JP5865752B2 - Filling state detection device and installation method of filling state detection device - Google Patents
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Description
本発明は、充填材の充填状態を検知する充填状態検知装置および充填状態検知装置の設置方法に関する。 The present invention relates to a filling state detection device that detects a filling state of a filler and a method for installing the filling state detection device.
コンクリートなど充填材の充填状態を検知する充填状態検知装置が知られている。例えば特許文献1では、充填対象となる空間に配置した光ファイバが充填材からの圧力によって変形したときに、その光ファイバ内を通る光の状態が変化することに基づいて、充填状態を検知している。
A filling state detection device for detecting a filling state of a filler such as concrete is known. For example, in
特許文献1に記載の仕組みでは、まず、充填材が充填される空間の外縁を形成する面に、鋭い凸部を有する検出用凸状テープを複数設け、その複数の検出用凸状テープの上を通るように光ファイバを張り巡らせ、さらに、この検出用凸状テープ及び光ファイバの組のそれぞれを覆うようにシールテープを1つ1つ設ける、という手順になっている。このように、特許文献1の記載の仕組みでは、充填状態の検出対象となる箇所ごとに、検出用凸状テープ、光ファイバ及びシールテープを設置しなければならないので、充填状態検知装置の設置に相当の手間を要するという問題がある。
In the mechanism described in
本発明は、充填状態検知装置の設置手順を簡単にすることを目的とする。 An object of this invention is to simplify the installation procedure of a filling condition detection apparatus.
上記課題を解決するため、本発明は、第1の方向に延伸する硬部材と、当該硬部材よりも硬度が小さい軟部材とが、当該第1の方向に交差する方向に交互に配置されたシートであって、充填材が充填される空間の外縁を形成する面を覆う検知シートと、前記検知シートに対し、第1の方向と交差する第2の方向に沿って延伸するようにして配置される光ファイバと、前記光ファイバを前記検知シートとの間に挟みこむようにして配置され、前記硬部材よりも硬度が小さいカバーシートと、光ファイバの延伸方向の各位置における光の状態変化に応じた情報を出力する出力装置とを備えることを特徴とする充填状態検知装置を提供する。上記構成において、前記硬部材における第2の方向の幅は、前記軟部材における第2の方向の幅よりも小さくしてもよい。さらに、上記構成において、前記カバーシートが防水効果を有していてもよい。 In order to solve the above-mentioned problem, in the present invention, hard members extending in the first direction and soft members having a hardness smaller than that of the hard member are alternately arranged in a direction intersecting the first direction. A detection sheet that covers a surface that forms an outer edge of a space filled with a filler, and is arranged so as to extend along the second direction intersecting the first direction with respect to the detection sheet And a cover sheet having a smaller hardness than the hard member, and a change in the state of light at each position in the extending direction of the optical fiber. And an output device that outputs the information. The said structure WHEREIN: You may make the width | variety of the 2nd direction in the said hard member smaller than the width | variety of the 2nd direction in the said soft member. Furthermore, in the above configuration, the cover sheet may have a waterproof effect.
また、本発明は、第1の方向に延伸する硬部材と、当該硬部材よりも硬度が小さい軟部材とが、当該第1の方向に交差する方向に交互に配置されたシートを、充填材が充填される空間の外縁を形成する面を覆うように配置する工程と、光ファイバの延伸方向の各位置における光の状態変化に応じた情報を出力する出力装置に接続される光ファイバを、第1の方向と交差する第2の方向に沿って延伸するようにして、前記検知シートに対して配置する工程と、前記硬部材よりも硬度が小さいカバーシートを、前記検知シートとの間で前記光ファイバを挟みこむようにして配置する工程とを備えることを特徴とする充填状態検知装置の設置方法を提供する。 In addition, the present invention provides a sheet in which a hard member extending in the first direction and a soft member having a hardness smaller than that of the hard member are alternately arranged in a direction intersecting the first direction. An optical fiber connected to an output device that outputs information corresponding to a change in the state of light at each position in the extending direction of the optical fiber, and a step of covering the surface forming the outer edge of the space filled with Between the detection sheet, a step of arranging the detection sheet relative to the detection sheet so as to extend along a second direction intersecting the first direction, and a cover sheet having a smaller hardness than the hard member And a step of arranging the optical fiber so as to sandwich the optical fiber.
