JP3144266B2 - Deterioration detection method for concrete structures - Google Patents
Deterioration detection method for concrete structuresInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、コンクリート構造物の
劣化検知方法に関し、さらに詳しくは繊維強化プラスチ
ックで補強または補修され、かつセンサー機能を有する
コンクリート構造物の劣化検知方法に関する。The present invention relates, of the concrete structure
More specifically, the present invention relates to a method for detecting deterioration of a concrete structure reinforced or repaired with fiber reinforced plastic and having a sensor function.
【０００２】[0002]
【従来の技術】橋、トンネル、煙突や建物などのコンク
リート構造物は、長年の使用によりクンクリートの中性
化や錆の発生による劣化、通行する車両重量の緩和によ
る負荷の増大、地震による損傷やより大きな地震を想定
した耐震基準の見直しなどによって、補修・補強が必要
となってきている。さて、コンクリート構造物の劣化状
態の把握は、人間がコンクリートの表面状態、とくにク
ラックの進展状態や、その大きさを観察することによっ
て行われている。コンクリート構造物の観察は、広範囲
にをわたり人間が行うわけであるから、時によっては、
クラックを見逃したりして不正確でありまた、大変な労
力を必要とされる。2. Description of the Related Art Concrete structures such as bridges, tunnels, chimneys and buildings deteriorate due to neutralization of kuncrete and rust due to long-term use, the load increases due to the reduction in the weight of passing vehicles, and damage due to earthquakes. Repairs and reinforcements have become necessary due to the review of seismic standards for large earthquakes. The deterioration state of a concrete structure is grasped by a person observing the state of the surface of the concrete, particularly the state of crack propagation, and the size thereof. Observation of concrete structures is done by humans over a wide area, so in some cases,
It is inaccurate to miss cracks and requires great effort.
【０００３】コンクリート構造物を補修・補強する代表
的な工法として、鋼板をコンクリートに接着させる鋼板
補強工法が知られているが、鋼板は重く、取扱いに困難
を伴う。このようなことから最近、鉄よりも特性に優れ
る、炭素繊維などの補強繊維に樹脂を含浸さた、いわゆ
る繊維強化プラスチックで補強または補修する工法が注
目されている。しかしながら、たとえコンクリート構造
物を補強・補強しても、クンクリートの中性化や錆の発
生による劣化は進む。このコンクリート構造物は、繊維
強化プラスチックで覆われているので、コンクリート表
面が見えない。したがって、このコンクリート構造物の
劣化状態の把握も、人間の観察に拠らざるをえないが、
繊維強化プラスチックで覆われていない箇所でのクンク
リート表面の劣化状態の観察による推測や、繊維強化プ
ラスチックの状態変化の観察によらざるをえず、不正確
であるのみならず、コンクリート構造物の異常の発見が
遅れてしまうという問題がある。As a typical method for repairing and reinforcing concrete structures, a steel plate reinforcing method of bonding a steel plate to concrete is known, but the steel plate is heavy and is difficult to handle. For these reasons, a method of reinforcing or repairing with a so-called fiber-reinforced plastic in which a resin is impregnated with a reinforcing fiber such as carbon fiber, which is superior in characteristics to iron, has been attracting attention. However, even if the concrete structure is reinforced or reinforced, deterioration due to neutralization of kuncrete or generation of rust proceeds. This concrete structure is covered with fiber reinforced plastic so that the concrete surface is not visible. Therefore, it is inevitable to grasp the deterioration state of this concrete structure by human observation,
Observation of the deterioration state of the kuncrete surface at places not covered with fiber reinforced plastic and observation of the change in the state of fiber reinforced plastic have to be carried out. There is a problem that detection of an abnormality is delayed.
【０００４】さて、最近、何等かの原因で負荷されたこ
とによるコンクリート構造物の歪みを、コンクリートに
埋め込んだ炭素繊維とガラス繊維からなるＦＲＰの、電
気抵抗の変化で検出する方法が、「強化プラスチック
ス」Vol.41,No.4,p.16〜p.18（1995年）に記載されてい
る。これは、引張り歪みが大きくなると炭素繊維の切断
が段階的に進み、電気抵抗が大きくなる原理を利用しよ
うとするものであるが、樹脂の種類によっては炭素繊維
の切断が段階的に進まず、一気に切断してしまったり、
また、樹脂と繊維の割合によって、電気抵抗のレベルが
異なるなど、再現性や信頼性といった点で問題があっ
た。[0004] Recently, a method of detecting distortion of a concrete structure due to a load applied for some reason by a change in electric resistance of FRP made of carbon fiber and glass fiber embedded in concrete has been described as "reinforced." Plastics ", Vol. 41, No. 4, p. 16 to p. 18 (1995). This is to try to use the principle that the cutting of the carbon fiber progresses stepwise when the tensile strain increases and the electrical resistance increases, but depending on the type of resin, the cutting of the carbon fiber does not progress stepwise, Cutting at a stretch,
In addition, there is a problem in reproducibility and reliability, for example, the level of electric resistance varies depending on the ratio of resin and fiber.
