JP7042724B2

JP7042724B2 - コンクリート充填検知装置及び方法

Info

Publication number: JP7042724B2
Application number: JP2018177088A
Authority: JP
Inventors: 善彦中村
Original assignee: IHI Infrastructure Systems Co Ltd
Current assignee: IHI Infrastructure Systems Co Ltd
Priority date: 2018-09-21
Filing date: 2018-09-21
Publication date: 2022-03-28
Anticipated expiration: 2038-09-21
Also published as: JP2020045730A

Description

本発明は、各種建設現場等において、コンクリート打設箇所へのコンクリートの充填を検知するためのコンクリート充填検知装置及び方法に関するものである。

一般に、建築工事、土木工事等において建造されるコンクリート構造物は、型枠によって形成されたコンクリート打設箇所にフレッシュコンクリートを充填し、型枠内でコンクリートを硬化させることにより形成される。しかしながら、構造物が複雑な形状であったり、構造物内に鉄筋や鋼材等の補強部材が配置される場合は、型枠や補強部材の隅々までコンクリートが充填されないことがあり、これによりコンクリート内に空隙が生ずる場合がある。このような空隙が存在するとコンクリートの強度を低下させるおそれがあるため、空隙が発生しないように満遍なくコンクリートを充填することが望まれるが、充填空間内の空隙の有無を目視で確認することは困難である。

そこで、コンクリートの充填を検知するために、空隙発生のおそれのある箇所に電極を設置し、コンクリートが電極まで充填されると、コンクリート中の水分が電極に接することによる電気抵抗の変化に基づいて、コンクリートが充填されたか否かを判定するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１０－１９７４６７号公報

しかしながら、前述のような電極を用いたものでは、充填空間内にコンクリートが十分に充填されていない場合でも、フレッシュコンクリートや残留水が飛散して電極に付着すると、空隙が残っているにも拘わらずコンクリートが充填されたものとして検知されるといった誤検知を生じやすいという問題点があった。

また、電極が設けられたセンサ及びこれに接続された電線がコンクリート内に設置されたままコンクリートの打設が行われるため、これらの異物がコンクリート構造物内に残置されることは構造上好ましくない上に、高価なセンサが再利用できず、コスト的に不利であるという問題点もあった。

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、空隙を残すことなくコンクリートの充填を確実に検知することのできるコンクリート充填検知装置及び方法を提供することにある。

本発明は前記目的を達成するために、コンクリート打設箇所におけるコンクリートの充填を検知するコンクリート充填検知装置において、一端側をコンクリート打設箇所に配置され、一端から出力した光の反射光が入力される光ファイバと、光ファイバの一端側を覆うように形成され、コンクリート打設位置に充填されるコンクリートのセメントミルクを吸収可能な吸収体と、光ファイバの他端側に配置され、光ファイバの一端から入力される光の検出する検出部と、セメントミルクが吸収体に吸収されることによる検出部の検出光の変化に基づいて光ファイバの一端側にコンクリートが充填されたか否かを判定する判定部とを備えている。

また、本発明は前記目的を達成するために、コンクリート打設箇所におけるコンクリートの充填を検知するコンクリート充填検知方法において、コンクリートのセメントミルクを吸収可能な吸収体によって一端側を覆われた光ファイバの一端側をコンクリート打設箇所に配置し、光ファイバの一端から吸収体内に出力した光の反射光を光ファイバの一端から入力することにより検出し、セメントミルクが吸収体に吸収されることによる検出光の変化に基づいて光ファイバの一端側にコンクリートが充填されたか否かを判定するようにしている。

これにより、光ファイバの一端から吸収体内に出力された光の反射光が光ファイバの一端から入力されて検出され、コンクリート打設箇所に充填されたコンクリートのセメントミルクが吸収体に吸収されることによる検出光の変化に基づいて、光ファイバの一端側にコンクリートが充填されたか否かが判定されることから、コンクリート充填中に空隙内で飛散したセメントミルクが吸収体に付着しただけではコンクリートが充填されたと判定されることがない。

