JP2008209228A - コンクリートの引張り試験用治具及び引張り試験方法 - Google Patents

Abstract

【課題】中心線上に引張り力が加わるように、取付けることにより、正確なコンクリートの引張り強度を求めることのできる引張り試験用治具及び引張り試験方法を提供する。
【解決手段】円柱状のコンクリート体１０の引張り強度を測定するための引張り試験用治具であって、第一治具１と第二治具２からなり、第一治具１が、コンクリート体１０の長さ方向における一端面側に嵌合される有底円筒状の第一嵌合部１１と、第一嵌合部１１の底部外側に設けられ、コンクリート体１０の長さ方向にのびる中心線上に引張り力を付加するための第一引張り力付加部１２からなり、第一嵌合部１１の内側側面に、コンクリート体１０の外周面を締付け固定するための第一チャック機構を有し、同様な第二治具２を他端面に取り付ける。
【選択図】図１

Description

本発明はコンクリートの引張り試験用治具及び引張り試験方法に関し、より詳しくは、簡単、且つ正確に引張り強度を求めることのできるコンクリートの引張り試験用治具及び引張り試験方法に関する。

コンクリートは建造物等、様々な場面で使用されているが、使用期間中に種々の要因によって亀裂や割れを生じることがある。このような亀裂や割れは安全性に重要な影響を及ぼすことがある。加えて、コンクリートは他の構造材料とは異なり、強度が、調合の違いや、締め固め程度等によっても異なるといったコンクリート特有の性質を持つ。
このような要因から考えても、コンクリートの強度を測定することは重要なことである。

コンクリートの強度としては、主に圧縮強度、引張り強度、せん断強度が挙げられる。
ここで、圧縮強度とは、圧縮力を受けたときの応力に対向する強さのことで、せん断強度とは、外力を受けた部材内の１つの面を境とし、その両側部分がその面に沿って反対方向に滑ろうとする応力に対抗する強さのことをいう。

また、引張り強度とは、部材を引き伸ばす方向に外力が働いた時に生じる応力に対抗する強さのことをいう。

従来、一般的に使用されていた引張り強度試験方法としては、割裂試験が挙げられる（例えば、下記特許文献１参照）。
割裂試験とは、図５に示す如く、円柱状のコンクリート体（２０）を、試験装置の載荷板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、コンクリート体が割裂して破壊が生じるまで荷重を与えるものである。
しかしながら、割裂試験は、直接的に引張り強度を求めるわけではないため、信頼性の高い方法とはいい難い。

そこで、直接的に引張り強度を求めるための引張り試験方法が、種々提案されている。
例えば、図６に示す如く、コンクリート体（２０）の長さ方向両端面に鉄筋（８）（以下、引張り力付加部（８）と称す）を埋め込み、当該引張り力付加部（８）に引張り力を加える方法を挙げることができる（以下、従来方法１と称す）。この場合、引張り力は、コンクリート体（２０）と引張り力付加部（８）の付着力により伝達される。
また、図７に示す如く、コンクリート体（２０）の長さ方向両端面に、接着剤により治具（９）を接着し、当該治具（９）に引張り力を加える方法を挙げることができる（以下、従来方法２と称す）。治具（９）としては、コンクリート体に接着される円板状の接着部（９１）に、引張り力が加えられる引張り力付加部（９２）が接触部（９１）と直角に設けられたものが用いられる。

この時、従来方法１及び２において、正確な引張り強度を求めるためには、コンクリート体の長さ方向にのびる中心線（Ｄ）上に引張り力を加える必要がある。つまり、引張り力付加部（８，９２）が中心線（Ｄ）上にくるように、治具をコンクリート体に取り付ける必要がある。

しかしながら、従来方法１では、鉄筋である引張り力付加部（８）をコンクリート体（２０）に打ち込む際、中心線（Ｄ）からずれてしまったり、斜めに打ち込んでしまったりする場合が往々にしてある。

