(57)【要約】【課題】コントロールしながら、精度よく、短時間で、物体内部の耐圧を評価できる測定装置および測定方法を提供する。【解決手段】手動式油圧ポンプ１により、流体をコントロールしながら徐々に供給する。一定流量の流体を供給した場合、試験体７内部の測定点８における圧力は経過時間とともに圧力は増加する。セメント系硬化体である試験体７は内部に細かい多数の空隙（気泡）を有する。圧力が増加することは、空隙内に流体が密閉されていることを示唆する。  更に流体を供給すると、流体の供給を継続しているにもかかわらず、あるポイントで圧力が低下する。これは、空隙が破壊され、隣の空隙と連続したことを示唆する。従って、内圧に対する耐力はこの時の最大圧力未満であると評価する。【選択図】図１
2013185853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が物体内部に供給されたことに起因する内圧変化で物体に起きる変化を検出する為の測定装置であって、
前記物体の内部に開口端が位置させられる流体供給管と、
前記流体供給管に供給された流体の圧力を計測する圧力計と、
前記流体供給管に流体を供給する流体供給手段
とを具備してなり、
前記流体供給手段によって、前記流体供給管を介して、前記物体の内部に位置させられた前記開口端から前記物体の内部に流体をコントロールしながら供給し、前記物体内部に供給された流体の圧力によって前記物体に起きた変化に起因する前記流体供給管における流体の圧力変化を前記圧力計で測定できるよう構成されてなる
ことを特徴とする測定装置。
【請求項２】
流体がセメント系硬化体内部に供給されたことに起因する内圧変化でセメント系硬化体に起きる変化を検出する為の測定装置である
ことを特徴とする請求項１の測定装置。
【請求項３】
前記流体が、気体、又は液体である
ことを特徴とする請求項１又は請求項２の測定装置。
【請求項４】
前記流体供給手段が、加圧ポンプ、ボイラー、圧力タンク、及びコンプレッサの群の中から選ばれる一種または二種以上のものである
ことを特徴とする請求項１〜請求項３いずれかの測定装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４いずれかの測定装置が用いられ、流体が物体内部に供給されたことに起因する内圧変化で物体に起きる変化を検出する為の測定方法であって、
流体供給管の開口端を物体の内部に位置させるステップと、
流体供給手段によって流体供給管内に流体をコントロールしながら供給し、開口端から流体を物体の内部に供給するステップと、
物体内部に供給された流体の圧力によって物体に起きた変化に起因する流体供給管内における圧力変化を圧力計で測定するステップ
とを具備することを特徴とする測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は測定技術に関する。特に、セメント系硬化体等の脆性物体内部に流体が供給されたことに起因する内圧変化で物体に起きる変化を検出する為の測定技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート、モルタル、石材、レンガ、耐火物、漆喰、プラスター、セラミックス等の脆性物体は、建築構造物、土木構造物、かまどや電気炉等耐熱性を要する設備等で広く用いられている。
【０００３】
これらの脆性物体の耐力を測定する方法としては、ＪＩＳ  Ａ  １１０８「コンクリートの圧縮強度試験方法」やＪＩＳ  Ａ  １１１３「コンクリートの割裂強度試験方法」等のように、外部から加圧し又は引張り供試体が破壊した時の応力から強度を求めることが行われている（例えば、特許文献１〜３並びに非特許文献１及び２参照。）。
【０００４】
一方、コンクリートやモルタル等のように脆性物体の内部に水分が含まれている場合や、石材の一部等のように、加熱により脆性物体内部に気体が発生することがある。加熱により発生する気体の圧力等により脆性物体が破壊されることがある。
【０００５】
物体内部の耐圧は、上記の測定方法では評価できない。
【０００６】
脆性物体内部に生じる蒸気圧等の圧力（内圧）に対する耐力を評価する従来技術として、バーナーを用いた加熱により脆性物体内部に生じる蒸気圧を測定する測定方法がある。（例えば、非特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２３３７３５号公報
【特許文献２】特公平０６−０５２２２８号公報
【特許文献３】特開２００３−１３０７７３号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】ＪＩＳ  Ａ  １１０８「コンクリートの圧縮強度試験方法」
【非特許文献２】ＪＩＳ  Ａ  １１１３「コンクリートの割裂引張強度試験方法」
