(57)【要約】【課題】  検査費用を節減し検査の確実性を向上させ現場施工が容易で検知機能を長時間維持することができる亀裂監視材及び亀裂監視システムを提供する。【解決手段】  鋼構造物１の下フランジ１ｂのエッジ部を起点として亀裂Ｃ1が発生すると、このエッジ部側の亀裂監視材３の縁部が部分的に破断して亀裂Ｃ1が発生する。亀裂発生検出用導電層５ａの電気抵抗を通電状態測定部９が測定して、電気抵抗の変化を評価部１１が評価して亀裂Ｃ1の発生が検出される。亀裂Ｃ1がさらに成長し進展すると、監視領域Ａ2，Ａ3内の電気抵抗の減少量に比べて監視領域Ａ1内の電気抵抗の減少量が大きくなる。その結果、電気抵抗の変化が最も大きい監視領域Ａ1内に亀裂Ｃ1が発生したことが評価部１１によって評価されて亀裂Ｃ1の発生位置が特定されるとともに、電気抵抗の変化量から亀裂Ｃ1の規模が評価される。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
亀裂の発生が予測される監視対象物の表面に形成され、この監視対象物の亀裂の発生及びこの亀裂の進展を監視する亀裂監視材であって、
前記監視対象物に発生する亀裂を検出する亀裂発生検出部と、
前記亀裂発生検出部が検出した亀裂の進展を検出する亀裂進展検出部と、
を備える亀裂監視材。
【請求項２】
請求項１に記載の亀裂監視材において、
前記亀裂進展検出部は、前記亀裂の発生した位置を検出すること、
を特徴とする亀裂監視材。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の亀裂監視材において、
前記亀裂発生検出部及び前記亀裂進展検出部は、塗料を塗布して形成されていること、
を特徴とする亀裂監視材。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の亀裂監視材において、
前記亀裂発生検出部は、
前記亀裂の発生に応じて電気抵抗が変化する亀裂発生検出用導電層と、
前記亀裂発生検出用導電層に電流を流す亀裂発生検出用電極層とを備え、
前記亀裂進展検出部は、
前記亀裂の進展に応じて電気抵抗が変化する亀裂進展検出用導電層と、
前記亀裂進展検出用導電層に電流を流す亀裂進展検出用電極層とを備えること、
を特徴とする亀裂監視材。
【請求項５】
請求項４に記載の亀裂監視材において、
前記亀裂発生検出用導電層は、前記監視対象物に発生が予測される亀裂の起点側に長辺側が位置するように帯状に形成されていること、
を特徴とする亀裂監視材。
【請求項６】
請求項５に記載の亀裂監視材において、
前記亀裂発生検出用導電層は、前記亀裂進展検出用導電層よりも幅が狭く形成されていること、
を特徴とする亀裂監視材。
【請求項７】
請求項４から請求項６までのいずれか1項に記載の亀裂監視材において、
前記亀裂進展検出用導電層は、前記監視対象物に許容される亀裂長さに応じた幅に形成されていること、
を特徴とする亀裂監視材。
【請求項８】
請求項４から請求項７までのいずれか１項に記載の亀裂監視材において、
前記亀裂進展検出用導電層は、前記亀裂進展検出用電極層によって複数の監視領域に区画されており、この亀裂進展検出用導電層の長さ方向の隣接する一対の前記亀裂進展検出用電極層によって一つの監視領域が形成されていること、
を特徴とする亀裂監視材。
【請求項９】
亀裂の発生及びこの亀裂の進展を監視する亀裂監視システムであって、
請求項４から請求項８までのいずれか１項に記載の亀裂監視材と、
前記亀裂発生検出用導電層及び前記亀裂進展検出用導電層の通電状態を測定する通電状態測定部と、
前記通電状態測定部の測定結果に基づいて前記監視対象物に発生する亀裂を評価する評価部と、
を備える亀裂監視システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の亀裂監視システムにおいて、
前記通電状態測定部は、前記亀裂進展検出用電極層によって前記亀裂進展検出用導電層が複数の監視領域に区画されているときに、前記監視領域毎に通電状態を測定し、
前記評価部は、前記監視領域毎の通電状態の測定結果に基づいて亀裂の発生した監視領域を特定すること、
を特徴とする亀裂監視システム。
【請求項１１】
請求項９又は請求項１０に記載の亀裂監視システムにおいて、
前記通電状態測定部の測定結果を補正する補正部を備え、
前記評価部は、補正後の測定結果に基づいて前記亀裂を評価すること、
を特徴とする亀裂監視システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の亀裂監視システムにおいて、
前記通電状態測定部は、前記亀裂進展検出用電極層によって前記亀裂進展検出用導電層が複数の監視領域に区画されているときに、前記監視領域毎に通電状態を測定し、
前記補正部は、前記亀裂進展検出用導電層に亀裂が発生したときに、亀裂の発生していない監視領域の通電状態の測定結果に基づいて、亀裂の発生した監視領域の通電状態の測定結果を補正すること、
を特徴とする亀裂監視システム。
【請求項１３】
請求項１１又は請求項１２に記載の亀裂監視システムにおいて、
前記通電状態測定部は、前記亀裂進展検出用電極層によって前記亀裂進展検出用導電層が複数の監視領域に区画されているときに、隣接する２つの前記監視領域毎に通電状態を測定し、
前記補正部は、前記亀裂進展検出用電極層に亀裂が発生したときに、亀裂の発生していない前記亀裂進展検出用電極層を含む隣接する２つの監視領域の通電状態の測定結果に基づいて、亀裂の発生した前記亀裂進展検出用電極層を含む隣接する２つの監視領域の通電状態の測定結果を補正すること、
を特徴とする亀裂監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、亀裂の発生が予測される監視対象物の表面に形成され、この監視対象物の亀裂の発生及びこの亀裂の進展を監視する亀裂監視材、並びに亀裂の発生及びこの亀裂の進展を監視する亀裂監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼構造物には、繰り返し荷重を受けることで引張荷重のかかる部位に疲労亀裂が発生したり、接合部のリベットやボルトの緩みや脱落などの重大変状が発生したりする。このような重大変状が構造物の耐力に影響するほどの大きさに成長すると構造物の破壊に至るため、変状部位別に許容される変状程度を超えるおそれがある場合には補修や補強のための工事が行われている。鋼構造物の重大変状は、通常の状態では複数年かけて進展するため変状発生時に直ちに補修や補強を行う必要はない。また、変状の中には進展が途中で止まる場合もあるため、補修や補強の必要性を判定するためには変状発生後の進展を監視する必要がある。
【０００３】
【表１】
2005181108.tif 000003
【０００４】
表１は、鋼構造物に発生する重大変状として直ちに補修や補強が必要になる場合の例である。例えば、表１に示すように、主桁フランジ、縦桁、横桁引張り側フランジの亀裂は20mmに達した場合には、直ちに補修や補強が必要な状態であると判定される。ここで、表１に示す一群とは、継手を構成する一枚の母材に用いられるリベット又はボルトの全体を意味する。重大変状は、リベットやボルトの緩みや破断による接合力の低下、部材の疲労亀裂による破断強度の低下、地盤沈下による構造物全体の変位による走行安定性の低下に大きく分けられる。疲労亀裂は、繰り返し荷重の載荷時に引っ張り力が作用する部位に発生するため、発生箇所は構造形式によってある程度想定できる。また、発生した亀裂の構造物に与える影響が部位で異なることが知られている。
【０００５】
