(57)【要約】【課題】プレストレストコンクリート構造物に用いられる鋼材の水素脆性に関する評価がより容易に実施できるようにする。【解決手段】第１工程Ｓ１０１で、モース硬度が６以上の物質を、適宜に設定した所定の高さからの自由落下、もしくは適宜に設定した所定の速度で、対象の鋼材に衝突させる（前処理）。次に、第２工程Ｓ１０２で、物質を衝突させた鋼材の耐水素脆化試験を行う。例えば、物質を衝突させた鋼材に対し、定荷重試験を行いながら水素チャージし、鋼材の破断の有無を確認する方法により、プレストレストコンクリート構造物の製造後の状態を模擬した耐水素脆化の状態が評価できる。【選択図】  図１
2018205081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モース硬度が６以上の物質を、所定の高さからの自由落下、もしくは所定の速度で、対象の鋼材に衝突させることを特徴とするプレストレストコンクリートの状態を模擬した前処理方法。
【請求項２】
請求項１記載のプレストレストコンクリートの状態を模擬した前処理方法において、
前記物質は、石英、長石、クロム、シリコン、ジルコニア、タングステンカーバイド、フリント、鋼のいずれかであることを特徴とするプレストレストコンクリートの状態を模擬した前処理方法。
【請求項３】
モース硬度が６以上の物質と、
対象の鋼材を固定する試料固定部と、
前記試料固定部に固定された前記鋼材に、所定の高さからの自由落下、もしくは所定の速度で前記物質を衝突させる打撃部と
を備えることを特徴とするプレストレストコンクリートの状態を模擬した前処理装置。
【請求項４】
モース硬度が６以上の物質を、所定の高さからの自由落下、もしくは所定の速度で、対象の鋼材に衝突させる第１工程と、
前記物質を衝突させた前記鋼材の耐水素脆化試験を行う第２工程と
を備えることを特徴とするプレストレストコンクリートの状態を模擬した耐水素脆化試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレストレストコンクリートの状態を模擬した前処理方法、前処理装置、および破断試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高張力鋼などの高強度鋼材は、水素を含むと延性が失われ、強度が著しく低下する。この現象は、水素脆化と呼ばれている（非特許文献１参照）。例えば、プレストレストコンクリート構造物に用いられる高強度鋼材は、コンクリート構造の製造工程を経ることで耐水素脆化特性が低下する。このため、新品の高強度鋼材に対して耐水素脆化試験を行ったとしても、実際の使用環境における高強度鋼材の水素脆化特性を評価したことにはならない。プレストレストコンクリート構造物の製造後の状態での高強度鋼材の耐水素脆化特性を評価するためには、一度プレストレストコンクリート構造物を製造した後、解体して取り出した高強度鋼材に対して耐水素脆化試験を実施するという方法が用いられている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１３０６３８号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】白神  哲夫、「鉄鋼材料における水素脆化」、材料と環境、ｖｏｌ．６０、Ｎｏ．５、２３６−２４０頁、２０１１年。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、プレストレストコンクリート構造物に用いられる鋼材を、コンクリート構造とした後で耐水素脆化特性を評価するためには、評価を行うたびにプレストレストコンクリート構造物を製造し、これを解体するという手順が必要となる。このため、鋼材の水素脆性に関する評価を行うためには、多大なコストがかかり、容易ではないという問題があった。
【０００６】
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、プレストレストコンクリート構造物に用いられる鋼材の水素脆性に関する評価がより容易に実施できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るプレストレストコンクリートの状態を模擬した前処理方法は、モース硬度が６以上の物質を、所定の高さからの自由落下、もしくは所定の速度で、対象の鋼材に衝突させる。
【０００８】
上記プレストレストコンクリートの状態を模擬した前処理方法において、物質は、石英、長石、クロム、シリコン、ジルコニア、タングステンカーバイド、フリント、鋼のいずれかであればよい。
【０００９】
本発明に係るプレストレストコンクリートの状態を模擬した前処理装置は、モース硬度が６以上の物質と、対象の鋼材を固定する試料固定部と、試料固定部に固定された鋼材に、所定の高さからの自由落下、もしくは所定の速度で物質を衝突させる打撃部とを備える。
【００１０】
本発明に係るプレストレストコンクリートの状態を模擬した耐水素脆化試験方法は、モース硬度が６以上の物質を、所定の高さからの自由落下、もしくは所定の速度で、対象の鋼材に衝突させる第１工程と、物質を衝突させた鋼材の耐水素脆化試験を行う第２工程とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、モース硬度が６以上の物質を、対象の鋼材に衝突させる前処理を行うようにしたので、プレストレストコンクリート構造物に用いられる鋼材の水素脆性に関する評価がより容易に実施できるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態における破断試験方法を説明するためのフローチャートである。
