硬化コンクリートの圧縮試験

すぐにコンクリートは混合、フォームに配置、水和プロセスが開始されます。水和プロセス、水溶液中のイオンの飽和状態につながる水でセメントの溶解から始まります。セメントの主な成分は、リン酸三カルシウム ケイ酸塩 (C₃S、約 45-60%)、カルシウム ケイ酸塩 (C₂S、15-30%)、アルミン酸塩リン酸三カルシウム (C₃A、6-12%) とリン酸四カルシウム aluminoferrites (C₄AF、6 ~ 8%)。水の存在下で次の主な反応が発生します。

水分補給を開始したカルシウム sulfoaluminate 水和物 (エトリンガイトの針状構造) 急速に後の開発を開始。数時間以内水酸化カルシウムの大規模な柱状結晶とケイ酸カルシウム水和物の小さな繊維状結晶が表示され、水とセメント間のスペースを埋めるために始めます。最終的には、エトリンガイト結晶アルミネートアウインの水和物に分解可能性があります。ケイ酸カルシウム水和物の (CSH) 構造範囲から不完全結晶非晶質、固体水和セメント ペースト量の 50-60% を占めているし、巨大な表面積 (100-700 m²/g) を持っています。CSHs は、共有結合とイオンだけでなく、複雑な構造の内で (~ 35%) を接合 van der waals 力 (~ 65%) の接着からその強さを派生します。

材料の観点からコンクリートの強度に大きく影響する要因は次のとおりです。

1. 調合低いほど、水セメント (w/c)質量比、圧縮強度が高い (f'_c)、引張強度 (f_t) とヤング率 (E)。セメント骨材、グラデーション、表面の質感、形状、および凝集体の剛性の比などの他の要因は、二次的な影響を示しています。
2. セメントの種類水和プロセスの速度はセメント粒子の細かさに大きく依存します。高い初期強度が必要な場合、はるかに高い品位に基盤となっている普通セメント (タイプ 1) は、タイプ 3 のセメントを使用する一般的です。
3. 硬化強度に大きく影響する別の要因は温度、湿度、コンクリートが硬化します。一般的なより高い温度・湿度、早くの水和。たとえば、それは 70% を得るために蒸気で約 140 の ° F の温度でプレストレスト コンクリート部材を治すために共通または指定した強度の高い鋳造の 1 日以内。
4. 均一性と統合これらの特性は、ミックスとどれだけうまくそれが圧縮された最初の均一性を参照してください。弱いゾーンまたは大規模な空気の欠如ボイド (貧しい統合) と均一性コンクリートの存在明らかに残りの同じ他のすべての変数と、強度を増やす必要があります。

テストの観点からのコンクリートの強度に大きく影響する要因は次のとおりです。

1. 水分条件湿潤剤の標本、強度が高い。
2. 読み込み面のあらさ表面の粗い、強度が高い。
3. 荷重率高速の読み込み、ほどの強さ。
4. 養生温度および湿度高い温度と湿度の標本は、強度が高いテスト前に格納されていた。
5. 最後の拘束頭の読み込みの種類試験片の上の応力分布に影響します。頭を読み込む理想的なテストが「ブラシ プラッテン」ただし、頭をロードのこのタイプは、製造する高価な再現性が問題。鋼ヘッド、通常使用されますが、その剛性が明らか高い強みに 。キャッピングの試料間でより均等にストレスを分散する化合物の使用はこの問題の多くを改善しました。
6. 試験機の種類試験機はハードとして分類できます (非常に堅い) または (リジッド) 以下、剛性面でのソフト。ソフト ・ マシーン次応力-ひずみ曲線の良い標本が失敗します。ただし、追加のストアド エネルギー リリース予定、高速き裂の進展、およびこうして低い見かけの強さに 。
7. 試験片の形状アメリカ合衆国のシリンダー (12"高、伝統的直径 6」ですが、最近 4"× 8"のもの) が使用されます。ヨーロッパ、キューブ (6"6" またはより小さい) を使用します。シリンダー強度キューブ強さの比は、コンクリート強度が増加するにつれて減少、キューブの供試体の強度が約 1.25 円柱よりも大きいことはしばしば想定します。シリンダー テスト、長さ径比 (1/d) はまた測定された強度を影響します。標準的なシリンダーは、2.00 の l/d の比率および他の比の補正係数を見つけることができます。

