ガス圧接の原理

鉄は、鉄の原子と炭素の原子が混じりあった結晶でできています。

鉄の結晶は溶かさなくても、ある一定の距離まで近づくと

鉄の原子同士が互いに結びつき強固に結合します。

これを金属結合といいます。

ところが空気中では鉄は酸素と結びつき、酸化膜を形成します。

酸化膜は鉄の原子同士の接合を妨げるので、金属結合ができなくなります。

その酸化膜をアセチレン過剰炎、つまり強還元炎で取り除きます。

酸化膜を取り除き、熱を加えることで鉄の原子は活発な運動を始め、

それまでの結晶構造を変化させようと拡散を始めます。

ガス圧接はこの性質を利用しています。

ガス圧接は、アセチレン過剰炎（強還元炎）で酸化膜を取り除き、還元・加圧・加熱することで

接合面を越えて、原子同士の拡散運動が始まり原子レベルで融合しようとします。

このように原子間の再配列の原理を利用して材料同士（鉄）を直接接合することができます。

これがガス圧接の原理です。

その結果、接合面が一体となった部位は、高強度を維持できるメリットを持っています。

ガス圧接継手

土木・建築構造物の多くは鉄筋コンクリートで作られています。

最近の高層集合住宅のほとんどが鉄筋コンクリート構造です。

コンクリートの中に配置されている鉄筋をつなぐのがガス圧接です。

この技術は一般にあまり知られていない工法ですが

大型構造物の信頼性を左右する重要な役割を果たしています。

鉄筋をつなぐ方法には、鉄筋を一定の長さに重ねあわせる重ね継手、

カプラーなどによって鉄筋をつなぐ機械式継手、溶接による継手、

鉄筋を加熱・加圧しながらつなぐガス圧接継手の４つの工法があります。

ガス圧接工法には、手動・自動・熱間押抜法の３つの種類があります。

手動ガス圧接は、通常広くおこなわれている工法です。

自動ガス圧接は加熱・加圧など一連の作業をプログラムによって自動的に行う工法です。

熱間押抜法は、手動ガス圧接の圧接直後のふくらみをせん断除去する工法です。

その特徴は施工と検査が同時に行えることです。

構造上重要な鉄筋継手の施工実績でガス圧接は９０％程度占め、もっとも普及している工法です。

ガス圧接継手は鉄筋と鉄筋が直接接合されるところに最大の特徴があります。

このガス圧接工法は最初鉄道のロングレール化を目的に開発されました。

ロングレールは乗り心地の改善、振動・騒音の低減、保守作業の簡易化、

さらに新幹線の高速安定走行の確保に大きく貢献しています。

このガス圧接技術を鉄筋の接合に応用したのは日本が初めてで、昭和２０年代後半（昭和２９年頃）のことです。

以来丸鋼だけでなく、異形鉄筋・高強度鉄筋等の接合に適用され

土木・建築工事に欠かせない技術として広く定着しております。

高層集合住宅にも先組工法にもガス圧接工法が用いられています。

ガス圧接方法

まず鉄筋を冷間直角切断機で切断します。

次に鉄筋に圧接器を取り付け、二本の鉄筋の中心がずれないように締め付けます。

加圧器を作動させ、鉄筋に圧力をかけガスバーナーで加熱していきます。

初期の加熱は酸素よりアセチレンガスの量を多くした炎、

アセチレン過剰炎を使用し、接合面が酸化するのを防ぎます。

接合面の隙間が完全に閉じた後、酸素とアセチレンガスの量が等しい炎、中性炎にして加熱します。

このときの温度は1200℃から1300℃に達していますが鉄筋は溶けません。

圧力は30ＭPa（ﾒｶﾞﾊﾟｽｶﾙ）以上とします。

そして加圧の進行とともに中性炎による接合部周辺の幅焼きに移り、

接合部をなだらかなふくらみの形状にします。

そして所定のふくらみができたところで、加熱をやめ圧力を下げます。

接合部のふくらみは外形が鉄筋の直径の1.4倍以上。

長さで1.1倍以上のなだらかな形状が標準です。

接合部の外観形状をたしかめてから、圧接器を取り外します。