一方、従来方法２では、引張り力付加部（９２）が接触部（９１）と直角に設けられているため、引張り力付加部（９２）を中心線（Ｄ）と平行にすることは容易である。
しかしながら、治具（９）を接着するときに、引張り力付加部が中心線（Ｄ）からずれて、中心線（Ｄ）上に存在しない場合も往々にしてある。また、本来、コンクリート体（２０）の両端面は平行でなければならないが、何らかの理由で平行でなかった場合、引張り力付加部が中心線（Ｄ）と平行にならないこととなる。

このように、従来の方法では、引張り強度を求めるための治具を取り付ける際、手間を要して正確に取り付ける必要があり、作業が煩雑となるといった問題がある。

特開２００３−１９４６８７号公報

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、中心線上に引張り力が加わるように、容易に治具を取付けることができ、それにより、正確なコンクリートの引張り強度を求めることのできる引張り試験用治具及び引張り試験方法を提供することを解決課題とする。

請求項１に係る発明は、円柱状のコンクリート体の引張り強度を測定するための引張り試験用治具であって、前記治具が、第一治具と第二治具からなり、該第一治具が、前記コンクリート体の長さ方向における一端面側に嵌合される有底円筒状の第一嵌合部と、該第一嵌合部の底部外側に設けられ、該コンクリート体の長さ方向にのびる中心線上に引張り力を付加するための第一引張り力付加部からなり、且つ、該第一嵌合部の内側側面に、該コンクリート体の外周面を締付け固定するための第一チャック機構を有し、該第二治具が、前記コンクリート体の長さ方向における他端面側に嵌合される有底円筒状の第二嵌合部と、該第二嵌合部の底部外側に設けられ、前記中心線上に引張り力を付加するための第二引張り力付加部からなり、且つ、該第二嵌合部の内側側面に該コンクリート体の外周面を締付け固定するための第二チャック機構を有することを特徴とする引張り試験用治具に関する。

請求項２に係る発明は、前記第一チャック機構が、前記一端面から、前記他端面側へ向けて該一端面の半径の長さ以上離れた位置までの範囲を締付け固定し、前記第二チャック機構が、前記他端面から、前記一端面側へ向けて該他端面の半径の長さ以上離れた位置までの範囲を締付け固定することを特徴とする請求項１記載の引張り試験用治具に関する。

請求項３に係る発明は、前記第一引張り力付加部及び前記第二引張り力付加部が、前記中心線上に突出して設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の引張り試験用治具に関する。

請求項４に係る発明は、円筒状の第一嵌合部を有する第一治具と、円筒状の第二嵌合部を有する第二治具により、円柱状のコンクリート体の引張り強度を測定するための引張り試験方法であって、前記コンクリート体の長さ方向における一端面側に、前記第一嵌合部を嵌合させ、該コンクリート体の外周面を締付け固定する工程と、該コンクリート体の長さ方向における他端面側に、前記第二嵌合部を嵌合させ、該コンクリート体の外周面を締付け固定する工程と、該第一治具及び該第二治具に夫々、該コンクリート体の長さ方向にのびる中心線上で、且つ反対方向の引張り力を付加する工程を有することを特徴とする引張り試験方法に関する。

請求項５に係る発明は、前記第一治具による前記コンクリート体の締付け固定を、前記一端面から、前記他端面側へ向けて該一端面の半径の長さ以上離れた位置までの範囲で行い、前記第二治具による前記コンクリート体の締付け固定を、前記他端面から、前記一端面側へ向けて該他端面の半径の長さ以上離れた位置までの範囲で行うことを特徴とする請求項４記載の引張り試験方法に関する。

