(57)【要約】【課題】コンクリート構造物内の劣化状況を早期かつ正確に検知する光ファイバセンサの設置方法を提供する。【解決手段】凍害によるコンクリートの劣化を検知する光ファイバセンサの設置方法であって、コンクリートを打設する前またはコンクリートを打設する最中に、伝搬する光波の変化の特性に基づいてひずみを検出する第１の光ファイバセンサ１０１をコンクリート構造物の内部に設置する工程と、前記第１の光ファイバセンサのＦＢＧ部１０５の近傍に、温度センサを設置する工程と、前記コンクリート構造物内に設置された第１の光ファイバセンサおよび温度センサをコンクリートで埋設する工程と、少なくとも含むことを特徴とする。【選択図】図６Ａ
2019158834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凍害によるコンクリートの劣化を検知する光ファイバセンサの設置方法であって、
コンクリートを打設する前またはコンクリートを打設する最中に、伝搬する光波の変化の特性に基づいてひずみを検出する第１の光ファイバセンサをコンクリート構造物の内部に設置する工程と、
前記第１の光ファイバセンサのひずみ検知部の近傍に、温度センサを設置する工程と、
前記コンクリート構造物内に設置された第１の光ファイバセンサおよび温度センサをコンクリートで埋設する工程と、を少なくとも含むことを特徴とする設置方法。
【請求項２】
前記第１の光ファイバセンサは、前記コンクリート構造物の表面に対し平行に埋設されると共に、前記温度センサは、前記第１の光ファイバセンサのひずみ検知部と実質的に同一の深さに埋設されることを特徴とする請求項１記載の設置方法。
【請求項３】
前記第１の光ファイバセンサは、前記コンクリート構造物の表面に対し垂直に埋設されると共に、前記温度センサは、前記第１の光ファイバセンサのひずみ検知部と実質的に同一の深さに埋設されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の設置方法。
【請求項４】
前記第１の光ファイバセンサは、前記コンクリート構造物の表面から深さ方向へ傾斜して埋設されると共に、前記温度センサは、前記第１の光ファイバセンサのひずみ検知部と実質的に同一の深さに埋設されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の設置方法。
【請求項５】
前記第１の光ファイバセンサは、前記コンクリート構造物の表面から深さ方向へ螺旋状に埋設されると共に、前記温度センサは、前記第１の光ファイバセンサのひずみ検知部と実質的に同一の深さに埋設されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の設置方法。
【請求項６】
前記温度センサは、伝搬する光波の変化の特性に基づいて、温度を検出する第２の光ファイバセンサと、
前記第２の光ファイバセンサの外周を被覆する被覆部と、から構成され、
１つ以上の前記温度センサが、前記コンクリート構造物のコンクリート内部で前記第１の光ファイバセンサに沿うように埋設されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の設置方法。
【請求項７】
凍害によるコンクリートの劣化を検知する劣化検知方法であって、
コンクリートを打設する前またはコンクリートを打設する最中に、第１の光ファイバセンサをコンクリート構造物に設置する工程と、
前記第１の光ファイバセンサのひずみ検知部の近傍に、温度センサを設置する工程と、
前記コンクリート構造物内に設置された第１の光ファイバセンサおよび温度センサをコンクリートで埋設する工程と、
前記第１の光ファイバセンサ内を伝搬する光波の特性変化に基づいて、前記コンクリート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を検出する工程と、を少なくとも含み、
前記検出したひずみの経時的変化の特性に基づいて、凍害によるコンクリートの劣化を検知することを特徴とする劣化検知方法。
【請求項８】
前記検出したコンクリートのひずみから、前記温度センサを用いて測定した温度変化によるひずみを除去する工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項７記載の劣化検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凍害によるコンクリートの劣化を検知する光ファイバセンサの設置方法およびコンクリート構造物の劣化検知方法に関する。
