JP2020197398A - 水浸膨張試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水浸膨張試験を、作業者の負担を小さくし、かつ試験に要する時間を短縮して行えるようにするとともに、小ロットの試験にも容易に対応することができるようにする。【解決手段】鉄鋼スラグの水浸膨張試験装置１１である。つき固めた供試体３を内部に有するモールド１を配置可能で、底面１２ａに設けた排水口１２ｃに排水弁１６が設置された移動可能な水槽１２と、前記水槽１２内の水８を加温する加温手段１３と、前記水槽１２を載置する載置台１４とで構成する。【選択図】図１

Description

本発明は、道路用路盤材として使用する、例えば鉄鋼スラグの、水浸膨張性を評価する水浸膨張試験装置に関するものである。

例えば鉄鋼スラグを道路用路盤材として使用する場合、鉄鋼スラグの水浸膨張性を評価する必要がある。この水浸膨張性を評価する一般的な試験方法として、非特許文献１に記載された方法がある。

前記非特許文献１に記載された方法では、図６に示すように、円筒形のモールド１に有孔底板２を装着した後、所定量の水を加えた鉄鋼スラグを入れてつき固め、つき固めた供試体３の上に軸付き有孔板４を載せる。モールド１の内部に、つき固めた供試体３を有する状態のものを、以下、「モールド試験体５」という。

前記モールド試験体５を養生槽としての固定水槽６に浸漬する。前記非特許文献１には、１試料に対して３個の供試体を用いることが定められている。したがって、ｎ種類の資料に対しては、３×ｎ個の供試体を用いる。固定水槽６の側壁６ａに設けた開口６ｂに蒸気供給管７を連結し、当該蒸気供給管７によって固定水槽６内の水８に蒸気を供給することで、水温を８０±３℃に保った状態で６時間保持する。

そして、試験前後、試験中の供試体３の膨張量を変位計（ダイヤルゲージ）９で測定する一方、試験前後に前記供試体３をモールド１ごと秤量し、その平均値を試験値とする。

前記モールドは、内径や内容積についての規定はあるものの、材質や厚さについての規定はない。一般的には、供試体をつき固める際の破損や変形に耐え、水浸膨張試験での腐食に耐え得るよう、厚さ数mmのステンレス鋼が用いられている。

前記規格に基づいて、例えば内容積が２２０９cm³の供試体を作製すると、鉄鋼スラグの密度は約２．２〜２．５g／m³であり、１検体に対して５kgの加重と変位計測器を装着することから、これらをモールド１と合算した重量は２０kg近くになる。

従来は、一つの固定水槽６に数十個のモールド試験体５を設置していたので、モールド試験体５を、固定水槽６内に設置する作業や、固定水槽６から取り出す作業は、作業者が一つずつ行っていた。固定水槽６は、通常は試験室内の地表面近くに設置されていることもあり、前述の設置・取り出し作業による作業者の負担が大きかった。

また、鉄鋼スラグのつき固めなどの供試体の調整やモールド試験体の秤量は、高温多湿となる試験室内の環境の影響を受けないよう、試験室とは離れた場所で行うのが一般的であるため、当該秤量場所と試験室間のモールド試験体の運搬が必要になる。

そのため、従来の水浸膨張試験では、モールド試験体の運搬時の作業者の負担が大きく、試験に要する時間も長くかかっていた。

また、固定水槽の水は高温で長時間保持する必要がある。したがって、試験中に、蒸発によって固定水槽内の水位が下がるので、当該水位がモールド試験体以下にならないように、加水する必要がある。しかし、試験中は前記温度範囲に保持しなければならないため、安定した温度保持のためには急激な加水を行うことができない。従って、通常は、蒸発量よりも多くの水を連続的或いは断続的に供給し、必要量を超える水はオーバーフローさせるようにしている。

