JP3587598B2 - 圧裂引張試験装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、岩盤等の供試体に圧縮力を加えて圧裂させることにより、該供試体の引張強度を測定する圧裂引張試験を行うのに都合のよい圧裂引張試験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来の方法で圧裂引張試験を行っている様子を示した図、
図５（ａ）〜（ｄ）は、圧裂した状態における供試体の円形端面を示した図である。
【０００３】
従来、円柱形状（例えば直径と厚さが約２：１）で採取された岩盤等の供試体に対して圧裂引張試験が行われている。
例えば従来の圧裂引張試験では、図４に示すように、互いに上下方向に対向配置された下載荷盤５０及び上載荷盤５１の間に円柱状の供試体６０を、該供試体６０の円形端面６１ａが水平方向を向く形で設置し、次いで図示しない油圧アクチェータ（或いはジャッキ）等を介して前記下載荷盤５０及び上載荷盤５１に、これら下載荷盤５０及び上載荷盤５１が互いに接近する方向（即ち上下方向）で押圧力を加える。従って供試体６０には、これら下載荷盤５０及び上載荷盤５１を介して上下方向の荷重、即ち軸荷重が圧縮力として作用する。
【０００４】
ところで、上下方向の圧縮力が供試体６０に作用すると、該供試体６０は上下方向に圧縮変形されるので、この変形により供試体６０内では水平方向である図４の矢印Ａ、Ｂ方向に引張応力が生じ、従って供試体６０は矢印Ａ、Ｂ方向に引張変形される。次いで、前記軸荷重を更に強くして、供試体６０に更に強い圧縮力を作用させて、該供試体６０に作用する矢印Ａ、Ｂ方向の引張応力を更に強くすることにより、該供試体６０を圧裂させる。即ち、供試体６０は、例えば図５（ａ）に示すように、該供試体６０の円形端面６１ａに上下方向の１筋の亀裂Ｋ１が形成される形で、矢印Ａ側及び矢印Ｂ側の２つの部分に分離され圧裂する。なお、供試体６０が受ける圧縮力、即ち軸荷重は、図示しない前記油圧アクチェータ等による押圧力を計測することにより計測されており、該供試体６０が圧裂する直前の軸荷重である最大荷重が計測される。
【０００５】
前記計測された最大荷重をＰ、供試体６０の直径をＤ、供試体６０の厚さをＬとすると、求めるべき供試体６０の引張強度Ｓｔは下記の数式（１）で演算されることが知られている。即ち；
Ｓｔ＝２Ｐ／πＤＬ……（１）
よって、この数式（１）により供試体６０の引張強度Ｓｔを演算して求めて供試体６０に対する圧裂引張試験が完了する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の圧裂引張試験では、軸荷重による供試体６０の変形が急激に生じるなどの理由から、供試体６０の圧裂が、該供試体６０の円形端面６１ａに図５（ａ）に示すような１筋の亀裂Ｋ１を形成する形でなく、例えば図５（ｂ）に示すように上下の載荷点部６０ａ、６０ｂ付近にくさび状の割れＷ１、Ｗ１を発生させたり、或いは図５（ｃ）に示すように複数の亀裂Ｋ２、Ｋ２を発生させたり、或いは図５（ｄ）に示すように上下の載荷点部６０ａ、６０付近が押し潰されたりする形で行われることがある。供試体６０の圧裂が、上述した図５（ｂ）〜（ｄ）に示すように行われる場合には、上述した数式（１）が適用できず、正確な引張強度Ｓｔを求めることが困難であった。
【０００７】
そこで本発明は上記事情に鑑み、供試体に対して圧裂引張試験を行い、正確な引張強度を容易に求めることのできる圧裂引張試験装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
