JP3852043B2 - コンクリートの耐久性評価方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は三軸方向に圧縮応力及び引張応力の負荷をかけて強度試験を行う評価装置に利用し、特にコンクリートの耐久性評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電鋳のバックアップ材として、コンクリートを使用した樹脂成形金型が利用されている。コンクリートは引張強度が弱く、樹脂成形金型のバックアップ材等として使用する場合、三軸方向に圧縮応力や引張応力が加わることによりコンクリートの破壊が懸念される。したがってコンクリートの三軸方向にかかる圧縮応力及び引張応力を評価する必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、例えばコンクリートの圧縮強度試験及び引張強度試験の評価方法はそれぞれ単独で存在しているが、三軸に対し同時に圧縮応力及び引張応力の負荷をかけてコンクリート等の強度及び促進試験を行う耐久性評価方法が現在のところ存在していない。
【０００４】
そこで、この発明は三軸方向に圧縮応力及び引張応力の負荷を同時にかけて強度及び促進試験を行い、耐久性の評価ができるコンクリートの耐久性評価方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載のコンクリートの耐久性評価方法は、ＣＡＥにより所定形状の部材に発生する三軸方向の主応力を予測する過程と、予測した主応力を再現する部材と同材料の厚肉円筒状試験体を決定し製作する過程と、製作した試験体に三軸方向の主応力をかける手段により、厚肉円筒状試験体の両端面に圧縮荷重をかけるとともに試験体の円筒内に油圧を印加して促進試験する過程と、促進試験で破壊され不合格のとき試験体の引張応力の高い箇所に骨材をいれ再度試験体を製作する過程とを備えることを特徴としている。
請求項２記載の発明は、試験体がコンクリート製であって、骨材がファイバであることを特徴とする。
【０００８】
このような構成の発明のコンクリート等の耐久性評価方法では、試験体の三軸方向に自由に設定した応力をかけて促進試験ができるとともに、耐久性にすぐれる部材構造を得ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図３に基づき、この発明によるコンクリート等の耐久性評価試験装置の好適な実施の形態を説明する。
図１は本発明にかかるコンクリート等の耐久性評価試験装置の実施形態の概念図である。さらに図２は本実施形態にかかる試験体の構造を示す概略図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は外観図である。なお試験体に荷重がかかった場合、図２において、Ａは内圧、Ｂは引張応力、Ｃ及びＤは圧縮応力を示す。
【００１０】
この実施形態のコンクリート等の耐久性評価試験装置は、平板状の基台２と、これに配置される試験体４の両端に密接して設けられた第１のパッキン６及び試験体４の貫通孔３に対応する穴７を有する第２のパッキン８と、この第２のパッキン８の穴７に開口部９を合わせて密接に配置される載荷治具１０と、載荷治具１０を介して試験体４を圧縮する圧縮試験装置１２と、この圧縮試験装置１２が印加する圧力を制御する圧力フィードバック制御装置１４とを備えている。
【００１１】
さらに、本実施形態では、試験体４に対して第２のパッキン８を介して開口部９を接合させた載荷治具１０の油圧導入口１６に導入管１８を介して油圧を供給する油圧ユニット２０と、この油圧ユニット２０の供給する油圧を計測する油圧センサ２２と、繰り返し供給する油圧の印加数を計数するカウンタ２４と、試験体４の適宜の箇所に縦横に取り付けた歪ゲージ１７，１７と、この歪ゲージ１７の信号により応力値を表示する歪測定器２６とを有している。
また図１に示すように、載荷治具１０の油圧導入口１６は側部に設けられ、試験体４の貫通孔３と接合する開口部９と密接し、貫通孔３と連結する連通孔５を有している。
【００１２】
さらに図２（ｂ）に示すように試験体４は厚肉円筒状のコンクリートである。この試験体４の貫通孔３に対応して、第２のパッキン８にも同径の穴７が設けられ、また載荷治具１０にも同径の開口部９が設けられている。試験体４は例えば高さが２００ｍｍ、外径がφ１００ｍｍ、貫通孔がφ３０ｍｍ程度の厚肉円筒状である。
