JP5811768B2

JP5811768B2 - Sensor device, sensor system, and concrete state measuring method

Info

Publication number: JP5811768B2
Application number: JP2011236339A
Authority: JP
Inventors: 孝雄宮澤; 樹理加藤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2011-10-27
Filing date: 2011-10-27
Publication date: 2015-11-11
Anticipated expiration: 2031-10-27
Also published as: JP2013092511A

Description

本発明は、センサー装置、センサーシステムおよびコンクリートの状態測定方法に関するものである。 The present invention relates to a sensor device , a sensor system, and a concrete state measuring method .

センサー装置としては、例えば、コンクリート中の鉄筋の腐食状態を測定するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
施工直後のコンクリート構造物中のコンクリートは、通常、強アルカリ性を呈する。そのため、施工直後のコンクリート構造物中の鉄筋は、その表面に不動態膜が形成されるため、安定である。しかし、施工後に酸性雨や排気ガス等の影響を受けたコンクリート構造物は、コンクリートが徐々に酸性化していくため、鉄筋が腐食することとなる。 As a sensor device, for example, a device that measures the corrosion state of a reinforcing bar in concrete is known (see, for example, Patent Document 1).
The concrete in the concrete structure immediately after construction usually exhibits strong alkalinity. Therefore, the reinforcing bars in the concrete structure immediately after construction are stable because a passive film is formed on the surface. However, in concrete structures that have been affected by acid rain or exhaust gas after construction, the concrete is gradually acidified, and the steel bars are corroded.

そこで、例えば、特許文献１に係るセンサー装置では、コンクリート構造物中の鉄筋と同種材料からなる細線をコンクリート構造物中に埋設し、腐食による細線の断線の有無を検知することにより、コンクリート中の鉄筋の腐食状況を予測する。
しかし、かかるセンサー装置では、コンクリートを打設する際、そのコンクリートの充填状態を測定することができない。 Therefore, for example, in the sensor device according to Patent Document 1, a thin wire made of the same kind of material as a reinforcing bar in a concrete structure is embedded in the concrete structure, and the presence or absence of breakage of the fine wire due to corrosion is detected. Predict the corrosion status of reinforcing bars.
However, such a sensor device cannot measure the concrete filling state when placing concrete.

ところで、コンクリートの充填状態を測定する装置として、２本の平行導線を有し、この平行導線をコンクリートの打設予定部位に予め設置しておき、コンクリートを打設する際、平行導線間のインピーダンス（静電容量）に基づいて、コンクリートの充填状態を測定する装置が開発されている。
しかし、このような装置は、コンクリートの充填状態の検知にのみ用いられるものであるため、コンクリートの打設完了後には、何ら使用されずに無駄となっていた。 By the way, as an apparatus for measuring the filling state of concrete, it has two parallel conductors, and when these parallel conductors are placed in advance in the concrete placement site and the concrete is placed, the impedance between the parallel conductors An apparatus for measuring the filling state of concrete based on (capacitance) has been developed.
However, since such an apparatus is used only for detecting the filling state of the concrete, it has been wasted without being used at all after the concrete placement.

特開平１１−１５３５６８号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-153568

本発明の目的は、コンクリート打設時のコンクリートの充填状態を測定し、その測定にかかる構成を有効利用しつつ、コンクリート打設後の長期にわたりコンクリート構造物の状態を測定することができるセンサー装置、センサーシステムおよびコンクリートの状態測定方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a sensor device capable of measuring a concrete filling state at the time of placing concrete and measuring the state of a concrete structure over a long period of time after placing the concrete while effectively using the configuration related to the measurement. to provide a state measuring method of a sensor system and concrete.

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のセンサー装置は、互いに間隔を隔てて設けられた長尺状の１対の導体と、
前記１対の導体のうちの一方の導体の先端部に接続された第１の電極と、
前記１対の導体のうちの他方の導体の先端部に接続された第２の電極とを有し、
前記１対の導体間の静電容量に基づいて、コンクリートの充填状態を測定する第１の状態と、前記１対の導体を通じて、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電位差に基づいて、コンクリート構造物の状態を測定する第２の状態とを切り換えることを特徴とする。 Such an object is achieved by the present invention described below.
The sensor device of the present invention includes a pair of elongated conductors spaced apart from each other,
A first electrode connected to a tip of one of the pair of conductors;
A second electrode connected to the tip of the other conductor of the pair of conductors;
Based on the capacitance between the pair of conductors, a first state for measuring a concrete filling state, and a potential difference between the first electrode and the second electrode through the pair of conductors. Based on the above, the second state in which the state of the concrete structure is measured is switched.

このように構成されたセンサー装置によれば、コンクリート構造物のコンクリート打設時に、第１の状態とし、コンクリートの充填状態を測定し、コンクリート構造物のコンクリート打設後に、第２の状態とし、コンクリート構造物の状態を長期にわたり測定することができる。
また、１対の導体を、コンクリート構造物のコンクリート打設時における充填状態の測定だけでなく、コンクリート構造物のコンクリート打設後の状態測定を行うために、第１の電極および第２の電極への配線として有効利用することができる。 According to the sensor device configured as described above, when the concrete structure is placed in the concrete, the first state is set, the concrete filling state is measured, and after the concrete structure is placed in the concrete, the second state is set. The condition of concrete structures can be measured over a long period.
In addition, the first electrode and the second electrode are used to measure not only the filling state of the pair of conductors when the concrete structure is placed, but also the state after the concrete structure is placed. It can be used effectively as a wiring to.

本発明のセンサー装置は、互いに間隔を隔てて設けられた長尺状の１対の導体と、
前記１対の導体の先端部同士の間に設けられた電気抵抗体を有し、
前記１対の導体間の静電容量に基づいて、コンクリートの充填状態を測定する第１の状態と、前記１対の導体を通じて、前記電気抵抗体の抵抗値に基づいて、コンクリート構造物の状態を測定する第２の状態とを切り換えることを特徴とする。 The sensor device of the present invention includes a pair of elongated conductors spaced apart from each other,
An electrical resistor provided between the tip portions of the pair of conductors;
Based on the capacitance between the pair of conductors, a first state of measuring the filling state of the concrete, and through the pair of conductors, based on the resistance value of the electric resistor, the state of the concrete structure And switching to a second state in which measurement is performed.

このように構成されたセンサー装置によれば、コンクリート構造物のコンクリート打設時に、第１の状態とし、コンクリートの充填状態を測定し、コンクリート構造物のコンクリート打設後に、第２の状態とし、コンクリート構造物の状態を長期にわたり測定することができる。
また、１対の導体を、コンクリート構造物のコンクリート打設時における充填状態の測定だけでなく、コンクリート構造物のコンクリート打設後の状態測定を行うために、電気抵抗体への配線として有効利用することができる。 According to the sensor device configured as described above, when the concrete structure is placed in the concrete, the first state is set, the concrete filling state is measured, and after the concrete structure is placed in the concrete, the second state is set. The condition of concrete structures can be measured over a long period.
Also, a pair of conductors can be effectively used as wiring to electrical resistors to measure the state of concrete structures after placing them, as well as to measure the filling state of concrete structures when placing concrete. can do.

本発明のセンサー装置では、前記第１の状態と前記第２の状態とを切り換える切換部を有することが好ましい。
これにより、コンクリート構造物のコンクリート打設時に、第１の状態とし、コンクリートの充填状態を測定し、コンクリート構造物のコンクリート打設後に、第２の状態とし、コンクリート構造物の状態を長期にわたり測定することができる。 In the sensor device of the present invention, it is preferable to have a switching unit that switches between the first state and the second state.
As a result, the concrete state of the concrete structure is set to the first state, the concrete filling state is measured, the concrete state of the concrete structure is set to the second state, and the state of the concrete structure is measured over a long period of time. can do.

本発明のセンサー装置では、前記切換部は、前記コンクリート構造物のコンクリート打設時に、前記第１の状態とし、前記コンクリート構造物のコンクリート打設後に、前記第２の状態とすることが好ましい。
これにより、コンクリート構造物のコンクリート打設時に、コンクリートの充填状態を測定し、コンクリート構造物のコンクリート打設後に、コンクリート構造物の状態を長期にわたり測定することができる。 In the sensor device according to the aspect of the invention, it is preferable that the switching unit is in the first state when the concrete structure is placed in the concrete, and is in the second state after the concrete is placed in the concrete structure.
Thereby, the concrete filling state can be measured at the time of concrete placement of the concrete structure, and the state of the concrete structure can be measured over a long period after the concrete placement of the concrete structure.

