JP4553196B2 - クリープ試験装置及びクリープ試験方法 - Google Patents

Description

本発明は、クリープ試験装置及びクリープ試験方法に関し、特に、ＰＣポール等の柱状のプレキャストコンクリート製品のクリープ収縮特性を試験するのに有効なクリープ試験装置及びクリープ試験方法に関する。

近年の循環型社会の普及に伴い、家電や自動車等と同様に、土木や建築等の分野においても、プレキャストコンクリート製品等のコンクリート製品の再利用が義務付けられつつある。このため、コンクリート製品製造メーカ等においては、コンクリート製品の再生骨材を有効に利用することが課題として挙げられ、その実現のために、試行錯誤が日々繰り返されている。

ところで、プレキャストコンクリート製品に再生骨材を用いた場合、クリープ収縮が大きくなる危険性があるため、ＪＩＳ規格等においても使用が禁止されている。このため、プレキャストコンクリート製品は、クリープ収縮が大きくなる危険性のない骨材等を用いて製造している。

循環型社会においては、プレキャストコンクリート製品であっても、再生骨材を利用しなければならなくなるため、早急に再生骨材を利用できるようにするための技術を開発することは勿論のこと、再生骨材を利用するにあたって、再生骨材を利用したプレキャストコンクリート製品がどのようなクリープ収縮特性を有しているのかを把握しておく必要もある。

しかし、現在市場に流通しているプレキャストコンクリート製品は、クリープ収縮特性が問題にならない骨材等を使用しているため、敢えてクリープ収縮特性を調べる必要はなく、クリープ試験方法も確立されていないため、それを確立しておく必要がある。

さらに、ＰＣポール等のプレキャストコンクリート製品は、供試体を製作してクリープ試験を行う場合に、芯出しが非常に難しくなり、高い精度の試験データが得られないことが予想されるため、高精度の試験データを得るためには、芯出しを容易かつ高精度に行える支持治具を開発しておく必要もある。

本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、ＰＣポール等のプレキャストコンクリート製品のクリープ収縮特性を試験し得るクリープ試験方法を確立することを第１の目的とする。また、ＰＣポール等のように円筒状の供試体のクリープ試験を行う際に、供試体の芯出しを容易にかつ高精度で行うことができ、これにより高精度の試験データを得ることができるクリープ試験装置を提供することを第２の目的とする。

上記のような課題を解決するために、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、請求項１に係る発明は、クリープ試験装置であって、上面側に複数の柱状の供試体を一列に並べた状態で横向きに位置させる支持溝を有し、該支持溝の対向する二つの面が前記供試体の外周面の一部を接触させて支持するテーパ面に形成される支持部を備えた支持治具と、前記支持治具の支持部の支持溝内に一列に横向きに並べられた複数の柱状の供試体の軸線上に軸線方向への荷重を加える載荷手段と、を備え、前記載荷手段は、前記複数の柱状の供試体のうち両端部の供試体の外側に設置された一対の載荷板と、前記複数の供試体及び前記一対の載荷板の中心を軸方向に挿通され、前記一対の載荷板の両方から突出するＰＣ鋼棒と、前記ＰＣ鋼棒の、一方の前記載荷板から突出する部分に設けられたナットと、前記ＰＣ鋼棒の、他方の前記載荷板から突出する部分にロードセルを介して設けられた保持板と、前記ＰＣ鋼棒の前記保持板から突出した部分に装着され、前記ＰＣ鋼棒に軸線方向の引張力を与える油圧ジャッキと、を有することを特徴とする。
本発明によるクリープ試験装置によれば、複数の供試体を一列に並べた状態で横向きにして支持部の支持溝内に位置させることにより、複数の供試体の外周面の一部が支持溝の対向する二つのテーパ面に接触し、複数の供試体が支持溝内に軸線を一致させた状態で支持され、この状態で複数の供試体に軸線方向に載荷してクリープ試験を行うことができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のクリープ試験装置であって、前記テーパ面は、前記供試体の外周面の一部を供試体の軸線に平行な線又は面で接触させる角度に設定されていることを特徴とする。
本発明によるクリープ試験装置によれば、複数の供試体は、外周面の一部が軸線に平行な線又は面で支持溝の対向する二つのテーパ面に接触することにより、軸線を一致させた状態で支持溝に支持されることになる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載のクリープ試験装置であって、前記支持部は、前記複数の供試体のうちの両端の供試体に対応する部分、及び隣接する供試体の境界部に対応する部分にそれぞれ設けられていることを特徴とする。
本発明によるクリープ試験装置によれば、複数の供試体は、両端の供試体に対応する部分及び隣接する供試体の境界部に対応する部分がそれぞれ支持部の支持溝によって支持されることになるので、安定した状態で支持されることになる。