本発明によれば、充填状態の検出対象となる箇所ごとに検出用凸状テープ、光ファイバ及びシールテープを設置する場合と比較して、充填状態検知装置の設置が簡単になる。 According to the present invention, the installation of the filling state detection device is simplified as compared with the case where the detection convex tape, the optical fiber, and the seal tape are installed for each portion that is the detection target of the filling state.
本実施形態に係る充填状態検知装置10は、充填材の一例であるコンクリートの充填状態を検知するため、このコンクリートが充填される構造物に設けられている。図1は、充填状態検知装置10の概要を示す図である。図1において、直交座標系であるXYZ座標系を想定しており、X,Y,Z軸はそれぞれ図示のような方向である。充填状態検知装置10は、ゴムシート1と、光ファイバ2と、防水シート3と、OTDR(Optical Time Domain Reflectometer)4とを備えている。ゴムシート1は、充填材の充填状態を検知するためのシート部材であり、本発明に係る検知シートである。光ファイバ2は本発明に係る光ファイバである。防水シート3は、ゴムシート1をカバーするためのシート部材であり、本発明に係るカバーシートである。OTDR4は本発明に係る出力装置である。
The filling
図1において、ゴムシート1のさらに上方には、コンクリートが充填される空間の外縁を形成する面がある。この面は例えば木製の板の板面であり、以下、筐体面という。ゴムシート1は、この筐体面に接して、且つ、コンクリートの充填状態の検知対象となる領域を覆うように配置される。このゴムシート1は、第1のゴム層1aと第2のゴム層1bとがX軸方向に交互に配置されたものである。第1のゴム層1aと第2のゴム層1bとは接着などの方法で互いに固着されている。第1のゴム層1aは本発明に係る硬部材である。第2のゴム層1bは本発明に係る軟部材である。第2のゴム層1bの硬度は、第1のゴム層1aの硬度よりも小さい。つまり、第2のゴム層1b(軟部材)は、第1のゴム層1a(硬部材)よりも軟らかい。第1のゴム層1aおよび第2のゴム層1bは、いずれもY軸方向(本発明における第1の方向の一例)に延伸している。第1のゴム層1aの幅(X軸方向の長さ)は、第2のゴム層1bの幅(X軸方向の長さ)よりも小さい。各々の第1のゴム層1aの幅は同じであり、また、各々の第2のゴム層1bの幅も同じである。よって、第1のゴム層1aのX軸方向の中心間の大きさは、ΔXで一定である。
In FIG. 1, there is a surface that forms an outer edge of a space filled with concrete, further above the
光ファイバ2は、光の伝送路であり、樹脂などの保護部材によってその外周が被覆されている。光ファイバ2は、ゴムシート1に対し、OTDR4からX軸負方向に沿って延伸するようにして配置され、ゴムシート1の端部に近づくと折り曲げられて、再びその延伸方向がX軸正方向に沿うようにして配置される。このような延伸と折り曲げが複数回繰り返されることで、ゴムシート1の大部分に光ファイバ2がほぼ均等に張り巡らされている。光ファイバ2のX軸方向(本発明における第2の方向の一例)に延伸する部分(光ファイバ2の延伸部分という)の間隔は、ΔYで一定である。
The
この光ファイバ2はOTDR4に接続されている。OTDR4は、光パルス試験器と呼ばれる装置であり、光ファイバ2の端部から光を入射し、光ファイバ2の長手方向の各位置で反射されて上記端部に戻ってくる光の強度に基づいて、光ファイバ2の端部からの距離と光の強度損失との関係、つまり光ファイバ2の延伸方向の各位置における光の状態変化に応じた情報を出力する。この損失量において相対的に大きな変化がある位置は、光ファイバ2に変形が生じている位置である。
The
防水シート3は、例えばゴムやビニールなどの防水効果を有するシートである。防水シート3の硬度は、第1のゴム層1aの硬度よりも小さい。防水シート3は、ゴムシート1との間に光ファイバ2を挟みこむように配置される。この防水シート3の光ファイバ2がある側とは反対側には、コンクリートが充填される。つまり、コンクリートに接するのは、この防水シート3である。防水シート3はコンクリート中の水分が光ファイバ2に浸入するのを防止するとともに、コンクリートからの圧力をゴムシート1の全体にできる限り均等に伝えるという役割を果たす。
The
