コンクリート充填状況検査方法
【課題】コンクリート建造物の建設作業において、簡便で、正確で、信頼性が高く、且つ安価で経済性が高いコンクリート充填状況検査方法を提供する。
【解決手段】コンクリート建造物建設の施工時に、表面に金属鉄を有する資材１０２を用いてコンクリート充填空間を形成する工程と、金属鉄と自然電位が異なった導電部材からなる電極板１１４の複数をコンクリート充填空間内に間隔を有して配置する工程と、コンクリート充填空間内にフレッシュコンクリート１０５を充填した状態で、表面に金属鉄を有する資材１０２と電極板１１４との間に発生する電位差を電位差測定手段１１０を用いて測定することによりフレッシュコンクリート１０５の充填状況を検査する工程と、を有するコンクリート充填状況検査方法である。
【解決手段】コンクリート建造物建設の施工時に、表面に金属鉄を有する資材１０２を用いてコンクリート充填空間を形成する工程と、金属鉄と自然電位が異なった導電部材からなる電極板１１４の複数をコンクリート充填空間内に間隔を有して配置する工程と、コンクリート充填空間内にフレッシュコンクリート１０５を充填した状態で、表面に金属鉄を有する資材１０２と電極板１１４との間に発生する電位差を電位差測定手段１１０を用いて測定することによりフレッシュコンクリート１０５の充填状況を検査する工程と、を有するコンクリート充填状況検査方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート充填状況検査方法に係り、より詳しくは、コンクリート建造物の建設作業において、簡便で、正確で、信頼性が高く、且つ安価で経済性が高いコンクリート充填状況検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート建造物は、通常、必要に応じて鉄筋や鉄骨等を建設し、コンクリート型枠を用いてコンクリート充填空間を形成し、そこにフレッシュコンクリートを充填し、固化・養生して建造される。しかし、充填するフレッシュコンクリートは流動性が悪いため、フレッシュコンクリートの内部に空隙が発生しやすい。コンクリートの内部に空隙が存在すると、強度不足などの重大な問題が発生する。頑丈なコンクリート型枠の内部に存在するフレッシュコンクリートが正しく充填されているか否かを検出するのは困難である。
【０００３】
フレッシュコンクリートが正しく充填されているかどうかを検査する従来の第１の方法として、フレッシュコンクリートの水分を検出する電気抵抗センサーを用いる方法が報告されている（例えば特許文献１参照）。
図１０は、フレッシュコンクリートの水分を検出する従来装置を示す。検査装置２は、コンクリートの打設空間に所定の間隔をおいて配置した複数の電気抵抗センサー１と、乾電池８と、検出装置１６と、から成る。ここで電気抵抗センサー１は、間隔をおいて設けられた一対のゲージ端子１ａ、１ｂと、ゲージ端子１ａ、１ｂ間に接続された抵抗器７と、からなる。乾電池８は各電気抵抗センサー１のゲージ端子１ａ、１ｂ間に一定の電圧を印加する。検出装置１６は多点切替スイッチ９と、検出器１０と、パソコン１１と、を有している。
【０００４】
この装置では、各電気抵抗センサー１がフレッシュコンクリートに接して湿潤した時のゲージ端子１ａ、１ｂ間の抵抗値の変化を順次検出し、各電気抵抗センサー１が設置された場所にフレッシュコンクリートが充填されたか否かを検査する。
【０００５】
フレッシュコンクリートが正しく充填されているかどうかを検査する従来の第２の方法として、固有振動数の異なる２つの圧電素子を並列接続してなる圧電スピーカーを用いてフレッシュコンクリートに振動を与え、フレッシュコンクリートの固有振動数の周波数変化を利用してフレッシュコンクリートが充填されたか否かを検査する方法が開示されている（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１９７４６７号公報
【特許文献２】特開２００３−１９４６１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
フレッシュコンクリートの水分を検出する第１の方法は、正常なフレッシュコンクリートの充填による本来の信号と、岩盤からの漏水及びブリーディング状態のフレッシュコンクリートによるノイズ信号と、の判別ができず信頼性に欠けるという問題点がある。周波数特性の変化を利用する第２の方法は、装置が高価であり、コンクリートを充填する際に用いるバイブレータで圧電素子及び受信装置が破壊されるという問題点がある。
フレッシュコンクリートが正しく充填されているかどうかを作業中もしくは作業終了直後に検査し、空隙を検出した場合にはフレッシュコンクリートが固化し始める前に、再充填やエア抜きなどの作業が行えるような、簡便で信頼性のあるコンクリート充填状況検査方法及の開発が望まれている。
本発明は、コンクリート建造物の建設作業において、簡便で、正確で、信頼性が高く、且つ安価で経済性が高いコンクリート充填状況検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のコンクリート充填状況検査方法は、コンクリート構造物建設の施工時に、金属鉄の表面を有する資材（以下鉄製資材と略記する）を用いてコンクリート充填空間を形成する工程と、金属鉄と自然電位が異なった導電部材からなる電極板の複数を前記コンクリート充填空間内に間隔を有して配置する工程と、コンクリート充填空間内にフレッシュコンクリートを充填した状態で、鉄製資材と電極板との間に発生する電位差を測定することによりフレッシュコンクリートの充填状況を検査する工程と、を備えていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のコンクリート充填状況検査方法は、コンクリート構造物建設の施工時に、金属鉄の表面を有する資材（以下鉄製資材と略記する）を用いてコンクリート充填空間を形成する工程と、金属鉄と自然電位が異なった導電部材からなる電極板及び圧力変化を電位差によって検出する圧力センサーを併設した状態とし、その複数を前記コンクリート充填空間内に間隔を有して配置する工程と、前記コンクリート充填空間内にフレッシュコンクリートを充填した状態で、前記鉄製資材と前記電極板との間に発生する電位差及びコンクリート充填空間内の圧力変化に基づく電位差を測定することによりフレッシュコンクリートの充填状況を検査する工程と、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、電極板の電位差の経時的な変化を計測し、電極板電位差の変化パターンに基づいて鉄製資材と電極板との間のフレッシュコンクリートの充填が正常状態であるかブリーディング状態であるかを判別することができる。
【００１１】
更に本発明は、電極板の電位差の経時的な変化及びコンクリート型枠と電極板との間に充填されたフレッシュコンクリートの強度の経時的な変化から、電極板の電位差とコンクリートの強度との相関係数を算出し、相関係数に基づいて、電極板電位差から前記コンクリートの強度を算定することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、コンクリート充填空間内にフレッシュコンクリートを充填した時に発生する金属鉄と電極板との間に発生する電位差を測定する金属充填センサーにより電極板の周囲のフレッシュコンクリート充填状態を正確にしかも信頼性が高い状態で検査することができる。
また、電位差の時間的な変化パターンを測定することにより、電極板周囲のフレッシュコンクリートがブリーディング状態であるか否かを判別することができる。
更に、電位差の経時的な変化と、充填されたフレッシュコンクリートの強度の経時的な変化の相関係数を算出し、電位差からコンクリートの強度を算定することができる。
