钢筋机械连接技术在厦建筑工程中的应用
1 前言
随着建筑业的发展,高层建筑、大跨度、特种结构日益增多,建筑钢筋的应用向大直径、密集布置、高强度方向发展,单纯采用传统的钢筋连接工艺,如搭接绑扎、搭接电弧焊、闪光对焊、气压焊等方式已难以满足需要。80年代末,我国开始推广使用钢筋机械连接技术,主要代表方式有套筒挤压连接和锥螺纹连接。近10年来,钢筋机械连接技术的应用得到迅猛发展。目前,钢筋套筒挤压连接和锥螺纹连接技术被建设部列为“九五”期间建筑业重点推广的10项新技术之一,纳入国家重点推广项目。近年来,我市许多大型工程项目也都使用了套筒挤压连接和锥螺纹连接技术。本文介绍钢筋套筒挤压和锥螺纹连接技术在厦门建筑工程中的应用概况并对接头的质量检验问题进行探讨,以使该技术在厦门建筑工程中得到更好的应用。
2 厦门市钢筋机械连接技术应用概况
2.1 钢筋套筒挤压连接技术
套筒挤压连接是把两根待接钢筋的端头先插入一个优质钢套筒,然后用挤压机在侧向加压数道,套筒塑性变形后即与带肋钢筋紧密咬合达到连接的目的。套筒挤压连接的优点是接头强度高,质量稳定可靠;操作安全,无明火,不受气候影响;连接方式适应性强,可用于垂直、水平、倾斜、高空、水下等各方位的钢筋连接,还特别适用于某些化学组成不适宜采用传统焊接工艺的钢材连接,如特种钢材、进口钢筋等。主要用于直径为20~40mm带肋钢筋的连接。
目前,该技术已广泛应用于厦门市建筑工程,如高崎国际机场、高崎联检站、玉屏城、海光大厦、国贸大厦、祥和广场、太古三期、海沧大桥、中信惠杨大厦、邮电大厦、万利达工业园、源通中心、世纪广场、鹭江道改造工程、国际会展中心、香格里拉大酒店、国际银行大厦、世界贸易中心等,取得了良好的技术经济效益。
套筒挤压连接技术在厦门应用初期,由于钢套筒都是由外地生产厂家供应以及现场操作人员操作水平较差等原因,套筒挤压接头的质量较不稳定,推广应用受到一定限制。1998年初,厦门开始有了自己的钢套筒生产基地、套筒接头施工设备和施工人员培训等基本配套,使套筒挤压接头质量检验合格率得到显着提高,质量稳定性得到有效保证,该技术在厦门建筑工程中得以推广应用。
厦门市建筑工程检测中心站对套筒挤压接头的检测数据表明,目前厦门市建筑工程使用的套筒挤压接头绝大部分强度均能达到钢筋母材强度,质量稳定性较好。但该技术还需降低套管材料耗量和成本,减轻压接器整机质量和克服易漏油现象,才能更好地推广应用。
2.2 钢筋锥螺纹连接技术
锥螺纹连接是用锥形螺纹套筒将两根钢筋端头对接在一起,利用螺纹的机械咬合力传递拉力或压力。所用的设备主要是套丝机,通常安放在现场对钢筋端头进行套丝。套筒一般在工厂内加工。连接钢筋时利用侧力板手拧紧套筒至规定的力矩值即可完成钢筋的对接。锥螺纹连接现场操作工序简单,速度快,适用范围广,不受气候影响。但锥螺纹接头破坏大都发生在接头处,接头强度偏低,达不到与母材完全等强。现场加工的锥螺纹质量不易保证,漏拧或扭紧力矩不准,丝扣松动等对接头强度和变形有很大影响,锥螺纹接头质量稳定性较差。
目前,锥螺纹接头成本虽较套筒挤压接头低,但在厦门市建筑工程的使用程度不如套筒挤压接头范围广。该技术于1998年初在海沧大桥东塔工程中使用,主要用于直径20mm带肋钢筋的连接。目前正施工的香格里拉大酒店项目中已用于直径32~40mm带肋粗钢筋的连接。厦门市建筑工程检测中心站对锥螺纹接头的检测数据表明,锥螺纹接头抗拉强度的检验合格率不如套筒挤压接头高。
针对锥螺纹接头强度偏低,稳定性较差,国际新动向是发展等强螺纹连接。目前国内已开发出GK型等强钢筋锥螺纹接头成套技术。该技术不改变普通锥螺纹接头工艺中的任何参数和设备、工具、连接件等,仅在车削钢筋锥螺纹丝头之前增加一道预压工序,使钢筋端头发生塑性变形而提高强度,弥补了因车削螺纹使钢筋母材截面尺寸减小而造成的接头承载能力下降的缺陷,从而使接头强度大于相应钢筋母材强度,质量稳定性得到保证。厦门建筑工程上亟待引进和开发等强钢筋锥螺纹连接技术,以提高建筑工程质量和锥螺纹接头检验合格率。
3 钢筋机械连接接头的质量检验
3.1