図2は、コンクリートが充填されていないときの充填状態検知装置10のシート部分(ゴムシート1、光ファイバ2及び防水シート3)をY軸に垂直な平面で切断したときの断面図である。また、図3は、図2の平面A−Aにて切断したときの断面図であり、図4は、図2の平面B−Bにて切断したときの断面図である。ゴムシート1、光ファイバ2、防水シート3及び筐体面の配置順は、Z軸正方向に向かって、防水シート3、光ファイバ2、ゴムシート1、筐体面という順番になる。実際の建造物の建築現場では、鉛直方向の最下方や側方に筐体面があり、その上にゴムシート1があり、その上に光ファイバ2があり、その上に防水シート3があるという例が多いが、図1〜5では分かりやすく図示するため、上記のような順番にしている。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the sheet portion (
図5は、コンクリートが充填されているときの充填状態検知装置10のシート部分の断面図である。充填対象となる空間にコンクリートが充填されると、そのコンクリートから防水シート3に対して矢印P方向の圧力が作用する。このとき、第2のゴム層1bは、比較的軟らかいため、この圧力によって押しつぶされ、体積が小さくなる。一方、第1のゴム層1aは、第2のゴム層1bに比して硬いため、この圧力によって押しつぶされる割合が第2のゴム層1bに比して小さく、よって、体積が小さくなる度合いも第2のゴム層1bに比して小さい。このとき、防水シート3は第1のゴム層1aよりも軟らかいため、上記圧力によって押しつぶされ、体積が小さくなる。この結果、光ファイバ2は、第1のゴム層1aと第2のゴム層1bとの境界付近で、屈曲つまり変形する。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the sheet portion of the filling
OTDR4は、所定の波長からなるパルス状の光信号(以下、パルス光という)を所定期間毎に光ファイバ2の端部から入射すると共に、その端部から出射されてくるパルス光の反射光の強度に基づいて、光ファイバ2の端部からの距離と光の強度損失との関係を出力する。図6(a)は、光ファイバ2に変形が生じていない場合のOTDR4の出力例であり、図6(b)は、光ファイバ2に変形が生じている場合のOTDR4の出力例である。いずれも横軸は光ファイバ2の端部からの距離(m)であり、縦軸は光の強度損失(dB)である。図6(b)に示すように、光の強度損失に相対的に大きな変化がある位置X1は、光ファイバ2に変形が生じている位置である。作業者は、光ファイバ2の配置図面と、このOTDR4の出力結果を参照して、充填不良がある位置を特定し、例えばコンクリートの再充填などの必要な処置を行う。
The OTDR 4 receives a pulsed optical signal (hereinafter referred to as pulsed light) having a predetermined wavelength from the end of the
充填不良がある位置の特定は次のようにして行われる。図7は、ゴムシート1の平面図である。ラインLは、光ファイバ2が通っている位置を示しており、点Cは、Z軸に平行な視点で見たときに光ファイバ2と第1のゴム層1aとが重なる位置を示している。図7において、ゴムシート1の右下の頂点をXY座標の原点Oとする。従って、図7では、X軸とゴムシート1の下辺とを異なる位置に記載し、Y軸とゴムシート1の右辺とを異なる位置に記載しているが、X軸とゴムシート1の下辺とは同じ位置にであるし、Y軸とゴムシート1の右辺も同じ位置である。
The position where there is a filling defect is determined as follows. FIG. 7 is a plan view of the
OTDR4から光ファイバ2にパルス光が入射される端部の位置から、光ファイバ2がゴムシート1と最初に接触する点(つまりY軸)までの、光ファイバ2の長さをXDとする。光ファイバ2がゴムシート1と最初に接触する点から、この点に最も近い点Cまでの光ファイバ2の長さをX0とする。光ファイバ2の折り曲げ部分を挟む2つの点C間の、光ファイバ2の長さをXbとする。そして、OTDR4から見て光ファイバ2の最初の延伸部分を1列目の延伸部分と言い、OTDR4から見て光ファイバ2の2番目の延伸部分を2列目の延伸部分と言い、OTDR4から見て光ファイバ2の3番目の延伸部分を3列目の延伸部分と言い、OTDR4から見て光ファイバ2の4番目の延伸部分を4列目の延伸部分と言うことにする。また、X軸から光ファイバ2の最初の延伸部分までの距離をY0とする。なお、前述したように、光ファイバ2の延伸部分において隣り合う点C間の距離は、ΔXであり、光ファイバ2のN番目の延伸部分とN+1番目の延伸部分との距離は、ΔYである。
The length of the
上記のような位置関係を前提として、例えば、作業者が、OTDR4を用いることで、光ファイバ2の端部から距離lの位置で光ファイバ2が変形していることを特定したとする。そして、作業者は、このlとX0、ΔX、Xbとの関係式として、l=XD+X0+(5×ΔX)+Xb+(5×ΔX)+Xb+(3×ΔX)を特定したとする。この場合、作業者は、光ファイバ2の変形位置(つまり充填良好の位置)のX座標が、X0に上記式の最後の項(3×ΔX)を加算してマイナスの符号を付けた位置、つまり、−(X0+3×ΔX)であると判断する。ここで、X座標にマイナスの符号を付けているのは、原点Oから左方向はX軸の負方向だからである。次に、作業者は、上記式において、(5×ΔX)の項が2つ、(3×ΔX)の項が1つ含まれていることから、充填良好の位置のY座標が、光ファイバ2の3番目の延伸部分のY座標であるY0+2×ΔYであると判断する。つまり、この例の場合、充填良好の位置のX,Y座標は、[―(X0+3×ΔX),Y0+2×ΔY]であり、充填良好の位置は図7に示す点Csである。
