JP6406702B2

JP6406702B2 - コンクリートの自己収縮測定方法

Info

Publication number: JP6406702B2
Application number: JP2014241317A
Authority: JP
Inventors: 裕二三谷; 拓也大野
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2014-11-28
Filing date: 2014-11-28
Publication date: 2018-10-17
Anticipated expiration: 2034-11-28
Also published as: JP2016102720A

Description

本発明は、コンクリートの自己収縮を測定する方法に関し、特に、高温履歴を受けるコンクリートにも適用可能なコンクリートの自己収縮測定方法に関する。

コンクリートは引張強度が低いため、コンクリートの収縮によりひび割れ（収縮ひび割れ）が発生する場合がある。この収縮ひび割れは、コンクリート造建築物の美観を損なうほか、コンクリートの水密性および気密性の低下や鉄筋の腐食など、建築物の耐久性が低下する原因にもなっている。したがって、コンクリートの耐久性を確保するためには、収縮ひび割れを制御することが必要となる。
この収縮ひび割れの主な原因は、コンクリート中のセメントの水和に起因して生じる自己収縮と、コンクリートの乾燥により生じる乾燥収縮である。そして、高流動コンクリートおよび高強度コンクリートでは、それぞれ、単位結合材量が多く、水結合材比が小さいため、セメントの水和に起因する自己収縮が収縮ひび割れの主因となる。したがって、これらのコンクリートの収縮ひび割れを制御するためには、自己収縮ひずみを把握する必要がある。
ところで、非特許文献１には、高炉セメントを用いたコンクリートの自己収縮が、セメントの水和発熱による温度履歴の影響を受けることが記載されている。そうすると、セメントの水和熱が高いマスコンクリートや蒸気養生を施されたコンクリート等の、高温履歴を受けるコンクリートでは、高温履歴条件下での自己収縮特性を正確に把握することがさらに重要になる。

そこで、高温履歴を受けるコンクリートの自己収縮ひずみを測定した研究が、いくつか報告されている。
例えば、非特許文献２では、施工時の水和発熱による初期高温履歴条件下で、該温度履歴がコンクリートの自己収縮特性に及ぼす影響を確認するため、低熱ポルトランドセメントとシリカフュームを用いたコンクリートの自己収縮ひずみを測定している。また、非特許文献３では、高炉セメントコンクリートの自己収縮ひずみの予測式を求めるため、高温履歴条件下で、該コンクリートの自己収縮ひずみを測定している。
また、非特許文献４では、マスコンクリートを模して、発泡スチロール製の型枠で簡易断熱を行ったマスブロック供試体の温度と自己収縮ひずみを測定している。

ここで問題なのは、自己収縮ひずみの測定において、従来、自己収縮ひずみの起点は凝結始発時または凝結終結時とされていたが、高温履歴条件下では、ＪＩＳＡ１１４７「コンクリートの凝結時間試験方法」を用いたコンクリートの凝結試験が実施できないか、または、実施に手間がかかることである。そのため、自己収縮ひずみの起点は、前記非特許文献２では注水時刻（１２４９頁）とし、また、前記非特許文献３では、高温履歴条件下にも拘わらず２０℃の条件下で凝結時間試験を行って求めた始発の時刻（４６６頁）としている。しかし、自己収縮ひずみの起点の決定方法が定まらない状況では、自己収縮ひずみの値はまちまちになって信頼性が損なわれる。

「マスコンクリートのひび割れ制御指針２００８」、日本コンクリート工学協会、２０８８「初期高温履歴を受けた超高強度コンクリートの自己収縮特性」、コンクリート工学年次論文集、１２４７〜１２５２頁、Ｖｏｌ．２８、Ｎｏ．１、２００６「高温履歴を受ける高炉セメントコンクリートの自己収縮予測式」、コンクリート工学年次論文集、４６５〜４７０頁、Ｖｏｌ．３０、Ｎｏ．１、２００８渡辺博志、外２名、"７．１低炭素型セメントの利用技術の開発"、［online］、独立行政法人土木研究所、［平成２６年１１月１５日検索］、インターネット<ＵＲＬ：https://www.pwri.go.jp/jpn/seika/project/2013/pdf/pro-7-1.pdf >