【００１３】
また、本発明によれば、金属充填センサー（単位充てんセンサー）１６０によりコンクリートがシート面まで充填されたことが感知できるのに加え、圧力センサー１６１を金属充填センサー１６０と同一面に設置することで、コンクリートが地山まで確実に充填されたことが確認できる。
圧力センサー１６１を金属充填センサー１６０と同一面に設置することで、コンクリート圧力管理が要求される場合、当該部分の充填性が二重に確認できる。
また、圧力センサー１６１は、一般の土圧計と比べサイズが極めて小さく安価であるほか、金属充填センサー１６０と同じ計測器で同時に監視することができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明で用いるコンクリート充填状況検査方法の動作原理を示す模式図である。
【図２】電極板を備えた電極部材を示す図である。
【図３】本発明に適用可能な検査装置の一例を示す配線図である。
【図４】コンクリート充填状況を検査するためのモデル試験装置の断面図である。
【図５】モデル試験装置を用いた試験結果を示すグラフである。
【図６】ブリーディング状態を検査するためのモデル実験装置の断面図である。
【図７】モデル試験装置を用いて、ブリーディングを発生させた場合のグラフである。
【図８】電位差の変化とコンクリートの固化状態の関係を示すグラフである。
【図９】本発明のコンクリート充填状況検査方法を用いたトンネル施工における鋼鉄製コンクリート型枠及び電極板の設置場所を示す断面図である。
【図１０】従来の検査装置を示す配線図である。
【図１１】本発明の圧力センサー１６１を金属充填センサー１６０と同一基板に設置した例を示す図である。
【図１２】本発明に適用した圧力センサー１６１の圧力と電位の関係を示す図である。
【図１３】本発明の同一基板に設置した圧力センサー１６１と金属充填センサー１６０を山岳トンネルの防水シートに貼り付けた状況を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付した図面を参照して本発明について説明する。
まず、鉄製資材と電極板との間に発生する電位差を測定することによりフレッシュコンクリートの充填状況を検査する方法について説明する。
本発明のコンクリート充填状況検査方法は、金属鉄の表面を有する資材を用いたコンクリート充填空間を形成する工程を有する。鉄製資材は、少なくとも表面の一部にリード線を連結可能な金属鉄が露出している資材であって、鉄筋、鉄骨、埋め込みボルト又は鉄製コンクリート型枠を例示することができる。本発明では１種以上の鉄製資材を用いることができる。
【００１６】
次いで本発明は、金属鉄と自然電位が異なった導電電部材からなる電極板の複数を前記コンクリート充填空間内に間隔を有して配置する工程と、コンクリート充填空間内にフレッシュコンクリートを充填した状態で、鉄製資材と前記電極板との間に発生する電位差を測定することによりフレッシュコンクリートの充填状況を検査する工程と、を有する。
【００１７】
図１は、本願発明で用いるコンクリート充填状況検査方法の動作原理を示す模式図である。図１に示すように、本発明のコンクリート充填状況検査方法は、自然電位が高い導電部材によって形成された電極２２及び自然電位が低い導電部材によって形成された電極２４がフレッシュコンクリート２６に浸漬され、２個の電極２２、２４の間に好ましくは電圧計２０が接続される。ここで、フレッシュコンクリート２６が電解質として作用するため、２個の電極２２、２４の間に電位差が生じ、電流が電極２２から電極２４に流れる。電圧計２０は、この電位差を測定するものである。電位差が生じない場合は、電極２２と電極２４との間の電気回路に断点（空隙）があることを示す。これによって充填されたフレッシュコンクリート２６に空隙が生じているか否かを検出することができる。
【００１８】
本発明においては、一方の電極として鉄を含む金属（以下単に鉄と略記する）からなる資材の１以上を用い、他方の電極として鉄と自然電位が異なった導電部材を用いる。電極板は、鉄よりも自然電位が高い導電部材又と自然電位の低い導電部材とのいずれをも用いることができる。
【００１９】
電極板の導電部材は、鉄との自然電位の差が大きい導電部材を用いることが好ましい。鉄を自然電位の低い導電部材２４として用いる場合は、自然電位の高い導電部材２２として金、銀、白金、銅などの金属、ステンレス鋼などの合金、及び炭素を選択できる。鉄を自然電位が高い導電部材２２として用いる場合は、自然電位が低い導電部材２４としてアルミニウム、亜鉛、などの金属を選択できる。
【００２０】
導電部材としての物性、加工性、価格などの観点から、好ましい導電部材の例として銅、アルミニウム、ステンレス鋼、及び炭素を選択することができ、更に好ましくはアルミニウム及び炭素を選択できる。
【００２１】
図２は、電極板を備えた電極部材を示す図である。電極部材１０６は、電位差測定手段１１０に接続されるリード線１１２と、リード線１１２に接続された電極板１１４と、測定部位に貼付可能な接着部１１６と、を備えることが好ましい。電極板１１４は、金属箔または導電部材の薄片からなり、リード線１１２は電位差を測定するために設けるのであるから電流量は微少であり、抵抗が少ない材質であれば極細な電線を用いることができる。なお、図２において引き出し線を点線で示したように、接着部１１６は裏側にある。
【００２２】
図３は、本発明に適用可能な検査装置の一例を示す配線図である。検査装置１００は、鉄製資材１０２と複数の電極板１１４とが対向してフレッシュコンクリート１０５に浸漬されて配置される。鉄製資材に接続されたリード線１１２ａ及び電極板に接続されたリード線１１２ｂは電位差測定手段１１０に接続される。複数の電極板１１４夫々を、制御端末１１８によって制御される多点切り替えスイッチ１２０に連結し、夫々の電極板１１４の電位差を順次、且つ経時的に繰り返し計測できるように配備することが好ましい。
【００２３】
図３に示すように、検査装置１００は、一種の電池構造となっている。従って電位差測定手段１１０は、鉄製資材１０２と電極板１１４の間に電位差が生じた電流を検出できる手段であれば何れでも良く、電圧計、電位差計、電流計、電球、電磁石等を選択できる。検査装置１００は全体が内部抵抗の大きい電池なので、電流計、電球、電磁石等のように内部抵抗が小さな測定装置は測定時に電流が生じて電圧が降下し、測定値が不正確になることがある。従って、電位差測定手段１１０としては、電圧計や電位差測定計のように内部抵抗の高い測定機器が好ましい。またこれらの測定機器はデジタル化された装置が好ましい。
【００２４】
また本発明によれば、前記電位差の経時的な変化を計測し、電位差の変化パターンに基づいて鉄製資材と前記電極板との間のフレッシュコンクリートの充填が正常状態であるかブリーディング状態であるかを判別するができる。
【００２５】
即ち、検査装置１００は電池構造となっているので、鉄製資材１０２と電極板１１４の間の電位差は電解液であるフレッシュコンクリート１０５の性状に影響を受ける。フレッシュコンクリート１０５はｐＨ１１の電解質溶液を含む。
鉄製資材１０２と電極板１１４の間に岩盤から漏れた水が存在する場合の電位差は、フレッシュコンクリートが存在する場合と大きく異なり、容易に判別することができる。
【００２６】
鉄製資材１０２と電極板１１４の間の電位差の経時的なパターンを解析することによって、より詳細なフレッシュコンクリートの状態を測定することができる。ブリーディング状態のフレッシュコンクリートの、鉄製資材１０２と電極板１１４との間で発生する電位差は、充填直後から１５分前後までの間に、正常なフレッシュコンクリートより電位差が小さく且つ不安定なパターンを示し、正常状態のフレッシュコンクリートと容易に判別することができる。
【００２７】
