JP7174479B2 - Concrete Deterioration Detection Method Due to Freezing Damage, Freeze-Thaw Resistance Evaluation Method, and Concrete Specimen - Google Patents
Concrete Deterioration Detection Method Due to Freezing Damage, Freeze-Thaw Resistance Evaluation Method, and Concrete Specimen Download PDFInfo
- Publication number
- JP7174479B2 JP7174479B2 JP2018085071A JP2018085071A JP7174479B2 JP 7174479 B2 JP7174479 B2 JP 7174479B2 JP 2018085071 A JP2018085071 A JP 2018085071A JP 2018085071 A JP2018085071 A JP 2018085071A JP 7174479 B2 JP7174479 B2 JP 7174479B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- concrete
- strain
- freeze
- thaw
- thaw resistance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
Description
本発明は、凍害によるコンクリートの劣化検知方法、凍結融解抵抗性の評価方法およびコンクリート試験体に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for detecting deterioration of concrete due to frost damage, a method for evaluating freeze-thaw resistance, and a concrete test specimen.
寒冷地においてコンクリート構造物が受ける代表的な劣化は、凍害である。凍害とは、コンクリート中の水分が外気温度や日射の影響を受けることで凍結と融解を繰り返す凍結融解作用によって、コンクリート表面からひび割れやスケーリングなどを起こし、コンクリートを劣化させる現象であり、美観性または耐久性に支障をきたすことが多く、構造物の維持管理において重要な問題のひとつとされている。 Frost damage is a typical deterioration of concrete structures in cold regions. Freezing damage is a phenomenon in which cracks and scaling occur on the surface of concrete due to the repeated freezing and thawing of water content in concrete due to the effects of outside air temperature and solar radiation, resulting in deterioration of concrete. Durability is often hindered, and it is regarded as one of the important problems in the maintenance and management of structures.
コンクリートの代表的な劣化である中性化や塩害、アルカリ骨材反応は、劣化によって化学的な変化を伴うため、劣化原因と進行程度を定量的に把握することが可能である。一方で、凍害による劣化は、コンクリート中の水分が凍結する際に体積膨張を起こし、その際に、コンクリートの内部に体積膨張を吸収するだけの隙間がない場合、膨張圧により、コンクリートにひび割れやスケーリングなどを起こす。つまり、凍害による劣化は、コンクリート中の水分の膨張による物理的劣化であるため、表面のひび割れやスケーリングなど状況証拠的に劣化を判断することが多い。 Neutralization, salt damage, and alkali-aggregate reaction, which are typical deteriorations of concrete, are accompanied by chemical changes due to deterioration, so it is possible to quantitatively grasp the cause and progress of deterioration. On the other hand, deterioration due to frost damage causes volumetric expansion when the water in the concrete freezes, and at that time, if there are no gaps inside the concrete to absorb the volumetric expansion, the expansion pressure will cause the concrete to crack or crack. causes scaling, etc. In other words, since deterioration due to frost damage is physical deterioration due to the expansion of water in concrete, deterioration is often judged based on circumstantial evidence such as surface cracks and scaling.
従来から、コンクリートの耐凍害性の評価方法として、室内実験では試験体の一次共鳴振動数の変化から求めた相対動弾性係数を劣化指標として、コンクリートの凍害による劣化の程度を判断している。そして、一般に実構造物に対する評価は、コンクリート構造物はコアを採取し、超音波伝播速度の分布を調べることで凍害劣化深さおよび劣化程度の評価が行なわれる。 Conventionally, as a method for evaluating the resistance to frost damage of concrete, in laboratory experiments, the relative dynamic elastic modulus obtained from the change in the primary resonance frequency of the specimen is used as a deterioration index to judge the degree of deterioration due to frost damage. In the evaluation of actual structures, the depth of frost damage and the degree of deterioration are generally evaluated by extracting cores from concrete structures and examining the distribution of ultrasonic wave propagation speed.
特許文献1および特許文献2では、自然環境下で基準地点における暴露試験に基づくコンクリートの凍害劣化曲線を基準に、コンクリート構造データに基づく特性値を反映させた予測地点での凍害劣化曲線を予測する技術が開示されている。 In Patent Documents 1 and 2, based on the freezing damage deterioration curve of concrete based on the exposure test at the reference point in the natural environment, the freezing damage deterioration curve at the prediction point reflecting the characteristic value based on the concrete structural data is predicted. Techniques are disclosed.
しかしながら、コンクリートの耐凍害性の評価方法では、実構造物に対する評価を行なう場合、一般にコンクリート構造物は、コアを採取し、超音波伝播速度の分布を調べることで凍害劣化深さおよび劣化程度の評価が行なわれる。このように室内実験と実構造物とで異なる評価方法を用いているため、室内実験と実構造物を対比させて評価することが難しい。また、相対動弾性係数が凍害劣化を示す物理的な意味は明らかではなく、劣化の許容限界のひとつとして共通の認識となっている。そのため、凍害によってコンクリート内部に生じる劣化程度を物理的に評価する方法はない。 However, in the method of evaluating the frost damage resistance of concrete, when evaluating an actual structure, the depth of frost damage and the degree of deterioration are generally determined by sampling the core of the concrete structure and examining the distribution of the ultrasonic wave propagation velocity. An evaluation is made. Since different evaluation methods are used for laboratory experiments and actual structures, it is difficult to compare laboratory experiments and actual structures for evaluation. In addition, the physical significance of the relative dynamic modulus of elasticity indicating frost damage deterioration is not clear, and it is commonly recognized as one of the permissible limits of deterioration. Therefore, there is no method for physically evaluating the degree of deterioration that occurs inside concrete due to frost damage.
また、特許文献1および特許文献2では、暴露試験に基づくコンクリートの凍害劣化曲線を基準に、コンクリート構造データに基づく特性値を反映させた予測地点での凍害劣化曲線を予測する技術であって、実構造物自体の劣化の状況を示しているわけではない。 Further, in Patent Documents 1 and 2, a technique for predicting a frost damage deterioration curve at a prediction point reflecting characteristic values based on concrete structure data based on a concrete frost damage deterioration curve based on an exposure test, It does not show the state of deterioration of the actual structure itself.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、光ファイバセンサを用いてコンクリート内の劣化の状況を早期かつ正確に検知する方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method for quickly and accurately detecting the state of deterioration in concrete using an optical fiber sensor.