即ち本発明のうち第一の発明は、円柱形の供試体（６０）に対して、該供試体（６０）の中心軸（Ｑ１）と垂直な荷重負荷方向（ＫＨ）に圧縮力を加えて、該供試体（６０）を圧裂させるようにして行う圧裂引張試験を行う際に使用する圧裂引張試験装置（１）において、互いに対向して配置され、前記荷重負荷方向（ＫＨ）において相対的に接近・後退移動自在な第１及び第２の押圧部材（３、５）を有し、前記第１の押圧部材（３）に第１の供試体押圧部（３ａ）を、前記第２の押圧部材（５）に第２の供試体押圧部（５ａ）を、これら第１及び第２の供試体押圧部（３ａ、５ａ）が前記荷重負荷方向（ＫＨ）に対向する形で形成し、前記第１及び第２の押圧部材（３、５）の第１及び第２の供試体押圧部（３ａ、５ａ）間に、前記荷重負荷方向（ＫＨ）の圧縮力を作用させ得る試験荷重負荷駆動手段（２Ａ、２Ｂ）を設け、２つの設置部（７、７）を有し、これら設置部（７、７）間の距離（Ｄ）の変位量（ＤＨ）を計測し得る所定の変位計測手段
（６、１７）を、これら設置部（７、７）が、前記第１及び第２の供試体押圧部（３ａ、５ａ）の間に設置される供試体（６０）の端面（６１ａ）にそれぞれ設置自在となる形で設け、前記変位計測手段（６、１７）から出力される出力（ＤＨ）に基づいて、前記試験荷重負荷駆動手段（２Ａ、２Ｂ）の駆動により、前記第１及び第２の押圧部材（３、５）間に加わる圧縮力を制御する圧縮力制御部
（２５、２６、３７）を設けて構成される。
【０００９】
また本発明のうち第二の発明は、第一の発明による圧裂引張試験装置（１）において、前記圧縮力制御部（２５、２６、３７）は、前記変位計測手段（６、１７）から出力される出力（ＤＨ）に基づいて、前記変位計測手段（６、１７）の２つの設置部（７、７）間の距離（Ｄ）の変位量（ＤＨ）の変化速度（ＳＨ）を演算する変化速度演算部（２５）と、該演算された変化速度（ＳＨ）に基づいて、前記試験荷重負荷手段（２Ａ、２Ｂ）の駆動を制御する駆動制御部（３７、２６）からなる。
【００１０】
また本発明のうち第三の発明は、第一の発明による圧裂引張試験装置（１）において、前記第１及び第２の供試体押圧部（３ａ、５ａ）の間に設置される供試体（６０）の端面（６１ｂ）を画像撮影し得る画像撮影手段（１２、３３）を設け、前記供試体（６０）の圧裂時に、前記画像撮影手段（１２、３３）により撮影された画像（ＧＺ）を格納する画像メモリ（２７）を有し、前記画像メモリ（２７）に格納された前記供試体（６０）の圧裂時の画像（ＧＺ）から、該供試体（６０）の圧裂状態の適否を判定出力する圧裂状態判定出力部（３２、３６）を設けて構成される。
【００１１】
なお、括弧内の番号等は、図面における対応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。以下の
「作用」の欄についても同様である。
【００１２】
【作用】
上記した構成により本発明のうち第一の発明では、第１及び第２の供試体押圧部（３ａ、５ａ）の間に供試体（６０）を設置し、試験荷重負荷駆動手段（２Ａ、２Ｂ）により第１及び第２の押圧部材（３、５）を介して前記供試体（６０）に荷重負荷方向（ＫＨ）の圧縮力を作用させる。また、該供試体（６０）に圧縮力を加えることにより、該供試体（６０）は、その内部で作用する引張応力により荷重負荷方向（ＫＨ）とは垂直な方向に引張変形される。この供試体（６０）の引張変形に伴なって、該供試体（６０）の端面（６１ａ）に設置された２つの設置部（７、７）間の距離（Ｄ）が長くなる形で変位し、この変位量（ＤＨ）は変位計測手段（６、１７）に計測され、圧縮力制御部（２５、２６、３７）では、該変位計測手段（６、１７）から出力される出力に基づいて、前記供試体
（６０）に加わる圧縮力を、該供試体（６０）の引張変形が不適切に生じないように、即ち前記２つの設置部（７、７）間の距離（Ｄ）の変位が不適切に生じないように、試験荷重負荷駆動手段（２Ａ、２Ｂ）を制御する。