【０００２】
寒冷地においてコンクリート構造物が受ける代表的な劣化は、凍害である。凍害とは、コンクリート中の水分が外気温度や日射の影響を受けることで凍結と融解を繰り返す凍結融解作用によって、コンクリート表面からひび割れやスケーリングなどを起こし、コンクリートを劣化させる現象であり、美観性または耐久性に支障をきたすことが多く、コンクリート構造物の維持管理において、重要な問題のひとつとされている。
【０００３】
コンクリートの代表的な劣化である中性化や塩害、アルカリ骨材反応は、劣化によって化学的な変化を伴うため、劣化原因と進行程度を定量的に把握することが可能である。一方で、凍害による劣化は、コンクリート中の水分が凍結する際に体積膨張を起こし、その際に、コンクリートの内部に体積膨張を吸収するだけの隙間がない場合、膨張圧により、コンクリートにひび割れやスケーリングなどを起こす。つまり、凍害による劣化は、コンクリート中の水分の膨張による物理的劣化であるため、表面のひび割れやスケーリングなどの状況証拠的に劣化を判断することが多い。
【０００４】
従来から、コンクリートの耐凍害性の評価方法として、室内実験では試験体の一次共鳴振動数の変化から求めた相対動弾性係数を劣化指標として、コンクリートの凍害による劣化の程度を診断している。そして、一般にコンクリート構造物に対する評価は、コンクリート構造物のコアを採取し、超音波伝播速度の分布を調べることで凍害劣化深さおよび劣化程度の評価が行なわれている。
【０００５】
一方で、コア抜きは破壊試験であり構造物に損害を与えるため、非破壊試験で凍害劣化を評価する検討が行なわれている。超音波法によって、コンクリート表面から劣化の程度を評価する方法が報告されているが、あくまでコンクリート表面の評価であり実構造物のコンクリート内部の評価を行なう方法は確立されていない。
【０００６】
特許文献１および特許文献２では、自然環境下で基準地点における暴露試験に基づくコンクリートの凍害劣化曲線を基準に、コンクリート構造データに基づく特性値を反映させた予測地点での凍害劣化曲線を予測する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１５６５４７号公報
【特許文献２】特開２００８−２４９７３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
コンクリート構造物において、凍害による劣化は、表面から徐々に進行するものであり、劣化深さを把握することが重要である。しかしながら、コンクリートの耐凍害性の評価方法において、コンクリート構造物に対する評価を行なう場合、一般にコンクリート構造物のコアを採取し、超音波伝播速度の分布を調べることで、凍害劣化深さおよび劣化程度の評価が行なわれる。このように、室内実験と実構造物とで異なる評価方法を用いているため、室内実験と実構造物を対比させて評価することが難しい。また、日陰と日向では、コンクリート構造物内で凍結融解が起こる頻度が異なるため、コンクリートの劣化程度も異なる。このような場合、コンクリート構造物の複数箇所の劣化深さ、劣化程度を把握することが好ましいが、コンクリート構造物の複数箇所でコア抜きを行なうことは困難である。
【０００９】
また、特許文献１および特許文献２では、暴露試験に基づくコンクリートの凍害劣化曲線を基準に、コンクリート構造データに基づく特性値を反映させた予測地点での凍害劣化曲線を予測する技術であって、コンクリート構造物自体の劣化の状況を示していない。
【００１０】
また、光ファイバセンサを用いて、ひずみを検知する手法は提案されているが、コンクリート構造物に光ファイバセンサを埋設して、凍害によるコンクリート構造物の劣化状況を精度高く、かつ効率良く検知できるような、光ファイバセンサの設置方法およびコンクリート構造物の劣化検知方法については、確立されていない。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、コンクリート構造物内の劣化状況を早期かつ正確に検知する光ファイバセンサの設置方法およびコンクリート構造物の劣化検知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】
