JP2004170199A - 純セン断試験方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】モルタルやコンクリートの純セン断強度を測定し、設計に際し、試験結果から正確なセン断強度を提供する。
【解決手段】正方形の供試体１の４辺にそれぞれ供試体把持金物２を取り付け、扇形を成す２つの載荷板３を載荷板連結部材５の両端部付近でピン結合し、一体にした２つ１組の扇形載荷板３を、４５°回転させた供試体１の上下にそれぞれ配置し、供試体把持金物２と載荷板３は、それぞれに設けたピン穴２ａ，３ａに挿入した結合ピン４で結合される。圧縮試験機により４つの載荷板３に垂直力を加えて回転力を与えると、その載荷板３の回転力は、結合ピン４を介して供試体把持金物２に垂直方向と４５°の角度で前記４辺に平行な接線方向力として伝達され、供試体把持金物２を介して供試体１の４辺に荷重が加えられる。供試体１の４辺に作用する荷重は共役セン断力と言い、供試体１が破壊した時の荷重より供試体１のセン断強度を算定する。
【選択図】 図１
【解決手段】正方形の供試体１の４辺にそれぞれ供試体把持金物２を取り付け、扇形を成す２つの載荷板３を載荷板連結部材５の両端部付近でピン結合し、一体にした２つ１組の扇形載荷板３を、４５°回転させた供試体１の上下にそれぞれ配置し、供試体把持金物２と載荷板３は、それぞれに設けたピン穴２ａ，３ａに挿入した結合ピン４で結合される。圧縮試験機により４つの載荷板３に垂直力を加えて回転力を与えると、その載荷板３の回転力は、結合ピン４を介して供試体把持金物２に垂直方向と４５°の角度で前記４辺に平行な接線方向力として伝達され、供試体把持金物２を介して供試体１の４辺に荷重が加えられる。供試体１の４辺に作用する荷重は共役セン断力と言い、供試体１が破壊した時の荷重より供試体１のセン断強度を算定する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モルタルやコンクリートのセン断強度測定試験に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のモルタルやコンクリートのセン断強度の測定方法は図３ａ乃至図３ｄに示す様々な方法で実施されていた。図３ａ乃至図３ｄに示す供試体１０は、載荷板１１を介して、図中に矢印で示す載荷重を受け、破線はその供試体１０のセン断面を、Ｓはスプリングを示す。しかし、これらは、供試体１０にセン断力だけが作用することはなく、圧縮応力や引張応力や曲げモーメント等が同時に作用するため、純粋なセン断強度を求めることは困難であった。
【０００３】
他に、モルタルやコンクリートの圧縮強度と引張強度を試験より求めて、Ｍｏｈｒ−Ｃｏｕｌｏｍｂの破壊包絡線からセン断強度を求める方法がある。しかし、この方法も直接セン断強度を測定する方法ではない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
モルタルやコンクリートの供試体に純粋なセン断力を発生させる為には、図２に示す様に一定の厚さを有する正方形の供試体（断面正方形の直方体状の供試体）の４辺に平行な力を作用させる必要がある。この供試体の４辺に作用する荷重は共役セン断力と言い、供試体が破壊した時の荷重より供試体のセン断強度を算定するものである。
【０００５】
この発明は、モルタルやコンクリートの圧縮試験に用いられる高精度の圧縮試験機を用いて、圧縮試験機の垂直力を４５°方向の斜め上からの力と斜め下からの力に変換して供試体に作用させ、取り扱いが容易なモルタルやコンクリートの純セン断強度試験方法を提供する事を課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、モルタルやコンクリートの供試体はある一定厚さを有する正方形にする。供試体の正方形各辺に平行な力を作用させるために、モルタルやコンクリートの各辺に金属のプレートを貼り付け、この金属に力を加え供試体の各辺と平行な力が加わる様にする。金属のプレートは供試体把持金物である。供試体把持金物は供試体の背面に突起とそこにピンで連結するピン穴を持つ。供試体は垂直方向に対して４５°回転させ、供試体の中心と４辺の供試体把持金物のピン穴の中心を結ぶ線は、各々垂直方向と４５°の傾きを持つようにする。
【０００７】