【００１３】
次に、本実施形態の作用を説明する。
図１及び図２を参照して、厚肉円筒状のコンクリート製試験体４の両端面に載荷治具１０を介して圧縮荷重をかけると同時に、油圧ユニット２０から加圧と減圧を繰り返し供給する油圧を載荷治具１０の導入口１６に印加する。このように繰り返して供給する油圧に左右されることなく、圧力フィードバック制御装置１４により一定の圧縮荷重を保持している。
【００１４】
このとき図２の矢印Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤで示すように、試験体４の貫通孔３にかかる内圧Ａにより円周方向に引張応力Ｂが作用するとともに、直径方向に圧縮応力Ｄが作用し、且つこれと同時に、厚肉円筒状のコンクリートの上下端面から軸方向に圧縮応力Ｃが作用する。
この厚肉円筒状のコンクリート試験体４の三軸応力下での試験体４の歪みを歪ゲージ１７，１７で測定し、その測定結果を解析して歪測定器２６が出力表示する。
【００１５】
このように本実施形態では、上からかける圧縮荷重（Ｚ方向）と、内面にかける油圧（Ｘ、Ｙ方向）とで三軸に荷重をかけることができるようになっており、圧縮荷重と油圧を変えることにより、試験体に自由に設定した荷重を三軸方向にかけることができる。
したがって三軸応力下でのコンクリート等の強度試験及び促進試験ができるので、耐久性評価試験ができる。
【００１６】
次に、コンクリート等の耐久性評価方法について説明する。
図３は耐久性評価方法の検討ステップ図である。
図３を参照して、先ずＣＡＥ（Computer Aided Engineering）を用いて電鋳金型のバックアップ材（コンクリート部分）の実際の形状に発生する主応力を予測する（Ｓ１）。このＣＡＥで金型のコンクリート部分の三軸方向の主応力最大値を計算し、主応力分布図をディスプレイに表示する。金型のコンクリート部分は例えば、最大主応力Ｐ３が８．４ＭＰａ（引張）、この最大主応力と直交する他軸の主応力Ｐ１が−１５．６ＭＰａ（圧縮）、主応力Ｐ２が−２．６ＭＰａ（圧縮）である。
【００１７】
さらにこの予測した三軸方向の主応力最大値が再現できるテストピース形状を検討する（Ｓ２）。上述のような三軸方向の最大主応力Ｐ１，Ｐ２及びＰ３を再現できるテストピースの形状を検討した結果、テストピースの形状は本実施形態のように厚肉円筒形である。
したがって、三軸方向に自由に応力を印加して試験するためには、試験体の形状が厚肉円筒状であることを要する。
【００１８】
またＣＡＥで予測した応力から評価用試験器及び試験条件の検討後（Ｓ６）、試験機を用意する（Ｓ８）。
【００１９】
次に厚肉円筒状コンクリートのテストピースの製作を行い（Ｓ３）、図１で示した装置を用いて促進試験を行う（Ｓ４）。この促進試験は試験体の厚肉円筒状コンクリートが破壊されるまで行い、例えば１０万回の促進試験で破壊されなかった場合、実際に金型の着工に進む（Ｓ６）。促進試験が１０万回に至らず破壊された場合、適当な骨材を検討する（Ｓ５）。骨材は金属製例えば鉄製であり、埋め込む量を併せて決定する。
【００２０】
そして、テストピースの主応力の高い部分に決定したファイバなどの骨材を埋め込み、再度テストピースを作製し（Ｓ３）、促進試験を繰り返す（Ｓ４）。
コンクリートは引張強度が弱いため、引張力が最も大きいところが破壊されるので、引張応力が最大のところにファイバなどの骨材を埋め込むと、引張強度があがる。
このようにして三軸応力下でのコンクリート製試験体の耐久性評価を行うことができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のコンクリート等の耐久性評価試験装置では、試験体の三軸方向に自由に設定した応力をかけることができるという有利な効果を有する。
また本発明のコンクリート等の耐久性評価方法では、試験体の三軸方向に自由に設定した応力をかけて促進試験ができるとともに、耐久性にすぐれる部材構造を得ることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるコンクリート等の耐久性評価試験装置の実施形態の概念図である。
【図２】本実施形態にかかる試験体の構造を示す概略図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は外観図である。
