(57)【要約】【課題】構造物における異常発生をより敏感に検知できるセンサ装置を提供する。【解決手段】センサ装置１は、コンクリート１００の表面に貼付された繊維含有プラスチックプレート２と、繊維含有プラスチックプレート２と一体化された導電性の金属箔３と、金属箔３の破断を検知する検知手段４と、を備える。コンクリート１００のひび割れ１０１を跨ぐように配置されてひび割れ１０１が拡大すると金属箔３が破断し、検知手段４は金属箔３の破断を検知する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の表面に貼付された繊維含有プラスチックプレートと、
前記繊維含有プラスチックプレートと一体化された導電性の金属箔と、
前記金属箔の破断を検知する検知手段と、を備え、
前記構造物のひび割れを跨ぐように配置されて前記ひび割れが拡大すると前記金属箔が破断し、前記検知手段は前記金属箔の破断を検知することを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
構造物の表面に貼付された繊維含有プラスチックプレートと、
前記繊維含有プラスチックプレートと一体化された導電性の金属箔と、
前記金属箔の破断を検知する検知手段と、を備え、
前記構造物を構成する第１部材と第２部材との間に跨がるように配置されて前記第１部材に対して前記第２部材が相対的に移動すると前記金属箔が破断し、前記検知手段は前記金属箔の破断を検知することを特徴とするセンサ装置。
【請求項３】
前記第１部材は、前記構造物を構成する第１単位構造物であり、前記第２部材は、前記構造物を構成する第２単位構造物であることを特徴とする請求項２に記載のセンサ装置。
【請求項４】
前記繊維含有プラスチックプレートは、和紙、紙、又は不織布を基材とするプリプレグシートからなる低強度繊維含有プラスチックシートであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のセンサ装置。
【請求項５】
前記繊維含有プラスチックプレートと一体化され、前記金属箔と並列配置されたリード線を更に備え、
前記リード線が破断すると、前記検知手段はこれを検知することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物のひび割れ拡大や構造物における相対変位を検知するためのセンサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンクリート構造物の老朽化による剥落事故が問題となっており、老朽化の加速要因としてコンクリートのひび割れが挙げられる。しかしながら、コンクリートのひび割れを完全に阻止することは難しいため、ひび割れの拡大を早急に検知して対処することが重要となる。
【０００３】
このようなコンクリートのひび割れを検知するひび割れセンサとして、特許文献１では繊維含有プラスチックプレートの白化現象を利用したものが提案されている。このひび割れセンサは、コンクリートのひび割れ部を跨ぐように貼付され、ひび割れ幅の拡大に対応して増大するプラスチックプレートの白化部分の面積に基づいてひび割れの拡大を推定できるようにされている。しかしながら、特許文献１のセンサでは、プラスチックプレートを直接目視する必要があることから、ひび割れ幅を常時検知することはできなかった。
【０００４】
一方、特許文献２では、リード線と一体化された繊維強化プラスチックシートをコンクリート構造物の表面に設けることで、コンクリート構造物を補強しつつ、リード線の断線に基づいてコンクリート構造物における異常の発生を検知するものが提案されている。この方法であれば、特許文献１に開示のものと異なり、コンクリート構造物における異常の発生を常時検知することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−９３２６０号公報
【特許文献２】特開２０１５−１０８２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２の方法では、コンクリート構造物に異常が発生して繊維強化プラスチックシートが破断しても、リード線は直ぐには破断せず、コンクリート構造物における異常発生を敏感に検知できないという問題があった。
【０００７】
そこで本発明は、構造物における異常発生をより敏感に検知できるセンサ装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のセンサ装置は、構造物の表面に貼付された繊維含有プラスチックプレートと、  前記繊維含有プラスチックプレートと一体化された導電性の金属箔と、前記構造物のひび割れを跨ぐように配置されて前記金属箔の破断を検知する検知手段と、を備え、前記ひび割れが拡大すると前記金属箔が破断し、前記検知手段は前記金属箔の破断を検知することを特徴とする。
【０００９】