請求項１に係る発明によれば、治具が、第一治具と第二治具からなり、第一治具が、コンクリート体の長さ方向における一端面側に嵌合される有底円筒状の第一嵌合部と、第一嵌合部の底部外側に設けられ、コンクリート体の長さ方向にのびる中心線上に引張り力を付加するための第一引張り力付加部からなり、且つ、第一嵌合部の内側側面に、コンクリート体の外周面を締付け固定するための第一チャック機構を有し、第二治具が、コンクリート体の長さ方向における他端面側に嵌合される有底円筒状の第二嵌合部と、第二嵌合部の底部外側に設けられ、中心線上に引張り力を付加するための第二引張り力付加部からなり、且つ、第二嵌合部の内側側面に該コンクリート体の外周面を締付け固定するための第二チャック機構を有することにより、引張り試験用治具を、引張り力がコンクリート体の中心線上に加わるように容易に取り付けることができる。そのため、正確な引張り強度を、容易に測定することができる。

請求項２に係る発明によれば、第一チャック機構が、一端面から、他端面側へ向けて一端面の半径の長さ以上離れた位置までの範囲を締付け固定し、第二チャック機構が、他端面から、一端面側へ向けて他端面の半径の長さ以上離れた位置までの範囲を締付け固定することにより、引張り力を加えた際に、コンクリート体の端部を破損しないようにすることができる。

請求項３に係る発明によれば、第一引張り力付加部及び第二引張り力付加部が、中心線上に突出して設けられていることにより、引張り力をより容易にコンクリート体の中心線上に加えることができる。

請求項４に係る発明によれば、コンクリート体の長さ方向における一端面側に、第一嵌合部を嵌合させ、コンクリート体の外周面を締付け固定する工程と、コンクリート体の長さ方向における他端面側に、第二嵌合部を嵌合させ、コンクリート体の外周面を締付け固定する工程と、第一治具及び該第二治具に夫々、コンクリート体の長さ方向にのびる中心線上で、且つ反対方向の引張り力を付加する工程を有することにより、引張り力をコンクリート体の中心線上に容易に加えることができる。それにより、正確な引張り強度を、容易に測定することができる。

請求項５に係る発明によれば、第一治具による前記コンクリート体の締付け固定を、一端面から、他端面側へ向けて該一端面の半径の長さ以上離れた位置までの範囲で行い、第二治具によるコンクリート体の締付け固定を、他端面から、一端面側へ向けて他端面の半径の長さ以上離れた位置までの範囲で行うことにより、端部を破損させずに、引張り力を加えることができる。

以下、本発明に係る引張り試験用治具の実施例について説明する。但し、下記実施例は本発明を何ら限定するものではない。

図１は、本実施例の引張り試験用治具（１００）を用いた引張り強度試験を説明するための概略図である。
図１に示す如く、引張り試験用治具（１００）は、第一治具（１）と第二治具（２）からなる。そして、引張り機（３）により、第一治具（１）が垂直上方向に、第二治具（２）が垂直下方向に夫々引張られる。
また、図２は第一治具（１）を示した斜視図、図３は第一治具（１）内側に設けられたチャック機構を説明するための説明図であり、（ａ）が端面と直角方向の断面を示した部分断面図、（ｂ）が第一治具を開口端部側から見た概略図である。
以下、図１乃至３を用いて、引張り試験用治具（１００）について説明する。
なお、明細書中において、コンクリート体の長さ方向とは、引張り力を加える方向であり、図１では、紙面上下方向である。

また、本発明に係る引張り試験用治具に用いるコンクリート体（１０）は円柱状のものである。その理由は、ＪＩＳ Ａ １１１３において、強度試験で用いる試供体となるコンクリート体に、円柱状のコンクリート体を用いることが規定されているからである。

第一治具（１）は、コンクリート体（１０）に嵌合させるための第一嵌合部（１１）と、引張り機（３）に取付けられる第一引張り力付加部（１２）よりなる。

第一嵌合部（１１）は、コンクリート体（１０）の一端部に嵌合させる部分であり、有底円筒状を有している。また、第一嵌合部の大きさは、試験に用いられるコンクリート体（１０）の大きさに対応して設計される。
そして、第一嵌合部（１１）の内側面には第一チャック機構を有している。
第一チャック機構はコンクリート体（１０）の外周面を締付け固定するために設けられる。

