압접표준시방서
1. 일반사항
1.1 적용범위
1.1.1 요약
이 표준은 구조물의 철근으로써 KS D 3504에 규정한 봉강을 사용하여 철근가스압접에 의한 철근의 가스압접 기술 검정을 위한 시험방법 및 판정 기준에 대하여 규정한다. 다만, 가스 압접에 사용하는 철근 콘크리용 봉강은 SD600 이하 및 SD400W, SD500W에 규격은 16mm~51mm 까지 적용 한다. (2014년 8월 01일 개정내용 = 제정자 : 지식경제부 기술표준원)
*한국산업규격의 내진용 철근(SD400S, SD500S, SD600S) 가스압접 적용 가능. (SS강종 전체가 용접불가 강종으로 변경=철근압접은 가능.)
1.1.2 주요내용
1. 일반사항 2. 작업준비 3. 철근 압접면의 처리 4. 가스 압접의 가압 및 가열 5. 현장 품질 관리 6. 보정
1.2 적용규준
다음 규준은 이 절에 명시되어 있는 범위 내에서 이 절의 일부를 구성하고 있는 것으로 본다.
1.2.1 한국산업표준(KS)
KS D 3504 철근 콘크리트용 봉강
KS B 0554 철근 콘크리트용 봉강의 가스 압접 기술 검정에 대한 시험방법 및 판정기준
KS B 0802 금속 재료 인장시험방법
KS B 0839 철근 콘크리트용 봉강 이형 봉강 가스 압접 기술 검정에 대한 시험방법 및 판정기준
KS B 4601 수동 가스 압접기, 절단기 및 가열기
KS M 1101 산소
KS M 1102 용해아세틸렌
1.3 용어의 정의
1.3.1 가스압접이음
“가스압접이음„ 이라 함은 산소-아세틸렌 불꽃 등을 사용하여 가열하고, 기계적 압력을 가하여 용접한 맞대기 이음을 말한다.
1.3.2 불꽃 : 화구 앞에 형성되는 불꽃의 형태
중성불꽃„은 화구 앞 끝부분에 형성되는 흰색 깃털 모양의 불꽃이 수축하여 불꽃 내부의 흰색 광채를 가진 부분(흰 심)과 일치하였을 때의 불꽃.
“환원불꽃„은 중성불꽃보다 연료가스 과잉상태의 불꽃으로 탄화불꽃 이라고도 함.
“산화불꽃„은 중성불꽃보다 산소과잉 상태의 불꽃.
1.3.3 압접 면의 엇갈림
압접 돌출부의 단부에서의 압접 면의 끝부분까지의 거리.
1.3.4 편심량
압접 된 철근 상호의 압접부에 있어서 축 방향 엇갈림의 양을 말함.
1.3.5 불대
산소 및 아세틸렌 용기에서 각각 보내진 가스를 혼합할 때까지의 부분.
1.3.6 화구
산소 및 아세틸렌 혼합가스를 뿜어내어 불꽃을 형성하는 노즐.
1.4 제출물
1.4.1 제품자료 : 가스압접 장치
1.4.2 시공상세도면 : 가스압접이음 위치도
1.4.3 품질관리 1. 시험시공계획서 2. 현장 품질관리 시험
1.5 품질보증
1.5.1 가스 압접공 자격
가스 압접 공은 작업대상과 압접 작업에 관한 자격증 취득자나 충분한 숙지 ∙ 숙련된 기량을 보유하고 유사한 공사의 시공경력이 3년 이상인 자로서, 시공경력을 증명하는 서류를 제출하여야 한다.
1.5.2 압적 작업
압접 작업 시 산업안전보건법, 고압가스 안전관리법, 그 외 관련 법규를 따라야 한다.
1.5.3 시험시공
가. 수급 인은 가스압접에 앞서 사용할 가스 압접 장치와 장치의 설정조건이 적정한지 확인하기 위하여 다음 각 호의 내용을 포함한 시험시공계획서를 제출하고 감독자의 입회 하에 시험시공을 실시 하여야 한다.
