JP2005043220A - Sensor and method for monitoring crack in concrete structure - Google Patents

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JP2005043220A JP2003277695A JP2003277695A JP2005043220A JP 2005043220 A JP2005043220 A JP 2005043220A JP 2003277695 A JP2003277695 A JP 2003277695A JP 2003277695 A JP2003277695 A JP 2003277695A JP 2005043220 A JP2005043220 A JP 2005043220A
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crack
concrete
concrete structure
cracks
width
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Atsuro Moriwake
敦郎 守分
Takahiko Amino
貴彦 網野
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Toa Corp
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Toa Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sensor for monitoring a crack, which directly checks the width of the crack in a concrete structure, and to provide a method for monitoring the crack in the concrete structure, which detects an increase in the width of the crack in real time by using the sensor and can properly send information such as caution, danger or the like to a keeper of the structure in accordance with states of the structure. <P>SOLUTION: A plurality of conductive metal plates 2 are arranged on a rubber plate 1 so that the metal plates 2 overlap each other by an overlap value w in accordance with the width of the crack. When the rubber plate 1 is extended more than the overlap value w of the metal plates 2, the occurrence of the crack having the width equal to the overlap value of the metal plates 2 can be detected. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、コンクリート構造物のひび割れ幅の状況を検知し、コンクリート構造物の
管理者へその状況に応じた適確な対応情報を提供するコンクリート構造物のひび割れモ
ニタリング用センサーおよびその製造方法ならびにひび割れモニタリング方法に関する
The present invention relates to a crack monitoring sensor for a concrete structure, a manufacturing method thereof, and a crack, which detects the crack width of the concrete structure and provides an appropriate response information corresponding to the situation to the manager of the concrete structure. It relates to the monitoring method.

トンネルや高架橋等のコンクリートは、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。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
は経路に曲がりがあると、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。
Since concrete, such as tunnels and viaducts, cracks in the concrete due to deterioration and may lead to a serious accident, monitoring is conducted to monitor the cracks in the concrete. Therefore, as a concrete crack monitoring device, conventionally, an optical fiber is embedded in the concrete surface to monitor the crack. As an example of using an optical fiber, if the light passing through the optical fiber is bent, the light leaks to the outside and the intensity of the light passing through the fiber is reduced. Etc. are known. However, the method of monitoring the position of the crack by cutting the optical fiber has a problem that if the fiber is cut, the subsequent monitoring cannot be performed, and the cost of the optical fiber is high.

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われているが、このひずみを測定する方法では、測定位
置が限定されることや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。
In addition, monitoring of the cracks in the concrete with a strain gauge embedded in the concrete is also performed, but this strain measurement method is limited in the measurement position and the measurement accuracy is too high. Therefore, there is a drawback that it is difficult to be a judgment criterion.

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。)
特開2002−257769号公報
Therefore, the conventional method for monitoring cracks in concrete is to install one kind or two or more kinds of electrically conductive materials having different elongation properties on the surface or inside of the concrete via an insulating material, and the electrical conductivity of the material. , And the outline of the crack occurrence and the width of the crack is detected due to the loss of electrical conductivity, or the surface of the concrete or the inside of the crack is crossed over the cracks that have already occurred. There are two or more different types of electrically conductive materials installed via an insulating material, the electrical conductivity of the material is measured, and the change in cracking is monitored by the loss of electrical conductivity. Yes (see, for example, Patent Document 1)
JP 2002-257769 A

しかしながら、上記の公知の発明ではひび割れが増加しているかどうかの傾向は判る
が、ひび割れ幅の値そのものは判らなかった。
However, in the above-described known invention, the tendency of whether or not cracks are increasing can be seen, but the value of crack width itself has not been found.

また、従来のコンクリート構造物のひび割れモニタリング用センサーは、電気抵抗の
変化からひび割れ幅を予測しており、コンクリート構造物のひび割れの絶対値を直接確
認できなかった。
In addition, conventional crack monitoring sensors for concrete structures predict the crack width from changes in electrical resistance, and the absolute value of cracks in the concrete structure cannot be directly confirmed.

本発明は、コンクリート構造物のひび割れ幅を直接確認するひび割れモニタリング用
センサーを提供するとともに、そのセンサーを使用してコンクリート構造物のひび割れ
幅の増加量をリアルタイムに検出できるコンクリート構造物のひび割れ幅検出方法と、
そのコンクリート構造物の状況に応じて、例えば、ひび割れ発生によりコンクリートが
落下する可能性があるとき、トンネルや市街地の高架橋では人身事故に繋がる可能性が
あるが、海上の桟橋では人身事故になる可能性は低い等という状況に応じて、それぞれ
注意や危険等の情報をコンクリート構造物の管理者に適確に伝達できるコンクリート構
造物のひび割れモニタリング方法を提供する。
The present invention provides a crack monitoring sensor for directly confirming the crack width of a concrete structure, and the detection of the crack width of a concrete structure that can detect the increase in the crack width of the concrete structure in real time using the sensor. Method and
Depending on the condition of the concrete structure, for example, when concrete may fall due to the occurrence of a crack, there is a possibility that it may lead to personal injury at a tunnel or viaduct in an urban area, but there is a possibility of personal injury at a sea pier. Provide a method for monitoring cracks in concrete structures that can appropriately convey information such as cautions and dangers to the manager of the concrete structures according to the low situation.

