JP2019203332A - Pre-grout pc steel, and monitoring device and monitoring method using pre-grout pc steel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プレストレストコンクリート(PC:Prestressed Concrete)構造物に用いられるプレグラウトPC鋼材に関し、特に、PC鋼線とそれを被覆する被覆材とこれらのPC鋼線と被覆材との間隙に未硬化状態で充填されPC鋼線が緊張された後に硬化する常温硬化性のプレグラウト樹脂とを含むプレグラウトPC鋼材に関する。また、本発明は、このプレグラウトPC鋼材を用いてプレグラウトPC鋼材の各種状態を監視するモニタリング装置およびモニタリング方法に関する。なお、本発明において、PC鋼線には、PC鋼より線、PC鋼線およびPC鋼棒を含む。 The present invention relates to a pre-grown PC steel material used for a prestressed concrete (PC) structure, and in particular, a PC steel wire, a covering material covering the PC steel wire, and a gap between the PC steel wire and the covering material. The present invention relates to a pre-grout PC steel material including a room temperature-curing pre-grout resin that is hardened after a PC steel wire is tensioned and filled. Moreover, this invention relates to the monitoring apparatus and monitoring method which monitor the various states of a pre-grouting PC steel material using this pre-grouting PC steel material. In the present invention, the PC steel wire includes a PC steel strand, a PC steel wire, and a PC steel rod.
橋梁等においては、ポストテンション工法を用いたプレストレストコンクリート桁(プレストレストコンクリート構造物)が採用されることが多い。このようなポストテンション工法を用いたプレストレストコンクリート構造物においては、コンクリートの打設前にポリエチレン製(樹脂製)または金属製のシースを配置し、コンクリートを打設した後にこのシース中に集合体ケーブル(PC鋼線)を挿入し、コンクリートの強度が所定強度まで達した後に集合体ケーブルを緊張・定着し、最後に、集合体ケーブルの防錆処理および集合体ケーブルとコンクリートとの付着一体化処理を目的として、セメントミルク等(グラウトと呼ばれることがある樹脂配合物)を集合体ケーブルとシースとの間に注入する。この場合、シースの配筋、シース中への集合体ケーブルの挿入およびグラウト注入作業は、非常に煩雑な作業で多大な労力と時間を要するという問題があった。 In bridges and the like, prestressed concrete girders (prestressed concrete structures) using a post-tension method are often used. In a prestressed concrete structure using such a post-tension method, a polyethylene (resin) or metal sheath is placed before placing the concrete, and the concrete cable is placed in the sheath after placing the concrete. (PC steel wire) is inserted, and after the concrete strength reaches the specified strength, the assembly cable is tensioned and fixed. Finally, the assembly cable is rust-proofed and the assembly cable and concrete are bonded and integrated. For this purpose, cement milk or the like (a resin compound sometimes called grout) is injected between the assembly cable and the sheath. In this case, the arrangement of the sheath, the insertion of the assembly cable into the sheath, and the grout injection operation are very complicated operations and require a lot of labor and time.
特許第2559802号公報(特許文献1)は、このような問題を解決する緊張用ケーブルを開示する。この緊張用ケーブルは、鋼線、鋼より線、鋼棒等を複数本使用したケーブルが樹脂、金属等で成形されたシース中に挿入されもしくはシースで被覆されて、緊張材として用いる緊張用ケーブルであって、この緊張材が緊張されるまでは硬化せずに流動性があり、緊張後に常温で硬化するように所要の硬化時間に応じた配合比率で硬化剤が添加されて硬化を開始させてなる鋼材に対する防錆能力を有する樹脂配合物をケーブルとシースとの間隙に充填したことを特徴とする。 Japanese Patent No. 2559802 (Patent Document 1) discloses a tensioning cable that solves such a problem. This tensioning cable is a tensioning cable used as a tensioning material in which a cable using a plurality of steel wires, steel strands, steel bars, etc. is inserted into or covered with a sheath formed of resin, metal, etc. However, until this tension material is tensioned, it does not cure and is fluid, and a curing agent is added at a blending ratio according to the required curing time so as to cure at room temperature after tension, and curing is started. It is characterized in that a gap between the cable and the sheath is filled with a resin compound having a rust prevention ability for the steel material.
この特許文献1に開示された緊張用ケーブルをプレストレストコンクリート構造物に適用する場合には、ポストテンション工法で行われているシースの配筋、ケーブルの挿入およびグラウト注入作業が不要となるので、大幅な省力化及び工期短縮が図られる。また、ケーブルに使用している樹脂配合物は、硬化するまでには流動性があり、かつ、経時的に硬化する性質を持っているので、配筋後コンクリートを打設し、必要な強度が得られた後にPC鋼線を緊張することができ、その後、樹脂が硬化することによってPC鋼線とコンクリートとの間で付着が得られるので、従来のポストテンション工法によるコンクリート構造物と同様な特性を発現させることができる。特に、樹脂を硬化させるために加熱や人為的な手段を用いないので、硬化のための装置、手間がかからず危険もない。 When the tension cable disclosed in Patent Document 1 is applied to a prestressed concrete structure, sheath reinforcement, cable insertion, and grout injection work performed by the post-tension method are not required. Labor saving and construction period can be shortened. In addition, the resin compound used in the cable is fluid before it hardens and has the property of hardening over time. After being obtained, the PC steel wire can be tensioned, and then the resin hardens, so that adhesion is obtained between the PC steel wire and the concrete, so the same properties as the concrete structure by the conventional post-tension method Can be expressed. In particular, since no heating or artificial means are used to cure the resin, there is no danger of equipment and labor for curing.
