JP3837054B2 - EXPANSION MATERIAL MIXING APPARATUS, EXPANDING MATERIAL MIXING METHOD, AND EXPANSION MATERIAL INJECTION METHOD - Google Patents
EXPANSION MATERIAL MIXING APPARATUS, EXPANDING MATERIAL MIXING METHOD, AND EXPANSION MATERIAL INJECTION METHOD Download PDFInfo
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は膨張継手に使用する膨張材の混合装置並びに膨張材の混合方法、および膨張材の注入方法に関し、土木や建築における例えば現場打ちの鉄筋コンクリートやコンクリート二次製品の接合端に埋設される鉄筋等の被締着物を膨張材の膨張により生ずるプレストレスおよびプレスにより定着させる膨張継手の膨張材を迅速かつ確実に混合させ、また固定容器内部への注入を円滑かつ確実に行うものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、鉄筋コンクリート構造物においてコンクリート内部に配筋される鉄筋相互を接合するための継手工法には、例えば鉄筋相互の端部を溶接等で接合する継手がある。またほかの工法として鉄筋の端部に形成される重ね部分に金属線条材を捲回して結着する重ね継ぎの工法があった。
また別の継手工法として鉄筋の接合端にねじ部を設けて接合するねじ加工継手がある。さらにほかの工法として充填されるモルタルの付着強度によって鉄筋相互を接合するモルタル継手工法等がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
溶接によって鉄筋相互を接合するための上記従来の継手工法は、施工現場での鉄筋相互の溶接作業に多くの時間および労力が必要になり、また溶接には専門的な溶接技術が必要であり、作業が非能率的であった。また、対向する鉄筋相互の重ね合わせ部分に金属線条材を捲回する重ね継ぎ工法も、金属線条材を鉄筋の端部の重ね合わせ部分に捲回するものであるので、多くの時間と労作とを必要とするものであった。また鉄筋の接合端にねじ部を設けて接合するねじ加工継手は、同様に鉄筋にねじを加工したり、鉄筋相互を接合するのに多くの時間および労力が必要になり、作業は非能率的であった。
さらにモルタル継手工法は、鉄筋とコンクリートとの付着力だけに依存して鉄筋相互を定着するものなので、鉄筋相互の定着長さを十分に採らなければならなかった。しかもモルタル継手工法は、組成材料の配合や練り混ぜの如何によって鉄筋に対するモルタルの付着力を発現するものであるので、現場での施工を行うためには数種の組成原料を計量するための秤、また計量後の組成原料を均一に練り混ぜるための運搬性を有する電動式のハンドミキサー、該ハンドミキサーのモータを駆動するための電源等の設備を用意しなければならないとともに作業者の眼を保護するための防塵眼鏡等の保護具を必要とする等の多くの設備および用具が必要であった。しかも上記モルタル継手工法は、モルタルの組成原料の計量工程、組成原料の練り混ぜ工程、さらにはモルタルの充填工程等の多くの工程からなるので、施工には多くの時間と労力が必要になり、そのうえ施工後には設備や用具を掃除したり、保守について多大な労力、費用がかかっていた。また、例えばコンクリート二次製品の鉄筋相互を接合する場合に、コンクリート二次製品相互の接合端相互を接合してからではないと、定着材として練り混ぜ後のモルタルを計量時や練り混ぜ時とは異なる個別の注入用具に移し変えなければ接合個所に充填することができないとともにコンクリート二次製品の外部からモルタルの充填状態を作業者が目視によって確認することはできなかった。
【0004】
本発明は上記従来の欠点を解決し、施工現場において何らの設備用具を要することなく必要時に格別な資格・技能を有しない者でも簡単な取扱い操作により膨張性を有する充填材と水等の液体とを迅速かつ確実に混合して水和反応により膨張性を十分に発揮させることにより短時間にて多大な労力を要さずに作業能率が良く固定容器内に挿入されて相対する鉄筋等の被締結材を大きな付着強度にて接合できるとともに構造堅牢に被締結材相互の接合が行えて最適な継手性能が発揮され、また装置自体がコンパクトにして運搬および保管が容易であり、しかも経時にわたり充填材等の品質を変化することなく一定に維持し、さらには構造簡単にして製作が容易で製作費および資材費を安価に提供できる膨張継手に使用する膨張材の混合装置並びに膨張材の混合方法、および膨張材の注入方法を提供しようとする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、請求項1に記載の発明は、打込コンリートまたはコンクリート二次製品の接合端に埋設され、剛性材により中空状に形成された固定容器と、該固定容器の適宜側面を封止する封止手段を介して固定容器内に充填され、該封止手段を介して固定容器内に挿入されて相対する被締結材を膨張するプレストレスおよびプレスにより定着させる膨張継手に使用する膨張材の混合装置において、柔軟性を有する耐アルカリ材料により周囲が閉鎖された容積可変形の袋状に形成され、水和反応により膨張性を発揮する充填材が収容される主容器と、強制的に外部より破壊可能な柔軟性を有する耐アルカリ材料により前記主容器内に個別に隣接して設けられ、前記水等の液体を収容する周囲が閉鎖された容積可変形の袋状に形成される添容器とから成り、前記主容器の上部一側には前記封止手段に設けられる充填孔を通じて固定容器内に挿入可能であり、充填材が充填される注入管が一体に設けられ、前記固定容器の肉厚が3〜15mmに形成され、該固定容器に挿入される前記被締結材の径が19〜32mmである時に、前記充填材が62〜195ccであり、水の体積が49〜153ccの所定の充填量により前記主容器内において混合され、前記固定容器内に充填収容される充填材の膨張により生ずるプレストレスまたはプレスにより前記被締結材を定着することを特徴とした。
【0006】
