(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に延伸する硬部材と、当該硬部材よりも硬度が小さい軟部材とが、当該第１の方向に交差する方向に交互に配置されたシートであって、充填材が充填される空間の外縁を形成する面を覆う検知シートと、
前記検知シートに対し、第１の方向と交差する第２の方向に沿って延伸するようにして配置される光ファイバと、
前記光ファイバを前記検知シートとの間に挟みこむようにして配置され、前記硬部材よりも硬度が小さいカバーシートと、
光ファイバの延伸方向の各位置における光の状態変化に応じた情報を出力する出力装置と
を備えることを特徴とする充填状態検知装置。
【請求項２】
前記硬部材における第２の方向の幅は、前記軟部材における第２の方向の幅よりも小さい
ことを特徴とする請求項１に記載の充填状態検知装置。
【請求項３】
前記カバーシートが防水効果を有する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の充填状態検知装置。
【請求項４】
第１の方向に延伸する硬部材と、当該硬部材よりも硬度が小さい軟部材とが、当該第１の方向に交差する方向に交互に配置されたシートを、充填材が充填される空間の外縁を形成する面を覆うように配置する工程と、
光ファイバの延伸方向の各位置における光の状態変化に応じた情報を出力する出力装置に接続される光ファイバを、第１の方向と交差する第２の方向に沿って延伸するようにして、前記検知シートに対して配置する工程と、
前記硬部材よりも硬度が小さいカバーシートを、前記検知シートとの間で前記光ファイバを挟みこむようにして配置する工程と
を備えることを特徴とする充填状態検知装置の設置方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充填材の充填状態を検知する充填状態検知装置および充填状態検知装置の設置方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートなど充填材の充填状態を検知する充填状態検知装置が知られている。例えば特許文献１では、充填対象となる空間に配置した光ファイバが充填材からの圧力によって変形したときに、その光ファイバ内を通る光の状態が変化することに基づいて、充填状態を検知している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１２６１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の仕組みでは、まず、充填材が充填される空間の外縁を形成する面に、鋭い凸部を有する検出用凸状テープを複数設け、その複数の検出用凸状テープの上を通るように光ファイバを張り巡らせ、さらに、この検出用凸状テープ及び光ファイバの組のそれぞれを覆うようにシールテープを１つ１つ設ける、という手順になっている。このように、特許文献１の記載の仕組みでは、充填状態の検出対象となる箇所ごとに、検出用凸状テープ、光ファイバ及びシールテープを設置しなければならないので、充填状態検知装置の設置に相当の手間を要するという問題がある。
【０００５】
本発明は、充填状態検知装置の設置手順を簡単にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明は、第１の方向に延伸する硬部材と、当該硬部材よりも硬度が小さい軟部材とが、当該第１の方向に交差する方向に交互に配置されたシートであって、充填材が充填される空間の外縁を形成する面を覆う検知シートと、前記検知シートに対し、第１の方向と交差する第２の方向に沿って延伸するようにして配置される光ファイバと、前記光ファイバを前記検知シートとの間に挟みこむようにして配置され、前記硬部材よりも硬度が小さいカバーシートと、光ファイバの延伸方向の各位置における光の状態変化に応じた情報を出力する出力装置とを備えることを特徴とする充填状態検知装置を提供する。上記構成において、前記硬部材における第２の方向の幅は、前記軟部材における第２の方向の幅よりも小さくしてもよい。さらに、上記構成において、前記カバーシートが防水効果を有していてもよい。
【０００７】
