วิธีนี้ใช้ประเมินความสม่ำเสมอภายใน ตรวจหาโพรง คาดคะเนความลึกรอยร้าว และติดตามการเสื่อมสภาพของคอนกรีต โดยไม่ทำลายโครงสร้าง บทความนี้อธิบายหลักการวัด วิธีวางหัวส่ง-รับ ขั้นตอนหน้างาน การอ่านค่าความเร็ว และข้อจำกัดที่ควรรู้ก่อนสั่งทดสอบ

UPV Test วัดอะไร และทำงานยังไง?

UPV วัดความเร็วของคลื่นอัด (P-wave) ที่วิ่งผ่านคอนกรีต หลักการคือส่งคลื่นจากหัวส่ง (Transmitter) ผ่านเนื้อคอนกรีตไปยังหัวรับ (Receiver) เครื่องจับเวลาที่คลื่นเดินทาง (Transit Time) แล้วคำนวณความเร็วจากสูตร

ความเร็วคลื่น (V)  =  ระยะทางระหว่างหัวส่ง-รับ (L)  ÷  เวลาที่คลื่นเดินทาง (T)

ค่าที่ได้มักรายงานเป็นกิโลเมตรต่อวินาที (km/s) เช่น ระยะ 250 มม. อ่านเวลาได้ 62.5 ไมโครวินาที (µs) จะได้ความเร็ว 4.0 km/s เนื้อคอนกรีตที่แน่นและไม่มีตำหนิให้ความเร็วสูง เพราะคลื่นเดินทางผ่านของแข็งได้เร็ว ส่วนโพรงหรือรอยร้าวที่มีอากาศคั่นทำให้คลื่นต้องอ้อม เวลาเดินทางจึงนานขึ้นและความเร็วที่คำนวณได้ต่ำลง

หลักการ UPV คลื่นอัลตราโซนิกผ่านคอนกรีตแน่นเทียบกับคอนกรีตที่มีโพรง และเวลาที่คลื่นมาถึง สองช่องเป็นหน้าตัดเสาคอนกรีตที่วางหัวส่ง T และหัวรับ R บนผิวตรงข้ามกันแบบ Direct ระยะห่างระหว่างหัวคือ L ช่องซ้ายคอนกรีตแน่น คลื่นวิ่งเป็นเส้นตรง ช่องขวามีโพรงหรือรังผึ้งกลางหน้าตัด คลื่นข้ามอากาศไม่ได้จึงต้องอ้อมขอบโพรง ด้านล่างแต่ละช่องเป็นสัญญาณที่หัวรับบนแกนเวลาเดียวกัน ช่องซ้ายคลื่นมาถึงเร็วที่เวลา t1 ช่องขวามาถึงช้ากว่าที่ t2 ความเร็วจึงต่ำกว่า แถบด้านล่างคือสูตร V เท่ากับ L หาร t ตาม ASTM C597 ตัวอย่าง 250 มิลลิเมตร หาร 62.5 ไมโครวินาที เท่ากับ 4.0 กิโลเมตรต่อวินาที และต้องทาสารประสานที่หัววัด UPV: คลื่นอ้อมโพรง = เวลานานขึ้น = ความเร็วต่ำลง แผนภาพไม่ตามมาตราส่วน คอนกรีตแน่น T R หัวส่ง หัวรับ L (เท่ากันทั้งสองช่อง) เวลา → t₁ มาเร็ว V สูง มีโพรง / รังผึ้ง โพรง T R หัวส่ง หัวรับ L (เท่ากันทั้งสองช่อง) เวลา → t₂ มาช้า V ต่ำ 1 V = L / t ASTM C597 2 250 มม. ÷ 62.5 µs = 4.0 km/s 3 ทาสารประสานที่หัววัด ระยะ L ต้องวัดให้แม่น
ซ้าย: คลื่นวิ่งตรงผ่านคอนกรีตแน่น ความเร็วสูง — ขวา: คลื่นต้องอ้อมโพรง/รอยร้าว เวลาเดินทางนานขึ้น ความเร็วต่ำลง

วางหัวส่ง-รับแบบไหนได้บ้าง?

