(57)【要約】【要約】【課題】  内部のひび割れの検知、補修を容易とするための管路をコンクリート躯体に形成する方法を提供すること。【解決手段】  コンクリート躯体１０を構築する際に、所定の流体に対して溶解する材料から形成された細管２０を、その内部空間がコンクリート躯体の外部に連通するように配設しておき、コンクリート躯体のコンクリートが硬化した後に、外部から細管の内部空間に所定の流体を注入してこれを溶解し、溶解された細管材料をコンクリート躯体の外部に取り出し、コンクリート躯体内に細線状の管路１４を形成する。この方法により形成された管路を有するコンクリート躯体にひび割れ２４が生じた場合、そのひび割れは、管路の内壁面に現れる。従って、そのひび割れを管路内から検知でき、また補修することが可能となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート躯体を構築する際に、所定の流体に対して溶解する材料から形成された細管を、前記細管の内部空間が前記コンクリート躯体の外部に連通するように配設しておき、
前記コンクリート躯体のコンクリートが硬化した後に、前記コンクリート躯体の外部から前記細管の内部空間に前記所定の流体を注入し、前記細管を溶解させ、
前記溶解された細管材料を前記コンクリート躯体の外部に取り出し、前記コンクリート躯体内に細線状の管路を形成するコンクリート管路形成方法。
【請求項２】
前記細管が弾性材料で形成された外管で被覆されており、
前記溶解された細管材料を前記内部空間から外部に取り出した後に、更に前記外管内を減圧して前記外管を収縮させ、収縮された前記外管をコンクリート躯体の外部に取り出して、前記コンクリート躯体内に細線状の管路を形成する請求項１に記載のコンクリート管路形成方法。
【請求項３】
前記細管が樹脂製であり、所定の流体が有機溶剤である請求項１又は２に記載のコンクリート管路形成方法。
【請求項４】
前記細管がポリスチレン製であり、前記所定の流体がリモネン溶液である請求項３に記載のコンクリート管路形成方法。
【請求項５】
コンクリート躯体を構築する際に、弾性材料で形成され且つ内部に流体が封入された細管を、前記細管の端部が前記コンクリート躯体の外部に露出するように配設しておき、
前記コンクリート躯体のコンクリートが硬化した後に、前記端部より前記細管内の流体をコンクリート躯体の外部に流出させ、前記細管を収縮させ、収縮された前記細管を、前記コンクリート躯体の外部に取り出し、前記コンクリート躯体内に細線状の管路を形成するコンクリート管路形成方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のコンクリート管路形成方法に従って形成された管路を有するコンクリート躯体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート躯体の内部のひびや亀裂などの割れ（以下「ひび割れ」と総称する）の検出や補修を行うための管路を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネルやビル、杭等の建造物を構成するコンクリート躯体は、安全性確保のために所定の強度を維持することが重要である。そのために、コンクリート躯体の乾燥や経年変化によるひび割れや地震により発生したひび割れ等の異常を検知して早急に補修することが望ましい。
【０００３】
しかしながら、コンクリート躯体のひび割れは内部においても発生し、かかる内部のひび割れは、コンクリート躯体の外部から検出することが困難である。そのため、従来においては、例えば、コンクリート躯体内部に光ファイバセンサを予め埋設しておき、内部状態をモニタリングする方法が考えられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、コンクリート躯体内部のひび割れの補修も、その検出と同様に外部から行うことは困難である。そこで、従来においては例えば下記の特許文献２に記載のような手段が提案されている。特許文献２の手段とは、コンクリート躯体内部に、比較的脆弱な管を埋設し、コンクリート躯体のひび割れと同時に管にひび割れを生じせしめ、その管の内部に補修材を圧入し、管のひび割れを通してコンクリート躯体のひび割れを補修するというものである（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平２００１−６６１１７号公報
