鋼筋滾軋直螺紋連接技術(shù)在工程應(yīng)用中的質(zhì)量控制

費(fèi)前鋒1  劉旭軍2  高寶國3  吳文飛4

(1．陜西新康特建筑科技發(fā)展有限公司  710016  西安；

2．西安成陽國際機(jī)場建設(shè)有限責(zé)任公司  710082  西安；

3．陜西省第二建筑工程公司高新分公司  710075  西安；

4．西安朝訊塑業(yè)有限公司工程部  710038  西安)

1、概述

    鋼筋滾軋直螺紋連接技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，是粗直徑鋼筋連接技術(shù)之一，是建設(shè)部推廣十項(xiàng)新技術(shù)之一。該項(xiàng)技術(shù)具有連接強(qiáng)度高、質(zhì)量穩(wěn)定；應(yīng)用范圍廣、適應(yīng)性強(qiáng)；施工速度快、提高工效；環(huán)保、節(jié)能、節(jié)約材料等諸多優(yōu)點(diǎn)，因而在全國很多大中工程中推廣應(yīng)用。在我省應(yīng)用的有：省政府大院內(nèi)汽車庫4萬 m2；西北工業(yè)大學(xué)研究生綜合樓1．8萬mz；長安國際廣場14萬m2：西安交行大廈1．7萬m2等等。在這些工程中均取得良好的社會(huì)效益和技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，受到設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理單位的歡迎。

2、鋼筋滾軋直螺紋連接技術(shù)的原理和特點(diǎn)

    滾軋直螺紋鋼筋連接接頭就是將鋼筋端部用滾軋工藝加工成直螺紋，并用相應(yīng)的連接套筒將兩根鋼筋相互連接的鋼筋接頭。滾軋工藝主要有兩種：直接滾軋和剝肋滾軋，從本質(zhì)上來說，兩者的基本原理是一樣的。

    直接滾軋直螺紋連接是將鋼筋端部送進(jìn)滾軋機(jī)床，通過滾絲輪直接將鋼筋端部滾軋成直螺紋。它是利用鋼材塑性變形后產(chǎn)生冷作硬(強(qiáng))化來增加鋼筋端部的強(qiáng)度。其特點(diǎn)是螺紋成型加工簡單，接頭強(qiáng)度高：缺點(diǎn)是螺紋表面不夠光潔，由于鋼筋直徑誤差，使加工的螺紋直徑不夠穩(wěn)定，滾絲輪磨損較大。

    剝肋滾軋直螺紋連接的原理是，將鋼筋端部送進(jìn)滾軋機(jī)床，先將鋼筋的橫肋和縱肋進(jìn)行剝切處理，使鋼筋端頭直徑相同，然后滾軋成螺紋。它的優(yōu)點(diǎn)是螺紋表面比較光潔，精度提高，滾絲輪壽命長；缺點(diǎn)是增加一道工序，鋼筋承載截面積受到削弱，容易在螺尾被拉斷。

3、鋼筋連接接頭和連接套筒的分類與應(yīng)用

    根據(jù)工程設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)部位以及鋼筋連接施工的實(shí)際需要，鋼筋滾軋直螺紋接頭有標(biāo)準(zhǔn)型接頭、正反絲扣型接頭、異徑型接頭、加鎖母型接頭及擴(kuò)口型接頭等：相應(yīng)的連接套筒分為標(biāo)準(zhǔn)型、正反絲扣型、異徑型、加鎖母型及擴(kuò)口型。工程常用的接頭和連接套筒為標(biāo)準(zhǔn)型、正反絲扣型和異徑型。

    標(biāo)準(zhǔn)型接頭適用于柱、筏板、梁、墻、樁等各種構(gòu)件受力鋼筋的連接，連接時(shí)要求至少一端鋼筋可自由轉(zhuǎn)動(dòng)；

    正反絲扣型接頭適用于梁、柱端帶有錨固鉤的鋼筋連接以及接頭兩側(cè)鋼筋不便于旋轉(zhuǎn)的鋼筋連接：異徑型接頭適用于直徑不同的鋼筋連接。

4、連接套筒的設(shè)計(jì)和加工

    連接套筒加工生產(chǎn)前，先進(jìn)行連接套筒的設(shè)計(jì)。套筒的基本技術(shù)參數(shù)按下列原則確定：

    螺紋參數(shù)：螺紋中徑的確定除滿足與鋼筋絲頭螺紋間必要的配合間隙外，還應(yīng)滿足螺栓強(qiáng)度計(jì)算要求；螺紋牙型角參照《普通螺紋基本牙型》GB／rl92—2003選用。鑒于鋼筋在結(jié)構(gòu)中的受力情況，接頭螺紋牙型角可采用600_75。螺紋螺距參照《普通螺紋直徑與螺距系列》GB／Tl93-2003選用。

