(57)【特許請求の範囲】
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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）
【図１】
0004174604.tif 000002
【図２】
0004174604.tif 000003