JP6092575B2

JP6092575B2 - 鉄筋コンクリート供試体の作製方法

Info

Publication number: JP6092575B2
Application number: JP2012242396A
Authority: JP
Inventors: 東　康弘; 康弘東; 香織根岸
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; NTT Inc USA
Current assignee: NTT Inc; NTT Inc USA
Priority date: 2012-11-02
Filing date: 2012-11-02
Publication date: 2017-03-08
Anticipated expiration: 2032-11-02
Also published as: JP2014092416A

Description

本発明は、コンクリートの劣化を試験するために用いられる鉄筋コンクリート供試体の作製方法に関する。

例えば、建築物などの部材として鉄筋コンクリートが用いられている。鉄筋コンクリートでは、引っ張りに弱いコンクリートの強度を補うために、鉄筋が埋設して用いられている。このような鉄筋コンクリートにおいては、埋設されている鉄筋は、周囲をコンクリートに覆われているため、腐食し難いものとされている。しかしながら、経年劣化などによりコンクリートに亀裂が発生し、この亀裂が鉄筋に到達すれば、外気が鉄筋に接触可能な状態となり、腐食しやすい状態となり、強度の低下を招く。

従って、コンクリートの劣化を把握することは、重要となる。このようなコンクリートの劣化を把握するための試験として、劣化促進試験および暴露試験がある。これらの試験では、鉄筋コンクリートの実構造物に代わり、実構造物を模擬する鉄筋コンクリート供試体が用いられる。この鉄筋コンクリート供試体には、劣化を模擬する場合、ひび（亀裂）を導入することがある（非特許文献１参照）。亀裂の導入は、試験機を用いた機械的な操作によって行われる。

秋元秀孝、岸本一蔵、「論文ひび割れを有する鉄筋コンクリート部材の腐食に関する実験的研究」、コンクリート工学年次論文集、Vol.34、No.1、２０１２。 http://www.yrit.pref.yamagata.jp/setsubi/y-yaki7.html、「山形県工業技術センター/設備・備品紹介アムスラー型耐圧試験機」。

しかしながら、上述した技術では、鉄筋コンクリート供試体に導入した亀裂が、実際の状態を模擬していない場合があるという問題がある。例えば、図３に示すように、鉄筋コンクリートポール３０１に発生する亀裂について考える。鉄筋コンクリートポール３０１は、図３の（ａ）に示すように、一部が地表面３１１より下に埋設されて固定されている。なお、鉄筋コンクリートポール３０１は、図３の（ｂ），（ｃ）に示すように、コンクリート３０２による中空の円筒状の構造であり、コンクリート３０２には、鉄筋３０３が埋設されている。なお、図３の（ｂ）は、地表面３１１に対して水平な面の断面を示し、図３の（ｃ）は、地表面３１１に対して垂直な面の断面を示している。

このように設置されている鉄筋コンクリートポール３０１で実際に発生する亀裂は、荷重３２１による鉄筋コンクリートポール３０１全体または局所の曲げ荷重によって生じる。この曲げ荷重では、図３の（ｃ）に示すように、中空構造の鉄筋コンクリートポール３０１の一方の側３１２では、ほぼ一様な圧縮応力のみが生じ、他方の側３１３では、ほぼ一様な引っ張り応力のみが生じる。このように応力が生じている中で、引っ張り応力が生じている側３１３の表面に、亀裂３０４が発生する。このため、亀裂３０４が発生した場合、亀裂３０４は、亀裂３０４が発生している側３１３の裏面（円筒内側）まで達していることがほとんどである。

しかしながら、鉄筋コンクリートポールから切り出した鉄筋コンクリート片に曲げ荷重を負荷すると、亀裂の発生部位での引っ張り応力は一様ではない。引っ張り応力が生じた面では亀裂の発生が見とめられるが、亀裂が発生した面の裏面では圧縮応力が生じるため亀裂の発生が見とめられないのがほとんどである。

鉄筋コンクリートポールから切り出した鉄筋コンクリート片に一様な引っ張り応力を生じさせることが可能であればよいが、実際には、コンクリート部のみを機械的に把持して鉄筋の配筋方向に引っ張りを行っても、把持部位が損傷するか、所望の位置に亀裂を導入できない結果となることがほとんどであり、所望の供試体は得られない。

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、実際の状態に即した亀裂が発生した鉄筋コンクリート供試体が作製できるようにすることを目的とする。

本発明に係る鉄筋コンクリート供試体の作製方法は、板状または四角柱の鉄筋コンクリート片の第１面に引っ張り応力が発生する状態に曲げ荷重を加えて第１面に亀裂を発生させる第１工程と、第１面に対向する鉄筋コンクリート片の第２面に引っ張り応力が発生する状態に曲げ荷重を加えて第２面に亀裂を発生させる第２工程とを備える。

以上説明したことにより、本発明によれば、実際の状態に即した亀裂が発生した鉄筋コンクリート供試体が作製できるようになるという優れた効果が得られる。

図１は、本発明の実施の形態における鉄筋コンクリート供試体の作製方法を説明するためのフローチャートである。図２は、曲げ試験機の構成を示す構成図である。図３は、鉄筋コンクリートポール３０１に発生する亀裂３０４について説明する説明図である。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態における鉄筋コンクリート供試体の作製方法を説明するためのフローチャートである。

