炭素繊維束、構造物の歪・応力検知方法等
【課題】 炭素繊維の性質を最大限に利用して、補強材兼センサとして機能する炭素繊維束を提供する。
【解決手段】 本願の炭素繊維束２は、強度、延性等の性質が異なる多種の炭素繊維２ａ〜２ｃを含有し、炭素繊維２ａ〜２ｃの電気抵抗値を測定するための端子７を備えている。
【解決手段】 本願の炭素繊維束２は、強度、延性等の性質が異なる多種の炭素繊維２ａ〜２ｃを含有し、炭素繊維２ａ〜２ｃの電気抵抗値を測定するための端子７を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、炭素繊維からなる炭素繊維束等に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に炭素繊維と称される材料は強度が鉄の約１０倍と高く、耐久性が良い等の性質を有するため様々な分野の補強材として利用されている。
【０００３】
通常、補強材として使用する際には、炭素繊維を束ねて樹脂で含浸し、シート状やケーブル状で使用される。
【０００４】
また、炭素繊維は歪との関係で特異な電気抵抗値を呈すため、この性質により、ある時点での応力度のみならず、応力度の履歴までも把握することができることが知られており、この性質を利用して例えば構造物の耐力監視等に役立てることができる。
【０００５】
上記性質を利用した従来の技術として、ガラスファイバーと導電性繊維束を組み合わせ、予め導電性繊維束の破断歪より大きなプレストレインを付与した導電性繊維束含有プラスチック複合材を使用し、当該導電性繊維束含有プラスチック複合材又は当該導電性繊維束含有プラスチック複合材の付設された部位の応力度状態等を検知する方法、及び装置がある（特許文献１）。
【０００６】
この技術は、予め導電性繊維束を一時的に破断させ、弾性復帰させることで当該導電性繊維束の導通状態を回復させ、当該導電性繊維束の電気抵抗によって、診断を行っている。よって、破断させた導電性繊維束の電気抵抗値の変化を測定して歪等を検知するものである。
【０００７】
【特許文献１】特許第３２０１８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、導電性繊維束として炭素繊維束を使用するような場合には、予め一時的に炭素繊維束を破断させておく必要があるため、炭素繊維束の持つ強度等の性質を利用した補強材としての利用は期待できない。
【０００９】
また、一定の荷重以上の負荷が当該導電性繊維束に加わり、当該導電性繊維束の導通状態が解除された後の当該導電性繊維束の歪等を知ることはできなくなる。
【００１０】
本願は上記各問題点の解決を課題の一例として為されたもので、炭素繊維の性質を最大限に利用して、センサとして機能する炭素繊維束、または補強材兼センサとして機能する炭素繊維束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】
【００１１】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の炭素繊維束（２、５）は、強度、延性等の性質が異なる多種の炭素繊維（２ａ〜２ｃ）を含有し、前記炭素繊維の電気抵抗値を測定するための端子（７）を備えていることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２に記載の炭素繊維束は、前記炭素繊維を樹脂（３）で含浸してなることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３に記載の炭素繊維束は、前記炭素繊維が、測定対象となる構造物の歪が所定値以上生じた際に破断することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項４に記載の炭素繊維束は、前記炭素繊維に予め所定の力で一時的に負荷を加え初期損傷を与えておくことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項５に記載の構造物の歪・応力検知方法は、測定すべき所定の構造物に強度、延性等の性質が異なる多種の炭素繊維を含有し、前記炭素繊維の電気抵抗値を測定するための端子を備えている炭素繊維束を取り付け、前記炭素繊維の電気抵抗値変化を測定することにより前記構造物の歪又は応力度状態を検知することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項６に記載の構造物の歪・応力検知方法は、前記所定の構造物がコンクリート構造物（１０）である場合は、当該炭素繊維束を前記コンクリート構造物の内部に有する補強鋼材（１２）に沿って配置することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項７に記載の構造物の歪・応力検知装置は、測定すべき所定の構造物に取り付けるための強度、延性等の性質が異なる多種の炭素繊維を含有し、前記炭素繊維の電気抵抗値を測定するための端子を備えている炭素繊維束（２、５）と、前記端子に電流を流して当該炭素繊維の電気抵抗値の変化を測定する測定手段（１６）と、当該電気抵抗値の変化に基づいて種類別の炭素繊維の破断を検知し、前記構造物の歪または応力状態を判断する判断手段（１７）と、前記判断した結果を出力する出力手段（１８）と、を具備することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本願の炭素繊維束について図面を参照しながら説明する。図１は本願のハイブリッド炭素繊維束の一例を示し、ケーブル状のハイブリッド炭素繊維束である。なお、本実施形態のハイブリッド炭素繊維束は、本願の炭素繊維束として機能する。
【００１９】
図示のように、ハイブリッド炭素繊維束２は、多数本の連続した炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの集合体であり、紐状の複数本の炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃを樹脂３で含浸して形成されている。また、ハイブリッド炭素繊維束２は、強度、延性等の性質の異なる複数種類の炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃを混在して形成されている。炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃは、一般に強度が高いため、当該ハイブリッド炭素繊維束２は、所定の構造物の補強材として使用することができる。具体的には、ハイブリッド炭素繊維束２は、例えば、所定の構造物の内部に一体に配置され使用される。
【００２０】
また、炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃは導電性を有する。そして、所定の構造物が荷重を受けて歪むと当該ハイブリッド炭素繊維束２も同様に歪み、炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃは伸びる。これにより歪を受けた炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃは、歪を受けていない炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃと比較して電気抵抗が増加することは明らかである。これらのことから当該歪は炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの電気抵抗値の変化を測定することにより知ることができる。したがって、炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃからなるハイブリッド炭素繊維束２は、当該所定の構造物の歪や内部応力度状態を検知するためのセンサとして機能する。