本発明のセンサ装置は、構造物の表面に貼付された繊維含有プラスチックプレートと、前記繊維含有プラスチックプレートと一体化された導電性の金属箔と、前記金属箔の破断を検知する検知手段と、を備え、前記構造物を構成する第１部材と第２部材との間に跨がるように配置されて前記第１部材に対して前記第２部材が相対的に移動すると前記金属箔が破断し、前記検知手段は前記金属箔の破断を検知することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のセンサ装置によれば、金属箔を用いるので破断しやすく、ひび割れの拡大や構造物における相対変位を敏感に検知することができる。  
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るセンサ装置を示す概略図。
【図２】実施例において用いられた試験片の断面図。
【図３】実施例の試験結果を示すグラフ。
【図４】比較例において用いられた試験片の断面図。
【図５】比較例の試験結果を示すグラフ。
【図６】図１のセンサ装置の他の使用例を示す概略図。
【図７】本発明の変形例に係るセンサ装置の主要部を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態に係るセンサ装置について説明する。なお、ここではコンクリートのひび割れ拡大を検知する場合を例に説明する。
【００１３】
図１を参照して、本実施形態に係るセンサ装置１は、プリプレグ型の繊維含有プラスチックプレート２と、繊維含有プラスチックプレート２と一体化された導電体としての金属箔３と、金属箔３の破断を検知するための検知手段４と、を備える。金属箔３の両端には電極（図示せず）が設けられ、検知手段４は当該電極（図示せず）に接続された一対のリード線５を有し、金属箔３と電気的に接続されている。
【００１４】
繊維含有プラスチックプレート２は、基材に可視光線硬化性や紫外線硬化性の未硬化樹脂（例えば、ビニルエステル樹脂）を含浸させたプリプレグシートを硬化させて形成されるものであり、次の様にしてコンクリート１００の表面に貼付される。まず、プリプレグシートを、コンクリート１００の表面に現れたひび割れ１０１を跨ぐようにコンクリート１００に載置する。次に、ひび割れ１０１を跨ぐように金属箔３をプリプレグシートの表面に載置する。そして、可視光線照射又は紫外線照射によりプリプレグシートの未硬化樹脂を硬化させると、コンクリート１００及び金属箔３と一体化された繊維含有プラスチックプレート２が出来上がる。なお、金属箔３の上からもう一枚プリプレグシートを被せ、金属箔３を２枚のプリプレグシートで挟むようにしてもよく、或いはひび割れ１０１を跨ぐように金属箔３をコンクリート１００に載置し、その上からプリプレグシートを被せて金属箔３を覆う様にしてもよい。
【００１５】
このように構成されたセンサ装置１では、ひび割れ１０１が拡大すると繊維含有プラスチックプレート２及び金属箔３に引張力が作用し、繊維含有プラスチックプレート３が破断するのと同時に金属箔３が破断する。よって、検知手段４によりリード５を介して金属箔３の電極間に電圧をかけ、金属箔３における通電の有無を検知することにより、金属箔３の破断、ひいてはひび割れ１０１の拡大を検知することができる。なお、検知手段４は遠隔地に設置しておいてもよく、あるいは検知手段４に通報機能を持たせ、検知手段４から遠隔地に割れ１０１の拡大を通報するようにしても良い。
【００１６】
このように、本実施形態では、導電体として金属箔３を用いることから、リード線を用いた場合と比較して、ひび割れ１０１の拡大をより敏感に検知することができる。これは、金属箔３の方がリード線よりも破断し易いことによる。金属箔３の方がリード線よりも破断し易い理由としては、リード線と比較して金属箔３の方が破断ひずみが小さく、また繊維含有プラスチックプレート２に対する接着面積が広く、繊維含有プラスチックプレート２からの剥離が起こりにくいことによるものと考えられる。
【００１７】
ここで、繊維含有プラスチックプレート２の強度が高く補強材としての役割が強すぎると、コンクリート１００の劣化が進行しているにも拘わらずひび割れ１０１の幅が広がらず、結果として金属箔３が破断しないおそれが生じる。したがって、コンクリート１００の劣化を敏感に検知するためには、繊維含有プラスチックプレート２の強度は低い方が好ましく、強度の弱い基材を用いつつ、ガラス繊維などの補強材が混ぜ込まれていないのが好ましい。
【００１８】
和紙、紙、不織布を基材として用いた低強度繊維含有プラスチックプレートの試験片Ａ，Ｂ，Ｃ（幅１０ｍｍ）を作成し、各試験片Ａ，Ｂ，Ｃについてチャック間距離６０ｍｍ、引張速度２ｍｍ／分として、引張試験機を用いた引張試験を８回ずつ実施した。各試験片Ａ，Ｂ，Ｃの破断ひずみと標準偏差を表１に示す。
【００１９】
【表１】
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何れの試験片Ａ，Ｂ，Ｃも破断ひずみは０．０１２〜０．０１９と小さいものの、標準偏差は基材に和紙を用いた試験片Ａが最も小さい結果となった。従って、センサ装置１に用いる繊維含有プラスチックプレート２としては、基材に和紙、紙、不織布の何れかを用いた低強度プラスチックプレートであるのが好ましく、和紙を用いた低強度プラスチックプレートであるのが更に好ましい。
