「コンクリート・クライシス」という番組が、NHKで放映され大きな反響を呼んだのは３年程前のことである。番組で取り上げたのは、海砂の使用による鉄筋コンクリートの塩害の問題であったが，アルカリ骨材反応の問題も現われるに至って，コンクリートの耐久性に疑問が投げかけられる結果となった。このような背景もあり，現在ではコンクリート構造物の維持管理への関心が非常に高まってきている。しかし，このことは従来からメインテナンスフリー（maintenance free）として維持費が不用であるとされてきたコンクリート構造物に対する考え方を，全く逆転させるものと言える。

我が国における社会資本としての橋梁，ダム，道路などの土木構造物は，戦後の復興期を経て昭和30年代後半から急速に充実された。それによって，現在では維持管理費は着実に増加しており，将来はかなりな財政負担となることが予測されている。この意味でコンクリート構造物の維持管理への配慮が必要となってきた点は重大なことと言える。維持管理の目的は，構造物の耐用期間中にその機能を経済的に保持することであるため，性能の経時的変化に対しての耐久性の評価は不可欠な情報と考えられる。その結果，耐久性およびその診断に関する研究は現在の急務となってきている。

建設省では，総合技術開発プロジェクトとして「コンクリートの耐久性向上技術の開発」を研究しており，この他にも「既設橋の耐久性評価・向上技術に関する調査研究」を実施している。診断となれば，これらの材料的な耐久性への要因の分析とか実態調査の他に，種々の検査法の開発も必要であろう。そこで，以下では耐久性を診断する上での考え方を述べ，診断に関連する種々の検査法を紹介する。そして，耐久性診断としての診断システムの今後について，その動向を展望することにする。

耐久性とは，構造物が長期の供用に耐える性質を意味しており，その診断とは経時的変化に対する危険度を評価し十分な機能を発揮するように補修等の適切な措置を決定することを意味する。

診断という行為について考えれば，その内容は医療の世界と同様であろう。構造物の現状を調査し（問診），種々の検査を実施し（人体ではX線撮影，血液検査など），劣化・損傷（病気）の原因を推定し，適切な補修法（処方箋）を決定することと考えればよい。

第一番目の構造物の調査では，予め決定されている客観的で妥当な基準に従がった健全度あるいは劣化度の評価が重要となる。

例えば，塩害による鉄筋コンクリートの劣化過程は図ー１のようであると考えられている。劣化度の評価は，このような供用期間における経時的変化を十分に考慮して行うことが要求される。鉄筋腐食から言えば，コンクリートのかぶりがはく離を生じる以前の軸方向鉄筋に沿ったひびわれが発見された時点で，腐食はかなり進んでいると考えるべきである。したがって，その場合にはひびわれのみの補修では十分でないと言える。

このようなことから，建設省，道路公団，JR各社などにおいては，調査の際における健全度判定基準を定めている。ただし，これらのほとんどが目視調査の結果に基づいたものである。図一1の例でもわかるように，早期に劣化を発見するには，内部の状況を調査できる技術が必要である。ことから，診断に有用な情報をもたらすものとして種々の検査手法の開発が行われている。

コンクリート工学協会の「コンクリートのひびわれ調査・補修指針」に分類されているように，ひびわれ一つを取り上げても，その発生要因には材料的な原因，施工上の原因，環境的な原因，構造・設計の原因がある。診断における検査には，これらの原因を推定するための技術も含まれる。しかし，ここでは供用中のコンクリート構造物に生じる欠陥とか損傷に対象をしぼり，その定量的な早期発見のための検査法について述べることにする。

欧米では，コア試験の他にも貫入抵抗法，引抜き法，ブレイク・オフ法のような実際にコンクリート構造物の一部を破壊して，コンクリートの特性を評価する試験法が用いられている^２）。日本では最も一般的に既設構造物のコンクリートの特性評価は，コア・ボーリング機により採取されたコア供試体の一軸圧縮試験によって行われている。

ここで，貫入抵抗法とは，winsor Probeと呼ばれる挙銃のような装置により銃弾であるProbeをコンクリートに打込み，そのProbeの露出長さから強度を推定する方法である。引抜き法では，予めコンクリート中に埋め込んだボルトなどの埋め込み金具の引抜き強度からコンクリートの強度を推定する。また，ブレイク・オフ法とは，コンクリート中に円柱状のスリット（溝）をカッターで作製し，表面から7cmの位置で曲げ破壊を生じさせてスリットに囲まれた円柱状のブロックを折り取るときの強度からコンクリートの強度を推定する法である。