更に本発明によれば、電位差の経時的な変化及び前記コンクリート型枠と前記電極板との間に充填されたフレッシュコンクリートの強度の経時的な変化から、前記電位差とコンクリートの強度と相関係数を算出し、前記相関係数に基づいて、前記電位差から前記コンクリートの強度を算定することができる。
【００２８】
正常なフレッシュコンクリートの鉄製資材１０２と電極板１１４の間の電位差は、時間が経過すると徐々に低下するが、電位差の低下とコンクリートの強度の増大とは相関関係があることが判明した。この関係を利用して前記電位差から充填したコンクリートの硬度を算定し、コンクリート型枠を取り外す時期を判断することができる。
【００２９】
次に、鉄製資材と電極板との間に発生する電位差及びコンクリート充填空間内の圧力変化に基づく電位差を測定することによりフレッシュコンクリートの充填状況を検査する方法について説明する。
山岳トンネルの防水シート面には、通常「たるみ」が生ずる。
図１３は、本発明の同一基板に設置した圧力センサー１６１と金属充填センサー１６０からなる圧力・金属充填センサー１７０を山岳トンネルの防水シートに貼り付けた状況を示す図であり、防水シートが垂れている状況が分かる。
防水シートが垂れている状態で金属充填センサー１６０がコンクリートと接触（充填感知）すると、金属充填センサー１６０は充填完了の信号を出して充填を感知することになるが、トンネル地山までフレッシュコンクリートが押しつけられない段階では充填が完了したことにはならない。
このように、山岳トンネルの二次覆工の防水シート面が重力により湾曲（垂れ下がって）している場合のコンクリート充填確認を行うために、金属充填センサー１６０を用いたコンクリート充填状況検査方法に加え、圧力センサー１６１を設置することでコンクリート充填状況確認の信頼性が大幅に向上する。
【００３０】
山岳トンネル二次覆でコンクリート充填圧力を検知することは土圧計を型枠妻部やセントルスキンプレートに設置することで可能であった。しかし、この場合の検知圧力はコンクリートが地山面を押す圧力を正確には表示していなかった。また、従来技術では、コンクリート充填確認センサーと同一面で充填圧力を確認できる方法はなかった。
金属充填センサー１６０部に土圧計を設置すればコンクリート充填圧力の計測は理論的には可能であるが、サイズが非常に大きく同一面での計測は不可能であった。更に土圧計は高価で使い捨てとなり、土圧計を繰返作業の多い施工現場で採用することはできなかった。
また、小型の歪ゲージ等を使い圧力を測定する場合、アンプ等が必要となりゲージ費用の他に計測器も高価となる欠点があった。
【００３１】
本発明は、金属充填センサー１６０と共通基盤１６２上に超小型で安価な圧力センサー１６１を設置してコンクリート充填状況を確認できるようにしたものである。
金属充填センサー１６０によりコンクリートがシート面まで充填されたことを感知するのに加え、圧力センサー１６１を金属充填センサー１６０と同一面である共通基盤１６２に設置することで、コンクリートが地山まで確実に充填されたことが確認できる。
【００３２】
圧力センサー１６１は、金属充填センサー１６０と同一面で圧力を計測するために、共通基盤１６２上に設置できるものを使用する。
図１１は、金属充填センサー１６０と圧力センサー１６１を共通基盤１６２上に設置した状況を示す図である。図１１に示す通り、共通基盤１６２の上に圧力センサー１６１と金属充填センサー１６０を並べ、これをリード線１６３で共有監視装置に連結する。
本発明の実施例で使用した圧力センサー１６１は、圧力の増加に伴って、電気的抵抗値が減少する特性を利用するもので、高分子厚膜フィルムからなっている。超小型、安価であるため使い捨てセンサーとして活用が可能である。
当該圧力センサー１６１は圧力素子としての挙動を示すが、歪ゲージのような回路・アンプを必要とせず、サイズが小さいため金属センサーと共通基盤１６２上にて圧力が計測可能なものである。
圧力センサー１６１は荷重が加わると抵抗が減少する。圧力センサー１６１に例えば５Ｖの直流電圧を印加すると、荷重の変化により出力電位（ｍＶ）が変化する。コンクリート充填圧を同定するために、予め荷重と出力電位の検定曲線を作製しておく。
図１２は、圧力センサー１６１の検定曲線を示す。
【実施例】
【００３３】
以下、実施例により本発明を説明する。
（実施例１）
図４は、コンクリート充填状況を検査するためのモデル試験装置の断面図である。図４に示すように、モデル試験装置１５０は（長さ）１８００×（高さ）４００×（奥行き）１００（ｍｍ）の直方体の箱であって、底面に鉄板１０４を有し、その他の面はコンクリート型枠１０８によって形成され、長尺方向の一端にフレッシュコンクリートの投入口を有し、長尺方向の他端から９００、５００、１００（ｍｍ）の位置の上面に、表面がアルミニウム箔で形成された３個の電極板１５４を設けた。それぞれの電極板１５４を第１電極板、第２電極板、及び第３電極板とする。鉄板１０４及び各電極板１５４から延引したリード線を図３に示した電位差測定手段１１０及び多点切り替えスイッチ１２０に連結した。この装置を用いて鉄板１０４と各電極板１５４の電位差を１秒毎に測定した。
【００３４】
図５は、モデル試験装置を用いた試験結果を示すグラフである。図５に示すように、フレッシュコンクリートが充填されるに従って、第１電極板から第３電極板へ、順次約０．５Ｖの電位差が発生し、フレッシュコンクリートが第１電極板の位置から第３電極板の位置へ正常に充填されていく状況が示された。
【００３５】
（実施例２）
図６は、ブリーディング状態を検査するためのモデル実験装置の断面図である。図６に示すように、モデル実験装置１５３は、３個の、直立した（内径）１００×（高さ）２００（ｍｍ）のプラスチック製円筒の容器１５１であって、各々の容器１５１は、底面に鉄板１５２を有し、内壁に表面がアルミニウム箔で形成された電極板１５４を有し、鉄板１５２と電極板１５４との間の電位差を測定する電位差測定手段１１０を連結した。
【００３６】
図７は、モデル試験装置を用いてブリーディングを発生させた場合のグラフである。
図６に示す３個の容器１５１の内、第１及び第２容器には正常なフレッシュコンクリートを投入し、第３容器にはブリーディングが発生する条件のフレッシュコンクリートを投入した。図７に示すように、第３容器の電位差の変化のパターンは他の２個の容器（第１容器及び第２容器）の電位差の変化のパターンと比べて明らかに異なり、容易に見分けることができた。
【００３７】
図８は、電位差の変化とコンクリートの固化状態の関係を示すグラフである。左側の縦軸はコンクリート強度を示し、右側の縦軸は鉄板１５２と電極板１５４の電位差を示し、横軸は経過時間（日）を示す。
図６に示すモデル試験装置１５３を用い、上記実施例２で用いたのと同じ正常なフレッシュコンクリートを投入してフレッシュコンクリートの充填試験を行い、電位差の変化及びコンクリートの強度の変化を７日間測定した。コンクリートの強度はアムスラー試験機を用いて測定した。
図８に示すように、電位差の変化とコンクリートの強度の変化とは相関関係があることが見出された。この関係を利用して、充填したコンクリートの硬度を算定し、コンクリート型枠を取り外す時期を判断することができた。
【００３８】
（実施例３）
図９は、本発明のコンクリート充填状況検査方法を用いたトンネル施工における鋼鉄製コンクリート型枠及び電極板の設置場所を示す断面図である。
トンネル坑１２１を掘削し、掘削面１２２に支保作業を施した後、鋼鉄製コンクリート型枠（以下セントル１２３と記す）を設置してコンクリート充填空間１２７を形成した。
【００３９】