1) 시험시공의 위치 및 시기
2) 시험시공의 규모와 방법
3) 시험 항목 및 그 빈도
나. 수급 인은 시험시공 결과에 대하여 감독자의 승인을 받아야 한다.
1.6 보관, 취급
1.6.1 보관
가. 한냉기 에는 산소, 아세틸렌 용기 및 압력 조정기의 보온 방법에 주의해야 한다.
나. 고온시 에는 산소, 아세틸렌 용기를 직사광선으로부터 보호하도록 한다.
1.6.2 취급
산소 및 아세틸렌의 취급에 있어서는 특히 다음 각 호의 사항에 주의해야 한다.
가. 산소에는 기름을 절대로 접속시키지 않는다.
나. 산소의 작업 압력은 0.69MPa 이하로 유지하여야 한다.
다. 아세틸렌 용기 부근에는 화기사용을 금한다.
라. 아세틸렌 용기의 접합장치는 충분한 신뢰성이 있는 것을 사용한다.
마. 아세틸렌 작업의 압력은 0.98MPa 이하로 유지하여야 한다.
바. 아세틸렌 용기는 40℃ 이하로 유지하고, 아세톤이 흘러나오는 것을 막기 위하여 아세틸렌 용기는 반드시 세워서 사용한다.
사. 산소용 호스와 아세틸렌용 호스는 혼용해서는 안 된다.
1.7 현장조건
1.7.1 강풍 시에는 원칙으로 작업을 하지 않도록 하나, 칸막이 등을 사용하여 안전한 작 업이 된다고확인되면 감독자의 승인을 받아 작업할 수 있다.
1.7.2 비가 오거나 눈이 올 때는 원칙적으로 작업을 하지 않도록 하나 작업의 안성이 보증되어 압접부의 품질에 지장이 없다고 확인되면 감독자의 승인을 받아 작업할 수 있다.
2. 자재
2.1 압접용 가스
2.1.1 압접에 사용하는 산소는 KSM 1101에 합한 제품이어야 한다.
2.1.2 압접에 사용하는 용해 아세틸렌은 KSM 1102에 합한 제품이어야 한다.
2.2 가스 압접 장치
2.2.1 가열기
가. 불대 본 왼쪽 정렬체의 능력은 화구본체의 능력에 충분히 적응할 수 있어야 한다.
나. 화구는 작업 불꽃의 안성이 좋고 철근지름에 적합하며 충분한 가열능력을 갖춘 제품으로 4구 이상의 화구 선을 가진 것을 원칙으로 한다.
2.2.2 압접기
가. 압접기는 철근을 충분히 잡아줄 수 있고, 취급이 용이한 것으로 철근 축 방향의 압축력 과 철근중심의 조정이 가능한 것이어야 하며, 작업 중에 편심 및 휨이 생기지 않도록 충분한 지지능력을 가지고 있어야 한다.
나. 철근 지지부는 장착 시 철근에 손상을 입히지 않는 형태이어야 한다.
2.2.3 가압기
가압기는 압접 작업 중 필요한 압력을 철근의 축 방향에 줄 수 있는 것으로서 그 가압 능력은 철근 단면에 대하여 29.4MPa (300㎏f/㎠)이상 가할 수 있어야 한다.
3. 시 공
3.1 일반사항
3.1.1 압접 위치(그림-1)는 현장의 여건과 작업의 효율성, 근로자의 안정성 등을 고려하고, 직선부에 설정 되도록 하며, 부재의 동일단면에 집중시키지 않도록 하여야 한다.
· 압접개소의 적절한 위치는 각 개소마다 중복되지 않게 하며 그 차이는 (수직근:30cm 이상, 수평근:2m이상)이 되도록 한다.
(부득이한 경우에는 담당원의 승인을 받도록 한다.)
3.1.2 철근의 재질 또는 형태의 차이가 심하거나, 철근지름이 7㎜가 넘게 차이가 나는 경우에는 압접을 해서는 안 된다. 다만 그 이상 차이가 나는 규격은 현장 시공 여건상 부득이한 경우에는 담당원의승인을 얻어 진행한다.