このように、特許文献1に開示された緊張用ケーブルによると、樹脂を硬化させるために加熱や人為的な手段を用いないので、硬化のための装置、手間がかからず危険もないという大きな長所を備える。
ところで、この特許文献1に開示された緊張用ケーブルの樹脂配合物に関しては、特許文献1には、樹脂が硬化するまでの所要日数は硬化促進剤の量の調整により自由に設定することができると記載されているだけであって、この樹脂を硬化させる過程において硬化状態を実際に検出することについては記載されていない。
As described above, according to the tension cable disclosed in Patent Document 1, since heating and artificial means are not used to cure the resin, there is no need for a device for curing, no trouble, and no danger. Has advantages.
By the way, regarding the resin compound of the tension cable disclosed in Patent Document 1, in Patent Document 1, the required number of days until the resin is cured can be freely set by adjusting the amount of the curing accelerator. However, it does not describe actually detecting the cured state in the process of curing the resin.
樹脂の硬化状態について理論的にはその硬化が解析できても、実際の施工時において樹脂の硬化状態を実際に判断するためには、プレストレストコンクリート構造物の一部を破壊して緊張用ケーブルのシースを取り除いて樹脂を露出させる必要がある。この作業を実施すると、(1)一部であるとしてもその破壊箇所のプレストレス力を戻すことが不可能であること、(2)被覆除去箇所の復旧時に確実な防錆処理を行う必要があり現実的ではないこと、のために、樹脂の硬化状態を検出することは事実上不可能である。その一方、樹脂の硬化状態はプレストレストコンクリート構造物の強度に影響を及ぼすために、樹脂の硬化状態を検出することには大きな意義がある。 Even though the curing state of the resin can theoretically be analyzed, in order to actually determine the curing state of the resin during actual construction, a part of the prestressed concrete structure is destroyed and the tension cable is It is necessary to remove the sheath to expose the resin. If this work is carried out, (1) even if it is a part, it is impossible to return the prestressing force at the broken part, and (2) it is necessary to perform a reliable rust prevention treatment at the time of restoration of the covering removal part. Due to the fact that it is not practical, it is virtually impossible to detect the cured state of the resin. On the other hand, since the cured state of the resin affects the strength of the prestressed concrete structure, it is significant to detect the cured state of the resin.
本発明は、このような意義に鑑みて開発されたものであり、その目的とするところは、プレストレストコンクリート構造物をポストテンション方式により施工する際に、PC鋼線とそれを被覆する被覆材とPC鋼線と被覆材との間隙に未硬化状態で充填されPC鋼線が緊張された後に硬化する常温硬化性のプレグラウト樹脂とを含むプレグラウトPC鋼材におけるプレグラウト樹脂の硬化状態を的確に検出することができる安価に製造可能なプレグラウトPC鋼材を提供することである。さらに本発明の目的は、このプレグラウトPC鋼材を用いてプレグラウトPC鋼材の各種状態を監視するモニタリング装置およびモニタリング方法を提供することである。 The present invention has been developed in view of such significance, and the object of the present invention is to provide a PC steel wire and a covering material for covering it when a prestressed concrete structure is constructed by a post-tension method. Accurately detecting the curing state of the pre-grout resin in the pre-grout PC steel material including the room temperature-curing pre-grout resin that is filled in the gap between the PC steel wire and the coating material in an uncured state and is cured after the PC steel wire is tensioned It is to provide a pre-grout PC steel that can be manufactured at low cost. Furthermore, the objective of this invention is providing the monitoring apparatus and monitoring method which monitor the various states of a pre-grouting PC steel material using this pre-grouting PC steel material.
上記目的を達成するため、本発明のある局面に係るプレグラウトPC鋼材は、以下の技術的手段を講じている。
すなわち、本発明に係るプレグラウトPC鋼材は、プレストレストコンクリート構造物に適用されるプレグラウトPC鋼材であって、緊張力が付与されるPC鋼線と、前記PC鋼線を被覆する被覆材と、前記PC鋼線と前記被覆材との間隙に未硬化状態で充填され、前記PC鋼線が緊張された後に硬化する常温硬化性のプレグラウト樹脂と、前記PC鋼線の長手方向に平行でかつ捻られることなく、前記PC鋼線と接触することなく、前記プレグラウト樹脂に埋設された、光ファイバとを含む。
In order to achieve the above object, a pre-grout PC steel material according to an aspect of the present invention takes the following technical means.
That is, the pre-grouting PC steel according to the present invention is a pre-grouting PC steel applied to a prestressed concrete structure, and includes a PC steel wire to which tension is applied, a covering material that covers the PC steel wire, and the PC The gap between the steel wire and the coating material is filled in an uncured state, and is preheated at room temperature and is cured after the PC steel wire is tensioned, and twisted parallel to the longitudinal direction of the PC steel wire And an optical fiber embedded in the pre-grout resin without contacting the PC steel wire.