【００１２】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の設置方法は、凍害によるコンクリートの劣化を検知する光ファイバセンサの設置方法であって、コンクリートを打設する前またはコンクリートを打設する最中に、伝搬する光波の変化の特性に基づいてひずみを検出する第１の光ファイバセンサをコンクリート構造物の内部に設置する工程と、前記第１の光ファイバセンサのひずみ検知部の近傍に、温度センサを設置する工程と、前記コンクリート構造物内に設置された第１の光ファイバセンサおよび温度センサをコンクリートで埋設する工程と、少なくとも含むことを特徴とする。
【００１３】
このように、コンクリートを打設する前またはコンクリートを打設する最中に、伝搬する光波の変化の特性に基づいてひずみを検出する第１の光ファイバセンサをコンクリート構造物の内部に設置し、第１の光ファイバセンサのひずみ検知部の近傍に、温度センサを設置し、コンクリート構造物内に設置された第１の光ファイバセンサおよび温度センサをコンクリートで埋設するので、光ファイバセンサによって測定されたひずみから、凍害による構造物内の劣化状況を検知し、補修が必要である範囲を正確に把握することができる。また、ひずみ検知部の近傍に温度センサを設置するため、温度変化によるひずみを考慮したコンクリートのひずみを算出することができる。また、コンクリートの温度履歴が明らかになるので、詳細な分析を行なわずに容易に凍害による劣化が生じたものと判断ができる。
【００１４】
（２）また、本発明の設置方法において、前記第１の光ファイバセンサは、前記コンクリート構造物の表面に対し平行に埋設されると共に、前記温度センサは、前記第１の光ファイバセンサのひずみ検知部と実質的に同一の深さに埋設されることを特徴とする。
【００１５】
このように、第１の光ファイバセンサは、コンクリート構造物の表面に対し平行に埋設されると共に、温度センサは、第１の光ファイバセンサのひずみ検知部と実質的に同一の深さに埋設されるので、温度変化によるひずみの変化を考慮しながら、構造物を広範囲にわたり、ひずみをモニタリングすることができる。その結果、同一の構造物において劣化状況が異なる場所があっても、劣化箇所と劣化状況を特定し、補修が必要である範囲を正確に把握することができる。
【００１６】
（３）また、本発明の設置方法において、前記第１の光ファイバセンサは、前記コンクリート構造物の表面に対し垂直に埋設されると共に、前記温度センサは、前記第１の光ファイバセンサのひずみ検知部と実質的に同一の深さに埋設されることを特徴とする。
【００１７】
このように、第１の光ファイバセンサは、コンクリート構造物の表面に対し垂直に埋設されると共に、温度センサは、第１の光ファイバセンサのひずみ検知部と実質的に同一の深さに埋設されるので、温度変化によるひずみの変化を考慮しながら、コンクリート構造物の劣化深さを把握し、補修が必要である範囲を正確に把握することができる。
【００１８】
（４）また、本発明の設置方法において、前記第１の光ファイバセンサは、前記コンクリート構造物の表面から深さ方向へ傾斜して埋設されると共に、前記温度センサは、前記第１の光ファイバセンサのひずみ検知部と実質的に同一の深さに埋設されることを特徴とする。
【００１９】
このように、第１の光ファイバセンサは、コンクリート構造物の表面から深さ方向へ傾斜して埋設されると共に、温度センサは、第１の光ファイバセンサのひずみ検知部と実質的に同一の深さに埋設されるので、コンクリートとの付着を確保しつつ、ひずみ検知部の埋設深さの間隔を短くすることができ、より精度高くコンクリート構造物内をモニタリングすることができる。
【００２０】
（５）また、本発明の設置方法において、前記第１の光ファイバセンサは、前記コンクリート構造物の表面から深さ方向へ螺旋状に埋設されると共に、前記温度センサは、前記第１の光ファイバセンサのひずみ検知部と実質的に同一の深さに埋設されることを特徴とする。
【００２１】
このように、第１の光ファイバセンサは、コンクリート構造物の表面から深さ方向へ螺旋状に埋設されると共に、温度センサは、第１の光ファイバセンサのひずみ検知部と実質的に同一の深さに埋設されるので、コンクリートとの付着を確保しつつ、ひずみ検知部の埋設深さの間隔を短くすることができ、より精度高くコンクリート構造物内をモニタリングすることができる。
【００２２】
（６）また、本発明の設置方法において、前記温度センサは、伝搬する光波の変化の特性に基づいて、温度を検出する第２の光ファイバセンサと、前記第２の光ファイバセンサの外周を被覆する被覆部と、から構成され、１つ以上の前記温度センサが、前記コンクリート構造物のコンクリート内部で前記第１の光ファイバセンサに沿うように埋設されることを特徴とする。
【００２３】
