JP2012528962A - 輸送用のコイルの形態の繊維補強された鉄筋 - Google Patents

Abstract

合成鉄筋は、樹脂で浸透された被覆部の反対側において、内側粗紡の周りを被覆された少なくとも1の粗紡の、第1及び第２の螺旋形の被覆部を有する一連の内側粗紡から形成される。鉄筋構造が形成されることで、形成された鉄筋が、巻回可能なように十分なねじれ曲げを許容し、これにより、鉄筋の長さに対して直角に、軸の周りを数回続けて被覆され、鉄筋のコイルを形成する。鉄筋は、垂直回転軸のまわりの一連のポストによって形成された、回転する巻線フレームへと送られる。フレームが離れた位置へとコイルを輸送するために、取り除かれるが、コイルは適所に保持される。離れた位置では、コイルは巻線フレームと類似するものに置かれる。また、鉄筋は、コイルから引かれ、必要とされる長さに切断される。
【選択図】 図１

Description

本発明は繊維補強された鉄筋(reinforcing bar)、すなわち「鉄筋(rebar)」の製造方法に関する。

本明細書で用いられる「鉄筋」という用語は中空、すなわち管状である棒及びロッドを含むことを意図する。その外面は円形断面であることが好ましいが、必ずしもそうである必要はない。
ロッドは比較的短い要素を含む任意の長さであることが可能であるので、時に「ボルト」と称されることもある。

建築、海洋、採鉱及びその他における繊維強化プラスチック(FRP)のロッドの使用は長期にわたって増加している。これはFRPが以下の多くの利点を有するためである。その利点とは例えば、(化学物質又は海水による)非腐食性、非金属性(又は非磁性)及び非導電性であること、スチールの補強されたロッドの約2から3倍の引張強度を有すると共にスチールの補強されたロッドの4分の1の重さであること、スチールロッドに比べて、コンクリート又は岩石とより適合する熱膨張率を有すること等である。鉄筋のほとんどは引き抜き成形法により作られ、線形又は均一の外形を有する。従来の引き抜き成形法とは、補強材(例えば、繊維又は単繊維)の束をソースから引っ張ること、補強材を開放タンク内の樹脂浴を通過させることにより、繊維を湿らせると共に(好ましくは熱硬化可能なポリマー樹脂で)浸透させ、樹脂で湿り樹脂が浸透した束を成形型から取り出して繊維束を整列させると共に正確な断面構造にさせること、そして単繊維上の張力を維持すると同時に、樹脂を型内で硬化させることである。繊維は、引き抜き成形法の間に切断されたり或いは刻まれたりすることなく完全に伸びているため、結果としてできた製品は通常、縦方向(すなわち単繊維が引っ張られる方向)の非常に高い抗張力を有する。例示的な引き抜き技術は、米国特許第3,793,108号(Goldsworthy)、米国特許第4,394,338号(Fuwa)、米国特許第4,445,957号(Harvey)及び米国特許第5,174,844 号(Tong.)に記載されている。

FRPの均一な特性又は線形のロッドにより、様々な産業上の利用において複数の利点がもたらされる。ロッドは耐腐食性であり、高張力を有し、重量を減少させる。過去において、ねじ切りされたスチールロッドまたはボルトは、工学的プラクティスにおいて広く使用されてきた。しかしながら、スウェーデンで行われたモルタルでグラウトされたスチールボルトの長期的な観察によると、グラウト材料の質は観察対象の50%において十分ではなく、より多くのボルトが深刻な腐食に見舞われていたことがわかった(Hans K. Helfrichによる文献参照)。スチールボルトとは対照的に、FRPボルトは耐食性を有すると共に一時的な支持及び内巻きに同時に用いられることができる。また、FRPロックボルトを用いたトンネルの履工1回に掛かる工事費は、従来の場所打ちコンクリートを用いたトンネルの履工の費用よりも33%から50%安い(Amberg Ingenieurburo AG,(チューリッヒ)の文献参照)。このFRPロックボルトのシステムは耐久性を有すると共に、構造体をその耐久期間の間に、内巻きの一部として支持する。さらに耐海水性により、FRPボルト及びアンカーは、水辺(例:陸上又は海上の堤防)におけるコンクリート構造体を補強するための優れた解決法として証明されていて、一般的に、繊維ガラスロッド／ボルトは、既に重要な隙間（ニッチ）製品であり、鉱業及び建設業にとってより重要な製品である。これらの産業で決定的に必要とするものは、費用対効果の優れた長期的な信頼性をもたらす構造補強である。合成鉄筋はほぼ永久的に持続するため、これらの産業にとって修復及び維持に掛かる費用を削減することが重要である。

