(57)【要約】      （修正有）【課題】測定時の環境温度が異なった場合や任意の線膨張係数の値を持つ標準器を用いた場合などに、それら影響を取り除き、適切な環境温度における測定結果を得ることができる固体の体積変化率及び／又は長さ変化率を測定する方法を提供する。【解決手段】標準器と固体の供試体の温度を測定し、特定の式に基づいて、標準器と固体の供試体の温度変化による誤差をそれぞれ算定して、温度変化による固体の体積変化率及び／又は長さ変化率の誤差を補正する固体の体積変化率及び／又は長さ変化率を測定する方法を構成とする。【選択図】図２
2011095114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
標準器と固体の供試体の温度を測定し、次の式９に基づいて、標準器と固体の供試体の温度変化による誤差をそれぞれ算定して、温度変化による固体の体積変化率及び／又は長さ変化率の誤差を補正することを特徴とする固体の体積変化率及び／又は長さ変化率を測定する方法。
【数１４】
2011095114.tif 000021
ここで、εiは材齢ｉ日における温度変化の影響を除外した長さ変化率(×10-6)、ε’iは材齢ｉ日における温度変化を考慮した長さ変化率(×10-6)、α1は標準器の線膨張係数(×10-6/℃)、α2は供試体の線膨張係数(×10-6/℃)、α3は供試体に付随する端版やゲージプラグなどの付随部分の線膨張係数(×10-6/℃)、ΔＴ1は測長時における基長時からの標準器の温度変化(℃)、ΔＴ2は測長時における基長時からの供試体の温度変化(℃)、ｓは標準器の長さ(mm)、Ｌはあらかじめ設定した標線間の距離で長さ変化率の基準の長さ(mm)、及びＬ’は供試体の端版やゲージプラグなどの付随部分の長さ(mm)である。
【請求項２】
前記固体が拘束を受ける固体であることを特徴とする請求項１に記載の固体の体積変化率及び／又は長さ変化率を測定する方法。
【請求項３】
前記固体が、セメントコンクリート硬化体であることを特徴とする請求項1又は請求項２に記載の固体の体積変化率及び／又は長さ変化率を測定する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、標準器を用いて、固体の体積変化率及び／又は長さ変化率を測定する方法に関するもので、主に土木・建築分野において使用されるセメントコンクリート硬化体の長さ変化率の測定に関する。
【背景技術】
【０００２】
自身で体積変化を有する固体の体積変化率あるいは長さ変化率は、基準となる標準器を用いて測定・算定されている。中でもセメントコンクリート硬化体の長さ変化率の測定は、一般に、JIS A 1129やJIS A 6202に示されている方法が広く普及している。
測定原理は、ダイヤルゲージなどを用いて標準器の長さとセメントコンクリート硬化体の供試体の長さの差から、長さ変化率を算定するものである。
【０００３】
一例として、JIS  A  1129の長さ変化率の測定方法を図１に基づき説明する。
まず、標準器と、試料であるセメントコンクリートの供試体について測長して基長とする。材齢ｉ日に、標準器と供試体の測長を行い、長さ変化率は式（１）により算出する。
【０００４】
【数１】
2011095114.tif 000003
【０００５】
ここで、εiは材齢ｉ日における長さ変化率(×10-6)、ｘは基準とした時点における標準器の長さ(基長)(mm)、ｙは基準とした時点における供試体の長さ(基長)(mm)、ｘ’は材齢ｉ日における標準器の長さ(mm)、ｙ’は材齢i日における供試体の長さ(mm)、及びＬはあらかじめ設定した標線間の距離で長さ変化率の基準の長さ(mm)である。
【０００６】
式（１）からも明らかなように、長さ変化率は、標準器に対する供試体の長さの差を測定し、ひずみとして算定するものである。
【０００７】
しかしながら、測定時の温度は、JIS  A  1129では20±１℃、JIS A 6202では20±２℃と規定されているが、その範囲内であっても、温度差により長さ変化率に誤差が生じる。
また、標準器は、例えば、線膨張係数が16×10-6/℃程度のＳＵＳ304を用いており、標準器と、線膨張係数が大体10×10-6/℃程度のセメントコンクリート硬化体等の供試体との線膨張係数の差により、基長時と測長時に温度変化が生じた場合、標準器と供試体との温度変化による長さ変化の差が誤差として生じる。
【０００８】
さらに、JIS A 1129では、標準器としてインバー鋼を用いることを推奨しているが、鉄とニッケルの合金であるインバー鋼は線膨張係数がコンクリートに比べて小さいため、同様に、基長時と測長時に温度変化が生じた場合、標準器と供試体との温度変化による長さ変化の差が誤差として生じる。
