(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレストレストコンクリート構造物に埋設された緊張材の破断を検出するセンサーの取付構造であって、上記コンクリート構造物に表面から緊張材の埋設位置に向かって該位置付近まで穿設された削孔と、該削孔内面に固着されたコンクリートより弾性係数が小さい材料により形成された筒状ホルダーと、該筒状ホルダー内に着脱自在に装着された上記センサーが緊張材側に向けて先端に取付けられた治具と、前記筒状ホルダー内に装填された充填材とからなることを特徴とする、コンクリート構造物へのセンサー取付構造。
【請求項２】
上記削孔が、緊張材を保護するグラウトの充填状況検査用の削孔であることを特徴とする、請求項１記載のコンクリート構造物へのセンサー取付構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート構造物への劣化診断用センサーの取付構造に関し、特に、プレストレストコンクリート構造物に使用されている緊張材の破断を精度良く検出するためのＡＥセンサーなどのセンサーの該プレストレストコンクリート構造物への取付構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、道路橋や鉄道橋などのコンクリート構造物は、経時的な繰り返し荷重を受けるため、緊張材を埋設したプレストレストコンクリート構造物が使用されている。
このようなプレストレストコンクリート構造物において、緊張材の破断を検出することは、構造物全体の崩壊を事前に予測できることから非常に重要となる。
【０００３】
ここで、上記プレストレストコンクリート構造物の内部に埋設されている緊張材の破断を検出する手法としては、従来よりアコースティック・エミッション（以下、ＡＥと略記する）法が知られている。
このＡＥ法とは、固体が変形もしくは破壊する際に開放されるエネルギーによって生じる弾性波を検出し、該弾性波を解析することによりコンクリート構造物などの異常を診断する手法である。
【０００４】
このＡＥ法によって、プレストレストコンクリート構造物の内部に埋設されている緊張材の破断を検出しようとする場合には、これまでの多くは緊張材が埋設されている部位近傍のコンクリート構造物表面に、弾性波を検出するＡＥセンサーを取付けることが成されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、一般にコンクリート構造物にプレストレスを作用させる上記緊張材としては、ＰＣ鋼棒或いはＰＣ鋼より線が使用され、近年では、構造物との付着性が良好なＰＣ鋼より線が多く使用されている。
【０００６】
緊張材としてＰＣ鋼棒を使用した場合には、その破断時に大きなエネルギーの開放があり、強い弾性波がコンクリート構造物内を伝播するため、コンクリート構造物表面に取付けられたセンサーでも、十分にその検出が可能であった。
しかし、ＰＣ綱より線の場合には、そのＰＣ綱より線の破断は一気に生じるのではなく、一本或いは数本づつが徐々に破断するため、大きなエネルギーの開放には至らず、微弱な弾性波がコンクリート構造物内を伝播するのみとなる。そのため、実際にはＰＣ綱より線の破断が生じていても、コンクリート構造物表面に取付けられたセンサーでは、その破断に基づく弾性波を検出できない場合が生じ、ＰＣ綱より線を多用している近年においては、大きな課題となっていた。
【０００７】
また、コンクリート構造物は屋外にあるため、その表面に取付けられたセンサーは、自然環境音、例えば雨や風の音なども拾ってしまい、その音がノイズとなって緊張材の破断に基づく弾性波の検出精度を低下させていたと共に、コンクリート構造物表面に取付けられたセンサーは、温度変化をまともに受け、風雨に曝され、且つ海沿いでは塩分による腐食なども受けるため、劣化、損傷が激しいと言う課題も有していた。
【０００８】
一方、センサーにも寿命があり、交換容易であることが、長期にわたって緊張材の破断を監視し続けるシステムを構築する上において重要となる。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、プレストレストコンクリート構造物に使用されている緊張材の破断を検出するＡＥセンサーなどのセンサーを、検出精度良く、且つ交換容易に該コンクリート構造物に取付ける構造を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した目的を達成するため、プレストレストコンクリート構造物に表面から緊張材の埋設位置に向かって該位置付近まで穿設された削孔と、該削孔内面に固着されたコンクリートより弾性係数が小さい材料により形成された筒状ホルダーと、該筒状ホルダー内に着脱自在に装着された上記センサーが緊張材側に向けて先端に取付けられた治具と、前記筒状ホルダー内に装填された充填材とからなるコンクリート構造物へのセンサー取付構造とした。
【００１１】
