(57)【要約】【課題】せん断補強筋などの鉄筋端部を重ね合せ状態で接合する際に使用する小型化及び軽量化が可能なグラウト材充填式の鉄筋継手と、それを用いた鉄筋接合方法を提供する。【解決手段】継手本体２は横断面略長円状の筒状体であり、その内空部８が長手方向に沿って設けられた壁状部７により２つに区分されている。接合すべき鉄筋を受け入れる各分割内空部８ａ，８ｂの内周面には、それぞれ複数の円弧状突起９が長手方向に沿って所定の間隔で設けられている。これら円弧状突起９は、壁状部７の一部を除きほぼ周面に沿って形成されるが、一方の偏平部分２２ａ側の突出高さが低く、当該部分側の壁状部７の基部付近が円形よりも外側に膨出してグラウト材の流路８１となっている。そして、両端の開口部から各分割内空部８ａ，８ｂに鉄筋を挿入し、継手本体２の外周面に設けられた注入孔からグラウト材を注入する。【選択図】　　　図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周壁の内面に円弧状突起が形成された筒状の継手本体に、両端側の開口部から鉄筋をそれぞれ挿入してその内空部で重ね合せ状態とし、これら鉄筋を周壁に開設された注入孔から内空部に充填したグラウト材を介して接合する鉄筋継手において、前記継手本体は、その内空部に鉄筋同士を互いに長手方向の少なくとも一部で隔てる壁状部を備えることを特徴とする鉄筋継手。
【請求項２】
前記壁状部が継手本体の少なくとも両端部分に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の鉄筋継手。
【請求項３】
前記壁状部が長手方向の一部で分断され、当該分断部分に注入孔が連通していることを特徴とする請求項１または２に記載の鉄筋継手。
【請求項４】
前記壁状部の注入孔側に長手方向に連続するグラウト材の流路を設けたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の鉄筋継手。
【請求項５】
前記円弧状突起の注入孔側が径方向における対向側よりも低く形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の鉄筋継手。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の鉄筋継手に、両端側の開口部から鉄筋をそれぞれ挿入し、補強繊維を含有するグラウト材をその内空部に充填してそれら鉄筋を接合することを特徴とする鉄筋接合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種コンクリート構造物の補強材に使用される鉄筋同士を接合するための鉄筋継手と、それを用いた鉄筋接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ビルや橋梁などに代表される建築土木分野の構造物において、鉄筋コンクリート構造（ＲＣ）あるいは鉄骨鉄筋コンクリート構造（ＳＲＣ）が多用されている。かかる構造物における柱や梁などの部位では、角筒状に並置した複数本の主筋（柱筋・梁筋）を取り囲むように長手方向に所定の間隔でせん断補強筋（帯筋・あばら筋）が配置される。これらのせん断補強筋では、閉鎖形とする手段として、一般に鉄筋の末端部分を１３５°のフック状に屈曲したものが使用されている。ところが、フック部の余長部分が配筋の納まりに支障を来す場合などには、鉄筋の端部に対してフレアグルーブ溶接あるいは筒状の鉄筋継手による機械的接合が行われている。この場合には、施工性等の理由により主筋のように鉄筋の端部同士を同一軸線上で接合するのではなく、いずれの方式においても鉄筋端部を所定の長さで重ね合せた状態で接合される。
【０００３】
上記のような重ね継ぎ形式を対象とする鉄筋継手の従来例としては、本出願人の提案になる楔圧入式のものがある（実公昭５８−５３８８０号公報等）。この鉄筋継手は、気象条件や作業者の技量の影響を受けやすい溶接に比べて接合個所の品質が安定するとともに、作業が簡便であるという利点がある。ところが、楔の圧入に油圧ポンプを使用することから、鉄筋が太径となった場合に、圧入装置が大型化し、作業性の低下が避けられないという問題点があった。
【０００４】