採鉱産業は採鉱シャフト又はトンネルのルーフボルト用の合成ロッドを必要とする。これらのロッドは通常手で持ち運びされると共に採鉱トンネルの頭上に設置される装置である。このため、繊維ガラスロッドが、現在幅広く用いられているスチール鉄筋の4分の1の重量であると共に強度はその2倍であるという点において有益であり、繊維ガラスロッドは、また、鉱山装置において損傷を与えない。例えば橋、道路、堤防及び建造物等の建設業界において、スチール鉄筋を用いた補強は、幅広く用いられており、ほとんどのスチール鉄筋は耐用年数の数年後に腐食している。一般に、スチール鉄筋を用いた構造体は一定期間後、しばしば破壊される。したがって、近年、建設業界で耐食性を有する合成鉄筋の使用が増加している。

非均一の特性又は非線形のねじ切りを有するロッドもまた、様々な産業上の利用において必要とされる。例えば、ねじ切りされたFRPロッド及び関連するナットは、採鉱産業においてはロックボルトシステム(例:トンネルのルーフボルト)として、建設業界においてはねじ切りされた補強鉄筋構造体(例:架橋工事)として、また海洋構造体で堤防のボルトシステムとして用いられている。

現在の鉱業技術によるねじ切りされた合成ロッドは2つの種類からなる。
(1)外面に切削ねじを有する引き抜き成形されたロッド
(2)芯の外側がねじを形成するように成型されたプラスチック材料と共に繊維の粗紡の芯を有する引き抜き成形されたロッド

種類(1)において、完全に硬化した後の合成鉄筋の表面を機械加工することの問題点は、表面の深い所にある繊維が断片に切断されていることである。繊維は短い長さに切断されると、その高い抗張力の利点が失われてしまう。そしてねじの強さは、繊維のせん断強さよりも非常に小さい硬化した樹脂のせん断強さに依存する。したがって、鉄筋のねじが芯から失われるため鉄筋は張力を受けた状態で用いられることはできなかった。鉄筋は特別に設計されたナットを用いる。このナットは、鉄筋上に負荷がかけられた場合、鉄筋を圧迫して保持強度を与えるものである。鉄筋にねじ切りされたナットは、ナット及びねじ表面の間のたるみを張るのに十分な抵抗力を有している。したがって、ナットは前もって引っ張る必要なく、用いられる。

種類(2)において、鉄筋は繊維ガラスの粗紡の芯及びねじ表面をモールド成形されたプラスチックを有している。この鉄筋は少量の縦方向の負荷に耐えることのみ可能である。これは、成型されたプラスチックにより形成されたねじが、縦強度を有する繊維ガラスの補強に欠けているためである。例えばMarshall Industries Composites IncのC-BARカタログ(1996年)に示される他の鉄筋は、繊維補強されたポリエステルの芯及びウレタンで修飾されたビニルエステル外皮の合成であり、鉄筋の表面にねじ特性を有さない。

米国特許第3,793,108号(Goldsworthy) 米国特許第4,394,338号(Fuwa) 米国特許第4,445,957号(Harvey) 米国特許第5,174,844 号(Tong.)

本発明の目的の一つは、繊維補強された樹脂から形成された鉄筋を形成するとともに輸送するための方法を提供することである。

本発明の第１の態様によれば、鉄筋を供給する方法が提供され、該方法は、浸透された樹脂により統合された構造を形成するために、一般的に鉄筋に対して縦方向に配列された繊維補強された粗紡、及び粗紡に浸透された樹脂から鉄筋を形成する工程と、鉄筋のコイルを形成するために、形成された鉄筋をコイルで巻く工程を備え、該鉄筋は、鉄筋の長さに対して直角に、軸の周りを数回続けて被覆され、方法はさらに、コイルにおける鉄筋を保持するために保持部材を適用する工程と、離れた位置に鉄筋のコイルを輸送する工程と、離れた位置にて、コイルから鉄筋を取り外す工程と、コイルの長さよりも短い所望の長さに鉄筋を切断する工程を備える。

好ましくは、鉄筋を形成する工程は、鉄筋に対して縦方向に配列された、補強繊維の一連の内側粗紡を提供する工程と、浸透された樹脂で内側粗紡の周りを被覆された少なくとも１の粗紡の、少なくとも１の螺旋形の被覆部又は複数の被覆部を提供する工程を備え、該樹脂は、内側粗紡及び少なくとも１の被覆部の両方に浸透された状態であり、これにより、浸透された樹脂で統合された構造を形成する。

