JP3555061B2

JP3555061B2 - Structural soundness determination device

Info

Publication number: JP3555061B2
Application number: JP18705697A
Authority: JP
Inventors: 清石井; 裕稲田; 稔杉田; 謙蔵関島; 靖大塚; 照幸中辻
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 1997-07-11
Filing date: 1997-07-11
Publication date: 2004-08-18
Anticipated expiration: 2017-07-11
Also published as: JPH1130571A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造物の健全性の判定に用いられる構造物の健全性判定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
土木・建築等の構造物は、地震荷重や風荷重などによって被害を受け、時には倒壊する。このことから、これらの荷重を当然考慮して構造物の設計が行われるが、それにもかかわらず被害を受ける理由は、これらの荷重がもつ発生過程の不規則性、発生時点、大きさ、継続時間等が統計的に変動するためである。
【０００３】
そこで、周知のように、構造物（例えば、コンクリート）に生じるひび割れの有無、ひいてはひび割れの程度等のいわゆる健全性を検知すべくひび割れ幅を計測するための手法としては、現在までのところ次のようなものが実用化されている。
▲１▼目視によりひび割れの有無を観察しクラックスケールを用いてひび割れ幅を読み取るもの。
▲２▼接着型抵抗線ひずみゲージ（ワイヤーストレインゲージ）を構造物の表面に接着するもの。
▲３▼非接触型ひずみ計（カールソン型計器）を構造物の内部に埋設しておくもの。
▲４▼金属板に打ち込んだ鋼球を標点とする押当て式ひずみ計（コンタクト式ひずみゲージ）を構造物の表面に接着して用いるもの。
▲５▼電気的変位計（πゲージ）を用いるもの。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の手法は、実験室において構造物たるコンクリート試験体に対してひび割れ試験を行う場合に適用し得るものの、実際に構築されている屋外の構造物のひび割れを長期にわたってモニタリングする場合にそのまま適用することは以下のような理由によりいずれも無理がある。
▲１▼目視観察によるものは精度の点で難があり、特に構造物の表面が汚れているような場合には、微細なひび割れを検知し難い。
さらに、目視観察によるものは、次のような部分、場所の健全性を確認することができない。
（ａ）地下部分、仕上材、天井材、カバー（屋上における防水層やトンネルの覆工等）、機器配管類の陰になっている部分、作業員が立ち入ることができない程狭い部分。
（ｂ）高所作業を伴い、かつ安全な作業足場を確保し難い場所。
（ｃ）水・海水に接している構造物や水中構造物。
（ｄ）発電所設備等のような（超）高電圧設備機器が設置されている場所。
（ｅ）原子力施設や放射性廃棄物の処分場等のような放射性物質を取り扱う施設。
（ｆ）人体に有害な気体（ガス）または刺激臭（臭い）が発生する場所。
（ｇ）酸素欠乏状態になり易い場所。
（ｈ）出来れば避けたい汚物、光、騒音、粉塵、振動等がある場所。
（ｉ）高温度、高湿度の場所。
▲２▼接着型抵抗線ひずみゲージは耐久性に難がある。
▲３▼非接触型ひずみ計は高価であるので測定箇所が限定される。
▲４▼押当て式ひずみ計は構造物の表面に対する接着の手間を要し、また鋼球が錆びるという懸念がある。
▲５▼電気的変位計は屋外において使用する場合は耐久性に難があり、実用的でない。
本発明はこのような背景の下になされたもので、実際に施工された構造物の健全性を簡単な計器を用いて判定することができる構造物の健全性判定装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、構造物と、前記構造物の内部に埋設され、第１の値以上の引っ張り力で破断する第１の導電性材料から構成された第１のセンサと、前記第１のセンサにおける少なくとも２点に各々接続された複数の第１の端子と、前記第１のセンサと同一長さとされ、前記構造物の内部に前記第１のセンサに対して近接配置されるように埋設され、前記第１の値と異なる第２の値以上の引っ張り力で破断する第２の導電性材料から構成された第２のセンサと、前記第２のセンサにおける少なくとも２点に各々接続された複数の第２の端子と、前記複数の第１の端子のうち少なくとも２つの第１の端子間の第１の測定値を測定する一方、前記複数の第２の端子のうち少なくとも２つの第２の端子間の第２の抵抗値を測定する抵抗測定手段とを具備することを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の一実施形態による構造物の健全性判定装置の概略構成を示す図である。この図において、１は、被測定対象物の直流抵抗またはインピーダンスを測定するテスタであり、その端子１ａには、プローブ２ａの一端が接続されており、その端子１ｂには、プローブ２ｂの一端が接続されている。また、テスタ１には、図示しない切り替えスイッチが設けられており、この切り替えスイッチの切り替えにより、直流抵抗測定またはインピーダンス測定の選択が行われる。ここで、上記インピーダンス測定により、センサ４のキャパシタンス成分およびインダクタンス成分が測定される。
【０００７】
３は、構造物であり、例えば、構造用鉄筋等の補強材を内部に有しないコンクリート構造物、上記補強材を内部に有する鉄筋コンクリート構造物、柱、梁、壁、筋交い、階段、基礎版、フーチング、基礎杭等である。４は、構造物３の内部に同図横方向に埋設され、かつその中央部が折曲げられた導電性線材からなるセンサであり、その一端４ａおよび一端４ｂが構造物３の一側面より突出している。このセンサ４は、構造物３の健全性を検知するものである。また、測定時において、センサ４の一端４ａには、プローブ２ａの他端が当接され、かつ一端４ｂには、プローブ２ｂの他端が当接される。
なお、この導電性線材４の具体的構成等の詳細については後述する。
【０００８】
上記構成において、今、構造物３に対して同図に示す矢印Ａ方向に荷重が作用していないものとする。従って、この場合、構造物３の形状は、同図に２点鎖線で示すものとされている。
この状態において、作業者は、テスタ１の切り替えスイッチを直流抵抗測定側に切り替えた後、プローブ２ａおよび２ｂの各他端を導電性線材４の一端４ａおよび４ｂに当接させる。これにより、テスタ１には、導電性線材４の直流抵抗値が表示され、今の場合、導電性線材４に損傷、断線等が生じていないものとすると、上記直流抵抗値は、ほぼゼロである。従って、作業員は、直流抵抗値がゼロであるため、導電性線材４ひいては構造物３に損傷、亀裂等が発生していないものと判定する。
【０００９】
そして、今、地震等の影響により、構造物３に対して同図に示す矢印Ａ方向に荷重が加えられることにより、構造物３が２点鎖線で示す形状から実線で示す形状に変形したものとする。この変形により、障害部分Ｈにおいて、構造物３に亀裂、損傷等が生じたとともに、導電性線材４が断線したものとする。
ここで、上記荷重としては、地震の他、風圧、雪荷重、氷荷重、土荷重、水圧、波圧、潮圧、地盤の変形、温度等の自然荷重、付加された死荷重や活荷重、衝撃、衝突、爆発、採鉱や近接工事による沈下等の人為的荷重等が挙げられる。
上述した状態において、上述した動作と同様にして、テスタ１により導電性線材４の直流抵抗値が測定されると、該直流抵抗値は、無限大とされる。これにより、作業員は、導電性線材４に断線が発生しており、かつ構造物３に損傷、亀裂等が発生しているものと判定する。
【００１０】
さらに、センサ４が断線している状態において、障害箇所Ｈに水が浸透すると、センサ４の直流抵抗値は、無限大から有限値へと変化する。この変化の状況を長時間に亙ってモニタリングすることにより、障害箇所Ｈに水が浸透していることが判定される。
【００１１】
一方、作業者によりテスタ１の切り替えスイッチが直流抵抗値測定側からインピーダンス測定側に切り替えられると、テスタ１からは、プローブ２ａおよびプローブ２ｂを介してセンサ４へ交流信号が出力される。これにより、テスタ１には、センサ４のインピーダンス、すなわちキャパシタンス成分およびインダクタンス成分が表示される。作業者は、上記インピーダンスの変化をモニタリングすることにより、障害箇所Ｈにおけるセンサ４の損傷状況を把握する。このインピーダンス測定法によるセンサ４の健全性の判定手法は、直流抵抗値測定法による測定結果が不安定である場合に、特に有効である。
【００１２】
図２（ａ）は、上述した一実施形態による構造物の健全性判定装置の別の概略構成を示す平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すＡ−Ａ線視断面図である。図２（ａ）および（ｂ）において、図１の各部に対応する部分には、同一の符号を付けその説明を省略する。
図２（ａ）および（ｂ）においては、図１に示す構造物３に代えて基礎杭５が設けられている。
【００１３】
基礎杭５は、地表６に縦方向に打設された構造部材であり、厚肉円筒形状とされている。この基礎杭５の厚肉部分には、杭頭５ａから杭先端部５ｂまでに至って、略Ｕ字形状のセンサ４が埋設されている。すなわち、センサ４は、その中央部が折曲げられており、かつ一端４ａおよび４ｂが互いに近接するようにして杭頭５ａより突出している。
【００１４】
上記構成において、基礎杭５の健全性の判定方法は、図１を参照して説明した構造物の健全性判定装置と同様である。すなわち、図２（ｂ）に示す基礎杭５に荷重が作用すると、例えば、同図に示す障害部分Ｈにおいて、基礎杭５に亀裂、損傷等が生じるとともに、導電性線材４が断線する。この状態において、テスタ１によりセンサ４の直流抵抗値が測定されると、該直流抵抗値は、相当に大きな値なる。これにより、作業者は、基礎杭５に亀裂、損傷等が発生したものと判定する。
【００１５】
なお、上述した一実施形態による構造物の健全性判定装置におけるセンサ４としては、以下の段落［００２６］〜［００３６］において（Ｓ−３）項として説明するセンサ６０，７０（図４参照）を使用するが、説明の便宜上、他のセンサやそれに関連する事項についても参考のために併せて説明する。
（Ａ）材料としてカーボン等の導電性の繊維・粉末を用いたもの。
この種のセンサ４は、カーボン繊維を数１００本以上（具体的には、６００本以上であって、かつ１０００本単位で１０００本〜１２０００本程度）束ねてなるもの、またはカーボン繊維をメッシュ・マット状に編組してなるものである。この種のセンサ４の破断伸びは、ピッチ系カーボン繊維の場合、０．３８〜２．２％程度である。このようなセンサ４を用いた場合、構造物３の変形により、カーボン繊維が損傷や破断することにより引き起こされる直流抵抗値（インピーダンス）が変化する。
【００１６】
従って、このセンサ４によれば、構造物３に作用する荷重の大きさと、直流抵抗値（インピーダンス）との関係を予め実験等により調べておくことにより、実際の直流抵抗値（インピーダンス）から作用した荷重の大きさを知ることができる。
ひいては、このセンサ４によれば、直流抵抗値（インピーダンス）の変化をテスタ１により計測することにより、構造物３のひびわれ、曲げ、せん断、圧縮（圧壊）、はがれ等を検知することができる。
【００１７】
次に、上述した（Ａ）項において説明したセンサ４の詳細な構成について説明する。
（Ｓ一１）カーボンの長繊維（連続糸）を束ねて糸状もしくは紐状にしたもの（以下、総称してカーボン繊維ストリングと称する）、またはカーボン繊維をシート状にしたもの（以下、カーボン繊維シートと称する）。
このようなセンサ４の使用方法としては、構造物の内部に埋設する方法（図１および図２参照）の他に、構造物の表面に貼着する方法がある。このようにセンサ４を構造物の表面に貼着して使用する場合には、センサ４に対して樹脂や塗料を塗布、またはセンサ４を覆うように構造物の表面にプラスチックス等のシートを貼付けることにより、センサ４を保護する必要がある。
【００１８】
（Ｓ一２）図３（ａ）〜（ｊ）に示すセンサ１０、２０、３０、４０および５０。
以下、これらセンサ１０、２０等の構成について説明する。図３（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｇ）および（ｉ）は、センサ１０、２０、３０、４０、および５０の各構成を示す断面図である。また、図３（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）、（ｈ）および（ｊ）は、センサ１０、２０、３０、４０および５０の各構成を示す平面図である。
【００１９】
まず、図３（ａ）および（ｂ）に示すセンサ１０は、カーボン繊維ストリング１１とシート部材１２とから構成されている。カーボン繊維ストリング１１は、上述したようにカーボンの長繊維（連続糸）を束ねて糸状もしくは紐状にしたものである。シート部材１２は、プラスチックスが帯状に形成されてなり、このシート部材１２表面の中央部には、長手方向にカーボン繊維ストリング１１が貼着されている。
また、用途によっては、シート部材１２は、その裏面に接着剤が塗布されており、テープ状とされている。この種のシート部材１２は、構造物３（図１参照）または基礎杭５（図２参照）の表面に貼着する場合に用いて好適である。
【００２０】
また、図３（ｃ）および（ｄ）に示すセンサ２０は、カーボン繊維シート２１とシート部材２２とから構成されている。カーボン繊維シート２１は、上述したようにカーボン繊維がシート状に形成されてなるものである。シート部材２２の基本的な構成およびその材料は、図３（ｂ）に示すシート部材１２と同様である。
【００２１】
このシート部材２２の表面の中央部には、長手方向にカーボン繊維シート２１が貼着されている。また、場合によっては、シート部材２２は、その裏面に接着剤が塗布されている。この種のセンサ２０は、構造物３（図１参照）または基礎杭５（図２参照）の表面に貼着する場合に用いて好適である。
【００２２】
また、図３（ｅ）および（ｆ）に示すセンサ３０は、カーボン繊維ストリング３１および被覆部材３２とから構成されている。このカーボン繊維ストリング３１は、カーボン繊維ストリング１１（図３（ｂ）参照）と同一構成とされている。被覆部材３２は、絶縁材料たるプラスチックスが厚肉帯状に形成されてなり、図３（ｅ）に示すカーボン繊維ストリング３１の外周面を被覆している。
この種のセンサ３０は、カーボン繊維ストリング３１の外周面が全体に亙って絶縁されているため、構造物３および基礎杭５の材料がコンクリート、鉄筋等の導電性材料である場合に、カーボン繊維ストリング３１と構造物３等との接触による短絡を防止することを目的として用いて好適である。
また、センサ３０を用いた場合には、２本以上のセンサ３０を重ねて用いてもカーボン繊維ストリング３１同士およびカーボン繊維ストリング３１と構造物３等との間の絶縁が確保されるので、設置に際して取扱いが非常に容易である。
【００２３】
また、図３（ｇ）および（ｈ）に示すセンサ４０は、カーボン繊維ストリング４１およびプラスチックス樹脂４２とから構成されている。カーボン繊維ストリング４１は、カーボン繊維ストリング１１（図３（ｂ）参照）と同一構成とされている。プラスチックス樹脂４２は、カーボン繊維ストリング１１の外周面全体をコーティングしている。この種のセンサ４０は、センサ３０と同様にしてカーボン繊維ストリング４１および構造物３等との接触による短絡を防止することを目的として用いて好適であるとともに、設置に際して取扱いが非常に容易である。
【００２４】
また、図３（ｉ）および（ｊ）に示すセンサ５０は、カーボン繊維ストリング５１およびプラスチックス樹脂５２、５３とから構成されている。カーボン繊維ストリング５１は、カーボン繊維ストリング１１と同一構成とされている。このカーボン繊維ストリング５１の外周面は、一定長さに亙って、プラスチックス樹脂５２およびプラスチックス樹脂５３によりコーティングされている。
【００２５】
すなわち、カーボン繊維ストリング５１においては、プラスチックス樹脂５２およびプラスチックス樹脂５３によりコーティングされている部分と、コーティングされていない部分とが存在する。
この種のセンサ５０は、構造物３等に対する絶縁が必要な箇所のみが部分的に絶縁可能な構成とされているので、センサ４０（図３（ｇ）および（ｈ））に比して製造コストが安いという利点がある。
【００２６】
（Ｓ−３）上述した（Ｓ一１）項および（Ｓ一２）項で説明したセンサとして、破断伸びが異なる２種類以上のカーボン繊維ストリングまたはカーボン繊維シートが用られているもの。
以下、この種のセンサについて、図４（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。図４（ａ）および（ｃ）は、センサ６０および７０の構成を示す断面図であり、図４（ｂ）および（ｄ）は、センサ６０および７０の構成を示す平面図である。
【００２７】
図４（ａ）および（ｂ）に示すセンサ６０は、第１のカーボン繊維ストリング６１Ａ、第２のカーボン繊維ストリング６１Ｂおよびシート部材６２から構成されている。上記第１のカーボン繊維ストリング６１Ａおよび第２のカーボン繊維ストリング６１Ｂの基本的な構成は、カーボン繊維ストリング１１（図３（ｂ）参照）の構成と同一である。但し、第１のカーボン繊維ストリング６１Ａと第２のカーボン繊維ストリング６１Ｂとは、その破断伸び特性が異なる。
【００２８】
すなわち、第１のカーボン繊維ストリング６１Ａは、第２のカーボン繊維ストリング６１Ｂに比して、所定の引張応力に対して伸びが小さい。従って、第１のカーボン繊維ストリング６１Ａおよび第２のカーボン繊維ストリング６１Ｂに一定の増加率で増加する引張応力を徐々に作用させた場合、第１のカーボン繊維ストリング６１Ａは、第２のカーボン繊維ストリング６１Ｂよりも先に破断する。もっといえば、上述した場合において、第１のカーボン繊維ストリング６１Ａの抵抗値の増加分は、第２のカーボン繊維ストリング６１Ｂの抵抗値の増加分に比して大きい。
【００２９】
さらに、第１のカーボン繊維ストリング６１Ａは、第１の値以上の引張応力が作用すると完全に破断し、この場合には、その抵抗値が理論的に無限大、または飛躍的に大なる値となる。一方、第２のカーボン繊維ストリング６１Ｂは、第２の値（＞第１の値）以上の引張応力が作用すると完全に破断し、この場合には、抵抗値が無限大または飛躍的に大なる値となる。
【００３０】
また、これら第１のカーボン繊維ストリング６１Ａおよび第２のカーボン繊維ストリング６１Ｂにおける伸びに対する抵抗値の増加分の関係を表す特性は、実験等により予めわかっているものである。
【００３１】
これら第１のカーボン繊維ストリング６１Ａおよび第２のカーボン繊維ストリング６１Ｂは、一定間隔をおいて平行配置されている。シート部材６２は、上述したシート部材１２（図３（ｂ）参照）と同一構成とされており、このシート部材６２の中央部には、長手方向に第１のカーボン繊維ストリング６１Ａおよび第２のカーボン繊維ストリング６１Ｂが各々貼着されている。
【００３２】
上述したセンサ６０を用いた構造物の健全性判定装置によれば、破断伸び特性が異なる、第１のカーボン繊維ストリング６１Ａおよび第２のカーボン繊維ストリング６１Ｂを用いているので、第１のカーボン繊維ストリング６１Ａの抵抗値と第２のカーボン繊維ストリング６１Ｂの抵抗値との双方より、構造物３（図１参照）等に作用した引張応力の大きさを詳細に知ることができる。
【００３３】
例えば、第１のカーボン繊維ストリング６１Ａの抵抗値が無限大であって、かつ第２のカーボン繊維ストリング６１Ｂの抵抗値が非常に小さいものである場合には、構造物３等に作用した引張応力の大きさが第１の値以上であってかつ第２の値より小であるものと推測することができる。
また、第１のカーボン繊維ストリング６１Ａおよび第２のカーボン繊維ストリング６１Ｂの各抵抗値が共に無限大である場合には、構造物３等に作用した引張応力の大きさが第２の値以上であるものと推測することができる。
【００３４】
図４（ｃ）および（ｄ）に示すセンサ７０は、第１のカーボン繊維ストリング７１Ａ、第２のカーボン繊維ストリング７１Ｂおよびシート部材７２から構成されている。上記第１のカーボン繊維ストリング７１Ａおよび第２のカーボン繊維ストリング７１Ｂの各構成は、上述した図４（ｂ）に示す第１のカーボン繊維ストリング６１Ａおよび第２のカーボン繊維ストリング６１Ｂの各構成と同一とされている。
すなわち、第１のカーボン繊維ストリング７１Ａと第２のカーボン繊維ストリング７１Ｂとは、その破断伸び特性が異なる。
【００３５】
また、第１のカーボン繊維ストリング７１Ａおよび第２のカーボン繊維ストリング７１Ｂは、各々一定間隔をおいて平行配置されている。シート部材７２は、シート部材６２（図４（ｂ）参照）と同質の材料から構成されており、第１のカーボン繊維ストリング７１Ａおよび第２のカーボン繊維ストリング７１Ｂの各外周面を被覆している。すなわち、第１のカーボン繊維ストリング７１Ａおよび第２のカーボン繊維ストリング７１Ｂは、図４（ｃ）に示すようにシート部材７２により一体に被覆されている。
【００３６】
上述したセンサ７０を用いた構造物の健全性判定装置によれば、センサ６０と同様にして、構造物３（図１参照）等に作用した引張応力の大きさを詳細に知ることができる。
なお、上述したセンサ６０およびセンサ７０においては、第１のカーボン繊維ストリング６１Ａ、第２のカーボン繊維ストリング６１Ｂ、第１のカーボン繊維ストリング７１Ａおよび第２のカーボン繊維ストリング７１Ｂに代えて、前述したカーボン繊維シートを用いてもよい。
【００３７】
（Ｓ一４）図５（ａ）〜（ｈ）に示すセンサ８０、９０および１００。
以下、これらセンサ８０、９０および１００の構成について説明する。ここで、図５（ａ）、（ｃ）および（ｆ）は、センサ８０、９０および１００の構成を示す断面図である。図５（ｂ）、（ｄ）および（ｇ）は、センサ８０、９０および１００の構成を示す平面図である。また、図５（ｅ）は、センサ９０の構成を示す右側面図であり、図５（ｈ）は、センサ１００の構成を示す背面図である。
【００３８】
まず、図５（ａ）および（ｂ）に示すセンサ８０は、カーボン繊維ストリング８１およびシート部材８２から構成されている。カーボン繊維ストリング８１は、その材質が図３（ａ）に示すカーボン繊維ストリング１１と同質とされており、その中央部より略Ｕ字形状に折曲げられている。シート部材８２は、シート部材１２（図３（ａ）参照）と同一構成とされている。このシート部材８２の表面中央部には、長手方向にカーボン繊維ストリング８１が貼着されている。
【００３９】
また、図５（ｃ）、（ｄ）および（ｅ）に示すセンサ９０は、カーボン繊維ストリング９１およびシート部材９２から構成されている。カーボン繊維ストリング９１は、カーボン繊維ストリング８１と同一構成、形状とされており、その中央部より略Ｕ字形状に折曲げられている。シート部材９２は、シート部材１２（図３（ａ）参照）と同一構成とされているが、その一端部には、表面から裏面までを貫通する貫通孔９２ａが形成されている。この貫通孔９２ａには、カーボン繊維ストリング９１のＵ字部が貫通されている。すなわち、カーボン繊維ストリング９１の一方の半部は、図５（ｅ）に示すシート部材９２の表面に貼着されており、またカーボン繊維ストリング９１の他方の半部は、シート部材９２の裏面に貼着されている。
【００４０】
また、図５（ｆ）、（ｇ）および（ｈ）に示すセンサ１００は、カーボン繊維ストリング１０１、シート部材１０２およびカーボン繊維ストリング１０３から構成されている。カーボン繊維ストリング１０１は、カーボン繊維ストリング８１（図５（ｂ）参照）と同一構成、形状とされている。シート部材１０２は、シート部材８２（図５（ｂ）参照）と同一構成とされており、その表面中央部には、長手方向に図５（ｇ）に示すカーボン繊維ストリング１０１が貼着されている。カーボン繊維ストリング１０３は、カーボン繊維ストリング１０１と同一構成、形状とされており、図５（ｈ）に示すシート部材１０２の裏面中央部に長手方向に貼着されている。
【００４１】
なお、上述したセンサ８０、９０および１００においては、カーボン繊維ストリング８１、９１、１０１および１０３に代えて、前述したカーボン繊維シートをＵ字形状に形成したものを用いてもよい。
【００４２】
（Ｓ一５）図６（ａ）〜（ｄ）に示すセンサ１１０、１２０。
以下、これらのセンサ１１０、１２０の構成について説明する。図６（ａ）および（ｃ）は、センサ１１０および１２０の構成を示す断面図であり、図６（ｂ）および（ｄ）は、センサ１１０および１２０の構成を示す平面図である。
まず、図６（ａ）および（ｂ）に示すセンサ１１０は、カーボン繊維ストリング１１１および複数の円環部材１１２、１１２、・・・から構成されている。