また、これとは異なる方式の鉄筋継手として、主筋同士の接合に広く使用されているグラウト充填式の鉄筋継手を重ね継ぎに適用することも提案されている（特開昭６３−５５２４５号公報）。すなわち、この種の鉄筋継手では、２本の鉄筋を受け入れる継手本体の内空部が横断面長円状に形成され、これに対して両端の開口部からそれぞれ鉄筋の端部を挿入し、両鉄筋を継手本体内で重ね合せ状態とする。そして、周壁に設けられた注入孔から内部の空隙部分に高強度モルタルや合成樹脂等のグラウト材を隙間なく注入し、その固化により鉄筋同士を接合するものである。この場合、接合状態にある鉄筋間の荷重伝達は、主として鉄筋の節と節との間に入り込んだグラウト材のせん断抵抗に依存することになる。さらに、継手本体とグラウト材との付着を高めるために、継手本体の内壁面にも複数の環状突起あるいは連続した螺旋状突起などの円弧状突起を設けるのが通例である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
後者のグラウト充填式鉄筋継手は、接合作業において特別な装置を必要とせず、その作業が簡便であり、しかも太径鉄筋への対応も比較的容易であるという利点がある。しかるに、金属材料に比べて本質的に機械的強度が劣るグラウト材に依存する接合構造であるから、十分な接合強度を得るには、他の機械的継手に比べて定着部分の長さを大きく確保する必要がある。このため、継手本体の全長が必然的に長くなり、軽量化および小型化が難しいという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明者らは、斯かるグラウト充填式の鉄筋継手について鋭意検討を重ねた結果、本発明に想到したのである。すなわち、本発明は、軽量化および小型化が可能なグラウト充填式の鉄筋継手の提供をその目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、本発明では、周壁の内面に円弧状突起が形成された筒状の継手本体に、両端側の開口部から鉄筋をそれぞれ挿入してその内空部で重ね合せ状態とし、これら鉄筋を周壁に開設された注入孔から内空部に充填したグラウト材を介して接合する鉄筋継手において、前記継手本体が、その内空部に鉄筋同士を互いに長手方向の少なくとも一部で隔てる壁状部を備えることを特徴としている。
【０００８】
この構成によれば、継手本体の内空部に鉄筋同士を互いに隔てる壁状部を設けたことにより、グラウト材の拘束力が大きく向上する。すなわち、鉄筋を受け入れる継手本体の内空部が単一の空間である従来例では、注入されたグラウト材は２本の鉄筋間とそれらの周囲に行き渡り、一体のものとして固化することになる。そして、鉄筋に対して引抜方向の荷重が負荷されたとき、特に２本の鉄筋間にあるグラウト材は、それら鉄筋により同時に反対方向の応力を受けることから、それほど大きくない荷重でも破壊しやすいものと考えられる。これに対して、本発明の鉄筋継手では、各鉄筋の周囲を覆うそれぞれのグラウト材が、壁状部が存在する部分の全周において、継手本体を構成する機械的強度の高い鋼材等の素材で包囲されている。このため、各々のグラウト材は、実質的に前述した他方の鉄筋の挙動による影響を受けることがなく、継手本体のみにより拘束されるので、鉄筋に対して強い拘束力が得られる。したがって、グラウト材の充填効果が有効に発揮される本発明の鉄筋継手では、鉄筋同士の定着部分の長さを短縮することが可能になる。さらに、壁状部の存在は、継手本体の剛性向上にも大きく寄与することから、継手本体の周壁の肉厚を従来のものより薄くすることができる。これにより、継手本体の軽量化と小型化が実現される。
【０００９】
さらに、本発明の鉄筋継手では、上記壁状部を継手本体の少なくとも両端部分に設けると好適である。すなわち、内空部に壁状部が存在しない従来のグラウト充填式鉄筋継手では、鉄筋同士が過度の荷重で引張られたとき、初めに継手本体の開口部付近のグラウト材に亀裂が発生し、それが順次内方へと拡大する。これにより、グラウト材が本来の機能である拘束力を失い、鉄筋の抜けをもたらす。これに対して、壁状部が継手本体の両端部分に設けられたものでは、開口部付近におけるグラウト材は全周で拘束され、そこに亀裂が生じ難い構造になっている。したがって、壁状部を継手本体の一部のみに設ける場合には、継手本体の中間部分よりは両端部分のほうが効果的であり、継手本体の短縮化には都合がよい。
【００１０】
また、壁状部を長手方向の一部で分断し、当該分断個所にグラウト材の注入孔が連通するように構成してもよい。この場合には、継手本体の外周面側から注入したグラウト材が、当該分断部分において、壁状部により分割されたそれぞれの内空部に円滑に分配される。このため、注入孔をそれら内空部毎に設ける必要がなく、壁状部を設けたことに伴う作業性低下は生じない。
【００１１】
