(57)【要約】【課題】屋外に設置されるコンクリート構造物に対し、目視による確認によらず、ひび割れの検知を行う。【解決手段】屋外に設置されているコンクリート構造物の表面にひずみゲージを取り付けるステップと、コンクリート構造物が受ける外部環境に対するひずみゲージの応答を測定するステップと、測定の結果と、ひび割れのないコンクリート構造物が受ける外部環境の影響に対するひずみゲージの応答の関係式とに基づき、コンクリート構造物のひび割れの発生の有無を判定するステップとを行う。【選択図】図１
2016130637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート構造物にひずみゲージを取り付け、前記コンクリート構造物が受ける外部環境の影響に対する前記ひずみゲージの応答を測定するステップと、
前記測定の結果と、ひび割れのないコンクリート構造物が受ける外部環境の影響に対するひずみゲージの応答の関係式とに基づき、前記コンクリート構造物のひび割れの発生の有無を判定するステップと、
を含んだことを特徴とするひび割れ検知方法。
【請求項２】
前記コンクリート構造物のひび割れの発生の有無を判定するステップは、
前記関係式を用いて、外部環境の影響に対するひずみゲージの応答の理論値を計算し、計算した理論値と前記測定の結果との比較を行い、前記測定の結果が前記理論値からはずれた値をとる場合に、前記コンクリート構造物にひび割れの発生が有ると判定することを特徴とする請求項１に記載のひび割れ検知方法。
【請求項３】
前記コンクリート構造物のひび割れの発生の有無を判定するステップは、
前記測定の結果から、前記コンクリート構造物が受ける外部環境に対する前記ひずみゲージの応答の一次関係式の傾きを求め、前記求めた傾きと、前記ひび割れのないコンクリート構造物が受ける外部環境の影響に対するひずみゲージの応答の一次関係式の傾きとを比較し、傾きが異なるときに、前記コンクリート構造物のひび割れの発生が有ると判定することを特徴とする請求項１に記載のひび割れ検知方法。
【請求項４】
前記外部環境の影響は、前記コンクリート構造物に対する荷重負荷または熱であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のひび割れ検知方法。
【請求項５】
前記コンクリート構造物に対する荷重負荷を、前記コンクリート構造物の傾きから計算することを特徴とする請求項４に記載のひび割れ検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ひび割れ検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートは、外部からの力や、内部の鉄筋が酸化し膨張することにより生じる力を受け、ひび割れが生じることがある。このようなコンクリートのひび割れはコンクリート構造物の劣化を知るための一つの指標と言える。コンクリートのひび割れを検知する方法として、コンクリートひび割れ検知センサを用いる方法がある。ひび割れ検知センサでは、センサ内部の光ケーブルがひび割れ発生部分において断線すると、可視光を入射したときに断線部分から光が漏れる。この漏れた光を目視で確認することによりひび割れの発生を検知することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】コンクリートひび割れ検知センサ、[online]、[平成26年12月16日検索]、インターネット<URL：http://www.tml.jp/product/special_ins/crack_detection/index.html>
【非特許文献２】竹内陽祐他、「コンクリート構造物のひび幅と環境因子による影響についての検討」、電子情報通信学会、２０１４年総合大会講演論文集、2014年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記の方法はいずれもコンクリート構造物を目視で確認しなければならないため時間がかかっていた。また、ひび割れ検知センサを用いた方法では、光ケーブルから漏れた光を目視で確認する必要があるため、日の当たる屋外に設置されるコンクリート構造物には適用することができない。そこで本発明は前記した問題を解決し、屋外に設置されるコンクリート構造物に対し、目視による確認によらず、ひび割れの検知を行うことを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記した課題を解決するため、本発明は、コンクリート構造物にひずみゲージを取り付け、前記コンクリート構造物が受ける外部環境に対する前記ひずみゲージの応答を測定するステップと、前記測定の結果と、ひび割れのないコンクリート構造物が受ける外部環境の影響に対するひずみゲージの応答の関係式とに基づき、前記コンクリート構造物のひび割れの発生の有無を判定するステップと、を含んだことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、屋外に設置されるコンクリート構造物に対し、目視による確認によらず、ひび割れの検知を行うことできる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、ひび割れ検知方法の手順を示す図である。