具体的には、円弧部が相対する２つの載荷板の回転中心を１本の水平な載荷板連結部材の両端部付近でピン結合した載荷板の水平部に垂直力を加え回転力を与える。左右の載荷板の対向部である外周付近に回転角４５°の角度の位置にピン穴を設ける（そのピン穴と前記回転中心を結ぶ線は、それぞれ水平部に対して４５°の角度を成す）。４５°回転させたモルタルやコンクリートの供試体に接続させた供試体把持金物のピン穴と載荷板のピン穴とを結合ピンで結合させる。２つ１組の載荷板を供試体の上下に配置し、供試体の４辺（前記断面正方形の４辺）に接続する供試体把持金物の４本のピン穴の全てを載荷板のピン穴と接続する。
【０００８】
載荷板の下側水平部に圧縮試験機からの垂直方向の下部載荷荷重を加えると、載荷板は上方の回転力が付与される。載荷板の回転力は結合ピンを介して供試体把持金物に垂直方向と４５°の角度の接線方向力が伝達される。これにより下部の左右の供試体把持金物には４５°方向の上向きの力が作用し、供試体把持金物に接続するモルタルやコンクリートの供試体に辺と平行な力が作用する。
【０００９】
一般的に圧縮試験機を用いて圧縮試験を実施する方法は、供試体を下方から油圧シリンダの力でせり上がってくる台の上に設置し、供試体の上部を上下に移動可能な反力装置に接しさせる。荷重は下方の台がせり上がることにより加えられる。
【００１０】
本試験も一般的な圧縮試験機を使用するもので、上方からの載荷荷重は下部載荷荷重の反力として発生するものである。
【００１１】
故に供試体の上方からの力も、下方の力と同様の方法で同一の力が働き、供試体には図２に示す供試体の各辺と平行の力が作用する。
【００１２】
以上の装置により、一般的な圧縮試験機を用いて、モルタルやコンクリートの正方形の供試体の４辺に力を作用させてモルタルやコンクリートのセン断強度を測定する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明を添付する図面に示す具体的実験例に基づいて、以下詳細に説明する。試験供試体１はある一定の厚さを有する正方形の形状（立方体）である。
【００１４】
供試体１を作成する方法は、モルタルやコンクリートで所定の寸法の供試体１を作成した後、供試体把持金物２に接着剤で接続させる方法と、供試体把持金物２をモルタルやコンクリート打設の型枠として設置しておき、その内部にモルタルやコンクリートを打設し製作する方法の２通りで実施している。後者の場合はモルタルやコンクリートを打設する直前に供試体把持金物２の表面に接着剤を塗布したり供試体把持金物２の鉄板の表面にアンカー用のボルトを埋め込み、鉄板とモルタルやコンクリートとの付着性を向上させている。
【００１５】
セン断強度試験装置は、供試体１とその４辺に取り付けた４つの供試体把持金物２と、２つの載荷板３を載荷板連結部材５で一体にしたものの２組により構成される。載荷板３は扇形を成し、その円弧部が相対する２つの載荷板３を１組として、それぞれの回転中心の要部を載荷板連結部材５の両端部付近でピン結合され、載荷板３は、ピンを中心として回転することができる。供試体把持金物と載荷板３は、各々結合用のピン穴を有し、結合ピン４で結合される。
【００１６】
供試体１に加える荷重は、モルタルやコンクリートの圧縮試験に用いられる圧縮試験機を用いる。圧縮試験機による下部からの荷重８は、図１に示すように、載荷装置６，７により載荷板３に伝達される。上部の荷重９は、圧縮試験機の反力機構より得られるもので、下部からの荷重８と上部の荷重９は、同じ大きさの荷重となる。上部も下部と同様に載荷装置６，７により上部の載荷板３に荷重が載荷される。荷重が載荷されると４つの載荷板３は、載荷板連結部材５のピンを中心にして回転運動を開始する。
【００１７】
載荷板３の回転運動により接線方向力が、結合ピン４を介して供試体把持金物２に伝達される。供試体把持金物２から供試体１に荷重が加えられる。この荷重の作用方向は供試体１の辺に平行になるようにしている。
【００１８】
試験装置のセットは、先ず圧縮試験機の載荷台上に、下方の２つの載荷板３と載荷板連結部材５が一体となったものを設置する。次に供試体１と供試体把持金物２が一体となったものを、供試体把持金物２のピン穴２ａと載荷板３のピン穴３ａを合わせて結合ピン４を挿入させ接続する。次に上方の２個の載荷板３と載荷板連結部材５が一体となったものを、載荷板３のピン穴３ａと供試体把持金物２のピン穴２ａを合わせ結合ピン４で接続する。
【００１９】
４本の結合ピン４等により結合し一体となった上下の載荷板３と供試体１と供試体把持金物２の全体を上方に持ち上げて、下部の載荷装置６，７を所定の位置に設置し、一体となった載荷板３と供試体１と供試体把持金物２の全体を載荷装置６，７の上に載せる。次に上部の載荷装置６，７を上部の載荷板３の上に設置し、圧縮試験機の上部反力梁を上部の載荷装置６，７の高さまで下げ、上部反力梁と上部載荷装置７を密着させ試験準備を完了させる。