本発明のコンクリート充填検知装置及び方法によれば、コンクリート充填中に空隙内で飛散したセメントミルクが吸収体に付着しただけではコンクリートが充填されたと判定されることがないので、空隙を残すことなくコンクリートの充填を確実に検知することができ、コンクリート構造物中における空隙残存防止に極めて有利である。

本発明の第１の実施形態を示すコンクリート充填検知装置の構成図吸収体の側面図検知部の検出光を示す図コンクリート充填検知工程を示す図コンクリート充填検知工程を示す図コンクリート充填検知工程を示す図コンクリート充填検知工程を示す吸収体の側面断面図コンクリート充填検知工程を示す吸収体の側面断面図コンクリート充填検知工程を示す吸収体の側面断面図本発明の第２の実施形態を示す吸収体の側面断面図コンクリート充填検知工程を示す吸収体の側面断面図コンクリート充填検知工程を示す吸収体の側面断面図本発明の第３の実施形態を示す吸収体の側面断面図コンクリート充填検知工程を示す吸収体の側面断面図コンクリート充填検知工程を示す吸収体の側面断面図

図１乃至図９は本発明の第１の実施形態を示すもので、コンクリート打設箇所へのコンクリートの充填を検知するためのコンクリート充填検知装置を示すものである。

本実施形態では、コンクリート構造物として、例えば橋梁用の床版を形成する場合を示す。即ち、図１に示すように底板１上に鋼材２が配置され、図示しない型枠で囲まれた底板１上にコンクリートを鋼材２の上方まで充填することにより、床版が形成される。この場合、鋼材２は上フランジ２ａ、下フランジ２ｂ及びウェブ２ｃからなる溝形鋼かならなる。

本実施形態のコンクリート充填検知装置は、一端側をコンクリート打設箇所に配置される光ファイバ１０と、光ファイバの一端側を覆うように形成された吸収体２０と、光ファイバ１０の一端から入力される光の変化を検出する検出部３０と、検出部３０の検出光の変化に基づいてコンクリートが充填されたか否かを判定する判定部４０とを備えている。

光ファイバ１０は、光出力用の光ファイバ心線と光入力用の光ファイバ心線とを一体に有する光ファイバケーブルからなり、各光ファイバ心線の一端は光ファイバ１０の一端面に露出している。また、光出力用の光ファイバ心線の他端には図示しない光源が配置され、光入力用の光ファイバ心線の他端は検出部３０側に配置されている。即ち、光ファイバ１０は、一端面の光出力用の光ファイバ心線から光Ｌ1 を出力し、その反射光Ｌ2 を光入力用の光ファイバ心線から入力するようになっている。

吸収体２０は、スポンジ等、液体を吸収可能な多孔質の部材からなり、例えば白色に形成されている。吸収体２０は回転楕円体状に形成され、その長軸方向一端側から内部の中央側まで光ファイバ１０の一端側が挿入されている。この場合、光ファイバ１０は接着剤等により吸収体２０に固着されている。

検出部３０は、光ファイバ１０の光入力用の光ファイバ心線の一端から入力される光の色を検出するセンサからなり、例えば周知のデジタルカラー判別センサが用いられる。検出部３０では検出光の色を数値化し、判定部４０に出力するようになっている。

判定部４０は、検出部３０で検出された検出光の色が所定の色か否かを判別するようになっており、識別すべき色を数値化した設定値が設定され、検出部３０の検出光の検出値が設定値と一致すると、これをコンクリートの充填として外部に表示するようになっている。

ここで、前記コンクリート充填検知装置を用いて前記床版のコンクリートを打設する際のコンクリートの充填を検知する方法について説明する。尚、コンクリート充填空間には、セメント、骨材及び水等をミキサで混練したフレッシュコンクリートが充填される。

まず、判定部４０に、フレッシュコンクリートのセメントミルクＭ（セメントと水が混合された液）の色（灰色）の設定値を設定する。この場合、実際のセメントミルクＭの色を検出部３０で検出し、その検出値を設定値として設定する。