本実施例の場合、第一チャック機構は、図３に説明する如く、第一嵌合部（１１）が有底筒状の外筒部（１１１）と、有底筒状の内筒部（１１２）との二重構造であることにより実現されている。
外筒部（１１１）は、内側側面に螺旋状の溝が設けられた先細りテーパ形状となっている。また、内筒部（１１２）は、外筒部（１１１）に対応するように、外側側面に螺旋状の溝が設けられた先細りテーパ形状となっている。
つまり、外筒部（１１１）が雌螺子、内筒部（１１２）が雄螺子として螺合していることとなる。

また、内筒部（１１２）の底部外側には、第一引張り力付加部（１２）が接合されており、外筒部（１１１）の底部に挿通されている。
加えて、図３（ｂ）に示す如く、内筒部（１１２）は、三枚の曲板から構成され、夫々の曲板間に、バネ等の弾性体（１１２ａ）が設けられている。この時、弾性体（１１２ａ）を伸縮させることにより、内筒部（１１２）の内径を変更することができる。

この時、第一引張り力付加部（１２）を回転させることで、第一引張り力付加部（１２）に接合された内筒部（１１２）を、外筒部（１１１）の内側側面に沿って上下に螺進させることができる。この時、外筒部（１１１）の内側側面及び内筒部（１１２）の外側側面が先細りテーパ形状であるため、内筒部（１１２）を紙面下方向に動かすことで、弾性体（１１２ａ）が収縮し、内筒部（１１２）の内径が縮まる。それにより、コンクリート体（１０）における内筒部（１１２）が嵌合された外周面全体を締付け固定することができる。
この時、外周面全体をチャック機構により締め付け固定することで、コンクリート体の中心線（Ｂ）が安定する。具体的には、中心線（Ｂ）が第一嵌合部（１１）の底部の中心を通り、且つ底部と直角の状態で安定する。そのため、引張り力を確実に中心線（Ｂ）上に加えることができ、正確な引張り力を測定することができる。

ここで、コンクリート体の端面（１０ａ）の半径の長さを（Ｒ）とすると、図３（ａ）で示すごとく、端面（１０ａ）からコンクリート体（１０）の長さ方向に（Ｒ）以上離れた位置までの外周面（図中１０ｂよりも矢印側まで）をチャック機構により締付けることが好ましい。仮に、コンクリート体（１０）の長さ方向に（Ｒ）未満しか離れていない位置までの外周面、つまり、（１０ｂ）よりも、端面（１０ａ）側までの外周面のみを締付けた場合、チャック機構による締付け力や引張り力が端面（１０ａ）側の端部に集中する。この場合、引張り力により、コンクリート体（１０）が中央部で割れる前（引張り強度を測定する前）に、端面（１０ａ）側の端部（特に角の部分）が当該力に耐えられず、破損してしまうからである。
なお、チャック機構としては、例示したものに限定されず、コンクリート体（１０）の治具に嵌合された外周面全体を締付け固定するものであれば、他の構造でもよい。

第一引張り力付加部（１２）は、引張り機（３）により引張り力が加えられる部分であり、第一嵌合部（１１）底部外側に設けられている。
具体的には、第一引張り力付加部（１２）は、第一嵌合部（１１）の底面の中心に、コンクリート体（１０）の長さ方向に引張り力を受けるように設けられる。つまり、コンクリート体（１０）に第一治具（１）を取付けたとき、第一引張り力付加部（１２）が、コンクリート体（１０）の中心線（Ｂ）上に位置するように設計される。
そして、第一引張り力付加部（１２）の先端にはリング（１２１）が設けられており、引張り機（３）のフック（３１）と連結される。