【００１３】
また本発明のうち第二の発明では、試験荷重負荷駆動手段（２Ａ、２Ｂ）の制御は、前記２つの設置部（７、７）間の距離（Ｄ）の変位量（ＤＨ）の変化速度（ＳＨ）に基づいてなされる。
【００１４】
また本発明のうち第三の発明では、供試体（６０）の引張変形が不適切に生じて、供試体（６０）の圧裂時に、例えば該供試体（６０）の端面（６１ａ）にくさび状の割れ（Ｗ１、Ｗ１）が発生したり、或いは複数の亀裂（Ｋ２、Ｋ２）が発生したり、或いは上下の載荷点部（６０ａ、６０）が押し潰されるようなことが起こった場合、供試体（６０）の圧裂状態の適否が判定出力される。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。
図１は、本発明による圧裂引張試験装置の一例である引張強度測定装置を示した模式図、
図２は、図１に示した引張強度測定装置の制御装置を示したブロック図、
図３（ａ）〜（ｄ）は、圧裂した状態における供試体の画像を示した図である。
【００１６】
引張強度測定装置１は、図１に示すように、図示しない設置フレームに固定された２つの油圧アクチェータ２Ａ、２Ｂを有している。油圧アクチェータ２Ａは、そのラム２Ａａの先端を、前記図示しない設置フレームに対して上方に向かって突出後退駆動させ得るように配置されており、油圧アクチェータ２Ｂは、そのラム２Ｂａの先端を、前記図示しない設置フレームに対して下方に向かって突出後退駆動させ得るように配置されている。なお、ラム２Ａａの先端とラム２Ｂａの先端は、図１に示すように上下方向に対向している。
ラム２Ａａの先端側には下載荷盤５が、ラム２Ｂａの先端側には上載荷盤３がそれぞれ固定して設けられており、これら下載荷盤５と上載荷盤３は、互いに上下方向、即ち荷重負荷方向ＫＨに対向して配置されている。また、上述した油圧アクチェータ２Ａ、２Ｂのラム２Ａａ、２Ｂａの移動により、これら下載荷盤５と上載荷盤３は、荷重負荷方向ＫＨにおいて相対的に接近・後退し得るようになっている。更に、前記下載荷盤５の上面側には、Ｕ字状に窪んだ設置部５ａが形成されており、前記上載荷盤３の下面側にも、逆Ｕ字状に窪んだ設置部３ａが形成されている。これら設置部３ａ、５ａは上下方向である前記荷重負荷方向ＫＨに対向している。
従って、上述した油圧アクチェータ２Ａ、２Ｂは、これらの駆動により、前記下載荷盤５と上載荷盤３の間に、前記荷重負荷方向ＫＨの圧縮力を作用させ得るようになっている。
なお、油圧アクチェータ２Ｂには、該油圧アクチェータ２Ｂのラム２Ｂａが上方向に受けている荷重ＫＪを計測し得る荷重計２０が設けられている。
【００１７】
一方、下載荷盤５及び上載荷盤３の間には、設置部５ａ、３ａの間において供試体６０が挟まれた形で設置されている（但し、供試体６０は引張強度測定装置１の構成要素ではない。）。この供試体６０は、円柱形状（例えば直径と厚さが約２：１）で採取された岩盤等であり、該供試体６０の円形端面６１ａ、６１ｂが水平方向である図１の矢印Ｃ、Ｄ方向を向く形で、従って該供試体６０の中心軸Ｑ１が該矢印Ｃ、Ｄ方向（即ち前記荷重負荷方向ＫＨと垂直な方向）に伸延する形で配置されている。
この供試体６０の一方の円形端面６１ａ（図１に示す紙面手前側の端面）には、図１に示すように変位計６が設けられている。変位計６は、円形端面６１ａに固定設置された２つの接触部７、７を有しており、各接触部７は例えば水平方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）に伸延したサラネジで、このサラネジの頭部が円形端面６１ａに接着固定された状態となっている。