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JP6940915B2 - Prediction method of crack occurrence time and early detection method of alkali-silica reaction, - Google Patents
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Description

本発明は、コンクリート、およびモルタル(以下「セメント質硬化体」という。)のデジタル画像を解析して、セメント質硬化体のひび割れ、特に、アルカリシリカ反応によるひび割れの発生時期を予測する方法、および、アルカリシリカ反応を早期に検知する方法に関する。 The present invention is a method for predicting the occurrence time of cracks in a hardened cementum, particularly cracks due to an alkali-silica reaction, by analyzing digital images of concrete and mortar (hereinafter referred to as "hardened cementum"). , The present invention relates to a method for detecting an alkali-silica reaction at an early stage.

アルカリシリカ反応は、反応性骨材中のシリカと、コンクリート中のアルカリ金属イオンが、高いpH条件下で反応して生成するアルカリシリカゲルが吸水して膨張することにより、セメント質硬化体にひび割れが生じる現象である。このアルカリシリカ反応に起因するひび割れは亀甲状を呈するため、乾燥収縮など他の劣化によるひび割れとは、ひび割れの形状で区別できる。そして、このアルカリシリカ反応は、セメント質硬化体の耐久性を低下させる主因の一つとして知られている。
したがって、セメント質硬化体の耐久性を確保するには、ひび割れの発生時期を予測して事前に補強等の対策をとる必要がある。
In the alkali-silica reaction, the silica gel in the reactive aggregate reacts with the alkali metal ions in the concrete under high pH conditions, and the alkali silica gel generated by absorbing water absorbs water and expands, resulting in cracks in the hardened cement material. This is a phenomenon that occurs. Since the cracks caused by this alkali-silica reaction have a hexagonal shape, they can be distinguished from the cracks caused by other deterioration such as drying shrinkage by the shape of the cracks. This alkali-silica reaction is known as one of the main causes for reducing the durability of the hardened cementum.
Therefore, in order to ensure the durability of the hardened cementum, it is necessary to predict the time when cracks will occur and take measures such as reinforcement in advance.

従来、ひび割れを測定する方法では、JIS A 1129−1〜3「モルタル及びコンクリートの長さ変化測定方法」に準拠して、コンクリート表面に貼付したひずみゲージで測定したひずみ値を用いている。しかし、該方法をアルカリシリカ反応によるひび割れの発生時期の予測に用いる場合、下記(i)〜(iv)の課題がある。
(i)貼付されたひずみゲージが、アルカリシリカ反応に影響を与える水分を遮断し、ひずみ値を正確に測定できない場合がある。
(ii)水分によってひずみゲージが剥がれ、測定不能になる場合がある。
(iii)ひずみゲージによる測定は一地点に限られるため、ひび割れの発生箇所を予測できるひずみ値を、複数の地点で測定するのは難しい。
(iv)アルカリシリカ反応によるひび割れは進展性があるから、一地点でのひずみの測定では、ひび割れの進展を予測することは難しい。
したがって、この進展性により亀甲状に発生するアルカリシリカ反応によるひび割れを予測するには、ひび割れの発生が懸念される一定の広さの表面において、ひずみ分布の経時変化を捉える必要がある。
Conventionally, in the method of measuring cracks, the strain value measured by a strain gauge attached to the concrete surface is used in accordance with JIS A 1129-1 to 3 “Method for measuring length change of mortar and concrete”. However, when this method is used for predicting the occurrence time of cracks due to the alkali-silica reaction, there are the following problems (i) to (iv).
(I) The attached strain gauge may block water that affects the alkali-silica reaction, and the strain value may not be measured accurately.
(Ii) Moisture may cause the strain gauge to peel off, making measurement impossible.
(Iii) Since the measurement with the strain gauge is limited to one point, it is difficult to measure the strain value at which the crack occurrence location can be predicted at a plurality of points.
(Iv) Since cracks due to the alkali-silica reaction are progressive, it is difficult to predict the growth of cracks by measuring strain at one point.
Therefore, in order to predict cracks due to the alkali-silica reaction that occurs in a hexagonal shape due to this progress, it is necessary to capture the time course of strain distribution on a surface of a certain area where cracks are a concern.

ところで、特許文献1に記載の方法は、アルカリシリカ反応によるひび割れを経時的に追跡する方法であり、具体的には、コンクリート構造物に小口径のモニタリングホールを削孔し、該ホールの壁面を第1センサーによりスキャニングし、画像解析によりアルカリシリカ反応の1次診断を行い、追跡調査の必要性があれば、残存耐荷力の照査を行い、残存耐荷力が必要耐荷力以上であれば、さらに、アルカリシリカ反応の進行性を確認するため、前記ホールの壁面に第2センサーを設置して、ひび割れの進行性をモニタリングするなどの方法である。しかし、該方法は、コンクリート構造物を削孔しなければならず、また追跡作業が煩雑である。 By the way, the method described in Patent Document 1 is a method of tracking cracks due to an alkali-silica reaction over time. Specifically, a monitoring hole having a small diameter is drilled in a concrete structure, and the wall surface of the hole is formed. Scan with the first sensor, perform the primary diagnosis of the alkali-silica reaction by image analysis, check the residual load capacity if there is a need for follow-up, and further if the residual load capacity is greater than or equal to the required load capacity. In order to confirm the progress of the alkali-silica reaction, a second sensor is installed on the wall surface of the hole to monitor the progress of cracks. However, this method requires drilling holes in the concrete structure, and the tracking work is complicated.

