JPS60128325A - コンクリ−トのヤング率検出装置 - Google Patents

コンクリ−トのヤング率検出装置

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JPS60128325A
JPS60128325A JP23517383A JP23517383A JPS60128325A JP S60128325 A JPS60128325 A JP S60128325A JP 23517383 A JP23517383 A JP 23517383A JP 23517383 A JP23517383 A JP 23517383A JP S60128325 A JPS60128325 A JP S60128325A
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concrete
modulus
young
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concrete column
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JP23517383A
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Toshimitsu Oda
小田 俊光
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KYOWA DENGIYOU KK
Kyowa Electronic Instruments Co Ltd
Original Assignee
KYOWA DENGIYOU KK
Kyowa Electronic Instruments Co Ltd
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/38Concrete; Lime; Mortar; Gypsum; Bricks; Ceramics; Glass
    • G01N33/383Concrete or cement

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えばダム、橋脚等の構造物に使用されるコ
ンクリートのヤング率をコンクリート構造物の内部にお
いて検出するための装置に関するものである。
一般に、構造物に用いられているコンクリートは、時間
の経過に伴って次第にその固さを増し七行き固化するも
ので、そのヤング率はコンクリートの硬化とともに増加
して行く。また、このヤング率はコンクリートの養生条
す、即ち周囲の温度、温厚、凝結、膨張、クリープ等に
よっても変動するものである。このようなコンクリート
のヤング率を検出することは、例えばダム等の構造物の
強度を測定するような場合において極めて重要なことで
ある。
従来、このようなコンクリートのヤング率を検出する場
合、被測定対象であるダム等の構造物の一部を供試体と
して切り出して測定するか、またはこの構造物を構築す
る際に構造物と同一構造と見なせるコンクリートの供試
体を作製し1、例えばこれを水中養生しつつ、実験室内
において圧縮載荷試験を行うことによりヤング率の測定
を行っていた。しかしながら、実際上のヤング率は、前
述したように、周囲の条件等により変動するものである
から、このような実験室内において同一条件を再現する
ことは極めて難しく正確なりレグ率をめることは不可能
であった。
そこで、従来の他の方法として、ダム等の構造物のコン
クリート(マスコンクリートと称されている)中に、こ
のコンクリートから隔離(絶縁)して同配合のコンクリ
ートにより形成したコンクリート柱を設け、さらにこの
コンクリート柱を加圧するための油圧シリンダ(油圧ジ
ヤツキ)を埋設してなり、この油圧シリンダによりコシ
クリート柱を加圧してひずみを生じさせそのひずみ量と
油圧シリンダによる加圧力を検出してヤング率をめる方
法が行われていた。この方法によると、上述した従来例
のように実験室内において測定する場合と比較してコン
クリートの養生条件は略同じとすることができる。しか
しながら、コンクリート中に埋設した油圧シリンダには
、銅パイプなどにより外部から送油する必要があるが、
このパイプはコンクリート打設時の保守が困難であるば
かりでなく、錆や変形の虞れがあるため、特に長期、に
ゎたる測定を行う場合には保守も容易ではなかった。ま
た、ダムの−ようにコンクリートをリフトにより分割打
設するような場合、前記パイプの接続延長を頻−繁に実
施しなければならず、さらに油圧シリンダは重量物であ
り運韓に不便である等の理由から、その必要性を痛感し
つつも実際には利用されていない状況にある。
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたもので、ヤ
ング率の被検出対象であるコンクリート中に容易に設置
することができ、設置後の保守も容易であり、しかも、
正確にコンクリートのヤング率を検出し得るコンクリー
トのヤング率検出装置を提供することを目的としている
すなわち、本発明は、上記目的を連成するために、電気
エネルギを熱エネルギに変換する電熱手段により加熱さ
れ伸長する膨張管を中空柱状管内の一端側に設置し、前
記中空柱状管をコンクリートに埋設するときそのコンク
リートと同質のコンクリートにより内部にひずみ検電手
段が埋設されるコンクリート柱を前記中空柱状管内の他
端側に周囲と絶縁して設置し、前記膨張管と前記コンク
リート柱との間に荷重変換器を介挿してなり、前記電熱
手段に通電することにより励記膨張管を伸長せしめて前
記圧力変換器を介して前記コンクリート柱に荷重を負荷
したとき、前記ひずみ検出手段から出力される前記コン
クリート柱の所定範囲におけるひずみ量に対応した電気
信号と、前記荷重変換器から出力される前記荷重に対応
した電気信号とを得て前記コンクリートのヤング率を検
出し得るように構成しである。
以下、本発明の一実施例を図に基き詳細に説明する。
図は、本発明の一実施例であるヤング率検出装置を被検
出対象であるコンクリート枯造物中に埋設させた状態を
示す縦断面図である。
同図において、lは被検出対象であるコンクリートで、
2はそのコンクリート1を打設する前に配設された両端
が開口し円筒状をなす収納ケースである。この収納ケー
ス2の一端側には、両端がフランジ状に形成された円筒
状のステンレススチール製の膨張管3が挿入されており
、この膨張管3のフランジ部3aと収納ケース2との間
には防塵あるいは・防水のためのゴムリングまたはシー
ル材よりなるストッパ4aが間挿されている。膨張管3
の中空部には外部電源よ2り通電されて電熱する電熱ヒ
ータ5が挿入されており、ケーブル6aを介してコンク
リート1の外部から電源を印加されるように構成されて
いる。7aは、この膨張管3のフランジ部3aをコンク
リート1に固定するためのアンカである。この収納ケー
ス2の内部には、上記膨張管3の他方(図の場合上端)
のフランジ部3bと連接されて、両端がフランジ状に形
成された円柱型の荷重変換器8が挿入されている。この
荷重変換器8は、例えば、フランジ部8aと一体または
一体的に連接された円柱状起歪体が圧縮されて圧縮ひず
みを生じたとき、その圧縮ひずみを起歪体に接着された
ひずみゲージにより電気信号に変換して出力するもので
あり、この場合フランジ部8aと8bに荷重(外力)が
負荷されたとき、その荷重に対応した電気信号をケーブ
ル6bを介してコンクリート1の外部に送出するように
なっている。荷重変換器8のフランジ部8aは収納ケー
ス2内において膨張管3のフランジ部3bと密接してい
る。また、荷重変換器8のフランジ部8bと収納ケース
2との間にはストッパ4aと同様のストッパ4bが間挿
されている。この収納ケース2の他端側と荷重変′換器
8のフランジ部8bとの間の領域にはコンクリート1と
同質のコンクリートが流し込まれ、収納ケース2により
周囲のコンクリート1と隔絶されるようにして、円柱状
をなすコレクリート柱9が形成されている。このコンク
リート柱9の一端(図において下端)は、荷重変換器8
のフランジ部8bに設けられたアンカ7bと固着されて
いる。コンクリート柱9の外周と収納ケース2の内周と
の間には摩擦防止用の発泡ウレタン性のシート10が介
挿されている。
さらにコンクリート柱9の中には、コンクリート柱9に
生じたひずみを検知して電気信号としてケーブル6cを
介してコンクリート1の外部へとひずみ値に対応した電
気信号を出力するひずみ検出器11 (例えば、周知の
カールソン型ひずみ計またはひずみゲージ式ひずみ計等
)が収納ケース2の中心と同心に、すなわち膨張管3、
荷重変換器8と同心状に設置されている。
このように構成されたヤング率検出装置は。
次のように動作する。
先ず、ケーブル°6aを介して電熱ヒータ5に電源が供
給されると、膨張管3が内部より加熱されて軸方向に伸
長し、膨張管3のフランジ部3bが荷重変換器8のフラ
ンジ部8aを押圧する。荷重変換器8は、この押圧力を
電気量に変声しケーブル6bを介して外部に設けられた
荷重計(図示せず)に荷重に対応した信号を出力する。
次に、荷重変換器8のフランジ部8bはコンクリート柱
9の下端部を前記押圧力により押圧し、コンクリート柱
9に圧縮ひずみを生じさせる。するとコンクリート柱9
内に埋設したひずみ検出器11は、コンクリート柱9に
おける所定範囲(ひずみ検出器11の両端部間距M)に
おける変位(ひずみ量)を電気量に変換しケーブル6c
を介して外部に設置した周知のひずみ計測器(図示せず
)に、そのひずみ量に対応した電気信号を出力する。こ
のようにして出力された荷重およびひずみ量を用いて、
コンクリート柱9で代表されるコンクリート1のヤング
率がめられる。即ち、コンクリート柱9に負荷される荷
重をPc、この荷重が加えられる面の面積をAcとする
と、コンクリート柱9に負荷される応力σは、 クーPc/Ac ’ (1) となる。この応力σによりひずみ検出器11に生じたひ
ずみ量をECとすると、コンクリート柱9のヤング率E
cと応力σとの間には、Ec =σ/εC(2) の関係があるので、(1)、(2)式よりコンクリート
柱9で代表されるコンクリート1のヤング率Ecは、 Ec =Pc / (Ac X tc ) (3)とし
てめることができる。
次に、このヤング率検出装置の各部位の変位と荷重変換
器8およびひずみ検出器11の出力値である荷重Pcお
・よびひずみ量εCとの間にある関係を理論および具体
的な数値に基いて述べる。
先ず、幾つかの内包される誤差として、膨張管3の熱膨
張によるコンクリート柱9の圧縮以外に荷重変換器の変
形があるが、その量はコンクリート柱9と膨張管3の変
形に比較して小さいため無視することとする。また、コ
ンクリー8柱9の中に挿入されたひずみ検出器11によ
るコンクリート柱9の断面積減少も無視することとする
。このような近似のもとに各部の変位、出力等の算出を
行う。
膨張管3が無拘束状態において、その温度がtだけ上昇
したとすると、その時の伸び量である自由膨張Δ0は、 Δu=t−β5−ns 、 、(4) となる(ここで、Qsは膨張管3の温度上昇前の長さ、
βSはその線膨張係数とする)。この膨張管3がコンク
リート柱9により拘束されることによりΔΩ′だけ圧縮
されるものとすると膨張管3がコンクリート柱9に負荷
する荷重Psは、 Ps=(Δx′ins )’= Es−p、s (5)
となる(ここで、Esは膨張管3のヤング率、Asはそ
の断面積である)。このとき、変位部9は結果的にΔQ
−ΔQ′だけ圧縮されたことになり゛、この圧縮力をP
cとすると、Pc : ((ΔQ−Δ!’、) / Q
c )、e Ec Ac(6) となる(ここで、Qcはコンクリート柱9の変位前の長
さ、△Cはその断面積である)。膨張管3による荷重P
sとコンクリート柱9の圧縮力Pcは当然等しいもので
あるから、(5)。
(6)式より、 (Δm’ fAs ) ・Es−As = ((Δβ−
ΔΩ′)/Qc) ・Ec −Ac (7)となり、こ
の式よりΔa′は、 ΔΩ′=ΔQ−Ec −Ac−Qs/(Es ・As 
−Qc 十Ec −Ac −fAs ) (8)とまる
。従って、コンクリート柱9の変位ΔXは、 ΔX =Δ Q−Δ Q′ =ΔΩ・ES −AS−Qc/(Es −As ・Uc
 +Ec −Ac −Qs ) (9)となり、このと
きのコンクリート柱9に生じるひずみECは、 εC=Δx/Qc =ΔΩ・Es−As/(Es−As・ Qc +Ec −Ac −as) (10,)となり、
(4)式を用いると、 εc=t+β511QsIIEs11As/(EsゆA
s−Qc+Ec−Ac−Qs) (11) とまる。また、膨張管3に生じるひずみESは、 (8
)式より、 εS=ΔQ’/ΩS =ΔQ−Ec−Ac/(Es −As −Ωc+Ec 
−Ac −Qs) (12) となり、(4)式を用いると、 ES=t”as +Qs eEc jAc/(Es ・
As −Ac +Ec −Ac −Rs )(13) とまる。
このようにして、荷重PsおよびひずみECを検出する
ことによりコンクリート1のヤング率Ecをめることが
できる。
上述したように、本実施例によれば、例えばダム等を建
造する場合において、コンクリートlを打設する時に同
時にそのコンクリート1中に本実施例であるヤン夛率検
出装置を埋設し、ケーブル68〜6cのみを外部に引き
出して設置するため、従来行われていた方法の一つのよ
うに、コンクリート構造物からサンプルとするコンクリ
ートを切り出して実験室内で同一の養生条件のもとにヤ
ング率を検出する方法のように手間がかかり且つ不正確
な検出しかできなかったのに比べ、設置が容易で、検出
精度も非常に良好なりフグ率検出装置が得られる。また
、埋め込み式であっても、油圧シリンダを用いる場合の
ように油送パイプの接続に関する問題やシリンダの重量
に関する問題を一切払拭することができる。即ち、装置
自体が披測定対象内に埋設されているため、コンクリー
ト1の養生条件は全く同じにすることができ、機械的な
油圧方式ではなく電気的にコンクリートIに荷重を加え
、その時の旋動あるいは変位を電気的に取り出している
ため極めて正確にヤング率の検出を行うことができる。
また、コンクリート内の装置と外部との間の入出力は、
すべてケーブル68〜6cによってのみ行われているた
め、その延長接続等は、例えば油送パイプの場合と比較
してはるかに自由なものである。
さらに、収納ケース2の内壁とコンクリート柱9との間
にはシート10が介挿されているため、コンクリート柱
9が硬化中に収納ケース2に耐着することがなく、車た
、コンクリート柱9と収納ケース2間の摩擦が防止され
、検出精度への影響がない。
さらにまた、装置の制御および検出を電気的に行ってい
るため、外部に設置する荷重計測器。
ひずみ計測器等の計測器を一つに統一することができ、
従って装置の運搬も便宜となり、また装置全体のコスト
ダウンを図ることも可能である。
尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく
、その要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施が可
能なことは言うまでもない。
例えば、電熱ヒータ5は、特に防湿上膨張管3内に設置
されていた方が都合が良いが、防湿処理等が完全であれ
ば膨張管3の外周囲にコイル状に巻装されていてもよい
。また、この電熱ヒータ5にサーモスタット並びに温度
計等を取り付けることにより、膨張管3の温度上昇をよ
り正確に制御することもできる。また、コンクリートl
のヤング率Ecの検出は、コンクリート1の硬化の時間
的変化を追って数回にわたり検出しそのヤング率Ecの
変動推移をめることもできる。さらに電熱ヒータ5に加
える電流の大きさを制御して種々の荷重Psをコンクリ
ート柱9に負荷させてコンクリートlの状態を調査する
こともできる。
以上詳述したように、本発明によれば、ヤング率の検出
を被検出対象である構造物のコンクリート中にて行え、
しかもその検出のための装置の制御および検出をすべて
電気的に行い得るため、装置の設置および設置後の保守
が容易であるとともに極めて正確にコンクリートのヤン
グ率を検出し得るヤング率検出装置を提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
図は、本発明の一実施例であるヤング率検出装置を被検
出対象であるコンクリート構造物中に設置した状態を示
す縦断面図である。 ■・・・・・・コンクリート、 2・・・・・・収納ケ
ース、3・・・・・・膨張管、 5・・・・・・電熱ヒ
ータ、6a〜6c・・・・・・ケーブル、8・・・・・
・荷重変換器、9・・・・・・コンクリート柱、10・
・・・・・発泡レート、11・・・・・・ひずみ検出器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電気エネルギを熱エネルギに変換する電熱手°段
    により加熱され伸長する膨張管を中空柱状管内の一端側
    に設置し、前記中空柱状管をコンクリートに埋設すると
    きそのコンクリートと同質のコンクリートによりつ部に
    ひずみ検出手段が埋設されるコンクリ−1柱を前記中空
    柱状管内の他端側に周囲と絶縁して設置し、前記膨張管
    と前記コンクリ、−卜柱との間に荷重変換器を介挿して
    なり、前記電熱手−に通電することにより前記!張管を
    伸長せしめて前記圧力変ダ器を介して前記コンクリート
    柱に荷重を負荷したとき、前記ひずみ検出手段から出力
    される前記コンクリート柱の所定範囲におけるひずみ量
    に対応した電気信号と、前記荷重変換器から出力される
    前記荷重に対性した電気信号とを得て前記コンクリート
    のヤング率を検出し得るように構成したことを特徴仁す
    るコンクリートのヤング率検出装置。
JP23517383A 1983-12-15 1983-12-15 コンクリ−トのヤング率検出装置 Granted JPS60128325A (ja)

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