JP2001324302A - Concrete embedded type strain gage and method for measuring strain of concrete - Google Patents
Concrete embedded type strain gage and method for measuring strain of concreteInfo
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Abstract
Description
【０００１】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a concrete embedded strain gauge and a method for measuring the strain of concrete using the strain gauge, and more particularly to elucidating a mechanism such as a crack phenomenon due to self-shrinkage of concrete. The present invention relates to a concrete embedded strain gauge capable of continuously measuring the strain in the process from the initial stage immediately after kneading of cement to hardening, and a method for measuring the strain of concrete using the strain gauge.
【０００２】[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。2. Description of the Related Art In general, concrete used for a structure gradually solidifies with the passage of time from a fluid state (cement paste) at the time of casting, and several days to several tens depending on the type of concrete. It hardens almost after days and fully hardens after several years. The cement-based material undergoes self-shrinkage immediately after casting. In order to measure the self-shrinkage, it is most preferable to directly contact a concrete with a strain gauge and measure the strain. However, when a conventional embedded strain gauge is used, the fatal disadvantage is that the shrinkage behavior of concrete with low strength and Young's modulus cannot be measured immediately after casting because the Young's modulus of the strain gauge itself is large. there were.
【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．２１１−２１
９、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」）。[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 self-shrinkage after hitting設直There was a problem that the initial behavior of could not be measured at all. Therefore, a non-contact measurement method using a laser or a eddy current has been proposed ("Transactions of the Japan Society of Civil Engineers") 571 / V-36, pp. 211-21
9, 1997.78 "Study on prediction method of autogenous shrinkage strain of concrete" and "Concrete Engineering Annual Reports, Vol. 20, No. 2, 1998, (" Study on Shrinkage and Restraint Stress of High Strength Concrete " ).
【０００４】[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、１９９
６）。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。However, these non-contact measurement methods require a reference point for measurement, and it is impossible to observe the actual shrinkage behavior of a structure. Also, when measuring the self-stress proposed by the Japan Concrete Institute, an embedded strain gauge is used because the gauge plug cannot be buried in the concrete. Research Committee Report, pp. 22-45, 199
6). However, the conventional embedded strain gauge has a problem that the shrinkage behavior immediately after the concrete is cast cannot be measured because the Young's modulus is large as described above. On the other hand, recently, the performance of high-performance concrete such as high-strength, high-flowable concrete has been increasing.
【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。However, even in the case of such high-performance concrete, in the case of concrete having a small water binding ratio and a large amount of unit binding material, the self-shrinkage becomes remarkable, and it is necessary to consider the self-shrinkage in controlling cracks and designing durability. It is pointed out that there is. Against this background, various factors such as the materials used and the curing conditions that affect the self-shrinkage have been studied.However, research reports on the shrinkage properties immediately after kneading, which are important in elucidating the mechanism of self-shrinkage, have been extremely high. Few. This is considered to be due to the fact that there is conventionally no or poor measurement of the self-shrinkage immediately after kneading and casting concrete, which is accurate or stable. The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to measure the behavior of self-shrinkage of concrete immediately after placing a cement-based material, and to observe a crack phenomenon caused by self-shrinkage of concrete. It is an object of the present invention to provide a concrete embedded strain gauge and a concrete strain measuring method which are extremely useful for clarifying the mechanism of cracking and controlling and designing cracks.
【０００６】[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
ールドしてなり、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。According to a first aspect of the present invention, there is provided a concrete embedded strain gauge for detecting a strain generated in a concrete to be measured by embedding the concrete in a concrete to be measured. In a strain gauge, the strain gauge element is molded with a low-elasticity silicone resin, and the behavior of expansion or shrinkage of the cement hardened body immediately after kneading can be measured by embedding in the concrete to be measured immediately after kneading. It is characterized by having such a configuration. The strain gauge element in the concrete embedded strain gauge according to claim 2 is made of a metal foil or a metal wire, and a lead wire coated with vinyl chloride or the like is connected to an end of the strain gauge element. The entire element and the vicinity of the connection portion of the lead wire are buried in a silicone resin.
【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。The strain gauge element in the concrete embedded strain gauge according to claim 3 is characterized in that it is embedded in the middle of the thickness direction of the silicone resin. In addition, the silicone resin in the concrete embedded strain gauge according to claim 4 is obtained by mixing iron powder into the silicone resin and adjusting the specific gravity to 1.8 to 2.2 which is close to the specific gravity of concrete. It is a feature. A concrete embedded strain gauge according to claim 5 is characterized in that a strain gauge element and a thermocouple disposed in the vicinity thereof are molded with a low-elasticity silicone resin.
