JP2014106003A - 水硬性材料のひずみ測定方法 - Google Patents

水硬性材料のひずみ測定方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 精度よく含水状態の水硬性材料のひずみを測定することを課題とする。
【解決手段】本発明は、含水状態の水硬性材料を空間に設置し、所定期間における前記水硬性材料のひずみの値ε1(t)を測定し、前記空間の相対湿度を所定間隔で複数回測定し、単位区間ごとに相対湿度を平均して平均湿度hnを求め、前記平均湿度hnが、所定の相対湿度の範囲からはずれている単位区間について湿度補正値αnを求め、かかる湿度補正α1等を用いて補正値ε3(t)を算出する補正値算出工程とを備える。
【選択図】 図3

Description

本発明は、水硬性材料のひずみ測定方法に関する。
コンクリート等の含水状態の水硬性材料から得られる硬化体の品質評価として、水硬性材料の時間経過に伴うひずみを測定して、その硬化体の品質を評価する方法が知られている。
かかるひずみの測定は、含水状態の水硬性材料(以下、含水材料ともいう。)を、恒温恒湿調整装置内部のように一定条件下(湿度、温度等)に保った空間に置き、時間経過に伴い乾燥等によって変化するひずみの値を測定するものである。
しかし、コンクリート等のように含水量の多い含水材料は、供試体として形成した直後は多くの水分を含む。そのため、空間に供試体を置いた初期の期間においては水分の蒸発量が多く、空間内の湿度が所望の湿度よりも大幅に高くなる傾向がある。かかる湿度の上昇が激しい期間においては、恒温恒湿調整装置を用いても湿度を所定の範囲に保つことは難しい。
また、水硬性材料のひずみ測定に、従来の恒温恒湿調整装置に代えて、調湿液等を密閉空間に配置した簡易型の調湿装置が提案されている(特許文献1)。
かかる調湿装置は、従来の恒温恒湿調整装置のような大掛かりな加湿乾燥装置等を備えていないため、簡便に含水材料の乾燥を行なうことができる。
しかし、かかる簡易型の調湿装置を用いてひずみの測定を行なう場合には、供試体の水分が多い測定初期において、湿度の調整を短期間で行なうことがより難しく、ひずみの測定を精度よく行なうことが困難である。
特開2003−106973号公報
そこで、本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みて、精度よく含水状態の水硬性材料のひずみを測定することを課題とする。
本発明にかかるひずみの測定方法は、
含水状態の水硬性材料を空間に設置し、所定期間における異なる材齢tの前記水硬性材料のひずみの値ε1(t)を測定するひずみ実測工程と、
前記空間の相対湿度を所定間隔で複数回測定する湿度測定工程と、
前記所定期間を連続する2回以上の相対湿度の測定時を含む日数Aで区切って単位区間を設定し、前記単位区間ごとに前記相対湿度を平均した平均湿度hnを求める平均湿度算出工程と、
前記平均湿度hnが、所定の範囲からはずれている単位区間については下記式(1)によって湿度補正値αnを求め、前記平均湿度が所定の範囲内の単位区間については湿度補正値αnを1とする湿度補正値算出工程と、

αn=[1.28×{1−(hn/100)3}]-1・・(1)
αn:n番目の単位区間における湿度補正値
n:n番目の単位区間における平均湿度(%)

1番目(n=1)の単位区間に属する材齢t(tは1〜A)の前記ひずみの値ε1(t)については、1番目の単位区間の湿度補正値α1を乗じて補正値ε3(t)を算出し、
2番目以降(n≧2)の単位区間に属する材齢t(tはA+1以上)の前記ひずみの値ε1(t)については、該ひずみの値ε1(t)と、該当する単位区間の湿度補正値αnと、一つ前の単位区間の最終日{A×(n−1)}における補正値ε3{A×(n−1)}及びひずみの値ε1{A×(n−1)}とを下記式(2)に当てはめ、補正値ε3(t)を算出して各ひずみの値ε1(t)を補正する補正値算出工程とを備える。