本発明は、コンクリート構造物の表面に張り付けるコンクリートのひび割れに追従し
て伸びる材料の上に、導電性のある複数の金属板を、検出するコンクリートのひび割れ
の幅に応じてそれぞれ互いにオーバーラップさせて配置し、金属板のオーバーラップの
長さ以上コンクリートのひび割れに追従して伸びる材料が伸びると、金属板のオーバー
ラップ幅のひび割れが増加したことを検知するコンクリート構造物のひび割れモニタリ
ング用センサーからなり、その製造方法は、複数の金属板のオーバーラップ幅だけ予め
コンクリートのひび割れに追従して伸びる材料を伸張し、その上に各金属板の一部分を
貼付けて平面状に配列し、次いでコンクリートのひび割れに追従して伸びる材料の伸張
を解除して各金属板をオーバーラップさせるようにして製造する。
According to the present invention, a plurality of conductive metal plates are overlapped with each other in accordance with the width of the concrete crack to be detected on the material that extends following the crack of the concrete attached to the surface of the concrete structure. From the sensor for monitoring cracks in the concrete structure that detects the increase in cracks in the overlap width of the metal plate when the material that extends following the cracks in the concrete extends longer than the overlap length of the metal plate In the manufacturing method, a material that extends following the cracks of the concrete is stretched in advance by the overlap width of a plurality of metal plates, and a part of each metal plate is pasted thereon and arranged in a plane, and then the concrete Release the extension of the material that extends following the crack and overlap each metal plate Prepared by.

そして本発明のモニタリング方法は、コンクリート構造物がおかれる種々の状況に応
じて、注意や危険と判断するひび割れ増加幅を決定し、コンクリート構造物の表面にそ
のひび割れ増加幅を検知する上記センサーを取り付け、上記センサーの計測により得ら
れたひび割れ増加幅に対応する注意や危険等の情報を、インターネット経由または携帯
電話によるパケット通信等でそのコンクリート構造物の管理者に提供することにより行
う。
According to the monitoring method of the present invention, according to various situations in which the concrete structure is placed, the crack increasing width determined to be caution or danger is determined, and the sensor for detecting the crack increasing width is detected on the surface of the concrete structure. This is done by providing the manager of the concrete structure via the Internet or packet communication with a mobile phone, etc., with information such as cautions and dangers corresponding to the increased width of cracks obtained by mounting and measuring the sensor.

本発明のモニタリング用センサーは、直接コンクリート構造物のひび割れ幅を確認し
、監視することができる。さらに、従来の電気抵抗の変化からひび割れ幅を予測するセ
ンサーと組合わせて利用すればより効果的にひび割れ幅の確認ができる。
The monitoring sensor of the present invention can directly check and monitor the crack width of a concrete structure. Furthermore, the crack width can be confirmed more effectively if used in combination with a sensor that predicts the crack width based on the change in electrical resistance.

また、本発明のひび割れモニタリング方法によれば、コンクリート構造物のひび割れ
幅の増加量をリアルタイムで検出するとともに、その構造物の状況に応じて、それぞれ
の注意や危険等の情報をコンクリート構造物の管理者に適確に伝達することができる。
In addition, according to the crack monitoring method of the present invention, the amount of increase in the crack width of the concrete structure is detected in real time, and information such as cautions and dangers of the concrete structure is obtained according to the state of the structure. It can be communicated appropriately to the administrator.

以下図面を参照して本発明の実施例を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は本発明のコンクリート構造物のひび割れモニタリング用センサーの配置側面図
であり、図2は図1の矢印A部分の要部拡大側面図である。
FIG. 1 is an arrangement side view of a crack monitoring sensor for a concrete structure according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged side view of an essential part of an arrow A portion in FIG.