請求項４に係る発明は、請求項１から３の何れかに記載のクリープ試験装置であって、前記支持部は、基台の上部に移動可能、かつ所定の位置に位置決め可能に設けられていることを特徴とする。
本発明によるクリープ試験装置によれば、供試体の大きさ、数等に応じて支持部の位置を変更することができるので、供試体の大きさ、数等に関わらず、複数の供試体を安定して支持することができる。

請求項５に係る発明は、請求項１から４の何れかに記載のクリープ試験装置であって、前記支持溝は、断面がＶ形状に形成されるとともに、対向する二つの面が上方に向かって順次外方に拡がるテーパ面に形成されていることを特徴とする。
本発明によるクリープ試験装置によれば、複数の供試体は、支持部のＶ形状の支持溝内に位置した際に、外周面の一部がＶ形状の支持溝の対向する二つのテーパ面に接触することにより、支持溝内に支持されることになる。

請求項６に係る発明は、上面側に複数の柱状の供試体を一列に並べた状態で横向きに位置させる支持溝を有し、該支持溝の対向する二つの面が前記供試体の外周面の一部を接触させて支持するテーパ面に形成される支持部を備えた支持治具を用い、該支持治具の支持部の支持溝内に複数の柱状の供試体を１列に並べた状態で横向きに位置して、該複数の供試体の外周面の一部を前記支持溝の両テーパ面に接触させ、この状態で前記複数の供試体に載荷手段を装着し、該載荷手段によって前記複数の供試体の軸線上に軸線方向への荷重を加えることを特徴とする。
本発明によるクリープ試験方法によれば、支持部の支持溝内に複数の供試体を一列に並べた状態で横向きに位置することにより、複数の供試体の外周面の一部が支持溝の対向する二つのテーパ面に接触し、軸線を一致させた状態で支持溝内に支持されることになる。そして、複数の供試体に載荷手段を装着し、載荷手段によって複数の供試体の軸線上に軸線方向への荷重を加えることにより、複数の供試体のクリープ試験を行うことができる。

請求項７に係る発明は、請求項６に記載のクリープ試験方法であって、前記支持部の支持溝の二つのテーパ面は、前記供試体の外周面の一部を供試体の軸線に平行な線又は面で接触させる角度に設定されていることを特徴とする。
本発明によるクリープ試験方法によれば、複数の供試体に載荷手段によって荷重をかける際に、複数の供試体の径方向への移動が制限されるとともに、軸線方向への移動が許容されることになる。

請求項８に係る発明は、請求項６又は７に記載のクリープ試験方法であって、前記支持部は、前記複数の供試体のうちの両端の供試体に対応する部分、及び隣接する供試体の境界部に対応する部分にそれぞれ設けられていることを特徴とする。
本発明によるクリープ試験方法によれば、複数の供試体に載荷手段によって荷重をかける際に、複数の供試体を確実に支持することができる。

請求項９に係る発明は、請求項６から８の何れかに記載のクリープ試験方法であって、前記支持部は、基台の上部に移動可能、かつ所定の位置に位置決め可能に設けられていることを特徴とする。
本発明によるクリープ試験方法によれば、複数の供試体のクリープ試験を行う際に、供試体を支持する支持治具の段取り作業が容易となる。

