JP5970169B2

JP5970169B2 - 鉄筋の圧接方法

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Publication number: JP5970169B2
Application number: JP2011208999A
Authority: JP
Inventors: 成行林
Original assignee: 成行林
Priority date: 2011-09-26
Filing date: 2011-09-26
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2031-09-26
Also published as: JP2013066927A

Description

この発明は、コンクリートに埋設使用する各種鉄筋をガス圧接により互いに接続する圧接方法、更に詳しくは、圧接部分に安定した強度が得られるだけでなく、鉄筋の突き合わせ端面を圧接した時に生じるふくらみ部分の外径をできるだけ小径化することで、配筋時の作業性を向上させることができ、かつ、コンクリートの打ち込みが容易になって十分に充填することができるようにした鉄筋の圧接方法に関する。

コンクリート構造物の柱や梁等に埋設使用する鉄筋を軸方向に接続する方法の一つとして、加熱した鉄筋の端部を付き合わせ状に加圧することにより接続するガス圧接が知られている。

鉄筋のガス圧接方法は、互いに接続せんとする鉄筋を、端部が対向するよう同軸芯状に配置した状態で、両鉄筋の互いに対向する端部を燃焼ガスの火炎によって加熱する加熱工程と、端部が加熱されて軟化した両鉄筋の端面を突き合わせ、両鉄筋に軸方向の圧力を加えることで突き合わせた端面を圧接させる圧接工程とによって実施され、圧接部分は固相接合と同一素材のみでの接合となり、素材を溶かさずに接合できるので接続の信頼性が高く、また、鉄筋の突き合わせ部分が燃焼ガスの加熱で軟化しているので、加圧手段が軽微なものでよく、圧接装置が小型軽量化できるので、現場での鉄筋接続に採用されている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、上記したガス圧接方法は、両鉄筋の両端部を加熱して軟化させ、この状態で軸方向に加圧して圧接するので、必要とする接合強度を確保するには、鉄筋材料の軟化した部分を確実に融合させる必要がある。

また、両鉄筋の圧接部分は、軟化した材料が軸方向に加圧されることでふくらむことになり、このため、接合強度の向上は鉄筋の軸方向の縮み量を多く取ることで圧接部分のふくらみ量を大きくすることにより得られるが、ふくらみを大きくすると、鉄筋の配筋作業時において、フープ筋やスターラップ筋の移動が困難になり、配筋時の取り扱いに不便が生じることになる。

上記のような鉄筋のガス圧接方法において、ふくらみの発生量を一定に規制すると共に、接合部分の強度を向上させるため、図７に示すように、互いに接続せんとする鉄筋１、１の一方に、両端の鉄筋挿通孔２よりも内径を大きくした管状の接続用被覆部材３を外嵌し、両鉄筋１と１を端部が対向するよう同軸芯状に配置した状態で、両鉄筋１と１の互いに対向する端部を燃焼ガスの火炎によって加熱し、端部が加熱されて軟化した両鉄筋１と１の端面を突き合わせ、この状態で前記接続用被覆部材３を両端部上に移動させ、両鉄筋１と１に軸方向の圧力を加えることで突き合わせた端面を圧接させ、周方向外側に生じたふくらみ４で接続用被覆部材３の内部を埋めることにより、両鉄筋１と１を接続する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平７−２１４３４３号公報特許第２８２９８４４号公報

上記した特許文献２のガス圧接方法においては、圧接による鉄筋１と１の軸方向の収縮量を接続用被覆部材３で一定化して圧接部の補強とすることができるという利点はあるが、接続用被覆部材３は接続ごとに必要となる消耗部材であるので、圧接の数だけ接続用被覆部材３を消費することになり、このため、ガス圧接に接続用被覆部材３の材料費用が加わり、圧接コストが高くつくという問題がある。

また、両鉄筋１と１の圧接部分が接続用被覆部材３で覆われるため、鉄筋材料の軟化した部分が確実に融合しているのかどうか、圧接の良否を外部から目視確認することができず、両鉄筋１と１の圧接強度の信頼性が劣ることになる。

更に、両鉄筋１と１の圧接部分に生じるふくらみ部分の外側を接続用被覆部材３が覆った仕上がりになるため、接続部分の外径が接続用被覆部材３の外径分だけ余分に大径となり、このように接続部分の外径が大きくなっていると、配筋作業時において、フープ筋やスターラップ筋の移動が困難になり、配筋時の取り扱いに不便が生じるという問題がある。

