(57)【要約】【課題】光ファイバセンサを用いて、コンクリート構造物内部の応力をモニタリングする。【解決手段】コンクリート構造物内部の応力をモニタリングする応力モニタリングセンサ１であって、光信号を伝送する光ファイバケーブルにひずみを検知する検知部１３が設けられた第１の光ファイバセンサ１１と、前記第１の光ファイバセンサ１１に密着した状態で形成され、前記検知部１３を囲繞するように前記第１の光ファイバセンサ１１を被覆する第１の被覆部１５と、を備え、前記第１の光ファイバセンサ１１は、単独で前記第１の被覆部１５に被覆され、前記第１の被覆部１５を構成する材料は、前記コンクリート構造物に用いられるコンクリートと同程度以上の強度を有するセメント系材料または樹脂であることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート構造物内部の応力をモニタリングする応力モニタリングセンサであって、
光信号を伝送する光ファイバケーブルにひずみを検知する検知部が設けられた第１の光ファイバセンサと、
前記第１の光ファイバセンサに密着した状態で形成され、前記検知部を囲繞するように前記第１の光ファイバセンサを被覆する第１の被覆部と、を備え、
前記第１の光ファイバセンサは、単独で前記第１の被覆部に被覆され、
前記第１の被覆部を構成する材料は、前記コンクリート構造物に用いられるコンクリートと同程度以上の強度を有するセメント系材料または樹脂であることを特徴とする応力モニタリングセンサ。
【請求項２】
前記セメント系材料は、セメント系低収縮材またはセメント系無収縮材であることを特徴とする請求項１記載の応力モニタリングセンサ。
【請求項３】
前記第１の光ファイバセンサと前記第１の被覆部との間に設けられ、少なくとも前記検知部が露出するように前記光ファイバケーブルを被覆する第２の被覆部と、を備えることを特徴とする請求項１または請求項２記載の応力モニタリングセンサ。
【請求項４】
前記第２の被覆部は、樹脂で構成されていることを特徴とする請求項３記載の応力モニタリングセンサ。
【請求項５】
前記第２の被覆部は、中空の円筒状に形成されていることを特徴とする請求項３または請求項４記載の応力モニタリングセンサ。
【請求項６】
前記第２の被覆部の検知部側の開口部を閉塞するように、浸水防止部材が充填されていることを特徴とする請求項５記載の応力モニタリングセンサ。
【請求項７】
前記浸水防止部材は、疎水性、非硬化性および粘性を有する材料で形成されていることを特徴とする請求項６記載の応力モニタリングセンサ。
【請求項８】
前記第１の光ファイバセンサに直交するように設置された第２の光ファイバセンサと、を備えることを特徴とする請求項１から請求項７いずれかに記載の応力モニタリングセンサ。
【請求項９】
前記第１の光ファイバセンサおよび前記第２の光ファイバセンサそれぞれに対し、直交するように設置された第３の光ファイバセンサをさらに備えることを特徴とする請求項８記載の応力モニタリングセンサ。
【請求項１０】
複数の前記光ファイバセンサは、少なくとも１つの平面上において、特定の一点を通り平行でない３方向に設置されたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の応力モニタリングセンサ。
【請求項１１】
コンクリート構造物内部の応力をモニタリングする応力モニタリング方法であって、
光信号を伝送する光ファイバケーブルにひずみを検知する検知部が設けられた少なくとも１つの光ファイバセンサを型枠内で固定する工程と、
前記光ファイバセンサに密着した状態で、前記検知部を囲繞するように、前記コンクリート構造物と同程度以上の強度を有するセメント系材料または樹脂で前記光ファイバセンサを被覆する工程と、
前記型枠を取り外す工程と、
前記検知部が被覆された少なくとも１つの光ファイバセンサを、前記コンクリート構造物内に埋設する工程と、
前記埋設した光ファイバセンサのひずみを測定する工程と、
前記測定したひずみの経時的変化の特性に基づいて、前記コンクリート構造物内に生じた応力を推定する工程と、を少なくとも含むことを特徴とする応力モニタリング方法。
【請求項１２】
コンクリート構造物内部の応力をモニタリングする応力モニタリング方法であって、
前記コンクリート構造物と同程度以上の強度を有するセメント系材料または樹脂で作製されたブロックの少なくとも１つの平面上において、特定の一点を通り平行でない３方向に光信号を伝送する光ファイバケーブルにひずみを検知する検知部が設けられた複数の光ファイバセンサを設置する工程と、
前記光ファイバセンサを設置したブロックを型枠内で固定する工程と、
前記ブロックと同材料で、前記光ファイバセンサを被覆する工程と、
前記型枠を取り外す工程と、
前記検知部が被覆された光ファイバセンサを用いて、前記コンクリート構造物内に埋設する工程と、
前記埋設した光ファイバセンサの前記各平面上のひずみを測定する工程と、 
前記測定したひずみから主応力を算出する工程と、を少なくとも含むことを特徴とする応力モニタリング方法。
【請求項１３】
前記各光ファイバセンサのひずみ検知部の近傍であり、かつ実質的に同一の深さに、温度センサを設置する工程と、
前記温度センサにより測定したひずみを用いて、前記光ファイバセンサにより測定したひずみを補正する工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項１１または請求項１２記載の応力モニタリング方法。
【請求項１４】
前記コンクリート構造物内に埋設する工程では、前記検知部を被覆する材料が前記コンクリート構造物と同等の強度を有するセメント系材料で構成された少なくとも１つの光ファイバセンサと、前記検知部を被覆する材料が前記前記コンクリート構造物よりも高い強度を有するセメント系材料で構成された少なくとも１つの光ファイバセンサを埋設することを特徴とする請求項１１から請求項１３のいずれかに記載の応力モニタリング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート構造物内部の応力モニタリングセンサおよび応力モニタリング方法に関する。
【０００２】
ＲＣ（Reinforced-Concrete）造やＳＲＣ（Steel Reinforce Concrete）造などのコンクリート構造物において、ひび割れが発生することは、コンクリート構造物の構造性能を大きく低下させると共に、かぶりコンクリートの剥落につながる。その結果、第三者被害を発生させる場合がある。従って、ひび割れの発生を含むコンクリートの損傷を検知することは、コンクリート構造物の維持管理に極めて重要である。コンクリートのひび割れの原因には、鉄筋腐食、乾燥収縮、温度応力や外力によるものが存在する。特に、地震や地盤沈下などの外力が加わった場合、各部位にはひずみが生じる。このような状況下において、コンクリート構造物の各部位に生じたひずみをモニタリングすることは非常に重要である。
【０００３】
コンクリートは、一般的に弾性域を有しており、収縮または膨張する。しかし、コンクリート構造物に対し、地震や地盤沈下などの弾性限界を超える大きな外力が加わりひび割れ等が生じることで、コンクリート構造物の各部位に生じたひずみは、元に戻らず、大きな残存ひずみが生じる。このように、コンクリート構造物に大きな残存ひずみが生じた場合、コンクリート構造物には損傷が生じていることになる。