【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ン樹脂で被覆し
てなる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。In order to achieve the above object, a concrete strain measuring method according to claim 6 includes a step of laying a sheet of a low friction coefficient made of fluororesin inside a formwork having an open upper end. Casting a cement paste obtained by kneading a cement having a known water-cement ratio and other conditions into the form, and disposing the strain gauge element and the vicinity of the strain gauge element immediately after or during the casting. Embedding a thermocouple-equipped strain gauge formed by coating the formed thermocouple with a low-elasticity silicone resin in a center portion of the mold, and sealing an upper end surface of the mold in which the strain gauge is embedded. And consisting of the strain gauge element and the thermocouple connected to a measuring instrument, the strain from immediately after the concrete is cast to hardening,
Continuously measuring the temperature together with the temperature in the vicinity thereof.
【０００９】[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。With the above construction, the strain gauge covered with the silicone resin has low elasticity, so that the strain gauge follows (responds to) the behavior of the cement immediately after kneading in the buried concrete and is displaced. Then, since the resistance value changes, by measuring the resistance change using a strain meter, not only in the hardened state of concrete, but also in the flow state immediately after casting and before hardening, its behavior, That is, the strain can be measured. In particular, in the case of a strain gauge having 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 measurement of autogenous shrinkage is increased. Although the temperature of the concrete to be measured is increased by this, the strain information is obtained together with the temperature information of the same location, so that the influence of the temperature change on the strain can be properly corrected.
【００１０】[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。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A concrete embedded strain gauge according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows an appearance configuration of a concrete embedded type according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2B is a plan view, and FIG. In FIG.
Reference numeral 1 denotes a strain gauge element, a thin sheet of paper, polyester, a phenol or other gauge hold sheet, and a resistive material such as a metal foil or metal wire made of a Cu-Ni-based alloy, a Ni-Cr-based alloy, or the like, For example, although not shown, a meandering grit portion and a wide gauge tab formed at an end thereof are processed by a method such as photoetching.
【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）してなる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８
０ｍｍ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。Reference numeral 2 denotes a lead wire coated with vinyl chloride or the like which is connected to a gauge tab formed at the end of the strain gauge element 1 by means such as soldering. Reference numeral 3 denotes a silicone resin having a low elasticity (low elasticity coefficient), which is a silicone molded body that covers (molds) the entire strain gauge element 1 and the vicinity of the connection portion of the lead wire 2 so as to surround it. The silicone mold 3 has a rectangular shape with a small thickness and a relatively small width but a long width in the sensing direction (in FIG. 1, the silicone mold 3 has a thickness of 2 mm, a width of 10 mm, and a length of 8 mm).
0 mm. The strain gauge element 1 and the silicone mold body 3 are collectively referred to as a strain gauge 4.
【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。Next, a method of manufacturing the strain gauge 4 will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. In FIG. 2, reference numeral 5 denotes a unit mold for molding one silicone mold body 3, and a plurality of unit molds 5 are connected to 5 ', 5 "...
In practice, a large formwork 6 having an open upper end is partitioned by a partition plate 7. The surface (the front surface in FIG. 2) from which the lead wire 2 is drawn out of the surfaces constituting the mold 6 is
The upper and lower panels are equally divided into two and detached panels 6a and 6b are provided. The detachable panels 6a and 6b are provided with semicircular cutout openings so as to form an opening 6c for drawing out the lead wire 2 which is circular up and down. Each unit formwork 5,
The inner surfaces of 5 ′, 5 ″... Are treated with a fluororesin (so-called Teflon: trademark) to prevent the silicone to be filled from adhering.
【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。The unit frames 5, 5 ', 5 ",... Constituting the mold 6 having such a structure are filled with a low-elasticity silicone resin, but the upper half removal panel 6a is initially removed. In this state, the silicone resin is filled until it reaches the upper end surface of the lower removal panel 6b, and in this state, a silicone mold body having a thickness of 1/2 is formed. The element 1 and the lead wire 2 connected to its gauge tab are placed flat, and the lead wire 2 is first led out through a semicircular opening formed in the removal panel 6b. After the upper detaching panel 6a is mounted on the upper part of the front surface of the mold 6, the low-modulus silicone resin is again filled into the unit molds 5, 5 ', 5 "... Of the mold 6 sequentially or simultaneously. And silicone resin It lasts until the upper surface of the mold 6. If necessary, the silicone resin raised from the upper surface of the mold 6 is removed by covering it with a top plate or scraped off with a flat plate so that the upper surface becomes flat.
