JP3975255B2 - Concrete embedded strain gauge and concrete strain measurement method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート埋込型ひずみゲージおよびそのひずみゲージを用いたコンクリートのひずみ測定方法に関し、より詳細には、コンクリートの自己収縮によるひび割れ現象等のメカニズムを解明するために有用な、セメントの混練直後の初期から硬化に至るまでの過程におけるひずみを連続的に測定し得るコンクリート埋込型ひずみゲージおよびそのひずみゲージを用いたコンクリートのひずみ測定方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に構造物に用いられているコンクリートは、その打設時における流動状態(セメントペースト状)から時間の経過に伴って次第に固化して行き、コンクリートの種類によって数日から数十日の後に、略硬化し、数年後に完全硬化するものである。そして、セメント系材料は、打設直後から自己収縮が生じるが、この自己収縮を測定するためには、コンクリートにひずみ計を直接接触してそのひずみを測定する方法が最も望ましい。
しかしながら、従来の埋込型ひずみゲージを用いた場合、ひずみゲージ自体のヤング率が大きいために、強度およびヤング率が低いコンクリートの打設直後からの収縮挙動は測定できない、という致命的な欠点があった。
【0003】
即ち、従来の埋込型ひずみ計のヤング率は39N/mm2あり、またモールド型のひずみゲージのヤング率にあっては、約2750N/mm2もあり、打設直後の自己収縮の初期挙動は到底測定し得ないという難点があった。
そのため、レーザや渦巻き電流を用いた非接触型の測定方式が提案されている(「土木学会論文集」)No.571/V−36、pp.211−219、1997.8「コンクリートの自己収縮ひずみの予測法に関する研究」および「コンクリート工学年次論文報告集、Vol.20、No.2、1998、(「高強度コンクリートの収縮および拘束応力に関する研究」)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの非接触型の測定方式は、測定のための基準点が必要であり、実際の構造物の収縮挙動を観測することは不可能である。
また、日本コンクリート工学協会の提案する自己応力を測定する場合には、ゲージプラグをコンクリート中に埋設することができないため、埋込型ひずみゲージが使用されている(日本コンクリート工学協会:「自己収縮研究委員会報告書、pp.22−45、1996)。しかしながら、従来の埋込型ひずみゲージは、上述したようにヤング係数が大きいためコンクリート打設直後からの収縮挙動を測定できない、という問題点があった。
一方、最近、高強度・高流動コンクリートなどの高性能コンクリートの加工実績が伸びている状況にある。
【0005】
しかしながら、このような高性能コンクリートであっても、水結合比が小さく単位結合材料の多いコンクリートの場合、自己収縮が顕著化し、ひび割れの制御や耐久設計に自己収縮を考慮する必要がある、との指摘がなされている。このような背景から、自己収縮に及ぼす使用材料、養生条件など種々の要因が検討されてきているが、自己収縮のメカニズムを解明する上で重要な混練直後からの収縮性状についての研究報告は極めて少ない。
これは、従来、コンクリートの混練・打設直後からの自己収縮を正確に且つ安定的に測定し得るものがないかあるいは乏しいことが要因となっているとも考えられる。
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、セメント系材料の打設直後から、コンクリートの自己収縮の挙動が測定可能であり、コンクリートの自己収縮によるひび割れ現象のメカニズムの解明を行うと共にひび割れの制御や設計を行うのに極めて有用なコンクリート埋込型ひずみゲージおよびコンクリートのひずみ測定方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に係るコンクリート埋込型ひずみゲージは、上記の目的を達成するために、被測定対象コンクリート内に埋設して該コンクリートに生じるひずみを検出するひずみゲージにおいて、ひずみゲージ素子を低弾性のシリコーン樹脂でモールドして、混練直後のコンクリートの挙動に追従して変位する程度のヤング率となして、混練直後の被測定対象コンクリート内に埋設することで混練直後からのセメント硬化体の膨張または収縮の挙動を測定し得るように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項2に係るコンクリート埋込型ひずみゲージにおけるひずみゲージ素子は、金属箔または金属線からなり、そのひずみゲージ素子端には塩化ビニール等で被覆されたリード線が接続され、これらひずみゲージ素子全体および該リード線の接続部近傍を、シリコーン樹脂中に埋設したことを特徴とするものである。