【００４３】
上記カーボン繊維ストリング１１１は、図３（ｂ）に示すカーボン繊維ストリング１１と同一構成とされている。円環部材１１２、１１２、・・・は、プラスチックス樹脂が円環形状に形成されてなるものであり、一定間隔をおいて各々配設されている。また、円環部材１１２、１１２、・・・の各穴には、カーボン繊維ストリング１１１が貫通されている。
【００４４】
さらに、上記円環部材１１２は、構造物３（図１参照）または基礎杭５（図２参照）の材料たるモルタルやコンクリートとの付着性が優れている。
従って、一実施形態による構造物の健全性判定装置において、上述したセンサ１１０を用いた場合には、センサ１１０がモルタルやコンクリートと密に付着されるので、いわゆるすっぽ抜けるという状態が発生しないという効果が得られる。
ひいては、センサ１１０を用いた場合には、構造物３等の健全性を精度良く検知することができるという効果が得られる。
【００４５】
また、図６（ｃ）および（ｄ）に示すセンサ１２０は、カーボン繊維ストリング１２１、シート部材１２２から構成されている。カーボン繊維ストリング１２１は、上述した図５（ｂ）に示すカーボン繊維ストリング８１と同一構成とされており、略Ｕ字状の形状とされている。シート部材１２２は、カーボン繊維ストリング１２１の外周面を覆う被覆部材の役目をしており、その中央部には、長手方向に一定間隔をおいて表面から裏面までを貫通する複数の貫通穴１２２ａ、１２２ａ、・・・が各々形成されている。これら貫通穴１２２ａ、１２２ａ、・・・は、上述したシート部材１２２と同様にして、モルタルやコンクリートに対するセンサ１２０の付着性を向上させる役目をしている。
【００４６】
従って、一実施形態による構造物の健全性判定装置において、上述したセンサ１２０を用いた場合には、センサ１１０と同様にして、センサ１２０がモルタルやコンクリートと密に付着されるので、センサ１２０がすっぽ抜けるという状態が発生しない。
ひいては、センサ１２０を用いた場合には、構造物の健全性を精度よく検知することができるという効果が得られる。
【００４７】
（Ｓ一６）カーボン繊維（補強材）とエポキシ樹脂とからなる強化プラスチックス（ＲＰ）のうち、引抜き成形方法でロッド状に加工されたもの（ＣＦＲＰ）。この種のセンサは、カーボン繊維が直線状に配向しているため、非常に高強度である。
【００４８】
（Ｓ一７）カーボン繊維（ＣＦ）とガラス繊維（ＧＦ）がそれぞれ束ねられてなる繊維束の補強材と、エポキシ、ビニルエステルなどの樹脂とからなる強化プラスチックス（ＩＲＰ）との成形体（ＣＦＧＦＲＰ）。
この種のセンサの形状は、棒形状、矩形状、シート形状、ネット形状等とされている。また、この種のセンサの材料たる上述したガラス繊維は、必要に応じて、セラミックス繊維やアラミド繊維、さらにはセルロース樹脂と置換される。
【００４９】
（Ｓ一８）導電性粉末（粒子）を分散させた硬化前のプラスチックス液やゾルを、ガラス繊維が束ねられてなる繊維束に含浸させた後、硬化させたもの。
ここで、導電性粉末（粒子）としては、カーボンの粉末、ならびに酸化物、酸化物、窒化物および炭化物のセラミックス粉末、金属粉末等が用いられる。また、導電性粉末（粒子）は、球形状、フレーク形状、ウィスカ形状等のものの中から任意に選択される。ここで、ウィスカ形状の粉末は、猫のひげ状の短結晶をさし、この粉末の材質としては、Ｆｅ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＣ、Ｓｉ_３Ｎ_４等が挙げられる。
このウィスカ形状の粉末を材料として用いたセンサは、該粉末に欠陥がないため、極めて引張強度が高いという機械的性質を有している。
【００５０】
また、上述した導電性粉末（粒子）の大きさは特に問わない。このような導電性粉末（粒子）としては、例えば、カーボン（カーボンブラックや黒鉛の）粉末や、炭化チタンや窒化チタン等のセラミックス粉末が用いられる。
また、上述したガラス繊維は、必要に応じて、セラミックス繊維やアラミド繊維、さらにはセルロース樹脂と置換される。
加えて、この種のセンサにおいては、上述した導電性粉末（粒子）として、鋼または導電性のカーボン短繊維を用いてもよい。
【００５１】
（Ｓ−９）導電性粉末または導電性短繊維を、プラスチックス材料の中に分散、混入させたもの。
ただし、この種のセンサにおいては、プラスチックス材料の絶縁性が高いことから、所定以上の導電率を確保すべく、導電性粉末または導電性短繊維の混入率を高くして、導電性粉末同士または導電性短繊維同士が互いに密に接触するようにする必要がある。
この種のセンサを用いた場合には、構造物３（図１参照）等に引張、圧縮、曲げ、せん断など荷重が作用すると、該センサが変形する。このとき、該センサにおいては、導電性粉末同士または導電性短繊維同士の接触状況が変化することにより、抵抗値が変化する。
【００５２】
（Ｓ一１０）導電性粉末または導電性短繊維をプラスチックス製のシート部材の表面に付着させたもの。
以下、この種のセンサの構成について図７（ａ）および（ｂ）を参照して説明する。図７（ａ）は、センサ１３０の構成を示す断面図であり、図７（ｂ）は、センサ１３０の構成を示す平面図である。
図７（ａ）に示すセンサ１３０は、シート部材１３１と導電性粉末１３２とから構成されている。上記シート部材１３１は、図３（ａ）に示すシート部材１２と同一構成とされており、このシート部材１３１の全表面には、図７（ａ）に示す導電性粉末１３２が塗着されている。
【００５３】
また、センサ１３０を図１に示す基礎杭５等の表面に貼着して用いる場合には、シート部材１３１の裏面に接着剤が塗布されたものが用いられる。さらに、この場合には、センサ１３０の表面を保護すべく、センサ１３０の表面に、樹脂もしくは塗料が塗布されるか、またはプラスチックス等のシートが貼着される。
他方、センサ１３０を図１に示す基礎杭５等の内部に埋設して用いる場合には、絶縁性を確保すべく、センサ１３０の表面全体または表面の一部がプラスチックス等により被覆されたものが用いられる。
【００５４】
（Ｓ一１１）導電性材料の粉末または微細粒子を構造物３（図１参照）または基礎杭５（図２（ｂ）参照）等の表面に線状に塗布したもの。
この種のセンサを構造物３等の表面に塗布形成する場合には、導電性材料の粉末を接着剤とともに霧状に噴霧するカーボン・スプレーや、銀の粉末が有機溶剤に混入されてなる導電性接着剤や、導電塗料等が用いられる。
また、この種のセンサを構造物３等の表面に塗布形成する場合には、構造物３等の表面にエポキシ樹脂等の下地を形成した後に、該下地の表面にセンサを塗布形成してもよい。上記下地を形成することにより、導電性材料の定着度が向上する。
また、この種のセンサを構造物３等の表面に塗布形成した場合には、センサの表面に樹脂もしくは塗料を塗布するか、またはプラスチックスシートを貼着する等してセンサの表面を保護すればよい。
【００５５】
上記構成によれば、構造物３に荷重が作用してその表面にひび割れが発生すると、該表面に塗布されたセンサにもひび割れが発生し、センサの抵抗値が増大する。この抵抗値の変化を前述した手法によって、モニタリングすることにより、構造物３の損傷状況を知ることができる。
【００５６】
（Ｓ一１２）図８（ａ）および（ｂ）に示すセンサ１４０。
図８（ａ）は、センサ１４０の構成を示す断面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示すＡ−Ａ線視断面図である。
図８（ａ）および（ｂ）に示すセンサ１４０において、１４１は、硬質プラスチックスが円筒形状に形成されてなる円筒部材である。１４２は、円筒部材１４１の内部に密実に封入された導電性粉末である。
この導電性粉末１４２としては、（Ｓ−８）項において説明したものと同様にして、カーボンの粉末、ならびに酸化物、酸化物、窒化物および炭化物のセラミックス粉末、金属粉末等が用いられる。また、導電性粉末１４２は、球形状、フレーク形状、ウィスカ形状等のものの中から任意に選択される。
【００５７】
１４３ａは、円筒部材１４１の一方の開口部１４１ａを封止する封止部材であり、導電性材料から構成されている。１４４ａは、封止部材１４３ａに取り付けられた端子であり、抵抗測定時においてプローブ２ａ（図１参照）の他端が当接される。１４３ｂは、円筒部材１４１の他方の開口部１４１ｂを封止する封止部材であり、導電性材料から構成されている。１４４ｂは、封止部材１４３ｂに取り付けられた端子であり、抵抗測定時においてプローブ２ｂ（図１参照）の他端が当接される。
このセンサ１４０は、図１に示す構造物３の内部または図２（ｂ）に示す基礎杭５の内部に埋設される。
【００５８】
上記構成において、構造物３等に荷重が作用すると、構造物３等およびセンサ１４０が荷重の大きさに応じて変形する。そして、この変形量が一定以上になると、構造物３等、ひいてはセンサ１４０の円筒部材１４１が破損する。これにより、導電性粉末１４２が円筒部材１４１の破損箇所からこぼれ出し、この結果、端子１４４ａと端子１４４ｂとの間の抵抗値が非常に大きな値、または無限大となる。
従って、センサ１４０を用いた場合には、上記抵抗値をテスタ１（図１参照）により測定することにより、構造物３等の損傷状況を知ることができる。
【００５９】
（Ｓ一１３）図９（ａ）および（ｂ）に示すセンサ１５０。
図９（ａ）は、センサ１５０の構成を示す正断面図であり、図９（ｂ）に示すＢ−Ｂ線視断面図である。図９（ｂ）は、センサ１５０の構成を示す側断面図であり、図９（ａ）に示すＡ−Ａ線視断面図である。
図９（ａ）および（ｂ）に示すセンサ１５０において、１５１は、コンクリート等の構造物であり、図９（ａ）に示す一端面Ｔａから他端面Ｔｂまでを連通する小径の連通部１５１ａを有している。
【００６０】
１５２は、構造物１５１の連通部１５１ａに密実に封入された導電性粉末であり、この導電性粉末１５２としては、（Ｓ−８）項において説明したものと同様にして、カーボンの粉末等が用いられる。１５３ａは、連通部１５１ａの一方の開口部を封止する封止部材であり、導電性材料から構成されている。
【００６１】
１５４ａは、封止部材１５３ａに取り付けられた端子であり、この端子１５４ａには、抵抗測定時においてプローブ２ａ（図１参照）の他端が当接される。１５３ｂは、連通部１５１ａの他方の開口部を封止する封止部材であり、導電性材料から構成されている。１５４ｂは、封止部材１５３ｂに取り付けられた端子であり、この端子１５４ｂには、抵抗測定時においてプローブ２ｂ（図１参照）の他端が当接される。
【００６２】
上記構成において、構造物１５１に一定以上の荷重が作用すると、連通部１５１ａ近傍の構造物１５１に亀裂等が発生する。これにより、導電性粉末１５２が上記亀裂に入りこむことにより、端子１５４ａと端子１５４ｂとの間の抵抗値が非常に大きな値、または無限大となる。
従って、センサ１５０を用いた場合には、上記抵抗値をテスタ１（図１参照）により測定することにより、構造物１５１の損傷状況を知ることができる。
【００６３】
（Ｂ）導電性の金属棒からなるセンサ
以下、この種のセンサについて詳述する。
（Ｓ一１４）コンクリートの構造物に用いられている構造用鉄筋、または組立鉄筋をセンサとして利用したもの。
この種のセンサは、構造用鉄筋の外周面にシリコン樹脂やエポキシ樹脂等の絶縁材料が被覆されたものである。
【００６４】
ここで、上記構造用鉄筋（例えば、鉄筋コンクリート用鋼棒・異形棒鋼ＳＤ２９５Ａまたは組立鉄筋）ののびと応力との関係を図１０を参照して説明する。この図に示す特性線Ｋ１は、構造用鉄筋ののびー応力特性を表すものである。
この特性線Ｋ１からわかるように、構造用鉄筋は、のびが０．２％〜０．５％で降伏点に達し、さらにのびが１９％になると破断点に達する。すなわち、構造用鉄筋は、のびが１９％以上になると破断し、その抵抗値が非常に大きくなるかまたは無限大となる。
【００６５】
従って、構造用鉄筋の両端間の抵抗をテスタ１（図１参照）により測定することにより、測定結果たる抵抗値が非常に大きくなるかまたは無限大となったとき、構造用鉄筋が破断し、ひいては構造物自体に損傷が発生したことを知ることができる。
なお、上述したセンサとしては、既設の構造用鉄筋以外に、新たにセンサ用の鉄筋を用いてもよい。
【００６６】
（Ｓ一１５）構造物に埋設された複数の構造用鉄筋のうち、少なくとも特定の１本の構造用鉄筋（以下、構造用センサ鉄筋と称する）に対して絶縁を施したものをセンサとして用いたもの。
具体的には、構造用センサ鉄筋は、他の構造用鉄筋と電気的に接触する部分に絶縁材料が被覆されてなる。また、別の絶縁方法としては、構造用センサ鉄筋と他の構造用鉄筋との間に絶縁材料からなるスペーサを介挿してもよい。
すなわち、この種のセンサ（構造用センサ鉄筋）は、他の構造用鉄筋に対して電気的に独立している。
また、この構造用センサ鉄筋ののびー応力特性は、図１０に示す特性線Ｋ１で表される。
【００６７】
上記構成において、構造物に一定以上の荷重が作用して、構造用センサ鉄筋が１９％（図１０参照）以上のびると、破断する。これにより、構造用センサ鉄筋の両端間の抵抗値が、非常に大きくなるかまたは無限大となる。従って、構造用センサ鉄筋をセンサとして用いた場合には、上記抵抗値をテスタ１（図１参照）により測定することにより、構造用センサ鉄筋自体が破断したことを知ることができる。
【００６８】
（Ｓ−１６）その破断のびが０．２％〜５％の導電性材料を用いたセンサ。
この種のセンサは、図１０に示す特性線Ｋ２、Ｋ３で表される、のびー応力特性を有するものである。すなわち、図１０に示す特性線Ｋ２、Ｋ３から判るように、この種のセンサは、そののびがＧ２％またはＧ３（＞Ｇ２％）％で破断する。上記のびＧ２およびＧ３は、上述した０．２％〜５％の範囲に入っている。
ここで、上記０．２％〜５％は、（Ｓ−１４）および（Ｓ−１５）において説明したセンサ（構造用鉄筋）における降伏点近傍の範囲に対応している。
【００６９】
また、この種のセンサの材料としては、アルミニュウム合金、アルミニュウム鍛造材、アルミニュウム合金展伸材、マグネシウム鍛造材等が用いられる。
ここで、上記アルミニュウム合金の組成およびその破断のびの例を以下に示す。
＜組成＞＜破断のび＞
□Ａｌ−３．５Ｍｇ−２．７Ｌｉ−０．３Ｍｎ２％
□Ａｌ−３Ｌｉ−１．３Ｍｎ１％
□Ａｌ−３Ｌｉ−３Ｍｇ−０．２Ｚｒ３％
【００７０】
また、この種のセンサは、構造物の内部において、特性線Ｋ１（図１０参照）で表されるのび−応力特性を有する構造用鉄筋（（Ｓ−１４）項、（Ｓ−１５）項参照）の近傍に配置される。
【００７１】
上記構成において、構造物に荷重が作用すると、構造用鉄筋およびセンサの双方が徐々にのびる。そして、のびが図１０に示す０．２％に達すると、構造用鉄筋が降伏点に到達する。そして、さらにのびがＧ２％に達すると、センサが破断する。このとき、構造用鉄筋の抵抗値はほとんど変化しない一方、センサの抵抗値は、非常に大きい値とされるかまたは無限大とされる。
【００７２】
そして、のびが１０％（図１０参照）に達する前に、すなわち構造用鉄筋に損傷が発生する前に構造物に対する荷重がゼロになると、構造用鉄筋に損傷が生じることなく、構造用鉄筋ののびは、ゼロに戻る。
一方、センサは、構造物に対する荷重がゼロになっても、破断した状態のままである。
【００７３】
従って、この種のセンサを用いた場合には、テスタ１により測定されたセンサの抵抗値が非常に大きな値または無限大であるとき、少なくとも、構造用鉄筋に降伏点近傍の荷重が作用したことを知ることができる。
なお、上述した（Ｓ−１４）項または（Ｓ−１５）項において説明したセンサでは、構造用鉄筋に降伏点近傍の荷重が作用したことを検知することができない。
すなわち、構造用鉄筋に降伏点近傍の荷重が作用した状態では、構造用鉄筋に損傷が発生しないため、構造用鉄筋の抵抗値に変化が生じないからである。
【００７４】
（Ｓ−１７）（Ｓ一１６）項において説明したセンサを２本用いたもの。
この種のセンサは、破断のびが例えば図１０に示すＧ２％のセンサ（以下、第１のセンサと称する）と、破断伸びが図１０に示すＧ３％（＞Ｇ２％）のセンサ（以下、第２のセンサと称する）とから構成されている。つまり、第１のセンサと第２のセンサとは、各々破断伸びが異なるものである。
また、上記第１のセンサおよび第２のセンサは、構造用鉄筋を有する構造物の内部に近傍配置される。
【００７５】
上記構成において、構造物に対して荷重が作用すると、構造用鉄筋、第１のセンサおよび第２のセンサが共にのびる。そして、上記のびが図１０に示すＧ２％以上Ｇ３％未満であるとき、第１のセンサのみが破断する。さらに、上記のびが図１０に示すＧ３％以上になると、第２のセンサをも破断する。
そして、さらに、上記のびが図１０に示す１９％以上になると、構造用鉄筋をも破断する。
【００７６】
従って、この種のセンサを用いた場合には、第１のセンサおよび第２のセンサの抵抗値をテスタ１（図１参照）により測定することにより、構造用鉄筋に作用した荷重を知ることができる。
すなわち、第１のセンサ、第２のセンサおよび構造用鉄筋の各抵抗値が共にほぼゼロである場合には、のびがＧ２％（図１０参照）に対応する荷重が構造用鉄筋に作用したことがわかる。
【００７７】
また、第１のセンサの抵抗値が非常に大きいかまたは無限大であって、かつ第２のセンサおよび構造用鉄筋の各抵抗値が非常に小さい場合には、のびがＧ２％以上Ｇ３未満の範囲に対応する荷重が構造用鉄筋に作用したことがわかる。
また、第１のセンサ、第２のセンサおよび構造用鉄筋の各抵抗値が共に非常に大きい値または無限大である場合には、のびが１９％（図１０参照）に対応する荷重が構造用鉄筋に作用したことになる。
【００７８】
（Ｓ一１８）図１１（ａ）〜（ｄ）に示すセンサ１６０、１７０、１８０および１９０。
これらのセンサ１６０、１７０等は、（Ｓ−１６）において説明したセンサと同様の材料から各々構成されており、略棒形状とされている。また、これらのセンサ１６０、１７０等は、構造物３（図１参照）または基礎杭５（図２（ｂ）参照）の内部に埋設される。
図１１（ａ）に示すセンサ１６０の両側部には、一定間隔をおいて半円形状の切欠部１６０ａ、１６０ａ、・・・が複数形成されている。このセンサ１６０の右側部に形成された１６０ａ、１６０ａ、・・・と、同左側部に形成された切欠部１６０ａ、１６０ａ、・・・とは、各々対向する位置関係とされている。
【００７９】
また、図１１（ｂ）に示すセンサ１７０の両側部には、三角形状の切欠部１７０ａ、１７０ａ、・・・が複数形成されている。このセンサ１７０の右側部に形成された切欠部１７０ａ、１７０ａ、・・・と、同左側部に形成された切欠部１７０ａ、１７０ａ、・・・とは、各々対向する位置関係とされている。
【００８０】
また、図１１（ｃ）に示すセンサ１８０の両側部には、半円形状の切欠部１８０ａ、１８０ａ、・・・が複数形成されている。このセンサ１７０の右側部に形成された切欠部１８０ａ、１８０ａ、・・・と、同左側部に形成された切欠部１８０ａ、１８０ａ、・・・とは、互い違いになる位置関係とされている。
また、図１１（ｄ）に示すセンサ１９０の両側部には、三角形状の切欠部１９０ａ、１９０ａ、・・・が複数形成されている。このセンサ１９０の右側部に形成された切欠部１９０ａ、１９０ａ、・・・と、同左側部に形成された切欠部１９０ａ、１９０ａ、・・・とは、互い違いになる位置関係とされている。
【００８１】
上記構成において、図１１（ａ）に示すセンサ１６０に荷重が作用すると、切欠部１６０ａ、１６０ａ、・・・に上記荷重が集中する。これにより、センサ１６０が切欠部１６０ａから破断する。すなわち、センサ１６０を用いた場合には、切欠部１６０ａ、１６０ａ・・・が形成されているため、これらが形成されていないときに比して破断しやすくなり、感度が向上する。
なお、センサ１７０、１８０および１９０を用いた場合の作用、効果は、センサ１６０の場合と同様である。
【００８２】
（Ｃ）導電性の金属箔を利用したセンサ。
（Ｓ−１９）この種のセンサは、プラスチックスからなるフィルム、テープまたはシートの表面に導電性の金属箔が形成されたものである。この金属箔の形成方法としては、上記フィルム等の表面に金属箔を接着剤により貼着する方法、メッキ、真空蒸着による方法が用いられる。
【００８３】
（Ｄ）少なくとも、２つ以上の電極からなるセンサ。
この種のセンサの基本的な考え方は、２つの電極間に挟まれた構造物たるモルタルまたはコンクリートの電気抵抗値を計測するという分極抵抗法に基づくものである。すなわち、この種のセンサは、引張、圧縮（圧壊）、曲げ、せん断等によって発生した、モルタルまたはコンクリートの損傷の有無、および損傷の程度を検知するものである。
また、このセンサの特徴は、モニタリングの対象部位にできるだけ力学的な特性を変えるような介在物が介在していないモルタルまたはコンクリートのみの状態を直に把握しようとするところにある。
以下、この種のセンサについて詳述する。
【００８４】
（Ｓ一２０）２つの電極からなるセンサ。
この種のセンサは、第１の電極と第２の電極とから構成されており、第１および第２の電極の材料としては、銅（箔）、鋼、スレンレス、アルミニュウム、黒鉛等が用いられている。さらに、第１および第２の電極の形状は、断面円形状、断面矩形状、シート形状、断面凹形状、円筒形状とされている。この第１の電極は、コンクリートまたはモルタルからなる構造物の内部に埋設されており、一方、第２の電極は、第１の電極に対して対向するようにして、上記構造物の内部に埋設されている。
また、第１の電極と第２の電極との間には、コンクリートまたはモルタルのみが介挿されているが、鉄筋等は存在しない。
【００８５】
また、構造物の一端面には、第１および第２の端子が各々設けられており、これら第１および第２の端子は、上述した第１の電極と第２の電極との間に介在するコンクリートまたはモルタルの抵抗値を測定するときに、テスタ１（図１参照）のプローブ２ａおよび２ｂが各々当接される。
また、上記第１の端子と第１の電極との間、および第２の端子と第２の電極との間は、リード線で各々接続されている。
【００８６】
上記構成において、構造物に荷重が作用していない状態では、第１の電極と第２の電極との間に介在するコンクリートまたはモルタルに亀裂、損傷が生じていないものとする。この状態において、第１および第２の端子にプローブ２ａおよび２ｂが当接されると、テスタ１によりコンクリートまたはモルタルの抵抗値が測定される。以下、この測定結果を第１の抵抗値と称する。
【００８７】
そして、今、構造物に荷重が作用することにより、コンクリートまたはモルタルに亀裂等が生じたとすると、このときテスタ１により測定される抵抗値は、上述した第１の測定値よりも大きい値である。従って、この場合には、コンクリートまたはモルタルに亀裂等が発生していることを知ることができる。
【００８８】
（Ｓ一２１）図１２（ａ）および（ｂ）に示すセンサ２００。
以下、上記センサ２００の構成について、図１２（ａ）および（ｂ）を参照して説明する。図１２（ａ）は、図１２（ｂ）に示すＢ−Ｂ線視断面図であり、図１２（ｂ）は、センサ２００の構成を示す側断面図であり、図１２（ａ）に示すＡ−Ａ線視断面図である。
【００８９】
図１２（ａ）に示す２０１は、構造物であり、コンクリートにより角柱形状に形成されている。２０２、２０２、・・・は、構造物２０１の内部に長手方向に埋設された４本の鉄筋である。２０３は、鉄筋２０２、２０２、・・・を周回するように設けられた鉄筋であり、構造物２０１の内部に埋設されている。
【００９０】
図１２（ｂ）において、２０４は、構造物２０１の一部をなす高導電性コンクリートであり、構造物２０１の中央部に略短角柱形状に形成されている。この高導電性コンクリート２０４は、コンクリートまたはモルタルに導電性粉末が混入されたものであり、その導電率は、周囲の構造物２０１の導電率よりも高い。この導電性粉末は、前述した（Ｓ−８）項において説明した導電性粉末と同種のものである。また、高導電性コンクリート２０４においては、上記導電性粉末に代えて鋼、炭素等からなる導電性短繊維を用いてもよい。
【００９１】
２０５ａは、高導電性コンクリート２０４の上端面に接するようにして設けられた略板形状の第１の電極である。２０５ｂは、第２の電極であり、高導電性コンクリート２０４の下端面に接し、かつ第１の電極２０５ａに対して対向配置されるようにして設けられている。
【００９２】
２０６ａは、構造物２０１の一端面２０１ａに取り付けられた抵抗測定用の端子であり、テスタ１（図１参照）のプローブ２ａが当接される。２０６ｂは、構造物２０１の一端面２０１ａに取り付けられた抵抗測定用の端子であり、テスタ１のプローブ２ｂが当接される。２０７ａは、第１の電極２０５ａと第１の端子２０６ａとの間に介挿された第１のリード線である。２０７ｂは、第２の電極２０５ｂと第２の端子２０６ｂとの間に介挿された第２のリード線である。
【００９３】
上記構成において、構造物に荷重が作用していない状態では、第１の電極と第２の電極との間に介在する高導電性コンクリート２０４に亀裂、損傷が生じていないものとする。この状態において、第１の端子２０６ａおよび第２の端子２０６ｂにプローブ２ａおよび２ｂが当接されると、テスタ１により高導電性コンクリート２０４の抵抗値が測定される。
