วิธีนี้เหมาะกับงานตรวจแผ่นพื้น ผนัง ดาดฟ้า และโครงสร้างที่สงสัยว่ามีโพรงหรือการแยกชั้นภายใน บทความนี้อธิบายหลักการ การคำนวณความหนา ขั้นตอนหน้างาน วิธีอ่านสเปกตรัมความถี่ และข้อจำกัด

Impact Echo ทำงานยังไง?

Impact Echo อาศัยหลักการสะท้อนของคลื่นความเค้น เมื่อเคาะผิวคอนกรีตด้วยหัวเคาะขนาดเล็ก จะเกิดคลื่นความเค้นวิ่งเข้าไปในเนื้อคอนกรีต คลื่นจะสะท้อนไปมาระหว่างผิวบนกับผิวล่าง (หรือกับตำแหน่งที่มีโพรง/การแยกชั้น) ทำให้เกิดการสั่นพ้องที่ความถี่หนึ่ง

เซนเซอร์ที่วางใกล้จุดเคาะจับสัญญาณการสั่นแล้ววิเคราะห์เป็นสเปกตรัมความถี่ ความถี่การสั่นพ้องนี้สัมพันธ์กับความลึกของตัวสะท้อน ถ้าคลื่นสะท้อนจากผิวล่าง จะบอกความหนา ถ้าสะท้อนจากโพรงที่ตื้นกว่า ความถี่จะสูงขึ้น บ่งชี้ว่ามีตำหนิ

หลักการ Impact Echo เปรียบเทียบแผ่นคอนกรีตสมบูรณ์กับแผ่นที่มีโพรงหรือการแยกชั้น และสเปกตรัมความถี่ที่ได้ สองช่องเรียงซ้ายขวา ช่องซ้ายคอนกรีตสมบูรณ์ หัวเคาะเคาะผิวบน คลื่นความเค้นวิ่งลงไปสะท้อนที่ผิวล่างแล้วกลับขึ้นมาซ้ำไปมาตลอดความหนา T เซนเซอร์ข้างจุดเคาะรับสัญญาณ สเปกตรัมด้านล่างมียอดที่ความถี่ต่ำ ช่องขวามีโพรงหรือการแยกชั้นที่ความลึก d ซึ่งตื้นกว่าความหนา คลื่นสะท้อนจากโพรงที่ระดับตื้น ยอดสเปกตรัมจึงเลื่อนไปที่ความถี่สูงขึ้น แถบด้านล่างคือสูตรความลึกตัวสะท้อน T เท่ากับ เบต้า คูณ Cp หาร 2f โดย Cp คือความเร็วคลื่น P ในคอนกรีต f คือความถี่ยอด และเบต้าประมาณ 0.96 สำหรับแผ่นพื้นตาม ASTM C1383 และการทดสอบเข้าถึงได้จากผิวด้านเดียว Impact Echo: ความลึกตัวสะท้อน ↔ ความถี่ยอด แผนภาพไม่ตามมาตราส่วน คอนกรีตสมบูรณ์ เคาะ เซนเซอร์ T ผิวล่างของแผ่นคอนกรีต ความถี่ f → แอมพลิจูด f ต่ำ (ตัวสะท้อนลึก) มีโพรง / แยกชั้น เคาะ เซนเซอร์ d โพรง ผิวล่างของแผ่นคอนกรีต ความถี่ f → แอมพลิจูด f สูงขึ้น (ตื้นกว่า) 1 T = β·Cp / (2f) Cp ความเร็วคลื่น P · f ความถี่ยอด 2 β ≈ 0.96 (แผ่นพื้น) ASTM C1383 3 เข้าถึงผิวเดียวก็วัดได้ วัดความหนา / หาโพรง
คลื่นความเค้นสะท้อนไปมาระหว่างผิวบน–ล่าง เมื่อมีโพรงหรือการแยกชั้น คลื่นจะสะท้อนจากระดับที่ตื้นกว่า ทำให้ความถี่สั่นพ้องเปลี่ยนไป — ความลึกของตัวสะท้อนคำนวณจาก T = β·Cp / (2f) โดย β ≈ 0.96 สำหรับแผ่นพื้นตาม ASTM C1383

Impact Echo คำนวณความหนายังไง?