請求項１０に係る発明は、請求項６から９の何れかに記載のクリープ試験方法であって、前記支持溝は、断面がＶ形状に形成されるとともに、対向する二つの面が上方に向かって順次外方に拡がるテーパ面に形成されていることを特徴とする。
本発明によるクリープ試験方法によれば、複数の供試体をＶ形状の支持溝内に確実に支持することができ、複数の供試体の軸線上に軸線方向へのクリープ荷重を確実にかけることができる。

以上、説明したように、本発明のクリープ試験装置によれば、複数の供試体を一列に並べた状態で横向きにして支持部の支持溝内に位置させることにより、複数の供試体の外周面の一部が支持溝の対向する二つのテーパ面に接触し、複数の供試体が軸線を一致させた状態で支持溝内に支持されることになる。
この場合、複数の供試体は、外周面の一部が二つのテーパ面に接触していることにより、径方向への移動が規制されるとともに、軸線方向への移動が許容されることになるので、供試体のクリープ試験を行う場合に、供試体の軸線上に軸線方向への荷重を確実に加えることができ、高精度の試験データを得ることが可能となる。

また、支持溝の対向する二つのテーパ面のテーパ角度を調整することにより、複数の供試体の外周面を供試体の軸線に平行な線又は面でテーパ面に接触させることができるので、複数の供試体の径方向への移動を確実に規制できるとともに、軸線方向への移動を確実に許容することができ、クリープ試験を行う際に、供試体の軸線上に軸線方向への荷重を確実に加えることができ、高精度の試験データを得ることが可能になる。

さらに、両端に位置する供試体に対応する部分、及び隣接する供試体の境界部に対応する部分を支持部の支持溝によって支持しているので、複数の供試体を一列に並べた状態で横向きに安定して支持することができる。
従って、両端にダミーの供試体を配置し、その内側に試験対象となる供試体を配置するような場合であっても、試験対象となる供試体の軸線上に軸線方向への荷重を確実に加えることができ、高精度の試験データを得ることが可能となる。

さらに、基台の上部において、支持部を移動かつ位置決め可能と構成することにより、複数の供試体の形状、大きさ、数等に関わらず、複数の供試体を安定して支持することができるとともに、段取りの変更等の際の作業性を高めることもできる。

さらに、支持部の支持溝をＶ形状にしたことにより、供試体の外径寸法に応じてＶ形状の開き角度を調整することにより、供試体の外径寸法に関わらず、供試体の外周面と対向する二つのテーパ面との接触位置を所定の位置に設定することができる。

さらに、本発明のクリープ試験方法によれば、複数の供試体を支持部の支持溝内に位置させるだけで、複数の供試体を支持溝内に軸線を一致させた状態で支持できるので、クリープ試験の際の供試体の芯出し作業が容易となり、作業効率を大幅に高めることができる。また、供試体の芯出しができた状態で、供試体の軸線上に載荷手段により荷重を加えることができるので、供試体の軸線上に軸線方向への荷重を確実に加えることができ、高精度の試験データを得ることが可能になる。
従って、ＰＣポール等のプレキャストコンクリート製品を供試体とする場合であっても、高精度の試験データを得ることが可能となるので、再生骨材を用いたものと再生骨材を用いていないものとの性能の比較を高精度に行うことができ、再生骨材を利用する場合の基準等を定める際に役立つデータが得られることになる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図５には、本発明によるクリープ試験装置及びクリープ試験方法の一実施の形態が示されていて、図１はクリープ試験装置が備える支持治具に供試体を支持し、供試体に載荷手段を装着した状態を示す概略図、図２は図１の支持治具の支持部を示す概略正面図、図３は支持部の他の例を示す概略正面図、図４は支持治具の他の例を示す概略図、図５は支持治具から供試体を取り外した状態を示す概略図である。

