JP3691201B2 - 凍結融解試験方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外装材の耐凍害性能を評価する凍結融解試験方法に関し、例えば、サイディング材、陶磁器質タイル等の耐凍害性の評価に利用することができる。
【０００２】
【背景技術】
サイディング材、タイル等の外装材の性能として耐凍害性が知られており、耐凍害性の良好な外装材であれば、寒地においても耐久性の高い外壁を構成することができる。
このような耐凍害性の評価方法として、例えばサイディング材であれば、一次元凍結融解試験が知られており、次のような試験方法によって評価していた。
▲１▼サイディング材を幅５０mm×長さ１００mmに切断して形成された試験片を、その厚さ寸法Ｔ０を測定した後に２４時間水中浸漬する。
▲２▼図５に示すように、水槽６１に深さＤ（３mm〜５mm）の水６２を張り、試験片６の木口面を水中に浸漬した状態で水槽ごと、試験片６を冷却加熱する試験装置中（図５では図示略）にセットし、図７に示すような冷熱サイクル６３を所定回数繰り返す。
尚、この冷熱サイクル６３は、冷却温度−２０℃を２．０時間、加熱温度２０℃を２．０時間、試験装置内を昇温または降温するための２．０時間、計６時間を１サイクルとしている。
【０００３】
▲３▼冷熱サイクル６３を所定回数繰り返した後、試験片６の状態を目視観察するとともに、試験片６の厚さ寸法Ｔ０を測定し、試験前の厚さ寸法と比較して寸法変化率を算出してサイディング材の耐凍害性を予め設定された判断基準に従って評価する。
また、他の方法としては、幅７５mm×長さ２００mmに切断形成された試験片を２４時間水中浸漬した後、試験片を銅板上に拘束し、冷熱サイクルの繰り返し後に試験片の目視観察を行う壁面凍結融解試験が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の試験方法による耐凍害性の評価方法では、試験片が大きい（幅５０〜７５mm×長さ１００mm〜２００mm）ので、試験片を全体に亘って凍結および融解させるには、加熱冷却時間を多くとる必要がある。（２．０時間）このため、冷熱サイクル６３の１サイクルに要する時間が長くなり、外装材の耐凍害性の評価に時間を要してしまうという問題がある。
また、上述した一次元凍結融解試験では、試験片６を水槽６１とともに冷却しなければならないので、試験装置が大がかりなものとなってしまい、降温時間（加熱から冷却）および昇温時間（冷却から加熱）が多くかかってしまうので、冷熱サイクル６３の１サイクルに要する時間が一層長くなってしまうという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、簡易に行うことができかつ正確な測定を行うことのできる凍結融解試験方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る凍結融解試験方法は、図面の符号を参照して説明すれば、外装材からなる試験片１を所定時間水中浸漬した後、この試験片を密閉袋５に密閉状態で収納して冷却加熱し、当該試験片を凍結、融解させる冷熱サイクル１３を複数回繰り返した後、試験前後の前記試験片の状態を比較して前記外装材の耐凍害性能を評価する凍結融解試験方法であって、前記試験片の状態比較は、水中浸漬前に予め測定した前記試験片の厚さ寸法Ｔ０と、冷熱サイクルの繰り返し後に測定した前記試験片の厚さ寸法Ｔ０とを比較することによって行われ、前記試験片の厚さ両端部には、その厚さ方向に沿った一対の測定基準点が設けられ、これらの測定基準点間の寸法を非接触式の測長計によって測定することにより、前記試験片の寸法測定が行われることを特徴とする。
このような本発明によれば、水中浸漬された試験片が密閉袋に収納されているので、水槽に浸して試験を行う場合と同様の条件、すなわち、試験片を保水させた状態で冷熱サイクルを繰り返すことが可能となり、一次元凍結融解試験と同様の試験を簡易に行うことが可能となりかつ正確に測定することが可能となる。
また、試験片とともに水槽等を試験装置内にセットする必要もないので、試験装置等が大がかりとなることもなく、簡易な設備で凍結融解試験を行うことが可能となるうえ、水槽等が省略できる分、加熱、冷却、昇温、降温に要する時間も短縮されるので、凍結融解試験を迅速に済ませられる。