ε3(t)=αn×ε1(t)+[ε3{A×(n−1)}−αn×ε1{A×(n−1)}]・・(2)
(但し、n≧2)
本発明によれば、含水状態の水硬性材料を空間に設置し、所定期間における異なる材齢tの前記水硬性材料のひずみの値ε1(t)を測定するひずみ実測工程と、前記空間の相対湿度を所定間隔で複数回測定する湿度測定工程とを実施する。
そして、前記所定期間を連続する2回以上の相対湿度の測定時を含む日数Aで区切って単位区間を設定し、前記単位区間ごとに前記相対湿度を平均した平均湿度hnを求める平均湿度算出工程と、前記平均湿度hnが、所定の範囲からはずれている単位区間については前記式(1)によって湿度補正値αnを求め、前記平均湿度が所定の範囲内の単位区間については湿度補正値αnを1とする湿度補正値算出工程とを実施する。
さらに、これらの工程で得られる値を基に、1番目の単位区間に属する材齢t(tは1〜A)の前記ひずみの値ε1(t)については、1番目の単位区間の湿度補正値α1を乗じて補正値ε3(t)を算出し、2番目以降の単位区間に属する材齢t(tはA+1以上)の前記ひずみの値ε1(t)については、該ひずみの値ε1(t)と、該当する単位区間の湿度補正値αnと、一つ前の単位区間の最終日{A×(n−1)}における補正値ε3{A×(n−1)}及びひずみの値ε1{A×(n−1)}とを前記式(2)に当てはめ、補正値ε3(t)を算出して各ひずみの値ε1(t)を補正する補正値算出工程を実施することで、空間の湿度が所定の湿度範囲からずれている期間におけるひずみの値ε1(t)を、湿度を考慮した補正値ε3(t)に補正することができる。従って、空間の湿度の変動が大きい場合でも、湿度調整をすることなく、精度よくひずみの測定を行うことができる。
また、所定区間を複数の単位区間に区切って、1番目の単位区間と、2番目以降の単位区間とに分けて前記補正値ε3を得るため、各単位区間毎に補正した場合に生じる補正値の不連続性を解消しつつ、精度よく補正値を得ることができる。
本発明において、前記水硬性材料がコンクリートであり、前記所定の湿度範囲が、温度18℃以上22℃以下における相対湿度55%以上65%以下の範囲であってもよい。
前記水硬性材料がコンクリートである場合に、前記温度における相対湿度の範囲においてひずみを測定することで、より精度よくコンクリートのひずみを測定することができる。
以上のように、本発明にかかるひずみの測定方法によれば、精度よく含水状態の水硬性材料のひずみを測定することできる。
簡易試験機における相対湿度の変化を示すグラフ。 コンクリートの乾燥収縮ひずみの測定結果を示すグラフ。 ひずみの補正値を示すグラフ。 (a)実施例で使用した供試体の概略断面図,(b)同概略底面図。 実施例で用いた簡易調湿装置の概略斜視図。 (a)実測した乾燥収縮ひずみの変化を示すグラフ、(b)補正値を示すグラフ。 予測ひずみを示すグラフ。 182日における予測ひずみと、JIS法による乾燥収縮ひずみとの相関を示すグラフ。
以下、本発明にかかる実施形態について説明する。
本実施形態にかかる水硬性材料のひずみ測定方法は、
含水状態の水硬性材料を空間に設置し、所定期間における異なる材齢tの前記水硬性材料のひずみの値ε1(t)を測定するひずみ実測工程と、
前記空間の相対湿度を所定間隔で複数回測定する湿度測定工程と、
前記所定期間を連続する2回以上の相対湿度の測定時を含む日数Aで区切って単位区間を設定し、前記単位区間ごとに前記相対湿度を平均した平均湿度hnを求める平均湿度算出工程と、
前記平均湿度hnが、所定の範囲からはずれている単位区間については下記式(1)によって湿度補正値αnを求め、前記平均湿度が所定の範囲内の単位区間については湿度補正値αnを1とする湿度補正値算出工程と、

αn=[1.28×{1−(hn/100)3}]-1・・(1)
αn:n番目の単位区間における湿度補正値
n:n番目の単位区間における平均湿度(%)