【非特許文献３】神田美津夫ら「キャスタブル耐火物施工体の乾燥に関する一考」  耐火物  ４０  Ｎｏ．５  １９８８年  ｐ２７０〜２７８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来技術に係る測定方法では以下のような課題がある。
【００１０】
バーナーを用いた脆性物体の加熱する従来技術では、内部に発生する蒸気圧はコントロールすることができない。
【００１１】
たとえば、想定内圧において所定の耐力を確保しているか確認したい場合、従来技術では、破壊に至った内圧が想定内圧以上であることを確認する。すなわち、破壊せずに測定できない。非破壊試験ができない場合、試験毎に試験体を用意する必要があり不経済である。また、製品の確認試験に適用できない。
【００１２】
ところで、加熱時における内部破壊は、内圧だけが要因ではない。急速加熱により温度勾配が発生する結果、熱応力が発生することも一因である。すなわち、従来技術で測定し評価した物体内部の耐圧は、複合的要因を反映した結果であり、内圧に対する耐力を精度よく評価することができない。
【００１３】
また、加熱試験において、内部の測定点のみを局所的に加熱することは難しく、測定点以外も加熱される。これにより同時多発的に破壊が生じる場合、各破壊点は相互に影響しあう。また、測定点において破壊が生じない場合でも、測定点以外で生じた破壊の影響は測定点にも及ぶ。すなわち、従来技術で測定し評価した物体内部の耐圧は、測定点以外の影響をも含めた結果であり、測定点における内圧に対する耐力を精度よく評価することができない。
【００１４】
また、バーナーを用いた加熱により複数の脆性物体の試験体を続けて内圧を測定するときは、試験体が常温近くまで温度が下がらないと試験体の交換ができないため、全ての試験が終了するまでに時間が掛かりすぎる。
【００１５】
複数の試験体を同時に加熱することも考えられるが、加熱装置（バーナー）が大きくなり、また圧力計も試験体と同じ数だけ必要になり、実用的ではない。
【００１６】
以上の様に、従来技術では、測定をコントロールできないことによる課題、測定精度に係る課題、測定時間に係る課題があった。
【００１７】
本発明は上記課題を解決するものであり、コントロールしながら、精度よく、短時間で、内圧を測定でき、物体内部の耐圧を評価できる測定装置および測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決する本発明は、流体が物体内部に供給されたことに起因する内圧変化で物体に起きる変化を検出する為の測定装置であって、前記物体の内部に開口端が位置させられる流体供給管と、前記流体供給管に供給された流体の圧力を計測する圧力計と、前記流体供給管に流体を供給する流体供給手段とを具備してなり、前記流体供給手段によって、前記流体供給管を介して、前記物体の内部に位置させられた前記開口端から前記物体の内部に流体をコントロールしながら供給し、前記物体内部に供給された流体の圧力によって前記物体に起きた変化に起因する前記流体供給管における流体の圧力変化を前記圧力計で測定できるよう構成されてなることを特徴とする測定装置である。
【００１９】
物体の内部に流体をコントロールしながら供給することにより、コントロールしながら内圧を測定できる。また、流体の圧力のみが測定点のみに作用するため、その他の影響を排除して、精度よく測定できる。また、簡単な測定であり、短時間で測定できる。
【００２０】
本発明の測定装置は、好ましくは、流体がセメント系硬化体内部に供給されたことに起因する内圧変化でセメント系硬化体に起きる変化を検出する為の測定装置である。
【００２１】
本発明において、好ましくは、前記流体が、気体、又は液体である。
【００２２】
本発明において、好ましくは、前記流体供給手段が、加圧ポンプ、ボイラー、圧力タンク、及びコンプレッサの群の中から選ばれる一種または二種以上のものである。
【００２３】
上記課題を解決する本発明は、流体が物体内部に供給されたことに起因する内圧変化で物体に起きる変化を検出する為の測定方法であって、流体供給管の開口端を物体の内部に位置させるステップと、流体供給手段によって流体供給管内に流体をコントロールしながら供給し、開口端から流体を物体の内部に供給するステップと、物体内部に供給された流体の圧力によって物体に起きた変化に起因する流体供給管内における圧力変化を圧力計で測定するステップとを具備することを特徴とする測定方法である。
【発明の効果】
【００２４】
本願発明によれば、内圧をコントロールしながら測定できる。その結果、破壊させることなく、想定内圧において所定の耐力を確保しているかを確認できる。
【００２５】
本願発明によれば、測定点における内圧に対する耐力を精度よく評価することができる。
【００２６】