また本発明の請求項2に記載の発明は、請求項1において前記主容器はポリエチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニール樹脂、またはポリ酢酸ビニール樹脂等の柔軟性を有する耐アルカリ性の合成樹脂可塑物、ゴム、金属箔、もしくはこれらの2種または3種の材料よりなる複数層の何れかにより形成されることを特徴とする。
【0007】
また本発明の請求項3に記載の発明は、請求項1、または2において、前記添容器は合成樹脂軟質ビニール、ゴム、金属箔、もしくはこれらの2種または3種の材料よりなる複数層の何れかにより形成されることを特徴とする。
【0008】
また、本発明の請求項4に記載の発明は、請求項1、2、3の何れかにおいて、充填材は酸化カルシウムを主成分として約80.0〜84.0重量%、強熱減量を約1.0〜2.0重量%、二酸化珪素を約8.0〜9.0重量%、酸化アルミニウムを約2.0〜2.3重量%、三酸化硫黄を約4.0〜4.5重量%含み、充填材に混合する水が49〜153ccであることを特徴とする。
【0009】
また、本発明の請求項5に記載の発明は、請求項1、2、3、4の何れかにおいて、前記被締結材は鉄筋、炭素繊維、金属繊維、ガラス繊維、または合成樹脂繊維等の収束材の何れかであることを特徴とする。
【0010】
また、本発明の請求項6に記載の発明は、打込コンリートまたはコンクリート二次製品の接合端に埋設され、剛性材により中空状に形成された固定容器と、該固定容器の適宜側面を封止する封止手段を介して固定容器内に充填され、該封止手段を介して固定容器内に挿入されて相対する被締結材を膨張するプレストレスおよびプレスにより定着させる膨張継手に使用する膨張材の混合方法であり、前記固定容器の肉厚が3〜15mmに形成され、該固定容器に挿入される前記被締結材の径が19〜32mmである時に、柔軟性を有する耐アルカリ材料によりなる袋状の主容器内に収納された所定の充填量としての62〜195ccの膨張性を有する充填材と、前記主容器に対し仕切壁を介して隣接して個別に設けた袋状の添容器内に収容された49〜153ccの体積の水等の液体との何れかを、強制的に前記添容器の仕切壁を外部より破壊することにより主容器内において混合し、水和反応させて前記固定容器内に充填収容される充填材の膨張により生ずるプレストレスまたはプレス圧により前記被締結材を定着することを特徴とする。
【0011】
また、本発明の請求項7に記載の発明は、請求項6において、前記充填材と水等の液体とを混合してから主容器をシェイクすることにより水和反応を促進させて膨張性を得ることを特徴とする。
【0012】
また、本発明の請求項8に記載の発明は、打込コンリートまたはコンクリート二次製品の接合端に埋設され、剛性材により中空状に形成された固定容器と、該固定容器の適宜側面を封止する封止手段を介して固定容器内に充填され、該封止手段を介して固定容器内に挿入されて相対する被締結材を膨張するプレストレスおよびプレスにより定着させる膨張継手に使用する膨張材の注入方法であり、前記固定容器の肉厚が3〜15mmに形成され、該固定容器に挿入される前記被締結材の径が19〜32mmである時に、柔軟性を有する耐アルカリ材料によりなる袋状の主容器内に収納された所定の充填量としての62〜195ccの膨張性を有する充填材と、前記主容器に対し仕切壁を介して隣接して個別に設けた袋状の添容器内に収容された49〜153ccの体積の水等の液体との何れかを、強制的に前記添容器の仕切壁を外部より破壊することにより主容器内において混合し、水和反応させて膨張性を発揮させた膨張材を、前記主容器の上部一側に一体に設けて前記封止手段の充填孔から前記固定容器内に挿入させた注出管を通じて相対する被締結材に対して注入させることを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の具体例を図面を参照して説明する。
図1乃至図15に従って本発明の膨張継手に使用する膨張材の混合装置の第1実施形態を説明する。
図4においてTは本実施形態の膨張継手であり、この膨張継手Tの詳細を以下述べる。
1は膨張継手Tを形成する固定容器であり、この固定容器1は剛性材により中空状に形成され封止手段2,2を適宜側面、図4では例えば二方を開口した直管状のスリーブとして形成される。また、この固定容器1は打込コンクリートKまたはコンクリート二次製品K′の接合端3,3に埋設される。また固定容器1は、例えば鋼材により形成され、その直径φ1 は約30〜80mm、肉厚tは約3〜15mmに形成される。
【0017】
4は前記固定容器1内に封止手段2を介して充填収容される膨張性の充填材(膨張材)であり、この充填材4が膨張するプレストレスおよびプレスにより前記封止手段2,2を介して固定容器1内に相対して挿入される被締結材としての鉄筋5,5の端部5a,5a相互を定着するようになっている。
この充填材4は後記混合装置Pにより混合され、混合後に固定容器1内に注入される。
【0018】
Pは混合装置であり、この混合装置Pは柔軟性を有する耐アルカリ材料により周囲が閉鎖された容積可変形容器として袋状に形成される主容器6と、主容器6内に個別に隣接して設けられ強制的に外部より破壊可能な耐アルカリ材料により形成される周囲が閉鎖された容積可変形(この明細書において容積可変形とは外部からの加圧力を加えた際に加圧による変形により内容積が形態変化することをいう)の袋状の添容器7とにより形成される。そして、この混合装置Pは、前記充填材4と、この充填材4に混入される所定量の水Wとが前記主容器6と添容器7とに個別にしかも主容器6内に一緒に収容された状態で例えば通常時には主容器6毎倉庫等に多量に保管されているが、必要時には例えば主容器6毎必要個数を施工現場まで運搬することにより個別に主容器6と添容器7とに収容されている充填材4と水Wとを施工現場において混入して水和反応により膨張性を発揮するようになっている。
【0019】
また図示する実施形態では、充填材4が主容器6内に収容されるとともに添容器7には水Wが収容されているが、添容器7の仕切材7a(図3では外容器6の外側が添容器7との仕切材7aを兼ねている)を強制的に外部から破壊し水Wを充填材4に対して加え、水Wと充填材4とを必要時に迅速かつ円滑に混合して水和反応させるようになっている。しかし、これは代表的な例示であり、主容器6内に水Wが収容されるとともに添容器7内には充填材4を収容させることにより、必要時に充填材4と水Wとを混合させ、水和反応させて充填材4に膨張性を発揮させることもできる。
【0020】
