(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎から構造物を支持して基礎に発生した水平方向の振動をできるだけ構造物に伝わらないようにする弾性体免震装置をX線CT装置を用いて非破壊的に検査する方法において、
ゴム板と中間鋼板とが複数交互に積層され、その中央開口にプラグが封入されて構成された前記免震装置であるプラグ入り積層ゴムの上下にフランジを配置し、その積層ゴムを、前記上下のフランジを介して鉛直方向に荷重を載荷しながら水平方向に加圧して変形させ、この変形状態でX線CT装置を用いて断層撮影を行うことにより、前記ゴム板と前記中間鋼板との内部界面状態、及び前記ゴム板と前記プラグとの内部界面状態を検査して前記積層ゴムの内部状態の確認をし、その積層ゴムの健全性を判定することを特徴とする、前記方法。
【請求項２】
基礎から構造物を支持して基礎に発生した水平方向の振動をできるだけ構造物に伝わらないようにする弾性体免震装置をX線CT装置を用いて非破壊的に検査する方法において、
ゴム板と中間鋼板とが複数交互に積層され、その中央開口にプラグが封入されて構成された前記免震装置であるプラグ入り積層ゴムの上下にフランジを配置し、その積層ゴムの前記ゴム板を介した各中間鋼板間のインピーダンスを測定し、更にX線CT装置により前記積層ゴムの中間鋼板間の距離を測定して前記中間鋼板間のゴム板の比誘電率を求め、これを、同様のゴム板を用いた加硫条件の相違するサンプルのゴム板の比誘電率データと比較して検査対象のゴム板の加硫状態を把握して前記積層ゴムの加硫状態を判定することを特徴する、前記方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、弾性体免震装置（以下積層ゴムという）の特性を非破壊的に判定する試験方法に関する。ここで積層ゴムは、基礎から構造物を支持して基礎に発生した水平方向の振動を出来るだけ構造物に伝わらないようにする用途で使用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、積層ゴムは、その特性を把握するために製品検査として設計通りに製作されているかを確認する寸法検査と、要求性能を保持していることを確認する性能検査とが個々の積層ゴムごとに行われていた。性能検査では一般的に水平剛性と鉛直剛性測定を行っており、さらに必要な場合は使用限界を確認するために変形性能試験が行われている。
【０００３】
また、ゴムの架橋反応進行状態をその電気的特性を検出して測定する方法としては、特開平08-２8580２公報に記載のものが知られている。鉛プラグ入り積層ゴムの断層を観察する方法としては、積層ゴムを機械的に切断する方法が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来、弾性体免振装置を構成する積層ゴムの特性は、設計条件に用いた負荷を載荷した鉛直剛性試験と、水平剛性試験とにて個々の積層ゴムごとにその特性を確認をしていた。また、これらの特性を個々の積層ゴムごとに確認する必要があるのは、鉛直剛性と水平剛性の評価の目安が、一般に設計値の±２０％以内程度に設定するほどばらつくためであり、これらの特性を確認するためには、設計で用いた地震での負荷相当の荷重、せん断歪みを与える試験を行う必要があった。このように特性を直接計測して、弾性体免振装置の積層ゴムの健全性や特性を把握することは性能を確認するうえでは直接的であるが、その積層ゴムの内部の状態は確認していない問題点があった。
【０００５】
積層ゴムの特性がばらつく原因としては、（1）ゴムの物性が製作と原材料の条件により一定にならないこと、（２）ゴムと鋼板（剛性材料層として一般的に使用されている部材）間の界面の状態を特定できなかったことがあげられる。鉛プラグ入り積層ゴムの場合は、さらに（３）積層ゴムと鉛プラグの界面状態が特定できなかったことが加わる。
【０００６】