On the premise of the positional relationship as described above, for example, it is assumed that the operator specifies that the
充填状態検知装置10の設置手順は以下のとおりである。
まず、作業者は、ゴムシート1を、充填材が充填される空間の外縁を形成する筐体面を覆うように配置する。次に、作業者は、OTDR4に接続される光ファイバを、第1のゴム層1aの延伸方向(ここではY軸方向)と交差する方向(ここではX軸方向)に沿って延伸するようにして、ゴムシート1に対して配置する。次に、作業者は、防水シート3を、ゴムシート1との間で光ファイバ2を挟みこむようにして配置する。第1のゴム層1aの延伸方向は本発明に係る第1の方向の一例であり、その第1のゴム層1aの延伸方向と交差する、光ファイバ2の延伸方向は本発明に係る第2の方向の一例である。
The installation procedure of the filling
First, an operator arrange | positions the
以上の実施形態によれば、作業者は、ゴムシート1、光ファイバ2、防水シート3の順番で設置するだけで、充填材の検知箇所を複数作ることができるので、例えば充填状態の検出対象となる箇所ごとに検出用凸状テープ、光ファイバ及びシールテープを設置する場合と比較して、充填状態検知装置の設置が簡単になり、また、その設置に要する時間も短くすることができる。
According to the above embodiment, the operator can create a plurality of filler detection points simply by installing the
なお、第1のゴム層1aの防水シート3に接する側の形状は、平面ではなく、例えば防水シート3の側に鋭角に突き出るなど、凸状の形状になっているほうが光ファイバ2を変形させやすい。
また、充填材はコンクリートに限らず、流体や粉体などであればよい。充填材が粉体の場合には、防水シート3に防水効果は必要とされない。
また、ゴムシート1の構成は実施形態の例に限らず、硬部材と硬部材よりも硬度が小さい軟部材とが交互に配置されている構成であればよい。例えばその素材は、ゴム以外の樹脂や、スポンジなどの発泡材であってもよい。
また、実施形態では、第1のゴム層1aの幅は第2のゴム層1bの幅よりも小さかったが、必ずしもそうではなくてもよい。ただし、第1のゴム層1aの幅を小さくして、できるだけ多くの第1のゴム層1aを設けた方が、充填検知の対象となる箇所をきめ細やかに設定することができる。
また、第1のゴム層1aのX軸方向の中心間の大きさは一定である必要はなく、例えば充填検知の対象となる箇所をきめ細やかに設定する必要がある領域では、第1のゴム層1aのX軸方向の中心間の距離を小さくし、そうでない領域では、第1のゴム層1aのX軸方向の中心間の距離を大きくしてもよい。
また、実施形態では、光ファイバ2は、X軸方向の延伸と折り曲げが複数回繰り返されることで、2次元平面を網羅していたが、光ファイバ2の配置の仕方はこれに限らない。光ファイバ2は、少なくとも延伸する部分を有するように配置されればよく、折り曲げられた部分がなくてもよい。例えば、細長い空間に充填材を充填するときには、その空間の長手方向に沿って一本の光ファイバ2が延伸しているだけでもよい。
また、実施形態では、第1のゴム層1aの延伸方向(本発明に係る第1の方向)と光ファイバ2の延伸方向(本発明に係る第2の方向)とが直交していたが、これらは必ずしも直交する必要はなく、少なくとも交差していればよい。
Note that the shape of the
Further, the filler is not limited to concrete, and may be a fluid or powder. When the filler is powder, the
Moreover, the structure of the
In the embodiment, the width of the
In addition, the size between the centers of the
In the embodiment, the
In the embodiment, the extending direction of the
1 ゴムシート、1a 第1のゴム層、1b 第2のゴム層、2 光ファイバ、3 防水シート、4 OTDR
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記検知シートに対し、第1の方向と交差する第2の方向に沿って延伸するようにして配置される光ファイバと、