好ましくは、鉄筋を形成する工程は、鉄筋に対して縦方向に配列された、補強繊維の一連の内側粗紡を提供する工程と、被覆の第１方向において内側粗紡の周りを被覆された少なくとも１の粗紡の、第１の螺旋形の被覆部又は複数の被覆部を提供する工程と、浸透された樹脂で被覆の第２の反対方向において内側粗紡の周りを被覆された少なくとも１の粗紡の、第２の螺旋形の被覆部又は複数の被覆部を提供する工程を備え、該樹脂は、内側粗紡及び被覆部の両方に浸透された状態であり、これにより、浸透された樹脂で統合された構造を形成する。

好ましくは、鉄筋は、鉄筋の長さの少なくとも大部分に沿って延出する外面を有し、該外面において、内側粗紡は第１及び第２被覆部又は複数の被覆部との間に、その部分を有し、該第１及び第２被覆部又は複数の被覆部は、硬化中に、被覆部又は複数の被覆部によりかけられた張力によって、外側に露出するとともに隆起しており、鉄筋の外面の構成要素を決定する隆起した部分は、このように起伏を有すると共に、材料が補強されるように噛み合うよう露出され、これにより補強される材料及び内側の粗紡の間の縦負荷を移動させる。

好ましくは、樹脂が内側の粗紡及び被覆された粗紡の外面上に露出している。

好ましくは、外面部分が、樹脂の外面に取り付けられた、接着した外部滑り止め要素を含まない。

好ましくは、外面部分において、内側の粗紡及び被覆された粗紡が外圧を受けない一方で樹脂が硬化されることにより、樹脂は硬化するにつれ、外面の形状が内側の粗紡及び被覆された粗紡の形状によってのみ決定される。

好ましくは、鉄筋の直径は、０．３７５インチから１．２５インチまでの範囲であり、より好ましくは、０．５インチ又は０．７５インチから１．２５インチまでの範囲である。１．００インチまでの鉄筋は、一般的であり、本発明において巻回することができ、１.２５インチまでの鉄筋もまた使用される。

好ましくは、樹脂はビニルエステル樹脂である。しかし、他の樹脂も使用することができる。

好ましくは、粗紡はＥガラス（E glass)から形成される。しかし、他のガラス補強材も使用することができる。さらに、アラミドまたはカーボン、バサルト繊維または任意の有機繊維も使用することができる。

好ましくは、少なくとも1つの被覆部の被覆の数は、被覆の間の間隔が、１．０から２．０被覆／インチの範囲内であるようになっていて、これにより、ねじれや曲げによる損傷から鉄筋を守る。好ましくは、樹脂の粗紡に対する比率は、繊維含有量が重量の約70%であるようになっている。しかし、他の比率を使用することができる。

好ましくは、鉄筋には典型的に50未満の低い弾性係数を有する。

好ましくは、鉄筋でのねじれが、損傷なく、７フィート未満の曲率半径を許容するように、被覆部が配される。

好ましくは、鉄筋は支持構造体の内側にて巻き取り機において巻回される。

好ましくは、支持構造体は、軸と平行のポストを有する軸の周りの円形に配列された一連のポストを含む。しかしながら、他のフレーム構造体を使用することができる。

好ましくは、鉄筋はガイドによって支持構造体の内部に供給され、鉄筋を内部へと進める運動により、軸周りの指示構造体を回転するように作動する。

好ましくは、支持構造体は、保持ストラップがコイルに適用された後に、除去される。ポストを、上部鉄筋のそばに保持されることで、軸の周りの一連のポストによりフレームが形成される場合、このことが行われ、該鉄筋が除去されることで、ポストはコイルから離すことが可能である。

好ましくは、鉄筋がコイルから引き離される間、同様の支持構造体は、コイルを保持するために離れた位置で提供される。

鉄筋の以下の態様が提供されることにより、窮屈な半径で巻回可能となり、該窮屈な半径は、典型的には１２フィート未満の直径までのコイルの輸送を可能にするのに十分に小さい。
- 低剛性の鉄筋は、曲げるのにより少ない力(低い弾性係数)を必要とする。
- 樹脂の特性は、十分な伸長を可能とし、鉄筋の特性を損なわせないようにする。
- 繊維を共に束にしておくように設計された巻線構成。
-巻き取りを解く際、繊維が分割(バードケージ効果)を防ぐために、巻線は、また損傷させずに鉄筋でのねじれを可能にする。

合成鉄筋が可塑性により変形せず、これにより、一度、合成鉄筋が再び解かれると、合成鉄筋は完全に直線のままであることは注目すべきである。好ましくは、選択された鉄筋は、スチールより４〜５倍低い弾性係数を有する。スチールは典型的に207GPaに近いことで、約50GPa又はそれより低い係数を生じさせる鉄筋のパラメータの選択が好まれる。弾性係数は、このような鉄筋の標準的な測定値であり、標準的な検査技術によって測定される。より高い係数を有する鉄筋を使用することで、巻回がより困難である堅い鉄筋を提供する。