特開2014−189961号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-189961

したがって、本発明は、セメント質硬化体のひび割れ発生時期を、高い精度で簡易に予測する方法と、セメント質硬化体のアルカリシリカ反応を早期に検知できる方法を、提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method for easily predicting the crack occurrence time of a hardened cementum with high accuracy and a method for early detecting an alkali-silica reaction of a hardened cementum.

本発明者は、前記目的にかなう予測方法を検討した結果、デジタル画像相関法を用いて把握したセメント質硬化体表面のひずみの経時変化に基づき予測式を算出し、該予測式と、ひび割れが発生する最大主ひずみ値から、ひび割れが発生する時期等を、高い精度で簡易に予測できること等を見い出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明は下記の構成を有するひび割れ発生時期の予測方法等である。 As a result of examining a prediction method that meets the above object, the present inventor calculates a prediction formula based on the time course of strain on the surface of the hardened cement material grasped by using the digital image correlation method, and the prediction formula and cracks are found. The present invention has been completed by finding that the time when cracks occur can be easily predicted with high accuracy from the maximum principal strain value generated. That is, the present invention is a method for predicting a crack occurrence time having the following configuration.

[1]少なくとも、下記(A)〜(C)工程を経て導出した、最大主ひずみ値と時間を変数として含む予測式と、下記(D)工程で設定した最大主ひずみ値を用いて、ひび割れが発生する時期を算出して予測する、ひび割れ発生時期の予測方法。
(A)セメント質硬化体の取得対象面のデジタル画像を経時的に取得する、画像取得工程
(B)前記デジタル画像に基づきデジタル画像相関法を用いてひずみを算出し、該ひずみに基づき最大主ひずみの経時変化を算出する、最大主ひずみの経時変化算出工程
(C)前記最大主ひずみの経時変化に基づき、フィッティングにより、最大主ひずみ値と時間を変数として含む予測式を導出する、予測式導出工程
(D)ひび割れ発生時の最大主ひずみ値を予め設定する、最大主ひずみ値設定工程
[2]前記セメント質硬化体が反応性骨材を含む前記[1]に記載のひび割れ発生時期の予測方法。
[3]前記ひび割れが、アルカリシリカ反応により生じたひび割れである、前記[1]または[2]に記載のひび割れ発生時期の予測方法。
[4]少なくとも、下記(a)工程および(b)工程を経て得た最大主ひずみの分布の像における亀甲状のひずみの出現により、アルカリシリカ反応を早期に検知する、アルカリシリカ反応の早期検知方法によりアルカリシリカ反応を検知した場合において、前記(C)工程を経て導出した予測式と、前記(D)工程で設定した最大主ひずみ値を用いて、ひび割れが発生する時期を算出して予測する、前記[1]〜[3]のいずれかに記載のひび割れ発生時期の予測方法。
(a)セメント質硬化体の取得対象面のデジタル画像を経時的に取得する、画像取得工程
(b)前記デジタル画像に基づきデジタル画像相関法を用いてひずみを算出し、該ひずみに基づき最大主ひずみの分布を得る、最大主ひずみ分布取得工程
[1] At least, cracks are made using the prediction formula that includes the maximum principal strain value and time as variables, which are derived through the following steps (A) to (C), and the maximum principal strain value set in the following steps (D). A method of predicting the time of crack occurrence, which calculates and predicts the time of occurrence of cracks.
(A) Image acquisition step of acquiring a digital image of the surface to be acquired of the cemented hardened body over time (B) Strain is calculated using the digital image correlation method based on the digital image, and the maximum main strain is calculated based on the strain. Time-dependent change calculation step of maximum principal strain to calculate the time-dependent change of strain (C) Based on the time-dependent change of the maximum principal strain, a prediction formula including the maximum main strain value and time as variables is derived by fitting. Derivation step (D) Maximum main strain value setting step of presetting the maximum main strain value at the time of crack occurrence [2] The crack occurrence time according to the above [1] in which the cementitious hardened material contains a reactive aggregate. Prediction method.
[3] The method for predicting the crack occurrence time according to the above [1] or [2], wherein the crack is a crack generated by an alkali-silica reaction.
[4] Early detection of the alkali-silica reaction, which detects the alkali-silica reaction at an early stage by the appearance of the turtle-shaped strain in the image of the distribution of the maximum principal strain obtained through the following steps (a) and (b) at least. When the alkali-silica reaction is detected by the method, the time when cracks occur is calculated and predicted using the prediction formula derived through the step (C) and the maximum principal strain value set in the step (D). The method for predicting the crack occurrence time according to any one of the above [1] to [3].
(A) Image acquisition step of acquiring a digital image of the surface to be acquired of the cemented hardened body over time (b) Strain is calculated using the digital image correlation method based on the digital image, and the maximum main component is based on the strain. Maximum principal strain distribution acquisition process to obtain strain distribution

