(57)【要約】【課題】安価で簡単に成形できる引張試験片を提供すること。【解決手段】引張試験片１を鋼材から形成し、かつ、恒温槽１０に囲まれる恒温槽雰囲気下領域１Ａと恒温槽の外部に露出する露出領域１Ｂとを有し、露出領域１Ｂは掴み部４を有し、恒温槽雰囲気下領域１Ａと露出領域１Ｂとのうち温度が低い領域の少なくとも一部を元の素材の部分２Ａとし、恒温槽雰囲気下領域１Ａと露出領域１Ｂとのうち温度が高い領域を含む部分を高強度部分２Ｂとした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
恒温槽に一部が囲まれた状態で両端部を引っ張る引張試験に用いられ、
鋼材から形成され、かつ、前記恒温槽に囲まれる恒温槽雰囲気下領域と前記恒温槽の外部に露出する露出領域とを有し、前記露出領域は掴み部を有し、
前記恒温槽雰囲気下領域と前記露出領域とのうち温度が低い領域の少なくとも一部を元の素材の部分とし、前記恒温槽雰囲気下領域と前記露出領域とのうち温度が高い領域を含む部分を前記元の素材の部分よりも強度が大きい高強度部分とする
ことを特徴とする引張試験片。
【請求項２】
請求項１に記載された引張試験片において、
前記恒温槽雰囲気下領域は前記露出領域に比べて低温の雰囲気下にある
ことを特徴とする引張試験片。
【請求項３】
請求項２に記載された引張試験片において、
前記恒温槽雰囲気下領域と前記露出領域とは一体形成された鉄筋を備え、
前記元の素材の部分は、降伏点又は０.２％耐力がＪＩＳＧ３１１２で規定する普通鉄筋であり、
前記高強度部分は、前記普通鉄筋の降伏点又は０.２％耐力よりも大きい高強度鉄筋である
ことを特徴とする引張試験片。
【請求項４】
請求項３に記載された引張試験片において、
前記露出領域及び前記恒温槽雰囲気下領域は、それぞれ一対配置され、前記恒温槽雰囲気下領域同士を連結する継手を備えた
ことを特徴とする引張試験片。
【請求項５】
請求項３に記載された引張試験片において、
前記露出領域は前記恒温槽雰囲気下領域の両側にそれぞれ配置された第一露出領域と第二露出領域とを備え、前記第一露出領域、前記恒温槽雰囲気下領域及び前記第二露出領域が直列に一体形成されている
ことを特徴とする引張試験片。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、恒温槽で引張試験を行う際に用いられる引張試験片に関する。
【背景技術】
【０００２】
液化天然ガス（ＬＮＧ）は、沸点が−１６２℃と大変に低く、これを貯蔵するＬＮＧタンクは極低温となる。そのため、ＬＮＧタンクに用いられる材料は低温下の性能の確認が要求される。
ＬＮＧタンクは、鉄筋コンクリート造であることが多く、対となる鉄筋が継手で接続された構造がある（非特許文献１）。
従来では、低温下での鉄筋コンクリート部材の性質の研究結果が報告されている（非特許文献２）。
【０００３】
非特許文献２には、極低温下におけるコンクリートの圧縮及び引張強度、その他に関する研究成果が記載されているが、コンクリート部材を構成する鉄筋自体あるいは鉄筋同士を連結する継手に関する具体的な記載はない。しかし、鉄筋自体あるいは鉄筋同士を連結する継手についても低温引張試験が一般的に行われている。
低温引張試験は、恒温槽に低温のガスを充填し、鉄筋の一部を恒温槽の雰囲気化におき、恒温槽から外部に露出した両端部の領域を掴み部（チャック部）として機械で引っ張ることにより行われる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「平成２３年度第３次補正予算事業  戦略的基盤技術高度化支援事業  非磁性・超低温用の高強度オーステナイト球状黒鉛鋳鉄製品の製造技術開発  研究開発成果等報告書」（平成２４年１２月  委託者：東北経済産業局  委託先：公益財団法人あきた企業活性化センター）