次に、図１に示すように、吸収体２０で覆われた光ファイバ１０の一端側を鋼材２の内側に配置する。その際、吸収体２０は、コンクリート内の空隙を生じやすい箇所、例えば鋼材２の上フランジ２ａの下面とウェブ２ｃとの間部分に配置され、接着剤や粘着テープ等によって鋼材２に仮止めされる。

続いて、光ファイバ１０の一端面から光出力用の光ファイバ心線の光を出力する。その際、図３(a) に示すように、検出部３０の検出光Ｌとして、吸収体２０内で反射した光の色（吸収体２０の色（白色））が検出されるが、この場合の検出値は設定値と異なるため、判定部４０ではコンクリートが未充填として判定される。

次に、図４に示すようにコンクリート充填空間にフレッシュコンクリートＣを充填し、図５に示すようにフレッシュコンクリートＣが吸収体２０まで達すると、図８に示すようにフレッシュコンクリートＣのセメントミルクが吸収体２０によって吸収される。

これにより、図９に示すように吸収体２０の色がセメントミルクＭの色になり、図３(b) に示すように検出部３０では検出光Ｌとして、吸収体２０内で反射した光の色（セメントミルクＭの色）が検出される。この場合、検出値が設定値と一致し、判定部４０ではコンクリートが充填されたものと判定される。

また、図６に示すようにフレッシュコンクリートＣの充填が完了した場合でも、吸収体２０の周囲に空隙Ｓが生じている場合は、フレッシュコンクリートＣのセメントミルクＭが吸収体２０によって吸収されないため、判定部４０ではコンクリートが未充填として判定される。ブリージング水や外部から侵入した水が吸収体２０に吸収された場合も、これらの水（ほぼ透明）とセメントミルクＭとは色が異なるため、検出部３０の検出値が設定値と一致せず、判定部４０ではコンクリートが未充填として判定される。また、吸収体２０は周囲に充填されたフレッシュコンクリートＣからの圧力が加わらないとセメントミルクＭが内部に浸透しないため、例えばコンクリート充填中に空隙Ｓ内で飛散したセメントミルクＭが吸収体２０に付着しただけでは検出光Ｌの色がセメントミルクＭの色にはならず、このような場合も判定部４０でコンクリートが充填されたと誤判定されることはない。

前述のように空隙Ｓが存在している場合は、充填済みのフレッシュコンクリートＣを撹拌するなどして空隙Ｓを解消すれば、空隙Ｓに流入したフレッシュコンクリートＣのセメントミルクＭが吸収体２０によって吸収され、判定部４０においてコンクリートが充填されたものと判定される。

この後、光ファイバ１０をフレッシュコンクリートＣから引き抜くことにより、コンクリートの充填検知作業が終了する。その際、吸収体２０は、光ファイバ１０に固着されているので、光ファイバ１０と共にフレッシュコンクリートＣから引き抜かれ、硬化後のコンクリート内に残置されることがない。

このように、本実施形態によれば、フレッシュコンクリートＣのセメントミルクＭを吸収可能な吸収体２０によって一端側を覆われた光ファイバ１０の一端側をコンクリート打設箇所に配置するとともに、光ファイバ１０の一端から吸収体２０内に出力した光の反射光を光ファイバ１０の一端から入力して検出部２０により検出し、セメントミルクＭが吸収体２０に吸収されることによる検出光Ｌの変化に基づいて光ファイバ１０の一端側にフレッシュコンクリートＣが充填されたか否かを判定部４０によって判定するようにしたので、コンクリート充填中に空隙Ｓ内で飛散したセメントミルクＭが吸収体２０に付着しただけでは判定部４０でコンクリートが充填されたと判定されることがなく、空隙Ｓを残すことなくコンクリートの充填を確実に検知することができる。

更に、検出部３０の検出光Ｌの色の変化に基づいてコンクリートの充填を判定するようにしているので、セメントミルクＭを吸収した吸収体２０がセメントミルクＭの色になることにより充填を検知することができ、ブリージング水等の色の異なる他の液体が吸収体２０に吸収された場合でも誤検知を生ずることがないという利点がある。