【０００４】
コンクリート構造物において、損傷が生じた場合には、表面にひび割れが生じる場合が多いが、例えば、建築物などのように仕上げ材がある場合などは、目視で確認することは困難である。また、コンクリート構造物内部にひび割れが生じた場合など、コンクリート構造物には目視で確認できない部位も多い。
【０００５】
従来から、コンクリート構造物内部のひずみを計測する方法として、埋め込み型ひずみ計や内部鉄筋にひずみゲージを貼付する方法がある。特許文献１では、鉄筋に光ファイバセンサを設置し、鉄筋の軸方向のひずみの分布を計測する技術が開示されている。また、特許文献２では、計測対象となる構造物に、らせん状に整形した光ファイバセンサを取り付け、この光ファイバセンサの光伝搬特性の変化を電気光学的測定装置により測定する技術を開示しており、このような構成を採ることによって、構造物に大きな変位を生じても破断せずに変位を測定することを可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２２２８１０号公報
【特許文献２】特開２０００−０９７６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、埋め込み型ひずみ計や内部鉄筋にひずみゲージを貼付する方法は、ケーブルを介して各ゲージを計測器に接続する必要がある。コンクリート構造物においては、複数の箇所でのモニタリングが必須であるため、配線の数が多くなる。また、電気センサの場合、ケーブル長が長くなると抵抗の値に影響がでるため、離れた場所での計測が困難となり、さらにセンサ数が多い場合には、計測間隔を短くすることができず、地震時の振動モニタリングができない。また、応力モニタリングセンサの作製時や設置時の曲げや捻れ、コンクリートの打設や振動締め固めの衝撃によって、損傷しやすい。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、光ファイバセンサを用いて、コンクリート構造物内部の応力モニタリングセンサおよび応力モニタリング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）上記の目的を達成するため、本発明は、以下の手段を講じた。すなわち、本発明の応力モニタリングセンサは、コンクリート構造物内部の応力をモニタリングする応力モニタリングセンサであって、光信号を伝送する光ファイバケーブルにひずみを検知する検知部が設けられた第１の光ファイバセンサと、前記第１の光ファイバセンサに密着した状態で形成され、前記検知部を囲繞するように前記第１の光ファイバセンサを被覆する第１の被覆部と、を備え、前記第１の光ファイバセンサは、単独で前記第１の被覆部に被覆され、前記第１の被覆部を構成する材料は、前記コンクリート構造物に用いられるコンクリートと同程度以上の強度を有するセメント系材料または樹脂であることを特徴とする。
【００１０】
このように、光信号を伝送する光ファイバケーブルにひずみを検知する検知部が設けられた第１の光ファイバセンサと、第１の光ファイバセンサに密着した状態で形成され、前記検知部を囲繞するように前記第１の光ファイバセンサを被覆する第１の被覆部と、を備えるので、長距離伝送が可能な光信号を用いることができ、多点計測を行なうことが可能となる。第１の光ファイバケーブルの検知部は、直線状に、第１の被覆部の軸方向と平行に設置されるので、第１の被覆部の軸方向のひずみを正確に測定することが可能となる。また、構造物に直接光ファイバを設置するのでなく、事前に光ファイバセンサを固定してセメント系材料を被覆したセンサとすることで、コンクリートの打設時などに光ファイバを損傷させることがなく、容易に設置できる。また、応力モニタリングセンサの中心（型枠の中心軸上）に鉛直方向に真っ直ぐ設置することや、光ファイバの所望の方向や複数本の設置など、複雑な形態の設置が可能となる。
【００１１】
さらに、第１の被覆部を構成する材料は、コンクリート構造物に用いられるコンクリートと同程度以上の強度を有するセメント系材料または樹脂であるため、コンクリート構造物に大きな外力が加わった場合であっても、コンクリート構造物が受けた外力によって応力モニタリングセンサが破損することを防ぐことができ、その結果、コンクリート構造物内の応力やひずみを計測し続けることが可能となる。加えて、応力モニタリングセンサ内への水分や塩分などの劣化因子の侵入を防ぐことができる。さらに、コンクリートの強度や耐久性における弱点となることもない。
【００１２】
（２）また、本発明の応力モニタリングセンサにおいて、前記セメント系材料は、セメント系低収縮材またはセメント系無収縮材であることを特徴とする。
【００１３】
このように、セメント系材料は、セメント系低収縮材またはセメント系無収縮材であるので、コンクリート構造物との付着が良く、温度変化に起因した体積変化の差異が小さいため温度応力が生起しにくく、ひび割れや空隙が生じることがない。
【００１４】
（３）本発明の応力モニタリングセンサにおいて、前記第１の光ファイバセンサと前記第１の被覆部との間に設けられ、少なくとも前記検知部が露出するように前記光ファイバケーブルを被覆する第２の被覆部と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
このように、前記第１の光ファイバセンサと前記第１の被覆部との間に設けられ、少なくとも前記検知部が露出するように前記光ファイバケーブルを被覆する第２の被覆部と、を備えるので、応力モニタリングセンサの取り扱いが容易となる。その結果、応力モニタリングセンサを損傷させることなく、実構造物へ埋設することが可能となる。また、応力モニタリングセンサ間の光ファイバセンサは第２の被覆部によりその間のひずみを検知しないので、露出した検知部周辺のみのひずみを捉えることができる。
【００１６】
（４）本発明の応力モニタリングセンサにおいて、前記第２の被覆部は、樹脂で構成されていることを特徴とする。
【００１７】
このように、前記第２の被覆部は、樹脂で構成されているので、折れ曲がることなく湾曲する。そのため、応力モニタリングセンサの作製時や設置時に光ファイバケーブルを破損することがない。また、樹脂は滑りやすい材料であるので光ファイバケーブルを容易に挿通することが可能となる。
【００１８】
（５）本発明の応力モニタリングセンサにおいて、前記第２の被覆部は、中空の円筒状に形成されていることを特徴とする。
【００１９】
このように、前記第２の被覆部は、中空の円筒状に形成されているので、光ファイバケーブルを容易に挿通することが可能となる。
【００２０】
（６）本発明の応力モニタリングセンサにおいて、前記第２の被覆部の検知部側の開口部を閉塞するように、浸水防止部材が充填されていることを特徴とする。
【００２１】
このように、前記第２の被覆部の検知部側の開口部を閉塞するように、浸水防止部材が充填されているので、光ファイバセンサの浸水などを防ぐことが可能となる。
