钢筋直螺纹质量控制培训材料

长沙市轨道交通3号线一期工程直螺纹质量控制培训材料——中铁十四局集团有限公司汇报提纲1、直螺纹连接的技术概况2、基本术语、概念3、符号及含义、套筒分类4、特点和优势5、传力机理6、接头性能等级划分及使用范围7、监理依据及监控重点8、套筒的加工简介及成品质量控制9、丝头加工工艺介绍及加工质量检查要点10、接头连接设置的规定11、现场安装操作及质量检查要点12、接头检验及实例分析13、直螺纹质量通病原因分析及防治措施编制：范辉明一、直螺纹连接的技术概况1.1、钢筋连接的几种形式随着我国大规模基本建设的发展，用于混凝土结构的钢筋机械连接技术不断发展。滚轧直螺纹钢筋连接技术推广尽管较晚，但由于其性能良好、质量稳定、施工适应性好、造价低廉，因此近几年应用迅速增长，已成为我国钢筋机械连接的主要形式。目前，在混凝土结构中受力钢筋的连接形式基本有3种：绑扎搭接、焊接以及机械连接。自20世纪90年代以来，我国用于混凝土结构的钢筋机械连接技术迅速发展，自主开发了各种连接形式，并形成了配套技术。而近期出现的滚轧直螺纹钢筋连接技术则是比较理想的形式，是对各种不同连接形式逐步改进的结果。编制：范辉明二、基本术语、概念2.1、专用术语介绍--连接套筒、丝头滚轧直螺纹钢筋连接接头由丝头以及连接套简所组成(有时为连接需要，还要加锁母)。丝头连接套筒2.2、专用术语介绍--螺纹牙型及主要参数•普通螺纹的原始牙型是一个等腰三角形，截去三角形的顶部和底部所形成的即是螺纹基本牙型。它是确定螺纹设计牙型的基础，如图所示。牙型高度：在螺纹牙型上，牙顶到牙底在垂直于螺纹轴线上的距离，普通螺纹的牙型高度为5/8H(H是螺纹原始三角形的高)。牙侧：在通过螺纹轴线的剖面上，牙顶和牙底之间的那部分螺旋表面。牙型角：在螺纹牙型上，两相邻牙侧的夹角。•牙顶：在螺纹凸起的顶部，连接相邻两个牙侧的螺纹表面。普通螺纹的牙顶宽度为1/8P。•牙底：在螺纹沟槽的底部，连接相邻两个牙侧的螺纹表面。普通螺纹的牙底宽度为1/4P2.3专用术语介绍--螺纹主要参数钢筋丝头螺纹牙型及参数套筒螺纹牙型及参数2.3专用术语介绍--螺纹主要参数螺纹大径：与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱的直径称为螺纹大径。螺纹小径：与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱的直径称为螺纹小。外螺纹牙顶外螺纹牙底内螺纹牙底内螺纹牙顶上沟槽宽度凸起宽度螺纹中径：是螺纹牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方所构成的假想圆柱的直径。2.3专用术语介绍--螺纹主要参数有效螺纹：由完整螺纹和不完整螺纹组成的螺纹，不包括螺尾。滚轧直螺纹加工完全可以做到全长为有效螺纹，尽管可能包含有少量不完整螺纹，但加工出的有效螺纹基本上可以保证承载受力，起到通过接头传递被连接钢筋拉力的作用。螺尾：向钢筋表面过渡的，牙底不连续的螺纹。这是由于滚轧钢筋加工工艺决定的过渡段。螺尾一般在连接套筒以外而并不起咬合传力的作用，因此不包括在有效螺纹的范围之内。P：指代螺纹螺距，即两个螺纹的距离。不完整螺纹是指螺纹齿顶不完整而中径处并未受到削弱的情况：不完整螺纹牙顶宽度大于0.3P(P为螺纹螺距)螺纹大径：与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱的直径称为螺纹大径。