また、これら接触部７、７はともに円形端面６１ａの中心軸Ｑ１と略等しい高さレベルで、前記矢印Ｃ、Ｄ方向とは垂直な水平方向である図１の矢印Ａ、Ｂ方向に並んだ形で配置されており、しかも接触部７、７は中心軸Ｑ１に対して矢印Ａ、Ｂ方向に互いに対称位置に配置されている。各接触部７のうち円形端面６１ａとは反対側には上下方向に伸延した変位検知棒９がそれぞれ接続して設けられており、これら変位検知棒９、９の下端側には変位計ケーシング１０が設けられている。変位計ケーシング１０の内部には所定の変位計測機構１１が内蔵されている。即ち、接触部７、７間の水平方向の距離Ｄの変位量ＤＨは、変位検知棒９、９間の水平方向の距離Ｄの変位量ＤＨとして変位計測機構１１に伝達されるようになっており、変位計測機構１１は伝達されたこれら変位検知棒９、９間の距離Ｄの変位量ＤＨ、従って接触部７、７間の距離Ｄの変位量ＤＨを随時計測し得るようになっている。変位計測機構１１としては、例えば公知のひずみゲージタイプの変位計測機構を採用するとよい
（なお本発明においては、変位計測機構１１としては、公知のひずみゲージタイプのもの以外にも、公知の差動変圧器タイプのもの等多種多様の変位計測機構を採用することができる。）。
【００１８】
更に、引張強度測定装置１は、図１に示すように画像撮影し得るカメラユニット等の撮影機ユニット１２を有しており、撮影機ユニット１２は、前記下載荷盤５及び上載荷盤３の間に設置された供試体６０の円形端面６１ｂ（即ち、円形端面６１ａとは反対側の端面）を画像撮影し得るように配置されている。
また、引張強度測定装置１は、図１及び図２に示すように制御装置１３を有しており、制御装置１３は主制御部１５を有している。主制御部１５にはバス線を介して入力部１６、変位計制御部１７、変位速度算出部２５、アクチェータ制御部２６、画像メモリ２７、荷重計制御部２９、荷重変化検出部３０、引張強度演算部３１、出力部３２、撮影機制御部３３、ディスプレイ３５、画像比較判定部３６、変位速度判定部３７が接続されている。そして、変位計制御部１７には、前記変位計６が、該変位計６によって計測された変位量ＤＨを受取り自在に接続されており、アクチェータ制御部２６には、前記油圧アクチェータ２Ａ、２Ｂがこれら油圧アクチェータ２Ａ、２Ｂを駆動自在に接続されている。また、荷重計制御部２９には前記荷重計２０が、該荷重計２０により計測された荷重を受取自在に接続されており、撮影機制御部３３には、前記撮影機ユニット１２が、該撮影機ユニット１２により撮影された画像を受取自在に接続されている。
【００１９】
引張強度測定装置１等は以上のように構成されているので、該引張強度測定装置１により圧裂引張試験を行うには、まず下載荷盤５及び上載荷盤３の設置部５ａ、３ａ間に、図１に示すように、供試体６０を設置し、変位計６を、その接触部７、７を供試体６０の円形端面６１ａの所定の位置にそれぞれ設置する形で設置した後、制御装置１３の入力部１６を介して試験開始の命令を入力する。入力部１６を介して入力された該命令は、主制御部１５に伝送され、該命令を受けた主制御部１３は、アクチェータ制御部２６に油圧アクチェータ２Ａ、２Ｂの駆動命令を与える。該駆動命令を受けたアクチェータ制御部２６は油圧アクチェータ２Ａ、２Ｂを所定の出力で駆動させる。即ち、油圧アクチェータ２Ａ、２Ｂの駆動により、前記下載荷盤５及び上載荷盤３の設置部５ａ、３ａ間に設置された供試体６０には、前記荷重負荷方向ＫＨの圧縮力が作用する。
【００２０】
ところで、供試体６０に荷重負荷方向ＫＨの圧縮力が作用することにより、該供試体６０の内部では矢印Ａ、Ｂ方向の引張応力が作用し、該供試体６０がこの矢印Ａ、Ｂ方向に引張変形される。また、この供試体６０の引張変形に伴なって、該供試体６０の円形端面６１ａに設置された変位計６では、その接触部７、７間の距離Ｄが矢印ＡＢ方向に長くなる形で変位する。該変位計６では、この距離Ｄの変位量ＤＨを随時計測し、計測した変位量ＤＨを制御装置１３の変位計制御部１７にその都度伝送する。