1番目(n=1)の単位区間に属する材齢t(tは1〜A)の前記ひずみの値ε1(t)については、1番目の単位区間の湿度補正値α1を乗じて補正値ε3(t)を算出し、
2番目以降(n≧2)の単位区間に属する材齢t(tはA+1以上)の前記ひずみの値ε1(t)については、該ひずみの値ε1(t)と、該当する単位区間の湿度補正値αnと、一つ前の単位区間の最終日{A×(n−1)}における補正値ε3{A×(n−1)}及びひずみの値ε1{A×(n−1)}とを下記式(2)に当てはめ、補正値ε3(t)を算出して各ひずみの値ε1(t)を補正する補正値算出工程とを備えている。

ε3(t)=αn×ε1(t)+[ε3{A×(n−1)}−αn×ε1{A×(n−1)}]・・(2)
(但し、n≧2)
(水硬性材料)
本実施形態でひずみを測定する水硬性材料としては、コンクリートが好ましく、かかるコンクリートの乾燥収縮ひずみを測定するために本実施形態の方法を採用することが好ましい。
コンクリートは、例えばコンクリート構造物として施工された後に乾燥収縮によるひび割れが生じた場合、外観を損なうだけではなく、耐久性を低下させることになるため、出荷前にコンクリートの乾燥収縮によるひび割れの生じやすさ、すなわち、ひずみの傾向を把握しておくことはコンクリート製造業者にとって必要なことである。本実施形態の方法は出荷前のコンクリート試験等において、乾燥収縮ひずみを測定する場合に採用されうる。
コンクリートのひずみ測定方法は、例えば、JIS A 1129に乾燥収縮ひずみの測定方法として規定されており、このJISに規定されている方法に準拠して前記コンクリートのひずみを測定することが望ましい。JIS A 1129では、温度20±2℃における相対湿度60±5%を保った恒温恒湿環境下にコンクリート供試体を設置してひずみを測定することが規定されている。しかし、設置後直後から初期の期間にかけては、材齢が浅いコンクリート供試体は水分を多く含んでおり、コンクリート供試体から多くの水分が蒸発するため、前記相対湿度の範囲内に空間を維持することはかなり精度の高い恒温恒湿調湿設備を用いなければ困難である。
本実施形態の方法によれば、コンクリート供試体を設置する空間における相対湿度が、所定の範囲から外れた場合でも、測定値に適切な補正を加えることで、精度良くひずみを測定することができる。
(装置)
本実施形態では、ひずみを測定する方法は特に限定されるものではないが、例えば、市販の埋込み式のひずみゲージ、表面に貼付するポリエステルゲージ、接触型変位計、レーザ変位計等の公知のひずみ測定装置等を用いることができる。
中でも、埋込み式のひずみゲージが、作業時間の短縮の観点から好ましい。
コンクリート供試体を設置する空間としては、ある程度の温度湿度条件を保持できる空間であれば、特に限定されるものではなく、例えば、公知の恒温恒湿調整装置の内部や、調湿可能な密閉容器等が挙げられる。
本実施形態の方法においては、例えば、調湿可能な密閉容器内に所定の平衡湿度を有する調湿剤が備えられた簡易調湿装置等を用いることができる。前記調湿剤としては、臭化ナトリウム等の塩が飽和状態で水に溶解された塩飽和水溶液等を用いることができる。
尚、調湿剤とは、周囲の湿度が平衡湿度よりも高い場合には吸湿して周囲の湿度を下げ、低い場合には放湿して周囲の湿度を上げる性質を有する剤をいう。
簡易調湿装置としては、前記調湿剤を2種類以上を使用したものであってもよい。この場合には、例えば、第一の調湿剤として、特定の平衡湿度を有する塩飽和水溶液等を用い、第二の調湿剤として、前記第一の調湿剤よりも平衡湿度が低い塩飽和水溶液を用いても良い。
第二の調湿剤としては、前記第一の調湿剤が臭化ナトリウム飽和水溶液である場合には、例えば、塩化カルシウム飽和水溶液等が挙げられる。
さらに、前記調湿剤と共に、平衡湿度を有さない吸湿剤を用いても良い。前記吸湿剤としては、例えば、シリカゲル、ゼオライト、活性炭、吸水性ポリマー等吸湿作用を有する固体物が挙げられる。
平衡湿度の異なる2種類以上の調湿剤を用いた場合、あるいは調湿剤と吸湿剤とを用いた場合には、例えば、急激に空間の湿度が上昇した場合に、低い平衡湿度を有する第二の調湿剤または吸湿剤は第一の吸湿剤よりも早い速度で吸湿することができるため、空間内の湿度が急上昇した時でも迅速に空間の湿度を調節することができる。
(ひずみ実測工程)
本実施形態のひずみの測定方法では、含水状態の水硬性材料を空間に設置し、所定期間における異なる材齢tの前記水硬性材料のひずみの値ε1(t)を測定するひずみ実測工程を実施する。
