JP2001041774A - Ｆｒｐ系の検知材を含んだひび割れ検知機能を備えたコンクリート杭と、このコンクリート杭を利用する地震後のコンクリート杭の健全性の確認方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来技術の中で、コンクリート構造物に導電性粒子を
直接混入する構成では、コンクリート中の水分（ひび割れ箇所
等からの進入する水分等を含む）の影響を受ける危険性
が極めて高い課題がある。またコンクリート構造物に導電性粒
子を直接混入する構成では、クラック発生時、このクラックの進
展状態に追従できず確実な導電性の確保に問題がある。 【解決手段】 本願発明は、電気抵抗値の変化を検知で
きる可撓性のFRP系の検知材を、既製コンクリート杭又は現場
打ちコンクリート杭等のコンクリート杭に一本又は数本埋設し、この
FRP系の検知材のリート゛線をコンクリート杭外に設ける構成であ
る。従って、地中に埋設されたコンクリート杭のひび割れ、損
傷等を簡易かつ確実に検知すること、またこのコンクリート杭
の全長に亘ってひび割れ、損傷等を簡易かつ確実に検知
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、FRP系の検知材を
含んだひび割れ検知機能を備えたコンクリート杭と、このコンクリ
ート杭を利用する地震後のコンクリート杭の健全性の確認方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンクリート構造物、コンクリート杭等のコンクリ
ート製品の損傷、断面欠損、破壊、劣化を検知する健全性
モニタリンク゛技術（健全性の確保）が各方面で注目されてい
る。そして、本発明が目的とする検知材及びコンクリート杭に
関する健全性の確保を図る方法に関して、次のような構
成が提案されており、その一部は実施されているととも
に、発明として公表されているので、以下に詳述する。

【０００３】：業界における従来の方法として、衝撃弾
性波法があり、杭頭部をハンマーで打撃して弾性波を与え、
測定した波形から反射波を検出し、杭の損傷を検知する
方法である。その利点は、測定機器が軽量・小型であ
り、結果をリアルタイムで知ることができることにある。また
欠点は、コンクリート杭に加速度計を設置する必要性があるこ
と、また設置の場所により加速度波形が区々になり易
く、その理解に経験と専門的な知識を要すること、等の
問題がある。またコンクリート杭の健全性モニタリンク゛法があり、
炭素粉末又は炭素繊維の導電相をコンクリート内に混入して、
電気抵抗値を計測する方法である。例えば、コンクリート杭の
損傷があるときには、炭素粉末又は炭素繊維の接触が分
断されること、コンクリート杭の断面積の減少等を主要因とし
て、電気抵抗値が上がる。この電気抵抗値を計測し、正
規の電気抵抗値と比較検討することにより、コンクリート杭の
損傷を検知する方法であり、比較的正確かつ簡易に検知
できる特徴を有する。しかし、この検知する方法では、
電気抵抗値の変化が少なく、低荷重しか追従できない課
題がある。

【０００４】：次に検知材を含んだひび割れ検知機能を
備えたコンクリート構造物に関する文献としては、(1)特開平1
0-238139号のコンクリート構造物用ひび割れ検知センサー（文献
(1)）と、(2)特開平9-100356号の導電性粉末含有成形体
及び荷重検知方法（文献(2)）と、(3)特開昭63-151819
号の傾斜崩壊予知装置（文献(3)）が挙げられる。

【０００５】この文献(1)は、コンクリート構造物に埋設され
るひび割れ検知センサーであり、硬性のコンクリート棒体内に黒鉛
粉末と炭素繊維等の導電性繊維の短繊維とを分散混入
し、かつこの硬性のコンクリート棒体に二本〜数本の端子を設
けてなる構成であり、コンクリート構造物のひび割れを正確か
つ簡便に検知すること、コンクリート構造物と同質で一体化が
容易な硬性のコンクリート棒体で構成することにある。そし
て、この発明は、前述の杭の健全性モニタリンク゛法と同じ技
術思想である。

【０００６】また文献(2)は、通電状態を測定可能に導
電性粉末を含んでなる導電性相が、成形体に一体に設け
られている構成であり、各種成形材料からなる成形体に
導電性相を一体に設けると、成形体にかかる荷重によっ
て導電性相の通電状態が変化する特徴があって、クラック発
生等より早期に、構造体におけるひずみを検知できる実
益がある。

