JP4078595B2

JP4078595B2 - RFID tag, concrete test piece including the tag, and manufacturing method thereof

Info

Publication number: JP4078595B2
Application number: JP2002273446A
Authority: JP
Inventors: 貴則遠藤; 聡寺下; 誠朗八幡; 隆土田
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2002-09-19
Filing date: 2002-09-19
Publication date: 2008-04-23
Anticipated expiration: 2022-09-19
Also published as: JP2004109002A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、実装されたＩＣチップに対して非接触でデータの読み書きを行うＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムに関し、特に、コンクリート試験片に埋め込むＲＦＩＤタグ及び該タグが埋め込まれたコンクリート試験片とその製造方法並びにコンクリート品質管理用ＲＦＩＤシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
建築材料として広く用いられるコンクリートは、コンクリート敷設時に同一材料で形成されたコンクリートブロックの試験片を用いてＪＩＳに基づく圧縮強度試験が実施され、その品質が確認される。例えば、ＪＩＳ１１３２では、コンクリート強度試験用供試体（以下、コンクリート試験片と称する。）の作り方が定められており、コンクリート試験片や型枠の寸法、精度、表面の平面度、キャッピング方法等について詳細に規定されている。
【０００３】
具体的には、コンクリート試験片の高さは直径の２倍以上、直径は粗骨材の最大寸法の３倍以上とされ、径の標準寸法は１０ｃｍ、１２．５ｃｍ、１５ｃｍでその寸法差は径は０．５％以内、高さは５％以内、角度は９０°±０．５°以内と定められている。また、コンクリートは２層以上に分けて入れ、突き棒を用いて１０ｃｍ^２に１回以上の割合で突き固め、コンクリート試験片の上面は研削又はキャッピングを行うと定められている。
【０００４】
このキャッピングの方法としては、セメントペーストキャッピングとアンボンドキャッピングとがあり、セメントペーストキャッピングは、ベースとなるコンクリート上部に所定の水セメント比のセメントペーストを盛り、その上に薄紙やプラスチックの薄板を挟んで厚さ６ｍｍ以上のガラスを押しつける方法であり、アンボンドキャッピングは、こて仕上げしたままの状態の試験片にゴムパッドを挿入した鋼製キャップを被せる方法である。従来はセメントペーストキャッピングが広く用いられていたが、アンボンドキャッピングでは、鋼製キャップを被せるだけでセメントペーストキャッピングと同等の圧縮強度試験結果が得られることから近年使用されるようになってきている。
【０００５】
このようにＪＩＳに基づいて製作されたコンクリート試験片を用いて圧縮強度試験を行う場合、所定の期間養生した後、養生槽からコンクリート試験片を取り出して圧縮強度試験が行われるため、コンクリート試験片を容易に識別できるように、従来はコンクリート試験片の表面にペンキ等でマークを付けていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ペンキ等のマークで表示可能な情報は資料Ｎｏ等に限られ、コンクリートの品質や圧縮強度試験に関連する多くの情報を記載することはできない。また、コンクリート試験片の表面にマーキングする方法では、養生中に剥げてしまったり、汚染等により読み取りが困難となる場合もある。
【０００７】
一方、近年、ＩＣチップを備えたタグとリーダ／ライタ（又はリーダ）との間でデータの交信を行うＲＦＩＤシステムが普及している。このＲＦＩＤシステムは、タグ及びリーダ／ライタの各々に備えたアンテナを用いてデータの交信を行うため、タグをリーダ／ライタから数ｃｍ乃至数十ｃｍ離しても通信可能であり、汚れ等に強いという特徴から様々な分野に利用されるようになってきており、上記コンクリート試験片の管理に用いることもできる。例えば、タグをコンクリート試験片の表面に張り付ければタグのＩＣチップに豊富な情報を記録することはできるが、単にコンクリート試験片にタグを張り付けるだけでは、取り扱い中にタグが破損してしまったり、剥がれてしまう可能性がある。
【０００８】
そこで、コンクリートブロック内部にＲＦＩＤ用タグを埋め込んでコンクリート試験片を識別する方法が考えられる。しかしながら、上述したようにコンクリートブロックは突き棒で突き固めながら製作されるため、タグをコンクリート本体に入れると、突き固め中に破損してしまったり、設置位置がずれて良好な通信状態が保てなくなってしまうという問題が生じる。また、コンクリートは強アルカリ溶液を含んでいるため、タグはアルカリ耐性の高い構造としなければならず、更に圧縮強度試験に誤差が生じないようなタグの構造やコンクリート試験片への埋設方法を案出しなければならない。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、コンクリート試験片に埋設して使用することができるＲＦＩＤ用タグ及び該タグが埋設されたコンクリート試験片とその製造方法並びにコンクリート品質管理用ＲＦＩＤシステムを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のＲＦＩＤタグは、アンテナコイル及びコンデンサからなる共振回路とＩＣチップとを備える平板状のＲＦＩＤタグであって、前記アンテナコイルは、絶縁性フィルム上の圧延銅箔をエッチングして形成されたものであり、前記ＲＦＩＤタグは、コンクリートブロックに埋設して使用され、前記アンテナコイルは、前記絶縁性フィルムの外周部分に形成され、前記アンテナコイルの内側領域には、前記絶縁性フィルムを貫通する孔を有するものである。
【００１３】
また、本発明の圧縮強度試験用コンクリート試験片は、上記記載のＲＦＩＤタグが、内部に埋設されてなるものである。
【００１４】
本発明においては、前記ＲＦＩＤタグは、前記コンクリート試験片の上面と略平行、かつ、上面から所定の深さ位置に埋設されていることが好ましい。
【００１５】
また、本発明においては、前記コンクリート試験片は、前記ＲＦＩＤタグ下層のベースとなるコンクリートと、該ＲＦＩＤタグ上層のキャップとなるコンクリートで構成され、前記キャップとなるコンクリートは、前記ベースとなるコンクリートよりも圧縮強度の弱い材料で構成されるものとすることができる。