さらに本発明では、次のような構成も好適な手段として採用することができる。すなわち、壁状部の注入孔側に長手方向に連続するグラウト材の流路を設けた場合には、グラウト材の充填作業がより円滑かつ確実なものになる。また、円弧状突起の注入孔側が、径方向における対向側の突出高さよりも低くなるように形成した場合では、コンクリートの被り厚を小さくする際に好都合である。そして、これら構成による鉄筋継手は、いずれも鋼繊維等の適宜の補強繊維を含有するグラウト材との組合せにおいて、さらなる軽量化と小型化が可能である。斯かるグラウト材の使用により、鉄筋の接合作業を大幅に改善することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る鉄筋継手は、その使用場所に特段の限定はなく、各種の鉄筋を重ね継ぎ状態で接合する場合に広く適用することができる。したがって、構造物は新設あるいは既設のいずれも対象となる。一般的には、コンクリート構造物におけるせん断補強筋の接合に好適に使用される。この場合、環状に屈曲された１本の鉄筋の端部に適用して閉鎖形とする以外に、柱あるいは梁の大きさによっては、複数個の鉄筋継手と複数本の鉄筋により一本のせん断補強筋とすることも可能である。
【００１３】
本発明において、継手本体内へのグラウト材の注入方法は、例えば漏斗を注入孔にあてがい自然落下により注入したり、あるいは適宜の注入ガンで圧入するようにしてもよい。いずれにしても密実充填が重要であり、そのため鉄筋を受け入れる継手本体の内空部には、長手方向に連続するグラウト材の流路を設けることが望ましい。斯かる流路の形成方法としては、後述する実施例のように、例えば壁状部で隔てられている鉄筋の挿入部分の断面形状を円形とせずに、その一部が外側に向けて張出した形状とし、グラウト材の注入孔を当該流路の近くで連通させると好都合である。なお、グラウト材の進入を円滑にするための排気孔を継手本体の外周面に開設し、グラウト材の充填状況の確認に利用してもよく、注入孔を複数設けることももちろん可能である。
【００１４】
さらに、本発明の鉄筋継手に適用可能なグラウト材は、モルタルや合成樹脂などの一般的なグラウト材をそのまま用いてもよいが、これに鋼繊維等の抗張力性に優れる補強繊維を混入したものは、壁状部を備える上記継手本体との組合せにおいて特に好適である。なお、鋼繊維以外の補強繊維としては、炭素繊維、脂肪族系あるいは芳香族系のポリアミド繊維、ポリオレフィン系繊維、ガラス繊維、セラミック繊維などが挙げられる。斯かる補強繊維の配合は、グラウト材のせん断に対する抵抗力を向上させる効果があり、これにより補強繊維を含むグラウト材は、継手本体内部の壁状部による拘束効果と相俟って鉄筋の引抜強度向上に大きく寄与する。本発明では、グラウト材中への分散性およびその混練物の流動性、すなわちグラウト材の混練作業と継手本体内部の空隙部分への充填性を考慮し、短繊維状に形成されたものが望ましい。その中でも短繊維状の鋼繊維は、価格と配合効果などの点から好適であり、カットワイヤファイバー、せん断ファイバー、メルトエクストラクションファイバー、切削ファイバーなどの各種製法によるものが適用可能である。
【００１５】
上記補強繊維をグラウト材に混入した場合の効果について、鋼繊維とモルタル系グラウト材の組合せを例にして説明する。まず、素材自体の機械的特性を比較すると、固化状態にある通常のグラウト材の圧縮強度は鋼材の１／２〜１／１０程度であり、そのせん断強度は圧縮強度のさらに１／１０程度である。これに対して、鋼材では圧縮強度と引張強度が同じであって、せん断強度はその１／√３程度に止まり、グラウト材と比較して１０倍以上の強度を有している。さらに、グラウト材の特性として外力により亀裂が生じると早期に強度低下を引き起こすが、鋼材はグラウト材よりも機械的強度が高い上に急激な強度低下が起こらず、変形を伴いながら緩やかに強度が低下する性質がある。そして、鋼繊維が混入されたグラウト材中では、鋼繊維があらゆる方向に配向し、外力に対して抵抗する。このため、グラウト材は、鋼繊維を含まないものと比較して圧縮強度やせん断強度が増し、仮に亀裂が発生した場合でも鋼繊維の存在により延性的な破壊となる。斯かるグラウト材は継手本体と鉄筋の間に充填されるが、この間の応力伝達は主にせん断力であり、グラウト材中に分散した鋼繊維がそれに対して有効に働く。この補強効果は、程度の差はあるが他の補強繊維でも同様である。このようなグラウト材を使用すれば、鉄筋の定着部分の長さ、すなわち継手本体の全長をさらに短縮することができる。
