JP2004198119A - Crack monitoring material for concrete structure, and monitoring method using it - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主としてコンクリート構造物の劣化等によるひび割れの発生およびそのひび割れの進展状況をリアルタイムにモニタリングすることができるコンクリート構造物のひび割れモニタリング材料およびそれを使用したモニタリング方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
トンネルや高架橋等のコンクリートは、打設からある期間経過後には劣化によりコンクリートにひび割れが発生し、大きな事故をまねく恐れがあるので、コンクリートのひび割れを監視するモニタリングが行なわれている。そこでコンクリートのひび割れのモニタリング装置としては、従来光ファイバーをコンクリートの表面や内部に埋め込んで、ひび割れをモニタリングすることが行なわれている。
【0003】
光ファイバーを使用する例としては、光ファイバーの中を通る光は経路に曲りがあると、その場所で光が外部に漏れ、ファイバー内部を通過する光の強度が減少するマイクロベンディングの原理を利用したもの等が知られている。しかしながら、光ファイバーが切断されることによってひび割れの位置をモニターする方法では、ファイバーが切断されるとそれ以降のモニタリングができないという問題があり、しかも光ファイバーはそのコストが高いという問題もある。
【0004】
また、コンクリートのひび割れをコンクリート内部に埋め込んだひずみゲージによりモニタリングするこころみも行なわれているが、このひずみを測定する方法では、測定精度が高過ぎて、維持管理のための判断基準となりづらいという欠点がある。
【0005】
そこで、従来のコンクリートのひび割れ監視方法は、コンクリートの表面または内部に、1種類あるいは伸び性能の異なる2種類以上の電気導電性を有する材料を絶縁材を介して設置し、その材料の電気導電性を測定し、導電性がなくなったことでひび割れの発生とそのひび割れの幅の概要を検知したり、コンクリートの表面または内部に、すでに発生しているひび割れ個所を横断して1種類あるいは伸び性能の異なる2種類以上の電気導電性を有する材料を絶縁材を介して設置し、その材料の電気導電性を測定し、導電性がなくなったことで、その後のひび割れの変化をモニターしているものがある(例えば、特許文献1参照。)。
【0006】
【特許文献1】
特開2002−257769号公報
【0007】
しかしながら、上記の公知の発明ではコンクリートの表面または内部に伸び性能の異なる2種類以上の電気導電性を有する材料を、絶縁材を介して設置しており、その施工が簡単でないという問題がある。
【0008】
さらに、上記の公知の発明の方法に使用される電気導電性を有する材料としては1液性シリコーン樹脂、2液性シリコーン樹脂またはエポキシ樹脂にカーボンブラック(炭素粉)を混合した、体積抵抗率が5kΩ・cm以下の導電性を有し、かつパテ状を呈する充填材を使用したり、電気導電性を有する材料として1液性シリコーン樹脂、2液性シリコーン樹脂またはエポキシ樹脂にカーボンブラック(炭素粉)と導電性を損なわず流動性を低下させる材料を混合した、体積抵抗率が5kΩ・cm以下の導電性を有し、かつパテ状を呈する充填材を使用しており、樹脂系の導電性材料は、電気抵抗値が大きいといった課題がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、コンクリート構造物のひび割れの発生および進展状況をリアルタイムでモニタリング可能な経済性および導電性に優れ、かつ単純な構造のモニタリング材料およびそれを使用したモニタリング方法を提供する。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、柔軟性のあるチューブの中に、導電性の粉末又は電解質溶液を充填し、その導電性の粉末又は電解質溶液の抵抗値を測定する端子を両端に取付けたコンクリート構造物のひび割れモニタリング材料からなり、またそのうちの導電性の粉末としては、カーボン粉末又は金属酸化物粉末を使用したり、また、電解質溶液としては、NaOH溶液又はNacl溶液を使用したコンクリート構造物のひび割れモニタリング材料からなる。
【0011】
またさらに、上記のひび割れモニタリング材料をコンクリート構造物の表面又は内部に配置しておき、ひび割れモニタリング材料の電気抵抗値の増加を検出してコンクリート構造物のひび割れ発生および進展状況をモニタリングするコンクリート構造物のひび割れモニタリング方法からなる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明のコンクリート構造物のひび割れモニタリング材料およびそれを使用したモニタリング方法の実施の形態につき説明する。
【0013】
まず本発明の概念につき説明する。即ち、このコンクリート構造物のひび割れモニタリング材料4は、図1の斜視図に示すように、ゴム等の柔軟性のあるチューブ1の中に、カーボン粉末や酸化チタン又は酸化亜鉛等の金属酸化物粉末等の導電性の粉末2(以下粉末という)を充填し、その粉末2の抵抗値を測定する端子3を取付けたものであり、その構造は単純なものである。
【0014】
次に、上記のひび割れモニタリング材料4を使用したコンクリート構造物のモニタリング方法は、図2に示すように、モニタリングを行なうコンクリート構造物5の表面に、そのひび割れモニタリング材料4を配置するが、図2のひび割れ発生前の状態では、ひび割れモニタリング材料4の断面は図3のごとく一定であり、従ってひび割れモニタリング材料4の電気抵抗値は一定である。
【0015】
さらに、図4に示すように、コンクリート構造物5にひび割れが生ずると、モニタリング材料4のチューブ1および粉末2の断面積が縮小し、図4のごとく変形する。
【0016】
即ち、ひび割れ6の発生後、チューブ1がひび割れ6に追従することにより引張られ、導電性の粉末2の断面積が図4のごとく縮小すれば、電気抵抗値は増加する。
【0017】
そこで、この電気抵抗値とひび割れ6の幅の関係は図5の線図に示すごとくなり、これを把握しておけば、この電気抵抗値を連続的に計測することにより、コンクリート構造物5の変状、即ちひび割れ発生およびその進展状況をリアルタイムにモニタリングすることが可能になる。
【0018】
次に、上記の実施形態において確認実験として行なった2つのシリーズについての実験結果を以下に説明する。