ずなわち、この支持治具１は、複数の柱状（円柱状）の供試体２０〜２３を一列に並べた状態で横向きに支持し、複数の供試体２０〜２３の軸線を一致させるために利用されるものであって、複数の供試体２０〜２３を支持する複数の支持部２を備えている。

各支持部２は、図１及び図２に示すように、直方体状をなす本体３の上面中央部に、本体３を厚み方向に貫通するＶ形状の支持溝４を設けたものであって、支持溝４の対向する二つの面５、５は、上方に向かって順次外方に拡がる同一角度のテーパ面５、５に形成されている。

支持溝４は、供試体２０〜２３の外径寸法に応じて、深さ、両テーパ面５、５のテーパ角度、開口幅等が設定される。ただし、供試体２０〜２３を安定して支持するためには、供試体２０〜２３の少なくとも下半部が支持溝４内に位置するように、支持溝４の深さ、両テーパ面５、５のテーパ角度等を設定する必要がある。この実施の形態においては、支持溝４の開口端に供試体２０〜２３の中心が位置するように、支持溝４の深さ、両テーパ面５、５のテーパ角度等が設定されている。

支持溝４は、図２に示すようなＶ形状に限らず、図３に示すように、Ｖ形状の底面６を平面に形成した形状としてもよい。このような形状の支持溝４とすることにより、支持部２の本体３の大きさを一定とした場合に、図１に示すものよりも両テーパ面５、５のテーパ角度をきつくとることができるので、図１に示すものよりも支持溝４の深い位置で供試体２０〜２３を支持することができ、より安定して供試体２０〜２３を支持することができる。

支持部２は、図１に示すように、単体で使用してよいし、図４に示すように、基台１０の上部に移動可能、かつ所定の位置に位置決め可能に設けてもよい。このように、基台１０の上部に支持部２を設けることにより、供試体２０〜２３の大きさ、数等に応じて段取りを変更する場合等の作業性を向上させることができる。この場合、各支持部２をボルト等によって基台１０に着脱可能に構成することにより、供試体２０〜２３に荷重を加える際に、各支持部２が動くのを防止できる。

次に、本発明によりクリープ試験方法の一実施の形態について説明する。
まず、供試体２０〜２３として、再生骨材Ａを最適配合し、遠心締め固め方法により製造したプレキャストコンクリート製品であるＰＣポールの第１供試体２０と、再生骨材Ｂを最適配合し、遠心締め固め方法により製造したプレキャストコンクリート製品であるＰＣポールの第２供試体２１と、２つのダミー供試体２２、２３とを用い、それらの供試体２０〜２３をダミー供試体２２、第１供試体２０、第2供試体２１、ダミー供試体２３の順に一列に並べる。この場合、第１供試体２０及び第２供試体２１の所定の位置に、予めそれぞれ歪ゲージ（図示せず）を貼着しておく。

そして、ダミー供試体２２、第１供試体２０、第２供試体２１、ダミー供試体２３を一列に並べた状態で支持治具１の上方に位置し、両端のダミー供試体２２、２３に対応する部分、左端のダミー供試体２２と第１供試体２０との境界に対応する部分、第１供試体２０と第２供試体２１との境界に対応する部分、及び第２供試体２１と右端のダミー供試体２３との境界に対応する部分にそれぞれ支持部２を位置決めする。

そして、左端の支持部２の支持溝４内に左端のダミー供試体２２を位置し、その右側の支持部２の支持溝４内に左端のダミー供試体２２と第１供試体２０との境界部を位置し、その右側の支持部２の支持溝３内に第１供試体２０と第２供試体２１との境界部を位置し、その右側の支持部２の支持溝４内に第２供試体２１と右端のダミー供試体２３との境界部を位置し、右端の支持部２の支持溝４内に右端のダミー供試体２３を位置させる。

