JP3738303B2 - Pc鋼材のグラウト充填時における気泡検出装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、橋梁等に用いるPC鋼材のシース内にグラウトを充填する際に生じる気泡を検出する技術に関する。
【0002】
【技術的背景】
中、大規模プレストレスト橋梁に用いるPC鋼材は、PC鋼材を環境から保護するためPC鋼材に、鞘管(シース)を設けグラウトとよばれるモルタルを充填しているものがある。グラウト充填に関し、かなりの頻度で充填不良の可能性があることが最近指摘されている。しかし、検査手段が確立していないため放置されているのが現状である。
グラウト充填時に気泡が混入すると、長年の経過によりクラックが入り、PC鋼材の腐食劣化を引き起こし、最悪の場合橋梁の落下をまねくこともある。事実、英国では施工後30年で橋梁の落下につながる事故が発生している。
日本道路公団では来年度の発注からPC鋼材を使用するに際しては、施工を何らかの形で改善することを施工業者に求めている。
以上のような状況にあって、グラウト充填時に気泡混入を検出する装置があれば、充填時の気泡確認の際に適切な対策をとることができるようになり、安全確保上きわめて重要である。
【0003】
以下の2つの技術が、現在、企画検討されている。
1)光ファイバーによるシース内温度差測定法
シース内に配置した光ファイバーによりグラウト充填前後の各点の温度を測定して温度差から気泡を確認する方法である。
2)弾性波法
グラウト内のPC鋼材に弾性波を入力し、PC鋼材とグラウトとの界面における反射波の到達時間の差異により空孔の有無を判定する方法である。
しかしながら、いずれの方法も実際の構造物で所定の成果はでていないのが現状である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、PC鋼材のグラウト充填時の気泡検出装置を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、PC鋼材のグラウト充填時における気泡検出装置であって、グラウト注入用ホースに接続する検出用継ぎ手と、グラウトに高周波を印加するためのオシレータと、前記オシレータからの高周波を受信するためにグラウトに近接して設けられた検出用電極と、前記検出用電極で受信された高周波の強度変化を検出する検出部とを備え、前記検出用継ぎ手内に、前記オシレータからの高周波をグラウトに印加するための前記励振用電極と、前記検出用電極とをグラウトを挟んで対面する構成で設けたことを特徴とする。
この構成により、充填するグラウト内に気泡が含まれていることを検出することができる。
【0006】
前記検出用継ぎ手内に設けられた前記検出用電極は、少なくとも2つ設けることもでき、これにより、グラウト中の気泡の移動速度を測ることができ、気泡の位置の推測を行うことが可能となる。
前記検出用継ぎ手内に、グラウトを薄く広げる島部を設け、気泡検出精度を高めることにより、大口径のホースを用いてグラウトを充填する場合でも、確実に気泡を検出することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
本発明の実施形態の1つは、PC鋼材のシース内にグラウトを充填するホース継ぎ手部に特殊な配置の電極を設け、気泡が通過する際のアドミタンス変化から気泡を検出するものである。グラウトは大部分が水との混合物のモルタルであり、その中に少量の気泡があるので、このような気泡でも検出するように、高感度とするための特殊な電極配置をしている。グラウトに高周波電界を印加し、この高周波電界の変化を電極で検出することにより、気泡によるアドミタンス変化を検出している。
【0009】
図1は、本発明のシステム構成を示す図である。図1において、PC鋼材300に対して、シース200にグラウト310をホース210から充填している。このグラウト310を送出しているホース210に、気泡検出用の継ぎ手110をつなぎ、そこに、気泡検出装置100を接続している。気泡検出装置100は、高周波を発生するオシレータ104、信号検出部106、表示・制御部108で構成されている。
図2に気泡検出用継ぎ手110の構成例を示す。ホース内のグラウトを取り囲む様に設けた励振用電極114に、オシレータ104からの高周波を印加して、その高周波を同じくホース内のグラウトを取り囲む様に設けた検出用電極116で検出することで、グラウトに気泡が混入した場合の高周波に対するアドミタンス変化を検出して、表示・制御部108で、検出した変化を表示している。空気の比誘電率は1,水の比誘電率は81であるので、水との混合物であるモルタルの比誘電率は、約40程度となり、このような誘電率の差が高周波に対するアドミタンスの変化として検出される。従って、このアドミタンス変化を検出することで、モルタルの混合がうまくいかず、水のみである部分も検出することも可能である。
【0010】
この気泡検出用継ぎ手110には、使用する電極の構成等を含め色々な構成がある。これらの色々な気泡検出用継ぎ手の構成を図3〜図5に示す。
図3に他の気泡検出用継ぎ手110の構成を示す。図3(b)は横断面、図3(a)は、図3(b)のA−Aにおける断面図である。図3(a)(b)に示されているように、気泡検出用継ぎ手110は、励振用電極114と検出用電極116とが向かい合わせの構成となっている。励振用電極114はオシレータ104と接続され、検出用電極116は信号検出部106と接続されている。各電極114,116は絶縁物112で覆った構成となっている。
【0011】
図4は、向かい合わせに設けた電極を2つ設けた場合を示す断面図である。この様な構成とすることで、2つの電極の間を気泡が通る時間を計ることにより、気泡の速度を計測することができ、シース200での気泡の位置を推測することが容易となる。計測した気泡の速度は、表示・制御部108で表示することができる。
【0012】