【0007】
また、請求項3に係るコンクリート埋込型ひずみゲージにおけるひずみゲージ素子は、シリコーン樹脂の厚さ方向の中間に埋設されていることを特徴とするものである。
また、請求項4に係るコンクリート埋込型ひずみゲージにおけるシリコーン樹脂は、シリコーン樹脂中に鉄粉を混入させ比重をコンクリートの比重に近い1.8〜2.2に調整したものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項5に係るコンクリート埋込型ひずみゲージは、ひずみゲージ素子と、その近傍に配設された熱電対とを低弾性のシリコーン樹脂でモールドしたことを特徴とするものである。
【0008】
また、請求項6に係るコンクリートのひずみ測定方法は、上記の目的を達成するために、上端を開口された型枠の内側にフッ素樹脂からなる低摩擦係数のシートを敷設するステップと、
水セメント比その他の条件が既知のセメントを混練してなるセメントペーストを前記型枠に打設するステップと、
この打設直後または打設中にひずみゲージ素子とこのひずみゲージ素子の近傍に配置された熱電対とを低弾性のシリコーン樹脂でモールド被覆して、混練直後のコンクリートの挙動に追従して変位する程度のヤング率となした熱電対付ひずみゲージを前記型枠中央部に埋め込むステップと、
前記ひずみゲージが埋め込まれた前記型枠の上部端面を封止するステップと、
からなり
前記ひずみゲージ素子と前記熱電対とを測定器に接続し、前記コンクリートの打設直後から硬化に至るまでのひずみを、その近傍の温度と共に連続的に測定するステップと、
からなることを特徴とするものである。
【0009】
【作用】
上記のような構成とすることにより、シリコーン樹脂で被覆されてなるひずみゲージは、低弾性であるため、埋設されたコンクリート内で混練直後のセメントの挙動に追従(応動)して変位し、その抵抗値が変化するので、その抵抗変化をひずみ測定器を用いて、測定することにより、コンクリートの硬化状態のみならず、打設直後から硬化前の流動状態であってもその挙動、すなわちひずみを測定することができる。
特に、ひずみゲージ素子と、その近傍に配設された熱電対とを低弾性のシリコーン樹脂で被覆してなる熱電対付きのひずみゲージにあっては、自己収縮の測定中におけるセメントの水和熱によって被測定対象のコンクリートの温度上昇を伴うが、同一個所の温度情報と共にひずみ情報が得られるので、温度変化に伴うひずみへの影響を適正に補正することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に係るコンクリート埋込型ひずみゲージについて、添付図面を用いて説明する。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るコンクリート埋込型の外観構成を示すもので、(a)は、平面図、(b)は、その正面図を示す。
図1において、1はひずみゲージ素子で、薄いシート状のペーパー、ポリエステル、フェノール等のゲージホルードシート上に、Cu−Ni系合金、Ni−Cr系合金等よりなる金属箔または金属線などの抵抗材料を、例えば、図示は省略したが蛇行状のグリット部とその端部に形成された幅広のゲージタブとがフォトエッチング、等の方法により加工されている。
【0011】
2は、ひずみゲージ素子1の端部に形成したゲージタブに半田付けなどの手段により接続された塩化ビニール等で被覆されたリード線である。
3は、低弾性(低弾性係数)のシリコーン樹脂で、ひずみゲージ素子1全体およびリード線2の接続部近傍を、囲繞するように被覆(モールド)して、混練直後のコンクリートの挙動に追従して変位する程度のヤング率となしたシリコーンモールド体である。このシリコーンモールド体3は、厚さは薄く、幅は比較的狭いが受感方向には長い長方体を呈する(因みに図1に示すものは、厚さ2mm、幅10mm、長さ80mmである。)
これらひずみゲージ素子1およびシリコーンモールド体3とを総称してひずみゲージ4と称することとする。
【0012】
次に、ひずみゲージ4の製作方法を、図2を参照して説明する。