【００２２】
（７）本発明の応力モニタリングセンサにおいて、前記浸水防止部材は、疎水性、非硬化性かつ粘性を有する材料で形成されていることを特徴とする。
【００２３】
このように、前記浸水防止部材は、疎水性、非硬化性および粘性を有する材料で形成されているので、浸水を防ぐことが可能となる。
【００２４】
（８）本発明の応力モニタリングセンサは、前記第１の光ファイバセンサに直交するように設置された第２の光ファイバセンサと、を備えることを特徴とする。
【００２５】
このように、第１の光ファイバセンサに直交するように設置された第２の光ファイバセンサと、を備えるので、多方向のひずみを測定することが可能となる。
【００２６】
（９）本発明の応力モニタリングセンサは、前記第１の光ファイバセンサおよび前記第２の光ファイバセンサそれぞれに対し、直交するように設置された第３の光ファイバセンサをさらに備えることを特徴とする。
【００２７】
このように、第１の光ファイバセンサおよび第２の光ファイバセンサそれぞれに対し、直交するように設置された第３の光ファイバセンサをさらに備えるので、多方向のひずみを測定することが可能となる。
【００２８】
（１０）本発明の応力モニタリングセンサは、複数の前記光ファイバセンサは、少なくとも１つの平面上において、特定の一点を通り平行でない３方向に設置されたことを特徴とする。
【００２９】
このように、複数の前記光ファイバセンサは、少なくとも１つの平面上において、特定の一点を通り平行でない３方向に設置されるので、コンクリート構造物内に生じたひずみの大きさ、方向を特定することが可能となる。また、１平面だけでなく、２平面や３平面上にも光ファイバセンサを設置することにより、３次元的な主応力を算出することが可能となる。その結果、コンクリート構造物内に生じたひずみの大きさ、方向を特定することが可能となる。
【００３０】
（１１）本発明の応力モニタリング方法は、コンクリート構造物内部の応力をモニタリングする応力モニタリング方法であって、光信号を伝送する光ファイバケーブルにひずみを検知する検知部が設けられた光ファイバセンサを型枠内で固定する工程と、前記光ファイバセンサに密着した状態で、前記検知部を囲繞するように、前記コンクリート構造物と同程度以上の強度を有するセメント系材料または樹脂で前記光ファイバセンサを被覆する工程と、前記型枠を取り外す工程と、前記被覆部で被覆された少なくとも１つの光ファイバセンサを、前記コンクリート構造物内に埋設する工程と、前記光ファイバセンサのひずみを測定する工程と、前記測定したひずみの経時的変化の特性に基づいて、前記コンクリート構造物内に生じた応力を推定する工程と、を少なくとも含むことを特徴とする。
【００３１】
これにより、長距離伝送が可能な光信号を用いることができ、多点計測を行なうことが可能となる。固定部材を用いて、光ファイバケーブルの検知部の両側で型枠に光ファイバケーブルに固定することで、検知部が直線上に被覆部の軸方向と平行に設置されるので、被覆部の軸方向のひずみを正確に測定することが可能となる。また、固定部材に光ファイバセンサを固定してセメント系材料を打設することで、光ファイバセンサを損傷させることなく、容易に設置できる。また、応力モニタリングセンサの中心（型枠の中心軸上）に鉛直方向に真っ直ぐ設置することや、光ファイバの所望の方向や複数本の設置など、複雑な形態の設置が可能となる。
【００３２】
さらに、被覆部を構成する材料は、コンクリート構造物に用いられるコンクリートと同程度以上の強度を有するセメント系材料または樹脂であるため、コンクリート構造物に大きな外力が加わった場合であっても、コンクリート構造物が受けた外力によって応力モニタリングセンサが破損することを防ぐことができ、その結果、コンクリート構造物内の応力やひずみを計測し続けることが可能となる。加えて、応力モニタリングセンサ内への水分や塩分などの劣化因子の侵入を防ぐことができる。さらに、コンクリートの強度や耐久性における弱点となることもない。
【００３３】
（１２）本発明の応力モニタリング方法は、コンクリート構造物内部の応力をモニタリングする応力モニタリング方法であって、前記コンクリート構造物と同程度以上の強度を有するセメント系材料または樹脂で作製されたブロックの少なくとも１つの平面上において、特定の一点を通り平行でない３方向に光信号を伝送する光ファイバケーブルにひずみを検知する検知部が設けられた複数の光ファイバセンサを設置する工程と、前記光ファイバセンサを設置したブロックを型枠内で固定する工程と、前記ブロックと同材料で前記光ファイバセンサを被覆する工程と、前記型枠を取り外す工程と、前記検知部が被覆された光ファイバセンサを用いて、前記コンクリート構造物内に埋設する工程と、前記埋設した光ファイバセンサの前記各平面上のひずみを測定する工程と、前記測定したひずみから主応力を算出する工程と、を少なくとも含むことを特徴とする。
【００３４】
このように、少なくとも１つの平面上において、特定の一点を通り平行でない３方向に複数の光ファイバセンサを設置し、各平面上のひずみを測定し、測定したひずみから主応力を算出するので、コンクリート構造物内に生じたひずみの大きさ、方向を特定することが可能となる。また、１平面だけでなく、２平面や３平面上にも光ファイバセンサを設置することにより、３次元的な主応力を算出することが可能となる。その結果、コンクリート構造物内に生じたひずみの大きさ、方向を特定することが可能となる。
【００３５】
（１３）本発明の応力モニタリング方法において、前記各光ファイバセンサのひずみ検知部の近傍であり、かつ実質的に同一の深さに、温度センサを設置する工程と、前記温度センサにより測定したひずみを用いて、前記光ファイバセンサにより測定したひずみを補正する工程と、をさらに含むことを特徴とする。
【００３６】
このように、記各光ファイバセンサのひずみ検知部の近傍であり、かつ実質的に同一の深さに、温度センサを設置し、温度センサにより測定したひずみを用いて、光ファイバセンサにより測定したひずみを補正するので、温度変化による影響（ひずみ）を除いた光ファイバセンサのひずみを測定することが可能となる。
【００３７】
（１４）本発明の応力モニタリング方法において、前記コンクリート構造物内に埋設する工程では、前記被覆部が前記コンクリート構造物と同等の強度を有するセメント系材料で構成された少なくとも１つの光ファイバセンサと、前記被覆部が前記前記コンクリート構造物よりも高い強度を有するセメント系材料で構成された少なくとも１つの光ファイバセンサを埋設することを特徴とする。
【００３８】
このように、複数の応力モニタリングセンサが設置され、応力モニタリングセンサのうち、少なくとも一つは、被覆部を構成する材料がコンクリート構造物と同等の強度を有するセメント系材料であり、少なくとも他の一つは、被覆部が構成する材料がコンクリート構造物よりも高い強度を有するセメント系材料である構成を有するので、万が一、地震等によりコンクリート構造物と同じようなタイミングで応力モニタリングセンサＡが破損した場合であっても、被覆部の強度がコンクリート構造物より高い強度を有する応力モニタリングＢは破損しないため、継続してコンクリート構造物内のひずみの測定を続けることができる。被覆部の強度がコンクリート構造物より高い強度を有する応力モニタリングを用いた場合、コンクリート構造物の強度と応力モニタリングセンサの被覆部との強度が異なるため、応力モニタリングセンサで測定されるひずみがコンクリート構造物で発生しているひずみにずれが生じてしまう。そのため、応力モニタリングセンサＡが破損する前までに応力モニタリングセンサＡの値を用いて応力モニタリングセンサＢの値を補正することで、正確なひずみをモニタリングすることができる。