ความหนาคำนวณจากความเร็วคลื่นในคอนกรีตและความถี่การสั่นพ้อง ตามความสัมพันธ์

ความหนา T = ความเร็วคลื่น P (Cp) ÷ (2 × ความถี่สั่นพ้อง f)ต้องทราบความเร็วคลื่น Cp ของคอนกรีตนั้นก่อน จึงจะแปลงความถี่เป็นความหนาได้

ตัวอย่างเช่น ความเร็วคลื่น 4,000 m/s และยอดความถี่ 10 kHz จะได้ความหนา 0.20 m ดังนั้นก่อนคำนวณต้องทราบความเร็วคลื่นในคอนกรีตนั้น ซึ่งหาได้จากการสอบเทียบกับจุดที่ทราบความหนา หรือวัดความเร็วคลื่นที่ผิวตามวิธีใน ASTM C1383 ซึ่งกรณีหลังต้องคูณตัวประกอบ β ≈ 0.96 สำหรับแผ่นพื้น ถ้าค่าที่คำนวณได้น้อยกว่าความหนาจริง แสดงว่ามีตัวสะท้อน เช่น โพรงหรือการแยกชั้น อยู่ตื้นกว่าผิวล่าง

ภาพด้านล่างจำลองการทดสอบ Impact Echo เป็นรูปตัด 2 มิติ ที่เทียบสเปกตรัมความถี่ของจุดเนื้อคอนกรีตสมบูรณ์กับจุดที่มีโพรง และแบบจำลอง 3 มิติของการสแกนแผ่นพื้นเป็นกริดจุดทดสอบจนได้แผนที่ผล

