JP2003194687A

JP2003194687A - 割裂試験装置及び割裂試験方法

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Publication number: JP2003194687A
Application number: JP2001398800A
Authority: JP
Inventors: Teruo Sugawara; 照雄菅原; Yukie Tashiro; 幸英田代; Hideya Isogawa; 秀哉五十川; Masaru Shimazaki; 勝島崎; Michito Konno; 路登紺野
Original assignee: Kyushu Electric Power Co Inc; Taisei Rotec Corp
Current assignee: Kyushu Electric Power Co Inc; Taisei Rotec Corp
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2003-07-09
Anticipated expiration: 2021-12-28
Also published as: JP3740059B2

Abstract

(57)【要約】【課題】円柱供試体を用いた割裂試験と同様の試験結
果を得ることができる、供試体の整形が容易な割裂試験
装置を提供する。【解決手段】載荷装置１０と、供試体支持部材２０
と、台座３０とを有する割裂試験装置Ｋであって、前記
供試体支持部材は、直方体供試体Ｓの対峙する側面Ｓ
１，Ｓ２を挟持するための一対の挟着部材２１，２２
と、前記一対の挟着部材と直交する方向であり、前記直
方体供試体の底面において直線又は一定幅の細長面で接
する下部曲率部２３ａとを備え、また、前記載荷部材
は、前記直方体供試体の上面において直線又は一定幅の
細長面で接する上部曲率部１５ａを備えるとともに、前
記下部曲率部の直線又は細長面の軸線方向と、前記上部
曲率部の直線又は細長面の軸線方向とが上面視で一致す
るように、前記上部曲率部と前記上部曲率部が対置して
設けられている割裂試験装置とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アスファルト混合
物やコンクリート等の引張強度及びひずみを間接的に計
測するための割裂試験装置及び割裂試験方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、アスファルト混合物やコンク
リート等の引張強度及びひずみを計測する際に、直接引
張試験を行うことが困難な場合には、円柱供試体Ｓ’を
用いた割裂試験により間接的に引張強度の計測を行って
いた（ＪＩＳＡ１１１３及びＪＩＳＡ１１３
２）。この試験方法は、圧縮試験に使用する円柱供試体
Ｓ’を、試験装置の載荷板１５’の間に中心軸を水平に
して置き、直径の鉛直方向に沿って割裂して破壊が生じ
るまで荷重を与えるものであり（図４参照）、均一な材
料からなる部材や室内作成の供試体については、供試体
の作成や切り出しを比較的簡易に行うことができるた
め、頻繁に行われていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、実際の施工現
場における複数の層を有する既設舗装Ｈ１，Ｈ２等の層
間（図５（ａ）参照）の付着強度や、施工ジョイントＪ
２，Ｊ３等（図５（ｂ），（ｃ）参照）の付着強度を計
測するためには、供試体の整形及び切り出し（以下、
「整形等」という）に多くの労力を必要とする。例え
ば、上下層Ｈ１，Ｈ２の付着面Ｊ１や、施工ジョイント
部Ｊ２，Ｊ３を直径とした供試体を採取するためには、
部分的に舗装を切り出し、境界面と直径を一致させた状
態で、円柱供試体Ｓ１’〜Ｓ３’を切り出さなければな
らなかった。

【０００４】本発明は、前記の問題点を解決するために
なされたものであり、円柱供試体を用いた割裂試験と同
様の試験結果を得ることができる、供試体の整形が容易
な割裂試験方法及び割裂試験装置を提供することを目的
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の割裂試験装置は、直方体供試体に荷重を載荷するため
の載荷手段と、前記直方体供試体を支持するための供試
体支持手段と、前記供試体支持手段を載置するための台
座とを有する割裂試験装置であって、前記供試体支持手
段は、前記直方体供試体の対峙する側面を挟持するため
の一対の挟着部材と、前記一対の挟着部材と直交する方
向であり、前記直方体供試体の底面において直線又は一
定幅の細長面で接する支持部とを備え、また、前記載荷
手段は、前記直方体供試体の上面において直線又は一定
幅の細長面で接する載荷部を備えるとともに、前記支持
部の直線又は細長面の軸線方向と、前記載荷部の直線又
は細長面の軸線方向とが上面視で一致するように、前記
支持部と前記載荷部が対置して設けられていることを特
徴としている。

