JP2021162442A

JP2021162442A - 試験片の作製方法及び引張試験方法

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Publication number: JP2021162442A
Application number: JP2020063389A
Authority: JP
Inventors: 良治淺野; Ryoji Asano; 寛哲西岡; Hiroaki Nishioka; 宏菅原; Hiroshi Sugawara; 秀昭竹崎; Hideaki Takezaki; 洋平野上; Yohei Nogami
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2020-03-31
Filing date: 2020-03-31
Publication date: 2021-10-11

Abstract

【課題】１）試験片を短時間で作製することができ、２）コンクリート補強部材の材質及び形状によらず、汎用的な引張試験機を用いて、容易に性能評価を行うことができ、３）試験片毎の引張試験結果のばらつきを小さくすることができる試験片の作製方法を提供する。【解決手段】本発明に係る試験片の作製方法は、コンクリート補強部材の引張試験に用いる試験片の作製方法であって、コンクリート補強部材の両端に金属管を配置する工程と、前記コンクリート補強部材と前記金属管との隙間に静的破砕剤を注入し、前記静的破砕剤を硬化する工程とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、コンクリート補強部材の引張試験に用いる試験片の作製方法に関する。また、本発明は、上記試験片を用いた引張試験方法に関する。

コンクリート中に連続繊維補強材等のコンクリート補強部材が埋め込まれたコンクリート構造物が広く知られている。コンクリート補強部材は、一般的に、ガラス繊維等の繊維に、樹脂を含浸させて製造される。コンクリート補強部材は、鉄筋と比べて、軽量であり、かつ耐腐食性及び施工性に優れる。

コンクリート補強部材の性能評価の１つとして、引張試験が行われている。引張試験は、通常、コンクリート補強部材とケーシングとを定着させて得られた試験片を用いて行われている。

下記の特許文献１には、合成繊維製ロッドを定着する定着方法が開示されている。この方法では、合成繊維製ロッドがケーシングに挿入され、該ロッドにオーリングが通され、該ケーシングの一端の内孔に突起リングが設けられ、該ケーシングの他端に該ロッドの方向と同一線上で樹脂注入孔と脱気孔が設けられる。また、この方法では、樹脂注入孔から常温で硬化する合成樹脂を、脱気孔から流出するまで流し込み、封をして放置することにより、ロッドが水平角度以上の角度で定着具に定着される。

下記の特許文献２には、繊維の束の周面を樹脂で固めて成る線条体の引張試験片であって、上記線条体の両端部表面には糸条体がそれぞれ巻付けられ、その糸条体巻付け部分の表面に樹脂がモールドされている線条体試験片が開示されている。

特開平０５−３２１２５２号公報特開平０４−２７４７３０号公報

特許文献１，２に記載のような従来の方法では、コンクリート補強部材とケーシングとの定着に合成樹脂が用いられているため、定着力が低いことがある。また、養生に時間を要し、さらに、養生後にはその枠材を除去する必要があるため、短時間で試験片を作製することは困難である。

また、特許文献１に記載の方法では、オーリングを用いて合成樹脂の漏れ出しを防止する必要があるため、使用可能なコンクリート補強部材の形状が限られる。そのため、例えば、外径が矩形のコンクリート補強部材や、表面に凹凸形状を有するコンクリート補強部材を用いることはできない。

また、特許文献２に記載の方法では、２分割のケーシングが用いられているので、樹脂の漏れ出しが生じることがある。

さらに、特許文献１，２に記載のような従来の方法では、コンクリート補強部材のサイズによっては、使用可能な引張試験機の種類が限られる。例えば、コンクリート補強部材の径が小さい場合には、専用の引張試験機が必要になることがある。

またさらに、特許文献１，２に記載のような従来の方法では、得られる試験片にばらつきが生じやすく、その結果、引張試験結果にもばらつきが生じやすい。

本発明の目的は、１）試験片を短時間で作製することができ、２）コンクリート補強部材の材質及び形状によらず、汎用的な引張試験機を用いて、容易に性能評価を行うことができ、３）試験片毎の引張試験結果のばらつきを小さくすることができる試験片の作製方法及び引張試験方法を提供することである。