【００２０】
［実施例］
図２に示す様に、繊維含有プラスチックプレート１２の上に幅１．０ｍｍのアルミニウム箔１３を置いてビニルエステル樹脂１４を塗布し、ビニルエステル樹脂１４を硬化させて幅２０ｍｍの試験片１０を作成した。この試験片１０についてチャック間距離６０ｍｍ、引張速度１ｍｍ／分で引張試験を行った。また、この引張試験中、本実験では、繊維含有プラスチックプレート１２とアルミニウム箔１３の抵抗を測定した。図３に変位に伴う荷重及びアルミニウム箔１３の抵抗のグラフを示す。
【００２１】
図３に示す様に、荷重の低下（繊維含有プラスチックプレート１２の破断）と同時にアルミニウム箔１３の抵抗値が上昇しており、繊維含有プラスチックプレート１２の破断とアルミニウム箔１３の破断との間にタイムラグがないことがわかる。
【００２２】
［比較例］
図４に示す様に、２枚の繊維含有プラスチックプレート１２の間に直径０．５ｍｍのエナメル線２３を介在させ、ビニルエステル樹脂１４を硬化させて貼り合わせ、幅２０ｍｍの試験片２０を作成した。エナメル線２３の破断ひずみは０．４程度であった。この試験片２０について、チャック間距離６０ｍｍ、引張速度２ｍｍ／分で引張試験を行った。試験片２０の荷重と変位の関係を図５に示す。この引張試験では、図５に示すＰ１にて繊維含有プラスチックプレート１２が破断し、Ｐ２にてエナメル線２３が破断した。即ち、先に繊維含有プラスチックプレート１２のみが破断し、その後もエナメル線２３は暫く伸び続けた。繊維含有プラスチックプレート１２と同時にエナメル線２３が破断しなかった理由は、エナメル線２３の破断ひずみが繊維含有プラスチックシート１２の破断ひずみと比較して大きいこと、またエナメル線２３と繊維含有プラスチックプレート１２の接着力が十分でないために、繊維含有プラスチックシート１２の破断口で接着が剥がれ、エナメル線２３の引張における実質的なチャック間距離が大きくなったためと考えられる。
【００２３】
以上、本発明の実施形態に係るセンサ装置について添付の図面を参照して説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されず、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形、修正が可能である。
【００２４】
例えば、センサ装置１は上述したようなコンクリート１００のひび割れ１０１の拡大検知のみならず、構造物における相対変位の検知等にも利用できる。例えば、図６に示す様に、第１単位構造物としての擁壁Ｗ１（第１部材）と擁壁Ｗ１に隣接して設置された第２単位構造物としての擁壁Ｗ２（第２部材）とを有する構造物２００にセンサ装置１を設けてもよい。この場合には、繊維含有プラスチックプレート２及び金属箔３が擁壁Ｗ１と擁壁Ｗ２との境２０１を跨ぐように設けておく。擁壁Ｗ１に対して擁壁Ｗ２が相対的に移動すると、繊維含有プラスチックプレート２及び金属箔３に引張力が作用し、繊維含有プラスチックプレート２と共に金属箔３が破断し、検知手段４はこれを検知する。
【００２５】
なお、第１単位構造物や第２単位構造物は上述したような擁壁Ｗ１，Ｗ２に限定されず、柱や天井、側壁、床、梁等であってもよい。
【００２６】
また、第１部材や第２部材は構造物を構成する単位構造物である必要はなく、例えばセンサ装置１を用いて壁に打ち込まれたボルトの相対変位を検知することもできる。この場合には、繊維含有プラスチックプレート２及び金属箔３が壁（第１部材）とボルトが挿通されたワッシャ（第２部材）の境に跨がるように設置する。ボルトが壁に対して緩むとワッシャはボルトと共に壁に対して相対移動する。すると、センサ装置１の金属箔３は上述の様に破断し、検知手段４はこれを検知する。
【００２７】
更に、図７に示す様に、金属箔３に加えてエナメル線等のリード線６を併用してもよい。より具体的に、リード線６は金属箔３と並列配置されて繊維含有プラスチックプレート２と一体化され、検知手段４に電気的に接続される。金属箔３及びリード線６がコンクリート１００のひび割れ１０１や構造物２００における境２０１を跨ぐように配置しておき、ひび割れ１０１や構造物２００の境２０１が拡大すると繊維含有プラスチックプレート２が破断するのと同時に金属箔３が破断して検知手段４がこれを検知し、拡大が更に進行するとリード線６も破断して検知手段４がこれを検知する。このように、金属箔３とリード線６を併用することにより、ひび割れ１０１や境２０１の拡大を段階的に検知することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１  センサ装置
２  繊維含有プラスチックプレート
３  金属箔
４  検知手段
５  リード線
１００  コンクリート
１０１  ひび割れ
２００  構造物
Ｗ１  擁壁（第１部材、第１単位構造物）
Ｗ２  擁壁（第２部材、第２単位構造物）
【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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