水をオーバーフローさせるため、図６に示す例では、固定水槽６の側壁６ａの必要な水位位置に設けた開口６ｃに排水管１０を接続している。しかし、この排水管１０は固定水槽６の側壁６ａから突出した状態となる。この突出した排水管１０は、モールド試験体５の運搬やモールド試験体５の固定水槽６への装入作業の妨げとなりやすい。また、そのような状態の排水管１０を覆った場合は、固定水槽６のサイズが大きくなる。

JIS A 5015 付属書B「道路用鉄鋼スラグの水浸膨張試験方法」

本発明が解決しようとする課題は、従来の水浸膨張試験では、モールド試験体の運搬時の作業者の負担が大きく、試験に要する時間も長くかかっていたという点である。

本発明は、
鉄鋼スラグの水浸膨張性を評価する試験装置であって、
モールド試験体を配置可能で、底面に設けた排水口に排水弁が設置された移動可能な水槽と、
当該水槽内の水を加温する加温手段と、
前記水槽を載置する載置台と、からなることを最も主要な特徴としている。

上記本発明の水浸膨張試験装置によれば、移動式リフターによって、水槽のみを運搬可能としたので、モールド試験体を配置した状態で水槽を運搬することができ、当該運搬時の作業者の負担を軽減できる。

本発明の試験装置において、水槽を移動式リフターで運搬可能とするためには、水槽内の水を加温する加温手段は、水槽の側壁に連結せず、水槽の上部開口から水槽内の水中に挿入、および、水中からの取り出しが可能な蒸気供給管とすることが望ましい。

また、同様に、水槽の底面の裏側に複数の脚部を離間して設けて、水槽の脚部間に移動式リフターのフォークを挿入できるようにするのが好ましい。これにより、水槽を移動式リフターで運搬する際、水槽の、載置台から移動式リフターへの受け取りや、移動式リフターから載置台への受け渡しが容易に行える。

また、同様に、載置台の、水槽を載置する受け部の下面に複数の脚部を離間して設け、載置台の脚部間に移動式リフターのアウトリガーを挿入できるようにすれば、水槽を運搬する移動式リフターとして、アウトリガータイプのコンパクトな移動式リフターを採用できる。

また、水槽の底面にオーバーフローの排水口を設け、当該排水口に、下端が水槽の外部に位置し、上端が水槽の内部の側壁よりも低い位置に位置するオーバーフロー管を取り付けると共に、排水弁およびオーバーフロー管の下方に、これら排水弁およびオーバーフロー管を通ってきた水を排水する排水管の一方端部開口を位置させるのが好ましい。

また、水槽を、モールドが３の倍数個設置できる大きさとするのが好ましい。

本発明によれば、移動式リフターによって水槽の運搬を可能とすることで、モールド試験体を配置した状態で水槽を運搬でき、当該運搬時の作業者の負担を軽減できるので、試験効率が向上する。

本発明において、水槽の底面に設けたオーバーフローの排水口にオーバーフロー管を取り付けると共に、排水弁およびオーバーフロー管の下方に、排水管の一方端部開口を位置させれば、排水管が水槽の側方に突出することを避けられる。これにより、排水管が水槽内へのモールド試験体の装入や水槽の運搬の妨げになりにくい。また、複数の水槽を近接して並べて設置することができ、省スペースになる。

また、水槽を、モールドが３の倍数個設置できる大きさとすることで、水槽を必要最低限の大きさとすることができる。また、異常が起きたサンプルに対しては母材の特定がしやすくなるので、スラグの品質管理としてタイムリーに分析できるようになって、試験効率が向上する。

本発明の水浸膨張試験装置の一実施形態の例を説明する図である。 モールド試験体を６個配置した本発明装置を構成する水槽を上方から見た図である。 図２を側方から見た図である。 図３の側面図である。 本発明装置を構成する載置台を拡大して示した図である。 非特許文献１に記載された水浸膨張試験方法を実施する装置を説明する図である。