この場合、判定部４０にセメントミルクＭの色の設定値を設定する際、実際のセメントミルクＭの色を検出部３０で検出し、その検出値を設定値として設定するようにしているので、コンクリートの仕様によってセメントミルクの色が異なる場合でも、実際に使用するセメントミルクの色を常に正確に判定することができる。

また、吸収体２０はセメントミルクＭが浸透可能な多孔質の部材からなるので、吸収体２０にセメントミルクＭを満遍なく吸収させることができ、光ファイバ１０に入力される吸収体２０からの反射光の色をセメントミルクＭの吸収によってより確実に変化させることができる。

更に、吸収体２０は、打設後のコンクリートから光ファイバ１０と共に引き抜かれるように光ファイバ１０に固着されているので、光ファイバ１０及び吸収体２０が硬化後のコンクリート内に残置されることがなく、異物の残置によるコンクリート構造物の強度等への影響がないという利点がある。

図１０乃至図１２は本発明の第２の実施形態を示すもので、前記実施形態と同一の構成部分には同一の符号を付して示す。本実施形態においては、光ファイバ１０を吸収体２０に分離可能にした点で前記実施形態とは異なる。

即ち、本実施形態では、吸収体２０内に光ファイバ１０の一端側を抜き差し可能な接続部材２１が設けられている。接続部材２１は一端を開口した円筒状の部材からなり、吸収体２０の長軸方向に延びるように形成されるとともに、他端側が吸収体２０内の中央側に位置し、一端側が吸収体２０から外部に突出するように吸収体２０に固着されている。接続部材２１は光ファイバ１０を圧入可能な内径を有し、その他端面は閉塞されている。また、接続部材２１は透明に形成され、光ファイバ１０の出力光及び入力光を透過するようになっている。

本実施形態では、光ファイバ１０の一端側を吸収体２０の接続部材２１に圧入することにより、光ファイバ１０の一端側が吸収体２０によって覆われる。その際、光ファイバ１０を一端が接続部材２１の他端面に当接するまで挿入することにより光ファイバ１０が位置決めされる。

本実施形態によれば、第1の実施形態と同様にしてコンクリートの充填検知を行った後、光ファイバ１０をコンクリートから引き抜くと、図１２に示すように光ファイバ１０が接続部材２１から外れて吸収体２０から分離し、吸収体２０を残して光ファイバ１０のみがコンクリートから引き抜かれる。これにより、吸収体２０がない分だけ光ファイバ１０の引き抜き抵抗が小さくなり、光ファイバ１０を容易に引き抜くことができる。
また、コンクリート内に残置された吸収体２０にはセメントミルクＭが吸収されているので、打設されたコンクリートと共に吸収体２０内のセメントミルクＭも硬化する。これにより、吸収体２０を残置してもコンクリート構造物の強度に影響を与えることがなく、しかも吸収体２０にはスポンジ等の安価な部材を用いることができるので、コスト的も有利である。

尚、前記実施形態では、吸収体２０内に設けた接続部材２１に光ファイバ１０を抜き差しするようにしたものを示したが、接続部材２１を用いずに吸収体２０内に光ファイバ１０を直接抜き差しするようにしてもよい。

図１３乃至図１５は本発明の第３の実施形態を示すもので、前記実施形態と同一の構成部分には同一の符号を付して示す。本実施形態においては吸収体の形状が前記実施形態とは異なる。

本実施形態の吸収体５０は、一端を開口した円筒状の部材からなり、その一端側には光ファイバ１０の一端側が挿入され、接着剤等により固着されている。吸収体５０の他端面は閉塞され、他端面とファイバ１０の一端との間には中空部５１が形成されている。吸収体５０は、筒状に形成された不織布、メッシュ等、液体が浸透可能な部材からなり、外部から中空部５１内にセメントミルクＭを吸収可能に形成されている。この場合、吸収体５０は、例えば白色に形成されている。尚、周面に複数の通水孔を有するパイプ状の部材によって吸収体５０を形成するようにしてもよい。