前記主容器6は、自由端8aが閉鎖された注入管8を適宜外側、例えば図1および図3では上部に設け、しかも上下左右の周囲が閉鎖された容積可変形の偏平な袋状に形成される。そして、この主容器6の上方は充填材4と水Wとを混合後に充填材4の膨張圧により迅速かつ確実に注出し、必要時に加圧力を加えることにより充填材4を注出し易くするために先窄まりの注出部6aを上部に形成している。そして、この注出部6aは、通常時、例えば倉庫に保管したり、施工現場まで運搬する運搬時には例えば図2に示すように2点鎖線で示す折線Iを介して注入管8と一緒に下方へ折畳んで重ね合わせることにより粘着テ−プを用いたり、または接着剤を介して取外し可能に固定され、また使用時には図1に示すように注入管8と一緒に折り畳み状態から展開可能に形成される。また主容器6は柔軟性を有する耐アルカリ材料としての例えばポリエチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニール樹脂、またはポリ酢酸ビニール樹脂の何れかの合成樹脂、ゴム、アルミニウム等の金属箔、もしくは2種または3種の材料よりなる複数層の何れかにより形成される。このような成形材料により主容器6を形成するのは、成形材料としての入手が容易であり、資材費が安価になることと、充填材4と水Wとの混合後に固定容器1内に膨張材として充填材4を注入する際に主容器6に充填材4の膨張圧に応じて外力を加えて押圧変形させることにより充填材4を迅速かつ確実に注入するのに便利であり、用済後のリサイクルや廃棄を行うのも可能であるからである。しかも、主容器6は前述の合成樹脂により形成させる場合には、主容器1の外部から内部の充填材4と水Wとの混合状態を確認するために、透明なものを用いて形成するのが好適である。
【0021】
また、前記添容器7は柔軟性を有する耐アルカリ材料としての合成樹脂軟質ビニール、ゴム、アルミニウム等の金属箔、もしくはこれらの2種または3種の材料により形成される複数層により上下左右が閉鎖された袋状に形成され、前述のように仕切壁7aを介して前記主容器6とは個別に隣接して設けられる。仕切壁7aは外部から主容器6に外力、例えば掌で叩く等して加圧した際に、仕切壁7aが確実に破壊され易くするために、予め破断用の切込みや薄肉部を設けてもよい。
【0022】
また本実施形態で使用される充填材4は、水Wが必要時に混合されると、水和反応により膨張性を発揮するように数種の粉末状の組成原料が所定組成にて予め混合された状態で主容器6内に収納される。
この充填材4の組成は、例えば酸化カルシウムを膨張に供する主成分として約80.0〜84.0重量%含み、全重量の8割強の大部分を占めるほか、強熱減量を約1.0〜2.0重量%、混和材として二酸化珪素を約8.0〜9.0重量%、酸化カルシウムに対する膨張補助剤として酸化アルミニウムを約2.0〜2.3重量%含む。このように、本実施態形態で使用される充填材4は、酸化カルシウムを約80.0〜84.0重量%含むので、約2.0〜2.3重量%の酸化アルミニウムの補助によって迅速かつ円滑に水和反応を促進させ、短時間にして迅速かつ確実に固定容器1内で膨張して相対して固定容器1内に挿入される鉄筋5,5を固定でき、酸化アルミニウムの空隙充填作用により、充填材4は高密実化、高強度化、高圧縮化されて構造堅牢に鉄筋5,5で定着することができる。
【0023】
また図4に示すように固定容器1の二方に設けた開口部1a,1aを閉塞するための封止手段2,2は、開口部1a,1aに嵌着される合成樹脂製のキャップ材10が使用される。このキャップ材10は例えば正面円形をなし適宜個数、図7に示すように4個の切込み10aが放射状に設けられることにより、この切込み10aにより数個、例えば4個に区分される区分片10bを通じて鉄筋5,5の端部5a,5aを固定容器1内に外部から押込むようにしている。また、切込み10aの外周には充填材4を固定容器1内に充填するための充填孔10cが開設されている。この充填孔10cの孔径φ、形状、設置個数は適当なものが選定される。なお、キャップ材10は、図7に示すように実施形態では充填孔10cを有し、放射状に4個の切込み10aを設けたことにより4個の区分片10bに分割するようにして被締着物としての鉄筋5を固定容器1内に挿入するようにしているが、図示するものに限ることなく例えば同心円的に切り込み線を設けることにより破断可能になしてもよいし、図8および図9に示すように鉄筋5を挿入するための挿入孔10dを有する略環状のキャップ材10の裏面に鉄筋5の外周に弾性的に圧接される止水弁板10eを設けたことにより、この止水弁板10eの止水機能により充填孔10cから固定容器1内に充填される充填材4が外部に漏れ出すのを防止するようになっている。
【0024】
本発明の混合装置Pの第1実施形態は以上の構成からなり、粉末状をなし数種の組成原料が所定組成にて予め混合された充填材4と、この充填材4と混合されることにより水和反応を発揮させる所定量の水Wとは、不必要時には混合装置Pの柔軟性を有する耐アルカリ材料により上下左右が閉鎖されるように形成される袋状の主容器6と、この主容器6内に隣接して個別に設けられた添容器7とにそれぞれ収納される。しかも主容器6は柔軟性を有し、耐アルカリ材料としての例えばポリエチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニール樹脂、またはポリ酢酸ビニール樹脂の何れかの合成樹脂、ゴム、アルミニウム等の金属箔、もしくはこれらの2種または3種の材料よりなる複数層の何れかにより上下左右の周囲が閉鎖される偏平な袋状に形成される。しかもこの主容器6に隣接して個別に袋状に形成される添容器7は柔軟性を有する耐アルカリ性の合成樹脂軟質ビニール、ゴム、アルミニウム等の金属箔、もしくはこれらの2種または3種の材料により形成される複数層により形成されるので、充填材4と水Wとの品質が湿気、湿度、天候に影響されずに経時に変化することなく品質を一定に維持した状態で倉庫等に積み重ねることによりコンパクト化されて保管されている。
【0025】
そして、施工現場において打設される打込コンクリートKまたは工場において成形されたコンクリート二次製品K′に埋設される鉄筋5,5の端部5a,5a相互を接合する場合等の必要時には前述のように、充填材4を主容器6内に収納するとともに水Wを添容器7内に個別に収納した状態で直ちに主容器6毎添容器7を一緒に施工現場まで運搬し、使用に供する。