    套筒長度：根據(jù)螺紋長度確定，螺紋長度按《粗牙螺栓、螺釘?shù)臄Q人深度、攻絲深度利鉆孔深度》lB／ GQ0126—87相關(guān)規(guī)定執(zhí)行，一般滿足Z≥ld；

    套筒外徑：應(yīng)在滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JgJl07—2003中對連接套筒承載力的規(guī)定時(shí)，計(jì)算所得的套筒橫截面面積，確定壁厚及外徑尺寸；

    套筒采用的原材料：應(yīng)具有強(qiáng)度高、延性好的特性，依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB／T699—1999及GB／T3077—1999，選用45#優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼或40Cr合金結(jié)構(gòu)鋼。

    根據(jù)選定的套筒基本技術(shù)參數(shù)，結(jié)合鋼筋及所選用套筒原材料的力學(xué)性能，驗(yàn)算螺紋連接強(qiáng)度。強(qiáng)度滿足后即可確定連接套筒的設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)。

    連接套筒的加工生產(chǎn)在工廠進(jìn)行，加工工藝流程：原材料進(jìn)廠檢驗(yàn)→鋸床下料→鉆擴(kuò)內(nèi)孔→車削外圓→內(nèi)螺紋加工→出廠檢驗(yàn)→包裝。

    連接套筒加工時(shí)，按照設(shè)計(jì)并且經(jīng)過接頭型式檢驗(yàn)確定的套筒技術(shù)參數(shù)，以及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的加工精度要求和檢驗(yàn)方法進(jìn)行加工和檢驗(yàn)。

    連接套筒加工精度的具體要求為：螺紋精度不低于現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《普通螺紋公差))GB／Tl97—2003中6H級要求；表面粗糙度不低于6．3；其余幾何尺寸公差按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《一般公差線性尺寸的未注公差))GB／ T1804—1992中C級要求。以φ25規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)套筒為例，精度要求見表1、表2。

表1 φ25mm連接套筒螺紋加工精度要求    表2 φ25mm連接套筒外形尺寸加工精度要求

5、鋼筋滾軋直螺紋連接技術(shù)在工程應(yīng)用中的質(zhì)量控制

    5.1連接套筒的質(zhì)量控制

    5.1.1連接套筒加工的質(zhì)量控制點(diǎn)：原材料的材質(zhì)、螺紋牙型和螺紋加工精度、外形尺寸。

    連接套筒采用的原材料必須選用強(qiáng)度高、延性好的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼或合金結(jié)構(gòu)鋼，才能保證鋼筋滾軋直螺紋接頭滿足強(qiáng)度和變形性能的要求，所以，原材料的材質(zhì)若不符合要求，連接套筒將無法保證接頭的強(qiáng)度和變形性能。

    內(nèi)螺紋的牙型和加工精度是影響接頭質(zhì)量的另一重要因素。套筒內(nèi)螺紋的牙型必須完整飽滿，牙型角符合設(shè)計(jì)要求。由于套筒內(nèi)螺紋是在機(jī)床上切削成型的，一方面，其金屬組織結(jié)構(gòu)在加工前后并沒有改變，內(nèi)螺紋的力學(xué)性能與原材料力學(xué)性能一致，另一方面，切削的刀具形狀和精度決定螺紋牙型的大小和精度。所以，當(dāng)套筒內(nèi)螺紋出現(xiàn)牙型螺紋不完整、或牙型角偏差較大時(shí)，鋼筋接頭的螺紋傳力性能將很難得到保證。此外，套筒內(nèi)螺紋的小徑和中徑的公差，是保證套筒與鋼筋絲頭之間配合的關(guān)鍵，小徑和中徑偏大，將影響接頭的變形性能，小徑和中徑偏小，現(xiàn)場連接無法實(shí)現(xiàn)。

    外形尺寸主要應(yīng)控制套筒的外徑偏差不能偏小，以保證套筒的橫截面面積。

    5.1.2連接套筒質(zhì)量檢驗(yàn)：主要有外觀檢查、外形尺寸檢查和螺紋直徑檢驗(yàn)。見表3：

表3連接套筒出廠檢驗(yàn)