【０００７】
以上において、試験片の状態比較は、試験片の表面、裏面、木口面等を試験の前後に目視にて観察して行うこともあるが、水中浸漬前に予め測定した前記試験片の厚さ寸法Ｔ０と、冷熱サイクルの繰り返し後に測定した前記試験片の厚さ寸法Ｔ０とを比較して行うのが好ましい。
すなわち、試験片の状態比較を試験前後の厚さ寸法の比較によって行えば、試験前後の状態変化を数値化することが可能となるので、目視観察のように主観に影響されたあいまいな判断がなされることもない。
特に、サイディング材は、その厚さ方向に積層される多層構造をなすことが多く、凍結融解試験による寸法変化の大きな部分なので、サイディング材を試験片とした場合、その厚さ寸法を状態比較の基準とするのが好ましい。
【０００８】
また、上述した試験片の厚さ寸法の測定をする場合、試験片の厚さ方向両端部にその厚さ方向に沿った一対の測定基準点３を設け、これらの測定基準点間の寸法を非接触式の測長具によって測定するのが好ましい。
すなわち、試験片の厚さ寸法測定において、予め測定基準点を設定しておけば、一定部分の厚さ寸法を基準として状態比較を行うので、測定者の測定箇所の違いによる誤差等が発生することもなく、一層正確な測定結果を得ることが可能となる。
ここで、非接触式の測長具とは、測定の際に試験片に力がかからないような測長具をいい、例えば、コンタクト歪みゲージや倍率に応じたスケール４が設定された光学顕微鏡等が該当する。
すなわち、ノギス等の試験片に直接接触する測長具では、ノギスにより狭持した際に試験片の厚さ寸法が微妙に変化してしまい、正確な測定結果を得ることが困難である。
一方、上述した非接触式の測長具であれば、測定時に試験片が変形することもなく、一層正確な測定を行うことが可能となる。
【０００９】
さらに、非接触式の測長具としては、倍率に応じたスケール４が設定された光学顕微鏡を採用するのが好ましい。
すなわち、このような光学顕微鏡を用いて寸法測定を行えば、レンズの倍率に応じてスケールの目盛設定を適宜変更して測定精度を向上させることが可能となるうえ、測定時に試験片の拡大画像をも観察できるので、測定結果の信頼性が一層向上する。
そして、光学顕微鏡により測長する場合、上述した測定基準点としては、試験片の厚さ方向両端部にその厚さ方向に沿った面が平滑面とされる一対のガラス体２を設け、これらのガラス体の平滑面上に刻印して形成される測定基準点（３）を採用するのが好ましい。
すなわち、ガラス体の平滑面上に刻印して形成される測定基準点であれば、光学顕微鏡によって当該測定基準点を視認し易くなるうえ、基板となるガラス体の平滑面が吸水しないので、凍結融解試験の後にも平滑面が変化することなく、安定した測定が行われる。
【００１０】
また、上述した凍結融解試験における冷熱サイクル１３は、試験片の冷却時の温度が−２５℃であり、加熱時の温度が３５℃とするのが好ましい。
すなわち、このように冷却時および加熱時の温度差を従来よりも広くとれば、試験片に、より厳しい条件を与えることとなるので、冷熱サイクルの１サイクルに要する時間を短縮することが可能となるうえ、過酷な条件の下、外装材の耐凍害性を一層少ないサイクルで評価することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態について説明する。尚、既に説明した部材または部分と同一または類似の部材または部分については、その説明を省略または簡略にする。
図１には、本発明に係る凍結融解試験方法に使用される試験片が示されている。試験片１は、外壁材となる厚さＴ０のサイディング材を幅Ｗ（約１cm）、長さＬに切断したものであり、この試験片１の厚さＴ０方向両端部には、当該厚さＴ０方向に沿った面が平滑面２Ａとされる一対のガラス体２が試験片１の長さＬ方向に沿って２箇所設けられている。尚、一対のガラス体２を２箇所設けたのは、試験片１あたりの測定箇所を増やして測定精度を向上させるためである。
【００１２】
ガラス体２は、厚さＴ０方向に沿った面が平滑面２Ａとされるカバーガラス２１と、このカバーガラス２１を支持するために試験片１の表裏面の幅Ｗ方向に沿って設けられるアルミ角棒２２とを含んで形成され、これらの部材の互いの接着はエポキシ系接着剤により行われている。