【0026】
こうして、図4に示すように例えば打込コンクリートKまたはコンクリート二次製品K′の接合端3,3の何れかに埋設される相対する被締結部材としての鉄筋5,5の端部5a,5aを接合するには事前に先ず混合装置P内に収納されている充填材4と水Wとを混合する。
充填材4と水Wとを混合するには、先ず混合装置Pの主容器6を掌で叩く等して加圧すると、主容器6に隣接して設けた添容器7の仕切壁7aは加圧力により強制的に外部から破壊され、添容器7内に収納されている所定量の水Wは主容器6内に収納されている充填材4に混合される。
【0027】
この際、主容器6を添容器7と一緒に上下左右に素早く数十秒間振ってシェイクするか、しかも必要時には主容器6を手で揉むんで加圧力を加えると、図示する本実施態形態のように、主容器6内に収納された粉末状の充填材4と、主容器6に隣接して設けられた添容器7内に収納された水Wとは万遍なく均一に混合されるため、粉末状の充填材4が集結して大きな固まりを生ずることなく混合が迅速かつ速やかに行われる。しかし図には示さないが、充填材4を添容器7内に収納するとともに水Wを主容器6内に個別に収納することにより、添容器7の仕切壁7aを破壊させて充填材4を水Wに対して混合させ、水和による膨張性を効率的に発揮することもできる。
【0028】
このようにして主容器6内において充填材4と水Wとの混和操作を行った後に、図2に示すように主容器6の上方に設けられ下方へ折畳まれていた先窄まりの注出部6aを粘着テ−プを取外したり、接着剤による接着部から強制的に剥離して取外す(図1参照)。そして、注入管8の閉鎖端8aを鋏を用いて破断して開口してから封止手段2,2を設ける充填孔10c内に注入管8を挿入すると、水和反応を起こしつつある充填材4は膨張圧により固定容器1内に注入される。
この時、図12に示すようにコンクリート二次製品K′が垂直方向Yに設置されるかまたは現場打ちされる打込コンクリートK,Kの締結部材としての鉄筋5,5相互を接合させるには、一方のコンクリート二次製品K′または一方の打込コンクリートKに埋設されている固定容器1の側面を閉止する封止手段2がコンクリート二次製品K′または打込コンクリートKの側面に露呈する場合には、主容器6に設けた注出管8を封止手段2の充填孔10c内に差し込むと、前述のように充填材4と水Wとの水和反応による膨張圧により充填材4を固定容器1内に充填することができるが、必要な場合には混合装置Pの主容器6を柔軟性に抗して加圧して押圧、変形すれば、充填材4を先窄まりの注出部6a、注入管8を通じて最後の分量まで確実に封止手段2を介して固定容器1内に注入し、充填できる。こうして、充填材4が既に充填される固定容器1を埋設している一方のコンクリート二次製品K′または打込コンクリートKに対して接合すべき他方のコンクリート二次製品K′または打込コンクリートKを近接して他方の締結部材としての鉄筋5の接合端5aを封止手段2を介して固定容器1内に挿入することにより、固定容器1内に既に挿入されている鉄筋5の接合端5aと相対させれば、締結部材としての鉄筋5,5相互の接合することができる。
【0029】
そして、固定容器1内において充填材4が水和反応により膨張されることにより例えば図10に示すように固定容器1の略中心Oから外周側に向かって膨張圧による圧力P1 が発生するので、固定容器1には周方向に向かってひずみωを生ずることになる。この時、鋼材により形成される固定容器1の肉厚tを極厚に形成する場合には、充填材4の膨張圧により固定容器1のひずみωは小さくなる。また、固定容器1の肉厚tをさらに厚く形成する場合には、遂には固定容器1に生ずるひずみωは0値の領域になる。この現象は、充填材4を充填収容する固定容器1の充填材4に対する拘束が大きいために生ずる膨張エネルギーの大部分が、充填材4の内部組織圧密化にエネルギーを消費し、プレス効果(圧密効果)となる。
ところで、固定容器1の肉厚tを厚くしてプレス効果により充填材4の大きな膨張圧を得る場合に、固定容器1内に挿入される鉄筋5,5相互間のかぶり厚さを十分に確保して構造堅牢な打込コンクリートKやコンクリート二次製品K′を確保するために管状の固定容器1の直径φ1 が細い傾向のものが好ましい。
【0030】
逆に、固定容器1の肉厚tを薄く形成する場合には、充填材4の膨張圧により固定容器1のひずみω′は大きくなる。そして、さらに固定容器1の肉厚tを薄く形成すると、固定容器1は剛性が有効に発揮されず不定常になって自在な変形状態になり膨張圧が0値になる領域に到る。この現象は、充填材4の膨張によって生ずる膨張エネルギーの大部分を鋼材により形成される固定容器1のひずみω′を消費させるのに消費され、図11に示すようにひずみω′に見合う固定容器1の中心Oに向かう引張応力が緊張力P2 として充填材4に働き、プレストレス効果と呼ばれる。このように、剛性材として鋼材により形成される固定容器1の肉厚tの厚薄により、プレストレス効果とプレス効果との大きさが相違し、鉄筋5,5相互に対する膨張継手の定着力の大小、すなわち継手性能に大きな影響を与えるものであり、最適な継手性能を得るために本実施態様では固定容器1の肉厚tが3〜15mmに設定されるのが、効率良くプレストレス効果とプレス効果を発揮する領域である。
【0031】
また固定容器1内に充填される膨張材となる充填材4の容量と水Wの体積とからなる充填量は、接合される鉄筋5,5の径の大小に応じて異なるが、例えば鉄筋5,5がD19の場合には充填材4が62cc程度、水Wが49cc程度であり、また鉄筋5,5がD22の場合には充填材4が76cc程度、水Wが60cc程度であり、鉄筋5,5がD25の場合には充填材4が83cc程度、水Wが64cc程度であり、鉄筋5,5がD29の場合には充填材4が109cc程度、水Wが85cc程度であり、鉄筋5,5がD32の場合には充填材4が195cc程度、また水Wが153cc程度である。
【0032】
そして、本実施形態では、剛性材により形成される固定容器1内に充填収容される充填材4の膨張により生ずるプレストレス効果とプレス効果(圧密効果)とにより鉄筋5,5に対する付着強度が増加されて充填材4によって鉄筋5,5を定着するので、打込コンクリートKまたはコンクリート二次製品K′内に配筋される相対する鉄筋5,5を強固に定着することができ、鉄筋5,5の定着長さを短く設計することができる。
【0033】