【００１８】
このように、本発明は、プラスチックフィルム等の絶縁性フィルムの外周部分に、コンクリート中の強アルカリ溶液に耐性のある圧延銅箔等からなる渦巻き状のアンテナコイルが形成され、必要に応じてアンテナコイルの内側部分に貫通孔や重錐を設けた平板状のタグを用い、型枠にコンクリートの大部分を入れて突き固めた後、平板状のタグをコンクリート上面に置き、更に残りのコンクリートやキャッピングコンクリートを型枠に流し込むことにより、コンクリート試験片内部にタグを埋設することができ、タグによりコンクリート試験片を確実に識別することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明に係るＲＦＩＤタグは、その好ましい一実施の形態において、プラスチックフィルム等の絶縁性フィルム上の圧延銅箔等を渦巻き状にエッチングして形成されたアンテナコイルを備え、必要に応じて、アンテナコイルの内側領域に、プラスチックフィルムを貫通する孔や、タグの平均密度をコンクリートの密度よりも大きくして浮き上がりを防止するための重錐を設けたものであり、型枠にコンクリートを突き固めながら注入したのち、上記タグを設置し、その上にベースとなるコンクリートよりも圧縮強度の弱いキャッピングコンクリートを流し込んでコンクリート試験片を形成することにより、突き棒によりタグを破損することなく、コンクリート試験片上部の所定の位置にタグを埋設することができ、これによりコンクリート試験片を確実に識別することができる。
【００２０】
【実施例】
上記した本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の実施例について説明する。
【００２１】
［実施例１］
まず、本発明の第１の実施例に係るコンクリート試験片に埋設するＲＦＩＤタグ及びコンクリート試験片の製造方法について、図１乃至図４を参照して説明する。図１は、本発明のＲＦＩＤシステムの構成を示す図であり、図２及び図３は、本実施例のＲＦＩＤタグの構造を模式的に示す図である。また、図４は、コンクリート試験片にタグを埋設する方法を示す工程図である。
【００２２】
図１に示すように、本実施例のＲＦＩＤシステム１は、リーダ／ライタ用アンテナ４を用いてデータの交信を行うリーダ／ライタ３と、コンクリートの敷設時に同時に形成されるコンクリート試験片５と、コンクリート試験片５の上部に上面と略平行に埋め込まれる平板状のタグ２とからなり、リーダ／ライタ３には、送受信信号を変換するための受信回路３ａ及び送信回路３ｂと、送受信信号をデコードするためのＣＰＵ３ｃとを備え、タグ２の共振周波数とリーダ／ライタ用アンテナ４の共振周波数をキャリア周波数に合わせることによりデータの交信が行われる。
【００２３】
また、図２に示すように、本実施例のタグ２は、例えば、プラスチックフィルム等のベース２ｂに接着された圧延銅箔を渦巻き状にエッチングして形成したアンテナコイル２ａと、ベース２ｂの所定の位置に形成されるコンデンサ（図示せず）とで共振回路を構成し、共振回路にはデータの記憶、演算処理を行うＩＣチップ（図示せず）が接続されている。
【００２４】
ここで、コンクリートには強アルカリ溶液が含まれており、タグ２をプラスチックの膜で覆ったり塗布する等の方法で表面を保護するとしてもコンクリートの強アルカリ溶液の浸透を完全に防止することは困難であり、アンテナコイル２ａが腐食される恐れがある。そこで、本実施例では、強アルカリに対する耐久性の高い圧延銅箔を用いている。なお、アンテナコイル２ａの材料は圧延銅箔に限定されず、コンクリート中で腐食されにくい材料であればよく、アンテナコイル２ａの形成方法は、ベース２ｂに接着された導体をエッチングする方法に限らず、ベース２ｂ上に１又は複数巻のアンテナパターンを形成できる方法であればよい。
【００２５】
また、コンクリート試験片５を用いた圧縮強度試験はタグ２が埋設された状態で行われるため、タグ２の介在により圧縮強度が変化しないようにすることが望ましい。そのためにはタグ２の径を小さくしたり、図３に示すように、アンテナコイル２ａ内側の略中心部にベース２ｂを貫通する所定の大きさの孔２ｃを設け、タグ２の面積を極力小さくしてタグ２の影響を小さくすればよい。
【００２６】
なお、図２及び図３では、円板状のベース２ｂの外周部分に導体を配置してリング状のアンテナコイル２ａを形成しているが、タグ２の形状は図の構成に限定されず、例えば、ベース２ｂやアンテナコイル２ａを矩形状等にしてもよい。
【００２７】
そして、上記構造のタグ２をコンクリート試験片５上部の所定の位置に埋設するが、その際、コンクリート試験片５の内部に空気が混入するとコンクリートの強度が変化してしまうため、突き棒でつき固めながら型枠中にコンクリートを流し込む。従って、単に型枠中にタグ２を挿入しただけでは、突き棒によってタグ２が破損したり、設置位置がずれてしまう。そこで、本実施例では、以下に示すような方法でタグ２を埋設している。
【００２８】
図４はアンボンドキャッピングを用いる場合のタグ２の埋設方法の一部を示す工程図であり、左は斜視図、右は断面図である。まず、図４（ａ）に示すように、型枠６内の所定の位置まで突き棒でつき固めながらベースとなるコンクリート５ａを流し込む。このコンクリート５ａは１回で流し込んでも複数回に分けて流し込んでも良い。また、圧縮強度を正確に測定する観点から、ベースとなるコンクリート５ａの量を多くすることが好ましいが、量が多すぎると後の工程でタグ２を覆いきれなくなりタグ２が露出する恐れがあるため、流し込むコンクリート５ａの量はタグ２の形状や厚さ等を勘案して調整することが好ましい。
【００２９】
次に、図４（ｂ）に示すように、ベースとなるコンクリート５ａの上に、図２又は図３の構造のタグ２を配置する。その際、タグ２の位置が中心からずれると圧縮強度試験の結果に誤差が生じることが考えられるため、極力中心に設置することが好ましい。次に、図４（ｃ）に示すように、その上に残りのコンクリート５ａを流し込んでタグ２をコンクリート試験片５内に埋設する。そして、図４（ｄ）に示すように、コンクリート５ａの表面をこて等を用いて平坦にした後、コンクリート５ａ上部にゴムパッド７を介して鋼製キャップ８を被せてコンクリート試験片５が形成される。
【００３０】
このような方法で形成したコンクリート試験片５の動作を確認するために、以下の実験を行った。タグ２として、プラスチックフィルム上に接着された圧延銅箔を渦巻き状にエッチングして、１３．５６ＭＨｚで作動する直径２５ｍｍ、厚さ０．１７ｍｍ、巻き数５回のアンテナコイル２ａを形成し、そこにＩＣを取り付けた。また、プラスチックフィルムは中央部に直径１５ｍｍの孔２ｃを形成した。このタグの重さは０．１１ｇであり、見掛け密度は２．３ｇ／ｃｍ^３であった。
【００３１】
