(57)【要約】【課題】コンクリート構造物のひび割れの発生および進展状況をリアルタイムにモニタリング可能な、かつ経済性および導電性に優れた、単純な構造のモニタリング材料およびそれを使用したモニタリング方法を提供する。【解決手段】柔軟性のあるチューブ１の中に、導電性の粉末２を充填し、その粉末２の抵抗値を測定する端子３を取付けるコンクリート構造体のひび割れモニタリング材料４からなる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
柔軟性のあるチューブの中に、導電性の粉末又は電解質溶液を充填し、その導電性の粉末又は電解質溶液の抵抗値を測定する端子を両端に取付けたコンクリート構造物のひび割れモニタリング材料。
【請求項２】
導電性の粉末としてカーボン粉末又は金属酸化物粉末を使用した請求項１記載のコンクリート構造物のひび割れモニタリング材料。
【請求項３】
電解質溶液としてＮａＯＨ溶液又はＮａｃｌ溶液を使用した請求項１記載のコンクリート構造物のひび割れモニタリング材料。
【請求項４】
請求項１に記載のひび割れモニタリング材料をコンクリート構造物の表面又は内部に配置しておき、ひび割れモニタリング材料の電気抵抗値の増加を検出してコンクリート構造物のひび割れ発生および進展状況をモニタリングするコンクリート構造物のひび割れモニタリング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主としてコンクリート構造物の劣化等によるひび割れの発生およびそのひび割れの進展状況をリアルタイムにモニタリングすることができるコンクリート構造物のひび割れモニタリング材料およびそれを使用したモニタリング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トンネルや高架橋等のコンクリートは、打設からある期間経過後には劣化によりコンクリートにひび割れが発生し、大きな事故をまねく恐れがあるので、コンクリートのひび割れを監視するモニタリングが行なわれている。そこでコンクリートのひび割れのモニタリング装置としては、従来光ファイバーをコンクリートの表面や内部に埋め込んで、ひび割れをモニタリングすることが行なわれている。
【０００３】
光ファイバーを使用する例としては、光ファイバーの中を通る光は経路に曲りがあると、その場所で光が外部に漏れ、ファイバー内部を通過する光の強度が減少するマイクロベンディングの原理を利用したもの等が知られている。しかしながら、光ファイバーが切断されることによってひび割れの位置をモニターする方法では、ファイバーが切断されるとそれ以降のモニタリングができないという問題があり、しかも光ファイバーはそのコストが高いという問題もある。
【０００４】
また、コンクリートのひび割れをコンクリート内部に埋め込んだひずみゲージによりモニタリングするこころみも行なわれているが、このひずみを測定する方法では、測定精度が高過ぎて、維持管理のための判断基準となりづらいという欠点がある。
【０００５】
そこで、従来のコンクリートのひび割れ監視方法は、コンクリートの表面または内部に、１種類あるいは伸び性能の異なる２種類以上の電気導電性を有する材料を絶縁材を介して設置し、その材料の電気導電性を測定し、導電性がなくなったことでひび割れの発生とそのひび割れの幅の概要を検知したり、コンクリートの表面または内部に、すでに発生しているひび割れ個所を横断して１種類あるいは伸び性能の異なる２種類以上の電気導電性を有する材料を絶縁材を介して設置し、その材料の電気導電性を測定し、導電性がなくなったことで、その後のひび割れの変化をモニターしているものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２５７７６９号公報
【０００７】
しかしながら、上記の公知の発明ではコンクリートの表面または内部に伸び性能の異なる２種類以上の電気導電性を有する材料を、絶縁材を介して設置しており、その施工が簡単でないという問題がある。
【０００８】
さらに、上記の公知の発明の方法に使用される電気導電性を有する材料としては１液性シリコーン樹脂、２液性シリコーン樹脂またはエポキシ樹脂にカーボンブラック（炭素粉）を混合した、体積抵抗率が５ｋΩ・ｃｍ以下の導電性を有し、かつパテ状を呈する充填材を使用したり、電気導電性を有する材料として１液性シリコーン樹脂、２液性シリコーン樹脂またはエポキシ樹脂にカーボンブラック（炭素粉）と導電性を損なわず流動性を低下させる材料を混合した、体積抵抗率が５ｋΩ・ｃｍ以下の導電性を有し、かつパテ状を呈する充填材を使用しており、樹脂系の導電性材料は、電気抵抗値が大きいといった課題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、コンクリート構造物のひび割れの発生および進展状況をリアルタイムでモニタリング可能な経済性および導電性に優れ、かつ単純な構造のモニタリング材料およびそれを使用したモニタリング方法を提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、柔軟性のあるチューブの中に、導電性の粉末又は電解質溶液を充填し、その導電性の粉末又は電解質溶液の抵抗値を測定する端子を両端に取付けたコンクリート構造物のひび割れモニタリング材料からなり、またそのうちの導電性の粉末としては、カーボン粉末又は金属酸化物粉末を使用したり、また、電解質溶液としては、ＮａＯＨ溶液又はＮａｃｌ溶液を使用したコンクリート構造物のひび割れモニタリング材料からなる。
【００１１】
またさらに、上記のひび割れモニタリング材料をコンクリート構造物の表面又は内部に配置しておき、ひび割れモニタリング材料の電気抵抗値の増加を検出してコンクリート構造物のひび割れ発生および進展状況をモニタリングするコンクリート構造物のひび割れモニタリング方法からなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明のコンクリート構造物のひび割れモニタリング材料およびそれを使用したモニタリング方法の実施の形態につき説明する。
【００１３】
まず本発明の概念につき説明する。即ち、このコンクリート構造物のひび割れモニタリング材料４は、図１の斜視図に示すように、ゴム等の柔軟性のあるチューブ１の中に、カーボン粉末や酸化チタン又は酸化亜鉛等の金属酸化物粉末等の導電性の粉末２（以下粉末という）を充填し、その粉末２の抵抗値を測定する端子３を取付けたものであり、その構造は単純なものである。
【００１４】
次に、上記のひび割れモニタリング材料４を使用したコンクリート構造物のモニタリング方法は、図２に示すように、モニタリングを行なうコンクリート構造物５の表面に、そのひび割れモニタリング材料４を配置するが、図２のひび割れ発生前の状態では、ひび割れモニタリング材料４の断面は図３のごとく一定であり、従ってひび割れモニタリング材料４の電気抵抗値は一定である。
【００１５】
さらに、図４に示すように、コンクリート構造物５にひび割れが生ずると、モニタリング材料４のチューブ１および粉末２の断面積が縮小し、図４のごとく変形する。
【００１６】
即ち、ひび割れ６の発生後、チューブ１がひび割れ６に追従することにより引張られ、導電性の粉末２の断面積が図４のごとく縮小すれば、電気抵抗値は増加する。
【００１７】
そこで、この電気抵抗値とひび割れ６の幅の関係は図５の線図に示すごとくなり、これを把握しておけば、この電気抵抗値を連続的に計測することにより、コンクリート構造物５の変状、即ちひび割れ発生およびその進展状況をリアルタイムにモニタリングすることが可能になる。
【００１８】
次に、上記の実施形態において確認実験として行なった２つのシリーズについての実験結果を以下に説明する。
【００１９】
まず、シリーズ１では、図６に示すひび割れモニタリング材料４を作製し、このモニタリング材料４を引っ張り、ステンレス製の端子３間の抵抗値を計測した。なお、このひび割れモニタリング材料のチューブ１には軟質黒色のゴム管を使用し、粉末２としてはカーボン粉末を使用し、長さＬは２０ｃｍ、外径Ｄは５．８ｍｍ、内径ｄは４．０ｍｍとした。