【0019】
まず、シリーズ1では、図6に示すひび割れモニタリング材料4を作製し、このモニタリング材料4を引っ張り、ステンレス製の端子3間の抵抗値を計測した。なお、このひび割れモニタリング材料のチューブ1には軟質黒色のゴム管を使用し、粉末2としてはカーボン粉末を使用し、長さLは20cm、外径Dは5.8mm、内径dは4.0mmとした。
【0020】
上記の実験は図7に示すごとく1回目X、2回目Y、3回目Zの3回行ない、その結果を抵抗値とチューブ1の伸び量との関係線図で示している。図7の線図から分かるように、チューブ1の伸び量に対して、抵抗値が増加する傾向が見られ、また3回の実験結果において抵抗値の増加傾向に大きな違いが見られず、本発明のひび割れモニタリング材料4が安定したモニタリング材料であることが確認された。
【0021】
次に、シリーズ2では、図8に示すように、寸法が100mm×100mm×400mmのコンクリート供試体7に上記シリーズ1と同様な材質のゴムのチューブ1を使用し、2種類(外径5.8mm内径4.0mmのXと、外径8.4mm内径6.0mmのY)のゴム径を有するひび割れモニタリング材料(長さ400mm)4を配置し、一定載荷8による曲げ試験を実施したが、この場合、導電性の粉末2にはカーボン粉末を使用した。
【0022】
図9に、上記実験結果における抵抗変化量とコンクリート供試体7のひび割れ幅の関係を表わしている。
【0023】
この抵抗変化量とは、あるひび割れ幅のときの抵抗値と曲げ載荷試験を実施する前の抵抗値の差であり、この結果を見れば、ひび割れ幅の増加にしたがってモニタリング材料の抵抗値が増加する傾向が確認され、ひび割れ幅を精度良く推定できる材料であることが分かった。
【0024】
なお、本実施形態では、モニタリング材料4をコンクリート構造物5の表面に配置しているが、コンクリート構造物5の内部に配置してもよい。また、モニタリング材料4は、ゴムなどの柔軟性のあるチューブ1の中に、導電性の粉末2を充填したものを使用しているが、他の実施形態として、NaOH溶液やNacl溶液等の電解質溶液を充填したものも使用できる。
【0025】
【発明の効果】
以上に説明した本発明のコンクリート構造物のひび割れモニタリング材料およびそれを使用したモニタリング方法では、ひび割れとその進展状況を、単純な構造の材料をコンクリート構造物の表面又は内部に配置することで、リアルタイムにモニタリングすることが容易に可能であり、コンクリート構造物の維持管理を確実に行なうことができる。
【0026】
また、従来の光ファイバーによるひび割れのモニタリング方法に比べてコストが安く、その経済性は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のひび割れモニタリング材料の一実施形態における斜視図である。
【図2】図1のモニタリング材料をコンクリート構造物の表面に配置したひび割れ発生前の状態の側断面図である。
【図3】図2のモニタリング材料の正断面図である。
【図4】図2のコンクリート構造物のひび割れ発生後の状態の側断面図である。
【図5】図2から図4までの状態のモニタリング材料を使用してひび割れモニタリング時の電気抵抗値とひび割れ幅の関係線図である。
【図6】本発明のモニタリング材料を使用した方法の確認実験におけるモニタリング材料の斜視図である。
【図7】図6の実験結果を示すモニタリング材料の抵抗値とチューブの伸び量との関係を示す線図である。
【図8】本発明のモニタリング材料をコンクリート供試体に配置して一点載荷曲げ試験を実施した説明用概略斜視図である。
【図9】図8の実験結果を示すモニタリング材料の抵抗変化量とコンクリート供試体のひび割れ幅の関係線図である。
【符号の説明】
1 チューブ
2 粉末
3 端子
4 ひび割れモニタリング材料
5 コンクリート構造物
6 ひび割れ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a crack monitoring material for a concrete structure and a monitoring method using the same, which are capable of monitoring in real time the generation of cracks due to deterioration of the concrete structure and the progress of the cracks in real time.
[0002]
[Prior art]
Concrete such as tunnels and viaducts deteriorates after a certain period of time from casting, causing cracks in the concrete, which may lead to serious accidents. Therefore, monitoring for concrete cracking is being conducted. Therefore, as a concrete crack monitoring device, cracks have been monitored by embedding an optical fiber in the surface or inside of concrete.
[0003]
An example of the use of optical fiber is the use of the micro-bending principle, in which the light passing through the optical fiber has a bent path, the light leaks out at that location, and the intensity of the light passing through the fiber decreases. Etc. are known. However, the method of monitoring the position of a crack by cutting an optical fiber has a problem that if the fiber is cut, it is impossible to perform subsequent monitoring, and there is also a problem that the cost of the optical fiber is high.