【０００９】
セメントコンクリート硬化体の長さ変化率や体積変化率を評価する場合、上記のように基長時と測長時の温度差による影響が誤差として加算され、正確な長さ変化率を評価できない課題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明者は、基長時と測長時の、標準器、拘束器具あるいは供試体の温度を測定し、標準器、拘束器具あるいは供試体の温度変化による誤差(体積変化率)をそれぞれ算定して、温度変化による標準器、拘束器具、あるいは供試体の体積変化率及び／又は長さ変化率の誤差を補正することで、前記課題が種々解決できることを知見し、本発明を完成させるに至った。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題に対して、基長時と測長時の標準器、供試体となる固体の温度を測定し、変形の適合条件から得られた補正式に代入して、標準器、拘束器具あるいは供試体の温度変化による誤差(体積変化率)をそれぞれ算定し、温度変化による固体の体積変化率及び／又は長さ変化率の誤差を補正する方法を見出した。
【００１２】
すなわち、本発明は、（１）標準器と固体の供試体の温度を測定し、次の式（９）に基づいて、標準器と固体の供試体の温度変化による誤差をそれぞれ算定して、温度変化による固体の体積変化率及び／又は長さ変化率の誤差を補正することを特徴とする固体の体積変化率及び／又は長さ変化率を測定する方法である。
【００１３】
【数２】
2011095114.tif 000004
【００１４】
ここで、εiは材齢ｉ日における温度変化の影響を除外した長さ変化率(×10-6)、ε’iは材齢ｉ日における温度変化を考慮した長さ変化率(×10-6)、α1は標準器の線膨張係数(×10-6/℃)、α2は供試体の線膨張係数(×10-6/℃)、α3は供試体に付随する端版やゲージプラグなどの付随部分の線膨張係数(×10-6/℃)、ΔＴ1は測長時における基長時からの標準器の温度変化(℃)、ΔＴ2は測長時における基長時からの供試体の温度変化(℃)、ｓは標準器の長さ(mm)、Ｌはあらかじめ設定した標線間の距離で長さ変化率の基準の長さ(mm)、及びＬ’は供試体の端版やゲージプラグなどの付随部分の長さ(mm)である。
【００１５】
（２）前記固体が拘束を受ける固体であることを特徴とする（１）に記載の固体の体積変化率及び／又は長さ変化率を測定する方法である。
【００１６】
（３）前記固体が、セメントコンクリート硬化体であることを特徴とする（１）又は（２）に記載の固体の体積変化率及び／又は長さ変化率を測定する方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の測定方法を用いることによって、測定時の環境温度が異なった場合や任意の線膨張係数の値を持つ標準器を用いた場合などに、それらの影響を取り除き、適切な環境温度における測定結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は長さ変化率の測長の概念図である。
【図２】図２はJIS A1129の測長の概念図である。
【図３】図３はJIS A6202の測長の概念図である。
【図４】図４は実験例２による長さ変化率の経時変化を示すグラフである。
【図５】図５は実験例３による長さ変化率の経時変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００２０】
本発明を説明するに際して、まず、JIS A 1129を説明する。
JIS A 1129は、モルタル又はコンクリートの供試体の長さ変化を試験する方法を規定するもので、コンパレータを用いる場合は、「モルタル及びコンクリートの長さ変化試験方法−第１部：コンパレータ方法」のJIS A 1129-1、コンタクトゲージを用いる場合は、「モルタル及びコンクリートの長さ変化試験方法−第２部：コンタクトゲージ方法」のJIS A 1129-2、及びダイヤルゲージを用いる場合は、「モルタル及びコンクリートの長さ変化試験方法−第３部：ダイヤルゲージ方法」のJIS A 1129-3の３つの規定がある。
JIS A 1129-1、JIS A 1129-2、及びJIS A 1129-3は、測定治具が異なるだけで、それ以外は同じであり、測定温度に関しては、「測定器，標準尺，はかり及び供試体は，測定時に，その試験ごとに定めた温度になるようにしなければならない。特に温度を定めないときは，20±１℃とする。」と規定されている。
【００２１】
さらに、図２に基づいて説明する。