好ましくは、前記被覆材は、前記長手方向に垂直な断面から見て、前記PC鋼線中心から前記被覆材側への方向へ、前記被覆材の外表面から突出した空間を構成するリブを備え、前記光ファイバは前記リブに充填された前記プレグラウト樹脂に埋設されたように構成することができる。
さらに好ましくは、前記光ファイバは接着剤を伴うことなく前記プレグラウト樹脂に埋設されたように構成することができる。
Preferably, the covering material includes a rib that forms a space protruding from the outer surface of the covering material in a direction from the center of the PC steel wire to the covering material side when viewed from a cross section perpendicular to the longitudinal direction. The optical fiber can be configured to be embedded in the pre-grout resin filled in the rib.
More preferably, the optical fiber can be configured to be embedded in the pregrout resin without an adhesive.
本発明の別の局面に係るモニタリング装置は以下の技術的手段を講じている。
すなわち、本発明に係るモニタリング装置は、上述したいずれかのプレグラウトPC鋼材を用いて、前記プレグラウトPC鋼材の各種状態を監視するモニタリング装置であって、前記光ファイバに光信号を発信する光信号発信部と、前記光ファイバからの光信号を受信する光信号受信部と、前記光信号受信部で受信された前記光信号を解析することにより前記プレグラウト樹脂の硬化状態を取得する取得部とを含む。
A monitoring device according to another aspect of the present invention employs the following technical means.
That is, the monitoring device according to the present invention is a monitoring device that monitors various states of the pre-grout PC steel using any of the pre-grout PC steel described above, and transmits an optical signal to the optical fiber. An optical signal receiving unit that receives an optical signal from the optical fiber, and an acquisition unit that acquires the cured state of the pre-grout resin by analyzing the optical signal received by the optical signal receiving unit. .
好ましくは、前記モニタリング装置は、前記プレグラウト樹脂の硬化完了を判定する判定部をさらに含むように構成することができる。
さらに好ましくは、前記モニタリング装置は、前記プレグラウト樹脂の硬化完了後に、前記プレグラウトPC鋼材に発生した異常または前記プレグラウトPC鋼材が適用されたプレストレストコンクリート構造物に発生した異常を検出する検出部をさらに含むように構成することができる。
Preferably, the monitoring device may be configured to further include a determination unit that determines completion of curing of the pregrout resin.
More preferably, the monitoring device further includes a detection unit that detects an abnormality that has occurred in the pre-grouting PC steel material or an abnormality that has occurred in a prestressed concrete structure to which the pre-grouting PC steel material has been applied after the pre-grout resin has been cured. It can be constituted as follows.
本発明のさらに別の局面に係るモニタリング方法は以下の技術的手段を講じている。
すなわち、本発明に係るモニタリング方法は、上述したいずれかのプレグラウトPC鋼材を用いて、前記プレグラウト樹脂の硬化状態、前記プレグラウトPC鋼材に発生した異常状態または前記プレグラウトPC鋼材が適用されたプレストレストコンクリート構造物に発生した異常状態を検出するモニタリング方法であって、前記PC鋼線の緊張後であって前記プレグラウト樹脂の硬化開始後において、前記光ファイバに光信号を発信して前記光ファイバから受信した光信号を解析することにより、前記プレグラウト樹脂の硬化状態を取得する取得ステップと、前記取得ステップにおいて取得される前記プレグラウト樹脂の硬化状態に基づいて前記プレグラウト樹脂の硬化完了を判定する判定ステップと、前記判定ステップにより硬化完了と判定された後に、前記光ファイバに光信号を発信して前記光ファイバから受信した光信号を解析することにより、前記プレグラウトPC鋼材に発生した異常状態または前記プレグラウトPC鋼材が適用されたプレストレストコンクリート構造物に発生した異常状態を検出する検出ステップとを含む。
A monitoring method according to still another aspect of the present invention employs the following technical means.
That is, the monitoring method according to the present invention uses any of the above-described pre-grout PC steel materials, a cured state of the pre-grouting resin, an abnormal state generated in the pre-grouting PC steel material, or a pre-stressed concrete structure to which the pre-grouting PC steel material is applied. A monitoring method for detecting an abnormal state occurring in an object, wherein the optical signal is transmitted to the optical fiber and received from the optical fiber after the PC steel wire is tensioned and after the pregrout resin is cured. An acquisition step of acquiring a cured state of the pregrout resin by analyzing an optical signal, and a determination step of determining the completion of the curing of the pregrout resin based on the cured state of the pregrout resin acquired in the acquisition step; Curing is completed by the determination step. After being determined, an optical signal is transmitted to the optical fiber and an optical signal received from the optical fiber is analyzed, whereby an abnormal state generated in the pregrout PC steel material or a prestressed concrete structure to which the pregrout PC steel material is applied And a detecting step for detecting an abnormal state occurring in the object.
本発明に係るプレグラウトPC鋼材によると、プレストレストコンクリート構造物をポストテンション方式により施工する際に、PC鋼線とそれを被覆する被覆材とPC鋼線と被覆材との間隙に未硬化状態で充填されPC鋼線が緊張された後に硬化する常温硬化性のプレグラウト樹脂とを含むプレグラウトPC鋼材におけるプレグラウト樹脂の硬化状態を的確に検出することができる安価に製造可能なプレグラウトPC鋼材を提供することができる。さらに、このプレグラウトPC鋼材を用いてプレグラウトPC鋼材の各種状態を監視するモニタリング装置およびモニタリング方法を提供することができる。 According to the pre-grout PC steel material according to the present invention, when a prestressed concrete structure is constructed by the post-tension method, the space between the PC steel wire and the covering material covering the PC steel wire and the PC steel wire and the covering material is filled in an uncured state. It is possible to provide a pre-grout PC steel that can be manufactured at low cost and can accurately detect the curing state of the pre-grout resin in the pre-grout PC steel including the room temperature-curable pre-grout resin that hardens after the PC steel wire is strained. it can. Furthermore, it is possible to provide a monitoring device and a monitoring method for monitoring various states of the pre-grout PC steel material using the pre-grout PC steel material.
