(57)【要約】【課題】コンクリート等がセンサに接触・解離を繰り返しても、その都度充填状況を確実に検知することができる充填検知システムおよび充填検知方法を提供すること。【解決手段】コンクリート等を検知したい部位に、差圧検知ユニット２３、圧力伝達管１９、圧力伝達物質２７、感圧部３７、外装ボックス２１、封入材２９等で構成されるセンサ１を設置する。型枠内にコンクリート７を打設する際に、センサ１では、感圧部３７ａ、感圧部３７ｂがセンサ１の外部の圧力を感知する。感知された圧力は、圧力伝達物質２７ａが密封された圧力伝達管１９ａ、圧力伝達物質２７ｂが密封された圧力伝達管１９ｂを介して圧力感知部４１ａ、圧力感知部４１ｂに伝達され、差圧検知ユニット２３が２つの感圧部３７での差圧を検知する。検知された差圧は、記録・表示装置に表示され、これに基づいて、コンクリート７の充填状況が判断される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に非圧縮性物質が充填された少なくとも２つの圧力伝達管と、
前記圧力伝達管が接続され、差圧を検出する差圧検知手段と、
を具備することを特徴とする充填検知センサ。
【請求項２】
前記圧力伝達管の端部には、感圧部が設けられることを特徴とする請求項１記載の充填検知センサ。
【請求項３】
前記差圧検知手段は、差圧トランスデューサであることを特徴とする請求項１記載の充填検知センサ。
【請求項４】
前記非圧縮性物質は、シリコンオイルであることを特徴とする請求項１記載の充填検知センサ。
【請求項５】
前記感圧部は、前記圧力伝達管の端部をシーリングするシート状部材であることを特徴とする請求項２記載の充填検知センサ。
【請求項６】
前記差圧検知手段と前記圧力伝達管を格納する外装材と、
前記外装材の内部に充填された封入材と、
をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の充填検知センサ。
【請求項７】
端部に感圧部を有し、内部に非圧縮性物質が充填された圧力伝達管が接続された差圧検知手段を型枠内に設置する工程と、
前記型枠内に流体を注入しつつ、前記感圧部で感知した圧力を、前記非圧縮性物質を介して前記差圧検知手段に伝達する工程と、
前記差圧検知手段で検知された差圧に基づいて、前記型枠内での前記流体の充填状況を判定する工程と、
を具備することを特徴とする充填検知方法。
【請求項８】
前記流体がコンクリート、モルタルまたはセメントペーストであることを特徴とする請求項７記載の充填検知方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、充填検知センサおよび充填検知方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高流動コンクリートを用いて鋼管の中詰を行う場合やトンネル覆工におけるクラウン部の施工を行う場合のように、型枠内部のコンクリート、モルタルおよびセメントペーストの充填状況を目視により直接確認できない場合には、充填状況を検知するセンサが用いられる。代表的な充填センサには、▲１▼光学式センサ、▲２▼静電容量式センサ、▲３▼超音波式センサがある。
【０００３】
▲１▼光学式センサは、発光ダイオードを内蔵する端子と検出フォトダイオードを内蔵する端子が対向して配置されたもので、常時この端子間に光線が通っている。光学式センサは、型枠内部にコンクリートが充填され、端子間の光線が遮断されると、充填完了の信号を発する。光学式センサはユニットが非常に小型なため、ピンポイントの充填確認に使用される。
【０００４】
▲２▼静電容量式センサは、間隔を隔てて配置された２つの導体（電極）により構成されており、この導体間の静電容量がコンクリートの充填度合いにより変化することを利用して充填状況を確認するものである（例えば、特許文献１参照）。静電容量式センサの利用形態には種々のものがあるが、主にコンクリートの打ち上がり高さの検知に使用される。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２７４４４００号
【０００６】
▲３▼超音波式センサは、センサから音波を発し、これの反射波を読み取ることで対象物との距離の変化を検知するものである。超音波式センサは、主にコンクリートの打ち上がり状況の検知に使用される。