鋼構造物の検査には、２年を超えない範囲で行われる定期検査と、地震などの異常時に大きな荷重を受けた場合に行われる不定期検査と、定期検査などで異常が想定された場合に実施される詳細検査とがある。定期検査と不定期検査は、巡回による検査通路からの目視検査が主体であり、この目視検査では亀裂の発生が想定される箇所に近接して防食塗膜の破断箇所を目視で観察する。鋼材の亀裂発生に伴う塗膜破断は、応力集中箇所と想定される部位から直線的に成長しているので、他の塗膜破断原因と容易に区別することができる。また、過去の経験から鋼材の疲労亀裂時に防食塗膜が破断に至ることが知られている。リベットやボルトの破断は、接合部が観察できれば双眼鏡などを用いて容易に発見することができる。リベットやボルトの緩みは、これらの周りの塗膜の破断状況を近接して観察し、ハンマーなどで叩き音の変化を確認する打音検査によって発見することができる。一方、詳細検査は、検査目的によって異なるが検査のために足場の架設を伴うことがある。巡回による目視によって変状が発見されるのは検査通路に近い部位のみであり、多くの場合には足場を架設して接近観察が必要になるが、足場の架設には多くの費用が必要になる。このため、緊急性の高い詳細検査以外では、10〜15年毎に実施されている塗替え塗装工事の塗装足場を活用して検査されている。
【０００６】
従来の亀裂検知方法には、超音波式や磁粉探傷式による亀裂検知と長さの計測方法がある。この方法では、極めて小さい亀裂の発見と長さの高精度な評価は可能であるが、従来の目視による検査で亀裂が発見された後に近接して測定することになるため、亀裂の発見の目的に適さないとともに、目視による観察以上の高精度な計測の必要性も少ない。また、従来の亀裂検知方法には、鋼構造物に加わる繰返し応力を素子によってモニタして疲労寿命を予測する方法がある。この方法では、構造物の適当な箇所に設置した素子に加わる繰返し応力をモニタし、使用鋼材の経験的に知られる破壊までの繰返し数によってマイナー則を用いて期間を予測することができる。しかし、この方法では、亀裂の発生時期の確定や亀裂の成長に関する情報が得られず、構造物に補修や補強が必要であるか否かを判定することができず、補修や補強の時期も知ることができない。さらに、従来の亀裂検知方法には、鋼構造物の電気抵抗などの特性変化から亀裂の発生と進展を検知する方法がある。この方法では、鋼構造物自体の電気特性の変化をモニタして、鋼材の抵抗値の変化から亀裂の発生を求めることができる。しかし、この方法では、鋼材自体の抵抗が極めて低いため、印加した電流の流れる経路が短い小型試験片や小型構造物では検知が可能であるが、大型構造物では電流の経路が大きいため、亀裂による抵抗の減少量が極僅かになり、抵抗の変化を効果的に検知することが困難になる。
【０００７】
近年、導電性薄膜を構造物に配置しこの構造物に亀裂が発生したときにこの導電性薄膜が破断することで亀裂を検知する方法が提案されている。例えば、従来の亀裂検知材（従来技術１）は、防水性を有する絶縁塗料をトンネルの壁面に塗布して形成された下地層と、線状模様の電気回路を形成するように下地層の表面に導電性塗料を塗布して形成された導電層と、下地層と同様の絶縁塗料を導電層及び下地層に塗布して形成されこれらを被覆する保護層とを備えている（特許文献１参照）。このような従来の亀裂検知材では、壁面にひび割れが発生して異常が発生するとこの異常箇所の周辺が剥離して導電層が断線し導電層が非通電状態になるため、センサが導電層の非通電状態を検出して壁面の異常を検出することができる。
【０００８】
【特許文献１】特開2001-201477号公報（段落番号0010〜0015及び図２）
【０００９】
また、従来の亀裂検知材（従来技術２）は、加工対象物や試験片に取り付けられる誘電体層と、この誘電体層に亀裂が発生し進展したときに破壊される抵抗層と、この抵抗層の表面に形成されこの抵抗層に電流を流す２つの湾曲状の電極とを備える（特許文献２参照）。このような従来の亀裂検知材では、亀裂の進展方向に対して略均一な感度を有するように電極層が湾曲状に形成されているため、２つの電極間の抵抗値の変化から亀裂の成長を評価することができる。
【００１０】
【特許文献２】特開平11-094787号公報（段落番号0021〜0048及び図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
近年、塗装周期（塗替え塗装周期）の延伸と無塗装構造物の登場という２つの環境の変化が鋼構造物におきている。高耐久型塗装系の導入により塗替え塗装周期が30年ほどに延伸しているため、塗装足場を活用した近接による検査では検査期間が長期化している。また、耐候性鋼の採用による無塗装化により塗装足場の活用が期待できなくなっている。このため、このような環境の変化により検査のためだけの足場の架設が将来必要になり、足場の架設によって検査費用が増大してしまう問題がある。
【００１２】
また、従来技術１では、マスキングテープなどを使用して下地層、導電層及び保護層を塗装する必要があるため、作業が困難で手間がかかるとともに、亀裂の発生を検知することはできるが亀裂の成長を評価することができないという問題がある。さらに、従来技術２では、２つの湾曲状の電極の中心に亀裂が発生するようにこれらの電極を配置する必要があり、亀裂の発生箇所を正確に予測できない場合には、亀裂の発生前に電極を配置することができないという問題がある。
【００１３】
この発明の課題は、検査費用を節減し検査の確実性を向上させ現場施工が容易であり検知機能を長時間維持することができる亀裂監視材及び亀裂監視システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、亀裂（Ｃ1）の発生が予測される監視対象物（１）の表面（１ｂ）に形成され、この監視対象物の亀裂の発生及びこの亀裂の進展を監視する亀裂監視材であって、前記監視対象物に発生する亀裂を検出する亀裂発生検出部（５）と、前記亀裂発生検出部が検出した亀裂の進展を検出する亀裂進展検出部（４）とを備える亀裂監視材（３）である。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１に記載の亀裂監視材において、前記亀裂進展検出部は、前記亀裂の発生した位置を検出することを特徴とする亀裂監視材である。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の亀裂監視材において、前記亀裂発生検出部及び前記亀裂進展検出部は、導電性塗料を塗布して形成されていることを特徴とする亀裂監視材である。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の亀裂監視材において、前記亀裂発生検出部は、前記亀裂の発生に応じて電気抵抗が変化する亀裂発生検出用導電層（５ａ）と、前記亀裂発生検出用導電層に電流を流す亀裂発生検出用電極層（５ｂ，５ｃ）とを備え、前記亀裂進展検出部は、前記亀裂の進展に応じて電気抵抗が変化する亀裂進展検出用導電層（４ａ）と、前記亀裂進展検出用導電層に電流を流す亀裂進展検出用電極層（４ｃ〜４ｆ）とを備えることを特徴とする亀裂監視材である。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項４に記載の亀裂監視材において、前記亀裂発生検出用導電層は、前記監視対象物に発生が予測される亀裂の起点側に長辺側が位置するように帯状に形成されていることを特徴とする亀裂監視材である。
【００１９】