本発明のひび割れ発生時期の予測方法は、高い精度で簡易に、ひび割れが発生する時期を予測することができる。また、本発明のアルカリシリカ反応の早期検知方法は、アルカリシリカ反応を早期に検知できる。 The method for predicting the crack occurrence time of the present invention can easily predict the crack occurrence time with high accuracy. Further, the method for early detection of the alkali-silica reaction of the present invention can detect the alkali-silica reaction at an early stage.

ブロック状の試験体および、そこから厚さ50mmに切り出す版体の試験体(灰色部分)を示す図である。ただし、図1中の数値の単位はmmである。It is a figure which shows the block-shaped test body and the test body (gray part) of the plate cut out from there to the thickness 50 mm. However, the unit of the numerical value in FIG. 1 is mm. 実施例で用いたデジタル画像取得用スキャナーを示す写真である。It is a photograph which shows the scanner for digital image acquisition used in an Example. デジタル画像相関法による試験体の計測範囲と、コンタクトゲージ用チップの貼付位置を示す図である。ただし、図3中の数値の単位はmmである。It is a figure which shows the measurement range of the test piece by the digital image correlation method, and the sticking position of the contact gauge tip. However, the unit of the numerical value in FIG. 3 is mm. 促進養生期間が13日、28日、および56日における、最大主ひずみの分布を示す図である。ただし、図4中の数値は、×10−6が略されている。It is a figure which shows the distribution of the maximum main strain at the accelerated curing period of 13, 28 days, and 56 days. However, the numerical values in FIG. 4 are abbreviated as × 10-6. コンタクトゲージを用いて測定した、ひずみの経時変化を示す図である。It is a figure which shows the time-dependent change of strain measured using the contact gauge. ひび割れ発生時の最大主ひずみ値(数値×10−6)を設定するための根拠を示す図である。It is a figure which shows the basis for setting the maximum principal strain value (numerical value × 10-6) at the time of crack occurrence. デジタル画像を取得する3箇所を座標で示した図である。It is a figure which showed three places to acquire a digital image by coordinates. 座標(2600,12350)と座標(6100,4700)の箇所における、最大主ひずみの経時変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time-dependent change of the maximum principal strain at the coordinates (2600, 12350) and the coordinates (6100, 4700). 座標(3600,7850)の箇所における、最大主ひずみの経時変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time-dependent change of the maximum principal strain at the position of coordinates (3600, 7850).

本発明のひび割れ発生時期の予測方法は、前記のとおり、少なくとも、(A)画像取得工程、(B)最大主ひずみの経時変化算出工程、および(C)予測式導出工程を経て導出した予測式と、(D)最大主ひずみ値設定工程で設定した最大主ひずみ値を用いて、ひび割れが発生する時期を算出して予測する方法である。また、本発明のアルカリシリカ反応の早期検知方法は、少なくとも、(a)画像取得工程、および(b)最大主ひずみ分布取得工程を経て得た最大主ひずみの分布の像における亀甲状のひずみの出現により、アルカリシリカ反応を早期に検知する方法である。
以下、前記ひび割れ発生時期の予測方法と、アルカリシリカ反応の早期検知方法について詳細に説明する。
As described above, the method for predicting the crack occurrence time of the present invention is a prediction formula derived through at least (A) an image acquisition step, (B) a time-dependent change calculation step of the maximum principal strain, and (C) a prediction formula derivation step. (D) This is a method of calculating and predicting the time when cracks occur by using the maximum principal strain value set in the maximum principal strain value setting step. Further, in the method for early detection of the alkali-silica reaction of the present invention, at least, the turtle-shaped strain in the image of the distribution of the maximum principal strain obtained through the (a) image acquisition step and (b) the maximum principal strain distribution acquisition step It is a method to detect the alkali-silica reaction at an early stage by its appearance.
Hereinafter, the method for predicting the crack occurrence time and the method for early detection of the alkali-silica reaction will be described in detail.

