(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋コンクリート構造物の表面のコンクリートの引張応力がかかる直線上の複数個所に設置されたひずみゲージを用いて各ひずみゲージの設置位置のひずみを測定する測定工程と、
測定された複数個所のひずみのうちいずれかの変化の挙動が異なる場合に、ひびが発生していると判定する判定工程と、
を含んだことを特徴とする検出方法。
【請求項２】
前記判定工程において、ひびが発生していると判定された場合に、さらに、変化の挙動が異なる領域において測定されたひずみが増加しているひずみゲージの設置位置の真下にひびが発生していると判定することを特徴とする請求項１に記載の検出方法。
【請求項３】
前記判定工程において、ひびが発生していると判定された場合に、さらに、変化の挙動が異なる領域において測定されたひずみが減少しているひずみゲージの設置位置の近傍にひびが発生していると判定することを特徴とする請求項２に記載の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄筋コンクリート構造物は、圧縮に強いコンクリートと引張に強い鉄筋との複合構造物であって、鉄筋がコンクリートにより防食されている。しかし、鉄筋コンクリート構造物のコンクリートにひびが発生すると、コンクリートの中性化により鉄筋の腐食が進行し、また、コンクリート自身の強度の低下により、鉄筋に局所的に応力が集中して鉄筋コンクリート構造物の寿命の低下につながるおそれがある。したがって、鉄筋コンクリート構造物の維持管理において、コンクリートのひびの早期発見が求められている。
【０００３】
従来、ひび割れにより変色するセンサを用いたり、コンクリート表面にデジタルカメラによる画像処理を行ったりして、視覚的にひびが検出されていた（非特許文献１，２参照）。しかしながら、センサを用いる場合には、ひびの発見は、センサの点検間隔に依存していた。また、デジタルカメラを用いる場合、撮影範囲に制限があることやデータ蓄積および画像処理のコストが問題であった。そこで、視覚的なひびの検出に代えて、コンクリートのひびの発生が予測される位置にひずみゲージを貼付してひずみの変化をモニタしてひびを検出する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】石川裕治，他４名，「デジタルカメラ画像を用いたコンクリートひびの幅と長さの自動計測」，土木学会第60回年次学術講演会，2005年9月，pp.203-204
【非特許文献２】金子英，他２名，「デジタルカメラ画像を用いたコンクリート構造物のひび割れ検査技術」，ＮＴＴ技術ジャーナル，2011年12月，p.21-24
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ひずみゲージを用いる場合、ひびを検出可能な範囲はひずみゲージの貼付位置の範囲に限定される。一方、ひずみゲージによるひずみの測定値はゲージ長に対する割合で出力される。すなわち、例えば発生したひびの幅が０．１ｍｍである場合に、ゲージ長１ｍｍのひずみゲージによる変位量の測定値は１０％となり、ゲージ長６０ｍｍのひずみゲージによる変位量の測定値は約０．１％となる。そのため、ひずみゲージのサイズを大きくするほど、ひびの検出感度が低下する。
【０００６】
また、測定されるひずみの変動には、ひびの発生による変動の他、コンクリートの熱膨張や風圧等によるコンクリート表面の伸縮による継時的な変動も含まれるため、ひびの発生によるひずみの変動を特定することは困難であった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、鉄筋コンクリート構造物の表面のコンクリートに発生する広範囲のひびの検出を容易かつ高確度に行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る検出方法は、鉄筋コンクリートの表面のコンクリートの引張応力がかかる直線上の複数個所に設置されたひずみゲージを用いて各ひずみゲージの設置位置のひずみを測定する測定工程と、測定された複数個所のひずみのうちいずれかの変化の挙動が異なる場合に、ひびが発生していると判定する判定工程と、を含んだことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、鉄筋コンクリート構造物の表面のコンクリートに発生する広範囲のひびの検出を容易かつ高確度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る検出処理手順を例示するフローチャートである。
【図２】図２は、本実施形態に係るひずみゲージを例示する模式図である。
【図３】図３は、本実施形態のひずみゲージのひびの発生によるひずみの検出範囲を説明するための説明図である。
【図４】図４は、本実施形態のひびによるひずみの変化の挙動を説明するための説明図である。
【図５】図５は、本実施形態の１つのひずみゲージによるひずみの変化の挙動を例示する図である。
【図６】図６は、本実施形態の２つのひずみゲージによるひずみの変化の挙動を例示する図である。