以下、本発明の実施の形態に係るプレグラウトPC鋼材、このプレグラウトPC鋼材を用いたモニタリング装置およびモニタリング方法を、図面に基づき説明する。
[プレグラウトPC鋼材の構造]
本実施の形態に係るプレグラウトPC鋼材の構造について、プレグラウトPC鋼材の断面図である図1(A)〜図1(D)を参照して説明する。なお、このプレグラウトPC鋼材は、PC鋼線として、素線の構成本数、線径およびより状態等が異なる各種のPC鋼より線、線径等が異なる各種のPC鋼線、または、線径(棒径)等が異なる各種のPC鋼棒を含むものである。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a pre-grout PC steel material according to an embodiment of the present invention, a monitoring device and a monitoring method using the pre-grout PC steel material will be described with reference to the drawings.
[Structure of pre-grout PC steel]
The structure of the pre-grout PC steel material according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 1 (A) to FIG. In addition, this pre-grout PC steel material is a PC steel wire. Various PC steel wires with different wire diameters, wire diameters, etc. This includes various types of PC steel bars with different rod diameters.
図1(A)および図1(B)がPC鋼線としてPC鋼より線110を採用したプレグラウトPC鋼材100およびプレグラウトPC鋼材200であって、図1(C)および図1(D)がPC鋼線として1の素線から構成されるPC鋼線またはPC鋼棒(以下においてはPC鋼線310で代表させて説明する)を採用したプレグラウトPC鋼材300およびプレグラウトPC鋼材400である。また、図1(A)および図1(C)がPC鋼線を被覆する被覆材としてリブ140があるリブ付き被覆材130を採用したプレグラウトPC鋼材100およびプレグラウトPC鋼材300であって、図1(B)および図1(D)がPC鋼線を被覆する被覆材としてリブがないリブなし被覆材230を採用したプレグラウトPC鋼材200およびプレグラウトPC鋼材400である。なお、図1(A)〜図1(D)のいずれもPC鋼線の長手方向(プレグラウトPC鋼材の長手方向と同じ)に垂直な断面図であって、端部処理が施される場合の両端部以外は同じ断面図である。また、図1(A)〜図1(D)において同じ構成については同じ参照符号を付しており、重複する説明は繰り返さない。
1 (A) and 1 (B) are a pre-grout
図1(A)〜図1(D)に示すように、本実施の形態に係るプレグラウトPC鋼材100(リブあり被覆、PC鋼より線)、プレグラウトPC鋼材200(リブなし被覆、PC鋼より線)、プレグラウトPC鋼材300(リブあり被覆、PC鋼線)、プレグラウトPC鋼材400(リブなし被覆、PC鋼線)は、プレストレストコンクリートに適用されるプレグラウトPC鋼材であって、緊張力が付与されるPC鋼線(PC鋼より線110またはPC鋼線310)と、PC鋼線を被覆する被覆材(リブ付き被覆材130またはリブなし被覆材230)と、PC鋼線と被覆材との間隙に未硬化状態で充填されPC鋼線が緊張された後に硬化する常温硬化性のプレグラウト樹脂120とを含む。
As shown in FIG. 1 (A) to FIG. 1 (D), the pre-grout PC steel material 100 (covered with ribs, PC steel strand), the pre-grout PC steel material 200 (cover without ribs, PC steel strand) according to the present embodiment ), Pre-grout PC steel 300 (coated with ribs, PC steel wire), pre-grout PC steel 400 (coated without ribs, PC steel wire) is a pre-grout PC steel applied to prestressed concrete and is given tension. PC steel wire (
これらのプレグラウトPC鋼材の特徴的な構造として、このPC鋼線の長手方向に平行でかつ捻られることなくPC鋼線と接触することなくプレグラウト樹脂(後硬化樹脂やエポキシ樹脂と記載する場合がある)120に埋設された光ファイバ150を含む。
ここで、この特徴的な構造以外については、これらのプレグラウトPC鋼材100、200、300、400は、上述した特許文献1に開示された公知のプレグラウトPC鋼材であって、常温硬化性のプレグラウト樹脂120をPC鋼線の表面に未硬化状態で塗布して被覆材であるシース管で覆ったPC鋼線であって、一例として、出願人が製造販売するアフターボンド(登録商標)PC鋼線が挙げられる。
As a characteristic structure of these pre-grout PC steel materials, it is parallel to the longitudinal direction of this PC steel wire, and is not twisted and may be described as a pre-grout resin (post-cured resin or epoxy resin) without contacting with the PC steel wire. ) Including an
Here, except for this characteristic structure, these pre-grout
このような公知のプレグラウトPC鋼材における未硬化状態のプレグラウト樹脂120に埋設される光ファイバ150は、(1)特殊な構造を備えない通常の構造の光ファイバであって、(2)PC鋼線の長手方向(プレグラウトPC鋼材の長手方向と同じ)に平行でかつ捻られることなくPC鋼線と接触することなく埋設されている。このように光ファイバ150をプレグラウト樹脂120に埋設するにあたり、(PC鋼線に接触させるために)特殊な構造の光ファイバを用いる必要もなく、(PC鋼より線に接触させるためにより状態に沿って)捻るような特殊な形態で光ファイバを埋設する必要もなく、PC鋼線に接触させるような特殊な位置関係で光ファイバを埋設する必要もないために(さらに後述するように光ファイバ150は接着剤を伴うことなく未硬化状態で充填されたプレグラウト樹脂120に埋設されているために)、本実施の形態に係るプレグラウトPC鋼材を安価に製造することができる。なお、光ファイバ150の埋設本数は図示した1本に限定されるものではない。
The
ここで、PC鋼線の長手方向に平行でかつ捻られることなく埋設されているとは、PC鋼線がPC鋼より線110の場合において、PC鋼線のひずみを光ファイバ150により検出する等の目的でPC鋼より線110に接触させるためにPC鋼より線110のより(撚り、捻れ)に対応させて光ファイバ150が捻られている場合を含まないことを意味するものである。このため、完全に平行な場合以外を除外して、完全に平行な場合のみを意味するものではなく、PC鋼線の長手方向に平行でかつ捻られることなく埋設されているとは、PC鋼線の長手方向に「略」平行でかつ「実質的に」捻られることなく埋設されていることを意味する。すなわち、本実施の形態に係るプレグラウトPC鋼材の製造工程においてPC鋼線と光ファイバ150との一部が互いに平行でなく、光ファイバ150の一部が捻れて製造されたものであっても構わない。
Here, the fact that the PC steel wire is parallel to the longitudinal direction of the PC steel wire and is not twisted means that, when the PC steel wire is a
さらに、PC鋼線と接触することなく埋設されているとは、PC鋼線のひずみを光ファイバにより検出する等の目的でPC鋼線(PC鋼より線、PC鋼線、PC鋼棒)に接触させて光ファイバ150が埋設されている場合を含まないことを意味するものである。このため、完全に接触しない場合以外を除外して、完全に接触しない場合のみを意味するものではなく、PC鋼線と接触することなく埋設されているとは、PC鋼線と「実質的に」接触することなく埋設されていることを意味する。すなわち、本実施の形態に係るプレグラウトPC鋼材の製造工程においてPC鋼線と光ファイバとの一部どうしが接触して製造されたものであっても構わない。
Furthermore, being buried without contacting with the PC steel wire means that the PC steel wire (PC steel strand, PC steel wire, PC steel rod) is used for the purpose of detecting the strain of the PC steel wire with an optical fiber. This means that the case where the
図1(A)および図1(C)に示すプレグラウトPC鋼材100およびプレグラウトPC鋼材300においては、リブ付き被覆材130がPC鋼線の長手方向に垂直な断面から見て、PC鋼線中心から被覆材側への方向へ、被覆材の外表面から突出した空間を構成するリブ140を備える。そして、上述したようにPC鋼線の長手方向に平行でかつ捻られることなくPC鋼線と接触することなく埋設される光ファイバ150は、このリブ140に充填されたプレグラウト樹脂120に埋設されている。
In the pre-grout
一方、図1(B)および図1(D)に示すプレグラウトPC鋼材200およびプレグラウトPC鋼材400においては、リブなし被覆材230がこのようなリブ140を備えない。上述したようにPC鋼線の長手方向に平行でかつ捻られることなくPC鋼線と接触することなく埋設される光ファイバ150は、(リブが存在しないためにリブではなく)PC鋼線と被覆材リブなし230との間隙に未硬化状態で充填されたプレグラウト樹脂120に埋設されている。
On the other hand, in the pre-grout
なお、図1(A)〜図1(D)のいずれのプレグラウトPC鋼材100、200、300、400であっても、光ファイバ150は接着剤を伴うことなく未硬化状態で充填されたプレグラウト樹脂120に埋設されている。このプレグラウト樹脂120は、PC鋼線が緊張された後に硬化する常温硬化性を備えるために、接着剤を伴うことなく光ファイバ150を埋設してもプレグラウト樹脂120が硬化した後においては、光ファイバ150を含みPC鋼線(PC鋼より線110またはPC鋼線310)、プレグラウト樹脂120および被覆材(リブ付き被覆材130またはリブなし被覆材230)が(プレストレストコンクリート構造物とともに)一体化される。そのため、接着剤を用いることなくこのプレグラウト樹脂120が硬化した後においては、PC鋼線(PC鋼より線110またはPC鋼線310)と光ファイバ150と(プレストレストコンクリート構造物と)が一体化される。
In any of the pre-grout
光ファイバ150は、プレグラウト樹脂120の硬化が完了するまではプレグラウト樹脂の硬化による収縮に起因する圧力変化を測定するセンサとして、プレグラウト樹脂120の硬化が完了した後はPC鋼線のひずみ変化を測定するセンサとして用いられる。この光ファイバ150は、PC鋼線に接触させるために特殊な構造を備えるものではなく、公知の一般的なたとえばコアとクラッドとで構成されるものを好適に利用できる。
The
光ファイバ150を埋設する本数は、上述した単数(1本)に限定されるものではなく複数本でもよく、プレグラウト樹脂120の硬化が完了するまでの圧力変化およびプレグラウト樹脂120の硬化が完了した後のひずみ変化の測定方式に応じて適宜選択できる。
プレグラウト樹脂120の硬化が完了するまでは、プレグラウト樹脂120が備える常温硬化性によって、硬化開始から時間の経過に従ってプレグラウト樹脂120が硬化して、この硬化に従ってプレグラウト樹脂120が収縮する。プレグラウト樹脂120が収縮するとこのプレグラウト樹脂120に埋設された光ファイバ150もプレグラウト樹脂120の収縮に対応して受ける圧力が変化する。従って、光ファイバへ入出力する光信号を解析することにより光ファイバ150が受ける圧力(または圧力変化)を測定し、間接的にプレグラウト樹脂120の硬化状態を測定することができる。
The number of the
Until the curing of the
プレグラウト樹脂120の硬化が完了した後において、PC鋼線、PC鋼材またはプレストレストコンクリート構造物(これらをまとめてPC鋼線等またはPC鋼材等と記載する場合がある)の伸縮等を含む異常によってひずみが発生した場合、PC鋼線等と一体化された光ファイバ150もPC鋼線等の変形に対応してひずむ。従って、光ファイバへ入出力する光信号を解析することにより光ファイバ150のひずみ(またはひずみ変化)を測定し、間接的にPC鋼線等のひずみ(またはひずみ変化)を測定することができる。
[モニタリング装置およびモニタリング方法]
上述した構造を備えるプレグラウトPC鋼材を用いてプレグラウトPC鋼材等の各種状態を監視するモニタリング装置およびモニタリング方法について以下に詳しく説明する。
After the
[Monitoring device and monitoring method]
A monitoring apparatus and a monitoring method for monitoring various states of the pre-grout PC steel material using the pre-grout PC steel material having the above-described structure will be described in detail below.