コンクリート充填空間１２７を形成後、フレッシュコンクリートを充填する前に、電極面がアルミニウムで形成された複数の電極板１２８を掘削面１２２に配置した。フレッシュコンクリートの空隙を見逃がさないためには、電極板１２８は密に配置することが好ましい半面、経済性及び作業性の見地からは電極板１２８の数は少ない方が好ましい。本実施例では、トンネル坑１２１の中央最上部に当たる天端部１２４と、天端部１２４から左右に３０〜６０°回転させた左右の肩部１２５と、の３か所に電極板１２８を設けた。また、トンネル坑１２１の長軸方向においては電極板１２８を０．５〜１０ｍの間隔で設置した。
【００４０】
トンネル坑１２１の一つの断面に設置する電極板１２８の位置及びトンネル坑１２１の長軸方向に設置する電極板１２８の個数は上記の範囲で適宜変更が可能であった。
複数の電極板１２８から延伸した多数のリード線１２９を纏めて束にし、例えば排水溝などを通じて延伸し、電位差測定手段１３０に連結した。
【００４１】
次いでセントル１２３と掘削面１２２との間のコンクリート充填空間１２７にフレッシュコンクリートを充填した。充填作業中にセントル１２３と各電極板１２８との間の電位差の変化を測定し、各電極板１２８間の周囲にフレッシュコンクリートが正常に充填されたか否かを検査した。データの解析はリアルタイムで行うことができ、測定値に異常が認められた場合は直ちにフレッシュコンクリートを追加充填すると共に、バイブレータを用いてフレッシュコンクリートの再充填を行った。ブリーディングは観察されなかった。
【００４２】
コンクリートを７日間かけて養生したのち、セントル１２３を脱型した。脱型後のコンクリートには充填不良個所は検出されなかった。
なお、単位作業工程当たり所定の距離を移動しながらセントル１２３を設置し、後にセントル１２３を脱型する長大なセントル台車を設けて作業を連続化することができた。
【００４３】
（実施例４）
図１１に本実施例で使用した圧力・金属充填センサー１７０を示す。
圧力・金属充填センサー１７０は、金属充填センサー１６０と同一面で圧力を計測するために、共通基盤１６２上に設置し、金属充填センサー計測線（１芯）と圧力センサー計測線（２芯）を３芯のリード線１６３の１本にまとめた。
センサー裏面には両面テープを設置することで、センサーを山岳トンネルシート面に貼付ける際、施工が容易になるようにした。
【００４４】
以下、コンクリート充填確認の手順を説明する。
（１）トンネル掘削終了後、圧力・金属充填センサー１７０を防水シート面に貼付る。
（２）コンクリート打設に伴い、コンクリートと金属充填センサー１６０が反応して、当該部までのコンクリート到達が確認できる。
（３）さらに充填が進み、覆工コンクリートが防水シートを押上げ、地山面まで達すると圧力センサー１６１が反応し確実に充填されたことが分かる。
（４）圧力センサー１６１の計測器は金属充填センサー１６０の計測器回路が兼用できるので金属充填センサー計測器と同一装置内にコンパクトに収納可能である。
（５）図１２に圧力センサー１６１の検定曲線を示す。覆工コンクリートが防水シートを押上げ、地山面まで達すると、当該検定曲線で検知できる。
【００４５】
実施例４で、圧力センサー１６１は、金属充填センサー１６０と同一面で圧力を計測するために、共通基盤１６２上に設置したが、要求仕様等に依っては分離して個別に設置するようにしてもよい。
圧力センサー１６１を金属充填ンセンサー１６０と共通基盤１６２に設置するとともに、金属センサー計測線（１芯）と圧力センサー１６１計測線（２芯）を３芯のリード線１６３の１本にまとめ、樹脂系接着剤にて防水処理を施すとともにセンサー裏面に両面テープを貼り付けることで、センサーを山岳トンネルシート面に貼付の際のセンサー配線作業の軽減を図った。
【００４６】
通常、センシング部からの計測線は切羽側セントル妻部を通して配線される。 コンクリート打設に当たって、作業員は充填状況を確認するためにしばしば妻部をハンマー等で打撃し、打撃音により妻部の充填性を確認している。
作業員による妻部のハンマ−打撃の際、しばしば計測線が断線する事例が発生していたが、計測線を太径の電線にして強度を上げればこの問題は解消できるものの、施工性が悪くなり計測線価格上昇等の問題もあって採用できなかった。
金属充填センサー１６０及び圧力センサー１６１は出力を電位（ｍＶ）で計測するため、必ずしも銅電線を使う必要がないため、本実施例では、小径で強度のある鋼線（例えばナイロン被覆ステンレスワイヤーロープ）を計測線であるリード線１６３として使用することにより破断の問題を解決した。
また、金属充填センサー１６０および圧力センサー１６１は出力として電位（ｍＶ）を計測するため、計測回路を共有し、表示を切替えによりコンパクトな監視装置１台にすることができた。
【００４７】
本発明では、金属充填センサー１６０と圧力センサー１６１を同一面に設置することで、コンクリートの充填性が二重に確認できるようになり、コンクリート圧力管理の信頼性を高めることが出来るとともに、一般の土圧計と比べ、サイズが極めて小さく、安価であること、金属充填センサー１６０の監視盤（装置）と同じ計測器で同時に監視可能とすることで、経費節減が可能になるとともに作業性が大幅に向上した。
【符号の説明】
【００４８】
２０ 電圧計
２２ 自然電位の高い導電部材、電極
２４ 自然電位の低い導電部材、電極
２６ フレッシュコンクリート
１００ 検査装置
１０２ 鉄製資材（金属鉄の表面を有する資材）
１０４ 鉄板
１０５ フレッシュコンクリート
１０６ 電極部材
１０８ コンクリート型枠
１１０ 電位差測定手段
１１２ リード線
１１２ａ 鉄製資材に接続されたリード線
１１２ｂ 電極板に接続されたリード線
１１４ 電極板
１１６ 接着部
１１８ 制御端末
１２０ 多点切り替えスイッチ
１２１ トンネル坑
１２２ 掘削面
１２３ セントル（鋼鉄製コンクリート型枠）
１２４ 天端部
１２５ 肩部
１２６ 中点
１２７ コンクリート充填空間
１２８ 電極板
１２９ リード線
１３０ 電位差測定手段
１５０ モデル試験装置
１５１ 容器
１５２ 鉄板
１５３ モデル実験装置
１５４ 電極板
１６０ 金属充填センサー
１６１ 圧力センサー
１６２ 共通基盤
１６３ リード線
１７０ 圧力・金属充填センサー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート充填状況検査方法に係り、より詳しくは、コンクリート建造物の建設作業において、簡便で、正確で、信頼性が高く、且つ安価で経済性が高いコンクリート充填状況検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート建造物は、通常、必要に応じて鉄筋や鉄骨等を建設し、コンクリート型枠を用いてコンクリート充填空間を形成し、そこにフレッシュコンクリートを充填し、固化・養生して建造される。しかし、充填するフレッシュコンクリートは流動性が悪いため、フレッシュコンクリートの内部に空隙が発生しやすい。コンクリートの内部に空隙が存在すると、強度不足などの重大な問題が発生する。頑丈なコンクリート型枠の内部に存在するフレッシュコンクリートが正しく充填されているか否かを検出するのは困難である。
【０００３】
フレッシュコンクリートが正しく充填されているかどうかを検査する従来の第１の方法として、フレッシュコンクリートの水分を検出する電気抵抗センサーを用いる方法が報告されている（例えば特許文献１参照）。
図１０は、フレッシュコンクリートの水分を検出する従来装置を示す。検査装置２は、コンクリートの打設空間に所定の間隔をおいて配置した複数の電気抵抗センサー１と、乾電池８と、検出装置１６と、から成る。ここで電気抵抗センサー１は、間隔をおいて設けられた一対のゲージ端子１ａ、１ｂと、ゲージ端子１ａ、１ｂ間に接続された抵抗器７と、からなる。乾電池８は各電気抵抗センサー１のゲージ端子１ａ、１ｂ間に一定の電圧を印加する。検出装置１６は多点切替スイッチ９と、検出器１０と、パソコン１１と、を有している。
【０００４】