上記した本発明にかかるコンクリート構造物へのセンサー取付構造によれば、例えば、緊張材の保護グラウト表面などの緊張材の埋設位置付近の削孔内にセンサーが取付けられるため、自然環境音、例えば雨や風の音などを拾うことが少なく、また緊張材の近傍にセンサーが位置するため、緊張材がＰＣ鋼より線である場合にもその破断に基づく微弱な弾性波を精度良く検出することが可能となる。また、センサーは、削孔内面に接着剤などにより固着された筒状ホルダーと、該筒状ホルダー内に着脱自在に装着された治具とによって削孔内に取付けられるため、その交換が容易なものとなる。
更に、削孔内面に固着された上記筒状ホルダーは、コンクリートより弾性係数が小さい材料、例えばプラスチックで形成され、且つその内部に充填材が装填されているため、筒状ホルダーはコンクリートの変位に容易に追随し、削孔の内周面との間に剥離が生じ難く、また該筒状ホルダー内部に装填された充填材が外部から進入する水分や塩分を遮断するため、削孔内に取付けられた上記センサー、及び削孔の近傍に位置する緊張材は、外部環境から十分保護されることとなる。上記のようなことから、本発明にかかるコンクリート構造物へのセンサー取付構造は、コンクリート構造物に使用されている緊張材の破断を検出するセンサーを、該コンクリート構造物に検出精度良く且つ交換容易に取付けることができ、長期にわたって緊張材の破断を監視し続けるシステムを構築することが可能となる。
【００１２】
ここで、上記本発明において、上記センサーを取付ける削孔として、緊張材を保護するグラウトの充填状況検査用の削孔を使用することは好ましい。
これは、グラウトの充填状況検査用の削孔は、緊張材の埋設位置に非常に近い緊張材の保護グラウトまで達する削孔であり、該削孔にセンサーを取付けた場合には、緊張材の破断を精度良く検出できると共に、新たに孔を形成する必要が無く、構造物に及ぼす影響を最小限に抑えることができるために好ましい。
【００１３】
なお、上記本発明において言うコンクリート構造物は、緊張材が使用されているプレストレストコンクリート構造物であれば特に限定されるものはないが、道路や鉄道などの橋梁，高層ビル，ダム，トンネルなどが挙げられる。
また、上記本発明で言うセンサーとは、固体が変形もしくは破壊する際に開放されるエネルギーによって生じる弾性波を検出するセンサーであって、ＡＥセンサー，超音波センサー，加速度センサー，マイクロフォンなどが挙げられる。
更に、本発明で言う充填材とは、硬化することのない軟膏状物質で、鉱油系グリース，シリコン系グリース，フッ素系グリースなどが挙げられる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、上記した本発明にかかるコンクリート構造物へのセンサー取付構造を、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
図１乃至図３は、本発明にかかるコンクリート構造物へのセンサー取付構造を、道路橋や鉄道橋などのプレストレストコンクリート構造物へのＡＥセンサー取付けに適用した場合の実施の形態を概念的に示した図である。
【００１６】
同図において、１はコンクリート構造物を示し、該コンクリート構造物１は、ＰＣ鋼より線よりなる緊張材２によってプレストレスが作用している。緊張材２は、シース管３内に充填されたグラウト４によって保護されていると共に、該グラウト４を介してコンクリート構造物１内に一体的に埋設されている。
【００１７】
上記コンクリート構造物１には、上記グラウト４の充填状況検査用の削孔５が形成されている。この削孔５は、上記シース管３にまで達し、シース管３には、この削孔５に連通する穴６が形成されている。
【００１８】
上記削孔５の内周面には、接着剤７を介して筒状ホルダー８の外周面が一体的に固着されている。この筒状ホルダー８は、コンクリートより弾性係数が小さい非金属材料、例えばプラスチックによって、両端が開放した円筒形状に成形され、その後端内周面には、図３に示したように雌ネジ９が刻設されている。
【００１９】
上記筒状ホルダー８内には、先端にＡＥセンサー１０が取付けられた治具１１が装着され、該治具１１によって、ＡＥセンサー１０が穴６を介してグラウト４の表面に密着した状態で削孔５内に取付けられている。この治具１１は、やはりコンクリートより弾性係数が小さい非金属材料、例えばプラスチックによって、図３に示したようにＡＥセンサー１０を取付ける先端円柱部１１ａと、蓋の役割を果たす後端円柱部１１ｂと、両円柱部１１ａ，１１ｂを繋ぐ連結部１１ｃとが一体成形されている。そして、前記先端円柱部１１ａには、ＡＥセンサー１０を取付ける凹部１２（この凹部１２は、後に記載するようにグラウト充填時に使用する場合には別部材によって塞がれる。）が形成され、前記後端円柱部１１ｂには、その外周面に前記筒状ホルダー８の雌ネジ９に螺合する雄ネジ１３が刻設され、その後端面に摘み部１４が形成されている。また、ＡＥセンサー１０のリード線１０ａを挿入する細孔１５が、前記先端円柱部１１ａ、連結部１１ｃ、後端円柱部１１ｂを貫いて形成されている。
【００２０】
また、上記筒状ホルダー８内には、該筒状ホルダー８内への水分及び塩分などの浸入を阻止する、例えばシリコングリースのような軟膏状物質である充填材１６が装填されている。