また、本発明は、第１の方向に延伸する硬部材と、当該硬部材よりも硬度が小さい軟部材とが、当該第１の方向に交差する方向に交互に配置されたシートを、充填材が充填される空間の外縁を形成する面を覆うように配置する工程と、光ファイバの延伸方向の各位置における光の状態変化に応じた情報を出力する出力装置に接続される光ファイバを、第１の方向と交差する第２の方向に沿って延伸するようにして、前記検知シートに対して配置する工程と、前記硬部材よりも硬度が小さいカバーシートを、前記検知シートとの間で前記光ファイバを挟みこむようにして配置する工程とを備えることを特徴とする充填状態検知装置の設置方法を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、充填状態の検出対象となる箇所ごとに検出用凸状テープ、光ファイバ及びシールテープを設置する場合と比較して、充填状態検知装置の設置が簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る充填状態検知装置の概要を示す図である。
【図２】充填材が充填されていないときの充填状態検知装置のシート部分の断面図である。
【図３】図２の平面Ａ−Ａにて切断したときの断面図である。
【図４】図２の平面Ｂ−Ｂにて切断したときの断面図である。
【図５】充填材が充填されているときの充填状態検知装置のシート部分の断面図である。
【図６】ＯＴＤＲの出力例を示す図である。
【図７】ゴムシート１の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本実施形態に係る充填状態検知装置１０は、充填材の一例であるコンクリートの充填状態を検知するため、このコンクリートが充填される構造物に設けられている。図１は、充填状態検知装置１０の概要を示す図である。図１において、直交座標系であるＸＹＺ座標系を想定しており、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸はそれぞれ図示のような方向である。充填状態検知装置１０は、ゴムシート１と、光ファイバ２と、防水シート３と、ＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometer）４とを備えている。ゴムシート１は、充填材の充填状態を検知するためのシート部材であり、本発明に係る検知シートである。光ファイバ２は本発明に係る光ファイバである。防水シート３は、ゴムシート１をカバーするためのシート部材であり、本発明に係るカバーシートである。ＯＴＤＲ４は本発明に係る出力装置である。
【００１１】
図１において、ゴムシート１のさらに上方には、コンクリートが充填される空間の外縁を形成する面がある。この面は例えば木製の板の板面であり、以下、筐体面という。ゴムシート１は、この筐体面に接して、且つ、コンクリートの充填状態の検知対象となる領域を覆うように配置される。このゴムシート１は、第１のゴム層１ａと第２のゴム層１ｂとがＸ軸方向に交互に配置されたものである。第１のゴム層１ａと第２のゴム層１ｂとは接着などの方法で互いに固着されている。第１のゴム層１ａは本発明に係る硬部材である。第２のゴム層１ｂは本発明に係る軟部材である。第２のゴム層１ｂの硬度は、第１のゴム層１ａの硬度よりも小さい。つまり、第２のゴム層１ｂ（軟部材）は、第１のゴム層１ａ（硬部材）よりも軟らかい。第１のゴム層１ａおよび第２のゴム層１ｂは、いずれもＹ軸方向（本発明における第１の方向の一例）に延伸している。第１のゴム層１ａの幅（Ｘ軸方向の長さ）は、第２のゴム層１ｂの幅（Ｘ軸方向の長さ）よりも小さい。各々の第１のゴム層１ａの幅は同じであり、また、各々の第２のゴム層１ｂの幅も同じである。よって、第１のゴム層１ａのＸ軸方向の中心間の大きさは、ΔＸで一定である。
【００１２】
光ファイバ２は、光の伝送路であり、樹脂などの保護部材によってその外周が被覆されている。光ファイバ２は、ゴムシート１に対し、ＯＴＤＲ４からＸ軸負方向に沿って延伸するようにして配置され、ゴムシート１の端部に近づくと折り曲げられて、再びその延伸方向がＸ軸正方向に沿うようにして配置される。このような延伸と折り曲げが複数回繰り返されることで、ゴムシート１の大部分に光ファイバ２がほぼ均等に張り巡らされている。光ファイバ２のＸ軸方向（本発明における第２の方向の一例）に延伸する部分（光ファイバ２の延伸部分という）の間隔は、ΔＹで一定である。
【００１３】
この光ファイバ２はＯＴＤＲ４に接続されている。ＯＴＤＲ４は、光パルス試験器と呼ばれる装置であり、光ファイバ２の端部から光を入射し、光ファイバ２の長手方向の各位置で反射されて上記端部に戻ってくる光の強度に基づいて、光ファイバ２の端部からの距離と光の強度損失との関係、つまり光ファイバ２の延伸方向の各位置における光の状態変化に応じた情報を出力する。この損失量において相対的に大きな変化がある位置は、光ファイバ２に変形が生じている位置である。
【００１４】