【０００６】従って、本発明によれば、支持部の直線又
は細長面の軸線方向と、載荷部の直線又は細長面の軸線
方向とが上面視で一致するように、前記支持部と前記載
荷部が対置して設けられていることから、直方体供試体
を使用して、割裂試験に必要となる載荷条件の下で、支
持部の鉛直上方から効果的に荷重の載荷を行うことがで
きる。また、前記供試体支持手段は、直方体供試体の対
峙する側面を挟持するための一対の挟着部材を備えるこ
とから、当該直方体供試体の側方への移動を拘束するこ
とが可能となり、荷重の載荷を効果的に補助することが
できる。

【０００７】また、請求項２に記載の本発明は、請求項
１に記載の割裂試験装置において、前記挟着部材に、前
記載荷部の移動を案内するためのガイド部が形成されて
いることを特徴としている。

【０００８】従って、本発明によれば、挟着部材に、載
荷部の移動を案内するためのガイド部が形成されている
ことから、当該ガイド部により載荷部が偏心することな
く、直方体供試体に載荷することができる。

【０００９】また、請求項３に記載の本発明は、請求項
１又は請求項２に記載の割裂試験装置において、前記支
持部の側方に、前記直方体供試体を載置するための載置
部材が設けられていることを特徴としている。ここで、
載置部材は、その上部に直方体供試体を安定的に載置す
るために設けるものであり、軟質材料から形成されてい
ることが好ましい。また、載置部材は、支持部の側方の
全域に設けるものであっても、或いは、側方の一部に設
けるものであってもよい。

【００１０】従って、本発明によれば、支持部の側方に
直方体供試体の載置部材を設けたことにより、安定的に
直方体供試体を支持した状態で割裂試験を実施すること
ができる。

【００１１】さらに、請求項４に記載の本発明は、請求
項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の割裂試験装置
を使用した割裂試験方法であって、前記直方体供試体の
対峙する側面が前記挟着部材に挟持されるように前記直
方体供試体を前記供試体支持手段に設置した後、前記載
荷手段により、一定の変位速度で前記直方体供試体の上
面に載荷し、最大荷重を計測することを特徴としてい
る。

【００１２】従って、本発明によれば、請求項１乃至請
求項３のいずれか１項に記載の割裂試験装置を使用する
ことにより、直方体供試体を使用した割裂試験を行うこ
とが可能となる。なお、本発明の割裂試験方法によれ
ば、供試体の整形等が容易な直方体供試体を用いて、円
柱供試体を使用した割裂試験方法と略同様の試験結果を
得ることができるため、割裂試験を容易に行うことがで
きる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態につ
いて、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説
明において、左右方向とは、図１に示す割裂試験装置の
正面図における左右方向を意味する。また、直方体供試
体Ｋの幅とは、図２における上方向の長さ（符号ｄ）で
あり、高さとは、底辺の長辺方向の長さ（符号ｈ）をい
う（ここで、底辺の短辺方向の長さ（符号ｗ）と前記幅
ｄとの関係はｄ≦ｗである）。

【００１４】図１及び図２に示すように、本発明の割裂
試験装置Ｋは、載荷装置１０（載荷手段）、供試体支持
部材２０（供試体支持手段）、台座３０及び支持箱体３
５を主要部として構成されている。支持箱体３５は、前
面部が開口されている箱体である。この支持箱体３５を
形成する上板３５ａの中央部には載荷装置１０を構成す
る昇降シリンダ１１が固設されており、そのロッド１２
は当該上板３５ａを貫通しており、上下方向に移動可能
となっている。

【００１５】載荷装置１０は直方体供試体Ｓに荷重を載
荷するための装置であり、前記昇降シリンダ１１と当該
昇降シリンダ１１のロッド１２の先端部が取り付けられ
ている押圧体１３と、当該押圧体１３の押圧力を支持棒
１４を介して伝達するための当接板１５（載荷部）と、
から構成されている。当接板１５は、直方体供試体Ｓの
上面部に当接して荷重を加えるための部材であり、正面
視で押圧体１３の中央部の下面に形成されている凹部１
３ａに遊挿され、支持棒１４により支持されている。ま
た、当接板１５は、直方体供試体Ｓの全長に渡って荷重
を載荷するために、当該直方体供試体Ｓの高さ（長さ）
に形成されている。