図5の断面図は、大口径のPC鋼材を作成する場合、多くのグラウトを供給するときに、気泡の検出精度が悪くなるのを防ぐための継ぎ手の構成を示す。グラウト310は、この継ぎ手内に注入されると、中に設けられた島部118により、島部の周囲に薄く広げられる。この部分に励振用電極114および検出用電極116を設けることにより、気泡の検出精度を高めることができる。図5では、島部118の周囲に励振用電極114を設け、外ケースの内側に検出用電極116を設ける例を示しているが、この構成に限るものではなく、例えば、励振用と検出用の電極配置を逆にしてもよい。
【0013】
次に、他の実施形態として、図1のシース200中にも気泡検出のために電極を設けた例を、図6〜図8に示す。
図6に示すように、導電体のシース200内に検出用電極227を多数設け、その検出用電極227をマルチプレクサ109で選択することにより、シース200内のグラウト中の気泡の位置を検出することができる。
図7(a)は、高周波を印加するための電極220と検出用電極227を用いて、シース200内の気泡位置を検出するための具体的構成例を示す図である。図7(b)は、図7(a)のAA’における断面図を示し、電極構成を示す図である。多数の検出用電極227はマルチプレクサ109に接続され、多数の中から1つが選択される。図7(a)に示すように、マルチプレクサ109は表示・制御部108により制御されて、1つの電極を選択するようにしている。選択された電極は検出部107を介して、表示・制御部108と接続されている。シース200内の電極220および検出用電極227は、図7(b)に示すように、絶縁層224上の導電層に印刷手法により形成されている。検出電極227は、電極220とは、分離した状態で、シース内にほぼ等間隔に形成されている。シースの作成については、後で図8を用いて詳しく説明する。導電体で形成されている電極220には、オシレータから高周波が印加されており、その電極220からの高周波をマルチプレクサ109で選択されている電極227で受け、表示・制御部108において、受信高周波の強度を測定することで、気泡を検出することができる。気泡の位置としては、マルチプレクサで選択された検出用電極227の位置を用いることができる。グラウト注入中は、マルチプレクサで検出用電極227を選択することで、気泡の位置をリアルタイムで走査することができる。
図7に示すように、グラウトを供給しているホースに取り付けた気泡検出用継ぎ手110と共に用いることにより、気泡を含んだグラウトを供給したことを検出してから、その気泡がシースのどの部分に行ったかをシース内の電極227を用いることで位置を確定することもできる。
【0014】
この電極を有するシースの作成について、図8を用いて説明する。図8(a)は、シースの構造を示している。シースは鉄のリボン状のものを螺旋状に巻き上げ、相互にかしめることで作成している。このリボン状の鉄板に印刷手法で、図8(b)の部分図に示すように、電極220および電極227を作成している。この電極220および電極227は、導電層をシースとの絶縁を行う絶縁層224上に印刷手法で形成している。検出用電極227と高周波を印加するための励振用電極220とは、絶縁層224上で間を離すことにより電気的に分離されている。検出用電極227は、シースを構成するためのリボン状鉄板に、図8(c)で示すように、螺旋状に巻き上げたときのシース200内に略等間隔に並ぶように設けている。
【0015】
図9は、気泡が検出電極116の近傍を通過したときの検出結果を示している。図9(a)に示すように、高周波(例えば445kHz)を印加して、気泡1および気泡2が検出電極116の近傍を通過すると、図9(b)に示すように、気泡1および気泡2の大きさに従ったアドミタンス変化(高周波検出強度の変化)が検出される。
【0016】
【発明の効果】
上述した本発明の構成を用いることにより、PC鋼材に充填されるグラウト中の気泡を確実に捉えることができる。これにより、グラウトの再充填等の手当を行うことができ、PC鋼材の劣化を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の装置構成を示す図である。
【図2】本発明で用いる気泡検出用継ぎ手内の構成を示す図である。
【図3】気泡検出用継ぎ手内の他の電極構成を示す図である。
【図4】電極を2対設けた例を示す図である。
【図5】大口径のホースを用いる場合の気泡検出用継ぎ手の構成を示す図である。
【図6】シースに気泡検出用の電極を設けた例を示す図である。
【図7】シースに気泡検出用の電極を設けた場合の装置構成を示す図である。
【図8】電極を設けたシースの作成を説明する図である。
【図9】本発明を用いて、気泡を検出した例を示す図である。
【符号の説明】
100 気泡検出装置
104 オシレータ
106 信号検出部
108 表示・制御部
109 マルチプレクサ
110 気泡検出用の継ぎ手
112 絶縁体
114 励振用電極
116 検出用電極
118 島部
200 シース
210 ホース
220 励振用電極
224 絶縁層
227 検出用電極
300 鋼材
310 グラウト
Claims (3)
- PC鋼材のグラウト充填時における気泡検出装置であって、
グラウト注入用ホースに接続する検出用継ぎ手と、
グラウトに高周波を印加するためのオシレータと、
前記オシレータからの高周波を受信するためにグラウトに近接して設けられた検出用電極と、
前記検出用電極で受信された高周波の強度変化を検出する検出部と
を備え、
前記検出用継ぎ手内に、前記オシレータからの高周波をグラウトに印加するための前記励振用電極と、前記検出用電極とをグラウトを挟んで対面する構成で設けたことを特徴とする気泡検出装置。 - 請求項1に記載の気泡検出装置において、
前記検出用継ぎ手内に設けられた前記検出用電極は、少なくとも2つ設けられていることを特徴とする気泡検出装置。 - 請求項1又は2に記載の気泡検出装置において、前記検出用継ぎ手内に、グラウトを薄く広げる島部を設け、気泡検出精度を高めたことを特徴とする気泡検出装置。
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