ひずみを測定する水硬性材料としてのコンクリートは、例えば、円柱形や角柱形などの任意の形状に成形した供試体として作成してもよい。
前述のような埋め込み式のひずみ計を用いる場合には、前記供試体の内部にひずみ計を設置することが好ましい。
かかる供試体を、前述のような調湿装置等の内部空間に所定期間設置して、かかる所定期間における材齢tの水硬性材料のひずみの値ε1(t)を測定する。
尚、本実施形態において、所定期間における材齢とは、所定期間の開始日を材齢1日としてカウントされる材齢をいう。
供試体は、所定期間より以前に予め所定の日数養生したものを用いても良いが、この場合には、前記特定の材齢には養生日数はカウントしない。
また、本実施形態において、ひずみの値ε1(t)は、異なる材齢において2回以上測定する。測定の頻度は、所定の日数おきでもよく、毎日測定してもよい。あるいは、所定期間の間連続的にひずみを測定してもよい。
前記空間は、水硬性材料のひずみ測定に適した温度及び相対湿度になるように温度および相対湿度を調節されていることが好ましい。
前記水硬性材料がコンクリートの場合には、例えば、温度18℃以上22℃以下の範囲、相対湿度55℃以上65℃以下の範囲に維持されることが好ましい。
(湿度測定工程)
本実施形態のひずみの測定方法において、前記空間の相対湿度を所定間隔で複数回測定する湿度測定工程を実施する。
空間の相対湿度は、毎日測定してもよく、あるいは、数日おき、数時間おきに測定してもよい。あるいは、所定期間の間、連続的に測定してもよい。
また、空間内の複数個所の湿度を測定して平均値を一回の測定における相対湿度としてもよい。
尚、湿度測定工程は、所定期間の間、前記ひずみ実測工程を実施するのと平行して実施し、所定期間が終了するまで実施する。また、ひずみを測定するタイミングは、湿度を測定するタイミングとは同じであってもよく、異なっていてもよい。
(平均湿度算出工程)
前記所定期間を、連続する2回以上の相対湿度の測定時を含む日数Aで区切って複数個の単位区間を設定し、前記単位区間ごとに相対湿度を平均して平均湿度hnを求める平均湿度算出工程を実施する。
前記単位区間は、例えば、前記相対湿度を毎日測定している場合には2日以上の日数を1単位区間として、かかる期間に測定された相対湿度を平均してその単位区間の平均湿度hnとする。
前記単位区間の設定においては、より精度良くひずみの値の補正をするために適切な日数で区切ることが必要である。あまり長い期間を一単位区間と定めると、湿度の変化に応じて精度良く補正することが困難になり、あまり短い期間を一単位区間と定めると、期間の初期においては、湿度変化が大きすぎて、やはり精度良く補正することが困難である。
以下に、単位区間の設定について、具体例を挙げて説明する。
例えば、調湿装置内に供試体を設置してから毎日相対湿度を測定した場合の湿度の変化が図1のグラフのようであった場合、供試体を設置してから最初の5日間の相対湿度は、所定の湿度の範囲から大きくはずれており、6日から10日までの相対湿度と比べても、かなり高い相対湿度である。
尚、この場合の所定の湿度範囲は55%以上65%以下の範囲であるとする。
これは、乾燥開始初期においては、供試体が水分を多く含んでいるため、供試体から蒸発する水分によって空間内の湿度が急激に上昇し、調湿剤等による調湿が間に合わないためである。
このような場合に、前記単位区間の日数Aは、例えば、初期の湿度の急激な変化がある程度落ち着くまでの日数とすることが好ましい。水硬性材料がコンクリートの場合には、3日から7日、好ましくは4日から5日程度を一単位区間とすることが好ましい。
図1に示す場合には、1日から5日の間が最も平均湿度の変化が大きいため、単位区間の日数Aは5日間とすることが好ましい。
以下、一単位区間を構成する日数Aを5日間とした場合について説明する。すなわち、供試体を設置した日から5日までを最初の単位区間とし、6日から10日までを2番目の単位区間とし、さらに5日ずつ5n日まで、すなわちn番目の単位区間まで設定する。
そして、各単位区間における測定された相対湿度を平均して、平均湿度h1・・・hnまで算出する。図1に、各単位区間における相対湿度の平均湿度h1・・・hnを点線で示す。
(湿度補正値算出工程)
次に、前記平均湿度hnが、所定の相対湿度の範囲からはずれている単位区間については下記式(1)によって湿度補正値αnを求め、前記平均湿度が所定の相対湿度の範囲内の単位区間については湿度補正値αnを1とする湿度補正値算出工程を実施する。