コア供試体の試験では，一軸圧縮試験に先立って，フェノールフタレインの１％溶液を塗布することにより中性化深さを調査することが多い。一般的に密実に作られ，厳しくない環境下にあったこのコンクリートでは，表面から１cm以上にも中性化が進んでいることは稀である。

コア供試体の一軸圧縮試験では，弾性係数（ヤング率）と一軸圧縮強度が求められる。ところがこれらの値はコンクリートが著しく劣化している場合を除けば，明確な差異の見られないことが多い。そこで，著者等は一軸圧縮試験の際に，同時に後述のアコースティック・エミッション（AE）計測を行うことを提案している^３）。これによって，コンクリート内部に既に存在している微小ひびわれの発生状況を定量的に評価することを研究しているのである^４）。

図ー２は，そのような一軸圧縮試験時におけるコア供試体のAE発生状況を示したものである。健全なコンクリートから採取したコア供試体：S－1では，破壊荷重の80％程度までAEはほとんど発生していない。一軸圧縮試験は，破壊試験であるので，最終的な破壊時にひびわれによる弾性波であるAEが頻発するのは当然である。ところが，損傷の著しいコンクリートのコア供試体：D－2では，載荷の初期から非常に多くのAEの発生しているのが見られる。このようにコンクリート内部に発生している微小ひびわれの程度によってAEの発生挙動に差異が生じる。この差異を定量的に評価するために，レート・プロセスとして整理した結果も図中には示してある。２つのコア供試体におけるAE発生挙動の差異は，パラメータaの正・負により示されている^４）。

非破壊検査として従来からよく知られているシュミットハンマーを用いる方法である。プランジャーの反発による硬度から，コンクリートの強度を推定する。このようにデータは表面の硬度に大きく依存しているため，コンクリート内部について知ることは困難である。

構造物のコンクリートを直接に試験するには，コア試験は最も合理的な方法である。しかし，任意の箇所でコアを採取することは不可能であり，一般的には危険度の判定の必要な箇所に限ってコアを採取する訳にはいかないことが多い。そこで診断における検査はどうしても非破壊検査が中心となる。その中で，シュミットハンマー法は，非常に簡単に現場計測に適用できる利点を持っている。問題は，データの変動が大きいことと，打撃方法にかなりデータが依存することである。

コンクリート内部の状況を非破攘的に知る方法として，古くから使用されている方法である。可聴音域（20KHz以内）を超える周波数帯の波動をコンクリート中に入力するため，慣例的に超音波と名付けられている。実際は，コンクリートに高周波成分を持つ弾性波を入力し，最も速く伝播するP波（縦波）の入射から検出までの到達時間を測定するものである。したがって，伝播距離がわかっていれば，距離／到達時間としてP波の伝播速度を求めることができる。

P波の伝播速度は，弾性体ならば弾性係数の平方根に比例するので，これより弾性係数あるいは間接的に強度の推定も可能である。弾性係数をEとして，P波の伝播速度Vpは，

超音波法は，このようなP波速度の決定以外にひびわれ深さの判定に使用することが古くから研究されている^５）。最も簡単な方法は，ひびわれの無い場合の伝播時間Toとひびわれをはさんで計測した場合の伝播時間Tcから計算する方法でTc-To法と呼ばれている。

図ー３に示す方法は，T－法と呼ばれているもので，発振子を固定し，受振子を一定間隔で移動した場合における伝播距離と到達時間との関係から図のような走時曲線を求め，ひびわれ位置での不連続時間Tから図中の式によってひびわれ深さyを決定するものである。

表面ひびわれの深さを推定することは，耐久性診断に非常に重要な位置を占めている。それゆえ超音波法の有効性は言うまでもないことである。しかし，以上の方法は，鉄筋が含まれていれば適用に困難が生じるという欠点を持っている。この点を克服できると期待されているのが，超音波法で検出された弾性波を周波数分析し，そのスペクトル成分とひびわれ深さの関係を用いるものである。