【図７】図７は、本実施例の概要を説明するための説明図である。
【図８】図８は、本実施例の荷重負荷試験の結果を例示する図である。
【図９】図９は、本実施例の荷重負荷試験の結果を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。
【００１２】
まず、本実施形態に係る検出方法の概要について説明する。本実施形態の検出方法は、測定工程と判定工程とを含む。測定工程では、鉄筋コンクリート構造物の表面のコンクリートの引張応力がかかる直線上の複数個所に設置された変位測定計を用いて各変位測定計の設置位置の変位が測定される。判定工程では、測定された複数個所の変位のうちいずれかの変化の挙動が異なる場合に、ひびが発生していると判定される。以下、図１を参照して各工程について詳細に説明する。なお、本実施形態では、変位測定計としてひずみゲージが適用される。すなわち、鉄筋コンクリート構造物の表面にひずみゲージが貼付され、貼付位置のひずみが測定される。
【００１３】
［測定工程］
測定工程では、鉄筋コンクリート構造物の表面のコンクリートの引張応力がかかる直線上の複数個所にひずみを測定するひずみゲージが貼付され、各ひずみゲージの貼付位置のひずみが測定される（ステップＳ１）。ひずみゲージの貼付位置として、鉄筋コンクリート構造物に想定される荷重負荷方向を予測して、表面のコンクリートの引張応力がかかる直線上の２個所以上が決定される。ひずみゲージは、３個所以上に貼付されてもよい。
【００１４】
ここで、用いられるひずみゲージは特に限定されず、箔ひずみゲージ、線ひずみゲージ、または半導体ひずみゲージ等のいずれでもよい。本実施形態では、箔ひずみゲージが適用される。このひずみゲージ１は、図２に例示するように、薄い絶縁体のベース上に所定のゲージ長の範囲にジグザグ形状にレイアウトされた金属箔が取り付けられ、変形による電気抵抗の変化を測定してひずみに換算する。
【００１５】
なお、上述したように、ひずみゲージ１によるひずみの測定値はゲージ長に対する割合で出力される。すなわち、例えば発生したひびの幅が０．１ｍｍである場合に、ゲージ長１ｍｍのひずみゲージによる変位量の測定値は１０％となり、ゲージ長６０ｍｍのひずみゲージによる変位量の測定値は約０．１％となる。そのため、ひずみゲージ１のゲージ長すなわちサイズを大きくするほど、ひびの検出感度が低下する。
【００１６】
また、ひずみゲージ１のひびによるひずみの検出範囲は、図３に例示するように、ひずみゲージ１を測定対象物であるコンクリート２に貼付した場合、ひずみゲージ１の貼付位置の直下および近傍に限定される。したがって、ひずみゲージ１の貼付位置から離れた位置はひびによるひずみの検出範囲外となる。
【００１７】
［判定工程］
判定工程では、測定された複数個所のひずみのうちいずれかの変化の挙動が異なる場合に、ひびが発生していると判定される。なお、このひずみの判定工程は、例えば、メモリに記憶された処理プログラムを実行するＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等を用いて実現される演算装置が、ステップＳ１の処理で測定されたひずみの入力を受け付けて実行する。
【００１８】
ここで、まず、図４を参照して、ひびの発生する位置とひずみゲージ１により測定されるひずみの変動すなわち変化の挙動との関係について説明する。図４（ａ）に例示するように、コンクリート２の表面にひずみゲージ１が貼付された状態でコンクリート２が伸長する場合を想定する。この場合に、図４（ｂ）に例示するように、ひずみゲージ１の貼付位置の直下にひびが発生すれば、ひびが伸長して測定されるひずみが増加する。一方、図４（ｃ）に例示するように、ひずみゲージ１の直下以外の近傍にひびが発生すれば、発生したひびが伸長することにより、ひずみゲージ１の直下ではコンクリート２が収縮し、測定されるひずみは減少する。
【００１９】
図５は、図４（ｂ）に例示したように、１つのひずみゲージ１の直下でひびが発生した場合のひずみの変化の挙動を例示した図である。この場合に、図５に破線間の領域の白抜き矢印で示すように、ひずみが急増する。ただし、ひずみゲージ１が１つしかない場合には、ひずみの急増がひびの発生によるものか、熱膨張や風圧等による継時的なものかの判別が困難である。
【００２０】
一方、図６は、２つのひずみゲージ１によるひずみの変化の挙動を例示した図である。図６には、ひびが一方のひずみゲージ１の直下かつ他方のひずみゲージ１の直下以外の近傍に発生した場合のひずみの変化の挙動が例示されている。すなわち、直下にひびが発生したひずみゲージ１では、図６に白抜き矢印ａで示すように、破線間の領域でひずみが急増する。一方、直下以外にひびが発生したひずみゲージ１では、図６に白抜き矢印ｂで示すように、同一の破線間の領域でひずみが急減する。このように、複数のひずみゲージ１の直下および近傍でひびが発生すれば、同一の領域で異なるひずみの変化の挙動が示される。
【００２１】