แบบจำลอง 2 มิติ (รูปตัดด้านข้าง) การทดสอบ Impact Echo บนแผ่นพื้นคอนกรีต เทียบจุดเนื้อคอนกรีตสมบูรณ์กับจุดที่มีโพรงหรือการแยกชั้น รูปตัดแผ่นพื้นคอนกรีตเสริมเหล็กวางบนชั้นรองพื้น ที่จุด A เนื้อคอนกรีตสมบูรณ์ หัวเคาะลูกเหล็กเล็กสร้างคลื่นความเค้นที่สะท้อนไปกลับระหว่างผิวบนกับผิวล่าง เซนเซอร์ที่วางข้างจุดเคาะรับสัญญาณ ความหนาคือ T ที่จุด B มีโพรงหรือการแยกชั้นแบนอยู่ที่ความลึก d ซึ่งตื้นกว่าผิวล่าง คลื่นจึงสะท้อนกลับเร็วขึ้น กรอบด้านขวาแสดงสเปกตรัมความถี่ของทั้งสองจุด จุด A มียอดที่ความถี่ f_T ต่ำกว่า จุด B มียอดที่ความถี่ f_d สูงกว่า และสูตรความหนา T เท่ากับความเร็วคลื่น P หารด้วยสองเท่าของความถี่ พร้อมตัวอย่าง ความเร็ว 4,000 เมตรต่อวินาที ความถี่ 10 กิโลเฮิรตซ์ ได้ความหนา 0.20 เมตร รูปตัดด้านข้าง (2D Section) แผนภาพไม่ตามมาตราส่วน T d A · เนื้อคอนกรีตสมบูรณ์ B · เหนือโพรง / แยกชั้น หัวเคาะ (Impactor) ลูกเหล็กเล็ก เซนเซอร์รับสัญญาณ วางห่างจุดเคาะเล็กน้อย คลื่นสะท้อน ผิวบน ↔ ผิวล่าง คลื่นสะท้อนจากโพรง ระยะสั้นลง → f สูงขึ้น เหล็กเสริม เหล็กหนาแน่นทำให้สเปกตรัมอ่านยากขึ้น ชั้นรองพื้น ผิวล่างของแผ่นพื้น = ตัวสะท้อนที่จุด A ใช้ได้ดีกับโครงสร้างแบบแผ่น เข้าถึงผิวด้านเดียว สเปกตรัมความถี่ f_T จุด A f_d จุด B ความถี่ (kHz) → ↑ แอมพลิจูด T = Cp ÷ (2 × f) Cp = ความเร็วคลื่น P สอบเทียบจากจุดที่รู้ความหนา ตัวอย่าง Cp = 4,000 m/s f = 10 kHz → T = 0.20 m f สูงผิดปกติ = ตัวสะท้อนตื้น บ่งชี้โพรงหรือการแยกชั้น ASTM C1383 คูณ β ≈ 0.96 เมื่อใช้ Cp ที่วัดจากผิว
แบบจำลอง 2 มิติ (รูปตัดด้านข้าง) — จุด A คลื่นสะท้อนไปกลับระหว่างผิวบนกับผิวล่าง ให้ยอดความถี่ f_T ที่ใช้คำนวณความหนา จุด B คลื่นสะท้อนจากโพรงหรือการแยกชั้นที่ตื้นกว่า ยอดความถี่จึงเลื่อนสูงขึ้นเป็น f_d ตัวอย่างในกรอบขวาใช้ความเร็วคลื่น 4,000 m/s ที่ความถี่ 10 kHz ได้ความหนา 0.20 m ค่าความเร็วจริงต้องสอบเทียบกับคอนกรีตของงานนั้น (ภาพ: SPN Soil Engineering)
แบบจำลอง 3 มิติ การสแกนแผ่นพื้นด้วย Impact Echo เป็นกริดจุดทดสอบ และแผนที่ผลที่ชี้ตำแหน่งโพรงหรือการแยกชั้น ภาพสามมิติของแผ่นพื้นคอนกรีตบนชั้นรองพื้น ตัดมุมด้านหน้าออกเพื่อให้เห็นการแยกชั้นแบนภายในเนื้อคอนกรีตที่ระดับตื้นกว่าผิวล่าง บนผิวแผ่นพื้นมีกริดจุดทดสอบ จุดสีเขียวคือความหนาเต็มตามแบบ จุดสีเหลืองคือค่าผิดปกติเล็กน้อย จุดสีแดงคือจุดที่พบตัวสะท้อนตื้นซึ่งอยู่เหนือบริเวณการแยกชั้น ผู้ทดสอบใช้หัววัด Impact Echo วางทีละจุดต่อสายกับเครื่องบันทึก มีตำแหน่งเจาะ Core ยืนยันหนึ่งจุดในบริเวณสีแดง กรอบด้านขวาอธิบายสีของจุดและลำดับขั้นตอน 5 ขั้น ตั้งแต่วางกริด เคาะอ่านค่า สอบเทียบความเร็วคลื่น ทำแผนที่ผล และเจาะ Core ยืนยันเฉพาะจุดผิดปกติ แบบจำลอง 3 มิติ (3D) แผนภาพไม่ตามมาตราส่วน หัววัด Impact Echo หัวเคาะ + เซนเซอร์ในตัว เครื่องบันทึก วิเคราะห์สเปกตรัมทุกจุด แผ่นพื้นคอนกรีต ตัดมุมให้เห็นเนื้อใน ชั้นรองพื้น การแยกชั้น (Delamination) ตื้นกว่าผิวล่าง จุดสีแดงอยู่เหนือโพรง ตัวสะท้อนตื้น → f สูง เจาะ Core ยืนยัน เฉพาะจุดที่ผลผิดปกติ อ่านผลเป็นแผนที่ ความหนาเต็มตามแบบ ผิดปกติเล็กน้อย ตัวสะท้อนตื้น สงสัยโพรง 1 วางกริดจุดทดสอบบนผิว 2 เคาะ-อ่านสเปกตรัมทีละจุด 3 สอบเทียบ Cp จุดรู้ความหนา 4 ทำแผนที่ความหนา/ความถี่ 5 เจาะ Core ยืนยันจุดผิดปกติ
แบบจำลอง 3 มิติ — วางกริดจุดทดสอบบนผิวแผ่นพื้นแล้วเคาะอ่านทีละจุด สีของจุดแสดงผลที่อ่านได้ กลุ่มจุดสีแดงอยู่เหนือบริเวณการแยกชั้นที่เห็นในมุมที่ตัดออก ผลจาก Impact Echo เป็นข้อบ่งชี้ ต้องเจาะ Core ยืนยันเฉพาะจุดที่ผิดปกติก่อนสรุป (ภาพ: SPN Soil Engineering)