【００１６】
【実施例】
以下、図面に基づき本発明の実施例について説明する。図１ないし図３は、それぞれ本発明による鉄筋継手の一実施例に関わる正面図、平面図および左側面図である。図示の鉄筋継手１において、継手本体２は、図３等から明らかなようにその基本形状が横断面略長円状（小判形）の筒状体であり、鋳造により形成されている。この継手本体２の両端部分は、径方向において中間部分よりも幾分か大きく形成され、当該膨出部分２１にはそれぞれ２個の挿入口３が設けられている。これらの膨出部分２１は、前述したように機能的に重要な役割を担う端部の補強を考慮したものである。一層の小型化を図る場合には、挿入口３付近の内径は小さくなるが、内側に膨出させてもよい。また、図１に示すように、継手本体２の外周面において、一方の偏平部分２２ａには、グラウト材の注入孔４が軸線上の一個所で開口するとともに、長手方向のほぼ中央で軸線を挟む少し離れた位置に２個のネジ孔５が形成されている。なお、このネジ孔５にはボルト（図示せず）を螺着し、グラウト材の注入およびそれが固化するまでの間、当該ボルトの締付けにより鉄筋を仮止めする。さらに、一方の偏平部分２２ａの四隅には、それぞれ排気口６が設けられている。
【００１７】
図４ないし図７は、上記継手本体２の内部構造を説明するための各部位における断面図である。継手本体２の内空部８は、その長手方向に沿って設けられた平坦な壁状部７により実質的に２つに区分され、それぞれの分割内空部８ａ，８ｂに鉄筋を受け入れるようになっている。これら分割内空部８ａ，８ｂの内径は、鉄筋を挿入したときに遊嵌状態となるように幾分か大きめに形成されている。この壁状部７は、グラウト材の注入孔４の直下で一部が切り欠かれ分断されているが、当該切欠部７ａ以外の場所では壁状部７が連続し、継手本体２の両端面にまで到達している。さらに、継手本体２の内周面には、複数の円弧状突起９が適宜の間隔を明けて設けられている。これらの円弧状突起９は、図７から明らかなように、壁状部７の一部を残して各分割内空部８ａ，８ｂの内面のほぼ全周に渡って設けられている。ここで、各円弧状突起９における突出高さは、一方の偏平部分２２ａ側のほうが他方の偏平部分２２ｂ側よりも低く形成されている。また、分割内空部８ａ，８ｂの横断面形状は、円弧状突起９が存在しない場所では略蒲鉾状に形成され、一方の偏平部分２２ａ側の内面と壁状部７の基部により囲まれた隅部８１が、鉄筋を挿入したときに長手方向に連続する適度な隙間を形成し、グラウト材の流路となっている。なお、壁状部７にも円弧状突起９を形成することはもちろん可能である。
【００１８】
図８は、上記鉄筋継手１を柱筋に適用した状態を模式的に示す説明図である。ここでは、矩形の四隅に配置された４本の柱主筋Ａを囲むように１本の帯筋Ｂが設置され、その両端部分の接合に本発明の鉄筋継手１が使用されている。この場合、帯筋Ｂの両端部分は上下に重なり合い、この重なり部分に対して鉄筋継手１の一方の偏平部分２２ａが外側に位置するように装着されている。すなわち、帯筋Ｂは、鉄筋継手１に対して円弧状突起９の突出高さが低いほうに偏心した状態で装着されるから、柱の外寸を小さくすることができる。ここで、一方の偏平部分２２ａには注入孔４等が設けられ、他方の偏平部分２２ｂには何も形成されていないので、継手本体２の外観形状が著しく相違することにより、鉄筋継手１を取り付ける際に間違えにくくなっている。なお、円弧状突起９の突出高さに差を設けることは必須要件ではなく、鉄筋を受け入れる分割内空部８ａ，８ｂが片側に偏心していなくともよい。
【００１９】
次に、本発明による鉄筋継手１の使用方法について、図１ないし図８を参照しながら説明する。帯筋Ｂの端部を鉄筋継手１の分割内空部８ａ，８ｂにそれぞれ挿通する工程は、帯筋Ｂを柱主筋Ａに対して外嵌する前はむろんのこと、外嵌後であってもよい。すなわち、鉄筋継手１を仮に装着した閉鎖リングの状態で柱主筋Ａに組み合わせたり、あるいは端部が単に重なり状態にある帯筋Ｂをそのまま柱主筋Ａに外嵌し、その後に鉄筋継手１を装着することができる。後者の場合には、帯筋Ｂの一方の端部に、鉄筋継手１における一方の分割内空部８ａを嵌合させて重なり部分から外れるまで内方に挿入する。次いで、帯筋Ｂの他方の端部を他方の分割内空部８ｂに挿通し、鉄筋継手１を帯筋Ｂの各端部が継手本体２の端面から同程度突出する位置まで戻す。
【００２０】