なお、第一引張り力付加部（１２）は、本実施例の形状に限られず、中心線（Ｂ）上に引張り力を加えることができる形状であればよい。

また、第二治具（２）は、第一治具（１）と同様の形状を有しており、第二嵌合部（２１）と第二引張り力付加部（２２）よりなる。そして、第一治具（１）とは反対側から、コンクリート体（１０）の端部に嵌合され、第二嵌合部の内側側面に設けられた第二チャック機構により締付け固定される。

引張り機（３）は、第一引張り力付加部（２１）及び第二引張り力付加部（２２）に連結され、第一治具（１）の第一引張り力付加部（１２）を上方向に、第二治具（２）の第二引張り力付加部（２２）を下方向に引張るためのものである。
具体的には、第一引張り力付加部（１２）及び第二引張り力付加部（２２）との連結は、一対のフック（３１）を、リング（１２１，２２１）に引っ掛けることにより行われる。
そして、駆動バー（３２）が下方向（図中矢印）に動くことで、第一引張り力付加部（１２）及び第二引張り力付加部（２２）に、反対方向の力が加わる。
なお、引張り機（３）としては、特に限定されるわけではなく、第一引張り力付加部（１２）と第二引張り力付加部（２２）を反対方向に引張ることができるものであればよい。引張り機（３）としては、例えば、油圧駆動式万能試験機、高荷重材料試験機、水平型引張り試験機等が挙げられる。

引張り試験用治具（１００）において、第一治具（１）及び第二治具（２）は、上記したように嵌合部（１１，２１）が円筒状となっており、且つ、チャック機構が設けられているため、締付け固定されたコンクリート体（１０）の中心線（Ｂ）上に、常に嵌合部の底面の中心が位置することとなる。
また、上記したように、第一引張り力付加部（１２）及び第二引張り力付加部（２２）は、嵌合部の底部の中心に位置するように、且つ、底部と直角に突出して設計されている。従って、第一引張り力付加部（１２）及び第二引張り力付加部（２２）は、コンクリート体（１０）の中心線（Ｂ）上に位置することとなる。

そのため、引張り機（３）で、第一引張り力付加部（１２）及び第二引張り力付加部（２２）に引張り力を加えた場合、コンクリート体の中心線（Ｂ）上に引張り力が加わることとなる。
このように、引張り試験用治具（１００）を用いることにより、引張り力が中心線（Ｂ）上に加わるように治具を取り付けることを容易に行うことができる。そのため、治具の取付けに手間を要せずに、正確な引張り強度を測定することができる。

次いで、本発明に係る引張り試験方法について、図４を用いて説明する。
図４は、引張り試験方法を説明するための説明図であり、（ａ）が第一治具及び第二治具を嵌合する前の図、（ｂ）が第一治具及び第二治具を嵌合し、引張り力を加えた図である。

まず、図４（ａ）に示す如く、円柱状のコンクリート体（１０）に、図４中上側から有底円筒状の第一嵌合部（１１）を有する第一治具（１）を、下側から有底円筒状の第二嵌合部（２１）を有する第二治具（２）を嵌合させる。
また、第一嵌合部（１１）及び第二嵌合部（２１）の内側側面には、夫々、第一チャック機構及び第二チャック機構が設けられており、第一チャック機構及び第二チャック機構を用いて、コンクリート体（１０）の外周面を締付け固定する。

この時、チャック機構により締付け固定される範囲は、コンクリート体（１０）の一端部から、端面の半径（Ｒ）以上離れた位置までの範囲であることが好ましい。これにより、引張り力を加えたときに、コンクリート体（１０）の端部が破損することを防ぐことができる。

チャック機構により、第一治具（１）及び第二治具（２）をコンクリート体（１０）に締付け固定した後、図４（ｂ）に示す如く、第一治具（１）と第二治具（２）に、コンクリート体（１０）の長さ方向に平行に、夫々反対方向に引張り力を加える。
このとき、コンクリート体（１０）の両端面側が、チャック機構付きの円筒状の治具に嵌合されているため、コンクリート体の中心線（Ｂ）が、治具底部の中心と一致する。そのため、第一治具（１）と第二治具（２）に、コンクリート体（１０）の長さ方向で、且つ夫々反対方向に引張り力を加えることで、引張り力が中心線（Ｂ）上に加わることとなる。

