WO1995001564A1 - Method for detecting changes of property of rubber element - Google Patents

Description

明細書 発明の名称

ゴム体の性状変化の検出方法

技術分野

本発明は、 ゴム体及びゴム支承のゴム体の形状若しく は 寸法変化、 応力歪状態の変化又は劣化等の性状変化を検出 する方法に関する。

建築物等の構造物に対する支承には、 ゴム体と補強体と を具備するゴム支承が用いられている。 このようなゴム支 承は一般に構造物の下部に配される結果、 ゴム支承は長期 に亘つて構造物の荷重を受けると共に地震等による剪断応 力をうける一方、 老化等のため徐々に劣化して行く。 一定 以上の劣化が生じた場合にはこれを交換する必要があるが ゴム支承のゴム体の劣化の程度は、 従来では、 目視による ゴム体の全体の形状変化、 寸法変化若しく はゴム体の亀裂 若しく は剥離等の観測又は歪ゲージ、 超音波若しく はメ ジ ヤーによる計測器によつて知るようにしている。

ところでゴム支承は上述のように一般に構造物の下部に 配されるため、 目視によるそのゴム体の観測は、 検査員が 構造物の下部に入つて行わなければならない等極めて困難 であり、 またその観測は経験と勘に頼らざるを得ず、 観測 結果がばらつ く虞を有し、 一方、 上述のような計測器よる ゴム体の観測は、 寸法変化を伴う場合には一応の結果を得 るこ とができるが、 寸法変化を伴わない場合には、 所望の 結果を得るこ とができない。 また、 供用期間中におけるゴ ム支承の支持性能は、 当該ゴム支承を構造物間から取り外 すか、 または構造物間に据え付けたゴム支承と同一材質の ゴム支承試験体を別途作成しておき、 所定期間経過後に'当 該ゴム支承試験体に一定の軸力をかけて力学試験を行なう か、 など構造物間に据え付けられたまま供用されているゴ ム支承の支持性能をモニタ リ ングする こ とは不可能であつ このよ うな問題はゴム支承のゴム体自体に生じる もので はな く 、 一般に天然ゴム及び合成ゴム等の材料からなる種 々のものに適用されるゴム体においても同様に生じ得るの である。

本発明は、 前記諸点に鑑みなされたものであって、 その 目的とする と ころは、 寸法変化を伴わない場合でも、 確実 に劣化の程度を観測する こ とができ、 また、 ゴム支承のゴ ム体の場合には、 観測に際して検査員が構造物の下部に入 る必要がなく 、 遠隔的に確実に劣化の程度を知るこ とがで きるゴム体の性状変化の検出方法を提供する こ とにある。

発明の開示

本発明によれば前記目的は、 ゴム体の電気的イ ンピーダ ンスを測定し、 この測定結果からゴム体の性状変化を検出 する方法によって達成される。

また、 本発明によれば前記目的は、 ゴム体と補強体とを 具備するゴム支承において、 当該ゴム支承のゴム体の電気 的イ ンピーダンスを測定し、 この測定結果からゴム支承の ゴム体の性状変化を検出する方法によっても達成される。

こ こで、 補強体が金属製である場合、 この補強体を電極 と して用いてゴム体の電気的ィ ンピーダンスを測定しても よく 、 また、 ゴム支承が更に、 ゴム体の対向する両端面の それぞれにフラ ンジプレー トを具備している場合、 このフ ラ ンジプレー トを電極と して用いてゴム体の電気的ィ ンピ 一ダンスを測定してもよい。

本発明によって検出し得る性状変化と しては、 寸法変化、 . 応力歪状態の変化又は劣化等を含み、 特に劣化を挙げるこ とができる。

本発明における被測定物であるゴム体の材料と しては、 天然ゴム又は合成ゴムのいずれであってもよ く 、 更にはこ れらを混合したものであってもよい。 耐震、 免震、 制振装 置に適用されるゴム支承の場合、 ゴム体には高減衰ゴムが 用いられる場合があるが、 このような高減衰ゴムからなる ゴム体に対しても本発明方法は好ま しく用いることができ る。 耐震、 免震、 制振装置に適用されるゴム支承は、 必要 によりゴム体の中心に更に鉛プラグが配されて形成される が、 このような鉛プラグ入りのゴム支承に対しても本発明 方法を好ましく適用し得る。

本発明においては、 性状変化を検出すべきゴム体を挟ん で電極を配置する。 そしてこの電極間に、 例えば 2 0 0 k H zの電圧を加え、 このときの電流値とからゴム体の電気 的イ ンピーダンスを測定する。 こ こでゴム体の性状変化、 例えば内部歪の生起に対応してその電気的ィ ンピーダンス が変化し、 而してこの測定結果からゴム体の性状変化を検 出するこ とができる。