この装置では、各電気抵抗センサー１がフレッシュコンクリートに接して湿潤した時のゲージ端子１ａ、１ｂ間の抵抗値の変化を順次検出し、各電気抵抗センサー１が設置された場所にフレッシュコンクリートが充填されたか否かを検査する。
【０００５】
フレッシュコンクリートが正しく充填されているかどうかを検査する従来の第２の方法として、固有振動数の異なる２つの圧電素子を並列接続してなる圧電スピーカーを用いてフレッシュコンクリートに振動を与え、フレッシュコンクリートの固有振動数の周波数変化を利用してフレッシュコンクリートが充填されたか否かを検査する方法が開示されている（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１９７４６７号公報
【特許文献２】特開２００３−１９４６１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
フレッシュコンクリートの水分を検出する第１の方法は、正常なフレッシュコンクリートの充填による本来の信号と、岩盤からの漏水及びブリーディング状態のフレッシュコンクリートによるノイズ信号と、の判別ができず信頼性に欠けるという問題点がある。周波数特性の変化を利用する第２の方法は、装置が高価であり、コンクリートを充填する際に用いるバイブレータで圧電素子及び受信装置が破壊されるという問題点がある。
フレッシュコンクリートが正しく充填されているかどうかを作業中もしくは作業終了直後に検査し、空隙を検出した場合にはフレッシュコンクリートが固化し始める前に、再充填やエア抜きなどの作業が行えるような、簡便で信頼性のあるコンクリート充填状況検査方法及の開発が望まれている。
本発明は、コンクリート建造物の建設作業において、簡便で、正確で、信頼性が高く、且つ安価で経済性が高いコンクリート充填状況検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のコンクリート充填状況検査方法は、コンクリート構造物建設の施工時に、金属鉄の表面を有する資材（以下鉄製資材と略記する）を用いてコンクリート充填空間を形成する工程と、金属鉄と自然電位が異なった導電部材からなる電極板の複数を前記コンクリート充填空間内に間隔を有して配置する工程と、コンクリート充填空間内にフレッシュコンクリートを充填した状態で、鉄製資材と電極板との間に発生する電位差を測定することによりフレッシュコンクリートの充填状況を検査する工程と、を備えていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のコンクリート充填状況検査方法は、コンクリート構造物建設の施工時に、金属鉄の表面を有する資材（以下鉄製資材と略記する）を用いてコンクリート充填空間を形成する工程と、金属鉄と自然電位が異なった導電部材からなる電極板及び圧力変化を電位差によって検出する圧力センサーを併設した状態とし、その複数を前記コンクリート充填空間内に間隔を有して配置する工程と、前記コンクリート充填空間内にフレッシュコンクリートを充填した状態で、前記鉄製資材と前記電極板との間に発生する電位差及びコンクリート充填空間内の圧力変化に基づく電位差を測定することによりフレッシュコンクリートの充填状況を検査する工程と、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、電極板の電位差の経時的な変化を計測し、電極板電位差の変化パターンに基づいて鉄製資材と電極板との間のフレッシュコンクリートの充填が正常状態であるかブリーディング状態であるかを判別することができる。
【００１１】
更に本発明は、電極板の電位差の経時的な変化及びコンクリート型枠と電極板との間に充填されたフレッシュコンクリートの強度の経時的な変化から、電極板の電位差とコンクリートの強度との相関係数を算出し、相関係数に基づいて、電極板電位差から前記コンクリートの強度を算定することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、コンクリート充填空間内にフレッシュコンクリートを充填した時に発生する金属鉄と電極板との間に発生する電位差を測定する金属充填センサーにより電極板の周囲のフレッシュコンクリート充填状態を正確にしかも信頼性が高い状態で検査することができる。
また、電位差の時間的な変化パターンを測定することにより、電極板周囲のフレッシュコンクリートがブリーディング状態であるか否かを判別することができる。
更に、電位差の経時的な変化と、充填されたフレッシュコンクリートの強度の経時的な変化の相関係数を算出し、電位差からコンクリートの強度を算定することができる。
【００１３】
また、本発明によれば、金属充填センサー（単位充てんセンサー）１６０によりコンクリートがシート面まで充填されたことが感知できるのに加え、圧力センサー１６１を金属充填センサー１６０と同一面に設置することで、コンクリートが地山まで確実に充填されたことが確認できる。
圧力センサー１６１を金属充填センサー１６０と同一面に設置することで、コンクリート圧力管理が要求される場合、当該部分の充填性が二重に確認できる。
また、圧力センサー１６１は、一般の土圧計と比べサイズが極めて小さく安価であるほか、金属充填センサー１６０と同じ計測器で同時に監視することができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明で用いるコンクリート充填状況検査方法の動作原理を示す模式図である。
【図２】電極板を備えた電極部材を示す図である。
【図３】本発明に適用可能な検査装置の一例を示す配線図である。
【図４】コンクリート充填状況を検査するためのモデル試験装置の断面図である。
【図５】モデル試験装置を用いた試験結果を示すグラフである。
【図６】ブリーディング状態を検査するためのモデル実験装置の断面図である。
【図７】モデル試験装置を用いて、ブリーディングを発生させた場合のグラフである。
【図８】電位差の変化とコンクリートの固化状態の関係を示すグラフである。
【図９】本発明のコンクリート充填状況検査方法を用いたトンネル施工における鋼鉄製コンクリート型枠及び電極板の設置場所を示す断面図である。
【図１０】従来の検査装置を示す配線図である。
【図１１】本発明の圧力センサー１６１を金属充填センサー１６０と同一基板に設置した例を示す図である。
【図１２】本発明に適用した圧力センサー１６１の圧力と電位の関係を示す図である。
【図１３】本発明の同一基板に設置した圧力センサー１６１と金属充填センサー１６０を山岳トンネルの防水シートに貼り付けた状況を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付した図面を参照して本発明について説明する。
まず、鉄製資材と電極板との間に発生する電位差を測定することによりフレッシュコンクリートの充填状況を検査する方法について説明する。
本発明のコンクリート充填状況検査方法は、金属鉄の表面を有する資材を用いたコンクリート充填空間を形成する工程を有する。鉄製資材は、少なくとも表面の一部にリード線を連結可能な金属鉄が露出している資材であって、鉄筋、鉄骨、埋め込みボルト又は鉄製コンクリート型枠を例示することができる。本発明では１種以上の鉄製資材を用いることができる。
【００１６】
次いで本発明は、金属鉄と自然電位が異なった導電電部材からなる電極板の複数を前記コンクリート充填空間内に間隔を有して配置する工程と、コンクリート充填空間内にフレッシュコンクリートを充填した状態で、鉄製資材と前記電極板との間に発生する電位差を測定することによりフレッシュコンクリートの充填状況を検査する工程と、を有する。
【００１７】