(1)上記目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の劣化検知方法は、凍害によるコンクリートの劣化を検知する劣化検知方法であって、前記コンクリートに光ファイバセンサを埋設する工程と、前記光ファイバセンサ内を伝搬する光波の特性変化に基づいて、前記コンクリートのひずみを測定する工程と、前記測定したひずみの経時的変化の特性を検出する工程と、を少なくとも含み、前記検出したひずみの経時的変化の特性に基づいて、凍害によるコンクリートの劣化を検知することを特徴とする。 (1) In order to achieve the above objects, the present invention takes the following measures. That is, the deterioration detection method of the present invention is a deterioration detection method for detecting deterioration of concrete due to frost damage, and includes a step of embedding an optical fiber sensor in the concrete, and a change in characteristics of a light wave propagating in the optical fiber sensor. Based on, at least the step of measuring the strain of the concrete and the step of detecting the characteristics of the measured strain over time, and based on the detected characteristics of the strain over time, the concrete due to frost damage It is characterized by detecting the deterioration of
このように、コンクリートに光ファイバセンサを埋設し、光ファイバセンサ内を伝搬する光波の特性変化に基づいて、コンクリートのひずみを測定し、測定したひずみの経時的変化の特性を検出し、検出したひずみの経時的変化の特性に基づいて、凍害によるコンクリートの劣化を検知するので、実構造物に対しても光ファイバセンサを埋設し、ひずみを測定することを可能となる。その結果、今まで行なわれていたような、超音波伝播速度の分布を調べるために、コンクリート構造物のコアを採取する必要がなくなる。また、相対動弾性係数の測定は、実構造物に対して適用できないが、本発明に係る劣化検知方法においては、光ファイバセンサをコンクリートに埋設することにより、簡易に、かつ常時測定することができ、コンクリート内の劣化の状況を早期かつ正確に検知することが可能となる。 In this way, the optical fiber sensor is embedded in the concrete, the strain of the concrete is measured based on the characteristic change of the light wave propagating in the optical fiber sensor, and the characteristics of the measured strain change over time are detected and detected. Since deterioration of concrete due to frost damage is detected based on the characteristics of changes in strain over time, it is possible to embed optical fiber sensors in actual structures and measure strain. As a result, it is no longer necessary to take cores of concrete structures in order to examine the distribution of ultrasonic wave propagation velocities, as has been done up to now. In addition, the measurement of the relative dynamic elastic modulus cannot be applied to the actual structure, but in the deterioration detection method according to the present invention, by embedding the optical fiber sensor in the concrete, the measurement can be performed easily and at all times. This makes it possible to detect the state of deterioration in concrete early and accurately.
(2)また、本発明の劣化検知方法において、前記コンクリートに温度計を埋設する工程と、前記検出したコンクリートのひずみから温度変化によるひずみを除去する工程と、をさらに含むことを特徴とする。 (2) Further, the deterioration detection method of the present invention is characterized by further including the steps of embedding a thermometer in the concrete and removing strain due to temperature change from the detected strain of the concrete.
このように、コンクリートに温度計を埋設し、検出したコンクリートのひずみから温度変化によるひずみを除去するので、特定の温度におけるひずみを予め測定しておく必要がなくなり、汎用性が高くなる。また、コンクリートの温度履歴が明らかになるので、詳細な分析を行なわずに容易に凍害による劣化が生じたものと判断ができる。 In this manner, the thermometer is embedded in the concrete, and strain due to temperature change is removed from the detected strain of the concrete, eliminating the need to measure the strain at a specific temperature in advance, increasing versatility. In addition, since the temperature history of concrete is clarified, it can be easily determined that deterioration due to frost damage has occurred without detailed analysis.
(3)また、本発明の評価方法は、コンクリートの凍結融解抵抗性の評価方法であって、第1のコンクリートに埋設された光ファイバセンサ内を伝搬する光波の特性変化に基づいて、前記第1のコンクリートのひずみを測定する工程と、環境温度を変化させることによって、前記第1のコンクリートに所定の凍結融解サイクルを与える工程と、前記測定したひずみの前記凍結融解サイクルによる経時的変化の特性を検出する工程と、前記検出したひずみの経時的変化の特性から、残存ひずみを算出する工程と、前記算出した残存ひずみを用いて、コンクリートの凍結融解抵抗性を評価することを特徴とする。 (3) In addition, the evaluation method of the present invention is a method for evaluating the freeze-thaw resistance of concrete, wherein the above-mentioned first A step of measuring the strain of the concrete of No. 1, a step of subjecting the first concrete to a predetermined freeze-thaw cycle by changing the environmental temperature, and characteristics of temporal change of the measured strain due to the freeze-thaw cycle , a step of calculating a residual strain from the characteristics of the time-dependent change in the detected strain, and using the calculated residual strain to evaluate the freeze-thaw resistance of concrete.
このように、コンクリート中に埋設された光ファイバセンサからひずみ情報を取得し、取得したひずみ情報から別途取得した特定環境温度下におけるひずみを除去し、経時的変化の特性を検出し、検出した経時的変化の特性から残存ひずみを算出し、算出した残存ひずみに基づいて、凍害によるコンクリートの劣化を評価するので、コンクリート内の劣化を早期かつ正確に把握することが可能となる。また、相対動弾性係数の測定では、試験室においても試験体の取り出し、測定などに多大な労力と時間を必要とするのに対して、光ファイバセンサによる残存ひずみの測定は、試験体を試験機に入れたまま、簡易に、また常時測定することができる。 In this way, the strain information is acquired from the optical fiber sensor embedded in the concrete, the strain under the specific environmental temperature separately acquired from the acquired strain information is removed, the characteristics of the change over time are detected, and the detected time Since the residual strain is calculated from the characteristics of the change in temperature and the deterioration of the concrete due to frost damage is evaluated based on the calculated residual strain, it is possible to quickly and accurately grasp the deterioration in the concrete. In addition, measuring the relative dynamic modulus of elasticity requires a lot of labor and time to take out and measure the specimen in the test room. Measurement can be performed easily and at all times while the device is still in the machine.
(4)また、本発明の評価方法は、前記環境温度下において、前記第1のコンクリートよりも空気量が多い第2のコンクリートに埋設された温度計からひずみを測定し、前記第1のコンクリートで測定したひずみから前記第2のコンクリートで測定したひずみを除去し、前記第1のコンクリートの残存ひずみを算出する工程と、をさらに含むことを特徴とする。 (4) In addition, the evaluation method of the present invention measures strain from a thermometer embedded in a second concrete having a larger air content than the first concrete under the environmental temperature, and measures the strain from the first concrete. removing the strain measured in the second concrete from the strain measured in 1, and calculating the residual strain in the first concrete.
このように、測定対象のコンクリートの他に空気量を増加させるなどの方法で同じ配合で耐凍害性に優れたコンクリートのひずみの測定も同様に行ない、湿潤膨張によるひずみを測定するので、湿潤膨張によるひずみを除去したより正確な凍害による残存ひずみを算出することができる。 In this way, in addition to the concrete to be measured, the strain due to wet expansion is also measured by increasing the amount of air in concrete with the same composition and excellent frost damage resistance. It is possible to calculate a more accurate residual strain due to frost damage by removing the strain due to
(5)また、本発明の評価方法は、コンクリートの凍結融解抵抗性の評価方法であって、第1のコンクリートに埋設された光ファイバセンサ内を伝搬する光波の特性変化に基づいて、前記第1のコンクリートのひずみを測定する工程と、環境温度を変化させることによって、前記第1のコンクリートに所定の凍結融解サイクルを与える工程と、前記測定したひずみの前記凍結融解サイクルのうち、ある任意の凍結融解サイクルにおける、温度とひずみの大きさとで表わされるひずみの履歴特性を検出する工程と、前記検出したひずみの履歴特性から、コンクリートの凍結融解抵抗性を評価することを特徴とする。 (5) In addition, the evaluation method of the present invention is a method for evaluating the freeze-thaw resistance of concrete, wherein the above-mentioned first any of the steps of: measuring the strain of a piece of concrete; subjecting the first concrete to a predetermined freeze-thaw cycle by changing the environmental temperature; and the freeze-thaw cycle of the measured strain. The method is characterized by detecting a strain hysteresis characteristic represented by temperature and strain magnitude in a freeze-thaw cycle, and evaluating the freeze-thaw resistance of concrete from the detected strain hysteresis characteristic.