3.1.3 가스압접 작업 시 1개소당 철근지름의 1.0∼1.5배의 길이가 축소되므로 가공 시 이를 고려하여 절단하여야 한다.
3.2 작업준비
3.2.1 압접 작업에 사용하는 장치, 기구류는 점검, 정비를 철저히 하고 언제든지 정상 작동될 수 있도록 준비하여야 한다.
3.2.2 안전조치 설치
가. 압접 작업은 항시 안정된 자세로 시공해야 하므로 작업장에는 안전한 가설 발판을 설치해 두어야 한다.
나. 가스 공급 장치, 가열기는 가스 폭발 등의 위험성이 없도록 조치하여야 한다.
다. 압접 작업장에는 융용 금속의 낙하 화재에 대한 방재 설비가 설치되어 있어야 한다.
라. 통풍이 나쁜 곳에서 압접 작업을 할 경우 방출하는 가스에 의하여 폭발, 질식 또는 중독이 일어나지 않도록 적절한 환기장치를 설치하여야 한다.
3.3 철근 압접면의 처리
3.3.1 철근단부의 형태는 휨 부분이 없도록 절단하여야 한다.
3.3.2 철근 압접면에 유지,도료,시멘트 페이스트 등의 불순물이 붙어 있으면 그라인더로 완전히 연삭 제거하고, 압접면의 상태가 깨끗하게 유지되도록 관리하여야 한다.
3.3.3 압접면의 연삭은 압접 작업 당일에 하고 압접 작업 직전에 그 상태를 확인하여야 한다.
3.4 가스 압접의 가압 및 가열
가스 압접의 가압 및 가열(그림-3)은 작업은 다음의 순서 방법으로 한다.
3.4.1 압접 하는 2개의 철근을 압접기 에 의해서 맞댈 때 맞댄 면 사이의 간격은 1~3㎜ 이하 로 하고, 편심 및 휨이 생기지 않는지를 확인하여야 한다.
3.4.2 압접 면의 틈새가 완전히 닫힐 때까지 환원불꽃으로 가열한다. 이때 불꽃의 심이 압접 면에서 벗어나지 않도록 한다.
3.4.3 압접 면의 틈새가 완전히 닫힌 후 철근의 축 방향에 압력을 가하면서 중성불꽃으로 철근의 표면과 중심부의 온도 차가 없어질 때까지 충분히 가열한다. 이때 가열범위는 압접 부를 중심으로 철근지름의 2배 정도 범위로 한다.
3.4.4 별도의 명시가 없는 경우 압접 돌출부(그림-5)의 지름은 철근지름의 1.4배 이상, 압접 돌출부의 길이(그림-6)는 철근지름의 1.2배 이상으로 하고, 그 형태는 완만하고 밑으로 처지지 않도록 한다.압접 부의 철근 중심축 편심량(그림-4)은 철근 지름의 1/5이하이어야 한다.
3.4.5 가열 중에 불꽃이 꺼지는 경우, 압접 부를 잘라내고 재 압접 하여야 한다. 다만, 압접면 의 틈새가 완전히 닫힌 후 가열 불꽃에 이상이 생겼을 경우는 불꽃을 재조정하여 작업을 계속해 나가도 된다.
3.5 현장 품질관리
3.5.1 시험
압접부의 검사는 외관검사와 샘플링 검사로 구분하여 시행하며, 샘플링 검사는 초음파탐상법 또는 인장시험법 에 의한다.
< 표-1 현장 품질관리 시험 >
주¹ ) 검사로트는 원칙적으로 동일 작업반이 동일한 날에 시공한 압접개소의 수량은 300~1000개소 정도를 표준으로 한다.
3.5.2 외관검사 판정기준
가. 압접 돌출부의 지름, 길이, 철근 중심축의 편심량, 압접면의 엇갈림 및 압접부의 휨 이 그림 “4~6을 만족 시켜야 한다.
나. 압접부에 균열, 패임, 늘어짐 등 유해하다고 인정되는 결함이 없어야 한다.