【非特許文献２】「極低温下における鉄筋コンクリート部材の性質に関する研究」（土木学会論文報告集第２８５号１９７９年５月）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
極低温下での引張試験は、鉄筋の一部を極低温のガスが充填された恒温槽の雰囲気化におき、恒温槽から露出した部分を掴み部として引っ張ることにより行われるが、当該掴み部は、恒温槽の外部に露出しているため、常温（室温）となっており、恒温槽の内部とは大きな温度差が生じる。
鉄筋は低温になると強度が増大するので、単純に継手で接続した鉄筋の低温引張試験を行うと、鉄筋のうち極低温の恒温槽の雰囲気下にある領域より温度が高い雰囲気下（常温下）にある掴み部（チャック部）が破断することになる。
掴み部が破断しないようにするため、性能の確認が要求される鉄筋より太い鋼棒を溶接して掴み部とすることや、掴み部を鋳鋼等のカプラーで覆いグラウトを注入して鉄筋と一体化して掴み部の径を大きくすること、あるいは、鉄筋端部に鋼管を圧着加工により取り付けて掴み部（チャック部）を補強すること、等が考えられる。これらの方法のうち、強度が高い鉄筋では、溶接部で破断するおそれがあるため、掴み部をカプラーで覆う方法や鋼管を圧着加工により取り付ける方法が適していると考えられる。
【０００６】
しかしながら、掴み部の径を試験対象の鉄筋より大きくするために、鉄筋よりも太い鋼棒を溶接したり、掴み部をカプラーで覆ったり、鋼管を取り付けたりすることは、試験片を成形するために時間がかかり、費用も嵩むことになる、という課題がある。
以上の課題は、継手を用いない場合についても同様に生じるものである。
【０００７】
本発明の目的は、安価で簡単に成形できる引張試験片を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の引張試験片は、恒温槽に一部が囲まれた状態で両端部を引っ張る引張試験に用いられ、鋼材から形成され、かつ、前記恒温槽に囲まれる恒温槽雰囲気下領域と前記恒温槽の外部に露出する露出領域とを有し、前記露出領域は掴み部を有し、前記恒温槽雰囲気下領域と前記露出領域とのうち温度が低い領域の少なくとも一部を元の素材の部分とし、前記恒温槽雰囲気下領域と前記露出領域とのうち温度が高い領域を含む部分を前記元の素材の部分よりも強度が大きい高強度部分とすることを特徴とする。
【０００９】
本発明では、鉄筋の一部を高強度部分とするために、例えば、普通鉄筋を部分焼入れして引張試験片を製作する。普通鉄筋の強度は元の素材の強度と言える。
この引張試験片を、その一部が恒温槽に囲われるように配置し、他の部分を恒温槽の外部に露出する。さらに、恒温槽を所定の温度として引張試験を行う。引張試験は、恒温槽から露出した部分のうち掴み部を互いに反対方向に引っ張り、恒温槽の内部に位置する恒温槽雰囲気下領域の伸び等をビデオやセンサ等の検出部で検出することで行われる。
引張試験において、恒温槽の内部と外部とでは温度が相違する。引張試験片のうち恒温槽雰囲気下領域と露出領域とのうち温度が高い領域を含む部分が高強度部分であるため、引張試験を行っていても、当該高強度部分が破断することがない。なお、露出領域の強度は、低温時の引張強さ以上であれば、元の素材の強度から高強度に強度が変化する強度の移行部分でもよい。
従って、引張試験片を引張する際に、引張する部分の強度を大きくするために、カプラーを設けたり、大きくしたりすることを要しないので、引張試験片を安価に形成することができる。
【００１０】
本発明では、前記恒温槽雰囲気下領域は前記露出領域に比べて低温の雰囲気下にある構成が好ましい。
