钢筋混凝土构件中的钢筋,主要承受构件的拉应力,施工过程必须确保钢筋级别、直径、数量、位置等满足设计和《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)中的要求。由于钢筋除小直径规格以圆盘形式供货外,大多数因生产、运输、保管堆放、施工制作等原因,以一定长度(9~12m)的直条方式供货。钢筋长度不能满足构件的实际长度要求,施工中常用各种钢筋连接方式加长钢筋来满足构件要求,以实现钢筋内力的过渡。钢筋连接在实际中大量存在,现行施工规范将钢筋连接列为钢筋分项的一个检验批进行验收,凸显出钢筋连接在整个中的重要作用。实践中, 由于钢筋连接不规范,导致构件出现裂缝、断裂和坍塌事故屡见不鲜, 一定程度上影响了质量,施工中必须重视钢筋连接质量,防微杜渐,在钢筋制安过程中正确处理好钢筋连接,xx钢筋连接质量隐患,正常发挥钢筋连接在中的作用。本文从钢筋连接类型、连接传力机理、性能要求等方面分析钢筋连接质量缺陷并提出钢筋连接应注意的几个问题,供大家参考。
一、钢筋连接类型
1、 绑扎搭接:采用铁丝在两根钢筋搭接区段绑扎,应用较广,也是简单的钢筋连接方式。
2、 焊接:利用热加工,熔融金属实现钢筋的连接。常采用的连接方式有:对焊、点焊、电弧焊、电渣压力焊等方式。
3、 机械连接:利用套筒的咬合力实现钢筋的连接。常采用的连接方式有:套筒挤压、锥螺纹连接等方式。
二、钢筋连接原则
1、钢筋接头宜设置在受力较小处
钢筋接头位置设置,在施工过程中由于钢筋制安成本、实际操作的难易程度和施工管理人员、操作人员对施工规范、规程的理解等因素的影响,是一个不易控制的施工问题,但不论影响因素如何,钢筋接头设置都应遵循钢筋接头宜设置在受力较小处这条原则。对一般受弯构件宜设置在弯矩较小处。
2、 一根钢筋宜少设接头
从受力方面而言,钢筋接头设置作用主要是完成两根钢筋的内力有效传递,没有接头的钢筋传力效果固然比有接头的钢筋传力效果更好,但由于钢筋生产、制安等因素影响,构件中钢筋不可避免要有接头存在。同一根钢筋宜少设接头这一原则与同一根钢筋设置接头并不矛盾,如果同一根钢筋接头设置过多有可能削弱钢筋的有效传力。
3、 钢筋接头位置宜相互错开
钢筋接头位置在同一连接区段内若过度集中,容易在构件接头连接区域引发构件出现过大变形、裂缝、断裂等质量事故,因此施工过程中应遵循设计文件及《混凝土结构施工质量验收规范》有关钢筋接头面积百分率的控制规定。
三、钢筋连接性能要求
为满足构件的设计要求,保证构件受力整体效果,钢筋连接必须达到相应的性能要求。
1、强度要求:钢筋连接必须完成应力的传递,等强传力是钢筋连接的基本要求。钢筋焊接连接和机械连接类型的连接,其连接强度可通过力学性能试验得到质量控制的强度数据;钢筋绑扎搭接强度,在应用中只需按设计或规范规定的搭接长度进行连接,其强度一般不需作试验确定。
2、刚度要求:钢筋连接接头可视为特殊的钢筋段,其抵抗变形能力应接近被连接的钢筋。
3、延性要求:采用连接的热轧钢筋具有良好的延性,在发生颈缩变形后才可能拉断,拉断前有明显预兆。
四、钢筋连接容易出现的质量缺陷及原因分析
1、钢筋绑扎搭接接头质量缺陷及原因分析
钢筋绑扎搭接是实践中应用较广泛、操作简单,但也是最容易出现质量缺陷的钢筋连接方式之一,其质量缺陷常表现为:
(1)钢筋绑扎搭接长度不足