図１は、本願発明で用いるコンクリート充填状況検査方法の動作原理を示す模式図である。図１に示すように、本発明のコンクリート充填状況検査方法は、自然電位が高い導電部材によって形成された電極２２及び自然電位が低い導電部材によって形成された電極２４がフレッシュコンクリート２６に浸漬され、２個の電極２２、２４の間に好ましくは電圧計２０が接続される。ここで、フレッシュコンクリート２６が電解質として作用するため、２個の電極２２、２４の間に電位差が生じ、電流が電極２２から電極２４に流れる。電圧計２０は、この電位差を測定するものである。電位差が生じない場合は、電極２２と電極２４との間の電気回路に断点（空隙）があることを示す。これによって充填されたフレッシュコンクリート２６に空隙が生じているか否かを検出することができる。
【００１８】
本発明においては、一方の電極として鉄を含む金属（以下単に鉄と略記する）からなる資材の１以上を用い、他方の電極として鉄と自然電位が異なった導電部材を用いる。電極板は、鉄よりも自然電位が高い導電部材又と自然電位の低い導電部材とのいずれをも用いることができる。
【００１９】
電極板の導電部材は、鉄との自然電位の差が大きい導電部材を用いることが好ましい。鉄を自然電位の低い導電部材２４として用いる場合は、自然電位の高い導電部材２２として金、銀、白金、銅などの金属、ステンレス鋼などの合金、及び炭素を選択できる。鉄を自然電位が高い導電部材２２として用いる場合は、自然電位が低い導電部材２４としてアルミニウム、亜鉛、などの金属を選択できる。
【００２０】
導電部材としての物性、加工性、価格などの観点から、好ましい導電部材の例として銅、アルミニウム、ステンレス鋼、及び炭素を選択することができ、更に好ましくはアルミニウム及び炭素を選択できる。
【００２１】
図２は、電極板を備えた電極部材を示す図である。電極部材１０６は、電位差測定手段１１０に接続されるリード線１１２と、リード線１１２に接続された電極板１１４と、測定部位に貼付可能な接着部１１６と、を備えることが好ましい。電極板１１４は、金属箔または導電部材の薄片からなり、リード線１１２は電位差を測定するために設けるのであるから電流量は微少であり、抵抗が少ない材質であれば極細な電線を用いることができる。なお、図２において引き出し線を点線で示したように、接着部１１６は裏側にある。
【００２２】
図３は、本発明に適用可能な検査装置の一例を示す配線図である。検査装置１００は、鉄製資材１０２と複数の電極板１１４とが対向してフレッシュコンクリート１０５に浸漬されて配置される。鉄製資材に接続されたリード線１１２ａ及び電極板に接続されたリード線１１２ｂは電位差測定手段１１０に接続される。複数の電極板１１４夫々を、制御端末１１８によって制御される多点切り替えスイッチ１２０に連結し、夫々の電極板１１４の電位差を順次、且つ経時的に繰り返し計測できるように配備することが好ましい。
【００２３】
図３に示すように、検査装置１００は、一種の電池構造となっている。従って電位差測定手段１１０は、鉄製資材１０２と電極板１１４の間に電位差が生じた電流を検出できる手段であれば何れでも良く、電圧計、電位差計、電流計、電球、電磁石等を選択できる。検査装置１００は全体が内部抵抗の大きい電池なので、電流計、電球、電磁石等のように内部抵抗が小さな測定装置は測定時に電流が生じて電圧が降下し、測定値が不正確になることがある。従って、電位差測定手段１１０としては、電圧計や電位差測定計のように内部抵抗の高い測定機器が好ましい。またこれらの測定機器はデジタル化された装置が好ましい。
【００２４】
また本発明によれば、前記電位差の経時的な変化を計測し、電位差の変化パターンに基づいて鉄製資材と前記電極板との間のフレッシュコンクリートの充填が正常状態であるかブリーディング状態であるかを判別するができる。
【００２５】
即ち、検査装置１００は電池構造となっているので、鉄製資材１０２と電極板１１４の間の電位差は電解液であるフレッシュコンクリート１０５の性状に影響を受ける。フレッシュコンクリート１０５はｐＨ１１の電解質溶液を含む。
鉄製資材１０２と電極板１１４の間に岩盤から漏れた水が存在する場合の電位差は、フレッシュコンクリートが存在する場合と大きく異なり、容易に判別することができる。
【００２６】
鉄製資材１０２と電極板１１４の間の電位差の経時的なパターンを解析することによって、より詳細なフレッシュコンクリートの状態を測定することができる。ブリーディング状態のフレッシュコンクリートの、鉄製資材１０２と電極板１１４との間で発生する電位差は、充填直後から１５分前後までの間に、正常なフレッシュコンクリートより電位差が小さく且つ不安定なパターンを示し、正常状態のフレッシュコンクリートと容易に判別することができる。
【００２７】
更に本発明によれば、電位差の経時的な変化及び前記コンクリート型枠と前記電極板との間に充填されたフレッシュコンクリートの強度の経時的な変化から、前記電位差とコンクリートの強度と相関係数を算出し、前記相関係数に基づいて、前記電位差から前記コンクリートの強度を算定することができる。
【００２８】
正常なフレッシュコンクリートの鉄製資材１０２と電極板１１４の間の電位差は、時間が経過すると徐々に低下するが、電位差の低下とコンクリートの強度の増大とは相関関係があることが判明した。この関係を利用して前記電位差から充填したコンクリートの硬度を算定し、コンクリート型枠を取り外す時期を判断することができる。
【００２９】
次に、鉄製資材と電極板との間に発生する電位差及びコンクリート充填空間内の圧力変化に基づく電位差を測定することによりフレッシュコンクリートの充填状況を検査する方法について説明する。
山岳トンネルの防水シート面には、通常「たるみ」が生ずる。
図１３は、本発明の同一基板に設置した圧力センサー１６１と金属充填センサー１６０からなる圧力・金属充填センサー１７０を山岳トンネルの防水シートに貼り付けた状況を示す図であり、防水シートが垂れている状況が分かる。
防水シートが垂れている状態で金属充填センサー１６０がコンクリートと接触（充填感知）すると、金属充填センサー１６０は充填完了の信号を出して充填を感知することになるが、トンネル地山までフレッシュコンクリートが押しつけられない段階では充填が完了したことにはならない。
このように、山岳トンネルの二次覆工の防水シート面が重力により湾曲（垂れ下がって）している場合のコンクリート充填確認を行うために、金属充填センサー１６０を用いたコンクリート充填状況検査方法に加え、圧力センサー１６１を設置することでコンクリート充填状況確認の信頼性が大幅に向上する。
【００３０】
山岳トンネル二次覆でコンクリート充填圧力を検知することは土圧計を型枠妻部やセントルスキンプレートに設置することで可能であった。しかし、この場合の検知圧力はコンクリートが地山面を押す圧力を正確には表示していなかった。また、従来技術では、コンクリート充填確認センサーと同一面で充填圧力を確認できる方法はなかった。
金属充填センサー１６０部に土圧計を設置すればコンクリート充填圧力の計測は理論的には可能であるが、サイズが非常に大きく同一面での計測は不可能であった。更に土圧計は高価で使い捨てとなり、土圧計を繰返作業の多い施工現場で採用することはできなかった。
また、小型の歪ゲージ等を使い圧力を測定する場合、アンプ等が必要となりゲージ費用の他に計測器も高価となる欠点があった。
【００３１】
本発明は、金属充填センサー１６０と共通基盤１６２上に超小型で安価な圧力センサー１６１を設置してコンクリート充填状況を確認できるようにしたものである。
金属充填センサー１６０によりコンクリートがシート面まで充填されたことを感知するのに加え、圧力センサー１６１を金属充填センサー１６０と同一面である共通基盤１６２に設置することで、コンクリートが地山まで確実に充填されたことが確認できる。
【００３２】
圧力センサー１６１は、金属充填センサー１６０と同一面で圧力を計測するために、共通基盤１６２上に設置できるものを使用する。