3.5.3 샘플링 검사 판정기준
가. 초음파탐상 법(그림-7)
1) 모든 개소가 합격하여야 한다.
2) 불합격 개소가 1개소 이상인 경우는 추가로 1로트 이상 검사하고 전부 합격하여야 한다. (불량개소 없을 때까지 검사하고, 불량개소의 압접은 수정 해야 한다)
나. 인장시험 법(그림-8)
1) 절단된 곳에 상관없이 모든 시험개소가 KS D 3504 에 충족 되어 야 한다. 철근지름이 다른 경우는 가는 쪽 철근의 규격 값을 만족시킨 경우로 한다.
2) 불합격 개소가 1개소인 경우는 추가로 1로트 3개소 이상의 시험편에 대해 검사를 하여 위의 기준을 만족 시켜야한다.
3.6 보 정
3.6.1 외관검사 결과 불합격된 압접부의 조치
가. 철근 중심축의 편심량이 규정값을 초과했을 때는 압접부를 떼어내고 재 압접한다.
나. 압접 돌출부의 지름 또는 길이가 규정 값에 미치지 못하였을 경우는 재 가열하여 압력을 가해 소정의 압접 돌출부로 만든다.
다. 형태가 심하게 불량하거나 또는 압접부에 유해하다고 인정되는 결함이 생긴 경우는 압접부를 잘라내고 재 압접 한다.
3.6.2 샘플링 검사 결과 불합격된 압접부의 조치
가. 불합격 로트가 발생할 경우 즉시 결함 발생의 원인을 조사하여 필요한 개선조치를 정하여 감독자의 승인을 받은 후 작업을 재개한다.
나. 불합격된 로트의 시험은 수정하여 재시험 한다. 시험 결과가 만족 할 때까지 시험하고, 검측 을 받는다.
인원 및 장비구성
1. 인원구성
일반적으로 압접시공에 필요한 인력은 압접장비 1개조를 구비하고, 연마공/기계공/가열공으로 1개팀에 3~4명으로 편성하며, 공사의 성격 및 공사기간, 작업물량을 검토하여 인원 편성은 수시로 가능하다.
예) 29mm = 1000개소 시공일 경우 2개조 편성 2일 공사완료.
| 가열공(작업팀장) | 작업팀 의 팀장으로서 현장작업 및 안전관리를 주관하고 가스압접에서 가장 중요한 가열 및 가압공정을 맡는다. |
|---|---|
| 기계공(조립공) | 압접기계(철근고정기)를 사용하여 면처리 된 철근을 맞대어 고정되도록 조립하고, 가열공이 적절한 상태로 가열 및 가압을 했을 때 편심 발생방지, 수정 등 제반작업을 수행한다. |
| 연마공+절단공 | Grinder+직각절단기를 사용하여 철근접합면(단면)의 녹, 기름, 도료, 페인트 등을 제거 및 절단하는 작업을 하고 시공을 하는 중 타공정에 지장이 없도록 주변에 관심을 가진다. |
조직도
2. 장비구성
가스압접의 주요장비
― 압접기계
― 화구(버너)
― 전기그라인더
― 직각절단기
― 수동유압펌프
― 전동유압펌프(반자동)
1) 압접기
압접기는 램받이(기계실린더), 파이프(내통, 외통), 철근지지 클램프(holder), 편심조정나사 및 조임볼트 등으로 구성되어 있다. 일반적으로 널리 사용되고 있는 압접기는 D16~D35용이다.
2) 가압기
가압기는 유압기(전동식 또는 족탑식유압기), 고압호수 및 실린더로 이루어져 있다. 가스압접의 경우 가압력의 크기, 가압패턴, 압력부의 온도상승 및 업셋의 진행상태가 부품의 외관 및 강도와 상당히 밀접한 관계를 가지고 있다.
압접부의 중심부근이 약 1200~1300℃ 정도로 가열된 경우에 철근을 압축변형 시키기 위해서는 철근단면에 대해 20~30Mpa(약200~300Kgf/㎠)이상의 가압력을 갖고있는 가압기를 이용하는 것으로 하였다.