まず、標準器（標準尺）とモルタル又はコンクリートの供試体の長さを測定して、基長ｘとｙとし、材齢ｉ日の標準器と供試体の長さを測定してｘ’とｙ’とし、次の式（１）に基づいて、材齢ｉ日における長さ変化率εiを求めるものである。
【００２２】
【数３】
2011095114.tif 000005
【００２３】
ここで、εiは材齢ｉ日における長さ変化率(×10-6)、ｘは基準とした時点における標準器の長さ(基長)(mm)、ｙは基準とした時点における供試体の長さ(基長)(mm)、ｘ’は材齢ｉ日における標準器の長さ(mm)、ｙ’は材齢ｉ日における供試体の長さ(mm)、及びＬはあらかじめ設定した標線間の距離で長さ変化率の基準の長さ(mm)である。
ただし、ことわりがない限り、本発明では、膨張側を正、収縮側を負とする。図２を参照。
【００２４】
標準器において測長時に基長時からΔＴ1(℃)の温度変化があった場合、変形の適合条件から、式（２）が得られる。
【００２５】
【数４】
2011095114.tif 000006
【００２６】
また、供試体において測長時に基長時からΔＴ2(℃)の温度変化があった場合、変形の適合条件から、式（３）が得られる。
【００２７】
【数５】
2011095114.tif 000007
【００２８】
ここで、ｘは基準とした時点における標準器の長さ(基長)(mm)、ｙは基準とした時点における供試体の長さ(基長)(mm)、ｘ’は材齢ｉ日における標準器の長さ(mm)、ｙ’は材齢ｉ日における供試体の長さ(mm)、α1は標準器の線膨張係数(×10-6/℃)、α2は供試体の線膨張係数(×10-6/℃)、Ｌはあらかじめ設定した標線間の距離で長さ変化率の基準の長さ(mm)、ｓは標準器の長さ(mm)、及びΔＬは温度以外の要因(例えば、膨張や収縮等)による長さ変化量(mm)である。
【００２９】
式（２）と式（３）を、式（１）に代入して整理すると、式（４）が得られる。
【００３０】
【数６】
2011095114.tif 000008
【００３１】
ここで、ε’iは材齢ｉ日における温度変化を考慮した長さ変化率(×10-6)、εiは材齢ｉ日における温度変化の影響を除外した長さ変化率(×10-6)である。
【００３２】
式（４）の第一項目は、温度変化の影響を除外した長さ変化率で、式（１）と同じである。第二項目は、温度変化による長さ変化率であり、この部分が温度変化による誤差である。したがって、式（４）の両辺から温度変化による誤差を差し引くと、式（５）が得られる。
【００３３】
【数７】
2011095114.tif 000009
【００３４】
式（５）の第二項目は、温度変化の補正量となる。すなわち、測長時において、標準器や供試体に基長時との温度変化がある場合、測定された長さ変化率に式（５）の第二項目を加えることで、その影響を補正でき、温度変化による誤差を除いた長さ変化率を測定できる。
【００３５】
また、JIS A 6202は、コンクリート又はモルタルに混和材料として用いるコンクリート用膨張材について規定するもので、「膨張材のモルタルによる膨張性試験方法」として附属書１が、「膨張コンクリートの拘束膨張及び収縮試験方法」として附属書２が、及び「膨張コンクリートの拘束養生による圧縮強度試験方法」として附属書３が添付されている。
モルタルの膨張性試験は附属書１による、コンクリートの一軸拘束状態における膨張性試験は附属書２によるとされており、いずれも、ダイヤルゲージを用いるものであり、測長は、温度20±２℃に保った室内で行うと規定され、測長器、標準器、及び拘束器具は、測長前３時間以上、温度20±２℃の場所に置くと規定されている。
附属書２では、膨張だけを対象とした試験方法としてＡ法、膨張及び収縮を対象とした試験方法としてＢ法の２種類が記載されている。
【００３６】
さらに、図３に基づいて説明する。
まず、標準器、拘束器具の長さを測定し、基長としてｘとｙとし、材齢ｉ日の標準器と、拘束器具を使用したモルタル又はコンクリートの供試体の長さを測定してｘ’とｙ’とし、同様に、材齢ｉ日における長さ変化率εiを求めるものである。
ただし、ことわりがない限り、本発明では、JIS A 6202の拘束器具を用いる場合において、拘束器具を使用したモルタル又はコンクリートの供試体の基長の対象は拘束器具を指し、材齢ｉ日の測長は、拘束器具を使用したモルタル又はコンクリートの供試体が対象となる。また、拘束器具を使用したモルタル又はコンクリートの供試体の基長をモルタル又はコンクリートを打ち込んだ後とした場合には、拘束器具を使用したモルタル又はコンクリートの供試体の基長の対象は、拘束器具ではなく、拘束器具を使用したモルタル又はコンクリートの供試体が対象となる。