【００２０】
載荷試験は圧縮試験機の下方載荷版が油圧シリンダーの力で上方にせり上がり、上下の載荷板３に垂直力を付与し、回転力から４５°の接線方向力を供試体１に作用させる。この状態で、供試体１がセン断破壊するまで荷重を増加させる。破壊した時の荷重を供試体１のモルタルやコンクリートの破壊面の断面積からモルタルやコンクリートのセン断強度を算定する。
【００２１】
なお、この実施形態では、載荷板３を扇形としたが、この発明の効果を発揮しうるものであれば、扇形としなくてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、本供試体１に使用するモルタルやコンクリートの配合や使用材料や鉄筋やＰＣ鋼線・鋼棒による補強に制限がなく、様々なモルタルやコンクリートのセン断強度を測定する事が可能である。又一般的に使用されている圧縮試験機を用いて試験をする事が出来るので、広く一般に本試験を行うことが出来る。試験の結果により得られたセン断強度はモルタルやコンクリート構造物のセン断強度の設計や検討を高精度なものに発展させるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る装置の構成図
【図２】共役セン断力の作用荷重の方向の説明図
【図３ａ】従来のモルタルやコンクリートのセン断強度測定方法の説明図（一面セン断試験）
【図３ｂ】従来のモルタルやコンクリートのセン断強度測定方法の説明図（二面セン断試験）
【図３ｃ】従来のモルタルやコンクリートのセン断強度測定方法の説明図（一面せん断試験、補強筋有り）
【図３ｄ】従来のモルタルやコンクリートのセン断強度測定方法の説明図（一面せん断試験、補強筋・スプリング有り）
【符号の説明】
１ モルタルやコンクリートの供試体
２ 供試体把持金物
２ａ，３ａ ピン穴
３ 載荷板
４ 結合ピン
５ 載荷板連結部材
６ 載荷装置
７ 載荷装置
８ 下部載荷加重
９ 上部載荷加重
【発明の属する技術分野】
本発明は、モルタルやコンクリートのセン断強度測定試験に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のモルタルやコンクリートのセン断強度の測定方法は図３ａ乃至図３ｄに示す様々な方法で実施されていた。図３ａ乃至図３ｄに示す供試体１０は、載荷板１１を介して、図中に矢印で示す載荷重を受け、破線はその供試体１０のセン断面を、Ｓはスプリングを示す。しかし、これらは、供試体１０にセン断力だけが作用することはなく、圧縮応力や引張応力や曲げモーメント等が同時に作用するため、純粋なセン断強度を求めることは困難であった。
【０００３】
他に、モルタルやコンクリートの圧縮強度と引張強度を試験より求めて、Ｍｏｈｒ−Ｃｏｕｌｏｍｂの破壊包絡線からセン断強度を求める方法がある。しかし、この方法も直接セン断強度を測定する方法ではない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
モルタルやコンクリートの供試体に純粋なセン断力を発生させる為には、図２に示す様に一定の厚さを有する正方形の供試体（断面正方形の直方体状の供試体）の４辺に平行な力を作用させる必要がある。この供試体の４辺に作用する荷重は共役セン断力と言い、供試体が破壊した時の荷重より供試体のセン断強度を算定するものである。
【０００５】
この発明は、モルタルやコンクリートの圧縮試験に用いられる高精度の圧縮試験機を用いて、圧縮試験機の垂直力を４５°方向の斜め上からの力と斜め下からの力に変換して供試体に作用させ、取り扱いが容易なモルタルやコンクリートの純セン断強度試験方法を提供する事を課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、モルタルやコンクリートの供試体はある一定厚さを有する正方形にする。供試体の正方形各辺に平行な力を作用させるために、モルタルやコンクリートの各辺に金属のプレートを貼り付け、この金属に力を加え供試体の各辺と平行な力が加わる様にする。金属のプレートは供試体把持金物である。供試体把持金物は供試体の背面に突起とそこにピンで連結するピン穴を持つ。供試体は垂直方向に対して４５°回転させ、供試体の中心と４辺の供試体把持金物のピン穴の中心を結ぶ線は、各々垂直方向と４５°の傾きを持つようにする。
【０００７】