そして、直径１２５ｍｍ、高さ２５０ｍｍのコンクリート試験片５に図４に示す方法によりタグ２を埋め込んだところタグ２は良好に動作した。これに対して、タグ２をコンクリート試験片５の上面に接着材で取り付けた試料（比較例１）では、取り扱い中にタグ２が破損した。また、タグ２を型枠６中に入れ、突き棒で突き固めながらコンクリート５ａを入れた試料（比較例２）では、突き棒により破損したためと思われるが、タグ２の情報の読み取りはできなかった。
【００３２】
以上の結果より、ベースとなるコンクリートを突き棒で突き固めた後、タグ２を配置して、その上に残りのコンクリートを流し込む方法を用いることにより、コンクリート試験片５の表面にタグ２が露出したり、コンクリートの突き固めの際にタグ２が破損することがなく、また、コンクリート試験片５上部の所定の深さにタグ２を埋設することができるため、リーダ／ライタ用アンテナ４との安定した交信を実現することができる。
【００３３】
［実施例２］
次に、本発明の第２の実施例に係るコンクリート試験片の製造方法について、図５を参照して説明する。図５は、コンクリートブロック試験片にタグを埋設する方法を示す工程図である。
【００３４】
前記した第１の実施例では、型枠６内に所定の位置までコンクリート５ａを流し込んだ後、タグ２を設置し、その上から残りのコンクリート５ａを流し込んでコンクリート試験片５を製造したが、コンクリートの圧縮強度試験はタグ２を埋設した状態で行うため、ベースとなるコンクリートとキャップとなるコンクリートの間にタグ２が介在することによって圧縮強度の測定値が変動することが考えられる。そこで、本実施例では、キャッピングコンクリートをベースとなるコンクリートよりも圧縮強度の弱い材料を用いることにより圧縮強度試験の精度を高めている。
【００３５】
具体的には、第１の実施例と同様に、型枠６内の所定の位置まで、突き棒でつき固めながらコンクリート５ａを流し込み（図５（ａ）参照）、その上にタグ２を配置する（図５（ｂ）参照）。そして、図５（ｃ）に示すように、その上に更にキャッピングコンクリート５ｂ（例えば、セメントと粗骨材と水の配合を調整して圧縮強度を弱くしたコンクリート）を流し込んでタグ２をキャッピングコンクリート５ｂに埋設する。その後、表面を研削して所定の厚さのガラスを取り付けたり、ゴムパッド７を介して鋼製キャップ８を被せてコンクリート試験片５を形成する。
【００３６】
このような方法を用いることにより、コンクリート試験片５の圧縮強度の値はベースとなるコンクリート５ａの部分により決定されるため、タグ２が介在することによる圧縮強度の変動を防止することができる。
【００３７】
［実施例３］
次に、本発明の第３の実施例に係るＲＦＩＤタグについて、図６を参照して説明する。図６は、本実施例のＲＦＩＤタグの構造を模式的に示す図である。
【００３８】
前記した第１及び第２の実施例では、タグ２全体の平均密度は２．３ｇ／ｃｍ^３程度であるのに対し、コンクリートの密度は２．４ｇ／ｃｍ^３であり、タグ２を設置した状態でコンクリート５ａ又はキャッピングコンクリート５ｂを流し込むとタグ２が浮いてコンクリート試験片５の表面に露出してしまい、養生や圧縮強度試験の際にタグ２が破損してしまう場合がある。そこで、本実施例では、タグ２に重錐を取り付けてタグ２をコンクリート試験片５内部に確実に埋設できるようにしている。
【００３９】
具体的は、本実施例のタグ２は、図６に示すように、図２又は図３の構造のタグ２に、外径１８ｍｍ、内径１５ｍｍ、厚さ０．３ｍｍ程度の鉄板等からなる重錐９を接着して取り付けたものであり、重錐９を設置することにより、鉄板を含むタグ２の重さを０．３ｇ、見掛け密度を４．１ｇ／ｃｍ^３としてコンクリート５ａ又はキャッピングコンクリートよりも重くし、タグ２の浮き上がりを防止することができる。
【００４０】
ここで、重錐９としては金属が適当であるが、重錐９の取り付け位置によってはタグ２の共振周波数が変化する恐れがある。そこで、本実施例では、プラスチックフィルムの外周部分に渦巻き状に形成したアンテナコイル２ａの内側に、アンテナコイル２ａよりも小さい径の重錐９を配置することにより金属の影響を緩和し、また、重錐９には、一ヶ所以上、外径から内径に至るスリットを設けてリング状の重錐９に流れる電流を抑制している。なお、重錐９の材料としては任意の金属を用いることができるが、前記したようにコンクリートは強アルカリ溶液を含んでおり、アルカリ溶液に対して耐性の高い金属を用いる必要があり、また、タグ２の価格を低減するためには安価であることも重要である。このような条件を満たす金属として鉄を用いることが好ましい。
【００４１】
本実施例のコンクリート試験片５の動作を確認するために、上記構造のタグ２を第２の実施例で示す方法でコンクリート試験片５内に埋め込んだ。その結果、タグ２は正常に作動し、また、コンクリート試験片５表面にタグ２が露出することはなかった。これに対して、重錐９を設けないタグをキャッピング前のコンクリート試験片５の上面に配置してからキャッピングしたところ、タグは読み取り可能であったが、タグの表面がキャッピングコンクリート２ｂの表面に露出してしまう場合があった。
【００４２】
以上の結果から、アンテナコイル２ａよりも小さい径の鉄等の重錐９をアンテナコイル２ａ内側に設けることによって、キャッピング時にタグ２を確実にコンクリート中に埋設することができ、また、タグ２の浮き上がりがないため作業性を向上させることができる。
【００４３】
［実施例４］
次に、本発明の第４の実施例に係るコンクリート品質管理用ＲＦＩＤシステムについて、図７及び図８を参照して説明する。図７は、本実施例に係るコンクリート品質管理用ＲＦＩＤシステムの構成を模式的に示す図であり、図８は、その管理手順を示すフローチャート図である。
【００４４】
前記した第１乃至第３の実施例では、コンクリートブロック試験片５に埋設するタグ２の構造及びコンクリートブロック試験片５の製造方法について説明したが、本発明の構成では、タグ２のＩＣチップに豊富な情報を書き込むことができ、また、リーダ／ライタ３で読み取った情報をそのまま通信ネットワークを介してサーバに記憶してデータベースとして利用することができる。そこで、本実施例では、本発明のタグ２を埋設したコンクリート試験片のデータを管理するシステムを構築し、コンクリートの品質管理を可能としている。
【００４５】
具体的には、図７に示すように、本実施例のコンクリート品質管理システム１０は、コンクリートの敷設及びコンクリート試験片５に本発明のタグ２を埋設するプラント１１と、コンクリート試験片５を用いて圧縮強度試験を行う試験室１２と、注文情報やコンクリート試験片の識別情報、圧縮強度試験データ等の情報を記憶する管理サーバ１３と、該情報を利用する顧客１４とが通信ネットワーク１５を介して接続されている。また、プラント１１及び試験室１２にはリーダ／ライタ３を備えている。なお、リーダ／ライタ３で読み取ったタグ２の情報が自動的に管理サーバ１３に送信され、管理サーバ１３でこれらの情報を関連付けて記憶する構成としてもよい。