【０００７】文献(3)は、杭状の支持体に、少なくとも
二重に導電体（導電弾性体）を捲装し、この導電体の電
気的抵抗値が下がることを利用して斜面崩壊を予知する
構成である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】文献(1)は、硬性のコンク
リート棒体を基本構成とすることから、コンクリート杭に適用す
る場合は、このコンクリート杭の鉄筋との絡みで問題が発生す
る要素がある。例えば、鉄筋と黒鉛粉末と導電性繊維の
連繋において、ひび割れ、損傷、亀裂、破損、劣化等
（ひび割れ、損傷等とする）の発生時に通電状態が維持
され、電気抵抗値の変化が少なく、当該ひび割れ、損傷
等の発生の検知を正確に行えないこと、及び後述する
、の問題が発生することが考えられる。また文献
(1)は、コンクリート杭のように高荷重、高歪を受けるコンクリート
構造物に対しては、ひび割れ、損傷等を、確実かつ高精
度に検知するには十分でないものと考えられる。尚、こ
こで、この文献(1)と、本発明の明確な相違を示すため
に、ここに、本発明の特徴を説明する。即ち、本発明
は、混入する炭素量を少なくできること、ひび割れ
(クラック)、損傷等発生後に、この炭素粉末又は炭素繊維／
カ゛ラス繊維強化フ゜ラスチックス複合材料（Carbon fiber or Carb
on powder Glass fiber Reinforced Plastics）で構成
する検知材の切断に到るまでの間、ひび割れ(クラック)、損
傷等の進展状態に追従できることと、この追従により作
動範囲の拡充が期待できること、負荷除荷後にクラック部
が閉じた際に残留抵抗を示すための最大荷重を記録でき
ること、コンクリート中に導電性粒子を直接混入する場合
は、コンクリート中の水分（ひび割れ箇所等からの進入する水
分等を含む）の影響を受ける危険性が極めて高い課題が
あるが、本発明の炭素粉末又は炭素繊維／カ゛ラス繊維強化
フ゜ラスチックス複合材料で構成する検知材の場合には、このよ
うな心配はないこと、FRP系の検知材は、FRP（繊維強
化フ゜ラスチックス）で被覆されており絶縁性を備えているこ
と、等が特徴である。

【０００９】文献(2)は、導電性粉末を含んでなる導電
性相が、成形体に一体になる構成であり、例えば、成形
体の成形時に混合して一体成形する例、コンクリート材の構造
体中の筋材として用いる例等が開示されている。従っ
て、前述の如く、文献(1)と同様に、コンクリート杭に適用す
る場合は、このコンクリート杭の鉄筋との絡みで問題が発生す
る要素がある。また前述の如く、コンクリート中に導電性粒
子を直接混入する場合は、コンクリート中の水分の影響を受け
る危険性が極めて高い等の課題があると思われる。また
の効果は期待できない。

【００１０】文献(3)は、杭状の支持体に、少なくとも
二重に導電体を捲装し、この導電体の電気的抵抗値が下
がることを利用して斜面崩壊を予知する構成である。従
って本発明が意図するコンクリート杭及び／又はコンクリート杭全体
のひび割れ、損傷等を検知すること、又は杭が建込まれ
ている地中全体の動きを予知するには十分でない課題が
ある。またの効果は期待できない。

【００１１】この炭素粉末又は炭素繊維／カ゛ラス繊維強化
フ゜ラスチックス複合材料で構成するFRP系の検知材は、高精度
の検知ができ、しかも微少ひび割れを検知できることが
判明したので、このFRP系の検知材をコンクリート系土木構造
物、例えば、コンクリート杭の損傷や破壊診断に適用すること
に着目して、本発明に辿り着いたのであり、その経緯を
説明すると、即ち、FRP系の検知材を導入したモルタル試験
片について電気抵抗値変化の再現性、残留電気抵抗の安
定性などに注目した繰り返し荷重負荷試験、正確な応力
−歪−電気抵抗変化の関係を求めるために引張試験等に
よる評価・解析を行う。次に実際に使われているコンクリート
杭に対して、上記で開発したFRP系の検知材を導入し、コ
ンクリート杭の曲げ試験による評価試験を行い、かつ予備実
験として鋼線とFRP系の検知材の両者を導入したモルタル試
験片の曲げ試験を行って、種々の特性及びコンクリート杭への
応用を模索してきた。その結果、FRP系の検知材はその
まま又は改良することにより、コンクリート杭への応用が可能
となった。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、地中
に埋設されたコンクリート杭のひび割れ、損傷等を簡易かつ確
実に検知すること、またこのコンクリート杭の全長に亘ってひ
び割れ、損傷等を簡易かつ確実に検知すること、等を意
図する。