1.ひび割れ発生時期の予測方法
(A)画像取得工程
該工程は、セメント質硬化体(試験体)の取得対象面のデジタル画像を経時的に取得する工程である。
ここで、前記セメント質硬化体は、特に制限されず、普通コンクリート、水密コンクリート、暑中コンクリート、寒中コンクリート、マスコンクリート、流動化コンクリート、高流動コンクリート、高強度コンクリート、低発熱コンクリート、膨張コンクリート、プレストレストコンクリート、低収縮コンクリート、繊維補強コンクリート、軽量コンクリート、ポリマーコンクリート、およびモルタルが挙げられる。
良好なデジタル画像を取得するために、セメント質硬化体の取得対象面は、研磨することが好ましい。
また、セメント質硬化体が変形する前後において、取得対象面のデジタル画像を取得する。画像を取得する時期は、ひび割れが発生すると蓄積されたひずみが開放されてしまうため、セメント質硬化体が硬化した後から、少なくともひび割れが発生する前までには取得する。前記変形には、アルカリシリカ反応による膨張が含まれる。ここで、変形前のセメント質硬化体の画像取得時に、画像の取得面に水分が付着していると、色のコントラストが小さくなり、また色むらが生じて、乾燥後に取得した画像との相関性が著しく低下する場合がある。この相関性の低下を避けるため、画像取得前に、乾燥前のセメント質硬化体の撮影面に圧縮空気等を噴射して撮影面の水分を除去するか、または撮影面から水分がなくなるまで静置して風乾するなどの前処理を行う。なお、当該前処理は、画像の取得面に水分が付着している場合に行う任意の処理である。
1. 1. Method for Predicting Crack Occurrence Time (A) Image Acquisition Step This step is a step of acquiring a digital image of the surface to be acquired of the cementum hardened body (test body) over time.
Here, the cementified hardened concrete is not particularly limited, and is ordinary concrete, watertight concrete, hot concrete, cold concrete, mass concrete, fluidized concrete, high fluid concrete, high strength concrete, low heat generation concrete, expanded concrete, prestressed. Examples include concrete, low shrinkage concrete, fibrous reinforced concrete, lightweight concrete, polymer concrete, and mortar.
In order to acquire a good digital image, it is preferable to polish the surface to be acquired of the cementum cured product.
In addition, before and after the cementum hardened body is deformed, a digital image of the surface to be acquired is acquired. Since the accumulated strain is released when cracks occur, the image is acquired after the cementum hardened body has hardened, at least before the cracks occur. The deformation includes expansion due to an alkali-silica reaction. Here, when the image of the hardened cementum before deformation is acquired, if moisture adheres to the image acquisition surface, the color contrast becomes small and color unevenness occurs, which correlates with the image acquired after drying. The sex may be significantly reduced. In order to avoid this decrease in correlation, before acquiring the image, compressed air or the like is sprayed onto the imaged surface of the hardened cementum before drying to remove the moisture on the imaged surface, or it is static until the imaged surface is depleted of water. Perform pretreatment such as placing and air-drying. The pretreatment is an arbitrary treatment performed when moisture is attached to the image acquisition surface.

(B)最大主ひずみの経時変化算出工程
該工程は、前記デジタル画像に基づき、デジタル画像相関法を用いてひずみを算出し、該ひずみに基づき最大主ひずみの経時変化を算出する工程である。前記デジタル画像は、セメント質硬化体の変形前後のデジタル画像であり、デジタル画像相関法を用いて変形後の最大主ひずみを算出する。
前記デジタル画像相関法は、ひずみによる変形の前後に取得したデジタル画像の輝度値の分布に基づいて、セメント質硬化体上の移動量を算出し最大主ひずみに変換する方法である。
具体的には、以下の計算過程を経てひずみを算出する。
(i)変形前のデジタル画像において、任意の位置を中心とするサブセット内の輝度値分布を求める。
(ii)変形後のデジタル画像の輝度値分布と最も相関性が高い輝度値分布を有する、変形前のデジタル画像のサブセットを探索し、その中心点を着目点が変位した後の位置として捉えて、着目点から該中心点へ変位した量を算出し、さらに該変位した量を最大主ひずみに変換する。なお、変形前後のサブセットの相関性は、下記(1)式の相関係数Rを用いて表す。

Figure 0006940915
ただし、実際は、矩形に設定した変形前のサブセットに対し、変形後のデジタル画像そのものが変形しているため、サブセットが矩形にならない場合がある。この場合、これを補正するため、サブセット内部において変位勾配が一定と仮定して、変形前後の座標(x,y)および(x*,y*)には下記(2)式を用いる。
Figure 0006940915
以上の計算は、市販の画像解析用ソフトウエア(例えば、digital:Correlated solutions社製)を用いて行なうことができる。 (B) Time-dependent change calculation step of the maximum principal strain The step is a step of calculating the strain using the digital image correlation method based on the digital image and calculating the time-dependent change of the maximum principal strain based on the strain. The digital image is a digital image before and after the deformation of the hardened cementum, and the maximum principal strain after the deformation is calculated by using the digital image correlation method.
The digital image correlation method is a method of calculating the amount of movement on a cementum hardened body and converting it into the maximum principal strain based on the distribution of the brightness values of the digital images acquired before and after the deformation due to the strain.
Specifically, the strain is calculated through the following calculation process.
(I) Find the brightness value distribution within a subset centered on an arbitrary position in the digital image before deformation.
(Ii) Search for a subset of the digital image before deformation, which has the brightness value distribution with the highest correlation with the brightness value distribution of the digital image after deformation, and regard the center point as the position after the point of interest is displaced. , The amount displaced from the point of interest to the center point is calculated, and the displaced amount is further converted into the maximum principal strain. The correlation of the subset before and after the deformation is expressed using the correlation coefficient R of the following equation (1).
Figure 0006940915
However, in reality, the subset may not be rectangular because the digital image itself after transformation is deformed with respect to the subset before transformation set to be rectangular. In this case, in order to correct this, the following equation (2) is used for the coordinates (x, y) and (x * , y * ) before and after the deformation, assuming that the displacement gradient is constant inside the subset.
Figure 0006940915
The above calculation can be performed using commercially available image analysis software (for example, digital: manufactured by Correlated solutions).