このように、温度センサは、伝搬する光波の変化の特性に基づいて、温度を検出する第２の光ファイバセンサと、第２の光ファイバセンサの外周を被覆する被覆部と、から構成され、１つ以上の温度センサが、測定対象の構造物のコンクリート内部で第１の光ファイバセンサに沿うように埋設されるので、測定対象のコンクリート構造物において、測定時の温度に対するひずみを、予め把握する必要がなく、より正確な温度変化によるひずみをリアルタイムで測定することができる。その結果、より正確な残存ひずみを算出することを可能とし、劣化状況を把握することができる。
【００２４】
（７）また、本発明の劣化検知方法は、凍害によるコンクリートの劣化を検知する劣化検知方法であって、コンクリートを打設する前またはコンクリートを打設する最中に、第１の光ファイバセンサをコンクリート構造物に設置する工程と、前記第１の光ファイバセンサのひずみ検知部の近傍に、温度センサを設置する工程と、前記コンクリート構造物内に設置された第１の光ファイバセンサおよび温度センサをコンクリートで埋設する工程と、前記第１の光ファイバセンサ内を伝搬する光波の特性変化に基づいて、前記コンクリート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を検出する工程と、を少なくとも含み、前記検出したひずみの経時的変化の特性に基づいて、凍害によるコンクリートの劣化を検知することを特徴とする劣化検知方法。
【００２５】
このように、コンクリートを打設する前またはコンクリートを打設する最中に、伝搬する光波の変化の特性に基づいてひずみを検出する第１の光ファイバセンサをコンクリート構造物の内部に設置し、第１の光ファイバセンサのひずみ検知部の近傍に、温度センサを設置し、コンクリート構造物内に設置された第１の光ファイバセンサおよび温度センサをコンクリートで埋設し、第１の光ファイバセンサ内を伝搬する光波の特性変化に基づいて、コンクリートのひずみを測定し、測定したひずみの経時的変化の特性を検出し、検出したひずみの経時的変化の特性に基づいて、凍害によるコンクリートの劣化を検知するので、実構造物に対しても、光ファイバセンサを埋設し、ひずみを測定することが可能となる。その結果、今まで行なわれていたような、超音波伝播速度の分布を調べるために、コンクリート構造物のコアを採取する必要がなくなる。また、相対動弾性係数の測定は、実構造物に対して適用できないが、本発明に係る劣化検知方法においては、光ファイバセンサをコンクリートに埋設することにより、簡易に、かつ常時測定することができ、コンクリート内の劣化の状況を早期かつ正確に検知することができる。また、コンクリートの温度履歴が明らかになるので、詳細な分析を行なわずに容易に凍害による劣化が生じたものと判断ができる。
【００２６】
（８）また、本発明の劣化検知方法は、前記検出したコンクリートのひずみから、前記温度センサを用いて測定した温度変化によるひずみを除去する工程と、をさらに含むことを特徴とする。
【００２７】
このように、検出したコンクリートのひずみから、温度センサを用いて測定した温度変化によるひずみを除去するので、特定の温度におけるひずみを予め測定しておく必要がなくなり、汎用性が高くなる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、凍害によるコンクリート構造物の劣化状況を精度高く、かつ効率良く検知することが可能となる。これにより、コンクリート構造物の劣化箇所および劣化状況を把握し、補修が必要である範囲を正確に特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】凍害によるコンクリートの劣化により光ファイバセンサがひずみを検知するかを検証するために用いた試験体を示す図である。
【図２】各サイクルにおける光ファイバセンサのひずみ測定結果、および各サイクルにおける相対動弾性係数の値を示す図である。
【図３】検証例２における光ファイバセンサおよび相対動弾性係数の測定結果を示す図（劣化状態）である。
【図４】検証例２における質量変化率を示す図（劣化状態）である。
【図５】検証例２における光ファイバセンサおよび相対動弾性係数の測定結果を示す図（健全状態）である。
【図６Ａ】実施例１における光ファイバセンサの設置例の概略を示す図である。
【図６Ｂ】実施例１における光ファイバセンサの設置例の概略を示す図である。
【図６Ｃ】実施例１における光ファイバセンサの設置例の概略を示す図である。
【図７Ａ】実施例２における光ファイバセンサの設置例の概略を示す図である。
