検査システムは，電磁誘導によって強制加熱されたジスティック関数が適している。

鉄筋からコンクリート表面に伝搬した熱を赤外線サー(2) ピクセル間の補間方法

モグラフィにて撮影し，表面温度性状をもとに鉄筋腐サーモグラフィカメラの画素数が少ないとピクセル食率を推定するというものである 1),2)。

間を補間することが必要となる。そのため，ある範囲

本研究では，鉄筋の格子部における鉄筋に発生する加の累積値を 1 画素情報に置き換える手法を採用した。

熱むらによる影響を解消し，鉄筋腐食性状をより鮮明

その手法を用いると，熱画像におけるコンクリート表に可視化することのできる熱画像処理方法を適用する

面の温度性状のばらつきを軽減することが可能となる。

とともに，その有用性について検討する。

3. 画像処理手法の適用による温度性状の可視化

2. 本システムにおける画像処理方法

3)

3.1 鉄筋が全面腐食した試験体

2.1 熱画像上の加熱むらの除去(1) 実験概要

本研究では撮影した熱画像に対して林等 3)の提案し実験概要を図－1 に示す。かぶりを 30mm とした試験ている画像フィルター処理を線的に適用することで加体を対象として本システムを適用し，コンクリート表熱むらをどの程度軽減できるのかを検討する。

面の温度性状を確認した。鉄筋は D16(SD295)であり，鉄筋の加熱むらがコンクリート表面の熱画像に及ぼ

かぶり 30mm の位置に 200mm の間隔で 2 本配筋し，一す影響を除去するために，温度分布の移動平均を求め

方は軸方向全長に渡って比較的均一な腐食を生じた腐て，対象ピクセルの温度を引算することとした（以下，食鉄筋で，もう一方は非腐食鉄筋である。

強調指標）。この指標を用いると，コンクリート表面に鉄筋の腐食方法に関しては，鉄筋を大気中に暴露す及ぼす鉄筋の加熱むらの影響を軽減することが可能とることによって腐食させ，所定の位置に設置した後になる。強調指標は画像領域で行と式(1)で表現できる。

コンクリートを打設することにより作成した。

N −n M − ng (i, j ) = ∑ ∑ [ f (i, j ) − µ (i, j )](2) 熱画像フィルター処理の適用(1)

図－2(a)に加熱停止 180 秒後のコンクリート表面のj = n i =n

ここで，熱画像を示す。上縁の鉄筋は非腐食鉄筋，下縁は腐食
入力画像： f (i, j )鉄筋である。それぞれの鉄筋上の表面温度を相対的に出力画像： g (i, j )比較すると，腐食鉄筋直上では温度が低くなっている。

nn1µ (i, j ) =f (i + k , j + l )2 ∑ ∑(2n + 1) l = − nk = − n

これは，腐食性生物の有する断熱材的効果によるもの
で，その影響によりコンクリート表面の温度上昇量がn = 撮影距離によって変更 する。

2.2 検出素子間のばらつき軽減方法

低くなることがわかっている。しかし，鉄筋 1 本の温(1) 出力関数を用いた温度変化部の強調

度性状に着目すると，いずれの鉄筋も A 面において高赤外線サーモグラフィカメラの検出素子間の測定誤

温，B 面において低温となる分布を示しており，コイル差や測定対象物のばらつきがある場合，温度変化を捉による加熱むらが生じている。このような加熱時の温キーワード

非破壊検査，電磁誘導，鉄筋腐食，サーモグラフィ，鉄筋格子，画像処理

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‑3‑

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土木学会第67回年次学術講演会(平成24年9月)

Ⅴ‑002

均一加熱領域 300

コンクリート表面に近い側の鉄筋かぶり 30

コンクリート表面から遠い側の鉄筋

非腐食鉄筋

30250

腐食鉄筋

180200 450

図－1450腐食試験体の形状寸法

B面

300
単位：mm700図－3 格子試験体の形状寸法

単位：mm

非腐食鉄筋

非腐食鉄筋

A200500

面

AB面

面

腐食鉄筋

腐食鉄筋

(a) 処理前(b) 処理後図－2 腐食試験体の熱画像(加熱停止 180 秒後)(a) 処理前(b) 処理後図－4 格子試験体の熱画像(温度最高時点)

度むらが鉄筋の腐食量の測定精度に影響を及ぼす要因

ート表面温度が最大となる時点の熱画像に対し，前述であり，このむらを如何に解消できるかが重要である。の画像フィルター処理を適用した熱画像である。コン

図－2(b)は同図(a)の熱画像に画像フィルター処理をクリート表面に近い側の鉄筋に着目してフィルター処適用した画像である。判定画像では鉄筋腐食の進行度

理を適用したことにより，コンクリート表面から遠い合いに伴った閾値を設定し，鉄筋の状態を青，黄，赤側の鉄筋の影響が無くなっている。また，鉄筋がほぼで表示している。図－2(a)および (b)の熱画像を比較す

一様に健全であると判定されていることから，鉄筋のると，鉄筋の腐食領域がより鮮明に可視化され，非腐腐食性状評価を行うことが可能であると考えられる。

食鉄筋と腐食鉄筋の差異がより明確になっていること

4. まとめがわかる。さらに，同図(a) において確認された加熱む(1)

コンクリート中に全面に渡って腐食した鉄筋をらの影響がほぼ除去されていることがわかる。これら

配筋した場合，画像フィルター処理を適用するこのことから，本実験結果の熱画像に画像処理を適用すとで，鉄筋の加熱むらを軽減することが可能であることは，有用性があると言える。

る。

3.2 鉄筋が格子状に配筋された試験体(2)

コンクリート中に健全鉄筋を格子状に配筋した(1) 実験概要

場合，画像フィルター処理を適用することで，鉄図－3 に試験体の形状寸法を示す。格子鉄筋の格子部筋格子部の高温となる箇所を取り除くことが可能の影響を検討するために，鉄筋は全て D16(SD295)の健である。

全鉄筋を使用し，コンクリート表面に近い側の鉄筋の参考文献

かぶりが 30mm，格子間隔が 200×300mm である。

1)

(2) 熱画像フィルター処理の応用
鉄筋の格子部直上のコンクリート表面温度が最高と2)なる時点での熱画像を図－4(a)に示す。同図から，格子部上のコンクリート表面において非常に高温となり，鉄筋中心部と格子部上の表面温度差は最大で約 1.2℃で3)ある。これは，鉄筋格子部における鉄筋量が多く，結束線の影響も加わって電磁誘導の特性から鉄筋の温度上昇量が大きくなるためである。
図－4(b)に示した画像は，同図(a)の格子部のコンクリ‑4‑

梅原 稔之，大下 英吉：電磁誘導加熱を用いた各種非破壊検査における鉄筋加熱むら解消法に関する研究，コンクリート工学年次論文集，Vol.30，No.1，pp.1143-1148，
2008
大下 英吉，堀江 宏明，長坂 慎吾，谷口 修，吉川 信二郎：電磁誘導加熱によるコンクリート表面温度性状に基づいた RC 構造物の鉄筋腐食性状に関する非破壊検査手法，土木学会論文集 E，Vol.65, No.1, pp.76-92, 2009
林 詳悟，橋本 和明，明石 行雄：赤外線サーモグラフィ法における熱画像診断支援システムの提案，土木学会年次学術講演会講演概要集論 第 6 部，Vol.65No.7/VI-159，
pp.317-318，2010