論 文 題 名 ： 熱 赤 外 線 映 像 法 を 用 い た モ ル タ ル 吹 付 け の り 面 及 び コ ン ク リ ー ト 道 路 橋 の 変 状 調 査 手 法 の 研 究
A Study on the Development of Mortar Shotcreted Slope and Concrete Road Bridge Deterioration Detection Technique by Applying Thermal Infrared Imaging Method
長 崎 大 学 大 学 院 生 産 科 学 研 究 科 浅 利 公 博
近 年 、 高 度 成 長 期 に 建 設 さ れ た 構 造 物 が 経 年 3～ 40 年 を 越 え 、 老 朽 化 に 対 す る 維 持 管 理 の 重 要 性 が ま す ま す 高 ま っ て い る 。こ れ に 伴 い 調 査 診 断 に お い て 、様 々 な 非 破 壊 検 査 が 用 い ら れ る よ う に な っ た が 、こ れ ら の ほ と ん ど が 対 象 構 造 物 に 接 触 す る こ と を 必 要 と し 、調 査 費 に 占 め る 足 場 や 高 所 作 業 車 等 の 補 助 設 備 ・ 機 械 の 費 用 は 大 き な 負 担 と な っ て い る 。 そ の た め 、 遠 隔 か ら 可 能 な 非 破 壊 検 査 の 開 発 が 切 に 望 ま れ て い る と こ ろ で あ る 。
熱 赤 外 線 映 像 法 は 、非 破 壊 か つ 遠 隔 か ら 可 能 な 調 査 法 で あ る た め に 、1990 年 代 後 半 か ら 種 々 の 構 造 物 に 用 い ら れ 始 め た が 、 気 象 状 況 の 影 響 等 も あ り 、 調 査 結 果 に は 、 ば ら つ き が 見 ら れ た 。 こ の 理 由 は 、 1990 年 代 後 半 ま で の 熱 赤 外 線 画 像 装 置 の 性 能 が 未 だ 十 分 で な か っ た こ と 、そ の た め に 自 然 状 態 下 に お け る 対 象 構 造 物 の 温 度 変 化 に つ い て の 調 査 が 、十 分 に 行 え な か っ た た め と 考 え ら れ る 。
本 研 究 は 、 モ ル タ ル 吹 付 け の り 面 お よ び 橋 梁 調 査 へ の 熱 赤 外 線 映 像 法 の 適 用 を テ ー マ と し て 、可 能 な 限 り 現 場 計 測 を 実 施 し て 収 集 し た デ ー タ の 分 析
と 、シ ミ ュ レ ー シ ョ ン 解 析 に 基 づ き 、同 法 に お け る 精 度 向 上 手 法 を 提 案 す る も の で あ る 。 現 場 計 測 で は 、 良 性 能 な 熱 赤 外 線 画 像 装 置 に よ る 観 測 だ け で な く 、 日 射 量 測 定 、 熱 電 対 に よ る 温 度 変 化 計 測 、 打 音 ・ ド リ ル 削 孔 検 証 な ど 、 種 々 な デ ー タ の 収 集 に 努 め た 。 従 来 の 自 然 環 境 下 に お け る 熱 赤 外 線 映 像 法 が 、日 射 の 放 射 熱 に よ る 熱 の 移 動 を 重 視 し て 、健 全 部 と 変 状 部 の 温 度 差 が 生 じ な い 時 間 帯 を 避 け つ つ 、日 中 に 観 測 を 行 っ て い た の に 対 し 、本 研 究 の 手 法 は 、大 気 温 と 内 部 温 度（ モ ル タ ル 吹 付 け の り 面 の 土 中 温 度 や コ ン ク リ ー ト 橋 内 部 の 温 度 ）と の 温 度 勾 配 に よ る 熱 の 移 動 を 重 視 し て 観 測 す る と こ ろ に 、 そ の 特 徴 が あ る 。 以 下 、 各 章 の 概 要 を 示 す 。
第 １ 章 で は 、本 研 究 の 背 景 と 目 的 を 述 べ る と と も に 、従 来 の 手 法 と 本 研 究
の 位 置 付 け を 提 示 し た 上 で 、 本 論 文 の 構 成 を 概 説 し た 。