【図２】図２は、コンクリート柱に負荷した荷重に対するコンクリート表面のひずみを示すグラフである。
【図３】図３は、コンクリート柱に荷重負荷が加わったときのひび割れとひずみゲージの変化量との関係を説明する図である。
【図４】図４は、コンクリート柱が熱膨張したときのひび割れとひずみゲージの変化量との関係を説明する図である。
【図５】図５は、ひずみゲージの直下にひび割れが発生したときのひび割れとひずみゲージの変化量との関係を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（実施形態）について説明する。なお、本発明は本実施形態に限定されない。ここでのひび割れの検知対象のコンクリート構造物は、屋外に設置されるコンクリート構造物であり、例えば、鉄筋コンクリートの構造物である。
【０００９】
（実施形態）
本実施形態のひび割れ検知方法を、図１を用いて説明する。まず、作業者は、ひび割れのないコンクリート構造物のひずみゲージの応答の関係式を求める。すなわち、作業者は、ひび割れのないコンクリート構造物にひずみゲージを取り付け（Ｓ１）、所定の時間間隔でひずみの測定を行い、その測定結果を記録する（Ｓ２）。
【００１０】
なお、ひずみゲージを取り付ける位置は、コンクリート構造物のひび割れが生じやすい部位の付近が好ましく、例えば、コンクリート構造物が電柱であった場合、電柱が設置される地際付近に取り付ける。ひずみの測定間隔は適宜決めればよいが、例えば、０．５秒に１回程度である。
【００１１】
そして、作業者は、ひずみの測定結果に基づき、コンクリート構造物（ひび割れのないコンクリート構造物）が受ける外部環境の影響に対するひずみゲージの応答の関係式を求める（Ｓ３）。構造物が受ける外部環境の影響とは、例えば、外部からの力や、温度変化に伴うコンクリート等の材料の熱膨張等である。関係式については、例えば、外部からの力や熱に対して、材料の膨張分の長さを計測して、その関係をプロットし、プロットした点に対して回帰曲線を作成し、回帰曲線を示す回帰式を、関係式として用いればよい。通常、材料が弾性体であることや、材料が熱膨張することを考慮すると、回帰式として、力または温度に関する一次式を作成すればよい。
【００１２】
次に、ひび割れの検知対象であるコンクリート構造物のひずみゲージの応答の実測値を取得し、記録する（Ｓ４）。例えば、所定の時間間隔で、ひび割れの検知対象であるコンクリート構造物のひずみゲージの応答の実測値を無線通信等により取得し、コンピュータ等に記録する。ひずみゲージを取り付ける位置や、ひずみの測定間隔は、ひび割れのないコンクリート構造物におけるひずみの測定の場合と同様である。なお、このひび割れの検知対象であるコンクリート構造物が受けている外部からの力については、例えば、コンクリート構造物が電柱である場合、風やケーブルの張りによる応力が考えられる。このような応力は、例えば、電柱の傾き等から求めることができる。また、コンクリート構造物の温度についてはひずみゲージ付近に温度センサを設置することで測定することができる。
【００１３】
Ｓ４の後、作業者は、Ｓ３で求めた関係式を用い、外部環境の影響に対するひずみゲージの応答の理論値を計算し、計算した理論値と、Ｓ４で取得した実測値との比較を行う（Ｓ５）。そして、この比較の結果、実測値が理論値からはずれた値をとるようになったとき、コンクリート構造物にひび割れが発生したと判定し、実測値が理論値からはずれた値とならなければ、コンクリート構造物にひび割れは発生していないと判定する（Ｓ６：ひび割れの判定）。なお、理論値からはずれた値とは、外部からの力に対し無視できない別の力が加わった影響、ひずみゲージと温度の検知誤差、関係式の誤差を考慮した数値範囲を越えた値とする。
【００１４】
このようなひび割れ検知方法によれば、屋外に設置されるコンクリート構造物に対し目視による確認によらず、ひび割れの検知を行うことができる。
【００１５】
（実験結果）
次に、コンクリート構造物が受ける外部環境の影響に対するひずみゲージの応答の実験結果を説明する。ここでは、コンクリート構造物として、高さ８ｍ、末口１４ｃｍ、設計荷重２ｋＮのコンクリート柱を用いた。ひずみゲージは、コンクリート柱の元口より２４００ｍｍ、地際からの高さ９００ｍｍの位置に取り付けた。そして、コンクリート柱の末口から２００ｍｍの位置において、コンクリート柱の長さ方向に対して垂直に荷重をかけ、コンクリート柱の表面のひずみ量の変化を調べた。
【００１６】
図２にコンクリート柱に負荷した荷重（ｋＮ）に対するコンクリート表面のひずみ（μ）を示す。図２に示すように、コンクリート柱に負荷した荷重が２ｋＮ以下の領域では、
コンクリート柱に負荷した荷重に対し、コンクリート表面のひずみは、符号２０１に示す一次関係式をほぼ満たす。しかし、コンクリート柱に負荷した荷重が３ｋＮのとき、コンクリート表面のひずみの値は、この一次関係式により得られる値（理論値）から１０％以上はずれている。つまり、符号２０１に示す一次関係式から得られる理論値からはずれた値をとった。したがって、コンクリート柱に負荷した荷重が３ｋＮあたりで、コンクリート柱のひずみゲージを取り付けた位置付近においてひび割れが発生したと推測できる。