【図７Ｂ】実施例２における光ファイバセンサの設置例の概略を示す図である。
【図８】実施例３における光ファイバセンサの設置例の概略を示す図である。
【図９】実施例３における光ファイバセンサの設置例の概略を示す図である。
【図１０】実施例４における光ファイバセンサの設置例の概略を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明者らは、寒冷地においてコンクリート構造物が受ける凍害による劣化は、コンクリートの表面のひび割れやスケーリングなど状況証拠的に劣化で判断している状況に着目し、コンクリート構造物に光ファイバセンサを埋設して凍害によるコンクリート構造物の劣化状況を精度高くかつ効率良く検知する光ファイバセンサの設置方法を見出し、本発明をするに至った。以下、本発明の実施形態について説明する。
【００３１】
まず、凍害のメカニズムにおいて説明する。凍害とは、コンクリート中の水分が凍結するときの膨張によって発生する劣化現象である。水は、凍結するときに９％の体積膨張を生じる。また、コンクリートは、一般的に温度変化に応じて収縮または膨張する。通常の温度範囲であれば、線膨張係数は、１０×１０−６／℃程度である。温度降下が起きると、コンクリート内の水分が凍結し、膨張圧が生じる。コンクリート中の水分が凍結と融解を繰り返し、凍結時に水の膨張圧によって膨張したコンクリートが融解時に収縮せず、残存ひずみとして残る。この残存ひずみによって、コンクリート表面からひび割れやスケーリングなどを起こし、コンクリートを劣化させる。
【００３２】
本実施形態に係る劣化検知方法は、コンクリート構造物に光ファイバセンサを埋設することにより、凍害によって生じた残存ひずみを算出し、凍害による劣化を検知する。残存ひずみは、コンクリート内で融解作用を受けた時に光ファイバセンサのひずみとしてあらわれる。この光ファイバセンサのひずみには、温度影響により生じるひずみも含まれるため、光ファイバセンサのひずみから、温度影響により生じたひずみを除去したひずみが、融解時の残存ひずみとなる。
【００３３】
このように、融解期間の光ファイバセンサのひずみを測定することにより、凍害によるコンクリートの劣化の程度を判断することができる。また、光ファイバセンサは、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、コンクリート構造物で使用する場合、極めて細い１本の光ファイバセンサで、複数の部位の測定を行なうことができる。また、光ファイバセンサを深さ方向に埋設することによって、コンクリート構造物の劣化深さをモニタリングすることができる。光ファイバセンサであれば、コンクリート構造物において、コア抜きや超音波法の作業を行なうことが困難な場所であっても、光ファイバセンサに接続したケーブルを、測定が可能である場所まで伸ばすことで、容易に測定を行なうことができる。
【００３４】
また、凍害の評価方法として、光ファイバセンサをコンクリート構造物に埋設する場合は、埋設する光ファイバセンサは、１本（１つのセンサ部（以下、ＦＧＢ部またはひずみ検知部ともいう））でも、複数本でも良い。また、ＦＢＧ部は、１本の光ファイバセンサに１つであっても良いし、複数備えていても良い。表面から劣化が徐々に進行する実構造物においては表層部からなるべく深さ方向に短い間隔で光ファイバセンサを設置することで、劣化状況をより詳細に把握することができる。コンクリートの端部や表面部から１〜４ｃｍの深さ、またはコンクリートの中間の深さなどにも光ファイバセンサを埋設すると、コンクリートの劣化状況をより詳細に把握することができる。
【００３５】
［検知方法］
コンクリートにＦＢＧ部を備える光ファイバセンサを埋設し、光ファイバ計測器と接続する。光ファイバセンサは、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、コンクリートが融解作用を受けた時のひずみの値を測定する。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。
【００３６】
［検証例１］