具体的には、円弧部が相対する２つの載荷板の回転中心を１本の水平な載荷板連結部材の両端部付近でピン結合した載荷板の水平部に垂直力を加え回転力を与える。左右の載荷板の対向部である外周付近に回転角４５°の角度の位置にピン穴を設ける（そのピン穴と前記回転中心を結ぶ線は、それぞれ水平部に対して４５°の角度を成す）。４５°回転させたモルタルやコンクリートの供試体に接続させた供試体把持金物のピン穴と載荷板のピン穴とを結合ピンで結合させる。２つ１組の載荷板を供試体の上下に配置し、供試体の４辺（前記断面正方形の４辺）に接続する供試体把持金物の４本のピン穴の全てを載荷板のピン穴と接続する。
【０００８】
載荷板の下側水平部に圧縮試験機からの垂直方向の下部載荷荷重を加えると、載荷板は上方の回転力が付与される。載荷板の回転力は結合ピンを介して供試体把持金物に垂直方向と４５°の角度の接線方向力が伝達される。これにより下部の左右の供試体把持金物には４５°方向の上向きの力が作用し、供試体把持金物に接続するモルタルやコンクリートの供試体に辺と平行な力が作用する。
【０００９】
一般的に圧縮試験機を用いて圧縮試験を実施する方法は、供試体を下方から油圧シリンダの力でせり上がってくる台の上に設置し、供試体の上部を上下に移動可能な反力装置に接しさせる。荷重は下方の台がせり上がることにより加えられる。
【００１０】
本試験も一般的な圧縮試験機を使用するもので、上方からの載荷荷重は下部載荷荷重の反力として発生するものである。
【００１１】
故に供試体の上方からの力も、下方の力と同様の方法で同一の力が働き、供試体には図２に示す供試体の各辺と平行の力が作用する。
【００１２】
以上の装置により、一般的な圧縮試験機を用いて、モルタルやコンクリートの正方形の供試体の４辺に力を作用させてモルタルやコンクリートのセン断強度を測定する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明を添付する図面に示す具体的実験例に基づいて、以下詳細に説明する。試験供試体１はある一定の厚さを有する正方形の形状（立方体）である。
【００１４】
供試体１を作成する方法は、モルタルやコンクリートで所定の寸法の供試体１を作成した後、供試体把持金物２に接着剤で接続させる方法と、供試体把持金物２をモルタルやコンクリート打設の型枠として設置しておき、その内部にモルタルやコンクリートを打設し製作する方法の２通りで実施している。後者の場合はモルタルやコンクリートを打設する直前に供試体把持金物２の表面に接着剤を塗布したり供試体把持金物２の鉄板の表面にアンカー用のボルトを埋め込み、鉄板とモルタルやコンクリートとの付着性を向上させている。
【００１５】
セン断強度試験装置は、供試体１とその４辺に取り付けた４つの供試体把持金物２と、２つの載荷板３を載荷板連結部材５で一体にしたものの２組により構成される。載荷板３は扇形を成し、その円弧部が相対する２つの載荷板３を１組として、それぞれの回転中心の要部を載荷板連結部材５の両端部付近でピン結合され、載荷板３は、ピンを中心として回転することができる。供試体把持金物と載荷板３は、各々結合用のピン穴を有し、結合ピン４で結合される。
【００１６】
供試体１に加える荷重は、モルタルやコンクリートの圧縮試験に用いられる圧縮試験機を用いる。圧縮試験機による下部からの荷重８は、図１に示すように、載荷装置６，７により載荷板３に伝達される。上部の荷重９は、圧縮試験機の反力機構より得られるもので、下部からの荷重８と上部の荷重９は、同じ大きさの荷重となる。上部も下部と同様に載荷装置６，７により上部の載荷板３に荷重が載荷される。荷重が載荷されると４つの載荷板３は、載荷板連結部材５のピンを中心にして回転運動を開始する。
【００１７】
載荷板３の回転運動により接線方向力が、結合ピン４を介して供試体把持金物２に伝達される。供試体把持金物２から供試体１に荷重が加えられる。この荷重の作用方向は供試体１の辺に平行になるようにしている。
【００１８】
試験装置のセットは、先ず圧縮試験機の載荷台上に、下方の２つの載荷板３と載荷板連結部材５が一体となったものを設置する。次に供試体１と供試体把持金物２が一体となったものを、供試体把持金物２のピン穴２ａと載荷板３のピン穴３ａを合わせて結合ピン４を挿入させ接続する。次に上方の２個の載荷板３と載荷板連結部材５が一体となったものを、載荷板３のピン穴３ａと供試体把持金物２のピン穴２ａを合わせ結合ピン４で接続する。
【００１９】
