鋼筋滾軋直螺紋連接技術在工程應用中的質量控制

費前鋒1  劉旭軍2  高寶國3  吳文飛4

(1．陜西新康特建筑科技發展有限公司  710016  西安；

2．西安成陽國際機場建設有限責任公司  710082  西安；

3．陜西省第二建筑工程公司高新分公司  710075  西安；

4．西安朝訊塑業有限公司工程部  710038  西安)

1、概述

    鋼筋滾軋直螺紋連接技術是近幾年發展起來的一項先進技術，是粗直徑鋼筋連接技術之一，是建設部推廣十項新技術之一。該項技術具有連接強度高、質量穩定；應用范圍廣、適應性強；施工速度快、提高工效；環保、節能、節約材料等諸多優點，因而在全國很多大中工程中推廣應用。在我省應用的有：省政府大院內汽車庫4萬 m2；西北工業大學研究生綜合樓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效益和技術經濟效果，受到設計、施工、監理單位的歡迎。

2、鋼筋滾軋直螺紋連接技術的原理和特點

    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滾軋機床，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生冷作硬(強)化來增加鋼筋端部的強度。其特點是螺紋成型加工簡單，接頭強度高：缺點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，將鋼筋端部送進滾軋機床，先將鋼筋的橫肋和縱肋進行剝切處理，使鋼筋端頭直徑相同，然后滾軋成螺紋。它的優點是螺紋表面比較光潔，精度提高，滾絲輪壽命長；缺點是增加一道工序，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用

    根據工程設計和結構部位以及鋼筋連接施工的實際需要，鋼筋滾軋直螺紋接頭有標準型接頭、正反絲扣型接頭、異徑型接頭、加鎖母型接頭及擴口型接頭等：相應的連接套筒分為標準型、正反絲扣型、異徑型、加鎖母型及擴口型。工程常用的接頭和連接套筒為標準型、正反絲扣型和異徑型。

    標準型接頭適用于柱、筏板、梁、墻、樁等各種構件受力鋼筋的連接，連接時要求至少一端鋼筋可自由轉動；

    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鋼筋不便于旋轉的鋼筋連接：異徑型接頭適用于直徑不同的鋼筋連接。

4、連接套筒的設計和加工

    連接套筒加工生產前，先進行連接套筒的設計。套筒的基本技術參數按下列原則確定：

    螺紋參數：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，還應滿足螺栓強度計算要求；螺紋牙型角參照《普通螺紋基本牙型》GB／rl92—2003選用。鑒于鋼筋在結構中的受力情況，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：根據螺紋長度確定，螺紋長度按《粗牙螺栓、螺釘的擰人深度、攻絲深度利鉆孔深度》lB／ GQ0126—87相關規定執行，一般滿足Z≥ld；

    套筒外徑：應在滿足行業標準JgJl07—2003中對連接套筒承載力的規定時，計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：應具有強度高、延性好的特性，依據國家標準GB／T699—1999及GB／T3077—1999，選用45#優質碳素結構鋼或40Cr合金結構鋼。

    根據選定的套筒基本技術參數，結合鋼筋及所選用套筒原材料的力學性能，驗算螺紋連接強度。強度滿足后即可確定連接套筒的設計技術參數。

    連接套筒的加工生產在工廠進行，加工工藝流程：原材料進廠檢驗→鋸床下料→鉆擴內孔→車削外圓→內螺紋加工→出廠檢驗→包裝。

    連接套筒加工時，按照設計并且經過接頭型式檢驗確定的套筒技術參數，以及標準規定的加工精度要求和檢驗方法進行加工和檢驗。

    連接套筒加工精度的具體要求為：螺紋精度不低于現行國家標準《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行國家標準《一般公差線性尺寸的未注公差))GB／ T1804—1992中C級要求。以φ25規格標準套筒為例，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在工程應用中的質量控制

    5.1連接套筒的質量控制

    5.1.1連接套筒加工的質量控制點：原材料的材質、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度高、延性好的優質碳素結構鋼或合金結構鋼，才能保證鋼筋滾軋直螺紋接頭滿足強度和變形性能的要求，所以，原材料的材質若不符合要求，連接套筒將無法保證接頭的強度和變形性能。

    內螺紋的牙型和加工精度是影響接頭質量的另一重要因素。套筒內螺紋的牙型必須完整飽滿，牙型角符合設計要求。由于套筒內螺紋是在機床上切削成型的，一方面，其金屬組織結構在加工前后并沒有改變，內螺紋的力學性能與原材料力學性能一致，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，當套筒內螺紋出現牙型螺紋不完整、或牙型角偏差較大時，鋼筋接頭的螺紋傳力性能將很難得到保證。此外，套筒內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，現場連接無法實現。

