JP2005024484A - Water leakage detection system and water leakage sensor used therefor - Google Patents
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Abstract
【目的】 高速道路等の高架橋等において施工が容易で、低コストの漏水検知システムを提供しようとするものである。
【構成】 2本で1組の平行に離間する線状の導電体及び、該導電体間に接続したセンサ用抵抗でなり、前記導電体の各基端または該基端に接続した端子リード線の他端を両端子とするエレメントであって、該エレメントの前記導電体が、防水層で覆われた構造物の該防水層と接する部分に設けられた溝内に配設されるとともに、該溝内に透水性を有する充填剤が充填されて設置される前記エレメントと、前記エレメントをホイートストンブリッジ回路の4個の抵抗の1つとして使用する測定原理を用いるとともに、入力端子に前記エレメントの前記両端子が接続される測定装置とで構成する。
【選択図】 図2
[Objective] To provide a low-cost water leakage detection system that is easy to construct on viaducts such as expressways.
[Structure] A set of two linearly spaced linear conductors and a sensor resistor connected between the conductors, each terminal end of the conductor or a terminal lead connected to the base An element having the other end of the element as both terminals, wherein the conductor of the element is disposed in a groove provided in a portion in contact with the waterproof layer of the structure covered with the waterproof layer, The element is installed by being filled with a water-permeable filler in the groove, and the measurement principle using the element as one of the four resistors of the Wheatstone bridge circuit is used. It consists of a measuring device to which both terminals are connected.
[Selection] Figure 2
Description
この発明は、漏水検知システム及びこれに用いられる漏水センサに関し、詳しくは、道路等の高架橋等の構造物に埋設された防水シート等の劣化による構造物への漏水を検知する、漏水検知システム及びこれに用いられる漏水センサに関するものである。 The present invention relates to a water leakage detection system and a water leakage sensor used therefor, and more specifically, a water leakage detection system for detecting water leakage to a structure due to deterioration of a waterproof sheet or the like embedded in a structure such as a viaduct or the like, and The present invention relates to a water leakage sensor used for this.
漏水が生じると弊害を引き起こす所は、現代社会では数多くある。これらの中で漏水が生じる可能性が高いケースや、漏水が生じると発生する被害が甚大なケースに対しては、特に漏水を検知する装置やシステムが考案され、使用されている。例えば、産業廃棄物の終末処理場等では、漏水が生じると地下水等を汚染することから、特許文献1に記載されているような漏水検知方式や、このような産業廃棄物の終末処理場の漏水検知に用いられる、特許文献3に記載されているような、漏水検知用センサー線等が考案されている。また、地中に埋設された配管からの漏水に対して、該漏水により生じる特殊な振動を捕らえることにより、漏水を検知する特許文献2に記載されているような漏水センサが考案されている。
There are many places in modern society that cause harmful effects when water leaks. Among these cases, devices and systems for detecting water leakage have been devised and used especially for cases in which there is a high possibility of water leakage and cases in which damage caused by water leakage is significant. For example, in an industrial waste sewage treatment plant and the like, if water leakage occurs, groundwater and the like are contaminated. Therefore, a leak detection method as described in
ところで、高速道路等の高架橋等においては、コンクリートやアスファルト等の舗装面からの漏水で高架橋等の構造部分に水が染み込むのを防ぐため、アスファルト等の舗装面の下部には、漏水防止用のシートを施工するケースが増えている。しかし、この漏水防止用のシート等の劣化により、高架橋等の構造部分に水が染み込むと、中の鉄筋がさびたりコンクリート強度が低下したり等して、最悪の場合には高架橋等の一部が崩落する等の重大事故につながりかねない。しかしながら、高速道路等の高架橋等においては、漏水検知を行なっている例は無い模様である。
そこでこの発明は、このような状況に対処するになされたものであって、高速道路等の高架橋等において施工が容易で、低コストの漏水検知システムを提供しようとするものである。
By the way, in the viaducts such as highways, water leakage from the pavement surface such as concrete and asphalt prevents water from seeping into the structure such as the viaduct. The number of cases where seats are installed is increasing. However, when water leaks into structural parts such as viaducts due to deterioration of the sheet for preventing water leakage, etc., in the worst case, some of the viaducts etc. May lead to serious accidents such as collapse. However, there seems to be no example of water leakage detection on a viaduct such as an expressway.
Accordingly, the present invention has been made to cope with such a situation, and is intended to provide a low-cost water leakage detection system that is easy to construct on a viaduct such as an expressway and is low in cost.
本発明の漏水検知システムは、2本で1組の平行に離間する線状のアンテナ及び、該アンテナ間に接続したセンサ用抵抗でなり、前記アンテナの各基端または該基端に接続した端子リード線の他端を両端子とするエレメントであって、該エレメントの前記アンテナが、防水層で覆われた構造物の該防水層と接する部分に設けられた溝内に配設されるとともに、該溝内に透水性を有する充填剤が充填されて設置される前記エレメントと、前記エレメントをホイートストンブリッジ回路(Wheatstone bridge)の4個の抵抗の1つとして使用する測定原理を用いるとともに、入力端子に前記エレメントの前記両端子が接続される測定装置とで構成され、前記測定装置の前記ホイートストンブリッジ回路の出力電圧を測定することにより、前記構造物への漏水の有無を判断してなることを特徴としている。 The water leakage detection system of the present invention comprises a pair of two linearly spaced antennas and a sensor resistor connected between the antennas, and each base end of the antenna or a terminal connected to the base end An element having the other end of the lead wire as both terminals, wherein the antenna of the element is disposed in a groove provided in a portion in contact with the waterproof layer of the structure covered with the waterproof layer, The input element has a measurement principle in which the groove is filled with a water-permeable filler and the element is used as one of four resistors of a Wheatstone bridge circuit. And measuring the output voltage of the Wheatstone bridge circuit of the measuring device to the structure. It is characterized by comprising determining the presence or absence of water.