【００１３】請求項1は、電気抵抗値の変化を検知でき
る可撓性のFRP系の検知材であって、このFRP系の検知材
をコンクリート杭に一本又は数本埋設し、このFRP系の検知材
のリート゛線を前記コンクリート杭外に設ける構成としたFRP系の
検知材を含んだひび割れ検知機能を備えたコンクリート杭であ
る。

【００１４】請求項2の発明は、地中に埋設された既製
のコンクリート杭のひび割れ、損傷等を簡易かつ確実に検知で
きるFRP系の検知材を含んだひび割れ検知機能を備えたコ
ンクリート杭を提供する。

【００１５】請求項2は、コンクリート杭が既製コンクリート杭であ
るFRP系の検知材を含んだひび割れ検知機能を備えたコンク
リート杭である。

【００１６】請求項3の発明は、現地で構築される現場
打ちのコンクリート杭のひび割れ、損傷等を簡易かつ確実に検
知できるFRP系の検知材を含んだひび割れ検知機能を備
えたコンクリート杭を提供する。

【００１７】請求項3は、コンクリート杭が現場打ちコンクリート杭
であるFRP系の検知材を含んだひび割れ検知機能を備え
たコンクリート杭である。

【００１８】請求項4の発明は、地中に埋設されたコンクリー
ト杭のひび割れ、損傷等を簡易かつ確実に検知できるFRP
系の検知材を提供することを意図する。

【００１９】請求項4は、可撓性のFRP系の検知材は、5
〜20 体積%の炭素粉末又は炭素繊維を混合したフ゜ラスチック
のスラリーにカ゛ラス繊維を浸して作製したFRP系で被覆した炭
素粉末又は炭素繊維含有カ゛ラス繊維強化フ゜ラスチックと、リート゛
線で構成する請求項1に記載のFRP系の検知材を含んだひ
び割れ検知機能を備えたコンクリート杭である。

【００２０】請求項5の発明は、FRP系の検知材を含んだ
ひび割れ検知機能を備えたコンクリート杭を地中に建込み、か
つコンクリート杭の損傷等を、地震時又は後において、確実に
検知できるコンクリート杭の建込み方法を提供する。また地盤
（地中）の各地層の移動、例えば、水平移動、液状化、
斜面崩壊等を捉え得るひび割れ、亀裂検知又は確認用の
FRP系の検知材を含んだひび割れ検知機能を備えたコンクリー
ト杭を提供する。

【００２１】請求項5は、コンクリート杭を適宜本数地中に建
込む基礎工事において、当該コンクリート杭の中の一本〜数本
にFRP系の検知材を含んだひび割れ検知機能を備えたコンク
リート杭を建込み、当該FRP系の検知材を含んだひび割れ検
知機能を備えたコンクリート杭のFRP系の検知材の電気抵抗値
に基づく変化を検知して、当該FRP系の検知材を含んだ
ひび割れ検知機能を備えたコンクリート杭のひび割れ、損傷等
を確認する構成のFRP系の検知材を含んだひび割れ検知
機能を備えたコンクリート杭を利用する地震後のコンクリート杭の健
全性の確認方法である。

【００２２】請求項6の発明は、請求項5の発明の効果を
確実に達成すること、コンクリート杭の有効利用を図ること、
等を意図する。

【００２３】請求項6は、FRP系の検知材を含んだひび割
れ検知機能を備えたコンクリート杭を、地表面に建込んだ第一
のコンクリート杭（地上に近いコンクリート杭を云う）に採用した構
成のFRP系の検知材を含んだひび割れ検知機能を備えたコ
ンクリート杭を利用する地震後のコンクリート杭の健全性の確認方
法である。

【００２４】請求項7の発明は、請求項5の発明の効果を
確実に達成しかつ高精度の検知を図ることを意図する。

【００２５】請求項7は、FRP系の検知材を含んだひび割
れ検知機能を備えたコンクリート杭を、建込んだすべてのコンクリ
ート杭に採用する構成のFRP系の検知材を含んだひび割れ
検知機能を備えたコンクリート杭を利用する地震後のコンクリート杭
の健全性の確認方法である。

