JP4174604B2 - コンクリート圧縮試験装置 - 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の圧縮試験を行うための試験装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
コンクリートの圧縮試験方法として、JIS A1108の規格が知られている。この規格においては、まず、供試コンクリートブロック(以下、供試体と称する)に対して一定の応力速度制御のもとに、つまり供試体に作用する圧縮応力(実質的には圧縮荷重)が一定の速度で増加するように負荷機構を制御しながら試験を行い、供試体が急激な変形を開始した後は荷重を加える速度の制御を中止し、その時点で制御用のサーボバルブの開度を一定に保った定速ストローク制御に切り換えて圧縮荷重を加え続けることになっている。
【0003】
この規格を満たすために、従来のコンクリート圧縮試験装置においては、供試体の状況を試験者が目視で観察し、供試体の急激な変形を認めた時点で手動によって応力速度制御から定速ストローク制御に切り換えていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来のコンクリート圧縮試験装置と当該装置を用いた圧縮試験によると、応力速度制御から定速ストローク制御に切り換える時点が、試験者の判断に依存しているため、切り換えの遅れや操作ミスが生じる可能性があり、常に正確な試験を行っているとは言いがたく、試験の信頼性に欠けるという問題があった。
【0005】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、応力速度制御から定速ストローク制御への切り換えを、前記規格に則って常に正確に行うことができ、信頼性の高い試験を行うことのできるコンクリート圧縮試験装置の提供を目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のコンクリート圧縮試験装置は、供試コンクリートブロックに対して圧縮荷重を加える負荷機構と、試験片に作用する圧縮荷重を検出する荷重検出手段と、その荷重検出手段の出力を入力して当該荷重検出値の変化速度が一定となるように上記負荷機構を制御する応力速度制御、および、上記負荷機構の変位速度を一定に維持する定速ストローク制御の少なくともいずれかの制御が選択可能な制御手段を備えたコンクリート圧縮試験装置において、上記応力速度制御の制御中に、上記荷重検出手段の出力を刻々と取り込み、その検出値の変化速度が目標速度に対してあらかじめ設定されている限度を越えてずれたか否かを判別する判別手段を有し、上記制御手段は、その判別結果に基づき、荷重検出値の変化速度が目標速度に対して上記限度を越えて変化したときに制御を自動的に定速ストローク制御に切り換えることによって特徴づけられる。
【0007】
本発明は、コンクリートブロックに作用する荷重の変化速度が一定の目標速度に一致するように応力速度制御下で圧縮試験を行っている状態で、コンクリートブロックが急激な変形を生じたとき、荷重の変化速度が目標速度から大きく逸脱することを利用し、その急激な変形を自動的に把握することによって、所期の目的を達成しようとするものである。
【0008】
すなわち、応力速度制御下で圧縮荷重を加えている状態においては、荷重の変化速度は目標速度(目標とする荷重の変化速度)と略一致した状態が保たれるが、その状態でコンクリートブロックが急激に変形すると、負荷機構がその変形に追随できずに、荷重検出手段による荷重検出値は急激に変動し、荷重の変化速度は目標速度に比して大きく逸脱する。この現象は、荷重検出手段の刻々の出力から捉えることができ、その時点で応力速度制御から定速ストローク制御に自動的に切り換えることにより、その切り換えのタイミングを常に正確なものとすることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
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は本発明の実施の形態の全体構成図で、機械的構成を表す模式図と、電気的構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
【0010】
試験機本体1は、本体フレーム11に2本のねじ棹12a,12bをそれぞれ鉛直に設けるとともに、その各ねじ棹12a,12bにクロスヘッド13の両端部をナットを介して支持し、また、本体フレーム11の上面にはテーブル14を上下動自在に支持した構造を有している。
【0011】