【００９４】
そして、今、構造物２０１に荷重が作用して、構造物２０１、高導電性コンクリート２０４に亀裂等が生じたとすると、テスタ１により測定される高導電性コンクリート２０４の抵抗値が非常に大きくなる。ここで、高導電性コンクリート２０４に亀裂等が生じる前の抵抗値と、亀裂等が生じた後の抵抗値との差は、前述した（Ｓ−２０）項の場合に比して大きい。これは、高導電性コンクリート２０４が良導体であるため、半導体的性質を有する純粋なコンクリートに比して、抵抗変化率が大きいためである。従って、センサ２００を用いた場合には、（Ｓ−２０）項の場合に比して測定感度を向上させることができる。
【００９５】
（Ｓ一２２）図１３（ａ）および（ｂ）に示すセンサ２１０Ａおよび２１０Ｂ。
図１３（ａ）は、センサ２１０Ａの構成を示す断面図である。この図において、２１２Ａは、コンクリートまたはモルタルから構成された構造物であり、略角柱形状とされている。
センサ２１０Ａは、構造物２１２Ａの内部に埋設されており、３組（６つ）の電極２１１ａ１、２１１ａ１、電極２１１ａ２、２１１ａ２および電極２１１ａ３、２１１ａ３から構成されている。電極２１１ａ１、２１１ａ１は、各々が対向配置されており、電極２１１ａ２、２１１ａ２は、各々が対向配置されており、かつ電極２１１ａ１、２１１ａ１に対して平行配置されている。また、電極２１１ａ３、２１１ａ３は、各々が対向配置されており、かつ電極２１１ａ２、２１１ａ２に対して平行配置されている。
【００９６】
また、抵抗測定時において、これら電極２１１ａ１、２１１ａ１、電極２１１ａ２、２１１ａ２および電極２１１ａ３、２１１ａ３には、図示しない複数のリード線を介してテスタ１（図１参照）のプローブ２ａ、２ｂが接続される。
【００９７】
上記構成において、構造物２１２Ａに過去に亀裂等が生じていない場合、電極２１１ａ１、２１１ａ１、電極２１１ａ２、２１１ａ２および電極２１１ａ３、２１ａ３の間に存在する構造物２１２Ａの各抵抗値は、比較的小さい値である。
そして、今、構造物２１２Ａに荷重が作用して、同図に示す電極２１１ａ１、２１１ａ１間に存在する構造物２１２Ａに亀裂Ｃ１が生じたとする。この状態において、図示しないリード線を介して電極２１１ａ１、２１１ａ１にプローブ２ａ、２ｂが接続されると、テスタ１により非常に大きい抵抗値が測定される。
これと同様にして、リード線を介して電極２１１ａ２、２１１ａ２および電極２１１ａ３、２１１ａ３が各々接続されると、テスタ１により比較的小さい抵抗値が測定される。
したがって、この場合には、３つの測定結果より、電極２１１ａ１、２１１ａ１の間に存在する構造物２１０Ａに亀裂Ｃ１が生じているものと判定される。
【００９８】
また、構造物２１２Ａに荷重が作用して、同図に示す電極２１１ａ１、２１１ａ１および電極２１１ａ２、２１１ａ２の間に存在する構造物２１０Ａに、亀裂Ｃ１より長い亀裂Ｃ２が生じたとする。この状態において、図示しないリード線を介して電極２１１ａ１、２１１ａ１および電極２１１ａ２、２１１ａ２にプローブ２ａ、２ｂが各々接続されると、テスタ１により非常に大きい抵抗値が測定される。
これと同様にして、リード線を介して電極２１１ａ３、２１１ａ３が接続されると、テスタ１により比較的小さい抵抗値が測定される。
従って、この場合には、これら３つの測定結果より、電極２１１ａ１、２１１ａ１および電極２１１ａ２、２１１ａ２の間に存在する構造物２１０Ａに亀裂Ｃ２が生じているものと判定される。
【００９９】
さらに、構造物２１２Ａに荷重が作用して、同図に示す電極２１１ａ１、２１１ａ１、電極２１１ａ２、２１１ａ２および電極２１１ａ３、２１１ａ３の間に存在する構造物２１２Ａに亀裂Ｃ２よりさらに長い亀裂Ｃ３が生じたとする。この状態において、図示しないリード線を介して電極２１１ａ１、２１１ａ１、電極２１１ａ２、２１１ａ２および電極２１１ａ３、２１１ａ３にプローブ２ａ、２ｂが各々接続されると、テスタ１により非常に大きい抵抗値が測定される。
従って、この場合には、これら３つの測定結果より、電極２１１ａ１、２１１ａ１、電極２１１ａ２、２１１ａ２および電極２１１ａ３、２１１ａ３の間に存在する構造物２１０Ａに亀裂Ｃ３が生じているものと判定される。
【０１００】
図１３（ｂ）は、センサ２１０Ｂの構成を示す断面図である。この図において、２１２Ｂは、コンクリートまたはモルタルから構成された構造物であり、略角柱形状とされている。
センサ２１０Ｂは、構造物２１２Ｂの内部に埋設されており、２組（４つ）の電極２１１ｂ１、２１１ｂ１および電極２１１ｂ２、２１１ｂ２から構成されている。電極２１１ｂ１、２１１ｂ１は、同図横方向に対向配置されており、これら電極２１１ｂ１、２１１ｂ１には、図示しない２本のリード線を介してテスタ１（図１参照）のプローブ２ａ、２ｂが各々接続される。電極２１１ｂ２、２１１ｂ２は、同図縦方向に対向配置されており、これら電極２１１ｂ２、２１１ｂ２には、図示しないリード線を介してプローブ２ａ、２ｂが各々接続される。すなわち、電極２１１ｂ１、２１１ｂ２と電極２１１ｂ２、２１１ｂ２とは、略十字状に配置されている。
【０１０１】
上記構成において、構造物２１２Ｂに過去に荷重が作用していない場合、電極２１１ｂ１、２１１ｂ１および電極２１１ｂ２、２１１ｂ２の間に存在する構造物２１２Ｂの抵抗値は、比較的小さい値である。
そして、今、構造物２１２Ｂに荷重が作用して、電極２１１ｂ１、２１１ｂ１の間に存在し、かつ電極２１１ｂ２、２１１ｂ２の間に存在しない構造物２１０Ｂに同図に示す亀裂Ｃ４が生じたものとする。
この状態において、図示しないリード線を介して電極２１１ｂ１、２１１ｂ１にプローブ２ａ、２ｂが接続されると、テスタ１により非常に大きい抵抗値が測定される。これと同様にして、図示しないリード線を介して電極２１１ｂ２、２１１ｂ２にプローブ２ａ、２ｂが接続されると、テスタ１により比較的小さい抵抗値が測定される。
従って、この場合には、これら２つの測定結果より、同図に示す位置に亀裂Ｃ４が生じているものと判定される。
【０１０２】
また、構造物２１２Ｂに荷重が作用して、電極２１１ｂ２、２１１ｂ２の間に存在し、かつ電極２１１ｂ１、２１１ｂ１の間に存在しない構造物２１２Ｂに同図に示す亀裂Ｃ５が生じたものとする。
この状態において、図示しないリード線を介して電極２１１ｂ１、２１１ｂ１にプローブ２ａ、２ｂが接続されると、テスタ１により比較的小さい抵抗値が測定される。一方、図示しないリード線を介して電極２１１ｂ２、２１１ｂ２にプローブ２ａ、２ｂが接続されると、テスタ１により非常に大きい抵抗値が測定される。
従って、この場合には、これら２つの測定結果より、同図に示す位置に亀裂Ｃ５が生じているものと判定される。
【０１０３】
また、構造物２１２Ｂに荷重が作用して、電極２１１ｂ１、２１１ｂ１および電極２１１ｂ２、２１１ｂ２の間に存在する構造物２１２Ｂに同図に示す亀裂Ｃ６が生じたものとする。
この状態において、図示しないリード線を介して電極２１１ｂ２、２１１ｂ２にプローブ２ａ、２ｂが接続されると、テスタ１により非常に大きい抵抗値が測定される。一方、図示しないリード線を介して電極２１１ｂ１、２１１ｂ１にプローブ２ａ、２ｂが接続されると、上記大きい抵抗値よりやや小さい抵抗値が測定される。
従って、この場合には、これら２つの測定結果より、同図に示す位置に亀裂Ｃ６が生じているものと判定される。
【０１０４】
（Ｓ一２３）上記（Ｓ一２０）項〜（Ｓ一２２）項において説明したセンサ（電極）として、次のものを用いたセンサ。
（ｉ）構造用鉄筋、組立筋。
ただし、上記構造用鉄筋、組立筋を電極として用いる場合には、必要箇所以外に絶縁を施す必要がある。例えば、絶縁には、樹脂の塗布やプラスチックスの被覆が考えられる。
（ｉｉ）（Ｓ一１６）項および（Ｓ一１８）項において説明したセンサ。
（ｉｉｉ）前述したカーボン繊維シートまたはカーボン繊維ストリング。
（ｉｖ）導電性粉末や導電性短繊維を混入したモルタルまたはコンクリート。
ただし、上記モルタルまたはコンクリートの抵抗値は、電極に使用され得るほど十分に低い値とされている。
【０１０５】
次に、上述した（Ｓ−１）項〜（Ｓ−２３）項において説明した各種センサの主な用途について説明する。
まず、構造物（鉄筋、コンクリート）の破壊、損傷は、大きく分けて次の４つに分類される。
（ｉ）鉄筋の破断および損傷
（ｉｉ）コンクリートのびびわれ、亀裂（横方向、縦方向、斜め方向）
（ｉｉｉ）コンクリートの剥離
（ｉｖ）コンクリートの圧壊、折れ、座屈
【０１０６】
上記（ｉ）項に示す破壊、損傷を診断する場合には、例えば、（Ｓ−６）項、（Ｓ−７）項、（Ｓ−１４）項〜（Ｓ−１８）項において説明したセンサが好適である。
また、上記（ｉｉ）項に示す破壊、損傷を診断する場合には、例えば、（Ｓ−６）項、（Ｓ−７）項、（Ｓ−９）項、（Ｓ−１２）項、（Ｓ−１３）項、（Ｓ−２０）項〜（Ｓ−２３）項において説明したセンサが好適である。
さらに、上記（ｉｖ）項に示す破壊、損傷を診断する場合には、例えば、（Ｓ−１）項〜（Ｓ−５）項、（Ｓ−８）項〜（Ｓ−１１）項、（Ｓ−１８）項〜（Ｓ−２３）項において説明したセンサが好適である。
【０１０７】
（Ｓ−２４）図１４（ａ）および（ｂ）に示すセンサ２２０、２２０’。
図１４（ａ）は、センサ２２０の構成およびその配設状態を示す断面図である。この図において、２２１は、コンクリート等から構成された構造物であり、略角柱形状とされている。２２２、２２２、・・・は、構造物２２１内部に長手方向に埋設された４本の鉄筋である。２２３は、構造物２２１の内部に鉄筋２２２、２２２、・・・を取り囲むように埋設されたフープ筋である。
【０１０８】
センサ２２０は、（Ｓ−１）項〜（Ｓ−５）項、（Ｓ−１０）項、（Ｓ−１８）項、（Ｓ−１９）項において説明したセンサのうちいずれかのものと同一構成とされている。このセンサ２２０は、構造物２２１内部に外周面に沿って埋設されており、その両端部は、構造物２２１の一側面に取り付けられた端子２２４ａ、２２４ｂに各々接続されている。これら端子２２４ａ、２２４ｂには、抵抗測定時において、テスタ１（図１参照）のプローブ２ａ、２ｂの各端部が当接される。
【０１０９】
上記構成において、今、構造物２２１に対して荷重が作用することにより、構造物２２１において、剥離、亀裂（縦方向、斜め方向）が生じ、最悪の場合、圧壊、折れ、座屈が生じたものとする。これにより、構造物２２１の断面積が増加するとともに、周囲長が伸びる。この構造物２２１の断面積の増加に伴って、センサ２２０に引っ張り力が作用することにより、センサ２２０の抵抗値が変化する。従って、センサ２２０を用いた場合には、テスタ１（図１参照）のプローブ２ａ、２ｂを端子２２４ａ、２２４ｂに当接して、上記センサ２２０の抵抗値の変化を測定することにより、構造物２２１の破壊、損傷等の状況を判定することができる。
【０１１０】
また、構造物２２１に対して、構造物２２１の弾性領域内の荷重が作用すると、構造物２２１は、上記荷重が作用する方向のひずみ量に対してポアソン比の割合で横方向にひずむ。すなわち、この場合、構造物２２１には、破壊されない程度にひずみが生じる。このひずみ量に対応してセンサ２２０に引っ張り力が作用することにより、センサ２２０の抵抗値が変化する。
従って、この場合には、センサ２２０の抵抗値の変化をテスタ１により測定することにより、構造物２２１に対して弾性領域内の荷重が作用したことを判定することができる。
【０１１１】
図１４（ｂ）は、センサ２２０’の構成およびその別の配設状態を示す断面図である。この図においては、図１４（ａ）の各部に対応する部分には同一の符号を付けその説明を省略する。図１４（ｂ）においては、図１４（ａ）に示すセンサ２２０に代えてセンサ２２０’が設けられている。
図１４（ｂ）に示すセンサ２２０’は、構造物２２１の外周面に沿って取り付けられており、上述した（Ｓ−１）項〜（Ｓ−４）項、（Ｓ−１０）項、（Ｓ−１１）項、（Ｓ−１９）項において説明した各種センサのうち、いずれかのものと同一構成とされている。
このセンサ２２０’を用いた場合の動作は、図１４（ａ）に示すセンサ２２０を用いた場合の動作と同様である。
【０１１２】
（Ｓ−２５）図１５および図１６に示すセンサ２３０および２４０。
図１５は、センサ２３０の構成およびその配設状態を示す一部裁断側面図である。
図１５において、２３１は、コンクリート等から構成された構造物であり、柱２３１ａ、２３１ｂと梁２３１ｃ、２３１ｄとが直交されてなる。センサ２３０は、上記（Ｓ−２４）項において説明したセンサ２２０、２２０’と同一構成の、ひも状またはシート状のセンサである。このセンサ２３０は、柱２３１ａおよび柱２３１ｂの外周面に沿って巻回されている。
【０１１３】
端子２３２ａおよび２３２ｂは、柱２３１ｂの側面に各々取り付けられおり、これら端子２３２ａおよび２３２ｂには、抵抗測定時にテスタ１（図１参照）のプローブ２ａ、２ｂが各々当接される。２３３ａは、センサ２３０の一端部２３０ａと端子２３２ａとの間を接続するリード線であり、２３３ｂは、センサ２３０の他端部２３０ｂと端子２３２ｂとの間を接続するリード線である。
【０１１４】
上記構成において、構造物２３１に荷重が作用して、構造物２３１の柱２３１ａまたは柱２３１ｂに変形が生じることにより断面積が増加すると、センサ２３０に引っ張り力が作用し、センサ２３０の抵抗値が変化する。従って、テスタ１により、センサ２３０の抵抗値を測定することにより、構造物２３１に荷重が作用したことを判定することができる。
このように、センサ２３０を用いた場合には、構造物２３１における広い範囲に亙って構造物２３１の損傷状況等を検知することができる。
【０１１５】
なお、（Ｓ−２５）項においては、柱２３１ａ、２３１ｂの外周面に沿ってセンサ２３０を巻回する例について説明したが、これに限定されることなく、例えば、梁２３１ｃ、２３１ｄの外周面に沿ってセンサ２３０を巻回してもよい。また、（Ｓ−２５）項においては、図１５に示すセンサ２３０と同様の配設状況で、構造物２３１の内部に外周面に沿ってセンサ２３０を埋設してもよい。
【０１１６】
図１６（ｂ）は、センサ２４０の構成およびその配設状況を示す側面図であり、図１６（ａ）は、図１６（ｂ）に示す基礎杭２４１の構成を示す平面図である。
図１６（ａ）および（ｂ）において、２４１は、コンクリート等で形成された基礎杭であり、厚肉円筒形状とされている。センサ２４０は、センサ２３０（図１５参照）と同一構成とされており、基礎杭２４１の上部外周面に沿って巻回されている。２４２ａおよび２４２ｂは、基礎杭２４１の一端面２４１ａに各々取り付けられた端子であり、これら端子２４２ａ、２４２ｂには、抵抗測定時において、テスタ１（図１参照）のプローブ２ａ、２ｂが各々当接される。２４３ａは、センサ２４０の一端部２４０ａと端子２４２ａとの間を接続するリード線である。２４３ｂは、センサ２４０の他端部２４０ｂと端子２４２ｂとの間を接続するリード線である。
【０１１７】
上記構成において、基礎杭２４１に荷重が作用して、基礎杭２４１の断面積が増加すると、センサ２４０に対して引っ張り力が作用し、センサ２４０の抵抗値が変化する。従って、テスタ１により、センサ２４０の抵抗値を測定することにより、基礎杭２４１に荷重が作用したことを判定することができる。
【０１１８】
（Ｓ−２６）図１７に示すセンサ２５０Ａおよび２５０Ｂ。
図１７は、センサ２５０Ａおよび２５０Ｂの構成およびこれらの配設状況を示す一部裁断側断面図である。
図１７に示す２５１は、コンクリート等から構成された構造物であり、柱２５１ａ、２５１ｂと梁２５１ｃ、２５１ｄとが直交されてなる。上記柱２５１ａ、２５１ｂの内部には、長手方向に複数の構造用鉄筋２５６、２５６、および該構造用鉄筋２５６、２５６の周囲を取り囲むようにして複数のフープ筋２５７、２５７、・・・が各々埋設されている。
【０１１９】
また、梁２５１ｃ、２５１ｄの内部には、長手方向に構造用鉄筋２５８、２５８、および該構造用鉄筋２５８、２５８を取り囲むようにして複数のフープ筋２５９、２５９、・・・が各々埋設されている。
【０１２０】
センサ２５０Ａは、第１の電極２５２Ａ、第２の電極２５３Ａ、端子２５４Ａおよびリード線２５５Ａとから構成されている。このセンサ２５０Ａは、第１の電極２５２Ａと第２の電極２５３Ａとの間に介在する構造物２５１の抵抗値を検知する。上記第１の電極２５２Ａは、梁２５１ｄと柱２５１ｂとの接合部分の内部に埋設されており、隣接する構造用鉄筋２５８および構造用鉄筋２５６に対して絶縁されている。ここで、第１の電極２５２Ａは、上述した（Ｓ−１０）項または（Ｓ−１９）項において説明した各種センサのうちいずれかのものと同一構成とされている。
【０１２１】
第２の電極２５３Ａは、第１の電極２５２Ａに対して対向配置されており、構造物２５１の表面に貼着されている。この第２の電極２５３Ａは、上述した（Ｓ−１０）項、（Ｓ−１１）項または（Ｓ−１９）項において説明した各種センサのうちいずれかのものと同一構成とされている。端子２５４Ａは、梁２５１ｄの表面に取り付けられている。リード線２５５Ａは、第１の電極２５２Ａと端子２５４Ａとの間を接続するリード線であり、梁２５１ｄの内部に埋設されている。
また、端子２５４Ａおよび第２の電極２５３Ａには、第１の電極２５２Ａと第２の電極２５３Ａの間に介在する構造物２５１の抵抗値を測定するときに、テスタ１（図１参照）のプローブ２ａおよび２ｂが各々当接される。
【０１２２】
センサ２５０Ｂは、第１の電極２５２Ｂ、第２の電極２５３Ｂ、端子２５４Ｂおよびリード線２５５Ｂとから構成されている。このセンサ２５０Ｂは、第１の電極２５２Ｂと第２の電極２５３Ｂとの間に介在する構造物２５１の抵抗値を検知する。上記第１の電極２５２Ｂは、梁２５１ｃと柱２５１ｂとの接合部分の内部に埋設されており、隣接する構造用鉄筋２５８および構造用鉄筋２５６に対して絶縁されている。また、第１の電極２５２Ｂは、上述した第１の電極２５２Ａと同一構成とされている。
【０１２３】
第２の電極２５３Ｂは、第１の電極２５２Ｂに対して対向配置されており、構造物２５１の表面に貼着されている。この第２の電極２５３Ｂは、上述した第２の電極２５３Ａと同一構成とされている。端子２５４Ｂは、梁２５１ｃの表面に取り付けられている。リード線２５５Ｂは、第１の電極２５２Ｂと端子２５４Ｂとの間を接続するリード線であり、梁２５１ｃの内部に埋設されている。
また、端子２５４Ｂおよび第２の電極２５３Ｂには、第１の電極２５２Ｂと第２の電極２５３Ｂの間に介在する構造物２５１の抵抗値を測定するときに、テスタ１（図１参照）のプローブ２ａおよび２ｂが各々当接される。
【０１２４】
上記構成において、構造物２５１に亀裂等が生じていない場合には、第１の電極２５２Ａと第２の電極２５３Ａとの間、および第１の電極２５２Ｂおよび第２の電極２５３Ｂとの間に各々介在する構造物２５１の各抵抗値は、比較的小さい値（以下、基準抵抗値と称する）である。
【０１２５】
そして、今、構造物２５１に対して荷重が作用することにより、同図に示す位置に亀裂Ｃが生じたものとする。すなわち、梁２５１ｄと柱２５１ｂとの接合部においては、コンクリート（構造物２５１）の剥離が生じている。この剥離が進行すると、該コンクリートが構造物２５１本体から離脱したり、抜け落ちたりするという事態が発生する。
【０１２６】
この状態において、センサ２５０Ａの第２の電極２５３Ａおよび端子２５４Ａとの間にプローブ２ａおよび２ｂ（図１参照）が当接されると、テスタ１により第１の電極２５２Ａと第２の電極２５３Ａとの間に介在する構造物２５１の抵抗値が測定される。この測定抵抗値は、亀裂Ｃが生じていることから、上述した基準抵抗値に比して大きい値である。従って、センサ２５０Ａを用いた場合には、上記基準抵抗値に対する測定抵抗値の変化量、または測定抵抗値により、亀裂Ｃの状況すなわちコンクリートの剥離状況を判定することができる。
【０１２７】
なお、上述した（Ｓ−２６）項においては、第１の電極２５２Ａおよび第１の電極２５２Ｂに代えて、構造用鉄筋２５８、２５８の一部分を電極として使用するようにしてもよい。
また、上述した（Ｓ−２６）項においては、センサ２５０Ａおよびセンサ２５０Ｂに代えて、構造用鉄筋２５６、２５８またはフープ筋２５７、２５９を第１の電極とし、かつ前述したカーボン繊維ストリングまたはカーボン繊維シートを第２の電極としたセンサを用いてもよい。このセンサは、構造物２５１の内部に、構造用鉄筋２５６、２５８またはフープ筋２５７、２５９の近傍にカーボン繊維ストリングまたはカーボン繊維シートが埋設されたものである。
【０１２８】
（Ｓ−２７）図１８に示す波線型のセンサ２６０。
図１８は、センサ２６０の構成およびその配設状況を示す側面図である。
図１８に示す２６１は、コンクリート等から構成された構造物であり、柱２６１ａ、２６１ｂと梁２６１ｃ、２６１ｄとが直交されてなる。
センサ２６０は、上述した（Ｓ−１）項〜（Ｓ−５）項、（Ｓ−７）項〜（Ｓ−１２）項、（Ｓ−１６）項、（Ｓ−１８）項または（Ｓ−１９）項において説明した各種センサのうち、いずれかのものと同一構成とされており、可とう性を有している。
【０１２９】
このセンサ２６０は、同図に示すように波線形状に形成されており、構造物２６１の表面に貼着されている。すなわち、センサ２６０は、梁２６１ｃから梁２６１ｄまでに至る広い範囲に設けられている。
また、センサ２６０は、その一端部２６０ａと他端部２６０ｂが近接するように形成されている。
【０１３０】
２６２ａ、２６２ｂは、柱２６１ｂの側面２６１ｅに各々取り付けられた端子であり、これら端子２６２ａ、２６２ｂには、センサ２６０の抵抗測定時において、テスタ１（図１参照）のプローブ２ａ、２ｂが各々当接される。２６３ａ、２６３ｂは、センサ２６０の一端部２６０ａおよび他端部２６０ｂと端子２６２ａおよび端子２６２ｂとの間を各々接続するリード線であり、柱２６１ｂの内部に埋設されている。
【０１３１】
上記構成において、構造物２６１に亀裂、損傷等が発生していない状態では、テスタ１により測定される、センサ２６０の抵抗値は、非常に低い値である。
そして、今、構造物２６１に荷重が作用しているものとすると、該荷重により、構造物２６１に変形、断面積変化が生じることにより、センサ２６０に対して引っ張り力が作用する。従って、このときのセンサ２６０の抵抗値をテスタ１により測定すると、該抵抗値は、大きなものとなる。
【０１３２】
すなわち、センサ２６０を用いた場合には、測定抵抗値の変化から、構造物２６１の広範囲に亙って亀裂等の有無を１つのセンサにより判定することができる。
また、センサ２６０を用いた場合には、一端部２６０ａおよび他端部２６０ｂが近接配置されているため、センサ２６０等を楽に施工することができる。
【０１３３】
なお、上述した（Ｓ−２７）項においては、センサ２６０を平面的に配設した例について説明したが、これに限定されることなくセンサ２６０を構造物２６１の表面または内部に立体的に配設するようにしてもよい。
【０１３４】
（Ｓ−２８）図１９（ａ）および（ｂ）に示すセンサ２７０および２８０。図１９（ａ）に示すセンサ２７０は、（Ｓ−１）項〜（Ｓ−５）項、（Ｓ−７）項〜（Ｓ−１２）項、（Ｓ−１６）項、（Ｓ−１８）項または（Ｓ−１９）項において説明した直線状の各種センサ（以下、単体センサと称する）のうちいずれかのものが複数と、該複数の単体センサ間を接続するリード線（図示略）とから構成されている。
【０１３５】
すなわち、センサ２７０は、複数の上記単体センサが矩形線状に配設され、かつ複数の単体センサの各端部がリード線（図示略）により接続されたものである。このセンサ２７０は、図１８に示すセンサ２６０に代えて構造物２６１の表面に貼着されている。また、センサ２７０の一端部および他端部は、図１８に示すリード線２６３ａおよび２６３ｂを介して端子２６２ａおよび２６２ｂに各々接続されている。
なお、センサ２７０においては、リード線（図示略）を介することなく、複数の単体センサの各端部を直接、接続してもよい。
【０１３６】
図１９（ｂ）に示すセンサ２８０は、（Ｓ−１）項〜（Ｓ−５）項、（Ｓ−７）項〜（Ｓ−１２）項、（Ｓ−１６）項、（Ｓ−１８）項または（Ｓ−１９）項において説明した直線状の各種単体センサのうち、いずれかものものが複数と、該複数の単体センサ間を接続するリード線（図示略）とから構成されている。
【０１３７】
すなわち、センサ２８０は、複数の上記単体センサが三角波線状に配設され、かつ複数の単体センサの各端部がリード線（図示略）を介して各々接続されたものである。このセンサ２８０は、図１８に示すセンサ２６０に代えて構造物２６１の表面に貼着されている。また、センサ２８０の一端部および他端部は、図１８に示すリード線２６３ａおよび２６３ｂを介して端子２６２ａおよび２６２ｂに各々接続されている。
なお、センサ２８においては、リード線（図示略）を介することなく、複数の単体センサの各端部を直接、接続してもよい。
【０１３８】
上述したセンサ２７０または２８０を用いた場合には、センサ２６０（図１８参照）と同様にして測定抵抗値の変化から、構造物２６１の広範囲に亙って亀裂等の有無を１つのセンサにより判定することができる。