【００２６】

【発明の実施の形態】周知の如く、建造物には数多くの
コンクリート杭（図示せず）が使用されている。これらのコンクリ
ート杭は地震等により大きな荷重を受けた場合、損傷を受
ける。例えば、兵庫県南部地震後の調査で報告されてい
るように、コンクリート杭に支持された構造物の被害例が報告
されている。このコンクリート杭が地震等により損傷を受けた
時その損傷の度合いを評価するためには、通常は掘削し
て目視を行うという方法がある。しかし技術的、経済的
に問題があり、しかも損傷度の判断のための明確な基準
がないため、被害程度の大きさや継続使用の可否の判断
に困難を伴うことも少なくない。

【００２７】上記に鑑み、本発明者は、炭素粉末、炭素
繊維等の炭素系材料を導電相として荷重・歪検知機能を
有する全部又は部分的に導入したFRP系の検知材につい
て種々検討した結果、負荷を受けた時その負荷量に応じ
て電気抵抗値が増加するなどの優れた検知特性を持つこ
とを究明したことから、この度、破壊検知機能をもつ検
知材を導入したモルタル試験片およびコンクリート杭を作製し曲げ
試験を行うことにより、コンクリート杭への検知材の適用可能
性が明らかになった。その経緯の詳細については、以下
の実施例において説明する。

【００２８】このFRP系の検知材を含んだひび割れ検知
機能を備えたコンクリート杭に埋設されている可撓性のFRP系
の検知材中の炭素粉末（炭素繊維）は、高感度の検知機
能（導電性）を有している。この炭素粉末（炭素繊維）
が互いに電気的に接触すると導電性を発揮できることか
ら、FRP系の検知材を含んだひび割れ検知機能を備えたコ
ンクリート杭に導入したFRP系の検知材は導電性を示し、所定
の電気抵抗値を有する。このFRP系の検知材の電気抵抗
値の変化を捉えることにより、FRP系の検知材を含んだ
ひび割れ検知機能を備えたコンクリート杭のひび割れ、損傷等
を簡易かつ確実に把握できる特徴がある。さらに炭素粉
末を含むFRP系の検知材は、FRP系の検知材を含んだひび
割れ検知機能を備えたコンクリート杭が損傷を受けた後に、電
気抵抗値が初期値まで戻らなく、残留抵抗として残る。
従って、FRP系の検知材の電気抵抗値を常時測定する必
要はなく、地震等の発生後における電気抵抗値測定によ
り損傷等を検知できる特徴も有している。またこのFRP
系の検知材を含んだひび割れ検知機能を備えたコンクリート杭
を、地中の所定の箇所に、一本〜数本建込むことで、当
該地中の移動を検知できる特徴がある。そして、地中の
各地層の移動、例えば、水平移動、液状化、斜面崩壊等
を捉え得ると考えられるので、例えば、災害防止、避
難、等の物的・人的被害の発生防止、災害の復旧ができ
る。

【００２９】

【実施例】実施例１：モルタル試験片における模擬試験 (1) FRP系の検知材の作製 図1に示すFRP系の検知材1の製造を説明する。例えば、
図2に示す工程で作製する。先ずカ゛ラス繊維5（他の繊維を
含む）を硬化剤6及び炭素粉末8を混合した樹脂7（フ゜ラスチ
ック）のスラリーに浸してカ゛ラス繊維5中に炭素粉末8を含浸し
て、炭素粉末含有カ゛ラス繊維強化フ゜ラスチック2（炭素粉末含有
繊維強化フ゜ラスチック）を製作する。この炭素粉末含有カ゛ラス
繊維強化フ゜ラスチック2を絶縁性のカ゛ラス繊維強化フ゜ラスチック（FRP
の一例である）で被覆成形し、乾燥後に導電性ヘ゜ースト3を
用いてリート゛線4を接着し、当該絶縁（FRP）被膜でなる可
撓性のFRP系の検知材1を構成する。このFRP系の検知材1
をモルタル中に導入してモルタル試験片とした。

