JP4797153B2

JP4797153B2 - Curable resin composition for threaded joints of steel bars, threaded joints of steel bars using the same, and methods for joining steel bars

Info

Publication number: JP4797153B2
Application number: JP2001296688A
Authority: JP
Inventors: 英也相馬; 勉武田; 高野　　茂; 哲成谷; 一夫清海; 隆一朝穂; 高橋　　功; 幸春村木
Original assignee: JFE Steel Corp; Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: JFE Steel Corp; Denka Co Ltd
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2021-09-27
Also published as: JP2003105044A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼棒のねじ継手用硬化性樹脂組成物、それを用いた鋼棒のねじ継手および鋼棒の接合方法に関し、詳しくは端部外周に雄ねじを設けた鋼棒同士を突き合わせ、内面に雌ねじを設けたカプラーで螺合した鋼棒のねじ継手における、雄ねじと雌ねじの間に生じた隙間に充填する硬化性樹脂組成物、該硬化性樹脂組成物を隙間に充填する棒鋼とカプラーのねじ継手の接合方法および棒鋼とカプラーのねじ継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鋼棒（鉄筋）を接合する方法として、カプラーを用いる接合方法が注目されている。この方法は、鋼棒の端部外周または外周全長にわたって雄ねじを形成した鋼棒（ねじ節鉄筋）の端面同士を突き合わせ、これに内面に雌ねじを形成したカプラーを螺合してねじ継手を形成する接合方法であり、この方法は省力化が期待される方法である。
【０００３】
カプラーを用いる螺合の場合は、継手に発生する応力は雄ねじと雌ねじの螺合によって伝達されるため、鋼棒とカプラーの螺合長が一定長さ以上確保されていれば、母材（鋼棒）の規格下限を十分に上回る継手強度が確保される。しかし、実際はねじ山の寸法精度等の問題により、鋼棒とカプラーの間には数ミリの隙間、いわゆるがたが存在するため、母材の規格下限を大幅に下回ることが多い。
【０００４】
この問題を解決する手段として、実公昭５２−７９４３号公報に、鋼棒とカプラーの間に生じた隙間に、無機系または有機系のグラウト材を充填し硬化させる方法が提案されている。また、実公昭５５−４４１０１号公報では、有機系グラウト材の主成分として、エポキシ樹脂が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
硬化したエポキシ樹脂は機械的特性および耐久性に優れていることから、有機グラウト材の主成分として使用されている。しかし、エポキシ樹脂は０℃以下の低温になると流動性が極端に低下するとともに、硬化反応が低下して硬化できない問題があり、０℃以下になる冬場、特に寒冷地の冬場では使用できないという問題がある。また、一般的な溶剤型および反応型硬化性樹脂組成物は、硬化するときに体積収縮が大きいため、がたを無くす目的に対しては性能が不十分である。
【０００６】
本発明は、これらの問題を解決するためになされたものであって、０℃以下の低温下であっても十分な流動性、硬化性を維持し、寒冷地の冬場でも使用でき、施工が省力化できる特徴を有し、かつ上記のがたも殆ど無く、機械的性質（ねじ継手強度など）が優れた継手を形成するために使用される鋼棒のねじ継手用硬化性樹脂組成物、それを用いた鋼棒のねじ継手および鋼棒の接合方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、端部外周に雄ねじを設けた鋼棒同士を突き合わせ、内面に雌ねじを設けたカプラーで螺合した鋼棒のねじ継手において、該雄ねじと雌ねじの間に生じた隙間に充填する硬化性樹脂組成物であり、成分（１）（ａ）メチルメタクリレート３５〜５０質量％、（ｂ）２−ヒドロキシエチルメタクリレート２５〜３５質量％、（ｃ）２，２−ビス（４−（メタクリロキシエトキシ）フェニル）プロパン２０〜４０質量％からなる重合性ビニルモノマー１００質量部、成分（２）クメンハイドロパーオキサイドからなる重合開始剤１〜１０質量部、成分（３）バナジルアセチルアセテネートからなる重合促進剤０．１〜１．０質量部、成分（４）アクリロニトリル−ブタジエンゴムおよびメチルメタクリレート−ブタジエン−スチレン共重合体の合計量が１０〜３０質量部および成分（５）平均粒径が１０〜５０μｍのシリカ粉１００〜３００質量部を含有することを特徴とする鋼棒のねじ継手用硬化性樹脂組成物（以下、硬化性樹脂組成物と略記する）である。
【０００８】
また、本発明は、端部外周に雄ねじを設けた鋼棒同士を突き合わせ、内面に雌ねじを設けたカプラーで螺合した鋼棒のねじ継手において、該雄ねじと雌ねじの間に生じた隙間に上記の硬化性樹脂組成物を充填してなることを特徴とする鋼棒のねじ継手である。
【０００９】
さらに、本発明は、端部外周に雄ねじを設けた鋼棒同士を突き合わせ、内面に雌ねじを設けたカプラーで螺合した後、雄ねじと雌ねじの間に生じた隙間に上記の硬化性樹脂組成物を充填して硬化することを特徴とする鋼棒の接合方法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、端部外周に雄ねじを設けた鋼棒同士を突き合わせ、内面に雌ねじを設けたカプラーで螺合し、雄ねじと雌ねじの間に生じた隙間に充填する硬化性樹脂組成物、該硬化性樹脂組成物を隙間に充填した鋼棒のねじ継手、ならびに棒鋼とカプラーのねじ継手を形成する鋼棒の接合方法に関する。
【００１１】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の硬化性樹脂組成物に用いる成分（１）は、硬化性樹脂組成物に良好な反応性、機械的性質および接着性を与える重合性ビニルモノマーとして、下記の（メタ）アクリル系モノマーを混合して使用する。
（ａ）硬化性樹脂組成物に良好な反応性および機械的性質を与えるメチルメタクリレート。
（ｂ）硬化性樹脂組成物に良好な接着性を与える２−ヒドロキシエチルメタクリレート。
（ｃ）硬化性樹脂組成物に良好な機械的性質を与える２，２−ビス（４−（メタクリロキシエトキシ）フェニル）プロパン。
【００１２】
（ａ）の使用量は、（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の合計１００質量部中、３０〜６０質量％、特に３５〜５０質量％が好ましく、３０質量％未満だと硬化性樹脂組成物の機械的性質が低下する恐れがあり、６０質量％を越えると反応性が低下する恐れがある。
【００１３】
（ｂ）の使用量は、（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の合計１００質量部中、２０〜４０質量％、特に２５〜３５質量％が好ましく、２０質量％未満だと硬化性樹脂組成物の接着性が低下する恐れがあり、４０質量％を越えると機械的性質が低下する恐れがある。
【００１４】
（ｃ）の使用量は、（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の合計１００質量部中、２０〜４０質量％、特に２５〜３５質量％が好ましく、２０質量％未満だと硬化性樹脂組成物の反応性および機械的性質が低下する恐れがあり、４０質量％を越えると接着性が低下する恐れがある。
【００１５】
本発明で用いる成分（２）としては、成分（３）との反応性の点で、重合開始剤としてクメンハイドロパーオキサイドを使用する。
本発明で用いる成分（２）の使用量は、成分（１）１００質量部に対して１〜１０質量部、特に１〜５質量部が好ましく、１質量部未満では硬化性樹脂組成物の反応性が低下する恐れがあり、１０質量部を越えると貯蔵安定性が低下する恐れがある。
【００１６】
本発明で用いる成分（３）としては、成分（２）との反応性の点で、重合促進剤としてバナジルアセチルアセテネートを使用する。
本発明で用いる成分（３）の使用量は、成分（１）１００質量部に対して０．１〜１．０質量部、特に０．１〜０．５質量部が好ましく、０．１質量部未満では硬化性樹脂組成物の反応性が低下する恐れがあり、１．０質量部を越えると接着性および機械的性質が低下する恐れがある。