    5.2鋼筋絲頭的質(zhì)量控制

    5.2.1鋼筋絲頭加工的質(zhì)量控制點(diǎn)：螺紋直徑、螺紋牙型、螺紋長度。

    同連接套筒內(nèi)螺紋加工精度對接頭性能影響情況一樣，鋼筋絲頭螺紋大徑、中徑是保證與連接套筒螺紋配合的關(guān)鍵。

    與套筒內(nèi)螺紋要求有所不同的是螺紋的牙型。由于絲頭的螺紋是由滾軋機(jī)的滾絲輪擠壓成型的，其牙型角一般均能保證達(dá)到設(shè)計(jì)要求。但另一方面，由于鋼筋母材直徑公差較大，以中28鋼筋為例，根據(jù)GBl499，公稱內(nèi)徑為27．2mm，公差±0．6mm，僅正差和負(fù)差之間相差1．2mm，這種情況下】控制鋼筋絲頭螺紋牙型完整均較為圈難，同時(shí)鋼筋端部在運(yùn)輸、搬運(yùn)過程中造成的擠、碰變形，也會(huì)在絲頭上造成不完整的斷續(xù)螺紋。只有在絲頭加工過程中嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)要求檢驗(yàn)，方能保證絲頭螺紋的牙型完整，從而保證接頭的連接強(qiáng)度。

    鋼筋絲頭的螺紋長度小于設(shè)計(jì)要求，會(huì)導(dǎo)致鋼筋端頭在連接套筒中頂不到位，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成接頭強(qiáng)度大幅降低，進(jìn)而影響整個(gè)工程結(jié)構(gòu)的安全性，過長則會(huì)出現(xiàn)接頭外露螺紋太多，形成不合格接頭。

    5.5.2鋼筋絲頭加工質(zhì)量檢驗(yàn)：主要有螺紋牙型、螺紋長度、螺紋直徑檢驗(yàn)。見表4。

表4鋼筋絲頭質(zhì)量檢驗(yàn)要求

    5.3現(xiàn)場連接的質(zhì)量控制

    鋼筋現(xiàn)場連接的質(zhì)量控制點(diǎn)：外露螺紋、擰緊力矩    接頭連接套筒兩側(cè)的外露螺紋是檢查接頭質(zhì)量的最直觀方法。由于鋼筋絲頭加工時(shí)要求螺紋長度有+0.5P_+2P的有效螺紋偏差，所以，接頭連接完畢后，套筒一側(cè)或兩側(cè)沒有外露螺紋時(shí)，說明絲頭螺紋長度不夠，鋼筋端頭未在套筒中間頂實(shí)；外露螺紋大于2P時(shí)，有兩種情況：當(dāng)絲頭螺紋長度符合要求時(shí)，說明連接旋擰不到位；當(dāng)連接旋擰到位，說明絲頭螺紋長度過長。這兩種情況均為質(zhì)量缺陷。

    鋼筋接頭的擰緊力矩是接頭強(qiáng)度和變形性能的重要保證。當(dāng)接頭的擰緊力矩值達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，螺紋副之間的配合間隙消除，才能滿足接頭的強(qiáng)度和變形要求。擰緊力矩過大過小均對接頭的力學(xué)性能不利。

6、工程應(yīng)用中常見問題及處理措施

    6.1連接套筒的加工、出廠

    ①連接套筒內(nèi)螺紋牙型不完整外徑、長度和螺紋直徑偏差大。

    原因分析：車削螺紋的刀具形狀和精度不符合要求；套筒坯料內(nèi)外圓不同軸；機(jī)床精度低。

    處理措施：更換車削刀具；加強(qiáng)上道工序的檢驗(yàn)；調(diào)試和恢復(fù)機(jī)床精度。

    ②套筒有嚴(yán)重銹蝕、雜物、油漬等污染物。

    原因分析：出廠前庫存時(shí)受潮；其他工地退貨未仔細(xì)檢查清理。

    處理措施：打開包裝全數(shù)檢查，對有影響混凝土質(zhì)量的套簡清理退場。

    6.2鋼筋絲頭加工

    ①絲頭螺紋長度偏差大。

    原因分析：滾軋機(jī)工作行程開關(guān)失靈或行程距離控制未調(diào)整準(zhǔn)確。  處理措施：檢查、維修、重新調(diào)整設(shè)備的行程控制機(jī)構(gòu)。