【０１３９】
（Ｓ−２９）図２０に示すセンサ２９０。
図２０に示すセンサ２９０は、上述した（Ｓ−１）項〜（Ｓ−５）項、（Ｓ−７）項〜（Ｓ−１２）項、（Ｓ−１６）項、（Ｓ−１８）項または（Ｓ−１９）項において説明した各種センサのうち、いずれかのものと同一構成とされており、可とう性を有している。
【０１４０】
このセンサ２９０は、同図に示すように波線形状に形成されており、図１８に示すセンサ２６０に代えて構造物２６１の表面に貼着されている。ここで、図１８において、センサ２６０に代えてセンサ２９０を用いる場合には、同図に示す端子２６２ａ、２６２ｂに代えて、図２０に示す端子２９１ａ、２９１ｂ、２９１ｃ、２９１ｄおよび２９１ｅが、柱２６１ｂの側面２６１ｅに各々取り付けられる。
【０１４１】
図２０に示す端子２９１ａは、センサ２９０の一端２９０ａに接続されており、端子２９１ｂ、２９１ｃおよび２９１ｄは、センサ２９０の中間点２９０ｂ、２９０ｃおよび２９０ｄに、リード線２９２ｂ、２９２ｃおよび２９２ｄを介して各々接続されている。
【０１４２】
上記構成において、センサ２９０により構造物２６１（図１８参照）の損傷状況等を検知する場合には、テスタ１（図１参照）のプローブ２ａ、２ｂが、例えば、端子２９１ａおよび端子２９１ｂに当接されることにより、センサ２９０のうち一部分の抵抗値が測定される。
従って、センサ２９０を用いた場合には、端子２９１ａ、２９１ｂ、２９１ｃ、２９１ｄおよび２９１ｅのうち、いずれか２つのものにテスタ１のプローブ２ａ、２ｂを当接することにより、センサ２９０における一部分の抵抗値を測定することができる。
このことから、センサ２９０を用いた場合には、構造物２６１における複数の狭範囲の損傷状況を細かく検知することができる。
【０１４３】
なお、上述した（Ｓ−２９）においては、波線形状のセンサ２９０を用いた例について説明したが、これのセンサ２９０の形状は直線、曲線等いずれであってもよい。
【０１４４】
（Ｓ−３０）図２１（ａ）および（ｂ）に示すセンサ３００。
図２１（ａ）は、センサ３００の構成およびその配設状況を示す側面図であり、図２１（ｂ）は、センサ３００の構成およびその配設状況を示す側断面図である。図２１（ａ）および（ｂ）において、３０１は、コンクリート等から構成された構造物であり、その内部には、複数の鉄筋３０２、３０２、・・・および複数のフープ筋３０３、３０３、・・・が各々埋設されている。
【０１４５】
センサ３００は、構造物３０１の内部に長手方向に埋設されており、上述した（Ｓ−１）項〜（Ｓ−３）項、（Ｓ−６）項、（Ｓ−７）項等において説明した各種センサのうちいずれかのものと同一構成とされている。このセンサ３００は、構造物３０１の損傷状況等を検知するものである。
【０１４６】
３０４は、センサ３００の他端部３００ｂと鉄筋３０２の他端部との間を接続するリード線である。
ここで、センサ３００の抵抗測定時においては、テスタ１（図１参照）のプローブ２ａおよび２ｂは、センサ３００の一端部３００ａおよび鉄筋３０２の一端部に各々当接される。すなわち、鉄筋３０２、３０３は、リード線の役目をしている。
【０１４７】
上記構成において、構造物３０１に荷重が作用して亀裂等が発生すると、センサ３００が破断して、センサ３００の抵抗値が非常に大きくなる。
従って、センサ３００を用いた場合には、テスタ１によりセンサ３００の抵抗値を測定することにより、測定抵抗値の変化より構造物３０１の損傷状況を判定することができる。
また、センサ３００を用いた場合には、鉄筋３０２、３０３がリード線の代用にされているので、施工が楽にでき、しかも施工コストが安いという効果が得られる。
【０１４８】
（Ｓ−３１）図２２（ａ）および（ｂ）に示すセンサ３１０Ａおよび３１０Ｂ。
図２２（ａ）は、センサ３１０Ａおよび３１０Ｂの構成およびその配設状況を示す平面図であり、図２２（ｂ）は、センサ３１０Ａおよびセンサ３１０Ｂの構成およびその配設状況を示す図であり、図２２（ａ）に示すＡ−Ａ線視断面図である。
図２２（ａ）および（ｂ）において、３１１は、コンクリート等が厚肉円筒に形成されてなる基礎杭であり、地表３１２に縦方向に打設されている。センサ３１０Ａは、上述した（Ｓ−１）項〜（Ｓ−３）項、（Ｓ−６）項、（Ｓ−７）項等において説明した各種センサのうちいずれかのものと同一構成とされている。
【０１４９】
上記センサ３１０Ａは、基礎杭３１１の内部に縦方向に一端部３１１ａから他端部３１１ｂまでに至って埋設されており、基礎杭３１１の損傷状況を検知する。センサ３１０Ｂは、基礎杭３１１の内部にセンサ３１０Ａに対して対向（図２２（ａ）参照）するようにして埋設されている。３１３は、基礎杭３１１の他端開口面を塞ぐ端面部材であり、導電性材料から構成されている。
【０１５０】
また、端面部材３１３には、センサ３１０Ａの他端部３１０Ａｂおよびセンサ３１０Ｂの他端部３１０Ｂｂが各々接続されている。すなわち、端面部材３１３は、リード線としての役目をしており、センサ３１０Ａとセンサ３１０Ｂとを電気的に接続している。
【０１５１】
上記構成において、センサ３１０Ａおよび３１０Ｂの抵抗値を測定する場合には、一端部３１０Ａａおよび一端部３１０Ｂａにテスタ１（図１参照）のプローブ２ａおよび２ｂが各々当接される。
従って、センサ３１０Ａおよび３１０Ｂを用いた場合には、基礎杭３１１に荷重等が作用したときの、センサ３１０Ａおよび３１０Ｂの抵抗値の変化をテスタ１により測定することにより、基礎杭３１１の損傷状況を判定することができる。
【０１５２】
以上説明したように、本発明の一実施形態による構造物の健全性判定装置によれば、テスタ１という極めて簡易な計器により、構造物の健全性（損傷状況）を判定することができるという効果が得られる。
【０１５３】
以上、本発明の一実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、センサとしては（Ｓ−３）項で説明したものを用いることに加えて、（Ｓ−１）項〜（Ｓ−３１）項で説明したような材料、形状、用途の各種のセンサを組み合わせて使用してもよい。
【０１５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、構造物に荷重が作用すると、センサに引っ張り力が作用することによりセンサの抵抗値が変化する。従って、本発明によれば、上記抵抗値を簡易な抵抗測定手段により測定することにより、実際に施工された構造物の健全性を簡単に判定することができるという効果が得られる。
【０１５５】
特に、本発明によれば、第１の引っ張り力以上第２の引っ張り力より小である荷重が作用すると、第１のセンサが破断してその抵抗値が大きくなる一方、第２のセンサが破断せずその抵抗値が小さいままとされる。
従って、本発明によれば、第１のセンサおよび第２のセンサの各抵抗値を簡易な抵抗測定手段により測定することにより、実際に施工された構造物に作用した荷重のおよその大きさを判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による構造物の健全性判定装置の概略構成を示す図である。
【図２】同一実施形態による構造物の健全性判定装置の別の概略構成を示す図である。
【図３】同一実施形態による構造物の健全性判定装置に用いられるセンサ１０、２０、３０、４０および５０の各構成を示す図である。
【図４】同一実施形態による構造物の健全性判定装置に用いられるセンサ６０および７０の各構成を示す図である。
【図５】同一実施形態による構造物の健全性判定装置に用いられるセンサ８０、９０および１００の各構成を示す図である。
【図６】同一実施形態による構造物の健全性判定装置に用いられるセンサ１１０および１２０の構成を示す図である。
【図７】同一実施形態による構造物の健全性判定装置に用いられるセンサ１３０の構成を示す図である。
【図８】同一実施形態による構造物の健全性判定装置に用いられるセンサ１４０の構成を示す図である。
【図９】同一実施形態による構造物の健全性判定装置に用いられるセンサ１５０の構成を示す図である。
【図１０】同一実施形態による構造物の健全性判定装置に用いられる構造用鉄筋ののびと応力との関係を表す特性図である。
【図１１】同一実施形態による構造物の健全性判定装置に用いられるセンサ１６０、１７０、１８０および１９０の各構成を示す図である。
【図１２】同一実施形態による構造物の健全性判定装置に用いられるセンサ２００の構成およびその配設状況を示す図である。
【図１３】同一実施形態による構造物の健全性判定装置に用いられるセンサ２１０Ａ、２１０Ｂの各構成およびそれらの配設状況を示す図である。
【図１４】同一実施形態による構造物の健全性判定装置に用いられるセンサ２２０の構成およびその配設状況を示す図である。
【図１５】同一実施形態による構造物の健全性判定装置に用いられるセンサ２３０の構成およびその配設状況を示す図である。
【図１６】同一実施形態による構造物の健全性判定装置に用いられるセンサ２４０の構成およびその配設状況を示す図である。
【図１７】同一実施形態による構造物の健全性判定装置に用いられるセンサ２５０Ａおよび２５０Ｂの構成およびそれらの配設状況を示す図である。
【図１８】同一実施形態による構造物の健全性判定装置に用いられるセンサ２６０の構成およびその配設状況を示す図である。
【図１９】同一実施形態による構造物の健全性判定装置に用いられるセンサ２７０および２８０の各構成およびそれらの配設状況を示す図である。
【図２０】同一実施形態による構造物の健全性判定装置に用いられるセンサ２９０の構成を示す図である。
【図２１】同一実施形態による構造物の健全性判定装置に用いられるセンサ３００の構成およびその配設状況を示す図である。
【図２２】同一実施形態による構造物の健全性判定装置に用いられるセンサ３１０Ａおよび３１０Ｂの各構成およびそれらの配設状況を示す図である。
【符号の説明】
１テスタ
２ａ、２ｂプローブ
３、１５１、２０１、２１２Ａ、２１２Ｂ、２２１、２３１、２５１、２６１、３０１構造物
４、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０、２００、２１０Ａ、２１０Ｂ、２２０、２３０、２４０、２５０Ａ、２５０Ｂ、２６０、２７０、２８０、２９０、３００、３１０Ａ、３１０Ｂセンサ
５、２４１、３１１基礎杭[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a structure soundness determination device used for determining the soundness of a structure.
[0002]
[Prior art]
Structures such as civil engineering and buildings are damaged by earthquake loads and wind loads, and sometimes collapse. For this reason, the structure is designed taking these loads into account, but the reasons for the damage nevertheless are the irregularities of the generation process, the time of occurrence, the size, This is because time and the like fluctuate statistically.
[0003]
Therefore, as is well known, as a method for measuring the width of a crack in order to detect the so-called soundness such as the presence or absence of a crack generated in a structure (for example, concrete), and thus the degree of the crack, the following methods have been used so far. Such a thing is put into practical use.
{Circle around (1)} A crack is visually observed and the width of the crack is read using a crack scale.
(2) An adhesive type resistance wire strain gauge (wire strain gauge) that is bonded to the surface of a structure.
(3) A non-contact type strain gauge (Carlson-type instrument) embedded in a structure.
{Circle around (4)} A contact type strain gauge (contact type strain gauge) having a steel ball driven into a metal plate as a reference point and bonded to the surface of a structure.
(5) A device using an electric displacement meter (π gauge).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the above-mentioned conventional method can be applied to a case where a crack test is performed on a concrete specimen as a structure in a laboratory, but when monitoring a crack of an outdoor structure actually constructed for a long time. It is impossible to apply the method as it is for the following reasons.
{Circle around (1)} Visual observation is difficult in terms of accuracy, and particularly when the surface of a structure is dirty, it is difficult to detect fine cracks.
Furthermore, the soundness of the following parts and places cannot be confirmed by visual observation.
(A) An underground part, a finishing material, a ceiling material, a cover (a waterproof layer on a roof or a tunnel lining, etc.), a shaded part of equipment piping, and a part narrow enough for a worker to enter.
(B) A place where high-altitude work is required and it is difficult to secure a safe work platform.
(C) Structures or underwater structures that are in contact with water or seawater.
(D) A place where (ultra) high-voltage equipment such as power station equipment is installed.
(E) Facilities that handle radioactive materials such as nuclear facilities and radioactive waste disposal sites.
(F) A place where a harmful gas (gas) or irritating odor (odor) is generated.
(G) Places that are prone to oxygen deficiency.
(H) Where there is dirt, light, noise, dust, vibration, etc. that should be avoided if possible.
(I) High temperature, high humidity places.
{Circle around (2)} The adhesive resistance wire strain gauge has difficulty in durability.
{Circle around (3)} Since the non-contact type strain gauge is expensive, the measuring points are limited.
{Circle around (4)} The pressing strain gauge requires time and effort to adhere to the surface of the structure, and there is a concern that the steel ball may rust.
{Circle around (5)} When used outdoors, the electric displacement meter has poor durability and is not practical.
The present invention has been made under such a background, and it is an object of the present invention to provide a structure soundness determination device capable of determining the soundness of a structure actually constructed using a simple instrument. And
[0005]
[Means for Solving the Problems]
Claim 1The invention described in (1) above includes a structure, a first sensor which is embedded in the structure and is made of a first conductive material which is broken by a tensile force equal to or greater than a first value, and A plurality of first terminals each connected to at least two points in the sensor;The same length as the first sensor,A second conductive material that is embedded inside the structure so as to be disposed close to the first sensor and breaks with a tensile force equal to or greater than a second value different from the first value; A second sensor, a plurality of second terminals respectively connected to at least two points of the second sensor, and a first terminal between at least two first terminals of the plurality of first terminals. And a resistance measuring means for measuring a second resistance value between at least two of the plurality of second terminals while measuring the measured value.
[0006]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a structure soundness determining apparatus according to an embodiment of the present invention. In this figure, reference numeral 1 denotes a tester for measuring the DC resistance or impedance of an object to be measured. One end of a probe 2a is connected to its terminal 1a, and one end of a probe 2b is connected to its terminal 1b. It is connected. The tester 1 is provided with a changeover switch (not shown), and the selection of the DC resistance measurement or the impedance measurement is performed by switching the changeover switch. Here, the capacitance component and the inductance component of the sensor 4 are measured by the impedance measurement.
[0007]
Reference numeral 3 denotes a structure, for example, a concrete structure having no reinforcing material such as a structural reinforcing bar inside, a reinforced concrete structure having the reinforcing material inside, a column, a beam, a wall, a brace, a stair, a base plate, Footing, foundation pile, etc. Reference numeral 4 denotes a sensor which is buried in the structure 3 in the lateral direction in the figure and which is formed of a conductive wire whose central part is bent, and one end 4a and one end 4b of which protrude from one side of the structure 3. ing. The sensor 4 detects the soundness of the structure 3. In measurement, the other end of the probe 2a is in contact with one end 4a of the sensor 4, and the other end of the probe 2b is in contact with one end 4b.
The specific configuration of the conductive wire 4 will be described later in detail.
[0008]
In the above configuration, it is assumed that no load is acting on the structure 3 in the direction of arrow A shown in FIG. Therefore, in this case, the shape of the structure 3 is indicated by a two-dot chain line in FIG.