【００１７】
本発明で用いる成分（４）としては、成分（１）に対する溶解性や接着性の点で、常温でゴム状弾性を有するエラストマー成分として、（メタ）アクリル系モノマーに溶解又は分散できるアクリロニトリル−ブタジエンゴムおよびメチルメタクリレート−ブタジエン−スチレン共重合体を使用する。
【００１８】
本発明で用いる成分（４）の使用量は、成分（１）１００質量部に対して１０〜３０質量部、特に１４〜２０質量部が好ましく、１０質量部未満だと硬化性樹脂組成物の粘性および接着性が低下する恐れがあり、３０質量部を越えると粘度が高すぎて作業上不都合が生じる恐れがある。
【００１９】
本発明で用いる成分（５）としては、粉末充填材として結晶シリカ粉、溶融シリカ粉、球状シリカ粉、ヒュームドシリカ等のシリカ粉を使用する。
シリカ粉は、硬化性樹脂組成物の粘性，機械的性質および接着性の面を考慮して、平均粒径が１０〜５０μｍのものを使用する。平均粒径が１０μｍ未満では硬化性樹脂組成物に十分に充填できず硬化性樹脂組成物の機械的性質が低下する恐れがあり、平均粒径が５０μｍを超えると硬化性樹脂組成物の接着性が低下する恐れがある。
【００２０】
上記のシリカ粉を何種類か併用することは差し支えない。シリカ粉の使用量は、前記の成分（１）１００質量部に対して、１００〜３００質量部、特に１３０〜２７０質量部が好ましい。１００質量部未満では硬化性樹脂組成物の機械的性質が低下する恐れがあり、３００質量部を越えると硬化性樹脂組成物の粘度が高すぎて作業性が悪くなり、かつ硬化物が脆くなる等の不具合が生ずる恐れがある。
【００２１】
本発明の硬化性樹脂組成物には、接着性を向上する目的でリン酸塩を添加することができる。リン酸塩としては、アシッドホスホオキシエチル（メタ）アクリレート、アシッドホスホオキシプロピル（メタ）アクリレート、および（２−（メタ）アクリロイルオキシエチル）ホスフェート等が挙げられる。
【００２２】
リン酸塩の添加量は、成分（１）１００質量部に対して、０．０５〜１０質量部が好ましく、０．１〜７質量部がより好ましい。０．０５質量部未満だと添加効果が期待できない恐れがあり、１０質量部を越えると硬化性樹脂組成物の接着性が低下する恐れがある。
【００２３】
本発明の硬化性樹脂組成物には、空気に接している部分の硬化を迅速にするために各種パラフィン類を添加することができる。パラフィン類としては、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、カルナバろう、蜜ろう、ラノリン、鯨ろう、セレシンおよびカンデリラろう等が挙げられる。
【００２４】
パラフィン類の添加量は、成分（１）１００質量部に対して、０．１〜５質量部が好ましく、０．２〜２．５質量部がより好ましい。０．１質量部未満では、硬化性樹脂組成物の空気に接している部分の硬化が悪くなるおそれがあり、５質量部を越えると硬化性樹脂組成物の接着性が低下する恐れがある。
【００２５】
本発明の硬化性樹脂組成物には、貯蔵安定性を改良する目的で重合禁止剤を含む各種の酸化防止剤等を添加することができる。酸化防止剤としては、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、２，６−ジターシャリーブチル−ｐ−クレゾール、２，２’−メチレンビス（４−メチル−６−ターシャリーブチルフェノール）、トリフェニルホスファイト、フェノチアジン及びＮ−イソプロピル−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン等が挙げられる。
【００２６】
重合禁止剤の添加量は、成分（１）１００質量部に対して、０．００１〜３質量部が好ましく、０．０１〜１質量部がより好ましい。０．００１質量部未満では効果がなく、３質量部を越えると硬化性樹脂組成物の接着性が低下する恐れがある。
【００２７】
なお、本発明の硬化性樹脂組成物には、所望により可塑剤、染料や顔料等の着色剤、防錆剤、靭性付与剤、耐候剤、溶剤、滑材、分散剤、界面活性剤及び鉱物油等の既に知られている物質を添加することもできる。
【００２８】
次に本発明の硬化性樹脂組成物の実施態様を説明する。
一剤型の硬化性樹脂組成物として使用する場合には、成分（１）、成分（３）、成分（４）、成分（５）をあらかじめ混合し、最後に成分（２）を加えて混合することにより硬化させることができる。
【００２９】
二剤型の硬化性樹脂組成物として使用する場合には、一方に少なくとも成分（２）のクメンハイドロパーオキサイドからなる重合開始剤を含有する第一剤を、もう一方に少なくとも成分（３）のバナジルアセチルアセテネートからなる重合促進剤を含有する第二剤をそれぞれ含有させた二剤を貯蔵する。使用する際に両剤を混合することにより硬化させることができる。
【００３０】
第一剤と第二剤の配合割合は、第一剤：第二剤＝６：４〜４：６の範囲であり、好ましくは第一剤：第二剤＝１：１の割合が用いられる。二剤型の場合、硬化性樹脂組成物の成分（１）乃至成分（５）の組成は、二剤の合計量の各成分量により示された値を示す。
これらの中では、貯蔵安定性が優れる点で二剤型の硬化性樹脂組成物として使用することが好ましい。
【００３１】
次に、本発明の鋼棒のねじ継手の実施態様を説明する。
図１は、本発明の鋼棒のねじ継手の一例を示す断面図である。同図１において、本発明の鋼棒のねじ継手１１は、端部外周に雄ねじを設けた鋼棒２ａ，２ｂ同士を、内面に雌ねじを設けたカプラー１で螺合して突き合わせ、該雄ねじと雌ねじの間に生じた隙間５に貫通小孔３から硬化性樹脂組成物４を充填してなるねじ継手である。
【００３２】
本発明に使用される鋼棒の材質、太さ、長さは特に限定されないが、鉄筋コンクリート向きの補強材として使用されている材質、太さ、長さであるのが好ましい。例えば太さは１３〜５１ｍｍ程度である。
【００３３】
鋼棒の外周には、全長、端部を含む一部または端部に、ねじ山が刻設されている。ねじ山のピッチ、節高、節底幅、節底の丸み半径なども特には制限されないが、一般的にはピッチは８〜２０ｍｍ、節高は１〜５ｍｍ、節底幅は４〜１５ｍｍ、節底の丸み半径は０．５〜３ｍｍ程度である。
【００３４】
本発明に使用されるカプラーの材質、太さ、肉厚、長さは特に限定されないが、鉄筋コンクリート向きの補強材として使用されている鋼棒との関係で、螺合できる材質、太さ、肉厚、長さが好ましい。カプラーには、硬化性樹脂組成物の注入口である貫通小孔が適当箇所に設けられている。小孔の直径は５ｍｍ程度であればよい。
【００３５】
本発明の鋼棒の接合方法は、端部外周に雄ねじを設けた鋼棒同士を突き合わせ、内面に雌ねじを設けたカプラーで螺合し、雄ねじと雌ねじの間に生じた隙間に注入口である貫通小孔から硬化性樹脂組成物を充填して硬化することにより行う。
【００３６】
硬化性樹脂組成物の注入方法として、二剤硬化型アクリル系接着剤を、例えばグラウト剤注入装置を用いて、ハンドガンでピストンを押し、シリンジＡに封入された第一剤と、シリンジＢに封入された第二剤を押出し、第一剤と第二剤をスタティックミキサーで混合しながら、ノズルから、カプラーの貫通小孔を通して注入する方法が好ましい。
【００３７】
また、鋼棒の外周および／またはカプラーの内面に予め成分（２）の重合開始剤を塗布し、鋼棒とカプラーを螺合させた後に、成分（３）の重合促進剤を含むその他の成分からなる組成物をカプラーの貫通小孔から注入してもよい。
【００３８】
また、鋼棒の外周および／またはカプラーの内面に予め成分（３）の重合促進剤を塗布し、鋼棒をカプラーで螺合させた後に、成分（２）の重合開始剤を含むその他の成分からなる組成物をカプラーの貫通小孔から注入してもよい。
【００３９】
なお、成分（２）の重合開始剤をゼラチンを用いたコアセルベーション法でマイクロカプセル化することにより、マイクロカプセル化重合開始剤および重合促進剤が混合された一剤タイプにしたものを用いてもよい。
【００４０】
硬化性樹脂組成物は、低温において流動性があり、０℃以下で、特に−１０℃以下で注入することが可能である。
【００４１】
硬化性樹脂組成物の硬化時間は、成分（１）〜成分（５）の含有量に左右されるほか、硬化温度により大きく変わるので、特定することは難しいが、作業性の点からゲル化時間が１５分〜２時間、完全硬化時間が１〜４日程度に調整されるのが好ましい。
【００４２】
【実施例】
以下の実施例により本発明を詳細に説明する。
なお、各使用材料の使用量は質量部で示す。また、各使用材料については次のような略号を使用した。
【００４３】
（使用材料）

【００４４】
物性については次のようにして測定した。
（固着時間）
ＪＩＳＫ−６８５６に従い、試験片（１００ｍｍ×２５ｍｍ×１．６ｍｍｔ、ＳＰＣＣ−Ｄサンドブラスト処理鋼板）の片方に第一剤と第二剤を１：１の割合で混合したものを塗布し、その後、直ちにもう片方の試験片を重ね合わせて張り合わせたものを試料とした。また、上記の試験片をエポキシ接着剤を用いて同様に張り合わせた試料を作製した。試料の固着時間（単位：分）は、プッシュプルゲージ（Ｍｏｄｅｌ１Ｓ、Ｋｏｍｕｒａ社製）で引っ張り、張り合わせ直後から０．３９ＭＰａ以上の接着強さが確認されるまでの時間を測定した。
【００４５】
（引っ張り剪断接着強さ）
ＪＩＳＫ−６８５６に従い、試験片（１００ｍｍ×２５ｍｍ×１．６ｍｍｔ、ＳＰＣＣ−Ｄサンドブラスト処理鋼板）の片方に第一剤と第二剤を１：１の割合で混合したものを塗布し、その後、直ちにもう片方の試験片を重ね合わせて張り合わせたものを試料とした。また、上記の試験片をエポキシ接着剤を用いて同様に張り合わせた試料を作製した。また、養生時間は室温（２３℃）でエポキシ接着剤は７日、その他は１日とした。試料の引っ張り剪断接着強さ（単位：ＭＰａ）は、温度２３℃、湿度５０％の環境下において、引っ張り速度１０ｍｍ／分で測定した。
【００４６】
（Ｔ型剥離接着強さ）
ＪＩＳＫ−６８５４に従い、試験片（１００ｍｍ×２５ｍｍ×０．３ｍｍｔ、ＳＰＣＣ−Ｄサンドブラスト処理鋼板）の片方に第一剤と第二剤を１：１の割合で混合したものを塗布し、その後、直ちにもう片方の試験片を重ね合わせて張り合わせたものを試料とした。また、上記の試験片をエポキシ接着剤を用いて同様に張り合わせた試料を作製した。また、養生時間は室温でエポキシ接着剤は７日、その他は１日とした。試料のＴ型剥離接着強さ（単位：ｋＮ／ｍ）は、温度２３℃、湿度５０％の環境下において、引っ張り速度５０ｍｍ／分で測定した。
【００４７】
（圧縮弾性率）
ＪＩＳＫ−７２０８に従い、第一剤と第二剤を１：１の割合で混合したものを型に流し込み、養生した後に切断（直径１２ｍｍ、高さ３０ｍｍ）したものを試料とした。また、エポキシ接着剤を用いて同様に試料を作製した。養生時間は室温でエポキシ接着剤は７日、その他は１日とした。試料の圧縮弾性率（単位：ＭＰａ）は、圧縮速度９ｍｍ／分で測定した。
【００４８】
（硬化収縮率）
液比重をＪＩＳＫ−７２３２（１９８６）の３．１（１）、硬化体の固体比重をＪＩＳＫ−７２３２（１９８６）の３．２（１）からそれぞれ求め、以下の式によって硬化収縮率を算出した。なお、硬化体は第一剤と第二剤を１：１の割合で混合してから、エポキシ接着剤は主剤：硬化剤を２：１の割合で混合してから、エポキシ接着剤は７日、その他は１日養生したものを使用した。
【００４９】
【数１】

【００５０】
（ねじ継手強度）
図１に示すねじ節鉄筋（鋼棒）２ａ，２ｂ（直径４８．４ｍｍ、ねじピッチ２０．０ｍｍ、節高さ４．５ｍｍ）の２本の端面を突き合わせ、鋼製カプラー１（長さ２４０ｍｍ、肉厚１４．７ｍｍ、ねじピッチ２０．０ｍｍ、ねじ高さ５．０ｍｍ）を螺合して固定し、ねじ継手を構築した。構築したねじ継手を室温および−１０℃雰囲気下でその温度になるまで放置した。硬化性樹脂組成物４はねじ継手と同様に室温および−１０℃雰囲気下でその温度になるまで放置したものを使用した。
【００５１】
硬化性樹脂組成物４は二剤型とし、分封したシリンジから手動注入装置を用いて、ミキサーを通過させ混合した後、貫通小孔３（直径５ｍｍ）より鋼製カプラー１内面に充填した。該硬化性樹脂組成物４が鋼製カプラー１の両端から漏れ出ることで鋼製カプラー１内面に十分に充填されたことを確認した。硬化性樹脂組成物４を充填したねじ継手を室温および−１０℃雰囲気下で４日間養生したものを試料とした。
【００５２】
鋼棒をカプラーで螺合したねじ継手の引っ張り試験による建設省（国土交通省）の鉄筋継手性能判定基準のＡ級基準では次の通りである。
【００５３】
測定方法としては、ねじ継手を母材である鋼棒の規格降伏強度の９５％まで引っ張り荷重を加え、つぎに荷重を圧縮荷重に変えて、鋼棒の規格降伏強度の２％のところまで圧縮し、再度、降伏するまで引っ張り荷重を加え、応力と変位を測定する。母材である鋼棒の弾性率をＥ０、最初に引っ張り加重を加えたときに鋼棒の規格降伏強度の７０％のところでの応力を断面積で割った見掛けの弾性率をＥ７０、最初に引っ張り加重を加えたときに鋼棒の規格降伏強度の９５％のところでの応力を断面積で割った見掛けの弾性率をＥ９５、鋼棒の規格降伏強度の２％まで圧縮したときの継手のすべり量をδとしたとき、Ｅ７０／Ｅ０≧０．９、Ｅ９５／Ｅ０≧０．７、δ≦０．３を満足しなければならない。
【００５４】
実施例１，２および比較例１〜９
温度２３℃、湿度５０％の条件下で表１〜表９の第一剤に示す質量部の成分を混合し、別に表１〜表９の第二剤に示す成分を混合し、第一剤および第二剤を作製した。作製した第一剤および第二剤を１：１の割合で混合したものについて各種物性を評価した。その結果を表１〜表９に示した。
【００５５】
【表１】

【００５６】
【表２】

【００５７】
【表３】

【００５８】
【表４】

【００５９】
【表５】

【００６０】
【表６】

【００６１】
【表７】

【００６２】
【表８】

【００６３】
【表９】

【００６４】
実施例２、比較例２（エポキシ樹脂）、比較例５および比較例６で得られた硬化性樹脂組成物について、機械的性質（ねじ継手強度）を評価した。その結果を表１０に示した。
【００６５】
【表１０】

（注）実施例２、比較例５および比較例６の硬化性樹脂組成物は、−１０℃で注入が可能であった。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明によれば、従来０℃以下の低温下ではねじ継手の形成が困難であったが、本発明の硬化性樹脂組成物を鋼棒とカプラーの隙間に充填したねじ継手は、０℃以下の低温下でも十分な硬化性を維持することができ、継手形成が可能となり、また施工が省力化でき、がたも殆ど無く、機械的性質が優れた、ねじ継手が形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の鋼棒のねじ継手の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１カプラー
２ａ、２ｂ鋼棒（ねじ節鉄筋）
３貫通小孔（注入孔）
４硬化性樹脂組成物
５隙間
１１鋼棒のねじ継手[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a curable resin composition for threaded joints of steel bars, a threaded joint of steel bars using the same, and a method for joining steel bars. A curable resin composition for filling a gap formed between a male screw and a female screw in a threaded joint of a steel rod screwed with a coupler provided with a female screw on the bar, and a steel bar and a coupler for filling the gap with the curable resin composition. The present invention relates to a threaded joint method and a threaded joint between a steel bar and a coupler.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a method for joining steel bars (rebars), a joining method using a coupler has attracted attention. In this method, the end surfaces of steel rods (threaded reinforcing bars) formed with male threads over the outer circumference or the entire outer circumference of the steel rod are brought into contact with each other, and a coupler with a female screw formed on the inner surface is screwed to form a threaded joint. This is a joining method, and this method is expected to save labor.
[0003]
In the case of screwing using a coupler, the stress generated in the joint is transmitted by the screwing of the male screw and the female screw. Therefore, if the screwing length of the steel rod and the coupler is secured to a certain length or more, the base material (steel) The joint strength sufficiently exceeding the lower limit of the standard of the rod) is secured. However, in reality, due to problems such as the dimensional accuracy of the screw thread, a gap of several millimeters, that is, a so-called gap exists between the steel bar and the coupler, so that it is often much lower than the lower limit of the standard of the base material.
[0004]
As means for solving this problem, Japanese Utility Model Publication No. 52-7943 proposes a method in which a gap formed between a steel rod and a coupler is filled with an inorganic or organic grout material and cured. In Japanese Utility Model Publication No. 55-44101, an epoxy resin is proposed as a main component of the organic grout material.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Since the cured epoxy resin is excellent in mechanical properties and durability, it is used as a main component of the organic grout material. However, the epoxy resin has a problem that it cannot be cured at a low temperature of 0 ° C. or lower, and the fluidity is extremely lowered and the curing reaction is lowered and cannot be cured. There is. Further, general solvent-type and reaction-type curable resin compositions have large volume shrinkage when cured, and therefore have insufficient performance for the purpose of eliminating rattling.
[0006]
The present invention has been made to solve these problems, and maintains sufficient fluidity and curability even at low temperatures of 0 ° C. or lower, and can be used even in cold winter areas. A curable resin composition for threaded joints of steel rods used to form joints that have features that can save labor and that have little of the above-mentioned and excellent mechanical properties (such as thread joint strength), The present invention provides a threaded joint for steel bars and a method for joining steel bars using the same.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
That is, in the present invention, a steel rod threaded joint in which steel rods provided with male threads on the outer periphery of the end face each other and screwed with a coupler provided with a female screw on the inner surface is filled in a gap generated between the male screw and the female screw. A curable resin composition comprising: component (1) (a) 35-50% by weight of methyl methacrylate, (b) 25-35% by weight of 2-hydroxyethyl methacrylate, (c) 2,2-bis (4- ( From methacryloxyethoxy) phenyl) propane 20 to 40% by mass of polymerizable vinyl monomer 100 parts by mass, component (2) polymerization initiator 1 to 10 parts by mass of cumene hydroperoxide, component (3) from vanadyl acetylacetonate 0.1 to 1.0 parts by mass of a polymerization accelerator comprising, component (4) acrylonitrile-butadiene rubber and methyl methacrylate-butadiene-styrene A curable resin for a threaded joint of a steel rod, comprising 10 to 30 parts by mass of the total copolymer and 100 to 300 parts by mass of silica powder having a component (5) average particle size of 10 to 50 μm It is a composition (hereinafter abbreviated as curable resin composition).
[0008]
Further, in the present invention, in the threaded joint of the steel rods, in which the steel rods provided with the male threads on the outer periphery of the end face each other and screwed together with the coupler provided with the female screws on the inner surface, the gap formed between the male screw and the female screw is described above. It is the screw joint of the steel rod characterized by filling with the curable resin composition of.
[0009]
Furthermore, the present invention provides the curable resin composition described above in a gap formed between a male screw and a female screw after the steel rods provided with a male screw on the outer periphery of the end face each other and screwed with a coupler provided with a female screw on the inner surface. Is a steel rod joining method characterized by filling and hardening.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention relates to a curable resin composition in which steel rods provided with external threads on the outer periphery of end portions are butted together by a coupler provided with internal threads on the inner surface, and filled in a gap formed between the external threads and the internal threads, the curing The present invention relates to a threaded joint of a steel rod in which a gap is filled with a conductive resin composition, and a method of joining steel rods forming a threaded joint of a steel bar and a coupler.
[0011]
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
Component (1) used in the curable resin composition of the present invention includes the following (meth) acrylic monomer as a polymerizable vinyl monomer that gives the curable resin composition good reactivity, mechanical properties, and adhesion. Use by mixing.
(A) Methyl methacrylate that gives good reactivity and mechanical properties to the curable resin composition.
(B) 2-hydroxyethyl methacrylate which gives favorable adhesiveness to the curable resin composition.
(C) 2,2-bis (4- (methacryloxyethoxy) phenyl) propane which gives good mechanical properties to the curable resin composition.
[0012]
The amount of (a) used is preferably 30 to 60% by mass, particularly preferably 35 to 50% by mass, and less than 30% by mass, in a total of 100 parts by mass of (a), (b) and (c). The mechanical properties of the composition may be reduced, and if it exceeds 60% by mass, the reactivity may be reduced.
[0013]
The amount of (b) used is preferably 20 to 40% by mass, particularly preferably 25 to 35% by mass, and less than 20% by mass, in a total of 100 parts by mass of (a), (b) and (c). There is a possibility that the adhesiveness of the composition is lowered, and when it exceeds 40% by mass, the mechanical properties may be lowered.
[0014]
The amount of (c) used is preferably 20 to 40% by mass, particularly preferably 25 to 35% by mass, and less than 20% by mass, in a total of 100 parts by mass of (a), (b) and (c). The reactivity and mechanical properties of the composition may be reduced, and if it exceeds 40% by mass, the adhesiveness may be reduced.
[0015]
As the component (2) used in the present invention, cumene hydroperoxide is used as a polymerization initiator in terms of reactivity with the component (3).
The amount of the component (2) used in the present invention is preferably 1 to 10 parts by mass, particularly preferably 1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (1), and the reaction of the curable resin composition is less than 1 part by mass. If the amount exceeds 10 parts by mass, the storage stability may be reduced.
[0016]
As the component (3) used in the present invention, vanadyl acetylacetonate is used as a polymerization accelerator in terms of reactivity with the component (2).
The usage-amount of the component (3) used by this invention is 0.1-1.0 mass part with respect to 100 mass parts of components (1), Especially 0.1-0.5 mass part is preferable, 0.1 mass If it is less than part, the reactivity of the curable resin composition may be lowered, and if it exceeds 1.0 part by weight, the adhesiveness and mechanical properties may be lowered.
[0017]
The component (4) used in the present invention is an acrylonitrile-butadiene that can be dissolved or dispersed in a (meth) acrylic monomer as an elastomer component having rubber-like elasticity at room temperature in terms of solubility and adhesion to the component (1). Rubber and methyl methacrylate-butadiene-styrene copolymer are used.
[0018]
The amount of the component (4) used in the present invention is preferably 10 to 30 parts by mass, particularly preferably 14 to 20 parts by mass, and less than 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (1). There is a possibility that the viscosity and the adhesiveness are lowered, and when it exceeds 30 parts by mass, the viscosity is too high, and there is a risk that inconvenience will occur in the work.
[0019]
As the component (5) used in the present invention, silica powder such as crystalline silica powder, fused silica powder, spherical silica powder, and fumed silica is used as a powder filler.
The silica powder having an average particle size of 10 to 50 μm is used in consideration of the viscosity, mechanical properties and adhesiveness of the curable resin composition. If the average particle size is less than 10 μm, the curable resin composition cannot be sufficiently filled, and the mechanical properties of the curable resin composition may be deteriorated. If the average particle size exceeds 50 μm, the adhesiveness of the curable resin composition may be reduced. May decrease.
[0020]
Several types of the above silica powder may be used in combination. The amount of silica powder used is preferably 100 to 300 parts by weight, particularly 130 to 270 parts by weight, per 100 parts by weight of the component (1). If the amount is less than 100 parts by mass, the mechanical properties of the curable resin composition may be deteriorated. If the amount exceeds 300 parts by mass, the viscosity of the curable resin composition is too high, resulting in poor workability, and the cured product becomes brittle. There is a risk of problems such as this.
[0021]
Phosphate can be added to the curable resin composition of the present invention for the purpose of improving adhesiveness. Examples of the phosphate include acid phosphooxyethyl (meth) acrylate, acid phosphooxypropyl (meth) acrylate, and (2- (meth) acryloyloxyethyl) phosphate.
[0022]
0.05-10 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of component (1), and, as for the addition amount of a phosphate, 0.1-7 mass parts is more preferable. If the amount is less than 0.05 parts by mass, the effect of addition may not be expected. If the amount exceeds 10 parts by mass, the adhesiveness of the curable resin composition may be reduced.
[0023]
Various paraffins can be added to the curable resin composition of the present invention in order to quickly cure the portion in contact with air. Examples of paraffins include paraffin wax, microcrystalline wax, carnauba wax, beeswax, lanolin, spermaceti, ceresin and candelilla wax.
[0024]
0.1-5 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of components (1), and, as for the addition amount of paraffins, 0.2-2.5 mass parts is more preferable. If the amount is less than 0.1 part by mass, the portion of the curable resin composition in contact with air may be hardened. If the amount exceeds 5 parts by mass, the adhesiveness of the curable resin composition may decrease.
[0025]
Various antioxidants including a polymerization inhibitor can be added to the curable resin composition of the present invention for the purpose of improving storage stability. Antioxidants include hydroquinone, hydroquinone monomethyl ether, 2,6-ditertiarybutyl-p-cresol, 2,2'-methylenebis (4-methyl-6-tertiarybutylphenol), triphenyl phosphite, phenothiazine and N -Isopropyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine and the like.
[0026]
0.001-3 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of component (1), and, as for the addition amount of a polymerization inhibitor, 0.01-1 mass part is more preferable. If it is less than 0.001 part by mass, there is no effect, and if it exceeds 3 parts by mass, the adhesiveness of the curable resin composition may be lowered.
[0027]
The curable resin composition of the present invention includes a plasticizer, a colorant such as a dye or a pigment, a rust inhibitor, a toughening agent, a weathering agent, a solvent, a lubricant, a dispersant, a surfactant, and a mineral if desired. Already known substances such as oil can also be added.
[0028]
Next, embodiments of the curable resin composition of the present invention will be described.
When used as a one-component curable resin composition, component (1), component (3), component (4) and component (5) are mixed in advance, and finally component (2) is added and mixed. Can be cured.
[0029]
When used as a two-part curable resin composition, the first agent containing a polymerization initiator composed of at least component (2) cumene hydroperoxide on one side and at least component (3) on the other side. Two agents each containing a second agent containing a polymerization accelerator composed of vanadyl acetylacetonate are stored. It can be hardened by mixing both agents when using.
[0030]
The mixing ratio of the first agent and the second agent is in the range of the first agent: second agent = 6: 4 to 4: 6, preferably the ratio of the first agent: second agent = 1: 1 is used. . In the case of the two-component type, the composition of the component (1) to the component (5) of the curable resin composition indicates a value indicated by the amount of each component of the total amount of the two components.
Among these, it is preferable to use as a two-component curable resin composition in terms of excellent storage stability.
[0031]
Next, an embodiment of the threaded joint for steel bars of the present invention will be described.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a threaded joint of a steel rod according to the present invention. In FIG. 1, a threaded joint 11 of a steel rod according to the present invention includes a steel rod 2a, 2b provided with a male screw on the outer periphery of an end thereof and screwed together with a coupler 1 provided with a female screw on the inner surface. It is a threaded joint formed by filling the gap 5 formed between the female threads with the curable resin composition 4 from the through small hole 3.
[0032]
The material, thickness, and length of the steel bar used in the present invention are not particularly limited, but are preferably the material, thickness, and length used as a reinforcing material for reinforced concrete. For example, the thickness is about 13 to 51 mm.
[0033]
On the outer periphery of the steel rod, a thread is engraved on the entire length, part of the end including the end or on the end. The pitch of the thread, the height of the joint, the width of the joint bottom, the radius of roundness of the joint bottom are not particularly limited, but generally the pitch is 8 to 20 mm, the joint height is 1 to 5 mm, the joint bottom width is 4 to 15 mm, The round radius of the node bottom is about 0.5 to 3 mm.
[0034]
The material, thickness, thickness, and length of the coupler used in the present invention are not particularly limited, but the material, thickness, and meat that can be screwed in relation to the steel rod used as a reinforcing material for reinforced concrete. Thickness and length are preferred. The coupler is provided with through small holes as injection ports for the curable resin composition at appropriate locations. The diameter of the small hole may be about 5 mm.
[0035]
The steel rod joining method of the present invention is such that the steel rods provided with male threads on the outer periphery of the end face each other, are screwed together with a coupler provided with female threads on the inner surface, and is an injection port in a gap formed between the male screw and the female screw. It is performed by filling and curing the curable resin composition from the through holes.
[0036]
As a method for injecting a curable resin composition, a two-component curable acrylic adhesive is used, for example, a grout agent injection device, a piston is pushed with a hand gun, a first agent enclosed in syringe A, and enclosed in syringe B It is preferable to extrude the prepared second agent and inject it from the nozzle through the through-hole of the coupler while mixing the first agent and the second agent with a static mixer.
[0037]
In addition, after applying the polymerization initiator of component (2) to the outer periphery of the steel rod and / or the inner surface of the coupler in advance and screwing the steel rod and the coupler together, other components containing the polymerization accelerator of component (3) The composition may be injected from the through-hole of the coupler.
[0038]
In addition, after applying the polymerization accelerator of component (3) to the outer periphery of the steel rod and / or the inner surface of the coupler in advance and screwing the steel rod with the coupler, other components containing the polymerization initiator of component (2) The composition may be injected from the through-hole of the coupler.
[0039]
In addition, the polymerization initiator of component (2) is microencapsulated by a coacervation method using gelatin, thereby using a one-component type in which a microencapsulated polymerization initiator and a polymerization accelerator are mixed. Also good.
[0040]
The curable resin composition is fluid at low temperatures and can be injected at 0 ° C. or lower, particularly −10 ° C. or lower.
[0041]
The curing time of the curable resin composition depends on the contents of the components (1) to (5) and varies greatly depending on the curing temperature, so it is difficult to specify, but the gelation time from the viewpoint of workability Is preferably adjusted to 15 minutes to 2 hours and a complete curing time of about 1 to 4 days.
[0042]
【Example】
The following examples illustrate the invention in detail.
In addition, the usage-amount of each use material is shown by a mass part. The following abbreviations were used for each material used.
[0043]
(Materials used)

[0044]
The physical properties were measured as follows.
(Fixing time)
According to JIS K-6856, a test piece (100 mm × 25 mm × 1.6 mmt, SPCC-D sandblasted steel plate) was coated with a mixture of the first agent and the second agent in a ratio of 1: 1, and then Immediately the other test piece was put on top of each other and used as a sample. Moreover, the sample which bonded together said test piece similarly using the epoxy adhesive agent was produced. The fixing time (unit: minute) of the sample was measured by pulling with a push-pull gauge (Model 1S, manufactured by Komura) and measuring the time from immediately after bonding until a bonding strength of 0.39 MPa or more was confirmed.
[0045]
(Tensile shear bond strength)
According to JIS K-6856, a test piece (100 mm × 25 mm × 1.6 mmt, SPCC-D sandblasted steel plate) was coated with a mixture of the first agent and the second agent in a ratio of 1: 1, and then Immediately the other test piece was put on top of each other and used as a sample. Moreover, the sample which bonded together said test piece similarly using the epoxy adhesive agent was produced. The curing time was room temperature (23 ° C.), the epoxy adhesive was 7 days, and the others were 1 day. The tensile shear bond strength (unit: MPa) of the sample was measured at a tensile speed of 10 mm / min in an environment of a temperature of 23 ° C. and a humidity of 50%.
[0046]
(T-type peel adhesion strength)
According to JIS K-6854, what mixed the 1st agent and the 2nd agent in the ratio of 1: 1 to one side of a test piece (100mmx25mmx0.3mmt, SPCC-D sandblast processing steel plate), then, Immediately the other test piece was put on top of each other and used as a sample. Moreover, the sample which bonded together said test piece similarly using the epoxy adhesive agent was produced. The curing time was room temperature, the epoxy adhesive was 7 days, and the others were 1 day. The T-type peel adhesion strength (unit: kN / m) of the sample was measured at a tensile speed of 50 mm / min in an environment of a temperature of 23 ° C. and a humidity of 50%.
[0047]
(Compressive modulus)
According to JIS K-7208, what mixed the 1st agent and the 2nd agent in the ratio of 1: 1 was poured into the type | mold, and it cut, and cut (diameter 12mm, height 30mm) was used as the sample. Moreover, the sample was similarly produced using the epoxy adhesive. The curing time was room temperature, 7 days for epoxy adhesive, and 1 day for others. The compression elastic modulus (unit: MPa) of the sample was measured at a compression speed of 9 mm / min.
[0048]
(Curing shrinkage)
The liquid specific gravity is obtained from 3.1 (1) of JIS K-7232 (1986), and the solid specific gravity of the cured product is obtained from 3.2 (1) of JIS K-7232 (1986). Calculated. The cured product is mixed with the first agent and the second agent at a ratio of 1: 1, the epoxy adhesive is mixed with the main agent: the curing agent at a ratio of 2: 1, and the epoxy adhesive is processed for 7 days. Others used were cured one day.
[0049]
[Expression 1]