また、鉄筋とコンクリートとの付着力に依存する従来のモルタル継手工法では、施工現場での打込コンクリートKやコンクリート二次製品K′を形成する材料の配合や練り混ぜの如何によって鉄筋5,5に対して付着力を発現しないという不都合がなく本実施形態の膨張継手は、比較的悪条件の施工下においても剛性材にて形成される固定容器1内に充填収容される充填材4の十分な膨張圧により鉄筋5,5を確実に定着することができ、構造継手として安定的に性能を発揮する。
【0034】
また上記膨張継手Tを採用するコンクリート二次製品K′の具体例として、例えば図13に示すような大型のボックスカルバート20があげられる。
このボックスカルバート20は、数個の分割構成片20A,20B,20C,20D,20E,20F,20G,20Hに分割して軽量化と小体積化をはかって工場における製作および保管を容易にするとともに施工現場への運搬性と移動性とを良好にし、そして施工現場に到達後には数個の分割構成片20A,20B,20C,20D,20E,20F,20G,20Hを簡単且つ確実に組付けるようにして施工性を効率化をはかる。
【0035】
また図14および図15は同様に本発明の膨張継手Tを採用したコンクリート二次製品K′の別な具体例である。
本例では、大型のL型擁壁ブロック30,30′を数個の分割構成片30A,30B;30′A,30′Bに分割して軽量化と小体積化をはかって同様に工場における製作および保管を容易にするとともに施工現場への運搬性と移動性とを良好にし、施工現場での施工性を良くするようにしている。
このほか本実施形態の膨張継手Tを用いたコンクリート二次製品K′として図示する上記説明のものに限らず、例えば大型の開溝型水路ブロック、大型のU形溝ブロック、共同溝ブロック、マンホール、地下埋込型の貯水槽ブロック、護岸ブロック、護床ブロック、橋桁やその基礎ブロック等があげられる。
【0036】
上記実施形態では、膨張性を発揮する充填材4と水Wとの何れか一方を収容する主容器6と添容器7とは柔軟性を発揮する耐アルカリ材料により容積可変形の袋状に形成したが、容積可変形の容器としては袋状にに限ることなく、例えば箱形に形成されるものであってもよい。
【0037】
また上記説明では充填材4としては膨張性を発揮する数種の組成原料を混和する場合につき説明しているが、充填材4としては粉末状に使用するのに限ることなく、数種の所定量の組成原料を混合して顆粒状にしたもの、また錠剤や固形状としたものでもよい。また上記説明では充填材4を混合するために水Wを用いているが、これに限ることなく水Wに必要な薬剤を予め溶かした液体を用いることもある。
【0038】
上記説明では膨張材の膨張により締結される被締結材として鉄筋5,5を接合する場合を代表的に説明しているが、被締結材はこれに限ることなく炭素繊維、金属繊維、ガラス繊維、合成繊維の何れかの収束材の何れかであってもよい。
【0039】
【発明の効果】
本発明の請求項1に記載の発明は以上のように、打込コンリートまたはコンクリート二次製品の接合端に埋設され、剛性材により中空状に形成された固定容器と、該固定容器の適宜側面を封止する封止手段を介して固定容器内に充填され、該封止手段を介して固定容器内に挿入される相対する被締結材を膨張するプレストレスおよびプレスにより定着させる膨張継手に使用する膨張材の混合装置において、柔軟性を有する耐アルカリ材料により周囲が閉鎖された容積可変形の袋状に形成され、水和反応により膨張性を発揮する充填材が収容される主容器と、強制的に外部より破壊可能な柔軟性を有する耐アルカリ材料により前記主容器内に個別に隣接して設けられ、前記水等の液体を収容する周囲が閉鎖された容積可変形の袋状に形成される添容器とから成り、前記主容器の上部一側には前記封止手段に設けられる充填孔を通じて固定容器内に挿入可能であり、膨張材が充填される注入管が一体に設けられ、前記固定容器の肉厚が3〜15mmに形成され、該固定容器に挿入される前記被締結材の径が19〜32mmである時に、前記充填材が62〜195ccであり、水の体積が49〜153ccの所定の充填量により前記主容器内において混合され、前記固定容器内に充填収容される充填材の膨張により生ずるプレストレスまたはプレスにより前記被締結材を定着することを特徴とするので、施工現場において何らの設備用具を要することなく必要時に格別な資格・技能を有しない者でも簡単な取扱い操作により膨張性を有する充填材と水等の液体とを迅速かつ確実に混合して水和反応により膨張性を十分に発揮させることにより短時間にて多大な労力を要さずに作業能率が良く鉄筋等の被締結材を大きな付着強度にて接合できて最適な付着強度が発揮されるとともに構造堅牢に被締結材相互の接合が行え、また装置自体コンパクトにして運搬および保管が容易であり、しかも経時にわたり充填材等の品質を変化することなく一定に維持し、さらには構造簡単にして製作が容易で製作費および資材費が安価にできる。
【0040】
また本発明の請求項2に記載の発明は、前記主容器はポリエチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニール樹脂、またはポリ酢酸ビニール樹脂等の柔軟性を有する耐アルカリ性の合成樹脂可塑物、ゴム、金属箔、もしくはこれらの2種または3種の材料よりなる複数層の何れかにより形成されるので、成形が容易で製作コストおよび資材費は安価になり、またリサイクルが可能であり、廃棄の際の処分も容易である。
【0041】
また本発明の請求項3に記載の発明は、前記添容器は合成樹脂軟質ビニール、ゴム、金属箔、もしくはこれらの2種または3種の材料よりなる複数層の何れかにより形成されるので、リサイクルが可能であり、廃棄の際の処分も容易である。
【0042】
また本発明の請求項4に記載の発明は、充填材は酸化カルシウムを主成分として約80.0〜84.0重量%、強熱減量を約1.0〜2.0重量%、二酸化珪素を約8.0〜9.0重量%、酸化アルミニウムを約2.0〜2.3重量%、三酸化硫黄を約4.0〜4.5重量%含み、充填材に混合する水が49〜153ccであるので、固定容器内に充填される充填材は施工現場にて混合することにより直ちに酸化アルミニウムが水と反応して迅速かつ確実に膨張し、高密実化、高強度化、高圧縮化され、鉄筋に対する付着力が大きく、安価な膨張材を提供することができる。
【0043】