(C)予測式導出工程
該工程は、前記最大主ひずみの経時変化に基づき、フィッティングにより、最大主ひずみ値と時間を変数として含む予測式を導出する工程である。該フィッティングは、市販のアプリケーションソフト(例えば、Microsoft Excel、マイクロソフト社製)を用いて行なうことができる。なお、前記予測式の一例として、下記(i)式が挙げられる。
Y=aebX ・・・(i)
ただし、(1)式中、Yは最大主ひずみ値、Xは時期(日)、a、bはフィッティングにより求まる定数を表す。
(C) Prediction Formula Derivation Step This step is a step of deriving a prediction formula including the maximum principal strain value and time as variables by fitting based on the change with time of the maximum principal strain. The fitting can be performed using commercially available application software (for example, Microsoft Excel, manufactured by Microsoft Corporation). As an example of the prediction formula, the following formula (i) can be mentioned.
Y = ae bX ... (i)
However, in Eq. (1), Y represents the maximum principal strain value, X represents the time (day), and a and b represent the constants obtained by fitting.

(D)最大主ひずみ値設定工程
該工程は、ひび割れ発生時の最大主ひずみ値を予め設定する工程であり、ひび割れが発生する時期とその時のひずみ値に関する今までの経験(経験則)に基づきひび割れ発生時の最大主ひずみ値を設定する。経験上、ひび割れ発生時の最大主ひずみ値は、ひび割れが発生する原因、セメント質硬化体を構成する材料、およびセメント質硬化体の表面状態等により若干異なるが、デジタル画像相関法により算出した最大主ひずみは、図6に示すように、概ね7000×10−6に設定してよい。また、セメント質硬化体の面内に初期のひび割れの発生が確認できるときは、そのときの最大主ひずみ値を用いると精度は向上する。
そして、最大主ひずみ値と時間を変数として含む予測式に、前記設定した最大主ひずみ値を代入して、ひび割れが発生する時期を算出する。
後述する実施例に示すように、本発明のひび割れ発生時期の予測方法は、セメント質硬化体のひび割れ発生時期を、高い精度で簡易に予測することができる。
(D) Maximum principal strain value setting process This process is a process of presetting the maximum principal strain value at the time of crack occurrence, and is based on the experience (rule of thumb) so far regarding the time when cracks occur and the strain value at that time. Set the maximum principal strain value when cracks occur. From experience, the maximum principal strain value at the time of cracking differs slightly depending on the cause of cracking, the material constituting the cementum hardened material, the surface condition of the cementum hardened material, etc., but the maximum calculated by the digital image correlation method. As shown in FIG. 6, the main strain may be set to approximately 7000 × 10-6. Further, when the occurrence of initial cracks can be confirmed in the plane of the hardened cementum, the accuracy is improved by using the maximum principal strain value at that time.
Then, the time when the crack occurs is calculated by substituting the set maximum principal strain value into the prediction formula including the maximum principal strain value and the time as variables.
As shown in Examples described later, the method for predicting the crack occurrence time of the present invention can easily predict the crack occurrence time of the cementum hardened material with high accuracy.

また、段落0003に記載したように、従来の方法をアルカリシリカ反応によるひび割れの発生時期の予測に用いる場合、前記課題があるが、本発明のひび割れ発生時期の予測方法では前記課題を解決できるから、本発明が予測の対象とするセメント質硬化体は、反応性骨材を含むものが好ましく、また、予測の対象とするひび割れは、進行が継続するアルカリシリカ反応により生じたひび割れが好ましい。 Further, as described in paragraph 0003, when the conventional method is used for predicting the crack occurrence time due to the alkali-silica reaction, there is the above-mentioned problem, but the crack occurrence time prediction method of the present invention can solve the above-mentioned problem. The hardened cementaceous material to be predicted by the present invention preferably contains a reactive aggregate, and the cracks to be predicted are preferably cracks generated by an alkali-silica reaction that continues to progress.