そして、左端のダミー供試体２２の外側及び右端のダミー供試体２３の外側にそれぞれ載荷板１１を配置し、両載荷板１１、１１の中心部及び複数の供試体２０〜２３の中心部にＰＣ鋼棒１２を挿通させ、ＰＣ鋼棒１２の両端部を両載荷板１１、１１から外方に突出させる。

そして、左側の載荷板１１から突出しているＰＣ鋼棒１２の部分にナット１３を螺着させて締め付け、右側の載荷板１１から突出しているＰＣ鋼棒１２の部分にロードセル１４及び保持板１５を装着し、保持板１５から外方に突出しているＰＣ鋼棒１２の部分に油圧ジャッキ（図示せず）を装着する。なお、載荷板１１、１１、ＰＣ鋼棒１２、ナット１３、ロードセル１４、保持板１５、油圧ジャッキ、油圧ジャッキに油圧を供給する供給源等により載荷手段が構成される。

そして、油圧ジャッキを作動させてＰＣ鋼棒１２に軸線方向への引張力を与え、複数の供試体２０〜２３に所定のクリープ荷重を加える。なお、この場合のクリープ荷重は、脱枠時の第１、第２供試体の２０、２１圧縮強度の２０％とし、載荷中に導入荷重の±３％の荷重が第１供試体２０及び第２供試体２１に作用した場合には、クリープ荷重の再導入を行う。

そして、複数の供試体２０〜２３を載荷した状態で支持治具１から取り外し、図５に示すように、回動可能に設けられる一対の支持軸１６、１６の上部に載せて放置し、複数の供試体２０〜２３を拘束せずにフリーの状態として、所定の期間ごと（例えば、７日、１４日、２８日、２ヶ月、３ヶ月、６ヶ月、１年等）に歪ゲージを介して歪の測定を行い、クリープ係数を求める。

このようにして、一定期間ごとの歪の測定を行うことにより、第１、第２供試体２０、２１のクリープ収縮特性が得られ、このクリープ収縮特性から、第１、第２供試体２０、２１、すなわち再生骨材を用いたＰＣポールのクリープ収縮特性をデータとして得ることができる。

そして、同様のクリープ試験を安全な骨材を用いて製造した通常のＰＣポールについても行うことにより、通常のＰＣポールのクリープ収縮特性をデータとして得ることができる。

上記のように構成したこの実施の形態によるクリープ試験にあっては、複数の筒状の供試体２０〜２３を支持治具１の支持部２の支持溝４内に位置するだけで、複数の供試体２０〜２３を軸線を一致させた状態で支持することができるので、複数の供試体２０〜２３にクリープ荷重を加える際に、複数の供試体２０〜２３の軸線上に軸線方向へのクリープ荷重を確実に加えることができる。

従って、再生骨材を用いたＰＣポール及び安全な骨材を用いたＰＣポールのクリープ収縮特性の試験データを高精度で得ることができるので、両ＰＣポールが現在どのようなクリープ収縮特性を有しているかを把握することができ、再生骨材を利用するにあたっての設計基準を決める際のデータとして有効に活用することができる。

なお、前記の説明においては、プレキャストコンクリート製品のＰＣポールを第１、第２供試体２０、２１とした場合について説明したが、その他の筒状の製品を供試体とする場合に本発明を適用してもよいものであり、その場合にも同様の作用効果を奏するものである。

また、前記の説明においては、４つの供試体を一列に並べて支持部２の支持溝４内に横向きに支持するように構成したが、２つ、３つ、又は５つ以上の供試体を一列に並べて、横向きに支持するように構成しても良い。

さらに、前記の説明においては、５つの支持部２によって供試体２０〜２３を支持するように構成したが、１〜４つの支持部、６つ以上の支持部によって供試体２０〜２３を支持するようにしてもよい。

本発明によるクリープ試験装置及びクリープ試験方法の一実施の形態を示した概略図であって、クリープ試験装置が備える支持治具に供試体を支持し、供試体に載荷手段を装着した状態を示す概略図である。 図１の支持治具の支持部を示す概略正面図である。 支持部の他の例を示す概略正面図である。 支持治具の他の例を示す概略図である。 支持治具から供試体を取り外した状態を示す概略図である。