本発明のセンサー装置では、前記第１の電極および前記第２の電極のうちの少なくとも一方の電極は、前記コンクリート構造物内の環境変化に伴って表面に不動態膜を形成するか、または、表面に存在した不動態膜を消失させる金属材料で構成されていることが好ましい。
これにより、第２の状態において、ｐＨまたは塩化物イオン濃度が設定値以下か否かを、より正確に検知することができる。 In the sensor device of the present invention, at least one of the first electrode and the second electrode forms a passive film on the surface in accordance with an environmental change in the concrete structure, or It is preferably made of a metal material that eliminates the passive film present on the surface.
Thereby, in the 2nd state, it can detect more correctly whether pH or chloride ion concentration is below a preset value.

本発明のセンサー装置では、前記電気抵抗体は、前記コンクリート構造物内の環境変化に伴って表面に不動態膜を形成するか、または、表面に存在した不動態膜を消失させる金属材料で構成されていることが好ましい。
これにより、第２の状態において、ｐＨまたは塩化物イオン濃度が設定値以下か否かを、より正確に検知することができる。 In the sensor device of the present invention, the electrical resistor is formed of a metal material that forms a passive film on the surface in accordance with an environmental change in the concrete structure, or disappears the passive film present on the surface. It is preferable that
Thereby, in the 2nd state, it can detect more correctly whether pH or chloride ion concentration is below a preset value.

本発明のセンサー装置では、前記第１の電極と前記第２の電極との電位差に基づいて、前記コンクリート構造物の測定対象部位のｐＨまたは塩化物イオン濃度が設定値以下か否かを検知することが好ましい。
これにより、第２の状態において、測定対象部位のｐＨ変化あるいは塩化物イオン濃度変化に伴う状態変化を検知することができる。 In the sensor device of the present invention, based on the potential difference between the first electrode and the second electrode, it is detected whether the pH or chloride ion concentration of the measurement target portion of the concrete structure is equal to or lower than a set value. It is preferable.
Thereby, in the 2nd state, the state change accompanying the pH change of a measurement object site | part or a chloride ion concentration change is detectable.

本発明のセンサー装置では、前記電気抵抗体の抵抗値に基づいて、前記コンクリート構造物の測定対象部位のｐＨあるいは塩化物イオン濃度が設定値以下か否かを検知することが好ましい。
これにより、第２の状態において、測定対象部位のｐＨ変化あるいは塩化物イオン濃度変化に伴う状態変化を検知することができる。 In the sensor device of the present invention, it is preferable to detect whether the pH or chloride ion concentration of the measurement target portion of the concrete structure is equal to or lower than a set value based on the resistance value of the electric resistor.
Thereby, in the 2nd state, the state change accompanying the pH change of a measurement object site | part or a chloride ion concentration change is detectable.

本発明のセンサーシステムは、本発明のセンサー装置と、
前記センサー装置の測定情報を収集する情報収集装置とを備えることを特徴とする。
このように構成されたセンサーシステムによれば、コンクリート打設時のコンクリートの充填状態を測定し、コンクリート打設後の長期にわたりコンクリート構造物の状態を測定することができる。
本発明のコンクリートの状態測定方法は、互いに間隔を隔てて設けられた長尺状の１対の導体の導体間の静電容量に基づいて、コンクリートの充填状態を測定する工程と、
前記１対の導体を通じて、前記１対の導体のうちの一方の導体の先端部に接続された第１の電極と、前記１対の導体のうちの他方の導体の先端部に接続された第２の電極との間の電位差に基づいて、コンクリート構造物の状態を測定する工程と、
を有することを特徴とする。
本発明のコンクリートの状態測定方法は、互いに間隔を隔てて設けられた長尺状の１対の導体の導体間の静電容量に基づいて、コンクリートの充填状態を測定する工程と、
前記１対の導体を通じて、前記１対の導体の先端部同士の間に設けられた電気抵抗体の抵抗値に基づいて、コンクリート構造物の状態を測定する工程と、
を有することを特徴とする。 The sensor system of the present invention includes the sensor device of the present invention,
And an information collecting device for collecting measurement information of the sensor device.
According to the sensor system configured as described above, it is possible to measure the filling state of the concrete at the time of placing the concrete and measure the state of the concrete structure over a long period after the placing of the concrete.
The concrete state measuring method according to the present invention includes a step of measuring a filling state of concrete based on a capacitance between conductors of a pair of long conductors spaced apart from each other,
A first electrode connected to the tip of one conductor of the pair of conductors through the pair of conductors and a first electrode connected to the tip of the other conductor of the pair of conductors. Measuring the state of the concrete structure based on the potential difference between the two electrodes;
It is characterized by having.
The concrete state measuring method according to the present invention includes a step of measuring a filling state of concrete based on a capacitance between conductors of a pair of long conductors spaced apart from each other,
A step of measuring the state of the concrete structure based on a resistance value of an electrical resistor provided between the tip portions of the pair of conductors through the pair of conductors;
It is characterized by having.

本発明の第１実施形態に係るセンサーシステムの使用状態の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the use condition of the sensor system which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図１に示すセンサーシステムに備えられたセンサー装置の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the sensor apparatus with which the sensor system shown in FIG. 1 was equipped. 図２に示すセンサー装置に備えられた充填センサー（１対の導体）および１対の電極（第１の電極および第２の電極）を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a filling sensor (a pair of conductors) and a pair of electrodes (a first electrode and a second electrode) provided in the sensor device illustrated in FIG. 2. 図２に示すセンサー装置に備えられた充填センサー（１対の導体）を示す部分斜視図である。It is a fragmentary perspective view which shows the filling sensor (a pair of conductor) with which the sensor apparatus shown in FIG. 2 was equipped. 図２に示すセンサー装置に備えられたターミナルを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the terminal with which the sensor apparatus shown in FIG. 2 was equipped. 図１に示すセンサーシステムの動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating operation | movement of the sensor system shown in FIG. 本発明の第２実施形態に係るセンサー装置に備えられた充填センサー（１対の導体）および１対の電極（第１の電極および第２の電極）を示す図である。It is a figure which shows the filling sensor (1 pair of conductors) and 1 pair of electrodes (1st electrode and 2nd electrode) with which the sensor apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention was equipped.

以下、本発明のセンサー装置およびセンサーシステムの好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態を説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係るセンサーシステムの使用状態の一例を示す図、図２は、図１に示すセンサーシステムに備えられたセンサー装置の概略構成を示す模式図、図３は、図２に示すセンサー装置に備えられた充填センサー（１対の導体）および１対の電極（第１の電極および第２の電極）を示す図、図４は、図２に示すセンサー装置に備えられた充填センサー（１対の導体）を示す部分斜視図、図５は、図２に示すセンサー装置に備えられたターミナルを示すブロック図、図６は、図１に示すセンサーシステムの動作を説明するためのフローチャートである。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a sensor device and a sensor system of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
<First Embodiment>
First, a first embodiment of the present invention will be described.
1 is a diagram illustrating an example of a usage state of the sensor system according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a sensor device provided in the sensor system illustrated in FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing a filling sensor (a pair of conductors) and a pair of electrodes (a first electrode and a second electrode) provided in the sensor device shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a diagram showing the sensor device shown in FIG. FIG. 5 is a block diagram showing a terminal provided in the sensor device shown in FIG. 2, and FIG. 6 is an operation of the sensor system shown in FIG. It is a flowchart for demonstrating.

なお、以下では、本発明のセンサーシステムをコンクリート構造物のコンクリート打設時および打設後の状態測定に用いる場合を例に説明する。
（センサーシステム）
図１に示すセンサーシステム１は、コンクリートの打設時および打設後の状態を測定するものである。 In the following description, the sensor system of the present invention will be described by taking as an example a case where the concrete system is used for concrete placement and after state placement.
(Sensor system)
The sensor system 1 shown in FIG. 1 measures the state at the time of concrete placement and after placement.

図１では、既設の橋脚であるコンクリート構造物１０１の外周に沿ってコンクリートを打設することによりコンクリート構造物１０２を形成し、耐震補強が施されたコンクリート構造物１００を得る際に、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設時の充填状態およびコンクリート打設後の状態を測定する場合を例に示している。
このセンサーシステム１は、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設時およびコンクリート打設後の状態を測定する複数のセンサー装置２と、各センサー装置２の測定結果を収集する情報収集装置１０とを有する。 In FIG. 1, when a concrete structure 102 is formed by placing concrete along the outer periphery of a concrete structure 101 that is an existing bridge pier, and a concrete structure 100 subjected to seismic reinforcement is obtained, the concrete structure The case where the filling state at the time of concrete placement of the object 102 and the state after concrete placement is measured is shown as an example.
The sensor system 1 includes a plurality of sensor devices 2 that measure the state of the concrete structure 102 during and after the concrete placement, and an information collection device 10 that collects the measurement results of each sensor device 2.