また本発明の請求項5に記載の発明は、前記被締結材は鉄筋、炭素繊維、金属繊維、ガラス繊維、または合成樹脂繊維等の収束材の何れかであるので、構造材になりコンクリ−ト二次製品および打込コンクリ−トの強度を向上することができ、資材の入手も容易である。
【0044】
また本発明の請求項6に記載の発明は、打込コンリートまたはコンクリート二次製品の接合端に埋設され、剛性材により中空状に形成された固定容器と、該固定容器の適宜側面を封止する封止手段を介して固定容器内に充填され、該封止手段を介して固定容器内に挿入される相対する被締結材を膨張するプレストレスおよびプレスにより定着させる膨張継手に使用する膨張材の混合方法であり、前記固定容器の肉厚が3〜15mmに形成され、該固定容器に挿入される前記被締結材の径が19〜32mmである時に、柔軟性を有する耐アルカリ材料によりなる袋状の主容器内に収納された所定の充填量としての62〜195ccの膨張性を有する充填材と、前記主容器に対し仕切壁を介して隣接して個別に設けた袋状の添容器内に収容された49〜153ccの体積の水等の液体との何れかを、強制的に前記添容器の仕切壁を外部より破壊することにより主容器内において混合し、水和反応させて前記固定容器内に充填収容される充填材の膨張により生ずるプレストレスまたはプレスにより前記被締結材を定着するので、施工現場において充填材と水等の液体とを簡単な取扱操作により確実に混合させ、膨張材の膨張圧により短時間にて多大な労力を要さずに作業能率が良く確実に鉄筋等の被締結材を大きな付着強度により接合することができる。
【0045】
また本発明の請求項7に記載の発明は、前記充填材と水等の液体とを混合してから主容器をシェイクすることにより水和反応を促進させて膨張性を得ることを特徴とするので、充填材の水和反応が迅速かつ円滑に行え、充填材の膨張性を確実に発揮することができる。
【0046】
また本発明の請求項8に記載の発明は、打込コンリートまたはコンクリート二次製品の接合端に埋設され、剛性材により中空状に形成された固定容器と、該固定容器の適宜側面を封止する封止手段を介して固定容器内に充填され、該封止手段を介して固定容器内に挿入される相対する被締結材を膨張するプレストレスおよびプレスにより定着させる膨張継手に使用する膨張材の注入方法であり、前記固定容器の肉厚が3〜15mmに形成され、該固定容器に挿入される前記被締結材の径が19〜32mmである時に、柔軟性を有する耐アルカリ材料によりなる袋状の主容器内に収納された所定の充填量としての62〜195ccの膨張性を有する充填材と、前記主容器に対し仕切壁を介して隣接して個別に設けた袋状の添容器内に収容された49〜153ccの体積の水等の液体との何れかを、強制的に前記添容器の仕切壁を外部より破壊することにより主容器内において混合し、水和反応させて膨張性を発揮させた膨張材を、前記主容器の上部一側に一体に設けて前記封止手段の充填孔から前記固定容器内に挿入させた注出管を通じて相対する被締結材に対して注入させることを特徴とするので、従来のモルタル継手工法のように、組成原料を軽量するための秤、組成原料を混合するためのハンドミキサー、ハンドミキサーのモータを駆動するための電源等の設備や防塵眼鏡等の保護具のような用具を必要としないで済み、また工程数が簡略化されて多くの時間と労力を要せずに組成原料を混合後簡単な取扱操作により迅速かつ確実に固定容器内に注入することによって被締結部材相互を効率的に、しかも、大きな付着強度にて接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の膨張継手に使用する膨張材の混合装置の第1実施形態を示し、使用状態を示す部分切欠正面図である。
【図2】同じく本実施態様の膨張材の混合装置の不使用状態を示す斜視図である。
【図3】同じく図1のA−A矢視断面図である。
【図4】同じく本実施形態の混合装置を用いて混合される充填材を充填される固定容器内に封止手段を介して鉄筋を挿入し、接続した状態を示す断面図である。
【図5】同じく膨張継手の容器本体内に封止手段を介して鉄筋を挿入する状態の拡大断面図である。
【図6】同じく図4のB−B矢視断面図である。
【図7】同じく本実施形態に使用される封止手段の一例を示す拡大正面図である。
【図8】同じく本実施形態に使用される封止手段の他例を示す拡大正面図である。
【図9】同じくこの封止手段により封止された固定容器内に鉄筋を挿入した状態の拡大断面図である。
【図10】同じく充填材により容器本体の周方向に向かう圧力P1 の膨張圧が働いてプレス効果を発揮する状態の断面図である。
【図11】同じく容器本体の膨張応力が緊張力P2 として充填材に働きプレストレス効果を発揮する状態の断面図である。
【図12】同じく本実施形態の膨張材の混合装置により膨張材を固定容器内に注入する一使用例を示す斜視図である。
【図13】同じく本実施形態の混合装置により得られる膨張材を使用した膨張継手により得られる大型のボックスカルバートの断面図である。
【図14】同じく本実施形態の混合装置により得られる膨張材を使用した膨張継手により得られる大型のL型擁壁ブロックの一例を示す断面図である。
【図15】同じく本実施形態の混合装置により得られる膨張材を使用した膨張継手により得られる大型のL型擁壁ブロックの他例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 固定容器
1a 開口部
2 封止手段
3 接合端
4 充填材
5 鉄筋
5a 端部
6 主容器
7 添容器
10 キャップ材
10a 切込み
10c 充填孔
K 打込コンクリート
K′ コンクリート二次製品[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a joint method for joining reinforcing bars arranged inside concrete in a reinforced concrete structure includes, for example, a joint for joining ends of the reinforcing bars by welding or the like. As another construction method, there is a lap joint construction method in which a metal wire rod is wound and bound to an overlap portion formed at an end portion of a reinforcing bar.
