JP7027667B2 - プレグラウトｐｃ鋼材、そのプレグラウト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 - Google Patents

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。

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。

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。

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。

特許第２５５９８０２号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明の実施の形態に係るプレグラウトＰＣ鋼材の構造を説明するための断面図である。 図１に示したプレグラウトＰＣ鋼材を用いたモニタリング状態を説明するための図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）

Claims (6)

1. 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、光ファイバとを含み、
   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、プレグラウトＰＣ鋼材。
2. 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、請求項１に記載のプレグラウトＰＣ鋼材。
3. 請求項１または請求項２に記載のプレグラウト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、モニタリング装置。
4. 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、請求項３に記載のモニタリング装置。
5. 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、請求項４に記載のモニタリング装置。
6. 請求項１または請求項２に記載のプレグラウト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、モニタリング方法。

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