請求項６の発明は、請求項５に記載の亀裂監視材において、前記亀裂発生検出用導電層は、前記亀裂進展検出用導電層よりも幅が狭く形成されていることを特徴とする亀裂監視材である。
【００２０】
請求項７の発明は、請求項３から請求項６までのいずれか1項に記載の亀裂監視材において、前記亀裂進展検出用導電層は、前記監視対象物に許容される亀裂長さに応じた幅に形成されていることを特徴とする亀裂監視材である。
【００２１】
請求項８の発明は、請求項３から請求項７までのいずれか１項に記載の亀裂監視材において、前記亀裂進展検出用導電層は、前記亀裂進展検出用電極層によって複数の監視領域（Ａ1〜Ａ3）に区画されており、この亀裂進展検出用導電層の長さ方向の隣接する一対の前記亀裂進展検出用電極層によって一つの監視領域が形成されていることを特徴とする亀裂監視材である。
【００２２】
請求項９の発明は、亀裂（Ｃ1）の発生及びこの亀裂の進展を監視する亀裂監視システムであって、請求項２から請求項７までのいずれか１項に記載の亀裂監視材（３）と、前記亀裂発生検出用導電層（５ａ）及び前記亀裂進展検出用導電層（４ａ）の通電状態を測定（Ｓ１１０，Ｓ１５０，Ｓ１８０〜Ｓ２００，Ｓ２５０，Ｓ２８０〜Ｓ３００）する通電状態測定部（９）と、前記通電状態測定部の測定結果に基づいて前記監視対象物（１）に発生する亀裂を評価（Ｓ１７０，Ｓ２１０，Ｓ２３０，Ｓ２７０）する評価部（１１）とを備える亀裂監視システム（２）である。
【００２３】
請求項１０の発明は、請求項９に記載の亀裂監視システムにおいて、前記通電状態測定部は、前記亀裂進展検出用電極層によって前記亀裂進展検出用導電層が複数の監視領域（Ａ1〜Ａ3）に区画されているときに、前記監視領域毎に通電状態を測定（Ｓ１５０）し、前記評価部は、前記監視領域毎の通電状態の測定結果に基づいて亀裂の発生した監視領域を特定（Ｓ１７０）することを特徴とする亀裂監視システムである。
【００２４】
請求項１１の発明は、請求項９又は請求項１０に記載の亀裂監視システムにおいて、前記通電状態測定部の測定結果を補正（Ｓ２００，Ｓ３００）する補正部（１２）を備え、前記評価部は、補正後の測定結果に基づいて前記亀裂を評価（Ｓ２１０，Ｓ２３０）することを特徴とする亀裂監視システムである。
【００２５】
請求項１２の発明は、請求項１１に記載の亀裂監視システムにおいて、前記通電状態測定部は、前記亀裂進展検出用電極層によって前記亀裂進展検出用導電層が複数の監視領域に区画されているときに、前記監視領域毎に通電状態を測定（Ｓ１５０）し、前記補正部は、前記亀裂進展検出用導電層（４ａ）に亀裂が発生したときに、亀裂の発生していない監視領域（Ａ2，Ａ3）の通電状態の測定結果に基づいて、亀裂の発生した監視領域（Ａ1）の通電状態の測定結果を補正（Ｓ２００）することを特徴とする亀裂監視システムである。
【００２６】
請求項１３の発明は、請求項１１又は請求項１２に記載の亀裂監視システムにおいて、前記通電状態測定部は、前記亀裂進展検出用電極層によって前記亀裂進展検出用導電層が複数の監視領域に区画されているときに、隣接する２つの前記監視領域（Ａ1，Ａ2；Ａ2，Ａ3）毎に通電状態を測定（Ｓ２５０）し、前記補正部は、前記亀裂進展検出用電極層（４ｄ）に亀裂が発生したときに、亀裂の発生していない前記亀裂進展検出用電極層（４ｅ）を含む隣接する２つの監視領域（Ａ2，Ａ3）の通電状態の測定結果に基づいて、亀裂の発生した前記亀裂進展検出用電極層（４ｄ）を含む隣接する２つの監視領域（Ａ1．Ａ2）の通電状態の測定結果を補正（Ｓ３００）することを特徴とする亀裂監視システムである。
【発明の効果】
【００２７】
この発明によると、検査費用を節減し検査の確実性を向上させ現場施工が容易であり検知機能を長時間維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、この発明の実施形態に係る亀裂監視システムによって監視される鋼構造物に亀裂が発生した状態を示す斜視図であり、図１（Ａ）は主桁下フランジに亀裂が発生した状態を示し、図１（Ｂ）は腹板に亀裂が発生した状態を示し、図１（Ｃ）は主桁切欠部から亀裂が発生した状態を示す。
【００２９】
図１に示す鋼構造物１は、鋼材によって構成された固定構造物である。鋼構造物１は、例えば、鉄道車両が走行する線路の下部に空間を確保し列車の荷重を支持する橋梁である。鋼構造物１は、図１に示すように、鋼板と山形鋼とを溶接などによって接合してＩ形の桁に組み立てた主桁１ａを備えており、この主桁１ａは主桁１ａの下部板を形成する下フランジ１ｂと、主桁１ａの上部板を構成する上フランジ１ｃと、下フランジ１ｂと上フランジ１ｃとを結合する腹板１ｄと、主桁１ａのせん断力による座屈を防止する中間補剛材１ｅと、主桁１ａの一部を切り欠いて形成した切欠部１ｆなどから構成されている。例えば、図１（Ａ）に示す鋼構造物１には、主桁１ａの長さ方向の略中間における下フランジ１ｂの縁部から亀裂Ｃ1が発生しており、下フランジ１ｂと腹板１ｄとが接合する接合部から亀裂Ｃ2，Ｃ3が発生している。図１（Ｂ）に示す鋼構造物１には、腹板１ｄと中間補剛材１ｅとが接合する接合部から腹板１ｄに亀裂Ｃ4，Ｃ5が発生している。図１（Ｃ）に示す鋼構造物１には、下フランジ１ｂと腹板１ｄとが接合する接合部から亀裂Ｃ6が発生している。
【００３０】
図２は、この発明の実施形態に係る亀裂監視システムの構成図である。
亀裂監視システム２は、鋼構造物１の亀裂の発生及びこの亀裂の進展を監視するシステムである。亀裂監視システム２は、図２に示すように、亀裂監視材３と、リード線６，７と、電源部８と、通電状態測定部９と、制御部１０と、評価部１１と、補正部１２と、通信部１３と、収容部１４とを備えている。亀裂監視システム２は、図１に示す亀裂Ｃ1〜Ｃ6の発生が予測される鋼構造物１の部位にそれぞれ設置されている。以下では、図１（Ａ）に示すように、下フランジ１ｂの縁部（長辺部）に亀裂監視材３を形成した場合を例に挙げて説明する。
【００３１】
図３は、この発明の実施形態に係る亀裂監視システムの亀裂監視材の一部を破断して示す斜視図である。図４は、この発明の実施形態に係る亀裂監視システムの亀裂監視材の平面図である。図５は、図４のV-V線で切断した状態を示す断面図である。
亀裂監視材３は、亀裂Ｃ1の発生が予測される鋼構造物１の表面に形成され、この鋼構造物１の亀裂Ｃ1の発生及びこの亀裂Ｃ1の進展を監視する部材である。亀裂監視材３は、図３〜図５に示すように、亀裂進展検出部４と、亀裂発生検出部５とを備えている。亀裂監視材３は、図１に示すように、亀裂Ｃ1の発生が予測される鋼構造物１の縁部に、刷毛、ローラ又はスプレーなどによって塗布され形成されている。
【００３２】
亀裂進展検出部４は、亀裂発生検出部５が検出した亀裂Ｃ1の進展を検出する部分であり、亀裂進展検出用導電層４ａと、防錆絶縁層４ｂと、亀裂進展検出用電極層４ｃ〜４ｆと、環境遮断層４ｇとを備えている。亀裂進展検出部４は、亀裂発生検出部５が検出した亀裂Ｃ1の進展を検出可能なようにこの亀裂発生検出部５の下側に形成されている。亀裂進展検出部４は、長期間にわたり耐久性が期待できる塗装系材料によって構成されており鋼構造物１の表面に形成されている。
【００３３】