図2において、5は、1つのシリコーンモールド体3を成型するための単位型枠で、この単位型枠5が、5′,5″……と複数連接されている。実際には、上端が開口された大きな型枠6を仕切板7で仕切るようにしている。型枠6を構成する面のうち、リード線2を引き出す面(図2においては、前面)は、上、下に均等に2分割して取外しパネル6a、6bを設けてある。この取外しパネル6a、6bには、上下で円形をなすリード線2引出用の開口6cが形成されるように、半円形の切欠き開口を設けてある。
各単位型枠5,5′,5″……の内面には、フッ素樹脂(いわゆるテフロン:商標)加工が施され、充填するシリコーンが付着しないように処理してある。
【0013】
このような構成よりなる型枠6を構成する単位枠5,5′,5″……の中に低弾性のシリコーン樹脂を充填するが、当初は上半分の取外しパネル6aを取外した状態で下側の取外しパネル6bの上端面に達するまでシリコーン樹脂を充填する。この状態で、1/2の厚さのシリコーンモールド体が形成されるので、ゲージホールドシート上に添着されたひずみゲージ素子1とそのゲージタブに接続されたリード線2とを平坦になるように載置し、リード線2は、先ずは取外しパネル6bに形成された半円形の開口を介して外部へ導出する。
次いで、上方の取外しパネル6aを型枠6の前面上部に装着してから、再び低弾性シリコーン樹脂を、型枠6の各単位型枠5,5′,5″……に順次または同時的に充填し、シリコーン樹脂が型枠6の上面に達するまで持続する。必要に応じ、型枠6の上面より盛り上がったシリコーン樹脂は、天板を冠せて除去するか平板で掻き落とすようにして、上面が平面上になるように処理する。
【0014】
シリコーン樹脂が固化した後、取外しパネル6aおよび6bを取外し、成型されたシリコーンモールド体3を型枠6のそれぞれの単位型枠5,5′,5″……から取り出せば、シリコーンモールド体3が完成することになる。
尚、型枠6の中に仕切板7を設けずに、型枠6全体に上述した要領でシリコーン樹脂をモールドした後、個々のモールド体の単位に裁断するようにしてもよい。
また、型枠6の天板は、開閉可能とし、モールド体の下半分を成型する時には開蓋しておき、下半分が成型され、ひずみゲージ素子1などを載置した後、閉蓋するようにしてもよい。
【0015】
尚、シリコーンモールド体3の成型方法は、上述の方法に限るものはなく、例えば型枠の中にリード線付きのひずみゲージ1を予め所定位置を保持するように配置しておき、シリコーン樹脂を注入または圧入するようにしてもよく、このようにした場合、量産化が容易となる。
このようにして製作されたひずみゲージ4は、低弾性(図示の例のものは、ヤング率が、1.2N/mm2)であり、従来の埋込型のひずみ計(ヤング率39N/mm2)に比べ極端に小さなヤング率のものが得られるので、セメントの混練直後から自己収縮変化を測定することができる。
【0016】
次に、図3を参照して、本発明の第2の実施の形態について説明する。
図3において、ひずみゲージ素子1、リード線2およびシリコーンモールド体3は、基本的構成において、図1に示す第1の実施の形態と共通している。
異なっているところは、ひずみゲージ素子1の近傍に熱電対9を配設し、熱電対用リード線10を温度変化のない個所で熱電対9と半田付、ロー付け等の手段により接続した点であり、シリコーンモールド体3として成型するに際して、このような構成よりなるひずみゲージ素子1と熱電対9の全体およびこれらに接続されたリード線2と熱電対用リード線10の接続部近傍を、囲繞するように成型する点が異なるが、モールド成型法は、上述したところと同様である。
このようにしてモールド体として成型された熱電対付きひずみゲージ8は、その厚さ方向(図3の(b)において上下方向)の中央部にひずみゲージ素子1および熱電対9が理設されることになる。
【0017】
また、ひずみゲージ素子1およびリード線2、熱電対用リード線10の接続部近傍が、シリコーンモールド体3により一体的に封止されるため、外気および液体がリード線2、10の部分を介して侵入することがないから、ひずみゲージ素子1は吸湿によりあるいは外気の接触により絶縁低下を生じたり酸化による劣化を生じる虞れがない。
また、図には示していないが、第3の実施の形態として、シリコーンモールド体3を構成する材料としてのシリコーン樹脂中に、鉄粉を混入させ、シリコーンモールド体3の比重をコンクリートの比重に近い1.8〜2.2に調整したものを用いることが望ましい。何となれば、シリコーン樹脂中に鉄粉を混入させた場合、モールド体3の比重がコンクリートの比重に近づくことになり、馴染みができると共に、鉄とコンクリートの反応でシリコーン樹脂だけでシリコーンモールド体3を構成した場合よりひずみ伝達効率が向上し、延いてはコンクリートの打設直後の自己収縮の初期挙動がより正確に測定できるからである。