上記の挿通状態では、鉄筋継手１と帯筋Ｂとは、単に遊嵌されているだけであるから、グラウト材を注入するまでの間、あるいはその固化が十分でない段階で所定位置より移動する虞がある。このため、本実施例では２個のネジ孔５に仮止め用のボルトを螺着し、その締付けにより帯筋Ｂを固定することができるようになっている。なお、ボルトに代えてクリップ等の他の仮止め手段を用いることも可能であり、場合によってはそのような仮止め手段を併用しなくともよい。
【００２１】
そして、上記の仮止め状態にある鉄筋継手１に対して、注入孔４を介して内部に適宜のグラウト材を注入する。この注入方法としては、漏斗をあてがって自然落下により注入したり、あるいは適宜の注入ガンを利用して行うことができる。注入孔４から内部に流入したグラウト材は、その直下の切欠部７ａにおいて両方の分割内空部８ａ，８ｂにそれぞれ分かれ、壁状部７の一方の偏平部分２２ａ側に形成された流路８１を介して長手方向に流れるとともに、各円弧状突起９の間の環状空間にも確実に流入する。この際、排気口６の存在により内部の空気が押し出されてグラウト材の流動が円滑に行われるとともに、排気口６からグラウト材が溢れ出るのを確認することにより、密実充填がなされたか否かを確認することができる。なお、開口部３と鉄筋との隙間が大きい場合には、適宜のシール材、キャップ等でそれを塞ぐようにしてもよく、さらに図のように注入孔４が側面に位置する場合には、グラウト材の注入後に注入孔４を適宜の栓体で封鎖してもよい。
【００２２】
因みに、上記実施例の鉄筋継手１と、比較例として壁状部が存在しない以外は実施例のものと同じ寸法に形成された鉄筋継手について、それぞれ鉄筋の引抜強度を測定したところ、実施例のものは比較例よりも３０％程度優れていた。したがって、同じ性能を得ようとする場合には、その分だけ継手本体２の長さを短縮することが可能であり、鉄筋継手１の軽量化にもつながる。また、鋼繊維を混入したモルタルからなるグラウト材は、鋼繊維を含まないものに比べて５０％程度の性能向上が得られることから、壁状部による拘束効果と相俟って鉄筋継手１の小型化、軽量化に大いに寄与する。
【００２３】
なお、上記実施例では、円弧状突起として複数の独立した略環状の突起について説明したが、これを螺旋状のもの変えたり、壁状部を連続させ各々の分割内空部に注入孔を開口させることも何ら支障はなく、さらに分割内空部を両端側で開口させずに各１個ずつにするなど、この発明の技術思想内での種々の変更実施はもちろん可能である。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による鉄筋継手では、長手方向の少なくとも一部に壁状部を設け、継手本体の内空部を実質的に複数に分割したことにより、当該内空部にそれぞれ挿入された鉄筋の周囲を覆うグラウト材の拘束効果が高まり、継手本体自体の剛性も大きく向上する。このため、鉄筋の定着部分の長さを短縮し、さらに継手本体の肉厚を薄くすることも可能になる。その結果、鉄筋継手の軽量化と小型化が実現される。このことは、グラウト材使用量の減少にもつながり、軽量化等に伴う効果とも相俟って、鉄筋接合における作業性やコストの改善に大きな効果がある。
【００２５】
さらに、壁状部を長手方向の一部に設ける場合には、継手本体の両端側に設けると好適である。また、壁状部を分断して当該分断部分にグラウト材の注入孔を開口させたり、壁状部に沿って長手方向に続く流路を設けることにより、グラウト材の注入作業を合理化することができる。さらにまた、円弧状突起の突出高さを偏心させることでコンクリートの被り厚を小さくすることが可能であり、鋼繊維等の補強繊維を混入したグラウト材の使用は、これら鉄筋継手が有する上記効果を助長する上で有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る鉄筋継手の一実施例を示す正面図である。
【図２】図１に示す鉄筋継手の平面図である。
【図３】図１に示す鉄筋継手の左側面図である。
【図４】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】図１におけるＣ−Ｃ線断面図である。
【図７】図１におけるＤ−Ｄ線断面図である。
【図８】図１に示す鉄筋継手の使用状態を示す説明図である。
【符号の説明】
Ａ…主筋、Ｂ…せん断補強筋（帯筋）、１…鉄筋継手、２…継手本体、３…挿入口、４…注入孔、５…ネジ孔、６…排気口、７…壁状部、７ａ…切欠部、８…内空部、９…円弧状突起
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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