このように、コンクリート中に埋設された光ファイバセンサからひずみ情報を取得し、取得したひずみ情報から別途取得した環境温度下におけるひずみを除去し、凍結融解サイクルのうち、ある任意の凍結融解サイクルにおける、温度とひずみの大きさとで表わされるひずみの履歴特性(ヒステリシスループ)を検出し、検出したひずみの履歴特性に基づいて、凍害によるコンクリートの劣化を評価するので、1回の凍結融解サイクルで、コンクリート内の劣化の程度を推定することが可能となる。また、相対動弾性係数の測定では、試験室においても試験体の取り出し、測定などに多大な労力と時間を必要とするのに対して、光ファイバセンサによる残存ひずみの測定は、試験体を試験機に入れたまま、簡易に、また常時測定することができる。 In this way, the strain information is acquired from the optical fiber sensor embedded in the concrete, the strain under the separately acquired environmental temperature is removed from the acquired strain information, and the freeze-thaw cycle is , The strain history characteristic (hysteresis loop) represented by the temperature and strain magnitude is detected, and the deterioration of concrete due to frost damage is evaluated based on the detected strain history characteristic. It becomes possible to estimate the degree of deterioration in the concrete. In addition, measuring the relative dynamic modulus of elasticity requires a lot of labor and time to take out and measure the specimen in the test room. Measurement can be performed easily and at all times while the device is still in the machine.
(6)また、本発明の評価方法は、前記ひずみの履歴特性に表わされる最大ひずみの経時的変化を用いてコンクリートの凍結融解抵抗性を評価することを特徴とする。 (6) In addition, the evaluation method of the present invention is characterized in that the freeze-thaw resistance of concrete is evaluated using the temporal change in the maximum strain represented by the strain hysteresis characteristic.
このように、ひずみの履歴特性に表わされる最大ひずみの経時的変化を用いてコンクリートの凍結融解抵抗性を評価するので、コンクリート内の劣化の程度を正確にかつ容易に推定することが可能となる。 In this way, since the freeze-thaw resistance of concrete is evaluated using the temporal change in maximum strain represented by the strain hysteresis, it is possible to accurately and easily estimate the degree of deterioration in concrete. .
(7)また、本発明の評価方法は、前記ひずみの履歴特性に表わされる凍結過程の開始時点から終了時点のひずみ変化量の経時的変化を用いてコンクリートの凍結融解抵抗性を評価することを特徴とする。 (7) In addition, the evaluation method of the present invention evaluates the freeze-thaw resistance of concrete using the temporal change in the amount of strain change from the start point to the end point of the freezing process represented by the strain hysteresis characteristic. Characterized by
このように、ひずみの履歴特性に表わされる凍結過程の開始時点から終了時点のひずみ変化量の経時的変化を用いてコンクリートの凍結融解抵抗性を評価するので、コンクリート内の劣化の程度を正確にかつ容易に推定することが可能となる。 In this way, since the freeze-thaw resistance of concrete is evaluated using the temporal change in the amount of strain change from the start to the end of the freezing process, which is represented by the strain hysteresis, the degree of deterioration in concrete can be accurately determined. And it becomes possible to estimate easily.
(8)また、本発明の評価方法は、前記ひずみの履歴特性に表わされる凍結過程で生じた膨張ひずみ変化量の経時的変化を用いてコンクリートの凍結融解抵抗性を評価することを特徴とする。 (8) In addition, the evaluation method of the present invention is characterized in that the freeze-thaw resistance of concrete is evaluated using the temporal change in the amount of change in expansion strain that occurs during the freezing process, which is represented by the strain hysteresis characteristic. .
このように、ひずみの履歴特性に表わされる凍結過程で生じた膨張ひずみ変化量の経時的変化を用いてコンクリートの凍結融解抵抗性を評価するので、コンクリート内の劣化の程度を正確にかつ容易に推定することが可能となる。 In this way, since the freeze-thaw resistance of concrete is evaluated using the temporal change in the amount of expansion strain change that occurs during the freezing process, which is represented by the strain hysteresis characteristic, the degree of deterioration in concrete can be accurately and easily determined. It is possible to estimate
(9)また、本発明のコンクリート試験体は、(3)から(8)のいずれかに記載の凍結融解抵抗性の評価方法に適用されるコンクリート試験体であって、光ファイバセンサのひずみ検知部が中心に設置された第1のコンクリート試験体と、温度計が内部に設置された第2のコンクリート試験体と、から構成されることを特徴とする。 (9) Further, the concrete test body of the present invention is a concrete test body applied to the freeze-thaw resistance evaluation method according to any one of (3) to (8), wherein the strain detection of the optical fiber sensor It is characterized in that it consists of a first concrete test piece in which a part is installed in the center and a second concrete test piece in which a thermometer is installed.
このように、光ファイバセンサのひずみ検知部が中心に設置された第1のコンクリート試験体と、温度計が内部に設置された第2のコンクリート試験体と、から構成されるので、コンクリート内の劣化を早期かつ正確に把握することが可能となる。また、相対動弾性係数の測定では、試験室においても試験体の取り出し、測定などに多大な労力と時間を必要とするのに対して、光ファイバセンサによる残存ひずみの測定は試験体を試験機に入れたまま、簡易に、また常時測定することができる。 In this way, since it is composed of the first concrete test piece in which the strain detection part of the optical fiber sensor is installed in the center and the second concrete test piece in which the thermometer is installed, It becomes possible to grasp deterioration early and accurately. In addition, measuring the relative dynamic elastic modulus requires a lot of labor and time to take out the specimen and measure it in the test room. Measurement can be performed easily and at all times while it is in the case.
本発明によれば、実構造物に対しても光ファイバセンサを埋設し、ひずみを測定することで、凍害によるコンクリートの劣化を早期かつ正確に検知することが可能となる。その結果、今まで行なわれていたような、超音波伝播速度の分布を調べるために、コンクリート構造物のコアを採取する必要がなくなる。 According to the present invention, deterioration of concrete due to frost damage can be detected early and accurately by embedding an optical fiber sensor in an actual structure and measuring strain. As a result, it is no longer necessary to take cores of concrete structures in order to examine the distribution of ultrasonic wave propagation velocities, as has been done up to now.
本発明者らは、寒冷地においてコンクリート構造物が受ける凍害による劣化は、コンクリートの表面のひび割れやスケーリングなど状況証拠的に劣化で判断している状況に着目し、光ファイバセンサをコンクリートに埋設し、ひずみを測定することにより、コンクリート中の劣化状況を検知することを可能とした。以下、本発明の実施形態について説明する。 The present inventors focused on the fact that deterioration due to freezing damage to concrete structures in cold regions is judged by circumstantial evidence such as cracks and scaling on the concrete surface, and embedded an optical fiber sensor in the concrete. By measuring the strain, it was possible to detect the deterioration of concrete. Embodiments of the present invention will be described below.