ゴムの物性が一定にならない原因としてはゴムの加硫条件が一定しないことがあげられる。生ゴムは、硫黄を加えて熱を加えることでゴム分子間に架橋反応を急速に起こさせ、十分な弾性を有する実用ゴムとなる。このことを加硫と呼び、温度と加硫時間を監視することで管理している。しかしながら、材料自身が天然のものであることや、積層ゴムは積層状態で加硫することから内部に温度分布が生じることから、性能のばらつきが生じている。
【０００７】
また、積層ゴムは、鋼板とゴムの積層構造となっており、ゴムと鋼板との内部の界面の相互作用を直接観察することが出来なかった。特に鉛プラグ入り積層ゴムではさらに内部に鉛プラグが封入されていることから、鉛プラグと積層ゴム界面の相互作用も直接確認することが出来なかった。このため、従来、鉛プラグ入積層ゴムは破壊検査による断面観察は行われてきたがプラグ金属とゴムの積層体の切断方法が限られてしまい、断面への機械力の影響による変形が無視できないという問題点があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明では、ゴムの物性については、ゴムを介した鋼板間のインピーダンス計測を行うことにより確認し、また、ゴムと鋼板間の界面状態、及び鉛プラグと積層ゴム間の界面状態については、Ｘ線ＣＴを用いた断層撮影により確認することによって積層ゴムの特性または健全性を非破壊的に判定することで前記問題点を解決する。また、本発明では、載荷状態での鉛入積層ゴムの変形挙動については、鉛プラグ入積層ゴムを治具等により載荷した状態でＸ線ＣＴにより断層を撮影することにより前記問題点を非破壊的に解決する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明では、一層のゴムを介した鋼板間のインピーダンスを測定することによりゴムの特性が電気的に確認でき、さらにこの測定とＸ線ＣＴによる積層ゴムの鋼板間の距離を確認することにより鋼板間のゴムの比誘電率を求めることが出来る。これをサンプルのゴムの比誘電率データと比較してゴムの加硫状態が問題ないことが確認出来る。
【００１０】
また、本発明では、Ｘ線ＣＴにより非破壊でゴムと鋼板の界面を確認することにより、加硫後の鋼板とゴムの積層状態を寸法的に把握できるとともに、鉛プラグと積層ゴムの界面が設計通り積層ゴム内に封入させているかを直接確認することが出来ることから、ゴムの加硫状態の確認とあわせて、積層ゴム特性の定量的な評価を非破壊的に可能とする。
【００１１】
本発明を図で説明すると、鉛プラグ入積層ゴムの断層写真とその構造図を図１に示す。鉛プラグ入積層ゴムは、プラグ１を中央にして積層ゴム３と連結鋼板２から構成されている。
【００１２】
即ち、前記鉛プラグ入積層ゴムは、積層ゴム３と剛性材料とが交互に積層され、その中央開口に鉛プラグが挿入され、その上下に連結鋼板２が配置されて弾性体免震装置を構成するものである。
【００１３】
図２は鉛プラグ入積層ゴムのインピーダンス計測の構成を示す。鉛プラグ入積層ゴムの積層ゴムはゴム４と中間鋼板５が相互に積層し、その外は被覆ゴム６で被われている。鋼板間のインピーダンスは、この被覆ゴムを貫通させてインピーダンス計測装置８と接続される。積層ゴムを構造物及び基礎に取り付けるために通常はフランジ７が取り付けられているが、通常電気的に鉛プラグ１と電気的に接続している。このためノイズが問題になる場合はこのフランジと積層ゴムを絶縁する必要がある。
【００１４】
即ち、ゴム板４と中間鋼板５が複数交互に積層され、その中央開口に鉛プラグ１が封入され、その積層体の上下にフランジが配置される。この積層体にフランジを介して鉛直方向から荷重を載荷しながら水平方向に加圧して積層体を水平方向に加圧変形させる。この変形状態でＸ線ＣＴ装置を用いて非破壊状態で断層撮影を行うことにより、ゴムと剛性材料層との界面、及び積層ゴムと鉛プラグとの界面の状態を把握することができ、その結果から鉛プラグ入積層ゴムの健全性を非破壊的に判定することができる。叉、かかる状態下にある２つ以上の鋼板間のインピーダンスを計測することによりゴムの加硫状態も把握することができる。