本発明の広い局面によれば、コンクリート補強部材の引張試験に用いる試験片の作製方法であって、コンクリート補強部材の両端に金属管を配置する工程と、前記コンクリート補強部材と前記金属管との隙間に静的破砕剤を注入し、前記静的破砕剤を硬化する工程とを備える、試験片の作製方法が提供される。

本発明の広い局面によれば、コンクリート補強部材と、前記コンクリート補強部材の両端に配置された金属管と、前記コンクリート補強部材と前記金属管との隙間に配置された静的破砕剤の硬化物とを備える試験片を用意する工程と、引張試験機のクランプ部に、前記試験片の前記金属管をクランプして、引張荷重を負荷する工程とを備える、引張試験方法が提供される。

本発明によれば、１）試験片を短時間で作製することができ、２）コンクリート補強部材の材質及び形状によらず、汎用的な引張試験機を用いて、容易に性能評価を行うことができ、３）試験片毎の引張試験結果のばらつきを小さくすることができる試験片の作製方法及び引張試験方法を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る試験片の作製方法により得られる試験片を模式的に示す断面図である。図２は、本発明の一実施形態に係る引張試験方法を模式的に示す断面図である。図３（ａ）は、試験片の作製装置を模式的に示す正面断面図であり、図３（ｂ）は、試験片の作製装置を模式的に示す側面断面図である。図４は、引張試験の実施時の写真である。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明に係る試験片の作製方法は、コンクリート補強部材の引張試験に用いる試験片の作製方法であって、コンクリート補強部材の両端に金属管を配置する工程と、上記コンクリート補強部材と上記金属管との隙間に静的破砕剤を注入し、上記静的破砕剤を硬化する工程とを備える。

本発明に係る引張試験方法は、コンクリート補強部材と、上記コンクリート補強部材の両端に配置された金属管と、上記コンクリート補強部材と上記金属管との隙間に配置された静的破砕剤の硬化物とを備える試験片を用意する工程と、引張試験機のクランプ部に、上記試験片の上記金属管をクランプして、引張荷重を負荷する工程とを備える。

本発明に係る試験方法及び引張試験方法では、上記の構成が備えられているので、１）試験片を短時間で作製することができ、２）コンクリート補強部材の材質及び形状によらず、汎用的な引張試験機を用いて、容易に性能評価を行うことができ、３）試験片毎の引張試験結果のばらつきを小さくすることができる。

本発明では、コンクリート補強部材と金属管との隙間に静的破砕剤を注入し、該静的破砕剤を硬化させるだけで試験片を得ることができるので、内部の保持圧が確保された試験片を短時間で作製することができ、かつ得られる試験片のばらつきが生じ難い。そのため、短時間で精度よく引張試験結果を取得することができる。

また、本発明では、コンクリート補強部材の材質、断面形状及び断面積によらず、引張試験を行うことができる。また、用いる金属管のサイズを適宜調整することで、保有する引張試験機に応じたサイズの試験片を作製することができる。

また、本発明では、従来の方法に比べて、安価に試験片を作製することができる。

本発明では、コンクリート補強部材の両側に金属管を配置する。上記コンクリート補強部材は、所定の長さに切断されたコンクリート補強部材である。第１の金属管の内側にコンクリート補強部材の一方側の端部を挿入し、第２の金属管の内側にコンクリート補強部材の他方側の端部を挿入する。金属管は、コンクリート補強部材の末端を覆うように配置されてもよく、覆わないように配置されていてもよい。コンクリート補強部材の末端は、金属管の内側に存在してもよく、金属管からはみ出していてもよい。