【００２１】
図２は、シート状のハイブリッド炭素繊維束の一例を示したものである。
【００２２】
このシート５は、多数本の連続した図１に示すハイブリッド炭素繊維束２を樹脂６で含浸して形成されている。このシート５は、例えば、所定の構造物の応力がかかる方向の下部に貼り付けて補強材として使用される。また、上記同様に、ハイブリッド炭素繊維束２からなるシート５は、当該所定の構造物の歪や応力度状態を検知するためのセンサとして機能する。なお、本願のハイブリッド炭素繊維束２は、プラスチック材等と一体に図１に示すハイブリッド炭素繊維束２を内蔵し、プラスチック複合シート材（プラスチック複合材）としてもよい。
【００２３】
また、図１、及び図２に示すハイブリッド炭素繊維束２の炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの両端には電気の良伝体からなる端子７、７がそれぞれ電気的に接続されている。炭素繊維２ａのこれら一対の端子７は、これら両端子間に延在した炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃに電流を流して炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの電気抵抗値を測定するためのものである。本実施形態においてこれら端子７は、全ての炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃについて設けられているものではなく、炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの電気抵抗値を計測するために選択した何本かの炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃのみに設けられている。
【００２４】
なお、端子７、７は、炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの両端部のみに備えるだけでなく、炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの中間地点等適当な場所から外部に取り出すようにしてもよい。このようにすれば、破断した際の電気抵抗値の変化により破断した位置を特定することも可能である。
【００２５】
以下に本願のハイブリッド炭素繊維束の作用について実験例に基づいて説明する。図３は試験片Ｔ（ハイブリッド炭素繊維材料）に一体に形成された炭素繊維の両端部の端子７、７に電流を流して当該炭素繊維の電気抵抗値を測定するための配線図である。なお、試験片Ｔの両端部近傍には引張力Ｐを加えるための部材９、９を試験片Ｔの上下面に備えている。
【００２６】
〈実験例〉
本実験では、図３に示す配線図によって、ハイブリッド炭素繊維束２、５からなる試験片Ｔの両端部に引張力Ｐを与え、当該試験片Ｔの炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの両端部の端子７、７に電流を流し、当該引張力Ｐに対して変位する当該試験片Ｔの歪と試験片Ｔを構成する炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの増加抵抗率（Ｒ／Ｒ０）との関係を測定した。なお、当該試験片Ｔは、上記図１、図２に示すハイブリッド炭素繊維束２、５と同一構造を有する強度、延性等の性質の異なる複数種類の炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの集合体により実験を行った。また、当該実験において、炭素繊維の強度、延性等の性質を適宜選択して行った結果、図４に示すような線図が得られることを確認した。
【００２７】
図４は本実験の測定により得られた荷重−歪線図、及び歪−増加抵抗率を示す線図である。なお、図４に示す試験片Ｔは、強度、延性等の性質の異なる３種類の炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの集合体により実験を行ったものである。
【００２８】
図４を参照して、ハイブリッド炭素繊維束の作用について説明する。
【００２９】
通常、単体の炭素繊維は、所定の荷重に対し比例して歪が増加し、破断する。しかし、本実施形態のように性質の異なる複数種類の炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃを混在して形成されたハイブリッド炭素繊維束２、５からなる試験片Ｔは、図４に示すように、１の炭素繊維２ａが、所定の荷重に従って歪が増加し破断しても、他の炭素繊維２ｂ、２ｃによって引き継ぐことが可能となる。具体的には、図４に示すように、試験片Ｔは、まず、第１段階（Ｚｏｎｅ１）として、ａ−ｂ間では、所定の荷重が加わり歪の上昇にともなって、１種類目の炭素繊維２ａが徐々に破断する。完全に１種類目の炭素繊維２ａが破断すると、ｂ−ｃ間に示すように増加抵抗率が急激に上がり、次の炭素繊維（２種類目、及び３種類目の炭素繊維２ｂ、２ｃ）に引き継がれる。次に、第２段階（Ｚｏｎｅ２）として、ｃ−ｄ間では、更に所定の荷重が加わり歪の上昇に伴って、２種類目の炭素繊維２ｂが１種類目の炭素繊維２ａと同様に徐々に破断する。そして、完全に２種類目の炭素繊維２ｂが破断すると、ｄ−ｅ間に示すように、増加抵抗率が急激に上がり、次の炭素繊維（３種類目の炭素繊維２ｃ）に引き継がれる。そして、第３段階（Ｚｏｎｅ３）として、ｅ−ｆ間では、更に所定の荷重が加わり歪の上昇に伴って、３種類目の炭素繊維２ｃが１、又は２種類目の炭素繊維２ａ、２ｂと同様に徐々に破断し、完全に３種類目の炭素繊維２ｃが破断する。
【００３０】
上記実験例に示すように、試験片Ｔに所定の荷重Ｐが加わり歪を生じたとすると、試験片Ｔを構成する炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃは、その歪にともなって電気抵抗値の変化を示すことがわかる。したがって、炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの電気抵抗値を測定することにより、試験片Ｔ自体の歪を把握できる。
【００３１】
また、性質の異なる複数種類の炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃを混在することにより、１の炭素繊維２ａが破断しても他の炭素繊維２ｂ、２ｃに引き継ぐことが可能となる。また、所定の歪の値で炭素繊維２ａが破断して他の炭素繊維２ｂ、２ｃに引き継がれる際に増加抵抗率の急激な上昇が見られる。よって、炭素繊維が引き継がれる際の歪の値を所定の値になるように炭素繊維を選択することによって、例えば、コンクリート構造物（例えば、ＰＣ構造物）に本願のハイブリッド炭素繊維束２、５を適用すれば、当該ＰＣ構造物の劣化診断等を容易に行うことが可能となる。具体的には、ＰＣ構造物は、歪率が０．１５％までは安全である判断でき、歪率が０．５％までは安全性は確保されるが注意を要する状態であると判断できることが一般に知られているため、歪率が０．１５％、０．５％である場合に、炭素繊維２ａ、２ｂが破断するように、炭素繊維２ａ、２ｂをそれぞれ選定することにより、炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃからなるハイブリッド炭素繊維束２、５をセンサとして機能させることが可能となる。