まず、このひび割れモニタリング用センサーは、ひび割れするコンクリート構造物の
表面に張り付ける厚さ1.0mm程度、幅20mmのテープ状で数10m単位にロール
状に巻いたゴム板1の上に、銅、錫、ハンダ等の導伝性があり、接触抵抗が低い複数の
金属板2を、検出するコンクリートのひび割れの幅に応じてそれぞれwで示すようにオ
ーバーラップさせて配置することにより構成されている。
First, the crack monitoring sensor is made of copper, on a rubber plate 1 rolled in a unit of several tens of meters in a tape shape with a thickness of about 1.0 mm and a width of 20 mm attached to the surface of a cracked concrete structure. A plurality of metal plates 2 having conductivity such as tin and solder and having a low contact resistance are arranged so as to overlap each other as indicated by w according to the width of cracks in the concrete to be detected. .

なお、ゴム板1に代えてコンクリートのひび割れに追従して伸びる材料、例えば厚さ
t<0.2mmのプラスチックや不織布や織布を使用してもよい。
Instead of the rubber plate 1, a material that extends following cracks in the concrete, for example, a plastic, a nonwoven fabric, or a woven fabric having a thickness t <0.2 mm may be used.

上記の各金属板2のオーバーラップwの長さ以上ゴム板1が伸びると、電気抵抗が無
限大となることで、金属板2のラップ幅のひび割れが発生したことを検知できるように
なっている。
When the rubber plate 1 extends beyond the length of the overlap w of each metal plate 2 described above, it becomes possible to detect the occurrence of cracks in the wrap width of the metal plate 2 because the electric resistance becomes infinite. Yes.

上記の構成からなるひび割れモニタリング用センサーは、検出するコンクリートのひ
び割れを例えば0.5mmと1.0mmの2段階とすれば、金属板2のオーバーラップ
wを0.5mmとしたものと、1.0mmとしたものを同一のゴム板1または図示して
いない別のゴム板1に配置する。
In the crack monitoring sensor having the above-described configuration, if the concrete cracks to be detected are, for example, two stages of 0.5 mm and 1.0 mm, the overlap w of the metal plate 2 is 0.5 mm; What is 0 mm is placed on the same rubber plate 1 or another rubber plate 1 not shown.

なお、この金属板2の長さは、5から20mm程度の範囲内に適宜設定し、ゴム板1
との接着部分の範囲は2mm以下とすることが好ましい。
The length of the metal plate 2 is appropriately set within a range of about 5 to 20 mm, and the rubber plate 1
It is preferable that the range of the adhesion part is 2 mm or less.

上記のセンサーの各金属板2のオーバーラップwの取り方としては、ゴム板1をオー
バーラップwさせる幅だけ予め伸ばしておいて、その上に銅版などの金属板2を順次重
ねることなく平面状に接して配設し、一部を接着して貼付け、その後ゴム板1の伸張を
ゆるめて元に戻せば、金属板2同士を所定の幅wでオーバーラップできる。その際、ゴ
ム板1を伸ばす程度によって、ラップwの大きさを設定でき、現実には、ラップwは0
.5mm以上にも可能である。
As a method of taking the overlap w of each metal plate 2 of the above-described sensor, the rubber plate 1 is stretched in advance by a width for overlapping the rubber plate 1, and the metal plate 2 such as a copper plate is not laminated on the flat plate in order. The metal plates 2 can be overlapped with each other with a predetermined width w if the rubber plates 1 are adhered and pasted together, and then the rubber plates 1 are loosened and returned to their original positions. At that time, the size of the wrap w can be set by the extent to which the rubber plate 1 is stretched.
. It can be 5 mm or more.

上記のセンサーをコンクリート構造物の表面に張り付けることにより、金属板2のオ
ーバーラップwの長さ以上ゴム板1が伸びると、電気抵抗が無限大となり、金属板2の
ラップ幅のひび割れが増加したことを検知できる。
When the rubber plate 1 extends beyond the length of the overlap w of the metal plate 2 by attaching the above sensor to the surface of the concrete structure, the electric resistance becomes infinite and the crack of the lap width of the metal plate 2 increases. Can be detected.

次に、コンクリート構造物のひび割れモニタリング方法は、コンクリート構造物がお
かれる種々の状況に応じて、危険や注意と判断するひび割れ増加幅を決定し、コンクリ
ート構造物の表面にそのひび割れ増加幅に応じて金属板をラップさせた上記センサーを
取り付け、所定の時間(任意の時間に設定可能)ごとに、コンクリート構造物に設置し
た図1、図2のセンサーの電気抵抗値(電圧と電流から算出)を計測し、その時の時刻
をコンピュータに記憶する。
Next, the crack monitoring method for concrete structures determines the crack increase width that is judged as dangerous or caution according to various situations where the concrete structure is placed, and the surface of the concrete structure depends on the crack increase width. Attach the sensor wrapped with a metal plate and set the electrical resistance value (calculated from the voltage and current) of the sensor of Fig. 1 and Fig. 2 installed on the concrete structure at every predetermined time (can be set at any time) Is measured and the time at that time is stored in the computer.