【００１６】さらに、直方体供試体Ｓに載荷する荷重を
線荷重とするために、当接板１５の先端部は、直方体供
試体Ｓの上面において直線で接する構造となっており、
全長にわたり正面視で曲率を有する形状（以下、「上部
曲率部１５ａ」という）に形成されている。上部曲率部
１５ａは、円弧面の一部を形成する形状であり、その直
径は使用する直方体供試体Ｓの幅（ｄ）に対して（ｄ／
３）を最大値として、最小値５ｍｍの範囲で定めると好
適である。なお、上部曲率部１５ａは、直方体供試体Ｓ
の上面において一定幅の細長面で接する構造でもよいた
め、若干の載荷幅（０ｍｍ〜１０ｍｍ）を有していても
よい。また、前記上部曲率部１５ａに代えて、くさび形
状に形成してもよい。

【００１７】供試体支持部材２０は、直方体供試体Ｓの
高さ（長さ）方向の移動を拘束するために、直方体供試
体Ｓの対峙する側面Ｓ１，Ｓ２を挟持するための部材で
あり、前後の一対の挟着部材２１，２２と、当該挟着部
材２１，２２と直交する方向であり、その下部に横設さ
れている下板２３と、当該下板２３の上部における幅方
向に突出して形成されている下部曲率部２３ａ（支持
部）とから構成されている。下部曲率部２３ａは、直方
体供試体Ｓの下面を支持し、その上面において直線で接
する構造とするために、上部曲率部１５ａと同様に、全
長にわたり正面視で曲率を有する形状に形成されている
（形状の制限等は、上部曲率部１５ａと同様）。なお、
下部曲率部２３ａは、直方体供試体Ｓの下面において一
定幅の細長面で接する構造でもよい。

【００１８】また、供試体支持部材２０における下部曲
率部２３ａの両側面部の全域には、ポリ塩化ビニル系の
シール材（軟質材料）で形成されている、細長矩形形状
の載置部材２５が設けられている。この載置部材２５
は、下部曲率部２３ａの突出高さと略同一高さで形成さ
れているが、上部曲率部１５ａと下部曲率部２３ａとの
間に作用する荷重が偏心することなく、線荷重の状態で
直方体供試体Ｓに載荷することを妨げないように形成す
る必要がある。さらに、挟着部材２１，２２は、間隔を
有して立設している２本の板状部材２１ａと２１ｂ，２
２ａと２２ｂから構成されており、その間隙部は、当接
板１５の端部がその内部を移動可能な間隔で設けられて
おり、当該当接板１５の移動を案内するためのガイド部
２１ｃ，２２ｃの役割を果たしている。なお、下部曲率
部２３ａは、前記間隙部の最下部に設けられている。

【００１９】ここで、上部曲率面１５ａにおける直方体
供試体Ｓの当接部から形成される直線方向と下部曲率面
２３ａにおける直方体供試体Ｓの当接部から形成される
直線方向とが上面視で一致する（鉛直方向で同一軸上に
位置している）ように、当接板１５と供試体支持部材２
０の下板２３とが対置して設けられている。なお、上部
曲率面１５ａ又は下部曲率面２３が一定の載荷幅を有し
ている場合には、当該載荷幅を形成している細長面の軸
線方向とが上面視で一致するように、設けられているこ
とが必要となる。

【００２０】このように構成されているため、昇降シリ
ンダ１１のロッド１２が昇降することにより、当接板１
５が上下し、ガイド部２１ｃ，２２ｃにより当該当接板
１５が偏心することなく、直方体供試体Ｓに載荷するこ
とができるようになっている。さらに、供試体支持部材
２０における下板２３の下部には台座３０が設けられて
おり、さらに当該台座３０は支柱３１により支持されて
いる。

【００２１】なお、昇降シリンダ１１は、毎分１ｃｍ以
上の垂直変位（載荷速度）が得られる装置であることが
好ましく、また、必要により、荷重検出装置（ロードセ
ル等）及び、直方体供試体Ｓの変位検出装置（鉛直変位
及び水平変位が検出可能な装置）が付設されていてもよ
い。また、アスファルト混合物のように試験温度によ
り、強度特性が変化する供試体の試験を行う場合には、
試験温度を一定にコントロール可能な恒温槽内に、前記
割裂試験装置Ｋを設けるか、或いは、試験室を一定温度
にすることができる温度調節装置を設置することが必要
となる。この恒温槽は、温度を０℃以下に設定可能であ
り、供試体の温度を設定温度±０．１℃単位で調節し
て、試験を行うことができることが好ましい。