【発明の効果】
【００３９】
このように、本発明によれば、長距離伝送が可能な光信号を用いることができ、多点計測を行なうことができる。また、コンクリート構造物に大きな外力が加わった場合に、コンクリート構造物が受けた外力によって応力モニタリングセンサが破損することを防ぐことができる。その結果、コンクリート構造物内の応力やひずみを計測し続けることができ、コンクリート構造物内部のひび割れなどの損傷状況を把握することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】第１の実施形態に係る応力モニタリングセンサの概略構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る応力モニタリングセンサの作製方法を示すフローチャートである。
【図３】光ファイバセンサを設置した様子を模式的に示す図である。
【図４】光ファイバセンサを設置した様子を模式的に示す図である。
【図５】光ファイバセンサを設置した様子を模式的に示す図である。
【図６】応力モニタリングセンサをコンクリート構造物内に設置した様子を模式的に示す図である。
【図７】光ファイバセンサをコンクリート構造物内に設置した様子を模式的に示す図である。
【図８】本検証例で用いた応力モニタリングセンサの概略構成を示す図である。
【図９】耐圧試験機でセンサ載荷試験を実施した結果を示すグラフである。
【図１０】複数の光ファイバセンサを有する本実施形態に係る応力モニタリングセンサの概略構成を示す図である。
【図１１】複数の光ファイバセンサを有する本実施形態に係る応力モニタリングセンサの概略構成を示す図である。
【図１２】ロゼット解析用応力モニタリングセンサの概略構成を示す図である。
【図１３】本実施形態に係る応力モニタリングセンサを、コンクリート構造物内に設置した様子を模式的に示す図である。
【図１４】光ファイバセンサを応力モニタリングセンサの外周に設けた場合の概略構成を示す図である。
【図１５】ロゼット解析用応力モニタリングセンサ（球状）の概略構成を示す図である。
【図１６】第３の実施形態に係る応力モニタリングセンサ３の概略構成を示す図である。
【図１７】光ファイバセンサおよび第２の被覆部の概略構成を示す図である。
【図１８】光ファイバセンサを設置した様子を模式的に示す図である。
【図１９】光ファイバセンサを設置した様子を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
［第１の実施形態］
（応力モニタリングセンサの構成）
図１は、本実施形態に係る応力モニタリングセンサの概略構成を示す図である。応力モニタリングセンサ１は、光信号を伝送する光ファイバケーブル９にひずみを検知する検知部１３が設けられた光ファイバセンサ１１と、光ファイバセンサ１１を被覆する第１の被覆部１５と、を備えている。本実施形態では、光ファイバセンサとして、ＦＢＧセンサを用いる。
【００４２】
第１の被覆部１５は、セメント系材料または樹脂で構成されている。第１の被覆部１５を構成するセメント系材料または樹脂は、応力モニタリングセンサ１を設置するコンクリート構造物に用いるコンクリートと同程度以上の強度を有する材料であれば良い。また、第１の被覆部１５にセメント系材料を用いる場合、第１の被覆部１５がひび割れて水分や塩分などの劣化因子が侵入することを防ぐため、収縮の小さいまたは無収縮モルタルとすることがより好ましい。第１の被覆部１５の厚さは、５〜２０ｍｍ程度の厚さが好ましい。なお、光ファイバセンサは、光ファイバセンサ単独でセメント系材料または樹脂で被覆されている。そのため、光ファイバセンサを鉄など（セメント系材料または樹脂以外）に巻回させたり貼り付けたりする必要がない。
【００４３】
また、第１の被覆部１５に、コンクリート構造物に用いるコンクリートと同程度以上の強度を有するセメント系材料を用いることにより、コンクリート構造物が大きな外力を受けた際に、コンクリート構造物が受けた外力によって、コンクリート構造物にひび割れが生じた後も、応力モニタリングセンサ１が破損することなく、ひずみおよび応力を計測することが可能となる。また、コンクリート構造物との付着が良く、温度変化に起因した体積変化の差異が小さいため温度応力が生起しにくく、ひび割れや空隙が生じることがなく、コンクリートの強度や耐久性における弱点となることもない。
【００４４】
このように、コンクリート構造物に直接光ファイバセンサを設置するのではなく、事前に光ファイバセンサを固定してセメント系材料または樹脂を被覆した応力モニタリングセンサとすることで、コンクリートの打設時などに光ファイバセンサを損傷させることがない。また、応力モニタリングセンサの中心（型枠の中心軸上）に鉛直方向に真っ直ぐ設置することや、光ファイバの所望の方向や複数本の設置など、複雑な形態の設置が可能となる。
【００４５】
［応力モニタリングセンサの作製方法（１）］
次に、本実施形態に係る応力モニタリングセンサの作製方法について、説明する。図２は、本実施形態に係る応力モニタリングセンサの作製方法を示すフローチャートである。
【００４６】
まず、ひずみを検出する検知部を有する光ファイバセンサを、型枠内に設置する（ステップＳ１）。次に、光ファイバセンサが設置された型枠内に、コンクリート構造物と同程度以上の強度を有するセメント系材料を打設し、被覆部を形成する（ステップＳ２）。養生後、脱型する。
【００４７】
（光ファイバセンサの設置方法）
次に、応力モニタリングセンサの作製過程における、光ファイバセンサの設置方法について、説明する。
【００４８】
（設置例１）
図３（ａ）および（ｂ）は、光ファイバセンサを設置した様子を模式的に示す図である。図３（ａ）に示すように、側面に貫通孔１７が設けられた円柱状の型枠１９の鉛直方向の上下両端部近傍に、糸や番線などの固定部材２１を設置する。固定部材の設置方法は、例えば、型枠に４箇所の固定部材設置用の貫通孔を設け、各貫通孔に固定部材を設置する方法があるが、光ファイバセンサを真っ直ぐに設置するために固定できれば良く、これに限定されない。光ファイバセンサ１１を、貫通孔１７に挿通し、型枠内の固定部材２１に接着剤などを用いて固定する。図３（ｂ）に示すように、光ファイバセンサ１１を鉛直方向に真っ直ぐ設置しても良い。光ファイバセンサ１１を設置後、型枠１９内にセメント系材料を打設する。なお、型枠は柱状、球状、キューブ状等でも良く、円柱状に限定されない。
【００４９】