まず、凍害のメカニズムについて説明する。凍害とは、コンクリート中の水分が凍結するときの膨張によって発生する劣化現象である。水は、凍結するときに9%の体積膨張を生じる。また、コンクリートは、一般的に温度変化に応じて収縮または膨張する。通常の温度範囲であれば、線膨張係数は、10×10-6/℃程度である。温度降下が起きると、コンクリート内の水分が凍結し、膨張圧が生じる。コンクリート中の水分が凍結と融解を繰り返し、凍結時に水の膨張圧によって膨張したコンクリートが融解時に収縮せず、残存ひずみとして残る。 First, the mechanism of frost damage will be explained. Frost damage is a deterioration phenomenon caused by expansion of water in concrete when it freezes. Water undergoes a 9% volume expansion when frozen. Concrete also generally shrinks or expands in response to temperature changes. Within a normal temperature range, the coefficient of linear expansion is about 10×10 -6 /°C. When the temperature drops, the water in the concrete freezes, creating expansion pressure. The water in the concrete repeatedly freezes and melts, and the concrete that expands due to the expansion pressure of the water when frozen does not shrink when melted and remains as residual strain.
本実施形態では、コンクリートに光ファイバセンサを埋設することにより、凍害によって生じる残存ひずみを測定し、凍害による劣化を検知する。残存ひずみは、コンクリート内で融解作用を受けた時に光ファイバセンサのひずみとしてあらわれる。この光ファイバセンサのひずみには、温度影響により生じるひずみも含まれるため、光ファイバセンサのひずみから、温度影響により生じたひずみを除去したひずみが、融解時の残存ひずみとなる。このように、融解期間の光ファイバセンサのひずみを測定することにより、凍害によるコンクリートの劣化の程度を判断することができる。また、光ファイバセンサは、1本の細いケーブルに複数のセンサを設置することができるため、実構造物で使用する場合、1本の光ファイバセンサで複数の部位の測定を行なうことが可能となる。 In this embodiment, by embedding an optical fiber sensor in concrete, residual strain caused by frost damage is measured to detect deterioration due to frost damage. Residual strain appears as strain in the fiber optic sensor when subjected to melting action in concrete. Since the strain of the optical fiber sensor includes the strain caused by the temperature effect, the strain obtained by removing the strain caused by the temperature effect from the strain of the optical fiber sensor becomes the residual strain at the time of melting. Thus, by measuring the strain of the optical fiber sensor during the melting period, it is possible to judge the degree of deterioration of the concrete due to frost damage. In addition, since multiple sensors can be installed on a single thin cable, optical fiber sensors can be used to measure multiple locations with a single optical fiber sensor when used on an actual structure. Become.
また、凍害の評価方法として、光ファイバセンサをコンクリートに埋設する場合は、埋設する光ファイバセンサは1本(1つのFBG部)でも、複数でも良い。このとき光ファイバセンサの埋設箇所は、少なくともコンクリート中心付近に位置するようにすることが好ましい。さらに、コンクリートの端部や表面部から1~4cmの深さ、またはコンクリートの中間の深さなどにも光ファイバセンサを埋設すると劣化の進行状況をより詳細に把握できる。 Moreover, when embedding an optical fiber sensor in concrete as a method of evaluating frost damage, the number of optical fiber sensors to be embedded may be one (one FBG portion) or a plurality of them. At this time, it is preferable that the embedded location of the optical fiber sensor is positioned at least near the center of the concrete. Furthermore, if the optical fiber sensor is embedded in a depth of 1 to 4 cm from the edge or surface of the concrete, or in the middle of the concrete, the progress of deterioration can be grasped in more detail.
[検知方法]
コンクリートに光ファイバセンサを埋設し、光ファイバ計測器と接続する。光ファイバセンサは、温度変化によりひずみを生じる。そのため、コンクリートに温度計を埋設し、コンクリート内部の温度変化を測定する。本実施形態では、温度計として熱電対を用いるが、コンクリート内部の温度が測定できれば良く、熱電対に限らない。温度変化による影響(ひずみ)を除いた光ファイバセンサのひずみにおいて、コンクリートが融解作用を受けた時のひずみの値を測定する。特定の温度においてひずみを測定する場合は、その温度において光ファイバセンサが受けるひずみは一定であるため、予めその温度でのひずみを計測していれば良く、温度変化によりひずみを補正する必要はない。
[Detection method]
An optical fiber sensor is embedded in concrete and connected to an optical fiber measuring instrument. Fiber optic sensors distort due to temperature changes. Therefore, a thermometer is embedded in the concrete to measure the temperature change inside the concrete. In this embodiment, a thermocouple is used as a thermometer, but it is not limited to a thermocouple as long as the temperature inside the concrete can be measured. The strain of the optical fiber sensor, excluding the influence (strain) due to temperature change, is measured when the concrete is melted. When measuring strain at a specific temperature, since the strain received by the optical fiber sensor at that temperature is constant, it is sufficient to measure the strain at that temperature in advance, and there is no need to correct the strain due to temperature changes. .
[検証例1]
図1は、凍害によるコンクリートの劣化により光ファイバセンサがひずみを検知するかを検証するために用いた試験体を示す図である。検証例1で使用する材料は、表1に示す通りである。配合は、表2に示す通りである。表1に示す材料を、表2に示す配合で練混ぜたコンクリート17を2つの鋼製型枠15に流し入れ、一方には光ファイバセンサ11を、他方には温度計21を鋼製型枠15の中心に垂らした状態で埋設する。光ファイバセンサ11を埋設する際には、コンクリート17と光ファイバセンサ11のFBG部13が一体となって収縮または膨張するように、コンクリート17が光ファイバセンサ11のFBG部13に付着するよう埋設する。また、光ファイバセンサ11は、緊張をかけた状態(張力を発生させた状態)でコンクリート17に埋設しても良い。検証例1では、光ファイバセンサとして、FBGセンサを用いるが、これに限らない。
[Verification example 1]
FIG. 1 is a diagram showing a test specimen used for verifying whether an optical fiber sensor detects strain due to deterioration of concrete due to frost damage. Materials used in Verification Example 1 are as shown in Table 1. The formulation is as shown in Table 2.
図1に示すように、鋼製型枠15にFBG部13が試験体(円柱状)の中心に位置するように予め光ファイバセンサ11を設置し、コンクリート17を流し込み成型する。また、熱電対などの温度計21を埋設した試験体も同様に生成し、コンクリート内の温度を測定する。光ファイバセンサ11のFBG部13および温度計21の測定部23は、上下方向のかぶりが100mmである。
As shown in FIG. 1, the
その後、水中養生を28日行ない、恒温恒湿槽にて凍結融解試験を行なった。凍結融解の条件は、1サイクル(11時間)として、コンクリートの中心温度(環境温度)を5℃→-20℃→5℃に変化させた。 After that, it was cured in water for 28 days, and then subjected to a freeze-thaw test in a constant temperature and humidity chamber. The freezing and thawing conditions consisted of one cycle (11 hours), and the central temperature of the concrete (environmental temperature) was changed from 5°C to -20°C to 5°C.