上記の2本で1組の平行に離間する線状のアンテナ及び、該アンテナ間に接続したセンサ用抵抗でなる前記エレメントにおける全体の抵抗値は、漏水が生じていない状態では、前記エレメントの備えるアンテナ間が、センサ用抵抗を除いて絶縁状態であることから、センサ用抵抗の抵抗値である。しかし、漏水が生じると、前記アンテナ間が漏水による水分で電気的に短絡または抵抗値を有する導通状態となるので、前記エレメントの全体の抵抗値は、センサ用抵抗の有する抵抗値から変化する。上記の本発明の漏水検知システムは、この前記エレメントの全体の抵抗値が漏水の有無により変化することを利用したものである。 The total resistance value of the element composed of a pair of parallel antennas separated in parallel by the above two and the sensor resistance connected between the antennas is provided in the element in a state where no water leakage occurs. Since the antennas are in an insulated state excluding the sensor resistance, the resistance value of the sensor resistance is obtained. However, when water leakage occurs, the antennas are electrically short-circuited or connected to each other by moisture due to water leakage, so that the entire resistance value of the element changes from the resistance value of the sensor resistor. The water leakage detection system of the present invention utilizes the fact that the overall resistance value of the element changes depending on the presence or absence of water leakage.
ここで、上記の漏水検知システムにおける、「前記エレメントをホイートストンブリッジ回路の4個の抵抗の1つとして使用する測定原理」とは、次のような原理である。例えば、図1に示すような4個の抵抗で構成されるホイートストンブリッジ回路において、前記エレメント1を抵抗R1とし、他の3個の抵抗1、抵抗2、及び抵抗3をR2、R3及びR4とすると、このホイートストンブリッジ回路の出力電圧eは、このホイートストンブリッジの入力電圧をEとすると、
e=E(R1R3−R2R4)/[(R1+R2)(R3+R4)]
で表される。一般に、4個の抵抗R1、R2、R3及びR4はすべて同じ抵抗値Rとなるように設定され、この場合はe=0(V)となる。ここで、R1が何らかの原因でRと異なる抵抗値になると、R1の抵抗値に応じた出力電圧eが生じる。そこで、前記エレメントに接続されたセンサ用抵抗の抵抗値をRとし、漏水が生じて、その水分により前記エレメントの抵抗値がRより小さくなる等、Rと異なる値になることにより生じる出力電圧eを測定することにより、漏水の有無を判断する。
Here, the “measurement principle using the element as one of the four resistors of the Wheatstone bridge circuit” in the above water leakage detection system is the following principle. For example, in a Wheatstone bridge circuit composed of four resistors as shown in FIG. 1, the
e = E (R 1 R 3 −R 2 R 4 ) / [(R 1 + R 2 ) (R 3 + R 4 )]
It is represented by In general, the four resistors R 1 , R 2 , R 3, and R 4 are all set to have the same resistance value R, and in this case, e = 0 (V). Here, when R 1 has a resistance value different from R for some reason, an output voltage e corresponding to the resistance value of R 1 is generated. Therefore, let R be the resistance value of the sensor resistor connected to the element, and the output voltage e generated when water leaks and the resistance value of the element becomes smaller than R due to the moisture, for example. To determine whether there is water leakage.
上記の漏水検知システムにおいて、前記測定装置として、抵抗歪センサを用いた歪測定に汎用的に使用されるホイートストンブリッジ回路の原理を用いた歪測定器を使用することで、低コストの漏水検知システムを実現できる。 In the above water leakage detection system, a low-cost water leakage detection system can be obtained by using a strain measuring device using the principle of a Wheatstone bridge circuit, which is generally used for strain measurement using a resistance strain sensor, as the measuring device. Can be realized.
上記の前記エレメントに替えて、2本で1組の平行に離間する線状の前記アンテナを複数個、直列に配列して隣接する前記アンテナの先端と基端とをアンテナ間リード線を介して接続した連続アンテナ及び、最端に位置する前記アンテナの該アンテナ間に接続したセンサ用抵抗でなり、前記最端に位置するアンテナの各基端または該基端に接続した端子リード線の他端を両端子とする連続エレメントを使用するようにしてもよい。 Instead of the above-mentioned element, a plurality of linearly spaced antennas, each having two sets, are arranged in series, and the front and base ends of the adjacent antennas are connected via inter-antenna lead wires. The connected continuous antenna and the resistance for the sensor connected between the antennas of the antenna located at the extreme end, each proximal end of the antenna located at the extreme end, or the other end of the terminal lead wire connected to the proximal end You may make it use the continuous element which uses as both terminals.
また、上記の漏水検知システムにおいて、前記エレメントまたは前記連続エレメントの前記アンテナは、前記構造物の漏水検知場所に位置するように配設して使用する。また、前記充填剤にはセメントペーストを用いるのが好ましい。また、前記エレメントまたは前記連続エレメントの前記アンテナの太さを0.3〜1.0mmとし、その材質としては、ステンレスワイヤまたは錫メッキ線を用いるのが好ましい。また、この前記アンテナは、その離間距離を3〜500mmとして使用することが可能である。 In the water leakage detection system, the antenna of the element or the continuous element is disposed and used so as to be positioned at a water leakage detection place of the structure. Moreover, it is preferable to use a cement paste for the filler. Moreover, it is preferable that the thickness of the antenna of the element or the continuous element is 0.3 to 1.0 mm, and the material thereof is stainless steel wire or tin-plated wire. The antenna can be used with a separation distance of 3 to 500 mm.