【００３０】(2) 評価試験法 JIS R 5201に基づき、モルタル試験片をスハ゜ン100mmの曲げ治
具にセットし、モルタル試験片の3点曲げ試験を行った。モルタル試
験片の曲げ歪み、応力の値を求めるのに使用するモルタル試
験片の厚さと幅を計測した。モルタル試験片にかかる荷重
は、荷重に比例した電圧出力を示すロート゛セルで計測した。
曲げ試験を行いながら、モルタル試験片にかかる荷重、歪み
ケ゛ーシ゛による歪み、FRP系の検知材1の電気抵抗変化及び
経過時間を計測した。

【００３１】モルタル試験片に負荷させる荷重は、曲げ破壊
荷重の60%になるまで、5%づつ増加させた。その各荷重
において3回づつの繰り返し負荷を行った。測定した荷
重より次に示す3点曲げの式を用いて応力を計算した。 Stress =(3ラスハ゜ン×荷重×9.8) / (2ラモルタル試験片の幅×
(モルタル試験片の高さ)²)

【００３２】(3) 電気抵抗値の測定法 FRP系の検知材1を入れたモルタル試験片の電気抵抗測定方法
（定電流法）について、図3の評価試験（評価方法）の
模式図をもとに説明する。

【００３３】検知材1のリート゛線4を定電流電源に接続す
る。定電流電源からFRP系の検知材1に一定電流を流し、
その際に定電流電源がFRP系の検知材1両端の電極に負荷
させる電圧の変化を計測する。測定した電圧を定電流電
源の設定電流値で割ることにより電気抵抗値を算出し
た。

【００３４】次に、求めた電気抵抗値から初期抵抗値を
引いた結果を電気抵抗変化量とし、電気抵抗変化量を初
期抵抗値で割った値を電気抵抗変化率(ΔR)とした。 ΔR (%) = (電気抵抗変化量 / 初期抵抗値)ラ100

【００３５】(4) 試験結果 図4には、炭素粉末を導電相として持つFRP系の検知材を
導入したモルタル試験片について一定の荷重を3回ずつ繰り
返し負荷した際の負荷荷重と電気抵抗値の変化との関係
を示した。図4において電気抵抗値は、最大荷重の40％
で増加し始め、その電気抵抗変化率は約1.5％になる。
それ以後、電気抵抗変化率は荷重に応答しながら増加
し、最後の負荷段階である60％負荷では、8.5％に達す
る。また荷重を除去しても電気抵抗値は完全には初期値
に戻らず、一部残留する。その残留抵抗は、40％負荷時
には1.3％、60％負荷時には3.5％になる。

【００３６】このような電気抵抗値の変化は、モルタル試験
片に発生した亀裂によって導電相を含む検知材1に損傷
が生じたためと思われる。また元に戻らない理由として
は、検知材1内部に発生した亀裂或いは損傷が残留する
ことによると思われる。この結果において、1）最大荷
重の40〜50％で電気抵抗値の変化が生じること、2）負
荷荷重を高くするほど抵抗変化が大きくなること、3）
残留抵抗が生じることなどの傾向には再現性がある。

【００３７】実施例２：コンクリート杭への適用 (1) FRP系の検知材の作製 (1-1) 炭素繊維によるFRP系の検知材（CFGFRP） 炭素繊維（図示せず、以下同じ）（カ゛ラス繊維）に硬化剤
を混合した樹脂を含浸させ、炭素繊維含有（カ゛ラス繊維）
強化フ゜ラスチック（炭素繊維含有繊維強化フ゜ラスチック）を製作す
る。この炭素繊維含有強化フ゜ラスチックを絶縁性のカ゛ラス繊維
強化フ゜ラスチック（FRPの一例である）で被覆成形し、乾燥後
に導電性ヘ゜ーストを用いてリート゛線を接着し、当該絶縁（FR
P）被膜でなる可撓性のFRP系の検知材を構成する。この
FRP系の検知材(CFGFRP)を作製した。

【００３８】(1-2) 炭素粉末によるFRP系の検知材（CPG
FRP） 実施例1で述べた作製方法に同じ。 (2) コンクリート杭A-1へのFRP系の検知材の配置 図5にコンクリート杭A-1へのFRP系の検知材1の配置を示した。
FRP系の検知材1はコンクリート杭A-1の鉄筋に沿う形で導入
し、その導入箇所が曲げ試験における引張面になるよう
に配置した。表１には作製したFRP系の検知材を含んだ
ひび割れ検知機能を備えたコンクリート杭Aの標準性能を示
す。コンクリート杭A-1へのFRP系の検知材1の配置及び本数等
の限定はない。

