ホーム ＞ コンクリートについて ＞ 月刊コンクリート技術 ＞ 2026年7月号
近年，電波と光の中間領域である，数百MHz〜数百THz程度の周波数帯の電磁波（マイクロ波，ミリ波，テラヘルツ波，近赤外線などと呼ばれる）に関して，様々な分野で検討が進められています。例えば，自動車の自動運転用センサなどへの応用，空港のセキュリティチェックのためのボディースキャナ，近赤外線を利用した緑内障などの眼科の診断など，日常生活の中でも電磁波の利用技術が著しく進歩しています。
コンクリート分野においても，従来の電磁波レーダによる鉄筋探査だけでなく，内部の状態の可視化や損傷状況の評価，含水状態や塩化物イオン量などの劣化因子の評価などへの応用的な研究開発が進められています。これらの評価技術は，非破壊かつ非接触での測定・評価が可能であることに特徴があり，既存構造物に対する新しい調査・診断技術として期待されるものです。しかしながら，これらの研究開発は，現時点では体系化や標準化がされたものではなく，一般的な調査・診断技術として広く認知・普及されたものではありません。また，現時点では測定装置が特殊かつ高価なものも多くあります。
このような背景から，コンクリート分野における電磁波の高度利用に関する最新の知見の収集と整理，またこれらの技術を周知・普及させるための基礎資料をとりまとめることを目的として，2024年度から2年間の期間で「コンクリート分野における電磁波の高度利用に関する研究委員会」（委員長：濱崎仁・芝浦工業大学）を設置しました。ここでは，本委員会でとりまとめた最新の知見および今後の技術の普及に向けた検討の内容について，その一部を紹介します。また，2026年9月に開催するシンポジウムの概要についてもご案内します。
※本記事に記載の情報は記事公開時点のものです。適宜，最新情報をご確認ください。
委員会は，表-1に示すメンバーにより活動を行いました。
全体委員会の下に，検討対象とした電磁波の周波数帯で区別した3つのWGを設置し検討を行いました。委員会では，WGごとに，最新の研究例や適用事例，測定装置等の調査，新たな技術の適用性を確認するための共通試験などを行いました。WGの構成は以下の通りです。
| ・電磁波レーダWG（数百MHz〜数GHz） | 主査：溝渕利明（法政大学） |
| ・テラヘルツWG（数GHz〜数THz） | 主査：西脇智哉（東北大学） |
| ・近赤外線WG（数THz〜数百THz） | 主査：上田隆雄（徳島大学） |
| 氏名（所属） | |
| 委員長 | 濱崎 仁（芝浦工業大学） |
| 副委員長 | 溝渕利明（法政大学） |
| 幹事 | 西脇智哉（東北大学） |
| 上田隆雄（徳島大学） | |
| 田中章夫（日本工業大学） | |
| 委員 | 岩崎宗将（（公財）電磁材料研究所） |
| 内海秀幸（千葉工業大学） | |
| 金田尚志（日鉄テクノロジー（株）） | |
| 喜多雄士（（株）高速道路総合技術研究所）※1 | |
| 山田恭平（（株）高速道路総合技術研究所）※2 | |
| 守口良平（（株）高速道路総合技術研究所 | |
| 清 良平（（株）計測技術サービス） | |
| 蔵重 勲（（一財）電力中央研究所） | |
| 佐藤大輔（（株）コンステック） | |
| 白根勇二（前田建設工業（株）） | |
| 関根真理子（太平洋セメント（株）） | |
| 高橋駿人（東北大学） | |
| 千村 大（（株）熊谷組） | |
| 中山一秀（徳島大学） | |
| 野嶋潤一郎（（株）J-POWER設計コンサルタント） | |
| 三島直生（国土交通省国土技術政策総合研究所） | |
| 水谷 司（東京大学） | |
| 山本佳士（法政大学） | |
| 吉沢 勝（（一財）首都高速道路技術センター） | |
| ※1 2024年10月に委員交代 ※2 2025年2月に委員交代 |
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■電磁波レーダWG