各センサー装置２は、図２に示すように、長尺状の充填センサー３と、充填センサー３の先端部に接続されたセンサー４と、充填センサー３の基端部に接続されたターミナル５とを備える。
このような各センサー装置２は、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設時に充填センサー３による測定を行い、その測定結果をターミナル５が無線送信する。また、各センサー装置２は、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設後にセンサー４による測定を行い、その測定結果をターミナル５が無線送信する。 As shown in FIG. 2, each sensor device 2 includes a long filling sensor 3, a sensor 4 connected to the distal end portion of the filling sensor 3, and a terminal 5 connected to the proximal end portion of the filling sensor 3. Is provided.
Each such sensor device 2 performs measurement by the filling sensor 3 when the concrete structure 102 is placed in concrete, and the terminal 5 wirelessly transmits the measurement result. Each sensor device 2 performs measurement by the sensor 4 after the concrete structure 102 is placed, and the terminal 5 wirelessly transmits the measurement result.

なお、センサー装置２については、後に詳述する。また、複数のセンサー装置２は、設置位置が異なる以外は、互いに同様である。また、センサー装置２の数は、図１に示すものに限定されるものではない。
情報収集装置１０（ロガー）は、各センサー装置２と無線通信可能に構成されており、各センサー装置２から無線送信された測定結果を収集する。
情報収集装置１０に収集された測定情報は、例えば、パソコン、携帯端末等に取り込まれ、表示部に表示される。 The sensor device 2 will be described in detail later. The plurality of sensor devices 2 are the same as each other except that the installation positions are different. Further, the number of sensor devices 2 is not limited to that shown in FIG.
The information collection device 10 (logger) is configured to be able to wirelessly communicate with each sensor device 2 and collects measurement results wirelessly transmitted from each sensor device 2.
The measurement information collected by the information collection device 10 is taken in, for example, a personal computer or a portable terminal and displayed on the display unit.

（センサー装置）
以下、センサー装置２を構成する各部を順次説明する。
前述したように、各センサー装置２は、図２に示すように、長尺状の充填センサー３と、充填センサー３の先端部に接続されたセンサー４と、充填センサー３の基端部に接続されたターミナル５とを備える。 (Sensor device)
Hereinafter, each part which comprises the sensor apparatus 2 is demonstrated sequentially.
As described above, each sensor device 2 is connected to the long filling sensor 3, the sensor 4 connected to the distal end portion of the filling sensor 3, and the proximal end portion of the filling sensor 3 as shown in FIG. 2. Terminal 5 is provided.

（充填センサー）
充填センサー３は、図３および図４に示すように、互いに間隔を隔てて（平行となるように）設けられた長尺状の１対の導体（導線）３１、３２と、この１対の導体３１、３２を被覆する絶縁体３３とを有する。
このような充填センサー３は、例えば、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設に先立ち、１対の導体３１、３２がコンクリート構造物１０１の外周に沿って鉛直方向に延在するように設置される。このように設置された充填センサー３は、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設時に、コンクリートの充填状態（具体的には、充填量、コンクリート打ちあがり面１０２ａの高さ）に応じて、１対の導体３１、３２間のインピーダンス（静電容量）が変化する。そのため、後述するように、１対の導体３１、３２間のインピーダンスに基づいて、コンクリートの充填状態を測定することができる。 (Filling sensor)
As shown in FIGS. 3 and 4, the filling sensor 3 includes a pair of long conductors (conductive wires) 31 and 32 that are spaced apart from each other (in parallel), and the pair of conductors. And an insulator 33 that covers the conductors 31 and 32.
Such a filling sensor 3 is installed, for example, so that the pair of conductors 31 and 32 extend in the vertical direction along the outer periphery of the concrete structure 101 prior to the concrete placement of the concrete structure 102. The filling sensor 3 installed in this way is a pair of concrete depending on the concrete filling state (specifically, the filling amount and the height of the concrete casting surface 102a) when the concrete structure 102 is placed into the concrete. The impedance (capacitance) between the conductors 31 and 32 changes. Therefore, as will be described later, the concrete filling state can be measured based on the impedance between the pair of conductors 31 and 32.

また、充填センサー３は、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設後に、後述するセンサー４による測定を行うために、センサー４とターミナル５とを電気的に接続する配線として用いられる。
各導体３１、３２は、各種導電性材料を用いることができるが、例えば、銅、アルミニウム、銀、金、白金等の金属材料を用いるのが好ましい。 Further, the filling sensor 3 is used as a wiring for electrically connecting the sensor 4 and the terminal 5 in order to perform measurement by the sensor 4 described later after the concrete structure 102 is placed into the concrete.
Various conductive materials can be used for each of the conductors 31 and 32. For example, it is preferable to use a metal material such as copper, aluminum, silver, gold, or platinum.

なお、各導体３１、３２の横断面形状は、図３では円形をなしているが、コンクリート構造物１０２の充填状態を測定し得るように１対の導体３１、３２間の距離を確保することができれば、特に限定されず、例えば、四角形、楕円形、異形状等をなしていてもよい。また、各導体３１、３２の径（幅）は、特に限定されない。また、各導体３１、３２は、複数の導線を組み合わせて（例えば撚り合わせて）構成されていてもよい。 In addition, although the cross-sectional shape of each conductor 31 and 32 is circular in FIG. 3, the distance between a pair of conductors 31 and 32 is ensured so that the filling state of the concrete structure 102 can be measured. If it can, it will not specifically limit, For example, a square, an ellipse, unusual shape, etc. may be comprised. Further, the diameter (width) of each conductor 31, 32 is not particularly limited. Each of the conductors 31 and 32 may be configured by combining (for example, twisting) a plurality of conductive wires.

また、絶縁体３３は、１対の導体３１、３２間の距離を所定距離に規制するとともに、導体３１と導体３２とが短絡するのを防止する機能を有する。また、絶縁体３３は、各導体３１、３２が外部に露出するのを防止し、その結果、導体３１、３２の劣化を防止する機能をも有する。
このような絶縁体３３の構成材料としては、特に限定されず、各種絶縁性材料を用いることができるが、樹脂材料、ゴム材料、エラストマー材料等を用いるのが好ましい。これにより、所望の絶縁性を確保しつつ、充填センサー３全体に可撓性を付与できる。そのため、充填センサー３の取り扱い性を優れたものとするとともに、充填センサー３の設置を容易なものとすることができる。また、絶縁体３３の構成材料は、コンクリート中にて安定的に存在し得るように、強アルカリ性に対して耐性のある材料であるのが好ましい。
また、絶縁体３３の厚さおよび横断面形状は、１対の導体３１、３２間のインピーダンスに基づいてコンクリートの充填状態を測定できれば、特に限定されない。 The insulator 33 has a function of restricting the distance between the pair of conductors 31 and 32 to a predetermined distance and preventing the conductor 31 and the conductor 32 from being short-circuited. The insulator 33 also has a function of preventing the conductors 31 and 32 from being exposed to the outside and, as a result, preventing the conductors 31 and 32 from being deteriorated.
The constituent material of the insulator 33 is not particularly limited, and various insulating materials can be used, but it is preferable to use a resin material, a rubber material, an elastomer material, or the like. Thereby, flexibility can be provided to the whole filling sensor 3 while ensuring desired insulation. Therefore, the handling property of the filling sensor 3 can be made excellent, and the filling sensor 3 can be easily installed. In addition, the constituent material of the insulator 33 is preferably a material resistant to strong alkalinity so that it can exist stably in the concrete.
The thickness and the cross-sectional shape of the insulator 33 are not particularly limited as long as the concrete filling state can be measured based on the impedance between the pair of conductors 31 and 32.

（センサー）
センサー４は、図３に示すように、前述した充填センサー３の１対の導体３１、３２の先端部に電気的に接続されている。
センサー４は、前述した充填センサー３の先端部付近におけるコンクリート構造物１０２の測定対象部位（以下、単に「測定対象部位」ともいう）の状態を測定するものである。 (sensor)
As shown in FIG. 3, the sensor 4 is electrically connected to the tip portions of the pair of conductors 31 and 32 of the filling sensor 3 described above.
The sensor 4 measures the state of the measurement target portion (hereinafter also simply referred to as “measurement target portion”) of the concrete structure 102 in the vicinity of the tip of the filling sensor 3 described above.

このセンサー４は、導体３１の先端部に電気的に接続された第１の電極４１と、導体３２の先端部に電気的に接続された第２の電極４２とを有する。
ここで、導体３１と第１の電極４１との接続部、および、導体３２と第２の電極４２との接続部は、封止部７１により覆われている。第１の電極４１および第２の電極４２は、それぞれ、一部が封止部７１から露出している。これにより、封止部７１が上記２つの接続部の劣化を防止しつつ、センサー４による測定を行うことができる。 The sensor 4 includes a first electrode 41 that is electrically connected to the distal end portion of the conductor 31, and a second electrode 42 that is electrically connected to the distal end portion of the conductor 32.
Here, the connecting portion between the conductor 31 and the first electrode 41 and the connecting portion between the conductor 32 and the second electrode 42 are covered with a sealing portion 71. A portion of each of the first electrode 41 and the second electrode 42 is exposed from the sealing portion 71. Thereby, measurement by the sensor 4 can be performed while the sealing portion 71 prevents the deterioration of the two connection portions.