ขั้นตอนทดสอบ Impact Echo หน้างานมีอะไรบ้าง?

การทดสอบหน้างานมี 5 ขั้นตอน ตั้งแต่วางกริดจนถึงเจาะยืนยันเฉพาะจุดที่ผลผิดปกติ

  1. วางกริดจุดทดสอบบนผิวคอนกรีต — ระยะกริดกำหนดตามขนาดตำหนิที่ต้องการตรวจและพื้นที่ทั้งหมด ผิวต้องสะอาดและเรียบพอให้เซนเซอร์แนบสนิท
  2. เคาะและอ่านสเปกตรัมทีละจุด — เคาะซ้ำจนได้ยอดความถี่ที่ชัดและซ้ำกัน แล้วบันทึกค่า
  3. สอบเทียบความเร็วคลื่น Cp — ทดสอบที่จุดซึ่งทราบความหนาจริง เช่น ขอบแผ่นพื้น ช่องเปิด หรือจุดที่เจาะ Core ไว้ เพื่อใช้แปลงความถี่ของทุกจุดเป็นความหนา
  4. ทำแผนที่ความหนา/ความถี่ — จุดที่ยอดความถี่ต่างจากกลุ่มคือบริเวณที่ต้องสงสัย
  5. ยืนยันจุดผิดปกติ — เจาะ Concrete Core Test เฉพาะจุดก่อนสรุปผล

อ่านสเปกตรัมความถี่ยังไง?

สเปกตรัมอ่านจากตำแหน่งของยอดความถี่เด่น (Peak) เทียบกับยอดของจุดที่เนื้อคอนกรีตสมบูรณ์

  • ยอดเดียวชัดเจนที่ความถี่ของความหนาเต็ม (fT) — คลื่นสะท้อนจากผิวล่าง เนื้อคอนกรีตตลอดความหนาต่อเนื่อง
  • ยอดเลื่อนไปที่ความถี่สูงขึ้น (fd) — มีตัวสะท้อนตื้นกว่าผิวล่าง สงสัยโพรงหรือการแยกชั้นที่ความลึก d
  • ยอดไม่ชัดหรือมีหลายยอด — อาจเกิดจากเหล็กหนาแน่น ขอบชิ้นส่วน หรือผิวขรุขระ ต้องทดสอบซ้ำและให้ผู้เชี่ยวชาญแปลผล

Impact Echo ตรวจอะไรได้บ้าง?

Impact Echo ใช้ได้กับงานวัดความหนาและหาตำหนิภายในของชิ้นส่วนแบบแผ่น ดังนี้

  • วัดความหนาแผ่นพื้น ผนัง หรือดาดฟ้า เมื่อเข้าถึงได้ด้านเดียว
  • ตรวจหาโพรงและการแยกชั้นภายในคอนกรีต
  • ตรวจการยึดเกาะระหว่างชั้นคอนกรีต (เช่น พื้นทับหน้า)
  • ประเมินความสมบูรณ์ของการอัดน้ำปูนในท่อ Post-tension (ในบางงาน)

ทั้งนี้ ASTM C1383 เป็นมาตรฐานสำหรับการวัดความหนาแผ่นคอนกรีตโดยตรง ส่วนการหาโพรงและการแยกชั้นใช้หลักการเดียวกัน โดยแปลผลตามแนวทาง ACI PRC-228.2

Impact Echo เทียบกับ UPV ต่างกันยังไง?