亀裂進展検出用導電層４ａは、亀裂Ｃ1の発生に応じて電気抵抗が変化する塗膜である。亀裂進展検出用導電層４ａは、図３及び図４に示すように、鋼構造物１に発生が予測される亀裂Ｃ1の起点側に長辺側が位置するように、防錆絶縁層４ｂの表面に帯状に形成されている。亀裂進展検出用導電層４ａは、鋼構造物１に許容される亀裂長さに応じた幅に形成されており、鋼構造物１に許容される亀裂長さが長いときには幅が広く形成され、鋼構造物１に許容される亀裂長さが短いときには幅が狭く形成される。亀裂進展検出用導電層４ａは、亀裂進展検出用電極層４ｃ〜４ｆによって複数の監視領域Ａ1，Ａ2，Ａ3に区画されている。亀裂進展検出用導電層４ａは、亀裂進展検出用導電層４ａの長さ方向の隣接する一対の亀裂進展検出用電極層４ｃ，４ｄによって監視領域Ａ1が形成され、一対の亀裂進展検出用電極層４ｄ，４ｅによって監視領域Ａ2が形成され、一対の亀裂進展検出用電極層４ｅ，４ｆによって監視領域Ａ3が形成されている。亀裂進展検出用導電層４ａは、例えば、導電顔料と有機樹脂とを含む導電性塗料を塗布して形成されており、導電顔料としてはカーボンブラック、グラファイト、ニッケル、銅、銀などが好ましく、有機樹脂としてはエポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、アルキルシリケート樹脂などが好ましい。
【００３４】
亀裂進展検出用導電層４ａの塗膜厚さは、10μm以下では現場施工によって連続した塗膜が得られないおそれがあり、100μm以上では塗装したときに垂れなどの塗膜欠陥が多く発生し、この塗膜欠陥を防止するために粘度を高くすると施工性が犠牲になるおそれがある。このため、亀裂進展検出用導電層４ａの塗膜厚さは、10〜100μmが好ましく、特に30〜60μmが望ましい。亀裂進展検出用導電層４ａの塗膜の物性は、引張試験による破断時の伸びが10％以下では鋼構造物１の温度差による伸縮などの他の要因によって割れるおそれがあり、30％以上では鋼構造物１の亀裂発生時やボルトの緩み時に亀裂進展検出用導電層４ａが同時に破壊しないおそれがある。このため、亀裂進展検出用導電層４ａの塗膜の物性は、引張試験による破断時の伸びが10〜30％であることが好ましい。亀裂進展検出用導電層４ａは、体積抵抗率が1〜10Ω・cmとなり、塗布後の電極間の抵抗が200〜10000Ω、好ましくは200〜2000Ωとなるように、導電顔料と有機樹脂との配合量を調整して形成されている。亀裂進展検出用導電層４ａの塗料粘度は、現場で刷毛、ローラ又はスプレーなどによって塗布できる程度に調整することが好ましい。
【００３５】
防錆絶縁層４ｂは、鋼構造物１と亀裂進展検出用導電層４ａとを電気的に絶縁するとともに鋼構造物１の腐食を防止する塗膜である。防錆絶縁層４ｂは、図３及び図５に示すように、鋼構造物１の表面（鋼素地）に亀裂Ｃ1の検知範囲を含むように広く塗布され形成されている。防錆絶縁層４ｂは、例えば、防錆顔料入りエポキシ樹脂や有機ジンクリッチペイントなどのような鋼構造物用防食塗装系に適用されている下塗り塗料である。防錆絶縁層４ｂの塗膜厚さは、30〜100μmが好ましい。
【００３６】
亀裂進展検出用電極層４ｃ〜４ｆは、亀裂進展検出用導電層４ａに電流を流す塗膜である。亀裂進展検出用電極層４ｃ〜４ｆは、図４及び図５に示すように、亀裂進展検出用導電層４ａの長さ方向に、この亀裂進展検出用導電層４ａの表面に等間隔で４箇所配置されている。亀裂進展検出用電極層４ｃ〜４ｆは、亀裂進展検出用導電層４ａの短辺と平行になるように、この亀裂進展検出用導電層４ａの幅と同じ幅で帯状に塗布されている。亀裂進展検出用電極層４ｃ〜４ｆは、図３及び図４に示すように、亀裂進展検出用導電層４ａを複数の監視領域Ａ1〜Ａ2に区画している。亀裂進展検出用電極層４ｃ〜４ｆは、亀裂進展検出用導電層４ａと同一の導電性塗料を塗布して形成されており、塗膜厚さ、塗膜の物性及び塗料粘度も亀裂進展検出用導電層４ａと同一である。亀裂進展検出用電極層４ｃ〜４ｆは、体積抵抗率が１〜10Ω・cmとなるように、導電顔料と有機樹脂との配合量を調整して形成することが好ましい。
【００３７】
環境遮断層４ｇは、亀裂進展検出用導電層４ａ及び亀裂進展検出用電極層４ｃ〜４ｆを保護するとともに鋼構造物１の防食性を向上させる塗膜である。また、環境遮断層４ｇは、亀裂進展検出部４と亀裂発生検出部５とを電気的に絶縁する塗膜である。環境遮断層４ｇは、図３及び図５に示すように、亀裂進展検出用導電層４ａ及び亀裂進展検出用電極層４ｃ〜４ｆを被覆するように、これらの表面に塗布され形成されている。環境遮断層４ｇは、例えば、環境遮断性に優れたエポキシ樹脂系塗料などのような鋼構造物用防食塗装系に適用される中塗り塗料である。環境遮断層４ｇの塗膜厚さは、60〜120μmが好ましい。
【００３８】
亀裂発生検出部５は、鋼構造物１に発生する亀裂Ｃ1を検出する部分であり、図３〜図５に示すように亀裂発生検出用導電層５ａと、亀裂発生検出用電極層５ｂ，５ｃと、環境遮断層５ｄと、耐候層５ｅとを備えている。亀裂発生検出部５は、亀裂進展検出部４と同様の塗装系材料によって構成されており、亀裂進展検出部４に重ねて塗布されている。
【００３９】
亀裂発生検出用導電層５ａは、亀裂Ｃ1の発生に応じて電気抵抗が変化する塗膜である。亀裂発生検出用導電層５ａは、図３に示すように、鋼構造物１に発生が予測される亀裂Ｃ1の起点側に長辺側が位置するように、環境遮断層４ｇの表面に帯状に形成されている。亀裂発生検出用導電層５ａは、亀裂発生時の極僅かな亀裂長さを検知可能なように、亀裂進展検出用導電層４ａよりも幅が狭く形成されており、亀裂進展検出用導電層４ａの長辺を含むように線状に塗布されている。亀裂発生検出用導電層５ａは、亀裂進展検出用導電層４ａと同一の導電性塗料を塗布して形成されており、塗膜厚さ、塗膜の物性及び塗料粘度も亀裂進展検出用導電層４ａと同一である。亀裂発生検出用導電層５ａの塗膜幅は、5mm以下が望ましい。亀裂発生検出用導電層５ａは、亀裂進展検出用導電層４ａよりも体積抵抗率が0.01〜１Ω・cmと低く、塗布後の電極間の抵抗が200〜10000Ω、好ましくは200〜2000Ωとなるように、導電顔料と有機樹脂との配合量を調整して形成されている。
【００４０】
亀裂発生検出用電極層５ｂ，５ｃは、亀裂発生検出用導電層５ａに電流を流す塗膜である。亀裂発生検出用電極層５ｂ，５ｃは、図３〜図５に示すように、亀裂発生検出用導電層５ａの長さ方向の両端部に配置されており、亀裂発生検出用導電層５ａの短辺と平行になるように、亀裂発生検出用導電層５ａの幅と同じ幅で帯状に塗布されている。亀裂発生検出用電極層５ｂ，５ｃは、亀裂進展検出用導電層４ａと同一の導電性塗料を塗布して形成されており、塗膜厚さ、塗膜の物性及び塗料粘度も亀裂進展検出用導電層４ａと同一である。亀裂発生検出用電極層５ｂ，５ｃは、亀裂進展検出用電極層４ｃ〜４ｆと体積抵抗率が同一になるように、導電顔料と有機樹脂との配合量を調整して形成することが好ましい。
【００４１】
環境遮断層５ｄは、亀裂発生検出用導電層５ａ及び亀裂発生検出用電極層５ｂ，５ｃを保護するとともに鋼構造物１の防食性を向上させる塗膜である。環境遮断層５ｄは、図３及び図５に示すように、亀裂発生検出用導電層５ａ及び亀裂発生検出用電極層５ｂ，５ｃを被覆するように、これらの表面に塗布されている。環境遮断層５ｄは、環境遮断層４ｇと同様の中塗り塗料であり、環境遮断層５ｄの塗膜厚さは環境遮断層４ｇと同一であることが好ましい。
【００４２】
耐候層５ｅは、環境遮断層５ｄを自然因子の作用から保護する塗膜である。耐候層５ｅは、環境遮断層５ｄを被覆するようにこの表面に耐候性塗料を塗布して形成されている。耐候層５ｅは、例えば、耐紫外線性及び耐薬品性に優れたポリウレタン樹脂やふっ素樹脂などのような鋼構造物用防食塗装系に適用される上塗り塗料である。
【００４３】
リード線６は、亀裂進展検出用導電層４ａに電流を流す電線である。リード線６は、図２に示すように、一方の端部が亀裂進展検出用電極層４ｃ〜４ｆにそれぞれ取り付けられ接続されており、他方の端部が通電状態測定部９に接続されている。リード線７は、亀裂発生検出用導電層５ａに電流を流す電線である。リード線７は、一方の端部が亀裂発生検出用電極層５ｂ，５ｃに取り付けられ接続されており、他方の端部が通電状態測定部９に接続されている。
