硬化コンクリートの圧縮試験

構造物に使用されるコンクリートの強度は、設置後の特定の要件を満たすため、またプロジェクトの寿命全体にわたって品質を監視するために、圧縮試験を使用して評価されます。

コンクリートが型枠に流し込まれると、型枠が固まり始めます。コンクリートは、鋳造後14〜28日で設計強度と剛性を達成します。コンクリート試験シリンダーは、コンクリートが所定の位置に置かれると同時に鋳造されます。これらのサンプルは、コンクリートの強度と剛性を決定するためにテストされます。

この実験では、コンクリートの28日間の圧縮強度をテストします。また、現場コンクリート強度の簡単な非破壊検査を使用します。

コンクリートが敷設されるとすぐに、セメントを水に溶かすことから水和プロセスが始まります。これにより、溶液中のイオンが飽和します。数時間以内に結晶が形成され、スペースはセメントによって占められ、材料に最終的な構造を与えます。硬化したコンクリートの強度は、混合設計、硬化温度と湿度、および製品の均一性の影響を受けます。この強度を測定するために、油圧試験機が使用されます。

圧縮計と呼ばれる装置が試験片に取り付けられており、ヤング率とポアソン比を計算できます。保管中の温度と湿度、試験中の試験片の状態、および試験の実施方法はすべて、試験結果に影響を与える要因であり、制御する必要があります。シリンダー試験は、現場に供給されるコンクリートの強度を判断するのに役立ちますが、現場試験は、構造物の寿命全体にわたって所定の品質を評価するために使用されます。

このために、シュミットハンマーテストは、コンクリートの表面に鋼の重りを撃ちます。鋼が跳ね返る距離は測定され、材料の強度に関連しています。コンクリートの一貫性を評価するために、1つの表面または複数の表面で測定を行うことができます。

次のセクションでは、試験片の圧縮強度を測定し、その破壊モードを観察します。また、材料の強度を示すためのシュミットハンマー試験の使用も示します。

圧縮試験は、油圧試験機を使用して実施されます。これらの試験では、高強度コンクリートを試験するために、耐荷重が非常に高くなければなりません。コンクリートシリンダーを型から取り外し、その表面を乾燥させて、試験片を試験用に準備します。

次に、コンクリートシリンダーを検査し、ヤスリを使用してその端から主要な表面の欠陥を取り除きます。各端が準備されたら、ネオプレンキャップを適用して、端ができるだけ平らで水平になるようにします。試験片を油圧試験機の中央に配置し、圧縮荷重を毎秒20〜50psiの速度でゆっくりと連続的に加えます。最大に達してシリンダーが押しつぶされるまで、負荷が増加するのを待ちます。

負荷インジケータが遅くなり、最終的に停止すると、故障が差し迫っています。テストが完了したら、最大荷重を記録し、コンクリートシリンダーの故障の種類を詳しく調べます。試験片の圧縮強度を決定し、破壊モードを記録します。残りの5つの試験片のうち4つについて、この試験を繰り返します。最終的な試験片には、このコンクリート混合物のヤング率とポアソン比を決定できるように、圧縮計を取り付けます。

まず、ポイントがリングの内面と同じ高さになるまで、7本の接触ネジをすべて緩めます。次に、圧縮計をコンクリートシリンダーの上に置き、同じ高さの3つのスペーサーで支えて、試験片と垂直に中央に配置します。下部リングの3本の接触ネジと上部リングの2本の接触ネジを手で締めて、試料を圧縮計に同心円状に固定します。

試験片が固定されたら、中央のリングの最後の2本の接点ネジを手で締めます。軸方向ひずみダイヤルインジケーターの垂直ステムが中央のリングの2つの部分の中間にあることを確認します。アキシャルダイヤルインジケーターのステムが完全に伸びているのに近く、直径ダイヤルインジケーターのステムが完全に引っ込められているのに近いことを確認します。

最後に、両方のスペーサーロッドを側面から取り外し、中央のリングにある3番目のロッドを取り外します。試験片を保持してアセンブリを持ち上げ、油圧試験機に慎重に置き、両方のダイヤルインジケーターをゼロにします。10,000ポンドのステップで最大60,000ポンドまでの一連の負荷を適用します。各負荷で、ダイヤルインジケーターに示されているように、縦方向とフープ方向の変形を記録します。

滑らかで乾燥し、少なくとも4インチの厚さのコンクリート表面を見つけ、2フィート×2フィートのグリッドに印を付け、合計10フィート×10フィートをカバーします。シュミットハンマーのピストンが伸びていない場合は、端を硬い面に当てて、カチッという音がするまで静かに押し下げます。ハンマーを表面から引き離すと、ピストンが伸びます。

次に、コンクリート表面にマークされた最初のグリッドポイントにハンマーをそっと押し付けます。ガタガタという音が聞こえるまで押し続けます。スケールのリバウンド番号を読み取り、ハンマーを表面から引き離します。サーフェス上にマークされた各グリッドポイントでこの測定を繰り返し、測定値のセット全体の平均と標準偏差を計算します。

圧縮されたシリンダーは、約 45 度の傾斜面に沿って破損する傾向がありました。この特徴は、破損がシリンダーの純粋な圧縮破砕によって駆動されたのではなく、せん断力によって、より正確には引張応力の分割によって駆動されたことを示しています。

シュミットハンマーの平均測定値は32.4で、標準偏差は1.3で、これは、並行実験室のシリンダーテストへのキャリブレーションに基づく4,650psiのin-situ強度と相関しています。

コンクリート構造物の強度試験方法を理解したところで、私たちの世界の構造物の品質を保証するためにそれがどのように適用されるかを見てみましょう。

古い橋梁では、荷重要件の増加により、コンクリート強度試験が必要になることがあります。このような場合、既存の構造物からコアを取り出し、実験室でテストして、構造物が当初の設計よりも高い荷重に耐えることができるかどうかを判断します。

より破壊的でありながら非常に正確なin-situコア試験と、非破壊的だが精度は低いSchmidtハンマー試験の間には、Windsorプローブがあります。この試験では、プローブをコンクリート表面に打ち込み、浸透深さを測定してコンクリートの強度を決定します。

JoVEの硬化コンクリートの圧縮試験の紹介をご覧になりました。これで、コンクリートのコア試験とシュミットハンマー試験について理解できるはずです。

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