【図２】図２は、実施の形態における破断試験方法の前処理を実施するための前処理装置の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態における破断試験方法ついて図１を参照して説明する。
【００１４】
まず、第１工程Ｓ１０１で、モース硬度が６以上の物質を、適宜に設定した所定の高さからの自由落下、もしくは適宜に設定した所定の速度で、対象の鋼材に衝突させる（前処理）。例えば、正長石は、モース硬度が６であるので、前処理では、正長石より硬い硬度を有する物質を、所定の高さからの自由落下、もしくは所定の速度で、対象の鋼材に衝突させればよい。ここで、モース硬度が６以上の物質は、石英、長石、クロム、シリコン、ジルコニア、タングステンカーバイド、フリント、モース硬度が６以上の鋼のいずれかであればよい。なお、モース硬度６は、ビッカース硬度では７００程度である。また、モース硬度６は、ロックウェル硬度では６０．１程度である。
【００１５】
次に、第２工程Ｓ１０２で、物質を衝突させた鋼材の耐水素脆化試験を行う。例えば、物質を衝突させた鋼材に対し、定荷重試験を行いながら水素チャージし、鋼材の破断の有無を確認する方法により、プレストレストコンクリート構造物の製造後の状態を模擬した耐水素脆化の状態が評価できる。
【００１６】
上述した前処理は、図２に示す前処理装置を用いればよい。この前処理装置は、モース硬度が６以上の物質１０１と、試料固定部１０２と、打撃部１０３とを備える。試料固定部１０２は、対象の鋼材１０４を、例えば、ベルト１０５などにより固定する。
【００１７】
打撃部１０３は、試料固定部１０２に固定された鋼材１０４に、所定の高さからの自由落下により物質１０１を衝突させる。
【００１８】
打撃部１０３は、試料固定部１０２に固定された支柱１０６と、支柱１０６に上下方向に移動可能に取り付けられた揺動軸１０７と、揺動軸１０７で揺動可能に支持された可動板１０８とを備える。支柱１０６には、例えば、高さ方向に目盛りが付けられている。
【００１９】
まず、地表面に平行に配置した試料固定部１０２に、鋼材１０４を固定する。また、地表面に平行な状態に維持した可動板１０８の上に、物質１０１を配置する。この状態で、揺動軸１０７を中心に可動板１０８を回転させ、物質１０１を鋼材１０４の上に落下させ、鋼材１０４に衝突させる。揺動軸１０７の支柱１０６への取り付け位置を、適宜に設定することで、落下させる前の物質１０１の鋼材１０４からの高さが設定できる。なお、上述では、打撃部を、所定の高さからの自由落下により物質を衝突させる構成としたが、これに限るものではない。打撃部は、所定の速度で物質を試料に衝突させる構成としてもよい。
【００２０】
同じ鋼材に対し、プレストレストコンクリート構造物を製造してから解体した後、鋼材に耐水素脆化試験を実施すると、上述したプレストレストコンクリート構造物の製造後の状態を模擬した耐水素脆化試験と同様に水素脆化による破断が発生する。一方、新品の高強度鋼材や、モース硬度が６未満の物質を衝突させた高強度鋼材では、耐水素脆化試験を行っても水素脆化による破断は発生しない。これらのことより。モース硬度６以上の物質を衝突させることで、プレストレストコンクリート構造物の製造後の状態を模擬することが可能であることが分かる。
【００２１】
なお、自由落下によりモース硬度が６以上の物質を衝突させる場合、まず、予めプレストレストコンクリート構造物を製造してから解体した後の耐水素脆化試験により、水素脆化による破断が発生した鋼材と同じ新品の鋼材を用意する。このようにして用意した新品の鋼材に対して耐水素脆化試験を実施し、破断が発生するモース硬度が６以上の物質の落下高さを把握しておけばよい。同様に、モース硬度が６以上の物質を所定の速度で対象の鋼材に衝突させる場合、上述同様に用意した新品の鋼材に対して耐水素脆化試験を実施し、破断が発生するモース硬度が６以上の物質の衝突速度を把握しておけばよい。
【００２２】
以上に説明したように、本発明によれば、モース硬度が６以上の物質を、対象の鋼材に衝突させる前処理を行うようにしたので、プレストレストコンクリート構造物に用いられる鋼材の水素脆性に関する評価がより容易に実施できるようになる。
【００２３】
プレストレストコンクリート構造物に用いられるコンクリートには火成岩や堆積岩などの岩石が骨材として含まれており、一般的な岩石に含まれる鉱物の中で硬いものは石英（モース硬度７）や長石（モース硬度６〜６．５）であり、モース硬度８程度の鉱物が含まれる場合もある。発明者らの鋭意の検討により、一般的な岩石中に含まれる鉱物の中で硬い鉱物（モース硬度６以上）と同程度のモース硬度を持つ物質を高強度鋼材に衝突させると、耐水素脆化特性が低下することを見出した。
【００２４】
プレストレストコンクリート構造物の製造過程における高強度鋼材の耐水素脆化特性の低下は、コンクリートに含まれる骨材が高強度鋼材表面に傷をつけることで生じると考えられるが、単純にカッターやヤスリなどを用いて高強度鋼材表面に傷をつけるだけでは耐水素脆化特性の低下を再現することはできない。本発明は、モース硬度６以上の物質を高強度鋼材に衝突させることで、はじめて耐水素脆化特性の低下を正確に模擬することができるようになる前処理方法および前処理装置である。さらに、規定の高さからの自由落下や規定の速度での衝突により常に一定の衝撃を与えることで、再現性に優れた試験が実現できる。この方法により、従来よりも簡易に高強度鋼材の耐水素脆化特性の低下を評価する試験が実施できるようになる。
【００２５】
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。
【符号の説明】
【００２６】
１０１…物質、１０２…試料固定部、１０３…打撃部、１０４…鋼材、１０５…ベルト、１０６…支柱、１０７…揺動軸、１０８…可動板。
【図１】
2018205081.tif 000003
【図２】
2018205081.tif 000004