To predict thermal stress independent of uncertain material properties of early age concrete, a newthermal stress device was developed by Kim et al. in [1]. Several experiments and numerical analyseswere performed to verify its validity. However, the application of the device in a real structure has yetto be attempted. Thus in this paper, the application of a stress device for predicting hydration-inducedthermal stress in an actual structure is investigated. For this purpose, a series of experiments were performedby varying the amount of restraint in the thermal stress device. The reasonably good agreementbetween the restraint strains from the site and the stress device indicates that variation of the thermalstress at any position in concrete structures can be measured during the design stage even when theproperties of the concrete are uncertain. The application of various degrees of constraint at a site canbe achieved by the thermal stress device by varying the thermal expansion coefficient and the crosssectional area of the restraining frame.