【００４６】
このような構成のシステムを用いたコンクリートの品質管理手順について図８を参照して説明する。まず、プラント１１は、納品書に印刷されているバーコードより受注番号を取得し、一方、リーダ／ライタ３を用いてタグ２からＩＤ番号を取得し、受注番号とタグＩＤとの対応付けを行い（ステップＳ１０１）、その情報をサーバ１３に登録する（ステップＳ１０２）。その後、コンクリートの敷設を行う際に、前記した第１及び第３の実施例で示す構造のタグ２を第１及び第２の実施例で示す方法を用いてコンクリート試験片５の内部に埋設する（ステップＳ１０３）。
【００４７】
次に、プラント１１からコンクリート試験片５を回収した試験室１２では、リーダ／ライタ３を用いてタグ２に記録されている情報を読み取った後（ステップＳ１０４）、現場Ｎｏや採取日、試験日等の情報をコンクリート試験片５に印刷する（ステップＳ１０５）。次に、ＪＩＳで定められた期間養生した後（ステップＳ１０６）、印刷された情報を参照して養生槽からコンクリート試験片５を取り出し、タグ２に記録されている情報を読み取った後（ステップＳ１０７）、圧縮強度試験を実施する（ステップＳ１０８）。そして、圧縮強度試験データを通信ネットワーク１５を介して管理サーバ１３に送信する（ステップＳ１０９）。
【００４８】
一方、顧客１４は予め与えられたＩＤ、パスワードを用いて管理サーバ１３にアクセスし、管理サーバ１３内に記憶された注文情報、ＲＦＩＤタグ情報、圧縮強度試験データ等を読み出し（ステップＳ１１０）、コンクリートの品質管理を行う。
【００４９】
このように、本発明のコンクリート品質管理システム１０では、コンクリートブロック試験片５に埋設されたタグ２に豊富な情報を記録することができ、かつ、リーダ／ライタ３で読み取った情報をそのまま管理サーバ１３に記憶することができるため、圧縮強度試験に関連する情報を簡単にデータベース化することができ、ｗｅｂ上でこれらの情報を閲覧してコンクリートの品質管理に役立てることができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＲＦＩＤタグ及び該タグを埋設したコンクリート試験片とその製造方法並びにコンクリート品質管理システムによれば下記記載の効果を奏する。
【００５１】
本発明の第１の効果は、コンクリート試験片を確実に識別することができるということである。
【００５２】
その理由は、タグのアンテナコイルをプラスチックフィルム上に形成した圧延銅箔をエッチングして形成することにより、タグをコンクリート中に動作させることができるからである。
【００５３】
また、本発明の第２の効果は、タグを破損させることなく、確実にコンクリートブロック試験片に埋設することができるということである。
【００５４】
その理由は、型枠にコンクリートの大部分を入れた後、平板状のタグを上面に置き、その上に残りのコンクリートやキャッピングコンクリートを流し込む方法を用いることにより、突き固め中の破損や位置ずれを防止することができるからである。また、タグのアンテナコイル内側に所定の重量の重錐を設け、タグの浮き上がりを防止しているからである。
【００５５】
また、本発明の第３の効果は、コンクリート試験片の圧縮強度を正確に測定することができるということである。
【００５６】
その理由は、タグの中心部に貫通孔を設けてタグの影響を緩和したり、コンクリート試験片の上側にベースとなるコンクリートよりも圧縮強度の弱いキャッピングコンクリートを注入してタグを埋設しているからである。
【００５７】
また、本発明の第４の効果は、圧縮強度試験に関連する情報を有効に利用し、コンクリートの品質管理を行うことができるということである。
【００５８】
その理由は、受注番号等の注文情報や採取日、試験日、圧縮強度試験データ等の圧縮強度試験に関連する情報をサーバに送信してデータベース化することにより、通信ネットワークを用いてこれらの情報を閲覧することができ、コンクリートの品質管理に役立てることができるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＲＦＩＤシステムの構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係るＲＦＩＤタグの構造を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はＡ−Ａ′線における断面図である。
【図３】本発明の第１の実施例に係るＲＦＩＤタグの構造を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はＢ−Ｂ′線における断面図である。
【図４】本発明の第１の実施例に係るコンクリート試験片の製造手順の一部を示す工程図（アンボンドキャッピング）である。
【図５】本発明の第２の実施例に係るコンクリート試験片の製造手順の一部を示す工程図（セメントペーストキャッピング）である。
【図６】本発明の第３の実施例に係るＲＦＩＤタグの構造を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はＣ−Ｃ′線における断面図である。
【図７】本発明の第４の実施例に係るコンクリート試験片管理システムの構成を模式的に示す図である。
【図８】本発明の第４の実施例に係るコンクリート試験片管理手順を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
１ＲＦＩＤシステム
２タグ
２ａ導体
２ｂベース
２ｃ貫通孔
２ｄ重錐
３リーダ／ライタ
３ａ受信回路
３ｂ送信回路
３ｃＣＰＵ
４リーダ／ライタ用アンテナ
５コンクリート試験片
５ａコンクリート（ベース）
５ｂコンクリート（キャッピング）
６型枠
７ゴムパッド
８鋼製キャップ
９重錐
１０コンクリート試験片管理システム
１１プラント
１２試験室
１３管理サーバ
１４顧客
１５通信ネットワーク[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an RFID (Radio Frequency Identification) system for reading and writing data in a non-contact manner with respect to an mounted IC chip, and more particularly, an RFID tag embedded in a concrete test piece, a concrete test piece in which the tag is embedded, and its The present invention relates to a manufacturing method and an RFID system for concrete quality control.