圧縮強度試験は、油圧試験機で実行されます。このマシンは、単純な油圧ポンプが搭載されて我々 は他の研究所で使用している万能試験機とは異なる。この試験機は、圧縮でのみ動作し、比較的短いストロークがあります。負荷能力は非常に高く、圧縮試験 (300,000 ポンドまたは 300 キープ以上) 高強度をテストするためにコンクリート、12 インチ シリンダー 28.2 インチ²の領域があるし、コンクリート強度の実用的なアプリケーションで最大 20 ksi の範囲します。コンクリートのこのタイプは、少なくとも 600 の容量を持つマシンのキープを必要があります。

ヤング率とポアソン比の測定を compressometer を活用しました。このデバイスは、圧縮試験時コンクリート シリンダーでインストールされ、縦方向の両方を測定し、変形をフープに使用されます。縦方向のダイヤル ゲージを使用して、ストレスとの組み合わせでヤング率の計算に使用されている縦ひずみを計算します。縦のストレス フープ応力の比は、戻ってポアソン比を計算する使用できます。どちらのヤング率とポアソン比は有効な唯一の低レベルの負荷 (究極の確かに未満 40%) でコンクリートの微視割れは、究極の約 30% で開始され、コンクリートの挙動周り明確に非線形の始まり究極の 60%。コンクリート亀裂成長のための方法の動作が開始されますよう、ポアソン比が意味を失うこのポイントの後 (つまり、ポアソン比がマイナスになる)。

シリンダー テストは、サイトに配信されるコンクリートの品質を特定するのに役立ちます、このテスト教えていませんその場でコンクリート強度のです。サイト上のシリンダーをも硬化は、非常に信頼性の高い結果を提供しません。その結果、最後の 40 年にわたってその場でコンクリート強度を評価するために経済的な非破壊検査 (NDT) 技術の開発に多大な努力がずっとあります。2 つのより一般的な初期の技術は、シュミット ハンマーとウィンザー プローブを使用しています。これらのテクニックは、適切なキャリブレーション手順の強度に関連することができます表面硬度テストの例です。

シュミット ハンマーは、表面で鋼重を撃つし、その反動を測定する簡単なスプリング作動デバイスです。特定の組み合わせのデバイスの適切な校正は、信頼性の高い結果が得られます。実行に数秒だけかかる、このテストは 1 つ以上の鋳造シーケンス間でコンクリートの一貫性を測定する非常に効率的な方法です。

ウィンザー プローブは、一方では三角パターンでコンクリートに 3 つのプローブを撃つと平均浸透を対策粉作動の銃です。シュミット ハンマーと同様に、特定の組み合わせに校正も信頼性の高い結果を得るために重要です。ウィンザー プローブは、プローブは、削除する必要があります正確には非破壊、および表面のコンクリートのパッチします。深さとこれらのパッチの範囲は小さいので修理が主要な問題ではないです。多数の新しいより洗練されたデバイスと今日を使用して、その場でコンクリート強度を特徴付ける技術がありますが、これらのメソッドが本研究室の範囲を超えています。

圧縮試験

1. コンクリート シリンダーをストレージ領域から削除または硬化の部屋、および表面乾燥したシリンダー。
2. このテストでは、6 本のシリンダーを選択し、それぞれの円柱の直径を測定します。
3. シリンダーの両端を可能な限りレベルを確認します。シリンダーの上部がおそらくない非常にフラット、1 つ (a) 表面の凹凸を取り外して、シリンダーの両端にアスファルト キャップをキャストにメイソンのラビング石コンクリート シリンダー端を挽くまたは、(b) 各端にネオプレンのエンド キャップを配置する必要があります。このメソッドはこれまでで最も簡単なこの演習でネオプレン エンド キャップを使用します。しかし、このテクニックを使用しても、主要な表面の欠点必要があります事前に削除します。
4. ゆっくりと連続的に圧縮荷重を適用最大負荷に達するまで。読み込み速度は、1 秒 (1 秒あたり 300 ポンド 150 ポンド) あたり 50 psi に 20 の psi の間する必要があります。負荷表示が遅く、最後に停止するときテスト中にシリンダーの障害が差し迫っています。シリンダーを粉砕するまで継続する圧縮荷重を許可します。シリンダーのエラーの種類を調べる。
5. 最大荷重を記録し、テスト各供試体の圧縮強度を確認します。