前記光ファイバを前記検知シートとの間に挟みこむようにして配置され、前記硬部材よりも硬度が小さいカバーシートと、
光ファイバの延伸方向の各位置における光の状態変化に応じた情報を出力する出力装置と
を備えることを特徴とする充填状態検知装置。 A hard member extending in the first direction and a soft member having a hardness smaller than that of the hard member are sheets arranged alternately in a direction intersecting the first direction, and are filled with a filler. A detection sheet covering the surface forming the outer edge of the space;
An optical fiber arranged to extend along a second direction intersecting the first direction with respect to the detection sheet;
A cover sheet that is disposed so as to sandwich the optical fiber with the detection sheet, and has a smaller hardness than the hard member;
An output device that outputs information according to a change in the state of light at each position in the extending direction of the optical fiber.
ことを特徴とする請求項1に記載の充填状態検知装置。 The filling state detection device according to claim 1, wherein a width of the hard member in the second direction is smaller than a width of the soft member in the second direction.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の充填状態検知装置。 The filling state detection device according to claim 1, wherein the cover sheet has a waterproof effect.
光ファイバの延伸方向の各位置における光の状態変化に応じた情報を出力する出力装置に接続される光ファイバを、第1の方向と交差する第2の方向に沿って延伸するようにして、前記検知シートに対して配置する工程と、
前記硬部材よりも硬度が小さいカバーシートを、前記検知シートとの間で前記光ファイバを挟みこむようにして配置する工程と
を備えることを特徴とする充填状態検知装置の設置方法。 A sheet in which a hard member extending in the first direction and a soft member having a hardness smaller than that of the hard member are alternately arranged in a direction intersecting the first direction is a space filled with the filler. Arranging to cover the surface forming the outer edge;
An optical fiber connected to an output device that outputs information according to a change in the state of light at each position in the extending direction of the optical fiber is extended along a second direction that intersects the first direction, Arranging the detection sheet;
And a step of placing a cover sheet having a hardness smaller than that of the hard member so as to sandwich the optical fiber between the detection sheet and the detection sheet.
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