さらに、所定時間ごとに、コンピュータに記憶されたデータを携帯電話によるパケッ
ト通信またはインターネットによりひび割れ状況を判断するコンピュータに送られる。
なお、これらのコンピュータ構造物がある場所に必要な電源は、電力会社からの電源が
ない場合は、ソーラパネルを設置してもよい。
Further, at predetermined intervals, the data stored in the computer is sent to a computer that determines the cracking status by packet communication using a mobile phone or the Internet.
Note that a solar panel may be installed as a necessary power source in the place where these computer structures are located when there is no power source from an electric power company.

ひび割れの状況を判断するコンピュータでは、上記センサーの電気抵抗が無限大とな
ったときに、当該センサーのオーバーラップw幅のひび割れが増加したことを検知し、
そのひび割れ増加幅に対応する判断基準に応じてコンピュータ構造物の管理者が保有す
るコンピュータへインターネットでその状態を送る。また、その状態をコンクリート構
造物の管理者の携帯電話へパケット通信で送ることも可能である。
The computer that determines the cracking condition detects that when the electrical resistance of the sensor has become infinite, it detects that the crack of the overlap width of the sensor has increased,
The state is sent over the Internet to a computer held by the administrator of the computer structure in accordance with a criterion corresponding to the increased width of the crack. It is also possible to send the state by packet communication to the cellular phone of the concrete structure manager.

以上に説明した本発明のセンサーは、従来は不可能であったひび割れ幅を直接監視す
ることが可能である。さらに、従来の電気抵抗の変化からひび割れ幅を予測するセンサ
ーと組合わせて利用すると、ひび割れ幅の確認ができるので効果的である。
The sensor of the present invention described above can directly monitor the crack width, which has been impossible in the past. Furthermore, when used in combination with a sensor that predicts the crack width from the change in electrical resistance, it is effective because the crack width can be confirmed.

本発明のひび割れモニタリング用センサーの一実施例における配置側面図である。It is an arrangement | positioning side view in one Example of the sensor for crack monitoring of this invention. 図1の矢印A部分の要部拡大側面図である。It is a principal part expanded side view of the arrow A part of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 ゴム板
2 金属板
w オーバーラップ
1 Rubber plate 2 Metal plate w Overlap

Claims (3)

コンクリート構造物の表面に張り付けるコンクリートのひび割れに追従して伸びる材料の上に、導電性のある複数の金属板を、検出するコンクリートのひび割れの幅に応じてそれぞれ互いにオーバーラップさせて配置し、金属板のオーバーラップの長さ以上コンクリートのひび割れに追従して伸びる材料が伸びると、金属板のオーバーラップ幅のひび割れが増加したことを検知するコンクリート構造物のひび割れモニタリング用センサー。   A plurality of conductive metal plates are placed on top of the material that follows the cracks in the concrete attached to the surface of the concrete structure, overlapping each other according to the width of the concrete crack to be detected, A sensor for monitoring cracks in a concrete structure that detects an increase in cracks in the overlap width of a metal plate when the material that stretches following the cracks in the concrete exceeds the overlap length of the metal plate. 複数の金属板のオーバーラップ幅だけ予めコンクリートのひび割れに追従して伸びる材料を伸張し、その上に各金属板の一部分を貼付けて平面状に配列し、次いでコンクリートのひび割れに追従して伸びる材料の伸張を解除して各金属板をオーバーラップさせるようにした請求項1記載のコンクリート構造物のひび割れモニタリング用センサーの製造方法。   A material that stretches following the cracks of concrete in advance by the overlap width of multiple metal plates, pastes a part of each metal plate on it and arranges it in a flat shape, and then extends a material that follows the cracks of concrete The method for manufacturing a crack monitoring sensor for a concrete structure according to claim 1, wherein the metal plates are overlapped by releasing the extension. コンクリート構造物がおかれる種々の状況に応じて、注意や危険と判断するひび割れ増加幅を決定し、コンクリート構造物の表面にそのひび割れ増加幅を検知する請求項1に記載のセンサーを取り付け、上記センサーの計測により得られたひび割れ増加幅に対応する注意や危険等の情報を、インターネット経由または携帯電話によるパケット通信等でそのコンクリート構造物の管理者に提供するコンクリート構造物のひび割れモニタリング方法。   The sensor according to claim 1, wherein a crack increasing width to be determined as caution or danger is determined according to various situations in which the concrete structure is placed, and the crack increasing width is detected on the surface of the concrete structure. A method for monitoring cracks in a concrete structure that provides information such as cautions and dangers corresponding to the increase in cracks obtained by sensor measurements to the manager of the concrete structure via the Internet or packet communication via a mobile phone.
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