JP6928966B2

JP6928966B2 - 鉄筋溶接用の裏当て材

Info

Publication number: JP6928966B2
Application number: JP2019054472A
Authority: JP
Inventors: 素臣尾形; 佳裕近藤
Original assignee: 株式会社シービーリサーチ
Priority date: 2019-03-22
Filing date: 2019-03-22
Publication date: 2021-09-01
Anticipated expiration: 2039-03-22
Also published as: JP2020151764A

Description

本発明は、鉄筋溶接用の裏当て材に関する。

特許文献１などにより、鉄筋同士を溶接する際に用いるセラミクス製の裏当て材が知られている。

日本国特許第3764272号

上述した裏当て材を使った溶接は、鉄筋の端部同士を近づけて形成された端部同士の隙間を覆うように裏当て材を鉄筋に取り付けた状態で行われる。
鉄筋の端部同士の隙間に溶接棒の先端を近づけて、鉄筋の端部同士と裏当て材で囲まれた空間の中に溶接材を流し込むことにより、鉄筋同士を溶接する。
溶接する際には、作業者が目視で溶接材が該空間に十分に流し込まれたかを確認している。しかしながら、裏当て材は様々なセラミクスから形成することができるため、場合によってはこの目視による確認が難しいことがあった。
本発明は、目視による溶接作業の確認がしやすい鉄筋溶接用裏当て材を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明によれば、ＳｉＯ_２およびＡｌ_２Ｏ_３を主成分として含むセラミクス材からなり、ハンター白度が５９以上である、鉄筋溶接用裏当て材が提供される。

本発明によれば、目視による溶接作業の確認がしやすい鉄筋溶接用裏当て材が提供される。

本実施形態の裏当て材を示す斜視図である。裏当て材を用いて鉄筋同士を溶接する際の模式図である。実施例１〜実施例１４および比較例１５〜比較例１８のハンター白度および識別容易性を示す表である。実施例１〜実施例１４および比較例１５〜比較例１８に用いたセラミクスの組成を示す表である。ハンター白度とＦｅ_２Ｏ_３の含有量との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて、より詳細に説明する。
図１は本実施形態の鉄筋溶接用裏当て材１０を示す斜視図である。図１に示すように、本実施形態の裏当て材１０は長手方向に延びる部材であり、断面Ｕ字形状を有している。

図２は、裏当て材１０を用いて鉄筋２，３同士を溶接する様子を示す模式図である。図２においては、鉄筋２，３の長手方向に沿った断面を示している。図２に示すように、裏当て材１０は鉄筋２，３同士を溶接する際に用いられる。

本実施形態の裏当て材１０を用いた鉄筋２，３同士を溶接する手順を説明する。
まず、溶接の作業者はそれぞれの鉄筋２，３の端部を所定の隙間Ｇを介して互いに向かい合うように配置する。次に作業者は、この隙間Ｇを覆うように裏当て材１０を鉄筋２，３に取り付ける。図２に示したように水平方向に延びる鉄筋２，３同士を溶接する際には、隙間Ｇの下方をＵ字の裏当て材１０の底部１１が覆うように、裏当て材１０を配置する。図示せぬ取り付け冶具により裏当て材１０を鉄筋２，３に支持してもよいし、作業者が皮手袋を嵌めた手で裏当て材１０を支えてもよい。なお作業の迅速さから、作業者には、取り付け冶具を用いずに手で裏当て材１０を支えることが好まれている。

作業者は、アーク溶接により鉄筋２，３同士を溶接する。作業者は、隙間Ｇを溶接棒２１を溶かした溶接材２２で埋めるように溶接する。鉄筋２，３と溶接棒２１との間にアークを生じさせて溶接棒２１と鉄筋２，３を溶融させ、溶接材２２を鉄筋２，３の端部同士の隙間Ｇに流し込み、ビードを形成する。Ｕ字状の裏当て材１０が隙間Ｇを覆っているため、溶接材２２が落下することなく隙間Ｇに留まり、鉄筋２，３同士を確実に溶接することができる。

鉄筋２，３の端面の全体に溶接材２２を付与して溶接が完了したら、裏当て材１０を鉄筋２，３から取り外す。なお、隙間Ｇに面する裏当て材１０の表面１２が溶接時の熱により溶融し、この裏当て材１０の表面１２が溶接材２２と接着している。このため、作業者がＵ字状の裏当て材１０の両端部１３（図１参照）をそれぞれ金づちなどで叩くなどすると、この接着した表面１２を中心に裏当て材１０が割れ、簡単に裏当て材１０を鉄筋２，３から取り外すことができる。