【０００５】[0005]
【発明の解決しようとする課題】本発明は、このような
現状に着目し、簡単でかつ確実にコンクリートの劣化状
態が検出可能なコンクリート構造物の劣化検知方法を提
供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for detecting deterioration of a concrete structure, which can simply and reliably detect the state of deterioration of concrete, focusing on the current situation.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、繊維強化プラスチックがコンクリートの表面に接着
されてなるコンクリート構造物に前記繊維強化プラスチ
ックの補強繊維より小さい破断伸度で、かつ破断伸度の
異なる、少なくとも２種類の歪みゲージを接着してお
き、該歪みゲージの電気抵抗変化を検出してコンクリー
ト構造物の劣化状態を検知することを特徴とするコンク
リート構造物の劣化検知方法が提供される。In order to achieve the above object, a concrete structure in which a fiber-reinforced plastic is adhered to the surface of concrete has a breaking elongation smaller than that of the reinforcing fiber of the fiber-reinforced plastic and a breaking elongation. Degree
A method for detecting deterioration of a concrete structure, characterized in that at least two different strain gauges are bonded to each other, and a change in electric resistance of the strain gauge is detected to detect a deterioration state of the concrete structure. .
【０００７】本発明に係わるコンクリート構造物の劣化
検知方法を、具体的な実施態様を図面を参照して説明す
る。図１は、本発明の一実施態様に係わるコンクリート
構造物の劣化検知方法を示しており、図１においてコン
クリート構造物１は、繊維強化プラスチック２に覆わ
れ、歪みゲージ３が取り付けられている。 Deterioration of concrete structure according to the present invention
A specific embodiment of the detection method will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a method for detecting deterioration of a concrete structure according to one embodiment of the present invention. In FIG. 1, a concrete structure 1 is covered with a fiber reinforced plastic 2 and a strain gauge 3 is attached.
【０００８】コンクリート構造物の劣化が進行したり、
設計基準の見直しなどで、コンクリート構造物１を補修
したり補強する場合、繊維強化プラスチック２を構成す
る一方向性シートや二方向性織物などの繊維方向がコン
クリート１に埋め込まれた鉄筋の配筋方向となるように
積層、成形され、繊維強化プラスチック２が応力を分担
し、鉄筋が負担する応力を緩和する。このため、繊維強
化プラスチック２とコンクリート１は接着剤または繊維
強化プラスチックのマトリックス樹脂によって接着され
ている。図１において歪みゲージ３は繊維軸の方向の異
常が検出出来るように、その方向を定めて接着させてい
る。すなわち、歪みゲージ３の金属箔や金属線で作られ
たゲージの素子の長さ方向が補強繊維の繊維軸の方向と
なるように接着させればよい。Deterioration of concrete structures progresses,
When repairing or reinforcing the concrete structure 1 by reviewing the design standards, the fiber direction of the fiber such as a unidirectional sheet or a bidirectional woven fabric constituting the fiber reinforced plastic 2 is laid in the concrete 1 with reinforcing bars. The fiber reinforced plastics 2 are laminated and formed so as to be oriented in the same direction, and the stress is shared by the fiber reinforced plastics 2, and the stress borne by the reinforcing steel is relieved. Therefore, the fiber reinforced plastic 2 and the concrete 1 are bonded by an adhesive or a matrix resin of the fiber reinforced plastic. In FIG. 1, the strain gauge 3 is bonded in a predetermined direction so that an abnormality in the direction of the fiber axis can be detected. That is, the length direction of the element of the gauge made of a metal foil or metal wire strain gauges 3 it is sufficient to contact wear such that the direction of the fiber axis of the reinforcing fibers.