2.アルカリシリカ反応の早期検知方法
該方法は、少なくとも、前記(a)工程および(b)工程を経て得た最大主ひずみの分布の像における亀甲状のひずみの出現により、アルカリシリカ反応を早期に検知する方法である。なお、前記(a)工程は前記(A)工程と同じであり、前記(b)工程は、最大主ひずみの分布を得るか、最大主ひずみの経時変化を算出するかの違いだけで、前記(B)工程と実質同じである。
本発明のアルカリシリカ反応の早期検知方法により、アルカリシリカ反応の発生を早期に発見した場合、対策を速やかに実施でき、また、本発明のひび割れ発生時期の予測方法によりひび割れ発生時期を予測すれば、ひび割れが発生する時までに対策を実施できる。
したがって、本発明において、前記ひび割れ発生時期の予測方法の他の態様は、前記アルカリシリカ反応の早期検知方法によりアルカリシリカ反応を検知した場合において、前記(C)工程を経て導出した予測式と、前記(D)工程で設定した最大主ひずみ値を用いて、ひび割れが発生する時期を算出して予測する方法である。
2. Early Detection Method of Alkali-Silica Reaction This method detects the alkali-silica reaction at an early stage by the appearance of hexagonal strain in the image of the distribution of the maximum principal strain obtained through the steps (a) and (b). How to do it. The step (a) is the same as the step (A), and the step (b) is described only in the difference between obtaining the distribution of the maximum principal strain and calculating the change with time of the maximum principal strain. (B) It is substantially the same as the step.
If the occurrence of the alkali-silica reaction is detected early by the method for early detection of the alkali-silica reaction of the present invention, countermeasures can be promptly implemented, and if the crack occurrence time is predicted by the method for predicting the crack occurrence time of the present invention. , Measures can be taken by the time cracks occur.
Therefore, in the present invention, another aspect of the method for predicting the crack occurrence time is the prediction formula derived through the step (C) when the alkali silica reaction is detected by the method for early detection of the alkali silica reaction. This is a method of calculating and predicting the time when cracks occur by using the maximum principal strain value set in the step (D).

以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
1.使用材料とコンクリート(試験体)の配合
表1に使用材料を示し、表2にコンクリートの配合、フレッシュ性状、および圧縮強度を示す。ここでは、アルカリシリカ反応に起因するひずみを測定対象とした。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
1. 1. Formulation of materials used and concrete (test piece) Table 1 shows the materials used, and Table 2 shows the composition of concrete, fresh properties, and compressive strength. Here, the strain caused by the alkali-silica reaction was used as the measurement target.

Figure 0006940915
Figure 0006940915

2.試験体の作製
表2の配合に従い、縦400mm、横400mm、厚さ300mmの、図1に示すブロック状の試験体を作製し、そこから厚さ50mmに切り出した版体(試験体)の測定面を研磨して試験に用いた。なお、前記ブロック状の試験体は表3に示す条件で養生した。
また、参考として、試験体全体の長さ変化を把握するため、コンタクトゲージ法に準拠してコンタクトゲージを用いて、図3に示すように、打込み面を除く試験体の残り3つの側面の長さ変化も測定して、その平均値を求めた。その結果を図5に示す。
2. Preparation of test piece According to the formulation shown in Table 2, a block-shaped test piece having a length of 400 mm, a width of 400 mm, and a thickness of 300 mm was prepared, and a plate (test piece) cut out to a thickness of 50 mm was measured. The surface was polished and used for the test. The block-shaped test piece was cured under the conditions shown in Table 3.
For reference, in order to grasp the change in the length of the entire test piece, a contact gauge is used in accordance with the contact gauge method, and as shown in FIG. 3, the lengths of the remaining three sides of the test piece excluding the driving surface. The change was also measured and the average value was calculated. The result is shown in FIG.

