コンクリート材料の超音波非破壊評価

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今年度は,コンクリートの圧縮破壊時に生じた損傷度を定量的に評価することを目的として,異なる水-セメント比を持つ3種類の立方体のコンクリート試験体を作成し,圧縮荷重下において超音波透過試験とAE試験を同時に実施した.超音波透過試験では水-セメント比が40%,50%,60%の3種類のコンクリート試験体に対して圧縮荷重を載荷しつつ,透過波の100kHzの基本波の減衰及び200kHzの高調波の振幅を求めた.この超音波透過試験は前年度の実験におけるデータのばらつきを確認するための追加実験も兼ねて行われた.その結果,水-セメント比が大きいコンクリートほど透過超音波の振幅値のばらつきは大きく,圧縮荷重が増大するにつれてばらつきが小さくなることがわかった.また,AE試験では載荷と徐荷を伴うコンクリート圧縮試験を行ってAEイベント数を計測し,フェリシティ比と超音波の特性との関係を検討した.基本波の振幅値は,AEイベント数から求めたフェリシティ比とも非常に良い相関を示した,コンクリートの材料評価では超音波の音速が指標としてよく用いられるが,音速は微小き裂の発生といった初期の損傷には鈍感であるのに対し,基本波の減衰や高調波の振幅は初期の損傷にも敏感に反応する指標である.これらのことから,超音波の振幅は,コンクリート内部に生じる微小き裂の発生による損傷度を表す指標として非常に適していることがわかった.一方,コンクリートのような非均質材料に対する新たな波動解析法の開発も実施した.具体的には粘弾性非均質材料に対して演算子時間域高速多重極境界要素法と呼ばれる新しい解析手法を開発し,波動の減衰のモデル化を行った.