図ー４は，そのような可能性を検討した例である。これは，無筋コンクリートでの結果であり，ひびわれの無い供試体でのスペクトルにおけるピーク周波数とひびわれを有する供試体でのピーク周波数との二乗比をひびわれ深さに対してプロットしている^６）。ひびわれが深くなる程，周波数比も低下していることがわかる。図中には，有限要素法（FEM）を用いて得られた解析結果も示しているが，実験値とは傾向は一致するが，関係は少々異なっている。ひびわれ深さを判定するには，もう少し検討が必要なようである。ただし，理論的には，周波数スペクトルの場合には鉄筋の影響はひびわれ深さによるスペクトルピークの出現とは分離できると考えられるため，今後，非常に有望な方法と言える。

弾性波入力による検出波形のスペクトルでピーク周波数を計測することは，従来から動弾性係数の測定に用いられてきた共振法と本質的には，全く同じことをしているのに他ならない。ただし，共振法の装置ではスペクトル振幅を各周波数に対するメータの振れで観察することになる。

動弾性係数の測定は，JIS A 1127によれば，すでに式として与えられている。最も簡単な縦共振の場合であれば，式（1）から導びくことができる。その場合は，共試体の長軸方向で波の半波長が供試体長さＬに一致して共振していることより，その共振周波数をｆLとして，

となる。式（2）のVpに，式（1）を代入すればｆLと動弾性係数Eの関係式が得られる。ただし，JIS A 1127では棒状に無限に長い供試体を仮定して，

とポアソン比の影響を無視している。動弾性係数は，静弾性係数より一割程度大きめに求まるとされているが，ポアソン比を考慮すれば，ほとんど差は無くなることが知られている^７）。

図ー２でも述べたAE法とは，微小なひびわれに伴って発生する弾性波を計測するものである^８）。これは，非常に微弱な地震現象と考えれば，理解され易い。地球内の断層破壊によって発生した弾性波が地震であり，固体材料内の微小破壊により発生する弾性波がAEである。そして，その特徴は非常に微弱な振幅で高周波数成分（超音波領域）の波動ということである。

したがって，多数のAEセンサーを供試体に取り付け，ひびわれ発生位置から各センサーヘの到達時間差を計測することができれば，地震の電源探査と同様な方法によりひびわれ発生位置を決定することが可能である。AE法では，これを破壊源探査法と名付けている^９）。

図ー５は，鉄筋コンクリートのはり（10cm×10cm×40cm）の曲げ試験での破壊源探査の結果を示したものである。各荷重段階で決定されたひびわれ発生位置が図中には示されているが，荷重増加とともに破壊源がはり上部へと移動していること，ひびわれ発生位置が点線で示された表面ひびわれとよく対応していることがわかる。

この他にも，検出されたAE波形を分析すれば，ひびわれの発生位置だけでなく，ひびわれの種類，ひびわれの方向までも決定可能であることも明らかになっている^10）。このように，既に発生して安定状態にあるひびわれに対しては不向きであるが，進展中のひびわれを検出するにはAE法は非常に貴重な検査法である。

超音波法，共振法，AE法と弾性波を用いた検査法について述べてきたが，これらは構造物の局所的な情報しか得ることは出来ない。それは，使用される波動の周波数が非常に高いために対応する波長も短いことに起因している。構造物全体の応答を知るには，もっと低い周波数で大きなエネルギーの振動を与えればよい。このような考えにより，橋梁の劣化度の調査に用いられてきた検査法に振動測定法がある。これは，加振器を用いて実際の構造物を振動させて，その固有振動数，固有振動モード，減衰定数などを測定するものである。式(1)，(2)からも推測できるように，構造物の剛性（Eに相当する）が低下すると共振周波数（固有振動数）も低下する。

この結果を利用すれば，構造物全体の環境条件による被害とか補修の効果などを判定することが可能となる^11）。

非破壊的に構造物内部を撮影するには，人体と同様にX線写真撮影をすればよい^11）。ただし現状は人体用のものを改良して使用している程度で，現場での使用性と経費に問題が残されている。

X線もそうであるが，赤外線とか次に述べるレーダとかは，超音波からさらに周波数の高くなった電磁波を用いていると考えることもできる。

赤外線映像法では，構造物表面の温度分布が得られる^12）。このことから建築物の外壁のはく離調査などに使用されている。仮設足場などが計測に際して不用であるなどの利点があるが，表面付近の欠陥などは一般には構造物の耐久性に直接関係しないため，診断への情報としては二義的である。