αn=[1.28×{1−(hn/100)3}]-1・・(1)
αn:n番目の単位区間における湿度補正値
n:n番目の単位区間における平均湿度(%)
各単位区間毎に求めた平均湿度hnが、所定の湿度の範囲からはずれている場合には、その際に測定したひずみの値は、本来測定すべき湿度条件で測定されるひずみの値とはずれが生じているはずであるため、補正するための湿度補正値を算出する。
かかる湿度補正値αnは前記式(1)から算出される値である。
前記所定の湿度の範囲とは、予め、含水状態の水硬性材料のひずみを測定するのに適した湿度の範囲を決定しておくことができる。
かかる所定の湿度の範囲は、測定する水硬性材料に適した任意の湿度の範囲を設定することができるが、例えば、水硬性材料としてコンクリートを用いる場合には、温度18℃以上22℃以下の範囲における相対湿度55℃以上65℃以下の範囲であることが好ましい
図1で示す場合では、例えば、1番目の単位区間から3番目の単位区間では、前記平均湿度h1〜h3がいずれも65%を超えているため、前記式(1)を用いてそれぞれ湿度補正値α1〜α3を算出する。
一方、n番目の単位区間の平均湿度hnは、55%から65%の間に入っているため、このn番目の単位区間の湿度補正値αnは1とする。
(補正値算出工程)
次に、1番目の単位区間に属する材齢t(tは1〜A)の前記ひずみの値ε1(t)については、1番目の単位区間の湿度補正値α1を乗じて補正値ε3(t)を算出し、
2番目以降の単位区間に属する材齢t(tはA+1以上)の前記ひずみの値ε1(t)については、該ひずみの値ε1(t)と、該当する単位区間の湿度補正値αnと、一つ前の単位区間の最終日{A×(n−1)}における補正値ε3{A×(n−1)}及びひずみの値ε1{A×(n−1)}とを下記式(2)に当てはめ、補正値ε3(t)を算出して各ひずみの値ε1(t)を補正する補正値算出工程を実施する。
本実施形態の補正値算出工程では、1番目の単位区間と、2番目以降の単位区間とに分けて補正値を算出する。
1番目の単位区間と、2番目以降の単位区間とに分けて補正値を算出することにより、まず、1番目の単位区間における補正値ε3を算出し、さらに、それ以降の単位区間におけるひずみの値を湿度のズレに応じた補正を行ないつつ、同時に、単位区間ごとに補正される補正値が区間と区間との間で不連続になることも修正することができる。
以下、図2及び図3を参照しつつ具体的に説明する。図2に示す点線は実測されたひずみの値を示す。
まず、1番目の単位区間(n=1)においては、前記ひずみの値ε1(t)と最初の単位区間の湿度補正値α1とを乗じて補正値ε3(t)(但し、tは1〜A)を算出する(図2に示す、α1×ε1(t)のライン)。
同様に、各単位区間においても、各単位区間における湿度補正値α2、α3・・・αnをひずみの値に乗じて補正した場合を図2に実線で示す。この場合には、図2に示すように、各単位区間毎に湿度補正値αnが異なるため、単位区間と単位区間との間が不連続な補正値ε2(t)となる。
本実施形態では、2番目以降の単位区間におけるひずみの値を、前記式(2)を用いて補正することで、1番目の単位区間におけるひずみの補正値ε3(t)(tは1〜5)と連続するように、補正することができる。
例えば、2番目の単位区間に属する6日目のひずみの値ε1(6)を補正する場合には、前記式(2)に従い以下のような計算により補正値ε3(6)を求める。