以上のような溶接に用いられる裏当て材１０は、ＳｉＯ_２およびＡｌ_２Ｏ_３を主成分として含むセラミクスである。裏当て材１０の融点は１０００℃〜１２００℃程度とすることが好ましい。例えば、裏当て材１０はコージライト（cordierite）と呼ばれるセラミクスで形成することができる。

作業者は、防護メガネ越しに鉄筋２，３同士の隙間Ｇに溶接材２２が十分に流し込まれたかを確認しながら溶接を行う。鉄筋２，３同士の隙間Ｇから裏当て材１０の表面１２が見える場合は、まだ十分に溶接材２２が隙間Ｇに流し込まれていないことを意味している。作業者は、鉄筋２，３同士の隙間から裏当て材１０の表面１２が見えなくなることをもって、溶接材２２が十分に該隙間Ｇに流し込まれたと判断している。

ところで、鉄筋２，３同士の隙間Ｇは、溶接する鉄筋の太さにもよるが５〜１０ｍｍ程度である。例えば呼び径が５０ｍｍの鉄筋を溶接する際には１０ｍｍ程度の隙間Ｇを設ける。つまり、隙間Ｇは幅狭（１０ｍｍ）でかつ深い（５０ｍｍ）形状であり、さらに溶接棒２１をこの隙間Ｇの近傍に配置すると、この隙間Ｇを通して隙間Ｇの底に位置する裏当て材１０の表面１２を見ようとすることは難しい。

このように裏当て材１０の表面１２はただでさえ見にくいのであるが、裏当て材１０の色合いによってさらに見にくくなる。裏当て材１０は様々なセラミクスで形成することができるため、様々な色合いの裏当て材１０がある。しかしながら、暗い色合いの裏当て材１０は鉄筋２，３と判別しにくい。

その上、防護メガネは、アークから目を保護するために高い遮光率を有している。このため、溶接前に防護メガネを装着せずに裸眼で確認する際には十分に鉄筋２，３の輪郭と裏当て材１０の表面１２とを区別できても、溶接時に防護メガネを装着すると、鉄筋２，３の輪郭と裏当て材１０の表面１２との識別が困難な場合がある。そこで本実施形態の裏当て材１０は、ハンター白度を５９以上としている。なお、ハンター白度とは、JIS P 8123に定められた測定方法により表した白さの指標である。

＜実施例＞
図３に示すように、ハンター白度を異ならせた実施例１〜１４および比較例１５〜１８を作製し、それぞれのハンター白度と識別容易性とを評価した。実施例１〜実施例３は共通の組成Ａを有するセラミクスで形成した。同様にして、共通の組成Ｂを有するセラミクスから実施例４〜６を作製し、共通の組成Ｃを有するセラミクスから実施例７〜９を作製し、共通の組成Ｄを有するセラミクスから実施例１０〜１２を作製し、組成Ｅを有するセラミクスから実施例１３を作製し、組成Ｆを有するセラミクスから実施例１４を作製し、組成Ｇを有するセラミクスから比較例１５を作製し、組成Ｈを有するセラミクスから比較例１６を作製し、組成Ｉを有するセラミクスから比較例１７を作製し、組成Ｊを有するセラミクスから比較例１８を作製した。