การวางหัววัดมี 3 รูปแบบ เลือกตามจำนวนด้านของชิ้นส่วนที่เข้าถึงได้ ทั้งสามแบบนิยามไว้ใน BS EN 12504-4 ส่วน ASTM C597 เน้นการวัดแบบส่งผ่านตรง (Direct) ซึ่งให้ผลน่าเชื่อถือที่สุด

← เลื่อนดูตารางทั้งหมด →

รูปแบบวางหัววัดอย่างไรความแม่นเหมาะกับ
Direct (ตรงข้าม)หัวส่งและหัวรับอยู่คนละด้าน ตรงข้ามกันสูงที่สุด คลื่นวิ่งตรง ระยะทางชัดเจนเสา คาน ผนังที่เข้าถึงได้สองด้าน
Semi-direct (มุมฉาก)หัววัดอยู่บนสองด้านที่ตั้งฉากกัน ระยะ L เป็นเส้นทแยงปานกลางมุมเสา มุมคาน ที่เข้าถึงได้สองด้านติดกัน
Indirect (ผิวเดียว)หัววัดทั้งสองอยู่บนผิวเดียวกันต่ำที่สุด สะท้อนคุณภาพใกล้ผิวเป็นหลักพื้น ผนังที่เข้าถึงได้ด้านเดียว และการประเมินความลึกรอยร้าว

ทุกครั้งต้องทาสารประสาน (Coupling Gel) ที่หัววัดเพื่อให้คลื่นส่งผ่านได้ดี และต้องวัดระยะทางระหว่างหัววัดจริง เพราะมีผลตรงต่อค่าความเร็ว

ทีมงาน SPN ขึ้นนั่งร้านวางหัววัด UPV ที่ท้องพื้นและคานคอนกรีตเหนือฝ้าเพดานภายในอาคาร
ทีมงาน SPN ขึ้นนั่งร้านเพื่อเข้าถึงท้องพื้นและคานคอนกรีตเหนือฝ้า — การเข้าถึงหน้างานเป็นตัวกำหนดว่าจะวางหัววัดแบบ Direct, Semi-direct หรือ Indirect

ภาพด้านล่างจำลองรูปแบบการวางหัวส่ง-รับของ UPV ทั้งสามแบบเป็นรูปตัด 2 มิติ พร้อมตัวอย่างคำนวณความเร็วคลื่นและข้อควรระวังเรื่องเหล็กเสริม และแบบจำลอง 3 มิติของการตรวจเสาเป็นกริดจุดวัดจนได้แผนที่ความเร็ว ซึ่งเป็นพื้นฐานของการอ่านค่าในหัวข้อถัดไป