【００２２】このように、本発明の割裂試験装置Ｋによ
れば、上部曲率面１５ａにおける直方体供試体Ｓの当接
部から形成される直線方向と下部曲率面２３ａにおける
直方体供試体Ｓの当接部から形成される直線方向とが上
面視で一致する（鉛直方向で同一軸上に位置している）
ように、当接板１５と下板２３とが対置して設けられて
いることから、割裂試験に必要となる載荷条件の下で、
直方体供試体Ｓの鉛直上方から効果的に荷重の載荷を行
うことができる。また、前記供試体支持手段２０は、直
方体供試体Ｓの対峙する側面を挟持するための一対の挟
着部材２１，２２を備えることから、当該直方体供試体
Ｓの側方への移動を拘束することが可能となり、荷重の
載荷を効果的に補助することができる。なお、直方体供
試体Ｓは挟持部材２１，２２により、前後方向の移動は
拘束されているが、左右方向の移動は拘束されていない
状態となる。

【００２３】さらに、挟着部材２１，２２に、当接板の
移動を案内するためのガイド部２１ｃ，２２ｃが形成さ
れていることから、当該ガイド部２１ｃ，２２ｃにより
当接板１５が偏心することなく、直方体供試体Ｓに載荷
することができる。また、台座３０が軟質材料で形成さ
れていることから、直方体供試体Ｓを供試体支持部材２
０に設置した場合に、当該台座３０が適切に変形するこ
とにより安定的に直方体供試体Ｓを支持することができ
る。また、下部曲率面２３ａの側方両側に、軟質材料で
形成されている直方体供試体Ｓの載置部材２５を設けた
ことにより、安定的に直方体供試体Ｋを支持することが
できる。

【００２４】［割裂試験方法］以下に、前記割裂試験装
置Ｋ及び直方体供試体Ｓを使用した割裂試験方法につい
て説明する。

【００２５】（１）直方体供試体の作成室内作成した直方体供試体Ｓ、又は、現地から採取して
成形した直方体供試体Ｓを使用する。供試体寸法は、一
辺が３０ｍｍ〜１５０ｍｍに成形する。

【００２６】（２）直方体供試体寸法の測定作成した直方体供試体Ｓの寸法を０．１ｍｍ単位まで測
定する。

【００２７】（３）直方体供試体の設置直方体供試体Ｓの対峙する側面Ｓ１，Ｓ２を、挟着部材
２１，２２に挟持させるとともに、その上面部及び下面
部を長手方向に２等分する直線Ｓ３と、上部曲率部１５
ａと下部曲率部２３ａが当接するように、供試体支持部
材２０に設置する。

【００２８】（４）載荷載荷装置１０のロッド１２を伸張させ、当接板１５を介
して衝撃を与えないように、一定の変位速度で直方体供
試体Ｓの上面に載荷し、直方体供試体Ｓが破壊するまで
に載荷される最大荷重を計測する。

【００２９】なお、低温で試験を行う際には、直方体供
試体Ｓを養生槽に入れ、試験温度で２０時間以上養生す
るとともに、恒温槽内で割裂試験を行う。

【００３０】（５）結果の整理下式により、引張強さ（σ）を算出する。 σ＝２Ｐ／（πｈｄ） σ：引張強さ（Ｎ／ｍｍ²）Ｐ：最大荷重（Ｎ）ｄ：供試体幅ｈ：供試体高さ

【００３１】後記するように、本発明の割裂試験方法に
よれば、供試体の整形等が容易な直方体供試体Ｓを用い
て、円柱供試体Ｓ’を使用した割裂試験方法と略同様の
試験結果を得ることができるため、割裂試験を容易に行
うことができる。

【００３２】以上、本発明について、好適な実施形態に
ついての一例を説明したが、本発明は当該実施形態に限
られず、各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱し
ない範囲で適宜設計変更が可能である。前記実施形態で
は、ガイド部２１ｃ，２２ｃは供試体支持部材２０の挟
着部材２１，２２の間隙部がその役割を果たしている
が、別途、ガイド部材を備えるような構成であってもよ
い。また、載置部材２５は所定の間隔で、下板２３の上
面に部分的に設ける等としてもよい。