そこで、本発明は、高温履歴を受けるコンクリートの自己収縮ひずみの起点を、明確に定めることができるコンクリートの自己収縮測定方法を提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、鉄筋のひずみの挙動から、自己収縮ひずみの起点を定めることにより、高温履歴を受けるコンクリートに対しても、自己収縮ひずみを正確に測定できることを見い出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、以下の構成を有するコンクリートの自己収縮測定方法である。
［１］鉄筋のひずみを測定するためのひずみゲージが固装され、かつ、コンクリートの収縮ひずみを測定するための埋込型ひずみ計が緩装されてなる鉄筋（以下「ひずみ測定用鉄筋」という。）を、コンクリート中に埋め込んだ後、鉄筋のひずみの経時変化とコンクリートの収縮ひずみの経時変化を同時に測定し、鉄筋のひずみが急激に変化した時点をコンクリートの自己収縮ひずみの起点と定めて、コンクリートの自己収縮ひずみを求める、コンクリートの自己収縮測定方法。
［２］前記鉄筋の公称直径が５〜２０ｍｍである、前記［１］に記載のコンクリートの自己収縮測定方法。
［３］前記鉄筋の公称断面積が１９〜３１４ｍｍ^２である、前記［１］に記載のコンクリートの自己収縮測定方法。

本発明のコンクリートの自己収縮測定方法によれば、コンクリートの自己収縮ひずみの起点を明確に定めることができるため、高温履歴を受けないコンクリートのほか、高温履歴を受けるコンクリートに対しても、自己収縮ひずみを正確に測定することができる。

本発明の実施例で用いた、ひずみ測定用鉄筋の一例を示す図である。本発明の実施例で用いた、簡易断熱容器内のコンクリート中に、垂直に埋め込まれたひずみ測定用鉄筋の状態を示す模式図（正面図）である。本発明の実施例で用いた、簡易断熱容器内のコンクリート中に埋め込まれたひずみ測定用鉄筋の位置を示す模式図（平面図）である。なお、図中の穴は、鉄筋を通すための直径が１ｃｍ程度の穴である。コンクリートの材齢に対する、コンクリートの収縮ひずみと鉄筋のひずみの経時変化を示す図（Ａ〜Ｄ）である。

本発明のコンクリートの自己収縮測定方法は、前記のとおり、ひずみ測定用鉄筋をコンクリート中に埋め込んだ後、鉄筋のひずみの経時変化とコンクリートの収縮ひずみの経時変化を同時に測定し、鉄筋のひずみが急激に変化した時点をコンクリートの自己収縮ひずみの起点と定めて、コンクリートの自己収縮ひずみを求める方法である。以下に、本発明について、前記構成要件に分けて詳細に説明する。

１．ひずみ測定用鉄筋
本発明で用いるひずみ測定用鉄筋は、一例として図１に示すように、鉄筋のひずみを測定するためのひずみゲージが固装し、かつ、コンクリートの収縮ひずみを測定するための埋込型ひずみ計が緩装してなる鉄筋である。本発明では、セメントの水和反応により生じるコンクリートの体積変化により、鉄筋とコンクリートのひずみの経時変化は相違し、鉄筋のひずみが急激に変化した時点をもって、コンクリートの自己収縮ひずみの起点と定める。
鉄筋のひずみを測定するためのひずみゲージが、鉄筋に固装（ひずみゲージが鉄筋と一体になって強固に固定されている状態）しているのは、鉄筋のひずみを正確に測定するためである。該固装手段として、例えば、エポキシ樹脂等の接着剤を用いた固装方法が挙げられる。
また、コンクリートの収縮ひずみを測定するための埋込型ひずみ計が、鉄筋に緩装（ひずみ計が鉄筋から離れない程度に、緩やかに付着している状態）しているのは、鉄筋のひずみの影響を受けることなく、コンクリートの収縮ひずみを正確に測定するためである。該緩装手段として、例えば、針金を用いた緩装方法が挙げられる。

また、用いる鉄筋の太さは、鉄筋にひずみが発生し易いように、公称直径で示せば、好ましくは５〜２０ｍｍ、より好ましくは５〜１０ｍｍである。なお、本発明では、断面の形状が円形の鉄筋に代えて、断面の形状が円形以外（例えば正方形等）の鉄筋を用いることもできる。断面の形状が円形以外の鉄筋を用いる場合、該鉄筋の太さは、公称断面積で示せば、好ましくは１９〜３１４ｍｍ^２、より好ましくは１９〜７９ｍｍ^２である。
なお、本発明において鉄筋とは、断面の形状が円形である鉄筋のほか、円形以外の形状（例えば正方形等）の鉄筋（鉄棒）も含む。