【００３２】
また、荷重の増加によって炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃは徐々に破断するため、当該破断の際の電気抵抗値を連続的に測定することにより、ＰＣ構造物の内部応力状態、歪状態を検知できる。
【００３３】
また、炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃは、破断した際の歪（破断歪）を記憶する性質をもっているため、当該破断歪の値を計測することにより、過去に生じた最大応力度等も検知できる。
【００３４】
また、例えば、当該試験片Ｔを所定の構造物の下部に配置すれば、構造物の劣化に伴い、当該試験片Ｔが歪むため、構造物自体の内部応力や破壊進行状態を知ることもできると考えられる。
【００３５】
よって、本願のハイブリッド炭素繊維束２、５を使用すれば、当該ハイブリッド炭素繊維束２、５は、補強材として機能するとともに補強材として適用した構造物の歪等を検知するセンサとしても機能する。
【００３６】
また、ハイブリッド炭素繊維束２、５を構成する性質の異なる複数種類の炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃをそれぞれ異なる所定値以上の歪が生じたときに破断するように選択し、当該炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの破断を検知することにより、容易にハイブリッド炭素繊維束２、５を適用した構造物等の歪・応力状態を知ることができる。
【００３７】
なお、図４に示すように、測定開始後、初期の電気抵抗値の変化が表れにくいため、炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃのそれぞれを予め所定の力で一時的に負荷を加え、炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃに初期損傷を与えておくとよい。また、本願のハイブリッド炭素繊維束２、５を形成した後、所定の力で負荷を加え、初期損傷を与えるようにしてもよい。負荷とは、ねじり、曲げ、引張等である。
【００３８】
このようにすれば、ハイブリッド炭素繊維束２、５の剛性を変化させて炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの強度が落ちるので、検知できる範囲の初期値を早めることができる。そして炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの歪等に対する電気抵抗値が敏感に変化するものとなる。よって、炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃに初期損傷を与える場合は、炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃに初期損傷を与えない場合と比較して、測定開始後の初期の電気抵抗値が敏感に変化するため、炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃに生じる電気抵抗値を確実に測定することができる。
【００３９】
次に、所定の構造物に本願のハイブリッド炭素繊維束を適用した場合の実施例について説明する。
【実施例１】
【００４０】
図５は、ＰＣ構造物に図１に示すハイブリッド炭素繊維束を適用した場合の実施例である。
【００４１】
ＰＣ構造物１０は内部に補強鋼材としての鉄筋１２を有しており、当該鉄筋１２を測定することによってＰＣ構造物１０の内部応力等を的確に測定できると考えられる。よって、本願のハイブリッド炭素繊維束５は、ＰＣ構造物の内部に有する鉄筋に沿って配置される。なお、図５に示すように、ハイブリッド炭素繊維束２は、予め当該鉄筋１２を含んで、性質の異なる複数種類の炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃを樹脂３等で含浸して形成してもよい。
【００４２】
次に、図６を用いて図５に示すＰＣ構造物の劣化診断を行うための診断方法について説明する。
【００４３】
図６はＰＣ構造物の診断方法を示すブロック図である。この診断は診断装置によって行われる。診断装置は、ハイブリッド炭素繊維束の電気抵抗値を測定するための測定部１６と、測定した値から炭素繊維の破断を判断するとともにＰＣ構造物１０の劣化状態を判断するための判断部１７と、判断した結果を画像等に表示するための出力部１８と、各部１６〜１８を制御するための制御部（図示なし）と、を備えている。なお、例えば、本実施形態の測定部１６は、本発明の測定手段を構成するとともに、本実施形態の判断部１７は、本発明の判断手段を構成する。また、例えば、本実施形態の出力部１８は、本発明の出力手段を構成するとともに、本実施形態の炭素繊維束２、５は、本発明の炭素繊維束を構成する。
【００４４】
図６に示すように、まず、測定部１６は、連続的にハイブリッド炭素繊維束２の炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃのそれぞれの電気抵抗値を測定する。判断部１７は、測定した電気抵抗値から１種類目の炭素繊維２ａが破断したか否かを判断する。また、判断部１７は、当該１種類目の炭素繊維２ａが破断したと判断した場合には、ＰＣ構造物１０が安全段階から注意段階に以降したことを判断する。そして、出力部１８は、この判断結果（注意を要する）を画像等の出力装置に出力する。
【００４５】
さらに、測定部１６は炭素繊維２ｂ、２ｃの電気抵抗値を測定し続ける。判断部１７は、測定した電気抵抗値から２種類目の炭素繊維２ｂが破断したか否かを判断する。判断部１７は、当該２種類目の炭素繊維２ｂが破断したと判断した場合には、ＰＣ構造物１０が注意段階から危険段階に移行したことを判断する。そして、出力部１８は、この判断結果（危険を要する）を画像等の出力装置に出力する。
【００４６】
このようにすれば、ＰＣ構造物１０の内部応力状態を容易に把握することができる。また、具体的な電気抵抗値を連続的に測定しているので、ＰＣ構造物１０の内部応力状態を具体的な値として知ることもできる。更に、破断した炭素繊維２ａ、２ｂは破断直後の応力を記憶しているため、応力度の履歴までも把握することができる。
【実施例２】
【００４７】
図７は、所定の構造物に図２に示すシート状のハイブリッド炭素繊維束を適用した場合の実施例である。
【００４８】
シート状のハイブリッド炭素繊維束５は、所定の構造物２２に負荷Ｆがかかる方向の構造物２２下部に貼り付けられる。
【００４９】
このようにして、実施例１と同様にモニタリング（劣化診断）を行えば、構造物２２の応力状態を容易に把握することができる。また、具体的な電気抵抗値を連続的に測定しているので、構造物２２の応力状態を具体的な値として知ることもできる。更に、破断した炭素繊維は破断直後の応力を記憶しているため、応力度の履歴までも把握することができる。
【００５０】
次に、ハイブリッド炭素繊維束の他の実施形態について説明する。図８はハイブリッド炭素繊維束の他の実施形態を示す断面図である。
【００５１】