【００４４】
図２に示す電源部８は、亀裂進展検出用電極層４ｃ〜４及び亀裂発生検出用電極層５ｂ，５ｃに電力を供給する直流電源又は交流電源である。電源部８は、制御部１０からの指令に基づいて、亀裂進展検出用電極層４ｃ，４ｄ間、亀裂進展検出用電極層４ｄ，４ｅ間、亀裂進展検出用電極層４ｅ，４ｆ間、及び亀裂発生検出用電極層５ｂ，５ｃ間に電力を供給する。
【００４５】
通電状態測定部９は、亀裂進展検出用導電層４ａ及び亀裂発生検出用導電層５ａの通電状態を測定する抵抗測定器などである。通電状態測定部９は、制御部１０からの指令に基づいて、監視領域Ａ1〜Ａ2毎に通電状態を測定するとともに、隣接する２つの監視領域Ａ1，Ａ2；Ａ2，Ａ3毎に通電状態を測定する。通電状態測定部９は、電源部８に接続されており、電源部８からの電力を亀裂進展検出用電極層４ｃ〜４ｆ及び亀裂発生検出用電極層５ｂ，５ｃに供給する。
【００４６】
図６は、この発明の実施形態に係る亀裂監視システムの通電状態測定部の測定動作を説明するための平面図であり、図６（Ａ）は亀裂進展検出用導電層に亀裂が発生した状態を示し、図６（Ｂ）は亀裂進展検出用電極層に亀裂が発生した状態を示す。
通電状態測定部９は、図６（Ａ）に示すように、監視領域Ａ1に亀裂Ｃ1が発生したときには、亀裂進展検出用電極層４ｃ，４ｄ間（監視領域Ａ1）の亀裂進展検出用導電層４ａの電気抵抗を測定するとともに、亀裂進展検出用電極層４ｄ，４ｅ間（監視領域Ａ2）の電気抵抗又は亀裂進展検出用電極層４ｅ，４ｆ間（監視領域Ａ3）の電気抵抗を測定する。一方、通電状態測定部９は、図６（Ｂ）に示すように、亀裂進展検出用電極層４ｄに亀裂Ｃ1が発生したときには、亀裂進展検出用電極層４ｃ，４ｅ間（監視領域Ａ1，Ａ2）の亀裂進展検出用導電層４ａの電気抵抗を測定するとともに、亀裂進展検出用電極層４ｄ，４ｆ間（監視領域Ａ2，Ａ3）の電気抵抗を測定する。
【００４７】
図２に示す制御部１０は、亀裂監視システム２の種々の動作を制御する中央処理部(CPU)である。制御部１０は、電源部８に電力の供給を指令したり、通電状態測定部９に通電状態の測定を指令したり、通電状態測定部９の測定結果を補正部１２に送信してこの補正部１２にこの測定結果を補正させたり、補正部１２の補正結果を評価部１１に送信してこの評価部１１に亀裂Ｃ1を評価させたり、評価部１１の評価結果を通信部１３から送信させたりする。制御部１０には、電源部８と、通電状態測定部９と、評価部１１と、補正部１２と、通信部１３とが接続されている。
【００４８】
評価部１１は、通電状態測定部９の測定結果に基づいて鋼構造物１に発生する亀裂Ｃ1を評価する部分である。評価部１１は、監視領域Ａ1〜Ａ3毎の通電状態の測定結果に基づいて、亀裂Ｃ1の発生した監視領域Ａ1を特定したり亀裂Ｃ1の規模を評価したりする。評価部１１は、通電状態測定部９の測定結果を補正部１２が補正したときには、補正後の測定結果に基づいて亀裂Ｃ1を評価する。
【００４９】
補正部１２は、通電状態測定部９の測定結果を補正する部分である。補正部１２は、外気温による変化や経年による特性変化などの影響を受けたときに、通電状態測定部９の測定結果を補償する。補正部１２は、図６（Ａ）に示すように、亀裂進展検出用導電層４ａに亀裂Ｃ1が発生したときに、亀裂Ｃ1の発生していない監視領域Ａ2，Ａ3の通電状態の測定結果に基づいて、亀裂Ｃ1の発生した監視領域Ａ1の通電状態の測定結果を補正する。また、補正部１２は、図６（Ｂ）に示すように、亀裂進展検出用電極層４ｄに亀裂Ｃ1が発生したときに、亀裂Ｃ1の発生していない亀裂進展検出用電極層４ｅを含む隣接する２つの監視領域Ａ2，Ａ3の通電状態の測定結果に基づいて、亀裂Ｃ1の発生した亀裂進展検出用電極層４ｄを含む隣接する２つの監視領域Ａ1，Ａ2の通電状態の測定結果を補正する。
【００５０】
図２に示す通信部１３は、評価部１１の評価結果を送信する部分である。通信部１３は、制御部１０が出力する評価情報を図示しない中央監視室内の送受信機に有線又は無線により送信したり、この中央監視室内の送受信機からの評価情報の送信指令を受信したりする送受信機などである。
【００５１】
収容部１４は、電源部８、通電状態測定部９、制御部１０、評価部１１及び補正部１２を収容する部分である。収容部１４には、リード線６，７が引き込まれており図示しない接続端子にこれらが接続されている。収容部１４は、図２に示すように、電源部８及び通電状態測定部９などをユニット化した状態で収容しており、図３に示すように鋼構造物１の表面に取り付けられ固定されている。
【００５２】
次に、この発明の実施形態に係る亀裂監視システムにおける亀裂監視材の製造方法を説明する。
図１に示すように、鋼構造物１では構成部材のエッジ部などの限られた範囲を起点として亀裂Ｃ1〜Ｃ6が発生するおそれがある。例えば、図１（Ａ）に示すように、下フランジ１ｂのエッジ部を起点として亀裂Ｃ1の発生が予測される場合には、図３に示すように鋼構造物１の塗替え塗装時にこのエッジ部に沿って、鋼構造物１の表面に防錆絶縁塗料を塗布し防錆絶縁層４ｂを形成する。次に、防錆絶縁層４ｂの表面に導電性塗料を帯状に塗布して、亀裂進展検出用導電層４ａを形成する。その後に、亀裂進展検出用導電層４ａの表面に導電性塗料を等間隔に４本線状に塗布して亀裂進展検出用電極層４ｃ〜４ｆを形成し、亀裂進展検出用電極層４ｃ〜４ｆにそれぞれリード線６を接続する。次に、亀裂進展検出用導電層４ａ及び亀裂進展検出用電極層４ｃ〜４ｆの表面に環境遮断性を有する塗料を帯状に塗布して環境遮断層４ｇを形成し、鋼構造物１の表面に亀裂進展検出部４が形成される。
【００５３】
次に、下フランジ１ｂのエッジ部に沿って環境遮断層４ｇの表面にこの環境遮断層４ｇよりも狭い幅で導電性塗料を帯状に塗布して、亀裂発生検出用導電層５ａを形成する。その後に、亀裂発生検出用導電層５ａの表面の両端部に導電性塗料をそれぞれ線状に塗布して亀裂発生検出用電極層５ｂ，５ｃを形成し、亀裂発生検出用電極層５ｂ，５ｃにそれぞれリード線７を接続する。次に、亀裂発生検出用導電層５ａ及び亀裂発生検出用電極層５ｂ，５ｃの表面に環境遮断性を有する塗料を帯状に塗布して環境遮断層５ｄを形成する。その後に、環境遮断層５ｄの表面に耐候性塗料を帯状に塗布して耐候層５ｅを形成し、亀裂進展検出部４の表面に亀裂発生検出部５が形成され、鋼構造物１の表面に亀裂監視材３が形成される。最後に、鋼構造物１の表面に収容部１４を固定して、リード線６，７が収容部１４の接続端子に接続される。
【００５４】
次に、この発明の実施形態に係る亀裂監視システムの動作を説明する。
図７は、この発明の実施形態に係る亀裂監視システムの動作を説明するためのフローチャートである。
ステップ（以下Ｓという）１００において、電源がONする。図２に示す制御部１０が電源部８に電力の供給を指令すると、図３に示す亀裂進展検出用電極層４ｃ〜４ｆ及び亀裂発生検出用電極層５ｂ，５ｃに電源部８が電力を供給し、亀裂進展検出用導電層４ａ及び亀裂発生検出用導電層５ａに電流が流れる。
【００５５】
Ｓ１１０において、亀裂発生検出用導電層５ａの通電状態が測定される。図２に示す制御部１０が通電状態測定部９に通電状態の測定開始を指令すると、図３に示す亀裂発生検出用導電層５ａの通電状態の変化を通電状態測定部９が測定して測定結果を制御部１０に送信する。
【００５６】