As another joint method, there is a threaded joint in which a threaded portion is provided at a joint end of a reinforcing bar and joined. Further, as another construction method, there is a mortar joint construction method in which reinforcing bars are joined together by the adhesion strength of mortar filled.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The above-mentioned conventional joint method for joining reinforcing bars by welding requires a lot of time and labor to weld the reinforcing bars to each other on the construction site, and welding requires specialized welding techniques. The work was inefficient. In addition, the lap splicing method in which the metal strip material is wound around the overlapping portions of the opposing reinforcing bars is also a method in which the metal wire rod is wound around the overlapping portion of the end of the reinforcing bar. It required labor and effort. In addition, threaded joints that are provided with a threaded portion at the joint end of the rebar also require a lot of time and effort to machine screws into the rebar and to join the rebars together, which is inefficient. Met.
Furthermore, since the mortar joint construction method relies on the adhesion between the reinforcing bar and concrete to fix the reinforcing bars, it was necessary to take sufficient fixing length between the reinforcing bars. In addition, the mortar joint method expresses the adhesive strength of mortar to the reinforcing bars depending on the composition and mixing of the composition materials. In addition, it is necessary to prepare an electric hand mixer having transportability for uniformly kneading the measured composition raw materials, a power source for driving the motor of the hand mixer, and the like. Many facilities and tools are required, such as requiring protective equipment such as dustproof glasses for protection. Moreover, the mortar joint construction method is composed of many steps such as a mortar composition raw material measurement step, a composition raw material kneading step, and a mortar filling step, and therefore, construction requires a lot of time and labor. In addition, after construction, it took a lot of labor and expense to clean equipment and tools and to maintain. Also, for example, when joining reinforcing steel bars of concrete secondary products, it is not after joining the joint ends of concrete secondary products, and the mortar after kneading as a fixing material is measured and kneaded. It was not possible to fill the joints unless they were transferred to different injection tools, and the operator could not visually check the mortar filling state from the outside of the secondary concrete product.