図１１は、金属充填センサー１６０と圧力センサー１６１を共通基盤１６２上に設置した状況を示す図である。図１１に示す通り、共通基盤１６２の上に圧力センサー１６１と金属充填センサー１６０を並べ、これをリード線１６３で共有監視装置に連結する。
本発明の実施例で使用した圧力センサー１６１は、圧力の増加に伴って、電気的抵抗値が減少する特性を利用するもので、高分子厚膜フィルムからなっている。超小型、安価であるため使い捨てセンサーとして活用が可能である。
当該圧力センサー１６１は圧力素子としての挙動を示すが、歪ゲージのような回路・アンプを必要とせず、サイズが小さいため金属センサーと共通基盤１６２上にて圧力が計測可能なものである。
圧力センサー１６１は荷重が加わると抵抗が減少する。圧力センサー１６１に例えば５Ｖの直流電圧を印加すると、荷重の変化により出力電位（ｍＶ）が変化する。コンクリート充填圧を同定するために、予め荷重と出力電位の検定曲線を作製しておく。
図１２は、圧力センサー１６１の検定曲線を示す。
【実施例】
【００３３】
以下、実施例により本発明を説明する。
（実施例１）
図４は、コンクリート充填状況を検査するためのモデル試験装置の断面図である。図４に示すように、モデル試験装置１５０は（長さ）１８００×（高さ）４００×（奥行き）１００（ｍｍ）の直方体の箱であって、底面に鉄板１０４を有し、その他の面はコンクリート型枠１０８によって形成され、長尺方向の一端にフレッシュコンクリートの投入口を有し、長尺方向の他端から９００、５００、１００（ｍｍ）の位置の上面に、表面がアルミニウム箔で形成された３個の電極板１５４を設けた。それぞれの電極板１５４を第１電極板、第２電極板、及び第３電極板とする。鉄板１０４及び各電極板１５４から延引したリード線を図３に示した電位差測定手段１１０及び多点切り替えスイッチ１２０に連結した。この装置を用いて鉄板１０４と各電極板１５４の電位差を１秒毎に測定した。
【００３４】
図５は、モデル試験装置を用いた試験結果を示すグラフである。図５に示すように、フレッシュコンクリートが充填されるに従って、第１電極板から第３電極板へ、順次約０．５Ｖの電位差が発生し、フレッシュコンクリートが第１電極板の位置から第３電極板の位置へ正常に充填されていく状況が示された。
【００３５】
（実施例２）
図６は、ブリーディング状態を検査するためのモデル実験装置の断面図である。図６に示すように、モデル実験装置１５３は、３個の、直立した（内径）１００×（高さ）２００（ｍｍ）のプラスチック製円筒の容器１５１であって、各々の容器１５１は、底面に鉄板１５２を有し、内壁に表面がアルミニウム箔で形成された電極板１５４を有し、鉄板１５２と電極板１５４との間の電位差を測定する電位差測定手段１１０を連結した。
【００３６】
図７は、モデル試験装置を用いてブリーディングを発生させた場合のグラフである。
図６に示す３個の容器１５１の内、第１及び第２容器には正常なフレッシュコンクリートを投入し、第３容器にはブリーディングが発生する条件のフレッシュコンクリートを投入した。図７に示すように、第３容器の電位差の変化のパターンは他の２個の容器（第１容器及び第２容器）の電位差の変化のパターンと比べて明らかに異なり、容易に見分けることができた。
【００３７】
図８は、電位差の変化とコンクリートの固化状態の関係を示すグラフである。左側の縦軸はコンクリート強度を示し、右側の縦軸は鉄板１５２と電極板１５４の電位差を示し、横軸は経過時間（日）を示す。
図６に示すモデル試験装置１５３を用い、上記実施例２で用いたのと同じ正常なフレッシュコンクリートを投入してフレッシュコンクリートの充填試験を行い、電位差の変化及びコンクリートの強度の変化を７日間測定した。コンクリートの強度はアムスラー試験機を用いて測定した。
図８に示すように、電位差の変化とコンクリートの強度の変化とは相関関係があることが見出された。この関係を利用して、充填したコンクリートの硬度を算定し、コンクリート型枠を取り外す時期を判断することができた。
【００３８】
（実施例３）
図９は、本発明のコンクリート充填状況検査方法を用いたトンネル施工における鋼鉄製コンクリート型枠及び電極板の設置場所を示す断面図である。
トンネル坑１２１を掘削し、掘削面１２２に支保作業を施した後、鋼鉄製コンクリート型枠（以下セントル１２３と記す）を設置してコンクリート充填空間１２７を形成した。
【００３９】
コンクリート充填空間１２７を形成後、フレッシュコンクリートを充填する前に、電極面がアルミニウムで形成された複数の電極板１２８を掘削面１２２に配置した。フレッシュコンクリートの空隙を見逃がさないためには、電極板１２８は密に配置することが好ましい半面、経済性及び作業性の見地からは電極板１２８の数は少ない方が好ましい。本実施例では、トンネル坑１２１の中央最上部に当たる天端部１２４と、天端部１２４から左右に３０〜６０°回転させた左右の肩部１２５と、の３か所に電極板１２８を設けた。また、トンネル坑１２１の長軸方向においては電極板１２８を０．５〜１０ｍの間隔で設置した。
【００４０】
トンネル坑１２１の一つの断面に設置する電極板１２８の位置及びトンネル坑１２１の長軸方向に設置する電極板１２８の個数は上記の範囲で適宜変更が可能であった。
複数の電極板１２８から延伸した多数のリード線１２９を纏めて束にし、例えば排水溝などを通じて延伸し、電位差測定手段１３０に連結した。
【００４１】
次いでセントル１２３と掘削面１２２との間のコンクリート充填空間１２７にフレッシュコンクリートを充填した。充填作業中にセントル１２３と各電極板１２８との間の電位差の変化を測定し、各電極板１２８間の周囲にフレッシュコンクリートが正常に充填されたか否かを検査した。データの解析はリアルタイムで行うことができ、測定値に異常が認められた場合は直ちにフレッシュコンクリートを追加充填すると共に、バイブレータを用いてフレッシュコンクリートの再充填を行った。ブリーディングは観察されなかった。
【００４２】
コンクリートを７日間かけて養生したのち、セントル１２３を脱型した。脱型後のコンクリートには充填不良個所は検出されなかった。
なお、単位作業工程当たり所定の距離を移動しながらセントル１２３を設置し、後にセントル１２３を脱型する長大なセントル台車を設けて作業を連続化することができた。
【００４３】
（実施例４）
図１１に本実施例で使用した圧力・金属充填センサー１７０を示す。
圧力・金属充填センサー１７０は、金属充填センサー１６０と同一面で圧力を計測するために、共通基盤１６２上に設置し、金属充填センサー計測線（１芯）と圧力センサー計測線（２芯）を３芯のリード線１６３の１本にまとめた。
センサー裏面には両面テープを設置することで、センサーを山岳トンネルシート面に貼付ける際、施工が容易になるようにした。
【００４４】
以下、コンクリート充填確認の手順を説明する。
（１）トンネル掘削終了後、圧力・金属充填センサー１７０を防水シート面に貼付る。
（２）コンクリート打設に伴い、コンクリートと金属充填センサー１６０が反応して、当該部までのコンクリート到達が確認できる。
（３）さらに充填が進み、覆工コンクリートが防水シートを押上げ、地山面まで達すると圧力センサー１６１が反応し確実に充填されたことが分かる。
（４）圧力センサー１６１の計測器は金属充填センサー１６０の計測器回路が兼用できるので金属充填センサー計測器と同一装置内にコンパクトに収納可能である。
（５）図１２に圧力センサー１６１の検定曲線を示す。覆工コンクリートが防水シートを押上げ、地山面まで達すると、当該検定曲線で検知できる。
【００４５】
実施例４で、圧力センサー１６１は、金属充填センサー１６０と同一面で圧力を計測するために、共通基盤１６２上に設置したが、要求仕様等に依っては分離して個別に設置するようにしてもよい。