封止部７１の構成材料としては、例えば、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、オレフィン系樹脂のような熱可塑性樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂のような熱硬化性樹脂等の各種樹脂材料等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。また、封止部７１の構成材料は、コンクリート中にて安定的に存在し得るように、強アルカリ性に対して耐性のある材料であるのが好ましい。
なお、封止部７１は、必要に応じて設ければよく、省略することもできる。 Examples of the constituent material of the sealing portion 71 include thermoplastic resins such as acrylic resins, urethane resins, and olefin resins, epoxy resins, melamine resins, thermosetting resins such as phenol resins, and the like. Various resin materials etc. are mentioned, Among these, it can use combining 1 type (s) or 2 or more types. Moreover, it is preferable that the constituent material of the sealing part 71 is a material resistant to strong alkalinity so that it can exist stably in concrete.
In addition, the sealing part 71 should just be provided as needed, and can also be abbreviate | omitted.

（第１の電極、第２の電極）
第１の電極４１および第２の電極４２は、図３に示すように、それぞれ、長尺状をなし、互いに平行となるように設けられている。
また、第１の電極４１および第２の電極４２は、互いに電位の影響を受けない程度（例えば数ｍｍ）に離間している。 (First electrode, second electrode)
As shown in FIG. 3, the first electrode 41 and the second electrode 42 are each formed in a long shape and are parallel to each other.
In addition, the first electrode 41 and the second electrode 42 are separated from each other so as not to be affected by the potential (for example, several mm).

このような第１の電極４１は、例えば、不動態膜を形成する第１の金属材料（以下、単に「第１の金属材料」とも言う）で構成されている。このように構成された第１の電極４１は、ｐＨの変化によって不動態膜が形成されたり破壊されたりする。このような第１の電極４１に不動態膜が形成された状態では不活性（貴）であり、自然電位が高くなる（貴化する）。一方、第１の電極４１は、不動態膜が破壊された状態（消失された状態）では活性（卑）である。そのため、第１の電極４１の電位は、ｐＨ変化に伴う不動態膜の有無により急峻に変化する。
このような第１の金属材料としては、不動態膜が形成される限り、特に限定されないが、例えば、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｚｎまたはこれらを含む合金等が挙げられる。 Such a first electrode 41 is made of, for example, a first metal material that forms a passive film (hereinafter, also simply referred to as “first metal material”). As for the 1st electrode 41 comprised in this way, a passive film is formed or destroyed by the change of pH. In such a state where a passive film is formed on the first electrode 41, the first electrode 41 is inactive (noble), and the natural potential becomes high (noble). On the other hand, the first electrode 41 is active (base) when the passive film is destroyed (disappeared). Therefore, the potential of the first electrode 41 changes sharply depending on the presence or absence of a passive film accompanying a change in pH.
The first metal material is not particularly limited as long as a passive film is formed, and examples thereof include Fe, Ni, Mg, Zn, and alloys containing these.

Ｆｅは、ｐＨが９よりも大きいときに不動態膜を形成する。また、ＦｅＡｌ（Ａｌ０．８％）系炭素鋼は、ｐＨが４よりも大きいときに不動態膜を形成する。また、Ｎｉは、ｐＨが８〜１４であるときに不動態膜を形成する。また、Ｍｇは、ｐＨが１０．５よりも大きいときに不動態膜を形成する。また、Ｚｎは、ｐＨが６〜１２であるときに不動態膜を形成する。 Fe forms a passive film when the pH is greater than 9. Further, FeAl (Al 0.8%) based carbon steel forms a passive film when the pH is higher than 4. Ni forms a passive film when the pH is 8-14. Mg forms a passive film when the pH is higher than 10.5. Zn forms a passive film when the pH is 6-12.

中でも、第１の金属材料は、ＦｅまたはＦｅを含む合金（Ｆｅ系合金）、すなわち鉄系材料（炭素鋼、合金鋼）であるのが好ましい。鉄系材料は安価で入手が容易である。また、第１の金属材料をコンクリート構造物１０２の鉄筋と同一材料とすることが可能であり、第１の金属材料を鉄筋と同一材料とすることにより、鉄筋の腐蝕環境状態を効果的に検知することができる。例えば、第１の電極４１がＦｅで構成されている場合、ｐＨが９以上か否かの判断ができる。 Among these, the first metal material is preferably Fe or an alloy containing Fe (Fe-based alloy), that is, an iron-based material (carbon steel, alloy steel). Iron-based materials are cheap and easy to obtain. Further, the first metal material can be made of the same material as the reinforcing bar of the concrete structure 102, and the corrosion environment state of the reinforcing bar can be effectively detected by making the first metal material the same material as the reinforcing bar. can do. For example, when the first electrode 41 is made of Fe, it can be determined whether the pH is 9 or more.

一方、第２の電極４２は、例えば、第１の金属材料とは異なる第２の金属材料（以下、単に「第２の金属材料」とも言う）で構成されている。このように構成された第２の電極４２は、前述したように不動態膜の有無により第１の電極４１の電位が変化する際に、不導体膜の形成や破壊（消失）が無く、急激な電位の変化がない。そのため、前述したように不動態膜の有無により第１の電極４１の電位が変化する際に、第１の電極４１と第２の電極４２との電位差が急峻に変化する。そのため、第１の電極４１および第２の電極４２の設置環境（本実施形態ではコンクリート構造物１０２の鉄筋付近のコンクリート）のｐＨが設定値以下か否かを正確に検知することができる。 On the other hand, the second electrode 42 is made of, for example, a second metal material different from the first metal material (hereinafter, also simply referred to as “second metal material”). As described above, the second electrode 42 configured in this manner has no formation or destruction (disappearance) of the non-conductive film when the potential of the first electrode 41 changes depending on the presence or absence of the passive film. There is no significant potential change. Therefore, as described above, when the potential of the first electrode 41 changes depending on the presence or absence of the passive film, the potential difference between the first electrode 41 and the second electrode 42 changes sharply. Therefore, it is possible to accurately detect whether the pH of the installation environment of the first electrode 41 and the second electrode 42 (concrete in the vicinity of the reinforcing bar of the concrete structure 102 in this embodiment) is equal to or lower than the set value.

第２の金属材料としては、第１の金属材料とは異なる金属材料であり、電極として機能し得るものであれば、特に限定されず、各種金属材料を用いることができる。
また、第２の金属材料は、前述した第１の金属材料と異なる金属材料であれば、不動態膜を形成するものであってもよいし、不動態膜を形成しないものであってもよい。
第２の金属材料が不動態膜を形成するものである場合、第２の金属材料として、上述の第１の金属材料として例示した金属を挙げることができる。 The second metal material is not particularly limited as long as it is a metal material different from the first metal material and can function as an electrode, and various metal materials can be used.
Moreover, as long as the second metal material is a metal material different from the first metal material described above, a passive film may be formed, or a passive film may not be formed. .
In the case where the second metal material forms a passive film, examples of the second metal material include the metals exemplified as the first metal material.

また、この場合、第２の金属材料は、ＦｅまたはＦｅを含む合金（Ｆｅ系合金）、すなわち鉄系材料であるのが好ましい。鉄系材料は安価で入手が容易である。また、第２の金属材料をコンクリート構造物１０２の鉄筋と同一材料とすることが可能であり、第２の金属材料を鉄筋と同一材料とすることにより、鉄筋の腐蝕状態を効果的に検知することができる。 In this case, the second metal material is preferably Fe or an alloy containing Fe (Fe-based alloy), that is, an iron-based material. Iron-based materials are cheap and easy to obtain. In addition, the second metal material can be the same material as the reinforcing bar of the concrete structure 102, and the corrosion state of the reinforcing bar can be effectively detected by making the second metal material the same material as the reinforcing bar. be able to.

一方、第２の金属材料が不動態膜を形成しないものである場合、第２の金属材料として、Ｐｔ、Ａｕ等を挙げることができる。第２の金属材料が不動態膜を形成しないものである場合、第１の電極４１および第２の電極４２の設置環境が強アルカリ状態から強酸性状態へ変化するとき、その変化を１段階で高精度に検知することができる。
このようなことから、外部からコンクリート構造物１０２内に侵入するＣＯ_２（中性化）や塩素イオンをコンクリート構造物１０２中の鉄筋に届く前に検知できる。従って、鉄筋が腐食する前に腐食防止の対策を行うことができる。 On the other hand, when the second metal material does not form a passive film, examples of the second metal material include Pt and Au. When the second metal material does not form a passive film, when the installation environment of the first electrode 41 and the second electrode 42 changes from a strong alkali state to a strong acid state, the change is made in one step. It can be detected with high accuracy.
For this reason, CO ₂ (neutralization) and chlorine ions that enter the concrete structure 102 from the outside can be detected before reaching the reinforcing bars in the concrete structure 102. Therefore, it is possible to take measures to prevent corrosion before the reinforcing bars corrode.

