JPH094048A - コンクリート構造物 - Google Patents

コンクリート構造物

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JPH094048A
JPH094048A JP7151666A JP15166695A JPH094048A JP H094048 A JPH094048 A JP H094048A JP 7151666 A JP7151666 A JP 7151666A JP 15166695 A JP15166695 A JP 15166695A JP H094048 A JPH094048 A JP H094048A
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明 西村
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Abstract

(57)【要約】 【構成】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おいて、センサー
が接着されてなるコンクリート構造物。 【効果】コンクリートに発生しているクラックを見逃す
ことなく、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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、コンクリート構造物に
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
造物に関する。
【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。
【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。
【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。
【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を提供することを目
的とする。
【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おいて、センサーが接
着されてなるコンクリート構造物が提供される。
【0007】本発明に係わるコンクリート構造物を、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、センサー3が取り付けられて
いる。
【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においてセンサー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、センサー3が歪みゲージの場合、その金
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、光ファイバーの場
合、光ファイバーの繊維軸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。
【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。
【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。
【0011】また、本発明に使用するセンサーとして
は、歪みゲージ、干渉、偏光、強度を利用する光ファイ
バー、材料の損傷に伴い発生する音波を利用するアコー
スティックエミッションセンサーなどのアコースティッ
クデバイス、圧力の変化を電圧の変化に変換する、チタ
ンジルコン酸鉛、チタン酸鉛酸化ニオブマグネシウム
鉛、酸化ジルコニウムなどからなる圧電材料センサーや
加速度計などがある。
【0012】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
小さなゲージを用いることが好ましい。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。ま
た、センサーが光ファイバーの場合のセラミックス系の
光ファイバーが破断伸度が小さく、また耐久性に優れる
ので好ましく用いられる。歪みゲージの場合と同様、規
定値以上の歪みがかかる切断するので、光の導通性の有
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、破断伸度の差が少なくと
も0.2%以上異なると、歪み履歴をより正確に把握す
ることが可能となる。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、センサー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センサーが破断ま
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。
【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センサー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。
【0014】また、センサー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。
【0015】図2〜図6は本発明のコンクリート構造物
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、センサー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。
【0016】
【発明の効果】本発明のコンクリート構造物は、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
態をセンサーで検出できる、例えば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、また、光ファーバ
ーによる光の導通性の調査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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のコンクリート構造物を説明する部分破
断斜視図である。
【図2】本発明のコンクリート構造物の具体的実施例を
説明する図である。
【図3】本発明のコンクリート構造物の具体的実施例を
説明する図である。
【図4】本発明のコンクリート構造物の具体的実施例を
説明する図である。
【図5】本発明のコンクリート構造物の具体的実施例を
説明する図である。
【図6】本発明のコンクリート構造物の具体的実施例を
説明する図である。
【符号の説明】
1:コンクリート構造物 2:繊維強化プラスチック 3:センサー 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

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】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おいて、セン
    サーが接着されてなるコンクリート構造物。
  2. 【請求項2】センサーが繊維強化プラスチックとコンク
    リートの間に接着されてなる、請求項1記載のコンクリ
    ート構造物。
  3. 【請求項3】センサーが繊維強化プラスチックとコンク
    リート間の接着剤層に埋め込まれてなる、請求項1記載
    のコンクリート構造物。
  4. 【請求項4】センサーが繊維強化プラスチックの外表面
    に接着されてなる、請求項1記載のコンクリート構造
    物。
  5. 【請求項5】センサーが歪みゲージである請求項1ない
    し4に記載のコンクリート構造物。
  6. 【請求項6】センサーが光ファイバーであるである請求
    項1ないし4に記載のコンクリート構造物。
  7. 【請求項7】破断伸度の異なる、少なくとも2種類のセ
    ンサーを用いてなる請求項5または6に記載のコンクリ
    ート構造物。
  8. 【請求項8】破断伸度の差が少なくとも0.2%以上で
    ある、請求項7に記載のコンクリート構造物。
  9. 【請求項9】センサーの方向が補強繊維の繊維軸と一致
    するように接着してなる請求項1ないし請求項8に記載
    のコンクリート構造物。
  10. 【請求項10】床版である請求項1ないし9に記載のコ
    ンクリート構造物。
  11. 【請求項11】橋桁である請求項1ないし9に記載のコ
    ンクリート構造物。
  12. 【請求項12】橋脚である請求項1ないし9に記載のコ
    ンクリート構造物。
  13. 【請求項13】トンネルである請求項1ないし9に記載
    のコンクリート構造物。
  14. 【請求項14】煙突である請求項1ないし9に記載のコ
    ンクリート構造物。
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