図2は、各サイクルにおける光ファイバセンサのひずみ測定結果、および各サイクルにおける相対動弾性係数の値を示す図である。図2に示す光ファイバセンサのひずみは、環境温度の変化によって生じたひずみを差し引いた値であり、環境温度の変化による影響を除去した融解時の最大値を示す。光ファイバセンサのひずみは、サイクルが進むことで増加している。 FIG. 2 is a diagram showing strain measurement results of the optical fiber sensor at each cycle and relative dynamic elastic modulus values at each cycle. The strain of the optical fiber sensor shown in FIG. 2 is the value obtained by subtracting the strain caused by the environmental temperature change, and shows the maximum value at the time of melting with the influence of the environmental temperature change removed. The strain of the fiber optic sensor increases as the cycle progresses.
これは、コンクリートが凍結融解によって劣化した残存ひずみを示している。図2に示す相対動弾性係数の値と比較すると、38サイクル付近でどちらも大きく値が変化していることからも、光ファイバセンサによってコンクリートの残存ひずみを測定し、凍害による劣化の判断が可能である。また、JIS A 1148で耐凍害性が有効であると示される相対動弾性係数が80%を下回る範囲でもひずみの測定が可能であることも確認できた。 This indicates the residual strain that the concrete deteriorated due to freezing and thawing. Compared to the values of the relative dynamic elastic modulus shown in Fig. 2, both values change greatly around 38 cycles. is. It was also confirmed that the strain can be measured even when the relative dynamic modulus of elasticity is below 80%, which is indicated by JIS A 1148 as effective frost damage resistance.
したがって、本試験体を用いれば、コンクリートの凍結融解作用に対する抵抗性を評価することができる。また、構造物にコンクリートを使用する前に、凍結融解抵抗性を評価したり、凍結融解抵抗性の高いコンクリートを開発、または選定することが可能となる。本発明において、凍結融解抵抗性とは、耐凍害性ともいい、セメント組成物の内部に存在する水分が凍結及び融解を繰り返すことにより組成物が劣化し崩壊をも招く現象(凍害)に対する抵抗性、耐性をいう。 Therefore, by using this test specimen, it is possible to evaluate the resistance of concrete to freeze-thaw action. In addition, it becomes possible to evaluate the freeze-thaw resistance and to develop or select concrete with high freeze-thaw resistance before using the concrete for a structure. In the present invention, freeze-thaw resistance is also referred to as frost damage resistance, and is resistance to a phenomenon (freeze damage) that causes the composition to deteriorate and collapse due to repeated freezing and thawing of the water present inside the cement composition. , refers to tolerance.
[検証例2]
さらに、凍結融解槽を用いて、光ファイバセンサによって測定したコンクリートの残存ひずみによる凍害による劣化の判断の有効性について、検証を行なった。検証例2では、検証例1と同様の使用材料、配合、試験体形状である試験体Aと、検証例1とは空気量のみ異なる(空気量:4.8%)試験体Bを用いた。凍結融解試験は、JIS A 1148に準拠し(1サイクル4時間)、凍結融解試験装置を用いて行なった。なお、凍結融解試験装置を用いた場合、温度計21を設置せずとも温度を知ることができる。
[Verification example 2]
Furthermore, using a freeze-thaw tank, we verified the effectiveness of judging the deterioration due to frost damage due to the residual strain of concrete measured by an optical fiber sensor. In Verification Example 2, Test Body A, which has the same materials, composition, and test body shape as in Verification Example 1, and Test Body B, which differs from Verification Example 1 only in the air content (air content: 4.8%), were used. . The freeze-thaw test was conducted in accordance with JIS A 1148 (4 hours per cycle) using a freeze-thaw test apparatus. Note that when a freeze-thaw test apparatus is used, the temperature can be known without installing the
図3は、検証例2において、劣化が生じた試験体Aの光ファイバセンサおよび相対動弾性係数の測定結果を示す図である。図4は、検証例2において、劣化が生じた試験体Aの質量変化率を示す図である。図5は、検証例2において、劣化が生じていない健全な試験体Bの光ファイバセンサおよび相対動弾性係数の測定結果を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing the measurement results of the optical fiber sensor and the relative dynamic elastic modulus of the specimen A that has deteriorated in Verification Example 2. As shown in FIG. FIG. 4 is a diagram showing the mass change rate of the specimen A that deteriorated in Verification Example 2. As shown in FIG. FIG. 5 is a diagram showing measurement results of the optical fiber sensor and the relative dynamic elastic modulus of the healthy specimen B in which deterioration has not occurred in Verification Example 2. FIG.
図3に示す通り、試験体Aは、光ファイバセンサのひずみの増加に伴い、相対動弾性係数の値が増加していることから、凍結融解による残存ひずみを測定できていると考えられる。また、試験体Aの光ファイバセンサのひずみは、20サイクルあたりから増加しているのに対して、相対動弾性係数は低下していない。つまり、光ファイバセンサによって、相対動弾性係数にあらわれない程度の微細な劣化についても、検知することが可能である。 As shown in FIG. 3, as the strain of the optical fiber sensor increases, the value of the relative dynamic elastic modulus of the test sample A increases. In addition, the strain of the optical fiber sensor of test sample A increased from around 20 cycles, but the relative dynamic elastic modulus did not decrease. In other words, the optical fiber sensor can detect even minute deterioration that does not appear in the relative dynamic elastic modulus.
また、図4に示す通り、試験体Aのコンクリートは質量が増加しており、吸水により湿潤膨張している。つまり、図3に示す残存ひずみには湿潤膨張によるひずみも含まれた値となる。 Moreover, as shown in FIG. 4, the mass of the concrete of the specimen A has increased, and it has wet-expanded due to water absorption. That is, the residual strain shown in FIG. 3 is a value including the strain due to wet expansion.
一方、図5に示す通り、凍結融解による残存ひずみが生じにくい健全な試験体Bは、相対動弾性係数が低下していないが、光ファイバによるひずみは若干増加している。図5に示すひずみは、湿潤膨張によるひずみであるので、図3に示す試験体Aのひずみの値から、図5に示す試験体Bのひずみの値を差し引くことで、コンクリートの湿潤膨張によるひずみをキャンセルすることが可能となる。その結果、試験体Aの正確な残存ひずみを算出できる。 On the other hand, as shown in FIG. 5, the sound test specimen B, in which residual strain due to freezing and thawing is less likely to occur, has no decrease in the relative dynamic elastic modulus, but the strain caused by the optical fiber is slightly increased. Since the strain shown in FIG. 5 is the strain due to wet expansion, by subtracting the strain value of the test piece B shown in FIG. 5 from the strain value of the test piece A shown in FIG. can be canceled. As a result, the accurate residual strain of the specimen A can be calculated.
コンクリートの湿潤膨張を測定するための劣化が生じていない健全な試験体Bは、試験対象とする試験体Aよりも空気量を0.5~4%を増加させることにより作製できる。空気量の増加量が、0.5%未満であると、劣化が生じていない健全な試験体Bを、試験対象とする試験体Aより劣化を遅らせることができなかったり、凍害による凍結融解による残存ひずみを含んでしまう場合がある。また、空気量の増加量が4%を超えると、湿潤膨張の傾向が試験体Aと乖離してしまう場合がある。その他、測定対象と全く同じ試験体を用意し、水中養生させることで湿潤膨張によるひずみを測定しキャンセルすることでより正確な残存ひずみを算出しても良い。 A healthy test specimen B without deterioration for measuring the wet expansion of concrete can be prepared by increasing the air content from the test specimen A by 0.5 to 4%. If the increase in the amount of air is less than 0.5%, the deterioration of the sound specimen B, which is not deteriorated, cannot be delayed more than the specimen A to be tested, or the deterioration due to freezing and thawing due to freezing damage It may contain residual strain. Moreover, if the increase in the amount of air exceeds 4%, the tendency of wet swelling may deviate from that of the specimen A. In addition, a test body that is exactly the same as the object to be measured may be prepared and cured in water to measure and cancel the strain due to wet expansion, thereby calculating a more accurate residual strain.