組成Ａ〜Ｆを図４に示す。
組成Ａは、図ＳｉＯ_２：６１．００ｗｔ％、Ａｌ_２Ｏ_３：２５．４０ｗｔ％、Ｆｅ_２Ｏ_３：１．５０ｗｔ％、ＴｉＯ_２：０．７４ｗｔ％、ＣａＯ：２．１５ｗｔ％、ＭｇＯ：７．６５ｗｔ％、Ｎａ_２Ｏ：０．１３ｗｔ％、Ｋ_２Ｏ：１．２４ｗｔ％である。
組成Ｂは、ＳｉＯ_２：６８．２０ｗｔ％、Ａｌ_２Ｏ_３：２２．７０ｗｔ％、Ｆｅ_２Ｏ_３：１．１１ｗｔ％、ＴｉＯ_２：０．４３ｗｔ％、ＣａＯ：０．５０ｗｔ％、ＭｇＯ：１．１３ｗｔ％、Ｎａ_２Ｏ：１．２２ｗｔ％、Ｋ_２Ｏ：４．２４ｗｔ％である。
組成Ｃは、ＳｉＯ_２：６８．００ｗｔ％、Ａｌ_２Ｏ_３：２８．８０ｗｔ％、Ｆｅ_２Ｏ_３：０．５０ｗｔ％、ＴｉＯ_２：０．３４ｗｔ％、ＣａＯ：０．１８ｗｔ％、ＭｇＯ：０．４４ｗｔ％、Ｎａ_２Ｏ：０．４５ｗｔ％、Ｋ_２Ｏ：０．８９ｗｔ％である。
組成Ｄは、ＳｉＯ_２：４３．８０ｗｔ％、Ａｌ_２Ｏ_３：４３．１０ｗｔ％、Ｆｅ_２Ｏ_３：０．７４ｗｔ％、ＴｉＯ_２：０．６８ｗｔ％、ＣａＯ：０．８３ｗｔ％、ＭｇＯ：９．４０ｗｔ％、Ｎａ_２Ｏ：０．２３ｗｔ％、Ｋ_２Ｏ：１．１４ｗｔ％である。
組成Ｅは、ＳｉＯ_２：６２．６３ｗｔ％、Ａｌ_２Ｏ_３：２６．３１ｗｔ％、Ｆｅ_２Ｏ_３：０．４０ｗｔ％、ＴｉＯ_２：０．５１ｗｔ％、ＣａＯ：０．３８ｗｔ％、ＭｇＯ：０．１２ｗｔ％、Ｎａ_２Ｏ：１．３０ｗｔ％、Ｋ_２Ｏ：２．４３ｗｔ％である。
組成Ｆは、ＳｉＯ_２：４２．８２ｗｔ％、Ａｌ_２Ｏ_３：３９．８４ｗｔ％、Ｆｅ_２Ｏ_３：０．７０ｗｔ％、ＴｉＯ_２：０．５５ｗｔ％、ＣａＯ：１４．２２ｗｔ％、ＭｇＯ：０．２８ｗｔ％、Ｎａ_２Ｏ：０．４７ｗｔ％、Ｋ_２Ｏ：０．５４ｗｔ％である。
組成Ｇは、ＳｉＯ_２：７２．１４ｗｔ％、Ａｌ_２Ｏ_３：１８．２３ｗｔ％、Ｆｅ_２Ｏ_３：１．０２ｗｔ％、ＴｉＯ_２：０．３９ｗｔ％、ＣａＯ：０．５４ｗｔ％、ＭｇＯ：０．１５ｗｔ％、Ｎａ_２Ｏ：２．０６ｗｔ％、Ｋ_２Ｏ：４．３５ｗｔ％である。
組成Ｈは、ＳｉＯ_２：７１．８２ｗｔ％、Ａｌ_２Ｏ_３：１８．０８ｗｔ％、Ｆｅ_２Ｏ_３：１．３２ｗｔ％、ＴｉＯ_２：０．３６ｗｔ％、ＣａＯ：０．５７ｗｔ％、ＭｇＯ：０．２０ｗｔ％、Ｎａ_２Ｏ：４．２７ｗｔ％、Ｋ_２Ｏ：１８．０８ｗｔ％である。
組成Ｉは、ＳｉＯ_２：６７．２９ｗｔ％、Ａｌ_２Ｏ_３：２０．８０ｗｔ％、Ｆｅ_２Ｏ_３：５．３２ｗｔ％、ＴｉＯ_２：０．５６ｗｔ％、ＣａＯ：０．３８ｗｔ％、ＭｇＯ：２．４３ｗｔ％、Ｎａ_２Ｏ：０．３６ｗｔ％、Ｋ_２Ｏ：２．２５ｗｔ％である。
組成Ｊは、ＳｉＯ_２：６５．６５ｗｔ％、Ａｌ_２Ｏ_３：２３．８３ｗｔ％、Ｆｅ_２Ｏ_３：１．６９ｗｔ％、ＴｉＯ_２：０．４０ｗｔ％、ＣａＯ：０．３６ｗｔ％、ＭｇＯ：０．３３ｗｔ％、Ｎａ_２Ｏ：１．６３ｗｔ％、Ｋ_２Ｏ：３．２６ｗｔ％である。

識別容易性は、熟練溶接工の官能検査により行った。鉄筋の輪郭と裏当て材の表面とが容易に識別が可能なものを１、識別が不可能ではないものを２、識別が困難なものを３と、三段階評価をした。図４に、実施例１〜１４および比較例１５〜１８のハンター白度と識別容易性の評価結果を示す。

＜実施例１〜３＞
実施例１の裏当て材のハンター白度は、６１．０４であった。実施例１の裏当て材の識別容易性は、２であった。
実施例２の裏当て材のハンター白度は、５９．７１であった。実施例２の裏当て材の識別容易性は、２であった。
実施例３の裏当て材のハンター白度は、６０．０６であった。実施例３の裏当て材の識別容易性は、２であった。