【０００９】本発明に用いる繊維強化プラスチックを構
成する補強繊維は、マルチフイラメントからなる炭素繊
維、ガラス繊維やポリアラミド繊維などの高強度、高弾
性率繊維であって、なかでも炭素繊維は耐薬品性に優
れ、長年使用してもコンクリートの強アルカリに犯され
ることはなく、補強繊維として好ましく用いられる。こ
のような補強繊維は、たて方向に配列し、よこ糸が細い
補助糸で織組織した一方向織物や補強繊維をたて方向お
よびよこ方向に配列した二方向織物、補強繊維を一方向
に並行に配列しメッシュ状の支持材で荷担した一方向材
や、これらにあらかじめ樹脂を含浸したプリプレグなど
のシート状の繊維材として用いられる。マトリックスと
なる樹脂は、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽
和ポリエステル樹脂やフェノール樹脂などの熱硬化性樹
脂が用いられるが、なかでもエポキシ樹脂は、接着力が
大きく耐アルカリ性に優れるので好ましい。なお、マト
リックス樹脂は熱硬化性樹脂に限定する必要はなく、ナ
イロン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレ
ン樹脂、塩化ビニルエステル樹脂、ポリウレタン樹脂な
どの熱可塑性樹脂であってもよい。The reinforcing fibers constituting the fiber-reinforced plastic used in the present invention are high-strength, high-modulus fibers such as carbon fibers made of multifilament, glass fibers and polyaramid fibers. Among them, carbon fibers are chemically resistant. It does not suffer from the strong alkali of concrete even when used for many years, and is preferably used as a reinforcing fiber. Such reinforcing fibers are arranged in a warp direction, and a unidirectional woven fabric in which weft yarns are woven with a thin auxiliary yarn, a bidirectional woven fabric in which reinforcing fibers are arranged in a warp direction and a weft direction, and reinforcing fibers are parallel in one direction. It is used as a one-way material which is arranged in a matrix and is supported by a mesh-like support material, or a sheet-like fibrous material such as a prepreg in which these are impregnated with a resin in advance. A thermosetting resin such as an epoxy resin, a vinyl ester resin, an unsaturated polyester resin, or a phenol resin is used as the matrix resin. Among them, an epoxy resin is preferable because of its high adhesive strength and excellent alkali resistance. The matrix resin does not need to be limited to a thermosetting resin, but may be a thermoplastic resin such as a nylon resin, an ABS resin, a polypropylene, a polyethylene resin, a vinyl chloride resin, and a polyurethane resin.
【００１０】また、繊維強化プラスチックとコンクリー
トとの接着剤はエポキシ系接着剤やアクリル系接着剤、
ウレタン系接着剤などで、繊維強化プラスチックのマト
リックスとなる樹脂を接着剤として用いることもでき
る。[0010] The adhesive between the fiber reinforced plastic and the concrete is an epoxy adhesive, an acrylic adhesive,
A resin serving as a matrix of a fiber-reinforced plastic, such as a urethane-based adhesive, can be used as the adhesive.
【００１１】 歪みゲージは、通常歪みの検出に用いる歪
みゲージであって、少なくとも補強繊維より破断伸度の
小さな、かつ破断伸度の異なる、少なくとも２種類のゲ
ージを用いる。この歪みは、ストレンメータによって電
気抵抗変化として検出し、記録することも可能である。
また、破断伸度の小さな歪みゲージを用い、それ以上の
歪みが掛かると素子が切断するので、電気導通性の有無
を調査することによって、繊維強化プラスチックまたは
コンクリート面が規定値以上の歪みがかかったかどうか
の判定が可能となる。また、各歪みゲージの破断伸度の
差が少なくとも０．２％以上異なると、繊維強化プラス
チックまたはコンクリート面の歪み履歴をより正確に把
握することが可能となる。 [0011] Strain gauges are usually used for strain detection.
Gauge, at least the elongation at break of the reinforcing fiber
small, And at least two types having different elongation at breakGet
UsingYou.This distortion is transmitted by a strain meter.
It is also possible to detect and record as a change in air resistance.
In addition, use a strain gauge with a small elongation at break.
The element is cut off when the distortion is applied, so the presence or absence of electrical conductivity
By investigating the fiber reinforced plastic or
Whether the concrete surface has been distorted beyond the specified value
Can be determined. In addition, the breaking elongation of each strain gauge
If the difference differs by at least 0.2% or more, fiber reinforced plus
More accurate strain history of tick or concrete surface
It becomes possible to grasp.