In this state, the operator switches the changeover switch of the tester 1 to the DC resistance measurement side, and then brings the other ends of the probes 2a and 2b into contact with the one ends 4a and 4b of the conductive wire 4. As a result, the DC resistance value of the conductive wire 4 is displayed on the tester 1. In this case, if the conductive wire 4 is not damaged or disconnected, the DC resistance value is almost zero. is there. Therefore, since the DC resistance value is zero, the worker determines that the conductive wire 4 and thus the structure 3 have not been damaged or cracked.
[0009]
Now, a load is applied to the structure 3 in the direction of the arrow A shown in the figure due to the influence of an earthquake or the like, and the structure 3 is deformed from the shape indicated by the two-dot chain line to the shape indicated by the solid line. And Due to this deformation, it is assumed that cracks, damages, and the like have occurred in the structure 3 in the obstacle portion H, and the conductive wire 4 has been disconnected.
Here, in addition to the earthquake, in addition to earthquake, wind pressure, snow load, ice load, earth load, water pressure, wave pressure, tide pressure, ground deformation, natural load such as temperature, added dead load and live load, Examples include impacts, collisions, explosions, and artificial loads such as sinking due to mining and nearby construction.
In the above-described state, when the DC resistance value of the conductive wire 4 is measured by the tester 1 in the same manner as the operation described above, the DC resistance value is set to infinity. Thereby, the worker determines that the conductive wire 4 is disconnected and the structure 3 is damaged or cracked.
[0010]
Furthermore, when water penetrates into the fault location H while the sensor 4 is disconnected, the DC resistance value of the sensor 4 changes from infinity to a finite value. By monitoring the state of this change over a long period of time, it is determined that water has penetrated into the fault location H.
[0011]
On the other hand, when the changeover switch of the tester 1 is switched from the DC resistance value measurement side to the impedance measurement side by the operator, the tester 1 outputs an AC signal to the sensor 4 via the probe 2a and the probe 2b. Accordingly, the tester 1 displays the impedance of the sensor 4, that is, the capacitance component and the inductance component. The worker monitors the change in the impedance to grasp the damage state of the sensor 4 at the fault location H. This method of judging the soundness of the sensor 4 by the impedance measurement method is particularly effective when the measurement result by the DC resistance value measurement method is unstable.
[0012]
FIG. 2A is a plan view illustrating another schematic configuration of the structural soundness determination device according to the embodiment described above, and FIG. 2B is a line AA illustrated in FIG. FIG. 2A and 2B, parts corresponding to the respective parts in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
2A and 2B, a foundation pile 5 is provided instead of the structure 3 shown in FIG.
[0013]
The foundation pile 5 is a structural member that is vertically installed on the ground surface 6 and has a thick cylindrical shape. A substantially U-shaped sensor 4 is embedded in the thick portion of the foundation pile 5 from the pile head 5a to the pile tip 5b. That is, the sensor 4 has its central portion bent, and protrudes from the pile head 5a such that the ends 4a and 4b are close to each other.
[0014]
In the above configuration, the method of determining the soundness of the foundation pile 5 is the same as the structure soundness determination device described with reference to FIG. That is, when a load acts on the foundation pile 5 shown in FIG. 2B, for example, in the obstacle portion H shown in FIG. 2, the foundation pile 5 is cracked or damaged, and the conductive wire 4 is disconnected. In this state, when the DC resistance value of the sensor 4 is measured by the tester 1, the DC resistance value becomes a considerably large value. Thus, the operator determines that cracks, damage, and the like have occurred in the foundation pile 5.
[0015]
In addition, as the sensor 4 in the structure soundness determination apparatus according to the above-described embodiment, the sensors 60 and 70 described in the following paragraphs [0026] to [0036] as the item (S-3) (see FIG. 4). However, for convenience of explanation, other sensors and matters related thereto will also be described for reference.
(A) A material using conductive fibers or powder such as carbon as a material.
This type of sensor 4 is formed by bundling several hundred or more carbon fibers (specifically, at least 600 and at least 1,000 to 12,000 in 1000 units), or a mesh of carbon fibers. It is braided in a mat shape. The breaking elongation of this type of sensor 4 is about 0.38 to 2.2% in the case of pitch-based carbon fiber. When such a sensor 4 is used, the DC resistance value (impedance) caused by damage or breakage of the carbon fiber due to the deformation of the structure 3 changes.
[0016]
Therefore, according to the sensor 4, the relationship between the magnitude of the load acting on the structure 3 and the DC resistance value (impedance) is checked in advance by an experiment or the like, so that the actual DC resistance value (impedance) is used. The magnitude of the applied load can be known.
Consequently, according to the sensor 4, cracking, bending, shearing, compression (crushing), peeling, and the like of the structure 3 can be detected by measuring the change in the DC resistance value (impedance) with the tester 1.
[0017]
Next, a detailed configuration of the sensor 4 described in the above section (A) will be described.
(S-11) A long fiber (continuous yarn) of carbon is bundled into a string or string (hereinafter, collectively referred to as a carbon fiber string), or a sheet of carbon fiber (hereinafter, carbon fiber) Sheet).
As a method of using such a sensor 4, there is a method of attaching the sensor 4 to the surface of the structure in addition to a method of burying the sensor 4 inside the structure (see FIGS. 1 and 2). When the sensor 4 is used by sticking it to the surface of the structure in this manner, a resin or paint is applied to the sensor 4 or a sheet of plastics or the like is coated on the surface of the structure so as to cover the sensor 4. It is necessary to protect the sensor 4 by pasting.
[0018]
(S-12) Sensors 10, 20, 30, 40, and 50 shown in FIGS.
Hereinafter, the configuration of these sensors 10 and 20 will be described. 3A, 3C, 3E, 3G, and 3I are cross-sectional views showing the configurations of the sensors 10, 20, 30, 40, and 50. 3 (b), (d), (f), (h) and (j) are plan views showing the configurations of the sensors 10, 20, 30, 40 and 50.
[0019]
First, the sensor 10 shown in FIGS. 3A and 3B includes a carbon fiber string 11 and a sheet member 12. As described above, the carbon fiber string 11 is formed by bundling long fibers (continuous yarn) of carbon into a string or a string. The sheet member 12 is formed of a strip of plastics, and a carbon fiber string 11 is adhered in a longitudinal direction to a central portion of the surface of the sheet member 12.
In some applications, the sheet member 12 has a tape-like shape in which an adhesive is applied to the back surface. This type of sheet member 12 is suitable for use in the case where it is attached to the surface of the structure 3 (see FIG. 1) or the foundation pile 5 (see FIG. 2).
[0020]
The sensor 20 shown in FIGS. 3C and 3D includes a carbon fiber sheet 21 and a sheet member 22. The carbon fiber sheet 21 is formed by forming carbon fibers into a sheet as described above. The basic structure and the material of the sheet member 22 are the same as those of the sheet member 12 shown in FIG.
[0021]
At the center of the surface of the sheet member 22, a carbon fiber sheet 21 is stuck in the longitudinal direction. In some cases, an adhesive is applied to the back surface of the sheet member 22. This type of sensor 20 is suitable for use when sticking to the surface of the structure 3 (see FIG. 1) or the foundation pile 5 (see FIG. 2).
[0022]
The sensor 30 shown in FIGS. 3E and 3F includes a carbon fiber string 31 and a covering member 32. This carbon fiber string 31 has the same configuration as the carbon fiber string 11 (see FIG. 3B). The covering member 32 is formed of a thick band of plastics, which is an insulating material, and covers the outer peripheral surface of the carbon fiber string 31 shown in FIG.
In this type of sensor 30, since the outer peripheral surface of the carbon fiber string 31 is entirely insulated, if the material of the structure 3 and the foundation pile 5 is a conductive material such as concrete, reinforcing steel, It is suitable for the purpose of preventing a short circuit due to contact between the fiber string 31 and the structure 3 or the like.
When the sensor 30 is used, the insulation between the carbon fiber strings 31 and between the carbon fiber strings 31 and the structures 3 and the like can be secured even when two or more sensors 30 are used in an overlapping manner. In this case, handling is very easy.
[0023]
Further, the sensor 40 shown in FIGS. 3G and 3H includes a carbon fiber string 41 and a plastics resin 42. The carbon fiber string 41 has the same configuration as the carbon fiber string 11 (see FIG. 3B). The plastics resin 42 coats the entire outer peripheral surface of the carbon fiber string 11. This type of sensor 40 is suitable for the purpose of preventing a short circuit due to contact with the carbon fiber string 41 and the structure 3 or the like in the same manner as the sensor 30, and is very easy to handle at the time of installation. .
[0024]
The sensor 50 shown in FIGS. 3I and 3J is composed of a carbon fiber string 51 and plastics resins 52 and 53. The carbon fiber string 51 has the same configuration as the carbon fiber string 11. The outer peripheral surface of the carbon fiber string 51 is coated with a plastics resin 52 and a plastics resin 53 over a predetermined length.
[0025]
That is, in the carbon fiber string 51, there are a portion coated with the plastics resin 52 and the plastics resin 53 and a portion not coated.
Since this type of sensor 50 is configured to be partially insulated only at locations where the structure 3 and the like need to be insulated, the sensor 50 is manufactured as compared with the sensor 40 (FIGS. 3G and 3H). There is an advantage that the cost is low.
[0026]
(S-3) Two or more types of carbon fiber strings or carbon fiber sheets having different elongations at break are used as the sensors described in the above items (S-11) and (S-12).