コイルの寸法は、積み込み可能である最大直径、および材質が巻回される最小直径により、決定される。したがって、典型的に、９フィートの最大コイル半径または１８フィートの直径は、幅広い負荷が許容される、いくつかの積み込み配向において使用され、コイルは、乗物の一側面での地表面近くから、乗物の反対面で許容される最大高さまで傾斜した配向で積み込まれる。したがって、ODは、積み込み要件により制限され、ＩＤは材質特性により制限される。12フットのコイルに関し、コイルは、コイルに垂直方向に輸送することができる。多数のコイルは、トラック(40000ポンド（ｌｂｓ）まで)で一列で並べて輸送されることができる。

鉄筋が、長さに切断された直線的な鉄筋として積み込まれる通常の積み込み方法を用いる場合、５３フィート以上の鉄筋の長さは、特別の許可を要求し、いくつかの場合においては、タンデムトレーラの配列が、いくつかの州及び地方において許可されていない輸送に用いられる。したがって、従来の方法で積み込まれた時、輸送費は、長い長さでは、非常により大きい。

典型的に、コイルは、多数の被覆部及び鉄筋のほぼ３００被覆の層を保持し、該鉄筋は、各コイル上で、１００００フィートまでの鉄筋である。このようなコイルは、５０００ポンド以上の重量であり、該コイルは、トラックの最大重量に至るまで装填される。

巻線完了後、輸送用に、3つの選択がある。
-コイルは適切なストラップで被覆され、巻き取り機で解放することができる。
巻き取り機と同様の構造である解き機（unwinder)にて後に置かれる。
-コイルは巻き取り機において保持される。また、鉄筋を有する全体の巻き取り機は、使用のための離れた位置へと輸送される。
巻回及び巻回を解くのは同一の巻き取り機である。
-マガジンは輸送のためのコイルの内部に位置し、積み込みのために鉄筋を適所に保持するために巻き取り機から解放される。
-離れた使用位置では、コイルは、手動で解くことができる、または内部コイル半径から巻回を解く機構により、解くことができる。

コイルが巻線フレームから取り除かれる場合、数々のポストを保持する上部の鉄筋は除去可能である。また、垂直ポストのそれぞれは、例えばヒンジで移動可能である。巻き取り機を実際に輸送することなく、積み込みのために、一旦、鉄筋が巻線され及び結びつけられると、鉄筋の束の除去が許可される。同様の巻き取り機が顧客に供給され、典型的に、巻き取り機は別々にして、容易に積み込むことができる。顧客は巻き取り機にコイルを置き、巻き取り機を閉じ、鉄筋の上部背面をボルトで締めて、積み込み用のストラップを切断する。

巻線中に、鉄筋はコイルに押し込まれるまたは引っ張られる。巻き取り機は、巻き取り機の回転を駆動するためのモータを有し、該巻き取り機は、コイルが重くなる場合、巻線力を提供する、又は鉄筋から押し力を減少するよう作動する。

図１は、本発明に係る鉄筋の一部の側面図である。 図２は、図１の２-２線に沿った断面図である。 図３は、図２の断面図と同じ断面図の拡大図である。 図４は、図１の４-４線に沿った断面図である。 図５は、図１から図４の鉄筋を巻くための巻取装置の等角図である。 図６は、図５の巻取装置の平面図である。 図７は、巻取装置からコイルを除去する場所において、コイルで巻回された鉄筋を示す図５の巻取装置の側面図である。

図１において示される鉄筋は通常(10)と表示される。鉄筋(10)は、鉄筋の長さの大部分に沿って延出する第1部分(11)と共に、鉄筋の長さの一部を延出させる第2部分(12)を有する。通常、鉄筋は連続的な構造で形成されているので、第1及び第2部分は交互に繰り返される。第2部分の長さは通常、主要部分(1)の長さと比較して短い部分のみを含むので、例えば主要部分の長さが12フィートであるとき、第2部分はたった6インチである。

鉄筋は樹脂材料(14)からのみ形成される。樹脂材料(14)は、縦方向の補強用繊維(15)及び被覆補強用繊維(16)、(17)を含む補強用繊維の領域に浸透する。縦方向の補強用繊維（15）は構造体の主な容積を占め、通常、繊維含量は縦方向の繊維が90から97%、及び被覆繊維が3から10%で構成される。この場合、樹脂含量は略20から30重量%程度とすることができる。

部分(11)の領域内の構造体は、いかなる繊維も引き抜き成形によって圧縮されることなく形成される。したがって、縦方向の繊維(15)によって形成された内部の芯或いは外側の被覆部(16)、(17)も金型構造を通過しないので、構造体が形成される時、自身の位置が材料内の張力によって決定されるように配する必要がない。