以下、第１の電極４１がＦｅで構成され、第２の電極４２がＦｅＡｌで構成されている場合を一例として、センサー４の作用を説明する。
打設直後のコンクリート構造物１０２において、通常、適切に打設されていれば、コンクリート構造物１０２のコンクリートは強アルカリ性を呈する。そのため、このとき、第１の電極４１および第２の電極４２は、それぞれ、安定な不動態膜を形成する。これにより、第１の電極４１および第２の電極４２の自然電位がそれぞれ上がっている（貴化している）。その結果、コンクリートの打設直後における第１の電極４１と第２の電極４２との電位差は小さくなる。 Hereinafter, the operation of the sensor 4 will be described by taking as an example the case where the first electrode 41 is made of Fe and the second electrode 42 is made of FeAl.
In the concrete structure 102 immediately after placing, the concrete of the concrete structure 102 usually exhibits strong alkalinity if it is appropriately placed. Therefore, at this time, each of the first electrode 41 and the second electrode 42 forms a stable passive film. Thereby, the natural potentials of the first electrode 41 and the second electrode 42 are respectively increased (nominated). As a result, the potential difference between the first electrode 41 and the second electrode 42 immediately after the concrete is placed becomes small.

その後、コンクリート構造物１０２は、二酸化炭素、酸性雨、排気ガス等の影響により、コンクリートのｐＨが徐々に酸性側に変化していく。
そして、コンクリートのｐＨが９程度にまで下がると、第２の電極４２は、その不動態膜が安定であり、自然電位の変化が少ないものの、第１の電極４１は、その不動態膜が崩壊し始め、自然電位が下がる（卑化する）。これにより、第１の電極４１と第２の電極４２との電位差が大きくなる。 Thereafter, the concrete structure 102 gradually changes the pH of the concrete to the acidic side due to the influence of carbon dioxide, acid rain, exhaust gas, and the like.
When the pH of the concrete is lowered to about 9, the passive electrode of the second electrode 42 is stable, and the change of the natural potential is small, but the passive film of the first electrode 41 is collapsed. The self-potential goes down (decays). Thereby, the potential difference between the first electrode 41 and the second electrode 42 increases.

また、コンクリート構造物１０２のコンクリートのｐＨが４程度まで下がると、第２の電極４２も、その不動態膜が崩壊し始め、自然電位が下がる。このとき、第１の電極４１および第２の電極４２は、ともに自然電位が下がっているので、第１の電極４１と第２の電極４２との電位差は、再び小さくなる。なお、このとき、第１の電極４１および第２の電極４２の腐蝕がそれぞれ進む。 Further, when the concrete pH of the concrete structure 102 is lowered to about 4, the passive film of the second electrode 42 starts to collapse, and the natural potential is lowered. At this time, since the natural potential of both the first electrode 41 and the second electrode 42 is lowered, the potential difference between the first electrode 41 and the second electrode 42 becomes smaller again. At this time, the corrosion of the first electrode 41 and the second electrode 42 proceeds respectively.

このように、ｐＨが９程度となるタイミングと、ｐＨが４程度となるタイミングとの２つのタイミングで、第１の電極４１と第２の電極４２との電位差が急峻に変化する。そのため、測定部位のｐＨが９程度となったこと、および、測定部位のｐＨが４程度となったことをそれぞれ高精度に検知することができる。
このような検知結果を利用することにより、コンクリート構造物１０２の打設後の品質の経時変化をモニタリングすることができる。そのため、鉄筋が腐蝕する前に、コンクリート構造物１０２の劣化（中性化や塩分侵入）を把握することができる。これにより、鉄筋が腐食する前に、コンクリート構造物１０２に塗装や防腐剤混入モルタル等による補修工事を行うことが可能となる。
以上説明したような第１の電極４１と第２の電極４２との電位差に基づいて、コンクリート構造物１０２の測定対象部位のｐＨまたは塩化物イオン濃度が設定値以下か否かを検知する。これにより、第２の状態において、測定対象部位のｐＨ変化あるいは塩化物イオン濃度変化に伴う状態変化を検知することができる。 Thus, the potential difference between the first electrode 41 and the second electrode 42 changes steeply at two timings, a timing when the pH is about 9 and a timing when the pH is about 4. Therefore, it can be detected with high accuracy that the pH of the measurement site is about 9 and the pH of the measurement site is about 4.
By using such a detection result, it is possible to monitor a change with time in quality after the concrete structure 102 is placed. Therefore, it is possible to grasp the deterioration (neutralization and salt intrusion) of the concrete structure 102 before the reinforcing bars corrode. This makes it possible to perform repair work on the concrete structure 102 by painting, preservative-mixed mortar, or the like before the reinforcing bars corrode.
Based on the potential difference between the first electrode 41 and the second electrode 42 as described above, it is detected whether the pH or chloride ion concentration of the measurement target portion of the concrete structure 102 is equal to or lower than a set value. Thereby, in the 2nd state, the state change accompanying the pH change of a measurement object site | part or a chloride ion concentration change is detectable.

（ターミナル）
次に、ターミナル（リーダーライター）５について説明する。
図５に示すように、ターミナル５は、インターフェース部５１、５２と、制御部５３と、記憶部５４と、通信部５５と、電源部５６と、切換部６とを有する。
以下、ターミナル５を構成する各部を順次説明する。
［通信部］
通信部５５は、無線通信機能を有する。そして、通信部５５は、記憶部５４に記憶された測定情報を送信する。
より具体的に説明すると、通信部５５は、前述した充填センサー３およびセンサー４の測定情報を無線送信する機能を有する。この無線送信された測定情報は、情報収集装置１０で受信される。 (Terminal)
Next, the terminal (reader / writer) 5 will be described.
As illustrated in FIG. 5, the terminal 5 includes interface units 51 and 52, a control unit 53, a storage unit 54, a communication unit 55, a power supply unit 56, and a switching unit 6.
Hereinafter, each part which comprises the terminal 5 is demonstrated sequentially.
[Communication Department]
The communication unit 55 has a wireless communication function. Then, the communication unit 55 transmits the measurement information stored in the storage unit 54.
More specifically, the communication unit 55 has a function of wirelessly transmitting the measurement information of the filling sensor 3 and the sensor 4 described above. The wirelessly transmitted measurement information is received by the information collecting apparatus 10.

このような通信部５５は、アンテナ５５１と、通信回路５５２とを有する。
アンテナ５５１は、特に限定されないが、例えば、金属材料、カーボン等で構成され、巻線、薄膜等の形態をなす。
通信回路５５２は、例えば、電磁波を送信するための送信回路と、送信する信号を変調する機能を有する変調回路と、電磁波を受信するための受信回路と、受信する信号を復調する機能を有する復調回路とを有する。なお、通信回路５５２は、信号の周波数を小さく変換する機能を有するダウンコンバータ回路、信号の周波数を大きく変換する機能を有するアップコンバータ回路、信号を増幅する機能を有する増幅回路等を有していてもよい。なお、これらの回路は、同一基板上に設けられていてもよいし、互いに異なる基板上に設けられていてもよい。 Such a communication unit 55 includes an antenna 551 and a communication circuit 552.
The antenna 551 is not particularly limited. For example, the antenna 551 is made of a metal material, carbon, or the like, and forms a winding, a thin film, or the like.
The communication circuit 552 includes, for example, a transmission circuit for transmitting electromagnetic waves, a modulation circuit having a function of modulating a signal to be transmitted, a reception circuit for receiving electromagnetic waves, and a demodulation having a function of demodulating a received signal. Circuit. Note that the communication circuit 552 includes a down-converter circuit having a function of converting a signal frequency to be small, an up-converter circuit having a function of converting a signal frequency to be large, an amplifier circuit having a function of amplifying a signal, and the like. Also good. Note that these circuits may be provided on the same substrate or different substrates.

また、通信部５５は、情報収集装置１０との無線通信において空中を伝送するのでＬＦ帯域よりも高い周波数（例えばＧＨｚ帯域）の搬送波を用いて無線送信するように構成されているのが好ましく、ＲＦ帯域の搬送波を用いて無線送信するように構成されているのがより好ましい。
ターミナル５の無線送信がＲＦ帯域の搬送波として用いるものであると、情報収集装置１０とターミナル５との通信可能な距離を大きくすることができる。 Further, the communication unit 55 is preferably configured to wirelessly transmit using a carrier wave having a frequency higher than the LF band (for example, a GHz band) because it transmits in the air in the wireless communication with the information collecting apparatus 10, It is more preferable that radio transmission is performed using a carrier wave in the RF band.
When the wireless transmission of the terminal 5 is used as a carrier wave in the RF band, the communicable distance between the information collecting apparatus 10 and the terminal 5 can be increased.