【００１２】ところで、長年経過すると、コンクリート
の引張強度が小さいので、最も引張応力が大きく作用す
るコンクリートの表面からヒビ割れが発生したり、鉄筋
の錆によりコンクリートが膨れる。したがって、歪みゲ
ージをコンクリートに接着させておくと、コンクリート
に発生するヒビ割れや膨れで歪みゲージが破断または電
気抵抗が大きくなり、劣化状態を検出しやすくなる。By the way, after many years, since the concrete has a low tensile strength, cracks are generated from the surface of the concrete where the tensile stress acts most, and the concrete swells due to rust of the reinforcing steel. Therefore, distortion distortion
When the surface is adhered to the concrete, the strain gauge breaks or the electric resistance increases due to cracks or swelling generated in the concrete, and the deterioration state can be easily detected.
【００１３】また、繊維強化プラスチックとコンクリー
トの間の接着剤層に歪みゲージを埋め込んでおくと、コ
ンクリートのヒビ割れが大きく成長し、ヒビ割れに水が
浸入し、繊維強化プラスチックとコンクリートとの間の
接着剤層を劣化させ、繊維強化プラスチックの応力の分
担が出来なくなってしまう状態を検出することが出来
る。When a strain gauge is embedded in the adhesive layer between the fiber reinforced plastic and concrete, cracks in the concrete grow greatly, water penetrates into the cracks, and the gap between the fiber reinforced plastic and concrete is increased. Can be detected when the adhesive layer is deteriorated and the stress of the fiber reinforced plastic cannot be shared.
【００１４】また、歪みゲージが繊維強化プラスチック
の外表面に接着されていると、繊維強化プラスチックの
全体的な破壊やコンクリート繊維からの強化プラスチッ
クの剥離など全体的な劣化状態を検出することが出来
る。Further, when the strain gauge is adhered to the outer surface of the fiber reinforced plastic, it is possible to detect the entire deterioration state such as the total destruction of the fiber reinforced plastic and the peeling of the reinforced plastic from the concrete fiber. .
【００１５】図２〜図６は本発明のコンクリート構造物
の劣化検知方法の実施例を説明する図で、図２は橋脚
４、図３は橋げた５、図４は床版６、図５は煙突７のコ
ンクリートの外表面に、図６はトンネル８内面のコンク
リートの外表面に、繊維強化プラスチックが接着してい
る状態を示している。これら実施例では一方向性シート
の繊維材９の繊維軸方向が１層づつコンクリート構造物
の長さ方向と幅方向になるように積層し成形されている
（図２〜図６中、歪みゲージの図示は省略している）
が、これら積層枚数や積層方向は適宜必要に応じて決め
ればよい。2 to 6 show concrete structures according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining an embodiment of a method for detecting deterioration of a pier, FIG. 2 is a pier 4, FIG. 3 is a bridge 5, FIG. 4 is a floor slab 6, FIG. 5 is an outer surface of concrete of a chimney 7, and FIG. 2 shows a state in which fiber-reinforced plastic is adhered to the outer surface of the concrete. In these embodiments, the unidirectional sheet is laminated and formed so that the fiber axis direction of the fiber material 9 of the unidirectional sheet is one layer at a time in the length direction and the width direction of the concrete structure (see strain gauges in FIGS. 2 to 6). Is not shown)
However, the number of layers and the direction of lamination may be appropriately determined as needed.
【００１６】[0016]
【発明の効果】本発明のコンクリート構造物の劣化検知
方法は、繊維強化プラスチックで補強補修されたコンク
リートの劣化状態を歪みゲージによる電気の導通性の調
査や電気抵抗の変化によって検出できるので、コンクリ
ートに発生しているクラックを見逃すようなことはな
く、正確に劣化状態を点検することができる。また、早
期にコンクリート構造物の異常を発見することが出来
る。According to the present invention , deterioration detection of a concrete structure according to the present invention is performed.
Method, since the deterioration state of the reinforcing repaired concrete with fiber-reinforced plastic can change the result the detection of electrical conduction of the investigation or electrical resistance due to strain gauges, things like miss cracks occurring in the concrete However, it is possible to accurately check the deterioration state. In addition, abnormalities in the concrete structure can be found at an early stage.
【図１】本発明のコンクリート構造物の劣化検知方法を
説明する部分破断斜視図である。FIG. 1 is a partially broken perspective view illustrating a method for detecting deterioration of a concrete structure according to the present invention.
【図２】本発明のコンクリート構造物の劣化検知方法の
具体的実施例を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a concrete example of a method for detecting deterioration of a concrete structure according to the present invention.