変位計制御部１７は受け取った変位量ＤＨを変位速度算出部２５にその都度伝送し、変位速度算出部２５では、順次受け取った変位量ＤＨに基づいて、該変位量ＤＨの時間変化、即ち接触部７、７間の距離Ｄの変位量ＤＨの変化速度ＳＨを順次演算算出する。演算算出された変化速度ＳＨは、変位速度判定部３７に順次伝送され、変位速度判定部３７は、受け取った変化速度ＳＨが、予め定められた値αよりも大きいか否かを判定し、変化速度ＳＨが前記値αよりも大きい場合には、アクチェータ制御部２６に、油圧アクチェータ２Ａ、２Ｂの駆動出力を所定の割合で減少させる命令を伝送し、変化速度ＳＨが前記値α以下の場合には、アクチェータ制御部２６に、油圧アクチェータ２Ａ、２Ｂの駆動出力をそのまま維持させる命令を伝送する。従って、アクチェータ制御部２６は、変化速度ＳＨが前記値αよりも大きい場合には、油圧アクチェータ２Ａ、２Ｂの駆動出力を所定の割合で減少させ、変化速度ＳＨが前記値α以下の場合には、油圧アクチェータ２Ａ、２Ｂの駆動出力をそのまま維持させる。
ところで、接触部７、７間の距離Ｄの変位量ＤＨの変化速度ＳＨは、上述したように供試体６０の円形端面６１ａにおける矢印Ａ、Ｂ方向の引張変形の変位速度である。従って、油圧アクチェータ２Ａ、２Ｂの駆動出力を減少させれば、供試体６０の引張変形の変位速度も減少する。つまり、供試体６０の引張変形は、円形端面６１ａにおける矢印Ａ、Ｂ方向の引張変形の変位速度ＳＨが前記値αを超えないように制御される。つまり、荷重負荷方向ＫＨにおける圧縮力（即ち軸荷重）による供試体６０の変形が急激に生じることが防止され、後に生じる供試体６０の圧裂（後述）が適切になされる。
【００２１】
続いて油圧アクチェータ２Ａ、２Ｂの駆動を（これら油圧アクチェータ２Ａ、２Ｂの駆動出力を減少させる形で、或いは駆動出力を維持する形で）行い、供試体６０に作用する圧縮力を徐々に増加させることにより、該供試体６０を圧裂させる。
ところで、荷重計２０では、油圧アクチェータ２Ｂのラム２Ｂａに作用する上方向の荷重ＫＪを随時計測しており、計測した荷重ＫＪは制御装置１３の荷重計制御部２９に順次伝送される。荷重計制御部２９に順次伝送された荷重ＫＪは、荷重変化検出部３０に順次伝送され、荷重変化検出部３０では順次伝送されてくる荷重ＫＪに基づいて、該荷重ＫＪの時間変化を演算検出し、検出した時間変化が負の値になる際の直前の荷重ＫＪを最大荷重ＳＪとして検出する。検出された最大荷重ＳＪは引張強度演算部３１に伝送される。即ち、荷重ＫＪの時間変化が負の値になるということは、供試体６０が圧裂したということであるから、最大荷重ＳＪは、供試体６０が圧裂する直前の荷重である。なお、油圧アクチェータ２Ｂのラム２Ｂａに作用する上方向の荷重ＫＪは、下載荷盤５と上載荷盤３の間の供試体６０に作用する荷重負荷方向ＫＨの圧縮力に等しいから、前記最大荷重ＳＪは、圧裂する直前の供試体６０に作用していた最大の圧縮力に等しい。
次いで、引張強度演算部３１では、該最大荷重ＳＪに基づいて従来の演算方法により供試体６０の引張強度を演算する。
即ち、前記最大荷重ＳＪをＰ、供試体６０の直径をＤ、供試体６０の厚さをＬとすると、求めるべき供試体６０の引張強度Ｓｔは、Ｓｔ＝２Ｐ／πＤＬ、により演算される。演算された引張強度Ｓｔは出力部３２に伝送され、出力部３２は該引張強度Ｓｔを外部に出力する（例えば数値を画像表示する形で出力する。）。なお、上述したように供試体６０の圧裂は適切になされているので、出力された引張強度Ｓｔは正確な値である。
【００２２】