ε3(6)
=α2×ε1(6)+[ε3{5×(2−1)}−α2×ε1{5×(2−1)}]
=α2×ε1(6)+{ε3(5)−α2×ε1(5)}
すなわち、6日目のひずみの値ε3(6)は、まず、6日目の実測されたひずみの値ε1(6)と、その単位区間の湿度補正値すなわちα2とを乗じた値α2×ε1(6)を算出する。そしてかかる値α2×ε1(6)に、前の単位区間の最終日である材齢5日目の補正値ε3(5)から、前の単位区間の最終日、すなわち5日目のひずみの値ε1(5)と補正しようとする6日目の属する単位区間の湿度補正値α2とを乗じた値を引いた値を足して、補正する(図3に示すラインL)。
かかる補正を、各材齢の実測ひずみにおいて順番に行なうことで、単位区間と単位区間との間でも連続するように、且つ、湿度のズレに応じた補正値ε3を算出することができる。
本実施形態の方法において、実測されたひずみε1(t)を、各単位区間における平均湿度に応じて補正した補正値ε3(t)とすることで、以下のようなメリットがある。
すなわち、コンクリート供試体のようにひずみの測定を開始した最初の期間は供試体の含水量が非常に高く、結果、測定開始初期は空間の湿度は設定した所定の湿度の範囲からはずれる可能性が高い。一方、測定開始から時間が経過すると、供試体の水分は減少し、さほど供試体から蒸発する水分は多くないため、空間の湿度は安定し設定した所定の湿度の範囲内に収まる可能性が高い。
従って、ある単位区間毎に平均湿度を求め、単位区間毎にひずみの値を補正することで、より湿度変化に応じた精度の高い補正ができる。
また、実際のひずみの測定時には湿度が所定の湿度範囲からずれている場合でも、湿度変化に応じた補正値を得ることができるため、実際のひずみの測定時の湿度維持をさほど厳密に行なう必要がない。よって、簡易な調湿装置を用いたデータから精度よくひずみを測定することができる。
従って、コンクリート工場のような精密な恒温恒湿装置を設置しにくい場所においても精度よくひずみ測定が行える。
本実施形態のひずみの測定方法で得られた補正値ε3(t)を用いて、さらに、実際の測定期間よりも長期間のひずみを予測してもよい。
例えば、材齢28日程度までひずみの値ε1(t)を測定し、さらに、前記式(1)(2)を用いて補正値ε3(t)を算出した結果から、材齢128日程度までのひずみを予測した予測ひずみを得ることができる。
材齢t日の予測ひずみは、下記式(3)及び前記補正値ε3(t)から予測することができる。
εsh(t)=εsh∞×{t/(a+t)}b・・(3)

εsh∞:最終収縮ひずみ(未知数)
a,b:係数
すなわち、各補正値ε3(t)は、前記式(3)で表される曲線上のデータであると仮定して、各補正値ε3(t)と前記式(3)上の点との差が最小になるように、未知数であるεsh∞及び係数a,bを求め、かかる前記εsh∞及び係数a,bを前記式(3)に当てはめた関数から回帰曲線を得る。そして該回帰曲線を用いて測定していない材齢における予測ひずみを得ることができる。
尚、前記εsh∞が1500以上になった場合、aの値を以下の式(4)を用いて算出して、再度、前記式(3)を用いてεsh∞及び係数bを算出し、前記回帰曲線を得ることで、より正確な予測ひずみを得ることができる。
a=(W/C÷40)0.4×(0.05QS+0.085QG)×22.29.5W・・・(4)