以下、道路用路盤材として使用する、例えば鉄鋼スラグの水浸膨張性を評価する、本発明の水浸膨張試験装置の一実施形態の例を、図１〜図５を用いて説明する。なお、図６と同一番号は図６で説明したものと同一部品を示し、詳細な説明を省略する。

本発明の水浸膨張試験装置１１は、モールド試験体５を内部に配置可能な水槽１２と、水槽１２内の水８を加温する加温手段１３と、水槽１２を載置する載置台１４とを備えた構成である。

水槽１２は、例えば、厚さが３mmの鉄板製で、外側に１０mmの厚さのウレタンを貼り付けた、上部が開口した箱型形状をしている。この水槽１２の大きさは、モールド１（モールド試験体５）を３の倍数個、例えば６個、載置台１４に対して水槽１２を載置台１４に挿入する方向に３個、２列に設置できる大きさ（例えば幅５００mm×奥行７５０mm）を有している。

そして、水槽１２には、底面１２ａの裏側に一対の脚部１２ｂが取り付けられている。脚部１２ｂは底面１２ａの両側に位置し、後述する移動式リフター１５で水槽１２を運搬する際に、脚部１２ｂの間に移動式リフター１５のフォーク１５ｄが挿し込めるようになっている。また、水槽１２の底面１２ａのモールド試験体５を設置しない部分に排水口１２ｃが設けられている。排水口１２ｃは、水槽１２を載置台１４に載せたときの手前側に位置している。この排水口１２ｃの底面１２ａの外側に排水弁１６が取り付けられ、必要時に水槽１２内の水を排水できるようにしている。

さらに、水槽１２には、底面１２ａの排水口１２ｃと近接する、モールド試験体５を設置しない位置に、オーバーフローの排水口１２ｄが設けられている。排水口１２ｄには、オーバーフロー管１７が取り付けられている。このオーバーフロー管１７は、下端が水槽１２の外部で、脚部１２ｂの下端とほぼ同じ高さか又はやや上に位置し、上端が水槽１２の内部の側壁１２ｅの上端よりも低い位置に位置するように取り付けられている。

一方、載置台１４は、例えば、水槽１２を載置する受け部１４ａの四隅下部に４つの脚部１４ｂを離間して設けた構成である。載置台１４は、水槽１２が載置台１４に載置されたときに排水弁１６およびオーバーフロー管１７の下方に位置する、排水管１８を備える。排水管１８は、排水弁１６およびオーバーフロー管１７に向けて開口する一方端部開口１８ａを備える。本実施形態では、載置台１４の脚部１４ｂのうち、水槽１２が挿入される側の脚部１４ｂの上部に排水管１８が取り付けられる。言い換えると、水槽１２における排水弁１６およびオーバーフロー管１７の位置は、水槽１２を載置台１４に載置したときに、一方端部開口１８ａの上方にくるように設計される。一方、載置台１４を構成する受け部１４ａの、水槽１２の挿入方向の奥側に、水槽１２の位置決め部１４ｃを設けている。

また、加温手段１３として、本実施形態では、元配管１３ａから減圧用の手動弁１３ｂおよび電磁開閉弁１３ｃを介して蒸気供給管１３ｄを取り付ける。蒸気供給管１３ｄの先端にサイレンサー１３ｅが取り付けられていてもよい。そして、この蒸気供給管１３ｄを、水槽１２の上部開口１２ｆから、モールド試験体５間の、水槽１２に供給された水８の中に挿入し、水８の中に高温の蒸気を供給する。これにより、水槽１２内の水８の温度を８０±３℃に保持することができる。この蒸気供給管１３ｄは、水槽１２を載置台１４から取り出す際には水８の中から取り出すことができるように、フレキシブル管が用いられる。

移動式リフター１５は、市販のものでよい。例えば、本体１５ａと、本体１５ａの両側より前方に突出させたアウトリガー１５ｂの先端側に夫々車輪１５ｃを取り付け、両アウトリガー１５ｂの間に昇降可能な２本のフォーク１５ｄを備えた構成である。