樹脂は、２つの部分樹脂であり、該樹脂は、熱なしで配置するが、より好ましくは、熱硬化性樹脂であり、該熱硬化性樹脂は、多くの利用可能な加熱技術のうちの任意の１つによって加熱される。したがって、構造体上の加熱装置に接触せずに樹脂の硬化を達成するよう熱が構造体に加えられる。このようにして、第1部分(11)の繊維はその張力に依存して自由に配置され、樹脂が縦方向の繊維及び被覆繊維の両方を通過して延出するよう樹脂内に配置される。

樹脂(14)が外面(18)の外側へ延出すると共に繊維の全てに浸透するというこの状況を達成するため、縦方向の繊維及び被覆繊維の両方は、好ましくは樹脂浴法又は浸漬法を用いて湿らされることが好ましい。これにより、一般的に上述された形成システムに入る前に繊維は完全に樹脂で被覆される。

繊維を湿らせることにより、樹脂は外側表面（１８）の全体構造に確実に浸透する。

縦方向の繊維の芯が通過する任意の形の金型を供給することにより、いかなる圧縮も生じない。これにより、被覆繊維(16)及び(17)が縦方向の繊維のこれらの部分に、圧力をかけることを確実にし、該縦方向の繊維は、これらの縦方向の繊維を内側に圧迫すると共に部分(19)内の縦方向の繊維を隆起させるよう接触させる。したがって、繊維の夫々の被覆された小片の間に、外側へ圧迫されると共に隆起した縦方向の繊維の一部が存在するため、縦方向の繊維の一部は、被覆繊維の外面が好ましくは僅かに盛り上がっている部分へ突出する。

もちろん被覆繊維は螺旋形の被覆動作によって縦方向に間隔を有しているので、被覆繊維の幅は隆起した中間部分(19)の幅よりも狭い。

一般に、各方向における被覆繊維は略１から３インチ程度である。しかしながら、縦方向の繊維が適切に制御される場合、及び被覆部の間の隆起を確実にするのに十分な間隔がある場合、幅がより広い又はより狭い間隔が用いられることができる。

被覆繊維は、一回のみ開始する被覆プロセスにおいて単一の粗紡として被覆されるか、或いは複数回開始する被覆プロセスに適用される複数の粗紡として被覆される。このような多数の開始プロセスにおいて、一列で並べた粗紡の数は、３から１０の範囲内である。被覆位置での、粗紡の数または粗紡の厚さは、芯の直径に依存して変わることがある。

被覆動作は両方向で起こるので、たとえば(20)において示されるように交差すると、被覆繊維は互いに重なり合う。このようにして、隆起した部分は通常正面から見るとダイアモンド型であると共に、被覆繊維の被覆動作によって上下部分において圧迫されている。したがって、隆起部分(19)は被覆繊維によって個々に分離しており、さらに縦方向の繊維は、隆起部分の上部及び下部を被覆されることにより構造体内に適切に収容されると共に保持される。

被覆部又は複数の被覆部を両方向に対照的に提供することにより、内側の縦方向の粗紡が収容及び配置されやすくなり、また張力がかけられている場合でも縦方向に維持されやすくなる。
したがって、縦方向における縦方向の繊維の最大限の力は維持されると共に縦方向の繊維がねじれるという任意の性質によって減少したり損なわれることがない。縦方向の繊維のそのようなあらゆるねじれは、異なる繊維に負荷を連続的にかけることにより連続的な破損に繋がる強度を著しく減少させる。さらに、反対方向への被覆は、両方向のロッドに適用されるトルクに対応する。

隆起部分(19)は外面(18)上にこのように存在し、内部に鉄筋が埋め込まれる材料と噛み合う。
したがって、補強される材料がコンクリートの場合、コンクリートは鉄筋の周囲を固定すると共に隆起部分(19)に噛み合う。したがって、コンクリートから鉄筋への縦負荷は、被覆部(16)及び(17)だけでなく隆起部分(19)へ移動される。被覆部は、縦方向に対する自身の角度のため、縦方向及び連続的な縦方向の繊維よりも縦方向の張力に対応する能力が低い。したがって、負荷を隆起部分(19)へ縦方向に移動させることにより、負荷が縦方向の繊維へ移動すると共に、縦方向に移動することが可能或いは外面(18)から除去されることが可能な要素への移動が避けられる。隆起部分(19)は縦方向の繊維の一部であるため、縦方向への移動ができないことはもちろんである。