この構成では、引張試験片が低温試験に用いられるため、ＬＮＧタンク等の低温環境下で使用される鋼材の試験片を安価に提供することができる。
【００１１】
本発明では、前記恒温槽雰囲気下領域と前記露出領域とは一体形成された鉄筋を備え、前記元の素材の部分は、降伏点又は０.２％耐力がＪＩＳＧ３１１２で規定する普通鉄筋であり、前記高強度部分は、前記普通鉄筋の降伏点又は０.２％耐力よりも大きい高強度鉄筋である構成が好ましい。
この構成では、ＪＩＳで規定されている普通鉄筋を部分焼入れして高強度部分を形成するので、引張試験片を容易に製造することができる。
【００１２】
本発明では、前記露出領域及び前記恒温槽雰囲気下領域は、それぞれ一対配置され、前記恒温槽雰囲気下領域同士を連結する継手を備えた構成が好ましい。
この構成では、継手で連結された鉄筋の引張試験を実施することができる。
【００１３】
本発明では、前記露出領域は前記恒温槽雰囲気下領域の両側にそれぞれ配置された第一露出領域と第二露出領域とを備え、前記第一露出領域、前記恒温槽雰囲気下領域及び前記第二露出領域が直列に一体形成されている構成が好ましい。
この構成では、継手のない鉄筋自体の引張試験を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる引張試験片が恒温槽に配置された状態を示す概略図。
【図２】第１実施形態で試験対象となる継手の断面図。
【図３】本発明の第２実施形態にかかる引張試験片が恒温槽に配置された状態を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
第１実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。
図１には、引張試験片１の一部が箱状の恒温槽１０に囲まれた状態が示されており、その両端部が恒温槽１０の外部に露出している。
引張試験片１のうち中央部が恒温槽１０に囲まれる恒温槽雰囲気下領域１Ａとされ、両端部が恒温槽１０の外部に露出する露出領域１Ｂとされる。第１実施形態では、引張試験片１は、それぞれ雄ねじ部を有する２本の鉄筋２と、これらの鉄筋２の端部同士を連結する継手３とから構成されている。恒温槽雰囲気下領域１Ａは、鉄筋２の一部と継手３とから構成され、露出領域１Ｂは、鉄筋２の残りの部分から構成される。なお、引張試験片１のうち恒温槽１０の壁に係合する部分は露出領域１Ｂに含まれる。
【００１６】
恒温槽１０は冷凍機式恒温恒湿槽であり、温度が−４０℃〜２５０℃の範囲で設定可能であり、湿度は、４０％〜９５％の範囲（温度２０℃〜６５℃）で設定可能である。
恒温槽１０は図示しない引張試験機（例えば、ＡＧ−１００ｋＮ；島津製作所製）に設けられており、引張試験機は一対の保持部を有する。一対の保持部のうち一方が引張試験片１の一方の露出領域１Ｂを保持し、他方が引張試験片１の他方の露出領域１Ｂを保持する。
引張試験機では、それぞれ露出領域１Ｂを保持した一対の保持部が互いに離れる方向に移動することで、引張試験片１が矢印Ｐの方向に引っ張られることになる。
引張試験機は、図示しない非接触ビデオ式伸び計（例えば、ＤＶＥ−２０１；島津製作所製）を備え、この非接触ビデオ式伸び計により、恒温槽１０の外部から、引張試験片１の恒温槽雰囲気下領域１Ａの伸びを測定する。
【００１７】
第１実施形態では、極低温下での引張試験を実施するため、恒温槽雰囲気下領域１Ａが露出領域１Ｂに比べて温度が低い領域となる。露出領域１Ｂのうち端縁から中央部に向かって所定長さに渡った領域が保持部で保持される掴み部４となる。
２本の鉄筋２と継手３とから引張試験片１が構成されるため、露出領域１Ｂ及び恒温槽雰囲気下領域１Ａは、それぞれ一対配置され、恒温槽雰囲気下領域１Ａ同士が継手３を介して連結されることになる。