［インターフェース部］
インターフェース部（第１信号処理回路）５１は、前述した充填センサー３の測定情報を制御部５３に入力する機能を有する。具体的には、インターフェース部５１は、充填センサー３の１対の導体３１、３２間の静電容量に基づいて、コンクリートの充填状態を測定し、その測定結果を制御部５３に入力する。 [Interface part]
The interface unit (first signal processing circuit) 51 has a function of inputting the measurement information of the filling sensor 3 described above to the control unit 53. Specifically, the interface unit 51 measures the concrete filling state based on the capacitance between the pair of conductors 31 and 32 of the filling sensor 3 and inputs the measurement result to the control unit 53.

一方、インターフェース部（第２信号処理回路）５２は、前述したセンサー４の測定情報を制御部５３に入力する機能を有する。具体的には、インターフェース部５２は、センサー４の第１の電極４１と第２の電極４２との間の電位差に基づいて、コンクリート構造物１０２の状態を測定し、その測定結果を制御部５３に入力する。
また、インターフェース部５１、５２は、それぞれ、必要に応じて、測定情報（測定結果）に所定の処理を施して後、その処理後の測定情報を制御部５３に入力する。例えば、インターフェース部５１、５２は、それぞれ、Ａ／Ｄ変換回路を備え、測定情報をアナログからデジタルに変換して制御部５３に入力する。また、インターフェース部５１、５２は、それぞれ、増幅回路を備え、測定情報を増幅した後に制御部５３に入力する。 On the other hand, the interface unit (second signal processing circuit) 52 has a function of inputting the measurement information of the sensor 4 described above to the control unit 53. Specifically, the interface unit 52 measures the state of the concrete structure 102 based on the potential difference between the first electrode 41 and the second electrode 42 of the sensor 4, and the measurement result is transmitted to the control unit 53. To enter.
The interface units 51 and 52 perform predetermined processing on the measurement information (measurement results) as necessary, and then input the measurement information after the processing to the control unit 53. For example, each of the interface units 51 and 52 includes an A / D conversion circuit, converts measurement information from analog to digital, and inputs the converted information to the control unit 53. Each of the interface units 51 and 52 includes an amplifier circuit, and amplifies the measurement information and inputs it to the control unit 53.

［記憶部］
記憶部５４は、充填センサー３の測定情報、センサー４の測定情報等を記憶する機能を有する。この記憶された測定情報は、前述した通信部５５で無線送信される。これにより、通信部５５が充填センサー３またはセンサー４による測定を複数回行うごとに通信動作を行って、複数回の測定情報を一括して無線送信することができる。 [Storage unit]
The storage unit 54 has a function of storing measurement information of the filling sensor 3, measurement information of the sensor 4, and the like. The stored measurement information is wirelessly transmitted by the communication unit 55 described above. Thereby, whenever the communication part 55 performs the measurement by the filling sensor 3 or the sensor 4 several times, communication operation | movement can be performed and the measurement information of several times can be transmitted by radio | wireless collectively.

このような記憶部５４は、特に限定されず、不揮発性メモリ、揮発性メモリのいずれも用いることができるが、電力を供給しなくても情報を記憶した状態を保持することができ、省電力化を図ることができるという観点から、不揮発性メモリを用いるのが好ましく、特に、省電力で情報の読み書きができるという観点から、フラッシュメモリを用いるのが好ましい。 Such a storage unit 54 is not particularly limited, and either a non-volatile memory or a volatile memory can be used. However, a state in which information is stored can be maintained without supplying power, thereby saving power. It is preferable to use a non-volatile memory from the viewpoint that the memory can be realized, and it is particularly preferable to use a flash memory from the viewpoint that information can be read and written with power saving.

［制御部］
制御部５３は、ターミナル５を構成する各部、具体的には通信部５５、切換部６等を制御する機能を有する。
この制御部５３は、特に限定されないが、例えば、ＭＰＵで構成されている。
［電源部］
電源部５６は、ターミナル５を動作可能な電力を供給するものである。 [Control unit]
The control unit 53 has a function of controlling each unit constituting the terminal 5, specifically, the communication unit 55, the switching unit 6, and the like.
Although this control part 53 is not specifically limited, For example, it is comprised by MPU.
[Power supply part]
The power supply unit 56 supplies power that can operate the terminal 5.

ただし、ターミナル５は、コンクリート構造物１００の外部に設置することができるため、電源部５６は、点検、修理、交換等が容易である。また、コンクリート構造物１００に穿孔等することなく、外部から有線により電源部５６に電力を供給することが可能である。
このようなことから、電源部５６に電力を供給する電源としては、比較的大きな電力を発生する電源、例えば、比較的容量の大きい電池、商用電源、太陽電池に接続された二次電池等を用いることができる。このような電源を用いることにより、前述した通信部５５の通信距離を大きくすることができる。 However, since the terminal 5 can be installed outside the concrete structure 100, the power source unit 56 can be easily inspected, repaired, exchanged, and the like. Moreover, it is possible to supply electric power to the power supply unit 56 from the outside by wire without drilling the concrete structure 100 or the like.
For this reason, as a power source that supplies power to the power source unit 56, a power source that generates relatively large power, for example, a battery having a relatively large capacity, a commercial power source, a secondary battery connected to a solar cell, or the like. Can be used. By using such a power source, the communication distance of the communication unit 55 described above can be increased.

［切換部］
切換部６は、充填センサー３の１対の導体３１、３２とインターフェース部５１、５２との間に設けられている。
そして、切換部６は、充填センサー（第１のセンサー）３による測定を行う状態と、センサー（第２のセンサー）４による測定を行う状態とを切り換え可能に構成されている。 [Switching section]
The switching unit 6 is provided between the pair of conductors 31 and 32 of the filling sensor 3 and the interface units 51 and 52.
The switching unit 6 is configured to be able to switch between a state in which measurement is performed by the filling sensor (first sensor) 3 and a state in which measurement is performed by the sensor (second sensor) 4.

すなわち、切換部６は、１対の導体３１、３２間の静電容量に基づいて、コンクリートの充填状態を測定する第１の状態（以下、単に「第１の状態」ともいう）と、１対の導体３１、３２を通じて、センサー４の第１の電極４１と第２の電極４２との間の電位差に基づいて、コンクリート構造物１０２の状態を測定する第２の状態（以下、単に「第２の状態」ともいう）とを切り換える。 That is, the switching unit 6 includes a first state in which the concrete filling state is measured based on the capacitance between the pair of conductors 31 and 32 (hereinafter also simply referred to as “first state”), 1 Based on the potential difference between the first electrode 41 and the second electrode 42 of the sensor 4 through the pair of conductors 31, 32, a second state (hereinafter simply referred to as “first state”) that measures the state of the concrete structure 102. 2) ”.

この切換部６は、前述した制御部５３により駆動制御される。具体的には、切換部６は、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設時に第１の状態とし、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設後に第２の状態とする。これにより、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設時に、コンクリートの充填状態を測定し、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設後に、コンクリート構造物１０２の状態を長期にわたり測定することができる。 The switching unit 6 is driven and controlled by the control unit 53 described above. Specifically, the switching unit 6 is in the first state when the concrete structure 102 is placed in the concrete, and is in the second state after the concrete structure 102 is placed in the concrete. Thereby, the concrete filling state can be measured at the time of concrete placement of the concrete structure 102, and the state of the concrete structure 102 can be measured over a long period after the concrete placement of the concrete structure 102.

より具体的に説明すると、切換部６は、第１の状態において、１対の導体３１、３２をインターフェース部５１に電気的に接続するとともにインターフェース部５２に対して電気的導通を遮断する。また、切換部６は、第２の状態において、１対の導体３１、３２をインターフェース部５２に電気的に接続するとともにインターフェース部５１に対して電気的導通を遮断する。 More specifically, the switching unit 6 electrically connects the pair of conductors 31 and 32 to the interface unit 51 and interrupts electrical continuity with the interface unit 52 in the first state. In the second state, the switching unit 6 electrically connects the pair of conductors 31 and 32 to the interface unit 52 and interrupts electrical continuity with the interface unit 51.

これにより、第１の状態において、１対の導体３１、３２間の静電容量を測定することができる。また、第２の状態において、１対の導体３１、３２を介して、第１の電極４１と第２の電極４２との間の電位差を測定することができる。
このような切換部６（スイッチ）は、特に限定されないが、例えば、リレーで構成されている。
以上説明したように構成されたセンサーシステム１では、図６に示すように、まず、第１の状態とし、コンクリートの充填状態を測定する（ステップＳ１）。 Thereby, the electrostatic capacitance between the pair of conductors 31 and 32 can be measured in the first state. In the second state, the potential difference between the first electrode 41 and the second electrode 42 can be measured via the pair of conductors 31 and 32.
Although such a switching part 6 (switch) is not specifically limited, For example, it is comprised with the relay.
In the sensor system 1 configured as described above, as shown in FIG. 6, first, the first state is set and the concrete filling state is measured (step S1).