図３（ａ）および（ｂ）に示すように、光ファイバセンサ１１を固定してセメント系材料を打設することで、光ファイバセンサ１１を損傷させることなく、応力モニタリングセンサ１の中心（型枠１９の中心軸上）に鉛直方向に真っ直ぐ設置することが可能となる。また、図３（ａ）に示すように、光ファイバセンサ１１を、応力モニタリングセンサ１の側面から外部に出す構造、つまり、光ファイバセンサ１１の検知部１３を含まない部分（光ファイバケーブル９ともいう）が、被覆部の外部へ延設された構造を採ることによって、事前に応力モニタリングセンサ１の載荷試験を行なうことが可能となる。事前に応力モニタリングセンサの載荷試験を行なうことにより、応力とひずみの関係を予め計測することができる。その結果、実際にコンクリート構造物内に応力モニタリングセンサを埋設した際に、応力モニタリングセンサ設置箇所で測定されたひずみから応力を算出することが可能となる。また、コンクリート構造物に直接光ファイバセンサを設置するのでなく、事前に光ファイバセンサを固定してセメント系材料を被覆したセンサとすることで、コンクリートの打設時などに光ファイバセンサを損傷させることがない。また、応力モニタリングセンサの中心（型枠の中心軸上）に鉛直方向に真っ直ぐ設置することや、光ファイバの所望の方向や複数本の設置など、複雑な形態の設置が可能となる。
【００５０】
（設置例２）
図４（ａ）および（ｂ）は、光ファイバセンサを設置した様子を模式的に示す図である。まず、中空の円筒２３内に光ファイバセンサ１１を挿通し、型枠１９内に、光ファイバセンサ１１が挿通された円筒２３を鉛直方向に起立させて設置する（図４（ａ））。次に、円筒２３が設置された型枠１９内に、セメント系材料を打設し、セメント系材料が固まる前に円筒２３を２つに割きながら除去する（図４（ｂ））。このように設置することで、光ファイバセンサ１１を損傷させることなく、応力モニタリングセンサ１の中心（型枠１９の中心軸上）に設置することが可能となる。
【００５１】
（設置例３）
図５（ａ）〜（ｄ）は、光ファイバセンサを設置した様子を模式的に示す図である。まず、側面に貫通孔１７が設けられた型枠１９に光ファイバセンサ１１を設置する高さまで、セメント系材料を打設する（図５（ａ））。貫通孔１７に光ファイバセンサ１１を挿通させ、鉛直方向に対して直交する方向に光ファイバセンサ１１を敷設する（図５（ｂ））。図５（ｃ）に示すように、光ファイバセンサ１１を貫通孔に挿通させず、鉛直方向に出しても良い。光ファイバセンサ１１が敷設されたコンクリート上にさらにコンクリートを打設する（図５（ｄ））。このように設置することで、光ファイバセンサ１１を損傷させることなく、応力モニタリングセンサ１に光ファイバセンサ１１を設置することが可能となる。
【００５２】
以上説明したように光ファイバセンサ１１を設置することで、光ファイバセンサ１１を損傷させることなく、応力モニタリングセンサ１を作製することが可能となる。また、上述したように光ファイバセンサ１１を設置することで、光ファイバセンサ１１とセメント系材料との付着も良くすることができる。なお、第１の被覆部１５を形成する材料は、樹脂でも良く、セメント系材料に限定されない。
【００５３】
また、本実施形態に係る応力ひずみセンサは、温度計をさらに備えても良い。温度計は、熱電対を用いても良いし、コンクリート内部の温度を測定できれば、熱電対に限らない。光ファイバセンサは、温度変化により影響（ひずみ）を生じる。応力モニタリングセンサが外力を受けた時のひずみから、その時の温度変化によるひずみを除いた値を算出することで、より詳細なひずみの測定が行なえる。なお、特定の温度において測定されたひずみを用いる場合は、その温度において光ファイバセンサが受けるひずみは一定であるため、温度変化によるひずみを補正する必要はない。
【００５４】
［応力モニタリングセンサのコンクリート構造物への設置例］
図６は、応力モニタリングセンサをコンクリート構造物内に設置した様子を模式的に示す図である。コンクリート構造物３１は、横方向や縦方向に鉄筋３３を備えている。光ファイバセンサを設置する位置は、柱、梁など構造物の主要構造部が好ましい。
【００５５】
一般に、コンクリート構造物に地震や地盤沈下などの大きな外力が加わると、コンクリート構造物の各部位にひずみが生じる。大きな残存ひずみが生じた場合、コンクリート構造物に損傷が生じている。コンクリート構造物の内部や目視で確認できない箇所に損傷が生じた場合、弾性域とは異なるひずみ挙動が生じることから、応力モニタリングセンサをコンクリート構造物の内部や目視で確認できない箇所に埋設し、ひずみを測定することにより、コンクリート構造物の内部や目視で確認できない箇所の損傷の進行状況を把握することが可能となる。本実施形態に係る応力モニタリングセンサは、光ファイバセンサを用いているため、コンクリート構造物内に設置する場合、１本の光ファイバセンサに第１の被覆部を有する複数の検知部を設けることができ、光ファイバセンサも極細であるため、配線がシンプルに行なうことが可能である。
【００５６】
また、図示しないが、第１の被覆部を有する１つ以上の検知部が設けられた光ファイバセンサをコンクリート構造物内に、複数設置することが可能である。さらに、コンクリート構造物に、第１の被覆部の強度が異なる複数の応力モニタリングセンサを設置することも可能である。第１の被覆部の強度がコンクリート構造物より高い強度を有する応力モニタリングを用いた場合、コンクリート構造物の強度と応力モニタリングセンサの第１の被覆部との強度が異なるため、応力モニタリングセンサで測定されるひずみがコンクリート構造物で発生しているひずみにずれが生じてしまう。そのため、例えば、第１の被覆部の強度がコンクリート構造物と同程度の強度を有する応力モニタリングセンサＡと、第１の被覆部の強度がコンクリート構造物より高い強度を有する応力モニタリングセンサＢを併設することにより、応力モニタリングセンサＡによってコンクリート構造物の正確なひずみを測定し、万が一、地震等によりコンクリート構造物と同じようなタイミングで応力モニタリングセンサＡが破損した場合であっても、第１の被覆部の強度がコンクリート構造物より高い強度を有する応力モニタリングＢは破損しないため、継続してコンクリート構造物内のひずみの測定を続けることができる。応力モニタリングセンサＢの測定値とひずみの関係は予め実験室等で求めておいても良いが、応力モニタリングセンサＡが破損するまでの応力モニタリングセンサＡと応力モニタリングセンサＢの値を比較しておくことで、応力モニタリングセンサＡが破損した後も、正確なひずみをモニタリングすることができる。
【００５７】
コンクリート構造物３１に光ファイバセンサを設置する際は、図６に示すように、１本の光ファイバケーブル９に複数の検知部１３を設けることにより、１本の光ファイバセンサで複数の部位のひずみや応力の計測を連続的に行なうことが可能となる。
【００５８】
図７は、光ファイバセンサをコンクリート構造物内に設置した様子を模式的に示す図である。図７では、光ファイバセンサをコンクリート構造物内に直接埋設しており、光ファイバセンサの各センサ部（ＦＢＧ部）１３に第１の被覆部を有していない。そのため、各ＦＢＧ部１３は、図７に示すように、検知範囲全体の影響を受け、測定対象箇所の詳細なひずみを測定することが困難である。また、光ファイバセンサをコンクリート構造物内に直接埋設する場合は、測定対象箇所へ固定した状態で、コンクリートを打設する必要があるため、多大な労力と時間を要する。
【００５９】
一方、図６では、本実施形態に係る応力モニタリングセンサ１を用いており、光ファイバセンサの各センサ部（ＦＢＧ部）１３に第１の被覆部を有している。このように、第１の被覆部を有する構造を採ることにより、各ＦＢＧ部１３の検知範囲を狭めることができ、ひずみを測定するにあたり、他のＦＢＧ部の影響を受けにくくすることが可能である。その結果、測定対象箇所（ＦＢＧ部設置箇所）の詳細なひずみを測定することが可能である。地震等によって、コンクリート構造物３１の各部材によって受ける応力が明確に違う場合などには、特に好適である。また、図６に示すように光ファイバセンサのセンサ部（ＦＢＧ部）を被覆する構造を有することによって、コンクリート打設時に、光ファイバセンサを破損することなく、容易に測定対象部位への設置を行なうことができる。
【００６０】
また、応力モニタリングセンサ間の光ファイバケーブル９（素線、第１の被覆部によって被覆されていない部分）は、打設時に損傷を受けやすいため、チューブ等で保護することが好ましい。保護するものはチューブに限らず、打設時にコンクリートから光ファイバケーブル９を保護できるものであれば良い。さらに、光ファイバケーブル９を鉄筋に這わせておいてセメント系材料で被覆して保護しても良い。
【００６１】
さらに、コンクリート構造物に応力モニタリングセンサを設置する際には、コンクリート構造物に対し、応力モニタリングセンサが異物とならないことも重要である。そのため、本実施形態に係る応力モニタリングセンサを用いることにより、センサの寸法（サイズ）を小さく設計することが可能である。応力モニタリングセンサの形状は球状、キューブ型等でも良く、柱状に限定されない。また、応力モニタリングセンサの形状を小さくすることができるため、かぶり厚が薄い場合であっても、設置することが可能であり、部材寸法によって埋設箇所を限定されない。応力モニタリングセンサのサイズは、断面の径が１０〜５０ｍｍ程度、高さが３０〜１００ｍｍ程度が好ましい。
【００６２】
光ファイバセンサは温度変化によって測定値に影響を受けるため、これを除去する必要がある。そのため、応力モニタリングセンサをコンクリート構造物内に埋設して、光ファイバセンサのセンサ部分を拘束しないように中空の管または容器に入れておき、センサ付近の内部温度の測定を行なう。センサ付近の内部温度を測定することによって、温度変化により生じたひずみを除去することが可能となる。
【００６３】
計測器は３５、光ファイバセンサに接続されており、光ファイバセンサによるひずみを測定する。計測器３５は、光ファイバセンサによるひずみを測定できれば良く、地震時の振動モニタリングを行なう場合には、測定周波数が１ｋＨｚ以上のものが好ましい。
【００６４】
事前にセンサの載荷試験を実施し、応力と光ファイバセンサのひずみの関係を求めておくことにより、その部位の応力を把握することもできる。また、損傷の有無を確認する場合には、ひずみをモニタリングし、残存ひずみで損傷が生じているかを把握することができる。
【００６５】
このように、応力モニタリングセンサ１は、光ファイバセンサを用いるので、長距離伝送が可能な光信号を用いることが可能となる。また、１本の細いケーブルに複数のセンサを設置することができるため、多点計測を行なうことが可能となる。大規模なコンクリート構造物においても配線がシンプルで、かつ光信号を用いていることから、長距離の場合も損失がほとんどなく、短い間隔でモニタリングが可能となる。さらに、コンクリート構造物内において、広範囲の連続的なモニタリングにより、離散的な値が生じたり、ある部位と他の部位との間に大きなひずみの乖離が生じたりしていることがわかると、ひび割れの発生を検知することも可能となる。また、光ファイバセンサは極めて細いため、構造物に対する強度特性に及ぼす影響が小さくなる。さらに、光ファイバセンサは、ある程度の高温にも耐え得るため、コンクリートの内部温度が高くなっても、ひずみの測定が可能となる。
【００６６】
［検証例］
次に、本実施形態に係る応力モニタリングセンサの性能について検証した。図８は、本検証例で用いた応力モニタリングセンサの概略構成を示す図である。本検証例で用いた応力モニタリングセンサ１には、上述した応力モニタリングセンサ作製方法（設置例１）で作製した応力モニタリングセンサを用いた。本実施形態に係る応力モニタリングセンサと従来から用いられているひずみゲージとの性能を比較するため、脱型後に応力モニタリングセンサの側面にひずみゲージ４１（２本）を設置した。
【００６７】
表１は、本検証例に係るコンクリートの配合を示す表である。表１に示すように、「ｓ／ａ」は、「細骨材率」であり、「Ｗ」は「水道水（密度１ｇ／ｃｍ３）」であり、「Ｃ」は「セメント（密度３．１６ｇ／ｃｍ３）」であり、「Ｓ」は「細骨材（密度２．５８ｇ／ｃｍ３）」であり、「Ｇ」は「粗骨材（密度２．６５ｇ／ｃｍ３）」である。
【００６８】
【表１】
2020056768.tif 000003
本検証例では、表１に示す配合のコンクリートをウェットスクリーニングしたモルタルを第１の被覆部として使用した。
【００６９】
モルタルを打設した後、材齢約２８日封緘養生し、耐圧試験機でセンサの載荷試験を実施した。図９は、耐圧試験機で載荷試験を実施した結果を示すグラフである。なお、ひずみゲージで測定したひずみは、２本の平均値を示している。
【００７０】
測定の結果、図９に示すように、光ファイバセンサで測定したひずみと、ひずみゲージで測定したひずみは同程度であった。また、光ファイバセンサで測定したひずみは線形であり、ひずみから応力を推定することが可能であることも確認できた。
【００７１】
以上説明したように、本実施形態によれば、長距離伝送が可能な光信号を用いることができ、多点計測を行なうことができる。また、コンクリート構造物に大きな外力が加わった場合に、コンクリート構造物が受けた外力によって応力モニタリングセンサが破損することを防ぐことができる。その結果、コンクリート構造物内の応力やひずみを計測し続けることができ、コンクリート構造物内部のひび割れなどの損傷状況を把握することが可能となる。
【００７２】
さらに、本実施形態に係る応力モニタリングセンサは、複数の光ファイバセンサを有していても良い。図１０（ａ）（ｂ）および図１１（ａ）（ｂ）は、複数の光ファイバセンサを有する本実施形態に係る応力モニタリングセンサの概略構成を示す図である。図１０（ａ）（ｂ）では、応力モニタリングセンサの中心部において、２本の光ファイバセンサが、互いに直交するように縦横の２方向に設置されている。図１０（ａ）は、各ＦＢＧ部の端部が互いに直交するように縦横の２方向に設置されている一例を示す図である。また、図１０（ｂ）は、各ＦＢＧ部の中心部が互いに直交するように縦横の２方向に設置されている一例を示す図である。
【００７３】
図１１（ａ）（ｂ）では、応力モニタリングセンサの中心部において、３本の光ファイバセンサが、互いに直交するように３方向に設置されている。図１１（ａ）は、各ＦＢＧ部の端部が互いに直交するように３方向に設置されている一例を示す図である。図１１（ｂ）は、各ＦＢＧ部の中心部が互いに直交するように３方向に設置されている一例を示す図である。このように、応力モニタリングセンサに、複数の光ファイバセンサ１１を多方向に埋設することにより、２次元方向や３次元方向など、任意の方向のひずみを測定することが可能となる。