【００３９】

【表１】

【００４０】(3) 評価試験法 試験方法はJIS A 5337に準じた三等分曲げ試験（外スハ゜ン
4800mm、内部スハ゜ン1000mm）を採択した。図6は、載荷方
法及び変位計の配置等についての曲げ試験時の様子（評
価方法）を模式的に示したものである。

【００４１】(4) 電気抵抗値の測定法 電気抵抗測定には、定電圧電流測定法を利用した。FRP
系の検知材を含んだひび割れ検知機能を備えたコンクリート杭
A中のFRP系の検知材1と抵抗値が既知の変換抵抗体を直
列に接続し、その両端に定電圧を印加する。検知材の抵
抗値変化に伴う電流値変化を、変換抵抗体の端子電圧変
化から測定することにより次式にしたがって求めた。 電気抵抗値＝設定電圧／電流値−変換抵抗抵抗値＝設定
電圧×変換抵抗抵抗値／測定電圧−変換抵抗抵抗値 このように測定した電気抵抗値から実施例１(3)に記述
した方法により、電気抵抗変化率を求めた。

【００４２】(5) 試験結果 図7に荷重変化に対する電気抵抗値変化率を時間の関数
として示す。荷重方法としては、段階的に負荷荷重を増
す方法を採択した。炭素繊維を導電相として用いた検知
材（CFGFRP）の電気抵抗変化率は、試験中にほとんど変
化しない。これに対して、炭素粉末を導電相として用い
た検知材（CPGFRP）は、125kN以下の段階負荷ではほと
んど電気抵抗値の変化を示さないが、150kN以上の負荷
の際に変化を示した。この電気抵抗値が変化を開始する
荷重は最大荷重（約250kN）の60%に相当する。FRP系の
検知材を含んだひび割れ検知機能を備えたコンクリート杭A表
面の直接観察によると、ひび割れは125kNの負荷で発生
することが分かった。また、この電気抵抗値は、175kN
までの段階負荷では、除荷後には初期値に戻るが、200k
N以上の負荷では、除荷後に完全には初期値に戻らない
現象、即ち、残留抵抗を生じることが観察された。残留
抵抗が生じる荷重は最大荷重の約80％となる。最大荷重
の負荷時の電気抵抗変化率は約9%となり、またその後の
除荷時の残留抵抗は約2.5％となった。図8には、FRP系
の検知材を含んだひび割れ検知機能を備えたコンクリート杭A
に発生した引張面の微細亀裂と圧縮面の最終破壊の様子
を示した。

【００４３】実施例３：コンクリート杭への適用 (1) 現場打ちコンクリート杭（図示せず）の場合には、FRP系
の検知材1を鉄筋又は鉄筋籠に設け、このFRP系の検知材
1を鉄筋又は鉄筋籠とともに建込みの際に、地中内に設
ける構成とする。その他の使用方法等は前述と略同様で
あり、割愛する。

【００４４】まとめ：破壊検知機能をもつFRP系の検知
材を含んだひび割れ検知機能を備えたコンクリート杭Aを製作
し曲げ試験を行うことにより、コンクリート杭A-1へのFRP系の
検知材1の適用可能性を試みることを目的に、種々の試
験を行い、以下のような結果を得た。

【００４５】FRP系の検知材1を引張り側に位置させ曲げ
試験中に加重を連続的に負荷した場合、Cf（炭素繊維）
を導電相として用いたCFGFRPの電気抵抗はほとんど変化
しない。しかし、Cp（炭素粉末）を導電相として用いた
CPGFRPの抵抗変化は変動がかなり大きいこと（4〜8%）
が分かった。段階的に負荷した場合はCPGFRPは、125kN
以下の負荷ではほとんど変化せず、150kN以上の負荷の
際に変化が認められる。200kN以上の負荷では、除荷後
に完全には初期値に戻らない現象、すなわち残留抵抗が
生じる。

【００４６】FRP系の検知材1を引張りと圧縮両側に入れ
た場合は引張側のCPGFRPの抵抗変化は、175kNの負荷で
変化が認められ、また残留抵抗は225kNの負荷で認めら
れた。圧縮側のCPGFRPの抵抗変化は、引張側に比べて変
化が分かりにくいが、全体的な変化として引張側とは逆
に荷重の増加と共に低下する。