【００３３】

【実施例】本発明の割裂試験装置Ｋ及び直方体供試体Ｓ
を用いて、割裂試験を行った結果について示す。使用し
た直方体供試体Ｓは、幅５ｃｍ×長さ５ｃｍ×高さ１０
ｃｍであり、試験温度はマイナス１０（℃）、荷重の載
荷速度は５０（ｍｍ／分）である。一方、直方体供試体
Ｓと対比するために、従来使用されている円柱供試体
Ｓ’（直径１０ｃｍ×高さ２０ｃｍ）を使用して、同一
の条件で割裂試験を行った。図３はその結果を示したも
のであり、縦軸は引張強度、横軸は載荷中心Ｏからの幅
方向Ｘの距離（図１参照）を示している。これによる
と、直方体供試体Ｓと円柱供試体Ｓ’では、ほぼ同一の
試験結果が得られることが確認された。

【００３４】

【発明の効果】本発明の割裂試験方法によれば、直方体
供試体を使用することにより、円柱供試体と同様な試験
結果を得ることができるため、非常に簡便な割裂試験方
法を提供することができる。また、本発明の割裂試験装
置によれば、容易に本発明の割裂試験を実施することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の割裂試験装置を示す正面図である。

【図２】本発明の割裂試験装置を示す要部を拡大した斜
視図である。

【図３】本発明の割裂試験方法と従来の割裂試験方法と
の試験結果の比較を示すグラフである。

【図４】従来の割裂試験方法を示す斜視図である。

【図５】（ａ）〜（ｃ）ともに、既設舗装から円形供試
体を作成する場合を示す断面図である。

【符号の説明】

Ｋ割裂試験装置Ｓ直方体供試体１０載荷装置（載荷手段）１１昇降シリンダ１３押圧体１５当接板（載荷部）１５ａ上部曲率部２０供試体支持部材（供試体支持手段）２１，２２挟着部材２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ板状部材２１ｃ，２２ｃガイド部２３下板２３ａ下部曲率部（支持部）２５載置部材３０台座

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田代幸英宮崎県児湯郡木城町大字椎木4246番地九州電力株式会社小丸川発電所建設所内 (72)発明者五十川秀哉福岡県福岡市中央区渡辺通二丁目１番82号九州電力株式会社内 (72)発明者島崎勝東京都中央区京橋三丁目13番１号大成ロテック株式会社内 (72)発明者紺野路登東京都中央区京橋三丁目13番１号大成ロテック株式会社内Ｆターム(参考） 2G061 AA02 AB03 AC04 BA01 CA08 CB03 DA01 EA01 EA02 EB05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直方体供試体に荷重を載荷するための載
荷手段と、前記直方体供試体を支持するための供試体支
持手段とを有する割裂試験装置であって、前記供試体支持手段は、前記直方体供試体の対峙する側
面を挟持するための一対の挟着部材と、前記一対の挟着部材と直交する方向であり、前記直方体
供試体の底面において直線又は一定幅の細長面で接する
支持部とを備え、また、前記載荷手段は、前記直方体供試体の上面において直線
又は一定幅の細長面で接する載荷部を備えるとともに、前記支持部の直線方向又は細長面の軸線方向と、前記載
荷部の直線方向又は細長面の軸線方向とが上面視で一致
するように、前記支持部と前記載荷部が対置して設けら
れていることを特徴とする割裂試験装置。
【請求項２】前記挟着部材に、前記載荷部の移動を案
内するためのガイド部が形成されていることを特徴とす
る請求項１に記載の割裂試験装置。
【請求項３】前記支持部の側方に、前記直方体供試体
を載置するための載置部材が設けられていることを特徴
とする請求項１又は請求項２に記載の割裂試験装置。
【請求項４】請求項１乃至請求項３のいずれか１項に
記載の割裂試験装置を使用し、対峙する側面が前記挟着部材に挟持されるように前記直
方体供試体を前記供試体支持手段に設置した後、前記載荷手段により、一定の変位速度で前記直方体供試
体の上面に載荷し、最大荷重を計測することを特徴とす
る割裂試験方法。