前記構造物が、高架式道路やビル等のコンクリート製の建造物である場合、2本で1組の前記アンテナを、2本とも前記溝内に配設するとともに、前記アンテナの離間距離を3〜5mmとして使用することができる。また、この離間距離を一定に保つスペーサを、前記アンテナ間に挟持させるようにしてもよい。 When the structure is a concrete structure such as an elevated road or a building, two sets of the antennas are arranged in the groove, and the distance between the antennas is 3 Can be used as ~ 5mm. In addition, a spacer that keeps the separation distance constant may be sandwiched between the antennas.
具体的に、前記構造物が高架式道路の場合、該道路の路側部分の床版に設けた前記溝内に、前記エレメントまたは前記連続エレメントの前記アンテナの少なくとも1組を配設するようにしてもよい。或いは、走行する道路走行車両の車輪が接する路面付近の床版に設けた前記溝内に、前記エレメントまたは前記連続エレメントの前記アンテナの少なくとも1組を配設するようにしてもよい。また、高架式道路の床版ブロックの車両走行方向の端部の床版に設けた前記溝内に、前記エレメントまたは前記連続エレメントの前記アンテナの少なくとも1組を配設するようにしてもよい。 Specifically, when the structure is an elevated road, at least one set of the antennas of the element or the continuous element is disposed in the groove provided in the floor slab of the roadside portion of the road. Also good. Or you may make it arrange | position at least 1 set of the said antenna of the said element or the said continuous element in the said groove | channel provided in the floor slab near the road surface where the wheel of the road vehicle which drive | works the road. Further, at least one set of the antennas of the element or the continuous element may be disposed in the groove provided in the floor slab at the end of the floor slab block of the elevated road in the vehicle traveling direction.
また、前記構造物が産業廃棄物終末処理場である場合、少なくとも2個の前記溝を設け、前記エレメントまたは前記連続エレメントの2本で1組の前記アンテナのそれぞれを、異なる溝内に1本づつ配設するとともに、前記アンテナの離間距離を100〜500mmとして使用することができる。 Further, when the structure is an industrial waste final treatment plant, at least two of the grooves are provided, and one of the antennas or two of the continuous elements is provided in a different groove. The antennas can be arranged one by one, and the distance between the antennas can be set to 100 to 500 mm.
また、上記の漏水検知システムに使用される前記エレメントまたは前記連続エレメントを、漏水センサとして生産し、使用することができる。 Moreover, the said element used for said water leak detection system or the said continuous element can be produced and used as a water leak sensor.
本発明の漏水検知システムによれば、漏水を検知する構造物の表面に、カッター等で幅、深さともに数mm台の溝を彫って、アンテナやアンテナ間リード線を配設してセメントペーストで埋めるだけで施工できるので、施工を容易に行なうことができ、また、測定装置として、歪測定に汎用的に使用されている歪測定器であるデータロガーを使用することができるので、コストを低く押さえることができることから、高速道路等の高架橋等において施工が容易で、低コストの漏水検知システムを構築することができる。 According to the water leakage detection system of the present invention, the surface of a structure for detecting water leakage is carved with a cutter or the like in a groove of several millimeters in width and depth, and an antenna or an inter-antenna lead wire is disposed and cement paste. Since it can be constructed simply by filling it in, the construction can be performed easily, and the data logger, which is a strain measuring instrument that is generally used for strain measurement, can be used as a measuring device. Since it can be kept low, construction is easy on a viaduct such as an expressway, and a low-cost water leakage detection system can be constructed.
前記構造物が高架式道路の場合で、該道路の路側部分の床版に設けた前記溝内に、前記エレメントまたは前記連続エレメントの前記アンテナの少なくとも1組を配設するようにする場合、道路面は一般に排水をスムースに行なうために、道路面の中央付近が上方に多少膨らんでいることから、これに合せてコンクリート床版の道路面の中央付近も上方に多少膨らんでおり、漏水が生じた場合、漏水は路肩付近に溜まりやすくなっているので、漏水を確実に検知することができる。 When the structure is an elevated road and the at least one set of the antennas of the element or the continuous element is disposed in the groove provided in the floor slab of the roadside portion of the road, the road The surface is generally slightly swollen upward near the center of the road surface for smooth drainage, and accordingly, the vicinity of the center of the road surface of the concrete slab is also slightly swollen upward, causing water leakage. In this case, the water leak is easily collected near the road shoulder, so that the water leak can be reliably detected.
前記構造物が高架式道路の場合で、走行する道路走行車両の車輪が接する路面付近の床版に設けた前記溝内に、前記エレメントまたは前記連続エレメントの前記アンテナの少なくとも1組を配設する場合、道路走行車両の走行時の車輪の圧力により、高架式道路に施工された防水シートは、車輪が接するアスファルトの直下付近の部分が劣化しやすいことが知られており、この部分の漏水検知を行なうことにより、漏水を効率的に検知することができる。 In the case where the structure is an elevated road, at least one set of the antennas of the element or the continuous element is disposed in the groove provided in the floor slab near the road surface in contact with the wheels of the traveling road vehicle. In this case, it is known that the waterproof sheet installed on the elevated road is likely to deteriorate near the asphalt in contact with the wheels due to the pressure of the wheels when the road vehicle is running. By performing this, water leakage can be detected efficiently.