【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。After the silicone resin has solidified, the removal panels 6a and 6b are removed, and the molded silicone mold body 3 is removed from each of the unit molds 5, 5 ', 5 "of the mold 6.
.., The silicone mold body 3 is completed. In addition, without providing the partition plate 7 in the formwork 6,
After the silicone resin is molded on the entire mold frame 6 in the manner described above, the mold may be cut into individual molded units. In addition, the top plate of the mold frame 6 is openable and closable so that the lid is opened when the lower half of the molded body is molded, the lower half is molded, the strain gauge element 1 and the like are placed, and then the lid is closed. It may be.
【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。The method of molding the silicone mold body 3 is not limited to the above-described method. For example, a strain gauge 1 with a lead wire is previously arranged in a mold so as to hold a predetermined position. The silicone resin may be injected or press-fitted, and in such a case, mass production becomes easy. Strain gauge 4 manufactured in this way
Is low elasticity (in the example shown, the Young's modulus is 1.2 N
/ Mm 2 ), which is extremely small compared to the conventional embedded strain gauge (Young's modulus 39 N / mm 2 ). it can.
【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１
０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。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 3, a strain gauge element 1, a lead wire 2, and a silicone mold 3
Is similar in basic configuration to the first embodiment shown in FIG. The difference is that a thermocouple 9 is arranged near the strain gauge element 1 and the thermocouple lead wire 1 is provided.
0 is connected to the thermocouple 9 at a place where there is no temperature change by means of soldering, brazing or the like. When the silicone mold 3 is molded, the strain gauge element 1 having such a configuration and the thermocouple 9 are connected. And the vicinity of the connection between the lead wire 2 connected to them and the thermocouple lead wire 10 is molded so as to surround it, but the molding method is the same as described above. The strain gauge 8 with a thermocouple molded as a molded body in this manner is in its thickness direction (vertical direction in FIG. 3B).
The strain gauge element 1 and the thermocouple 9 are provided at the center of the.
【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。Further, since the vicinity of the connection between the strain gauge element 1 and the lead wire 2 and the thermocouple lead wire 10 is integrally sealed by the silicone mold body 3, outside air and liquid can be removed from the lead wires 2 and 10. Since the strain gauge element 1 does not penetrate through the portion, there is no possibility that the insulation of the strain gauge element 1 is reduced due to moisture absorption or contact with the outside air, and deterioration due to oxidation is caused. Although not shown in FIG.
As an embodiment of the present invention, iron powder is mixed into a silicone resin as a material constituting the silicone mold body 3,
It is desirable to use a silicone mold body 3 whose specific gravity is adjusted to 1.8 to 2.2 which is close to the specific gravity of concrete. When iron powder is mixed into the silicone resin, the specific gravity of the mold 3 approaches the specific gravity of the concrete, so that the mold 3 can be adapted to the concrete. This is because the strain transmission efficiency is improved as compared with the case of the above, and the initial behavior of self-shrinkage immediately after placing concrete can be measured more accurately.
【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）１
３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。Next, for example, FIG.
A method for measuring the strain of concrete using the strain gauge 8 with a thermocouple shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 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 cement specimen (the same applies to a concrete specimen) 1
The mold 11 for filling 3 has a cylindrical shape with an open upper end, and a low elasticity sheet made of a fluororesin, for example, a Teflon sheet 12 ("Teflon" is a trademark) is laid on the inner peripheral wall surface thereof. It is configured to reduce friction generated between the mold 11 and the cement specimen 13 to be measured.
【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１
１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。At the time of measurement, a strain gauge 8 with a thermocouple is positioned substantially at the center of the mold 11. However, the cement specimen 13 may be embedded during or after the casting. The cement specimen 13 has a water-cement ratio (for example, 0.
3), conditions such as cement material (for example, ordinary Portland cement), mixing water (for example, ion-exchanged water), and in the case of concrete, the type of aggregate, etc. are determined (the conditions are known). Knead with the formwork 1
1 is filled (placed). The timing of embedding the strain gauge 8 with a thermocouple depends on the conditions of the cement specimen, but may be after the casting if the cement paste is soft. It is desirable to arrange in. When a predetermined amount of the cement paste is filled in the mold 11, the upper end face is sealed to prevent the escape of moisture. In the present embodiment, liquid paraffin is dropped on the upper end surface of the cement specimen 13 to prevent the escape of water.