一方、荷重変化検出部３０で検出した時間変化が負の値となった際、即ち供試体６０が圧裂した際に、該荷重変化検出部３０は撮影機制御部３３に撮影実行の命令を与える。該命令を受けて撮影機制御部３３は撮影機ユニット１２に撮影を実行させる。即ち、撮影機ユニット１２は圧裂した状態の供試体６０の円形端面６１ｂを撮影する。撮影された画像ＧＺは撮影機制御部３３を介して画像メモリ２７に伝送され格納される。次いで、画像メモリ２７に格納された画像ＧＺは、ディスプレイ３５及び画像比較判定部３６に伝送される。即ち、ディスプレイ３５では伝送された画像ＧＺが図３（ａ）〜（ｄ）等に示すように画像表示される。
ところで、画像比較判定部３６には、例えば図３（ａ）と略同様の画像である、適切に圧裂された供試体の円形端面のモデル画像ＭＧが予め入力されており、画像比較判定部３６では、このモデル画像ＭＧと、画像メモリ２７から伝送されてきた画像ＧＺとを比較して、その比較結果を出力部３２に伝送する。即ち、出力部３２は、前記比較結果が、モデル画像ＭＧと画像ＧＺとを比較して両者が異なるという結果である場合には「圧裂不適切」の表示を出力し、前記比較結果が、モデル画像ＭＧと画像ＧＺとを比較して両者が一致するという結果である場合には「圧裂適切」の表示を出力する。つまり、モデル画像ＭＧと画像ＧＺとを比較して両者が異なるというのは、例えば画像ＧＺが図３（ｂ）〜（ｄ）のような場合であり、モデル画像ＭＧと画像ＧＺとを比較して両者が一致するというのは、例えば画像ＧＺが図３（ａ）のような場合である。
つまり、変位計６の故障などによる不測の理由により、供試体６０の変形を制御できず、該供試体６０の変形が急激に生じてしまい、供試体６０の圧裂が、該供試体６０の円形端面６１ｂに図３（ａ）に示す画像ＧＺのように１筋の亀裂Ｋ１を形成する形でなく、図３（ｂ）に示す画像ＧＺのように上下の載荷点部６０ａ、６０ｂ付近にくさび状の割れＷ１、Ｗ１を発生させたり、或いは図３（ｃ）に示す画像ＧＺのように複数の亀裂Ｋ２、Ｋ２を発生させたり、或いは図３
（ｄ）に示す画像ＧＺのように上下の載荷点部６０ａ、６０付近が押し潰されたりする形で行われてしまった場合、従って前記出力部３２より出力されたれた引張強度Ｓｔが不正確である場合、該出力部３２より「圧裂不適切」の表示が出力されるので、この不正確な引張強度Ｓｔを試験結果として誤って採用してしまうことを防止できる。
【００２３】
なお、上述した実施例においては、試験荷重負荷駆動手段として油圧アクチェータ２Ａ、２Ｂを採用したが、試験荷重負荷駆動手段としてしては、電動ジャッキなどその他の手段を採用してもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のうち第一の発明は、円柱形の供試体６０等の供試体に対して、該供試体の中心軸Ｑ１等の中心軸と垂直な荷重負荷方向ＫＨ等の荷重負荷方向に圧縮力を加えて、該供試体を圧裂させるようにして行う圧裂引張試験を行う際に使用する圧裂引張試験装置において、互いに対向して配置され、前記荷重負荷方向において相対的に接近・後退移動自在な上載荷盤３、下載荷盤５等の第１及び第２の押圧部材を有し、前記第１の押圧部材に設置部３ａ等の第１の供試体押圧部を、前記第２の押圧部材に設置部５ａ等の第２の供試体押圧部を、これら第１及び第２の供試体押圧部が前記荷重負荷方向に対向する形で形成し、前記第１及び第２の押圧部材の第１及び第２の供試体押圧部間に、前記荷重負荷方向の圧縮力を作用させ得る油圧アクチェータ２Ａ、２Ｂ等の試験荷重負荷駆動手段を設け、接触部７、７等の２つの設置部を有し、これら設置部間の距離Ｄ等の距離の変位量ＤＨ等の変位量を計測し得る変位計６、変位計制御部１７等の所定の変位計測手段を、これら設置部が、前記第１及び第２の供試体押圧部の間に設置される供試体の円形端面６１ａ等の端面にそれぞれ設置自在となる形で設け、前記変位計測手段から出力される変位量ＤＨ等の出力に基づいて、前記試験荷重負荷駆動手段の駆動により、前記第１及び第２の押圧部材間に加わる圧縮力を制御する変位速度算出部２５、アクチェータ制御部２６、変位速度判定部３７等の圧縮力制御部を設けて構成されるので、本発明による圧裂引張試験装置により圧裂引張試験を行うには、第１及び第２の供試体押圧部の間に供試体を設置し、試験荷重負荷駆動手段により第１及び第２の押圧部材の第１及び第２の供試体押圧部間に荷重負荷方向の圧縮力を作用させることにより、該供試体に荷重負荷方向の圧縮力を加え圧裂させるようにする。