Hereinafter, this type of sensor will be described with reference to FIGS. 4A and 4C are cross-sectional views illustrating the configuration of the sensors 60 and 70, and FIGS. 4B and 4D are plan views illustrating the configuration of the sensors 60 and 70.
[0027]
The sensor 60 shown in FIGS. 4A and 4B includes a first carbon fiber string 61A, a second carbon fiber string 61B, and a sheet member 62. The basic configuration of the first carbon fiber string 61A and the second carbon fiber string 61B is the same as the configuration of the carbon fiber string 11 (see FIG. 3B). However, the first carbon fiber strings 61A and the second carbon fiber strings 61B have different elongation at break.
[0028]
That is, the first carbon fiber string 61A has a smaller elongation with respect to the predetermined tensile stress than the second carbon fiber string 61B. Therefore, when the first carbon fiber string 61A and the second carbon fiber string 61B are gradually subjected to a tensile stress increasing at a constant increase rate, the first carbon fiber string 61A becomes the second carbon fiber string. Breaks before 61B. More specifically, in the case described above, the increase in the resistance value of the first carbon fiber string 61A is larger than the increase in the resistance value of the second carbon fiber string 61B.
[0029]
Further, the first carbon fiber string 61A is completely broken when a tensile stress equal to or more than the first value acts, and in this case, the resistance value becomes theoretically infinite or dramatically large. Become. On the other hand, the second carbon fiber string 61B is completely broken when a tensile stress greater than or equal to the second value (> first value) is applied, and in this case, the resistance value is infinitely or dramatically increased. Value.
[0030]
Further, the characteristics indicating the relationship between the increase in the resistance value and the elongation in the first carbon fiber string 61A and the second carbon fiber string 61B are known in advance through experiments and the like.
[0031]
The first carbon fiber strings 61A and the second carbon fiber strings 61B are arranged in parallel at regular intervals. The sheet member 62 has the same configuration as the above-described sheet member 12 (see FIG. 3B). The first carbon fiber string 61A and the second Each of the carbon fiber strings 61B is stuck.
[0032]
According to the structural soundness determination device using the sensor 60 described above, since the first carbon fiber string 61A and the second carbon fiber string 61B having different elongation at break are used, the first carbon fiber From both the resistance value of the string 61A and the resistance value of the second carbon fiber string 61B, the magnitude of the tensile stress applied to the structure 3 (see FIG. 1) and the like can be known in detail.
[0033]
For example, when the resistance value of the first carbon fiber string 61A is infinite and the resistance value of the second carbon fiber string 61B is very small, the tensile stress acting on the structure 3 or the like Is greater than or equal to the first value and smaller than the second value.
When each of the resistance values of the first carbon fiber string 61A and the second carbon fiber string 61B is infinite, the magnitude of the tensile stress applied to the structure 3 or the like is not less than the second value. It can be inferred.
[0034]
The sensor 70 shown in FIGS. 4C and 4D includes a first carbon fiber string 71A, a second carbon fiber string 71B, and a sheet member 72. The configuration of each of the first carbon fiber string 71A and the second carbon fiber string 71B is the same as the configuration of each of the first carbon fiber string 61A and the second carbon fiber string 61B shown in FIG. It has been.
That is, the first carbon fiber string 71A and the second carbon fiber string 71B have different elongation at break.
[0035]
Further, the first carbon fiber strings 71A and the second carbon fiber strings 71B are arranged in parallel at regular intervals. The sheet member 72 is made of the same material as the sheet member 62 (see FIG. 4B), and covers each outer peripheral surface of the first carbon fiber string 71A and the second carbon fiber string 71B. . That is, the first carbon fiber string 71A and the second carbon fiber string 71B are integrally covered with the sheet member 72 as shown in FIG.
[0036]
According to the structure soundness determination apparatus using the above-described sensor 70, the magnitude of the tensile stress applied to the structure 3 (see FIG. 1) and the like can be known in detail in the same manner as the sensor 60.
In the sensors 60 and 70 described above, the first carbon fiber string 61A, the second carbon fiber string 61B, the first carbon fiber string 71A, and the second carbon fiber string 71B are replaced with the carbon fibers described above. A fiber sheet may be used.
[0037]
(S-14) Sensors 80, 90 and 100 shown in FIGS. 5 (a) to 5 (h).
Hereinafter, the configuration of these sensors 80, 90 and 100 will be described. Here, FIGS. 5A, 5C, and 5F are cross-sectional views showing the configuration of the sensors 80, 90, and 100. FIG. FIGS. 5B, 5D, and 5G are plan views showing the configurations of the sensors 80, 90, and 100. FIG. FIG. 5E is a right side view illustrating the configuration of the sensor 90, and FIG. 5H is a rear view illustrating the configuration of the sensor 100.
[0038]
First, the sensor 80 shown in FIGS. 5A and 5B includes a carbon fiber string 81 and a sheet member 82. The material of the carbon fiber string 81 is the same as that of the carbon fiber string 11 shown in FIG. 3A, and is bent in a substantially U shape from the center. The sheet member 82 has the same configuration as the sheet member 12 (see FIG. 3A). A carbon fiber string 81 is stuck to the center of the surface of the sheet member 82 in the longitudinal direction.
[0039]
The sensor 90 shown in FIGS. 5C, 5D, and 5E includes a carbon fiber string 91 and a sheet member 92. The carbon fiber string 91 has the same configuration and shape as the carbon fiber string 81, and is bent into a substantially U-shape from the center. The sheet member 92 has the same configuration as the sheet member 12 (see FIG. 3A), but has a through hole 92a penetrating from one surface to the other surface at one end. The U-shaped portion of the carbon fiber string 91 penetrates through the through hole 92a. That is, one half of the carbon fiber string 91 is attached to the surface of the sheet member 92 shown in FIG. 5E, and the other half of the carbon fiber string 91 is attached to the back surface of the sheet member 92. It is stuck.
[0040]
The sensor 100 shown in FIGS. 5F, 5G, and 5H includes a carbon fiber string 101, a sheet member 102, and a carbon fiber string 103. The carbon fiber string 101 has the same configuration and shape as the carbon fiber string 81 (see FIG. 5B). The sheet member 102 has the same configuration as the sheet member 82 (see FIG. 5B), and has a carbon fiber string 101 shown in FIG. I have. The carbon fiber string 103 has the same configuration and shape as the carbon fiber string 101, and is stuck to the center of the back surface of the sheet member 102 shown in FIG.
[0041]
In addition, in the above-described sensors 80, 90, and 100, instead of the carbon fiber strings 81, 91, 101, and 103, a U-shaped carbon fiber sheet may be used.
[0042]
(S-15) The sensors 110 and 120 shown in FIGS.
Hereinafter, the configuration of these sensors 110 and 120 will be described. 6A and 6C are cross-sectional views illustrating the configuration of the sensors 110 and 120, and FIGS. 6B and 6D are plan views illustrating the configuration of the sensors 110 and 120.
First, the sensor 110 shown in FIGS. 6A and 6B includes a carbon fiber string 111 and a plurality of annular members 112, 112,...
[0043]
The carbon fiber string 111 has the same configuration as the carbon fiber string 11 shown in FIG. The annular members 112, 112,... Are formed by forming a plastic resin into an annular shape, and are disposed at regular intervals. Further, a carbon fiber string 111 is penetrated through each hole of the annular members 112, 112,....
[0044]
Further, the annular member 112 is excellent in adhesion to mortar or concrete as a material of the structure 3 (see FIG. 1) or the foundation pile 5 (see FIG. 2).
Therefore, in the structural soundness determination apparatus according to one embodiment, when the above-described sensor 110 is used, the sensor 110 is closely attached to mortar or concrete, so that a so-called slip-through state does not occur. The effect is obtained.
As a result, when the sensor 110 is used, the effect that the soundness of the structure 3 or the like can be detected with high accuracy can be obtained.
[0045]
The sensor 120 shown in FIGS. 6C and 6D includes a carbon fiber string 121 and a sheet member 122. The carbon fiber string 121 has the same configuration as the carbon fiber string 81 shown in FIG. 5B described above, and has a substantially U-shaped shape. The sheet member 122 serves as a covering member that covers the outer peripheral surface of the carbon fiber string 121. A plurality of through-holes 122a penetrating from the front surface to the rear surface at regular intervals in the longitudinal direction are provided in the center thereof. Are formed respectively. These through holes 122a, 122a,... Serve to improve the adhesion of the sensor 120 to mortar or concrete, similarly to the sheet member 122 described above.
[0046]
Therefore, in the structural soundness determination apparatus according to one embodiment, when the above-described sensor 120 is used, the sensor 120 is closely attached to the mortar or concrete in the same manner as the sensor 110, and the sensor 120 is There is no situation in which the player slips through.
As a result, when the sensor 120 is used, there is an effect that the soundness of the structure can be accurately detected.
[0047]
(S-16) Among reinforced plastics (RP) made of carbon fiber (reinforcing material) and epoxy resin, those processed into a rod shape by a pultrusion molding method (CFRP). This type of sensor has very high strength because the carbon fibers are oriented linearly.
[0048]
(S-17) A molded product of a reinforcing material of a fiber bundle in which carbon fiber (CF) and glass fiber (GF) are bundled, and a reinforced plastic (IRP) made of a resin such as epoxy or vinyl ester ( CFGFRP).
The shape of this type of sensor is a rod shape, a rectangular shape, a sheet shape, a net shape, or the like. In addition, the above-described glass fiber, which is the material of this type of sensor, is replaced with a ceramic fiber, an aramid fiber, and a cellulose resin as necessary.
[0049]
(S-18) A plastics liquid or sol before curing, in which conductive powder (particles) is dispersed, is impregnated into a fiber bundle formed by bundling glass fibers, and then cured.
Here, as the conductive powder (particles), carbon powder, ceramic powder of oxide, oxide, nitride and carbide, metal powder and the like are used. In addition, the conductive powder (particles) is arbitrarily selected from spherical, flake, whisker, and the like. Here, the whisker-shaped powder refers to a short beard-like crystal of a cat, and the material of the powder is Fe, Al₂O₃, SiC, Si₃N₄And the like.
A sensor using this whisker-shaped powder as a material has mechanical properties such that the powder has no defect and therefore has extremely high tensile strength.
[0050]
The size of the above-mentioned conductive powder (particles) is not particularly limited. As such conductive powder (particles), for example, carbon (carbon black or graphite) powder or ceramic powder such as titanium carbide or titanium nitride is used.
In addition, the above-mentioned glass fiber is replaced with a ceramic fiber, an aramid fiber, or a cellulose resin as needed.
In addition, in this type of sensor, steel or conductive short carbon fiber may be used as the conductive powder (particles) described above.
[0051]
(S-9) A conductive powder or conductive short fibers dispersed and mixed in a plastics material.
However, in this type of sensor, since the plastics material has a high insulating property, the mixing ratio of the conductive powder or the conductive short fiber is increased in order to secure a predetermined or higher conductivity. Alternatively, the conductive short fibers need to be in close contact with each other.
When this type of sensor is used, when a load such as tension, compression, bending, or shear acts on the structure 3 (see FIG. 1) or the like, the sensor is deformed. At this time, in the sensor, the resistance value changes due to a change in the contact state between the conductive powders or the conductive short fibers.
[0052]
(S-110) A conductive powder or conductive short fibers adhered to the surface of a plastic sheet member.
Hereinafter, the configuration of this type of sensor will be described with reference to FIGS. 7 (a) and 7 (b). FIG. 7A is a cross-sectional view illustrating the configuration of the sensor 130, and FIG. 7B is a plan view illustrating the configuration of the sensor 130.
The sensor 130 shown in FIG. 7A includes a sheet member 131 and a conductive powder 132. The sheet member 131 has the same configuration as the sheet member 12 shown in FIG. 3A, and the entire surface of the sheet member 131 is coated with a conductive powder 132 shown in FIG. I have.
[0053]
In the case where the sensor 130 is attached to the surface of the foundation pile 5 or the like shown in FIG. 1 and used, an adhesive applied to the back surface of the sheet member 131 is used. Further, in this case, in order to protect the surface of the sensor 130, a resin or paint is applied to the surface of the sensor 130, or a sheet of plastics or the like is attached.
On the other hand, when the sensor 130 is buried inside the foundation pile 5 or the like shown in FIG. Is used.
[0054]
(S-11) A powder or fine particles of a conductive material applied linearly to the surface of the structure 3 (see FIG. 1) or the foundation pile 5 (see FIG. 2 (b)).
When this type of sensor is applied and formed on the surface of the structure 3 or the like, a carbon spray in which a powder of a conductive material is sprayed together with an adhesive in a mist state, or a conductive powder in which silver powder is mixed in an organic solvent. A conductive adhesive, a conductive paint, or the like is used.
When this type of sensor is applied to the surface of the structure 3 or the like, the sensor may be applied to the surface of the structure 3 after forming a base such as an epoxy resin on the surface of the structure 3 or the like. Good. By forming the base, the degree of fixation of the conductive material is improved.
When this type of sensor is applied to the surface of the structure 3 or the like, the surface of the sensor may be protected by applying a resin or paint to the surface of the sensor or attaching a plastic sheet to the sensor. Just fine.
[0055]
According to the above configuration, when a load is applied to the structure 3 to cause cracks on its surface, the sensor applied to the surface also cracks, and the resistance value of the sensor increases. By monitoring the change in the resistance value by the above-described method, the damage state of the structure 3 can be known.
[0056]
(S- 12) The sensor 140 shown in FIGS. 8A and 8B.
FIG. 8A is a cross-sectional view illustrating a configuration of the sensor 140, and FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line AA illustrated in FIG. 8A.
In the sensor 140 shown in FIGS. 8A and 8B, 141 is a cylindrical member formed by forming hard plastics into a cylindrical shape. 142 is a conductive powder that is tightly sealed inside the cylindrical member 141.
As the conductive powder 142, in the same manner as described in the section (S-8), a carbon powder, a ceramic powder of an oxide, an oxide, a nitride, and a carbide, a metal powder, and the like are used. In addition, the conductive powder 142 is arbitrarily selected from those having a spherical shape, a flake shape, a whisker shape, or the like.
[0057]
143a is a sealing member that seals one opening 141a of the cylindrical member 141, and is made of a conductive material. Reference numeral 144a denotes a terminal attached to the sealing member 143a, and the other end of the probe 2a (see FIG. 1) is in contact with the terminal at the time of resistance measurement. 143b is a sealing member for sealing the other opening 141b of the cylindrical member 141, and is made of a conductive material. Reference numeral 144b denotes a terminal attached to the sealing member 143b, and the other end of the probe 2b (see FIG. 1) is in contact with the terminal when measuring resistance.
The sensor 140 is embedded inside the structure 3 shown in FIG. 1 or inside the foundation pile 5 shown in FIG.
[0058]
In the above configuration, when a load acts on the structure 3 or the like, the structure 3 or the like and the sensor 140 are deformed according to the magnitude of the load. Then, when the amount of deformation exceeds a certain value, the structure 3 and the like, and eventually the cylindrical member 141 of the sensor 140, are damaged. As a result, the conductive powder 142 spills out of the damaged portion of the cylindrical member 141, and as a result, the resistance value between the terminals 144a and 144b becomes a very large value or infinite.
Therefore, when the sensor 140 is used, the damage state of the structure 3 or the like can be known by measuring the resistance value with the tester 1 (see FIG. 1).
[0059]
(S-13) The sensor 150 shown in FIGS. 9A and 9B.
FIG. 9A is a front sectional view showing the configuration of the sensor 150, and is a sectional view taken along line BB shown in FIG. 9B. FIG. 9B is a side sectional view showing the configuration of the sensor 150, and is a sectional view taken along line AA shown in FIG. 9A.
In the sensor 150 shown in FIGS. 9A and 9B, reference numeral 151 denotes a structure such as concrete, and a small-diameter communication portion 151a communicating from one end surface Ta to the other end surface Tb shown in FIG. Have.
[0060]
Reference numeral 152 denotes a conductive powder densely sealed in the communicating portion 151a of the structure 151. As the conductive powder 152, a carbon powder or the like is used in the same manner as described in the section (S-8). Used. 153a is a sealing member that seals one opening of the communication portion 151a, and is made of a conductive material.
[0061]
Reference numeral 154a denotes a terminal attached to the sealing member 153a, and the other end of the probe 2a (see FIG. 1) is brought into contact with the terminal 154a when measuring resistance. 153b is a sealing member for sealing the other opening of the communication portion 151a, and is made of a conductive material. Reference numeral 154b denotes a terminal attached to the sealing member 153b, and the other end of the probe 2b (see FIG. 1) is brought into contact with the terminal 154b during resistance measurement.
[0062]
In the above configuration, when a load equal to or more than a certain amount acts on the structure 151, a crack or the like is generated in the structure 151 near the communication portion 151a. As a result, the conductive powder 152 enters the crack, so that the resistance between the terminal 154a and the terminal 154b becomes a very large value or infinite.
Therefore, when the sensor 150 is used, the damage state of the structure 151 can be known by measuring the resistance value with the tester 1 (see FIG. 1).
[0063]
(B) Sensor made of conductive metal rod
Hereinafter, this type of sensor will be described in detail.
(S-114) A sensor using a structural reinforcing bar or an assembled reinforcing bar used for a concrete structure as a sensor.
In this type of sensor, an outer peripheral surface of a structural reinforcing bar is coated with an insulating material such as a silicon resin or an epoxy resin.
[0064]
Here, the relationship between the extension and the stress of the structural reinforcing bar (for example, the steel bar for deformed concrete / deformed bar SD295A or the assembled reinforcing bar) will be described with reference to FIG. The characteristic line K1 shown in this figure represents the extension stress characteristic of the structural reinforcing bar.
As can be seen from the characteristic line K1, the structural reinforcing steel reaches the yield point when the expansion reaches 0.2% to 0.5%, and reaches the breaking point when the expansion reaches 19%. That is, the structural rebar breaks when its growth exceeds 19%, and its resistance value becomes very large or infinite.
[0065]
Therefore, by measuring the resistance between both ends of the structural reinforcing bar with the tester 1 (see FIG. 1), when the measured resistance value becomes very large or infinite, the structural reinforcing bar breaks, Consequently, it is possible to know that the structure itself has been damaged.
As the above-described sensor, a sensor reinforcing bar may be newly used in addition to the existing structural reinforcing bar.
[0066]
(S-15) Of the plurality of structural reinforcing bars buried in the structure, at least one specific structural reinforcing bar (hereinafter, referred to as a structural sensor reinforcing bar) is used as a sensor. What was.
Specifically, the structural sensor reinforcing bar is formed by coating an insulating material on a portion that is in electrical contact with another structural reinforcing bar. Further, as another insulating method, a spacer made of an insulating material may be interposed between the structural sensor reinforcing bar and another structural reinforcing bar.
That is, this type of sensor (structural sensor reinforcing bar) is electrically independent of other structural reinforcing bars.
Further, the extension stress characteristic of this structural sensor reinforcing bar is represented by a characteristic line K1 shown in FIG.
[0067]
In the above configuration, when a load equal to or more than a certain value acts on the structure, and the structural sensor rebar extends 19% or more (see FIG. 10), the structure is broken. As a result, the resistance value between both ends of the structural sensor rebar becomes very large or infinite. Therefore, when the structural sensor rebar is used as a sensor, it is possible to know that the structural sensor rebar itself has broken by measuring the resistance value with the tester 1 (see FIG. 1).
[0068]
(S-16) A sensor using a conductive material having a breaking extension of 0.2% to 5%.
This type of sensor has a stretch stress characteristic represented by characteristic lines K2 and K3 shown in FIG. That is, as can be seen from the characteristic lines K2 and K3 shown in FIG. 10, this type of sensor breaks at G2% or G3 (> G2%)%. The above-mentioned ratios G2 and G3 fall within the above-mentioned range of 0.2% to 5%.
Here, the above 0.2% to 5% corresponds to the range near the yield point in the sensor (structural reinforcing bar) described in (S-14) and (S-15).
[0069]
Further, as a material for this type of sensor, an aluminum alloy, an aluminum forged material, an aluminum alloy wrought material, a magnesium forged material, or the like is used.
Here, examples of the composition of the aluminum alloy and the fracture propagation thereof are shown below.
<Composition> <Stretching>
□ Al-3.5Mg-2.7Li-0.3Mn 2%
□ Al-3Li-1.3Mn 1%
□ Al-3Li-3Mg-0.2Zr 3%
[0070]
Further, this type of sensor has a structural reinforcing bar (see (S-14) and (S-15)) having a growth-stress characteristic represented by a characteristic line K1 (see FIG. 10) inside a structure. ).
[0071]
In the above configuration, when a load acts on the structure, both the structural reinforcing bar and the sensor gradually extend. Then, when the spread reaches 0.2% shown in FIG. 10, the structural reinforcing steel reaches the yield point. When the growth further reaches G2%, the sensor breaks. At this time, while the resistance value of the structural reinforcing bar hardly changes, the resistance value of the sensor is set to a very large value or infinite.