钢筋绑扎搭接接头之间传力是由钢筋与砼之间的粘接锚固进行的,两根钢筋绑扎搭接,相向受力锚固于绑扎搭接区段内的砼中,都将拉应力传递给砼,从而实现钢筋之间的应力传递,钢筋绑扎搭接长度不足必将影响钢筋连接强度,造成连接强度低于钢筋强度,使构件中钢筋连接受力存在传力缺陷,造成构件承载力降低,严重影响结构安全。
原因分析:有的设计文件只在图纸中统一给出每一个钢筋等级的绑扎搭接长度数值,而忽视了钢筋绑扎搭接长度与砼设计强度等级还存在一定的对应关系,在施工中若构件砼强度等级存在多个级别,一方面容易造成有的构件砼设计强度与之对应的钢筋绑扎搭接长度不足,另一方面容易造成有的构件砼设计强度与之对应的钢筋绑扎搭接长度留有富裕,浪费了钢筋;施工过程中由于施工管理人员不熟悉《混凝土结构施工质量验收规范》中有关钢筋绑扎搭接长度的规定、施工操作人员不熟悉施工操作规程也容易造成钢筋绑扎搭接长度不足。
(2)受力钢筋绑扎搭接接头位置留置不当
钢筋绑扎搭接接头在构件中的位置控制,实践中容易出现的质量缺陷主要有:a. 钢筋绑扎搭接区段范围概念混乱。b.钢筋绑扎搭接接头百分率控制不严。
原因分析:钢筋绑扎搭接区段范围容易理解为钢筋绑扎搭接长度范围,而对《混凝土结构施工质量验收规范》5.4.6条没有正确理解,易形成钢筋绑扎搭接接头区段范围小于规范规定的1.3(为搭接长度)或对搭接接头区段划分理解为:只要搭接接头任意钢筋段在连接区段长度内的搭接接头都视为同一连接区段,而违反了‘搭接接头中点位于该连接区段长度内的搭接接头均属于同一连接区段’的规范规定,形成钢筋绑扎搭接接头过度集中超出规范规定的钢筋绑扎搭接接头面积百分率控制要求, 钢筋绑扎搭接接头的留置在构件中形成质量隐患,影响到了构件的安全性能,此类现象在框架结构梁、柱中较容易出现,特别是框架梁中较为突出。
(3)钢筋绑扎搭接不规范
实践中钢筋绑扎搭接易出现铁丝绑扎道数不够或不用铁丝绑扎,钢筋绑扎搭接段虽然用铁丝绑扎,但搭接段钢筋未紧密搭接在一起仍留有距离,降低了对绑扎搭接段钢筋强有力的约束,影响到钢筋绑扎搭接区段的传力。
原因分析: 施工管理人员素质、操作人员水平参差不齐,质量意识不强,对施工规范、规程不熟悉,检查不细致、及时。
2、钢筋焊接接头质量缺陷及原因分析
钢筋焊接接头成本低、节省钢材,是一种应用较广泛的钢筋连接方式,但在实践中同样存在质量缺陷,常用钢筋焊接接头质量缺陷表现为:
(1)钢筋接头试件取样试验方式不当
钢筋焊接接头取样分为模拟试件和实际接头切取试件两种形式,焊接接头质量检验分为外观质量检查和力学性能检验,焊接接头试件进行力学性能检验是检验钢筋焊接接头传力是否可靠的主要手段,试件取样方式正确与否影响到接头质量是否真实可靠。实践中经常会发现现场模拟试件取代随机切取接头的情况,混淆了焊接接头焊接工艺试验、预应力钢筋焊接、装配式结构焊接同实际接头试件取样概念,接头试件实际质量状况得不到真实反映,钢筋连接质量得不到直接有效控制,影响了构件中钢筋接头质量判断依据的可靠性和真实性。
原因分析:施工管理人员对施工规范、规程中钢筋焊接接头取样规定不熟悉。
(2)钢筋电渣压力焊接头质量缺陷及原因分析
电渣压力焊适用于现浇钢筋混凝土结构中竖向或倾斜度在4:1范围内的钢筋焊接,此种焊接方法比较节省钢材、工效高、成本低。
①常出现的质量缺陷主要有:
a、轴线偏心值过大(大于0.1d或2mm);