図８に示すように、ハイブリッド炭素繊維束２５のそれぞれの炭素繊維２５ａは導電部２６とセンサ部２７とから構成され、当該導電部２６には弾性係数の低い炭素繊維２６ａを使用し、当該センサ部２７には弾性係数の高い炭素繊維２７ａを使用して形成されている。複数の炭素繊維２５ａのセンサ部２７は、炭素繊維２５ａが伸びている方向にそれぞれ異なる位置に配置されて形成されている。
【００５２】
このように、本実施形態のハイブリッド炭素繊維束２５を所定の構造物に適用した場合、当該構造物に所定の荷重が加わり内部破壊が進むと、炭素繊維２５ａのセンサ部２７のみが破断する。このようにすれば、センサ部２７はそれぞれの炭素繊維２５ａの異なる位置に配置されているため、破断した際の電気抵抗値の変化により、破断した位置を特定できる。また、構造物の内部応力の状態をより具体的に把握することもできる。
【００５３】
以上に説明したように、本願のハイブリッド炭素繊維束２、５は、強度、延性等の性質が異なる多種の炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃを含有し、前記炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの電気抵抗値を測定するための端子７を備えているまた、ハイブリッド炭素繊維束２は、炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃを樹脂で含浸してなる。
【００５４】
このようにすれば、例えば、所定の構造物に適用することにより、補強材として機能するとともに、所定の構造物の歪や内部応力状態を検知するためのセンサとして機能する。
【００５５】
また、前記炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃは、測定対象となる構造物１０、２２の歪が所定値以上生じた際に破断するものが選定される。
【００５６】
このようにすれば、例えば、所定の構造物に適用することにより、構造物の劣化診断を行うことができる。
【００５７】
また、前記炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃに予め所定の力で一時的に負荷を加え初期損傷を与えておくことが好ましい。
【００５８】
このようにすれば、炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの電気抵抗値を測定する際に、初期の電気抵抗値が敏感に変化するため、確実に初期の電気抵抗値を測定することができる。
【００５９】
また、本願の構造物の歪・応力検知方法は、測定すべき所定の構造物１０、２２に強度、延性等の性質が異なる多種の炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃを含有し、前記炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの電気抵抗値を測定するための端子７を備えているハイブリッド炭素繊維束２、５を取り付け、前記炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの電気抵抗値変化を測定することにより前記構造物１０、２２の歪又は応力度状態を検知する。
【００６０】
このようにすれば、構造物１０、２２の内部応力状態を容易に把握することができるとともに、構造物１０、２２の劣化診断（安全性診断）を行える。
【００６１】
また、前記所定の構造物がＰＣ構造物１０である場合は、当該ハイブリッド炭素繊維束２を前記ＰＣ構造物１０の内部に有する鉄筋１２に沿って配置すればよい。
【００６２】
このようにすれば、ＰＣ構造物１０の内部応力等を的確に測定できる
また、本願の構造物の歪・応力検知装置は、測定すべき所定の構造物１０、２２に取り付けるための強度、延性等の性質が異なる多種の炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃを含有し、前記炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの電気抵抗値を測定するための端子７を備えているハイブリッド炭素繊維束２、５と、前記端子７に電流を流して当該炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの電気抵抗値の変化を測定する測定部１６と、当該電気抵抗値の変化に基づいて種類別の炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの破断を検知し、前記構造物１０、２２の歪または応力状態を判断する判断部１７と、前記判断した結果を出力する出力部１８と、を具備している。
【００６３】
このようにすれば、構造物１０、２２の内部応力状態を容易に把握することができるとともに、構造物１０、２２の劣化診断（安全性診断）を行える。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】ケーブル状のハイブリッド炭素繊維束の一例である。
【図２】シート状のハイブリッド炭素繊維束の一例である。
【図３】炭素繊維の電気抵抗を測定するための配線図である。
【図４】本願のハイブリッド炭素繊維束の荷重−歪線図、及び歪−増加抵抗率を示す線図の一例である。
【図５】ＰＣ構造物にケーブル状のハイブリッド炭素繊維束を適用した場合の実施例である。
【図６】ＰＣ構造物の診断方法を示すブロック図である。
【図７】所定の構造物にシート状のハイブリッド炭素繊維束を適用した場合の実施例である。
【図８】ハイブリッド炭素繊維束の他の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
２、５ 炭素繊維束
２ａ〜２ｃ 炭素繊維
３ 樹脂
７ 端子
１０ ＰＣ構造物
１２ 鉄筋
１６ 測定部
１７ 判定部
１８ 出力部
【技術分野】
【０００１】
本願は、炭素繊維からなる炭素繊維束等に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に炭素繊維と称される材料は強度が鉄の約１０倍と高く、耐久性が良い等の性質を有するため様々な分野の補強材として利用されている。
【０００３】
通常、補強材として使用する際には、炭素繊維を束ねて樹脂で含浸し、シート状やケーブル状で使用される。
【０００４】
また、炭素繊維は歪との関係で特異な電気抵抗値を呈すため、この性質により、ある時点での応力度のみならず、応力度の履歴までも把握することができることが知られており、この性質を利用して例えば構造物の耐力監視等に役立てることができる。
【０００５】
上記性質を利用した従来の技術として、ガラスファイバーと導電性繊維束を組み合わせ、予め導電性繊維束の破断歪より大きなプレストレインを付与した導電性繊維束含有プラスチック複合材を使用し、当該導電性繊維束含有プラスチック複合材又は当該導電性繊維束含有プラスチック複合材の付設された部位の応力度状態等を検知する方法、及び装置がある（特許文献１）。
【０００６】
この技術は、予め導電性繊維束を一時的に破断させ、弾性復帰させることで当該導電性繊維束の導通状態を回復させ、当該導電性繊維束の電気抵抗によって、診断を行っている。よって、破断させた導電性繊維束の電気抵抗値の変化を測定して歪等を検知するものである。
【０００７】
【特許文献１】特許第３２０１８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、導電性繊維束として炭素繊維束を使用するような場合には、予め一時的に炭素繊維束を破断させておく必要があるため、炭素繊維束の持つ強度等の性質を利用した補強材としての利用は期待できない。