【００４７】その他に時間経過とともに電気抵抗値が安
定する現象が認められた。これは、フ゜ラスチック中のCp（炭
素粉末）の接触構造が通電によって変動するためと推定
できる。尚、CFGFRPとCPGFRPの併設もあり得る。

【００４８】

【発明の効果】請求項1の発明は、電気抵抗値の変化を
検知できる可撓性のFRP系の検知材をコンクリート杭に一本又
は数本埋設し、このFRP系の検知材のリート゛線をコンクリート杭
外に設ける構成である。従って、地中に埋設されたコンクリ
ート杭のひび割れ、損傷等を、可撓性かつ絶縁性のFRP系
の検知材を介して簡易かつ確実に検知すること、またこ
のコンクリート杭の全長に亘ってひび割れ、損傷等を簡易かつ
確実に検知できる。

【００４９】請求項2の発明は、コンクリート杭を既製コンクリート
杭とする構成である。従って、地中に埋設された既製の
コンクリート杭のひび割れ、損傷等を簡易かつ確実に検知でき
る。

【００５０】請求項3の発明は、コンクリート杭を現場打ちコンク
リート杭とする構成である。従って、現地で構築される現
場打ちのコンクリート杭のひび割れ、損傷等を簡易かつ確実に
検知できる。

【００５１】請求項4の発明は、FRP系の検知材は、FRP
系の検知材は、5〜20 体積%の炭素粉末又は炭素繊維を
混合したフ゜ラスチックのスラリーにカ゛ラス繊維を浸して作製したFRP
系で被覆した炭素粉末又は炭素繊維含有カ゛ラス繊維強化フ゜
ラスチックと、リート゛線でなる構成である。従って、地中に埋
設されたコンクリート杭のひび割れ、損傷等を簡易かつ確実に
検知できる検知材を提供できる。

【００５２】請求項5の発明は、コンクリート杭を適宜本数地
中に建込む基礎工事において、コンクリート杭の中の一本〜数
本にFRP系の検知材を含んだひび割れ検知機能を備えたコ
ンクリート杭を建込み、FRP系の検知材を含んだひび割れ検知
機能を備えたコンクリート杭のFRP系の検知材の電気抵抗値に
基づく変化を検知して、地中の流動を確認する構成であ
る。従って、FRP系の検知材を含んだひび割れ検知機能
を備えたコンクリート杭を地中に建込み、かつコンクリート杭の損傷
等を、地震時又は後において、確実に検知できる実益が
ある。

【００５３】請求項6の発明は、FRP系の検知材を含んだ
ひび割れ検知機能を備えたコンクリート杭を、地表面に建込ん
だ第一のコンクリート杭に採用した構成である。従って、FRP
系の検知材を含んだひび割れ検知機能を備えたコンクリート杭
のひび割れ、損傷等を確実かつ的確に検知できる実益が
ある。

【００５４】請求項7の発明は、FRP系の検知材を含んだ
ひび割れ検知機能を備えたコンクリート杭を、建込んだすべて
のコンクリート杭に採用する構成である。従って、FRP系の検
知材を含んだひび割れ検知機能を備えたコンクリート杭のひび
割れ、損傷等を確実かつ的確に検知できる実益がある。

【図面の簡単な説明】

【図1】FRP系の検知材の一例を示す正面図である。

【図2】図1のFRP系の検知材を作製するフローチャートを示す図
である。

【図3】モルタル試験片の評価方法を示す模式図である。

【図4】モルタル試験片を用いた実験テ゛ータであり、最大負荷
荷重と電気抵抗変化との関係を示す図で、図中の数字は
負荷荷重の最大荷重に対する割合を示す。

【図5】(イ)は鉄筋とFRP系の検知材を分解して示した模
式図、(ロ)は鉄筋にFRP系の検知材を設けた例を示す拡大
模式図、(ハ)はFRP系の検知材を設けたFRP系の検知材を
含んだひび割れ検知機能を備えたコンクリート杭の一例を示す
斜視図、(ニ)は(ハ)の断面模式図である。

【図6】FRP系の検知材を含んだひび割れ検知機能を備え
たコンクリート杭の評価方法を示す模式図である。

【図7】FRP系の検知材を含んだひび割れ検知機能を備え
たコンクリート杭の荷重-時間-電気抵抗の関係曲線を示す図で
ある。

【図8】(イ)はFRP系の検知材を含んだひび割れ検知機能
を備えたコンクリート杭に発生した引張面の微細亀裂を示す拡
大模式図、(ロ)は同圧縮面の最終破壊を示す拡大模式図
である。