このモニタリング装置は、光ファイバ150に光信号を発信する光信号発信部と、光ファイバからの光信号を受信する光信号受信部と、光信号受信部で受信された光信号を解析することによりプレグラウト樹脂120の硬化状態を取得する取得部とを含む。さらに、このモニタリング装置は、プレグラウト樹脂120の硬化完了を判定する判定部を含むこともできる。さらに、このモニタリング装置は、プレグラウト樹脂120の硬化完了後に、プレグラウトPC鋼材に発生した異常またはプレグラウトPC鋼材が適用されたプレストレストコンクリート構造物に発生した異常を検出する検出部を含むこともできる。
The monitoring device analyzes an optical signal received by the optical signal receiver, an optical signal receiver that transmits an optical signal from the
本発明の実施の形態に係るモニタリング装置の一例を以下に詳しく説明する。
このモニタリング装置は、光ファイバ150の両端からレーザ光を入出力するタイプの測定装置である。なお、光ファイバ150の片端からレーザ光を入出力するタイプの測定装置であっても構わない。いずれであっても、入出力される光信号に基づいて光ファイバ150の長手方向の圧力分布およびひずみ分布を解析することにより、プレグラウトPC鋼材の長手方向の各位置に発生している圧力変化およびひずみ変化を検出することができる。
An example of the monitoring apparatus according to the embodiment of the present invention will be described in detail below.
This monitoring device is a type of measuring device that inputs and outputs laser light from both ends of the
モニタリング装置は、光ファイバ150に光信号を発信する光信号発信部と、光ファイバ150からの光信号を受信する光信号受信部と、光信号受信部で受信された光信号を解析することによりプレグラウト樹脂120の硬化状態を取得する取得部と、プレグラウト樹脂120の硬化完了を判定する判定部と、プレグラウト樹脂120の硬化完了後に、プレグラウトPC鋼材に発生した異常またはプレグラウトPC鋼材が適用されたプレストレストコンクリート構造物に発生した異常を検出する検出部を含む。なお、モニタリング装置は、これらの取得部、判定部および検出部に加えて、プレグラウト樹脂120の硬化状態およびPC鋼材等のひずみ状態を表示する表示部を備える。
The monitoring device analyzes the optical signal received by the optical signal receiving unit, the optical signal receiving unit that receives the optical signal from the
光信号発信部と光信号受信部とはたとえば一体の測定器として構成されてもよく、取得部、判定部および検出部はたとえばコンピュータ等の演算装置およびその演算装置で実行されるプログラムにより実現されていても構わないし、表示部はたとえば演算装置による演算結果を画面表示するディスプレイモニタにより実現されていても構わない。
取得部、判定部および検出部を演算装置およびその演算装置で実行されるプログラムにより実現した場合には、これらの取得部、判定部および検出部は、以下のように実現される。
The optical signal transmitter and the optical signal receiver may be configured as an integrated measuring device, for example, and the acquisition unit, the determination unit, and the detection unit are realized by an arithmetic device such as a computer and a program executed by the arithmetic device, for example. The display unit may be realized by, for example, a display monitor that displays the calculation result of the calculation device on the screen.
When the acquisition unit, the determination unit, and the detection unit are realized by an arithmetic device and a program executed by the arithmetic device, the acquisition unit, the determination unit, and the detection unit are realized as follows.