本願発明によれば、簡単に短時間で測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に係る測定装置の構成図
【図２】試験体の断面図
【図３】別の試験体の例
【図４】複数の試験体の耐圧を評価できるようにした変形例の構成図
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の実施形態を図を用いて説明する。
【００２９】
〜構成〜
図１は、本実施形態の測定装置の構成を示す図である。
【００３０】
測定装置１０は、手動式油圧ポンプ１とステンレス鋼製パイプ２と耐圧樹脂管５と圧力計６とを具備する。
【００３１】
手動式油圧ポンプ１はハンドル９を有し、ハンドル９の操作により手動式油圧ポンプ１に接続された耐圧樹脂管５に流体を供給するものである。
【００３２】
手動式油圧ポンプ１は流体供給手段を構成するが、耐内圧試験時において、耐圧樹脂管５に流体を供給できるものであれば、流体供給手段は特に手動式油圧ポンプ１に限定されない。例えば加圧ポンプ、ボイラー、圧力タンク又はコンプレッサが好適な例として挙げられる。加圧ポンプとしては、手動式以外にも機械式でもよく、例えば、ピストンポンプ、プランジャポンプ、隔膜式ポンプ、ギヤポンプ、ローブポンプ、すべり羽根回転ポンプ、スクイーズポンプ、タービンポンプ、ボリュートポンプ等が挙げられる。
【００３３】
耐圧樹脂管５はバルブ４を介してステンレス鋼製パイプ２と連結している。ステンレス鋼製パイプ２は金属製継手３において２つに分岐している。分岐の一方はセメント系硬化体（試験体）７内部に挿入されている。分岐の他方は圧力計６と連結している。
【００３４】
図２は、セメント系硬化体（試験体）７の断面図である。セメント系硬化体（試験体）７の内部にステンレス鋼製パイプ２の開口端が位置している。
【００３５】
試験体７の内部にステンレス鋼製パイプ２を埋設する方法としては、例えば、試験体形成前にステンレス鋼製パイプ２を所定位置に設置し、試験体を形成する方法、試験体形成後、ステンレス鋼製パイプ２を挿し込む又はねじ込む方法、試験体７に穴を開け、穴にステンレス鋼製パイプ２を設置し、穴の側壁とステンレス鋼製パイプ２を接着又は溶着する方法等がある。
【００３６】
ステンレス鋼製パイプ２と耐圧樹脂管５は流体供給管を構成するが、開口が試験体内に埋設され、耐内圧試験時に流体を試験体に供給できるものであれば、材質、形状、大きさ等は特に限定されない。材質としては、金属、セラミックス、ガラス又は樹脂を主体的なものとすることが好ましい。複数の材質で構成されていてもよい。又、部分的に材質が異なっていてもよい。また、バルブや継手等で２種以上の圧力伝達管を連結して用いてもよい。例えば、試験体内に埋設する部分は金属管を用い、流体供給手段に連結する部分は耐圧樹脂管を用いる。また、開口の形状、大きさ及び数も特に限定されない。
【００３７】
圧力計６は、ステンレス鋼製パイプ２を介して、流体の圧力を計測する。ステンレス鋼製パイプ２の一方の開口端が試験体７の内部に位置しており、試験体７内部におけるステンレス鋼製パイプ２開口端周辺が測定点８となる（図２参照）。
【００３８】
圧力計は、耐内圧試験時に流体の圧力を計測できるものであれば特に限定されないが、例えばブルトン管圧力計、液柱マノメーター、ダイアフラム圧力計、ベロー圧力計等が好ましい例として挙げられ、圧力データの記録を取り易く且つ圧力データをデジタルデータとして保存し易いことからダイアフラム圧力計が特に好ましい。また、本発明に用いる圧力計は、流体供給手段と一体化されているものでもよい。
【００３９】
バルブ４は、通常は開いておくが、流体供給後、圧力を保持するときに、閉める。
【００４０】
本発明に用いる流体は、気体、液体又はエマルジョン等であることが好ましい。例えば、水蒸気、窒素、酸素、空気、アルゴンガス等の不活性ガス、硫黄、水、熱可塑性樹脂、硬化前の熱硬化性樹脂、錫や半田等の融点が３００℃以下の金属、アルコール、エーテル、パラフィン等の炭化水素、鉱油やシリコーン油等のオイル等が好適な例として挙げられる。常温で固体のものを流体として用いるときは、加熱し液体又は気体として用いる。また、流体を染料又は顔料で着色して用いてもよい。用いる流体を着色することで、試験後に、流体が供給された範囲、即ち、圧力が及んでいた範囲を確認することが出来る。流体は、１種類である必要はなく、２種以上の流体を併用してもよい。
【００４１】
試験体７の形状、大きさは、試験の目的や条件等により決定する。図３は、別の試験体の例である。
【００４２】
〜基本動作〜
測定装置１０は、試験体７内部の測定点８における圧力を計測する装置である。測定装置１０の基本動作について説明する。
【００４３】
手動式油圧ポンプ１により、耐圧樹脂管５に流体をコントロールしながら徐々に供給する。流体は更に、ステンレス鋼製パイプ２に供給される。