前記構造物が高架式道路の場合で、高架式道路の床版ブロックの車両走行方向の端部の床版に設けた前記溝内に、前記エレメントまたは前記連続エレメントの前記アンテナの少なくとも1組を配設する場合、高架式道路では、架橋部分が夏と冬、昼と夜等の寒暖差により車両走行方向に伸び縮みすることから、車両走行方向に一定の長さでなる架橋部分を単位ユニットとして敷設され、この単位ユニットにおける架橋部分は、中央部分が両端部分より上方に多少膨らんでおり、漏水が生じるとこの架橋部分の車両走行方向の端部である架橋端部に漏水した水が溜まりやすい構造になっているので、この部分に溜まる水を検知することにより、漏水を確実に検知することができる。 In the case where the structure is an elevated road, at least one set of the antennas of the element or the continuous element is placed in the groove provided in the floor slab at the end in the vehicle traveling direction of the floor slab block of the elevated road. In the case of installation, on the elevated road, the bridge part expands and contracts in the vehicle running direction due to the temperature difference between summer and winter, day and night, etc., so the bridge part with a certain length in the vehicle running direction is a unit unit. As for the bridging part in this unit unit, the central part is slightly swollen above the both end parts, and when water leaks, the leaked water accumulates at the bridging end part that is the end of the bridging part in the vehicle running direction. Since it has an easy structure, water leakage can be reliably detected by detecting the water accumulated in this portion.
前記構造物が産業廃棄物終末処理場である場合、少なくとも2個の溝を設け、2本で1組のアンテナのそれぞれを、異なる溝内に1本づつ配設するとともに、アンテナの離間距離を100〜500mmとしており、漏水した水が隣接する溝間に流れた場合に漏水を検知することにより、産業廃棄物終末処理場における漏水を検知することができる。 When the structure is an industrial waste final treatment plant, at least two grooves are provided, and each pair of antennas is arranged in a different groove with two antennas. It is set as 100-500 mm, and when the leaked water flows between the adjacent grooves, the leak in the industrial waste final treatment plant can be detected by detecting the leak.
次に、本発明の実施の形態につき、図面に基づき詳しく説明する。図2は、本発明の基本的な構成要素である連続エレメント11と測定装置であるデータロガー21を示したものである。連続エレメント11は、2本で1組の平行に離間する線状の導電性を有するアンテナ12,12を複数個、直列に配列し、隣接するアンテナ12の先端と基端とに設けられた接続端子16にアンテナ間リード線17,17を接続することにより、アンテナ12同士を直列に接続する。この複数のアンテナ12同士が直列接続された一連のものを連続アンテナと称する。そして、この連続アンテナの最端に位置するアンテナ12の基端に設けられた接続端子16に端子リード線14を接続すると共に、この端子リード線14の途中において、この端子リード線14,14間にセンサ用抵抗13を接続する。尚、図2において、連続アンテナを使用せず、アンテナ12,12を1組のみ使用したものを、エレメント1と称する。従って、エレメント1にはアンテナ間リード線17,17は不要であり接続されない。即ち、エレメント1は、2本で1組の平行に離間する線状のアンテナ12の基端に設けられた接続端子16に端子リード線14を接続すると共に、この端子リード線14の途中において、この端子リード線14,14間にセンサ用抵抗13を接続したものである。本発明の漏水検知システムでは、エレメント1あるいは連続エレメント11のいずれであっても使用できる。
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 2 shows a
上記のアンテナ12,12には、ステンレスワイヤを使用するのが、錆や腐食の防止、強度等の観点から好ましい。しかし、アンテナ12,12の材質はこれには限られず、ステンレスワイヤ以外の金属線として例えば、銅線に錫メッキを施した錫メッキ線等、線状で導電性を有するものであれば、どのようなものでもよい。また、上記のアンテナ12,12の太さは、その直径が0.3〜1.0mmとするのが実用的である。また、1組のアンテナ12,12は平行に離間して配置されるが、この離間距離は、漏水を検知する対象によって異なり、その範囲としては3〜500mmに設定することができる。しかし、漏水の対象となる構造物が、高架式道路やビル等のコンクリート製の建造物である場合、アンテナ12,12の離間距離を、3〜5mmとするのが推奨される。このステンレスワイヤでなるアンテナ12,12は、後述するように、防水層で覆われた構造物の該防水層と接する部分に設けた溝内に配設して、この防水層等の劣化による漏水を検知するのに使用される。
It is preferable to use a stainless steel wire for the
上記のエレメント1或いは連続エレメント11に接続された端子リード線14は、測定装置であるデータロガー21に接続する。即ち、端子リード線14の端部であるエレメント端子15は、データロガー21の入力端子22に接続する。データロガー21は、抵抗歪センサを用いた歪測定に使用されるホイートストンブリッジ回路の原理を用いた歪測定器である。このデータロガー21には、図1に示したようなホイートストンブリッジ回路が内蔵されているが、このホイートストンブリッジ回路を構成する4個の抵抗の内の1個である図1の抵抗R1は、データロガー21の入力端子に接続する外部抵抗である。このデータロガー21には、外部抵抗である抵抗R1としては、本来、抵抗歪センサが接続されるが、本発明では、この抵抗歪センサに替えてエレメント1或いは連続エレメント11を接続する。そして、前述したような原理に基づき、データロガー21に内蔵されたホイートストンブリッジ回路の出力電圧を測定することにより、エレメント1或いは連続エレメント11が設置された部分の漏水の有無を判断している。