各ねじ棹12a,12bはモータ(図示せず)の駆動によって回転が与えられ、このねじ棹12a,12bの回転によってクロスヘッド13が上下動する。このクロスヘッド13は、後述するように供試体Wを挟む上下の圧盤16,17間の距離を調整するために上下動される。一方、テーブル14は本体フレーム11内に収容された負荷用の油圧ラム15の駆動によって上下動する。
【0012】
試験に供されるコンクリートブロックである供試体Wは、テーブル14側の圧盤17の上に載せられ、クロスヘッド13側の圧盤16が供試体Wの上面に当接するようにクロスヘッド13を位置決めした状態で、負荷用の油圧ラム15を駆動してテーブル14を上昇させることによって圧縮荷重が加えられる。
【0013】
油圧ラム15は、油圧ユニット21の油圧ポンプ21aから吐出される圧油がサーボバルブ22を介して供給されることによって駆動制御される。この油圧ラム15の駆動により供試体Wに作用する圧縮荷重は、油圧ラム15内の圧力を測定する圧力セル31によって検出される。圧力セル31の出力は荷重計測用アンプ32によって増幅された後、A−D変換器33によってデジタル化されたうえでCPUを主体とする制御部40に刻々と取り込まれる。
【0014】
制御部40には、後述する一定時間ごとの荷重増加目標値を設定する等、各種指令を与えるためのキーボード41と、試験結果を記録するためのレコーダ42が接続されており、A−D変換器33を介して取り込まれた刻々の荷重データは、荷重−時間曲線等としてこのレコーダ42に記録される。また、制御部40は、刻々と取り込んだ荷重データを用いて、その変化速度が上記した荷重増加目標値に一致するようにサーボバルブ22のバルブ開度を制御する応力速度制御を実行し、あるいはそのバルブ開度を一定に保った定速ストローク制御を実行すべく、D−A変換器34を介してサーボバルブ22に対して制御信号を供給するように構成されている。
【0015】
さて、図2は制御部40にインストールされている制御切り換え用のプログラムの内容を示すフローチャートであり、以下、この図を参照しつつ本発明の実施の形態によるJIS A1108の規格に基づくコンクリートの圧縮試験時における動作手順について説明する。
【0016】
試験に先立ち、キーボード41から応力速度制御時における荷重増加速度の目標値P0 を設定する。この設定された目標値P0 は、あらかじめ設定されている微小時間、例えば100ms当たりの荷重増加目標量Pに換算されてメモリに記憶される。
【0017】
試験の開始を指令すると、刻々と取り込まれる荷重データの値が規定値、例えばフルスケール荷重の1%に達するまでは定速ストローク制御によって油圧ラム15を駆動し、テーブル14を一定の速度で上昇させた後に応力速度制御に移行し、その応力速度制御を行っている間に図2のプログラムが実行される。
【0018】
さて、応力速度制御中においては、刻々と取り込まれる荷重データの値が荷重増加速度の目標値P0 で増加するようにサーボバルブ22のバルブ開度が刻々と制御されるのであるが、荷重データがあらかじめ設定されている所定の値、例えばフルスケール荷重の7%に達した後、最新の荷重データを100msごとに読み込み、その最新の荷重データL1と、100ms前に読み込んだ前回の荷重データL2との差(L1−L2)と、100ms当たりの荷重目標増加量Pとを比較し、これら両者があらかじめ設定されている規定値εを越えて相違しているか否か、すなわち、
|(L1−L2)−P|≦ε ・・・・(1)
を満足しているか否かを判別する。(1)式を満足している場合にはiを0にして応力速度制御を継続する。一方、(1)式を満足していない場合には、iを1カウントアップさせる。そして、iが5に達した時点で、つまり5回連続して(L1−L2)とPとがεを越えて相違した時点で、応力速度制御からその時のサーボバルブ22のバルブ開度を一定にした定速ストローク制御に自動的に切り換える。
【0019】
以上の動作によれば、供試体Wに急激な変形を生じたことが確実に捉えられ、常に正確な時点で応力速度制御から定速ストローク制御に自動的に切り換えられる。すなわち、応力速度制御下で供試体Wが急激に圧縮変形すると、供試体Wに作用する荷重、従って圧力セル31による荷重データの値は、サーボバルブ22による油圧ラム15の制御にも係わらず急激な変化を示し、100ms間での荷重データの増加量(L1−L2)は目標量Pに比して大幅に逸脱する(通常は目標量Pに比して大幅に小さくなる)。この実施の形態においては、外乱等による荷重データの変動を考慮して、上記のような荷重速度の変動が連続して5回発生したときに、供試体Wの急激な変形が生じたとして制御を応力速度制御から定ストローク制御へと自動的に切り換えるため、常に安定して正確な時点において制御の切り換えが実行される。
【0020】