【００４４】
流体の供給を継続すると、ステンレス鋼製パイプ２内の圧力が増加する。ステンレス鋼製パイプ２内の圧力は試験体７内部の測定点８に伝達される。測定点８と圧力計６とはステンレス鋼製パイプ２を介して連通している。圧力計６は測定点８における圧力を計測する。
【００４５】
一定流量の流体を供給した場合の測定点８における圧力変化の一例について説明する。
【００４６】
流体の供給を継続すると、経過時間とともに圧力は増加する。
【００４７】
ところで、セメント系硬化体７は内部に細かい多数の空隙（気泡）を有する。圧力が増加することは、空隙内に流体が密閉されている、または、流体が流れにくい状態にあることを示唆する。
【００４８】
更に流体を供給すると、流体の供給を継続しているにもかかわらず、ある時点で圧力が低下する。これは、空隙が破壊され、隣の空隙と連続し空隙の容積が増えたことを示唆する。
【００４９】
従って、内圧に対する耐力はこの時の最大圧力未満であると評価する。
【００５０】
上記記載は圧力変化の一例であり、流体の種類や破壊状況によっては、破壊後、急激な圧力減少が生じる場合もあるし、圧力増加の傾きが減少する場合もある。また、試験体の破壊が外観上確認できることもある。
【００５１】
〜実施例〜
想定内圧において所定の耐力を確保しているか確認したい場合の測定装置１０の動作について説明する。
【００５２】
手動式油圧ポンプ１により、流体をコントロールしながら徐々に供給する。流体の供給を継続すると、内圧は増加する。圧力計６により圧力をモニタリングしながら、想定内圧となるところで、流体の供給を停止する。
【００５３】
この過程で、破壊を示唆するような圧力変化がなければ、所定の耐力を確保していると評価する。
【００５４】
この様な非破壊試験は製品検査に適用できる。
【００５５】
その他の実施例における測定装置１０の動作について説明する。
【００５６】
試験体７を一度加熱した後に冷却する。冷却後の試験体７に対し圧力測定を行う。非加熱時の測定結果と比較することで、火災により被災した場合の耐力劣化を検証することもできる。また、加熱中に試験体に内圧を掛けることで、加熱中耐力を測定することもできる。
【００５７】
〜変形例〜
測定装置１０は、比較的簡単な構造をしており、簡単な変形により、複数の試験体を同時に測定することも容易である。
【００５８】
図４は、複数の試験体７−１，７−２の耐圧を評価できるようにした変形例の構成を示す図である。
【００５９】
ステンレス鋼製パイプ２は二つの金属製継手３において３つに分岐している。分岐の一方は試験体７−１内部に挿入され、分岐の別の一方は試験体７−２内部に挿入され。分岐の他方は圧力計６と連結している。
【００６０】
手動式油圧ポンプ１により、流体を供給すると、試験体７−１内部の測定点８−１および試験体７−２内部の測定点８−２には、同じ圧力が伝達される。
【００６１】
これにより、例えば、複数の試験体７−１，７−２を想定内圧において所定の耐力を確保しているか否かを確認できる。
【００６２】
〜効果〜
本実施形態では、内圧をコントロールしながら測定できる。その結果、たとえば、想定内圧において所定の耐力を確保しているか確認したい場合、破壊せずに測定できる。このような非破壊試験ができることにより、１つの試験体で複数回の測定ができ経済的である。また、この様な非破壊検査は製品検査に適用できる。
【００６３】
本実施形態では、内圧を精度よく測定できる。すなわち、圧力計６は測定点８における圧力を計測する。この圧力は手動式油圧ポンプ１により供給された流体によるものであり、その他の要因を排除できる。また、圧力は測定点８のみに作用するため、測定点以外の影響を排除できる。このように、内圧を精度よく測定できることにより、内圧に対する耐力を精度よく評価することができる。
【００６４】
本実施形態では、加熱による測定を行わず、試験体の熱を下げる時間等を省くことができるため、一の測定後、次の測定ができ、全体の測定時間を短縮できる。また、測定装置の構成は簡単であり、簡単な変形で複数の試験体を同時に測定することもでき、更に測定時間の短縮を図ることもできる。
【００６５】
以上の様に、本実施形態では、コントロールしながら、精度よく、短時間で、内圧を測定でき、物体内部の耐圧を評価できる。
【符号の説明】
【００６６】
１  手動式油圧ポンプ（流体供給手段）
２  ステンレス鋼製パイプ（流体供給管）
３  金属製継手
４  バルブ
５  耐圧樹脂管（流体供給管）
６  圧力計
７  セメント系硬化体（試験体）
８  測定点
９  ハンドル
１０  測定装置
【図１】
2013185853.tif 000003
【図２】
2013185853.tif 000004
【図３】
2013185853.tif 000005
【図４】
2013185853.tif 000006