航空機，ミサイルなどと同様に，マイクロウェーブを構造物に入射し，その反射波から内部の欠陥を判定する方法である。まだ新しく，実用化されているとは言い難いが，道路の路盤の内部欠陥の検出に適用された例が報告されている^12）。

図ー１でも示したように，鉄筋に腐食が生じても初期の段階ではコンクリート表面からは観察することができない。それゆえ，非破懐的に鉄筋の腐食を判定する検査法が必要である。そのような手法として提案されているものが，自然電位法と分極抵抗法である。

コンクリート中の鉄筋の腐食は，電気化学反応であるため，鉄筋は腐食状態に対応した電位を示すことになる。ASTM C876によれば，自然電気が一0.35V以下であれば，90％以上の確率で鋼材に腐食が生じているとしている。しかし，自然電位そのものはコンクリートの材質，含水量，温度などによっても変動するため，電位分布から推定することが提案されている^１）。また，鉄筋の腐食過程では，外部電流を印加した場合に分極抵抗を測定すれば，鉄筋の腐食電気が得られ腐食量が推定できるとされている^１）。

図ー６は，鉄筋コンクリートはり（10cm×20cm×160cm）の作成時に，食塩水を練り混ぜ水として使用し強制的に鉄筋腐食を生じさせた実験の結果を示している。この図より，腐食の激しい箇所では自然電位は低く（図中は負の電圧の数値のみを示している），かつ電位の勾配は急変していることがわかる。

分極抵抗は，鉄筋の配筋されていない箇所では小さくなることを考慮すれば図より鉄筋の腐食箇所で小さくなっていることがわかる。ただし，これらの方法は，鉄筋に直接にリード線を取り付ける必要があり，実際に既設構造物に使用する際にはこの点に問題があるかも知れない。

耐久性診断の手順としては，現状調査と種々の検査によって得られたデータから損傷・劣化の原因を推定し，今後の予測を行って最適な補修法の選択を行わねばならない。

補修法については，さらに膨大な検討事項が必要であるため，ここでは対象としないことにしておく。

診断システムとは，上述の一連の手順を系統的に行うためのものである。これについては，例えば，マンション保全診断センターとかJRの構造物検査センターなどで検討されている。ここでは，そのような分野，目的に応じた個々のシステムではなく，どのようなシステムとして構築されるべきかについて概論を述べる。

例えば，現状調査および種々の検査法によってひびわれの形状が決定されたとすれば，今後の挙動の予測が必要であろう。図ー７は，そのような目的で開発された境界要素法（BEM）のプログラムを用いてひびわれ進展のシミュレーション解析を行った結果と実験結果の比較である^14）。解析結果は図のコンクリート供試体の非対称曲げ試験でのひびわれの位置ならびに方向をよく予測している。診断システムには，このようなシミュレーション解析の能力も組み込まれることが望ましい。

次に，調査および検査によってデータが集積されれば，それに基づいたエキスパートの判断が必要となる。現状では，これを人為的に行っているのが普通であるが，どうしても主観的な判断が含まれるのは避けられない。しかも，この場合には結果は判断者の能力とか経験に大きく依存することになる。

そのような理由から，診断結果の判定に人工知脳を導入することが研究されており，それはエキスパート・システムと呼ばれている^11）。診断という行為によって生じる種々の利害得失の重大さを考慮すれば，その客観化は当然の方向と言えよう。この分野の研究は，ごく最近になって始められたものであり，今後の発展に多くを期待しなければならない。

コンクリート構造物の耐久性診断の動向と題して，耐久性診断の必要性，そこに含まれる検査法，確立されるべきシステムの概略について述べてきた。しかしながら，この方面については考え方そのものも新しく，検査技法，システムのどれに関しても完成させるには，まだまだ多くの研究が必要である。

著者等は，ひびわれのみに着目したひびわれ診断システムを開発中であるが^15），それも途についたばかりである。

耐久性診断は，今後着実に増加していくと考えられる社会資本の維持管理への要請に対して不可欠な技術である。今後，種々の関連分野での研究成果の集積に期待したい。