JPH0618457A - コンクリート等の断熱温度上昇試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンクリート、モルタル等の熱媒ジャケット
方式の断熱温度上昇試験装置に関し、環境条件の変化に
影響されず、試験装置周囲の雰囲気温度が変化した場合
でも計測制御系の温度制御や供試体周囲の熱媒ジャケッ
ト温度が影響されず、しかも供試体からの熱漏れを防止
することを目的とする。 【構成】 供試体１を格納する熱媒ジャケット３を内設
した試験槽２を備えた断熱温度上昇試験装置であって、
試験槽２を断熱状態に維持する断熱壁面３１ａにより囲
繞した断熱室３１と、前記断熱壁面３１ａの内部を一定
温度に保持する温度調節手段３４とを備えるように構成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンクリート、モルタ
ル等の断熱温度上昇試験装置、特に熱媒ジャケット方式
の断熱温度上昇試験装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のコンクリート等の断熱温度上昇試
験装置を大別すると、供試体を断熱状態に維持するため
の熱媒の種類（空気、水、あるいは油）、供試体の寸
法、供試体周囲の断熱材の有無、断熱状態の制御方法、
温度を検出するための物理量によって大まかに分類でき
るが、試験装置によって断熱温度上昇量が異なる。

【０００３】断熱温度上昇量が異なる原因として、以下
の３点が考えられた。 供試体を断熱状態に維持するための供試体周囲の温度
分布にムラがある。 供試体の温度を測定するセンサー、計測器の精度によ
り、わずかな測定誤差が生じても、試験期間が比較的長
期にわたるため、その誤差が蓄積されて最終温度上昇量
に大きな差が生じる。 供試体の温度は発熱量が多い場合には１００℃以上に
も達するが、その過程の供試体の温度変化に対して周囲
の熱媒温度が正確に追随できず、誤差が蓄積されて最終
温度上昇量に大きな差が生じる。 そこで、以上の問題点を解決するために『熱媒ジャケッ
ト方式』のコンクリートの断熱温度上昇試験装置を開発
した（特願昭６０−１５１３６６号）。

【０００４】この装置は、図３に示すように、外形状が
略直方体に形成され、外周壁を二重壁面で囲繞し、その
二重壁の間に断熱材が充填され、二重壁面の内側に形成
された空間には供試体１を格納する熱媒ジャケット３を
内設した試験槽２と、配管により接続され、加熱装置４
および冷却装置５を備えて試験槽内に複数設けられた温
度計６ａ，６ｃの測定結果に基づき温度調節しながらポ
ンプ７により熱媒体を熱媒ジャケット３へ循環させる熱
媒循環装置１２と、供試体１および熱媒体を温度計測し
て温度制御する制御部１３とからなる。

【０００５】制御部１３では、試料温度計６ａおよび熱
媒ジャケット温度計６ｃにより温度測定し、その測定値
をアナログ変換器２１，２２により電圧値に変換し、試
料温度計６ａの結果を中心温度表示計２３に表示し、変
化率演算装置２４に入力して中心温度の変化を求めると
ともに、その結果と熱媒ジャケット温度計６ｃの結果と
から、熱媒温度制御装置２５が予測された試料中心温度
変化率に基づき熱媒温度上昇が供試体１の中心温度の上
昇に遅れないように熱媒の温度制御を行い、また同時
に、記録計２６によって供試体１の中心温度および熱媒
ジャケット３の温度を記録させる。

【０００６】熱媒温度制御装置２５による制御は、サイ
リスタ２７を制御して、熱媒温度をコンクリート等の供
試体１の中心温度と一致するように加熱装置４によって
熱媒温度を上げさせるか、駆動装置２８により駆動され
た冷却装置５によって熱媒温度を下げるかして制御させ
る。この温度制御において、予め設定した温度に保持す
る定値運転をさせるには、切換スイッチ２９を操作して
熱媒温度制御装置２５に定値運転の指示を与えることに
よって行う。