[0002]
[Prior art]
Concrete that is widely used as a building material is subjected to a compressive strength test based on JIS using concrete block test pieces formed of the same material at the time of concrete laying, and its quality is confirmed. For example, JIS1132 defines how to prepare concrete strength test specimens (hereinafter referred to as concrete specimens), and details such as the dimensions and precision of concrete specimens and molds, surface flatness, and capping methods. It is stipulated in.
[0003]
Specifically, the height of the concrete test piece is at least twice the diameter, the diameter is at least three times the maximum size of the coarse aggregate, and the standard diameter is 10 cm, 12.5 cm, and 15 cm. The diameter is set within 0.5%, the height within 5%, and the angle within 90 ° ± 0.5 °. In addition, concrete is divided into two or more layers, and is squeezed at a rate of one or more times per 10 cm ² using a stick, and the upper surface of the concrete test piece is determined to be ground or capped.
[0004]
This capping method includes cement paste capping and unbonded capping. In cement paste capping, a cement paste with a predetermined water-cement ratio is placed on top of the base concrete, and a thin paper or plastic sheet is sandwiched between them. This is a method of pressing a glass having a thickness of 6 mm or more. Unbonded capping is a method in which a steel cap with a rubber pad inserted is put on a test piece that has been finished with a trowel. Conventionally, cement paste capping has been widely used. However, unbonded capping has come to be used in recent years because a compressive strength test result equivalent to cement paste capping can be obtained simply by covering with a steel cap.
[0005]
When a compressive strength test is performed using a concrete test piece manufactured in accordance with JIS in this manner, the concrete test piece is taken out of the curing tank and then subjected to the compressive strength test after curing for a predetermined period. In the past, the surface of a concrete specimen was marked with paint or the like so that it could be easily identified.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the information that can be displayed with marks such as paint is limited to the document No. and the like, and a lot of information related to the quality of concrete and the compressive strength test cannot be described. Moreover, in the method of marking on the surface of a concrete test piece, it may be peeled off during curing, or reading may be difficult due to contamination or the like.
[0007]
On the other hand, in recent years, RFID systems that perform data communication between a tag having an IC chip and a reader / writer (or reader) have become widespread. Since this RFID system performs data communication using an antenna provided in each of the tag and the reader / writer, communication is possible even if the tag is separated from the reader / writer by several centimeters to several tens of centimeters, and is resistant to dirt and the like. Because of this feature, it has come to be used in various fields, and can also be used for the management of the concrete specimen. For example, if a tag is attached to the surface of a concrete specimen, abundant information can be recorded on the IC chip of the tag. However, simply attaching a tag to a concrete specimen may damage the tag during handling. There is a possibility of peeling.
[0008]
Therefore, a method of identifying a concrete test piece by embedding an RFID tag inside a concrete block is conceivable. However, as described above, the concrete block is manufactured while tamping with a stick, so if the tag is inserted into the concrete body, it may be damaged during tamping, or the installation position may shift and maintain a good communication state. The problem of disappearing arises. In addition, since concrete contains a strong alkali solution, the tag must have a structure with high alkali resistance, and a tag structure and a method of embedding in a concrete test piece so as not to cause an error in the compressive strength test are proposed. I have to put it out.
[0009]
The present invention has been made in view of the above problems, and its main object is to provide an RFID tag that can be used by being embedded in a concrete test piece, a concrete test piece in which the tag is embedded, and its manufacture. It is to provide a method and an RFID system for concrete quality control.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an RFID tag of the present invention is a flat RFID tag including a resonant circuit including an antenna coil and a capacitor and an IC chip, and the antenna coil is a rolled copper foil on an insulating film. The RFID tag is used by being embedded in a concrete block, the antenna coil is formed on an outer peripheral portion of the insulating film, and an inner region of the antenna coil is It has a hole penetrating the insulating film .
[0013]
Moreover, the concrete test piece for compressive strength test of the present invention is one in which the RFID tag described above is embedded inside.
[0014]
In the present invention, it is preferable that the RFID tag is embedded substantially parallel to the upper surface of the concrete test piece and at a predetermined depth from the upper surface.
[0015]
In the present invention, the concrete test piece is composed of a concrete serving as a base for the lower layer of the RFID tag and a concrete serving as a cap for the upper layer of the RFID tag, and the concrete serving as the cap is more than the concrete serving as the base. Also, it can be made of a material having a low compressive strength.