以上のように本発明によれば、 寸法変化を伴わない場合 でも、 確実にゴム体の劣化の程度を観測することができ、 また、 ゴム支承の場合には、 観測に際して検査員が構造物 の下部に入る必要がなく、 遠隔的に確実に劣化の程度を知 るこ とができる。

以下本発明を図に示す実施例を参照して説明する。 なお、 本発明はこれら実施例に何等限定されないのである。

図面の簡単な説明

図 1は、 本発明方法の説明のための実施例 1に用いられた ゴムシ一 卜の平面図である。

図 2 は、 実施例 1 での測定方法を説明する正面図である。 図 3 は、 実施例 1 でのゴムシ一 卜の変位と電極間のィ ンピ 一ダンスとの関係の測定結果である。

図 4 は、 実施例 1でのゴムシー トへ付加した力と電極間の イ ンピーダンスとの関係の測定結果である。

図 5 は、 実施例 1 でのゴムシー 卜の変位とゴムシ一 トへ付 加した力との関係の測定結果である。

図 6 は、 実施例 1 での時間経過と電極間のィ ンピ一ダンス との関係の測定結果である。

図 7 は、 実施例 1での伸びと厚さ との関係の測定結果であ る。

図 8 は、 本発明方法の説明のための実施例 2 に用いられた ゴム支承の断面図である。

図 9 は、 実施例 2でのゴム体に生じる鉛直変位とゴム体へ の鉛直力との関係の測定結果である。

図 1 0 は、 実施例 2でのゴム体に生じる鉛直変位と内部鐧 板間のィ ンピーダンスとの関係の測定結果である。

図 1 1 は、 実施例 2でのゴム体への鉛直力と内部鋼板間の ィ ン ピーダンスとの関係の測定結果である。

図 1 2 は、 実施例 2での時間経過と電極間のィ ン ピーダン スとの関係の測定結果である。 図 1 3は、 本発明方法を適用し得るゴム支承の他の例の断 面図である。

実施例

実施例 1

被測定体と して図 1に示すような J I S (K 6 3 0 1 ) 1号型のダンベル状のゴムシー ト 1を準備した。 ゴム体と してのこのゴムシー ト 1は、 全長 L = 1 2 0 mm、 狭幅 gj5 の長さ 1 = 4 0 mm、 広幅部の幅 W= 2 5 mm、 狭幅部の 幅 w = l 0 mm及び厚み t = 2 mmであった。 次に図 2に 示すよ う に、 ゴムシー ト 1の両側に、 直径 5 mm、 厚さ 1 mmの銅板からなる電極 2及び 3を当て、 ポリエチレンの 板 4及び 5でこれを挟み付けて保持した。 このゴムシー ト 1に、 温度 2 5 °C、 変形速度 1 O mmZm i n、 押力巻 = 3の条件下で、 矢印 A方向 （長さ方向） に伸び力を、 伸び 率 （ 1 0 0 % = 5 0 mni) が 0 % _ 2 5 %— 0 %— 5 0 % — 0 %— 7 5 %— 0 %— 1 0 0 %— 0 %となるように、 4 回繰返して加え、 同時に電極 2及び 3に周波数 2 0 0 k H zの電圧を加えた。 測定結果を図 3乃至図 6に示す。

ここで図 3はゴムシー ト 1の変位と電極 2及び 3間のィ ンピ一ダンスとの関係の測定結果を、 図 4はゴムシー ト 1 へ付加した力と電極 2及び 3間のイ ン ピーダンスとの関係 の測定結果を、 図 5はゴムシー ト 1 の変位とゴムシー ト 1 へ付加した力との関係の測定結果を、 図 6 は時間経過と電 極 2及び 3間のィ ンピーダンスとの関係の測定結果をそれ ぞれ示す。 なお、 測定器と しては、 L Fイ ン ピーダンス · アナライザ （横河ヒユー レツ ドパッ カー ド製モデル 4 1 2 9 A ) を使用 した。

図 6に着目する と、 0 %— 2 5 %— 0 %— 5 0 %— 0 % 一 7 5 % - 0 % - 1 0 0 %— 0 %の伸び力の付加に対応し てイ ンピーダンスが a — b— c — d— e — f — g— h— i と変化しているこ とが判り、 またイ ンピーダンス c、 e、 g及び i のそれぞれが元のイ ン ピーダンス a より も大き く 、 かつ伸び力の付加回数の増大に対応してイ ン ピーダンス c 、 e、 g及び i と徐々に増加しているのが判る。 したがって これらから元のィ ン ピーダンスからのィ ンピ一ダンスの変 化を検出する ことにより、 ゴムシー ト 1への伸び力の付加、 換言する とゴムシ一 ト 1の内部歪の発生を検出する こ とが でき、 またイ ン ピーダンスの増加量を検出するこ とにより、 繰返しの内部歪の生起に起因するゴムシー ト 1の劣化の程 度を検出する こ とができる。 イ ン ピーダンス b、 d、 f 及 び hのこの大きな変化は、 伸びによるゴムシー ト 1の厚み の変化に基づく ものと思われる。 参考と して図 7 に伸びと 厚さ との関係の測定結果を示す。