[0004]
Attempts have also been made to monitor cracks in concrete with strain gauges embedded in the concrete, but the method of measuring this strain has too high a measurement accuracy, making it difficult to become a criterion for maintenance. There is.
[0005]
Therefore, the conventional method for monitoring cracks in concrete is to install one or more electrically conductive materials having different elongation properties on the surface or inside of the concrete via an insulating material, and to conduct the electrical conductivity of the material. To measure the occurrence of cracks due to the loss of conductivity and the outline of the width of the cracks, or on the concrete surface or inside, crossing the cracks already occurring Two or more different materials with electrical conductivity are installed via an insulating material, the electrical conductivity of the material is measured, and the change in cracking is monitored after the conductivity is lost. (For example, see Patent Document 1).
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-257768
However, in the above-described known invention, two or more types of electrically conductive materials having different elongation properties are installed on the surface or inside of the concrete via an insulating material, and there is a problem that the construction is not easy.
[0008]
Further, as the electrically conductive material used in the above-mentioned known invention, a one-part silicone resin, a two-part silicone resin or an epoxy resin mixed with carbon black (carbon powder) is used. Use a putty filler having a conductivity of 5 kΩ · cm or less and exhibiting a putty shape, or use a one-part silicone resin, a two-part silicone resin or an epoxy resin as a material having electrical conductivity with carbon black (carbon powder). ) And a material that reduces the fluidity without impairing the conductivity, and has a conductivity of 5 kΩ · cm or less and a putty-like filler. The material has a problem that the electric resistance value is large.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention provides a monitoring material having a simple structure, which is excellent in economy and conductivity and capable of monitoring the occurrence and progress of cracks in a concrete structure in real time, and a monitoring method using the same.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a method for monitoring cracks in a concrete structure in which a flexible tube is filled with a conductive powder or an electrolyte solution, and terminals for measuring the resistance of the conductive powder or the electrolyte solution are attached to both ends. The conductive powder is made of carbon powder or metal oxide powder, and the electrolyte solution is made of a crack monitoring material for concrete structures using NaOH solution or Nacl solution. .