かかる構成の移動式リフター１５の場合、アウトリガー１５ｂを載置台１４の脚部１４ｂの間に、また、フォーク１５ｄを水槽１２の両側の脚部１２ｂの間に挿入した後、フォーク１５ｄを上昇させることで水槽１２を載置台１４から持ち上げる。

この場合、移動式リフター１５の移動およびフォーク１５ｄの昇降を電動で行うものとすることで、６個のモールド試験体５だけで１２０kg近くなる水槽１２の運搬および載置台１４への受け渡しや載置台１４からの受け取りを作業者に負担をかけることなく行うことができる。

また、図１では、水浸膨張試験装置１１（載置台１４、およびこの載置台１４の上に載せた水槽１２、および加熱手段１３）を側面フェンス１９ａと前面フェンス１９ｂで囲い、前面フェンス１９ａにフェンス扉１９ｃを設けている。

複数の水浸膨張試験装置１１は、並べて配置されてもよい。或いは、水浸膨張試験装置１１は、一つの載置台１４に複数の水槽１２が並べて配置される構成でもよい。水浸膨張試験装置１１または水槽１２を並べて配置する場合、図１に示すように、各々の水浸膨張試験装置１１または水槽１２を、側面フェンス１９ａ、前面フェンス１９ｂのような仕切りで囲ってもよい。水槽１２の側面に突出する部分がないことで、複数の水浸膨張試験装置１１や水槽１２を互いに近接して配置することができ、省スペースになる。

上述の実施形態では、複数の水槽１２のそれぞれに対応して、加温手段１３が備えられる。前述したような高温の蒸気を利用する加温手段１３の場合、１つの元配管１３ａに蒸気供給管１３ｄを複数取り付けて、それぞれ対応する水槽１２に挿入する構成をとることができる。

次に、上述の実施形態の水浸膨張試験装置１１を用いた、水浸膨張試験方法の例を説明する。先ず、非特許文献１に記載された方法でモールド試験体５を作製した後、変位計９等の試験に必要な備品、治具をモールド１に取り付ける。

準備した空の水槽１２内にモールド試験体５を６個設置した後、フォーク１５ｄを水槽１２の両脚部１２ｂの間に挿入して水槽１２を持ち上げ、試験室２０に運搬する。

試験室２０に設置された載置台１４の脚部１４ｂの間に前記水槽１２を運搬してきた移動式リフター１５のアウトリガー１５ｂを挿入し、水槽１２が載置台１４の位置決め部１４ｃに当接した後、フォーク１５ｄを降下させて、載置台１４に水槽１２を載せ置く。この状態では、水槽１２に設けた排水弁１６およびオーバーフロー管１７の下端は、載置台１４の脚部１４ｂの上部に取り付けた排水管１８の一方端部開口１８ａと相対する位置関係になる。

移動式リフター１５を水槽１２から退避させた後、前記位置関係の水槽１２の内部に水８を供給して、モールド試験体５を水没させた後、蒸気供給管１３ｄをモールド試験体５の間に導入し、蒸気供給管１３ｄから蒸気を供給することで水槽１２内の水８を８０±３℃に維持して水浸膨張試験を行う。

上記本発明の水浸膨張試験装置１１では、移動式リフター１５で複数のモールド試験体５を配置した状態で水槽１２を運搬することができる。したがって、当該運搬時の作業者の負担軽減が図れる。

その際、本発明の水浸膨張試験装置１１では、水槽１２の水８の加温手段１３を水槽１２の側壁１２ｅに連結せず、水槽１２の上部開口１２ｆから挿入、および、取り出すので、加温手段１３の水槽１２への連結、水槽１２からの取り外し作業が不要になる。

また、水槽１２の底面１２ａの裏側に複数の脚部１２ｂを離間して設けているので、これら脚部１２ｂの間に移動式リフター１５のフォーク１５ｄを挿入することで、水槽１２の、載置台１４からの受け取りや、移動式リフター１５から載置台１４への受け渡しが容易に行える。