なお、以上の実施の形態においては、(L1−L2)とPとの相違量が連続して5回にわたって続いた場合に制御を切り換えたが、その回数は任意であり、外乱等による影響を考慮したうえで任意の回数とすることができる。また、上記した実施の形態においては、100msごとの荷重データを読み込んで最新の荷重データL1とその前に読み込んだ荷重データL2との差を目標量Pと比較したが、荷重データの読み込み間隔についても100msに限定されることなく、任意とし得ることは勿論である。
【0021】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、応力速度制御状態で供試コンクリートブロックに圧縮荷重を負荷している状態で、供試体に作用する荷重の検出値が急激な変化を示したことを自動的に検知し、その検知によって応力速度制御から定速ストローク制御に自動的に切り換えるので、従来のように試験者の目視による判断により応力速度制御から定速ストローク制御に切り換えていた従来の試験装置に比して、制御の切り換え時点を常に正確なものとすることができ、人為的な誤差や操作ミス等が生じる可能性が皆無となり、常に正確な試験結果を得ることができる。また、コンクリート圧縮試験の制御が全自動化されるため、試験に要する労力も軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の全体構成図で、機械的構成を表す模式図と電気的構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
【図2】本発明の実施の形態の制御部40にインストールされている制御用のプログラムの内容を表すフローチャートである。
【符号の説明】
1 試験機本体
11 本体フレーム
12a,12b ねじ棹
13 クロスヘッド
14 テーブル
15 油圧ラム
16,17 圧盤
21 油圧ユニット
21a 油圧ポンプ
22 サーボバルブ
31 圧力セル
32 荷重計測用アンプ
33 A−D変換器
40 制御部
41 キーボード
42 レコーダ
W 供試体(コンクリートブロック)
Claims (1)
- 供試コンクリートブロックに対して圧縮荷重を加える負荷機構と、試験片に作用する圧縮荷重を検出する荷重検出手段と、その荷重検出手段の出力を入力して当該荷重検出値の変化速度が一定となるように上記負荷機構を制御する応力速度制御、および、上記負荷機構の変位速度を一定に維持する定速ストローク制御の少なくともいずれかの制御が選択可能な制御手段を備えたコンクリート圧縮試験装置において、上記応力速度制御の制御中に、上記荷重検出手段の出力を刻々と取り込み、その検出値の変化速度が目標速度に対してあらかじめ設定されている限度を越えてずれたか否かを判別する判別手段を有し、上記制御手段は、その判別結果に基づき、荷重検出値の変化速度が目標速度に対して上記限度を越えて変化したときに制御を自動的に定速ストローク制御に切り換えることを特徴とするコンクリート圧縮試験装置。
Priority Applications (1)
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JP2000162863A JP4174604B2 (ja) | 2000-05-31 | 2000-05-31 | コンクリート圧縮試験装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000162863A JP4174604B2 (ja) | 2000-05-31 | 2000-05-31 | コンクリート圧縮試験装置 |
Publications (2)
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JP4174604B2 true JP4174604B2 (ja) | 2008-11-05 |
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ID=18666708
Family Applications (1)
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Country Status (1)
Country | Link |
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JP7207104B2 (ja) * | 2019-04-01 | 2023-01-18 | 株式会社島津製作所 | 制御装置、材料試験機、材料試験機の制御方法及びプログラム |
-
2000
- 2000-05-31 JP JP2000162863A patent/JP4174604B2/ja not_active Expired - Lifetime
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