そこで、この発明の課題は、圧接コストを高騰させることなく、圧接部分に生じるふくらみ部分をできるだけ小径化できると共に、鉄筋材料の軟化した部分を確実に融合させることで圧接部分の品質と信頼性を向上させることができ、しかも、鉄筋の軸方向の縮み量を少なくすることができる鉄筋の圧接方法を提供することにある。

上記のような課題を解決するため、この発明は、互いに接続せんとする鉄筋を、端部が対向するよう同軸芯状に配置した状態で、両鉄筋の互いに対向する端部を加熱する加熱工程と、端部が加熱された両鉄筋の端面を突き合わせ、両鉄筋に軸方向の圧力を加えることで突き合わせた端面を圧接させる圧接工程とを行う鉄筋の圧接方法において、前記加熱工程前に一方鉄筋に筒状の外径規制金具を外嵌し、前記両鉄筋の互いに対向させた端部を加熱する加熱工程後に、加熱部分の外側に筒状の外径規制金具を外嵌状に位置させ、この状態で両鉄筋に軸方向の圧力を加えることで端面を圧接させる圧接工程を行い、前記圧接工程によって圧接部分に生じるふくらみの外径を外径規制金具によって規制し、前記圧接工程の終了後に、圧接部分から外径規制金具を撤去するようにしたものである。

上記外径規制金具の内径によって規制される上記ふくらみの外径を、圧接せんとする鉄筋の直径に対して１．２倍前後に形成することができる。

上記外径規制金具が軸方向に沿って二つ割り可能な構造となり、上記圧接工程の終了後に開くことで圧接部分から撤去するようにできる。

ここで、上記外径規制金具は、内径が鉄筋の直径に対して１．２倍前後である金属製の筒体を軸方向に沿って二つ割にし、一方側縁を蝶番構造により結合して開閉自在とし、他方側縁をボルト等の係止具で結合したり、両側縁をボルト等の係止具で結合する構造を有し、加熱された両鉄筋の端面を突き合わせ部分に対する外嵌状の配置と、圧接加工部分からの取り外しが自由に行え、繰り返し使用が可能になっている。

この発明によると、互いに接続せんとする鉄筋の一方に筒状の外径規制金具を外嵌し、両鉄筋の対向させた端部を加熱した後、この加熱部分の外側に筒状の外径規制金具を外嵌状に位置させ、この状態で両鉄筋に軸方向の圧力を加え、前記圧接工程によって圧接部分に生じるふくらみの外径を外径規制金具によって規制し、前記圧接工程の終了後に、圧接部分から外径規制金具を撤去するようにしたので、両鉄筋の圧接によって生じるふくらみの量を外径規制金具の内径によって規制し、ふくらみの外径を接続強度の確保に必要となる、鉄筋の直径に対して１．２倍前後に形成することができ、このように、ふくらみの外径を小径化することで、鉄筋の取り扱いが容易になると共に、複数の鉄筋を並列に配置する配筋時において、圧接部分が同一断面に集まる全数継手の配筋が容易に行え、配筋作業の能率向上が図れて経済的である。

また、外径規制金具は繰り返し使用ができるので、圧接コストを高騰させることがないだけでなく、鉄筋の圧接後に外径規制金具を取外すことで、圧接部分を容易に目視検査することができ、接続部分の信頼性を向上させることができる。

更に、鉄筋端部の圧接時に生じるふくらみを、外径規制金具の内径によって規制することで、両側鉄筋の軟化した部分を確実に融合させることができ、これにより、圧接による接続部分の耐引張り強度を向上させることができ、ガス圧接による鉄筋接続の品質と信頼性の向上を図ることができる。

この発明に係る鉄筋の圧接方法の実施において、圧接せんとする鉄筋を同軸心状に配置して端部を接近させた平面図圧接せんとする鉄筋の端部を加熱した状態の平面図鉄筋の加熱した端部を突き合わせ、その外側に外径規制金具を外嵌した状態の横断平面図外径規制金具の内部で鉄筋の加熱した端部を圧接させた状態の平面図圧接完了後の鉄筋を示す平面図外径規制金具の構造を示す分解斜視図従来の鉄筋の圧接方法を示す圧接完了後の横断平面図