【図３】本発明のコンクリート構造物の劣化検知方法の
具体的実施例を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a concrete example of a method for detecting deterioration of a concrete structure according to the present invention.
【図４】本発明のコンクリート構造物の劣化検知方法の
具体的実施例を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a concrete example of a method for detecting deterioration of a concrete structure according to the present invention.
【図５】本発明のコンクリート構造物の劣化検知方法の
具体的実施例を説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a concrete example of the method for detecting deterioration of a concrete structure according to the present invention.
【図６】本発明のコンクリート構造物の劣化検知方法の
具体的実施例を説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a concrete example of the method for detecting deterioration of a concrete structure according to the present invention.
１：コンクリート構造物 ２：繊維強化プラスチック ３：歪みゲージ ４：橋脚 ５：橋げた ６：床版 ７：煙突 ８：トンネル ９：一方向シートの繊維材1: Concrete structure 2: Fiber reinforced plastic 3: Strain gauge 4: Bridge pier 5: Bridge 6: Floor slab 7: Chimney 8: Tunnel 9: Unidirectional sheet fiber material
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) E04B 1/16 E04C 5/00 - 5/20 E01G 1/00 - 23/00 E04G 23/00 - 23/08 G01M 19/00 - 19/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) E04B 1/16 E04C 5/00-5/20 E01G 1/00-23/00 E04G 23/00-23 / 08 G01M 19/00-19/02
Claims (11)
面に接着されてなるコンクリート構造物に前記繊維強化
プラスチックの補強繊維より小さい破断伸度で、かつ破
断伸度の異なる、少なくとも２種類の歪みゲージを接着
しておき、該歪みゲージの電気抵抗変化を検出してコン
クリート構造物の劣化状態を検知することを特徴とする
コンクリート構造物の劣化検知方法。1. A concrete structure comprising a fiber-reinforced plastic bonded to a concrete surface and having a breaking elongation smaller than that of the reinforcing fiber of the fiber-reinforced plastic and breaking the fiber.
A method for detecting deterioration of a concrete structure, comprising: adhering at least two strain gauges having different degrees of elongation, and detecting a change in electric resistance of the strain gauge to detect a deterioration state of the concrete structure. .
クリートの間に接着されてなることを特徴とする請求項
１記載のコンクリート構造物の劣化検知方法。2. The method for detecting deterioration of a concrete structure according to claim 1, wherein the strain gauge is bonded between the fiber reinforced plastic and concrete.
クリート間の接着剤層に埋め込まれてなることを特徴と
する請求項１記載のコンクリート構造物の劣化検知方
法。3. The method for detecting deterioration of a concrete structure according to claim 1, wherein the strain gauge is embedded in an adhesive layer between the fiber reinforced plastic and the concrete.
面に接着されてなることを特徴とする請求項１記載のコ
ンクリート構造物の劣化検知方法。4. The method for detecting deterioration of a concrete structure according to claim 1, wherein the strain gauge is bonded to an outer surface of the fiber reinforced plastic.
あることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項
に記載のコンクリート構造物の劣化検知方法。5. The method for detecting deterioration of a concrete structure according to claim 1 , wherein a difference in elongation at break is at least 0.2% or more.
致するように接着してなることを特徴とする請求項１な
いし５のいずれか１項に記載のコンクリート構造物の劣
化検知方法。6. A concrete structure according to any one of claims 1 a <br/> stone 5 the direction of the strain gauge is characterized by being bonded so as to match the fiber axis of the reinforcing fibers Deterioration detection method.
徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のコン
クリート構造物の劣化検知方法。7. A method for detecting deterioration of the concrete structure according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the concrete structure is a slab.
徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のコン
クリート構造物の劣化検知方法。8. A method for detecting deterioration of the concrete structure according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the concrete structure is a bridge girder.
徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のコン
クリート構造物の劣化検知方法。9. A method for detecting deterioration of the concrete structure according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the concrete structure is a bridge pier.
とを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載
のコンクリート構造物の劣化検知方法。10. A method for detecting deterioration of the concrete structure according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the concrete structure is a tunnel.
特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のコ
ンクリート構造物の劣化検知方法。11. A method for detecting deterioration of the concrete structure according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the concrete structure is a stack.
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| JP15166695A JP3144266B2 (en) | 1995-06-19 | 1995-06-19 | Deterioration detection method for concrete structures |
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| JPH094048A JPH094048A (en) | 1997-01-07 |
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