แบบจำลอง 2 มิติ การวางหัวส่งและหัวรับของ UPV Test 3 รูปแบบ ตัวอย่างคำนวณความเร็วคลื่น และข้อควรระวังเรื่องเหล็กเสริม แถวบนเป็นรูปตัดชิ้นส่วนคอนกรีตสามแบบ แบบ Direct วางหัวส่ง T และหัวรับ R บนผิวตรงข้ามของเสา คลื่นวิ่งตรง ระยะ L คือความกว้างหน้าตัด ให้ผลแม่นที่สุด แบบ Semi-direct วางหัวบนสองผิวที่ตั้งฉากกัน ระยะ L คือเส้นทแยง แบบ Indirect วางหัวทั้งสองบนผิวเดียวกัน คลื่นวิ่งตื้นใต้ผิว ความแม่นต่ำสุด ทุกแบบต้องทาเจลประสานที่หัววัด แถวล่างซ้ายเป็นตัวอย่างคำนวณ ระยะ 250 มิลลิเมตร เวลาเดินทาง 62.5 ไมโครวินาที ได้ความเร็ว 4.0 กิโลเมตรต่อวินาที แถวล่างขวาเป็นข้อควรระวัง ถ้าแนวคลื่นวิ่งขนานเหล็กเสริม ค่าจะสูงเกินจริง ควรเลือกแนววัดที่หลบหรือตัดขวางเหล็ก และคอนกรีตที่ชื้นให้ความเร็วสูงขึ้น รูปตัด 2 มิติ — รูปแบบการวางหัววัด แผนภาพไม่ตามมาตราส่วน 1 Direct (ตรงข้าม) แม่นที่สุด · เสา คาน 2 Semi-direct (มุมฉาก) เข้าถึงได้สองด้านที่ติดกัน 3 Indirect (ผิวเดียว) แม่นต่ำสุด · ใช้ประเมินรอยร้าวตื้น T R L = ความกว้างหน้าตัด T R L = ระยะทแยง √(a² + b²) a b T R L = ระยะหัวบนผิว คลื่นวิ่งตื้นใต้ผิว สะท้อนคุณภาพผิวเป็นหลัก เจลประสาน (Couplant) ทุกครั้งที่วางหัววัด · ต้องวัดระยะ L จริง เพราะมีผลตรงต่อค่าความเร็ว เครื่องอ่านเวลา แล้วคำนวณ V = L ÷ T 62.5 µs L = 250 mm (วัดจริง) T = 62.5 µs V = 250 ÷ 62.5 = 4.0 mm/µs = 4.0 km/s ข้อควรระวัง: เหล็กเสริมนำคลื่นเร็วกว่า ✓ ✕ แนวคลื่นขนานเหล็ก → ค่าความเร็วสูงเกินจริง ✓ สแกนหาเหล็กก่อน แล้ววัดแนวหลบหรือตัดขวางเหล็ก คอนกรีตชื้นให้ความเร็วสูงขึ้นเช่นกัน
แบบจำลอง 2 มิติ — Direct วางหัวบนผิวตรงข้ามให้ผลแม่นที่สุด Semi-direct ใช้เมื่อเข้าถึงได้สองผิวที่ตั้งฉากกัน ระยะ L เป็นเส้นทแยง Indirect วางหัวบนผิวเดียวกัน ความแม่นต่ำสุด ตัวอย่างคำนวณ ระยะ 250 มม. เวลา 62.5 µs ได้ 4.0 km/s กรอบขวาล่างเตือนว่าแนวคลื่นที่วิ่งขนานเหล็กเสริมให้ค่าสูงเกินจริง (ภาพ: SPN Soil Engineering)
แบบจำลอง 3 มิติ การตรวจเสาคอนกรีตด้วย UPV แบบส่งผ่านตรง เป็นกริดจุดวัด และแผนที่ความเร็วคลื่นที่ชี้บริเวณคอนกรีตด้อยคุณภาพ ภาพสามมิติของเสาคอนกรีตบนพื้น แสดงเนื้อเสาแบบโปร่ง ด้านหน้าเสามีกริดจุดวัด 4 คอลัมน์ 6 แถว วางหัวส่ง T ที่ผิวหน้าและหัวรับ R ที่ผิวหลังตรงข้ามกัน คลื่นช่วงบนวิ่งตรงผ่านเนื้อคอนกรีตแน่น ช่วงล่างใกล้โคนเสามีโพรงรังผึ้งภายใน คลื่นต้องอ้อม ทำให้เวลาเดินทางนานขึ้นและความเร็วต่ำลง กรอบด้านขวาเป็นแผนที่ความเร็วคลื่นของกริดเดียวกัน ช่วงบนประมาณ 4.2 ถึง 4.5 กิโลเมตรต่อวินาที ช่วงล่างตรงกลางลดลงเหลือ 2.9 ถึง 3.3 พร้อมแถบสีเกณฑ์อ้างอิงทั่วไปตามแนวทาง Whitehurst และหมายเหตุว่าให้ดูความสม่ำเสมอ จุดที่ค่าตกควรตรวจเพิ่มด้วยวิธีอื่นหรือเจาะ Core แบบจำลอง 3 มิติ (3D) แผนภาพไม่ตามมาตราส่วน T กริดจุดวัดบนผิวหน้าเสา สีจุด = ช่วงความเร็วที่วัดได้ คลื่นวิ่งตรงผ่านเนื้อแน่น เวลาสั้น → ความเร็วสูง หัวส่ง T (ผิวหน้า) หัวรับ R อยู่ผิวหลังตรงข้าม โพรงรังผึ้งภายใน คลื่นอ้อม → เวลานาน ความเร็วต่ำ แผนที่ความเร็วคลื่น (km/s) 4.4 4.5 4.4 4.3 4.3 4.4 4.5 4.4 4.4 4.3 4.4 4.2 4.2 3.9 4.0 4.3 3.8 2.9 3.1 4.0 4.0 3.3 3.6 4.1 กริดเดียวกับหน้าเสา (บน → ล่าง) เกณฑ์อ้างอิงทั่วไป (แนวทาง Whitehurst) > 4.5 ดีเยี่ยม 3.5–4.5 ดี 3.0–3.5 ปานกลาง/น่าสงสัย 2.0–3.0 ไม่ดี < 2.0 ไม่ดีมาก ดู “ความสม่ำเสมอ” มากกว่าตัวเลขเดี่ยว กรอบแดง: ค่าตกลงเป็นกลุ่มใกล้โคนเสา → สงสัยโพรง/รังผึ้ง ตรวจเพิ่มด้วยวิธีอื่นหรือเจาะ Core ตัวเลขในภาพเป็นค่าสมมติเพื่ออธิบายหลักการ การแปลงเป็นกำลังอัดต้องสอบเทียบกับ Core
แบบจำลอง 3 มิติ — วัดแบบส่งผ่านตรงทีละจุดบนกริดหน้าเสา คลื่นช่วงบนวิ่งผ่านเนื้อแน่น ช่วงล่างต้องอ้อมโพรงรังผึ้ง ความเร็วจึงตกลงเป็นกลุ่ม แผนที่ด้านขวาใช้ดูความสม่ำเสมอเทียบกับเกณฑ์อ้างอิงทั่วไป ตัวเลขเป็นค่าสมมติเพื่ออธิบายหลักการ (ภาพ: SPN Soil Engineering)