電磁波レーダ法は，これまで鉄筋探査や内部空洞探査などに用いられてきましたが，近年ではコンクリート細孔溶液中の電解質の存在でイオン伝導現象が生じ，電気的定数のひとつである導電率が変化することによって，電磁波によるコンクリート内部の塩化物イオン量の推定に関する研究などが行われています1）。また，電磁波レーダによる機械学習を用いたコンクリート内部欠陥の推定に関する研究などが行われています。
例えば，光谷ら2）は人工欠陥を位置や角度等について供試体ごとに変更して配置した供試体を作製し，その供試体のレーダ画像とそれに対応した供試体断面画像のペアを敵対的生成ネットワーク（GAN）の一種であるpix2pixに学習させ，レーダ画像から内部欠陥の推定を行っています。その結果，pix2pixに模擬水平ひび割れを含むレーダ画像のみを学習させた場合，ひび割れの深さにより推定精度に誤差があったものの，比較的高い精度で内部欠陥情報を得られることができたとしています。ただし，pix2pixに模擬水平ひび割れと模擬斜めひび割れの2種類のひび割れを含むレーダ画像を学習させた場合，推定精度が低下傾向にあると報告しています。これに対して，山本ら3）は FDTD法によるシミュレーションからレーダ画像を生成し，学習データの増量を試みた結果，実験データのみを使用する手法に比べ反射波が小さくなる欠陥（例えば微細ひび割れなど）においても推定精度が向上したと報告しています。この研究では，鉄筋腐食によって生じる内部ひび割れには錆が滲入することから，錆による電磁波伝播特性を検出することで，間接的に，内部ひび割れ位置の推定の可能性について検討しています。研究では，コンクリート中の錆が電磁波伝播特性に及ぼす影響を評価するために，コンクリート中に鉄筋とプラスチック板と錆を埋設して，これを電磁波レーダで測定した結果，錆の計測画像から錆を埋設した深度に正の最大反応値が確認できたとしており，電磁波レーダによる錆の検出が可能であるとしています。また，同一個所の腐食前と腐食後の反射波形の差分をとることで，錆による影響のみを取り除くことができると仮定し，差分抽出による差分値の分布とひび割れ分布の比較を行っています。その結果，ひび割れ幅が0.05mm程度の場合錆が滲入したことでひび割れが検出できたとしています4）。
佐野ら5）は，電磁波レーダの鉄筋エコーに対して，畳み込みニューラルネットワーク（CNN）を用いて機械学習した場合の鉄筋腐食による微細なひび割れの判定の可能性および鉄筋径の違いによる汎化性能について検討を行っています。検討の結果，電磁波レーダの鉄筋エコーの部分を切り出すことによって，鉄筋径が異なる場合でも推定を行える可能性，および鉄筋腐食による微細なひび割れが発生した場合でも判定でき，一定の汎化性能が得られる可能性を見出したとしています。
山本ら6）は，比較的簡便に鉄筋探査や内部空洞探査が可能な電磁波レーダに着目し，電磁波と機械学習を用いて，コンクリート内部の劣化初期に発生する微細なひび割れの有無について検討を行っています。検討の結果，電磁波レーダで計測したデータから鉄筋部分のみを切り出した画像を作成し，CNNに学習・判定させることで幅0.04mm程度のひび割れの有無を判定できることを示しています。
この他，当委員会では「構造性能に主眼を置いた鋼材腐食性状の診断・推定手法研究委員会（JCI-TC234A）」において作製された塩分量（0kg/m3〜30kg/m3），かぶり（20mm，30mm）および鋼材の種類（鉄筋，ステンレス筋）を変化させた供試体7）,8）を用いて，電磁波レーダによる測定を実施しています。
供試体の概要を図-1に示します。電磁波レーダは，メーカの異なる4機種を用いて行っています。また，測定はこれまで供試体作製後4週間および26週間の2回実施しています。測定状況を写真-1に示します。
 図-1 供試体の概要7）,8） |
 写真-1 電磁波レーダによる測定状況 |