防水シート３は、例えばゴムやビニールなどの防水効果を有するシートである。防水シート３の硬度は、第１のゴム層１ａの硬度よりも小さい。防水シート３は、ゴムシート１との間に光ファイバ２を挟みこむように配置される。この防水シート３の光ファイバ２がある側とは反対側には、コンクリートが充填される。つまり、コンクリートに接するのは、この防水シート３である。防水シート３はコンクリート中の水分が光ファイバ２に浸入するのを防止するとともに、コンクリートからの圧力をゴムシート１の全体にできる限り均等に伝えるという役割を果たす。
【００１５】
図２は、コンクリートが充填されていないときの充填状態検知装置１０のシート部分（ゴムシート１、光ファイバ２及び防水シート３）をＹ軸に垂直な平面で切断したときの断面図である。また、図３は、図２の平面Ａ−Ａにて切断したときの断面図であり、図４は、図２の平面Ｂ−Ｂにて切断したときの断面図である。ゴムシート１、光ファイバ２、防水シート３及び筐体面の配置順は、Ｚ軸正方向に向かって、防水シート３、光ファイバ２、ゴムシート１、筐体面という順番になる。実際の建造物の建築現場では、鉛直方向の最下方や側方に筐体面があり、その上にゴムシート１があり、その上に光ファイバ２があり、その上に防水シート３があるという例が多いが、図１〜５では分かりやすく図示するため、上記のような順番にしている。
【００１６】
図５は、コンクリートが充填されているときの充填状態検知装置１０のシート部分の断面図である。充填対象となる空間にコンクリートが充填されると、そのコンクリートから防水シート３に対して矢印Ｐ方向の圧力が作用する。このとき、第２のゴム層１ｂは、比較的軟らかいため、この圧力によって押しつぶされ、体積が小さくなる。一方、第１のゴム層１ａは、第２のゴム層１ｂに比して硬いため、この圧力によって押しつぶされる割合が第２のゴム層１ｂに比して小さく、よって、体積が小さくなる度合いも第２のゴム層１ｂに比して小さい。このとき、防水シート３は第１のゴム層１ａよりも軟らかいため、上記圧力によって押しつぶされ、体積が小さくなる。この結果、光ファイバ２は、第１のゴム層１ａと第２のゴム層１ｂとの境界付近で、屈曲つまり変形する。
【００１７】
ＯＴＤＲ４は、所定の波長からなるパルス状の光信号（以下、パルス光という）を所定期間毎に光ファイバ２の端部から入射すると共に、その端部から出射されてくるパルス光の反射光の強度に基づいて、光ファイバ２の端部からの距離と光の強度損失との関係を出力する。図６（ａ）は、光ファイバ２に変形が生じていない場合のＯＴＤＲ４の出力例であり、図６（ｂ）は、光ファイバ２に変形が生じている場合のＯＴＤＲ４の出力例である。いずれも横軸は光ファイバ２の端部からの距離（ｍ）であり、縦軸は光の強度損失（ｄＢ）である。図６（ｂ）に示すように、光の強度損失に相対的に大きな変化がある位置Ｘ１は、光ファイバ２に変形が生じている位置である。作業者は、光ファイバ２の配置図面と、このＯＴＤＲ４の出力結果を参照して、充填不良がある位置を特定し、例えばコンクリートの再充填などの必要な処置を行う。
【００１８】
充填不良がある位置の特定は次のようにして行われる。図７は、ゴムシート１の平面図である。ラインＬは、光ファイバ２が通っている位置を示しており、点Ｃは、Ｚ軸に平行な視点で見たときに光ファイバ２と第１のゴム層１ａとが重なる位置を示している。図７において、ゴムシート１の右下の頂点をＸＹ座標の原点Ｏとする。従って、図７では、Ｘ軸とゴムシート１の下辺とを異なる位置に記載し、Ｙ軸とゴムシート１の右辺とを異なる位置に記載しているが、Ｘ軸とゴムシート１の下辺とは同じ位置にであるし、Ｙ軸とゴムシート１の右辺も同じ位置である。
【００１９】
ＯＴＤＲ４から光ファイバ２にパルス光が入射される端部の位置から、光ファイバ２がゴムシート１と最初に接触する点（つまりＹ軸）までの、光ファイバ２の長さをＸDとする。光ファイバ２がゴムシート１と最初に接触する点から、この点に最も近い点Ｃまでの光ファイバ２の長さをＸ0とする。光ファイバ２の折り曲げ部分を挟む２つの点Ｃ間の、光ファイバ２の長さをＸbとする。そして、ＯＴＤＲ４から見て光ファイバ２の最初の延伸部分を１列目の延伸部分と言い、ＯＴＤＲ４から見て光ファイバ２の２番目の延伸部分を２列目の延伸部分と言い、ＯＴＤＲ４から見て光ファイバ２の３番目の延伸部分を３列目の延伸部分と言い、ＯＴＤＲ４から見て光ファイバ２の４番目の延伸部分を４列目の延伸部分と言うことにする。また、Ｘ軸から光ファイバ２の最初の延伸部分までの距離をＹ0とする。なお、前述したように、光ファイバ２の延伸部分において隣り合う点Ｃ間の距離は、ΔＸであり、光ファイバ２のＮ番目の延伸部分とＮ＋１番目の延伸部分との距離は、ΔＹである。
【００２０】