熱膨張や一時的な風圧等による継時的なひずみの変動においては、鉄筋コンクリート構造物の全体のすべてのひずみがほぼ均一な挙動を示す。一方、ひびの発生によるひずみの変動においては、上述したように、複数個所のひずみの間で局所的に増減が逆転する。したがって、複数個所のひずみのうちいずれかの変化の挙動が異なる場合には、ひびが発生していることが明確に検出される。
【００２２】
そこで、本実施形態の判定工程では、ステップＳ１の処理で測定された複数個所のひずみの変化の挙動がすべて同じ場合には（ステップＳ２，Ｙｅｓ）、ひびは発生していないと判定され（ステップＳ３）、判定処理が終了する。
【００２３】
一方、複数個所のいずれかのひずみの変化の挙動が異なる場合には（ステップＳ２，Ｎｏ）、ひびが発生していると判定される（ステップＳ４）。この場合に、いずれかのひずみゲージ１でのひずみの測定値が急増していれば（ステップＳ５，Ｙｅｓ）、そのひずみゲージ１の貼付位置の直下でひびが発生したと判定される（ステップＳ６）。また、ひずみの測定値が急増していない他のひずみゲージ１の貼付位置の直下以外の近傍でひびが発生したと判定される（ステップＳ５，Ｎｏ→ステップＳ７）。これにより、一連の判定処理が終了する。
【００２４】
以上、説明したように、本実施形態の検出方法では、鉄筋コンクリート構造物の表面のコンクリート２の引張応力がかかる直線上の複数個所に貼付されたひずみゲージ１を用いて各ひずみゲージ１の貼付位置のひずみが測定される。また、測定された複数個所のひずみのうちいずれかの変化の挙動が異なる場合に、ひびが発生していると判定される。
【００２５】
これにより、１つのひずみゲージ１では測定できない広範囲で応力が集中してひびの発生が予測される場合にも、ひずみゲージ１を大型化して感度を低下させることなく、引張応力がかかる直線上に複数のひずみゲージ１を貼付するだけで容易にひびを検出できる。しかも、熱膨張や風圧等よる継時的なひずみの変動と区別してひびの発生によるひずみの変動を検知して、確度高くひびを検出できる。このように、本実施形態の検出処理によれば、鉄筋コンクリート構造物の表面のコンクリート２に発生する広範囲のひびの検出を容易かつ高確度に行うことができる。
【００２６】
［実施例］
本実施例では、図７に例示するように、鉄筋３とコンクリート２とで形成された内部が空洞の鉄筋コンクリート構造物であるコンクリートポール（ＣＰ）の表面のコンクリート２に、ゲージ長６０ｍｍのひずみゲージ１が貼付された。すなわち、ＣＰ上部の末口付近に、図７に矢印Ａで示すように、水平方向に荷重を負荷する荷重負荷試験を行った場合に、引張応力がかる直線上の２個所以上に貼付された。具体的に、地際部付近に２００ｍｍの間隔で、ＣＰ表面の末口から６０００ｍｍの位置のひずみゲージ１１と６２００ｍｍの位置のひずみゲージ１２との２つのひずみゲージ１が貼付された。なお、ひずみゲージ１の貼付位置は、地際部付近に限らず、例えば、想定されるケーブルや支線の取付位置付近等でもよい。
【００２７】
荷重負荷試験の結果、２．０ｋＮの荷重が負荷された辺りで、０．１ｍｍ程度の幅のひびの発生が目視で確認された。目視確認されたひびは、ＣＰの末口から６２００ｍｍの位置のひずみゲージ１２の貼付位置の直下と、ＣＰの末口から６０００ｍｍの位置のひずみゲージ１１の貼付位置から数十ｍｍ程度離れた近傍とにおいて発生した。
【００２８】
図８および図９は、荷重負荷試験の結果を示す図である。図８は、末口から６２００ｍｍの位置のひずみゲージ１２におけるひずみと負荷荷重との関係を例示する図である。また、図９は、末口から６０００ｍｍの位置のひずみゲージ１１におけるひずみと負荷荷重との関係を例示する図である。図８および図９に破線で示す直線は、ＣＰにひびが入らない場合におけるひずみと負荷荷重との関係を示す回帰直線である。この回帰直線は、荷重負荷試験の初期における、ＣＰにひびが入らない負荷荷重の範囲でのひずみと負荷荷重との関係を示す直線部分が延長されて導出される。ＣＰにひびが入らない負荷荷重の範囲は、例えば、ＣＰの設計荷重の半分程度までとされる。
【００２９】
図８において、ひずみゲージ１２の貼付位置の直下に発生したひびの伸長により、ひずみが急増して回帰直線よりプラス側すなわち上側に乖離することが確認された。なお、図８においてひずみの回帰直線からの乖離が１ｋＮ付近から始まっている。このことから、ひずみゲージ１２の貼付位置の直下に発生したひびは、２ｋＮ程度の荷重が負荷されたときに目視確認されたが、すでに１ｋＮ程度の荷重が負荷されたときに発生していたことがわかる。
【００３０】
一方、図９において、ひずみゲージ１１の貼付位置の近傍に発生したひびの伸長により、ひずみゲージ１１の貼付位置は収縮してひずみが減少し、回帰直線よりマイナス側すなわち下側に乖離することが確認された。
【００３１】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述および図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００３２】
１  ひずみゲージ
２  コンクリート
３  鉄筋
【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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