【図３】本実施形態に係る耐久性評価方法の検討ステップ図である。
【符号の説明】
２ 基台
３ 貫通孔
４ 試験体
６，８ パッキン
１０ 載荷治具
１２ 圧縮試験装置
１４ 圧力フィードバック制御装置
１６ 油圧導入口
１７ 歪ゲージ
１８ 導入管
２０ 油圧ユニット
２２ 油圧センサ
２４ カウンタ
２６ 歪測定器
【発明の属する技術分野】
この発明は三軸方向に圧縮応力及び引張応力の負荷をかけて強度試験を行う評価装置に利用し、特にコンクリートの耐久性評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電鋳のバックアップ材として、コンクリートを使用した樹脂成形金型が利用されている。コンクリートは引張強度が弱く、樹脂成形金型のバックアップ材等として使用する場合、三軸方向に圧縮応力や引張応力が加わることによりコンクリートの破壊が懸念される。したがってコンクリートの三軸方向にかかる圧縮応力及び引張応力を評価する必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、例えばコンクリートの圧縮強度試験及び引張強度試験の評価方法はそれぞれ単独で存在しているが、三軸に対し同時に圧縮応力及び引張応力の負荷をかけてコンクリート等の強度及び促進試験を行う耐久性評価方法が現在のところ存在していない。
【０００４】
そこで、この発明は三軸方向に圧縮応力及び引張応力の負荷を同時にかけて強度及び促進試験を行い、耐久性の評価ができるコンクリートの耐久性評価方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載のコンクリートの耐久性評価方法は、ＣＡＥにより所定形状の部材に発生する三軸方向の主応力を予測する過程と、予測した主応力を再現する部材と同材料の厚肉円筒状試験体を決定し製作する過程と、製作した試験体に三軸方向の主応力をかける手段により、厚肉円筒状試験体の両端面に圧縮荷重をかけるとともに試験体の円筒内に油圧を印加して促進試験する過程と、促進試験で破壊され不合格のとき試験体の引張応力の高い箇所に骨材をいれ再度試験体を製作する過程とを備えることを特徴としている。
請求項２記載の発明は、試験体がコンクリート製であって、骨材がファイバであることを特徴とする。
【０００８】
このような構成の発明のコンクリート等の耐久性評価方法では、試験体の三軸方向に自由に設定した応力をかけて促進試験ができるとともに、耐久性にすぐれる部材構造を得ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図３に基づき、この発明によるコンクリート等の耐久性評価試験装置の好適な実施の形態を説明する。
図１は本発明にかかるコンクリート等の耐久性評価試験装置の実施形態の概念図である。さらに図２は本実施形態にかかる試験体の構造を示す概略図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は外観図である。なお試験体に荷重がかかった場合、図２において、Ａは内圧、Ｂは引張応力、Ｃ及びＤは圧縮応力を示す。
【００１０】
この実施形態のコンクリート等の耐久性評価試験装置は、平板状の基台２と、これに配置される試験体４の両端に密接して設けられた第１のパッキン６及び試験体４の貫通孔３に対応する穴７を有する第２のパッキン８と、この第２のパッキン８の穴７に開口部９を合わせて密接に配置される載荷治具１０と、載荷治具１０を介して試験体４を圧縮する圧縮試験装置１２と、この圧縮試験装置１２が印加する圧力を制御する圧力フィードバック制御装置１４とを備えている。
【００１１】
さらに、本実施形態では、試験体４に対して第２のパッキン８を介して開口部９を接合させた載荷治具１０の油圧導入口１６に導入管１８を介して油圧を供給する油圧ユニット２０と、この油圧ユニット２０の供給する油圧を計測する油圧センサ２２と、繰り返し供給する油圧の印加数を計数するカウンタ２４と、試験体４の適宜の箇所に縦横に取り付けた歪ゲージ１７，１７と、この歪ゲージ１７の信号により応力値を表示する歪測定器２６とを有している。
また図１に示すように、載荷治具１０の油圧導入口１６は側部に設けられ、試験体４の貫通孔３と接合する開口部９と密接し、貫通孔３と連結する連通孔５を有している。