図１は、凍害によるコンクリートの劣化により光ファイバセンサがひずみを検知するかを検証するために用いた試験体を示す図である。検証例１で使用する材料は、表１に示す通りである。また、検証例１で使用する材料の配合は、表２に示す通りである。表１に示す材料を、表２に示す配合で練混ぜたコンクリート１７を２つの鋼製型枠１５に流し入れ、一方には、光ファイバセンサ１１を、他方には温度計２１を鋼製型枠１５の中心に垂らした状態で埋設する。光ファイバセンサ１１埋設後に、コンクリート１７と光ファイバセンサ１１のＦＢＧ部１３が一体となって収縮または膨張するようにする必要があるため、光ファイバセンサ１１を埋設する際には、コンクリート１７が光ファイバセンサ１１のＦＢＧ部１３に付着するように埋設する。また、光ファイバセンサ１１は、緊張をかけた状態（張力を発生させた状態）でコンクリート１７に埋設しても良い。また、検証例１では、光ファイバセンサとして、ＦＢＧセンサを用いるが、これに限らない。
【００３７】
【表１】
2019158834.tif 000003
【００３８】
【表２】
2019158834.tif 000004
【００３９】
図１に示すように、鋼製型枠１５にＦＢＧ部１３が試験体（円柱状）の中心に位置するように予め光ファイバセンサ１１を設置し、コンクリートを流し込み成型する。また、熱電対などの温度計２１を埋設した試験体も同様に生成し、コンクリート１７内の温度を測定する。光ファイバセンサ１１のＦＢＧ部１３および温度計２１を測定部２３は、上下方向のかぶりが１００ｍｍである。
【００４０】
その後、水中養生を２８日行ない、恒温恒湿槽にて凍結融解試験を行なった。凍結融解の条件は、１サイクル（１１時間）として、コンクリートの中心温度（環境温度）を５℃→−２０℃→５℃に変化させた。
【００４１】
図２は、各サイクルにおける光ファイバセンサのひずみ測定結果、および各サイクルにおける相対動弾性係数の値を示す図である。図２に示す光ファイバセンサのひずみは、環境温度の変化によって生じたひずみを差し引いた値であり、環境温度の変化による影響を除去した融解時の最大値を示す。光ファイバセンサのひずみは、サイクルが進むことで増加している。
【００４２】
これは、コンクリートが凍結融解によって劣化した残存ひずみを示している。図２に示す相対動弾性係数の値と比較すると、３８サイクル付近でどちらも大きく値が変化していることからも、光ファイバセンサによってコンクリートの残存ひずみを測定し、凍害による劣化の判断が可能である。また、ＪＩＳ  Ａ  １１４８で耐凍害性が有効であると示される相対動弾性係数の８０％を下回る範囲でもひずみの測定が可能であることも確認できた。
【００４３】
したがって、本試験体を用いれば、コンクリートの凍結融解作用に対する抵抗性を評価することができる。また、構造物にコンクリートを使用する前に、凍結融解抵抗性を評価したり、凍結融解抵抗性の高いコンクリートを開発、または選定することが可能となる。本発明において、凍結融解抵抗性とは、耐凍害性ともいい、セメント組成物の内部に存在する水分が凍結及び融解を繰り返すことにより、組成物が劣化し崩壊をも招く現象（凍害）に対する抵抗性、耐性をいう。
【００４４】
［検証例２］
さらに、凍結融解槽を用いて、光ファイバセンサによって測定したコンクリートの残存ひずみによる凍害による劣化の判断の有効性について、検証を行なった。検証例２では、検証例１と同様の使用材料、配合、試験体形状である試験体Ａと、検証例１とは空気量のみ異なる（空気量：４．８％）試験体Ｂを用いた。凍結融解試験は、ＪＩＳ  Ａ  １１４８に準拠し（１サイクル４時間）、凍結融解試験装置を用いて行なった。なお、凍結融解試験装置を用いた場合、温度計２１を設置せずとも温度を知ることができる。
【００４５】
図３は、検証例２において、劣化が生じた試験体Ａの光ファイバセンサおよび相対動弾性係数の測定結果を示す図である。図４は、検証例２において、劣化が生じた試験体Ａの質量変化率を示す図である。図５は、検証例２において、劣化が生じていない健全な試験体Ｂの光ファイバセンサおよび相対動弾性係数の測定結果を示す図である。
【００４６】
図３に示す通り、試験体Ａは、光ファイバセンサのひずみの増加に伴い、相対動弾性係数の値が増加していることから、凍結融解による残存ひずみを測定できていると考えられる。また、試験体Ａの光ファイバセンサのひずみは、２０サイクルあたりから増加しているのに対して、相対動弾性係数は低下していない。つまり、光ファイバセンサによって、相対動弾性係数にあらわれない程度の微細な劣化についても、検知することが可能である。
【００４７】
また、図４に示す通り、試験体Ａのコンクリートは質量が増加しており、吸水により湿潤膨張している。つまり、図３に示す残存ひずみには湿潤膨張によるひずみも含まれた値となる。
【００４８】