測定の結果，図-2に示すように比誘電率を一定にした場合塩化物量の増加に伴い見掛けのかぶりが大きくなる結果が得られています。また，振幅比は図-3に示すように塩化物量の増加に伴い導電率が大きくなることで小さくなることを確認しています。今後，さらに測定を行い，電磁波形と塩化物量との関係について検討していく予定です。
 図-2 塩化物量と見掛けのかぶりとの関係 |
 図-3 塩化物量と振幅比との関係 |
■テラヘルツ波WG
テラヘルツ帯の電磁波（一般に0.1〜10THz）は，マイクロ波と赤外線の中間に位置する周波数領域であり，材料内部の誘電率差や水分状態に対して高い感度を有することが知られています。近年では光源および検出器技術の進展により，材料評価や非破壊検査への応用研究が急速に拡大している一方，他のWGの扱う電磁波レーダ法（MHz〜GHz帯）や赤外線法（数百THz帯）と比較すると開発途上の技術です。コンクリートのような多孔質材料に対しては高周波側の減衰が大きく，純粋なテラヘルツ帯では透過深さが数百μm〜1mm程度に限定されます。このため，コンクリート分野では数十GHz程度のサブテラヘルツ帯（ミリ波帯に近い領域）を用いた研究が実質的な中心となっています。これらの周波数の関係を図-4に示します。
 図-4 サブテラヘルツ波の周波数帯域9） |
これらの背景からテラヘルツ波・ミリ波WGでは，標準化や試験法提案を目的とするのではなく，まず国内外の研究動向，測定原理，装置構成および適用事例を整理し，本技術の到達段階と課題を俯瞰することを目的として活動を行いました。
テラヘルツ帯（サブテラヘルツ帯を含む）の電磁波は，材料の誘電率および導電特性に応じて反射・透過・吸収を生じます。コンクリートはセメント水和物，骨材，空隙および水分からなる多相材料であり，電磁波との相互作用はこれらの組成や状態に強く依存します。コンクリート分野への応用可能性を考える場合，鉄筋などの金属は高い導電性を有するため強い反射源となります。また，空隙や剥離などの内部欠陥も誘電率の不連続面として検出され得ます。また，水はテラヘルツ帯で強い吸収を示すため，含水率の変化は振幅減衰や位相変化として観測されます。このため，乾燥状態や含水分布の評価への応用が期待されています。さらには，塩化物イオンの浸透や材料組成の変化は複素誘電率に影響を与える可能性があり，劣化評価への応用が検討されています。
本WGで整理した装置の多くは，サブテラヘルツ帯を用いた反射型連続波測定を基本とし，周波数掃引や二次元走査により内部構造を可視化する構成です。例えば18〜52GHz帯の反射測定装置を用い，鉄筋位置や内部欠陥の検出を目的とした実験例があります。
テラヘルツ帯の計測技術は，材料科学や医療分野で発展してきましたが，コンクリート分野への応用研究はまだ初期段階にあります。本WGでは関連文献を収集し，測定方式，周波数帯，評価対象の観点から研究事例を整理しました。
代表的な研究例として，小林ら10）はサブテラヘルツ反射イメージングを用いて鉄筋コンクリート内部の状態を非接触で評価する手法を提案しています。反射強度の差異を利用することで，コンクリート中のひび割れや空隙の検出に加え，内部または背後に存在する金属（鉄筋）の位置把握が可能であることが示されています（図-5）。また，カメラ型検出器を用いることにより，現場でのリアルタイム計測を志向したシステム構成も提案されています。
 図-5 埋設鉄筋やスリットの測定10） |
西脇ら11）はテラヘルツ透過計測を用いて繊維補強セメント系複合材料（FRCC）の自己治癒性能を評価する手法を検討しています。この研究では，反射型ではなく透過型測定を採用し，ひび割れ導入前後および治癒後の材料内部状態の変化をテラヘルツ応答として捉えることで，自己治癒指数を定量的に評価できる可能性を示しています。これらの研究は，サブテラヘルツ帯を用いたコンクリート評価技術の初期的実証例として位置づけられます。