その後、コンクリートの充填状態の測定を終了するか否かを判断する（ステップＳ２）。例えば、コンクリートの充填量が所定量に達したか否か、コンクリートの充填開始から所定時間が経過したか否か、または、コンクリートの充填状態の測定を終了する旨の指示あるいは命令が入力されたか否か等に基づいて、コンクリートの充填状態の測定を終了するか否かを判断する。 Thereafter, it is determined whether or not the measurement of the concrete filling state is to be terminated (step S2). For example, whether or not the concrete filling amount has reached a predetermined amount, whether or not a predetermined time has elapsed since the start of concrete filling, or an instruction or command to end the measurement of the concrete filling state has been input Based on whether or not, it is determined whether or not to end the measurement of the concrete filling state.

そして、コンクリートの充填状態の測定を終了すると判断するまでの間、ステップＳ１が繰り返され、コンクリートの充填状態を測定する。
コンクリートの充填状態の測定を終了すると判断した場合、第２の状態とし、コンクリート構造物１０２の状態を測定する（ステップＳ３）。
その後、通信を行うか否かを判断する（ステップＳ４）。例えば、コンクリート構造物の状態の測定開始から所定時間が経過したか否か、または、通信を行う旨の指示あるいは命令が入力されたか否か等に基づいて、通信を行うか否かを判断する。 And until it judges that the measurement of the concrete filling state is complete | finished, step S1 is repeated and the concrete filling state is measured.
When it is determined that the measurement of the concrete filling state is finished, the second state is set, and the state of the concrete structure 102 is measured (step S3).
Thereafter, it is determined whether or not to perform communication (step S4). For example, it is determined whether or not to perform communication based on whether or not a predetermined time has passed since the start of measurement of the state of the concrete structure, or whether or not an instruction or command for performing communication has been input. .

そして、通信を行うと判断するまでの間、ステップＳ３が繰り返され、コンクリートの充填状態を測定する。
通信を行うと判断した場合、コンクリート構造物の状態の測定結果を送信し（ステップＳ５）、その後、前述したステップＳ３に戻る。
以上説明したように構成されたセンサーシステム１では、充填センサー３による測定を行う第１の状態とセンサー４による測定を行う第２の状態とを切換部６により切り換えることができる。そのため、コンクリート構造物のコンクリート打設時に、第１の状態とし、コンクリートの充填状態を測定し、コンクリート構造物のコンクリート打設後に、第２の状態とし、コンクリート構造物の状態を長期にわたり測定することができる。
また、充填センサー３の１対の導体３１、３２を、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設時における充填状態の測定だけでなく、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設後の状態測定を行うために、センサー４とターミナル５とを電気的に接続する配線として有効利用することができる。 And until it judges that it communicates, step S3 is repeated and the filling state of concrete is measured.
When it is determined that communication is performed, the measurement result of the state of the concrete structure is transmitted (step S5), and then the process returns to step S3 described above.
In the sensor system 1 configured as described above, the switching unit 6 can switch between the first state in which the measurement by the filling sensor 3 is performed and the second state in which the measurement by the sensor 4 is performed. Therefore, at the time of concrete placement of the concrete structure, the first state is set, and the concrete filling state is measured. After the concrete structure is placed, the second state is set, and the state of the concrete structure is measured over a long period of time. be able to.
In addition, in order to measure the state of the concrete structure 102 after the concrete placement, the pair of conductors 31 and 32 of the filling sensor 3 not only measure the filling state of the concrete structure 102 during the concrete placement, It can be effectively used as a wiring for electrically connecting the sensor 4 and the terminal 5.

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
図７は、本発明の第２実施形態に係るセンサー装置に備えられた充填センサー（１対の導体）および１対の電極（第１の電極および第２の電極）を示す図である。
以下、第２実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。 Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 7 is a diagram illustrating a filling sensor (a pair of conductors) and a pair of electrodes (a first electrode and a second electrode) included in the sensor device according to the second embodiment of the present invention.
Hereinafter, the second embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted.

第２実施形態のセンサー装置は、充填センサー（１対の導体）の先端部に接続されたセンサーの構成が異なる以外は、第１実施形態のセンサーシステムとほぼ同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
本実施形態でのセンサー装置２Ａは、図７に示すように、長尺状の充填センサー３と、充填センサー３の先端部に接続されたセンサー４Ａとを備える。 The sensor device of the second embodiment is substantially the same as the sensor system of the first embodiment, except that the configuration of the sensor connected to the tip of the filling sensor (a pair of conductors) is different. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to embodiment mentioned above.
As shown in FIG. 7, the sensor device 2 </ b> A according to the present embodiment includes a long filling sensor 3 and a sensor 4 </ b> A connected to the tip of the filling sensor 3.

センサー４Ａは、電気抵抗体４３を有する。この電気抵抗体４３は、一端が抵抗体４４を介して導体３１の先端部に電気的に接続され、他端が抵抗体４５を介して導体３２の先端部に電気的に接続されている。
このように抵抗体４４、４５を介して電気抵抗体４３を１対の導体３１、３２に電気的に接続することにより、第１の状態において、１対の導体３１、３２間の静電容量に基づいて、コンクリートの充填状態を測定することができる。 The sensor 4 </ b> A has an electrical resistor 43. One end of the electric resistor 43 is electrically connected to the tip of the conductor 31 via the resistor 44, and the other end is electrically connected to the tip of the conductor 32 via the resistor 45.
In this way, by electrically connecting the electrical resistor 43 to the pair of conductors 31 and 32 via the resistors 44 and 45, the capacitance between the pair of conductors 31 and 32 in the first state. Based on the above, the concrete filling state can be measured.

また、第２の状態において、１対の導体３１、３２を通じて、センサー４Ａの電気抵抗体４３の抵抗値に基づいて、コンクリート構造物１０２の状態を測定することができる。
電気抵抗体４３は、酸または塩化物イオンにより腐食するものである。そのため、電気抵抗体４３は、酸または塩化物イオンの環境下で、腐食により切断されて抵抗値が急激に増大する。したがって、電気抵抗体４３の抵抗値に基づいて、コンクリート構造物１０２の測定対象部位のｐＨあるいは塩化物イオン濃度が設定値以下か否かを検知する。これにより、第２の状態において、測定対象部位のｐＨ変化あるいは塩化物イオン濃度変化に伴う状態変化を検知することができる。 In the second state, the state of the concrete structure 102 can be measured based on the resistance value of the electric resistor 43 of the sensor 4A through the pair of conductors 31 and 32.
The electrical resistor 43 is corroded by acid or chloride ions. Therefore, the electrical resistor 43 is cut by corrosion in an acid or chloride ion environment, and the resistance value increases rapidly. Therefore, based on the resistance value of the electrical resistor 43, it is detected whether the pH or chloride ion concentration of the measurement target portion of the concrete structure 102 is equal to or lower than the set value. Thereby, in the 2nd state, the state change accompanying the pH change of a measurement object site | part or a chloride ion concentration change is detectable.

また、電気抵抗体４３は、長尺状をなしている。これにより、電気抵抗体４３を腐食により切断され易くすることができる。
このような電気抵抗体４３の構成材料としては、酸または塩化物イオンの存在下で腐食するものであれば、特に限定されないが、測定対象部位の環境変化に伴って表面に不動態膜を形成するか、または、表面に存在した不動態膜を消失させる金属材料を用いるのが好ましい。
これにより、測定対象部位のｐＨが所定値以上である場合に、電気抵抗体４３の表面に不動態膜が形成される。
このような不動態膜を形成する金属材料としては、例えば、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｚｎまたはこれらを含む合金等が挙げられる。 The electrical resistor 43 has a long shape. Thereby, the electrical resistor 43 can be easily cut by corrosion.
The constituent material of the electric resistor 43 is not particularly limited as long as it corrodes in the presence of acid or chloride ions, but a passive film is formed on the surface in accordance with the environmental change of the measurement target site. It is preferable to use a metal material that eliminates the passive film existing on the surface.
As a result, a passive film is formed on the surface of the electric resistor 43 when the pH of the measurement target site is equal to or higher than a predetermined value.
Examples of the metal material that forms such a passive film include Fe, Ni, Mg, Zn, and alloys containing these.