符号の説明

１ 支持治具
２ 支持部
３ 本体
４ 支持溝
５ テーパ面
６ 底面
１０ 基台
１１ 載荷板
１２ ＰＣ鋼棒
１３ ナット
１４ ロードセル
１５ 保持板
１６ 支持軸
２０ 第１供試体
２１ 第２供試体
２２、２３ ダミー供試体

Claims (10)

1. クリープ試験装置であって、
   上面側に複数の柱状の供試体を一列に並べた状態で横向きに位置させる支持溝を有し、該支持溝の対向する二つの面が前記供試体の外周面の一部を接触させて支持するテーパ面に形成される支持部を備えた支持治具と、
   前記支持治具の支持部の支持溝内に一列に横向きに並べられた複数の柱状の供試体の軸線上に軸線方向への荷重を加える載荷手段と、
   を備え、
   前記載荷手段は、
   前記複数の柱状の供試体のうち両端部の供試体の外側に設置された一対の載荷板と、
   前記複数の供試体及び前記一対の載荷板の中心を軸方向に挿通され、前記一対の載荷板の両方から突出するＰＣ鋼棒と、
   前記ＰＣ鋼棒の、一方の前記載荷板から突出する部分に設けられたナットと、
   前記ＰＣ鋼棒の、他方の前記載荷板から突出する部分にロードセルを介して設けられた保持板と、
   前記ＰＣ鋼棒の前記保持板から突出した部分に装着され、前記ＰＣ鋼棒に軸線方向の引張力を与える油圧ジャッキと、を有することを特徴とするクリープ試験装置。
2. 前記テーパ面は、前記供試体の外周面の一部を供試体の軸線に平行な線又は面で接触させる角度に設定されていることを特徴とする請求項１に記載のクリープ試験装置。
3. 前記支持部は、前記複数の供試体のうちの両端の供試体に対応する部分、及び隣接する供試体の境界部に対応する部分にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のクリープ試験装置。
4. 前記支持部は、基台の上部に移動可能、かつ所定の位置に位置決め可能に設けられていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のクリープ試験装置。
5. 前記支持溝は、断面がＶ形状に形成されるとともに、対向する二つの面が上方に向かって順次外方に拡がるテーパ面に形成されていることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載のクリープ試験装置。
6. 上面側に複数の柱状の供試体を一列に並べた状態で横向きに位置させる支持溝を有し、該支持溝の対向する二つの面が前記供試体の外周面の一部を接触させて支持するテーパ面に形成される支持部を備えた支持治具を用い、該支持治具の支持部の支持溝内に複数の柱状の供試体を１列に並べた状態で横向きに位置して、該複数の供試体の外周面の一部を前記支持溝の両テーパ面に接触させ、この状態で前記複数の供試体に載荷手段を装着し、該載荷手段によって前記複数の供試体の軸線上に軸線方向への荷重を加えることを特徴とするクリープ試験方法。
7. 前記支持部の支持溝の二つのテーパ面は、前記供試体の外周面の一部を供試体の軸線に平行な線又は面で接触させる角度に設定されていることを特徴とする請求項６に記載のクリープ試験方法。
8. 前記支持部は、前記複数の供試体のうちの両端の供試体に対応する部分、及び隣接する供試体の境界部に対応する部分にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項６又は７に記載のクリープ試験方法。
9. 前記支持部は、基台の上部に移動可能、かつ所定の位置に位置決め可能に設けられていることを特徴とする請求項６から８の何れかに記載のクリープ試験方法。
10. 前記支持溝は、断面がＶ形状に形成されるとともに、対向する二つの面が上方に向かって順次外方に拡がるテーパ面に形成されていることを特徴とする請求項６から９の何れかに記載のクリープ試験方法。

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