【０００７】この『熱媒ジャケット方式』の断熱温度上
昇試験装置は、以下のような特長を有しており、試験開
始から２週間程度の測定期間において、実構造物の温度
上昇をほぼ正確に（±１．０℃以内）追随できるもので
あった。

【０００８】供試体１の全周囲面に対して熱媒を均等
に循環させているため温度分布が非常に良好である。 試供体１に対向する熱媒ジャケット３の内面はステン
レス鏡面仕上げになっており、放射率が低く熱が逃げに
くい構造である。 空気循環式に比べ熱媒の比熱が大きいため熱伝達が確
実で安定している。 供試体１と熱媒ジャケット３との間は密着状態に近
く、断熱材等を入れていないため供試体１の温度の急速
な変化に対しても熱伝達が素早く行われている。 供試体１と熱媒ジャケット３との温度測定系（温度計
６ａ、アナログ変換器２１、変化率演算装置２４、およ
び温度計６ｃ，アナログ変換器２２、および熱媒温度制
御装置２５）は超高分解能で温度差を検出し、制御演算
を行っているので、供試体１に対する熱媒ジャケット３
の温度の追従性は素早く、かつ正確である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、今日の
ようにコンクリート構造物が大型化し、しかも急速施工
が多くなると、温度ひび割れ防止のために、水硬性のス
ラグおよびポゾラン物質のフライアッシュ等の混和材料
を多量に含む超低発熱型セメントが広く用いられるよう
になってきた。

【００１０】この超低発熱セメントは、発熱量が少ない
ばかりでなく、その水和反応が極めて緩慢で、長期にわ
たり継続するため、コンクリートの断熱温度上昇量を１
ケ月以上の長期間継続して測定することが必要になる。
このようなコンクリートの断熱温度上昇量を長期にわた
り測定する場合では、試験装置の周囲の雰囲気温度が変
化しても温度制御が乱れることなく、計測系および制御
系を高精度に安定化させる必要があり、さらに、試験装
置の雰囲気温度が供試体周囲の熱媒ジャケット温度に与
える影響を極力取り除いて、供試体からの熱の漏れをほ
ぼ完全に防ぐ必要がある等の問題点が生じていた。

【００１１】本発明は、従来の技術における上記問題点
を解消するため、長期にわたる試験において、環境条件
の変化に影響されず、試験装置周囲の雰囲気温度が変化
した場合でも計測制御系の温度制御や供試体周囲の熱媒
ジャケット温度が影響されず、しかも供試体からの熱漏
れが防止できるコンクリート等の断熱温度上昇試験装置
を提供するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、図１の実施例装置に例示するように、コンクリート
等の断熱温度上昇試験装置を構成する。この断熱温度上
昇試験装置は、供試体１を格納する熱媒ジャケット３を
内設した試験槽２を備えた断熱温度上昇試験装置であっ
て、試験槽２を断熱状態に維持する断熱壁面３１ａによ
り囲繞した断熱室３１と、前記断熱壁面３１ａの内部を
一定温度に保持する温度調節手段３４とを備えたことを
特徴とする。

【００１３】そして、この断熱温度上昇試験装置は、前
記温度調節手段３４により前記断熱壁面３１ａの内部を
供試体中心温度に対して規定温度範囲（±０．５℃）以
内に維持させることを特徴とする。また、この断熱温度
上昇試験装置は、供試体１を格納する熱媒ジャケット３
を内設した試験槽２を備えた断熱温度上昇試験装置であ
って、供試体中心温度と熱媒ジャケット温度を測定し、
この測定結果を記録するとともに測定結果に基づき温度
制御を行う温度制御手段３３ａを断熱壁面３３ｂにより
囲繞した計測制御室３３と、前記断熱壁面３３ｂの内部
を一定に保持する温度調節手段３６とを備えたことを特
徴とする。

【００１４】そして、この断熱温度上昇試験装置は、前
記計測制御室３３の内部を一定温度（２０±１℃）に保
持させることを特徴とする。さらにまた、この断熱温度
上昇試験装置は、供試体１を格納する熱媒ジャケット３
を内設した試験槽２を備えた断熱温度上昇試験装置であ
って、試験槽２を断熱状態に維持する断熱壁面３１ａに
より囲繞した断熱室３１と、前記熱媒ジャケット３の内
部に流れる熱媒体を温度調節する温度調節手段を密閉容
器３２ａに封入した熱媒制御部３２と、前記断熱壁面３
１ａの内部を一定温度に保持する温度調節手段３４と、
前記供試体中心温度と前記温度調節手段３４の内部温度
とに基づき前記温度調節手段３４を制御する温度制御手
段を密閉容器３５ａに封入した断熱室空調制御部３５
と、供試体中心温度と熱媒ジャケット温度を測定し、こ
の測定結果を記録するとともに測定結果に基づき温度制
御を行う温度制御手段３３ａを断熱壁面３３ｂにより囲
繞した計測制御室３３と、前記断熱壁面３３ｂの内部を
一定に保持する温度調節手段３６とを備えたことを特徴
とする。

【００１５】そして、この断熱温度上昇試験装置は、前
記計測制御室３３の内部を一定温度（２０±１℃）に保
持させるとともに、前記断熱壁面３１ａの内部を供試体
中心温度に対して規定温度範囲（±０．５℃）以内に維
持させることを特徴とする。

【００１６】

【作用】このように本発明を構成したことによって、こ
の断熱温度上昇試験装置は、断熱室３１内が断熱壁面３
１ａにより囲繞されて試験槽２が断熱状態に維持され、
温度調節手段３４により断熱壁面３１ａの内部が一定温
度に保持される。そして、この断熱温度上昇試験装置
は、前記温度調節手段３４により前記断熱壁面３１ａの
内部を供試体中心温度に対して規定温度範囲（±０．５
℃）以内に維持され、供試体温度を正確に維持しやすく
する。

【００１７】また、この断熱温度上昇試験装置は、温度
調節手段３６により断熱壁面３３ｂの内部を一定に保持
し、温度制御手段３３ａによる供試体中心温度と熱媒ジ
ャケット温度の測定を正確にするとともに、その正確な
測定結果を記録し、正確な測定結果に基づき温度制御を
安定に行う。そして、この断熱温度上昇試験装置は、前
記温度調節手段３６により前記計測制御室３３の内部を
一定温度（２０±１℃）に保持され、温度測定を正確に
するとともに温度制御を安定にさせる。

【００１８】さらにまた、この断熱温度上昇試験装置
は、断熱室３１が試験槽２を断熱状態に維持し、熱媒制
御部３２が熱媒ジャケット３の内部を温度調節し、温度
調節手段３４により断熱壁面３１ａの内部が一定温度に
保持され、計測制御室３３が温度調節手段３６により内
部温度を一定に保持されており、しかも、断熱室空調制
御部３５が密閉容器３５ａにより外気と遮断されている
とともに、熱媒制御部３２が密閉容器３２ｂにより外気
と遮断されているため、供試体中心温度と熱媒ジャケッ
ト温度とが長期間にわたり正確に測定され、その結果が
正確に記録される。

【００１９】そして、この断熱温度上昇試験装置は、前
記計測制御室３３の内部を一定温度（２０±１℃）に保
持させるとともに、前記断熱壁面３１ａの内部を供試体
中心温度に対して規定温度範囲（±０．５℃）以内に維
持させることによって、長期間、正確に温度管理される
とともに、安定に温度測定される。

【００２０】

【実施例】図１に示すように、熱媒ジャケット方式のコ
ンクリートの断熱温度上昇試験装置は、一定温度に保持
して供試体１を格納しておく断熱室３１と、熱媒ジャケ
ット３内の熱媒体を温度調節して循環させる熱媒制御部
３２と、供試体１および熱媒ジャケット３の温度を測定
して各制御部へ制御信号を送出する計測制御室３３と、
断熱室３１の室温を一定に保持するように室内の空気温
度を調節して循環させる断熱室空調部３４と、断熱室空
調部３４の空気温度および計測制御部３３ａからの制御
信号を基にして断熱室３１へ循環させる空気温度を調節
する断熱室空調制御部３５と、計測制御室３３の恒温室
内を一定の温度に保持するため温度調節した空気を送風
する計測制御室空調部３６とからなる。

【００２１】断熱室３１は、試験槽２の外周面を一定の
間隙を設けて取り巻く断熱壁面３１ａによって形成され
ていて、この断熱室３１の内部へ一定温度に調節された
空気を送風し、熱媒ジャケット３と合わせて二重の温度
調節構造を備えた格納容器を形成する。断熱室３１内
は、雰囲気温度を供試体中心温度に対して規定温度範囲
（±0.5 ℃）以内に維持するように制御し、環境条件に
よる熱媒ジャケット温度への影響を極力取り除くように
する。

【００２２】熱媒制御部３２は、熱媒ジャケット３に熱
媒体を温度調節して循環させる制御装置全体（加熱装置
（Ｈ１）、冷却装置（Ｃ１）、ポンプ（Ｐ）、熱交換器
を内蔵した熱媒タンク３２ａ）が、環境条件の変化を受
けないように、密閉容器３２ｂに封入した構造を有す
る。計測制御室３３は、装置各部が環境条件の変化に影
響されないように、試料温度計（ＴＩ）、ジャケット温
度調節計（ＴＩＣ１）、遅れ補正演算器（ＲＣ）、およ
びフロッピディスクレコーダ（ＦＤＲ）等を有する制御
盤３３ａ全体を、断熱壁面３３ｂにより形成された空調
付き恒温室３３ｃに収容する構造を有する。この空調付
き恒温室３３ｃは、断熱温度上昇試験時に室内温度を一
定温度（２０±１℃）に保持されるように制御し、温度
系の計測制御機器における動作の安定性を向上させる。

【００２３】断熱室空調部３４は、断熱室３１内へ送風
する空気の温度を調節する加熱装置（Ｈ２）と冷却装置
（Ｃ２）の熱交換器３４ａ，３４ｂ、および空気を循環
させるブロア３４ｃを収容した空調装置本体３４ｄの外
壁面に断熱材を外装して環境条件の影響を排除した構造
を有する。断熱室空調制御部３５は、吹出し温度調節計
（ＴＩＣ２）が、環境条件の変化を受けないように、密
閉容器に封入した構造を有する。計測制御室空調部３６
は、計測制御室３３の恒温室３３ｃ内の空気を循環させ
るとともに温度調節する小型の空調装置であって、計測
制御室３３の壁面に取り付けて使用する形式の構造を有
する。

【００２４】〔実施例の作用〕実施例装置による断熱温
度上昇試験時には、断熱室３１に供試体１を格納した試
験槽２を格納し、断熱室空調制御部３５を作動させて、
断熱室３１を一定温度に保持させる。計測制御部３３ａ
では、試料温度計（ＴＩ）およびジャケット温度調節計
（ＴＩＣ１）によって供試体１および熱媒ジャケット３
の温度を測定しフロッピディスクレコーダ（ＦＤＲ）に
記録し、そして、断熱空調制御部３５に供試体中心温度
の測定結果を送信するとともに、遅れ補正演算器（Ｒ
Ｃ）によって熱媒ジャケット補正温度を算出して熱媒制
御部３２に制御信号を送信する。

【００２５】断熱室空調制御部３５では、計測制御部３
３ａからの測定温度と断熱室空調部３４内の測定温度に
基づき断熱室空調部３４へ制御信号を送信して、断熱室
３１内へ送風する空気の温度を調節し、常時、断熱室３
１の雰囲気温度を供試体中心温度に対して規定温度範囲
（±0.5 ℃）以内に維持させる。熱媒制御部３２では、
計測制御部３３ａからの制御信号に基づき、熱媒ジャケ
ット３内を循環させる熱媒体を温度調節し、熱媒ジャケ
ット３内が時間遅れを伴うことなく供試体中心温度と一
致するように制御する。