【００１２】
さらに図２（ｂ）に示すように試験体４は厚肉円筒状のコンクリートである。この試験体４の貫通孔３に対応して、第２のパッキン８にも同径の穴７が設けられ、また載荷治具１０にも同径の開口部９が設けられている。試験体４は例えば高さが２００ｍｍ、外径がφ１００ｍｍ、貫通孔がφ３０ｍｍ程度の厚肉円筒状である。
【００１３】
次に、本実施形態の作用を説明する。
図１及び図２を参照して、厚肉円筒状のコンクリート製試験体４の両端面に載荷治具１０を介して圧縮荷重をかけると同時に、油圧ユニット２０から加圧と減圧を繰り返し供給する油圧を載荷治具１０の導入口１６に印加する。このように繰り返して供給する油圧に左右されることなく、圧力フィードバック制御装置１４により一定の圧縮荷重を保持している。
【００１４】
このとき図２の矢印Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤで示すように、試験体４の貫通孔３にかかる内圧Ａにより円周方向に引張応力Ｂが作用するとともに、直径方向に圧縮応力Ｄが作用し、且つこれと同時に、厚肉円筒状のコンクリートの上下端面から軸方向に圧縮応力Ｃが作用する。
この厚肉円筒状のコンクリート試験体４の三軸応力下での試験体４の歪みを歪ゲージ１７，１７で測定し、その測定結果を解析して歪測定器２６が出力表示する。
【００１５】
このように本実施形態では、上からかける圧縮荷重（Ｚ方向）と、内面にかける油圧（Ｘ、Ｙ方向）とで三軸に荷重をかけることができるようになっており、圧縮荷重と油圧を変えることにより、試験体に自由に設定した荷重を三軸方向にかけることができる。
したがって三軸応力下でのコンクリート等の強度試験及び促進試験ができるので、耐久性評価試験ができる。
【００１６】
次に、コンクリート等の耐久性評価方法について説明する。
図３は耐久性評価方法の検討ステップ図である。
図３を参照して、先ずＣＡＥ（Computer Aided Engineering）を用いて電鋳金型のバックアップ材（コンクリート部分）の実際の形状に発生する主応力を予測する（Ｓ１）。このＣＡＥで金型のコンクリート部分の三軸方向の主応力最大値を計算し、主応力分布図をディスプレイに表示する。金型のコンクリート部分は例えば、最大主応力Ｐ３が８．４ＭＰａ（引張）、この最大主応力と直交する他軸の主応力Ｐ１が−１５．６ＭＰａ（圧縮）、主応力Ｐ２が−２．６ＭＰａ（圧縮）である。
【００１７】
さらにこの予測した三軸方向の主応力最大値が再現できるテストピース形状を検討する（Ｓ２）。上述のような三軸方向の最大主応力Ｐ１，Ｐ２及びＰ３を再現できるテストピースの形状を検討した結果、テストピースの形状は本実施形態のように厚肉円筒形である。
したがって、三軸方向に自由に応力を印加して試験するためには、試験体の形状が厚肉円筒状であることを要する。
【００１８】
またＣＡＥで予測した応力から評価用試験器及び試験条件の検討後（Ｓ６）、試験機を用意する（Ｓ８）。
【００１９】
次に厚肉円筒状コンクリートのテストピースの製作を行い（Ｓ３）、図１で示した装置を用いて促進試験を行う（Ｓ４）。この促進試験は試験体の厚肉円筒状コンクリートが破壊されるまで行い、例えば１０万回の促進試験で破壊されなかった場合、実際に金型の着工に進む（Ｓ６）。促進試験が１０万回に至らず破壊された場合、適当な骨材を検討する（Ｓ５）。骨材は金属製例えば鉄製であり、埋め込む量を併せて決定する。
【００２０】
そして、テストピースの主応力の高い部分に決定したファイバなどの骨材を埋め込み、再度テストピースを作製し（Ｓ３）、促進試験を繰り返す（Ｓ４）。
コンクリートは引張強度が弱いため、引張力が最も大きいところが破壊されるので、引張応力が最大のところにファイバなどの骨材を埋め込むと、引張強度があがる。
このようにして三軸応力下でのコンクリート製試験体の耐久性評価を行うことができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のコンクリート等の耐久性評価試験装置では、試験体の三軸方向に自由に設定した応力をかけることができるという有利な効果を有する。
また本発明のコンクリート等の耐久性評価方法では、試験体の三軸方向に自由に設定した応力をかけて促進試験ができるとともに、耐久性にすぐれる部材構造を得ることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるコンクリート等の耐久性評価試験装置の実施形態の概念図である。