＜実施例４〜６＞
実施例４の裏当て材のハンター白度は、７４．１８であった。実施例４の裏当て材の識別容易性は、１であった。
実施例５の裏当て材のハンター白度は、７１．４１であった。実施例５の裏当て材の識別容易性は、１であった。
実施例６の裏当て材のハンター白度は、７１．１１であった。実施例６の裏当て材の識別容易性は、１であった。

＜実施例７〜９＞
実施例７の裏当て材のハンター白度は、８３．２０であった。実施例７の裏当て材の識別容易性は、１であった。
実施例８の裏当て材のハンター白度は、８４．２１であった。実施例８の裏当て材の識別容易性は、１であった。
実施例９の裏当て材のハンター白度は、８４．９９であった。実施例９の裏当て材の識別容易性は、１であった。

＜実施例１０〜１２＞
実施例１０の裏当て材のハンター白度は、８８．７２であった。実施例１０の裏当て材の識別容易性は、１であった。
実施例１１の裏当て材のハンター白度は、８７．２３であった。実施例１１の裏当て材の識別容易性は、１であった。
実施例１２の裏当て材のハンター白度は、８９．４９であった。実施例１２の裏当て材の識別容易性は、１であった。

＜実施例１３，１４＞
実施例１３の裏当て材のハンター白度は、７８．３３であった。実施例１３の裏当て材の識別容易性は、１であった。
実施例１４の裏当て材のハンター白度は、８５．３４であった。実施例１４の裏当て材の識別容易性は、１であった。

＜比較例１５〜１８＞
比較例１５の裏当て材のハンター白度は、４３．０であった。比較例１５の裏当て材の識別容易性は、３であった。
比較例１６の裏当て材のハンター白度は、３６．７であった。比較例１６の裏当て材の識別容易性は、３であった。
比較例１７の裏当て材のハンター白度は、２９．７５であった。比較例１７の裏当て材の識別容易性は、３であった。
比較例１８の裏当て材のハンター白度は、４２．３０であった。比較例１８の裏当て材の識別容易性は、３であった。

以上の結果より、ハンター白度が５９以上であれば、鉄筋の輪郭と裏当て材の表面とを判別できることが確認できた。また、ハンター白度が７０以上であればさらに判別しやすい。なお、ハンター白度を５９以上とするために、Ｆｅ_２Ｏ_３の含有量を１．５０ｗｔ％以下とすることが好ましい。

図５は、ハンター白度とＦｅ_２Ｏ_３の含有量との関係をグラフに示したものである。
ハンター白度はセラミクス中のＦｅ_２Ｏ_３の含有量が高いと考えられた。なお、図５を作成するために、共通の組成Ａを有する実施例１〜３についてハンター白度の平均値を算出し、共通の組成Ｂを有する実施例４〜６についてハンター白度の平均値を算出し、共通の組成Ｃを有する実施例７〜９についてハンター白度の平均値を算出し、共通の組成Ｄを有する実施例１０〜１２についてハンター白度の平均値を算出した。
図５に示すように、Ｆｅ_２Ｏ_３の含有量が高いほどハンター白度が低くなる傾向がみられた。そこで、ハンター白度を５９以上とするために、Ｆｅ_２Ｏ_３の含有量は１．５０［ｗｔ％］以下とすることが好ましい。より好ましくは、ハンター白度を７０以上とするために、Ｆｅ_２Ｏ_３の含有量は１．００［ｗｔ％］以下とすることが好ましい。

以上、本発明の実施形態について説明をしたが、本発明の技術的範囲が本実施形態の説明によって限定的に解釈されるべきではないのは言うまでもない。本実施形態は単なる一例であって、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において、様々な実施形態の変更が可能であることが当業者によって理解されるところである。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲に記載された発明の範囲及びその均等の範囲に基づいて定められるべきである。

２，３鉄筋
１０裏当て材
１１底部
１２表面
１３端部
２１溶接棒
２２溶接材
Ｇ隙間

Claims

一対の鉄筋の棒状の端部同士を溶接するときに用いられる鉄筋溶接用裏当て材であって、
溶接時に、前記鉄筋を覆うような断面Ｕ字形状の前記鉄筋溶接用裏当て材は、その底部が一対の向かい合う前記鉄筋の前記端部同士の間に生じる隙間を覆うように用いられるものであり、
前記隙間を通して前記底部を観察して前記隙間に溶接材が流し込まれたか否かを判別するために、ＳｉＯ_２およびＡｌ_２Ｏ_３を主成分として含むセラミクス材からなり、ハンター白度が５９以上とされている、鉄筋溶接用裏当て材。
前記ハンター白度が７０以上である、請求項１に記載の鉄筋溶接用裏当て材。
Ｆｅ_２Ｏ_３の含有量が１．５０ｗｔ％以下である、請求項１に記載の鉄筋溶接用裏当て材。