尚、エレメント1或いは連続エレメント11をデータロガー21に接続するに際しては、端子リード線14を用いず、直接エレメント1或いは連続エレメント11のアンテナ12,12の基端をデータロガー21の入力端子に接続するようにしてもよい。この場合は、センサ用抵抗13も直接、データロガー21の入力端子に接続する。
The
When the
次に、本発明の漏水検知システムの効果を確認するために行なった実験及びその実験に用いた実験装置について説明する。図3(a)は、この実験に用いた実験装置の平面図、図3(b)は、図3(a)中のコンクリート試験片31の断面図であり、図4は、図3(b)のA部分の拡大図である。図3(a)、(b)、及び、図4において、この装置では、構造物として、30cm×30cmで高さが5cm程度のコンクリート試験片31を用い、このコンクリート試験片31の表面に幅5mmで深さが3mmの溝32を前後方向に平行に3本、50mm間隔で刻んで、その中に、それぞれ、エレメント1のアンテナ12,12を配設している。アンテナ12,12には直径が0.3mmのステンレスワイヤを用いている。これらのエレメント1を、左から順に、第1漏水センサ、第2漏水センサ、及び第3漏水センサと称する。尚、この実験装置では、コンクリート試験片31の表面には防水層を設けていない。
Next, an experiment conducted for confirming the effect of the water leakage detection system of the present invention and an experimental apparatus used for the experiment will be described. 3A is a plan view of the experimental apparatus used in this experiment, FIG. 3B is a cross-sectional view of the
エレメント1の配設は、図4において、まず、両面粘着テープでなるベース33の表面に0.3mmのステンレスワイヤでなるアンテナ12,12を、離間距離3mmで平行に配設してベース33に接着させた後、ステンレスワイヤ及び両面粘着テープの表面を吸水性のある紙等のシール34で覆う。そして、このベース33をその両面粘着テープの裏面が上記の溝32の底の表面に接着するようにして配設し、溝32内に、透水性を有するセメントペーストでなる充填材35を充填する。
In FIG. 4, the
上記の第1漏水センサ、第2漏水センサ、及び第3漏水センサのエレメント1を、上記のデータロガー21の入力端子に接続して測定を行なった。データロガー21には、東京測器研究所製の歪測定用データロガーTC−31Kを用いた。また、エレメント1に接続されたセンサ用抵抗13は120Ωであり、また、データロガー21に内蔵されたホイートストンブリッジ回路のR2、R3及びR4も120Ωである。また、データロガー21に内蔵されたホイートストンブリッジ回路の入力電圧は2Vである。また、第1漏水センサ及び第2漏水センサの上方に非接触型湿度計18を、コンクリート試験辺の表面から約10mm浮かして設置した。この測定では、東京測器研究所製の歪測定用データロガーTC−31Kに内蔵されたホイートストンブリッジ回路の出力電圧は、歪の単位であるμに変換されて表示されるようになっている。
The measurement was performed by connecting the
上記の実験装置において、最初に、第1漏水センサの充填材35のセメントペーストの上に水を垂らしてセメントペースト内に染み込ませ、第1漏水センサの充填材35のセメントペースト表面上の湿度と、第1漏水センサの状態を観察する第1実験を行なった。次に、同じく、第1漏水センサの充填材35のセメントペーストの上に水を垂らしてセメントペースト内に染み込ませ、第2漏水センサの充填材35のセメントペースト表面上の湿度と、第2漏水センサの状態を観察する第2実験を行なった。これらは、コンクリート試験片31の表面を、仮に防水シート等の防水層で覆っているとして、この防水層が劣化することにより、防水層を通して漏水が生じた場合を想定し、この想定の状態と同じ状態を、実現したものである。このため、上述したように、コンクリート試験片31の表面には防水層を設けていない。
In the above experimental apparatus, first, water is dripped onto the cement paste of the
図5は、上記の第1実験の第1漏水センサにおける湿度とデータロガー21の出力の関係を、また、図6は、第2実験の第2漏水センサにおける湿度とデータロガー21の出力の関係を示したグラフである。図5、図6のグラフにおいて、点線は湿度(単位は%)を、実践はデータロガー21の出力(単位はμ)を表している。また、横軸は、測定時の経過時刻(単位は時:分)である。尚、上述したとおり、上記の実験に用いた測定装置のデータロガーの表示は、μを単位としているので、図5、図6のグラフにおいて、縦軸のデータロガー21の出力表示の単位はμとなっている。
FIG. 5 shows the relationship between the humidity in the first water leakage sensor of the first experiment and the output of the
図5のグラフは、第1漏水センサの充填材35の上に垂らした水が染み込んで、第1漏水センサに到達する状況を示している。このグラフによれば、15時01分に水を垂らして後、15時10分に第1漏水センサの位置における湿度が95パーセント近くまで上昇するとともに、第1漏水センサによるデータロガー21の出力も約−55000μに上昇し、このデータロガー21の出力は16時47分に約−60000μのピークを示している。これは明らかに、上記の実験装置において、第1漏水センサが漏水を検知していることを示している。
The graph of FIG. 5 shows a situation in which water dripping onto the
また、図6のグラフは、第1漏水センサの充填材35の上に垂らした水が染み込んで、第2漏水センサに到達する状況を示している。このグラフによれば、13時31分に水を垂らして後、14時21分に第2漏水センサの位置における湿度が上昇し、14時41分に湿度がピークを示しており、第2漏水センサによるデータロガー21の出力も、15時01分に約−5500μのピークを示している。湿度は、第2漏水センサが埋設されている部分の表面の湿度であり、湿度がピーク値を示す時点と第2漏水センサによるデータロガー21の出力がピーク値を示す時点とは、多少ずれている。また、第1漏水センサと第2漏水センサとは、50mm離れているので、データロガー21の出力は、第1実験の結果と比較すると、1/10程度である。しかし、図6のグラフからも、上記の実験装置において、第2漏水センサが漏水を検知していることがわかる。
尚、上記の第1実験、第2実験のいずれにおいても、第3漏水センサの出力に変化は認められなかった。従って、第1漏水センサの充填材35の上に垂らした水は、第3漏水センサには達していないといえる。以上の結果から、上述したエレメントとデータロガーを用いることにより、漏水の検知が可能であることがわかる。
Moreover, the graph of FIG. 6 has shown the condition which the water dripped on the