[0072]
When the load on the structure becomes zero before the growth reaches 10% (see FIG. 10), that is, before the structural reinforcing bar is damaged, the structural reinforcing bar is not damaged and the structural reinforcing bar is not damaged. Nobi returns to zero.
On the other hand, the sensor remains broken even when the load on the structure becomes zero.
[0073]
Therefore, when this type of sensor is used, when the resistance value of the sensor measured by the tester 1 is a very large value or infinite, at least a load near the yield point acts on the structural reinforcing bar. You can know.
Note that the sensor described in the above-mentioned section (S-14) or (S-15) cannot detect that a load near the yield point has acted on the structural rebar.
That is, when a load near the yield point is applied to the structural reinforcing bar, no damage occurs to the structural reinforcing bar, so that the resistance value of the structural reinforcing bar does not change.
[0074]
(S-17) A sensor using two sensors described in (S-116).
This type of sensor has a breaking elongation of, for example, a sensor having a G2% shown in FIG. 10 (hereinafter, referred to as a first sensor) and a sensor having a breaking elongation of G3% (> G2%) shown in FIG. 2). That is, the first sensor and the second sensor have different elongations at break.
Further, the first sensor and the second sensor are arranged near the inside of a structure having a structural reinforcing bar.
[0075]
In the above configuration, when a load acts on the structure, the structural reinforcing bar, the first sensor, and the second sensor extend together. Then, when the extension is not less than G2% and less than G3% shown in FIG. 10, only the first sensor is broken. Furthermore, when the above-mentioned growth exceeds G3% shown in FIG. 10, the second sensor is also broken.
Further, when the above-mentioned elongation becomes 19% or more as shown in FIG. 10, the structural rebar also breaks.
[0076]
Therefore, when this type of sensor is used, it is possible to know the load acting on the structural reinforcing bar by measuring the resistance values of the first sensor and the second sensor with the tester 1 (see FIG. 1). it can.
That is, when the respective resistance values of the first sensor, the second sensor, and the structural reinforcing bar are almost zero, the load corresponding to G2% (see FIG. 10) acts on the structural reinforcing bar. I understand.
[0077]
When the resistance value of the first sensor is very large or infinite and the resistance values of the second sensor and the structural reinforcing bar are very small, the growth is not less than G2% and less than G3. It can be seen that the load corresponding to the range acted on the structural rebar.
When each of the resistance values of the first sensor, the second sensor, and the structural reinforcing bar is a very large value or an infinite value, the load corresponding to 19% of growth (see FIG. 10) is applied to the structure. It has acted on the rebar.
[0078]
(S- 18) Sensors 160, 170, 180 and 190 shown in FIGS.
These sensors 160, 170, etc. are each made of the same material as the sensor described in (S-16), and have a substantially rod shape. These sensors 160, 170 and the like are embedded inside the structure 3 (see FIG. 1) or the foundation pile 5 (see FIG. 2B).
On both sides of the sensor 160 shown in FIG. 11A, a plurality of semicircular cutouts 160a, 160a,... Are formed at regular intervals. .. Formed on the right side of the sensor 160 and the cutouts 160a, 160a,.
[0079]
Further, a plurality of triangular cutouts 170a, 170a,... Are formed on both sides of the sensor 170 shown in FIG. The cutouts 170a, 170a,... Formed on the right side of the sensor 170 and the cutouts 170a, 170a,.
[0080]
Further, a plurality of semicircular cutouts 180a, 180a,... Are formed on both sides of the sensor 180 shown in FIG. The notch portions 180a, 180a,... Formed on the right side of the sensor 170 and the notch portions 180a, 180a,.
Further, a plurality of triangular cutouts 190a, 190a,... Are formed on both sides of the sensor 190 shown in FIG. The notch portions 190a, 190a,... Formed on the right side of the sensor 190 and the notch portions 190a, 190a,.
[0081]
In the above configuration, when a load acts on the sensor 160 shown in FIG. 11A, the load concentrates on the notches 160a. Thereby, the sensor 160 is broken from the notch 160a. That is, when the sensor 160 is used, since the cutouts 160a, 160a,... Are formed, the cutouts 160a, 160a,.
The operation and effect when the sensors 170, 180 and 190 are used are the same as those of the sensor 160.
[0082]
(C) A sensor using a conductive metal foil.
(S-19) In this type of sensor, a conductive metal foil is formed on the surface of a film, tape or sheet made of plastics. As a method of forming the metal foil, a method of attaching the metal foil to the surface of the film or the like with an adhesive, a method of plating, and a method of vacuum deposition are used.
[0083]
(D) A sensor comprising at least two or more electrodes.
The basic concept of this type of sensor is based on the polarization resistance method of measuring the electric resistance value of a mortar or concrete as a structure sandwiched between two electrodes. That is, this type of sensor detects whether or not mortar or concrete has been damaged due to tension, compression (crushing), bending, shearing, and the like, and the degree of damage.
Also, the feature of this sensor is that it is intended to directly grasp the state of only mortar or concrete in which there is no inclusion that changes the mechanical characteristics as much as possible in the monitoring target part.
Hereinafter, this type of sensor will be described in detail.
[0084]
(S-20) A sensor including two electrodes.
This type of sensor includes a first electrode and a second electrode, and copper (foil), steel, stainless steel, aluminum, graphite, or the like is used as a material for the first and second electrodes. ing. Further, the shapes of the first and second electrodes are a circular cross section, a rectangular cross section, a sheet shape, a concave cross section, and a cylindrical shape. The first electrode is embedded inside a structure made of concrete or mortar, while the second electrode is embedded inside the structure so as to face the first electrode. Have been.
Further, only concrete or mortar is interposed between the first electrode and the second electrode, but no reinforcing bar or the like is present.
[0085]
Further, a first terminal and a second terminal are provided on one end surface of the structure, respectively, and the first and second terminals are interposed between the first electrode and the second electrode. When the resistance value of the concrete or mortar to be measured is measured, the probes 2a and 2b of the tester 1 (see FIG. 1) are respectively brought into contact.
In addition, the first terminal and the first electrode and the second terminal and the second electrode are connected by lead wires.
[0086]
In the above configuration, it is assumed that no crack or damage has occurred in concrete or mortar interposed between the first electrode and the second electrode when no load is applied to the structure. In this state, when the probes 2a and 2b are brought into contact with the first and second terminals, the resistance value of concrete or mortar is measured by the tester 1. Hereinafter, this measurement result is referred to as a first resistance value.
[0087]
Now, assuming that a crack or the like occurs in concrete or mortar due to the load acting on the structure, the resistance value measured by the tester 1 at this time is a value larger than the above-described first measurement value. . Therefore, in this case, it can be known that cracks or the like have occurred in the concrete or mortar.
[0088]
(S- 21) Sensor 200 shown in FIGS. 12 (a) and 12 (b).
Hereinafter, the configuration of the sensor 200 will be described with reference to FIGS. FIG. 12A is a sectional view taken along line BB shown in FIG. 12B, and FIG. 12B is a side sectional view showing the configuration of the sensor 200, which is shown in FIG. It is AA sectional drawing.
[0089]
Reference numeral 201 shown in FIG. 12A is a structure, which is formed in a prism shape by concrete. Reference numerals 202, 202,... Denote four rebars embedded in the structure 201 in the longitudinal direction. Reference numeral 203 denotes a reinforcing bar provided so as to go around the reinforcing bars 202, 202,..., And is buried inside the structure 201.
[0090]
In FIG. 12B, reference numeral 204 denotes high-conductivity concrete forming a part of the structure 201, which is formed in a substantially short prism shape at the center of the structure 201. The highly conductive concrete 204 is made of concrete or mortar mixed with a conductive powder, and has a higher conductivity than the surrounding structure 201. This conductive powder is of the same type as the conductive powder described in the above section (S-8). Further, in the highly conductive concrete 204, conductive short fibers made of steel, carbon, or the like may be used instead of the conductive powder.
[0091]
205a is a substantially plate-shaped first electrode provided so as to be in contact with the upper end surface of the highly conductive concrete 204. 205b is a second electrode, which is provided so as to be in contact with the lower end surface of the highly conductive concrete 204 and to be opposed to the first electrode 205a.
[0092]
206a is a terminal for resistance measurement attached to one end surface 201a of the structure 201, and the probe 2a of the tester 1 (see FIG. 1) is in contact with the terminal. Reference numeral 206b denotes a resistance measurement terminal attached to one end surface 201a of the structure 201, and the probe 2b of the tester 1 is brought into contact with the terminal. 207a is a first lead wire inserted between the first electrode 205a and the first terminal 206a. 207b is a second lead wire inserted between the second electrode 205b and the second terminal 206b.
[0093]
In the above configuration, it is assumed that no crack or damage occurs in the highly conductive concrete 204 interposed between the first electrode and the second electrode when no load is applied to the structure. In this state, when the probes 2a and 2b come into contact with the first terminal 206a and the second terminal 206b, the resistance value of the highly conductive concrete 204 is measured by the tester 1.
[0094]
Now, assuming that a load acts on the structure 201 and cracks or the like occur in the structure 201 and the highly conductive concrete 204, the resistance value of the highly conductive concrete 204 measured by the tester 1 becomes very large. . Here, the difference between the resistance value before cracking or the like in the highly conductive concrete 204 and the resistance value after cracking or the like is larger than that in the above-described item (S-20). This is because the highly conductive concrete 204 is a good conductor and therefore has a higher rate of change in resistance than pure concrete having semiconductor properties. Therefore, when the sensor 200 is used, the measurement sensitivity can be improved as compared with the case of the item (S-20).
[0095]
(S-22) Sensors 210A and 210B shown in FIGS. 13 (a) and 13 (b).
FIG. 13A is a cross-sectional view illustrating a configuration of the sensor 210A. In this figure, 212A is a structure made of concrete or mortar, and has a substantially prismatic shape.
The sensor 210A is buried inside the structure 212A, and includes three sets (six) of electrodes 211a1, 211a1, electrodes 211a2, 211a2, and electrodes 211a3, 211a3. The electrodes 211a1 and 211a1 are arranged to face each other, and the electrodes 211a2 and 211a2 are arranged to face each other and are arranged in parallel to the electrodes 211a1 and 211a1. Further, the electrodes 211a3, 211a3 are arranged to face each other and are arranged in parallel with the electrodes 211a2, 211a2.
[0096]
Further, at the time of resistance measurement, the probes 2a and 2b of the tester 1 (see FIG. 1) are connected to the electrodes 211a1, 211a1, the electrodes 211a2, 211a2, and the electrodes 211a3, 211a3 via a plurality of lead wires (not shown). .
[0097]
In the above configuration, when no crack or the like has occurred in the structure 212A in the past, each resistance value of the structure 212A existing between the electrodes 211a1, 211a1, 211a2, 211a2, and 211a3, 21a3 is a relatively small value. It is.
Then, it is assumed that a load acts on the structure 212A, and a crack C1 is generated in the structure 212A existing between the electrodes 211a1 and 211a1 shown in FIG. In this state, when the probes 2a and 2b are connected to the electrodes 211a1 and 211a1 via lead wires (not shown), the tester 1 measures a very large resistance value.
Similarly, when the electrodes 211a2, 211a2 and the electrodes 211a3, 211a3 are connected via the lead wires, a relatively small resistance value is measured by the tester 1.
Therefore, in this case, it is determined from the three measurement results that the crack C1 has occurred in the structure 210A existing between the electrodes 211a1 and 211a1.
[0098]
Further, it is assumed that a load acts on the structure 212A, and a crack C2 longer than the crack C1 is generated in the structure 210A existing between the electrodes 211a1 and 211a1 and the electrodes 211a2 and 211a2 shown in FIG. In this state, when the probes 2a and 2b are connected to the electrodes 211a1 and 211a1 and the electrodes 211a2 and 211a2 via lead wires (not shown), the tester 1 measures a very large resistance value.
Similarly, when the electrodes 211a3 and 211a3 are connected via the lead wires, the tester 1 measures a relatively small resistance value.
Therefore, in this case, from these three measurement results, it is determined that a crack C2 has occurred in the structure 210A existing between the electrodes 211a1 and 211a1 and the electrodes 211a2 and 211a2.
[0099]
Further, it is assumed that a load is applied to the structure 212A, and a crack C3 longer than the crack C2 is generated in the structure 212A existing between the electrodes 211a1, 211a1, the electrodes 211a2, 211a2, and the electrodes 211a3, 211a3 shown in FIG. . In this state, when the probes 2a and 2b are connected to the electrodes 211a1 and 211a1, the electrodes 211a2 and 211a2, and the electrodes 211a3 and 211a3 via lead wires (not shown), the tester 1 measures a very large resistance value.
Therefore, in this case, from these three measurement results, it is determined that a crack C3 has occurred in the structure 210A existing between the electrodes 211a1, 211a1, the electrodes 211a2, 211a2, and the electrodes 211a3, 211a3.
[0100]
FIG. 13B is a cross-sectional view illustrating a configuration of the sensor 210B. In this figure, 212B is a structure made of concrete or mortar, and has a substantially prismatic shape.
The sensor 210B is buried inside the structure 212B, and includes two (four) electrodes 211b1, 211b1 and electrodes 211b2, 211b2. The electrodes 211b1 and 211b1 are disposed to face each other in the horizontal direction in the figure, and the probes 2a and 2b of the tester 1 (see FIG. 1) are connected to the electrodes 211b1 and 211b1 via two lead wires (not shown). Is done. The electrodes 211b2, 211b2 are arranged to face each other in the vertical direction in the figure, and probes 2a, 2b are connected to the electrodes 211b2, 211b2 via lead wires (not shown). That is, the electrodes 211b1 and 211b2 and the electrodes 211b2 and 211b2 are arranged in a substantially cross shape.
[0101]
In the above configuration, when a load has not acted on the structure 212B in the past, the resistance value of the structure 212B existing between the electrodes 211b1 and 211b1 and the electrodes 211b2 and 211b2 is a relatively small value.
Now, it is assumed that a load is applied to the structure 212B, and a crack C4 shown in the drawing is generated in the structure 210B existing between the electrodes 211b1 and 211b1 and not existing between the electrodes 211b2 and 211b2. .
In this state, when the probes 2a and 2b are connected to the electrodes 211b1 and 211b1 via lead wires (not shown), the tester 1 measures a very large resistance value. Similarly, when the probes 2a and 2b are connected to the electrodes 211b2 and 211b2 via lead wires (not shown), the tester 1 measures a relatively small resistance value.
Therefore, in this case, from these two measurement results, it is determined that the crack C4 has occurred at the position shown in FIG.
[0102]
In addition, it is assumed that a load acts on the structure 212B, and a crack C5 shown in the drawing occurs in the structure 212B existing between the electrodes 211b2 and 211b2 and not existing between the electrodes 211b1 and 211b1.
In this state, when the probes 2a and 2b are connected to the electrodes 211b1 and 211b1 via lead wires (not shown), the tester 1 measures a relatively small resistance value. On the other hand, when the probes 2a and 2b are connected to the electrodes 211b2 and 211b2 via lead wires (not shown), the tester 1 measures a very large resistance value.
Therefore, in this case, from these two measurement results, it is determined that the crack C5 has occurred at the position shown in FIG.
[0103]
In addition, it is assumed that a load acts on the structure 212B, and a crack C6 shown in the drawing is generated in the structure 212B existing between the electrodes 211b1 and 211b1 and the electrodes 211b2 and 211b2.
In this state, when the probes 2a and 2b are connected to the electrodes 211b2 and 211b2 via lead wires (not shown), the tester 1 measures a very large resistance value. On the other hand, when the probes 2a and 2b are connected to the electrodes 211b1 and 211b1 via lead wires (not shown), a resistance value slightly smaller than the above-described large resistance value is measured.
Therefore, in this case, from these two measurement results, it is determined that the crack C6 has occurred at the position shown in FIG.
[0104]
(S-123) A sensor using the following as the sensor (electrode) described in the above (S-120) to (S-122).
(I) Structural reinforcing bars and assembly bars.
However, when the above-mentioned structural reinforcing bars and assembly bars are used as electrodes, it is necessary to insulate other than necessary parts. For example, application of resin or coating of plastics can be considered for insulation.
(Ii) The sensor described in the paragraphs (S-116) and (S-118).
(Iii) The carbon fiber sheet or carbon fiber string described above.
(Iv) Mortar or concrete mixed with conductive powder or conductive short fibers.
However, the resistance value of the mortar or concrete is set to a value low enough to be used for an electrode.
[0105]
Next, main uses of the various sensors described in the above-mentioned sections (S-1) to (S-23) will be described.
First, the destruction and damage of structures (rebar, concrete) are roughly classified into the following four.
(I) Breakage and damage of reinforcing bars
(Ii) Concrete cracks and cracks (horizontal, vertical, diagonal)
(Iii) Peeling of concrete
(Iv) Concrete crushing, breaking, buckling
[0106]
When diagnosing the destruction or damage shown in the above item (i), for example, the sensors described in the items (S-6), (S-7), (S-14) to (S-18) Is preferred.
In the case of diagnosing the destruction or damage shown in the above (ii), for example, (S-6), (S-7), (S-9), (S-12), The sensors described in the paragraphs (S-13) and (S-20) to (S-23) are preferable.
Further, when diagnosing destruction or damage described in the above item (iv), for example, the items (S-1) to (S-5), (S-8) to (S-11), ( The sensors described in the sections (S-18) to (S-23) are preferable.
[0107]
(S-24) Sensors 220 and 220 'shown in FIGS. 14 (a) and 14 (b).
FIG. 14A is a cross-sectional view illustrating a configuration of the sensor 220 and an arrangement state thereof. In this drawing, reference numeral 221 denotes a structure made of concrete or the like, which has a substantially prismatic shape. Reference numerals 222, 222,... Are four reinforcing bars embedded in the structure 221 in the longitudinal direction. Reference numeral 223 denotes a hoop bar buried inside the structure 221 so as to surround the reinforcing bars 222, 222,.
[0108]
The sensor 220 is the same as any of the sensors described in the paragraphs (S-1) to (S-5), (S-10), (S-18), and (S-19). It is configured. The sensor 220 is embedded inside the structure 221 along the outer peripheral surface, and both ends of the sensor 220 are connected to terminals 224 a and 224 b attached to one side surface of the structure 221, respectively. The terminals of the probes 2a and 2b of the tester 1 (see FIG. 1) are brought into contact with these terminals 224a and 224b during resistance measurement.
[0109]
In the above configuration, when a load is applied to the structure 221, peeling and cracking (vertical and diagonal directions) occur in the structure 221, and in the worst case, crushing, breaking, and buckling occur. Shall be. Thereby, the cross-sectional area of the structure 221 increases, and the perimeter increases. As the cross-sectional area of the structure 221 increases, a tensile force acts on the sensor 220, so that the resistance value of the sensor 220 changes. Therefore, when the sensor 220 is used, the probes 2a and 2b of the tester 1 (see FIG. 1) are brought into contact with the terminals 224a and 224b, and the change in the resistance value of the sensor 220 is measured. Can be determined.
[0110]
Further, when a load in the elastic region of the structure 221 acts on the structure 221, the structure 221 is distorted in the lateral direction at a ratio of the Poisson's ratio to the strain in the direction in which the load acts. That is, in this case, the structure 221 is distorted to such an extent that it is not destroyed. When a tensile force acts on the sensor 220 in accordance with the amount of strain, the resistance value of the sensor 220 changes.
Therefore, in this case, by measuring the change in the resistance value of the sensor 220 with the tester 1, it can be determined that a load in the elastic region has acted on the structure 221.
[0111]
FIG. 14B is a cross-sectional view showing the configuration of the sensor 220 'and another arrangement thereof. In this figure, parts corresponding to the respective parts in FIG. 14A are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In FIG. 14B, a sensor 220 'is provided instead of the sensor 220 shown in FIG.
The sensor 220 'shown in FIG. 14B is attached along the outer peripheral surface of the structure 221 and has the above-described items (S-1) to (S-4), (S-10), and ( It has the same configuration as any one of the various sensors described in the section S-11) and the section S-19.
The operation using the sensor 220 'is the same as the operation using the sensor 220 shown in FIG.
[0112]
(S-25) Sensors 230 and 240 shown in FIGS. 15 and 16.
FIG. 15 is a partially cut-away side view showing the configuration of the sensor 230 and the arrangement thereof.
In FIG. 15, reference numeral 231 denotes a structure made of concrete or the like, in which columns 231a and 231b and beams 231c and 231d are orthogonal to each other. The sensor 230 is a string-shaped or sheet-shaped sensor having the same configuration as the sensors 220 and 220 'described in the above section (S-24). The sensor 230 is wound along the outer peripheral surfaces of the columns 231a and 231b.