Ｓ１２０において、通電状態が変化したか否かが評価される。通電状態測定部９の測定結果を制御部１０が評価部１１に送信すると、亀裂発生検出用導電層５ａの電気抵抗の変化を評価部１１が評価する。図１（Ａ）に示すように、下フランジ１ｂのエッジ部を起点として亀裂Ｃ1が発生すると、図２〜図５に示すようにこのエッジ部側の亀裂監視材３の縁部が部分的に破断して亀裂監視材３に亀裂Ｃ1が発生する。亀裂発生時の極僅かな亀裂長さでは、亀裂進展検出用導電層４ａの電気抵抗の変化量は小さいが、亀裂進展検出用導電層４ａの幅に比べて亀裂発生検出用導電層５ａの幅が狭く形成されているため、亀裂発生検出用導電層５ａの電気抵抗の変化量は大きい。通電状態が変化したときにはＳ１３０に進み、通電状態が変化していないときには通電状態が変化するまで判断を繰り返す。
【００５７】
Ｓ１３０において、亀裂Ｃ1の発生が評価される。亀裂発生検出用導電層５ａの電気抵抗が変化したときには、鋼構造物１に亀裂Ｃ1が発生したと評価部１１が評価する。
【００５８】
Ｓ１４０において、評価結果が送信される。亀裂Ｃ1の発生を評価部１１が評価情報として制御部１０に送信するとこの評価情報を制御部１０が通信部１３に送信し、図示しない中央監視室にこの評価情報を通信部１３が送信する。
【００５９】
Ｓ１５０において、監視領域Ａ1〜Ａ3毎に通電状態が測定される。制御部１０が通電状態測定部９に通電状態の測定開始を指令すると、監視領域Ａ1〜Ａ3毎に亀裂進展検出用導電層４ａの通電状態の変化を通電状態測定部９が測定して、測定結果を制御部１０に送信する。
【００６０】
Ｓ１６０において、通電状態が変化したか否かが評価される。通電状態測定部９の測定結果を制御部１０が評価部１１に送信すると、監視領域Ａ1〜Ａ3毎に電気抵抗の変化を評価部１１が評価する。通電状態が変化したときにはＳ１７０に進み、通電状態が変化していないときにはＳ２５０に進む。
【００６１】
Ｓ１７０において、亀裂発生領域が評価される。図６（Ａ）に示すように、亀裂進展検出用導電層４ａの監視領域Ａ1内に亀裂Ｃ1が発生してこの亀裂Ｃ1がさらに成長し進展すると、監視領域Ａ2，Ａ3内の電気抵抗の変化量に比べて監視領域Ａ1内の電気抵抗の変化量が大きくなる。このため、各監視領域Ａ1〜Ａ3内の亀裂進展検出用導電層４ａの電気抵抗を通電状態測定部９がそれぞれ測定して、各監視領域Ａ1〜Ａ3内の電気抵抗の変化を評価部１１が評価する。その結果、電気抵抗の変化が最も大きい監視領域Ａ1内に亀裂Ｃ1が発生したことが評価部１１によって評価されて亀裂Ｃ1の発生位置が特定される。
【００６２】
Ｓ１８０において、亀裂Ｃ1の発生していない監視領域Ａ2又は監視領域Ａ3の抵抗値が測定される。亀裂進展検出用導電層４ａや亀裂進展検出用電極層４ｃ〜４ｆが外気温の変化や経年による特性の変化などの影響を受ける場合には、通電状態測定部９の測定結果を補償する必要がある。このため、図６（Ａ）に示すように、監視領域Ａ1内の亀裂進展検出用導電層４ａに亀裂Ｃ1が発生したときには、監視領域Ａ2内又は監視領域Ａ3内の電気抵抗の測定値を通電状態測定部９が測定してこの測定結果を制御部１０に送信し、制御部１０がこの測定結果を補正部１２に送信する。
【００６３】
Ｓ１９０において、亀裂Ｃ1の発生した監視領域Ａ1の抵抗値が測定される。通電状態測定部９が監視領域Ａ1内の抵抗値を測定してこの測定結果を制御部１０に送信し、制御部１０がこの測定結果を補正部１２に送信する。
【００６４】
Ｓ２００において、亀裂Ｃ1の発生した監視領域Ａ1の抵抗値が補正される。監視領域Ａ2内又は監視領域Ａ3内の電気抵抗の測定値の初期値からの変化量（外気温の変化や経年による影響値）を補正部１２が演算する。その結果、監視領域Ａ1内の電気抵抗の測定値からこの変化量を補正部１２が減算することで温度や材質の変化が補償される。補正後の測定結果を補正部１２が制御部１０に送信すると、この補正後の測定結果を制御部１０が評価部１１に送信する。
【００６５】
Ｓ２１０において、亀裂長さが評価される。補正部１２が補正した補正後の抵抗値の変化量に基づいて、外気温の変化や経年による影響されない実際の亀裂Ｃ1の長さが評価部１１によって評価される。
【００６６】
Ｓ２２０において、評価結果が送信される。亀裂Ｃ1の発生及び長さを評価部１１が評価情報として制御部１０に送信するとこの評価情報を制御部１０が通信部１３に送信し、図示しない中央監視室にこの評価情報を通信部１３が送信する。
【００６７】
Ｓ２３０において、許容亀裂長さに亀裂Ｃ1が到達したか否かが評価される。例えば、表１に示すように、下フランジ１ｂに亀裂Ｃ1が発生した場合には、許容亀裂長さ20mmにこの亀裂Ｃ1が達したときに鋼構造物１が直ちに補強が必要な状態になる。このため、通電状態測定部９の測定結果に基づいて許容亀裂長さに亀裂Ｃ1が到達したか否かを評価部１１が評価する。許容亀裂長さに亀裂Ｃ1が到達したときにはＳ２４０に進み、許容亀裂長さに亀裂Ｃ1が到達していないときにはＳ１８０に戻り亀裂長さの評価を繰り返す。
【００６８】
Ｓ２４０において、評価結果が送信される。鋼構造物１に直ちに補強が必要であるという評価結果を評価部１１が評価情報として制御部１０に送信すると、この評価情報を制御部１０が通信部１３に送信して、図示しない中央監視室にこの評価情報を通信部１３が送信する。
【００６９】
Ｓ２５０において、隣接する監視領域Ａ1，Ａ2；Ａ2，Ａ3毎に亀裂進展検出用導電層４ａの通電状態が測定される。図６（Ｂ）に示すように、亀裂進展検出用電極層４ｄに亀裂Ｃ1が発生したときには、各監視領域Ａ1，Ａ2，Ａ3毎に亀裂進展検出用導電層４ａを通電状態測定部９が測定しても抵抗値に変化が見られないおそれがある。このため、制御部１０が通電状態測定部９に通電状態の測定開始を指令すると、隣接する監視領域Ａ1，Ａ2及び隣接する監視領域Ａ2，Ａ3の通電状態の変化を通電状態測定部９が測定して測定結果を制御部１０に送信する。
【００７０】
Ｓ２６０において、通電状態が変化したか否かが評価される。通電状態が変化していないときには、鋼構造物１に亀裂Ｃ1が発生していないと考えられるためＳ１１０に戻り亀裂発生検出用導電層５ａの通電状態が繰返し測定され、通電状態が変化したときにはＳ２７０に進む。
【００７１】
Ｓ２７０において、亀裂発生領域が評価される。図６（Ｂ）に示すように、亀裂進展検出用電極層４ｄ内に亀裂Ｃ1が発生してこの亀裂Ｃ1がさらに成長し進展すると、亀裂進展検出用電極層４ｄ，４ｆ間の電気抵抗の減少量に比べて亀裂進展検出用電極層４ｃ，４ｅ間の電気抵抗の減少量が大きくなる。その結果、電気抵抗の変化が最も大きい監視領域Ａ1，Ａ2内の亀裂進展検出用電極層４ｄに亀裂Ｃ1が発生したことが評価部１１によって評価されて亀裂Ｃ1の発生位置が特定される。
【００７２】
Ｓ２８０において、亀裂Ｃ1の発生していない亀裂進展検出用導電層４ｄを含む監視領域Ａ2，Ａ3の抵抗値が測定される。亀裂進展検出用導電層４ａや亀裂進展検出用電極層４ｃ〜４ｆが外気温の変化や経年による特性の変化などの影響を受ける場合には、通電状態測定部９の測定結果を補償する必要がある。このため、図６（Ｂ）に示すように、亀裂進展検出用電極層４ｄ内に亀裂Ｃ1が発生したときには、亀裂進展検出用電極層４ｄ，４ｆ間（監視領域Ａ2，Ａ3内）の抵抗値を通電状態測定部９が測定してこの測定結果を制御部１０に送信し、制御部１０がこの測定結果を補正部１２に送信する。
【００７３】
Ｓ２９０において、亀裂Ｃ1の発生した亀裂進展検出用導電層４ｃを含む監視領域Ａ1，Ａ2の抵抗値が測定される。亀裂進展検出用電極層４ｃ，４ｅ間（監視領域Ａ1，Ａ2内）の抵抗値を通電状態測定部９が測定してこの測定結果を制御部１０に送信し、制御部１０がこの測定結果を補正部１２に送信する。
【００７４】