[0050]
(Thread joint strength)
The two end faces of the threaded joints (steel bars) 2a and 2b (diameter 48.4 mm, screw pitch 20.0 mm, node height 4.5 mm) shown in FIG. 1 are butted together, and a steel coupler 1 (length 240 mm, A wall thickness of 14.7 mm, a screw pitch of 20.0 mm, and a screw height of 5.0 mm) were screwed and fixed to construct a screw joint. The constructed threaded joint was allowed to stand at room temperature and at −10 ° C. until reaching that temperature. The curable resin composition 4 used was left to stand at room temperature and −10 ° C. in the same manner as the threaded joint.
[0051]
The curable resin composition 4 was made into a two-part type, and after passing through a mixer and mixing from a sealed syringe using a manual injection device, the inner surface of the steel coupler 1 was filled through a small through hole 3 (diameter 5 mm). It was confirmed that the curable resin composition 4 sufficiently filled the inner surface of the steel coupler 1 by leaking from both ends of the steel coupler 1. A sample obtained by curing a threaded joint filled with the curable resin composition 4 at room temperature and at −10 ° C. for 4 days was used as a sample.
[0052]
The class A criteria of the performance criteria for rebar joint performance of the Ministry of Construction (Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism) based on the tensile test of a threaded joint in which a steel bar is screwed with a coupler are as follows.
[0053]
The measurement method is to apply a tensile load to 95% of the standard yield strength of the steel rod as the base metal, and then change the load to a compressive load to compress it to 2% of the standard yield strength of the steel rod. Again, apply a tensile load until yielding and measure the stress and displacement. E0 is the modulus of elasticity of the steel rod as the base material, E70 is the apparent modulus of elasticity obtained by dividing the stress at 70% of the standard yield strength of the steel rod by the cross-sectional area when the tensile load is first applied. When the load is applied, the apparent elastic modulus obtained by dividing the stress at 95% of the standard yield strength of the steel bar by the cross-sectional area is E95, and the slippage of the joint when compressed to 2% of the standard yield strength of the steel bar Where δ is δ, E70 / E0 ≧ 0.9, E95 / E0 ≧ 0.7, and δ ≦ 0.3 must be satisfied.
[0054]
Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 9
The components of parts by mass shown in the first part of Table 1 to Table 9 are mixed under conditions of a temperature of 23 ° C. and a humidity of 50%, and separately the ingredients shown in the second part of Tables 1 to 9 are mixed. And the 2nd agent was produced. Various physical properties of the prepared first agent and second agent mixed at a ratio of 1: 1 were evaluated. The results are shown in Tables 1 to 9.
[0055]
[Table 1]