ま た 、 第 ２ 章 に お い て は 、 本 研 究 の 基 礎 と な る 熱 伝 達 の 理 論 と 熱 赤 外 線 画 像 装 置 に つ い て 説 明 し た 上 で 、 モ ル タ ル 吹 付 け の り 面 お よ び コ ン ク リ ー ト 橋 の 調 査 に お け る 熱 赤 外 線 映 像 法 の 測 定 原 理 を 記 述 し た 。
第 ３ 章 で は 、 モ ル タ ル 吹 付 け の り 面 に お け る 熱 赤 外 線 映 像 法 に よ る 背 面 空 洞 調 査 を テ ー マ と し 、 3 8 箇 所 の の り 面 調 査 に 基 づ き 、 観 測 時 間 帯 を 23
時 か ら 夜 明 ま で と 設 定 す る こ と に よ り 、 １ 度 の 熱 赤 外 線 画 像 の 取 得 で も 観 測 精 度 の 向 上 が 図 れ る こ と 、 終 日 、 日 陰 で 日 照 を あ ま り 受 け な い の り 面 で も 深 夜 の 計 測 に は 問 題 は な い こ と 、 計 測 日 前 の 十 日 間 の 平 均 気 温 と 当 日 の 予 想 最 低 気 温 か ら 、 観 測 の 可 否 の 予 想 が 可 能 な こ と 、 熱 赤 外 線 画 像 装 置 の 温 度 分 解 能 は 0.07 ℃ 以 上 の も の が 望 ま し い こ と 、 モ ル タ ル 吹 付 け の り 面 の 凸 部 は 、 健 全 部 で あ っ て も 背 面 空 洞 部 に 近 い 経 時 変 化 を す る た め 、 精 度 確 保 の た め に 十 分 留 意 す る 必 要 が あ る こ と 、 夜 間 の 計 測 で は の り 面 の 苔 の 観 測 精 度 へ の 影 響 度 は 小 さ い こ と 等 が わ か り 、 観 測 精 度 向 上 の 成 果 を 挙 げ る こ と が で き た 。
次 に 第 ４ 章 に お い て は 、 自 然 状 態 下 の コ ン ク リ ー ト 橋 を 対 象 に 、 変 状 調 査 の 観 測 時 間 帯 と し て は 、 深 夜 零 時 頃 か ら 夜 明 ま で が 適 し て い る こ と 、 直 接 日 射 を 受 け な い 桁 下 で あ っ て も 、 熱 赤 外 線 映 像 法 に よ る 変 状 部 の 検 出 は 可 能 で あ る こ と 、 温 度 分 解 能 0.035 ℃ 以 上 の 熱 赤 外 線 画 像 装 置 を 使 用 す る こ と が 望 ま し い こ と 、 主 桁 等 の 角 部 は 健 全 部 で あ っ て も 変 状 部 に 近 い 経 時 変 化 を す る た め 留 意 が 必 要 な こ と 等 を 明 ら か に し 、 熱 赤 外 線 映 像 法 適 用 の 際 の 精 度 向 上 を 進 め る こ と が で き た 。
第 ５ 章 で は 、 今 後 の 熱 赤 外 線 映 像 法 の 適 用 拡 大 へ の 可 能 性 を 探 る べ く コ ン ク リ ー ト 実 橋 を 対 象 に 、 現 場 実 験 を 行 っ た 結 果 を ま と め た 。 人 為 加 熱 及 び 冷 却 を 用 い た 実 験 に よ り 、 表 面 被 覆 が 施 工 さ れ て い る 桁 の 変 状 や 、 ア ス フ ァ ル ト 舗 装 の 剥 離 、 ま た 鉄 筋 の 配 筋 状 況 を 抽 出 す る こ と が で き 、 熱 赤 外 線 映 像 法 の 適 用 拡 大 へ の 可 能 性 が 得 ら れ た 。
最 後 に 第 ６ 章 に お い て 、 本 研 究 で の 結 果 と 成 果 、 今 後 の 課 題 を 総 括 し 結 論 と し た 。 本 論 文 に よ り 、 従 来 の 手 法 に よ っ て は 同 一 箇 所 を ２ 度 観 測 す る 必 要 が あ っ た も の を 、 １ 度 の 熱 赤 外 線 画 像 の 取 得 で 解 析 し 、 調 査 コ ス ト を 縮 減 し つ つ 、 観 測 精 度 を 向 上 さ せ る こ と が 可 能 で あ る こ と が 示 さ れ た 。