取得部は、プレグラウト樹脂120の硬化開始から光信号受信部で受信された光信号を解析して、プレグラウト樹脂120の収縮に対応して変化する圧力変化に基づいてプレグラウト樹脂120の硬化状態を取得する。
判定部は、取得部で取得されたプレグラウト樹脂120の硬化状態に基づいて、たとえば単位時間あたり圧力変化がしきい値以下になると圧力変化が非常に小さくなり(もうこれ以上収縮しないと判定して)プレグラウト樹脂120の硬化が完了したと判定する。
The acquisition unit analyzes the optical signal received by the optical signal receiving unit from the start of curing of the
Based on the cured state of the
検出部は、プレグラウト樹脂120の硬化完了後から取得部と同じように機能して、光信号受信部で受信された光信号を解析して、光ファイバ150と(プレグラウト樹脂120および被覆材とともに)一体化されたPC鋼線のひずみ、および/または、光ファイバ150と(PC鋼線、プレグラウト樹脂120および被覆材とともに)一体化されたこのプレグラウトPC鋼材が適用されたプレストレストコンクリート構造物のひずみを検出する。この場合において、検出部は、プレグラウト樹脂120の硬化完了時における光信号の解析値を基準値として記憶しておいて、たとえばこの基準値からのひずみ変化がしきい値以上になるとこのプレグラウトPC鋼材に発生した異常またはこのプレグラウトPC鋼材が適用されたプレストレストコンクリート構造物に発生した異常を検出する。
The detection unit functions in the same manner as the acquisition unit after completion of the curing of the
次に、このモニタリング装置を用いたモニタリング方法について図2を参照して説明する。図2は、プレグラウトPC鋼材の長手方向のある位置(特定の1ヶ所の位置)における状態量の経時的変化を示すグラフであって、横軸を時間軸として、縦軸をプレグラウト樹脂120の硬化度(圧力変化)またはひずみ変化として、光信号受信部で受信された(プレグラウトPC鋼材の長手方向のある位置における)光信号の解析値(またはその解析値に基づく数値)を示す。この図2に示すグラフはたとえば表示部であるディスプレイモニタに表示される。また、光信号受信部で受信された光信号に基づいて、プレグラウトPC鋼材の長手方向の複数の位置におけるプレグラウト樹脂120の硬化度(圧力変化)または複数の位置におけるひずみ変化を検出することも可能である。この場合には、硬化異常およびひずみ異常の有無に加えてこれらの異常発生箇所を特定することができる。
Next, a monitoring method using this monitoring apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a graph showing the change over time of the state quantity at a certain position (one specific position) in the longitudinal direction of the pre-grout PC steel material, with the horizontal axis representing the time axis and the vertical axis representing the curing of the
このモニタリング方法は、PC鋼線の緊張後であってプレグラウト樹脂120の硬化開始後において(図2において硬化開始t=0以降のプレグラウト樹脂モニタリング期間)、光ファイバ150に光信号を発信して光ファイバから受信した光信号を解析することにより、プレグラウト樹脂120の硬化状態を取得部が取得する取得ステップと、取得ステップにおいて取得されるプレグラウト樹脂120の硬化状態に基づいてプレグラウト樹脂120の硬化完了を判定部が判定する判定ステップと、判定ステップにより硬化完了と判定された後において(図2において硬化完了以降のPC鋼線ひずみモニタリング期間)、光ファイバに光信号を発信して光ファイバから受信した光信号を解析することによりプレグラウトPC鋼材に発生した異常状態またはプレグラウトPC鋼材が適用されたプレストレストコンクリート構造物に発生した異常状態を検出部が検出する検出ステップとを含む。
In this monitoring method, after tension of the PC steel wire and after the start of curing of the pre-grouting resin 120 (pre-grouting resin monitoring period after the start of curing t = 0 in FIG. 2), an optical signal is transmitted to the
プレグラウト樹脂120の硬化が完了するまでの取得ステップにおける取得部の構成および動作とプレグラウト樹脂120の硬化が完了した後の検出ステップにおける検出部の構成および動作とは基本的に同じであって、同じ構成および動作により、プレグラウト樹脂120の硬化状態、および、プレグラウトPC鋼材に発生した異常状態またはプレグラウトPC鋼材が適用されたプレストレストコンクリート構造物に発生した異常状態をモニタリングできる点が、PC鋼線のひずみを光ファイバで検出する従来の技術と大きく異なる。
The configuration and operation of the acquisition unit in the acquisition step until the curing of the
以上のようにして、本実施の形態に係るプレグラウトPC鋼材によると、安価に製造できるとともに、プレストレストコンクリート構造物をポストテンション方式により施工する際に、PC鋼線とそれを被覆する被覆材とPC鋼線と被覆材との間隙に未硬化状態で充填されPC鋼線が緊張された後に硬化する常温硬化性のプレグラウト樹脂とを含むプレグラウトPC鋼材におけるプレグラウト樹脂の硬化状態を的確に検出することができる。さらに、このプレグラウトPC鋼材を用いたモニタリング装置およびモニタリング方法によると、プレグラウト樹脂の硬化状態、プレグラウトPC鋼材に発生した異常状態またはプレグラウトPC鋼材が適用されたプレストレストコンクリート構造物に発生した異常状態を的確に検出することができる。 As described above, according to the pre-grout PC steel material according to the present embodiment, it can be manufactured at a low cost, and when the prestressed concrete structure is constructed by the post-tension method, the PC steel wire, the covering material for covering the PC steel wire, and the PC It is possible to accurately detect the curing state of the pre-grout resin in the pre-grout PC steel material including the room temperature-curing pre-grout resin which is filled in the gap between the steel wire and the coating material in an uncured state and is cured after the PC steel wire is tensioned. it can. Further, according to the monitoring apparatus and monitoring method using the pre-grout PC steel, the pre-grout resin is cured, the abnormal state generated in the pre-grout PC steel, or the abnormal state generated in the pre-stressed concrete structure to which the pre-grout PC steel is applied. Can be detected.