【特許文献２】特開平５−３０２４３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されているような光ファイバセンサを用いる方法では、光ファイバセンサが故障した場合、硬化しているコンクリート躯体内部から当該光ファイバセンサを取り出し、新たな光ファイバセンサと交換することが困難であるという問題がある。特にコンクリート躯体が老朽化すると、ひび割れの発生の可能性が高くなり、ひび割れ等の異常を検知するモニタリングの必要性も増すが、それにもかかわらず光ファイバセンサ自体も老朽化して故障しやすくなるため、この問題は一層深刻となる。
【０００６】
また、特許文献２に記載のような管を埋設する方法には以下の問題があった。それは、コンクリート躯体が硬化する際にコンクリート躯体と管との間に隙間ができる等の理由から、コンクリート躯体と管との間に同時にひび割れが生じない場合もあるということである。
【０００７】
そこで、本発明の主目的は、必要に応じて光ファイバセンサや超小型のカメラを出し入れすることができ、あるいは内部のひび割れを確実に補修することができるコンクリート躯体、及び、かかるコンクリート躯体を構築する手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、コンクリート躯体の内部に細線状の管路（細孔）を形成することとした。すなわち、本発明によるコンクリート管路形成方法は、コンクリート躯体を構築する際に、所定の流体に対して溶解する材料から形成された細管を、細管の内部空間がコンクリート躯体の外部に連通するように配設しておき、コンクリート躯体のコンクリートが硬化した後に、コンクリート躯体の外部から細管の内部空間に所定の流体を注入し、細管を溶解させ、溶解された細管材料をコンクリート躯体の外部に取り出し、コンクリート躯体内に細線状の管路を形成することを特徴とする。
【０００９】
この方法によると、コンクリート躯体内部から細管が取り除かれ、外部に連通した細線状の管路が形成される。かかるコンクリート躯体にひび割れが生じた場合、そのひび割れは、管路を画している内壁面に現れる。従って、そのひび割れを管路内から検知でき、また補修することが可能となる。
【００１０】
なお、細管を樹脂製にして、所定の流体を有機溶剤とすることが好適である。この場合、樹脂材料は、細管状に成型することが比較的容易で、また、脆弱な性質を有さないため細管状に成型された後も取り扱いやすいからである。特に、細管をポリスチレン製にして、所定の流体をリモネン溶液とするとよい。これによると、天然素材のリモネンを用いるため、安全であり、環境汚染の恐れがない。
【００１１】
また、細管を弾性材料で形成された外管で被覆し、上記したように溶解された細管材料を内部空間から外部に取り出した後に、更に外管内を減圧して外管を収縮させ、収縮された外管をコンクリート躯体の外部に取り出して、コンクリート躯体内に細線状の管路を形成してもよい。
【００１２】
このようにすると、細管を溶解する所定の流体が、コンクリート躯体に対して悪影響を与えるものであっても、細管が溶解された後、外管の存在によって、所定の流体は、コンクリート躯体に直接接しないため、コンクリート躯体に悪影響を与えることがない。
【００１３】
また、本発明によるコンクリート管路形成方法としては、コンクリート躯体を構築する際に、弾性材料で形成され且つ内部に流体が封入された細管を、細管の端部がコンクリート躯体の外部に露出するように配設しておき、コンクリート躯体のコンクリートが硬化した後に、端部より細管内の流体をコンクリート躯体の外部に流出させ、細管を収縮させ、収縮された細管を、コンクリート躯体の外部に取り出し、コンクリート躯体内に細線状の管路を形成することを特徴とするものも考えられる。
【００１４】
この方法では、細管を溶解せずに、コンクリート躯体から除去し、細線状の管路を形成することができる。
【００１５】
更に、本発明は、上記方法により形成された管路を有するコンクリート躯体にも係る。
【発明の効果】
【００１６】
上述したようなコンクリート管路形成方法及びコンクリート躯体によると、当該コンクリート躯体内部の状態を検知する必要がある場合にのみ、当該管路に光ファイバセンサ等のセンサを挿入し検知を行い、検知終了後にはセンサを取り出すことができるので、光ファイバセンサが故障しても別の光ファイバセンサを使用することができる。
【００１７】
また、細管のひび割れによってコンクリート躯体自体のひび割れを推定するのではなく、コンクリート躯体のひび割れを直接検知することができ、確実にコンクリート躯体のひび割れを検出することができる。ひび割れ補修の場合も、細管のひび割れを通してではなく、直接コンクリート躯体のひび割れを補修することができ、確実にひび割れの補修ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の第１実施形態のコンクリート管路形成方法によって得られるコンクリート躯体１０の一部断面斜視図である。コンクリート躯体１０は、内部に補強用の鉄筋１２と、複数本（図１では２本のみ示す）の管路１４とを備える。鉄筋１２は、コンクリート躯体１０の形状に合わせて適宜配筋されている。管路１４は、各々が垂直平面に沿って上下に蛇行するように形成されており、互いに平行且つ同形である。また、管路１４の両端は、コンクリート躯体１０の上面において開口し、外部と連通している。なお、この図１は、管路１４のうちの１本に沿って切断したものである。