[0004]
The present invention solves the above-mentioned conventional drawbacks, and even a person who does not have special qualifications / skills at a necessary time without requiring any equipment on the construction site can perform simple handling operations. Has expansibility By quickly and surely mixing the filler and liquid such as water and fully exhibiting expandability by hydration reaction, it can be inserted into a fixed container with good work efficiency in a short time without requiring much labor. The material to be fastened such as rebar With high adhesion strength It can be joined and the structure to be fastened can be fastened together. Optimum joint performance is demonstrated And also the device itself But Compact and easy to transport and store, and maintain the quality of fillers etc. without changing over time, and further, the structure is simple and easy to manufacture. The An object of the present invention is to provide an expansion material mixing apparatus, an expansion material mixing method, and an expansion material injection method used for an expansion joint that can be provided at low cost.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in view of the above problems, and the invention according to
[0006]
Further, the invention according to
[0007]
In addition, the invention described in
[0008]
The invention according to
[0009]
Moreover, the invention according to
[0010]
The invention according to
[0011]
Further, the invention according to
[0012]
The invention according to
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, specific examples of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1st Embodiment of the mixing apparatus of the expansion material used for the expansion joint of this invention is described according to FIG. 1 thru | or FIG.
In FIG. 4, T is the expansion joint of this embodiment, and details of this expansion joint T will be described below.
[0017]
This
[0018]
P is a mixing device, and the mixing device P is adjacent to the
[0019]
Further, in the illustrated embodiment, the
[0020]
The
[0021]
Further, the
[0022]
In addition, the
The composition of the
[0023]
Further, as shown in FIG. 4, the sealing means 2 and 2 for closing the openings 1a and 1a provided on the two sides of the fixed
[0024]
1st Embodiment of the mixing apparatus P of this invention consists of the above structures, and is the powder form and several types of composition raw materials are mixed with the
[0025]
And when it is necessary, such as when joining the
[0026]
Thus, as shown in FIG. 4, for example, ends 5a and 5a of
In order to mix the
[0027]
At this time, if the
[0028]
After performing the mixing operation of the
At this time, as shown in FIG. 12, the
[0029]
Then, when the
By the way, when the wall thickness t of the fixed
[0030]
On the contrary, when the thickness t of the fixed
[0031]
Further, the filling amount composed of the capacity of the
[0032]
And in this embodiment, the adhesion strength with respect to the reinforcing
[0033]
In the conventional mortar joint method that depends on the adhesion between the reinforcing bar and the concrete, the reinforcing
[0034]
A concrete example of the concrete secondary product K ′ employing the expansion joint T is a
The
[0035]
FIG. 14 and FIG. 15 are other specific examples of the concrete secondary product K ′ similarly adopting the expansion joint T of the present invention.
In this example, a large L-shaped
In addition, the concrete secondary product K ′ using the expansion joint T of the present embodiment is not limited to the above-described description, but includes, for example, a large open-groove channel block, a large U-shaped groove block, a common groove block, and a manhole. , Underground storage tank block, revetment block, revetment block, bridge girder and its foundation block.
[0036]
In the above-described embodiment, the
[0037]
Further, in the above description, the
[0038]
In the above description, the case where the reinforcing
[0039]
【The invention's effect】
As described above, the invention according to
[0040]
In the invention according to
[0041]
In the invention according to
[0042]
In the invention according to
[0043]
In the invention according to
[0044]
The invention according to
[0045]
The invention according to
[0046]
The invention according to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially cutaway front view showing a first embodiment of an expansion material mixing device used in an expansion joint of the present invention and showing a use state.
FIG. 2 is a perspective view showing a non-use state of the expansion material mixing apparatus of the present embodiment.
3 is a cross-sectional view taken along arrow AA in FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state in which reinforcing bars are inserted and connected via a sealing means into a fixed container filled with a filler to be mixed using the mixing apparatus of the present embodiment.
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing a state in which a reinforcing bar is inserted into the container body of the expansion joint through a sealing means.
6 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
FIG. 7 is an enlarged front view showing an example of the sealing means used in the present embodiment.
FIG. 8 is an enlarged front view showing another example of the sealing means used in the present embodiment.
FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view showing a state in which a reinforcing bar is inserted into a fixed container sealed by the sealing means.
FIG. 10 shows the pressure P in the circumferential direction of the container body due to the filler. 1 It is sectional drawing of the state which exerts the press effect by working the expansion pressure of.
FIG. 11 shows that the expansion stress of the container body is the tension P 2 It is sectional drawing of the state which works as a filler and exhibits a pre-stress effect.
FIG. 12 is a perspective view showing an example of use in which an expansion material is injected into a fixed container by the expansion material mixing apparatus of the present embodiment.
FIG. 13 is a cross-sectional view of a large box culvert obtained by an expansion joint using the expansion material obtained by the mixing device of the present embodiment.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing an example of a large L-shaped retaining wall block obtained by an expansion joint using an expansion material obtained by the mixing device of the present embodiment.
FIG. 15 is a cross-sectional view showing another example of a large L-shaped retaining wall block obtained by an expansion joint using the expansion material obtained by the mixing device of the present embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Fixed container
1a opening
2 Sealing means
3 Junction ends
4 Filling material
5 Reinforcing bars
5a end
6 Main container
7 accessory containers
10 Cap material
10a notch
10c Filling hole
K driven concrete
K 'concrete secondary products
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