【００７４】
また、地震時の振動モニタリングで本実施形態に係る応力モニタリングセンサを使用する場合には、応力モニタリングセンサ１の形状を、図１１に示すようなキューブ状にし、３方向に光ファイバセンサ１１を埋設することで、より詳細な検討を行なうことが可能となる。本実施形態では、柱状、キューブ状の応力モニタリングセンサについて説明したが、球状でも良く、柱状、キューブ状に限定されない。
【００７５】
［第２の実施形態］
コンクリート構造物の応力測定において、主応力の大きさや方向が不明である場合がある。このような場合、ロゼット解析によって、主応力の大きさや方向を求めることが可能である。ロゼット解析とは、測定対象物に、異なる測定方向を持つ２つ以上のひずみゲージを近接して配置したゲージ（ロゼットゲージ、３軸ロゼットゲージ）を接着して測定したひずみの値から、主応力の大きさや方向を求める方法である。
【００７６】
通常、ひずみを測定する方法として、ひずみゲージが用いられている。ひずみゲージを用いる場合、コンクリート表面に貼り付ける必要があるため、コンクリート構造物内部のひずみは測定することができない。一方、光ファイバセンサを用いることで、コンクリート構造物内部のひずみを測定することが可能である。そこで、本実施形態に係る応力モニタリングセンサを用いて、主応力の大きさおよび方向を求める方法について、説明する。
【００７７】
図１２は、ロゼット解析用応力モニタリングセンサの概略構成を示す図である。本実施形態に係る応力モニタリングセンサ２は、ひずみを検出する検知部を有する複数の光ファイバセンサ（１−１〜３−３）と、光ファイバセンサを被覆する第１の被覆部１５と、を備えている。第１の被覆部１５を構成する材料は、第１の実施形態と同様である。各光ファイバセンサは、Ｘ−Ｙ平面、Ｘ−Ｚ平面、Ｙ−Ｚ平面の３方向に対し、それぞれ３軸（例えば、３軸０°／４５°／９０°）で配置されている。
【００７８】
図１２では、１平面３本、合計９本の光ファイバセンサ（１−１〜３−３）を設置しているが、同軸上に１本の光ファイバセンサがあれば十分である。本実施形態では、ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向それぞれに光ファイバセンサが重複して設置されているため、６本であっても良い。また、図１２では、３平面すべてに光ファイバセンサを設置した例を示したが、それに限定されない。例えば、測定対象が１平面のみであれば、光ファイバセンサは３本で良いし、測定対象が２平面であれば、光ファイバセンサは６本、さらに、光ファイバセンサを重複して設置させないようにしたい場合は、５本であっても良い。
【００７９】
図１３は、本実施形態に係る応力モニタリングセンサを、コンクリート構造物内に設置した様子を模式的に示す図である。このように、Ｘ−Ｙ平面、Ｘ−Ｚ平面、Ｙ−Ｚ平面の３方向に対し、それぞれ３軸で光ファイバセンサ（１−１〜３−３）を設置することにより、３次元的な主応力を算出することができる。つまり、このように測定したひずみから、ロゼット解析を用いて、コンクリート構造物３１内に生じたひずみの大きさ、方向を特定することが可能となる。
【００８０】
図１４は、光ファイバセンサを応力モニタリングセンサの外周に設けた場合の概略構成を示す図である。図１４に示すように、各光ファイバセンサ（１−１〜３−３）を応力モニタリングセンサ３の外周に設置することも可能である。ただし、各光ファイバセンサ（１−１〜３−３）を応力モニタリングセンサ３の外周に設置することにより、損傷の可能性があること、応力モニタリングセンサ３とコンクリート構造物３１との強度が異なる場合は、ひずみにずれが生じる可能性があるため、図１２に示すように、応力モニタリングセンサ２内に各光ファイバセンサ（１−１〜３−３）が埋め込まれているほうがより好ましい。また、本実施形態に係る応力モニタリングセンサ２の形状は、図１５に示すように、球状であっても良く、キューブ状に限定されない。
【００８１】
［応力モニタリングセンサの作製方法（２）］
次に、図１２に示すような、本実施形態に係る応力モニタリングセンサの作製方法について、説明する。まず、セメント系材料のブロックを作製する。次に、ブロック表面に光ファイバセンサを設置する（図１４）。光ファイバセンサ設置後、ブロックを型枠内に固定し、さらにブロックと同素材のセメント系材料で被覆する（図１２）。このように作製することにより、光ファイバセンサ設置の際の固定部材や型枠を用いることなく、応力モニタリングセンサを作製することが可能となる。ブロックに用いる材料および光ファイバセンサを被覆する材料は、樹脂でも良く、セメント系材料に限定されない。ここでブロックと第１の被覆部は同じ材料とするので、光ファイバセンサは単独で被覆されたものとみなす。
【００８２】
［第３の実施形態］
次に、第１の実施形態に係る応力モニタリングセンサの変形例について説明する。図１６は、本実施形態に係る応力モニタリングセンサ３の概略構成を示す図である。応力モニタリングセンサ３は、光信号を伝送する光ファイバケーブル９にひずみを検知する検知部１３が設けられた光ファイバセンサ１１と、光ファイバセンサ１１を被覆する第１の被覆部５１と、光ファイバセンサ１１と第１の被覆部５１との間に、少なくとも検知部１３が露出するように光ファイバケーブル９を被覆する第２の被覆部５３（以下、保護チューブとして説明する）と、を備える。本実施形態では、光ファイバセンサとして、ＦＢＧセンサを用いる。
【００８３】
第１の被覆部５１は、セメント系材料または樹脂で構成されている。第１の被覆部５１を構成するセメント系材料または樹脂は、応力モニタリングセンサ３を設置するコンクリート構造物に用いるコンクリートと同程度以上の強度を有する材料であれば良いが、コンクリート構造物に用いるコンクリートと同等の強度を有する材料であることがより好ましい。また、第１の被覆部５１にセメント系材料を用いる場合、第１の被覆部５１がひび割れて水分や塩分などの劣化因子が侵入を防ぐため、収縮の小さいまたは無収縮モルタルとすることがより好ましい。
【００８４】
第１の被覆部５１は、断面の径が１０〜５０ｍｍ、高さ３０〜１００ｍｍ程度が好ましい。なお、光ファイバセンサ１１は、光ファイバセンサ単独でセメント系材料または樹脂で被覆されている。そのため、光ファイバセンサを鉄など（セメント系材料または樹脂以外）に巻回させたり貼り付けたりする必要がない。
【００８５】
第２の被覆部５３には、光ファイバケーブル９が挿通されている。本実施形態では、第２の被覆部として保護チューブを用いた例を説明するが、光ファイバケーブル９を保護できれば良く、これに限らず、光ファイバケーブル９の表面をコーティングすることで、第２の被覆部５３を形成しても良い。
【００８６】