ヤングの弾性率を決定します。

1. シリンダー圧縮テストのいずれか、手順 2.2 に 2.10 円柱まわりの compressometer をインストールします。
2. 7 連絡先ネジ外します (上部ロック リング、下部ロック リング 3, 中間のリングに 2 の 2) ポイントが内側と同じ高さになるまで、リングの表面。
3. コンクリート供試体リングのセンターに検体を検索の上、compressometer を置きます。
4. 下のリングの下の 3 つの等しい長さブロックを配置します。ブロック (シリンダー) の長さを適切な高さを提供するために垂直にする必要があります。
5. 手 - 低いロック リング 3 連絡先ネジと供試体に対して上部のリングの 2 連絡先ネジを締めます。
6. 手-軸方向ひずみダイヤル ゲージの垂直ステムを中間リングの 2 つの部分の中間に位置すること中間リング 2 連絡先ネジを締めます。
7. 2 スペーサー棒を削除します。
8. 下のリングの下から 3 つの金属ブロックを削除します。
9. 完全に伸ばした位置に近い幹と軸ひずみのダイヤル ゲージをゼロします。
10. 完全にプッシュの位置に近い茎と正反対のひずみのダイヤル ゲージをゼロします。
11. 約 10,000 ポンド、約 60,000 ポンドまでの手順における荷重シリーズを適用します。各荷重ステップで縦とフープの変形を記録します。

シュミット ハンマーのデモ

1. コンクリート床スラブの 2 フィート x 2 フィート グリッドをマークすると、コンクリートの表面は滑らかな、乾燥したと少なくとも 4 インチ (102 mm) を選択 10 フィート × 10 フィートの面積をカバーする厚い。
2. 各グリッド ポイントで実施し、手順 3.3 3.4 に与えられた、シュミットのリバウンド ハンマーのテストを記録します。
3. ハンマーは、テストに使用することができます、前に、テストの位置にピストン ハンマーからリリースする必要があります。ピストンが拡張されていない場合は、硬い表面に対するピストンの端に配置し、表面に対してしっかりとシュミット ハンマーを軽く押します。クリックを聞くが、ピストンをテスト位置に拡張されます。
4. 軽く押して、テストするコンクリートの表面をリバウンド ハンマー。リバウンド ハンマーにピストンを押したときは、ガタガタ音を聞くまで難しくプッシュし続けます。しっかりとコンクリート表面に押しつけ、規模でリバウンド数を読むリバウンド ハンマーを保ちます。
5. 平均値と測定値のセットの標準偏差を計算します。

圧縮シリンダーは約 45 度の傾斜面に沿って失敗する傾向があった。この機能は、(シリンダーの破砕) 純粋な圧縮でもではなく、せん断力、引張応力を分割することによってより正確に障害に追い込まれたことを示します。

圧縮試験結果は、測定領域によって (P_max) に最大測定の荷重で除して計算されます。圧縮強度値は、それらのどれものなかから 500 psi 未満の値の結果、3 つのシリンダー テストの平均値として取得されます。

ヤング率とポアソン比は、横ひずみを応力-ひずみ曲線の初期勾配と縦の比から取得されます。ヤング率の値は頻繁として取られる、ポアソン比 0.12 0.2 と異なります。

シュミット ハンマーの測定値の平均は 1.3 の標準偏差で 32.4 だったこれらの結果は、許容し、並列にシリンダー検査校正による 4650 psi にその場でコンクリートを求めた。

コンクリート シリンダー圧縮試験は、測定のヤング率、ポアソン比とコンクリートの非破壊検査測定のデモンストレーションだけでなく、行った。 この実験演習で実施するようなシリンダー テストから圧縮強度試験の結果、比較的簡単に許容される変動の結果を行い。 ポアソン比およびヤング率の測定はするのには、困難であり実験的方法論ではなく圧縮強度から経験的な方式によって、これらのプロパティは多くの場合計算。

記載型の圧縮試験は、コンクリート構造物の強度増加を監視に使用されます。 28 日で結果は離散の仕様を満たす必要がありますが、一般に、テストの仕様を会議や特定のメンバーの強さをチェックの特定の目的だけで実行しません。これらのテストの主なアイデアは、プロジェクト全体の寿命を介して配信コンクリートのすべての品質を監視することです。

シリンダー テストのもう一つの一般的なアプリケーションは、既存の構造から抽出されたコアをテストすることです。これらのケースでは、目的は、構造が当初の設計よりも高い負荷を運ぶことができるかどうかを決定するためです。 1 つの例は、古い橋、増加トラック負荷が橋が新しい荷重の組合せ (車軸と車軸間隔、たとえばあたりの重量) に評価される必要があるまたは犯罪捜査で障害が発生した後必要があるを除外するには特定の故障モード。