[検証例3]
検証例1および2では、残存ひずみと凍害劣化の進行状況との関係について検証した。次に、凍結融解サイクル内におけるヒステリシスループ(ひずみの履歴特性)の挙動と凍害劣化の進行状況との関係について検証する。以下に、凍結融解によりコンクリートに生じるひずみのヒステリシスループの変化程度を評価することによって、コンクリートの凍結融解抵抗性の評価を行なう方法について、説明する。
[Verification example 3]
In Verification Examples 1 and 2, the relationship between residual strain and progress of frost damage deterioration was verified. Next, the relationship between the behavior of the hysteresis loop (strain hysteresis characteristic) in the freeze-thaw cycle and the progress of frost damage deterioration will be verified. A method for evaluating the freeze-thaw resistance of concrete by evaluating the degree of change in the hysteresis loop of the strain generated in concrete due to freeze-thaw will be described below.
検証例3では、検証例1とは空気量のみ異なる(空気量:3.0%)試験体Cを用いた。凍結融解試験は、JIS A 1148法に準拠し、凍結融解試験槽を用いて促進試験を行なった。 In Verification Example 3, Test Specimen C, which differs from Verification Example 1 only in air content (air content: 3.0%), was used. The freeze-thaw test conformed to the JIS A 1148 method, and was an accelerated test using a freeze-thaw test chamber.
まず、試験体Cを用いて、相対動弾性係数の値と、ひずみの膨張収縮との関係について、検証を行なった。図6~図9は、各相対動弾性係数の値とひずみの膨張収縮の関係を示す図である。図6は、相対動弾性係数が90%以上の範囲(5サイクル)のヒステリシスループを示す図である。図6に示す通り、相対動弾性係数が90%以上の範囲(5サイクル)のヒステリシスループでは、凍結作用中に収縮ひずみが生じ、融解作用中に膨張ひずみが生じている。これは、温度変化によるコンクリートの膨張収縮が支配的であることがわかる。 First, using the specimen C, the relationship between the value of the relative dynamic elastic modulus and the expansion and contraction of the strain was verified. 6 to 9 are diagrams showing the relationship between the value of each relative dynamic elastic modulus and the expansion and contraction of strain. FIG. 6 is a diagram showing a hysteresis loop in a range (5 cycles) in which the relative dynamic modulus of elasticity is 90% or more. As shown in FIG. 6, in the hysteresis loop in which the relative dynamic elastic modulus is in the range of 90% or more (5 cycles), contraction strain occurs during freezing and expansion strain occurs during melting. It can be seen that the expansion and contraction of concrete due to temperature change is dominant.
図7は、相対動弾性係数が80~60%程度の範囲(529サイクル)のヒステリシスループを示す図である。図7に示す通り、相対動弾性係数が80~60%程度の範囲(529サイクル)のヒステリシスループでは、凍結作用中に膨張ひずみが生じている。これは、劣化の進行に伴い、内部損傷に加えて凍結可能水が増加し、コンクリートの温度変化による収縮を上回る膨張圧が生じていることがわかる。 FIG. 7 is a diagram showing a hysteresis loop when the relative dynamic elastic modulus is in the range of about 80 to 60% (529 cycles). As shown in FIG. 7, in the hysteresis loop in which the relative dynamic elastic modulus is in the range of about 80 to 60% (529 cycles), expansion strain occurs during the freezing action. This shows that as the deterioration progresses, in addition to internal damage, the amount of water that can be frozen increases, and the expansion pressure that exceeds the shrinkage due to the temperature change of concrete is generated.
図8は、相対動弾性係数が60%程度の範囲(550サイクル)のヒステリシスループを示す図である。図8に示す通り、相対動弾性係数が60%程度の範囲(550サイクル)のヒステリシスループでは、膨張圧がさらに増え、凍結作用によるコンクリートの収縮と同程度になる。 FIG. 8 is a diagram showing a hysteresis loop in a range (550 cycles) where the relative dynamic elastic modulus is about 60%. As shown in FIG. 8, in the hysteresis loop in which the relative dynamic elastic modulus is in the range of about 60% (550 cycles), the expansion pressure further increases and becomes comparable to the shrinkage of concrete due to freezing action.
図9は、相対動弾性係数が60%以下の範囲(839サイクル)のヒステリシスループを示す図である。図9に示す通り、相対動弾性係数が60%以下の範囲(839サイクル)のヒステリシスループでは、凍結作用中に膨張ひずみが生じ、融解作用中に収縮ひずみが生じている。これは、コンクリート中の凍結可能水による膨張収縮が支配的となっているためで、図6に示すような初期のヒステリシスループと逆転していることがわかる。 FIG. 9 is a diagram showing a hysteresis loop in a range (839 cycles) where the relative dynamic modulus of elasticity is 60% or less. As shown in FIG. 9, in the hysteresis loop in which the relative dynamic elastic modulus is in the range of 60% or less (839 cycles), expansion strain occurs during freezing and contraction strain occurs during melting. This is because the expansion and contraction due to the freezeable water in the concrete is dominant, and it can be seen that the initial hysteresis loop as shown in FIG. 6 is reversed.
このように、健全な状態(図6)では、コンクリートの温度変化によるひずみが支配的であることに対し、コンクリートの劣化が進行していくと、コンクリート内の水の温度変化によるひずみが支配的に変化していくことが、測定したひずみから判断できる。つまり、図7に示すように、凍結作用中に膨張ひずみが生じた場合、劣化が始まったと判断できる。 In this way, in a healthy state (Fig. 6), strain due to temperature change in concrete is dominant, but as concrete deteriorates, strain due to temperature change in water in concrete is dominant. can be determined from the measured strain. That is, as shown in FIG. 7, it can be determined that deterioration has started when expansion strain occurs during the freezing action.
次に、上述した各サイクルのヒステリシスループの値の経時的変化から、劣化の評価を行なう方法について説明する。 Next, a description will be given of a method of evaluating deterioration based on the time-dependent change in the hysteresis loop value of each cycle described above.
(i)最大ひずみ(δmax)を用いた評価方法
図10A~図10Dは、図6~図9の各凍結融解サイクルにおけるヒステリシスループの最大ひずみ(δmax)を示す図である。図10A~図10Dに示すように、各ヒステリシスループの最大ひずみ(δmax)の経時的変化から劣化を評価する。
(i) Evaluation Method Using Maximum Strain (δ max ) FIGS. 10A to 10D are diagrams showing the maximum strain (δ max ) of the hysteresis loop in each freeze-thaw cycle of FIGS. 6 to 9. FIG. As shown in FIGS. 10A to 10D, deterioration is evaluated from the change in maximum strain (δ max ) of each hysteresis loop over time.