[0018]
Thus, in the present invention, a spiral antenna coil made of rolled copper foil or the like resistant to a strong alkaline solution in concrete is formed on the outer peripheral portion of an insulating film such as a plastic film, and an antenna is provided as necessary. Use a flat plate tag with through holes and heavy cones on the inner part of the coil, put most of the concrete into the formwork and harden it, place the flat tag on the top surface of the concrete, and then add the remaining concrete and By pouring the capping concrete into the mold, the tag can be embedded inside the concrete test piece, and the concrete test piece can be reliably identified by the tag.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In a preferred embodiment, the RFID tag according to the present invention includes an antenna coil formed by spirally etching a rolled copper foil or the like on an insulating film such as a plastic film, and if necessary, an antenna. The inner area of the coil is provided with holes penetrating the plastic film and a heavy cone to prevent the lifting by making the average density of the tag larger than the density of the concrete. After the injection, the above-mentioned tag is installed, and capping concrete having a lower compressive strength than the base concrete is poured onto it to form a concrete test piece. The tag can be embedded in a predetermined position on the top, which allows concrete testing It is possible to reliably identify the pieces.
[0020]
【Example】
In order to describe the above-described embodiment of the present invention in more detail, examples of the present invention will be described.
[0021]
[Example 1]
First, an RFID tag embedded in a concrete test piece according to a first embodiment of the present invention and a method for manufacturing the concrete test piece will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an RFID system according to the present invention, and FIGS. 2 and 3 are diagrams schematically showing a structure of an RFID tag according to the present embodiment. FIG. 4 is a process diagram showing a method for embedding a tag in a concrete test piece.
[0022]
As shown in FIG. 1, the RFID system 1 of this embodiment includes a reader / writer 3 that performs data communication using a reader / writer antenna 4, a concrete test piece 5 that is simultaneously formed when concrete is laid, It consists of a flat tag 2 embedded in the upper part of the concrete test piece 5 substantially in parallel with the upper surface. The reader / writer 3 decodes the transmission / reception signal with a reception circuit 3a and a transmission circuit 3b for converting the transmission / reception signal. The CPU 3c is configured to perform data communication by matching the resonance frequency of the tag 2 and the resonance frequency of the reader / writer antenna 4 with the carrier frequency.
[0023]
In addition, as shown in FIG. 2, the tag 2 of this embodiment includes, for example, an antenna coil 2a formed by spirally etching a rolled copper foil bonded to a base 2b such as a plastic film, and a predetermined base 2b. A resonance circuit is constituted by a capacitor (not shown) formed at the position of, and an IC chip (not shown) for storing data and performing arithmetic processing is connected to the resonance circuit.
[0024]
Here, the concrete contains a strong alkali solution, and even if the surface is protected by a method such as covering or coating the tag 2 with a plastic film, it is possible to completely prevent the penetration of the strong alkali solution of the concrete. It is difficult and the antenna coil 2a may be corroded. Therefore, in this embodiment, a rolled copper foil having high durability against strong alkali is used. The material of the antenna coil 2a is not limited to rolled copper foil, and any material that does not easily corrode in concrete may be used. The method of forming the antenna coil 2a is not limited to the method of etching the conductor bonded to the base 2b. Any method can be used as long as one or a plurality of antenna patterns can be formed on the base 2b.
[0025]
Moreover, since the compressive strength test using the concrete test piece 5 is performed in a state where the tag 2 is embedded, it is desirable that the compressive strength does not change due to the presence of the tag 2. For this purpose, the diameter of the tag 2 is reduced, or as shown in FIG. 3, a hole 2c having a predetermined size penetrating the base 2b is provided in the substantially central portion inside the antenna coil 2a, thereby reducing the area of the tag 2 as much as possible. Thus, the influence of the tag 2 may be reduced.
[0026]
2 and 3, the conductor is arranged on the outer periphery of the disc-shaped base 2b to form the ring-shaped antenna coil 2a. However, the shape of the tag 2 is not limited to the configuration shown in the figure. For example, the base 2b and the antenna coil 2a may be rectangular.
[0027]
The tag 2 having the above structure is embedded in a predetermined position above the concrete test piece 5. At that time, if air enters the concrete test piece 5, the strength of the concrete changes. Pour concrete into the formwork while hardening. Therefore, if the tag 2 is simply inserted into the mold, the tag 2 is damaged or the installation position is shifted by the stick. Therefore, in this embodiment, the tag 2 is embedded by the following method.
[0028]
FIG. 4 is a process diagram showing a part of the method for embedding the tag 2 in the case of using unbonded capping, in which the left is a perspective view and the right is a sectional view. First, as shown in FIG. 4 (a), concrete 5a serving as a base is poured into a predetermined position in the mold 6 while being clamped with a stick. The concrete 5a may be poured once or divided into a plurality of times. Further, from the viewpoint of accurately measuring the compressive strength, it is preferable to increase the amount of the concrete 5a serving as a base. However, if the amount is too large, the tag 2 may not be covered in a later step and the tag 2 may be exposed. Therefore, it is preferable to adjust the amount of the concrete 5a to be poured in consideration of the shape and thickness of the tag 2.
[0029]
Next, as shown in FIG. 4B, the tag 2 having the structure shown in FIG. 2 or 3 is placed on the concrete 5a serving as a base. At that time, if the position of the tag 2 is deviated from the center, an error may occur in the result of the compressive strength test. Next, as shown in FIG. 4 (c), the remaining concrete 5 a is poured thereon to embed the tag 2 in the concrete test piece 5. Then, as shown in FIG. 4 (d), the surface of the concrete 5a is flattened using a trowel or the like, and then a concrete cap 5 is formed by covering the concrete 5a with a steel cap 8 via a rubber pad 7. Is done.
[0030]
In order to confirm the operation of the concrete test piece 5 formed by such a method, the following experiment was performed. As the tag 2, a rolled copper foil bonded on a plastic film is spirally etched to form an antenna coil 2a having a diameter of 25 mm, a thickness of 0.17 mm, and a number of turns of 5 that operates at 13.56 MHz. IC was attached to. The plastic film was formed with a hole 2c having a diameter of 15 mm in the center. The tag weighed 0.11 g and the apparent density was 2.3 g / cm ³ .