２．ひずみ測定用鉄筋の埋め込み位置
ひずみ測定用鉄筋のコンクリート中の埋め込み位置は、コンクリートの収縮ひずみを測定できれば特に制限されないが、好ましくは、ひずみゲージとひずみ計が、コンクリートの中央に位置するように、コンクリートの中央部が挙げられる。
なお、本発明において、ひずみ測定用鉄筋をコンクリートに埋め込む方法は特に制限されず、（１）型枠（簡易断熱容器）内の所定の位置にひずみ測定用鉄筋を設置しておき、該型枠（簡易断熱容器）内にコンクリートを打設する方法、（２）型枠（簡易断熱容器）内にコンクリートを打設した後、該コンクリート中にひずみ測定用鉄筋を挿入する方法、等が挙げられる。

３．鉄筋のひずみが急激に変化した時点
本発明においては、鉄筋のひずみが急激に変化した時点をコンクリートの収縮ひずみの起点と定める。なお、本発明において、鉄筋のひずみが急激に変化した時点とは、鉄筋のひずみの経時変化を表す曲線において、（１）鉄筋のひずみの経時変化が最大の時点であって、（２）それ以降、鉄筋のひずみが大きく増加または減少する時点をいう。
例えば、図４の（Ａ）では、←で示される時点が、上記（１）および（２）を満足する時点となる。一方、図４の（Ｂ）では、鉄筋のひずみの経時変化を表す曲線において、曲線の最大ピークの位置が上記（１）および（２）を満足する時点となる。図４の（Ｃ）と（Ｄ）では、←で示される時点が、上記（１）および（２）を満足する時点となる。

以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
１．鉄筋のひずみの経時変化およびコンクリートの収縮ひずみの経時変化の測定
厚みが２０ｃｍで、内側が縦４０ｃｍ、横４０ｃｍ、高さ４０ｃｍの発泡スチロール製型枠の中央に、図１に示すひずみ測定用鉄筋（鉄筋の直径は６ｍｍ）を、図２に示すように垂直に載置した後、該型枠に、表１に示す材料を用いて表２に示す配合に従い混練したコンクリートを打設した。
該打設後、直ちに鉄筋のひずみの経時変化、およびコンクリートの収縮ひずみの経時変化を同時に測定した。その結果、図４の（Ａ）〜（Ｄ）に示す鉄筋のひずみの経時変化およびコンクリートの収縮ひずみの経時変化のパターンが得られた。
なお、参考として図４にＪＩＳＡ１１４７「コンクリートの凝結時間試験方法」により２０℃で測定した各コンクリートの終結時間を破線で示した。

２．本発明に係るコンクリートの自己収縮測定方法の利点について
図４の（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、本発明のコンクリートの自己収縮測定方法によれば、いずれのパターンにおいても鉄筋のひずみの急激な変化が明確に認識できるため、自己収縮ひずみの起点を統一的、かつ正確に定めることができる。なお、図４の（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ、表２中の配合名の（Ａ）〜（Ｄ）に対応する。
これにより、高温履歴を受けないコンクリートのほか、コンクリートの凝結試験が実施できない高温履歴を受けるコンクリートに対しても、自己収縮ひずみを正確に測定して評価することができる。

Claims

鉄筋のひずみを測定するためのひずみゲージが固装され、かつ、コンクリートの収縮ひずみを測定するための埋込型ひずみ計が緩装されてなる鉄筋を、コンクリート中に埋め込んだ後、鉄筋のひずみの経時変化とコンクリートの収縮ひずみの経時変化を同時に測定し、鉄筋のひずみが急激に変化した時点をコンクリートの自己収縮ひずみの起点と定めて、コンクリートの自己収縮ひずみを求める、コンクリートの自己収縮測定方法。
前記鉄筋の公称直径が５〜２０ｍｍである、請求項１に記載のコンクリートの自己収縮測定方法。
前記鉄筋の公称断面積が１９〜３１４ｍｍ^２である、請求項１に記載のコンクリートの自己収縮測定方法。