Figure 0006940915
Figure 0006940915

Figure 0006940915
Figure 0006940915

3.試験体のデジタル画像の取得と最大主ひずみの分布
試験体のデジタル画像は、前記の前養生2の終了後(材齢28日)を基長として、基長時、促進養生期間13、28および56日において、図2に示すラインセンサタイプのデジタル画像取得用スキャナー(全視野ひずみ計測装置)を用いて、図3に示す範囲を走査して取得した。なお、温度によるひずみ変化と、水分の影響による輝度値の変化を避けるため、画像を取得する前に、20℃、相対湿度60%の環境下で、20時間以上、試験体を保管した。
次に、最大主ひずみの分布の算出は、取得したデジタル画像を用いて、デジタル画像相関法により解析し、下記(i)と(ii)の計算過程を経て、試験体の表面における最大主ひずみの分布を算出した。ここで算出した最大主ひずみの分布を
(i)基長時と促進養生した後の試験体のデジタル画像上で、任意の位置を中心としてサブセット内の輝度値分布を求めた。
(ii)促進養生した後の試験体のデジタル画像の輝度値分布と最も相関性が高い輝度値分布を有する、乾燥前の試験体のデジタル画像のサブセットを探索し、その中心点を着目点が移動(変位)した後の位置として捉えて、着目点から該中心点へ移動した距離(変位量)を算出し、さらに該移動した距離を最大主ひずみに変換した。
図4に最大主ひずみの分布を示す。また、参考として、図5にコンタクトゲージにより測定した試験体全体の長さ変化を示す。また、図8、図9に最大主ひずみの経時変化を示す。
なお、アルカリシリカ反応では亀甲状のひずみが発生するため、図4の右図に示すように、ひび割れが発生する前でも、最大主ひずみの分布の像において亀甲状のひずみの出現により、アルカリシリカ反応の発生を知ることができる。
3. 3. Acquisition of digital image of the test piece and distribution of maximum principal strain The digital image of the test piece is based on the end of the pre-curing 2 (age 28 days), and at the time of the base length, the accelerated curing periods 13, 28 and On the 56th day, the range shown in FIG. 3 was scanned and acquired using a line sensor type digital image acquisition scanner (total field distortion measuring device) shown in FIG. In order to avoid a change in strain due to temperature and a change in brightness value due to the influence of moisture, the test piece was stored for 20 hours or more in an environment of 20 ° C. and 60% relative humidity before acquiring an image.
Next, the calculation of the distribution of the maximum principal strain is analyzed by the digital image correlation method using the acquired digital image, and the maximum principal strain on the surface of the test piece is subjected to the following calculation processes (i) and (ii). Distribution was calculated. The distribution of the maximum principal strain calculated here was (i) the brightness value distribution within the subset centered on an arbitrary position on the digital image of the test piece at the time of basal length and after accelerated curing.
(Ii) Search for a subset of the digital image of the test piece before drying, which has the brightness value distribution with the highest correlation with the brightness value distribution of the digital image of the test piece after accelerated curing, and focus on the center point. The distance (displacement amount) moved from the point of interest to the center point was calculated by regarding the position after the movement (displacement), and the moved distance was further converted into the maximum principal strain.
FIG. 4 shows the distribution of the maximum principal strain. For reference, FIG. 5 shows a change in the length of the entire test piece measured by a contact gauge. In addition, FIGS. 8 and 9 show changes over time in the maximum principal strain.
Since the hexagonal silica reaction causes hexagonal strain, as shown in the right figure of FIG. 4, even before cracks occur, the appearance of hexagonal strain in the image of the distribution of the maximum principal strain causes alkaline silica. You can know the occurrence of the reaction.

4.ひび割れの発生時期の予測
(1)ひび割れが発生するひずみの設定
実施例では、デジタル画像相関法により算出した最大主ひずみが7000×10−6程度以上でひび割れが発生し、6000×10−6程度以下ではひび割れの発生が確認できなかったことから、図6に示すように、ひび割れが発生する最大主ひずみ値を7000×10−6にした。なお、対象としたひび割れの幅は0.06mm以上であった。
(2)最大主ひずみの経時変化に基づく予測式の導出
図7に示す座標(2600,12350)、座標(3600,7850)、および座標(6100,4700)の測定箇所における、促進養生期間が13日、28日、および56日の最大主ひずみ値を表4に示す。
4. Prediction of crack occurrence time (1) Setting of strain at which cracks occur In the example, cracks occur when the maximum principal strain calculated by the digital image correlation method is about 7000 × 10-6 or more, and about 6000 × 10-6. Since the occurrence of cracks could not be confirmed below, the maximum principal strain value at which cracks occur was set to 7000 × 10-6 as shown in FIG. The width of the target crack was 0.06 mm or more.
(2) Derivation of a prediction formula based on the change over time of the maximum principal strain The accelerated curing period is 13 at the measurement points of the coordinates (2600,12350), coordinates (3600,7850), and coordinates (6100,4700) shown in FIG. The maximum principal strain values for days, 28 days, and 56 days are shown in Table 4.

Figure 0006940915
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表4に記載の促進養生期間と最大主ひずみ値を用いてフィッティングにより求めた関係式は、座標(2600,12350)では下記(ii)式、座標(3600,7850)では下記(iii)式、座標(6100,4700)では下記(vi)式である。なお、ひび割れは、座標(2600,12350)と座標(6100,4700)では発生せず、座標(3600,7850)では発生した。
Y=14.659e0.0937X ・・・(ii)
Y=603.19e0.0744X ・・・(iii)
Y=44.544e0.0805X ・・・(vi)
ただし、式中、Yは最大主ひずみ値、Xは促進養生期間(日)を表す。
The relational expressions obtained by fitting using the accelerated curing period and the maximum principal strain value shown in Table 4 are the following equation (ii) at the coordinates (2600, 12350) and the following equation (iii) at the coordinates (3600, 7850). At the coordinates (6100, 4700), it is the following equation (vi). The crack did not occur at the coordinates (2600, 12350) and the coordinates (6100, 4700), but occurred at the coordinates (3600, 7850).
Y = 14.659e 0.0937X ... (ii)
Y = 603.19e 0.0744X ... (iii)
Y = 44.544e 0.0805X ... (vi)
However, in the formula, Y represents the maximum main strain value and X represents the accelerated curing period (days).

