世界初の完全非破壊コンクリート遠隔打音検査手法を開発　コンクリート構造物のひび割れをレーザーで素早く視覚化

芝浦工業大学(東京都港区／学長 山田 純)工学部機械機能工学科・細矢 直基教授、機械工学専攻 若田 祥氏、国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構(千葉県千葉市／理事長 平野 俊夫)量子ビーム科学部門関西光科学研究所・長谷川 登主幹研究員、錦野 将元研究統括らの研究チームは、コンクリート構造物の欠陥をレーザー誘起プラズマから発生する衝撃波で検出する、世界初の完全非破壊な遠隔打音検査手法を開発しました。

コンクリート建造物の健全性診断は専門の技術者による目視・打音検査で行っていますが、今後予測される需要に対して技術者不足や診断に掛かる時間の改善が必要とされています。本手法では、コンクリート構造物の表面近くにレーザー誘起プラズマでレイリー波を発生させ、欠陥部分を特定できます。建造物に直接衝撃を与えず、打音検査より計測点数が少ないことで、非破壊・遠隔で素早くコンクリート欠陥を検出します。
※この研究成果は、「International Journal of Mechanical Sciences」誌オンライン版に掲載されています。

＜ポイント＞
打音検査に代わる完全非破壊コンクリート遠隔打音検査手法を開発
コンクリート表面近くにレーザー誘起プラズマでレイリー波を発生させて検出


図. 遠隔非破壊検査に使用した実験装置、測定位置、レイリー波の伝播

■研究の背景
橋梁やトンネルなどの大型コンクリート構造物はその安全性を保つために、長期間の荷重によるひび割れなど、欠陥がないか定期的に検査する必要があります。通常、専門技術者による目視検査・打音検査が行われますが、構造物が大きくなるほど検査に時間がかかります。また、その検査の効果は検査員の技量に左右されます。今後増え続けるインフラの老朽化に対処するためには、検査の効率化と信頼性が課題となっています。この課題を解決するために、今回レーザー誘起プラズマから発生する衝撃波を用いて欠陥を特定する新たな方法を開発しました。この新しい手法は、より速く、遠隔でコンクリート構造物の評価を行うことが期待できます。

■研究概要
ハンマーを使った打音検査に代わる検査方法として、コンクリート構造物の表面近くに衝撃波を発生させる方法があります。この衝撃波が構造物に振動を与え、その振動を解析することで欠陥を検出することができます。そして、このような検査では、構造物に損傷を与えない衝撃波を発生させる必要があります。