【００２０】
次に、本実施形態のコンクリート管路形成方法を図２及び図３を参照して説明する。図２は、図１と同じ位置におけるコンクリート打設前の状態を示した図である。まず、コンクリートの打設形状に合わせて型枠１６を組み立て、コンクリート打設空間１８を画成し、その空間１８内に鉄筋１２を配筋する。また、一平面に沿って蛇行するように形成された同形の複数の細管２０を準備する。以下でも述べるが、細管２０はポリスチレン製であることが好ましい。このような細管２０を、空間１８内に互いに平行に横並びに配置し、適宜型枠１６や鉄筋１２に支持させる。この際、細管２０の両端は、コンクリート躯体１０が形成された際に当該コンクリート躯体１０の表面より突き出るようにしておく（図２の状態）。
【００２１】
次に、型枠１６内にコンクリートを打設し、所定の時間が経過してコンクリートが硬化した後、型枠１６を取り外す。図３は、このときの状態を示すものであり、細管２０の端部Ａ，Ａ′はコンクリート躯体１０から突き出し、他の部分はコンクリート躯体１０に埋設された状態となる。
【００２２】
続いて、細管２０の端部Ａ，Ａ′から、ポリスチレンを溶解するリモネン溶液を注入器２２等を用いて細管２０の内部に導入する。本実施形態で、細管材料としてポリスチレン、溶剤としてリモネン溶液を用いた理由は、ポリスチレンがリモネン溶液に対して溶解する性質を有しており、リモネン溶液が、環境に対して悪影響を与える恐れが少なく、使用済みの溶液の廃棄などが容易であるため溶剤として好ましいからである。また、ポリスチレンは比較的安価であり、成型しやすく、適度に弾性且つまた剛性もあるため、施工時の振動やコンクリート打設圧に十分耐え得るという利点もある。なお、細管材料及び溶剤の組合わせはこれに限定されるものではなく、他の材料と、その材料を溶解する流体の組合わせであればよい。また、流体は液体に限定されず、気体であってもよい。例えば、細管材料としては、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリビニルアルコール、酢酸ビニル樹脂、ＡＢＳ、ポリエチレン、アクリル樹脂、ナイロン、アセタール樹脂、エポキシ樹脂等を採用することができ、また、溶剤としては、アセトン、ベンゼン、アルコール、トルエン、ラッカー、水蒸気等を用いることができる。これは、以下の第２及び第３の実施形態についても同様である。
【００２３】
溶剤、すなわちリモネン溶液の細管２０内への導入は、溶解された細管材料を押し流しやすくするように、圧力を加えて行われることが好ましい。リモネン溶液の導入を続けると、細管２０が溶解して他端部Ｂ，Ｂ′から溶解した細管材料が流出してくる。更に導入を継続し、溶解した細管材料が全て排出されてリモネン溶液のみが他端Ｂ，Ｂ′より流出するようになったならば、その導入を停止する。このようにして、図１に示すような、コンクリート躯体１０内部に直接形成された細線状の管路１４が完成する。なお、細線状の管路１４内部に適宜水を流し込んで洗浄し、リモネン溶液及び細管材料の残渣を取り除くことが好適である。
【００２４】
次に、管路１４が形成されたコンクリート躯体１０の利点について説明する。
【００２５】
コンクリート躯体１０は、硬化する際の乾燥や、経年変化又は地震による損傷による脆弱化、コンクリートの中性化等の種々の影響で、内部にひび割れ２４を生じる可能性がある（図１及び図４参照）。そのようなひび割れ２４は、本実施形態による管路１４が直接コンクリート躯体１０内部に形成されているため、管路１４の内壁面に現れる。特に図１の構成では、管路１４が蛇行形状で複数本並設されているため、ひび割れ２４が進行すると、すぐにいずれかの管路にて現れることとなる。
【００２６】
管路１４内部の点検を行う場合、コンクリート躯体１０の表面に設けられた管路１４に光ファイバセンサ２６を挿入する。光ファイバセンサ２６としては、管路１４内を照らす発光部及び管路内の様子を撮影する撮像素子を備える先端部２８と、先端部２８から延びるケーブル３０と、ケーブル３０の他端に接続された操作部３２とを備えるものが考えられる。操作部３２は、モニタ３４並びにコントローラ３６、及び内部に設けられた光源（図示せず）並びに電源（図示せず）を備えるものである。光ファイバセンサ２６の先端部２８を、コンクリート躯体１０の開口部ａ，ａ′，ｂ，ｂ′のいずれかから（図１では開口部ａ）、光ファイバセンサ２６の管路１４の奥へと入れていく。そしてコントローラ３６の操作によって、光ファイバを発光させて管路１４内を照らしながら内部の様子を撮像素子によって撮影し、モニタ３４に表示する。モニタ３４に表示された管路１４の内壁の状態からひび割れ２４を検知する。
【００２７】
ひび割れ２４を検知した場合は、開口部ａ，ａ′，ｂ，ｂ′のいずれかから補修材３８を導入することができる。補修材３８は、導入時には液状であるが、コンクリートのアルカリ成分あるいは空気と反応すると硬化するエポキシ樹脂などが好ましい。このような補修材３８は、図４に示すように管路１４を通ってひび割れ２４の箇所に到達し、ひび割れ２４の内部に浸透し、これを塞ぐことができる。なお、管路１４の直径及びひび割れ２４が大きい場合はエポキシ樹脂よりも粘度の高い無収縮モルタルを圧入したほうが効果的な場合もある。また、その他、用途に応じて、繊維等で補強されたコンクリートを圧入し又は補強材とエポキシとを同時に圧入して、その後硬化させることにより、内部に補強部を形成することができる。このようにひび割れを内部より補修することによってコンクリート躯体の強度の回復、中性化の進行の防止、塩化物の侵入防止をすることができる。
【００２８】
また、ひび割れ２４のみならず、コンクリート躯体１０の内部の温度、強度、変位、応力、中性化又は放射化等の状態を計測する必要がある場合は、用途に応じたセンサを管路に挿入して内部状態を測定することができる。また、マスコンクリートであって、コンクリート内部の温度が高い場合は、管路１４に冷却液を流すことによってコンクリートのクーリングもできる。更に、管路１４に緊張材を挿入して、コンクリート躯体にプレストレスを与えることもできる。
【００２９】
図１は、構築されたコンクリート躯体１０のほぼ全体にわたって管路１４を形成したものを示しているが、管路の配置や形状は適宜定められるものである。図５は、コンクリート躯体内の管路の配置の変形例を示したコンクリート躯体１１０の一部断面斜視図である。当該変形例は、大規模な構造物に適する管路の形状を示すものである。コンクリート躯体１１０は、建物の荷重を支持するために地盤に打ち込まれる杭基礎１０２、杭基礎１０２の上に設けられた基礎スラブ１０４及び基礎梁とを備えている。かかるコンクリート躯体１１０に対して、管路は杭基礎１０２に、垂直方向に等間隔で配置された環状の水平管路１１４ａと、これらの管路１１４ａに交差して垂直に延びる複数本（図５は４本）の管路１１４ｂとから構成されている。
【００３０】
管路１１４ａ，１１４ｂの形状が異なるため、コンクリート打設の際の細管（図示せず）の配置形状が異なるが、その他については上記した実施形態とほぼ同様に行われるため、管路形成方法の説明は省略する。
【００３１】
大規模建造物の場合、ひび割れの発生しにくい部分や、発生しても他に与える影響の少ない部分もある。従ってコンクリート躯体１１０全体にわたって管路１１４ａ，１１４ｂを設けることは効率的ではない。そしてこのような建造物の場合、杭頭部１０６に最もひび割れが発生しやすく、この部分のひび割れは上部の建造物に特に好ましくない。そこで、（図示せず）の例では、コンクリート躯体１１０全体ではなく、杭基礎１０２の杭頭部１０６から基礎スラブ１０４にかけた、ひび割れの発生しやすい部分のみに管路１１４が設けられている。このため、コンクリート躯体１１０の全体にわたって管路を設けた場合と比較すると、管路を形成するためのコスト及び手間を削減することができる。コンクリート躯体１１０全体に管路１１４ａ，１１４ｂを設けていないにも拘わらず、重要部分のひび割れの検出は可能性であり、最小のコストで、最も効果的にひび割れを検知且つ補修することができる。
【００３２】
次に、本発明の第２実施形態のコンクリート管路形成方法について図６を参照して説明する。第２実施形態では、内部に水２００が封入された、弾性部材からなる細管２２０を用いて管路２１４を形成する。
【００３３】
まず、一端が閉じられた細管２２０内に、液体、好ましくは水２００を圧入する。細管２２０の直径を増加させる十分な量の水２００が圧入されたら、細管２２０の他端も閉じて、水２００が封入された細管２２０を形成する（図６（ａ）参照）。
【００３４】
次に、細管２２０をコンクリート打設空間内に配置してコンクリートを打設する。これらの手順は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。なお、細管２２０内に水２００が封入されているため、コンクリートの打設中、コンクリートからの圧力で細管２２０が圧壊されることはなく、断面形状は維持される。
【００３５】
コンクリート硬化後、構築されたコンクリート躯体２１０に埋設された状態の細管２２０の一端を開放して、内部の水２００を細管２２０外部に流出させる。細管２２０の直径は水２００の流出と共に縮小し、コンクリート躯体２１０と細管２２０との間に隙間が生じ、細管２２０はコンクリート躯体２１０の外部へと容易に引き出すことができるようになる（図６（ｂ）参照）。そして細管２２０をコンクリート躯体２１０から引き出すことによって管路２１４が形成される。
【００３６】
第２実施形態によると、細管２２０に溶剤を流入する必要がなく、従って廃液処理の必要がない。また、細管２２０内の液体も水で十分であるため低コストで管路２１４を形成することができる。
【００３７】
次に、本発明の第３実施形態のコンクリート管路形成方法について図７を参照して説明する。第３実施形態において所定の流体で溶解する樹脂製の細管３２０は、その周囲を弾性的に伸張した状態の弾性部材の外管３００で包囲されている。
【００３８】
外管３００に包囲されているこの点が第１実施形態と異なるが、細管３２０のコンクリート打設空間内への配置及びコンクリートの打設の手順は、第１実施形態と同様に行われるため、これらの説明は省略する。図７（ａ）は、コンクリート打設後であって、細管３２０及び外管３００をコンクリート躯体３１０の内部から取り除く前の状態を示した一部断面斜視図である。
【００３９】
図７（ａ）に示す状態で、細管３２０の端部より細管３２０を溶解させる流体を管内に導入する。この導入及び細管３２０材料の流出方法も、第１実施形態のポリスチレンの細管２０をリモネン溶液で溶解する手法と同様であるため説明を省略する。
細管３２０を所定の流体で溶解させて除去すると、弾性部材の外管３００の直径が収縮し、コンクリート躯体３１０と外管３００との間に隙間が生じ（図７（ｂ）の状態）、コンクリート躯体３１０の外部より外管３００を容易に引き出すことができるようになる。そして外管３００をコンクリート躯体３１０から引き出すことによって管路３１４が形成される。
【００４０】
第３実施形態によると、細管３２０を溶解する所定の流体がコンクリート躯体３１０に悪影響を与えるものであっても、外管３００が存在するためにコンクリート躯体３１０に直接流体がかかることがなく、コンクリート躯体３１０の当該流体による劣化等の心配がない。また、第２実施形態と同様に弾性部材の管の収縮を利用してコンクリート躯体３１０から細管材料を剥離させる手法を用いるが、コンクリート打設時には、内部に設けられた樹脂製の細管３２０が存在するため、コンクリートからの圧力に対して、第２実施形態に比してより強い強度が確保される。
【００４１】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１実施形態のコンクリート管路形成方法によって得られるコンクリート躯体の一部断面斜視図である。
【図２】図１のコンクリート躯体のコンクリート打設前の状態を示した一部断面斜視図である。
【図３】図１のコンクリート躯体のコンクリート打設後であって細管除去前の状態を示した一部断面斜視図である。
【図４】管路が形成され且つひび割れが生じたコンクリート躯体部分の断面図である。
【図５】第１実施形態の代替例のコンクリート管路形成方法によって得られるコンクリート躯体の一部断面斜視図である。
【図６】（ａ）は、本発明の第２実施形態コンクリート管路形成方法によって得られるコンクリート躯体の、細管内に水が封入された状態を示した図であり、（ｂ）は、細管内から水を流出させた後の状態を示した図である。
【図７】（ａ）は、本発明の第３実施形態コンクリート管路形成方法によって得られるコンクリート躯体の、細管及び外管の除去前の状態を示した図であり、（ｂ）は、細管を溶解させ、外管が収縮した状態を示した図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０，１１０，２１０，３１０…コンクリート躯体
１２…鉄筋
１４，１１４ａ，１１４ｂ，２１４，３１４…管路
１６…型枠
１８…空間
２０，２２０，３２０…細管
２４…ひび割れ
３００…外管
【図１】
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【図２】
2005068877.tif 000004
【図３】
2005068877.tif 000005
【図４】
2005068877.tif 000006
【図５】
2005068877.tif 000007
【図６】
2005068877.tif 000008
【図７】
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