圧力センサー１６１を金属充填ンセンサー１６０と共通基盤１６２に設置するとともに、金属センサー計測線（１芯）と圧力センサー１６１計測線（２芯）を３芯のリード線１６３の１本にまとめ、樹脂系接着剤にて防水処理を施すとともにセンサー裏面に両面テープを貼り付けることで、センサーを山岳トンネルシート面に貼付の際のセンサー配線作業の軽減を図った。
【００４６】
通常、センシング部からの計測線は切羽側セントル妻部を通して配線される。 コンクリート打設に当たって、作業員は充填状況を確認するためにしばしば妻部をハンマー等で打撃し、打撃音により妻部の充填性を確認している。
作業員による妻部のハンマ−打撃の際、しばしば計測線が断線する事例が発生していたが、計測線を太径の電線にして強度を上げればこの問題は解消できるものの、施工性が悪くなり計測線価格上昇等の問題もあって採用できなかった。
金属充填センサー１６０及び圧力センサー１６１は出力を電位（ｍＶ）で計測するため、必ずしも銅電線を使う必要がないため、本実施例では、小径で強度のある鋼線（例えばナイロン被覆ステンレスワイヤーロープ）を計測線であるリード線１６３として使用することにより破断の問題を解決した。
また、金属充填センサー１６０および圧力センサー１６１は出力として電位（ｍＶ）を計測するため、計測回路を共有し、表示を切替えによりコンパクトな監視装置１台にすることができた。
【００４７】
本発明では、金属充填センサー１６０と圧力センサー１６１を同一面に設置することで、コンクリートの充填性が二重に確認できるようになり、コンクリート圧力管理の信頼性を高めることが出来るとともに、一般の土圧計と比べ、サイズが極めて小さく、安価であること、金属充填センサー１６０の監視盤（装置）と同じ計測器で同時に監視可能とすることで、経費節減が可能になるとともに作業性が大幅に向上した。
【符号の説明】
【００４８】
２０ 電圧計
２２ 自然電位の高い導電部材、電極
２４ 自然電位の低い導電部材、電極
２６ フレッシュコンクリート
１００ 検査装置
１０２ 鉄製資材（金属鉄の表面を有する資材）
１０４ 鉄板
１０５ フレッシュコンクリート
１０６ 電極部材
１０８ コンクリート型枠
１１０ 電位差測定手段
１１２ リード線
１１２ａ 鉄製資材に接続されたリード線
１１２ｂ 電極板に接続されたリード線
１１４ 電極板
１１６ 接着部
１１８ 制御端末
１２０ 多点切り替えスイッチ
１２１ トンネル坑
１２２ 掘削面
１２３ セントル（鋼鉄製コンクリート型枠）
１２４ 天端部
１２５ 肩部
１２６ 中点
１２７ コンクリート充填空間
１２８ 電極板
１２９ リード線
１３０ 電位差測定手段
１５０ モデル試験装置
１５１ 容器
１５２ 鉄板
１５３ モデル実験装置
１５４ 電極板
１６０ 金属充填センサー
１６１ 圧力センサー
１６２ 共通基盤
１６３ リード線
１７０ 圧力・金属充填センサー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート構造物建設の施工時に、金属鉄の表面を有する資材（以下鉄製資材と略記する）を用いてコンクリート充填空間を形成する工程と、
金属鉄と自然電位が異なった導電部材からなる電極板の複数を前記コンクリート充填空間内に間隔を有して配置する工程と、
前記コンクリート充填空間内にフレッシュコンクリートを充填した状態で、前記鉄製資材と前記電極板との間に発生する電位差を測定することによりフレッシュコンクリートの充填状況を検査する工程と、を備えていることを特徴とするコンクリート充填状況検査方法。
【請求項２】
コンクリート構造物建設の施工時に、金属鉄の表面を有する資材（以下鉄製資材と略記する）を用いてコンクリート充填空間を形成する工程と、
金属鉄と自然電位が異なった導電部材からなる電極板及び圧力変化を電位差によって検出する圧力センサーを併設した状態とし、その複数を前記コンクリート充填空間内に間隔を有して配置する工程と、
前記コンクリート充填空間内にフレッシュコンクリートを充填した状態で、前記鉄製資材と前記電極板との間に発生する電位差及びコンクリート充填空間内の圧力変化に基づく電位差を測定することによりフレッシュコンクリートの充填状況を検査する工程と、を備えていることを特徴とするコンクリート充填状況検査方法。
【請求項３】
前記電極板の電位差の経時的な変化を計測し、前記電極板電位差の変化パターンに基づいて前記鉄製資材と前記電極板との間のフレッシュコンクリートの充填が正常状態であるかブリーディング状態であるかを判別することを特徴とする請求項１又は２に記載のコンクリート充填状況検査方法。
【請求項４】
前記電極板の電位差の経時的な変化及び前記コンクリート型枠と前記電極板との間に充填されたフレッシュコンクリートの強度の経時的な変化から、前記電極板の電位差とコンクリートの強度と相関係数を算出し、前記相関係数に基づいて、前記電極板電位差から前記コンクリートの強度を算定することを特徴とする請求項１又は２に記載のコンクリート充填状況検査方法。
【請求項１】
コンクリート構造物建設の施工時に、金属鉄の表面を有する資材（以下鉄製資材と略記する）を用いてコンクリート充填空間を形成する工程と、
金属鉄と自然電位が異なった導電部材からなる電極板の複数を前記コンクリート充填空間内に間隔を有して配置する工程と、
前記コンクリート充填空間内にフレッシュコンクリートを充填した状態で、前記鉄製資材と前記電極板との間に発生する電位差を測定することによりフレッシュコンクリートの充填状況を検査する工程と、を備えていることを特徴とするコンクリート充填状況検査方法。
【請求項２】
コンクリート構造物建設の施工時に、金属鉄の表面を有する資材（以下鉄製資材と略記する）を用いてコンクリート充填空間を形成する工程と、
金属鉄と自然電位が異なった導電部材からなる電極板及び圧力変化を電位差によって検出する圧力センサーを併設した状態とし、その複数を前記コンクリート充填空間内に間隔を有して配置する工程と、
前記コンクリート充填空間内にフレッシュコンクリートを充填した状態で、前記鉄製資材と前記電極板との間に発生する電位差及びコンクリート充填空間内の圧力変化に基づく電位差を測定することによりフレッシュコンクリートの充填状況を検査する工程と、を備えていることを特徴とするコンクリート充填状況検査方法。
【請求項３】
前記電極板の電位差の経時的な変化を計測し、前記電極板電位差の変化パターンに基づいて前記鉄製資材と前記電極板との間のフレッシュコンクリートの充填が正常状態であるかブリーディング状態であるかを判別することを特徴とする請求項１又は２に記載のコンクリート充填状況検査方法。
【請求項４】
前記電極板の電位差の経時的な変化及び前記コンクリート型枠と前記電極板との間に充填されたフレッシュコンクリートの強度の経時的な変化から、前記電極板の電位差とコンクリートの強度と相関係数を算出し、前記相関係数に基づいて、前記電極板電位差から前記コンクリートの強度を算定することを特徴とする請求項１又は２に記載のコンクリート充填状況検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−１８０１１８（Ｐ２０１１−１８０１１８Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４７５８４（Ｐ２０１０−２４７５８４）
【出願日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【出願人】（０００２３５５４３）飛島建設株式会社 (132)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【出願人】（０００２３５５４３）飛島建設株式会社 (132)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]