例えば、Ｆｅは、ｐＨが約９よりも大きいときに不動態膜を形成する。また、ＦｅＡｌ（Ａｌ０．８％）系炭素鋼は、ｐＨが約４よりも大きいときに不動態膜を形成する。また、Ｎｉは、ｐＨが８〜１４であるときに不動態膜を形成する。また、Ｍｇは、ｐＨが１０．５よりも大きいときに不動態膜を形成する。また、Ｚｎは、ｐＨが６〜１２であるときに不動態膜を形成する。 For example, Fe forms a passive film when the pH is greater than about 9. FeAl (Al 0.8%) carbon steel forms a passive film when the pH is higher than about 4. Ni forms a passive film when the pH is 8-14. Mg forms a passive film when the pH is higher than 10.5. Zn forms a passive film when the pH is 6-12.

また、例えば、炭素鋼（ＳＤ３４５）は、塩化物イオン濃度が約１．２ｋｇ／ｍ^３を超えたときに不動態膜の破壊が始まる。
中でも、電気抵抗体４３を構成する金属材料は、ＦｅまたはＦｅを含む合金（Ｆｅ系合金）、すなわち鉄系材料（具体的には、炭素鋼、合金鋼、ＳＵＳ等）、ニッケルまたはこれらを含む合金であるのが好ましい。これらの材料は安価で入手が容易である。また、電気抵抗体４３の構成材料をコンクリート構造物１０２の鉄筋と同一または近似の材料とすることが可能であり、鉄筋の腐食環境状態を効果的に検知することができる。例えば、電気抵抗体２３がＦｅで構成されている場合、ｐＨが９以上か否かの判断ができる。 Further, for example, in carbon steel (SD345), the passive film starts to break when the chloride ion concentration exceeds about 1.2 kg / m ³ .
Among them, the metal material constituting the electric resistor 43 includes Fe or an alloy containing Fe (Fe-based alloy), that is, an iron-based material (specifically, carbon steel, alloy steel, SUS, etc.), nickel, or these. An alloy is preferred. These materials are inexpensive and easily available. Further, the constituent material of the electric resistor 43 can be the same as or similar to that of the reinforcing bar of the concrete structure 102, and the corrosive environment state of the reinforcing bar can be detected effectively. For example, when the electrical resistor 23 is made of Fe, it can be determined whether the pH is 9 or more.

また、電気抵抗体４３は、前述したような金属材料からなる緻密質体で構成されているのが好ましい。これにより、電気抵抗体４３の後述する隙間腐食を生じさせやすくすることができる。
また、電気抵抗体４３の厚さおよび幅は、それぞれ、特に限定されないが、腐食による電気抵抗の変化が大きく、コンクリート強度に影響を及ぼさないためには、１０ｎｍ以上５ｍｍ以下であるのが好ましい。 The electric resistor 43 is preferably composed of a dense body made of a metal material as described above. Thereby, it is possible to easily cause crevice corrosion described later of the electric resistor 43.
Further, the thickness and width of the electrical resistor 43 are not particularly limited, but are preferably 10 nm or more and 5 mm or less so that the change in electrical resistance due to corrosion is large and does not affect the concrete strength.

また、抵抗体４４、４５としては、特に限定されず、各種抵抗器を用いることができる。
以上説明したような第２実施形態のセンサー装置２Ａによっても、コンクリート打設時のコンクリートの充填状態を測定し、その測定にかかる構成を有効利用しつつ、コンクリート打設後の長期にわたりコンクリート構造物の状態を測定することができる。
以上、本発明のセンサー装置およびセンサーシステムを、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。 Moreover, it does not specifically limit as the resistors 44 and 45, Various resistors can be used.
Even with the sensor device 2A of the second embodiment as described above, the concrete filling state at the time of placing the concrete is measured, and the concrete structure is applied over a long period of time after the concrete is placed while effectively utilizing the configuration related to the measurement. Can be measured.
As mentioned above, although the sensor apparatus and sensor system of this invention were demonstrated based on embodiment of illustration, this invention is not limited to this.

例えば、本発明のセンサー装置およびセンサーシステムでは、各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。
また、前述した実施形態では、第１の電極および第２の電極が互いに異なる金属材料で構成されている場合を例に説明したが、第１の電極および第２の電極が互いに同じ金属材料で構成されていてもよい。この場合、第１の電極および第２の電極の腐蝕速度を互いに異ならせるように、例えば、第１の電極または第２の電極のいずれかに隙間構造を設ければよい。 For example, in the sensor device and the sensor system of the present invention, the configuration of each part can be replaced with any configuration that exhibits the same function, and any configuration can be added.
In the above-described embodiment, the case where the first electrode and the second electrode are made of different metal materials has been described as an example. However, the first electrode and the second electrode are made of the same metal material. It may be configured. In this case, for example, a gap structure may be provided in either the first electrode or the second electrode so that the corrosion rates of the first electrode and the second electrode are different from each other.

１‥‥センサーシステム２‥‥センサー装置２Ａ‥‥センサー装置３‥‥充填センサー３Ａ‥‥充填センサー４‥‥センサー４Ａ‥‥センサー５‥‥ターミナル６‥‥切換部１０‥‥情報収集装置２３‥‥電気抵抗体３１‥‥導体３２‥‥導体３３‥‥絶縁体４１‥‥第１の電極４２‥‥第２の電極４３‥‥電気抵抗体４４、４５‥‥抵抗体５１‥‥インターフェース部５２‥‥インターフェース部５３‥‥制御部５４‥‥記憶部５５‥‥通信部５６‥‥電源部７１‥‥封止部１００‥‥コンクリート構造物１０１‥‥コンクリート構造物１０２‥‥コンクリート構造物１０２ａ‥‥面４３１‥‥アンテナ４３２‥‥通信回路５５１‥‥アンテナ５５２‥‥通信回路Ｓ１〜Ｓ５‥‥ステップ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sensor system 2 ... Sensor device 2A ... Sensor device 3 ... Filling sensor 3A ... Filling sensor 4 ... Sensor 4A ... Sensor 5 ... Terminal 6 ... Switching part 10 ... Information collecting device 23 ... · · · Electrical resistor 31 · · · Conductor 32 · · · Conductor 33 · · · Insulator 41 · · · First electrode 42 · · · Second electrode 43 · · · Electrical resistor 44 and 45 · · · Resistor 51 · · · Interface 52 ... Interface part 53 ... Control part 54 ... Memory part 55 ... Communication part 56 ... Power supply part 71 ... Sealing part 100 ... Concrete structure 101 ... Concrete structure 102 ... Concrete structure 102a ... Surface 431 Antenna 432 Communication circuit 551 Antenna 552 Communication circuit S1 to S5 Step

Claims

A pair of elongated conductors spaced apart from each other;
A first electrode connected to a tip of one of the pair of conductors;
A second electrode connected to the tip of the other conductor of the pair of conductors;
Based on the capacitance between the pair of conductors, a first state for measuring a concrete filling state, and a potential difference between the first electrode and the second electrode through the pair of conductors. And switching to a second state in which the state of the concrete structure is measured based on the above.

A pair of elongated conductors spaced apart from each other;
An electrical resistor provided between the tip portions of the pair of conductors;
Based on the capacitance between the pair of conductors, a first state of measuring the filling state of the concrete, and through the pair of conductors, based on the resistance value of the electric resistor, the state of the concrete structure A sensor device, wherein the sensor device is switched between a second state in which measurement is performed.

The sensor device according to claim 1, further comprising a switching unit that switches between the first state and the second state.

The sensor device according to claim 3, wherein the switching unit is in the first state when the concrete structure is placed in concrete, and is in the second state after the concrete is placed in the concrete structure.

At least one of the first electrode and the second electrode forms a passive film on the surface in accordance with an environmental change in the concrete structure, or a passive film present on the surface The sensor device according to claim 1, wherein the sensor device is made of a metal material that disappears.

The electric resistor is formed of a metal material that forms a passive film on the surface in accordance with an environmental change in the concrete structure, or that eliminates the passive film present on the surface. The sensor device described.

2. The sensor according to claim 1, wherein the sensor detects whether a pH or a chloride ion concentration of a measurement target portion of the concrete structure is equal to or lower than a set value based on a potential difference between the first electrode and the second electrode. apparatus.

The sensor device according to claim 2, wherein the sensor device detects whether a pH or a chloride ion concentration of a measurement target portion of the concrete structure is equal to or lower than a set value based on a resistance value of the electric resistor.

A sensor device according to any one of claims 1 to 8,
An information collection device for collecting measurement information of the sensor device.

  Measuring the filling state of the concrete based on the capacitance between the conductors of a pair of elongated conductors spaced apart from each other;
  A first electrode connected to the tip of one conductor of the pair of conductors through the pair of conductors and a first electrode connected to the tip of the other conductor of the pair of conductors. Measuring the state of the concrete structure based on the potential difference between the two electrodes;
  A method for measuring the state of concrete, comprising:

  Measuring the filling state of the concrete based on the capacitance between the conductors of a pair of elongated conductors spaced apart from each other;
  A step of measuring the state of the concrete structure based on a resistance value of an electrical resistor provided between the tip portions of the pair of conductors through the pair of conductors;
  A method for measuring the state of concrete, comprising: