(57)【要約】【課題】作業者の熟練度に関係なく、必要な接合強度を得ることができる鉄筋接合工法を提供する。【解決手段】接合対象となる鉄筋の端面同士を突き当てた状態で鉄筋同士を保持するための圧力と異なる一定の圧力にて圧接した状態を維持して所定温度により加熱し、上記所定圧力を維持した状態で前記鉄筋が所定量移動した時点で前記加熱を停止して所定圧力を解除することを特徴とする鉄筋接合工法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接合対象となる鉄筋の端面同士を所定圧力にて圧接した状態で所定温度により加熱し、上記所定圧力を維持した状態で前記鉄筋が所定量移動した時点で前記所定圧力を解除することを特徴とする鉄筋接合工法。
【請求項２】
前記鉄筋は、互いの軸線方向を一致させた一対の挟持部材に支持され、その挟持部材の一つに所定圧力付与手段が連結されて対向する端面に向けて保持圧力と異なる所定圧力で圧接され、この状態で端面外周を対象として火炎を対向させ、その火炎を鉄筋の軸方向に移動させることなく固定した状態で加熱されることを特徴とする請求項１記載の鉄筋接合工法。
【請求項３】
請求項１または２記載の鉄筋接合工法により製作される鉄筋構造であって、
前記鉄筋同士の端面が溶融温度以下の温度により維持されて端面同士の固相接合により接合面の外径がほぼ鉄筋の最大外径もしくはこれ以下であることを特徴とする鉄筋接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋接合工法および鉄筋接合構造に関し、さらに詳しくは、鉄筋の端部同士の接合方法およびその構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、ＲＣ積層構造などにより鉄筋コンクリート構造物を構築する際には、コンクリート内に埋設される骨材としての鉄筋が用いられる。
鉄筋は、単位長さのもの同士の端部を継ぐことにより、必要な長さのものとされる。
【０００３】
端部同士を継ぐ方法の一つとして、圧接コブ定着方法がある。この方法は、鉄筋の軸方向に火炎を振りながら端面部周辺を加熱し、端面同士が軟化した際に異なる値（予圧、密着圧、仕上げ圧等の設定圧）の外圧を繰り返し加えて、図５に示すような膨らみ部が相当する圧接コブＫＢを形成する接合法である（例えば、特許文献１）。
【０００４】
また、上記の圧接コブは、膨らみ部での接合強度、つまり、引っ張り強度を確保する目的で、外径および厚さが所定寸法となるように規定されており、このため、その規定寸法が得られる外枠型を準備し、その外枠型内で加熱圧接を行う方法もある（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２２３４８５６号公報
【特許文献２】特開２００１−３２３５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の圧接コブ定着方法においては、接合面積を拡大するための圧接コブの外径および厚さが規定寸法にあれば、端部での接合強度が得られるとされている。
【０００７】
しかし、圧接コブの外径寸法を勘案しながら加熱位置の変更とともに圧力を繰り返し加える作業は作業者の熟練度に依存し、例えば、接合部周囲での加熱均等性が得られない場合や圧力のかけ方が適正でないと、図６に示すように、軸線を一致させていることが前提となるにも拘わらず、軸線が不一致となる芯ずれ、軸線が傾いてしまう折れ曲がりが生じることもある。
このような現象が生じると、接合部での座屈や折損が生じやすくなったり、端部の面同士での接合状態が適正でなくなり、必要な接合強度を得ることができなくなる虞もある。
【０００８】
しかも、圧接コブの膨らみ形状寸法が規定寸法に含まれているからといって、必要な接合強度が得られているかどうか疑問の余地がある。
つまり、単に寸法のみであれば、端部の加熱温度を上げて軟化しやすい状態とし、この状態で外圧を大きくすると、鉄筋の径方向にはみ出る材料の量が多くなる。このことから、端部の面同士が融合していないにも拘わらず、コブとしての膨らみ部の外形寸法が得られてしまう虞がある。
そこで、従来では、圧接コブ定着作業後に、例えば、超音波探傷法などを用いて面同士の接合状態および接合強度を確認する作業を必要としていた。
【０００９】
本発明の目的は、上記従来の鉄筋接合工法、特に圧接コブ定着方法を用いた場合の問題に鑑み、作業者の熟練度に関係なく、簡単な作業により強度も確保できる接合面同士の確実な接合が可能となる鉄筋接合工法および鉄筋接合構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明は次の構成よりなる。
（１）接合対象となる鉄筋の端面同士を突き当て開始時から所定の一定圧力にて圧接した状態で加熱し、上記所定の一定圧力を維持した状態で前記鉄筋が所定量移動した時点で前記加熱を解除することを特徴とする鉄筋接合工法。
【００１１】
（２）前記鉄筋は、互いの軸線方向を一致させた一対の挟持部材に支持され、その挟持部材の一つに所定の一定圧力付与手段が連結されて対向する端面に向けて所定の一定圧力で圧接され、この状態で端面外周を対象として火炎を対向させ、その火炎を鉄筋の軸方向に移動させることなく固定した状態で加熱されることを特徴とする請求項１記載の鉄筋接合工法。
【００１２】
（３）（１）または（２）記載の鉄筋接合工法により製作される鉄筋構造であって、
前記鉄筋同士の端面が溶融温度以下の温度により維持されて端面同士の固相接合により接合面の外径がほぼ鉄筋の最大外径もしくはこれ以下であることを特徴とする鉄筋接合構造。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、セットされた鉄筋同士の突き当て状態を保持するための圧力ではなく、突き当て当初から所定の一定圧力にて互いの端面同士を圧接させた状態を維持しながら加熱し、鉄筋が所定量移動した時点で加熱を解除するようにしている。これにより、作業者の熟練度に関係なく、所定量の移動量を監視するのみで端部の接合作業が完了する。
【００１４】
つまり、所定の一定圧力にて当接している状態で加熱されると端面は加熱により軟化状態となり面同士が互いに接合される鍛接状態（固相接合（ＪＩＳ  Ｚ３００１））を得ることにより、融解による接合時（融接（ＪＩＳ  Ｚ３００１））のように、敢えて外周部へ余分にはみ出させることもなく面全体が一体化されることになる。
【００１５】
これにより、端面が軟化し始めると、所定の一定圧力のみで人の手を介することなく鉄筋の一方が自動的に移動して自然に鍛接されることになる。
この結果、圧力調整や火炎位置の変更などを敢えて必要とせず、作業の熟練を必要としなくても接合作業が可能となると共に、火炎位置の固定および所定圧力の維持のみで済むので、火炎位置や圧力の繰り返し付加などに要する調整時間が不要となることを含めて作業性の向上が図れる。
また、接合部に鉄筋の外径以上の膨らみが生じないので、縦横に配筋する際に接合部が邪魔になることがなく、配筋の際の作業性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明による鉄筋接合工法に用いる圧接装置の構成およびその一部の構成に関する変形例を説明するための図である。
【図２】図１に示した圧接装置を用いた接合工法により得られる鉄筋接合構造を示す図である。
【図３】図１に示した圧接装置を用いた接合工法での加圧経時時間と鉄筋の移動量との関係を説明するための線図である。
【図４】本発明による鉄筋接合工法により接合された接合部の強度に関する実験結果を示す図である。
【図５】従来の接合工法による接合部の状態を示す図である。
【図６】従来の接合工法における問題点を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明による鉄筋接合工法に用いる圧接装置を示す図である。
【００１８】
図１において圧接装置１０は、鉄筋Ａをクランプするクランプ部１１，１２を備えており、その一方１が筒体状の支持体１３に固定され、他方１２が支持体１３内に装填されて摺動可能な摺動体１４に取り付けられている。
摺動体１４は、図示しない油圧シリンダのプランジャ（便宜上、符号Ｐで示してある）によって鉄筋の軸方向に沿って摺動することができる部材であり、支持体３の周面の一部に形成された長穴内からクランプ部材の他方１２を突出させている。
【００１９】
クランプ部１１，１２は、鉄筋の外周面を落とし込むことができる屈曲面壁とこの面に対向する平面壁とで内面が構成されており、平面壁には鉄筋を屈曲面に向けて押圧するためのネジ１５が挿通されている。
【００２０】
以上のような圧接装置１０を用いて本発明による鉄筋接合工法の手順を説明すると次の通りである。
（Ａ）接合端面を平滑に研磨された鉄筋Ａ同士をその端面が対向する状態で圧接装置１０のクランプ部１１，１２に挟み込んで固定する。このときには、ネジ１５を締め付けることで鉄筋Ａ同士の芯合わせが行える。
【００２１】
（Ｂ）接合される端面同士を互いに突き当てる。この場合には、他方のクランプ部１２側に一体の摺動体１４が油圧シリンダを介して端面同士が突き当てられる位置まで移動する。
端面同士が芯合わせされた状態で端面同士が当接されると、鉄筋Ａ同士の端面を突き当てるために必要な保持圧力ではなく所定の一定圧力により加圧する。
本形態における所定の一定圧力は、セットされた鉄筋Ａの突き当て状態を維持して軸心ずれなどを防ぐための保持圧力とは異なり、加熱により端面が軟化した際に相互に端部の一部が食い込む際の移動量が得られる圧力に相当させてあり、従来の圧接コブ定着工法で必要とされている３００Ｋｇ／ｍｍ２  に対して概ね半分に相当する、概ね、１５０Ｋｇ／ｍｍ２程度が用いられている。
なお、端面同士の突き当てに関し、クランプ部１１，１２に挟み込まれた時点で芯合わせができる場合には、上述した所定圧力による突き当て作業を省いて、一定圧力による加圧を開始することも可能である。
【００２２】
（Ｃ）他方のクランプ部１２の移動量を検知するセンサ（図示されず）を設け、クランプ部１２側の移動量を監視する。
【００２３】
（Ｄ）図１に示すように、鉄筋Ａの接合位置の周囲に火口を配置できるバーナー１６を接合位置に対向して配置し、この位置にバーナー１６を固定した状態で周囲を加熱する。
このときのバーナーによる火炎トーチは、鉄筋Ａの溶融温度以下とされ、鉄筋Ａの端部が軟化する温度に相当させてある。このような温度の設定と圧力の設定により、経時において鉄筋Ａの端部が溶融しないで軟化することにより固相接合が可能となる。
固相接合に必要な圧力は、端面同士が軟化すれば接合が開始されることになるので、上述したように、従来の工法と違って、低圧でよく、また、外圧を繰り返し加えるような作業および火炎位置を鉄筋の軸方向に振る作用も不要となる。
【００２４】
（Ｅ）所定圧力を以て鉄筋の押圧が継続され、端面が軟化すると固相接合により相互に端面同士が鍛接される。このとき、他方のクランプ１２側に位置する鉄筋Ａが一方のクランプ部１側に位置する鉄筋Ａに向けて移動する際の移動量をセンサにより監視し、その移動量が所定量となった時点で加熱および加圧を停止する。
【００２５】
本形態における移動量は、鉄筋の端面同士が確実に端接された状態が得られる移動量を対象としており、鉄筋Ａの外径にもよるが、概ね１０ｍｍ前後を基準としている。
【００２６】
溶接温度以下の低温を維持することにより、鉄筋１の端面同士が固相接合されることになり、その接合に際して、敢えて膨らみを形成しなくても接合が可能となるので、接合後の鉄筋接合部の構造は、図２に示すように、鉄筋Ａの外径（Ｄ１）に対し、ほぼ鉄筋Ａの最大外径以下の外径により接合面が形成され、接合部が膨らむことなく端面以外の鉄筋の外周面とほぼ連続した状態となる。
この場合の接合面での最大外径以下というのは、異形鉄筋の場合、突起部での外径とほぼ同じもしくはそれ以下に相当し、非突起部では突起部の外径よりも小径に相当しており、非突起部の約１．１倍程度で突起部の外径よりも小さい。
なお、図２（Ｂ）は、図４に示した従来の工法による鉄筋接合構造を示す図であり、この場合には、鉄筋Ａ同士の接合面の外径は、鉄筋Ａの外径（Ｄ１））に対してコブＫＢの外径（Ｄ２）が大きくなっている。具体的には、鉄筋Ａの外径（Ｄ１）に対してコブＫＢの外径（Ｄ２）が１．４倍程度になっている。
【００２７】
本発明の形態による鉄筋接合工法による得られる鉄筋接合構造においては、コブＫＢを形成する必要がないので、接合作業後に行われるコブＫＢの外形寸法計測をなくすことができる。
【００２８】
接合面の外径が鉄筋の最大外径もしくはこれ以下であることにより、鉄筋の配筋作業時に接合面からの突出部がないので、鉄筋を横断させる際に膨らみを成形したり、膨らみ部を避けて配筋するなどの調整作業などを不要にして作業手順の簡略化による作業コストの低減が図れる。
【００２９】
接合作業が完了した後、接合面での強度試験として引っ張り強度を確認することも可能であり、この場合には、接合面での降伏点を検査する。
降伏点の検査には、鉄筋Ａの接合面を挟んだ両側の位置を引っ張り、裂断時の引っ張り強度を降伏点として確認する。
【００３０】
なお、降伏点検知のための装置としては、圧接装置１０と同様に対構造からなるクランプ部を有し、圧接装置１０における加圧構造とは逆に、吸引することで鉄筋を引っ張ることのできる形式の油圧シリンダが用いられる。油圧シリンダには、裂断時での降伏点を割り出せる計器が装備されている。