【0018】
次に、このように構成された、例えば図3に示す熱電対付きひずみゲージ8を用いて、コンクリートのひずみを測定する方法について図4および図5を参照して説明する。
図4は、本発明に係るコンクリート埋込型ひずみゲージを用いてコンクリートのひずみを測定する装置を模式的に示す縦断面図である。
図4において、セメント供試体(コンクリート供試体でも同様)13を充填する型枠11は、上端が開口された円筒状を呈し、その内周壁面には、フッ素樹脂から成る低弾性シート、例えば、テフロンシート12(「テフロン」は商標)を敷設し、型枠11と被測定対象たるセメント供試体13との間に生じる摩擦を低減させるように構成してある。
【0019】
測定に際し、熱電対付きひずみゲージ8を型枠11の略中心部に位置付ける。但し、セメント供試体13の打設中または打設後に埋め込んでもよい。
セメント供試体13は、水セメント比、(例えば、0.3)、セメント材料(例えば、普通ポルトランドセメント)、練り混ぜ水(例えばイオン交換水)、コンクリートの場合、骨材の種類、等の条件を定め(その条件を既知とする)セメントを水、その他と共に混練し、型枠11の内部に充填(打設)する。
熱電対付きひずみゲージ8の埋設するタイミングは、セメント供試体の条件にもよるが、セメントペーストが軟らければ、打設後でもよいが、鉛直状態を保持させるためには、打設の途中で配設することが望ましい。
セメントペーストが型枠11内に所定量充填されたならば、水分の逸散を防ぐため上部端面をシールする。本実施の形態においては、セメント供試体13の上端面に流動パラフィンを滴下し、水分の逸散を防ぐようにしている。
【0020】
セメントの打設後、直ちに、リード線2および熱電対用リード線10をそれぞれひずみ測定器および温度測定器(いずれも図示せず)に接続し、セメントペーストの打設直後からのひずみおよびそのひずみ測定部位近傍の温度を連続的に測定する。
本発明に係る上記第1および第2の実施の形態に係る埋込型ひずみゲージは、低弾性(低ヤング率)であるため、セメント(あるいはコンクリート)の混練・打設直後からの自己収縮変化を正確に測定することができる。
図5は、コンクリートのひずみを測定する装置であるが、図4の場合と異なるのは、埋込型ひずみゲージを水平に載置する場合を示している。
セメント供試体13の打設において、型枠11の半分位打設したところで、熱電対付きひずみゲージ8を横向き(水平)に載置し、その後、上半分についてセメントペーストを型枠11の上端近傍まで打設し、次いで、型枠11の上端面をシールし、その後のステップは、図4について説明したところと同様である。
【0021】
このように、ひずみゲージ4または8を、鉛直方向を向けて配設するか水平方向を向けて配設するかによって、次のようなことが判明した。
即ち、水平方向のセメント供試体と垂直方向のセメント供試体の間には、いずれの水セメント比でも差異が認められたが、水セメント比(W/C)が0.3,0.35,0.40の3種のうち、ブリーディングの多いW/C=0.40で最も著しい差異が認められた。しかし、ブリーデイングや沈下は、セメントの水和により、モルタル中に水和生成物による架橋構造が形成される以前に生じる長さ変化であり、本来はひずみゲージに対し応力を作用させない現象であると考えられる。埋設方向による上記の差異は、ペースト中の水セメント比の分布の変化によるものと推定される。従って、水平埋設の場合は、その測定位置により水セメント比が異なり、測定誤差が生じることが予想され、垂直埋設の場合は、ゲージ長の平均的な水セメント比の収縮ひずみが測定でき、部材全体の自己収縮を反映するものと考えられる。
【0022】
ところで、本発明に係るひずみゲージ素子4および熱電対付きひずみゲージ8によるひずみ測定結果と、従来のレーザ変位計およびバネ式変位計の測定結果とを対比したものを図6に示す。この図6より、レーザ変位計およびバネ式変位計を用いたものは、初期のひずみが非常に大きくなっているが、レーザ式変位計を用いたものは、レーザの標点がセメントペーストが硬化する以前に沈降したことにより、また、バネ式変位計を用いたものは、バネの反力を受けるための鋼板が沈降したことにより、初期のひずみが過大に評価されてしまったためと思われる。しかし、沈降が停止したと考えられる材令12時間以降の値として評価した場合、これらに大差なく、概ね一致した値を示している。
【0023】
図7は、本発明に係るひずみゲージを構成するシリコーン樹脂に、鉄粉を混入させた場合と混入させない場合の効果を表すグラフである。
図7より分るように、シリコーン樹脂中に鉄粉を入れたものの方が、大きなひずみ出力(ひずみ出力変化)が得られ、より高精度なひずみ測定が実現されることを示している。