【０００９】
また、一定の荷重以上の負荷が当該導電性繊維束に加わり、当該導電性繊維束の導通状態が解除された後の当該導電性繊維束の歪等を知ることはできなくなる。
【００１０】
本願は上記各問題点の解決を課題の一例として為されたもので、炭素繊維の性質を最大限に利用して、センサとして機能する炭素繊維束、または補強材兼センサとして機能する炭素繊維束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】
【００１１】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の炭素繊維束（２、５）は、強度、延性等の性質が異なる多種の炭素繊維（２ａ〜２ｃ）を含有し、前記炭素繊維の電気抵抗値を測定するための端子（７）を備えていることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２に記載の炭素繊維束は、前記炭素繊維を樹脂（３）で含浸してなることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３に記載の炭素繊維束は、前記炭素繊維が、測定対象となる構造物の歪が所定値以上生じた際に破断することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項４に記載の炭素繊維束は、前記炭素繊維に予め所定の力で一時的に負荷を加え初期損傷を与えておくことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項５に記載の構造物の歪・応力検知方法は、測定すべき所定の構造物に強度、延性等の性質が異なる多種の炭素繊維を含有し、前記炭素繊維の電気抵抗値を測定するための端子を備えている炭素繊維束を取り付け、前記炭素繊維の電気抵抗値変化を測定することにより前記構造物の歪又は応力度状態を検知することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項６に記載の構造物の歪・応力検知方法は、前記所定の構造物がコンクリート構造物（１０）である場合は、当該炭素繊維束を前記コンクリート構造物の内部に有する補強鋼材（１２）に沿って配置することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項７に記載の構造物の歪・応力検知装置は、測定すべき所定の構造物に取り付けるための強度、延性等の性質が異なる多種の炭素繊維を含有し、前記炭素繊維の電気抵抗値を測定するための端子を備えている炭素繊維束（２、５）と、前記端子に電流を流して当該炭素繊維の電気抵抗値の変化を測定する測定手段（１６）と、当該電気抵抗値の変化に基づいて種類別の炭素繊維の破断を検知し、前記構造物の歪または応力状態を判断する判断手段（１７）と、前記判断した結果を出力する出力手段（１８）と、を具備することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本願の炭素繊維束について図面を参照しながら説明する。図１は本願のハイブリッド炭素繊維束の一例を示し、ケーブル状のハイブリッド炭素繊維束である。なお、本実施形態のハイブリッド炭素繊維束は、本願の炭素繊維束として機能する。
【００１９】
図示のように、ハイブリッド炭素繊維束２は、多数本の連続した炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの集合体であり、紐状の複数本の炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃを樹脂３で含浸して形成されている。また、ハイブリッド炭素繊維束２は、強度、延性等の性質の異なる複数種類の炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃを混在して形成されている。炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃは、一般に強度が高いため、当該ハイブリッド炭素繊維束２は、所定の構造物の補強材として使用することができる。具体的には、ハイブリッド炭素繊維束２は、例えば、所定の構造物の内部に一体に配置され使用される。
【００２０】
また、炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃは導電性を有する。そして、所定の構造物が荷重を受けて歪むと当該ハイブリッド炭素繊維束２も同様に歪み、炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃは伸びる。これにより歪を受けた炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃは、歪を受けていない炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃと比較して電気抵抗が増加することは明らかである。これらのことから当該歪は炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの電気抵抗値の変化を測定することにより知ることができる。したがって、炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃからなるハイブリッド炭素繊維束２は、当該所定の構造物の歪や内部応力度状態を検知するためのセンサとして機能する。
【００２１】
図２は、シート状のハイブリッド炭素繊維束の一例を示したものである。
【００２２】
このシート５は、多数本の連続した図１に示すハイブリッド炭素繊維束２を樹脂６で含浸して形成されている。このシート５は、例えば、所定の構造物の応力がかかる方向の下部に貼り付けて補強材として使用される。また、上記同様に、ハイブリッド炭素繊維束２からなるシート５は、当該所定の構造物の歪や応力度状態を検知するためのセンサとして機能する。なお、本願のハイブリッド炭素繊維束２は、プラスチック材等と一体に図１に示すハイブリッド炭素繊維束２を内蔵し、プラスチック複合シート材（プラスチック複合材）としてもよい。
【００２３】
また、図１、及び図２に示すハイブリッド炭素繊維束２の炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの両端には電気の良伝体からなる端子７、７がそれぞれ電気的に接続されている。炭素繊維２ａのこれら一対の端子７は、これら両端子間に延在した炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃに電流を流して炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの電気抵抗値を測定するためのものである。本実施形態においてこれら端子７は、全ての炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃについて設けられているものではなく、炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの電気抵抗値を計測するために選択した何本かの炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃのみに設けられている。
【００２４】