(ii)ひずみ変化量(δ)を用いた評価方法
図11A~図11Dは、図6~図9の各凍結融解サイクルにおけるヒステリシスループの凍結過程で生じるひずみ変化量(δ)を示す図である。図11A~図11Dに示すように、各ヒステリシスループの凍結過程で生じるひずみ変化量(δ)の経時的変化から劣化を評価する。ひずみ変化量(δ)は、式(1)で算出される。
凍結過程のひずみ変化量(δ)
=(凍結過程の開始時点のひずみ-凍結過程の終了時点のひずみ)・・・(1)
(ii) Evaluation method using strain change amount (δ) FIGS. 11A to 11D are diagrams showing the strain change amount (δ) that occurs during the freezing process of the hysteresis loop in each freeze-thaw cycle of FIGS. 6 to 9. . As shown in FIGS. 11A to 11D, deterioration is evaluated from changes over time in the amount of strain change (δ) that occurs during the freezing process of each hysteresis loop. The strain change amount (δ) is calculated by Equation (1).
Strain change (δ) during freezing process
= (strain at the start of the freezing process - strain at the end of the freezing process) (1)
(iii)膨張ひずみ変化量(δ´)を用いた評価方法
図12A~図12Dは、図6~図9の各凍結融解サイクルにおけるヒステリシスループの凍結過程で生じる膨張ひずみ変化量(δ´)を示す図である。図12A~図12Dに示すように、各ヒステリシスループの凍結過程で生じる膨張ひずみ変化量(δ´)の経時的変化から劣化を評価する。膨張ひずみ変化量は、式(2)で算出される。
凍結過程で生じる膨張ひずみ変化量(δ)
=(凍結過程の最大ひずみ-凍結過程の開始時点のひずみ)・・・(2)
(iii) Evaluation method using expansion strain change amount (δ′) FIGS. FIG. 4 is a diagram showing; As shown in FIGS. 12A to 12D, deterioration is evaluated from the change over time in the amount of change in expansion strain (δ′) that occurs during the freezing process of each hysteresis loop. The expansion strain change amount is calculated by Equation (2).
Amount of change in expansion strain (δ) that occurs during the freezing process
= (maximum strain in the freezing process - strain at the start of the freezing process) (2)
図13は、(i)の最大ひずみ(δmax)の経時的変化を示す図である。残留ひずみと同様に、相対動弾性係数の低下に伴って、最大ひずみ(δmax)が増加していることから、凍結融解による劣化を評価できることがわかった。(ii)ひずみ変化量(δ)および(iii)膨張ひずみ変化量(δ´)についても、同様に評価が可能である。 FIG. 13 is a diagram showing temporal changes in the maximum strain (δ max ) of (i). Similar to the residual strain, the maximum strain (δ max ) increased as the relative dynamic elastic modulus decreased, indicating that deterioration due to freezing and thawing can be evaluated. (ii) strain change amount (δ) and (iii) expansion strain change amount (δ′) can also be similarly evaluated.
以上説明したように、本実施形態によれば、実構造物に対しても光ファイバセンサを埋設し、ひずみを測定することが可能となる。その結果、今まで行なわれていたような、超音波伝播速度の分布を調べるために、コンクリート構造物のコアを採取する必要がなくなる。また、光ファイバセンサをコンクリートに埋設することにより、コンクリート内の凍結融解過程におけるひずみが測定でき、残存ひずみと相対動弾性係数との相関関係および凍結融解サイクルにおけるヒステリシスループの形状の変化と相対動弾性係数との相関関係がみられたことから、凍害劣化の評価が可能となり、コンクリート内の劣化の状況を早期かつ正確に検知することが可能となる。さらに、凍結融解サイクルにおけるヒステリシスループの挙動により、劣化の程度を推定することが可能となる。 As described above, according to this embodiment, it is possible to embed an optical fiber sensor in an actual structure and measure strain. As a result, it is no longer necessary to take cores of concrete structures in order to examine the distribution of ultrasonic wave propagation velocities, as has been done up to now. In addition, by embedding the optical fiber sensor in concrete, strain during the freezing and thawing process in concrete can be measured. Since there is a correlation with the elastic modulus, it becomes possible to evaluate frost damage deterioration, and to detect the state of deterioration in concrete early and accurately. In addition, the behavior of the hysteresis loop during freeze-thaw cycles makes it possible to estimate the degree of degradation.
11 光ファイバセンサ
13 FBG部
15 鋼製型枠
17 コンクリート
21 温度計
23 測定部
11
17
Claims (8)
前記コンクリートに光ファイバセンサを埋設する工程と、
前記コンクリートに温度計を埋設する工程と、
前記光ファイバセンサ内を伝搬する光波の特性変化に基づいて、前記コンクリートのひずみを測定する工程と、
前記測定したひずみの経時的変化の特性を検出する工程と、
前記検出したコンクリートのひずみから温度変化によるひずみを除去する工程と、を少なくとも含み、
前記検出したひずみの経時的変化の特性に基づいて、凍害によるコンクリートの劣化を検知することを特徴とする劣化検知方法。 A deterioration detection method for detecting deterioration of concrete due to frost damage,
embedding an optical fiber sensor in the concrete;
embedding a thermometer in the concrete;
measuring strain in the concrete based on changes in properties of light waves propagating in the optical fiber sensor;
detecting a characteristic of the measured strain over time;
and removing strain due to temperature change from the detected strain of concrete,
A deterioration detection method, comprising detecting deterioration of concrete due to frost damage based on the characteristics of the detected strain change over time.
第1のコンクリートに埋設された光ファイバセンサ内を伝搬する光波の特性変化に基づいて、前記第1のコンクリートのひずみを測定する工程と、
環境温度を変化させることによって、前記第1のコンクリートに所定の凍結融解サイクルを与える工程と、
前記測定したひずみの前記凍結融解サイクルによる経時的変化の特性を検出する工程と、
前記検出したひずみの経時的変化の特性から、残存ひずみを算出する工程と、を少なくとも含み、
前記算出した残存ひずみを用いて、コンクリートの凍結融解抵抗性を評価することを特徴とする凍結融解抵抗性の評価方法。 A method for evaluating the freeze-thaw resistance of concrete,
measuring the strain of the first concrete based on changes in the characteristics of light waves propagating in an optical fiber sensor embedded in the first concrete;
subjecting the first concrete to a predetermined freeze-thaw cycle by varying the environmental temperature;
detecting the characteristics of the measured strain over time due to the freeze-thaw cycle;
at least a step of calculating a residual strain from the characteristics of the detected strain change over time,
A freeze-thaw resistance evaluation method, wherein the freeze-thaw resistance of concrete is evaluated using the calculated residual strain.
前記第1のコンクリートで測定したひずみから前記第2のコンクリートで測定したひずみを除去し、前記第1のコンクリートの残存ひずみを算出する工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項2記載の凍結融解抵抗性の評価方法。 measuring strain from a thermometer embedded in a second concrete having a higher air content than the first concrete at the ambient temperature;
3. The method of claim 2 , further comprising: removing the strain measured in the second concrete from the strain measured in the first concrete, and calculating the residual strain in the first concrete. Freeze-thaw resistance evaluation method.