また、各々のカバーガラス２１の平滑面２Ａ上の略中央部には、けがぎ針等によって十字状に刻印した測定基準点３が形成されている。
尚、カバーガラス２１の平滑面２Ａは、この測定基準点３の視認性を考慮して鏡面状となっている。
【００１３】
次に、本発明に係る凍結融解試験方法の具体的手順について説明する。
▲１▼室温環境下で上述した試験片１に測定基準点３を所定数形成した後、厚さＴ０方向の測定基準点３の間の距離Ｔ１を測長する。
尚、距離Ｔ１の測長は、図２に示すように、光学顕微鏡の視野内に形成されたスケール４を用いて行う。
また、スケール４の最小目盛は、光学顕微鏡の倍率に応じて異なる間隔に設定することが可能である。
▲２▼距離Ｔ１の測長の終了後、試験片１を２４時間水中浸漬する。尚、試験片を水中浸漬する時間は、試験片の吸水特性に応じて決定されるが、吸水に伴う試験片１の寸法変化が安定してくる２４時間後をもって、試験片１が十分な保水状態にあるものと判断している。
▲３▼２４時間の水中浸漬後、試験片１の表面水を拭き取り、図３に示すように、試験片１を密閉袋５に密閉収納する。
尚、密閉袋５は、ビニール製のチャック袋であり、試験片１を収納した後、チャック部分５１を咬合することによって、試験片１は密閉袋５内に密閉封入される。
【００１４】
▲４▼密閉袋５中の試験片１を冷却加熱制御可能な試験装置内にセットして、図４に示すような冷熱サイクル１３を所定回数繰り返し、試験片１を凍結、融解させる。尚、冷熱サイクル１３は、冷却温度を−２５℃、加熱温度を３５℃とし、冷却時間１．５時間、加熱時間０．５時間、昇温、降温時間０．５時間からなる２．５時間を１サイクルとしている。
▲５▼１０サイクル経過ごとに、すなわち試験開始から２５時間経過後、試験装置から試験片１を取り出し、試験前に行った方法と同様に測定基準点３の距離Ｔ１を光学顕微鏡により測定する。尚、試験前のＴ１と試験後のＴ１との寸法変化率が１０％を上回った時点で当該試験片１に凍害が生じたものと判断している。
▲６▼以上のような凍結融解試験によるサイディング材の耐凍害性の評価は、３００サイクル経過した時点で上述した試験片１の寸法変化率が１０％未満である場合に試験片１として供されたサイディング材の耐凍害性は十分なものと判断する。尚、本凍結融解試験では、冷熱サイクル１００サイクルで、実際の寒地施工場面における３〜４年相当の径年劣化を生じさせているものと判断している。
【００１５】
以上のような本実施形態によれば、次のような効果がある。
すなわち、水中浸漬された試験片１が密閉袋５に収納されているので、水槽に浸して試験を行う場合と同様の条件、すなわち、試験片１を保水させた状態で冷熱サイクル１３を繰り返すことができ、従来例で説明した一次元凍結融解試験と同様の判断基準をもって外装材の耐凍害性の評価を行うことができる。
また、一次元凍結融解試験のように試験片６とともに水槽６１等を試験装置内にセットする必要もないので、試験装置等が大がかりとなることもなく、簡易な設備で凍結融解試験を行うことができるうえ、加熱、冷却、昇温、降温に要する時間（図６の２時間に対して図２では０．５時間）も短縮されるので、外装材の耐凍害性の評価を迅速に行うことができる
【００１６】
さらに、試験片１の状態変化を厚さ寸法Ｔ０の変化によって比較しているので、凍結融解試験の測定結果を数値化することができ、目視観察のようなあいまいさを払拭することができる。
そして、厚さＴ０の測定に際して予め一定の測定基準点３が設けられ、一対の測定基準３の間の距離Ｔ１を基準として状態比較を行うので、測定者の測定箇所の違いによる誤差等が発生することもなく、一層正確な測定結果を得ることができる。
また、一対の測定基準３の間の距離Ｔ１をスケール４を備えた光学顕微鏡によって測定しているので、ノギス等のように測定時に試験片１が変形することがなく、正確な測定を行うことができるうえ、試験片１の木口面を拡大観察することができるので、測定結果の信頼性は一層向上する。
【００１７】
さらに、測定基準点３がガラス体２の平滑面２Ａ上に刻印して形成されているので光学顕微鏡によって当該測定基準点３を視認し易くなるうえ、基板となるガラス体の平滑面２Ａが吸水しないので、凍結融解試験の後にも平滑面２Ａが変化することなく、安定した視認性で測定を行うことができる。