(3)ひび割れの発生時期の予測
そして、ひび割れが発生する最大主ひずみ値であるY=7000×10−6を前記(ii)〜(vi)式に代入すると、座標(2600,12350)ではひび割れの発生予測時期Xは65.8日、座標(3600,7850)ではひび割れの発生時期Xは32.9日、座標(6100,4700)ではひび割れの発生時期Xは62.8日である。
ちなみに、座標(3600,7850)におけるひび割れの発生時期は、撮影したデジタル画像から28〜56日の間であり、前記ひび割れの発生予測時期の32.9日と近似していることから、本発明のひび割れ発生時期の予測方法は、予測精度が高いといえる。

(3) Prediction of crack occurrence time Then, when Y = 7000 × 10-6 , which is the maximum principal strain value at which cracks occur, is substituted into the above equations (ii) to (vi), cracks occur at the coordinates (2600, 12350). The predicted occurrence time X is 65.8 days, the crack occurrence time X is 32.9 days at the coordinates (3600, 7850), and the crack occurrence time X is 62.8 days at the coordinates (6100, 4700).
Incidentally, the crack occurrence time at the coordinates (3600, 7850) is between 28 and 56 days from the captured digital image, which is close to the crack occurrence prediction time of 32.9 days, and thus the present invention. It can be said that the prediction method of the crack occurrence time is highly accurate.

Claims (4)

少なくとも、下記(A)〜(C)工程を経て導出した、最大主ひずみ値と時間を変数として含む予測式と、下記(D)工程で設定した最大主ひずみ値を用いて、ひび割れが発生する時期を算出して予測する、ひび割れ発生時期の予測方法。
(A)セメント質硬化体の取得対象面のデジタル画像を経時的に取得する、画像取得工程
(B)前記デジタル画像に基づきデジタル画像相関法を用いてひずみを算出し、該ひずみに基づき最大主ひずみの経時変化を算出する、最大主ひずみの経時変化算出工程
(C)前記最大主ひずみの経時変化に基づき、フィッティングにより、最大主ひずみ値と時間を変数として含む予測式を導出する、予測式導出工程
(D)ひび割れ発生時の最大主ひずみ値を予め設定する、最大主ひずみ値設定工程
At least, cracks occur using the prediction formula that includes the maximum principal strain value and time as variables, which are derived through the following steps (A) to (C), and the maximum principal strain value set in the following steps (D). A method for predicting the time when cracks occur, which calculates and predicts the time.
(A) Image acquisition step of acquiring a digital image of the surface to be acquired of the cemented hardened body over time (B) Strain is calculated using the digital image correlation method based on the digital image, and the maximum main strain is calculated based on the strain. Time-dependent change calculation step of maximum principal strain to calculate the time-dependent change of strain (C) Based on the time-dependent change of the maximum principal strain, a prediction formula including the maximum main strain value and time as variables is derived by fitting. Derivation process (D) Maximum principal strain value setting process that presets the maximum principal strain value when cracks occur.
前記セメント質硬化体が反応性骨材を含む、請求項1に記載のひび割れ発生時期の予測方法。 The method for predicting the time of occurrence of cracks according to claim 1, wherein the hardened cementum contains a reactive aggregate. 前記ひび割れが、アルカリシリカ反応により生じたひび割れである、請求項1または2に記載のひび割れ発生時期の予測方法。 The method for predicting a crack occurrence time according to claim 1 or 2, wherein the crack is a crack generated by an alkali-silica reaction. 少なくとも、下記(a)工程および(b)工程を経て得た最大主ひずみの分布の像における亀甲状のひずみの出現により、アルカリシリカ反応を早期に検知する、アルカリシリカ反応の早期検知方法によりアルカリシリカ反応を検知した場合において、前記(C)工程を経て導出した予測式と、前記(D)工程で設定した最大主ひずみ値を用いて、ひび割れが発生する時期を算出して予測する、請求項1〜3のいずれか1項に記載のひび割れ発生時期の予測方法。
(a)セメント質硬化体の取得対象面のデジタル画像を経時的に取得する、画像取得工程
(b)前記デジタル画像に基づきデジタル画像相関法を用いてひずみを算出し、該ひずみに基づき最大主ひずみの分布を得る、最大主ひずみ分布取得工程
At least, an alkali with the advent of tortoise-shell strain in the following step (a) and (b) the maximum step obtained through the principal strain distribution image of an early stage to detect the alkali silica reaction, the early detection methods alkali silica reaction When a silica reaction is detected, the prediction formula derived through the step (C) and the maximum principal strain value set in the step (D) are used to calculate and predict the time when cracks occur. Item 3. The method for predicting a crack occurrence time according to any one of Items 1 to 3.
(A) Image acquisition step of acquiring a digital image of the surface to be acquired of the cemented hardened body over time (b) Strain is calculated using the digital image correlation method based on the digital image, and the maximum main component is based on the strain. Maximum principal strain distribution acquisition process to obtain strain distribution
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