[0056]
[Table 2]

[0057]
[Table 3]

[0058]
[Table 4]

[0059]
[Table 5]

[0060]
[Table 6]

[0061]
[Table 7]

[0062]
[Table 8]

[0063]
[Table 9]

[0064]
The curable resin compositions obtained in Example 2, Comparative Example 2 (epoxy resin), Comparative Example 5 and Comparative Example 6 were evaluated for mechanical properties (thread joint strength). The results are shown in Table 10.
[0065]
[Table 10]

(Note) The curable resin compositions of Example 2, Comparative Example 5 and Comparative Example 6 could be injected at -10 ° C.
[0066]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it has been difficult to form a threaded joint at a low temperature of 0 ° C. or lower. However, a screw in which a gap between a steel rod and a coupler is filled with the curable resin composition of the present invention. The joint can maintain sufficient curability even at a low temperature of 0 ° C. or less, enables the formation of a joint, saves labor in construction, has little play, and has a superior mechanical property. Can be formed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a threaded joint of a steel rod according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Coupler 2a, 2b Steel bar (screw joint)
3 Small penetration holes (injection holes)
4 Curable resin composition 5 Crevice 11 Threaded joint of steel bar

Claims

A curable resin composition that fills a gap formed between a male screw and a female screw in a threaded joint of steel rods that are joined to each other with steel rods that are provided with male screws on the outer periphery of the ends and that are coupled with a coupler that has female screws on the inner surface. Component (1) (a) methyl methacrylate 35-50% by weight , (b) 2-hydroxyethyl methacrylate 25-35% by weight , (c) 2,2-bis (4- (methacryloxyethoxy) phenyl) 100 parts by mass of a polymerizable vinyl monomer composed of 20 to 40% by mass of propane, 1 to 10 parts by mass of a polymerization initiator composed of component (2) cumene hydroperoxide, and a polymerization accelerator composed of component (3) vanadyl acetylacetate. 1 to 1.0 part by weight, component (4) total of acrylonitrile-butadiene rubber and methyl methacrylate-butadiene-styrene copolymer The amount from 10 to 30 parts by weight and component (5) Average particle diameter of the threaded joint curable resin composition of the steel rod, characterized in that it contains a silica powder 100 to 300 parts by weight of 10 to 50 [mu] m.

Consists of two components: a first agent containing at least a polymerization initiator composed of cumene hydroperoxide of the component (2) and a second agent containing a polymerization accelerator composed of at least component (3) vanadyl acetylacetonate. The curable resin composition according to claim 1.

3. A threaded joint of steel rods, in which steel rods provided with male threads on the outer periphery of each end are butted with a coupler provided with female screws on the inner surface, and a gap formed between the male screw and the female screw is defined in claim 1 or 2. A threaded joint for steel bars, which is filled with a curable resin composition.

3. The curable resin composition according to claim 1 or 2, wherein steel rods provided with external threads on the outer periphery of the end face each other and screwed with a coupler provided with internal threads on the inner surface, and then formed in a gap formed between the external threads and the internal threads. Steel rod joining method characterized by filling and hardening.