【００１５】
図３にはＸ線ＣＴの原理を示す。Ｘ線ＣＴでは、Ｘ線源（加速器）９から被写体の積層ゴム１１へＸ線ビーム１０を照射し、被写体を透過してきたＸ線を検出器により検出し、被写体の断層画像1３を作成する。
【００１６】
【実施例】
実施例として本発明を鉛プラグ入積層ゴムの製作過程での検査に適用した例を示す。但し、本例では品質保証上の検査以外の試験も含めて記載した。
【００１７】
先ず積層ゴムの製作完了時にゴムを介した各鋼板間一層毎のインピーダンスを計測し、さらにＸ線ＣＴにて断面撮影を行う。このとき同様のゴム材料を用いた加硫条件の違うサンプルの比誘電率を予め把握しておく。積層ゴム間の鋼板間の寸法はＸ線ＣＴの断面撮像で把握できており、鋼板間のインピーダンス値は計測されているため、容易に鋼板間のゴムの比誘電率が求められる。この比誘電率をサンプルと照合することより、検査対象の鋼板のゴムの加硫状態を把握することが出来る。
【００１８】
次に、積層ゴムに鉛直方向の負荷をかけ、Ｘ線ＣＴにより断層撮影を行ない界面を観察すれば、鋼板間の寸法や鋼板形状から鋼板とゴムがはく離しているか評価出来る。またこの方法は接着性能を試験的に確認するのにも有効である。
【００１９】
さらに水平方向の負荷と鉛直方向の負荷をかけ、鋼板とゴムの界面をＸ線ＣＴで観察することにより試験条件での健全性が確認できる。
この試験の後、鉛プラグを封入しＸ線ＣＴにて断面撮影を行なうことにより、鉛プラグの封入状況の健全性が確認できる。鉛プラグ封入前後でのインピーダンス計測では鉛プラグと鋼板間のゴムの比誘電率と鋼板と鉛プラグ間のギャップを全体的に算出出来る為、鉛プラグが鋼板によって拘束されている条件が評価出来る。これは鉛プラグと鋼板間のインピーダンス値と鋼板間のインピーダンス値を計測することにより求めることが出来る。
【００２０】
最後に鉛プラグ入積層ゴムを載荷してＸ線ＣＴで内部の変形挙動を観察すれば、鉛プラグ封入前後で積層ゴムの挙動に鉛プラグがどの様に作用しているかが明確にできる。
【００２１】
また鉛プラグ封入前の積層ゴムの特性と封入後の鉛プラグ入積層ゴムの特性を、インピーダンス値ごとに統計的にまとめてデータベース化することにより、インピーダンス計測のみで鉛プラグ封入の健全性を判定することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上により本発明によれば、実負荷を載荷しないで、積層ゴムの特性を定量的に評価することができる。また、本発明の方法を検査に作用すれば、載荷の履歴を持たない積層ゴムを製作することが出来る。
【００２３】
また、従来の試験方法と組み合わせた場合は、検査対象の積層ゴムの特性を知ることが出来るため、検査対象の積層ゴムの信頼性が向上する。
本発明は積層ゴムの特性を調べる際にも有効であり、載荷した状態での変形特性を把握することが出来る。それゆえ、本発明の検査方法で得られたデータは解析検証や、製品の品質管理を容易にすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  鉛入積層ゴムのＸ線ＣＴによる断層撮影例を示す図である。
【図２】  鉛入積層ゴムのインピーダンス計測構成を示す図である。
【図３】  Ｘ線ＣＴ装置の原理を示す図である。
【符号の説明】
１：  鉛プラグ
２：  連結鋼板
３：  積層ゴム
４：  ゴム
５：  中間鋼板
６：  被覆ゴム
７：  フランジ
８：  インピーダンス計測装置
９：  Ｘ線源（加速器）
１０：Ｘ線ビーム
１１：  被写体の積層ゴム
１２；  検出器
１３：  被写体の断層画像
【図１】
0004264913.tif 000002
【図２】
0004264913.tif 000003
【図３】
0004264913.tif 000004