In both the first experiment and the second experiment, no change was recognized in the output of the third water leakage sensor. Therefore, it can be said that the water hung on the
図7は、上記の第1実験、第2実験とは別に、第3漏水センサを用いて行なった第3漏水センサの温度特性の測定結果を示したグラフである。図3(a)、(b)には図示されていないが、第3漏水センサの設置された溝内に熱電対温度計の熱電対を設置し、第3漏水センサに水分を湿潤させない状態で、その温度特性を測定したものである。図7のグラフによれば、200μ/10℃程度の出力が第3漏水センサによるデータロガー21の出力として生じているが、これは、上記のエレメントを用いた測定時に発生するドリフトと考えられる。しかし、漏水検知時には、出力の絶対値が、少なくとも0μから5000μのオーダに変化することを考えると、このドリフトによる影響は無視しても、測定にはさほど影響を及ぼさないと考えられる。
FIG. 7 is a graph showing the measurement results of the temperature characteristics of the third water leakage sensor performed using the third water leakage sensor separately from the first experiment and the second experiment. Although not shown in FIGS. 3A and 3B, a thermocouple of a thermocouple thermometer is installed in the groove where the third water leakage sensor is installed, and moisture is not wetted in the third water leakage sensor. The temperature characteristics are measured. According to the graph of FIG. 7, an output of about 200 μ / 10 ° C. is generated as the output of the
次に本発明の第1実施例の漏水検知システムについて説明する。第1実施例の漏水検知システムにおける構造物は、アスファルト舗装の下に漏水防止用の防水シートを施工したコンクリート製の高架式道路である。図8は、上記のエレメント1或いは連続エレメント11のアンテナを、コンクリート製の高架式道路に埋設した状態を示した説明図であり、図9は、図8のB部分の断面図である。図8、図9において、高架式道路のコンクリート床版43の表面に、幅5mm、深さ3mmの溝44を設ける。この溝44の底面は、下方に緩やかに膨らんだ曲面であり、溝44に漏水が生じた際に、水が溝44の底面の中央付近に集まるようになっている。この溝44内に、図4と同様、予め、両面粘着テープでなるベース33の表面に0.3mmのステンレスワイヤでなるアンテナ12,12を、離間距離3mmで平行に配設してベース33に接着させた後、ステンレスワイヤ及び両面粘着テープの表面を吸水性のある紙等のシール34で覆う。そして、このベース33をその両面粘着テープの裏面が上記の溝44の底面に接着するようにして配設した後、溝44内に、透水性を有するセメントペーストでなる充填材35を充填する。その後、充填材35の表面を含むコンクリート床版43の表面に、防水シート42を張って防水層を形成し、その防水シート42の表面上を、更にアスファルト41で覆う。
Next, the water leakage detection system according to the first embodiment of the present invention will be described. The structure in the water leakage detection system of the first embodiment is a concrete elevated road in which a waterproof sheet for preventing water leakage is constructed under asphalt pavement. FIG. 8 is an explanatory view showing a state in which the antenna of the
上記の構造からわかるように、溝44は、防水層である防水シート42の下、即ち、防水層である防水シート42と接する部分に設けられているので、防水層である防水シート42が劣化すると、漏水した水が溝44に染み込み易い構造となっている。また、ステンレスワイヤでなるアンテナ12,12は下方に緩やかに膨らんだ曲面を有する溝44の底面に配設されているので、漏水が生じた場合に、水が溝44の底面の中央付近に集まり、アンテナ12,12間に水が溜まりやすくなっており、漏水検知を確実に行なうことができる。
As can be seen from the above structure, since the
上記のステンレスワイヤでなるアンテナ12,12を、離間距離3mmで平行に配設する際に、アンテナ12,12の離間距離を一定に保つために、図10(a)に示すような、絶縁性を有する樹脂等で製作されたスペーサ40を用いてもよい。このスペーサ40は直方体の形状をしており、左右両側には、アンテナ12,12をはめ込むスペーサ凹部40aが設けられている。このスペーサ凹部40aに、図10(b)に示すようにアンテナ12,12をはめ込むことで、アンテナ12,12間の離間距離を一定に保つことが容易にできる。
In order to keep the distance between the
図11は、第1実施例における、エレメント1或いは連続エレメント11のアンテナ12,12の埋設を伴うコンクリート製の高架式道路での施工方法を、具体的に説明した説明図である。図11において、まず、高架式道路のコンクリート床版43の表面にカッターで幅5mm、深さ3mmの溝44を彫り(a)、この溝44内に、このコンクリート製の高架式道路で漏水を検知する場所にエレメント1或いは連続エレメント11のアンテナ12,12が位置するようにして、アンテナ12,12、或いはアンテナ12,12とアンテナ間リード線17,17や端子リード線14,14を配設する(b)。その後、超速硬セメントや無収縮セメントでセメントペーストを作り、この溝44に流し込んで充填し(c)、セメントペーストが硬化した後、防水シート42をコンクリート床版43の表面に張付施工して防水層を形成する(d)。ここで用いる防水シート42としては、ゴム材が一般的であるが、これには限られず、例えば、アスファルトシート等の防水機能を有するシート状の塗布系ものであれば、いかなるものでもよい。また、シートを用いて施工するのではなく、例えば、ウレタン等の防水材料をコンクリート床版43の表面に塗膜して防水層を形成する方法を用いてもよい。この防水処理後、防水層の表面にアスファルトを打設する(e)。