【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１
１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。Immediately after the cement is poured, the lead wire 2 and the thermocouple lead wire 10 are connected to a strain measuring device and a temperature measuring device (neither is shown), respectively. And the temperature near the strain measurement site is continuously measured. Since the embedded strain gauges according to the first and second embodiments of the present invention have low elasticity (low Young's modulus), the self-shrinkage change immediately after kneading and casting of cement (or concrete). Can be measured accurately. FIG. 5 shows an apparatus for measuring the strain of concrete, which differs from the case of FIG. 4 in that the embedded strain gauge is placed horizontally. When placing the cement specimen 13, the form 1
1, the thermocouple-equipped strain gauge 8 is placed sideways (horizontally), and then the cement paste is poured into the upper half to the vicinity of the upper end of the mold 11. The upper end surface is sealed, and the subsequent steps are the same as described with reference to FIG.
【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。Thus, the strain gauge 4 or 8 is
The following facts have been found depending on whether the device is arranged vertically or horizontally. That is, although a difference was observed between the horizontal cement specimen and the vertical cement specimen at any water cement ratio, the water cement ratio (W / C) was 0.3, 0.35, Among the three types of 0.40, the most remarkable difference was observed at W / C = 0.40, where bleeding was large. However, bleeding and settlement are length changes that occur before the cross-linked structure is formed in the mortar due to the hydration of cement due to hydration of the cement, and are originally phenomena that do not apply stress to the strain gauge. it is conceivable that. The above difference depending on the embedding direction is presumed to be due to a change in the distribution of the water cement ratio in the paste. Therefore, in the case of horizontal burial, the water-cement ratio differs depending on the measurement position, and it is expected that a measurement error will occur.In the case of vertical burying, the shrinkage strain of the average water-cement ratio of the gauge length can be measured. It is thought to reflect the overall self-contraction.
【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。FIG. 6 shows a comparison between the results of strain measurement by the strain gauge element 4 and the strain gauge 8 with a thermocouple according to the present invention and the results of measurement by a conventional laser displacement meter and a spring displacement meter. According to FIG. 6, the laser strain gauge and the spring type one have a very large initial strain, whereas the laser type one has a laser gauge with hardened cement paste. It is probable that the initial strain was overestimated due to the sedimentation before the spring settling and the use of the spring displacement meter due to the sedimentation of the steel plate for receiving the reaction force of the spring. However, when evaluated as values after twelve hours of material age at which the sedimentation is considered to have stopped, there is no significant difference between these values, and the values are almost the same.
【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。FIG. 7 is a graph showing the effects of mixing and not mixing iron powder into the silicone resin constituting the strain gauge according to the present invention. As can be seen from FIG. 7, the iron powder in the silicone resin has a larger strain output (strain output change), indicating that more accurate strain measurement is realized. This is because iron powder mixed into the silicone resin has an increased bonding force with concrete (or cement), and the adhesion between the silicone mold body 3 and the concrete has been increased.
This leads to an improvement in strain transmissibility as a strain gauge. It should be noted that the present invention is not limited to those described above and shown in the drawings, and modifications can be made without departing from the gist of the invention.
【００２４】[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を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。As is apparent from the above description, according to the present invention, even if the object to be measured is not only a hardened state of concrete but also a state having fluidity immediately after the concrete is poured, it can be measured. It is possible to provide a concrete embedded strain cage capable of continuously and accurately measuring the strain of concrete at the time. Therefore, by using the concrete embedded strain gauge according to the present invention, it is possible to measure the behavior of the self-shrinkage of the cement-based material immediately after casting,
In addition, the mechanism of self-shrinkage can be clarified, cracks can be controlled, and durability can be designed.
【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。Further, according to the strain gauge of the concrete embedding type according to the invention of claim 4, by mixing iron powder into the silicone resin, the output characteristics of the strain gauge can be greatly increased without increasing the cost so much. The concrete strain can be measured more accurately. According to the concrete embedded type strain gauge according to the invention of claim 5, since the temperature at the strain measurement site in the concrete can be measured simultaneously with the strain measurement,
Accurate strain measurement results with temperature compensation can be obtained.
Further, according to the invention of claim 6, immediately after the cement-based material is poured, the behavior of the self-shrinkage of the concrete can be accurately measured, and the mechanism of the crack phenomenon due to the self-shrinkage of the concrete is clarified, and the control of the crack is performed. It is possible to provide a concrete strain measurement method which is extremely useful for designing.
【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。FIG. 1 schematically shows an external configuration of a concrete embedded strain gauge according to a first embodiment of the present invention.