第1のコンクリートに埋設された光ファイバセンサ内を伝搬する光波の特性変化に基づいて、前記第1のコンクリートのひずみを測定する工程と、
環境温度を変化させることによって、前記第1のコンクリートに所定の凍結融解サイクルを与える工程と、
前記測定したひずみの前記凍結融解サイクルのうち、ある任意の凍結融解サイクルにおける、温度とひずみの大きさとで表わされるひずみの履歴特性を検出する工程と、を少なくとも含み、
前記検出したひずみの履歴特性から、コンクリートの凍結融解抵抗性を評価することを特徴とする凍結融解抵抗性の評価方法。 A method for evaluating the freeze-thaw resistance of concrete,
measuring the strain of the first concrete based on changes in the characteristics of light waves propagating in an optical fiber sensor embedded in the first concrete;
subjecting the first concrete to a predetermined freeze-thaw cycle by varying the environmental temperature;
detecting a strain hysteresis characteristic expressed by temperature and strain magnitude in any given freeze-thaw cycle of the measured strain among the freeze-thaw cycles;
A freeze-thaw resistance evaluation method, wherein the freeze-thaw resistance of concrete is evaluated from the detected strain hysteresis characteristics.
光ファイバセンサのひずみ検知部が中心に設置された第1のコンクリート試験体と、
温度計が内部に設置された第2のコンクリート試験体と、から構成されることを特徴とするコンクリート試験体。 A concrete specimen applied to the freeze-thaw resistance evaluation method according to any one of claims 2 to 7 ,
A first concrete test piece in which the strain detection part of the optical fiber sensor is installed at the center;
and a second concrete test body in which a thermometer is installed.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017246772 | 2017-12-22 | ||
| JP2017246772 | 2017-12-22 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2019113516A JP2019113516A (en) | 2019-07-11 |
| JP7174479B2 true JP7174479B2 (en) | 2022-11-17 |
Family
ID=67223164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018085071A Active JP7174479B2 (en) | 2017-12-22 | 2018-04-26 | Concrete Deterioration Detection Method Due to Freezing Damage, Freeze-Thaw Resistance Evaluation Method, and Concrete Specimen |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7174479B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116400048A (en) * | 2023-04-19 | 2023-07-07 | 西藏农牧学院 | A freeze-thaw cycle test device and test method suitable for coarse-grained soil |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005257570A (en) | 2004-03-12 | 2005-09-22 | Kajima Corp | Diagnostic method and system for structure using optical fiber |
| JP2011022029A (en) | 2009-07-16 | 2011-02-03 | Tobishima Corp | Distortion detecting device for concrete structure |
| JP2013104701A (en) | 2011-11-11 | 2013-05-30 | Japan Atomic Energy Agency | Optical fiber sensor and measurement method using the same, and concrete structure provided with optical fiber sensor |
| JP2015108513A (en) | 2013-12-03 | 2015-06-11 | 太平洋マテリアル株式会社 | Method for evaluating concrete and restraining member used for this evaluation |
| JP2016188850A (en) | 2015-03-27 | 2016-11-04 | 太平洋セメント株式会社 | Crack detection method and crack sensor for concrete |
| JP2016216284A (en) | 2015-05-18 | 2016-12-22 | 国立大学法人 岡山大学 | CONCRETE COMPOSITION, MOLDED ARTICLE FORMED BY THE SAME, AND SLOPE |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5082371A (en) * | 1989-12-28 | 1992-01-21 | New Jersey Institute Of Technology | Method and apparatus for measuring entrained air in concrete |
-
2018
- 2018-04-26 JP JP2018085071A patent/JP7174479B2/en active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005257570A (en) | 2004-03-12 | 2005-09-22 | Kajima Corp | Diagnostic method and system for structure using optical fiber |
| JP2011022029A (en) | 2009-07-16 | 2011-02-03 | Tobishima Corp | Distortion detecting device for concrete structure |
| JP2013104701A (en) | 2011-11-11 | 2013-05-30 | Japan Atomic Energy Agency | Optical fiber sensor and measurement method using the same, and concrete structure provided with optical fiber sensor |
| JP2015108513A (en) | 2013-12-03 | 2015-06-11 | 太平洋マテリアル株式会社 | Method for evaluating concrete and restraining member used for this evaluation |
| JP2016188850A (en) | 2015-03-27 | 2016-11-04 | 太平洋セメント株式会社 | Crack detection method and crack sensor for concrete |
| JP2016216284A (en) | 2015-05-18 | 2016-12-22 | 国立大学法人 岡山大学 | CONCRETE COMPOSITION, MOLDED ARTICLE FORMED BY THE SAME, AND SLOPE |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2019113516A (en) | 2019-07-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101082737B1 (en) | Evaluation method of compressive strength for structural concrete | |
| JP6413058B2 (en) | A method for predicting flaking of concrete structures. | |
| JP6626285B2 (en) | Corrosion state prediction method | |
| US20150053017A1 (en) | Fatigue assessment | |
| JP7079055B2 (en) | Installation method of optical fiber sensor to detect deterioration of concrete due to frost damage and deterioration detection method of concrete structure | |
| CN104737013A (en) | Method and apparatus for examining eggs | |
| Chambers et al. | Evaluating impact damage in CFRP using fibre optic sensors | |
| JP2020091162A (en) | Method for estimating residual prestressing power of PC girder | |
| Fu et al. | A Gaussian processes-based approach for damage detection of concrete structure using temperature-induced strain | |
| CN110687211A (en) | Reinforced concrete member acoustic emission crack source positioning method based on corrected wave speed | |
| Zhao et al. | Experimental and numerical investigation into corrosion-induced mortar/concrete cracking with distributed optical fiber sensors | |
| JP7174479B2 (en) | Concrete Deterioration Detection Method Due to Freezing Damage, Freeze-Thaw Resistance Evaluation Method, and Concrete Specimen | |
| JP2009002721A (en) | Method for determining time of demolding concrete | |
| JP2007333498A (en) | Quality evaluation method of concrete and quality evaluation device thereof | |
| JP6363392B2 (en) | Method for estimating compressive strength of concrete | |
| CN109507399B (en) | Method for evaluating early freezing performance of concrete in penetration mode | |
| US12265044B2 (en) | Method for detecting void in concrete composite member covered with steel plate using thermal image, and method for managing construction of concrete composite member covered with steel plate by applying same | |
| Habbaba et al. | Early detection of corrosion in reinforced concrete using ultrasonic guided wave technique correlated with embedded fiber bragg grating strain sensors | |
| Ghiassi | Durability analysis of bond between composite materials and masonry substrates | |
| CN104807982A (en) | Method for determining final setting time of concrete based on strain sensors | |
| Chen et al. | Quantitative monitoring of localized pitting corrosion in steel bars through a combined use of distributed optical fiber sensors and finite element analyses | |
| CN115201250A (en) | Quantification method for thermal reversible aging degree of cold-recycling asphalt mixture | |
| Narayanan et al. | Automated and continuous monitoring of freeze-thaw damage in concrete using embedded piezoelectric transducers | |
| JP2020016464A (en) | Method for evaluating contraction and concrete testing body | |
| CN113777283A (en) | Method for directly measuring concrete stress of dam |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210208 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220222 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220308 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220420 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220705 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220714 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220830 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220920 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20221102 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7174479 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |