JP4132433B2 - コンクリートの長さ変化試験方法および装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリートやモルタルの長さ変化を試験する方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
コンクリートやモルタルの耐久性を調べるため、あるいは、コンクリートやモルタルに用いる混和剤の特性を評価するため、コンクリートやモルタルの長さ変化を測定する試験が日常的に広く行われており、一般に、次の 3通りの方法のいずれかの方法が用いられている。
【0003】
すなわち、この種の試験方法としては、(a) 二個の顕微鏡を備えたコンパレータと称する測定器を用いる方法(コンパレータ方法)、(b) コンタクトストレインゲージを用いる方法(コンタクトゲージ方法)、および(c) ダイヤルゲージを備えた測定器を用いる方法(ダイヤルゲージ方法)が知られている。
【0004】
しかしながら、いずれの方法も、測定者が供試体 1個ずつについて手作業で目盛りを読取って測定するものであり、測定に多大な労力と時間を要するという問題があった。しかも、熟練した測定者をもってしても、測定結果にばらつきを生じやすいという問題もあった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来より知られるコンクリートやモルタルの長さ変化試験方法は、測定に多大の時間と労力を要するうえ、測定結果にばらつきを生じやすいという問題があった。
【0006】
そこで、誰もが簡単にかつ短時間に精度の高い測定を行うことができるコンクリートおよびモルタルの長さ変化試験方法および装置の開発が求められている。本発明はこのような要望に応えるべくなされたもので、コンクリートやモルタルの長さ変化を、誰もが簡単にかつ短時間に精度の高い測定を行うことができる試験方法および装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本願の第1の発明のコンクリートの長さ変化試験装置は、供試体を載置するための水平架台と、前記架台の両端部に配置され、前記供試体の各端面までの距離をそれぞれ測定する検出部を備えた第1および第2のレーザ変位センサとを有し、前記架台には、前記供試体をその長手方向の軸回りにのみ回転させた状態に支承する断面L字状の供試体支承金具が設けられていることを特徴としている。
【0008】
本願の第2の発明のコンクリートの長さ変化試験方法は、上記コンクリートの長さ変化試験装置を用いることを特徴としている。
【0011】
本発明においては、レーザ変位センサの測定値から供試体の長さ変化が算出される。このため、測定は誰もが簡単にかつ短時間に行うことができ、しかも、精度は高く、また、測定値にばらつきが生ずることもない。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【0013】
図1は、本発明のコンクリートの長さ変化試験装置の一実施形態を概略的に示す図である。
【0014】
図1において、1は、被検物であるコンクリートあるいはモルタルからなる角柱状の供試体2を載置するための架台、3A、3Bは、架台の両端部に所定の距離Lをおいて対向配置されたレーザ変位センサの検出部を示し、検出部3A、3B間に供試体2を任意に置いた際、各検出部3A、3Bと対向する供試体2の端面までの距離がレーザ変位センサにより測定されるようになっている。なお、このレーザ変位センサには、受光素子にCCD(電化結合素子)を用いたCCDレーザ変位センサ、受光素子にPSD(光位置検出素子)を用いたPSDレーザ変位センサなど、市販の各種のレーザ変位センサを使用することができるが、なかでも、精度の点からCCDレーザ変位センサの使用が望ましい。このようなCCDレーザ変位センサとしては、キーエンス社製のCCDレーザ変位センサ(半導体レーザを発光素子として使用)などが例示される。
【0015】
次に、このような装置を用いたコンクリートの長さ変化の試験方法の一例を記載する。
【0016】
架台1上に、測定すべき供試体2を載置し、レーザ変位センサにより各検出部3A、3Bと供試体2の各端面までの距離Li1、Li2を測定する。これらの測定距離Li1、Li2と両検出部3A、3B間距離Lから次式(1)により供試体2の長さLi が求められる。
【0017】
Li =L−(Li1+Li2) …(1)
したがって、この供試体2の長さLi を、同様にして求めた基準時の供試体2の長さL0 (=L−(L01+L02))の差を求めることにより供試体2の長さ変化を求めることができる。すなわち、次式(2)により長さ変化を求めることができる。
【0018】
また、次式(3)により長さ変化率を求めることができる。
【0019】
このように、この実施形態の装置によれば、レーザ変位センサを用いるため、困難な目盛りの読取り作業が不要で、誰もが容易にかつ短時間に長さ変化あるいは長さ変化率を求めることができる。しかも、測定結果にばらつきが発生することがなく、長さ変化試験の信頼性が向上する。
【0020】
なお、本発明においては、熱膨張率の小さい材料で所定の長さLS の標準体を作成しておき、供試体2測定時に、この標準体について供試体2と同様に、架台1に載置してその各端面までの距離LS1、LS2を測定するようにしてもよい。この場合、次式(4)からそのときのレーザ変位センサの検出部3A、3B間距離Lを求めることができ、さらに、このLと供試体2の各端面までの距離の測定値Li1、Li2から次式(5)により供試体2の長さLi を求めることができるため、レーザ変位センサの検出部3A、3B間距離に自由度を持たせることができ、実用上より有利である。
【0021】
L=LS +(LS1+LS2) …(4)
Li =LS +(LS1+LS2)−(Li1+Li2) …(5)
また、本発明においては、必要ならば、試験精度を高めるため、供試体の端面の少なくともレーザ光が照射される位置に、平滑な表面を有する測定用補助板を平滑な表面を外側に向けて埋設あるいは貼着するなどして固着するようにしてもよい。この測定用補助板には、センサの検出部から照射されるレーザ光を反射しうるような非透光性乃至半透光性のセラミック板、金属板、ゴム板、プラスチック板等が使用され、なかでも、セラミック板は、金属板のように錆による変色や形状変化、熱膨張による寸法変化などのおそれがなく、また、プラスチック板のように薬品による化学的変色や形状変化、熱膨張による寸法変化などのおそれがないことから好適である。また、このような測定用補助板に代えて、供試体の端面を研磨したりキャッピングを施すことも可能である。
【0022】
さらに、本発明においては、図1に示すように、レーザ変位センサをコンピュータ4に接続し、レーザ変位センサから出力された上記距離情報に基づき、供試体の長さや長さ変化、長さ変化率等を自動的に算出させ、必要に応じて適宜、表示あるいは記録させるようにしてもよい。
【0023】
また、架台1下にロードセルなどの荷重センサを配置して、供試体の重量変化も併せ測定することができるようにしてもよい。
【0024】
すなわち、図2は、このような荷重センサを備えたコンクリートの長さ変化試験装置の一例を示す正面図である。
【0025】
同図に示すように、この装置は、コンクリートあるいはモルタルからなる角柱状の供試体2を載置するための架台1と、その両端部に対向配置され、架台1上に載置された供試体2の端面までの距離を測定するレーザ変位センサの検出部3A、3Bとを備えてなる長さ測定部6と、架台1下に配置され、架台1上に載置された供試体2の荷重を測定する荷重センサ7を備えてなる荷重測定部8と、レーザ変位センサや荷重センサ7による測定結果を表示する表示部9などを備えている。このような装置においては、架台1上に供試体2を載置することにより、その長さや長さ変化、長さ変化率等ととともに重量変化も併せ測定することができる。
【0026】
なお、この装置では、長さ測定部6の架台1上に、供試体2をその一側面が架台1に対し傾斜した状態に支承する断面L字状の供試体支承金具10が設けられている。このような供試体支承金具10に支承される供試体2は、自重によって所定の位置に安定に設置されることになるため、設置のばらつきがなくなり、測定精度を高めることができる。ここで、供試体2載置部分の図面右側側面図を図3に示す。
【0027】
図2および図3において、11は、荷重センサ7を支持する支持プレート、12は、支持プレート11の両側に設けられた取っ手、13は、支持プレート11の床面からの高さを調節するレベリングボルトを示している。また、14は、レーザ変位センサの検出部3A、3B間距離を微調整可能な校正用調整機構、15は、校正用基準ワークである。