４本の結合ピン４等により結合し一体となった上下の載荷板３と供試体１と供試体把持金物２の全体を上方に持ち上げて、下部の載荷装置６，７を所定の位置に設置し、一体となった載荷板３と供試体１と供試体把持金物２の全体を載荷装置６，７の上に載せる。次に上部の載荷装置６，７を上部の載荷板３の上に設置し、圧縮試験機の上部反力梁を上部の載荷装置６，７の高さまで下げ、上部反力梁と上部載荷装置７を密着させ試験準備を完了させる。
【００２０】
載荷試験は圧縮試験機の下方載荷版が油圧シリンダーの力で上方にせり上がり、上下の載荷板３に垂直力を付与し、回転力から４５°の接線方向力を供試体１に作用させる。この状態で、供試体１がセン断破壊するまで荷重を増加させる。破壊した時の荷重を供試体１のモルタルやコンクリートの破壊面の断面積からモルタルやコンクリートのセン断強度を算定する。
【００２１】
なお、この実施形態では、載荷板３を扇形としたが、この発明の効果を発揮しうるものであれば、扇形としなくてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、本供試体１に使用するモルタルやコンクリートの配合や使用材料や鉄筋やＰＣ鋼線・鋼棒による補強に制限がなく、様々なモルタルやコンクリートのセン断強度を測定する事が可能である。又一般的に使用されている圧縮試験機を用いて試験をする事が出来るので、広く一般に本試験を行うことが出来る。試験の結果により得られたセン断強度はモルタルやコンクリート構造物のセン断強度の設計や検討を高精度なものに発展させるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る装置の構成図
【図２】共役セン断力の作用荷重の方向の説明図
【図３ａ】従来のモルタルやコンクリートのセン断強度測定方法の説明図（一面セン断試験）
【図３ｂ】従来のモルタルやコンクリートのセン断強度測定方法の説明図（二面セン断試験）
【図３ｃ】従来のモルタルやコンクリートのセン断強度測定方法の説明図（一面せん断試験、補強筋有り）
【図３ｄ】従来のモルタルやコンクリートのセン断強度測定方法の説明図（一面せん断試験、補強筋・スプリング有り）
【符号の説明】
１ モルタルやコンクリートの供試体
２ 供試体把持金物
２ａ，３ａ ピン穴
３ 載荷板
４ 結合ピン
５ 載荷板連結部材
６ 載荷装置
７ 載荷装置
８ 下部載荷加重
９ 上部載荷加重
Claims (1)
- 相対する２つの載荷板３を１組にして、それぞれの回転中心を、１本の水平な載荷板連結部材５の両端部付近でピン結合し、左右の載荷板３の対向部付近に回転角４５°の角度の位置にピン穴３ａを設け、４５°回転させたモルタルやコンクリートの供試体１に接続させた供試体把持金物２のピン穴２ａと載荷板３のピン穴３ａとを結合ピン４で結合させ、その２つ１組の載荷板３，３を前記供試体１の上下に配置し、供試体１の４辺に接続する供試体把持金物２の４本のピン穴２ａの全てを載荷板３のピン穴３ａに接続し、
前記載荷板３に垂直力を加えて回転力を与え、その回転力により載荷板３の上下に加えた垂直力が、左右に斜め４５°の力に分割されてモルタルやコンクリートの供試体１の辺に、供試体１を純セン断力による破壊を可能にする４辺に平行な力を作用させることを可能にしたモルタルやコンクリートの純セン断試験方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002335367A JP3883496B2 (ja) | 2002-11-19 | 2002-11-19 | 純セン断試験方法 |
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|---|---|---|---|
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004170199A true JP2004170199A (ja) | 2004-06-17 |
| JP3883496B2 JP3883496B2 (ja) | 2007-02-21 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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2002
- 2002-11-19 JP JP2002335367A patent/JP3883496B2/ja not_active Expired - Fee Related
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