また、載置台１４の、水槽１２を載置する受け部１４ａの下面に複数の脚部１４ｂを離間して設け、載置台１２の脚部１４ｂ間に移動式リフター１５のアウトリガー１５ｂを挿入できるようにしているので、アウトリガータイプのコンパクトな移動式リフター１５を採用できる。

また、水槽１２の底面１２ａに取り付けた排水弁１６およびオーバーフロー管１７の下方に、これら排水弁１６およびオーバーフロー管１７を通ってきた水を排水する排水管１８の一方端部開口１８ａを位置させているので、排水管１８の接続のためのスペースが不要になる。

また、水槽１２を、モールド１（モールド試験体５）を例えば６個ずつ配置できる大きさとし、このような水槽１２を複数用いて同時並行的に試験を進行させてもよい。これにより、モールド試験体５が６個ずつの小さなロットごとに、一つの試験を行うことができる。また、例えば、あるモールド試験体５で何かの不都合が生じた場合、その特定のモールド試験体５を含むロットの試験を停止して、そのモールド試験体５が入った水槽１２のみを取り出すことができる。その際、別の水槽１２で進行中の試験に影響を与えずに済む。

さらに、このような小型の水槽１２を複数並べて試験を行えば、１か所で複数の試験を行うことができ、作業性もよい。また、水槽１２の側面に突出する部分がないことで、複数の水槽１２（又は水浸膨張試験装置１１)を近接して配置することができ、省スペースになる。

本発明は上記した例に限らないことは勿論であり、各請求項に記載の技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更してもよいことは言うまでもない。

例えば、載置台１４に水槽１２を載せる際に、排水弁１６およびオーバーフロー管１７の下端と、載置台１４に取り付けた排水管１８の一方端部開口１８ａとの位置決めが容易に行えるのであれば、載置台１４に位置決め部１４ｃを取り付け無くてもよい。

１ モールド
３ 供試体
５ モールド試験体
８ 水
１１ 水浸膨張試験装置
１２ 水槽
１２ａ 底面
１２ｂ 脚部
１２ｃ 排水口
１２ｄ 排水口
１２ｅ 側壁
１２ｆ 上部開口
１３ 加温手段
１３ｄ 蒸気供給管
１４ 載置台
１４ａ 受け部
１４ｂ 脚部
１５ 移動式リフター
１６ 排水弁
１７ オーバーフロー管
１８ 排水管
１８ａ 一方端部開口

Claims (6)

1. 鉄鋼スラグの水浸膨張性を評価する試験装置であって、
   つき固めた供試体を内部に有するモールドを配置可能で、底面に設けた排水口に排水弁が設置された移動可能な水槽と、
   当該水槽内の水を加温する加温手段と、
   前記水槽を載置する載置台と、からなることを特徴とする水浸膨張試験装置。
2. 前記加温手段は、前記水槽の上部開口から水槽内の水中に挿入、および、水中からの取り出しが可能な蒸気供給管であることを特徴とする請求項１に記載の水浸膨張試験装置。
3. 前記水槽の底面にオーバーフローの排水口を設け、当該排水口に、下端が前記水槽の外部に位置し、上端が前記水槽の内部の側壁よりも低い位置に位置するオーバーフロー管を取り付けると共に、
   前記排水弁および前記オーバーフロー管の下方に、これら排水弁およびオーバーフロー管を通ってきた水を排水する排水管の一方端部開口を位置させたことを特徴とする請求項１又は２に記載の水浸膨張試験装置。
4. 前記水槽は、前記モールドを３の倍数個設置できる大きさであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の水浸膨張試験装置。
5. 前記水槽は、底面の裏側に複数の脚部を離間して設けていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の水浸膨張試験装置。
6. 前記載置台は、前記水槽を載置する受け部の下面に複数の脚部を離間して設けていることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の水浸膨張試験装置。

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