なお、端子７、７は、炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの両端部のみに備えるだけでなく、炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの中間地点等適当な場所から外部に取り出すようにしてもよい。このようにすれば、破断した際の電気抵抗値の変化により破断した位置を特定することも可能である。
【００２５】
以下に本願のハイブリッド炭素繊維束の作用について実験例に基づいて説明する。図３は試験片Ｔ（ハイブリッド炭素繊維材料）に一体に形成された炭素繊維の両端部の端子７、７に電流を流して当該炭素繊維の電気抵抗値を測定するための配線図である。なお、試験片Ｔの両端部近傍には引張力Ｐを加えるための部材９、９を試験片Ｔの上下面に備えている。
【００２６】
〈実験例〉
本実験では、図３に示す配線図によって、ハイブリッド炭素繊維束２、５からなる試験片Ｔの両端部に引張力Ｐを与え、当該試験片Ｔの炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの両端部の端子７、７に電流を流し、当該引張力Ｐに対して変位する当該試験片Ｔの歪と試験片Ｔを構成する炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの増加抵抗率（Ｒ／Ｒ０）との関係を測定した。なお、当該試験片Ｔは、上記図１、図２に示すハイブリッド炭素繊維束２、５と同一構造を有する強度、延性等の性質の異なる複数種類の炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの集合体により実験を行った。また、当該実験において、炭素繊維の強度、延性等の性質を適宜選択して行った結果、図４に示すような線図が得られることを確認した。
【００２７】
図４は本実験の測定により得られた荷重−歪線図、及び歪−増加抵抗率を示す線図である。なお、図４に示す試験片Ｔは、強度、延性等の性質の異なる３種類の炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの集合体により実験を行ったものである。
【００２８】
図４を参照して、ハイブリッド炭素繊維束の作用について説明する。
【００２９】
通常、単体の炭素繊維は、所定の荷重に対し比例して歪が増加し、破断する。しかし、本実施形態のように性質の異なる複数種類の炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃを混在して形成されたハイブリッド炭素繊維束２、５からなる試験片Ｔは、図４に示すように、１の炭素繊維２ａが、所定の荷重に従って歪が増加し破断しても、他の炭素繊維２ｂ、２ｃによって引き継ぐことが可能となる。具体的には、図４に示すように、試験片Ｔは、まず、第１段階（Ｚｏｎｅ１）として、ａ−ｂ間では、所定の荷重が加わり歪の上昇にともなって、１種類目の炭素繊維２ａが徐々に破断する。完全に１種類目の炭素繊維２ａが破断すると、ｂ−ｃ間に示すように増加抵抗率が急激に上がり、次の炭素繊維（２種類目、及び３種類目の炭素繊維２ｂ、２ｃ）に引き継がれる。次に、第２段階（Ｚｏｎｅ２）として、ｃ−ｄ間では、更に所定の荷重が加わり歪の上昇に伴って、２種類目の炭素繊維２ｂが１種類目の炭素繊維２ａと同様に徐々に破断する。そして、完全に２種類目の炭素繊維２ｂが破断すると、ｄ−ｅ間に示すように、増加抵抗率が急激に上がり、次の炭素繊維（３種類目の炭素繊維２ｃ）に引き継がれる。そして、第３段階（Ｚｏｎｅ３）として、ｅ−ｆ間では、更に所定の荷重が加わり歪の上昇に伴って、３種類目の炭素繊維２ｃが１、又は２種類目の炭素繊維２ａ、２ｂと同様に徐々に破断し、完全に３種類目の炭素繊維２ｃが破断する。
【００３０】
上記実験例に示すように、試験片Ｔに所定の荷重Ｐが加わり歪を生じたとすると、試験片Ｔを構成する炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃは、その歪にともなって電気抵抗値の変化を示すことがわかる。したがって、炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの電気抵抗値を測定することにより、試験片Ｔ自体の歪を把握できる。
【００３１】
また、性質の異なる複数種類の炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃを混在することにより、１の炭素繊維２ａが破断しても他の炭素繊維２ｂ、２ｃに引き継ぐことが可能となる。また、所定の歪の値で炭素繊維２ａが破断して他の炭素繊維２ｂ、２ｃに引き継がれる際に増加抵抗率の急激な上昇が見られる。よって、炭素繊維が引き継がれる際の歪の値を所定の値になるように炭素繊維を選択することによって、例えば、コンクリート構造物（例えば、ＰＣ構造物）に本願のハイブリッド炭素繊維束２、５を適用すれば、当該ＰＣ構造物の劣化診断等を容易に行うことが可能となる。具体的には、ＰＣ構造物は、歪率が０．１５％までは安全である判断でき、歪率が０．５％までは安全性は確保されるが注意を要する状態であると判断できることが一般に知られているため、歪率が０．１５％、０．５％である場合に、炭素繊維２ａ、２ｂが破断するように、炭素繊維２ａ、２ｂをそれぞれ選定することにより、炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃからなるハイブリッド炭素繊維束２、５をセンサとして機能させることが可能となる。
【００３２】
また、荷重の増加によって炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃは徐々に破断するため、当該破断の際の電気抵抗値を連続的に測定することにより、ＰＣ構造物の内部応力状態、歪状態を検知できる。
【００３３】
また、炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃは、破断した際の歪（破断歪）を記憶する性質をもっているため、当該破断歪の値を計測することにより、過去に生じた最大応力度等も検知できる。
【００３４】
また、例えば、当該試験片Ｔを所定の構造物の下部に配置すれば、構造物の劣化に伴い、当該試験片Ｔが歪むため、構造物自体の内部応力や破壊進行状態を知ることもできると考えられる。
【００３５】
よって、本願のハイブリッド炭素繊維束２、５を使用すれば、当該ハイブリッド炭素繊維束２、５は、補強材として機能するとともに補強材として適用した構造物の歪等を検知するセンサとしても機能する。
【００３６】
また、ハイブリッド炭素繊維束２、５を構成する性質の異なる複数種類の炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃをそれぞれ異なる所定値以上の歪が生じたときに破断するように選択し、当該炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの破断を検知することにより、容易にハイブリッド炭素繊維束２、５を適用した構造物等の歪・応力状態を知ることができる。
【００３７】
なお、図４に示すように、測定開始後、初期の電気抵抗値の変化が表れにくいため、炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃのそれぞれを予め所定の力で一時的に負荷を加え、炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃに初期損傷を与えておくとよい。また、本願のハイブリッド炭素繊維束２、５を形成した後、所定の力で負荷を加え、初期損傷を与えるようにしてもよい。負荷とは、ねじり、曲げ、引張等である。