上記のような位置関係を前提として、例えば、作業者が、ＯＴＤＲ４を用いることで、光ファイバ２の端部から距離ｌの位置で光ファイバ２が変形していることを特定したとする。そして、作業者は、このｌとＸ0、ΔＸ、Ｘbとの関係式として、ｌ＝ＸD+Ｘ0+（５×ΔＸ）+Ｘb+（５×ΔＸ）+Ｘb+（３×ΔＸ）を特定したとする。この場合、作業者は、光ファイバ２の変形位置（つまり充填良好の位置）のＸ座標が、Ｘ0に上記式の最後の項（３×ΔＸ）を加算してマイナスの符号を付けた位置、つまり、−（Ｘ0+３×ΔＸ）であると判断する。ここで、Ｘ座標にマイナスの符号を付けているのは、原点Ｏから左方向はＸ軸の負方向だからである。次に、作業者は、上記式において、（５×ΔＸ）の項が２つ、（３×ΔＸ）の項が１つ含まれていることから、充填良好の位置のＹ座標が、光ファイバ２の３番目の延伸部分のＹ座標であるＹ0+２×ΔＹであると判断する。つまり、この例の場合、充填良好の位置のＸ，Ｙ座標は、[―（Ｘ0+３×ΔＸ），Ｙ0+２×ΔＹ]であり、充填良好の位置は図７に示す点Ｃsである。
【００２１】
充填状態検知装置１０の設置手順は以下のとおりである。
まず、作業者は、ゴムシート１を、充填材が充填される空間の外縁を形成する筐体面を覆うように配置する。次に、作業者は、ＯＴＤＲ４に接続される光ファイバを、第１のゴム層１ａの延伸方向（ここではＹ軸方向）と交差する方向（ここではＸ軸方向）に沿って延伸するようにして、ゴムシート１に対して配置する。次に、作業者は、防水シート３を、ゴムシート１との間で光ファイバ２を挟みこむようにして配置する。第１のゴム層１ａの延伸方向は本発明に係る第１の方向の一例であり、その第１のゴム層１ａの延伸方向と交差する、光ファイバ２の延伸方向は本発明に係る第２の方向の一例である。
【００２２】
以上の実施形態によれば、作業者は、ゴムシート１、光ファイバ２、防水シート３の順番で設置するだけで、充填材の検知箇所を複数作ることができるので、例えば充填状態の検出対象となる箇所ごとに検出用凸状テープ、光ファイバ及びシールテープを設置する場合と比較して、充填状態検知装置の設置が簡単になり、また、その設置に要する時間も短くすることができる。
【００２３】
なお、第１のゴム層１ａの防水シート３に接する側の形状は、平面ではなく、例えば防水シート３の側に鋭角に突き出るなど、凸状の形状になっているほうが光ファイバ２を変形させやすい。
また、充填材はコンクリートに限らず、流体や粉体などであればよい。充填材が粉体の場合には、防水シート３に防水効果は必要とされない。
また、ゴムシート１の構成は実施形態の例に限らず、硬部材と硬部材よりも硬度が小さい軟部材とが交互に配置されている構成であればよい。例えばその素材は、ゴム以外の樹脂や、スポンジなどの発泡材であってもよい。
また、実施形態では、第１のゴム層１ａの幅は第２のゴム層１ｂの幅よりも小さかったが、必ずしもそうではなくてもよい。ただし、第１のゴム層１ａの幅を小さくして、できるだけ多くの第１のゴム層１ａを設けた方が、充填検知の対象となる箇所をきめ細やかに設定することができる。
また、第１のゴム層１ａのＸ軸方向の中心間の大きさは一定である必要はなく、例えば充填検知の対象となる箇所をきめ細やかに設定する必要がある領域では、第１のゴム層１ａのＸ軸方向の中心間の距離を小さくし、そうでない領域では、第１のゴム層１ａのＸ軸方向の中心間の距離を大きくしてもよい。
また、実施形態では、光ファイバ２は、Ｘ軸方向の延伸と折り曲げが複数回繰り返されることで、２次元平面を網羅していたが、光ファイバ２の配置の仕方はこれに限らない。光ファイバ２は、少なくとも延伸する部分を有するように配置されればよく、折り曲げられた部分がなくてもよい。例えば、細長い空間に充填材を充填するときには、その空間の長手方向に沿って一本の光ファイバ２が延伸しているだけでもよい。
また、実施形態では、第１のゴム層１ａの延伸方向（本発明に係る第１の方向）と光ファイバ２の延伸方向（本発明に係る第２の方向）とが直交していたが、これらは必ずしも直交する必要はなく、少なくとも交差していればよい。
【符号の説明】
【００２４】
１  ゴムシート、１ａ  第１のゴム層、１ｂ  第２のゴム層、２  光ファイバ、３  防水シート、４  ＯＴＤＲ
【図１】
0005865752.tif 000002
【図２】
0005865752.tif 000003
【図３】
0005865752.tif 000004
【図４】
0005865752.tif 000005
【図５】
0005865752.tif 000006
【図６】
0005865752.tif 000007
【図７】
0005865752.tif 000008