iTECS技術とは

iTECS技術の特徴

　　■ 測定は叩くだけ
　　　　　　センサーを測定面に軽く押し付けて打撃するだけの操作で、
　　　　　コンクリートを破壊せずに、またコンクリート表面に対して
　　　　　特別な処理を必要とせずに測定が可能

　　■ 多機能
　　　　　　コンクリートのひび割れ深さ、コンクリートの厚さや内部
　　　　　状況、推定強度が測定可能

iTECS技術の内容

　　☆ コンクリートの圧縮強度推定
　　　　　圧縮強度は、弾性波速度と圧縮強度の関係式（強度推定式）から推定する。

　　☆ コンクリート厚さ測定と内部欠陥状況の探査
　　　　　コンクリート内部の多重反射を捉えて、時間窓ＭＥＭ法によるコンクリート厚さを測定すると
　　　　ともに、内部欠陥状況を探査する。

　　☆ コンクリートのひび割れ深さの測定
　　　　　ひび割れを挟んだ２点での縦弾性波の伝播時間差を２点の距離を複数点設定して測定し、２点の
　　　　距離と伝播時間差関係からひび割れ深さを算出する。

　iTECS法（衝撃弾性波法）
　iTECS法は、衝撃弾性波法を使ってコンクリート構造物を検査する非破壊試験法のひとつです。
　衝撃弾性波法とは、コンクリート表面を鋼球で叩いて衝撃を与えると、コンクリート中の弾性波は、物性の異なる境界面で反射して戻ってくる。戻ってきた弾性波は、表面で再び反射する為、多重反射による周期的な定在波となる。 この周期は、波動が測定面と背面あるいは内部欠陥を１往復する時間に等しい。つまり周期を分析すれば、コンクリートの厚さ、あるいは内部欠陥の有無、欠陥の深さが検知されることになる。
　多重反射P波による共振周波数成分を利用し、既知の弾性波速度から板厚を算出する。

　また、弾性波は、物性の違う２層が存在するとき、境界面で必ず反射する。反射する割合は、弾性波が伝わる能力を表す音響インピーダンスZ（N・S／m3）に依存し、反射率は次式のようになる。

　コンクリート、水、空気のZの値を求めると、
　�@コンクリート：Zc=2300kg/m3×4000m/s=9.2×106 N・s/m3
　�A水：Zw=1000kg/m3×1500m/s=1.5×106 N・s/m3
　�B空気：Za=1.2kg/m3×331m/s = 4.0×102 N・s/m3
 
従って、コンクリートと水またはコンクリートと空気の反射率は以下のようになる。
 
・コンクリートと水の反射率R1は、

　よって、R1は約７２％反射する。

・コンクリートと空気の反射率R2は、

　よって、R2は約１００％で反射する。
　従って、コンクリートと空気の反射率は、ほぼ１００％で全反射すると仮定できる。

　弾性波とは？
　コンクリ−トの一点に衝撃を加えると、圧縮波（P波）、せん断波（S波）、表面波（R波）が発生し、コンクリートの内部に球面波となり、各波面は固有の伝搬速度で伝わっていく。 P波は粗密波つまり体積変化する波で、形状変化する波よりも速い。各波の伝搬速度を、Ｐ波：Ｃp，Ｓ波：Ｃs，Ｒ波：Ｃrとし、Ｐ波、S波、R波の速度の関係は、縦弾性係数E、密度ρ、ポアソン比νとすると、 それぞれの次式のように表される。

　コンクリートの圧縮強度を推定する
　コンクリートの圧縮強度の推定強度は、国土交通省で採用されている方法で測定し、(独)土木研究所強度推定式を使って強度を推定します。
　右図は、様々な条件のコンクリート供試体を制作し、弾性波速度を測定した値と圧縮試験の結果で得られた圧縮強度との相関関係図です。
　従って、弾性波速度が分かれば相関関係から、その圧縮強度を推定する事が出来ます。

　ひび割れ深さを測定する
　コンクリートのひび割れ近傍で打撃すると、弾性波は球状に伝搬しひび割れ先端で回折する。この縦弾性波を測定して、ひび割れ深さを測定する。

　受信センサーの測定波形の第１波は、縦弾性波がひび割れ先端を回折する角度によって変化し、回折角度が90°以下の第１波は、下向きの波形状、回折角度が90°以上の第１波は上向きの波形状となる。
　測定は、ひび割れを挟んで打撃点と受信センサーを設置し、両者の距離を変化させながら測定し、波形の第１波を観測して回析角度が90°となる設置点を把握する。この時、ひび割れ先端、打撃点および受信センサーの設置点は同一円弧上の点となることを利用してひび割れ深さを算出する。

　この時、ひび割れ先端、打撃点および受信センサーの設置点は同一円弧上の点となることを利用してひび割れ深さを算出する。

　また、斜めひび割れの場合のひび割れ深さの算出方法は、右図のように２つの円の交点が先端になるように描く。
　インパクターa点での上向き圧縮波の観測点がA、インパクターｂ点での上向き圧縮波の観測点がＢ。DAとDBを直径とする円曲線の交点とコンクリート表面のひび割れを結ぶと、ひび割れ線と深さの位置を示している。

iTECS技術の流れ

iTECS技術とその他調査の比較

研究レポート

複数センサーでのパワー比同時測定によるコンクリート構造物の内部空隙探査

島田浩司、石垣享一　他

平成28年度　秋季講演大会（仙台）

日本非破壊検査協会

複数センサー固定・ハンマー移動による剥離探査の実験

島田浩司、石垣享一　他

平成27年度　秋季講演大会（札幌）

日本非破壊検査協会

多点同時測定によるコンクリート構造物の剥離探査

島田浩司、石垣享一　他

平成27年度土木学会全国大会　第70回年次学術講演会

土木学会

ひび割れ深さによる弾性波速度の変化

石垣享一　他

講演概要集
平成26年度秋季講演大会

日本非破壊検査協会

主な実績