さらに外面は、このような鉄筋の外面に通常適用される砂粒又は砂等の追加的な接着突出要素である必要はない。

樹脂が縦方向の繊維及び被覆繊維を通過して外面(18)へ浸透するという事実により、被覆繊維が構造体内に効果的に接着されることが確実になる。

第２部分(12)は、クランプ金型内の鉄筋の一部を締付けることによって形成されるように、鉄筋に沿って周期的に形成される。クランプ金型は前進する時構造体と共に移動可能である。或いはその移動は、締め付け位置において締め付け動作が生じる及び硬化が生じると同時に停止することができる。通常、締め付け位置の形成は、鉄筋の残りの部分が加熱部分へ移動して硬化作用を完了する前に起こる。クランプ金型は四角形等の多角形の内面を有すると共に、被覆繊維及び縦方向の繊維を圧迫して図４に示すような所望の外形(22)を形成する。締め付け動作は繊維を共に圧迫し、構造体から樹脂を圧迫するため断面領域を減少させる。図４に示す通り、縦方向の繊維は締め付け部分を通過して延出し、また被覆繊維も締め付け部分を通過して延出する。このように、被覆の両方向における被覆繊維は、多角形の第２部分(12)で構造体内に締め付けられる。

多角形の形状の代替的な手段として、平らに圧縮された形状のような他の非円形の形状が用いられることも可能である。

さらなる代替的な手段として、表面の粗い鉄筋には繊維を貫通する穴が形成されることが可能であり、アンカーとの接続をもたらす。

このように第２部分(12)が形成されるので、鉄筋はチャック又は他の締め付け要素により捕捉される。これにより、鉄筋は特定の状況において分離していると同時に、軸を中心に回転可能である。繊維(16)及び(17)の被覆により、第２部分(12)における回転が、これら被覆部(16)及び(17)によって鉄筋の全長の至るところにあるトルクに伝わる。

この種の配置の利用の一つの例として、鉄筋は、採鉱場所で岩石に掘削された穴及び樹脂で充填された掘削された穴へ挿入される。第２部分(12)を捕捉する鉄筋の回転及び第１部分(11)の回転により生じる樹脂攪拌動作により、樹脂は隆起部分(19)により生じる効果的な攪拌動作中に周辺の穴を通過し拡散される。したがって、鉄筋は掘削された穴の内部の場所に接着し、例えば鉱山の最高部領域にある採鉱構造体の補強物として作用する。

この種の補強用鉄筋のもうひとつ別の代替的な使用法として、ドリル先端部を一方の部分(12)に取り付ける。この鉄筋は他方の部分(12)に捕捉される。これにより、鉄筋に穴を掘削させると同時に、掘削された穴に鉄筋を直接打ち込むドリル動作を引き起こすドリル先端部と共に鉄筋が回転することが可能となる。そして鉄筋は適所に留まり、ドリル先端部が完全に使い捨て可能な種類として選択されるため、穴の中に廃棄されることが可能である。

再び、樹脂内の被覆繊維(16)及び(17)が存在することにより、多角形部分(12)及び鉄筋の主要部分の間が直接接続される。これにより、多角形部分及び主要部分(11)間での負荷の移動が可能となる。本明細書中に記載の配置は、コンクリート内の鉄筋を補強するパラメータの計算に用いられる要因である埋め込み強度を向上させる点において、著しく有利であることが示された。したがって、外面の形状(両方向における被覆、縦方向の螺旋構造の隆起)により、接着材料(コンクリート又はエポキシ樹脂)とのより高い接着性がもたらされる。このより高い機械的接着は高い埋め込み強度に変化する。

本明細書中に記載の配置は、亀裂の幅の制御を向上させる点において、著しく有利であることが示された。亀裂の幅の計測は、亀裂の幅の要因を小さく保とうとする意図と共に、コンクリート内の鉄筋を補強するパラメータの計算に用いられるもう一つの要因である。亀裂制御の強化を設計する際、この製品の性質及びその高い埋め込み強度により、より小さい接着依存性係数を利用可能である(例えば、砂被覆鉄筋は0.8の係数を用い、滑らかに引き抜き成形された鉄筋はより高い係数を用いる)。より低い接着依存性係数により、亀裂の幅がより小さくなり、或いは同じ亀裂の幅に必要な補強がより少なくて済む。

次に図５から図７を参照すると、上述の鉄筋を供給する方法、及び該方法において使用される巻取装置が示される。したがって、引き抜き成形の方法は、概略的に３０で示され、当業者に周知のシステム及び構成を使用し、特により詳細に上記で記述されている。

引き抜き成形のシステムで配置した後の鉄筋は、引張システム（３１）によって引かれ、該システムは、１対のローラとして図で示されるが、他の構成も使用されることができる。