【0028】
以上説明した実施の形態は、センサ 2個を用いて供試体の両端面までの距離を測定するようにした例であるが、本発明においては、精度はやや低下するものの、図4に示すように、 1個のセンサを用いるようにしてもよい。
【0029】
すなわち、供試体2の一端面を架台1に垂直に立設した位置決め板5に当接させ、他端面側にのみ変位センサの検出部3Aを配置するようにしてもよい。
【0030】
変位センサで、検出部3Aからこれと対向する供試体2の端面までの距離Li1を測定することにより、この測定距離Li1と検出部部3Aと位置決め板5との離間距離L′とから、次式(6)により供試体2の長さLi が求められる。したがって、前述した場合と同様にして、供試体2の長さ変化あるいは長さ変化率を求めることができる。
【0031】
Li =L′−Li1 …(6)
なお、図1に示したものに比べ、精度が低下するのは、供試体を設置する精度がそのまま測定精度に加算されるからであり、図1の例のように、センサ 2個を用いた場合には、供試体の設置位置のずれは両側で相殺されるため、供試体の設置精度が測定精度に影響することはなく、高精度が得られる。また、このように供試体を高精度で設置する必要がないため、供試体の設置も容易である。
【0032】
【実施例】
次に、本発明の実施例を具体的に記載する。
【0033】
実施例
表1に示す 2種類のコンクリートで作製したそれぞれ 5本の供試体(10×10×40cm)について、前述の図1に示した方法で、材齢 7日とその 1、 2、 4、 8、13週間(材齢14、21、35、63、98日)後に供試体の各端面までの距離(L01、L02、Li1、Li2)を測定し、前記(3)式からその長さ変化率を求めた。
【0034】
なお、供試体の成形方法、養生条件、保存条件等はJIS A 1129(モルタル及びコンクリートの長さ変化試験方法)に準拠し、また、レーザ変位センサには、キーエンス社製のCCDレーザ変位センサLK-2000/LK/030を使用した。結果を表2および表3に示す。
【0035】
また、比較のために、上記の 2種類(各 5本)の供試体について 2人の測定者が従来法(コンパレータ法:JIS A 1129準拠)により測定した結果を表4および表5に示す。
なお、実施例および比較例のいずれの場合も、測定材齢 2週(材齢21日)以降については、長さ変化率とそれより求めた平均値および標準偏差σのみ表に示した。
【0036】
【表1】
【0037】
【表2】
【0038】
【表3】
【0039】
【表4】
【0040】
【表5】
【0041】
これらの表からも明らかなように、実施例では測定結果にばらつきがほとんどみられず、信頼性の高い試験結果が得られることが確認された。
【0042】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、コンクリートやモルタルの長さ変化を、誰もが簡単にかつ短時間に測定することができ、測定結果のばらつきも防止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のコンクリートの長さ変化試験装置の一例を概略的に示す図。
【図2】本発明のコンクリートの長さ変化試験装置の他の例を示す正面図。
【図3】図2に示す供試体2載置部分の右側側面図。
【図4】本発明のコンクリートの長さ変化試験装置のさらに他の例を概略的に示す図。
【符号の説明】
1………架台
2………供試体
3A、3B………レーザ変位センサの検出部
4………コンピュータ
5………位置決め板
Claims (2)
- 供試体を載置するための水平架台と、前記架台の両端部に配置され、前記供試体の各端面までの距離をそれぞれ測定する検出部を備えた第1および第2のレーザ変位センサとを有し、前記架台には、前記供試体をその長手方向の軸回りにのみ回転させた状態に支承する断面L字状の供試体支承金具が設けられていることを特徴とするコンクリートの長さ変化試験装置。
- 請求項1記載のコンクリートの長さ変化試験装置を用いることを特徴とするコンクリートの長さ変化試験方法。
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