Ｓ１２０において、亀裂Ｃ1の発生した亀裂進展検出用導電層４ｃを含む監視領域Ａ1，Ａ2の抵抗値が補正される。亀裂進展検出用電極層４ｄ，４ｆ間（監視領域Ａ2，Ａ3内）の電気抵抗の測定値の初期値からの変化量（外気温の変化や経年による影響値）を補正部１２が演算する。その結果、亀裂進展検出用電極層４ｃ，４ｅ間（監視領域Ａ1，Ａ2内）の電気抵抗の測定値からこの変化量を補正部１２が減算することで温度や材質の変化が補償される。Ｓ１２０以降はＳ２１０に進み同様の処理がされる。
【００７５】
この発明の実施形態に係る亀裂監視システム及び亀裂監視材には、以下に記載するような効果がある。
(1) この実施形態では、鋼構造物１に発生する亀裂Ｃ1を亀裂発生検出部５が検出し、この亀裂発生検出部５が検出した亀裂Ｃ1の進展を亀裂進展検出部４が検出する。その結果、鋼構造物１の疲労亀裂のような鋼構造物１の健全性に影響する重大な変状の発生を検出することができるとともに、この変状の進展も検出することができるため、目視検査による不確実性を解消することができる。
【００７６】
(2) この実施形態では、亀裂Ｃ1の発生した位置を亀裂進展検出部４が検出する。このため、鋼構造物１の健全性に影響する重大な変状の発生を位置を特定することができるため、この亀裂Ｃ1の発生した位置を重点的に監視することができる。
【００７７】
(3) この実施形態では、亀裂進展検出部４及び亀裂発生検出部５が塗料を塗布して形成されている。このため、例えば、鋼構造物１の塗替え塗装工事に合わせて塗料を塗布して亀裂進展検出部４及び亀裂発生検出部５を形成することができる。その結果、屋外や現場で容易に施工することができるとともに、検査のためだけに足場を架設する必要がなくなり経費を節減することができる。
【００７８】
(4) この実施形態では、亀裂Ｃ1の進展に応じて電気抵抗が変化する亀裂進展検出用導電層４ａと、この亀裂進展検出用導電層４ａに電流を流す亀裂進展検出用電極層４ｃ〜４ｆとを亀裂進展検出部４が備える。また、この実施形態では、亀裂Ｃ1の発生に応じて電気抵抗が変化する亀裂発生検出用導電層５ａと、この亀裂発生検出用導電層５ａに電流を流す亀裂発生検出用電極層５ｂ，５ｃとを亀裂発生検出部５が備える。このため、亀裂Ｃ1の発生や進展などの鋼構造物１の変状を検査通路などの遠隔地から電気抵抗の変化として確認することができる。
【００７９】
(5) この実施形態では、鋼構造物１に発生が予測される亀裂Ｃ1の起点側に長辺側が位置するように、亀裂発生検出用導電層５ａが帯状に形成されている。その結果、亀裂発生時の極僅かな亀裂長さであっても電気抵抗の変化が大きくなり、亀裂Ｃ1の発生を容易に検出することができる。
【００８０】
(6) この実施形態では、亀裂発生検出用導電層５ａは亀裂進展検出用導電層４ａよりも幅が狭く形成されている。このため、亀裂Ｃ1が発生したときの電気抵抗の変化が亀裂進展検出用導電層４ａに比べて亀裂発生検出用導電層５ａのほうが大きくなり、亀裂発生検出用導電層５ａによって極僅かな亀裂Ｃ1の発生も検出することができる。
【００８１】
(7) この実施形態では、亀裂進展検出用導電層４ａは鋼構造物１に許容される亀裂長さに応じた幅に形成されている。このため、鋼構造物１に許容される亀裂長さに達するまで亀裂Ｃ1の成長を監視し評価することができる。
【００８２】
(8) この実施形態では、亀裂進展検出用導電層４ａが亀裂進展検出用電極層４ｃ〜４ｆによって複数の監視領域Ａ1〜Ａ3に区画されており、この亀裂進展検出用導電層４ａの長さ方向の隣接する一対の亀裂進展検出用電極層４ｃ〜４ｆによって一つの監視領域Ａ1〜Ａ3が形成されている。その結果、いずれの監視領域Ａ1〜Ａ3内に亀裂Ｃ1が発生したかを容易に検出することができる。
【００８３】
(9) この実施形態では、通電状態測定部９の測定結果に基づいて鋼構造物１に発生する亀裂Ｃ1を評価部１１が評価するため、通電状態の変化に基づいて鋼構造物１に発生する亀裂Ｃ1及びこの亀裂Ｃ1の進展を簡単に検出することができる。
【００８４】
(10) この実施形態では、監視領域Ａ1〜Ａ3毎の通電状態測定部９の測定結果に基づいて亀裂Ｃ1の発生した監視領域Ａ1を評価部１１が特定するため、亀裂Ｃ1の発生位置を検出することができる。
【００８５】
(11) この実施形態では、通電状態測定部９の測定結果を補正部１２が補正し、補正後の測定結果に基づいて亀裂Ｃ1を評価部１１が評価するため、外気温の変化や経年による特性の変化などの影響を補償することができる。
【００８６】
(12) この実施形態では、亀裂進展検出用導電層４ａに亀裂Ｃ1が発生したときに、亀裂Ｃ1の発生していない監視領域Ａ2又は監視領域Ａ3の通電状態の測定結果に基づいて、亀裂Ｃ1の発生した監視領域Ａ1の通電状態の測定結果を補正部１２が補正する。その結果、亀裂Ｃ1の発生した監視領域Ａ1内の電気特性に含まれる外気温や材料特性の変化分を考慮して、監視領域Ａ1内の測定値を補正することができる。
【００８７】
(13) この実施形態では、亀裂進展検出用電極層４ｄに亀裂Ｃ1が発生したときに、亀裂Ｃ1の発生していない亀裂進展検出用電極層４ｅを含む隣接する２つの監視領域Ａ2，Ａ3の通電状態の測定結果に基づいて、亀裂Ｃ1の発生した亀裂進展検出用電極層４ｄを含む隣接する２つの監視領域Ａ1，Ａ2の通電状態の測定結果を補正部１２が補正する。その結果、亀裂Ｃ1の発生した亀裂進展検出用電極層４ｄを含む隣接する監視領域Ａ1，Ａ2内の電気特性に含まれる外気温や材料特性の変化分を評価して、監視領域Ａ1，Ａ2内の測定値を補正することができる。
【実施例】
【００８８】
次に、この発明の実施例を説明する。
（抵抗測定実験）
図８は、この発明の実施例に係る亀裂検出用塗膜の抵抗測定実験の構成図であり、図８（Ａ）は平面図であり、図８（Ｂ）は正面図である。
図８に示す亀裂検出用塗膜１５は、亀裂の発生が予測される検出対象物に塗布されこの検出対象物の亀裂を検出する塗膜である。亀裂検出用塗膜１５は、亀裂検出用塗料を帯状に塗布して形成されており、亀裂の発生に応じて電気抵抗が変化する。亀裂検出用塗膜１５は、導電顔料としてカーボンブラックを含み、有機材料として液状エポキシを含む樹脂／顔料割合が500%の亀裂検出用塗料を塗布して形成されている。電極１６ａ，１６ｂは、亀裂検出用塗膜１５に電流を流す部分であり、距離Ｌ1＝700mm間隔をあけて亀裂検出用塗膜１５の表面に形成されている。図８に示す亀裂検出用塗膜１５を長さＬ＝720mm、厚さｔ＝0.06mmで形成し、亀裂検出用塗膜１５を幅Ｗ＝1〜300mmまで変化させ、亀裂検出用塗膜１５の一方の長辺から亀裂Ｃを導入して電極１６ａ，１６ｂ間の電気抵抗を測定した。
【００８９】
図９は、この発明の実施例に係る亀裂検出用塗膜の亀裂長さと抵抗値の増加量との関係を示すグラフである。図１０は、この発明の実施例に係る亀裂検出用塗膜を幅＝50mmで塗布したときの亀裂長さと抵抗値の増加量との関係を示すグラフである。
図９及び図１０に示す横軸は、亀裂Ｃの長さ(mm)であり、縦軸は電極間の抵抗値増加量(Ω)である。図９及び図１０に示すように、亀裂Ｃの長さが長くなるほど電極１６ａ，１６ｂ間の抵抗値の増加量が大きくなり、図９に示すように亀裂検出用塗膜１５の幅Ｗが狭いほど微小長さの亀裂Ｃを検出可能であると考えられる。例えば、図９に示すように、亀裂検出用塗膜１５を幅Ｗ＝5mm以下で塗布した場合には、1mm以下の亀裂Ｃを検出することができ、亀裂検出用塗膜１５を幅Ｗ＝1mm程度で塗布した場合には、長さ0.5mm程度の亀裂Ｃを検出することができる。また、亀裂検出用塗膜１５を幅Ｗ＝10mm程度で塗布した場合には、長さ5mm程度の精度で10mm近くの亀裂長さを検出することができる。
【００９０】
（実施例１）
図１１は、この発明の実施例１に係る亀裂検出用塗料の樹脂／顔料割合と体積抵抗率との関係を示すグラフである。
図１１に示す横軸は、樹脂／顔料割合(wt%)であり、縦軸は体積抵抗率（固有抵抗率)(Ω・cm)である。ここで、樹脂／顔料割合は、顔料の質量に対する樹脂の質量の割合を示し、数値が小さいほど樹脂量の少ない塗膜であることを示す。実施例１は、導電顔料としてカーボンブラック（電気化学工業（株）製、商品名：デンカブラック）を含み、有機材料として液状エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業（株）製、商品名：エピクロン）を含む亀裂検出用塗料である。
【００９１】
【表２】
2005181108.tif 000004
【００９２】
表２は、カーボンブラック／液状エポキシ樹脂の体積抵抗率の測定結果を示す。実施例１は、図１１及び表２に示すように、樹脂含有量が低下すると体積抵抗率が小さくなり導電性が向上している。図３〜図５に示す亀裂進展検出用導電層４ａとして実施例１の亀裂検出用塗料を使用する場合には、体積抵抗率が1〜10Ω・cm程度になるように、導電顔料の質量に対する有機樹脂の質量を300〜700wt％程度に調整することが望ましい。
【００９３】
（実施例２）
図１２は、この発明の実施例２に係る亀裂検出用塗料の樹脂／顔料割合と体積抵抗率との関係を示すグラフである。
図１２に示す横軸は、樹脂／顔料割合(wt%)であり、縦軸は体積抵抗率(mΩ・cm)である。実施例２は、導電顔料としてニッケル粉（関東化学（株）製の試薬）を含み、有機材料として液状エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業（株）製、商品名：エピクロン）を含む亀裂検出用塗料である。
【００９４】
【表３】
2005181108.tif 000005
【００９５】
表３は、ニッケル粉／液状エポキシ樹脂の体積抵抗率の測定結果を示す。実施例２は、図１２及び表３に示すように、実施例１と同様に樹脂含有量が低下すると体積抵抗率が小さくなり導電性が向上している。図３〜図５に示す亀裂進展検出用電極層４ｃ〜４ｆ、亀裂発生検出用導電層５ａ及び亀裂発生検出用電極層５ｂ，５ｃとして実施例２の亀裂検出用塗料を使用する場合には、体積抵抗率が0.01〜0.04Ω・cm程度になるように、導電顔料の質量に対する有機樹脂の質量を20〜80wt％程度に調整することが望ましい。
【００９６】
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、監視対象物として鋼構造物１を例に挙げて説明したが、コンクリート構造物などの他の構造物についてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、疲労亀裂などによって鋼構造物１に亀裂Ｃ1が発生する場合を例に挙げて説明したが、リベットやボルトなどの緩みによって塗膜に亀裂が発生する場合についてもこの発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、亀裂進展検出部４上に亀裂発生検出部５を形成した場合を例に挙げて説明したが、亀裂発生検出部５上に亀裂進展検出部４を形成することもできる。
【００９７】
(2) この実施形態では、４本の亀裂進展検出用電極層４ｃ〜４ｆによって亀裂進展検出用導電層４ａを３つの監視領域Ａ1〜Ａ3に区画する場合を例に挙げて説明したがこれに限定するものではなく、４つ以上の監視領域に区画することもできる。また、この実施形態では、樹脂自体が液状である液状エポキシ樹脂によって亀裂検出用塗料を製造する場合を例に挙げて説明したが、液状エポキシ樹脂に比べて分子量が高く常温で固体である固形エポキシ樹脂によって亀裂検出用塗料を製造することもできる。さらに、この実施形態では、ニッケル粉によって亀裂検出用塗料を製造する場合を例に挙げて説明したがこれに限定するものではない。例えば、酸化物によって表面が覆われたニッケル粉以外の他の金属顔料であっても、樹脂中で粉砕することで導電性塗膜を形成できる場合には、このような他の金属顔料によって亀裂検出用塗料を製造することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】この発明の実施形態に係る亀裂監視システムによって監視される鋼構造物に亀裂が発生した状態を示す斜視図であり、（Ａ）は主桁下フランジに亀裂が発生した状態を示し、（Ｂ）は腹板に亀裂が発生した状態を示し、（Ｃ）は主桁切欠部から亀裂が発生した状態を示す。
【図２】この発明の実施形態に係る亀裂監視システムの構成図である。
【図３】この発明の実施形態に係る亀裂監視システムの亀裂監視材の一部を破断して示す斜視図である。
【図４】この発明の実施形態に係る亀裂監視システムの亀裂監視材の平面図である。
【図５】図４のV-V線で切断した状態を示す断面図である。
【図６】この発明の実施形態に係る亀裂監視システムの通電状態測定部の測定動作を説明するための平面図であり、（Ａ）は亀裂進展検出用導電層に亀裂が発生した状態を示し、（Ｂ）は亀裂進展検出用電極層に亀裂が発生した状態を示す。
【図７】この発明の実施形態に係る亀裂監視システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】この発明の実施例に係る亀裂検出用塗膜の抵抗測定実験の構成図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は正面図である。
【図９】この発明の実施例に係る亀裂検出用塗膜の亀裂長さと抵抗値の増加量との関係を示すグラフである。
【図１０】この発明の実施例に係る亀裂検出用塗膜を幅＝50mmで塗布したときの亀裂長さと抵抗値の増加量との関係を示すグラフである。
【図１１】この発明の実施例１に係る亀裂検出用塗料の樹脂／顔料割合と体積抵抗率との関係を示すグラフである。
【図１２】この発明の実施例２に係る亀裂検出用塗料の樹脂／顔料割合と体積抵抗率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９９】
１  鋼構造物（監視対象物）
２  亀裂監視システム
３  亀裂監視材
４  亀裂進展検出部
４ａ  亀裂進展検出用導電層
４ｂ  防錆絶縁層
４ｃ〜４ｆ  亀裂進展検出用電極層
４ｇ  環境遮断層
５  亀裂発生検出部
５ａ  亀裂発生検出用導電層
５ｂ，５ｃ  亀裂発生検出用電極層
５ｄ  環境遮断層
５ｅ  耐候層
６，７  リード線
８  電源部
９  通電状態測定部
１０  制御部
１１  評価部
１２  補正部
１３  通信部
１４  収容部
１５  亀裂検出用塗膜
１６ａ，１６ｂ  電極
Ａ1〜Ａ3  監視領域
Ｃ1〜Ｃ6  亀裂
【図１】
2005181108.tif 000006
【図２】
2005181108.tif 000007
【図３】
2005181108.tif 000008
【図４】
2005181108.tif 000009
【図５】
2005181108.tif 000010
【図６】
2005181108.tif 000011
【図７】
2005181108.tif 000012
【図８】
2005181108.tif 000013
【図９】
2005181108.tif 000014
【図１０】
2005181108.tif 000015
【図１１】
2005181108.tif 000016
【図１２】
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