一方、図５に示す通り、凍結融解による残存ひずみが生じにくい健全な試験体Ｂは、相対動弾性係数が低下していないが、光ファイバによるひずみは若干増加している。図５に示すひずみは、湿潤膨張によるひずみであるので、図３に示す試験体Ａのひずみの値から、図５に示す試験体Ｂのひずみの値を差し引くことで、コンクリートの湿潤膨張によるひずみをキャンセルすることが可能となる。その結果、試験体Ａの正確な残存ひずみを算出できる。
【００４９】
コンクリートの湿潤膨張を測定するための劣化が生じていない健全な試験体Ｂは、試験対象とする試験体Ａよりも空気量を０．５〜４％を増加させることにより作製できる。空気量の増加量が、０．５％未満であると、劣化が生じていない健全な試験体Ｂを、試験対象とする試験体Ａより劣化を遅らせることができなかったり、凍害による凍結融解による残存ひずみを含んでしまう場合がある。また、空気量の増加量が４％を超えると、湿潤膨張の傾向が試験体Ａと乖離してしまう場合がある。その他、測定対象と全く同じ試験体を用意し、水中養生させることで湿潤膨張によるひずみを測定しキャンセルすることでより正確な残存ひずみを算出しても良い。
【００５０】
［設置方法］
次に、設置方法について説明する。まず、光ファイバセンサ（第１の光ファイバセンサ、第２の光ファイバセンサ）を設置する位置まで、コンクリートを打設する。その後、光ファイバセンサを設置し、さらにコンクリートを打設する。光ファイバセンサは、コンクリートを打設する前にコンクリート構造物内部に設置しても良いし、コンクリートを打設する最中にコンクリート構造物内部に設置しても良い。
【００５１】
第１の光ファイバセンサ１０１は、１つ以上のＦＢＧ部１０５を備えており、コンクリート構造物内のひずみを測定する光ファイバセンサである。第１の光ファイバセンサ１０１を埋設する際には、コンクリート１０７が第１の光ファイバセンサ１０１のＦＢＧ部１０５に付着するように埋設する。また、コンクリート構造物内の測定ポイントにＦＢＧ部１０５が位置するように設置する。さらに、光ファイバセンサ１０１埋設後に、コンクリート１０７と光ファイバセンサ１０１のＦＢＧ部１０５が一体となって収縮または膨張するよう必要があるため、光ファイバセンサ１０１とコンクリート１０７の付着を十分に確保するため、ＦＢＧ部１０５は左右５０ｍｍ以上の間隔をあけて配置することが好ましい。また、ＦＢＧ部１０５を埋設する深さは、コンクリート１０７に使用する骨材の最大径である２０ｍｍ以上の深さに配置することが施工する上で好ましい。
【００５２】
第２の光ファイバセンサ１０２は、コンクリート構造物内の温度変化によるひずみを測定する光ファイバセンサであり、１つのＦＢＧ部１０５を備える。第２の光ファイバセンサ１０２は、コンクリート構造物内の温度変化によるひずみを測定する光ファイバセンサであるため、保護チューブ１０９等でコンクリート１０７と切り離し、拘束のない状態で埋設される。また、第２の光ファイバセンサ１０２を埋設する深さは、第１の光ファイバセンサ１０１の近傍であり、同じ深さとする。第２の光ファイバセンサは、温度変化により生じるひずみを測定するためのものであり、コンクリート構造物内の温度の測定およびその測定した温度から温度変化により生じるひずみを測定できれば良い。そのため、温度計は、熱電対を用いても良く、光ファイバセンサに限らない。熱伝対を用いた場合は、温度に対する光ファイバセンサのひずみを把握しておく。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から、コンクリートが融解作用を受けた時のひずみの値を測定する。特定の温度においてひずみを測定する場合は、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。
【００５３】
次に、コンクリート構造物への光ファイバセンサの設置例について説明する。
［実施例１］
図６Ａ〜図６Ｃは、実施例１における光ファイバセンサの設置例の概略を示す図である。図６Ａに示す光ファイバセンサ（第１の光ファイバセンサ）１０１は、コンクリート構造物の凍結面に対して平行に埋設される。図６Ｂに示す光ファイバセンサ（第２の光ファイバセンサ）１０２は、コンクリート構造物内の温度変化によるひずみを測定する光ファイバセンサであり、であり、コンクリート構造物の凍結面に対して平行に埋設する。また、図６Ａの各測定ポイントによって、コンクリート内部の温度が大きく異なる場合は、図６Ｃに示すように、第１の光ファイバセンサの各ＦＢＧ部の近傍に、第２の光ファイバセンサ１０２を埋設し、各測定ポイントの温度変化によるひずみを測定することが好ましい。
【００５４】