これは、シリコーン樹脂中に混入した鉄粉がコンクリート(またはセメント)との結合力が増大し、シリコーンモールド体3とコンクリートとの密着性が増大した結果、ひずみゲージとしてのひずみ伝達率の向上に結びついたものである。
尚、本発明は、上述し且つ図面に示したものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更実施が可能である。
【0024】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、測定対象がコンクリートの硬化状態は勿論のこと、コンクリート打設直後の流動性を有している状態であってもそのときのコンクリートのひずみを連続的に正確に測定し得るコンクリート埋込型ひずみケージを提供することができる。
よって、本発明に係るコンクリート埋込型ひずみゲージを用いることにより、打設直後のセメント系材料の自己収縮の挙動を測定することができ、延いては、自己収縮のメカニズムの解明を行うと共にひび割れの制御や耐久設計を行うことができる。
【0025】
また、請求項4の発明に係るコンクリート埋込型のひずみゲージによれば、シリコーン樹脂中に鉄粉を混入させることで、コストを然程上昇させることなく、ひずみゲージ出力特性を大幅に向上させることができ、より正確なコンクリートのひずみ測定が可能となる。
また、請求項5の発明に係るコンクリート埋込型ひずみゲージによれば、ひずみ測定と同時に、コンクリート内のひずみ測定部位における温度を測定できるので、温度補償を加えた、正確なひずみ測定結果が得られる。
また、請求項6の発明によれば、セメント系材料の打設直後から、コンクリートの自己収縮の挙動が正確に測定でき、コンクリートの自己収縮によるひび割れ現象のメカニズムの解明を行うと共にひび割れの制御や設計を行うのに極めて有用なコンクリートのひずみ測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係るコンクリート埋込型ひずみゲージの外観構成を模式的に示すもので、そのうち、(a)は平面図、(b)は正面図である。
【図2】図1に係るコンクリート埋込型ひずみゲージの製造方法を説明するための斜視図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態に係るコンクリート埋込型ひずみゲージの外観構成を模式的に示すもので、(a)は平面図、(b)は正面図である。
【図4】本発明に係るコンクリート埋込型ひずみゲージを縦方向に配設したときのコンクリートのひずみを測定する装置を模式的に示す縦断面図である。
【図5】本発明に係るコンクリート埋込型ひずみゲージを横(水平)方向に配設したときのコンクリートのひずみを測定する装置を模式的に示す縦断面図である。
【図6】本発明に係るコンクリート埋込型ひずみゲージと従来のひずみ計のひずみ出力特性とを対比して示すグラフである。
【図7】本発明に係るひずみゲージを構成するシリコーン樹脂に鉄粉を混入させた場合と混入させない場合の効果を表すグラフである。
【符号の説明】
1 ひずみゲージ素子
2 リード線
3 シリコーンモールド体
4 ひずみゲージ
5,5′,5″ 単位型枠
6,11,14 型枠
6a,6b 取外しパネル
6c 開口
7 仕切板
8 熱電対付きひずみゲージ
9 熱電対
10 熱電対用リード線
12 テフロンシート
13 セメント供試体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an embedded concrete strain gauge and a concrete strain measurement method using the strain gauge, and more specifically, cement kneading useful for elucidating the mechanism of cracking phenomenon due to self-shrinkage of concrete. The present invention relates to a concrete-embedded strain gauge capable of continuously measuring strain in the process from the initial stage to hardening, and a concrete strain measurement method using the strain gauge.