その後、鉄筋は、巻線フレーム（３２）へ送られ、該フレームは、芯（３６）の周りのハブ（３４）の回転のために、ベース（３５）上で支持される中央ハブ（３４）により形成される。ハブは、軸から放射状に外側に延伸する複数のアーム（３７）及びこれらのアームの留め具（３８）を支持し、該軸は、アームの有する直立ポスト（３３）を、外側の脚部でそれぞれ支持し、該外側の脚部は、互いに平行であり、且つ軸（３６）に対して平行であるポストを有する。好ましくは、軸（３６）は垂直であり、その結果、ポストが垂直である。しかし、他の配向は使用することができる。

ポストは、鉄筋（３９）に対して垂直に保持され、該ポストが広げられることで、３３Ａで示されるように、ポストは外側に折り曲げられることを可能にする。

形成された鉄筋が、軸（３６）の周りにコイルで巻回されることで、軸（３６）の周りを、数回続けて被覆された鉄筋のコイル（４０）を形成し、軸（３６）は、鉄筋の長さに対して直角である。

ポスト（３３）は、保持部材として作用し、コイルがポストの間において自由に配された状態で、コイルにおける鉄筋を保持することで、円を張り、該円は、鉄筋の高い曲げ抵抗により、ポストに据えられる円により定義される。

必要とされる重量であるとともに、巻線フレームにより対応可能な最大値未満の合計膨張力を有するコイルを形成するために、巻線が完全に十分な鉄筋である場合、コイルは、適切なストラップに被覆されることで、フレームが除去される際に適所にコイルが保持される。したがって、コイルがアーム上の適所に配された状態で、ポスト（３３）が、外側に折り曲げられ、これにより、コイルを自由に取り除かれ、使用のための離れた位置に輸送される。

コイルの巻きは、必ずしも螺旋形ではない。また、被覆は任意であってもよい。しかしながら、コイルの回転をより正確かつ一貫的に据えることを提供するために、ローラ（３１）を垂直に移動させることが望ましい。コイルの単一層が存在する際の巻き数、あるいは、より多くの巻き数が適用されることで、ポストに接する巻きに適用される内部巻きが存在する。

典型的に、層の数は、重量の必要な長さに至るまで、又は鉄筋が必要な屈曲にもはや耐えることができなくなるように至るまで選択されるが、典型的にガイドは一列で巻きを置くために、垂直に横断される。

巻線フレームをハブに取り付けることの代わりとして、外部ローラのセット等のフレームを回転させるために外側ベアリングを定義する、外部保持具が提供される。フレームは、外部ベアリング配置に位置する環を定義する連続的なシートの材質により形成することができる。

フレームの横断面形状は円筒状であり、最も外側の直径でコイルに巻回される鉄筋の最大量を提供する。代替的に、形状はＶ字形又はＵ字型である、あるいは、半環状であり、これにより、鉄筋の巻きをよりよく導き、この場合、直線状態に戻ろうとする鉄筋の弾性効果により提供される高い力の下で、鉄筋の巻きは、最大に利用可能な直径を移動する。

いくつかの場合には、ガイドアームにより、フレームの内側表面上の鉄筋が、層における巻きを正確に据えることを確実にもたらす。

輸送後、離れた位置にて、鉄筋はコイルから引き離され、コイルの長さよりも短い所望の長さに切断する。同様の支持構造体は、鉄筋がコイルから引かれる間、コイルを保持する離れた位置で提供される。フレーム３２が離れた位置に提供され、供給されたコイルは、ポストが降下位置（３３Ａ）にある状態で、フレームに落下される。ポストが上昇され固定された状態で、コイルの被覆は取り除かれ、コイルがポスト上で開かれることを可能にさせる。ガイド（３１）に類似する対称的な巻回を解くガイドにより、コイルはフレームから引き離され、これにより、鉄筋は、必要とされる長さに引き離され、切断される。

Claims (21)