Impact Echo วิเคราะห์ความถี่ของคลื่นสะท้อนจากผิวด้านเดียว ส่วน UPV Test วัดความเร็วคลื่นที่วิ่งผ่านเนื้อคอนกรีตระหว่างหัววัดสองตัว

← เลื่อนดูตารางทั้งหมด →

หัวข้อImpact EchoUPV
การเข้าถึงด้านเดียวได้แม่นสุดต้องสองด้านตรงข้าม
จุดเด่นวัดความหนา / หาโพรงความสม่ำเสมอ / คุณภาพเนื้อใน
หลักการคลื่นความเค้น + ความถี่สั่นพ้องความเร็วคลื่นผ่านเนื้อ
ชิ้นส่วนที่เหมาะแผ่นพื้น ผนัง ดาดฟ้าเสา คาน ผนังที่เข้าถึงได้สองด้าน
ข้อมูลที่ต้องมีก่อนความเร็วคลื่น Cp ของคอนกรีตนั้นระยะทางระหว่างหัววัด
มาตรฐานASTM C1383ASTM C597

Impact Echo เด่นเรื่องวัดความหนาและหาโพรงในแผ่นพื้นเมื่อเข้าถึงด้านเดียว ส่วน UPV เด่นเรื่องประเมินคุณภาพและความสม่ำเสมอ วิศวกรเลือกตามวัตถุประสงค์และมักใช้เสริมกัน

Impact Echo มีข้อจำกัดอะไร?

ข้อจำกัดหลักคือการแปลผลต้องอาศัยผู้เชี่ยวชาญ เพราะสเปกตรัมความถี่ในโครงสร้างจริงมักซับซ้อน ประเด็นที่ควรรู้มีดังนี้

  • เหล็กหนาแน่นหรือรูปทรงไม่สม่ำเสมอ — ทำให้เกิดยอดความถี่หลายยอด อ่านยากขึ้น
  • ต้องทราบความเร็วคลื่นของคอนกรีตนั้น — ถ้าความเร็วที่ใช้คลาดเคลื่อน ความหนาที่คำนวณได้จะคลาดเคลื่อนตาม
  • เหมาะกับโครงสร้างแบบแผ่น (Plate-like) — ชิ้นส่วนที่มีรูปทรงซับซ้อน หรือเสาและคานหน้าตัดเล็ก ให้สเปกตรัมที่แปลผลยากกว่า
  • เป็นการตรวจเฉพาะจุด — ผลแต่ละครั้งบอกสภาพใต้จุดเคาะเท่านั้น พื้นที่กว้างจึงต้องทดสอบเป็นกริด
💡 ใช้ร่วมกับวิธีอื่นให้ครบภาพ

ในทางปฏิบัติ วิศวกรมักใช้ Impact Echo คู่กับ GPR หรือ UPV เพื่อยืนยันตำแหน่งเหล็กและคุณภาพเนื้อคอนกรีต และเจาะ Core Test เฉพาะจุดเมื่อจำเป็นต้องยืนยันด้วยค่าจริง

SPN Soil Engineering กำลังเตรียมเปิดบริการตรวจโพรงและวัดความหนาคอนกรีตด้วย Impact Echo ระหว่างนี้รับงาน ตรวจสอบโครงสร้างแบบไม่ทำลาย (NDT) ด้วย UPV, Rebound Hammer, GPR และ Core Test พร้อมรายงานรับรองโดยวิศวกรโยธาที่มีใบอนุญาต (กว.) สภาวิศวกร พร้อมลายเซ็นและเลขทะเบียน ติดต่อรับใบเสนอราคาฟรีภายใน 24 ชม.