Among them, (a) is a plan view and (b) is a front view.
【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。FIG. 2 is a perspective view for explaining a method of manufacturing the concrete embedded strain gauge according to FIG.
【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。FIG. 3 schematically illustrates an external configuration of a concrete embedded strain gauge according to a second embodiment of the present invention.
(A) is a plan view and (b) is a front view.
【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。FIG. 4 is a longitudinal sectional view schematically showing an apparatus for measuring the strain of concrete when the concrete embedded strain gauge according to the present invention is provided in the longitudinal direction.
【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。FIG. 5 is a longitudinal sectional view schematically showing an apparatus for measuring the strain of concrete when the concrete embedded strain gauge according to the present invention is disposed in a horizontal (horizontal) direction.
【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。FIG. 6 is a graph showing the strain output characteristics of a concrete embedded strain gauge according to the present invention and a conventional strain gauge in comparison.
【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。FIG. 7 is a graph showing the effects of the case where iron powder is mixed with the silicone resin constituting the strain gauge according to the present invention and the case where iron powder is not mixed.
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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Strain gauge element 2 Lead wire 3 Silicone mold body 4 Strain gauge 5, 5 ', 5 "Unit form 6, 11, 14 Form 6a, 6b Removal panel 6c Opening 7 Partition plate 8 Strain gauge with thermocouple 9 Thermocouple 10 Lead wire for thermocouple 12 Teflon sheet 13 Specimen for cement
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山浦 義郎 東京都調布市調布ヶ丘３丁目５番地１ 株 式会社共和電業内 Ｆターム(参考） 2F063 AA25 BA17 BB10 CB01 CC01 DA02 DD06 ZA01 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Yoshiro Yamaura 3-5-1, Chofugaoka, Chofu-shi, Tokyo F-term within Kyowa Dengyo Co., Ltd. 2F063 AA25 BA17 BB10 CB01 CC01 DA02 DD06 ZA01
Claims (6)
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
モールドしてなり、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コンクリート硬化体
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
とを特徴とするコンクリート埋込型ひずみゲージ。1. A strain gauge which is embedded in concrete to be measured and detects strain generated in the concrete, wherein a strain gauge element is molded with a low-elasticity silicone resin, and is placed in the concrete to be measured immediately after kneading. A concrete-embedded strain gauge characterized in that it can measure the expansion or shrinkage behavior of a concrete hardened body immediately after kneading by embedding.
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請求項１に記載の
コンクリート埋込型ひずみゲージ。2. The strain gauge element is made of a metal foil or a metal wire, and a lead wire coated with vinyl chloride or the like is connected to an end of the strain gauge element, and the whole of the strain gauge element and a connection portion of the lead wire are connected. The concrete embedded strain gauge according to claim 1, wherein the vicinity is embedded in a silicone resin.
ド体の厚さ方向の略中間に埋設されていることを特徴と
する請求項１または請求項２に記載のコンクリート埋込
型ひずみゲージ。3. The concrete-embedded strain gauge according to claim 1, wherein the strain gauge element is buried substantially in the middle of the silicone mold body in the thickness direction.
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請求
項１ないし３のうちいずれか１項に記載のコンクリート
埋込型ひずみゲージ。4. The silicone resin is prepared by mixing iron powder into the silicone resin so that its specific gravity is close to that of concrete.
The concrete-embedded strain gauge according to any one of claims 1 to 3, wherein the strain gauge is adjusted to -2.2.
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
ことを特徴とする請求項１ないし４に記載のコンクリー
ト埋込型ひずみゲージ。5. The concrete-embedded strain gauge according to claim 1, wherein the strain gauge element and a thermocouple disposed in the vicinity thereof are molded with a low-elasticity silicone resin.
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
シリコン樹脂でモールド被覆してなる熱電対付きひずみ
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。6. A step of laying a sheet of fluororesin having a low coefficient of friction inside a mold frame having an open upper end, and mixing a cement paste obtained by kneading a cement having a known water cement ratio and other conditions. A step of casting into a frame, and a strain with a thermocouple formed by mold-coating a strain gauge element and a thermocouple disposed near the strain gauge element immediately after or during the casting with a low elasticity silicone resin. Embedding a gauge in the center of the mold; sealing an upper end surface of the mold in which the strain gauge is embedded; connecting the strain gauge element and the thermocouple to a measuring device; Continuously measuring the strain from immediately after casting to hardening together with the temperature in the vicinity thereof; and Measurement method.
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