▲１▼光学式センサ、▲２▼静電容量センサ、▲３▼超音波式センサのいずれのセンサも、型枠内のある特定の部位にコンクリート等が達したことを検知することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際のコンクリート打設では、コンクリートの流動やバイブレータ等による締固めによって、一度その部位に達したコンクリートが再び他の部位に移動する可能性が極めて高い。
【０００８】
こうした状況において、▲１▼光学的センサでは、発光部および検出部が一度コンクリートに触れるとその残留付着物（コンクリート中のペースト分などによる汚れ）により再び未充填になったことを検知できない。▲２▼静電容量式センサも同様であり、導体が一度コンクリートに接触すると、その部分は充填されたものとして検知してしまう。
【０００９】
また、▲３▼超音波式センサについては、打ち上がり高さの変動は検知できるものの、機構上、コンクリートがセンサに接触した状態を検知することができない。
このように、既存の充填確認センサでは、対象とする部位にコンクリート等が最終的に確実に充填されているかを検知することが困難である。
【００１０】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、コンクリート等がセンサに接触・解離を繰り返しても、その都度充填状況を確実に検知することができる充填検知センサおよび充填検知方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するための第１の発明は、内部に非圧縮性物質が充填された少なくとも２つの圧力伝達管と、前記圧力伝達管が接続され、差圧を検出する差圧検知手段とを具備することを特徴とする充填検知センサである。
【００１２】
差圧検知手段は、差圧トランスデューサ等である。差圧トランスデューサは、２ヶ所に設けられた圧力感知部で微小な圧力変化を感知して、差圧を計測する。非圧縮性物質が充填された圧力伝達管は、端部に設けられる感圧部から差圧検知手段の圧力感知部に圧力を伝達する。圧力伝達管は、例えば金属や耐圧ゴムなどの耐圧性のある素材で形成される。非圧縮性物質とは、シリコンオイル等である。感圧部とは、圧力伝達管の端部をシーリングするシート状部材である。シート状部材は、圧力伝達管に非圧縮性物質を密封し、かつ、圧力を非圧縮性物質に確実に伝達できるような厚さおよび材質のものとする。
【００１３】
差圧検知手段、非圧縮性物質が充填された圧力伝達管は、外装材に格納され、外装材の内部には、封入材が充填される。外装材は、例えば箱状である。外装材には、感圧部を配置するための孔が設けられる。差圧検知手段には、測定された差圧等を表示するための表示手段や電源が接続される。
【００１４】
第１の発明の充填検知センサは、型枠にコンクリート、モルタル、セメントペースト等を打設する際の充填状況の確認などに使用される。感圧部で感知された圧力は、非圧縮性物質が充填された圧力伝達管を介して、差圧検知手段に伝達される。
【００１５】
第２の発明は、端部に感圧部を有し、内部に非圧縮性物質が充填された圧力伝達管が接続された差圧検知手段を型枠内に設置する工程と、前記型枠内に流体を注入しつつ、前記感圧部で感知した圧力を、前記非圧縮性物質を介して前記差圧検知手段に伝達する工程と、記差圧検知手段で検知された差圧に基づいて、前記型枠内での前記流体の充填状況を判定する工程とを具備することを特徴とする充填検知方法である。
【００１６】
第２の発明は、第１の発明の充填検知センサを用いた充填検知方法である。流体とは、コンクリート、モルタルまたはセメントペースト等である。差圧検知手段は、例えば差圧トランスデューサである。圧力伝達管は、耐圧性のある素材で形成される。非圧縮性物質は、シリコンオイル等である。感圧部では、圧力伝達管がシート状部材でシーリングされる。
【００１７】
第２の発明では、第１の発明の充填検知センサを型枠内に設置し、型枠内に流体を注入しつつ、感圧部で感知した圧力を、非圧縮性物質を介して差圧検知手段に伝達する。そして、差圧検知手段で検知された差圧に基づいて、型枠内での流体の充填状況を判定する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、コンクリート７の充填状況を確認するために設置された充填検知システムの概要図、図２は、センサ１の断面図を示す。図２は、図１のＡに示す部分の拡大断面図である。
【００１９】
図１に示すように、充填検知システムは、センサ１、電源１１、記録・表示装置１３等で構成される。充填を検知するセンサ１は、リード線１５で電源１１に、リード線１７で記録・表示装置１４に接続される。図２に示すように、センサ１は、差圧検知ユニット２３、圧力伝達管１９、圧力伝達物質２７、感圧部３７、外装ボックス２１、封入材２９で構成される。
【００２０】
センサ１では、圧力伝達管１９が差圧検知ユニット２３に接続される。圧力伝達物質２７は、圧力伝達管１９内に充填される。感圧部３７は、圧力伝達管１９の端部に設けられる。外装ボックス２１は、差圧検知ユニット２３、圧力伝達物質２７が充填された圧力伝達管１９を格納する。封入材２９は、外装ボックス２１内に充填される。
【００２１】
差圧検知ユニット２３には、一般的な気体や流体の差圧計測を高精度に行うことができる、差圧トランスデューサ等を使用する。市販の差圧トランスデューサには本体が１ｃｍ角程度のものがあり、差圧検知ユニット２３としてこれを用いるのが好ましい。
【００２２】
差圧検知ユニット２３は、２ヶ所に設けられた圧力感知部４１で微小な圧力変化を感知し、それを差圧として検知する。圧力感知部４１は、例えば、圧力感知部４１ａ、圧力感知部４１ｂのように、差圧検知ユニット２３の本体の両側に設けられる。差圧検知ユニット２３の圧力感知部４１で感知可能な圧力変化の範囲は、使用する差圧トランスデューサの性能により、１ｋＰａ〜１ＭＰａ程度である。
【００２３】
圧力伝達管１９は、２本の圧力伝達管１９ａ、圧力伝達管１９ｂからなる。圧力伝達管１９ａ、圧力伝達管１９ｂは、それぞれ、差圧検知ユニット２３の圧力感知部４１ａ、圧力感知部４１ｂに接続される。２本の圧力伝達管１９ａ、圧力伝達管１９ｂの内部には、それぞれ、圧力伝達物質２７ａ、圧力伝達物質２７ｂが充填される。
【００２４】
圧力伝達物質２７は、圧力を伝達できる非圧縮性の物質とする。圧力伝達物質２７には、シリコンオイル等を用いる。圧力伝達管１９は、圧力伝達物質２７に対して十分な耐圧性、耐久性のある素材、すなわち金属や耐圧ゴム等で作成される。圧力伝達管１９は、例えば直径が５ｍｍ程度の円形の管とする。
【００２５】
２本の圧力伝達管１９ａ、圧力伝達管１９ｂの端部には、それぞれ、感圧部３７ａ、感圧部３７ｂが設けられる。感圧部３７は、圧力伝達管１９の管路に合わせ、例えば直径５ｍｍ程度の円形とする。感圧部３７では、圧力伝達管１９の内部に圧力伝達物質２７を密封するためにシーリング２５が施される。シーリング２５は、圧力伝達管１９から圧力伝達物質２７が漏れるのを防ぎつつ、センサ１の外部からの圧力を圧力伝達物質２７に確実に伝達できる材料を用いて行う。シーリング２５の材料は、例えば、テフロン（登録商標）シート等の薄いシート状のものとする。
【００２６】
外装ボックス２１は、例えば直方体の箱状であり、４面の側面３１、下面３３、上面３５で構成される。側面３１ａには、感圧部３７を設置するための孔が設けられる。孔の形状は、圧力伝達管１９に合わせ、例えば、直径５ｍｍ程度の円形とする。封入材２９は、樹脂等の硬化する物質である。外装ボックス２１、封入材２９は、差圧検知ユニット２３、圧力伝達管１９を保護しつつ、これらの位置を固定するためのものである。
【００２７】
センサ１では、感圧部３７で、センサ１の外部からの圧力を感知する。圧力伝達物質２７が充填された圧力伝達管１９は、感圧部３７で感知された圧力を圧力感知部４１に伝達する。差圧検知ユニット２３は、圧力感知部４１に伝達された圧力を差圧として検知する。
【００２８】
次に、センサ１を用いた充填検知システムを用いてコンクリートの充填状況を確認する方法について説明する。コンクリートの充填状況を確認するには、充填を確認したい位置にセンサ１を取り付ける。
【００２９】
図１では、上面型枠３、コンクリート打設口９を有する下面型枠５等からなる型枠を組み立て、上面型枠３付近にセンサ１を設置する。このとき、コンクリート７が上面型枠３まで充填されることを確認するためには、感圧部３７ａと感圧部３７ｂが上下に配置されるようにする。次に、センサ１と電源１１をリード線１５で接続する。また、センサ１と記録・表示装置１３をリード線１７で接続する。そして、センサ１を計測状態にし、矢印Ｂに示すように、コンクリート打設口９からコンクリート７の打設を開始する。
【００３０】
コンクリート７の打設中、図２に示すセンサ１では、感圧部３７ａ、感圧部３７ｂが、センサ１の外部の圧力を感知する。感圧部３７ａで感知された圧力は、圧力伝達物質２７ａが充填された圧力伝達管１９ａによって伝達され、圧力感知部４１ａで感知される。同様に、感圧部３７ｂで感知された圧力は、圧力伝達物質２７ｂが充填された圧力伝達管１９ｂによって伝達され、圧力感知部４１ｂで感知される。
【００３１】
差圧検知ユニット２３は、圧力感知部４１ａ、圧力感知部４１ｂで感知した圧力を差圧として検知し、リード線１７を介して記録・表示装置１３にデータを送る。記録・表示装置１３は、取得したデータを記録・表示する。
【００３２】
図３は、検知された差圧の時間経過を示す図である。図３の横軸は時間（ｔ）、縦軸は差圧（ｐ）を示す。図１に示すコンクリート７の打設中、記録・表示装置１３には、例えば、図３に示すようなグラフが表示される。
【００３３】
図４は、打設されたコンクリート７の上面３９が、感圧部３７ｂの下方にある状態を示す図、図５は、打設されたコンクリート７の上面３９が、感圧部３７ｂと感圧部３７ａの間にある状態を示す図、図６は、打設されたコンクリート７の上面３９が、上面型枠３に達した状態を示す図である。
【００３４】
図３の（ａ）に示す部分では、差圧検知ユニット２３で検知される差圧が低いレベルで安定している。これは、図４に示すように、コンクリート７の上面３９が感圧部３７ｂの下方で矢印Ｃの方向に上昇しつつある状態を示す。このとき、感圧部３７ａ、感圧部３７ｂで感知される空気の圧力は一定である。
【００３５】
図３の（ｂ）に示す部分では、差圧検知ユニット２３で検知される差圧が増加しつつある。これは、図５に示すように、コンクリート７の上面３９が感圧部３７ｂと感圧部３７ａの間で矢印Ｄの方向に上昇しつつある状態を示す。このとき、感圧部３７ａで感知される空気の圧力は一定であるが、感圧部３７ｂで感知されるコンクリート７の圧力は上昇する。
【００３６】
図３の（ｃ）に示す部分では、差圧検知ユニット２３で検知される差圧は高いレベルで安定している。これは、図６に示すように、コンクリート７の上面３７が一時的に感圧部３７ａの上方の上面型枠３まで達した状態を示す。このとき、感圧部３７ａ、感圧部３７ｂで感知されるコンクリート７の圧力は一定である。
【００３７】
図３の（ｄ）に示す部分では、差圧検知ユニット２３で検知される差圧が減少しつつある。これは、コンクリート７の上面３９が感圧部３７ａと感圧部３７ｂの間で下降しつつある状態を示す。図６に示す状態でバイブレータ等による締固めを行うと、矢印Ｅに示す方向にコンクリート７の上面３９が下降する。上面３９が感圧部３７ａと感圧部３７ｂの間で下降するとき、感圧部３７ａで感知される空気の圧力は一定であるが、感圧部３７ｂで感知されるコンクリート７の圧力は減少する。
【００３８】
図３の（ｅ）に示す部分では、差圧検知ユニット２３で検知される差圧は中程度で安定している。これは、コンクリート７の上面３９が感圧部３７ａと感圧部３７ｂの間で下げ止まっている状態を示す。感圧部３７ａと感圧部３７ｂの間で上面３９の位置が停止すると、感圧部３７ａで感知される空気の圧力、感圧部３７ｂで感知されるコンクリート７の圧力とも一定となる。
【００３９】
図３の（ｆ）に示す部分では、差圧検知ユニット２３で検知される差圧が増加しつつある。これは、コンクリート７の上面３９が図５の矢印Ｄに示すように再上昇している状態を示す。コンクリート７の上面３９が感圧部３７ａと感圧部３７ｂの間で下げ止まった後、コンクリート打設口９（図１）からさらにコンクリート７を注入すると、図５の矢印Ｄに示すようにコンクリート７の上面３９が感圧部３７ａと感圧部３７ｂの間で上昇する。このとき、感圧部３７ａで感知される空気の圧力は一定であるが、感圧部３７ｂで感知されるコンクリート７の圧力は上昇する。
【００４０】
図３の（ｇ）に示す部分では、差圧検知ユニット２３で検知される差圧は高いレベルで安定している。これは、コンクリート７が図６に示すように上面型枠３まで充填され、打設が完了した状態を示す。図６では、感圧部３７ａ、感圧部３７ｂで感知されるコンクリート７の圧力は一定となる。