[0031]
When the tag 2 was embedded in the concrete test piece 5 having a diameter of 125 mm and a height of 250 mm by the method shown in FIG. 4, the tag 2 operated well. On the other hand, in the sample (Comparative Example 1) in which the tag 2 was attached to the upper surface of the concrete test piece 5 with an adhesive, the tag 2 was damaged during handling. In addition, in the sample (Comparative Example 2) in which the concrete 2a was put while the tag 2 was put into the mold 6 and hardened with the stick, it seems that it was damaged by the stick, but the information of the tag 2 could not be read. It was.
[0032]
Based on the above results, the tag 2 is exposed on the surface of the concrete test piece 5 by using a method in which the base concrete is squeezed with a stick and then the tag 2 is arranged and the remaining concrete is poured thereon. The tag 2 is not damaged when the concrete is tamped, and the tag 2 can be embedded at a predetermined depth above the concrete test piece 5. Stable communication can be realized.
[0033]
[Example 2]
Next, a concrete test piece manufacturing method according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a process diagram showing a method of embedding a tag in a concrete block test piece.
[0034]
In the first embodiment described above, the concrete 5a was poured into the mold 6 to a predetermined position, then the tag 2 was installed, and the remaining concrete 5a was poured from above to produce the concrete test piece 5, Since the compressive strength test of concrete is performed in a state where the tag 2 is embedded, it is conceivable that the measured value of the compressive strength varies due to the tag 2 being interposed between the concrete as the base and the concrete as the cap. Therefore, in this embodiment, the accuracy of the compressive strength test is increased by using a material whose compressive strength is weaker than that of concrete based on capping concrete.
[0035]
Specifically, as in the first embodiment, the concrete 5a is poured into a predetermined position in the mold 6 while being pressed with a stick (see FIG. 5A), and the tag 2 is disposed thereon. (See FIG. 5B). And as shown in FIG.5 (c), capping concrete 5b (For example, the concrete which adjusted the mixing | blending of cement, coarse aggregate, and water, and weakened compressive strength) was poured on it, and the tag 2 is capped concrete. Embedded in 5b. Thereafter, the surface is ground to attach a glass having a predetermined thickness, or a steel cap 8 is put on the rubber pad 7 to form the concrete test piece 5.
[0036]
By using such a method, the value of the compressive strength of the concrete test piece 5 is determined by the portion of the concrete 5a serving as a base, so that fluctuation of the compressive strength due to the tag 2 being interposed can be prevented.
[0037]
[Example 3]
Next, an RFID tag according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram schematically showing the structure of the RFID tag of this embodiment.
[0038]
In the first and second embodiments described above, the average density of the entire tag 2 is about 2.3 g / cm ³ , whereas the density of concrete is 2.4 g / cm ³ , and the tag 2 is installed. When the concrete 5a or the capping concrete 5b is poured in the state, the tag 2 floats and is exposed on the surface of the concrete test piece 5, and the tag 2 may be damaged during the curing or compressive strength test. Therefore, in this embodiment, a heavy cone is attached to the tag 2 so that the tag 2 can be reliably embedded in the concrete test piece 5.
[0039]
Specifically, as shown in FIG. 6, the tag 2 of this embodiment is overlapped with the tag 2 having the structure of FIG. 2 or FIG. 3 by an iron plate having an outer diameter of 18 mm, an inner diameter of 15 mm, and a thickness of about 0.3 mm. By attaching the pyramid 9, the weight 2 of the tag 2 including the iron plate is set to 0.3 g and the apparent density is 4.1 g / cm ³ from the concrete 5a or the capping concrete. And the tag 2 can be prevented from lifting.
[0040]
Here, metal is suitable for the heavy cone 9, but the resonance frequency of the tag 2 may change depending on the mounting position of the heavy cone 9. Therefore, in this embodiment, the influence of the metal is alleviated by arranging a heavy cone 9 having a diameter smaller than that of the antenna coil 2a inside the antenna coil 2a formed in a spiral shape on the outer peripheral portion of the plastic film, The heavy cone 9 has one or more slits extending from the outer diameter to the inner diameter to suppress the current flowing through the ring-shaped heavy cone 9. In addition, although any metal can be used as the material of the heavy cone 9, the concrete contains a strong alkaline solution as described above, and it is necessary to use a metal having high resistance to the alkaline solution. In order to reduce the price of the tag 2, it is also important to be inexpensive. It is preferable to use iron as a metal that satisfies such conditions.
[0041]
In order to confirm the operation of the concrete test piece 5 of this example, the tag 2 having the above structure was embedded in the concrete test piece 5 by the method shown in the second example. As a result, the tag 2 operated normally, and the tag 2 was not exposed on the surface of the concrete test piece 5. On the other hand, when the tag without the heavy cone 9 was placed on the upper surface of the concrete test piece 5 before capping and then capped, the tag was readable, but the surface of the tag was placed on the surface of the capping concrete 2b. In some cases, it was exposed.
[0042]
From the above results, by providing a heavy cone 9 such as iron having a diameter smaller than that of the antenna coil 2a inside the antenna coil 2a, the tag 2 can be reliably embedded in the concrete during capping. Since there is no lifting, workability can be improved.
[0043]
[Example 4]
Next, a concrete quality control RFID system according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a diagram schematically showing the configuration of the concrete quality management RFID system according to the present embodiment, and FIG. 8 is a flowchart showing the management procedure thereof.
[0044]
In the first to third embodiments described above, the structure of the tag 2 embedded in the concrete block test piece 5 and the manufacturing method of the concrete block test piece 5 have been described. However, in the configuration of the present invention, the IC chip of the tag 2 is used. Abundant information can be written, and information read by the reader / writer 3 can be directly stored in a server via a communication network and used as a database. Therefore, in this embodiment, a system for managing the data of the concrete test piece in which the tag 2 of the present invention is embedded is constructed to enable the quality control of the concrete.