【符号の説明】 1 FRP系の検知材 2 炭素粉末又は炭素繊維含有カ゛ラス繊維強化フ゜ラスチ
ック 3 導電性ヘ゜ースト 4 リート゛線 5 カ゛ラス繊維 6 硬化剤 7 樹脂 8 炭素粉末 A FRP系の検知材を含んだひび割れ検知機能を備
えたコンクリート杭 A-1 コンクリート杭

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉山 武 名古屋市緑区大高町字北関山20番地の１ 中部電力株式会社電力技術研究所内 (72)発明者 西村 均 名古屋市緑区大高町字北関山20番地の１ 中部電力株式会社電力技術研究所内 (72)発明者 松原 秀彰 名古屋市熱田区六野二丁目４番１号 財団 法人ファインセラミックスセンター内 (72)発明者 辛 純基 名古屋市熱田区六野二丁目４番１号 財団 法人ファインセラミックスセンター内 (72)発明者 奥原 芳樹 名古屋市熱田区六野二丁目４番１号 財団 法人ファインセラミックスセンター内 (72)発明者 柳田 博明 名古屋市熱田区六野二丁目４番１号 財団 法人ファインセラミックスセンター内 (72)発明者 愛甲 安富 名古屋市港区潮凪町10号地 東海コンクリ ート工業株式会社内 (72)発明者 新海 由貴 名古屋市港区潮凪町10号地 東海コンクリ ート工業株式会社内 (72)発明者 今井 信廣 名古屋市港区潮凪町10号地 東海コンクリ ート工業株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気抵抗値の変化を検知できる可撓性の
   FRP系の検知材であって、このFRP系の検知材をコンクリート杭
   に一本又は数本埋設し、このFRP系の検知材のリート゛線を
   前記コンクリート杭外に設ける構成としたFRP系の検知材を含
   んだひび割れ検知機能を備えたコンクリート杭。
2. 【請求項２】 上記のコンクリート杭が既製コンクリート杭である請
   求項1に記載のFRP系の検知材を含んだひび割れ検知機能
   を備えたコンクリート杭。
3. 【請求項３】 上記のコンクリート杭が現場打ちコンクリート杭であ
   る請求項1に記載のFRP系の検知材を含んだひび割れ検知
   機能を備えたコンクリート杭。
4. 【請求項４】 上記のFRP系の検知材は、5〜20体積%の
   炭素粉末又は炭素繊維を混合したフ゜ラスチックのスラリーにカ゛ラス
   繊維を浸して作製したFRP系で被覆した炭素粉末又は炭
   素繊維含有カ゛ラス繊維強化フ゜ラスチックと、リート゛線で構成する
   請求項1に記載のFRP系の検知材を含んだひび割れ検知機
   能を備えたコンクリート杭。
5. 【請求項５】 コンクリート杭を適宜本数地中に建込む基礎工
   事において、当該コンクリート杭の中の一本〜数本にFRP系の
   検知材を含んだひび割れ検知機能を備えたコンクリート杭を建
   込み、当該FRP系の検知材を含んだひび割れ検知機能を
   備えたコンクリート杭のFRP系の検知材の電気抵抗値に基づく
   変化を検知して、当該FRP系の検知材を含んだひび割れ
   検知機能を備えたコンクリート杭のひび割れ、損傷等を確認す
   る構成のFRP系の検知材を含んだひび割れ検知機能を備
   えたコンクリート杭を利用する地震後のコンクリート杭の健全性の確
   認方法。
6. 【請求項６】 上記のFRP系の検知材を含んだひび割れ
   検知機能を備えたコンクリート杭を、地表面に建込んだ第一の
   コンクリート杭に採用した構成の請求項5に記載のFRP系の検知
   材を含んだひび割れ検知機能を備えたコンクリート杭を利用す
   る地震後のコンクリート杭の健全性の確認方法。
7. 【請求項７】 上記のFRP系の検知材を含んだひび割れ
   検知機能を備えたコンクリート杭を、建込んだすべてのコンクリート
   杭に採用する構成の請求項5に記載のFRP系の検知材を含
   んだひび割れ検知機能を備えたコンクリート杭を利用する地震
   後のコンクリート杭の健全性の確認方法。