以下、拘束器具を使用したモルタル又はコンクリートの供試体の基長は、コンクリートを打ち込む前の拘束器具とし、材齢ｉ日の測長は、拘束器具を使用したモルタル又はコンクリートの供試体を対象として説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
JIS A 6202では、拘束端版やゲージプラグが付随しているため、この部分を考慮する必要がある。
【００３７】
標準器において測長時に基長時からΔＴ1(℃)の温度変化があった場合、変形の適合条件から、式（６）が得られる。
【００３８】
【数８】
2011095114.tif 000010
【００３９】
また、供試体において測長時に基長時からΔＴ2(℃)の温度変化があった場合、変形の適合条件から、式（７）が得られる。
【００４０】
【数９】
2011095114.tif 000011
【００４１】
ここで、ｘは基準とした時点における標準器の長さ(基長)(mm)、ｙは基準とした時点における拘束器具(供試体)の長さ(基長)(mm)、ｘ’は材齢ｉ日における標準器の長さ(mm)、ｙ’は材齢ｉ日における供試体の長さ(mm)、α1は標準器の線膨張係数(×10-6/℃)、α2は供試体(コンクリートと拘束棒との複合部分)の線膨張係数(×10-6/℃)、α3は供試体に付随する端版やゲージプラグなどの付随部分の線膨張係数(×10-6/℃)、Ｌはあらかじめ設定した標線間の距離で長さ変化率の基準の長さ(mm)、Ｌ’は供試体の端版やゲージプラグなどの付随部分の長さ(mm)、ｓは標準器の長さ(mm)、及びΔＬは温度以外の要因(例えば、膨張や収縮等)による長さ変化量(mm)である。
【００４２】
式（６）と式（７）を、式（１）に代入して整理すると、式（８）が得られる。
【００４３】
【数１０】
2011095114.tif 000012
【００４４】
ここで、ε’iは材齢ｉ日における温度変化を考慮した長さ変化率(×10-6)、εiは材齢ｉ日における温度変化の影響を除外した長さ変化率(×10-6)である。
【００４５】
式（８）の第一項目は、温度変化の影響を除外した長さ変化率で、式（１）と同じである。第二項目は、温度変化による長さ変化率であり、この部分が温度変化による誤差である。したがって、式（８）の両辺から温度変化による誤差を差し引くと、式（９）が得られる。
【００４６】
【数１１】
2011095114.tif 000013
【００４７】
式（９）の第二項目は、温度変化の補正量となる。すなわち、測長時において、標準器や供試体に基長時との温度変化がある場合、測定された長さ変化率に式（９）の第二項目を加えることで、その影響を補正でき、温度変化による誤差を除いた長さ変化率を測定できる。
【００４８】
本発明は、JIS A 1129やJIS A 6202と同様に測定し、上記式（９）に基づいて温度誤差を補正することによって、JIS A 1129で規定する20±１℃の範囲内、また、JIS A 6202で規定する温度20±２℃の範囲内でも発生する、温度による誤差を低減するものである。
【００４９】
【数１２】
2011095114.tif 000014
【００５０】
ここで、εiは材齢ｉ日における温度変化の影響を除外した長さ変化率(×10-6)、ε’iは材齢ｉ日における温度変化を考慮した長さ変化率(×10-6)、α1は標準器の線膨張係数(×10-6/℃)、α2は供試体の線膨張係数(×10-6/℃)、α3は供試体に付随する端版やゲージプラグなどの付随部分の線膨張係数(×10-6/℃)、ΔＴ1は測長時における基長時からの標準器の温度変化(℃)、ΔＴ2は測長時における基長時からの供試体の温度変化(℃)、ｓは標準器の長さ(mm)、Ｌはあらかじめ設定した標線間の距離で長さ変化率の基準の長さ(mm)、及びＬ’は供試体の端版やゲージプラグなどの付随部分の長さ(mm)である。
【００５１】
JIS A 1129やJIS A 6202について例示したが、本発明の適用範囲は、JIS A 1129やJIS A 6202など、標準器を用いて固体の長さ変化率あるいは体積変化率を測定する試験方法全般に適用でき、JIS A 1129やJIS A 6202に限定されるものではない。
これ以外においても、温度変化による変形の適合条件を組み立て、これを式（１）に代入し、整理することで、測長時において、標準器や供試体に基長時との温度変化がある場合の温度誤差を除いた長さ変化率を測定できる。
【実施例】
【００５２】
以下、実施例、比較例をあげてさらに詳細に内容を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５３】
実験例１