このように、コンクリート構造物に光ファイバセンサを埋設することにより、１本の細いケーブルで広範囲のモニタリングを同時に行なうことができる。例えば、床版などで凍結防止剤を散布した場所と凍結防止剤を散布していない場所に、光ファイバセンサを埋設することによって、凍結防止剤の効果の有無などの効果を判断することができる。また、同一のコンクリート構造物上で、外気温度や日射の影響で劣化状況が異なる場合であっても、同一のコンクリート構造物に複数箇所でひずみを測定することによって、劣化箇所を特定し、補修が必要である範囲を正確に把握することができる。
【００５５】
［実施例２］
図７Ａおよび図７Ｂは、実施例２における光ファイバセンサの設置例の概略を示す図である。図７Ａに示す光ファイバセンサ（第１の光ファイバセンサ）１０１は、コンクリート構造物の凍結面に対して垂直に埋設される。図７Ｂは示す光ファイバセンサ（第２の光ファイバセンサ）１０２は、コンクリート構造物内の温度変化によるひずみを測定する光ファイバセンサであり、コンクリート構造物の凍結面に対して垂直に埋設される。コンクリート構造物に対し、凍害劣化による補修を行なう場合、劣化深さを把握することは重要である。そのため、コンクリート構造物の凍害による劣化の進行程度を評価する場合、図７Ａおよび図７Ｂに示すように、光ファイバセンサを設置することが好ましい。
【００５６】
このように、コンクリート構造物の深さ方向に、光ファイバセンサを設置し、ひずみをモニタリングすることで、劣化深さを判定し、補修が必要である範囲を正確に把握することができる。また、深さによってコンクリート内部の温度が大きく変わる場合は、実施例１と同様、第１の光ファイバセンサの各ＦＢＧ部の近傍に、第２の光ファイバセンサ１０２を埋設し、各測定ポイントの温度変化によるひずみを測定することが好ましい。
【００５７】
［実施例３］
図８および図９は、実施例３における光ファイバセンサの設置例の概略を示す図である。コンクリート構造物において、凍害劣化は表面から進行するため、細かく劣化深さをモニタリングできることが好ましい。図８に示すように、コンクリート構造物の表面に対し傾斜をつけて光ファイバセンサ１０１、１０２を埋設しても良い。また、図９に示すように、コンクリート構造物の深さ方向に対し、らせん状に光ファイバセンサ１０１、１０２を埋設しても良い。このように光ファイバセンサを埋設することで、コンクリートとの付着を確保しつつ、ＦＧＢ部の埋設深さの間隔を短くすることができる。このように、ＦＧＢ部１０５の間隔を短くすることで、より詳細にモニタリングすることができる。
【００５８】
［実施例４］
図１０は、実施例４における光ファイバセンサの設置例の概略を示す図である。図１０に示すように、床版張出部１２１や、橋台端部１２３に光ファイバセンサを埋設し、測定が行なえる場所までケーブル１１１を伸ばすことで、容易にコンクリート構造物の劣化状況を把握することができる。
【００５９】
以上説明した設置例を組み合わせて、同一コンクリート構造物内に複数の第１の光ファイバセンサを埋設することもでき、その結果、コンクリート構造物内の劣化状況をより正確に検知することができる。例えば、床版などで凍結防止剤を散布した場所と凍結防止剤を散布していない場所に、光ファイバセンサを埋設することによって、凍結防止剤の効果の有無などの効果を判断することができる。また、同一のコンクリート構造物上で、外気温度や日射の影響で劣化状況が異なる場合であっても、同一のコンクリート構造物に複数箇所でひずみを測定することによって、劣化箇所を特定し、補修が必要である範囲を正確に把握することができる。
【００６０】
以上説明したように、コンクリート構造物に光ファイバセンサを埋設して、凍害によるコンクリート構造物の劣化状況を精度高く、かつ効率良く検知することを可能とする光ファイバセンサの設置方法を用いることにより、コンクリート構造物の劣化箇所および劣化状況を把握し、補修が必要である範囲を正確に特定することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１１  光ファイバセンサ
１３  ＦＢＧ部
１５  鋼製型枠
１７  コンクリート
２１  温度計
２３  測定部
１０１  第１の光ファイバセンサ
１０２  第２の光ファイバセンサ
１０５  ＦＢＧ部
１０７  コンクリート
１０９  保護チューブ
１１１  ケーブル
１２１  床版張出部
１２３  橋台端部
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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