【００２０】
上記の実験は図７に示すごとく１回目Ｘ、２回目Ｙ、３回目Ｚの３回行ない、その結果を抵抗値とチューブ１の伸び量との関係線図で示している。図７の線図から分かるように、チューブ１の伸び量に対して、抵抗値が増加する傾向が見られ、また３回の実験結果において抵抗値の増加傾向に大きな違いが見られず、本発明のひび割れモニタリング材料４が安定したモニタリング材料であることが確認された。
【００２１】
次に、シリーズ２では、図８に示すように、寸法が１００ｍｍ×１００ｍｍ×４００ｍｍのコンクリート供試体７に上記シリーズ１と同様な材質のゴムのチューブ１を使用し、２種類（外径５．８ｍｍ内径４．０ｍｍのＸと、外径８．４ｍｍ内径６．０ｍｍのＹ）のゴム径を有するひび割れモニタリング材料（長さ４００ｍｍ）４を配置し、一定載荷８による曲げ試験を実施したが、この場合、導電性の粉末２にはカーボン粉末を使用した。
【００２２】
図９に、上記実験結果における抵抗変化量とコンクリート供試体７のひび割れ幅の関係を表わしている。
【００２３】
この抵抗変化量とは、あるひび割れ幅のときの抵抗値と曲げ載荷試験を実施する前の抵抗値の差であり、この結果を見れば、ひび割れ幅の増加にしたがってモニタリング材料の抵抗値が増加する傾向が確認され、ひび割れ幅を精度良く推定できる材料であることが分かった。
【００２４】
なお、本実施形態では、モニタリング材料４をコンクリート構造物５の表面に配置しているが、コンクリート構造物５の内部に配置してもよい。また、モニタリング材料４は、ゴムなどの柔軟性のあるチューブ１の中に、導電性の粉末２を充填したものを使用しているが、他の実施形態として、ＮａＯＨ溶液やＮａｃｌ溶液等の電解質溶液を充填したものも使用できる。
【００２５】
【発明の効果】
以上に説明した本発明のコンクリート構造物のひび割れモニタリング材料およびそれを使用したモニタリング方法では、ひび割れとその進展状況を、単純な構造の材料をコンクリート構造物の表面又は内部に配置することで、リアルタイムにモニタリングすることが容易に可能であり、コンクリート構造物の維持管理を確実に行なうことができる。
【００２６】
また、従来の光ファイバーによるひび割れのモニタリング方法に比べてコストが安く、その経済性は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のひび割れモニタリング材料の一実施形態における斜視図である。
【図２】図１のモニタリング材料をコンクリート構造物の表面に配置したひび割れ発生前の状態の側断面図である。
【図３】図２のモニタリング材料の正断面図である。
【図４】図２のコンクリート構造物のひび割れ発生後の状態の側断面図である。
【図５】図２から図４までの状態のモニタリング材料を使用してひび割れモニタリング時の電気抵抗値とひび割れ幅の関係線図である。
【図６】本発明のモニタリング材料を使用した方法の確認実験におけるモニタリング材料の斜視図である。
【図７】図６の実験結果を示すモニタリング材料の抵抗値とチューブの伸び量との関係を示す線図である。
【図８】本発明のモニタリング材料をコンクリート供試体に配置して一点載荷曲げ試験を実施した説明用概略斜視図である。
【図９】図８の実験結果を示すモニタリング材料の抵抗変化量とコンクリート供試体のひび割れ幅の関係線図である。
【符号の説明】
１    チューブ
２    粉末
３    端子
４    ひび割れモニタリング材料
５    コンクリート構造物
６    ひび割れ
【図１】
2004198119.tif 000003
【図２】
2004198119.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2004198119.tif 000007
【図６】
2004198119.tif 000008
【図７】
2004198119.tif 000009
【図８】
2004198119.tif 000010
【図９】
2004198119.tif 000011