ขั้นตอนทดสอบ UPV หน้างานมีอะไรบ้าง?

การทดสอบ UPV หน้างานมี 6 ขั้นตอนหลัก ความคลาดเคลื่อนส่วนใหญ่มาจากการเตรียมผิวและการวัดระยะ ไม่ใช่จากตัวเครื่อง

  1. กำหนดตำแหน่งและกริดจุดวัด — วิศวกรเลือกชิ้นส่วนและระยะกริดตามวัตถุประสงค์ เช่น ตรวจความสม่ำเสมอทั้งชิ้น หรือเจาะจงบริเวณที่สงสัย
  2. หาแนวเหล็กเสริมก่อน — ใช้ Cover Meter หรือ GPR สแกนคอนกรีต เพื่อเลี่ยงแนววัดที่ขนานกับเหล็ก
  3. เตรียมผิวให้ถึงเนื้อคอนกรีต — สกัดปูนฉาบหรือสีเฉพาะจุดวางหัววัด แล้วขัดให้เรียบ
  4. ตรวจสอบเครื่องกับแท่งอ้างอิง — ตั้งค่าศูนย์ของเครื่องด้วยแท่งสอบเทียบที่มากับเครื่องก่อนเริ่มงาน
  5. ทาสารประสาน กดหัววัดให้แนบ แล้วอ่านเวลา — อ่านซ้ำจนค่านิ่ง พร้อมวัดระยะ L ของจุดนั้นด้วยเครื่องมือวัดจริง
  6. คำนวณความเร็วและทำแผนที่ผล — บันทึกทั้งเวลาดิบ ระยะ และความเร็วของทุกจุด เพื่อเทียบจุดต่อจุดในโครงสร้างเดียวกัน

อ่านค่าความเร็ว UPV ยังไง?

ค่าความเร็วคลื่นใช้บอกคุณภาพคอนกรีตในเชิงเปรียบเทียบ ตารางด้านล่างเป็นเกณฑ์อ้างอิงทั่วไปที่ใช้กันแพร่หลาย (อ้างอิงแนวทาง Whitehurst สำหรับคอนกรีตน้ำหนักปกติ) ซึ่งควรปรับตามส่วนผสมและใช้วิศวกรแปลผล

← เลื่อนดูตารางทั้งหมด →

ความเร็วคลื่น (km/s)คุณภาพคอนกรีตโดยทั่วไป
มากกว่า 4.5ดีเยี่ยม
3.5 – 4.5ดี
3.0 – 3.5ปานกลาง/น่าสงสัย
2.0 – 3.0ไม่ดี
น้อยกว่า 2.0ไม่ดีมาก

หลักสำคัญคือ UPV เหมาะกับการดู "ความสม่ำเสมอ" มากกว่าตัวเลขเดี่ยว ๆ ถ้าค่าความเร็วในโครงสร้างเดียวกันตกลงอย่างมีนัยที่จุดใด แสดงว่าบริเวณนั้นอาจมีโพรง รอยร้าว หรือคอนกรีตด้อยคุณภาพ ควรตรวจเพิ่มด้วยวิธีอื่น รายละเอียดการแปลผลเมื่อได้ค่าต่ำและขั้นตอนตรวจยืนยันอยู่ในบทความ ผล UPV Test ต่ำ แปลว่าอะไร

วิศวกร SPN นั่งอ่านค่าความเร็วคลื่นบนเครื่อง UPV ระหว่างทดสอบคุณภาพคอนกรีตพื้นภายในอาคาร
วิศวกร SPN อ่านค่าเวลาเดินทางของคลื่นจากเครื่อง UPV หน้างาน — ค่าที่ได้นำมาหารด้วยระยะทางระหว่างหัววัดเพื่อคำนวณความเร็วคลื่น

UPV ใช้ตรวจอะไรได้บ้าง?