そして、冷却時および加熱時の温度差を従来よりも広くとれば、試験片１に、より厳しい条件を与えることができるので、冷熱サイクル１３の１サイクルに要する時間を一層短縮することができるうえ、過酷な条件の下、外装材の耐凍害性を一層少ないサイクルで評価することができる。
【００１８】
尚、本発明は前述の実施形態限定されるものではなく、次に示すような変形をも含むものである。
すなわち、前述の実施形態では、厚さ寸法Ｔ０の変化を特性値として凍結融解試験を行っていたが、これに限らず、目視確認により試験片１の状態比較を行ってもよい。尚、この場合でも光学顕微鏡を用いて緻密な観察を行うことが好ましい。
【００１９】
また、前述の実施形態では、測長具はスケール４を備えた光学顕微鏡であったが、これに限らず、例えば、アルミ棒２２の端面上に硬球を取り付けてその間をコンタクト歪みゲージで測定するような場合であってもよい。要するに試験片１に変形が生じない測長方法であればよい。
さらに、前述の実施形態では試験片１に対して、測定箇所を２箇所設けていたが、これに限らず、１箇所であってもよく、試験片１の厚さのみならず、長さＬ方向若しくは幅Ｗ方向に測定基準点を設けて寸法変化率を測定してもよい。
そして、前述の実施形態では、カバーガラス２１をアルミ棒２２によって支持していたが、これに限らず、端面を平滑面としたガラス棒を試験片１に直接接着してもよい。
その他、本発明の実施の際の具体的な構造および形状等は本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
【００２０】
【発明の効果】
前述のように本発明の凍結融解試験方法によれば、水中浸漬された試験片が密閉袋に収納された状態で試験が行われるので、
凍結融解試験方法を簡易に行うことができかつ正確な測定を行うことができる
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る凍結融解試験方法に用いられる試験片を表す斜視図である。
【図２】前述の実施形態における光学顕微鏡内のスケールによる測定状況を表す図である。
【図３】前述の実施形態における試験片を密閉袋に収納した状態を表す正面図である。
【図４】前述の実施形態における冷熱サイクルを表す時間−温度グラフである。
【図５】従来例における試験片および水槽を表す断面図である。
【図６】従来例における冷熱サイクルを表す時間−温度グラフである。
【符号の説明】
１ 試験片
２ ガラス体
２Ａ 平滑面
３ 測定基準点
４ スケール
５ 密閉袋
１３ 冷熱サイクル
Ｔ０ 厚さ寸法

Claims (4)

1. 外装材からなる試験片を所定時間水中浸漬した後、この試験片を密閉袋に密閉状態で収納して冷却加熱し、当該試験片を凍結、融解させる冷熱サイクルを所定回数繰り返した後、試験前後の前記試験片の状態を比較して前記外装材の耐凍害性能を評価する凍結融解試験方法であって、
   前記試験片の状態比較は、水中浸漬前に予め測定した前記試験片の厚さ寸法と、冷熱サイクルの繰り返し後に測定した前記試験片の厚さ寸法とを比較することによって行われ、
   前記試験片の厚さ方向両端部には、その厚さ方向に沿った一対の測定基準点が設けられ、
   これらの測定基準点間の寸法を非接触式の測長計によって測定することにより、前記試験片の寸法測定が行われることを特徴とする凍結融解試験方法。
2. 請求項１に記載の凍結融解試験方法において、
   前記試験片の厚さ方向両端部には、その厚さ方向に沿った面が平滑面とされる一対のガラス体が設けられ、
   前記測定基準点は、これらのガラス体の平滑面上に刻印することにより形成されることを特徴とする凍結融解試験方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の凍結融解試験方法において、
   前記非接触式の測長計は、倍率に応じたスケールが設定された光学顕微鏡であることを特徴とする凍結融解試験方法。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の凍結融解試験方法において、前記冷熱サイクルは、冷却温度が−２５℃であり、加熱温度が３５℃であることを特徴とする凍結融解試験方法。

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