1. 鉄筋を供給する方法であって、該方法は、
   浸透された樹脂により統合された構造を形成するために、一般的に鉄筋に対して縦方向に配列された繊維補強された粗紡、及び粗紡に浸透された樹脂から鉄筋を形成する工程と、
   前記鉄筋のコイルを形成するために、形成された前記鉄筋をコイルで巻く工程を備え、前記鉄筋は、該鉄筋の長さに対して直角に、軸の周りを数回続けて被覆され、
   前記方法はさらに、
   前記コイルの鉄筋を保持するために保持部材を適用する工程と、
   離れた位置に前記鉄筋の前記コイルを輸送する工程と、
   前記離れた位置にて、前記コイルから前記鉄筋を取り外す工程と、前記コイルの長さよりも短い所望の長さに前記鉄筋を切断する工程を備えることを特徴とする、鉄筋を供給する方法。
2. 前記鉄筋を形成する工程は、前記鉄筋に対して縦方向に配列された、補強繊維の一連の内側粗紡を提供する工程と、浸透された樹脂で内側粗紡の周りを被覆された少なくとも1の粗紡の、少なくとも１の螺旋形の被覆部又は複数の被覆部を提供する工程を備え、該樹脂は、内側粗紡及び少なくとも1の被覆部の両方に浸透された状態であり、これにより、浸透された樹脂で統合された構造を形成することを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. 前記鉄筋を形成する工程は、前記鉄筋に対して縦方向に配列された、補強繊維の一連の内側粗紡を提供する工程と、被覆の第1方向において内側粗紡の周りを被覆された少なくとも1の粗紡の、第1の螺旋形の被覆部又は複数の被覆部を提供する工程と、浸透された樹脂で被覆された第２の反対方向において内側粗紡の周りを被覆された少なくとも１の粗紡の、第２の螺旋形の被覆部又は複数の被覆部を提供する工程を備え、該樹脂は、内側粗紡及び被覆部の両方に浸透された状態であり、これにより、浸透された樹脂で統合された構造を形成することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の方法。
4. 前記鉄筋は、前記鉄筋の長さの少なくとも大部分に沿って延出する外面を有し、該外面において、内側粗紡は第１及び第２被覆部又は複数の被覆部との間に、その部分を有し、該第１及び第２被覆部又は複数の被覆部は、硬化中に、被覆部又は複数の被覆部によりかけられた張力によって、外側に露出するとともに隆起しており、鉄筋の外面の要素を決定する隆起した部分は、このように起伏を有すると共に、材料が補強されるように噛み合うよう露出され、これにより補強される材料及び内側の粗紡の間の縦負荷を移動させることを特徴とする、請求項３記載の方法。
5. 前記内部粗紡および前記被覆された粗紡の外面上で、樹脂が暴露されることを特徴とする、請求項４記載の方法。
6. 前記外面部分は、樹脂の外面に取り付けられた接着された外部滑り止め要素を含まないことを特徴とする、請求項５記載の方法。
7. 前記外面において、前記内側の粗紡及び被覆された粗紡が外圧を受けない一方で樹脂が硬化されることにより、樹脂が硬化するにつれ、前記外面の形が前記内側の粗紡及び被覆された粗紡の形によってのみ決定されることを特徴とする、請求項１乃至請求項６いずれか１つに記載の方法。
8. 前記鉄筋の直径は、０．３７５インチから１．５インチまでの範囲であることを特徴とする、請求項１乃至請求項７いずれか１つに記載の方法。
9. 前記鉄筋の直径は、０．５インチから１．５インチまでの範囲であることを特徴とする、請求項１乃至請求項８いずれか１つに記載の方法。
10. 前記鉄筋の直径は、０．７５インチから１．５インチまでの範囲であることを特徴とする、請求項１乃至請求項９いずれか１つに記載の方法。
11. 前記樹脂が、ビニルエステル樹脂であることを特徴とする、請求項１乃至請求項１０のいずれか１つに記載の方法。
12. 前記粗紡は、Ｅガラスから形成されることを特徴とする、請求項１乃至請求項１１のいずれか１つに記載の方法。
13. 少なくとも1つの被覆部の被覆の数は、被覆の間の間隔が、１．０から２．０被覆／インチの範囲内であるようになっていることを特徴とする、請求項１乃至請求項１２いずれか１つに記載の方法。
14. 鉄筋は50未満の弾性係数であることを特徴とする、請求項１乃至請求項１３いずれか１つに記載の方法。
15. 前記鉄筋が、損傷なく、７フィート未満の曲率半径でコイルが巻回されることを特徴とする、請求項１乃至請求項１４いずれか１つに記載の方法。
16. 前記鉄筋は支持構造体の内側にて巻き取り機においてコイルで巻回されることを特徴とする、請求項１乃至請求項１５いずれか１つに記載の方法。
17. 前記支持構造体は、一連のポストを備え、該ポストは、前記軸と平行であるポストを有する軸の周りの円形に配列されていることを特徴とする、請求項１６記載の方法。
18. 前記鉄筋は、ガイドによって前記支持構造体の内部に供給され、鉄筋を内部へと進める運動により、前記支持構造体は、少なくとも軸周りの一部の周りを回転することを特徴とする、請求項１６又は請求項１７に記載の方法。
19. 前記支持構造体は、保持ストラップがコイルに適用された後に、除去され、前記鉄筋が前記コイルから引き離す間、同様の支持構造体は、前記コイルを保持するために離れた位置で提供されることを特徴とする、請求項１６乃至請求項１８いずれか１つに記載の方法。
20. 前記支持構造体が前記コイルを適所に保持する状態で、前記コイルが輸送されることを特徴とする、請求項１６乃至請求項１８いずれか１つに記載の方法。
21. 前記コイルは、輸送のために、内部保持部材に支持されることを特徴とする、請求項１６乃至請求項１８いずれか１つに記載の方法。

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