    外形尺寸主要應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連接套筒質量檢驗：主要有外觀檢查、外形尺寸檢查和螺紋直徑檢驗。見表3：

表3連接套筒出廠檢驗

    5.2鋼筋絲頭的質量控制

    5.2.1鋼筋絲頭加工的質量控制點：螺紋直徑、螺紋牙型、螺紋長度。

    同連接套筒內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鍵。

    與套筒內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的滾絲輪擠壓成型的，其牙型角一般均能保證達到設計要求。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GBl499，公稱內徑為27．2mm，公差±0．6mm，僅正差和負差之間相差1．2mm，這種情況下】控制鋼筋絲頭螺紋牙型完整均較為圈難，同時鋼筋端部在運輸、搬運過程中造成的擠、碰變形，也會在絲頭上造成不完整的斷續螺紋。只有在絲頭加工過程中嚴格按標準要求檢驗，方能保證絲頭螺紋的牙型完整，從而保證接頭的連接強度。

    鋼筋絲頭的螺紋長度小于設計要求，會導致鋼筋端頭在連接套筒中頂不到位，嚴重時會造成接頭強度大幅降低，進而影響整個工程結構的安全性，過長則會出現接頭外露螺紋太多，形成不合格接頭。

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

表4鋼筋絲頭質量檢驗要求

    5.3現場連接的質量控制

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

    鋼筋接頭的擰緊力矩是接頭強度和變形性能的重要保證。當接頭的擰緊力矩值達到標準要求時，螺紋副之間的配合間隙消除，才能滿足接頭的強度和變形要求。擰緊力矩過大過小均對接頭的力學性能不利。

6、工程應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；套筒坯料內外圓不同軸；機床精度低。

    處理措施：更換車削刀具；加強上道工序的檢驗；調試和恢復機床精度。

    ②套筒有嚴重銹蝕、雜物、油漬等污染物。

    原因分析：出廠前庫存時受潮；其他工地退貨未仔細檢查清理。

    處理措施：打開包裝全數檢查，對有影響混凝土質量的套簡清理退場。

    6.2鋼筋絲頭加工

    ①絲頭螺紋長度偏差大。

    原因分析：滾軋機工作行程開關失靈或行程距離控制未調整準確。  處理措施：檢查、維修、重新調整設備的行程控制機構。

    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，剝肋過深。

    處理措施：更換滾絲輪，調整剝肋機構。

    ③絲頭螺紋不完整，有牙頂寬度大于0.3P的不連續螺紋。 

    原因分析：鋼筋端面有馬蹄形；鋼筋端部有嚴重損傷。

    處理措施：用砂輪片切割機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，滾絲輪精度低或磨損程度大；采用剝肋滾軋工藝時，剝肋機構的剝肋尺寸未調整正確。

    處理措施：更換滾絲輪；調整剝肋機構。

    6.3鋼筋的現場連接

    ①連接套筒不能完全旋擰到位。

    原因分析：開始連接時，操作人員未將套筒對正鋼筋中線，在螺紋錯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，對操作人員就技術要求重新交底；檢查套筒出廠標志，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--flu鋼筋已經固定于混凝土中時；及時加工特制套筒重新連接；加強連接套筒進場檢驗和現場鋼筋絲頭檢驗，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，當一側鋼筋已經固定于混凝土中時，及時加工特制套筒重新連接；加強連接套筒進場檢驗和現場鋼筋絲頭檢驗．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)進行連接。

    處理措施：按標準要求重新取樣進行試驗，試件數量增加一倍，若再出現不合格時，該批接頭全部返工。

    ④接頭試件拉伸試驗時，螺尾處拉斷。

    原因分析：采用剝肋滾軋工藝時，螺尾處剝肋過深，未經滾軋強化。

    處理措施：重新調整剝肋和滾軋參數，防止螺尾處拉斷。

參考文獻：

【1】行業標準《鋼筋機械連接通用技術規程》JGJl07—2003

【2】中國建筑科學研究院企業標準《鋼筋等強度剝肋滾壓直螺紋連接技術規程))Q／JYl6—1997

【3】中國建筑科學研究院企業標準《直接滾軋直螺紋鋼筋連接接頭))Q／JY23—200l

【4】建筑工業行業標準《滾軋直螺紋鋼筋連接》(報批稿)

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)