【図２】本実施形態にかかる試験体の構造を示す概略図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は外観図である。
【図３】本実施形態に係る耐久性評価方法の検討ステップ図である。
【符号の説明】
２ 基台
３ 貫通孔
４ 試験体
６，８ パッキン
１０ 載荷治具
１２ 圧縮試験装置
１４ 圧力フィードバック制御装置
１６ 油圧導入口
１７ 歪ゲージ
１８ 導入管
２０ 油圧ユニット
２２ 油圧センサ
２４ カウンタ
２６ 歪測定器
Claims (2)
- ＣＡＥにより所定形状の部材に発生する三軸方向の主応力を予測する過程と、この予測した主応力を再現する上記部材と同材料の厚肉円筒状試験体を決定し製作する過程と、この製作した試験体に三軸方向の主応力をかける手段により、上記厚肉円筒状試験体の両端面に圧縮荷重をかけるとともに該試験体の円筒内に油圧を印加して促進試験する過程と、この促進試験で破壊され不合格のとき上記試験体の引張応力の高い箇所に骨材をいれ再度試験体を製作する過程とを備える、コンクリートの耐久性評価方法。
- 前記試験体がコンクリート製であって、前記骨材がファイバであることを特徴とする、請求項１に記載のコンクリートの耐久性評価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37408098A JP3852043B2 (ja) | 1998-12-28 | 1998-12-28 | コンクリートの耐久性評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37408098A JP3852043B2 (ja) | 1998-12-28 | 1998-12-28 | コンクリートの耐久性評価方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000193572A JP2000193572A (ja) | 2000-07-14 |
| JP3852043B2 true JP3852043B2 (ja) | 2006-11-29 |
Family
ID=18503226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP37408098A Expired - Lifetime JP3852043B2 (ja) | 1998-12-28 | 1998-12-28 | コンクリートの耐久性評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3852043B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US11761864B2 (en) | 2021-12-17 | 2023-09-19 | Saudi Arabian Oil Company | Thick-wall cylinder experiment setup for wellbore stability analysis |
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| JP2007225405A (ja) * | 2006-02-23 | 2007-09-06 | Univ Chuo | 三軸試験装置および三軸試験装置用プログラム |
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| CN108181181A (zh) * | 2018-02-01 | 2018-06-19 | 塔里木大学 | 一种测试压缩与往复弯曲混凝土耐久性的装置及方法 |
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-
1998
- 1998-12-28 JP JP37408098A patent/JP3852043B2/ja not_active Expired - Lifetime
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