まず、ステップＳ１０１で、鉄筋コンクリート片の第１面に引っ張り応力が発生する状態に曲げ荷重を加える。鉄筋コンクリート片は、例えば板状である。また、鉄筋コンクリート片は、四角柱であってもよい。次に、ステップＳ１０２で、第１面に亀裂が発生したことを確認する。ステップＳ１０２で亀裂の発生が確認されると（ステップＳ１０２のｙ）、ステップＳ１０３で、第１面に対して曲げ荷重を加える動作を停止し、第１面に対する荷重を解放する。亀裂が発生するまで荷重を加える。

次に、ステップＳ１０４で、第１面に対向する鉄筋コンクリート片の第２面に引っ張り応力が発生する状態に曲げ荷重を加える。次に、ステップＳ１０５で、第２面に亀裂が発生したことを確認する。ステップＳ１０５で亀裂の発生が確認されると（ステップＳ１０５のｙ）、ステップＳ１０６で、第２面に対して曲げ荷重を加える動作を停止し、第２面に対する荷重を解放する。亀裂が発生するまで荷重を加える。

以上に説明したことにより、鉄筋コンクリート片のほぼ所望の位置に、第１面から第２面に到達する亀裂を導入することが可能であり、実際の状態を模擬し、一方の面から他方の面（裏面）まで達して貫通した亀裂を導入した鉄筋コンクリート供試体を得ることが可能である。

曲げ荷重は、例えば、曲げ試験機（例えばアムスラー型耐圧試験機；非特許文献２参照）を用いて加えればよい。曲げ試験機は、載置台２０１、支点台２０２、支点２０３、支点２０４、支柱２０５、支柱２０６、クロスヨーク２０７、クロスヘッド２０８、圧子２０９、制御部２１０、表示部２１１を備える。載置台２０１の上には支点台２０２が設置され、支点台２０２の上には、鉄筋コンクリート片ＴＰが横架される２つの支点２０３および支点２０４が所定の距離離して載置されている。支点２０３および支点２０４の間隔は、変更可能とされている。

また、載置台２０１の両側には、一対の支柱２０５、支柱２０６が立設され、支柱２０５、支柱２０６の上端が、クロスヨーク２０７で接続されている。支点台２０２とクロスヨーク２０７との間に、上下移動可能にクロスヘッド２０８が配置され、クロスヘッド２０８の下面には圧子２０９が設置されている。また、クロスヘッド２０８と圧子２０９との間には、図示しない荷重検出部が設けられている。

支柱２０５、支柱２０６の内部には不図示のねじ棹がそれぞれ支柱２０５、支柱２０６に沿って配設され、クロスヘッド２０８に内設されているナット（不図示）にねじ棹が螺合されている。このねじ棹間にクロスヘッド２０８が横架され、ねじ棹の回転によりクロスヘッド２０８は昇降する。

制御部２１０の制御により、ねじ棹を回転させてクロスヘッド２０８を下降させ、支柱２０５、支柱２０６の上に横架された鉄筋コンクリート片ＴＰの中央部を圧子２０９によって押圧し、鉄筋コンクリート片ＴＰに荷重を加える。圧子２０９によって荷重が加えられる鉄筋コンクリート片ＴＰの面が、圧縮応力が発生する状態となり、これに対向する支点２０３、支点２０４の側の面が、引っ張り応力が発生する状態となる。このように荷重を加えている状態で、図示しない荷重検出部で検出されている荷重値が、例えば表示部２１１に表示される。

また、上述したように荷重が加えられて引っ張り応力が発生している鉄筋コンクリート片の面に歪みゲージを貼り付けておけば、荷重が加えられている過程で引っ張り応力が発生している鉄筋コンクリート片の面における亀裂の発生が検出できる。歪みゲージにより測定される歪みが、亀裂の発生により急激に変化する。目視により観察できない程度の亀裂であっても、測定される歪みが変化する。従って、測定される歪みが急激に変化した時点を歪みの発生とし、曲げ荷重を加える動作を停止すればよい。

このように、上述した曲げ試験機を用いることで、鉄筋コンクリート片に曲げ荷重を加えて亀裂を生成させることができる。上述した曲げ試験機による曲げ荷重を加える動作を、鉄筋コンクリート片の対向する両面に逐次に加えればよい。なお、圧子２０９が押圧する箇所は、２回の荷重を加える動作において、鉄筋コンクリート片の両面において対向する箇所とすればよい。

上述したように、本発明によれば、鉄筋コンクリート片の対向する両面から曲げ荷重を加えるようにしたので、実際の状態に即した亀裂が発生した鉄筋コンクリート供試体が作製できるようになる。この結果、例えば、実際の中空の鉄筋コンクリート構造物により即した劣化促進試験や暴露試験が実現可能となる。

なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。

２０１…載置台、２０２…支点台、２０３，２０４…支点、２０５，２０６…支柱、２０７…クロスヨーク、２０８…クロスヘッド、２０９…圧子、２１０…制御部、２１１…表示部、ＴＰ…鉄筋コンクリート片。

Claims

板状または四角柱の鉄筋コンクリート片の第１面に引っ張り応力が発生する状態に曲げ荷重を加えて前記第１面に亀裂を発生させる第１工程と、
前記第１面に対向する前記鉄筋コンクリート片の第２面に引っ張り応力が発生する状態に曲げ荷重を加えて前記第２面に亀裂を発生させる第２工程と
を備えることを特徴とする鉄筋コンクリート供試体の作製方法。