[0045]
Specifically, as shown in FIG. 7, the concrete quality control system 10 according to the present embodiment uses a plant 11 for laying concrete and embedding the tag 2 of the present invention in the concrete test piece 5, and the concrete test piece 5. A test room 12 that performs a compressive strength test, a management server 13 that stores information such as order information, identification information of concrete specimens, and compressive strength test data, and a customer 14 that uses the information via a communication network 15 Connected. Further, the plant 11 and the test room 12 are provided with a reader / writer 3. The tag 2 information read by the reader / writer 3 may be automatically transmitted to the management server 13, and the management server 13 may store the information in association with each other.
[0046]
A concrete quality control procedure using the system configured as described above will be described with reference to FIG. First, the plant 11 acquires the order number from the barcode printed on the delivery note, and on the other hand, acquires the ID number from the tag 2 using the reader / writer 3 and associates the order number with the tag ID. (Step S101), and the information is registered in the server 13 (Step S102). Thereafter, when laying concrete, the tag 2 having the structure shown in the first and third embodiments is embedded in the concrete test piece 5 using the method shown in the first and second embodiments. (Step S103).
[0047]
Next, in the test room 12 that collects the concrete test piece 5 from the plant 11, after reading the information recorded in the tag 2 using the reader / writer 3 (step S104), the site number, the sampling date, and the test date are read. Such information is printed on the concrete test piece 5 (step S105). Next, after curing for a period defined by JIS (step S106), the concrete test piece 5 is taken out from the curing tank with reference to the printed information, and the information recorded in the tag 2 is read (step S107). ), A compressive strength test is performed (step S108). Then, the compression strength test data is transmitted to the management server 13 via the communication network 15 (step S109).
[0048]
On the other hand, the customer 14 accesses the management server 13 using an ID and a password given in advance, and reads the order information, RFID tag information, compression strength test data, etc. stored in the management server 13 (step S110). Perform quality control.
[0049]
As described above, in the concrete quality management system 10 of the present invention, abundant information can be recorded on the tag 2 embedded in the concrete block test piece 5, and the information read by the reader / writer 3 is directly used as a management server. Therefore, the information related to the compressive strength test can be easily made into a database, and the information can be browsed on the web and used for quality control of the concrete.
[0050]
【The invention's effect】
As described above, the RFID tag of the present invention, the concrete test piece in which the tag is embedded, the manufacturing method thereof, and the concrete quality control system have the following effects.
[0051]
The first effect of the present invention is that the concrete specimen can be reliably identified.
[0052]
The reason is that the tag can be operated in concrete by forming the antenna coil of the tag by etching a rolled copper foil formed on a plastic film.
[0053]
The second effect of the present invention is that the tag can be reliably embedded in a concrete block test piece without damaging the tag.
[0054]
The reason is that after putting most of the concrete into the formwork, a flat tag is placed on the top surface, and the remaining concrete or capping concrete is poured onto it, so that damage or misalignment during tamping is achieved. It is because it can prevent. This is also because a heavy cone having a predetermined weight is provided inside the antenna coil of the tag to prevent the tag from being lifted.
[0055]
Moreover, the 3rd effect of this invention is that the compressive strength of a concrete test piece can be measured correctly.
[0056]
The reason is that the tag is embedded by providing a through hole in the center of the tag to mitigate the influence of the tag, or by injecting capping concrete, which has a lower compressive strength than the base concrete, above the concrete specimen. Because.
[0057]
The fourth effect of the present invention is that it is possible to effectively use information related to the compressive strength test and perform quality control of the concrete.
[0058]
The reason for this is that the order information such as the order number and the information related to the compression strength test such as the collection date, test date, and compression strength test data are sent to the server and made into a database, and this information is obtained using a communication network. This is because it can be used for quality control of concrete.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an RFID system according to the present invention.
2A and 2B are diagrams showing the structure of an RFID tag according to a first embodiment of the present invention, where FIG. 2A is a perspective view and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line AA ′.
3A and 3B are diagrams showing the structure of an RFID tag according to a first embodiment of the present invention, in which FIG. 3A is a perspective view and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line BB ′.
FIG. 4 is a process diagram (unbonded capping) showing a part of the manufacturing procedure of the concrete test piece according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a process diagram (cement paste capping) showing a part of a procedure for producing a concrete test piece according to a second embodiment of the present invention.
6A and 6B are diagrams showing the structure of an RFID tag according to a third embodiment of the present invention, where FIG. 6A is a perspective view and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line CC ′.
FIG. 7 is a diagram schematically showing a configuration of a concrete specimen management system according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart showing a concrete specimen management procedure according to a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 RFID system 2 Tag 2a Conductor 2b Base 2c Through-hole 2d Heavy cone 3 Reader / writer 3a Reception circuit 3b Transmission circuit 3c CPU
4 Reader / writer antenna 5 Concrete specimen 5a Concrete (base)
5b Concrete (capping)
6 Form 7 Rubber pad 8 Steel cap 9 Heavy cone 10 Concrete specimen management system 11 Plant 12 Test room 13 Management server 14 Customer 15 Communication network

Claims

A flat RFID tag comprising a resonant circuit composed of an antenna coil and a capacitor and an IC chip,
The antenna coil is formed by etching a rolled copper foil on an insulating film, and the RFID tag is used by being embedded in a concrete test piece ,
The RFID tag , wherein the antenna coil is formed on an outer peripheral portion of the insulating film, and an inner region of the antenna coil has a hole penetrating the insulating film .

A concrete test piece for compressive strength test, wherein the RFID tag according to claim 1 is embedded inside.

The concrete test piece for compressive strength test according to claim 2, wherein the RFID tag is embedded substantially parallel to the upper surface of the concrete test piece and at a predetermined depth from the upper surface.

The concrete test piece is composed of concrete as a base of the RFID tag lower layer and concrete as a cap of the RFID tag upper layer. The concrete test piece for compressive strength test according to claim 2 or 3, wherein the concrete test piece is configured.