【００３８】
このようにすれば、ハイブリッド炭素繊維束２、５の剛性を変化させて炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの強度が落ちるので、検知できる範囲の初期値を早めることができる。そして炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの歪等に対する電気抵抗値が敏感に変化するものとなる。よって、炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃに初期損傷を与える場合は、炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃに初期損傷を与えない場合と比較して、測定開始後の初期の電気抵抗値が敏感に変化するため、炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃに生じる電気抵抗値を確実に測定することができる。
【００３９】
次に、所定の構造物に本願のハイブリッド炭素繊維束を適用した場合の実施例について説明する。
【実施例１】
【００４０】
図５は、ＰＣ構造物に図１に示すハイブリッド炭素繊維束を適用した場合の実施例である。
【００４１】
ＰＣ構造物１０は内部に補強鋼材としての鉄筋１２を有しており、当該鉄筋１２を測定することによってＰＣ構造物１０の内部応力等を的確に測定できると考えられる。よって、本願のハイブリッド炭素繊維束５は、ＰＣ構造物の内部に有する鉄筋に沿って配置される。なお、図５に示すように、ハイブリッド炭素繊維束２は、予め当該鉄筋１２を含んで、性質の異なる複数種類の炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃを樹脂３等で含浸して形成してもよい。
【００４２】
次に、図６を用いて図５に示すＰＣ構造物の劣化診断を行うための診断方法について説明する。
【００４３】
図６はＰＣ構造物の診断方法を示すブロック図である。この診断は診断装置によって行われる。診断装置は、ハイブリッド炭素繊維束の電気抵抗値を測定するための測定部１６と、測定した値から炭素繊維の破断を判断するとともにＰＣ構造物１０の劣化状態を判断するための判断部１７と、判断した結果を画像等に表示するための出力部１８と、各部１６〜１８を制御するための制御部（図示なし）と、を備えている。なお、例えば、本実施形態の測定部１６は、本発明の測定手段を構成するとともに、本実施形態の判断部１７は、本発明の判断手段を構成する。また、例えば、本実施形態の出力部１８は、本発明の出力手段を構成するとともに、本実施形態の炭素繊維束２、５は、本発明の炭素繊維束を構成する。
【００４４】
図６に示すように、まず、測定部１６は、連続的にハイブリッド炭素繊維束２の炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃのそれぞれの電気抵抗値を測定する。判断部１７は、測定した電気抵抗値から１種類目の炭素繊維２ａが破断したか否かを判断する。また、判断部１７は、当該１種類目の炭素繊維２ａが破断したと判断した場合には、ＰＣ構造物１０が安全段階から注意段階に以降したことを判断する。そして、出力部１８は、この判断結果（注意を要する）を画像等の出力装置に出力する。
【００４５】
さらに、測定部１６は炭素繊維２ｂ、２ｃの電気抵抗値を測定し続ける。判断部１７は、測定した電気抵抗値から２種類目の炭素繊維２ｂが破断したか否かを判断する。判断部１７は、当該２種類目の炭素繊維２ｂが破断したと判断した場合には、ＰＣ構造物１０が注意段階から危険段階に移行したことを判断する。そして、出力部１８は、この判断結果（危険を要する）を画像等の出力装置に出力する。
【００４６】
このようにすれば、ＰＣ構造物１０の内部応力状態を容易に把握することができる。また、具体的な電気抵抗値を連続的に測定しているので、ＰＣ構造物１０の内部応力状態を具体的な値として知ることもできる。更に、破断した炭素繊維２ａ、２ｂは破断直後の応力を記憶しているため、応力度の履歴までも把握することができる。
【実施例２】
【００４７】
図７は、所定の構造物に図２に示すシート状のハイブリッド炭素繊維束を適用した場合の実施例である。
【００４８】
シート状のハイブリッド炭素繊維束５は、所定の構造物２２に負荷Ｆがかかる方向の構造物２２下部に貼り付けられる。
【００４９】
このようにして、実施例１と同様にモニタリング（劣化診断）を行えば、構造物２２の応力状態を容易に把握することができる。また、具体的な電気抵抗値を連続的に測定しているので、構造物２２の応力状態を具体的な値として知ることもできる。更に、破断した炭素繊維は破断直後の応力を記憶しているため、応力度の履歴までも把握することができる。
【００５０】
次に、ハイブリッド炭素繊維束の他の実施形態について説明する。図８はハイブリッド炭素繊維束の他の実施形態を示す断面図である。
【００５１】
図８に示すように、ハイブリッド炭素繊維束２５のそれぞれの炭素繊維２５ａは導電部２６とセンサ部２７とから構成され、当該導電部２６には弾性係数の低い炭素繊維２６ａを使用し、当該センサ部２７には弾性係数の高い炭素繊維２７ａを使用して形成されている。複数の炭素繊維２５ａのセンサ部２７は、炭素繊維２５ａが伸びている方向にそれぞれ異なる位置に配置されて形成されている。
【００５２】
このように、本実施形態のハイブリッド炭素繊維束２５を所定の構造物に適用した場合、当該構造物に所定の荷重が加わり内部破壊が進むと、炭素繊維２５ａのセンサ部２７のみが破断する。このようにすれば、センサ部２７はそれぞれの炭素繊維２５ａの異なる位置に配置されているため、破断した際の電気抵抗値の変化により、破断した位置を特定できる。また、構造物の内部応力の状態をより具体的に把握することもできる。
【００５３】
以上に説明したように、本願のハイブリッド炭素繊維束２、５は、強度、延性等の性質が異なる多種の炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃを含有し、前記炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの電気抵抗値を測定するための端子７を備えているまた、ハイブリッド炭素繊維束２は、炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃを樹脂で含浸してなる。
【００５４】
このようにすれば、例えば、所定の構造物に適用することにより、補強材として機能するとともに、所定の構造物の歪や内部応力状態を検知するためのセンサとして機能する。
【００５５】
また、前記炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃは、測定対象となる構造物１０、２２の歪が所定値以上生じた際に破断するものが選定される。
【００５６】
このようにすれば、例えば、所定の構造物に適用することにより、構造物の劣化診断を行うことができる。
【００５７】
また、前記炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃに予め所定の力で一時的に負荷を加え初期損傷を与えておくことが好ましい。
【００５８】
このようにすれば、炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの電気抵抗値を測定する際に、初期の電気抵抗値が敏感に変化するため、確実に初期の電気抵抗値を測定することができる。