以下、この発明の実施の形態を図示例と共に説明する。

この発明に係る鉄筋の圧接方法は、既存のガス圧接装置とバーナー及び新規な外径規制金具１１を用いて実施される。

上記ガス圧接装置は、周知のように、圧接装置本体となる外筒の一端側外部に一方の鉄筋を着脱自在に固持する定位置固定クランプと、他端側外部に他方の鉄筋を着脱自在に固持する移動クランプと、外筒の内部に軸方向に移動可能となるよう収納した内筒とを備え、外筒の他方端部に油圧シリンダの連結部が設けられ、油圧シリンダで内筒を押すことにより、移動クランプを固定クランプに対して接近動させることができるような構造になっている。

また、上記バーナーは、ガス圧接装置の移動クランプと固定クランプで固持した両鉄筋において、互いに接近させた端部を加熱して軟化させるものである。

この発明の実施に用いる外径規制金具１１は、図６に一例を示すように、内径が圧接せんとする鉄筋１、１の直径Ｄに対して１．２Ｄ〜１．４Ｄ前後、好ましくは１．２Ｄで、長さが鉄筋の直径Ｄよりも少し長くした金属製の筒体を軸方向に沿うよう二つ割にして一対の半割筒体１１ａ、１１ｂとし、両半割筒体１１ａ、１１ｂの両側縁にフランジ１２を設け、重ね合わせたフランジ１２をボルト１３とナット１４で結合することにより組立て、一方半割筒体１１ａのフランジ１２に把持柄１５を設けた構造になっている。

上記のような外径規制金具１１は、ボルト１３とナット１４の結合により組立てることで、加熱された両鉄筋１、１の端面を突き合わせた部分に対する外嵌状の配置と、ボルト１３とナット１４を緩めて分解することで、圧接部分からの取り外しが自由に行え、これによって、繰り返し使用が可能になっている。

なお、外径規制金具１１は、二つ割にした半割筒体１１ａ、１１ｂの一方側縁を蝶番構造により結合して開閉自在とし、他方側縁をボルト、ナットやクサビ、フック等の係止具で結合した構造とすることができ、また、外径規制金具１１の内径は、図示のようなストレートだけでなく、両端の開口部分における内径を鉄筋１、１に外嵌する範囲で小径に絞った形状とすることができる。

また、鉄筋１、１には、異形鉄筋やストレート鉄筋のように幾つかの種類と、各種直径の異なるものがあり、このため、外径規制金具１１は、これら各鉄筋の直径に対応した内径のものを用意し、選択して使用するようにすればよい。

次に、この発明の圧接方法を工程に従って説明する。

互いに接続せんとする鉄筋１と１の付き合わせる接合端部を、鉄筋冷間直角切断機で切断するか研削して平滑面に処理し、一方の鉄筋１をガス圧接装置の固定クランプに締め付けボルトで固定し、また、他方の鉄筋１を移動クランプに締め付けボルトで固定し、この時図１のように、一方鉄筋１の途中に外径規制金具１１を予め外嵌しておき、両鉄筋の圧接せんとする端部の接合端面間の隙間をできるだけ小さくした状態で同軸芯状の配置とする。

上記外径規制金具１１は、一方鉄筋１の途中に一対の半割筒体１１ａ、１１ｂを被せ、両半割筒体１１ａ、１１ｂを結合して組み立てるものであり、鉄筋１と１の軸方向に移動させることができる。

上記の状態で図２のように、両鉄筋の圧接せんとする端部をバーナーで加熱する。このときの両鉄筋の端部に対する加熱部分ａの範囲は、接合端面から鉄筋の直径Ｄに対して０．５Ｄ〜０．８Ｄ程度の範囲とし、また、加熱は両接合端面を含めて加圧加熱する第１加圧加熱工程と、両鉄筋１と１の接合端面を突き合わせ、軸方向の加圧を加えた状態で、両鉄筋１と１の突き合わせ部分を周囲から均等に加熱する第２加熱工程とからなる。

上記のように、第２加熱工程によって両鉄筋１と１の端部が軟化すると、図３のように、両鉄筋１と１の加熱部分ａに外径規制金具１１を外嵌状に位置させ、この位置に保持した状態で両鉄筋１と１の軸方向の加圧を５〜１０秒程度続ける。