【００１８】
２本の鉄筋２のそれぞれにおいて恒温槽雰囲気下領域１Ａの一部が元の素材の部分２Ａであり、恒温槽雰囲気下領域１Ａの残りの部分及び露出領域１Ｂが元の素材の部分２Ａよりも強度が大きい高強度部分２Ｂである。つまり、高強度部分２Ｂは露出領域１Ｂだけでなく、恒温槽雰囲気下領域１Ａのうち恒温槽１０の内壁より寸法Ｌだけ離れた領域も含まれる。
元の素材の部分２Ａは、降伏点又は０.２％耐力がＪＩＳＧ３１１２で規定する普通鉄筋であり、元の素材の部分２Ａの強度は普通鉄筋の強度そのものである。高強度部分２Ｂは、普通鉄筋の降伏点又は０.２％耐力よりも大きい高強度鉄筋である。
【００１９】
普通鉄筋の降伏点又は０.２％耐力は、例えば、２９５ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ２)以上４９０ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ２)以下、例えば、３４５ＭＰａ（Ｎ／ｍｍ２）の異形鉄筋（ＳＤ３４５）を例示できる。高強度部分の降伏点又は０.２％耐力は、６８５ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ２)以上１２００ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ２)以下、例えば、６８５ＭＰａ（Ｎ／ｍｍ２）である。
以上の構成の鉄筋２は、元の素材の部分２Ａと同じ強度の１本の普通鉄筋の異形鉄筋（ＳＤ３４５）を部分焼入れして高強度部分２Ｂにする。
図２には継手３が示されている。
継手３は、鉄筋２のうち元の素材の部分２Ａが螺合するナット部材である。なお、本実施形態では、継手を、モルタル充填式継手や圧接継手としてもよい。
継手３の内周部には元の素材の部分２Ａの雄ねじ部が螺合する雌ねじ部が形成されている。継手３の長手方向のほぼ中心位置にまで、鉄筋２の端部がねじ込まれている。
【００２０】
以上の構成の引張試験片１で引張試験を行うには、まず、降伏点又は０.２％耐力がＪＩＳＧ３１１２で規定する普通鉄筋を２本用意し、これらの鉄筋２の一部をそれぞれ焼入れして高強度部分２Ｂとする。そして、鉄筋２の元の素材の部分２Ａを継手３で連結して引張試験片１を作製する。
引張試験片１を恒温槽１０にセットし、恒温槽１０の内部を極低温の環境下、例えば、−４０℃にする。そして、引張試験片１の掴み部４を引張試験機の保持部で保持させて、引っ張る。
引張試験片１を引っ張った状態を非接触ビデオ式伸び計で測定する。
【００２１】
第１実施形態では、次の効果を奏することができる。
（１）引張試験片１を鋼材から形成し、かつ、恒温槽１０に囲まれる恒温槽雰囲気下領域１Ａと恒温槽の外部に露出する露出領域１Ｂとを有し、露出領域１Ｂは掴み部４を有し、恒温槽雰囲気下領域１Ａと露出領域１Ｂとのうち温度が低い領域の少なくとも一部を元の素材の部分２Ａとし、恒温槽雰囲気下領域１Ａと露出領域１Ｂとのうち温度が高い領域を含む部分を高強度部分２Ｂとしたため、引張試験を行っていても、温度の高い領域にある高強度部分２Ｂが破断することがない。従って、引張する部分の強度を大きくするために、予め普通鉄筋を部分焼入れすればよいから、カプラーを設けたり、大きくしたりすることを要せず、引張試験片１を安価に形成することができる。
【００２２】
（２）恒温槽雰囲気下領域１Ａを露出領域１Ｂに比べて低温の雰囲気下としたので、低温環境下で使用される鋼材の引張試験片１を安価に提供することができる。そのため、ＬＮＧタンクの鉄筋コンクリート造で使用される鉄筋２の引張試験に最適である。
【００２３】