【００２６】各制御部へ測定結果および制御信号を送出
する計測制御室３３では、予め計測制御室空調部３６を
作動させて温度調節した空気を送風しておき、計測制御
室３３の室内を一定の温度（２０±１℃）に保持させ
る。

【００２７】〔実施例の効果〕このような装置によるコ
ンクリートの温度上昇を測定する試験が安定しているこ
とを確認するために、表１に示す配合のコンクリートに
関して行った断熱温度上昇試験の結果を、表２〜４なら
びに図２に示す。この試験の結果、試験開始後３ケ月ま
での長期間にわたるコンクリートの断熱温度上昇量が、
安定的に得られている。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】

【表３】

【００３１】

【表４】

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明によるコンクリート
等の断熱温度上昇試験装置では、断熱室３１内が断熱壁
面３１ａにより囲繞されて試験槽２を断熱状態に維持で
き、温度調節手段３４により断熱壁面３１ａの内部が一
定温度に保持できるようにしたことによって、供試体温
度は環境条件の影響を受けず安定に上昇させることがで
き、長期間の測定において正確な値を得ることができ
る。

【００３３】そして、この断熱温度上昇試験装置は、前
記温度調節手段３４により前記断熱壁面３１ａの内部を
供試体中心温度に対して規定温度範囲（±０．５℃）以
内に維持でき、供試体温度を維持しやすくすることによ
って、正確な供試体温度が測定できる。また、この断熱
温度上昇試験装置は、温度調節手段３６により断熱壁面
３３ｂの内部を一定に保持でき、温度制御手段３３ａに
よる供試体中心温度と熱媒ジャケット温度の測定を正確
にできるとともに、その正確な測定結果を記録し、正確
な測定結果に基づき温度制御を安定に行うことができる
ようにしたことによって、正確で信頼性の高い温度制御
ができる。

【００３４】そして、この断熱温度上昇試験装置は、前
記温度調節手段３６により前記計測制御室３３の内部を
一定温度（２０±１℃）に保持できるようにしたことに
よって、温度測定を正確にさせるとともに温度制御を安
定にさせて、計測制御の精度および信頼性を向上させる
ことができる。さらにまた、この断熱温度上昇試験装置
は、断熱室３１が試験槽２を断熱状態に維持し、熱媒制
御部３２が熱媒ジャケット３の内部を温度調節し、温度
調節手段３４により断熱壁面３１ａの内部が一定温度に
保持され、計測制御室３３が温度調節手段３６により内
部温度を一定に保持されており、しかも、断熱室空調制
御部３５が密閉容器３５ａにより外気と遮断されるとと
もに、熱媒制御部３２が密閉容器３２ａにより外気と遮
断されるようにしたことによって、供試体中心温度と熱
媒ジャケット温度とを長期間にわたり正確に測定するこ
とができ、その結果を正確に記録することができる。

【００３５】そして、この断熱温度上昇試験装置は、前
記計測制御室３３の内部を一定温度（２０±１℃）に保
持させるとともに、前記断熱壁面３１ａの内部を供試体
中心温度に対して規定温度範囲（±０．５℃）以内に維
持させることができるようにしたことによって、長期
間、正確に温度管理でき、安定して精度良く温度測定で
きる。

【００３６】このため、試験開始後数カ月にわたる測定
が必要となる断熱温度上昇試験であっても、環境条件の
変化の影響を取り除くことができ、供試体１の温度上昇
量が安定的かつ正確に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施例装置の構成図である。