実施例 2 図 8に示すようなゴム支承 1 0を準備した。 ゴム支承 1 0は、 円盤状の上下連結鋼板 （上下フラ ンジプレー ト） 1 1及び 1 2 と、 円柱状のゴム体 1 3 と、 ゴム体 1 3内に埋 め込まれた補強体と しての円盤状の 3枚の内部鋼板 1 4、 1 5及び 1 6 とを具備している。 ゴム支承 1 0の内部鋼板 1 4 と 1 5 とにそれぞれリー ド線をねじ止めし、 このリー ド線を外部に引き出し、 内部鋼板 1 4 と 1 5 とを電極とし た。 そして温度 2 3 °Cの条件下で、 矢印 B方向 （鉛直方向） に、 面圧 4 0 k g f / c mm 2、 荷重 4. 4 6 t o n f の 一様な静的圧縮力を 3回繰返して加え、 同時に内部鑭板 1 4及び 1 5間に周波数 1 0 0 k H zの電圧を加えた。 測定 結果を図 9乃至図 1 2に示す。

図 9はゴム体 1 3に生じる鉛直変位とゴム体 1 3への鉛 直力との関係の測定結果を、 図 1 0はゴム体 1 3に生じる 鉛直変位と内部鋼板 1 4及び 1 5間のィ ンピーダンスとの 関係の測定結果を、 図 1 1はゴム体 1 3への鉛直力と内部 鋼板 1 4及び 1 5間のイ ンピーダンスとの関係の測定結果 を、 図 1 2は時間経過と内部鋼板 1 4及び 1 5間のイ ンピ 一ダンスとの関係の測定結果をそれぞれ示す。 なお、 測定 器と しては実施例 1 と同様のものを使用した。

図 1 2に着目すると、 0— 4. 4 6 t o n f - 0 - 4. 4 6 t o n f - 0 - 4. 4 6 t o n f — 0の 3回の繰返し 圧縮荷重に対応してイ ンピーダンスが a — b — c — d — e 一 f 一 gと変化していることが判り、 また圧縮荷重の減少 時のィ ンピーダンスの変化が少ないことが判る。 したがつ てイ ンピーダンスの変化を検出する こ とにより、 ゴム体 1 3への鉛直力の付加、 換言するとゴム体 1 3の内部歪の発 生を検出することができ、 また、 イ ンピーダンスの変化回 数を積算等することにより、 繰返しの内部歪の生起に起因 するゴム体 1 3の劣化の程度を検出することができる。 こ の結果リ ー ド線を遠隔地、 例えば監視室等に導いてこ こで イ ンピーダンスの変化を監視するこ とにより、 容易にゴム 体 1 3の劣化の程度を知ることができる。

なお、 本発明方法は、 上記のようなゴム支承 1 0の他、 例えば図 1 3に示すような、 ゴム体 5 1 と、 ゴム体 5 1内 に埋め込まれた補強体としての一枚の内部鋼板 5 2 とから なるゴム支承 5 3に対しても、 例えばそのゴム体 5 1の端 面 5 4 とこれに対向する他方の端面 5 5 とに電極をそれぞ れ取り付けるこ とにより適用し得る。

Claims

請求の範囲

( 1 ) ゴム体の電気的イ ンピーダンスを測定し、 この測 定結果からゴム体の性状変化を検出する方法。

(2) ゴム体と補強体とを具備するゴム支承において、 当該ゴム支承のゴム体の電気的ィ ン ピーダンスを測定し、 この測定結果からゴム支承のゴム体の性状変化を検出する 方法。

(3 ) 補強体が金属製であり、 この補強体を電極と して 用いてゴム体の電気的ィ ンピーダンスを測定する請求項 2 に記載のゴム支承のゴム体の性状変化を検出する方法。

(4) ゴム支承が更に、 ゴム体の対向する両端面のそれ ぞれにフラ ンジプレー トを具備しており、 このフラ ンジブ レー トを電極と して用いてゴム体の電気的ィ ンピーダンス を測定する請求の範囲 （2) に記載のゴム支承のゴム体の 性状変化を検出する方法。