    ②絲頭螺紋牙型不飽滿，同一絲頭牙頂寬度普遍大于0．3P，螺紋溝槽淺或夾有鐵屑。  原因分析：滾絲輪磨損，采用剝肋滾軋工藝時(shí)，剝肋過深。

    處理措施：更換滾絲輪，調(diào)整剝肋機(jī)構(gòu)。

    ③絲頭螺紋不完整，有牙頂寬度大于0.3P的不連續(xù)螺紋。 

    原因分析：鋼筋端面有馬蹄形；鋼筋端部有嚴(yán)重?fù)p傷。

    處理措施：用砂輪片切割機(jī)切掉有缺陷的鋼筋端部，重新加工。 

    ④絲頭螺紋直徑偏差過大。

    原因分析：采用直接滾軋工藝時(shí)，滾絲輪精度低或磨損程度大；采用剝肋滾軋工藝時(shí)，剝肋機(jī)構(gòu)的剝肋尺寸未調(diào)整正確。

    處理措施：更換滾絲輪；調(diào)整剝肋機(jī)構(gòu)。

    6.3鋼筋的現(xiàn)場連接

    ①連接套筒不能完全旋擰到位。

    原因分析：開始連接時(shí)，操作人員未將套筒對正鋼筋中線，在螺紋錯(cuò)位情況下采用扳手旋擰；連接套筒與鋼筋絲頭加工工藝方式不匹配；套筒螺紋中徑偏小或鋼筋絲頭螺紋中徑偏大。

    處理措施：拆除已連接套筒，對操作人員就技術(shù)要求重新交底；檢查套筒出廠標(biāo)志，更換工藝不匹配的連接套筒；更換套筒重新連接，更換后仍無法旋擰到位的，當(dāng)--flu鋼筋已經(jīng)固定于混凝土中時(shí)；及時(shí)加工特制套筒重新連接；加強(qiáng)連接套筒進(jìn)場檢驗(yàn)和現(xiàn)場鋼筋絲頭檢驗(yàn)，不合格套筒全部退出工地，不合格絲頭重新加工。

    ②連接套筒用手即可旋擰到位，螺紋配合間隙過大。

    原因分析：連接套筒與鋼筋絲頭加工工藝方式不匹配；套筒螺紋中徑偏大或鋼筋絲頭螺紋中徑偏小。

    處理措施：檢查套筒出廠標(biāo)志，更換工藝不匹配的連接套筒；更換套筒重新連接，更換后仍有較松的，當(dāng)一側(cè)鋼筋已經(jīng)固定于混凝土中時(shí)，及時(shí)加工特制套筒重新連接；加強(qiáng)連接套筒進(jìn)場檢驗(yàn)和現(xiàn)場鋼筋絲頭檢驗(yàn)．不合格套筒全部退出工地，不合格絲頭重新加工。

    ③接頭試件拉伸試驗(yàn)不合格。

    原因分析：試件的擰緊力矩不足或過大；擰緊后螺紋配合間隙大；使用了漏檢的不合格套筒或與不合格鋼筋絲頭(主要是牙型不完整)進(jìn)行連接。

    處理措施：按標(biāo)準(zhǔn)要求重新取樣進(jìn)行試驗(yàn)，試件數(shù)量增加一倍，若再出現(xiàn)不合格時(shí)，該批接頭全部返工。

    ④接頭試件拉伸試驗(yàn)時(shí)，螺尾處拉斷。

    原因分析：采用剝肋滾軋工藝時(shí)，螺尾處剝肋過深，未經(jīng)滾軋強(qiáng)化。

    處理措施：重新調(diào)整剝肋和滾軋參數(shù)，防止螺尾處拉斷。

參考文獻(xiàn)：

【1】行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼筋機(jī)械連接通用技術(shù)規(guī)程》JGJl07—2003

【2】中國建筑科學(xué)研究院企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼筋等強(qiáng)度剝肋滾壓直螺紋連接技術(shù)規(guī)程))Q／JYl6—1997

【3】中國建筑科學(xué)研究院企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《直接滾軋直螺紋鋼筋連接接頭))Q／JY23—200l

【4】建筑工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《滾軋直螺紋鋼筋連接》(報(bào)批稿)

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)  文徑網(wǎng)絡(luò)：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)