【００１７】
上記のように推測できる理由を、図３を用いながら説明する。図３に示すようにコンクリート柱１０にひずみゲージ１１を取り付けた状態（（１）初期状態）から、荷重負荷はかかっているがひび割れが発生していない状態（（２）荷重負荷）までの間は、外部からの荷重に対し、コンクリート柱１０が弾性体として応答するため、ひずみゲージ１１も線形に応答する。
【００１８】
しかし、コンクリート柱１０のひずみゲージ１１を取り付けた部分付近にひび割れが発生すると（（３）ひび割れ発生）、コンクリート柱１０のひずみゲージ１１を取り付けた部分における引張応力により生じるひずみは、ひび割れに吸収される。このため、コンクリート柱１０に負荷した荷重に対するコンクリート表面のひずみの値は、前記した一次関係式からはずれる。
【００１９】
したがって、コンクリート柱１０にひび割れがない状態における、荷重とひずみ量との一次関係式を事前に求めておき、その一次関係式を用いてコンクリート柱１０に負荷した荷重から計算される理論値と、ひずみの実測値とを比較することで、ひび割れが発生したことを推測することができる。
【００２０】
なお、コンクリート柱１０にひび割れが生じた後については、ひずみは引き続きひび割れにより吸収されるため、前記した一次関係式からはずれる。したがって、例えば、コンクリート柱１０への荷重が２ｋＮ以下の場合でも、同様にひび割れの発生を推測することができる。
【００２１】
（その他の実施形態）
なお、上記では、このコンクリート構造物が受ける外部環境の影響が、コンクリート構造物に対する荷重負荷である場合を例に説明したが、熱の場合にも同様に考えることができる。
【００２２】
例えば、図４に示すように、コンクリート柱１０にひずみゲージ１１を取り付けた状態（（１）初期状態）から、ひび割れが発生した直後の状態（（２）ひび割れ発生）を経て、コンクリート柱１０の温度が上昇すると（（３）温度上昇）、コンクリート柱１０の熱膨張はひび割れを閉じるように作用する。このため、コンクリート柱１０にひび割れが発生した場合、例えば、コンクリート柱１０の表面の温度上昇等により、ひずみ量が大きくなる。つまり、ひずみの実測値が、理論値からはずれた値か否かにより、ひび割れの発生を検知することができる。
【００２３】
また、前記した実施形態では、ひずみゲージ１１の周りでのひび割れ発生について説明したが、ひずみゲージ１１の直下でひび割れが発生した場合、ひずみゲージ１１には逆の挙動が生じる。すなわち、図５に示すように、コンクリート柱１０が、ひずみゲージ１１を取り付けた状態（（１）初期状態）から、コンクリート柱１０の長さ方向に対し垂直な方向への荷重負荷（（２）荷重負荷）により、ひずみゲージ１１の直下にひび割れが発生すると、コンクリート柱１０の表面のひずみ量の変化が大きくなるように作用する（（３）ひび割れ発生）。
【００２４】
つまり、ひび割れがひずみゲージ１１の直下で発生した場合も同様に、ひずみの実測値が理論値からはずれたか否かにより、ひび割れの発生を検知することができる。
【００２５】
このようなひび割れ検知方法によれば、屋外に設置され、荷重や熱等、外部環境の影響を受けるコンクリート構造物について、目視による確認によらず、ひび割れの検知を行うことができる。
【００２６】
なお、本実施形態において、コンクリート構造物にひび割れが発生したか否かの判定は、それぞれの一次関係式の傾きの比較により行ってもよい。すなわち、まず、作業者は、ひび割れの検知対象のコンクリート構造物のひずみ量の実測値を記録し、その実測値から当該コンクリート構造物が受ける外部環境に対するひずみゲージの応答の一次関係式の傾きを求める。そして、その傾きと、前記した理論関係式の傾きとを比較し、傾きが異なっていたとき、コンクリート構造物にひび割れが発生したと判定してもよい。
【００２７】
なお、ひび割れの検知対象のコンクリート構造物が電柱等である場合、風やケーブルの張りによる応力の影響で経年的に傾きが生じることがある。このような応力の影響を考慮するため、以下のようにして電柱におけるひび割れの検知を行ってもよい。例えば、作業者は、カメラを搭載した車両等を用い、ひび割れの検知対象の電柱それぞれをカメラで撮影する。また、作業者は、電柱それぞれに取り付けられたひずみゲージの実測値を無線等により取得する。そして、撮影された電柱の画像から電柱の傾きを求め、事前に測定しておいた応力と電柱の傾きの関係から、電柱にかかっている応力（荷重）を計算する。そして、例えば、計算された応力とひずみ量との関係の理論式から得られた理論値と実測値とのずれから、電柱におけるひび割れの有無を判定する。
【符号の説明】
【００２８】
１０    コンクリート柱
１１    ひずみゲージ
【図１】
2016130637.tif 000003
【図２】
2016130637.tif 000004
【図３】
2016130637.tif 000005
【図４】
2016130637.tif 000006
【図５】
2016130637.tif 000007