保護チューブ５３は、フッ素樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂、ＴＰＥＥ（熱可塑性ポリエーテルエステルエラストマー、ハイトレル）、高耐熱柔軟性エラストマー樹脂、ＰＩ（ポリイミド）樹脂、ＰＵ（ポリウレタン）樹脂等が挙げられるが、これに限らない。また、保護チューブの内径は０．３〜０．５ｍｍ、かつ外径は１ｍｍ以下が好ましい。
【００８７】
このように、光ファイバケーブル９を保護チューブ５３で保護することにより、本実施形態に係る応力モニタリングセンサ３を実構造物へ設置した際、小さなセンサ部（検知部１３）と細径ケーブルである光ファイバケーブル９が構造物にとって異物とならない利点を保ったまま、より取り扱いが容易となる。
【００８８】
図１７は、光ファイバセンサ１１および保護チューブ５３の概略構成を示す図である。保護チューブ５３には、検知部１３側の開口部を閉塞するように、浸水防止部材５５が設けられている。本実施形態では、浸水防止部材５５として、油粘土を用いた例を説明するが、これに限らない。疎水性、非硬化性および粘性を有する材料であれば良い。このように、浸水防止部材５５を設けることで、打設時に保護チューブ５３内へ水などが侵入することを防ぐことが可能となる。
【００８９】
［応力モニタリングセンサの作製方法（３）］
次に、本実施形態に係る応力モニタリングセンサの作製方法について、説明する。まず、保護チューブ５３の端部（検知部１３側に設置する開口部）に油粘土を充填する。次に、光信号を伝送する光ファイバケーブル９にひずみを検知する検知部１３が設けられた光ファイバセンサ１１のうち、光ファイバケーブル９を保護チューブ５３に、挿通させる。光ファイバケーブル９と保護チューブ５３の間が狭い場合や、保護チューブ５３の樹脂の摩擦が大きい場合は、パウダーや油などを塗布して挿通しやすいようにしてもよい。光ファイバケーブル９に保護チューブ５３が設けられた光ファイバセンサ１１を、型枠１９内に設置する。
【００９０】
次に、光ファイバセンサ１１を型枠１９内に設置する。次に、光ファイバセンサ１１が設置された型枠１９内に、コンクリート構造物と同程度以上の強度を有するセメント系材料を打設し、第１の被覆部５１を形成する。光ファイバケーブル９における第１の被覆部の有無の境界、および保護チューブ５３の有無の境界部分は破損しやすいため、セメント系材料を打設する際に、保護チューブ５３端部は、第１の被覆部５１内に５ｍｍ以上、かつ検知部に被らない程度に埋設する。養生後、脱型する。
【００９１】
（光ファイバセンサの設置方法）
図１８は、光ファイバセンサ１１を設置した様子を模式的に示す図である。図１８に示すように、型枠１９の鉛直方向の上下両端部近傍に糸や番線などの固定部材２１を設置する。固定部材２１の設置方法は、例えば、型枠１９に４箇所の固定部材設置用の貫通孔を設け、各貫通孔に固定部材２１を設置する方法があるが、光ファイバセンサ１１を真っ直ぐに設置するために固定できれば良く、これに限定されない。保護チューブ５３で被覆された光ファイバセンサ１１を、型枠１９内の固定部材２１に接着剤などを用いて、中心に鉛直方向に真っ直ぐ設置する。また、型枠１９の底面に貫通孔１７が設けられ、貫通孔１７に保護チューブ５３で被覆された光ファイバセンサ１１を挿通させて設置しても良い。光ファイバセンサ１１設置後、型枠１９内にセメント系材料を打設する。なお、型枠は柱状、球状、キューブ状等でも良く、円柱状に限定されない。
【００９２】
図１８に示すように、光ファイバセンサ１１を固定してセメント系材料を打設することで、光ファイバセンサ１１を損傷させることなく、応力モニタリングセンサの中心（型枠１９の中心軸上）に鉛直方向に真っ直ぐ設置することが可能となる。また、光ファイバセンサ１１を保護チューブ５３で被覆した後、セメント系材料で被覆したセンサとすることで、コンクリート構造物への打設時などに光ファイバセンサ１１を損傷させることがなく、より取り扱いが容易となる。
【００９３】
図１９は、光ファイバセンサ１１を設置した様子を模式的に示す図である。まず、側面に貫通孔１７が設けられた型枠１９に光ファイバセンサ１１を設置する高さまで、セメント系材料を打設する。貫通孔１７に保護チューブ５３で被覆された光ファイバセンサ１１を挿通させ、鉛直方向に対して直交する方向に光ファイバセンサ１１を敷設する。また、図１９に示すように、貫通孔１７は１箇所だけでなく、対応する側面２箇所設け、貫通孔１７に保護チューブ５３で被覆された光ファイバセンサ１１を挿通させて設置しても良い。光ファイバセンサ１１が敷設されたコンクリート上にさらにコンクリートを打設する。このように設置することで、光ファイバセンサ１１を損傷させることなく、応力モニタリングセンサ３に光ファイバセンサ１１を設置することが可能となる。
【００９４】
以上説明したように保護チューブ５３を被覆することで、光ファイバセンサ１１を損傷させることなく、応力モニタリングセンサ３を作製することが可能となる。なお、第１の被覆部５１を形成する材料は、樹脂でも良く、セメント系材料に限定されない。
【００９５】
また、本実施形態に係る応力ひずみセンサは、第１の実施形態と同様、温度計をさらに備えても良い。光ファイバセンサ１１は、温度変化によりひずみを生じる。温度計は、熱電対を用いても良いし、コンクリート内部の温度を測定できれば、熱電対に限らない。温度変化による影響（ひずみ）を除いた光ファイバセンサのひずみにおいて、応力モニタリングセンサが外力を受けた時のひずみの値を測定することで、より詳細なひずみの計測が行なえる。特定の温度において測定されたひずみを用いる場合は、その温度において光ファイバセンサが受けるひずみは一定であるため、温度変化によるひずみを補正する必要はない。
【００９６】
また、本実施形態に係る応力モニタリングセンサのコンクリート構造物への設置については、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００９７】
以上説明したように、本実施形態によれば、長距離伝送が可能な光信号を用いることができ、多点計測を行なうことができる。また、コンクリート構造物に大きな外力が加わった場合に、コンクリート構造物が受けた外力によって応力モニタリングセンサが破損することを防ぐことができる。その結果、コンクリート構造物内の応力やひずみを計測し続けることができる。さらに、３次元的な主応力を算出することにより、コンクリート構造物内部に生じたひずみの大きさ、方向を特定することが可能となる。
【符号の説明】
【００９８】
１、２、３  応力モニタリングセンサ
９  光ファイバケーブル
１１  光ファイバセンサ
１３  検知部（センサ部／ＦＢＧ部）
１５  第１の被覆部
１７  貫通孔
１９  型枠
２１  固定部材 
２３  円筒
３１  コンクリート構造物
３３  鉄筋
３５  計測器
４１  ひずみゲージ
５１  第１の被覆部
５３  第２の被覆部（保護チューブ）
５５  浸水防止部材
１−１、１−２、１−３  光ファイバセンサ
２−１、２−２、２−３  光ファイバセンサ
３−１、３−２、３−３  光ファイバセンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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