족탑식 유압기는 현재 거의 사용하지 않지만 전기시설이 미비하고, 작업조건이 복잡한 경우(보공사) 에 유용하게 쓸 수 있는 장비이다.
3) 가열기
가열기는 버너(화구)와 취관(Torch)으로 구성되며, 버너의 종류는 각버너(4구~8구), 링버너(6구~16구)로 구분된다.
4) 기타
단부연마기(전기그라인더), 아세틸렌절단기, 직각절단기, 가스혼합장치(조정기), 보호장치가 있고 그 외 소모품 재료 등 여러 장비로 구성된다.
시공방법 및 현장시공응용
1. 가스압접 시공방법
GAS압접 방법은 접합하고자 하는 두 철근의 단면을 연마(GRINDING)하여 불순물을 제거하고 기계장착 작업을 완료한 후, 산소와 아세틸렌가스를 사용, 접합부를 가열하는 작업으로 처음에는 환원염(아세틸 렌 과잉염)으로 가열하기 시작하여 두 철근 단면이 접합된 후 표준염(중성염)으로 바꾸어 온도(1,200℃~ 1,300℃)를 유지하며가압기를 사용(300㎏f/㎠이상 가압력 필요)소정의 부풀음이 되도록 가열하여 압접 한다. 작업이 완료된 후, 접합부의 검사는 자체 외관검사와 비파괴검사를 할 수 있으며, 현재는 국가공인시험기관에서 인장강도 시험으로 완벽한 작업을 실시한다.
2. 현장 시공응용
가스압접공사를 하기위한 철근배근도
철근콘크리트 구조물의 보강재로서 사용되고 있는 철근은 KS D 3504(철근콘크리트용 봉강)에 명시된 바와 같이 3.5~12m의 범위 내에서 0.5~1.0m 간격의 일정길이로 한정되어 있다. 따라서 실제 구조물에 배근 시에는 이를 길이 방향으로 연장 시공해야 하므로 철근의 이음은 필수적으로 요구된다. 압접공사에 필요한 철근의 배근 방법은 콘크리트 타설 후 60cm~1m 이내에서 배근 될 때 압접 시공에 가장 용이하고, 압접 개소가 중복되지 않게 하며 그 차이는 30cm 이상이 되도록 한다.
물론 예외도 있다.
현장상황에 따라 몰 쪼인되는 경우는 빔 해체 후 또는 겹이음길이가 충분하지 못할 때에 압접부위가 같은 위치에 시공되는 경우도 많이 있다.
철근의 겹이음 길이가 부족할 경우(예: 벽체 및 증축공사)
철골 및 빔을 철거한 후에는 옹벽 및 기둥부위에 겹이음길이가 부족한 구간이 발생할 수 있다. 또 증축공사현장 및 겹이음길이를 충분히 줄 수 없는 경우 가스압접공사는
현장에서의 철근이음 방법으로는 가장 효율적이고 저비용 공법이다. 가스압접을 하기 위한 최소한의 철근길이는 D29.32mm=20cm, D25mm이하는=15cm이면 충분하다.
철근 LOSS 정리
겹이음 공사를 하다 보면 철근고철이 많이 발생하므로 가스압접공사를 하면 공사비 절감효과가 크다. 3m~4m 길이의 철근을 압접 하게 되면 7m이상 장철이 될 수 있어
마무리 공사하는데 많은 도움이 된다.
철근의 배근 간격이 너무 좁은 경우 (기둥+보+매트공사)
기초공사 (매트)
장철(8M~10M이상)로 겹이음 공사를 하다 보면 철근 LOSS가 많이 발생하는데 가스압접공사를 하면 LOSS율을 최대한 줄일 수 있어서 매우 경제적이다.
탑다운 (역공법)
역공법은 설계방식에 따라 차이는 있으나, 철근을 배근하다보면 조금은 복잡성이 따르므로 압접공법으로 시공하면 어려운 문제점을 해결 할 수가 있어 이음방법으로서는
가장 용이하다.
압접시공완료
철근 콘크리트 구조물의 시공에 있어서 연결하고자 하는 두 철근의 단면을 맞대어 그 접합부를 가열 (산소 및아세틸렌 혼합가스를 이용 1200도~1300도 정도) 하면서 축 방향으로부터 압축을 가하여 모재 자체를 직접 접합시키는 방법으로 접합부의 강도가 모재 강도보다 강하고, 접합된 축선이 일직선상에 놓이기 때문에 역학적으로 바람직한 형태임은 물론 일반 겹침이음이나 기계적 이음에 비해 보다 튼튼하고 경제적인 이음 방법이다.
검사방법
철근가스압접의 한국산업규격
― 시험의 종류는 겉모양 시험과 인장시험+초음파탐상검사로 한다.
― 시험편
① 시험편은 가스 압접한 그대로 한다.
② 이형철근은 공칭지름이 25.4mm이상, 봉강은KS D 3051(열간 압연봉강 및 코일봉강의 모양, 치수무게 및 그 허용차)의 표1에 표시한 표준지름이 25mm를 초과하는 경우에는 5db이어도 좋다.
― 시험편의 개수는 당사자 사이의 협정에 따른다.
① 1일 1팀의 작업량에 따라 검사 회수를 정한다.
② 1일 1팀 작업량 ― 22 Ø 400개소
― 25 Ø 350개소
― 29 Ø 300개소
― 32 Ø 200~250개소 예 ) 29 Ø 1000개소(3로트) 시공일 때 인장시험 2로트 2조=6개소, 초음파탐상검사 1로트 1조=30개소
| 항목 | 검사방법 | 시기 및 횟수 | 판정기준 |
|---|---|---|---|
| 외관검사 | 육안 및 자에의한 측정 | 압접작업 완료시 전부 | 압접부의 부분형태, 치수, 철근심측의 편심량 및 압접면의 차이에 관하여 '판정기준'규정에 적합한것 |
| 샘플링검사 | 인장강도 시험법 KS D 0244 | 1검사 로트에 3개소 이상의 시험편 | 모든 개소가 합격일 것. 불합격 개소가 1곳인 경우는 6개 이상의 시험관에 의한 검사를 시행하고 전부 합격일 것. 불합격 개소가 2개소 이상인 경우는 로트 전체를 불합격으로 한다. |
| 샘플링검사 | 초음파탐상 검사법 KS D 0273 | 1검사 로트에 30개소 이상 | 모든 개소가 합격일것. 불합격 개소가 1곳인 경우는 30개소 이상 검사하고 전부 합격일 것. 불합격 개소가 2개소 이상인 경우는 로트 전체를 불합격으로 한다. |
― 외관검사의 대상 항목
압접부에 있어서의 철근 중심축의 편심량, 압접부의 돌출형태, 치수, 압접부의 비틀림, 기타 유해하다고 인정되는결함의 유무로 한다. 검사는 육안으로 하고 필요에 따라 적절한기구를 사용할 수 있다.
― 외관검사의 대상 항목
① 철근 충심축의 편심량 압접부에 있어서 철근 중심축의 편심량은 철근지름의 1/5이하가 되도록 한다. (지름이 다른 경우는 가는쪽의 철근지름)
② 압접부의 부품지름 : 압접부의 부품지름은 원칙적으로 철근지름의 1.4배 이상이 되도록 한다. 단, 설계 도서에 정해져 있는 경우 에는 이에 따른다. (지름의 다른 경우는 가는 쪽의 철근지름)
③ 압접부의 부품길이 : 압접부의 부품길이는 철근지름의 1.2배 이상으로 하고 그 형태는 완만하고, 밑으로 쳐지지 않도록 한다.
④ 압접면의 엇갈림 : 압접돌출부의 단부에서의 압접면의
엇갈림은 철근지름의 1/4이하가 되도록 한다.
인장강도시험
압접부의 인장 특성은 압접 이음부를 가진 철근을 이용한 부재의 내력 및 인성에 직접 영향을 미치므로, 이음부의 성능 중에서 가장 중요한 특성이라고 할 수 있고 인장시험은 가장 확실한 시험방법이라고 할 수 있다.
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