[0011]
Furthermore, the above-mentioned crack monitoring material is disposed on the surface or inside of the concrete structure, and the concrete structure for monitoring the occurrence and progress of cracking of the concrete structure by detecting an increase in the electric resistance value of the crack monitoring material. Crack monitoring method.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a material for monitoring cracks of a concrete structure and a monitoring method using the same according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0013]
First, the concept of the present invention will be described. That is, as shown in the perspective view of FIG. 1, the
[0014]
Next, in the concrete structure monitoring method using the
[0015]
Further, as shown in FIG. 4, when a crack occurs in the concrete structure 5, the cross-sectional area of the tube 1 and the
[0016]
That is, after the occurrence of the crack 6, the tube 1 is pulled by following the crack 6, and if the cross-sectional area of the
[0017]
Therefore, the relationship between the electric resistance value and the width of the crack 6 becomes as shown in the diagram of FIG. 5, and if this is grasped, by continuously measuring the electric resistance value, the concrete structure 5 can be obtained. Deformation, that is, the occurrence of cracks and the progress thereof can be monitored in real time.
[0018]
Next, experimental results of two series performed as confirmation experiments in the above embodiment will be described below.
[0019]
First, in the series 1, the
[0020]
The above-described experiment was performed three times, that is, the first time X, the second time Y, and the third time Z, as shown in FIG. 7, and the results are shown in a relationship diagram between the resistance value and the elongation amount of the tube 1. As can be seen from the diagram of FIG. 7, there is a tendency that the resistance value increases with respect to the amount of elongation of the tube 1, and there is no significant difference in the tendency of the resistance value increase in the results of three experiments. It was confirmed that the
[0021]
Next, in the
[0022]
FIG. 9 shows the relationship between the resistance change amount and the crack width of the
[0023]
This resistance change is the difference between the resistance value at a certain crack width and the resistance value before conducting the bending load test. According to this result, the resistance value of the monitoring material increases as the crack width increases. It was confirmed that the material was a material capable of accurately estimating the crack width.
[0024]
In the present embodiment, the
[0025]
【The invention's effect】
In the above-described crack monitoring material for concrete structures of the present invention and the monitoring method using the same, the cracks and the progress thereof are arranged in real time by arranging a material having a simple structure on the surface or inside of the concrete structure. Monitoring can be easily performed, and the maintenance of the concrete structure can be reliably performed.
[0026]
In addition, the cost is lower than that of the conventional method for monitoring cracks using an optical fiber, and the economic efficiency is extremely high.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of one embodiment of a crack monitoring material of the present invention.
FIG. 2 is a side cross-sectional view showing a state before the occurrence of cracks in which the monitoring material of FIG. 1 is disposed on a surface of a concrete structure.
FIG. 3 is a front sectional view of the monitoring material of FIG. 2;
FIG. 4 is a side sectional view of the concrete structure of FIG. 2 in a state after occurrence of cracks.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the electric resistance and the crack width during crack monitoring using the monitoring material in the state shown in FIGS. 2 to 4;
FIG. 6 is a perspective view of a monitoring material in a confirmation experiment of a method using the monitoring material of the present invention.
7 is a diagram showing the relationship between the resistance of the monitoring material and the amount of elongation of the tube, showing the experimental results of FIG. 6;
FIG. 8 is a schematic perspective view for explanation in which the monitoring material of the present invention is placed on a concrete specimen and a one-point loading bending test is performed.
9 is a graph showing the experimental results of FIG. 8, showing the relationship between the resistance change of the monitoring material and the crack width of the concrete specimen.
[Explanation of symbols]
1
Claims (4)
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KR20160085559A (en) * | 2015-01-08 | 2016-07-18 | 한국과학기술원 | Device for Sensing Crack of Concrete Structure |
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CN113418965A (en) * | 2021-06-18 | 2021-09-21 | 深圳格通无线科技有限公司 | Engineering structure health monitoring method |
KR20230113515A (en) | 2020-12-16 | 2023-07-31 | 주식회사 포스코 | High strength cold_rolled, plated steel sheet for home applicances having excellent homogeneous material properties, and method for manufacturing the same |
-
2002
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