UPV ใช้ได้ทั้งการประเมินคุณภาพรวมและการหาตำหนิเฉพาะจุด งานที่พบบ่อยมีดังนี้

  • ตรวจความสม่ำเสมอของคอนกรีตทั่วทั้งโครงสร้าง เทียบจุดต่อจุด
  • ตรวจหาโพรงหรือรังผึ้ง (Honeycomb) ภายในเนื้อคอนกรีต
  • ประมาณความลึกของรอยร้าวที่เปิดสู่ผิว
  • ติดตามการเสื่อมสภาพจากสารเคมี อายุการใช้งาน หรือความร้อนจากเพลิงไหม้
  • ใช้ร่วมกับ Rebound Hammer (วิธี SonReb) เพื่อประมาณกำลังอัดให้น่าเชื่อถือขึ้น
ทีมงาน SPN ทดสอบ UPV ตรวจคุณภาพคอนกรีตท้องพื้นและคานบริเวณฝ้าเพดานที่เปิดออกภายในอาคาร
ตรวจคุณภาพคอนกรีตท้องพื้นและคานภายในอาคาร — UPV เหมาะกับการเทียบความสม่ำเสมอจุดต่อจุดทั่วทั้งโครงสร้าง

UPV Test มีข้อจำกัดอะไร?

UPV แม่นในเชิงเปรียบเทียบ แต่ค่าความเร็วเปลี่ยนตามปัจจัยหน้างานหลายอย่างที่ไม่เกี่ยวกับคุณภาพคอนกรีตโดยตรง ตารางด้านล่างสรุปปัจจัยที่พบบ่อยและวิธีรับมือ

← เลื่อนดูตารางทั้งหมด →

ปัจจัยผลต่อค่าที่วัดได้วิธีรับมือ
แนวคลื่นขนานเหล็กเสริมความเร็วสูงเกินจริง เพราะเหล็กนำคลื่นเร็วกว่าคอนกรีตสแกนหาเหล็กก่อน แล้ววัดแนวหลบหรือตัดขวางเหล็ก
คอนกรีตชื้นหรืออิ่มน้ำความเร็วสูงขึ้นกว่าสภาพแห้งเทียบเฉพาะจุดที่สภาพความชื้นใกล้เคียงกัน
ผิวขรุขระ หรือสารประสานไม่พออ่านเวลายาวเกินจริง ความเร็วต่ำกว่าจริงขัดผิวให้เรียบ ทาสารประสานใหม่แล้ววัดซ้ำ
วัดระยะ L คลาดเคลื่อนความเร็วผิดตามสัดส่วนของระยะที่ผิดวัดระยะจริงทุกจุด ไม่ใช้ค่าจากแบบ
ส่วนผสมและอายุคอนกรีตต่างกันความเร็วพื้นฐานไม่เท่ากันเทียบภายในคอนกรีตชุดเดียวกัน ไม่เทียบข้ามโครงสร้าง

เช่นเดียวกับ Rebound Hammer การแปลง UPV เป็นกำลังอัดต้องสอบเทียบกับ Core Test ของคอนกรีตชุดนั้น ไม่ควรสรุปกำลังอัดจากความเร็วคลื่นเพียงอย่างเดียว

ควรใช้ UPV ร่วมกับการทดสอบอะไร?

UPV ให้ข้อบ่งชี้ ไม่ใช่คำตัดสิน วิศวกรจึงมักใช้ร่วมกับวิธีอื่นตามคำถามที่ต้องการคำตอบ

  • ต้องการประมาณกำลังอัด — ใช้คู่กับ Rebound Hammer แล้วสอบเทียบด้วย Core Test เฉพาะจุดที่จำเป็น
  • เข้าถึงได้ด้านเดียว และต้องการหาโพรงหรือวัดความหนา — ใช้ Impact Echo เสริม

SPN ให้บริการตรวจสอบโครงสร้างแบบไม่ทำลาย (NDE) ครบทุกวิธี พร้อมรายงานรับรองโดยวิศวกรโยธาที่มีใบอนุญาต (กว.) สภาวิศวกร พร้อมลายเซ็นและเลขทะเบียน