本実施形態では、光ファイバ１０の一端面から光出力用の光ファイバ心線の光を出力すると、吸収体５０の中空部５１内で反射した光が光ファイバ１０の光入力用の光ファイバ心線から入力され、検出部３０によって検出される。

ここで、第1の実施形態と同様、コンクリート充填空間にフレッシュコンクリートが充填され、フレッシュコンクリートが吸収体５０まで達すると、図１４に示すようにセメントミルクＭが吸収体２０によって吸収され、図１５に示すように吸収体５０の中空部５１内がセメントミルクＭで満たされる。

これにより、吸収体５０の中空部５１内の色がセメントミルクＭの色になり、第1の実施形態と同様、検出部３０の検出光Ｌの検出値が設定値と一致し、判定部４０でコンクリートが充填されたものと判定される。

本実施形態によれば、筒状に形成された吸収体５０によってファイバ１０の一端側を覆うようにしているので、吸収体５０を光ファイバ１０よりも若干外径の大きい形状に形成することができる。これにより、打設後のコンクリートから光ファイバ１０及び吸収体２０を引き抜く際、吸収体２０が小さい分だけ引き抜き抵抗が小さくなり、光ファイバ１０及び吸収体５０を容易に引き抜くことができる。また、吸収体５０が硬化後のコンクリート内に残置されることがないので、異物の残置によるコンクリート構造物の強度等への影響がないという利点もある。

１０…光ファイバ、２０…吸収体、２１…接続部材、３０…検出部、４０…判定部、５０…吸収体、Ｃ…フレッシュコンクリート、Ｍ…セメントミルク、Ｓ…空隙。

Claims

コンクリート打設箇所におけるコンクリートの充填を検知するコンクリート充填検知装置において、
一端側をコンクリート打設箇所に配置され、一端から出力した光の反射光が入力される光ファイバと、
光ファイバの一端側を覆うように形成され、コンクリート打設位置に充填されるコンクリートのセメントミルクを吸収可能な吸収体と、
光ファイバの他端側に配置され、光ファイバの一端から入力される光の検出する検出部と、
セメントミルクが吸収体に吸収されることによる検出部の検出光の変化に基づいて光ファイバの一端側にコンクリートが充填されたか否かを判定する判定部とを備えた
ことを特徴とするコンクリート充填検知装置。
前記判定部は検出部の検出光の色の変化に基づいてコンクリートの充填を判定する
ことを特徴とする請求項１記載のコンクリート充填検知装置。
前記吸収体はセメントミルクが流入可能な少なくとも一つの孔を有する筒状の部材からなる
ことを特徴とする請求項１または２記載のコンクリート充填検知装置。
前記吸収体はセメントミルクが浸透可能な多孔質の部材からなる
ことを特徴とする請求項１または２記載のコンクリート充填検知装置。
前記吸収体は、打設後のコンクリートから光ファイバと共に引き抜かれるように光ファイバに固着されている
ことを特徴とする請求項１、２、３または４記載のコンクリート充填検知装置。
前記吸収体は、打設後のコンクリートから光ファイバのみが引き抜きかれるように光ファイバと分離可能に設けられている
ことを特徴とする請求項１、２、３または４記載のコンクリート充填検知装置。
コンクリート打設箇所におけるコンクリートの充填を検知するコンクリート充填検知方法において、
コンクリートのセメントミルクを吸収可能な吸収体によって一端側を覆われた光ファイバの一端側をコンクリート打設箇所に配置し、
光ファイバの一端から吸収体内に出力した光の反射光を光ファイバの一端から入力することにより検出し、
セメントミルクが吸収体に吸収されることによる検出光の変化に基づいて光ファイバの一端側にコンクリートが充填されたか否かを判定する
ことを特徴とするコンクリート充填検知方法。
前記光ファイバを打設後のコンクリートから吸収体と共に引き抜く
ことを特徴とする請求項７記載のコンクリート充填検知方法。
前記光ファイバを打設後のコンクリートから吸収体を残して引き抜く
ことを特徴とする請求項７記載のコンクリート充填検知方法。