【００２１】
次に、上記した本発明にかかるコンクリート構造物へのセンサー取付構造を実現する取付手順の一例を説明する。なお、この例は、コンクリート構造物の構築時であって、グラウト充填前のグラウト充填状況検査用の削孔を利用した場合、或いはコンクリート構造物の構築後であって、グラウト充填が不完全であり、新たなグラウチングを要するグラウト充填状況検査用の削孔を利用した場合の例である。
【００２２】
先ず、グラウト充填状況検査用の削孔５に、上記筒状ホルダー８を接着剤７を利用して固着する。
【００２３】
続いて、固着された筒状ホルダー８内に上記治具１１を挿入し、該治具１１の上記後端円柱部１１ｂに形成された雄ネジ１３を上記筒状ホルダー８に形成された雌ネジ９に螺合することにより、治具１１を筒状ホルダー８内に装着する。この際、治具１１の後端円柱部１１ｂに形成された上記摘み部１４を利用することにより、容易にその装着ができる。
なお、治具１１の先端円柱部１１ａに形成された上記ＡＥセンサー取付用の凹部１２は、別部材により先端面が平面となるように塞いだ状態で上記筒状ホルダー８に装着される。
【００２４】
続いて、別に設けたグラウト注入孔（図示せず）よりグラウト４を、上記緊張材２が配設されたシース管３内に充填する。
【００２５】
充填したグラウト４の硬化後、筒状ホルダー８に装着した上記治具１１を取り外し、グラウト４の充填状況を検査する。
【００２６】
グラウト４が良好に充填されていることを確認後、筒状ホルダー８内に上記グリース１６を充填し、ＡＥセンサー１０が凹部１２に取付けられた上記治具１１を、上記と同様の方法で筒状ホルダー８内に装着する。
【００２７】
これにより、ＡＥセンサー１０を、緊張材２を保護するグラウト４に密着した状態で削孔５内に取付けることができ、該ＡＥセンサー１０が検出したコンクリート構造物１内を伝播する弾性波は、図１及び図２に示したようにリード線１０ａを介して測定ボックス２０に導かれ、該測定ボックス２０内に設けられた、例えば増幅器、Ａ／Ｄコンバータ、制御部（いずれも図示せず）など経て評価され、ＡＥセンサー１０が検出した弾性波が緊張材２の破断に基づくもので有る場合には、警告灯２１を点灯させて構造物の管理者に知らせる。
【００２８】
以上、本発明にかかるコンクリート構造物へのセンサー取付構造の一実施の形態につき説明したが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内において、種々の変形及び変更が可能であることは当然である。
【００２９】
例えば、上記実施の形態においては、センサーを取付ける削孔として、グラウト充填状況検査用の削孔５を利用したものに付き説明したが、コンクリート構造物１に対して、緊張材２が埋設された位置に近づく削孔をセンサー取付け用として新たに穿設しても良く、この場合には、上記段落番号〔００２２〕〜〔００２４〕に記載したグラウチングの工程を省略した状態でその取付けを行う。
また、センサーは、上記ＡＥセンサー１０に替えて、加速度センサーや超音波センサーを用いても良いことは、前述した通りである。
更に、上記実施の形態においては、筒状ホルダーに治具を着脱自在に装着する構造として、筒状ホルダー８に形成された雌ネジ９に治具１１に形成された雄ネジ１３を螺合する構造につき説明したが、これは一例を示したに過ぎず、例えば筒状ホルダーの内周面に形成された環状凹部に治具の外周面に形成された環状凸部を嵌合する構造、或いはクランプ機構を利用した種々の留め具を利用した構造など、筒状ホルダーに治具を取付け及び取外しが容易に固定できる公知の構造が種々採用できる。
【００３０】
【発明の効果】
以上、説明した本発明にかかるコンクリート構造物へのセンサー取付構造によれば、プレストレストコンクリート構造物に使用されている緊張材の破断を検出するセンサーを、該コンクリート構造物に検出精度良く且つ交換容易に取付けることができ、長期にわたって緊張材の破断を監視し続けるシステムを構築することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるコンクリート構造物へのセンサー取付構造の実施の形態を概念的に示した横断面図である。
【図２】本発明にかかるコンクリート構造物へのセンサー取付構造の実施の形態を概念的に示した縦断面図である。
【図３】本発明にかかるコンクリート構造物へのセンサー取付構造の実施の形態を概念的に示した分解斜視図である。
【符号の説明】
１      コンクリート構造物
２      緊張材
３      シース管
４      グラウト
５      削孔
６      穴
７      接着剤
８      筒状ホルダー
９      雌ネジ
１０    ＡＥセンサー
１０ａ  リード線
１１    治具
１２    凹部
１３    雄ネジ
１４    摘み部
１５    細孔
１６    充填材
２０    測定ボックス
２１    警告灯
【図１】
0003902503.tif 000002
【図２】
0003902503.tif 000003
【図３】
0003902503.tif 000004