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
本発明は、プレストレストコンクリート構造物に適用されるプレグラウトPC鋼材およびそのモニタリング技術に好ましく、プレグラウト樹脂の硬化状態、プレグラウトPC鋼材に発生した異常状態またはプレグラウトPC鋼材が適用されたプレストレストコンクリート構造物に発生した異常状態を的確に検出することのできる点で特に好ましい。 The present invention is preferable for pre-grout PC steel applied to a prestressed concrete structure and its monitoring technology, and is generated in a pre-stressed concrete structure to which a pre-grout PC steel material is applied, a hardened state of a pre-grout resin, an abnormal state generated in the pre-grouting PC steel. This is particularly preferable in that the abnormal state can be accurately detected.
100 プレグラウトPC鋼材(リブあり被覆、PC鋼より線)
110 PC鋼より線(PC鋼線)
120 プレグラウト樹脂
150 光ファイバ
200 プレグラウトPC鋼材(リブなし被覆、PC鋼より線)
310 PC鋼線、PC鋼棒(PC鋼線)
300 プレグラウトPC鋼材(リブあり被覆、PC鋼線)
400 プレグラウトPC鋼材(リブなし被覆、PC鋼線)
100 pre-grout PC steel (ribbed coating, PC steel strand)
110 PC steel stranded wire (PC steel wire)
120
310 PC steel wire, PC steel bar (PC steel wire)
300 Pre-grout PC steel (coated with ribs, PC steel wire)
400 Pre-grout PC steel (Ribless coating, PC steel wire)
Claims (7)
緊張力が付与されるPC鋼線と、
前記PC鋼線を被覆する被覆材と、
前記PC鋼線と前記被覆材との間隙に未硬化状態で充填され、前記PC鋼線が緊張された後に硬化する常温硬化性のプレグラウト樹脂と、
前記PC鋼線の長手方向に平行でかつ捻られることなく、前記PC鋼線と接触することなく、前記プレグラウト樹脂に埋設された、光ファイバとを含む、プレグラウトPC鋼材。 Pre-grout PC steel applied to prestressed concrete structures,
PC steel wire to which tension is applied,
A covering material for covering the PC steel wire;
Room temperature curable pregrout resin that is filled in an uncured state in the gap between the PC steel wire and the coating material and is cured after the PC steel wire is tensioned,
A pre-grout PC steel material including an optical fiber embedded in the pre-grout resin without being in contact with the PC steel wire without being twisted and parallel to the longitudinal direction of the PC steel wire.
前記光ファイバは前記リブに充填された前記プレグラウト樹脂に埋設された、請求項1に記載のプレグラウトPC鋼材。 The covering material includes a rib that configures a space protruding from the outer surface of the covering material in a direction from the PC steel wire center to the covering material side as seen from a cross section perpendicular to the longitudinal direction,
The pre-grouting PC steel material according to claim 1, wherein the optical fiber is embedded in the pre-grouting resin filled in the rib.
前記光ファイバに光信号を発信する光信号発信部と、
前記光ファイバからの光信号を受信する光信号受信部と、
前記光信号受信部で受信された前記光信号を解析することにより前記プレグラウト樹脂の硬化状態を取得する取得部とを含む、モニタリング装置。 A pre-grout PC steel material according to any one of claims 1 to 3, wherein the pre-grout PC steel material is a monitoring device that monitors various states of the pre-grouting PC steel material,
An optical signal transmitter for transmitting an optical signal to the optical fiber;
An optical signal receiver for receiving an optical signal from the optical fiber;
A monitoring device comprising: an acquisition unit that acquires the cured state of the pre-grout resin by analyzing the optical signal received by the optical signal reception unit.
前記PC鋼線の緊張後であって前記プレグラウト樹脂の硬化開始後において、前記光ファイバに光信号を発信して前記光ファイバから受信した光信号を解析することにより、前記プレグラウト樹脂の硬化状態を取得する取得ステップと、
前記取得ステップにおいて取得される前記プレグラウト樹脂の硬化状態に基づいて前記プレグラウト樹脂の硬化完了を判定する判定ステップと、
前記判定ステップにより硬化完了と判定された後に、前記光ファイバに光信号を発信して前記光ファイバから受信した光信号を解析することにより、前記プレグラウトPC鋼材に発生した異常状態または前記プレグラウトPC鋼材が適用されたプレストレストコンクリート構造物に発生した異常状態を検出する検出ステップとを含む、モニタリング方法。 Using the pre-grout PC steel material according to any one of claims 1 to 3, a cured state of the pre-grouting resin, an abnormal state generated in the pre-grouting PC steel material, or a pre-stressed concrete structure to which the pre-grouting PC steel material is applied. A monitoring method for detecting an abnormal state that has occurred,
After the tension of the PC steel wire and after the hardening of the pregrout resin is started, an optical signal is transmitted to the optical fiber and an optical signal received from the optical fiber is analyzed to determine a hardening state of the pregrouting resin. An acquisition step to acquire;
A determination step of determining completion of curing of the pregrout resin based on a cured state of the pregrout resin acquired in the acquisition step;
After determining that the curing is completed by the determination step, an abnormal state generated in the pre-grout PC steel or the pre-grout PC steel by transmitting an optical signal to the optical fiber and analyzing the optical signal received from the optical fiber And a detecting step for detecting an abnormal state occurring in the prestressed concrete structure to which the is applied.
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