（３）恒温槽雰囲気下領域１Ａと露出領域１Ｂとが一体形成された鉄筋２を備え、元の素材の部分２Ａを降伏点又は０.２％耐力がＪＩＳＧ３１１２で規定する普通鉄筋とし、高強度部分２Ｂを普通鉄筋の降伏点又は０.２％耐力よりも大きい高強度鉄筋とした。つまり、ＪＩＳで規定されている普通鉄筋を部分焼入れして高強度部分２Ｂを形成するので、引張試験片１を容易に製造することができる。
【００２４】
（４）高強度部分２Ｂを、露出領域１Ｂだけでなく、恒温槽雰囲気下領域１Ａのうち恒温槽１０の内壁より寸法Ｌだけ離れた領域を含んで構成したので、元の素材の部分２Ａの恒温槽雰囲気下領域１Ａが規定の寸法より長い場合であっても、元の素材の部分２Ａが恒温槽１０の外部に露出することがない。そのため、引張試験を正確に行うことができる。
【００２５】
（５）露出領域１Ｂ及び恒温槽雰囲気下領域１Ａは、それぞれ一対配置され、恒温槽雰囲気下領域１Ａ同士が継手３で連結されているので、継手３で連結された鉄筋２の引張試験を実施することができる。
【００２６】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態を図３に基づいて説明する。
第２実施形態は、第１実施形態とは、引張試験片１が１本の鉄筋から構成され、継手３がない点で異なるものであり、他の構成は第１実施形態と同じである。
第２実施形態の説明において、第１実施形態と同一構成要素は同一符号を付して説明を省略する。
【００２７】
図３は、第２実施形態にかかる引張試験片５が恒温槽１０に配置された状態が示されている。
図３において、引張試験片５は、恒温槽雰囲気下領域１Ａと露出領域１Ｂとを備えている。露出領域１Ｂは恒温槽雰囲気下領域１Ａの両側にそれぞれ配置された第一露出領域１１Ｂと第二露出領域１２Ｂとを備えている。
第２実施形態の引張試験片５は、第一露出領域１１Ｂ、恒温槽雰囲気下領域１Ａ及び第二露出領域１２Ｂは直列に一体形成された１本の鉄筋２から構成されている。
第２実施形態の引張試験片１で引張試験を行う方法は第１実施形態と同じである。
【００２８】
従って、第２実施形態では、第１実施形態の（１）〜（４）と同様の効果を奏することができる他、次の効果を奏することができる。
（６）露出領域１Ｂは恒温槽雰囲気下領域１Ａの両側にそれぞれ配置された第一露出領域１１Ｂと第二露出領域１２Ｂとを備え、第一露出領域１１Ｂ、恒温槽雰囲気下領域１Ａ及び第二露出領域１２Ｂが直列に一体形成されているから、継手のない鉄筋自体の引張試験を実施することができる。
【００２９】
なお、本発明は前述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記各実施形態では、引張試験片１，５を、鉄筋２を備えて構成したが、本発明では、鋼板等の板状部材としてもよい。つまり、恒温槽１０に配置され、引張試験を実施するための引張試験片であれば、その具体的な形状は限定されるものではない。
また、前記実施形態では、高強度部分２Ｂを、露出領域１Ｂと、恒温槽雰囲気下領域１Ａのうち恒温槽１０の内壁より寸法Ｌだけ離れた領域とを含んで構成したが、本発明では、高強度部分２Ｂを露出領域１Ｂのみから形成するものでもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１，５…引張試験片、１０…恒温槽、１１Ｂ…第一露出領域、１２Ｂ…第二露出領域、１Ａ…恒温槽雰囲気下領域、１Ｂ…露出領域、２…鉄筋、２Ａ…元の素材の部分、２Ｂ…高強度部分、３…継手、４…掴み部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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