供試体に荷重負荷方向の圧縮力を加えることにより、該供試体は、その内部で作用する引張応力により荷重負荷方向とは垂直な方向に引張変形される。この供試体の引張変形に伴なって、該供試体の端面に設置された２つの設置部間の距離は長くなる形で変位する。この変位量は変位計測手段に計測され、圧縮力制御部では、該変位計測手段から出力される出力に基づいて、前記供試体に加わる圧縮力を、該供試体の引張変形が不適切に生じないように、即ち前記２つの設置部間の距離の変位が不適切に生じないように（例えば、前記変位量の変化速度が所定の値よりも大きくならないように、或いは前記変位量の変化速度が一定値を保つように、或いはある大きさの変位量を超えた後には前記変位量の変化速度を所定の値に保つように）、試験荷重負荷駆動手段を、例えばその駆動出力を減少させる形で制御する。よって供試体の引張変形が、急激に生じるなどのように、不適切に生じることは極力防止され、供試体の圧裂時は、例えば該供試体の端面に１筋の亀裂Ｋ１が形成される形で極力適切になされる。よって、本発明によると、供試体を適切に圧裂させることが容易になるので、圧裂引張試験において正確な引張強度を容易に求めることができる。
【００２５】
また本発明のうち第二の発明は、第一の発明による圧裂引張試験装置において、前記圧縮力制御部は、前記変位計測手段から出力される出力に基づいて、前記変位計測手段の２つの設置部間の距離の変位量の変化速度ＳＨ等の変化速度を演算する変位速度算出部２５等の変化速度演算部と、該演算された変化速度に基づいて、前記試験荷重負荷手段の駆動を制御するアクチェータ制御部２６、変位速度判定部３７等の駆動制御部からなるので、試験荷重負荷駆動手段の制御は、前記２つの設置部間の距離の変位量の変化速度が、例えば所定の値よりも大きくならないように、或いは一定値を保つようになされるので、供試体の引張変形が急激に生じるなどのように、不適切に生じることはより確実に防止される。よって、第一の発明による効果に加えて、圧裂引張試験において正確な引張強度をより確実に求めることができる。
【００２６】
また本発明のうち第三の発明は、第一の発明による圧裂引張試験装置において、前記第１及び第２の供試体押圧部の間に設置される供試体の円形端面６１ｂ等の端面を画像撮影し得る撮影機ユニット１２、撮影機制御部３３等の画像撮影手段を設け、前記供試体の圧裂時に、前記画像撮影手段により撮影された画像ＧＺ等の画像を格納する画像メモリ２７等の画像メモリを有し、前記画像メモリに格納された前記供試体の圧裂時の画像から、該供試体の圧裂状態の適否を判定出力する出力部３２、画像比較判定部３６等の圧裂状態判定出力部を設けて構成されるので、供試体の引張変形が不適切に生じて、供試体の圧裂時に、例えば該供試体の端面にくさび状の割れＷ１、Ｗ１が発生したり、或いは複数の亀裂Ｋ２、Ｋ２が発生したり、或いは上下の載荷点部６０ａ、６０が押し潰されるようなことが起こった場合にも、供試体の圧裂状態の適否が判定出力されるので、この試験により得られる不正確な試験結果を誤って採用してしまうことを防止することができる。よって、第一の発明による効果に加えて、圧裂引張試験において信頼性の高い試験結果を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による圧裂引張試験装置の一例である引張強度測定装置を示した模式図である。