W/C:水セメント比(%)
S:細骨材の吸水率(%)
G:粗骨材の吸水率(%)
W:単位水量(t/m3
本実施形態のひずみの測定方法で得られた補正値を用いることで、予測ひずみを得る場合には、比較的短期間の測定結果から精度よく長期のひずみを予測できる。従って、効率よくコンクリート等の水硬性材料の品質評価が行える。
尚、本実施形態にかかるひずみの測定方法は以上のとおりであるが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は前記説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
以下、本発明の実施例について説明する。
(コンクリート供試体)
以下の配合のセメント組成物からコンクリート供試体を作製した。各コンクリート供試体は直径10cm高さ20cmの円筒形状で、図4に示すように固定治具を用いて内部に埋込みひずみゲージ(装置名:KM−120−120−H2−11、共和電業社製)を設置した。
供試体は、成形後24時間で脱型し、7日間20±2℃の水中で養生したものを用いた。
《コンクリートの配合》
表1に示すケース1の配合のコンクリートを用いた。
尚、各コンクリートの配合はレディーミクストコンクリートの呼び方(JIS A 5308に準拠)を示したものであり、表中の『普通』は『普通コンクリート』を、『30 18 20』の数字は、『30』は『呼び強度(N/mm2)』を、『18』は『スランプ(cm)』を、『20』は『粗骨材の最大寸法(mm)』を、『N』は『普通ポルトランドセメント』を表す。
(簡易乾燥収縮試験装置による乾燥収縮ひずみの測定)
前記コンクリート供試体を図5に示すような簡易乾燥収縮試験装置を用いて、乾燥収縮ひずみを182日間測定した。
前記乾燥収縮試験装置は、供試体を設置する調湿槽と、計測データを記録するデータロガーと、循環ファンとを備えており、調湿槽には、調湿剤としての2種類の塩飽和溶液(臭化ナトリウム飽和溶液及び塩化ナトリウム飽和溶液)が設置されている。
簡易乾燥収縮試験装置の調湿槽内の相対湿度は60±5%になるように設定し、温度は20±2℃になるように20±2℃の水中に、調湿槽の下方3/4が漬かるように配置した。調湿槽内の温度と湿度とを一時間毎に自動的に計測してデータロガーに記録した。乾燥収縮ひずみは一時間毎に計測した。
(JIS法による乾燥収縮ひずみの測定)
比較データとして、コンクリート供試体を、JIS A 1129に準拠した条件で乾燥収縮ひずみを測定した。
尚、コンクリート供試体は100cm×100cm×400mmの角柱形とし、埋め込みひずみゲージに代えて、コンタクトゲージ(装置名:ホイットモアストレインゲージ、丸東製作所社製)を用いた。
コンクリート供試体は、相対湿度60±5%、温度20±2℃になるように設定した恒温恒湿室に設置して乾燥収縮ひずみを測定した。
簡易乾燥収縮試験装置及びJIS法によるひずみの測定期間終了後、簡易乾燥収縮試験装置で測定した湿度から、5日間毎の平均湿度を算出した。すなわち、単位区間は5日間とした。さらに、測定されたひずみの値から、前記式(1)及び(2)を用いて補正値を算出した。
図6(a)に実測したひずみ値のグラフを、図6(b)に補正値のグラフを示した。
さらに、前記恒温恒湿装置を用いたJIS法に準拠した方法で測定した乾燥収縮ひずみ値(材齢7日、28日、56日、91日、182日)を各グラフに白丸で示した。
図6の結果から、実測のひずみ値に比べて、グラフ(b)の補正後のひずみ値の方が、より恒温恒湿装置を用いてJIS法によって測定したひずみ値と近いことがわかる。
(平均誤差の測定)
表1に記載の配合のコンクリートで前記と同様の供試体を15個作製し、前記簡易乾燥収縮試験装置による乾燥収縮ひずみの測定と同様の方法で28日におけるひずみを測定した。各実測ひずみの値から、前記式(1)(2)を用いて、補正値を算出した。
JIS法による28日の実測ひずみ値と、前記各実測ひずみの値と平均誤差は41×10-6であったが、補正値とJIS法による実測ひずみ値との平均誤差は21×10-6であった。
すなわち、補正値は、JIS法による実測ひずみ値と近い値であったことが明らかである。
《長期材齢におけるひずみの予測》
前記表1のケース3の配合で作製したコンクリート供試体を用いて、前記簡易乾燥収縮試験装置を用いて乾燥収縮ひずみを材齢28日まで測定した。
28日まで測定したひずみの値(図7のグラフの実線)から補正値を算出し、さらに、前記式(3)を用いて、tについての関数から回帰曲線を得た(図7の点線)。かかる回帰曲線を用いて材齢182日(t=182)のひずみ予測値を予測した。
一方、前記恒温恒湿装置を用いてJIS A 1129の方法に準拠して測定した材齢7日、28日、56日、91日、182日におけるひずみの値を図7のグラフに白丸で示した。
図7に示す結果から、乾燥収縮ひずみを予測する関数のグラフと、実際に恒温恒湿室においてJIS A 1129に準拠した方法で測定した乾燥収縮ひずみとは、略一致していることが明らかである。すなわち、短期間の測定データおよび補正値を用いることで比較的長期間の乾燥収縮ひずみを精度よく予測できる。
また、表1に示すケース3〜15の各配合のコンクリートの乾燥収縮ひずみの値を、前記簡易収縮試験装置を用いてそれぞれ材齢28〜96日まで測定し、さらに式(1)(2)を用いて補正値を測定した結果から、前記式(3)を用いてそれぞれのコンクリートの182日のひずみを予測した。
かかる予測ひずみ値と、同じコンクリート供試体を実際に前記と同様にしてJIS法に準拠して恒温恒湿室で測定した乾燥収縮ひずみとの対比を図8に示した。
この時の各予測ひずみ値と恒温恒湿装置における各実測ひずみ値とでは、平均誤差が38×10-6であった。