図４のように、両鉄筋１と１の加熱部分ａに外径規制金具１１を外嵌させた状態で、ガス圧接装置における油圧シリンダの押圧力を高めて圧接工程を行うと、両鉄筋１と１の軟化した突き合わせ部分がふくらみｂとなって周方向の外側へ拡径する。

上記ふくらみｂは、外径規制金具１１の内径によって拡径時の外径が規制され、このふくらみｂによって鉄筋１、１よりも太い円軸状の圧接部分ｃが形成され、前記圧接部分ｃの形成時に、ふくらみｂは外径規制金具１１での規制によって、両鉄筋１と１のふくらみｂが互いに相手ふくらみｂを鉄筋１の軸方向に加圧することになり、これによって、鉄筋１と１の接合面の同一素材同士を確実に融合させることができ、両鉄筋１と１の接合強度の向上が図れることになり、品質と信頼性がアップする。

圧接工程が終了すると、油圧シリンダへの油圧の供給を解き、外径規制金具１１を分解して圧接部分ｃから取外すと、図５のように、圧接部分ｃが露出し、この圧接部分ｃが冷えるまで時間をおき、この後、固定クランプと移動クランプの締め付けボルトを緩め、固定クランプと移動クランプから接続後の鉄筋１、１を取外せば作業が完了する。

上記のように、圧接部分ｃから外径規制金具１１を取外すことにより、圧接部分ｃの目視検査が行え、圧接不良の確認ができると共に、圧接部分ｃを形成するふくらみｂは、外径規制金具１１の内径によって仕上がり外径が決定され、例えば、仕上がり外径を鉄筋１の直径Ｄに対して１．２Ｄとなるようにすれば、圧接部分ｃの小径化により、鉄筋１、１の配筋時におけるフープ筋やスターラップ筋の移動がスムーズになり、現場での鉄筋の取り扱いが容易になって作業効率が向上する。

また、圧接部分ｃの小径化により、配筋作業の効率を高めるだけでなく、コンクリートの打ち込みが容易で十分に充填できることになる。

更に、鉄筋の圧接において、ふくらみを１．６Ｄから１．４Ｄにするだけで疲労強度が向上するという説から推測すれば、ふくらみを１．２Ｄの採用は鉄筋圧接の強度向上が図れることになる。

ちなみに、この発明の外径規制金具１１を用いないで、ふくらみが１．２Ｄとなる鉄筋の圧接を行い、これに対して９０°の曲げ試験を実施した結果、９０％以上で圧接面での破断が生じたが、この発明の外径規制金具１１を用いてふくらみが１．２Ｄとなる鉄筋の圧接を行い、これに対して９０°の曲げ試験を実施した結果は、全て圧接面での破断発生がなかった。

１鉄筋
１１外径規制金具
１１ａ半割筒体
１１ｂ半割筒体
１２フランジ
１３ボルト
１４ナット
１５把持柄
ａ加熱部分
ｂふくらみ
ｃ圧接部分

Claims

互いに接続せんとする鉄筋を、端部が対向するよう同軸芯状に配置した状態で、両鉄筋の互いに対向する端部を加熱する加熱工程と、
端部が加熱された両鉄筋の端面を突き合わせ、両鉄筋に軸方向の圧力を加えることで突き合わせた端面を圧接させる圧接工程とを行う鉄筋の圧接方法において、
前記加熱工程前に一方鉄筋に筒状の外径規制金具を外嵌し、前記両鉄筋の互いに対向させた端部を加熱して軟化させる加熱工程後に、加熱部分の外側に筒状の外径規制金具を外嵌状に位置させ、
この状態で両鉄筋に軸方向の圧力を加えることで端面を圧接させる圧接工程を行い、
前記圧接工程によって圧接部分に生じるふくらみの外径を外径規制金具の内径によって規制して、圧接せんとする鉄筋の直径に対して１．２〜１．４倍に形成し、前記圧接工程の終了後に、圧接部分から外径規制金具を撤去することを特徴とする鉄筋の圧接方法。
上記外径規制金具が軸方向に沿って二つ割り可能な構造となり、上記圧接工程の終了後に開くことで圧接部分から撤去することを特徴とする請求項１に記載の鉄筋の圧接方法。