[0002]
[Prior art]
In general, concrete used in structures gradually solidifies with the passage of time from the fluidized state (cement paste state) at the time of placing, and after several days to several tens of days, depending on the type of concrete, It cures and is completely cured after several years. The cementitious material undergoes self-shrinkage immediately after placement, and in order to measure this self-shrinkage, a method of measuring the strain by directly contacting a strain meter with concrete is most desirable.
However, when a conventional embedded strain gauge is used, the Young's modulus of the strain gauge itself is large, so that the shrinkage behavior immediately after placing concrete with low strength and Young's modulus cannot be measured. there were.
[0003]
That is, the Young's modulus of the conventional buried strain gauge there 39N / mm 2, also In the Young's modulus of the mold of the strain gauge, there is also about 2750N / mm 2, the initial behavior of the self-contraction after hitting設直However, it was difficult to measure.
For this reason, a non-contact measurement method using a laser or eddy current has been proposed ("Proceedings of the Japan Society of Civil Engineers"). 571 / V-36, pp. 211-219, 19977.8 “Study on Prediction Method of Self-Shrinkage Strain of Concrete” and “Concrete Engineering Annual Papers, Vol.20, No.2, 1998, (“ Shrinkage and Restraint Stress of High-Strength Concrete ” the study").
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, these non-contact measurement methods require a reference point for measurement, and it is impossible to observe the shrinkage behavior of an actual structure.
In addition, when measuring the self-stress proposed by the Japan Concrete Institute, an embedded strain gauge is used because the gauge plug cannot be embedded in the concrete. (Research Committee Report, pp. 22-45, 1996) However, since the conventional embedded strain gauge has a large Young's modulus as described above, it cannot measure the shrinkage behavior immediately after placing concrete. was there.
On the other hand, the processing performance of high-performance concrete such as high strength and high fluidity concrete has been increasing recently.
[0005]
However, even in such high-performance concrete, in the case of concrete having a small water bonding ratio and a large number of unit bonding materials, self-shrinkage becomes prominent, and it is necessary to consider self-shrinkage for crack control and durability design. Is pointed out. Against this background, various factors such as materials used for self-shrinkage and curing conditions have been studied, but research reports on the shrinkage properties immediately after kneading, which are important for elucidating the mechanism of self-shrinkage, are extremely Few.
This is thought to be due to the fact that there is no or a lack of the ability to accurately and stably measure self-shrinkage immediately after kneading and placing concrete.
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and the object of the present invention is that it is possible to measure the behavior of concrete self-shrinkage immediately after placing the cementitious material, and the cracking phenomenon due to the self-shrinkage of concrete. It is to provide a concrete embedded strain gauge and a concrete strain measurement method that are extremely useful for elucidating the mechanism of cracks and controlling and designing cracks.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Concrete implantable strain gage according to
The strain gauge element in the concrete embedded strain gauge according to
[0007]
The strain gauge element in the concrete embedded strain gauge according to
Further, the silicone resin in the concrete embedded strain gauge according to claim 4 is one in which iron powder is mixed into the silicone resin and the specific gravity is adjusted to 1.8 to 2.2 close to the specific gravity of concrete. It is a feature.