FIG. 11 is an explanatory diagram specifically explaining the construction method on the concrete elevated road with the embedment of the
第1実施例で埋設されたアンテナ12,12を有するエレメント1或いは連続エレメント11は、漏水の有無を判断するときに、上述した実験装置に用いたのと同様のデータロガーに接続して測定し、測定値に基づき漏水の有無を判断する。この複数のエレメント1或いは連続エレメント11に対する測定に際して、切り替え用のスイッチボックスを用いることによって、測定を容易に行なえるシステムとすることもできる。また、このようなシステムに、インターバル測定を自動的に行なう装置を付加すると共に、測定結果を無線により送信するシステムを用いることにより、高架式道路における漏水の遠隔監視を行なうこともできる。
The
第1実施例の漏水検知システムでは、漏水を検知する構造物である高架式道路のコンクリート床版43の表面に、カッターで幅、深さともに数mm台の溝を彫ることにより、ステンレスワイヤでなるアンテナ12,12やアンテナ間リード線17,17等を配設してセメントペーストで埋めるだけで施工できるので、施工が容易である。また、コンクリート床版43の表面に彫る溝は、幅、深さともに数mm台で極めて小さいので、この溝がコンクリート床版43の損壊の要因となることはほとんどありえない。また、測定装置として、歪測定に汎用的に使用されている歪測定器であるデータロガーを使用することができるので、コストを低く押さえることができる。従って、第1実施例の漏水検知システムによれば、高速道路等の高架橋等において施工が容易で、低コストの漏水検知システムを構築することができる。
In the water leakage detection system of the first embodiment, the surface of the
図11のような高架式道路において、道路面に対して満遍なくアンテナを配設して漏水検知を行なうようにすれば、漏水検知としては完全であるが、エレメント1或いは連続エレメント11の使用量が増大する。そこで、効率的な漏水検知を行なう方法として、図12に示すような第2実施例が推奨される。図12(a)は、橋脚45を有する高架式道路の車両走行方向と直交する方向の断面図であり、図12(b)は、この高架式道路における連続エレメント11のアンテナ12,12及びアンテナ間リード線17,17の配設位置を示した平面図である。図12(a)において、49は道路走行車両である。第2実施例では、図12(b)に示すように、道路の路肩付近にアンテナ12が位置するようにして配設する。これは、道路面は一般に排水をスムースに行なうために、道路面の中央付近が上方に多少膨らんでおり、これに合せてコンクリート床版の道路面の中央付近も上方に多少膨らんでいることから、漏水が生じた場合、漏水は路肩付近に溜まりやすくなっており、このようにすることにより、漏水を確実に検知することができる。尚、第2実施例においても、連続エレメント11を上述したデータロガーに接続して測定する点は、第1実施例と同様であり、以下に述べるその他の実施例においても、この点は同様である。
In the elevated road as shown in FIG. 11, if water leakage detection is performed by evenly arranging antennas on the road surface, the water leakage detection is complete, but the usage amount of the
高架式道路において、効率的な漏水検知を行なう方法として、図13に示すような第3実施例を用いるようにしてもよい。図12と同様、図13(a)は、橋脚45を有する高架式道路の車両走行方向と直交する方向の断面図であり、図13(b)は、この高架式道路における連続エレメント11のアンテナ12,12及びアンテナ間リード線17,17の配設位置を示した平面図である。第3実施例では、図13(b)に示すように、道路走行車両49が走行する際の車輪が道路と接する路面付近のコンクリート床版43に、アンテナ12が位置するようにして配設する。これは、道路走行車両49の走行時の車輪の圧力により、高架式道路に施工された防水シートは、車輪が接するアスファルトの直下付近の部分が劣化しやすいことが知られており、この部分の漏水検知を行なうのが、漏水を発見する上で効率的であるからである。
A third embodiment as shown in FIG. 13 may be used as a method for efficiently detecting water leakage on an elevated road. Similar to FIG. 12, FIG. 13 (a) is a cross-sectional view of the elevated road having the
或いは、高架式道路において、効率的な漏水検知を行なう方法として、図14に示すような第4実施例を用いるようにしてもよい。図14は、橋脚45を有する高架式道路における車両走行方向の断面図である。第4実施例では、図14に示すように、高架式道路の架橋部分の車両走行方向の架橋端部46のコンクリート床版43に設けた溝44内に、連続エレメント11のアンテナ12,12及びアンテナ間リード線17,17を配設する。同図中、41はアスファルト、42は防水シートである。高架式道路では、架橋部分が夏と冬、昼と夜等の寒暖差により車両走行方向に伸び縮みすることから、車両走行方向に一定の長さでなる架橋部分を単位ユニットとして敷設されるが、この単位ユニットにおける架橋部分は、中央部分が両端部分より上方に多少膨らんでおり、漏水が生じるとこの架橋部分の車両走行方向の端部であるジョイント部分(架橋端部46)に漏水した水が溜まりやすい構造になっている。第4実施例は、この部分に溜まる水を検知することにより、漏水を確実に検知しようとするものである。
Alternatively, a fourth embodiment as shown in FIG. 14 may be used as a method for efficiently detecting water leakage on an elevated road. FIG. 14 is a cross-sectional view in the vehicle traveling direction on an elevated road having a
本発明の漏水検知システムは、産業廃棄物終末処理場の漏水検知にも使用することができる。図15(a)、(b)は、この例である第5実施例を示したものであり、図15(a)は産業廃棄物終末処理場の断面図、図15(b)はその底部の拡大図である。産業廃棄物終末処理場で漏水が生じると、重金属や有害化学物質等で地下水が汚染される危険があり、これを防止する観点から、この産業廃棄物終末処理場における漏水検知は非常に重要である。しかし、この漏水検知の目的は、上述した実施例のようなコンクリートの破損を防止するのではないため、上述した実施例の場合と比べると、それよりも漏水の量が多い状態である場合に漏水として検知するものでも、十分その機能を発揮することができる。そこで、第5実施例では、図15(a)、(b)に示すように、地盤51を掘削して設けた窪みの底面に、複数本の溝53を設け、その中に、連続エレメント11の2本で1組のアンテナ12,12のそれぞれを、異なる溝内に1本づつ配設して、その溝内にセメントペーストを充填後、その上に防水シートを敷いたり、或いは、防水材を吹き付ける等して防水層51を形成する。この防水層の上に産業廃棄物54を堆積する。この場合、漏水した水が隣接する溝53間に流れた場合に漏水を検知することになる。そこで、アンテナ12の離間間隔、即ち、隣接する溝53の離間間隔は、100〜500mm程度としても、十分漏水検知が可能である。