次に、上記コンクリート補強部材と上記金属管の隙間に静的破砕剤を注入し、該静的破砕剤を硬化させる。上記コンクリート補強部材と上記第１の金属管との隙間に静的破砕剤を注入し、かつ、上記コンクリート補強部材と上記第２の金属管との隙間に静的破砕剤を注入し、該静的破砕剤を硬化させる。例えば、上記静的破砕剤と液体とを混合した静的破砕剤含有液を、上記コンクリート補強部材と上記金属管との隙間に注入する。該液体としては、水等が挙げられる。これにより、コンクリート補強部材と、上記コンクリート補強部材の両端に配置された金属管と、上記コンクリート補強部材と上記金属管との隙間に配置された静的破砕剤の硬化物とを備える試験片を得ることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る試験片の作製方法により得られる試験片を模式的に示す断面図である。

図１に示す試験片１０は、コンクリート補強部材１と、第１の金属管２Ａと、第２の金属管２Ｂと、静的破砕剤の硬化物３とを備える。コンクリート補強部材１の一方側の端部に第１の金属管２Ａが配置されており、他方側の端部に第２の金属管２Ｂが配置されている。静的破砕剤の硬化物３は、コンクリート補強部材１と第１の金属管２Ａとの隙間及びコンクリート補強部材１と第２の金属管２Ｂとの隙間に配置されている。試験片１０では、コンクリート補強部材１の一方側の末端は、第１の金属管２Ａからはみ出しており、他方側の末端は、第２の金属管２Ｂからはみ出している。また、第１の金属管２Ａと第２の金属管２Ｂとの間において、コンクリート補強部材１が露出している。

図２は、本発明の一実施形態に係る引張試験方法を模式的に示す断面図である。図２では、図１に示す試験片１０が用いられている。

引張試験機の第１のクランプ部９Ａに、試験片１０の第１の金属管２Ａをクランプし、第２のクランプ部９Ｂに試験片１０の第２の金属管２Ｂをクランプする。次いで、引張荷重を負荷する（図２の矢印方向）。これにより、引張試験を行うことができる。

以下、その他の詳細を説明する。

（コンクリート補強部材）
上記コンクリート補強部材として従来公知のコンクリート補強部材を使用可能である。コンクリート補強部材は、通常、熱硬化性樹脂の硬化物と、補強繊維とを含む。また、コンクリート補強部材は、無機充填材を含んでいてもよい。コンクリート補強部材は、連続繊維補強材であってもよい。

上記熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、及び不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられる。

上記補強繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、及びバサルト繊維等が挙げられる。

上記無機充填材としては、炭化ケイ素、炭化窒素、アルミナ、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、シリカ、フライアッシュ、及びカーボンブラック等が挙げられる。

上記コンクリート補強部材の外形は、円柱状であってもよく、多角柱状であってもよい。上記コンクリート補強部材の径方向に沿う断面の形状は、円形であってもよく、楕円形であってもよく、多角形状であってもよい。また、上記コンクリート補強部材は、外表面に凹凸を有していてもよい。上記凹凸における凸部の高さと凹部の高さとの差の絶対値は、０．２ｍｍ以上であってもよく、１．５ｍｍ以下であってもよい。

（金属管）
上記金属管としては、特に限定されず、従来公知の金属管を使用可能である。上記金属管としては、鋼管等が挙げられる。

上記金属管のサイズは、コンクリート補強部材のサイズ及び使用する引張試験機の種類によって適宜変更可能である。すなわち、コンクリート補強部材のサイズ及び使用する引張試験機の種類によって、適切なサイズを有する金属管が適宜選択される。

（静的破砕剤）
上記静的破砕剤としては、特に限定されず、従来公知の静的破砕剤を使用可能である。上記静的破砕剤は、水等の液体と混合することにより、体積が増加しながら硬化する性質を有する。

上記静的破砕剤の主成分としては、例えば、石灰石及びケイ酸塩等の無機化合物が挙げられる。

上記静的破砕剤の注入量は、用いる金属管の強度、コンクリート補強部材及び芯材の外径、コンクリート補強部材及び芯材の硬度等により適宜変更可能である。

（試験片の作製装置）
図３（ａ）は、試験片の作製装置を模式的に示す正面断面図であり、図３（ｂ）は、試験片の作製装置を模式的に示す側面断面図である。図３では、試験片が作製された後の状態が示されている。図３では、図１に示す試験片１０が作製されている。