b、接头弯折大于4度;
c、钢筋上下接合处没有熔合;
d、焊包不均匀;
e、焊缝有夹渣;
②原因分析
a、焊工操作水平差, 又没有先试焊, 模拟试件经检测合格后方可选用焊接参数进行焊接;
b、质量跟踪检查不及时, 发现质量缺陷没有及时纠正;
(3)钢筋电弧焊接头质量缺陷及原因分析
钢筋电弧焊接头是通过焊缝直接传力,施工过程中应用较广泛,在焊接质量有保证的情况下是很理想的钢筋连接方式。
①常出现的质量缺陷主要有:
a、焊缝表面平顺度差,有的有较大的凹陷、焊缩;
b、接头处出现裂纹;
c、咬边深度、焊缝气孔及夹渣数量有的超出规程规定;
②原因分析:
焊工操作不当,未作现场同条件下的焊接工艺试验,现场焊接管理不严,检查不及时。
(4)钢筋闪光对焊接头质量缺陷及原因分析
钢筋闪光对焊接头在应用中日益增多,不可避免同样存在质量陷。
①常出现的质量缺陷主要有:
a、接头处有横向裂纹;
b、与电极接触处的钢筋表面有xx;
c、接头处的弯折角大于3度;
d、接头处轴线偏移过大;
②原因分析:
a、焊工未经培训就上岗操作,对闪光对焊接头各项参数掌握不够熟练;
b、焊接过程中没有按闪光对焊的工艺进行管理,没有及时纠正不标准的工艺;对闪光对焊接头成品没有及时检查。
3、钢筋机械连接接头质量缺陷及原因分析
钢筋机械连接是通过钢筋与连接件的机械咬合作用或钢筋端面承压作用,将一根钢筋中的力传递至另一根钢筋的连接方法。主要有套筒挤压、锥螺纹连接等方式。
(1)钢筋冷挤压套筒连接接头质量缺陷及原因分析
钢筋冷挤压套筒连接是将一个钢套筒套在两根钢筋的端部,用专用设备,沿径向挤压钢套筒,使钢套筒产生塑性变形,从而与钢筋紧密结合。
①常出现的质量缺陷主要有:
a、钢筋冷挤压后,套筒发现有可见裂缝;
b、压痕处套筒外径波动范围小于或等于原来套筒外径的0.8~0.9;
c、有的钢筋伸入套筒长度不足。
②原因分析:
a、 施工管理人员、操作人员对钢筋套筒挤压连接不熟悉,检查不细致;
b、 套筒质量比较差,在挤压的作用下容易出现裂纹;
c、 由于套筒与钢筋不配套,或钢筋丝扣加工长度不够,造成钢筋伸入套筒长度不足。
(2)锥螺纹连接接头质量缺陷及原因分析
锥螺纹连接接头是利用锥螺纹能同时承受轴向力、水平力的原理,将钢筋连接端加工成特定锥度,拧在带有同锥度内锥螺纹的连接套筒两端,用规定的力矩值把钢筋连接成一体。具有接头可靠、操作简单、不用电源、施工速度快、可连接各种钢筋、接头价格适中等特点,但连接操作工艺较严格。
①常出现的质量缺陷主要有:
a、 用卡规检查套丝质量,发现有的丝扣被损坏,有的完整丝扣不满足要求;
b、 锥螺纹连接接头拧紧后,外露丝扣超过一个完整的丝扣。
②原因分析:
a、钢筋加工质量不符合要求,钢筋端头有翘曲,钢筋轴线不垂直;
b、加工好的钢筋丝扣没有保管好,造成局部损坏;
c、接头的拧紧力矩值没有达到标准值,接头的拧紧程度不够或漏拧,钢筋连接方法不对。
五、钢筋连接应注意的几个问题
1、合理选择钢筋连接方式