【００４１】
このように、差圧検知ユニット２３を有するセンサ１を用いると、締固めや流動によってコンクリート７の充填と未充填が繰り返されても、圧力を感知することで充填状況をリアルタイムで検知することができる。従って、確認対象とする部位に最終的に確実な充填がなされたかを確認することができる。
【００４２】
充填検知システムでは、差圧検知ユニット２３に極めて小型な差圧トランスデューサを用いることで、非常に狭隘な部分にセンサ１を設置することができる。また、コンクリート７の打設後にセンサ１の回収が不可能で埋め殺すような場合でも、構造物が本来有する性能には影響しない。
【００４３】
センサ１は、構成がシンプルであるため、設置が容易であり、誤作動などで検知不能に陥る可能性が低い。通常の圧力センサは、予想外の大きな圧力が作用した場合に破壊に至ることがあるが、本センサ１では差圧検知ユニット２３を用いて差圧を検知するので、圧力伝達管１９に均等な圧力が加わる限り、センサ１内部での圧力が均衡し、壊れにくい。
【００４４】
差圧検知ユニット２３は市販品であり、且つ安価である。また、電源１１や記録・表示装置１３等の周辺機器についても特別なものは必要としない。したがって、コストメリットが大きい。
【００４５】
なお、本実施の形態では、センサ１をコンクリート７の圧力の検知に用いたが、コンクリート７に限らず、モルタルやセメントペースト等の検知にセンサ１を用いることもできる。センサ１は、材料・配合的な違いや電気的性質に影響されないため、汎用性が高く、様々な工法に適用できる。
【００４６】
また、図１では、上面型枠３の近傍にセンサ１を設置したが、センサ１の構成や設置数、設置位置はこれに限らない。センサ１は、コンクリート、モルタル等の流体の圧力を検知したい任意の部位に設置できる。複数のセンサ１を設置すれば、不可視な型枠内部のコンクリートの流動状況を確認することができ、コンクリート打設中の施工管理に有効である。
【００４７】
さらに、図１に示すセンサ１では、２本の圧力伝達管１９ａ、圧力伝達管１９ｂを上下に配置したが、圧力伝達管１９の設置位置はこれに限らない。圧力伝達管１９は、取り回しに支障がない限り、方向を選ばず自由な位置に配置できる。これにより、検知範囲を任意に設定することが可能であり、また、様々な形状の対象物に設置することができる。
【００４８】
センサ１では、差圧検知ユニット２３、圧力伝達管１９を箱状の外装ボックス２１に格納し、封入材２９を充填したが、これ以外の方法を用いて差圧検知ユニット２３、圧力伝達管１９の保護および位置の固定を行ってもよい。
【００４９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、コンクリート等がセンサに接触・解離を繰り返しても、その都度充填状況を確実に検知することができる充填検知システムおよび充填検知方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】コンクリート７の充填状況を確認するために設置された充填検知システムの概要図
【図２】センサ１の断面図
【図３】検知された差圧の時間経過を示す図
【図４】打設されたコンクリート７の上面３９が、感圧部３７ｂの下方にある状態を示す図
【図５】打設されたコンクリート７の上面３９が、感圧部３７ｂと感圧部３７ａの間にある状態を示す図
【図６】打設されたコンクリート７の上面３９が、上面型枠３に達した状態を示す図
【符号の説明】
１………センサ
３………上面型枠
５………下面型枠
７………コンクリート
１３………記録・表示装置
１９、１９ａ、１９ｂ………圧力伝達管
２１………外装ボックス
２３………差圧検知ユニット
２７、２７ａ、２７ｂ………圧力伝達物質
２９………封入材
３７、３７ａ、３７ｂ………感圧部
４１、４１ａ、４１ｂ………圧力感知部
【図１】
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【図２】
2004301616.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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