[0113]
The terminals 232a and 232b are respectively attached to the side surfaces of the pillar 231b, and the probes 2a and 2b of the tester 1 (see FIG. 1) are brought into contact with the terminals 232a and 232b at the time of resistance measurement. 233a is a lead wire connecting between one end 230a of the sensor 230 and the terminal 232a, and 233b is a lead wire connecting between the other end 230b of the sensor 230 and the terminal 232b.
[0114]
In the above configuration, when a load acts on the structure 231 and the column 231a or the column 231b of the structure 231 is deformed to increase the cross-sectional area, a tensile force acts on the sensor 230, and the resistance value of the sensor 230 decreases. Change. Therefore, by measuring the resistance value of the sensor 230 by the tester 1, it can be determined that a load is applied to the structure 231.
As described above, when the sensor 230 is used, the damage state of the structure 231 can be detected over a wide range of the structure 231.
[0115]
In the section (S-25), an example in which the sensor 230 is wound along the outer peripheral surfaces of the columns 231a and 231b has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the outer peripheral surfaces of the beams 231c and 231d may be used. The sensor 230 may be wound along. In the section (S-25), the sensor 230 may be embedded along the outer peripheral surface inside the structure 231 in the same arrangement state as the sensor 230 shown in FIG.
[0116]
FIG. 16 (b) is a side view showing the configuration of the sensor 240 and the arrangement thereof, and FIG. 16 (a) is a plan view showing the configuration of the foundation pile 241 shown in FIG. 16 (b).
In FIGS. 16A and 16B, reference numeral 241 denotes a foundation pile formed of concrete or the like, which has a thick cylindrical shape. The sensor 240 has the same configuration as the sensor 230 (see FIG. 15), and is wound around the upper outer peripheral surface of the foundation pile 241. 242a and 242b are terminals attached to one end surface 241a of the foundation pile 241, respectively, and the probes 2a and 2b of the tester 1 (see FIG. 1) abut against these terminals 242a and 242b, respectively, at the time of resistance measurement. Is done. 243a is a lead connecting between one end 240a of the sensor 240 and the terminal 242a. 243b is a lead connecting between the other end 240b of the sensor 240 and the terminal 242b.
[0117]
In the above configuration, when a load acts on the foundation pile 241 and the cross-sectional area of the foundation pile 241 increases, a pulling force acts on the sensor 240 and the resistance value of the sensor 240 changes. Therefore, by measuring the resistance value of the sensor 240 by the tester 1, it can be determined that a load has been applied to the foundation pile 241.
[0118]
(S-26) Sensors 250A and 250B shown in FIG.
FIG. 17 is a partially cut-away side sectional view showing the configuration of the sensors 250A and 250B and the arrangement thereof.
Reference numeral 251 shown in FIG. 17 is a structure made of concrete or the like, in which columns 251a and 251b and beams 251c and 251d are orthogonal to each other. Inside the pillars 251a, 251b, a plurality of structural reinforcing bars 256, 256, and a plurality of hoop bars 257, 257,... So as to surround the structural reinforcing bars 256, 256 in the longitudinal direction, respectively. It is buried.
[0119]
Also, inside the beams 251c, 251d, structural reinforcing bars 258, 258, and a plurality of hoop bars 259, 259,... Are respectively buried so as to surround the structural reinforcing bars 258, 258. I have.
[0120]
The sensor 250A includes a first electrode 252A, a second electrode 253A, a terminal 254A, and a lead wire 255A. The sensor 250A detects a resistance value of a structure 251 interposed between the first electrode 252A and the second electrode 253A. The first electrode 252A is buried inside the joint between the beam 251d and the column 251b, and is insulated from the adjacent structural reinforcing bars 258 and 256. Here, the first electrode 252A has the same configuration as any one of the various sensors described in the above section (S-10) or (S-19).
[0121]
The second electrode 253A is opposed to the first electrode 252A, and is attached to the surface of the structure 251. The second electrode 253A has the same configuration as any of the various sensors described in the above-mentioned section (S-10), (S-11) or (S-19). The terminal 254A is attached to the surface of the beam 251d. The lead wire 255A is a lead wire connecting between the first electrode 252A and the terminal 254A, and is buried inside the beam 251d.
When measuring the resistance value of the structure 251 interposed between the first electrode 252A and the second electrode 253A, the probe of the tester 1 (see FIG. 1) is connected to the terminal 254A and the second electrode 253A. 2a and 2b are respectively abutted.
[0122]
The sensor 250B includes a first electrode 252B, a second electrode 253B, a terminal 254B, and a lead wire 255B. This sensor 250B detects the resistance value of the structure 251 interposed between the first electrode 252B and the second electrode 253B. The first electrode 252B is buried inside the joint between the beam 251c and the column 251b, and is insulated from the adjacent structural reinforcing bars 258 and 256. In addition, the first electrode 252B has the same configuration as the above-described first electrode 252A.
[0123]
The second electrode 253B is disposed to face the first electrode 252B, and is attached to the surface of the structure 251. The second electrode 253B has the same configuration as the above-described second electrode 253A. The terminal 254B is attached to the surface of the beam 251c. The lead wire 255B is a lead wire for connecting between the first electrode 252B and the terminal 254B, and is buried inside the beam 251c.
When measuring the resistance value of the structure 251 interposed between the first electrode 252B and the second electrode 253B, the probe of the tester 1 (see FIG. 1) is connected to the terminal 254B and the second electrode 253B. 2a and 2b are respectively abutted.
[0124]
In the above structure, when no crack or the like is generated in the structure 251, the first electrode 252A and the second electrode 253A and the first electrode 252B and the second electrode 253B each have no crack. Each resistance value of the interposed structure 251 is a relatively small value (hereinafter, referred to as a reference resistance value).
[0125]
Now, it is assumed that a crack C is generated at a position shown in FIG. That is, at the joint between the beam 251d and the column 251b, the concrete (the structure 251) has peeled off. As this peeling progresses, a situation occurs in which the concrete separates from the main body of the structure 251 or falls off.
[0126]
In this state, when probes 2a and 2b (see FIG. 1) are brought into contact between second electrode 253A and terminal 254A of sensor 250A, first electrode 252A and second electrode 253A are connected to tester 1 by tester 1. The resistance value of the structure 251 interposed therebetween is measured. This measured resistance value is larger than the above-described reference resistance value because the crack C has occurred. Therefore, when the sensor 250A is used, the state of the crack C, that is, the concrete peeling state, can be determined based on the amount of change in the measured resistance value with respect to the reference resistance value or the measured resistance value.
[0127]
In the above section (S-26), a part of the structural reinforcing bars 258, 258 may be used as electrodes instead of the first electrode 252A and the first electrode 252B.
In the above-mentioned section (S-26), the structural reinforcing bars 256 and 258 or the hoop bars 257 and 259 are used as the first electrodes instead of the sensors 250A and 250B, and the carbon fiber strings or carbon fibers described above are used. A sensor using a sheet as the second electrode may be used. This sensor has a structure in which a carbon fiber string or a carbon fiber sheet is buried in the vicinity of structural reinforcing bars 256 and 258 or hoop bars 257 and 259 inside a structure 251.
[0128]
(S-27) A wavy sensor 260 shown in FIG.
FIG. 18 is a side view showing the configuration of the sensor 260 and the arrangement thereof.
Reference numeral 261 shown in FIG. 18 denotes a structure made of concrete or the like, in which columns 261a and 261b and beams 261c and 261d are orthogonal to each other.
The sensor 260 may be configured as described above in (S-1) to (S-5), (S-7) to (S-12), (S-16), (S-18), or (S-18). It has the same configuration as any one of the various sensors described in the item -19), and has flexibility.
[0129]
The sensor 260 is formed in a wavy line shape as shown in FIG. That is, the sensor 260 is provided in a wide range from the beam 261c to the beam 261d.
The sensor 260 is formed such that one end 260a and the other end 260b are close to each other.
[0130]
The terminals 262a and 262b are terminals attached to the side surface 261e of the pillar 261b, and the terminals 262a and 262b are respectively contacted by the probes 2a and 2b of the tester 1 (see FIG. 1) when the resistance of the sensor 260 is measured. Touched. 263a and 263b are lead wires for connecting between the one end 260a and the other end 260b of the sensor 260 and the terminal 262a and the terminal 262b, respectively, and are buried inside the pillar 261b.
[0131]
In the above configuration, in a state where no crack, damage, or the like has occurred in the structure 261, the resistance value of the sensor 260 measured by the tester 1 is a very low value.
Now, assuming that a load is acting on the structure 261, the load causes a deformation and a change in the cross-sectional area of the structure 261, so that a tensile force acts on the sensor 260. Therefore, when the resistance value of the sensor 260 at this time is measured by the tester 1, the resistance value becomes large.
[0132]
That is, when the sensor 260 is used, the presence or absence of a crack or the like over a wide range of the structure 261 can be determined by one sensor from the change in the measured resistance value.
When the sensor 260 is used, the one end 260a and the other end 260b are arranged close to each other, so that the sensor 260 and the like can be easily constructed.
[0133]
In the above-mentioned section (S-27), an example in which the sensor 260 is disposed in a plane is described. However, the present invention is not limited to this, and the sensor 260 is disposed three-dimensionally on the surface or inside the structure 261. It may be provided.
[0134]
(S-28) Sensors 270 and 280 shown in FIGS. 19 (a) and (b). The sensor 270 shown in FIG. 19A includes the items (S-1) to (S-5), (S-7) to (S-12), (S-16), and (S-18). ) Or any of the various linear sensors (hereinafter, referred to as a single sensor) described in the section (S-19), and a lead wire (not shown) for connecting the plurality of single sensors. It is composed of
[0135]
That is, the sensor 270 includes a plurality of the single sensors arranged in a rectangular line shape, and ends of the plurality of the single sensors connected by lead wires (not shown). This sensor 270 is attached to the surface of the structure 261 instead of the sensor 260 shown in FIG. One end and the other end of the sensor 270 are connected to terminals 262a and 262b via lead wires 263a and 263b shown in FIG.
In the sensor 270, each end of the plurality of single sensors may be directly connected without using a lead wire (not shown).
[0136]
The sensor 280 shown in FIG. 19B includes the items (S-1) to (S-5), (S-7) to (S-12), (S-16), and (S-18). ) Or (S-19), any one of the various linear single sensors described above includes a plurality of linear sensors and a lead wire (not shown) connecting the plurality of single sensors. .
[0137]
That is, the sensor 280 is configured such that the plurality of single sensors are arranged in a triangular wave line shape, and each end of the plurality of single sensors is connected to each other via a lead wire (not shown). This sensor 280 is attached to the surface of the structure 261 instead of the sensor 260 shown in FIG. Further, one end and the other end of the sensor 280 are connected to terminals 262a and 262b via lead wires 263a and 263b shown in FIG. 18, respectively.
In the sensor 28, each end of the plurality of single sensors may be directly connected without using a lead wire (not shown).
[0138]
When the above-described sensor 270 or 280 is used, the presence or absence of a crack or the like over a wide range of the structure 261 is determined by one sensor from a change in the measured resistance value in the same manner as the sensor 260 (see FIG. 18). can do.
[0139]
(S-29) The sensor 290 shown in FIG.
The sensor 290 illustrated in FIG. 20 includes the above-described items (S-1) to (S-5), (S-7) to (S-12), (S-16), and (S-18). It has the same configuration as any one of the various sensors described in the section or the section (S-19), and has flexibility.
[0140]
This sensor 290 is formed in a wavy line shape as shown in the figure, and is attached to the surface of the structure 261 instead of the sensor 260 shown in FIG. Here, in FIG. 18, when the sensor 290 is used instead of the sensor 260, the terminals 291a, 291b, 291c, 291d, and 291e shown in FIG. 20 are replaced with the pillars 261b instead of the terminals 262a and 262b shown in FIG. Is attached to each side surface 261e.
[0141]
Terminal 291a shown in FIG. 20 is connected to one end 290a of sensor 290, and terminals 291b, 291c and 291d are connected to intermediate points 290b, 290c and 290d of sensor 290 via lead wires 292b, 292c and 292d, respectively. It is connected.
[0142]
In the above-described configuration, when the sensor 290 detects the damage state or the like of the structure 261 (see FIG. 18), the probes 2a and 2b of the tester 1 (see FIG. 1) contact, for example, the terminals 291a and 291b. As a result, the resistance value of a part of the sensor 290 is measured.
Therefore, when the sensor 290 is used, the probe 2a, 2b of the tester 1 is brought into contact with any two of the terminals 291a, 291b, 291c, 291d, and 291e, so that a part of the resistance value of the sensor 290 is obtained. Can be measured.
Thus, when the sensor 290 is used, it is possible to finely detect a plurality of narrow-range damage situations in the structure 261.
[0143]
In the above (S-29), an example using the wavy sensor 290 has been described, but the shape of the sensor 290 may be any of a straight line, a curve, and the like.
[0144]
(S-30) The sensor 300 shown in FIGS. 21 (a) and 21 (b).
FIG. 21A is a side view showing the configuration of the sensor 300 and the arrangement thereof, and FIG. 21B is a side sectional view showing the configuration of the sensor 300 and the arrangement thereof. 21A and 21B, reference numeral 301 denotes a structure made of concrete or the like, and a plurality of reinforcing bars 302, 302,... And a plurality of hoop bars 303, 303,.・・ Are buried respectively.
[0145]
The sensor 300 is buried in the longitudinal direction inside the structure 301, and will be described in the above-described items (S-1) to (S-3), (S-6), (S-7), and the like. It has the same configuration as any one of the various sensors described above. The sensor 300 detects a damage state of the structure 301 and the like.
[0146]
A lead wire 304 connects between the other end 300b of the sensor 300 and the other end of the reinforcing bar 302.
Here, when the resistance of the sensor 300 is measured, the probes 2a and 2b of the tester 1 (see FIG. 1) are in contact with one end 300a of the sensor 300 and one end of the reinforcing bar 302, respectively. That is, the rebars 302 and 303 serve as lead wires.
[0147]
In the above configuration, when a load is applied to the structure 301 to cause a crack or the like, the sensor 300 breaks, and the resistance value of the sensor 300 becomes extremely large.
Therefore, when the sensor 300 is used, by measuring the resistance value of the sensor 300 by the tester 1, the damage state of the structure 301 can be determined from a change in the measured resistance value.
Further, when the sensor 300 is used, since the reinforcing bars 302 and 303 are used as substitutes for the lead wires, the construction can be performed easily and the construction cost can be reduced.
[0148]
(S-31) Sensors 310A and 310B shown in FIGS.
FIG. 22A is a plan view showing the configuration of the sensors 310A and 310B and the arrangement thereof, and FIG. 22B is a diagram showing the configuration of the sensors 310A and 310B and the arrangement thereof. FIG. 23 is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG.
In FIGS. 22A and 22B, reference numeral 311 denotes a foundation pile formed by forming concrete or the like into a thick-walled cylinder, which is vertically installed on the ground surface 312. The sensor 310A has the same configuration as any one of the various sensors described in the above-described items (S-1) to (S-3), (S-6), (S-7), and the like. ing.
[0149]
The sensor 310 </ b> A is embedded vertically from one end 311 a to the other end 311 b inside the foundation pile 311, and detects a damage state of the foundation pile 311. The sensor 310B is embedded inside the foundation pile 311 so as to face the sensor 310A (see FIG. 22A). 313 is an end member for closing the other end opening surface of the foundation pile 311 and is made of a conductive material.
[0150]
The other end 310Ab of the sensor 310A and the other end 310Bb of the sensor 310B are connected to the end member 313, respectively. That is, the end face member 313 serves as a lead wire, and electrically connects the sensor 310A and the sensor 310B.
[0151]
In the above configuration, when measuring the resistance values of the sensors 310A and 310B, the probes 2a and 2b of the tester 1 (see FIG. 1) are in contact with the one end 310Aa and the one end 310Ba, respectively.
Therefore, when the sensors 310A and 310B are used, the damage state of the foundation pile 311 is measured by measuring the change in the resistance value of the sensors 310A and 310B when a load or the like acts on the foundation pile 311 by the tester 1. Can be determined.
[0152]
As described above, according to the structural soundness determination apparatus according to the embodiment of the present invention, the soundness (damage state) of the structure can be determined by the extremely simple instrument of the tester 1. Is obtained.
[0153]
As described above, one embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like within a range not departing from the gist of the present invention. Are also included in the present invention.
For example, in addition to using the sensors described in the section (S-3), various sensors of the materials, shapes, and uses described in the sections (S-1) to (S-31) are used. They may be used in combination.
[0154]
【The invention's effect】
As explained above,The present inventionAccording to the above, when a load acts on a structure, a tensile force acts on the sensor, so that the resistance value of the sensor changes. Therefore,The present inventionAccording to the above, by measuring the resistance value with a simple resistance measuring means, it is possible to easily determine the soundness of the actually constructed structure.
[0155]
In particular, the inventionAccording to the above, when a load greater than or equal to the first pulling force and smaller than the second pulling force is applied, the first sensor breaks and its resistance value increases, while the second sensor does not break and its resistance increases. The value is left small.
Therefore,The present inventionAccording to the above, it is possible to determine the approximate magnitude of the load applied to the actually constructed structure by measuring each resistance value of the first sensor and the second sensor by a simple resistance measuring means. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a structural soundness determination device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing another schematic configuration of the structural soundness determination device according to the same embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing each configuration of sensors 10, 20, 30, 40, and 50 used in the structural soundness determination device according to the same embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing each configuration of sensors 60 and 70 used in the structural soundness determination device according to the same embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing each configuration of sensors 80, 90, and 100 used in the structural soundness determination device according to the same embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of sensors 110 and 120 used in the structural soundness determination device according to the same embodiment.
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a sensor 130 used in the structural soundness determination device according to the same embodiment.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a sensor 140 used in the structural soundness determination device according to the same embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a sensor 150 used in the structural soundness determination device according to the same embodiment.
FIG. 10 is a characteristic diagram showing a relationship between extension and stress of a structural reinforcing bar used in the structural soundness determination device according to the same embodiment.
FIG. 11 is a diagram showing each configuration of sensors 160, 170, 180, and 190 used in the structural soundness determination device according to the same embodiment.
FIG. 12 is a diagram showing a configuration and an arrangement state of a sensor 200 used in the structural soundness determination device according to the same embodiment.
FIG. 13 is a diagram showing each configuration of sensors 210A and 210B used in the structure soundness judging device according to the same embodiment and the state of their arrangement.
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a sensor 220 used in the structural soundness determination apparatus according to the same embodiment and an arrangement state thereof.
FIG. 15 is a diagram showing a configuration of a sensor 230 used in the structural soundness determination device according to the same embodiment and an arrangement state thereof.
FIG. 16 is a diagram showing a configuration and an arrangement state of a sensor 240 used in the structural soundness determination device according to the same embodiment.
FIG. 17 is a diagram showing a configuration of sensors 250A and 250B used in the structural soundness determination apparatus according to the same embodiment and a state of their arrangement.
FIG. 18 is a diagram showing a configuration and an arrangement state of a sensor 260 used in the structural soundness determination device according to the same embodiment.
FIG. 19 is a diagram showing each configuration of sensors 270 and 280 used in the structural soundness determination device according to the same embodiment, and the state of their arrangement.
FIG. 20 is a diagram showing a configuration of a sensor 290 used in the structural soundness determination device according to the same embodiment.
FIG. 21 is a diagram showing a configuration of a sensor 300 used in a structural soundness determination device according to the same embodiment and an arrangement state thereof.
FIG. 22 is a diagram showing each configuration of sensors 310A and 310B used in the structural soundness determination apparatus according to the same embodiment and the state of their arrangement.
[Explanation of symbols]
1 Tester
2a, 2b probe
3, 151, 201, 212A, 212B, 221, 231, 251, 261, 301 Structure
4, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210A, 210B, 220, 230, 240, 250A, 250B, 260, 270, 280, 290, 300, 310A, 310B Sensor
5, 241, 311 Foundation pile

Claims

Structures,
A first sensor buried inside the structure and made of a first conductive material that breaks with a tensile force equal to or greater than a first value;
A plurality of first terminals respectively connected to at least two points in the first sensor;
The first sensor has the same length as the first sensor, is buried inside the structure so as to be disposed close to the first sensor, and has a pulling force equal to or greater than a second value different from the first value. A second sensor comprising a second conductive material that breaks;
A plurality of second terminals respectively connected to at least two points in the second sensor;
Measuring a first measurement between at least two first terminals of the plurality of first terminals, while measuring a second resistance between at least two second terminals of the plurality of second terminals; An apparatus for determining the soundness of a structure, comprising: a resistance measuring means for measuring a value.