試験片の作製装置６０は、コンクリート補強部材を支持するための部材として、第１の支持部材４１、第２の支持部材４２、第３の支持部材４３、第４の支持部材４４を備え、金属管を支持するための部材として、第５の支持部材５１、第６の支持部材５２、第７の支持部材５３、第８の支持部材５４を備える。

試験片の作製装置６０では、一度に２０本の試験片を作製することができる（１０本×２本）。

第１の支持部材４１及び第４の支持部材４４は、表面に凹部を有する。第２の支持部材４２、第３の支持部材４３、第５の支持部材５１、第６の支持部材５２、第７の支持部材５３及び第８の支持部材５４は貫通穴を有する。なお、第１の支持部材４１及び第４の支持部材４４は、表面に凹部を有さなくてもよい。試験片の作製装置６０に、コンクリート補強部材及び金属管を配置し、静的破砕剤をコンクリート補強部材と金属管の隙間に注入することで、試験片１０を作製することができる。

以下、実施例及び比較例を挙げることにより、本発明を具体的に説明する。本発明は、以下の実施例に限定されない。

以下を用意した。

（コンクリート補強部材）
コンクリート補強部材（連続繊維補強筋、長さ８００ｍｍ、呼び径１５ｍｍ、外表面に凹凸を有する）
（金属管）
鋼管（ＳＧＰ２５Ａ、長さ３００ｍｍ）、２本
（静的破砕剤）
太平洋マテリアル社製「ブライスター２００」
（引張試験機）
万能材料試験機（島津製作所製「ＵＨ−Ｆ５００ｋＮＡ」）

＜試験片の作製＞
コンクリート補強部材の両端に金属管を配置した。また、静的破砕剤と水とを混合して、静的破砕剤含有液を得た。コンクリート補強部材と金属管との隙間に静的破砕剤（静的破砕剤含有液）を注入した。注入後７２時間養生して、静的破砕剤を硬化した。このようにして試験片を作製した。試験片は合計２０個作製した。

＜引張試験＞
引張試験機のクランプ部に、得られた試験片の金属管をそれぞれクランプして、５００ｋＮの引張荷重を負荷し、引張強度を測定した。図４は、引張試験の実施時の写真である。

２０個の試験片を用いて得られた引張強度の結果は、以下の通りであった。

引張強度の平均値：１２３１．９ＭＰａ
引張強度の標準偏差：４０．８ＭＰａ

なお、上記コンクリート補強部材を用いて、従来の方法（特許文献２に記載の方法）により試験片を２０個作製し、この２０個の試験片を用いて得られた引張強度の結果は、以下の通りであった。

引張強度の平均値：１１３４．８ＭＰａ
引張強度の標準偏差：１２８．３ＭＰａ

この結果からも、本発明の試験片の作製方法では、試験片毎の引張試験結果のばらつきを小さくすることができることが理解できる。

１…コンクリート補強部材
２Ａ…第１の金属管
２Ｂ…第２の金属管
３…静的破砕剤の硬化物
９Ａ…第１のクランプ部
９Ｂ…第２のクランプ部
１０…試験片
４１…第１の支持部材
４２…第２の支持部材
４３…第３の支持部材
４４…第４の支持部材
５１…第５の支持部材
５２…第６の支持部材
５３…第７の支持部材
５４…第８の支持部材
６０…試験片の作製装置

Claims

コンクリート補強部材の引張試験に用いる試験片の作製方法であって、
コンクリート補強部材の両端に金属管を配置する工程と、
前記コンクリート補強部材と前記金属管との隙間に静的破砕剤を注入し、前記静的破砕剤を硬化する工程とを備える、試験片の作製方法。
コンクリート補強部材と、前記コンクリート補強部材の両端に配置された金属管と、前記コンクリート補強部材と前記金属管との隙間に配置された静的破砕剤の硬化物とを備える試験片を用意する工程と、
引張試験機のクランプ部に、前記試験片の前記金属管をクランプして、引張荷重を負荷する工程とを備える、引張試験方法。