实践中应根据需要,综合考虑钢筋连接方式的适用环境、接头可靠程度、操作难易程度、接头成本等诸因素,合理选用钢筋连接方式。Ⅰ级钢筋除设计注明部位需采用焊接或机械连接方式外,一般都采用绑扎搭接方式连接;当钢筋采用绑扎搭接方式连接时,受拉钢筋直径d>28mm及受压钢筋直径d>32mm,不宜采用绑扎搭接方式连接,应选用焊接或机械连接方式;Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级钢筋均可采用焊接方式连接;Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级钢筋,直径18~50mm的各种带肋钢筋,包括可焊性差的钢筋都可采用挤压套筒连接方式连接,但其钢套筒成本较高、设备笨重、工人劳动强度大,适用于要求高的结构和部位;锥螺纹连接接头能承受拉、压力作用,直径16~40mm的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级钢筋均可连接,也可连接同径或异径、竖向或水平钢筋,接头可靠、操作简单、不用电源、对中性好、施工速度快,接头价格介于电渣压力焊接头与挤压套筒接头之间,但施工操作工艺较严格。
2、严格控制钢筋连接接头质量
严格控制钢筋连接接头质量是保证质量的前提之一,不论钢筋连接采取哪一种连接方式,都应按规范、规程要求进行施工管理、操作。钢筋绑扎搭接头应按设计规范确定钢筋绑扎搭接长度、按施工规范和设计文件合理留置绑扎搭接头位置、提高施工管理人员和操作人员的质量意识,xx绑扎钢筋搭接接头不规范的现为;从事钢筋焊接施工的焊工必须持证才能上岗,焊接接头需经焊接工艺试验,试验合格后按焊接工艺确定的焊接参数进行施工焊接,在施工焊接中针对出现的质量问题从施工环境、机械、材料、操作方法等方面找出出现的质量缺陷原因,采取相应措施xx质量隐患;采用机械连接方式进行钢筋连接,操作人员必须熟练掌握施工操作工艺和参数才能进行施工机械连接,对出现的质量问题应对照工艺标准找出出现的质量缺陷原因进行处理,采取相应措施xx质量隐患。
3、坚持现场见证随机取样制度
焊接接头现场监理见证随机切取接头试件取样、送样关系到试件是否真实代表该批接头质量数据的真实反映,按规范规定闪光对焊接头、电渣压力焊接头、气压焊焊接接头应从每批接头中随机切取接头做力学性能试验;焊接等长预应力钢筋、装配式结构中电弧焊接头可按生产时同等条件制作模拟试件做力学性能试验;机械连接接头应在钢筋母材和套筒合格的基础上,每一批验收接头按规范规定随机抽取接头试件做力学性能试验。
4、重视钢筋接头外观质量检查,严把力学性能试验关
钢筋接头外观质量检查是钢筋连接接头试件进行力学性能试验的基础,焊接接头和机械连接接头外观质量检查不合格的验收接头检验批不能做力学性能试验,应对外观质量不合格的接头返工处理,外观质量检查合格后才能对该验收批次的接头随机取样进行力学性能试验;试验室未出具合格的接头试件力学性能试验报告之前不得进行下道工序施工。
5、因地制宜选择先进的钢筋连接方式
随着钢筋连接的不断发展,除传统的钢筋连接方式外,新的钢筋连接不断出现(如机械连接方面:钢筋镦粗直螺纹连接、钢筋滚轧直螺纹连接和剥肋滚轧直螺纹连接等连接),选择钢筋连接方式时应因地制宜选择需要、先进、接头质量可靠、能提高效率的钢筋连接方式。
六、结束语
钢筋连接在应用中较为广泛, 新的钢筋连接的不断出现为钢筋连接提供了更多的选择方式,连接的类型、方式较多,在进行钢筋连接时应根据需要合理选择钢筋连接方式,严格按施工规范、规程和施工工艺要求进行钢筋连接,xx质量隐患,这样才能正常发挥钢筋连接在中的作用,确保结构安全。