The concrete embedded strain gauge according to
[0008]
In addition, in the concrete strain measuring method according to
Placing a cement paste formed by kneading cement having a known water-cement ratio and other conditions into the mold,
The droplet設直or after hitting under construction Nihi Zumi gauge element and a thermocouple placed in the vicinity of the strain gauge elements by molding coated with a low elasticity of silicone over down resin, following the behavior of the concrete immediately after kneading Embedding a thermocouple-attached strain gauge that has a Young's modulus to the extent of displacement in the mold center,
Sealing the upper end surface of the mold with the strain gauge embedded therein;
Connecting the strain gauge element and the thermocouple to a measuring instrument, and continuously measuring strain from immediately after placing the concrete to hardening, together with the temperature in the vicinity thereof,
It is characterized by comprising.
[0009]
[Action]
By adopting the configuration as described above, the strain gauge coated with the silicone resin has low elasticity, so that it follows (responds) to the behavior of the cement immediately after kneading in the embedded concrete, and is displaced. Since the resistance value changes, by measuring the resistance change using a strain measuring instrument, not only the hardening state of the concrete but also the behavior, that is, the strain, even in the flow state immediately after setting and before hardening. Can be measured.
In particular, in the case of a strain gauge with a thermocouple in which a strain gauge element and a thermocouple disposed in the vicinity thereof are coated with a low-elasticity silicone resin, the heat of hydration of cement during the measurement of self-shrinkage However, since the strain information is obtained together with the temperature information of the same location, the influence on the strain due to the temperature change can be appropriately corrected.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A concrete embedded type strain gauge according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
1A and 1B show an external configuration of a concrete-embedded type according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a front view thereof.
In FIG. 1, 1 is a strain gauge element, such as a metal foil or a metal wire made of Cu-Ni alloy, Ni-Cr alloy, etc. on a thin sheet-like paper, a gauge hold sheet such as polyester or phenol. For example, although not shown in the figure, the resistance material is processed by a method such as photoetching of a serpentine grit and a wide gauge tab formed at the end thereof.
[0011]
3 is a low elasticity (low elastic modulus) silicone resin that covers (molds) the entire
The
[0012]
Next, a manufacturing method of the strain gauge 4 will be described with reference to FIG.
In FIG. 2,
Each
[0013]
The unit frames 5, 5 ′, 5 ″... Constituting the
Next, after the
[0014]
After the silicone resin is solidified, the
In addition, without providing the partition plate 7 in the
The top plate of the
[0015]
The molding method of the
The strain gauge 4 manufactured in this manner has low elasticity (the Young's modulus is 1.2 N / mm 2 in the example shown in the figure), and a conventional embedded strain gauge (Young's modulus 39 N / mm). Compared with 2 ), an extremely small Young's modulus can be obtained, so that the self-shrinkage change can be measured immediately after cement mixing.
[0016]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In FIG. 3, the
The difference is that a
The
[0017]
In addition, since the vicinity of the connection portion between the
Although not shown in the figure, as a third embodiment, iron powder is mixed in a silicone resin as a material constituting the
[0018]
Next, a method for measuring the strain of concrete using the thermocouple-equipped
FIG. 4 is a longitudinal sectional view schematically showing an apparatus for measuring the strain of concrete using the concrete embedded strain gauge according to the present invention.
In FIG. 4, a
[0019]
At the time of measurement, the strain gauge with
The
The timing of embedding the strain gauge with
When a predetermined amount of cement paste is filled in the
[0020]
Immediately after placing the cement, the
Since the embedded strain gauges according to the first and second embodiments of the present invention have low elasticity (low Young's modulus), self-shrinkage change immediately after kneading and placing cement (or concrete) Can be measured accurately.
FIG. 5 shows an apparatus for measuring the strain of concrete. However, the difference from the case of FIG. 4 shows a case where an embedded strain gauge is placed horizontally.
In placing the
[0021]
As described above, the following has been found depending on whether the
That is, there was a difference between the horizontal cement specimen and the vertical cement specimen at any water cement ratio, but the water cement ratio (W / C) was 0.3, 0.35, Of the three types of 0.40, the most significant difference was observed at W / C = 0.40 with a large amount of bleeding. However, bleeding and subsidence are length changes that occur before the crosslinked structure of the hydrated product is formed in the mortar due to hydration of the cement. it is conceivable that. It is estimated that the above difference depending on the embedding direction is due to a change in the distribution of the water cement ratio in the paste. Therefore, in the case of horizontal embedment, the water cement ratio varies depending on the measurement position, and it is expected that measurement errors will occur. It is thought to reflect the overall self-contraction.