【図２】図２は、図１に示した引張強度測定装置の制御装置を示したブロック図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｄ）は、圧裂した状態における供試体の画像を示した図である。
【図４】図４は、従来の方法で圧裂引張試験を行っている様子を示した図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｄ）は、圧裂した状態における供試体の円形端面を示した図である。
【符号の説明】
１……圧裂引張試験装置（引張強度測定装置）
２Ａ……試験荷重負荷駆動手段（油圧アクチェータ）
２Ｂ……試験荷重負荷駆動手段（油圧アクチェータ）
３……第１の押圧部材（上載荷盤）
３ａ……第１の供試体押圧部（設置部）
５……第２の押圧部材（下載荷盤）
５ａ……第２の供試体押圧部（設置部）
６……変位計測手段（変位計）
７……設置部（接触部）
１２……画像撮影手段（撮影機ユニット）
１７……変位計測手段（変位計制御部）
２５……圧縮力制御部、変位速度算出部（変位速度算出部）
２６……圧縮力制御部、駆動制御部（アクチェータ制御部）
２７……画像メモリ
３２……圧裂状態判定出力部（出力部）
３３……画像撮影手段（撮影機制御部）
３６……圧裂状態判定出力部（画像比較判定部）
３７……圧縮力制御部、駆動制御部（変位速度判定部）
６０……供試体
６１ａ……端面（円形端面）
６１ｂ……端面（円形端面）
Ｄ……距離
ＤＨ……変位量、出力（変位量）
ＧＺ……画像
ＫＨ……荷重負荷方向
Ｑ１……中心軸
ＳＨ……変化速度

Claims (3)

1. 円柱形の供試体に対して、該供試体の中心軸と垂直な荷重負荷方向に圧縮力を加えて、該供試体を圧裂させるようにして行う圧裂引張試験を行う際に使用する圧裂引張試験装置において、
   互いに対向して配置され、前記荷重負荷方向において相対的に接近・後退移動自在な第１及び第２の押圧部材を有し、
   前記第１の押圧部材に第１の供試体押圧部を、前記第２の押圧部材に第２の供試体押圧部を、これら第１及び第２の供試体押圧部が前記荷重負荷方向に対向する形で形成し、
   前記第１及び第２の押圧部材の第１及び第２の供試体押圧部間に、前記荷重負荷方向の圧縮力を作用させ得る試験荷重負荷駆動手段を設け、
   ２つの設置部を有し、これら設置部間の距離の変位量を計測し得る所定の変位計測手段を、これら設置部が、前記第１及び第２の供試体押圧部の間に設置される供試体の端面にそれぞれ設置自在となる形で設け、
   前記変位計測手段から出力される出力に基づいて、前記試験荷重負荷駆動手段の駆動により、前記第１及び第２の押圧部材間に加わる圧縮力を制御する圧縮力制御部を設けて構成した圧裂引張試験装置。
2. 前記圧縮力制御部は、前記変位計測手段から出力される出力に基づいて、前記変位計測手段の２つの設置部間の距離の変位量の変化速度を演算する変化速度演算部と、該演算された変化速度に基づいて、前記試験荷重負荷手段の駆動を制御する駆動制御部からなることを特徴とする請求項１記載の圧裂引張試験装置。
3. 前記第１及び第２の供試体押圧部の間に設置される供試体の端面を画像撮影し得る画像撮影手段を設け、
   前記供試体の圧裂時に、前記画像撮影手段により撮影された画像を格納する画像メモリを有し、
   前記画像メモリに格納された前記供試体の圧裂時の画像から、該供試体の圧裂状態の適否を判定出力する圧裂状態判定出力部を設けて構成した請求項１記載の圧裂引張試験装置。

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