【図２】実施例装置を用いた断熱温度上昇試験による測
定結果の一例を示すグラフである。

【図３】従来装置の構成図である。

【符号の説明】

１ 供試体 ２ 試験槽 ３ 熱媒ジャケット ３１ 断熱室 ３１ａ 断熱壁面 ３２ 熱媒制御部 ３２ａ 密閉容器 ３３ 計測制御室 ３３ａ 温度制御手段（計測制御部） ３３ｂ 断熱壁面 ３４ 断熱室空調部（温度調節手段） ３５ 断熱室空調制御部（断熱制御部） ３５ａ 断熱壁面 ３６ 計測制御室空調部（温度調節手段） ＴＩ 試料温度計 ＴＩＣ１ ジャケット温度調節計 ＴＩＣ２ 吹出し温度調節計 ＲＣ 遅れ補正演算器 ＦＤＲ フロッピディスクレコーダ Ｈ１ 加熱装置 Ｈ２ 加熱装置 Ｃ１ 冷却装置 Ｃ２ 冷却装置 Ｐ ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 時川 忠 栃木県宇都宮市雀の宮１−12−15 住友セ メント株式会社コンクリート技術試験所内 (72)発明者 長曽我部 徹 千葉県船橋市豊富町585番地 住友セメン ト株式会社中央研究所内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 供試体（１）を格納する熱媒ジャケット
   （３）を内設した試験槽（２）を備えた断熱温度上昇試
   験装置であって、試験槽（２）を断熱状態に維持する断
   熱壁面（３１ａ）により囲繞した断熱室（３１）と、前
   記断熱壁面（３１ａ）の内部を一定温度に保持する温度
   調節手段（３４）とを備えたことを特徴とするコンクリ
   ート等の断熱温度上昇試験装置。
2. 【請求項２】 前記温度調節手段（３４）により前記断
   熱壁面（３１ａ）の内部を供試体中心温度に対して規定
   温度範囲（±０．５℃）以内に維持させることを特徴と
   する請求項１記載のコンクリート等の断熱温度上昇試験
   装置。
3. 【請求項３】 供試体（１）を格納する熱媒ジャケット
   （３）を内設した試験槽（２）を備えた断熱温度上昇試
   験装置であって、供試体中心温度と熱媒ジャケット温度
   を測定し、この測定結果を記録するとともに測定結果に
   基づき温度制御を行う温度制御手段（３３ａ）を断熱壁
   面（３３ｂ）により囲繞した計測制御室（３３）と、前
   記断熱壁面（３３ｂ）の内部を一定に保持する温度調節
   手段（３６）とを備えたことを特徴とするコンクリート
   等の断熱温度上昇試験装置。
4. 【請求項４】 前記計測制御室（３３）の内部を一定温
   度（２０±１℃）に保持させることを特徴とする請求項
   ３記載のコンクリート等の断熱温度上昇試験装置。
5. 【請求項５】 供試体（１）を格納する熱媒ジャケット
   （３）を内設した試験槽（２）を備えた断熱温度上昇試
   験装置であって、試験槽（２）を断熱状態に維持する断
   熱壁面（３１ａ）により囲繞した断熱室（３１）と、前
   記熱媒ジャケット（３）の内部に流れる熱媒体を温度調
   節する温度調節手段を密閉容器（３２ａ）に封入した熱
   媒体制御部（３２）と、前記断熱壁面（３１ａ）の内部
   を一定温度に保持する温度調節手段（３４）と、前記供
   試体中心温度と前記温度調節手段（３４）の内部温度と
   に基づき前記温度調節手段（３４）を制御する温度制御
   手段を密閉容器（３５ａ）に封入した断熱室空調制御部
   （３５）と、供試体中心温度と熱媒ジャケット温度を測
   定し、この測定結果を記録するとともに測定結果に基づ
   き温度制御を行う温度制御手段（３３ａ）を断熱壁面
   （３３ｂ）により囲繞した計測制御室（３３）と、前記
   断熱壁面（３３ｂ）の内部を一定に保持する温度調節手
   段（３６）とを備えたことを特徴とするコンクリート等
   の断熱温度上昇試験装置。
6. 【請求項６】 前記計測制御室（３３）の内部を一定温
   度（２０±１℃）に保持させるとともに、前記断熱壁面
   （３１ａ）の内部を供試体中心温度に対して規定温度範
   囲（±０．５℃）以内に維持させることを特徴とする請
   求項５記載のコンクリート等の断熱温度上昇試験装置。