[0022]
By the way, FIG. 6 shows a comparison between the strain measurement results obtained by the strain gauge element 4 and the
[0023]
FIG. 7 is a graph showing the effect when the iron powder is mixed into the silicone resin constituting the strain gauge according to the present invention and when the iron powder is not mixed.
As can be seen from FIG. 7, it is shown that a larger strain output (strain output change) is obtained when iron powder is put in a silicone resin, and more accurate strain measurement is realized.
This is because the iron powder mixed in the silicone resin increases the bonding force with the concrete (or cement), and the adhesion between the
The present invention is not limited to the one described above and shown in the drawings, and modifications can be made without departing from the scope of the invention.
[0024]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, even if the object to be measured is not only in a hardened state of concrete, but also in a state of having fluidity immediately after placing the concrete, the strain of the concrete at that time It is possible to provide a concrete-embedded strain cage capable of continuously measuring accurately.
Therefore, cracks with the use of concrete embedded strain gauge according to the present invention, it is possible to measure the behavior of the self-contraction of cementitious material after punching設直, by extension, perform the elucidation of the self-contraction mechanism Control and durability design.
[0025]
Further, according to the concrete embedded strain gauge according to the invention of claim 4, by mixing iron powder into the silicone resin, the strain gauge output characteristics are greatly improved without increasing the cost so much. This enables more accurate strain measurement of concrete.
In addition, according to the concrete embedded strain gauge according to the invention of
Further, according to the invention of
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 schematically shows an external configuration of a concrete embedded strain gauge according to a first embodiment of the present invention, in which (a) is a plan view and (b) is a front view.
FIG. 2 is a perspective view for explaining a method for manufacturing a concrete embedded strain gauge according to FIG. 1;
FIGS. 3A and 3B schematically show an external configuration of a concrete embedded strain gauge according to a second embodiment of the present invention, where FIG. 3A is a plan view and FIG. 3B is a front view.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view schematically showing an apparatus for measuring the strain of concrete when the embedded concrete strain gauge according to the present invention is arranged in the longitudinal direction.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view schematically showing a device for measuring the strain of concrete when the embedded concrete strain gauge according to the present invention is disposed in the horizontal (horizontal) direction.
FIG. 6 is a graph showing a comparison of strain output characteristics of a concrete embedded strain gauge according to the present invention and a conventional strain gauge.
FIG. 7 is a graph showing the effects when iron powder is mixed into the silicone resin constituting the strain gauge according to the present invention and when it is not mixed.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
水セメント比その他の条件が既知のセメントを混練してなるセメントペーストを前記型枠に打設するステップと、
この打設直後または打設中にひずみゲージ素子とこのひずみゲージ素子の近傍に配置された熱電対とを低弾性のシリコーン樹脂でモールド被覆して、混練直後のコンクリートの挙動に追従して変位する程度のヤング率となした熱電対付きひずみゲージを前記型枠中央部に埋め込むステップと、
前記ひずみゲージが埋め込まれた前記型枠の上部端面を封止するステップと、
前記ひずみゲージ素子と前記熱電対とを測定器に接続し、前記コンクリートの打設直後から硬化に至るまでのひずみを、その近傍の温度と共に連続的に測定するステップと、
からなることを特徴とするコンクリートのひずみ測定方法。Laying a sheet of low coefficient of friction made of fluororesin on the inside of the mold with an open top;
Placing a cement paste formed by kneading cement having a known water-cement ratio and other conditions into the mold,
The droplet設直or after hitting under construction Nihi Zumi gauge element and a thermocouple placed in the vicinity of the strain gauge elements by molding coated with a low elasticity of silicone over down resin, following the behavior of the concrete immediately after kneading Embedding a strain gauge with a thermocouple that has a Young's modulus to the extent of displacement in the center of the mold,
Sealing the upper end surface of the mold with the strain gauge embedded therein;
Connecting the strain gauge element and the thermocouple to a measuring instrument, and continuously measuring the strain from immediately after placing the concrete to hardening, together with the temperature in the vicinity thereof;
A method for measuring strain of concrete, comprising:
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