建设部和冶金部分别都颁布过钢筋机械连接的行业标准,其中包括建标JGJ107-96《钢筋机械连接通用技术规程》、JGJ108-96《带肋钢筋套筒挤压连接技术规程》、JGJ109-96《钢筋锥螺纹接头技术规程》和冶标YB-9250-93《带肋钢筋挤压连接技术及验收规程》。目前,厦门市锥螺纹接头执行建设部标准,套筒挤压接头执行建设部和冶金部两种标准。在标准的选择上,套筒挤压连接技术提供单位和绝大多数施工单位更愿意执行冶金部标准。
建设部标准和冶金部标准对连接接头的技术要求程度不同。
接头等级划分 对套筒挤压接头,冶标没有性能等级划分,建标则划分为A、B两个等级。分级有利于根据不同的应用场合合理选用接头类型,在某些情况下还有利于降低成本。
对型式检验的拉伸试验 冶标要求套筒挤压接头每种规格取3个试件,其实测抗拉强度均不应小于该级别钢筋抗拉强度标准值的1.05倍或该试件钢筋母材的抗拉强度。建标要求每种型式、级别、规格、材料、工艺的连接接头各取不少于6个试件,对A级接头其实测抗拉强度均应达到或超过母材抗拉强度标准值,对B级接头其实测抗拉强度均应达到或超过母材屈服强度标准值的1.35倍,但对其所用钢筋母材屈服强度及抗拉强度实测值要求不宜大于相应标准值的1.10倍。当大于1.10倍时,对A级接头,试件的抗拉强度尚应大于等于0.9倍钢筋实际抗拉强度(应用重量法按钢筋的实际横截面面积计算),以避免钢筋超强过多影响对接头性能的评定。
接头检验 与冶标相比,建标还强调施工现场连接工程开始前及施工过程中,应对每批钢筋进行接头工艺检验。其目的是检验接头技术提供单位所确定的工艺参数是否与本工程中的进场钢筋相适应。
建标对连接接头的设计、应用和检验要求更加合理和完善。因此笔者建议厦门市的挤压套筒设计生产厂家、施工监理单位和质量检测机构积极向建标靠拢,促进套筒挤压连接技术在厦门更好的发展。
3.2 钢筋机械连接接头的质量检验
钢筋机械连接接头质量检验分为型式检验和现场检验。按建标要求,型式检验应对接头的单向拉伸性能、高应力反复拉压性能以及大变形反复拉压性能进行试验,其中套筒挤压接头和锥螺纹接头根据接头性能指标的差异分为A、B两个性能等级,其性能指标均应符合JGJ107-96表3.0.5的规定。型式检验比较复杂、工作量大,因此,经型式检验确定某一接头产品的性能等级后,在生产工艺及主要原材料不发生重大改变的情况下,在工地现场只需进行现场检验。但要求该技术提供单位提交有效的型式检验报告,并且在钢筋连接工程开始前及施工中,对每批钢筋进行接头工艺检验。
现场检验也叫施工检验,一般只进行外观质量检验和拉伸强度试验。同一施工条件下采用同一批材料的同等级、同型式、同规格接头,以500个作为一个验收批。现场连续检验10个验收批,全部单向拉伸试验一次抽样均合格,验收批接头数量可扩大一倍。外观质量检验时,套筒挤压接头从每一验收批中随机抽取10%,锥螺纹接头从同规格接头中随机抽取10%进行。拉伸强度试验时,对接头的每一验收批,必须在工程结构中随机截取3个试件进行。
目前,厦门市建筑工程在钢筋机械接头现场检验所用的拉伸试件,大部分没有在工程中随机抽取,主要由施工单位或技术提供单位送样或只在制作车间抽样。国内工程经验表明送样或在车间抽样和在工程中随机抽样两种方法的接头抗拉试验结果和合格率有不少差异。机械连接接头的质量在很大程度上有赖于现场的管理及操作水平,特别是锥螺纹连接接头,因此坚持在工程中随机抽样可以大大促进施工人员操作的责任心,提高接头质量。锥螺纹接头在现场切割后不能再制作螺纹接头时,容许用焊接、搭接或其它类型接头替代割去的接头,因为被割去接头的钢筋占构件中钢筋总数的比例通常很小,因而局部替代不会造成对结构总体强度的损害。坚持在工程中随机抽样会给施工带来一定麻烦,但工程质量事关人民生命财产安全,因此必须坚持。
4 结论
目前,钢筋套筒挤压连接技术在厦门市建筑工程中应用较为广泛,接头强度高,质量稳定性较好;套筒挤压接头生产和应用的质量标准应积极向建标JGJ107-96、JGJ108-96靠拢。
锥螺纹连接技术成本较套筒挤压接头低,但接头强度偏低,质量稳定性较差,直接影响其应用,亟待引
机械连接接头现场检验的拉伸试样,应坚持在工程中随机抽样,以确保工程质量。