このように、第一治具（１）及び第二治具（２）が、円筒状で、且つチャック機構を有することにより、引張り力が中心線（Ｂ）上に加わるように治具を取り付けることを容易に行うことができる。そのため、治具の取付けに手間を要さずに、正確な引張り強度を測定することができる。

本発明に係る引張り試験用治具及び引張り試験方法は、簡単、且つ正確に引張り強度を求めることができるため、コンクリートの引張り強度を測定するときに好適に利用可能である。

引張り試験用治具を用いた引張り試験を説明するための概略図である。 第一治具を示した斜視図である。 チャック機構を説明するための説明図である。 引張り試験方法を説明するための説明図である。 割裂試験を説明するための説明図である。 従来の引張り試験方法を説明するための説明図である。 従来の引張り試験方法を説明するための説明図である。

符号の説明

１ 第一治具
１１ 第一嵌合部
１２ 第一引張り力付加部
２ 第二治具
２１ 第二嵌合部
２２ 第二引張り力付加部
３ 引張り機
１０ コンクリート体
１００ 治具

Claims (5)

1. 円柱状のコンクリート体の引張り強度を測定するための引張り試験用治具であって、
   前記治具が、第一治具と第二治具からなり、
   該第一治具が、
   前記コンクリート体の長さ方向における一端面側に嵌合される有底円筒状の第一嵌合部と、
   該第一嵌合部の底部外側に設けられ、該コンクリート体の長さ方向にのびる中心線上に引張り力を付加するための第一引張り力付加部からなり、
   且つ、該第一嵌合部の内側側面に、該コンクリート体の外周面を締付け固定するための第一チャック機構を有し、
   該第二治具が、
   前記コンクリート体の長さ方向における他端面側に嵌合される有底円筒状の第二嵌合部と、
   該第二嵌合部の底部外側に設けられ、前記中心線上に引張り力を付加するための第二引張り力付加部からなり、
   且つ、該第二嵌合部の内側側面に該コンクリート体の外周面を締付け固定するための第二チャック機構を有することを特徴とする引張り試験用治具。
2. 前記第一チャック機構が、前記一端面から、前記他端面側へ向けて該一端面の半径の長さ以上離れた位置までの範囲を締付け固定し、
   前記第二チャック機構が、前記他端面から、前記一端面側へ向けて該他端面の半径の長さ以上離れた位置までの範囲を締付け固定することを特徴とする請求項１記載の引張り試験用治具。
3. 前記第一引張り力付加部及び前記第二引張り力付加部が、前記中心線上に突出して設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の引張り試験用治具。
4. 円筒状の第一嵌合部を有する第一治具と、円筒状の第二嵌合部を有する第二治具により、円柱状のコンクリート体の引張り強度を測定するための引張り試験方法であって、
   前記コンクリート体の長さ方向における一端面側に、前記第一嵌合部を嵌合させ、該コンクリート体の外周面を締付け固定する工程と、
   該コンクリート体の長さ方向における他端面側に、前記第二嵌合部を嵌合させ、該コンクリート体の外周面を締付け固定する工程と、
   該第一治具及び該第二治具に夫々、該コンクリート体の長さ方向にのびる中心線上で、且つ反対方向の引張り力を付加する工程を有することを特徴とする引張り試験方法。
5. 前記第一治具による前記コンクリート体の締付け固定を、前記一端面から、前記他端面側へ向けて該一端面の半径の長さ以上離れた位置までの範囲で行い、
   前記第二治具による前記コンクリート体の締付け固定を、前記他端面から、前記一端面側へ向けて該他端面の半径の長さ以上離れた位置までの範囲で行うことを特徴とする請求項４記載の引張り試験方法。

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