【００５９】
また、本願の構造物の歪・応力検知方法は、測定すべき所定の構造物１０、２２に強度、延性等の性質が異なる多種の炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃを含有し、前記炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの電気抵抗値を測定するための端子７を備えているハイブリッド炭素繊維束２、５を取り付け、前記炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの電気抵抗値変化を測定することにより前記構造物１０、２２の歪又は応力度状態を検知する。
【００６０】
このようにすれば、構造物１０、２２の内部応力状態を容易に把握することができるとともに、構造物１０、２２の劣化診断（安全性診断）を行える。
【００６１】
また、前記所定の構造物がＰＣ構造物１０である場合は、当該ハイブリッド炭素繊維束２を前記ＰＣ構造物１０の内部に有する鉄筋１２に沿って配置すればよい。
【００６２】
このようにすれば、ＰＣ構造物１０の内部応力等を的確に測定できる
また、本願の構造物の歪・応力検知装置は、測定すべき所定の構造物１０、２２に取り付けるための強度、延性等の性質が異なる多種の炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃを含有し、前記炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの電気抵抗値を測定するための端子７を備えているハイブリッド炭素繊維束２、５と、前記端子７に電流を流して当該炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの電気抵抗値の変化を測定する測定部１６と、当該電気抵抗値の変化に基づいて種類別の炭素繊維２ａ、２ｂ、２ｃの破断を検知し、前記構造物１０、２２の歪または応力状態を判断する判断部１７と、前記判断した結果を出力する出力部１８と、を具備している。
【００６３】
このようにすれば、構造物１０、２２の内部応力状態を容易に把握することができるとともに、構造物１０、２２の劣化診断（安全性診断）を行える。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】ケーブル状のハイブリッド炭素繊維束の一例である。
【図２】シート状のハイブリッド炭素繊維束の一例である。
【図３】炭素繊維の電気抵抗を測定するための配線図である。
【図４】本願のハイブリッド炭素繊維束の荷重−歪線図、及び歪−増加抵抗率を示す線図の一例である。
【図５】ＰＣ構造物にケーブル状のハイブリッド炭素繊維束を適用した場合の実施例である。
【図６】ＰＣ構造物の診断方法を示すブロック図である。
【図７】所定の構造物にシート状のハイブリッド炭素繊維束を適用した場合の実施例である。
【図８】ハイブリッド炭素繊維束の他の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
２、５ 炭素繊維束
２ａ〜２ｃ 炭素繊維
３ 樹脂
７ 端子
１０ ＰＣ構造物
１２ 鉄筋
１６ 測定部
１７ 判定部
１８ 出力部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強度、延性等の性質が異なる多種の炭素繊維を含有し、前記炭素繊維の電気抵抗値を測定するための端子を備えていることを特徴とする炭素繊維束。
【請求項２】
前記炭素繊維を樹脂で含浸してなることを特徴とする炭素繊維束。
【請求項３】
前記炭素繊維は、測定対象となる構造物の歪が所定値以上生じた際に破断することを特徴とする請求項１、又は２に記載の炭素繊維束。
【請求項４】
前記炭素繊維に予め所定の方法で一時的に負荷を加え初期損傷を与えておくことを特徴とする請求項１〜３に記載の炭素繊維束。
【請求項５】
測定すべき所定の構造物に強度、延性等の性質が異なる多種の炭素繊維を含有し、前記炭素繊維の電気抵抗値を測定するための端子を備えている炭素繊維束を取り付け、前記炭素繊維の電気抵抗値変化を測定して前記構造物の歪又は応力度状態を検知することを特徴とする構造物の歪・応力検知方法。
【請求項６】
前記所定の構造物がコンクリート構造物である場合は、
当該炭素繊維束を前記コンクリート構造物の内部に有する補強鋼材に沿って配置することを特徴とする請求項５に記載の構造物の歪・応力検知装置。
【請求項７】
測定すべき所定の構造物に取り付けるための強度、延性等の性質が異なる多種の炭素繊維を含有し、前記炭素繊維の電気抵抗値を測定するための端子を備えている炭素繊維束と、
前記端子に電流を流して当該炭素繊維の電気抵抗値の変化を測定する測定手段と、
当該電気抵抗値の変化に基づいて種類別の炭素繊維の破断を検知し、前記構造物の歪または応力状態を判断する判断手段と、
前記判断した結果を出力する出力手段と、
を具備することを特徴とする構造物の歪・応力検知装置。
【請求項１】
強度、延性等の性質が異なる多種の炭素繊維を含有し、前記炭素繊維の電気抵抗値を測定するための端子を備えていることを特徴とする炭素繊維束。
【請求項２】
前記炭素繊維を樹脂で含浸してなることを特徴とする炭素繊維束。
【請求項３】
前記炭素繊維は、測定対象となる構造物の歪が所定値以上生じた際に破断することを特徴とする請求項１、又は２に記載の炭素繊維束。
【請求項４】
前記炭素繊維に予め所定の方法で一時的に負荷を加え初期損傷を与えておくことを特徴とする請求項１〜３に記載の炭素繊維束。
【請求項５】
測定すべき所定の構造物に強度、延性等の性質が異なる多種の炭素繊維を含有し、前記炭素繊維の電気抵抗値を測定するための端子を備えている炭素繊維束を取り付け、前記炭素繊維の電気抵抗値変化を測定して前記構造物の歪又は応力度状態を検知することを特徴とする構造物の歪・応力検知方法。
【請求項６】
前記所定の構造物がコンクリート構造物である場合は、
当該炭素繊維束を前記コンクリート構造物の内部に有する補強鋼材に沿って配置することを特徴とする請求項５に記載の構造物の歪・応力検知装置。
【請求項７】
測定すべき所定の構造物に取り付けるための強度、延性等の性質が異なる多種の炭素繊維を含有し、前記炭素繊維の電気抵抗値を測定するための端子を備えている炭素繊維束と、
前記端子に電流を流して当該炭素繊維の電気抵抗値の変化を測定する測定手段と、
当該電気抵抗値の変化に基づいて種類別の炭素繊維の破断を検知し、前記構造物の歪または応力状態を判断する判断手段と、
前記判断した結果を出力する出力手段と、
を具備することを特徴とする構造物の歪・応力検知装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−６４６６３（Ｐ２００６−６４６６３Ａ）
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２５０６５９（Ｐ２００４−２５０６５９）
【出願日】平成１６年８月３０日（２００４．８．３０）
【出願人】（５９１２４８２２３）株式会社計測リサーチコンサルタント (12)
【出願人】（５９７１７８４８９）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月３０日（２００４．８．３０）
【出願人】（５９１２４８２２３）株式会社計測リサーチコンサルタント (12)
【出願人】（５９７１７８４８９）
【Ｆターム（参考）】
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