The water leakage detection system of the present invention can also be used for water leakage detection at industrial waste final treatment plants. 15 (a) and 15 (b) show a fifth embodiment as an example of this, FIG. 15 (a) is a sectional view of an industrial waste final treatment plant, and FIG. 15 (b) is its bottom. FIG. If water leakage occurs at an industrial waste sewage treatment plant, there is a risk of contamination of groundwater with heavy metals or hazardous chemicals. From the viewpoint of preventing this, leakage detection at this industrial waste sewage treatment plant is very important. is there. However, the purpose of this water leak detection is not to prevent the breakage of concrete as in the above-described embodiment, and therefore, when the amount of water leak is larger than that in the above-described embodiment. Even what is detected as water leakage can fully perform its function. Therefore, in the fifth embodiment, as shown in FIGS. 15A and 15B, a plurality of
上記の説明では、高架式道路や産業廃棄物終末処理場を例に挙げて説明したが、本発明は、これらには限られず、例えば、コンクリート製のビルの屋上部分や屋根部分における漏水検知等、あらゆる分野の漏水検知に適用することができる。 In the above description, the description has been given by taking an example of an elevated road and an industrial waste final treatment plant, but the present invention is not limited to these, for example, detection of water leakage in a roof part or a roof part of a concrete building, etc. It can be applied to water leak detection in all fields.
上記で説明したエレメント1或いは連続エレメント11は、漏水センサとして製作することができ、上記の各実施例等に用いることができる。
The
1 エレメント(R1) 2 抵抗2(R2)
3 抵抗3(R3) 4 抵抗4(R4)
11 連続エレメント
12 アンテナ(ステンレスワイヤ)
13 センサ用抵抗 14 端子リード線
15 エレメント端子 16 接続端子
17 アンテナ間リード線 18 非接触型湿度計
21 データロガー(測定装置)
22 入力端子
31 コンクリート試験片 32 溝
33 ベース 34 シール
35 充填材 40 スペーサ
40a スペーサ凹部 41 アスファルト
42 防水シート 43 コンクリート床版
44 溝 45 橋脚
46 架橋端部 49 道路走行車両
51 地盤 52 防水シート
53 溝 54 産業廃棄物
1 Element (R 1 ) 2 Resistance 2 (R 2 )
3 Resistance 3 (R 3 ) 4 Resistance 4 (R 4 )
11
13
22
Claims (15)
前記エレメントをホイートストンブリッジ回路の4個の抵抗の1つとして使用する測定原理を用いるとともに、入力端子に前記エレメントの前記両端子が接続される測定装置とで構成され、
前記測定装置の前記ホイートストンブリッジ回路の出力電圧を測定することにより、前記構造物への漏水の有無を判断してなることを特徴とする漏水検知システム。 A pair of parallelly spaced linear conductive antennas and sensor resistors connected between the antennas, in addition to each base end of the antenna or terminal lead wires connected to the base end An element having both ends as terminals, wherein the antenna of the element is disposed in a groove provided in a portion in contact with the waterproof layer of the structure covered with the waterproof layer, and in the groove The element installed by being filled with a water-permeable filler;
Using a measuring principle that uses the element as one of four resistors of a Wheatstone bridge circuit, and a measuring device in which the two terminals of the element are connected to an input terminal;
A water leakage detection system characterized by determining the presence or absence of water leakage to the structure by measuring the output voltage of the Wheatstone bridge circuit of the measuring device.
The water leak sensor which consists of the said element or the said continuous element used for the water leak detection system of any one of Claims 1-14.
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