このような試験装置の構成は、本出願人の先願に係る特開２００５−９０９９０号公報に詳細が開示されている。
この試験装置は、鉄筋の一部を取り出して試験するのではなく、接合された箇所、つまり、鉄筋の接合箇所で使用することができるので、鉄筋の一部が取り除かれた配筋箇所での配筋強度の低下や試験結果が出るまでの時間を短縮することができる。
【００３１】
図３は、上述した手順において説明した加圧経過時間と移動量との関係を示す線図である。
同図において、端面同士が突き当てられた時点で鉄筋の突き当て状態維持のための保持圧力ではなく、一定の圧力により加圧が開始されると共に加熱が開始されると、時間経過と共に端面の軟化が進み、移動量が一例として、１０ｍｍに達すると加熱が停止される。
【００３２】
本形態においては、移動量の監視のみで接合完了を判断できるので、作業者の熟練度を要することなく接合作業が行えることになる。
【００３３】
図４は、本形態において上記所定圧力値と移動量とを用いて接合した場合の鉄筋接合部での降伏点を実験により求めた結果を示す表図である。
図４に示す結果から明らかなように、異形鉄筋を対象として本発明の形態による接合工法を用いた場合でも、従来の圧接コブ定着方法の場合と比較して降伏点に関して、作業性が全く異なるにも拘わらず、同等の値が得られた。
この結果から、接合部での強度は、平成１２年１２月２６日建設省告示第２４６４号における「丸鋼、異形鉄筋、溶接金網」に対する基準強度を満足しているといえる。
【００３４】
本形態によれば、従来の鉄筋接合工法における圧接コブ定着工法に対して、コブの外形寸法を規定しなくても接合強度を得ることができるので、コブを形成するための特殊なジグなどを要することがない。これにより作業に要するコスト低減を図ることができる。
【００３５】
また、接合に際しては、作業者の手作業となるのが、接合部での火炎の均一接触のみであり、圧力付加を繰り返すことも必要ないので、作業時間の短縮も図れる。時間短縮に関しては、図４において示しているが、従来の作業時間に対して概ね５０％〜７５％に短縮されている。
【００３６】
上述した鉄筋の移動量を観察する方法としては、センサなどを用いる代わりに、図１（Ｂ）、（Ｃ）に示す構成を用いることも可能である。
図１（Ｂ）において、油圧シリンダのプランジャに連結されている他方のクランプ部１２には、支持体１３の外周部に固定されているベース部材１０４に対して他方のクランプ部１２の移動により初期状態を変化させることができる揺動ロッド部材１００が設けられている。
【００３７】
揺動ロッド部材１００は、他方のクランプ部１２に固定されている基準ロッド１０１と延長方向端部が係止されているコイルバネ１０３を介して基準ロッド１０１と連結されている揺動ロッド１０２とを備えている。
揺動ロッド１０２は、その下端を支持体１３側に固定されているベース部材１０４に接触させることで傾いた状態を初期状態としている。
揺動ロッド１０２は、他方のクランプ部１２が所定量（Ｌ）を移動した時点でベース部材１０４から外れると、図１（Ｃ）に示すように、コイルバネ１０３の形状復元力を用いて基準ロッド１０１と軸線を一致させる方向に揺動できるようになっている。
【００３８】
このような構成においては、他方のクランプ部１２が移動を開始する前、つまり、鉄筋Ａの端面同士が突き当てられた状態の時に揺動ロッド１０２がベース部材１０４の上面に乗り上げることで傾き、この状態でコイルバネ１０３に形状復元力が蓄勢される。
【００３９】
所定の一定圧力の付加およびバーナー１６による加熱を行うことで接合が開始されて他方のクランプ部１２が所定量（Ｌ）移動すると、ベース部材１０４から揺動ロッド１０２が外れ、コイルバネ１０３の蓄勢弾力によって揺動ロッド１０２が基準ロッド１０１と軸線を一致させた状態に変化する。これにより、基準ロッド１０１と揺動ロッド１０２との軸線方向の一致した時点が所定量の移動が完了した時点として判断することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１０  鉄筋接合装置
１１，１２  クランプ部
１４  摺動体
１６  バーナー
【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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