Claims (2)

  1. 含水状態の水硬性材料を空間に設置し、所定期間における異なる材齢tの前記水硬性材料のひずみの値ε1(t)を測定するひずみ実測工程と、
    前記空間の相対湿度を所定間隔で複数回測定する湿度測定工程と、
    前記所定期間を連続する2回以上の相対湿度の測定時を含む日数Aで区切って単位区間を設定し、前記単位区間ごとに前記相対湿度を平均した平均湿度hnを求める平均湿度算出工程と、
    前記平均湿度hnが、所定の範囲からはずれている単位区間については下記式(1)によって湿度補正値αnを求め、前記平均湿度が所定の範囲内の単位区間については湿度補正値αnを1とする湿度補正値算出工程と、

    αn=[1.28×{1−(hn/100)3}]-1・・(1)
    αn:n番目の単位区間における湿度補正値
    n:n番目の単位区間における平均湿度(%)

    1番目(n=1)の単位区間に属する材齢t(tは1〜A)の前記ひずみの値ε1(t)については、1番目の単位区間の湿度補正値α1を乗じて補正値ε3(t)を算出し、
    2番目以降(n≧2)の単位区間に属する材齢t(tはA+1以上)の前記ひずみの値ε1(t)については、該ひずみの値ε1(t)と、該当する単位区間の湿度補正値αnと、一つ前の単位区間の最終日{A×(n−1)}における補正値ε3{A×(n−1)}及びひずみの値ε1{A×(n−1)}とを下記式(2)に当てはめ、補正値ε3(t)を算出して各ひずみの値ε1(t)を補正する補正値算出工程とを備えた、水硬性材料のひずみ測定方法。

    ε3(t)=αn×ε1(t)+[ε3{A×(n−1)}−αn×ε1{A×(n−1)}]・・(2)
    (但し、n≧2)
  2. 前記水硬性材料がコンクリートであり、前記所定の範囲が、温度18℃以上22℃以下の温度範囲における相対湿度55%以上65%以下の範囲である請求項1に記載の水硬性材料のひずみ測定方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2018173400A (ja) * 2017-01-16 2018-11-08 太平洋セメント株式会社 乾燥収縮ひずみ測定装置、乾燥収縮ひずみ測定方法、および乾燥収縮ひずみ推定方法
JP2019007842A (ja) * 2017-06-26 2019-01-17 太平洋セメント株式会社 コンクリートの乾燥収縮ひずみの予測方法、およびコンクリートの乾燥収縮応力の予測方法

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