JIS A 6202  附属書２  Ｂ法に基づいて実験を行った。
水185kg/m3、セメント540kg/m3、砂666kg/m3、砂利976kg/m3、及び混和剤16.2kg/m3の各単位量のコンクリート配合を用いて、コンクリートを調製し、JIS A 6202  附属書２  Ｂ法に基づいて供試体を作成した。
表１に示す各種の標準器を使用し、標準器、供試体の測長温度を20℃±２℃内の異なる温度で測定し、下記式（９）に基づいて、標準器、供試体の各測長温度での温度誤差と温度誤差の補正量を得た。結果を表１に併記する。
【００５４】
【数１３】
2011095114.tif 000015
【００５５】
ここで、εiは材齢ｉ日における温度変化の影響を除外した長さ変化率(×10-6)、ε’iは材齢ｉ日における温度変化を考慮した長さ変化率(×10-6)、α1は標準器の線膨張係数(×10-6/℃)、α2は供試体の線膨張係数で、10.2×10-6/℃、α3は供試体に付随する端版やゲージプラグなどの付随部分の線膨張係数で12.0×10-6/℃、ΔＴ1は測長時における基長時からの標準器の温度変化(℃)、ΔＴ2は測長時における基長時からの供試体の温度変化(℃)、ｓは標準器の長さで515mm、Ｌは標線間の距離で長さ変化率の基準の長さで385mm、及びＬ’は供試体の端版やゲージプラグなどの付随部分の長さで130mmである。
【００５６】
＜使用材料＞
セメント  ：普通ポルトランドセメント、市販品
砂        ：姫川水系産川砂
砂利      ：姫川水系産川砂利
混和剤    ：高性能ＡＥ減水剤、市販品
【００５７】
＜標準器＞
標準器Ａ  ：インバー鋼製試作品、線膨張係数1.0(×10-6/℃)
標準器Ｂ  ：ＳＵＳ410製試作品、線膨張係数10.4(×10-6/℃)
標準器Ｃ  ：鉄製試作品、線膨張係数12.0(×10-6/℃)
標準器Ｄ  ：ＳＵＳ304製、市販品、線膨張係数16.0(×10-6/℃)
【００５８】
【表１】
2011095114.tif 000016
【００５９】
表１に示すように、温度変化がある場合、標準器と供試体の測長温度が、条件の最も悪い組合せにおいて、最大で70×10-6程度の温度誤差が生じることがわかる。例えば、社団法人  土木学会では、収縮補償コンクリートの定義として、JIS A 6202  附属書２に示す方法で、長さ変化率が「150×10-6以上、250×10-6以下」のコンクリートと記載されているように、「150〜250×10-6」の規定値に対して、この温度誤差は、非常に大きな誤差である。
また、補正式によりこれを補正することで、温度誤差を定量評価でき、その影響を除外することができる。
【００６０】
実験例２
JIS A 6202  附属書２  Ｂ法において、意図的に基長時と測長時の環境温度を変え、実験例１と同様、長さ変化率を測定した。
なお、温度変化の範囲は、JIS
A 6202に規定されている20℃±２℃の範囲内とした。
また、コンクリートは、膨張側の挙動と収縮側の挙動を明確にするため、単位結合材量の多い普通コンクリートの配合と、これに膨張材を混和した膨張コンクリートの２水準とした。コンクリート配合を表２に示し、長さ変化率の結果を表３に示す。
【００６１】
【表２】
2011095114.tif 000017
【００６２】
【表３】
2011095114.tif 000018
【００６３】
表３と図４に長さ変化率の測定結果を示す。表と図より、温度誤差を補正することで、長さ変化率の連続性が確認でき、不自然な凹凸のない軌跡が描ける。また、膨張側と収縮側のいずれの場合であっても、補正式を適用することで、温度誤差を補正することができる。
【００６４】
実験例３
表４に示すコンクリート配合を用いて、表５に示す温度で測長したこと以外は実験例２と同様に実験を行った。結果を表５に併記し、図５に示す。
【００６５】
【表４】
2011095114.tif 000019
【００６６】
【表５】
2011095114.tif 000020
【００６７】
表５や図５より、温度誤差を補正することで、長さ変化率の連続性が確認できる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明の補正方法を用いることによって、測定時の環境温度が異なった場合にも、その影響を取り除き、適切な環境温度における測定結果を得ることができる。
【図１】
2011095114.tif 000022
【図２】
2011095114.tif 000023
【図３】
2011095114.tif 000024
【図４】
2011095114.tif 000025
【図５】
2011095114.tif 000026