サブテラヘルツ帯を用いたコンクリート評価技術は研究段階において一定の可能性を示していますが，実構造物への適用に向けては「含水状態への強い依存性」，「不均質材料における散乱や多重反射の影響」，「測定距離と分解能のトレードオフ」，「屋外環境下での安定測定」などが課題として残っています。さらに，電波利用に関しては電波法上の周波数利用条件や出力制限を考慮する必要があり，屋外利用を想定した場合には制度面の整理も重要となります。
将来的には，他の非破壊検査手法との比較検証や測定条件の標準化を進めることで，NETIS登録や日本非破壊検査協会規格（NDIS）への展開など社会実装への道筋が開かれる可能性があります。
■近赤外線WG
近赤外線WGでは，波長750 nm〜2500 nm付近の電磁波である近赤外線を利用したコンクリート構造物の評価・診断に関する調査・研究を行っています。近赤外線は一般にサーモグラフィーなどで用いられる中赤外線より波長が短く，対象物に対して照射し反射光の吸光度スペクトルを分析することで，対象物の含有する物質の分子構造などに由来する吸光特性から，特定物質の含有量を推定することができる手法です。基本的に前処理は不要で，非破壊で迅速に吸光度スペクトルを測定することができ，かつ，対象物の多成分分析が同時に可能となるなど，多くの利点があることから，現状で，医学，薬学，農学・食品分野など様々な分野で活用されてきた実績があります。一方で，コンクリート材料に対する適用例は世界的にも少なく，国内でも検討例は多いとは言えません。
本WGでは，国内外の文献調査を行い，本技術の基本的な原理を分かりやすく示すとともに，現状と課題点を整理して概観することとしました。国内では，2000年頃に東京大学生産技術研究所において本研究委員会委員である金田氏の博士論文12）に関する研究が最初の体系的な取り組みであり，図-6に示すように，コンクリート中の各種劣化因子の検出が可能であることを明示し，近赤外分光イメージングシステムで分光画像を取得することで，劣化因子の分布を画像として取得しています。その後，同様のシステムを発展させて，例えば図-7に示すような走査型プローブ13）を用いて実構造物のコンクリート表面における劣化因子マッピングが可能となる近接システム，あるいは遠隔システムが，いくつかの企業グループから提案されています。
 図-6 コンクリートの劣化による近赤外分光法による吸光度スペクトルの変化12） |
 図-7 走査型プローブヘッドの構造13） |
一方で，徳島大学の研究グループでは，各種セメント水和物の合成物質の吸光度スペクトルの測定結果から，近赤外分光法では，コンクリート中でセメント水和物として固定されたフリーデル氏塩などを検出していることを明らかにした14）上で，コンクリート表面の中性化や汚れの影響も勘案して，φ20mm程度のドリル削孔による深さ方向の劣化因子分布の測定（図-8）による検討を進めています15）。これにより，かぶり部分における塩化物イオン濃度分布のみならず，含水状態の把握，中性化深さ，ASRの進行状況，表面含浸材による改質深さ，PCグラウトの未充填部分鋼材腐食環境評価など，様々な評価・診断が可能であることを明らかにしています。
本WGでは，上述のような文献調査に加えて，WGメンバーが保有するいくつかの近赤外分光装置を用いて，共通の供試体の測定を行う共通試験を実施しました。本共通試験では，塩分濃度の異なるフレッシュモルタルに鉄筋を埋設した供試体を作製し，フレッシュ時から経時的に吸光度スペクトルの変化を測定しました。
モルタル凝結試験結果と近赤外分光法による測定結果を図-9に示します。凡例のNとBはそれぞれ普通セメントモルタルと高炉セメントモルタル，その後の数字は混入Cl量（kg/m3）を示します。これより，セメントの水和反応の進行に伴う貫入抵抗の増大傾向と水酸化カルシウム生成量と相関の高い吸光度ピークの高さを表す差吸光度⊿（1412-1425）の経時的増大傾向の間に相関関係が認められ，高炉セメントの水和反応が普通セメントの場合よりも遅延している傾向も一致しています。このような結果は，星らによる既往の検討結果16）とも良く整合しており，異なる近赤外分光装置を用いた測定でも十分再現されたものと考えられます。また，塩分と相関の高い吸光度ピークの高さを表す差スペクトルΔ2266のモルタル打込み直後からの経時変化を示した図-10より，含有塩分量に応じた量のフリーデル氏塩が経時的に生成している様子が示されています。これらの結果より，モルタルやコンクリートの打込み直後からの凝結特性評価や品質管理，さらには硬化後の耐久性まで一貫し評価可能な手法として，近赤外分光法の活用可能性が示されたと言えます。
以上のように，近赤外分光法はコンクリート構造物の点検・診断手法として大いに活用される可能性を有しています。ただし，現状では測定方法が規準化されていないことなどから，実構造物への適用が積極的に進んでいる状況とは言えません。今後は実構造物の測定データを蓄積するとともに，AIの活用なども含めて，取得データを有効に活用した診断方法を確立することで，本手法が信頼性の高い点検・診断手法として広く普及していくことが期待されます。
 図-8 細径棒状プローブによる測定 |
 図-9 モルタル打込み後の貫入抵抗値と吸光度⊿（1412-1425）経時変化との関係 |
 図-10 モルタル打込み後の差スペクトルΔ2266の経時変化 |
■まとめ
本研究委員会における調査・実験等を通じて，コンクリート分野において，電磁波をより高度に利用した調査・診断手法が様々に検討されていることが明らかとなりました。これらの技術は，これまでの破壊試験や化学分析による測定方法の代替として，また，非破壊・非接触で遠隔な測定・評価が可能であることなど，鉄筋コンクリート構造物の品質管理・維持管理手法の新たな可能性を切り開くものと期待しています。
これらの新しい技術が広く普及するためには，研究の継続および実積の積み重ねが重要であり，適用範囲の拡大や精度の向上などが課題となります。本研究委員会の成果については，今後，本会「コンクリート診断技術」への反映なども検討し，これらの新しい技術の普及・発展に寄与したいと考えています。
本研究委員会におけるこれまでの活動成果を広くご報告するとともに，公募による一般投稿論文の発表の場を設け，本テーマに関心のある方々と議論する場としての標記シンポジウムを対面とオンライン配信のハイブリッド形式で開催する運びとなりました。なお，当日ご参加いただけない方にもご視聴いただけるよう，録画見逃し配信も予定しております。関係各位お誘い合わせのうえ，ふるってご参加くださいますようお願いいたします。
■「コンクリート分野における電磁波の高度利用」に関するシンポジウム（ハイブリッド形式）
1．開催日時：2026年9月17日（木）9：30〜17：10
2．開催場所：法政大学 市ヶ谷田町校舎 5階マルチメディアホール （東京都新宿区市谷田町2-33）
3．オンライン配信方式：ライブ配信
※ライブ配信終了後から1週間の録画見逃し配信（オンデマンド）も用意します。
4．プログラム（予定）：
| 9：30 | 開会・趣旨説明 |
| 9：40〜10：30 | 委員会報告（1）：電磁波レーダWG |
| 10：30〜10：40 | ＜休憩＞ |
| 10：40〜11：30 | 委員会報告（2）：テラヘルツWG |
| 11：30〜13：00 | ＜休憩・昼休み＞ |
| 13：00〜13：50 | 委員会報告（3）：近赤外線WG |
| 13：50〜14：00 | ＜休憩＞ |
| 14：00〜15：30 | 論文発表（5編×15分（10分＋5分）） |
| 15：30〜15：40 | ＜休憩＞ |
| 15：40〜17：10 | 論文発表（5編×15分（10分＋5分）） |
| 17：10 | 閉会 |
（内容および時間は，都合により変更することがありますので，あらかじめご了承ください。）
※プログラム・申込方法などの詳細はこちらをご覧ください。
https://www.jci-net.or.jp/j/events/symposium/index.html
※1 コンクリート分野における電磁波の高度利用に関する研究委員会 委員長
※2 同上 副委員長
※3 同上 幹事