螺纹中径：是螺纹牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方所构成的假想圆柱的直径。螺纹小径：与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱的直径称为螺纹小径。完整螺纹：是指牙顶和牙底均具有完整形状的螺纹，亦即通常意义上的螺纹编制：范辉明三、符号及含义、套筒分类3.1直螺纹套筒标记滚轧直螺纹钢筋连接套筒应该用标记表达出连接的主要特征，以便控制应有的施工方法和操作。标记显示在连接套筒上，由名称代号、特征代号及主参数代号组成。3.2接头的符号及含义、适用条件符号意义适用条件G表示滚轧直螺纹钢筋连接接头，取“滚”字汉语拼音的第一个字母表示。正常情况下的“标准型”的钢筋连接F表示“正反丝扣型”的连接接头。适用两端钢筋均不能转动场合下两根钢筋的连接。Y表示“异径型”的连接接头适用于两根不同直径钢筋的连接。K表示“扩口型”的连接接头适用于在施工安装时难以对中的两根钢筋(如竖向钢筋)之间的连接。S表示“加锁母型”的连接接头适用于钢筋完全不能活动，通过转动连接套筒连接两根钢筋，然后用锁母锁紧套筒的连接。3.3直螺纹钢筋连接接头分类3.3直螺纹钢筋连接接头分类编制：范辉明四、特点和优势4.1各种钢筋机械连接形式的比较连接形式锥螺纹连接镦粗直螺纹连接滚轧直螺纹连接（包括全剥肋、部分剥肋和不剥肋滚轧）图片优点连接接头施工方便，适应性强能达到很高的强度（超强）拥有前两者的优点缺点连接质量易受影响，易发生倒牙、脱扣等缺陷。造成金相组织改变，影响钢筋性能，变形模量会降低，延性损失，易在镦头区域脆断。已克服前两者缺陷。是各种不同连接形式逐步改进的结果。编制：范辉明五、传力机理5.1滚轧直螺纹连接接头的传力机理由于螺纹是沿钢筋或套筒表面连续旋转分布的，每一圈螺纹即有2πd的螺纹咬合齿长度。因此只需有足够的螺纹圈数，即足以承担接头处受力钢筋所需传递的全部拉力。这就是滚轧直螺纹连接接头的传力机理。滚轧直螺纹钢筋连接接头是依靠被连接钢筋端部丝头区域的外螺纹与连接件套筒内螺纹之间的咬合作用实现传力的。其传力则是靠螺纹齿中部互相接触部位的相互推挤来完成的，通过该处的假想圆柱直径即为螺纹中径。从受力的角度面言，螺纹的齿是一个受弯的悬臂，而作用于悬臂中部(螺纹中径处)的咬合挤压力在齿根部造成最大的弯矩和剪力，在齿尖的悬臂端部，则基本不受力或应力很小。齿顶宽小于0.3P的不完整螺纹，如螺纹中径并未受到影响，则依靠螺纹齿互相推挤的传力机构基本未受影响，亦即齿顶宽小于0.3P的不完整螺纹基本不影响螺纹传力。5.2直螺纹传力机理比锥螺纹连接的优势同为通过螺纹咬合齿传力的钢筋连接接头，直螺纹比锥螺纹有明显的长处，克服了锥螺纹的缺欠而具有以下特点：(1)螺纹中径为定值，有效螺纹的形状沿长度方向完全一致。因此加工制作容易，工艺偏差减小，制作精度提高。(2)丝头和套筒内的螺纹扣数(旋合长度)可以根据受力需要调整，满足强度等级不同钢筋连接传力的要求。(3)由于直螺纹咬合配合，钢筋丝头与连接套筒之间的相对位置可以在一定范围内调节。这就有可能在接头连接施工时有效地通过外露螺纹数量而控制相对位置，保证连接质量。(4)对于用钢管加工成的套筒和在钢筋端部加工成的丝头，圆柱形状的直螺纹加工量最小，因面容易保证加工精度，有利于连接配合。5.3滚轧加工的等强抗力一般热轧钢筋中钢材的强度并不是均匀分布的。芯部钢筋材料的微观组织如图（a）所示，其代表了钢材的一般强度，且纤维组织有一定的方向性。当采用切销的方法加工钢筋丝头的螺纹时（如剥肋），钢筋表层强度较高的致密层被切削除去，减少了承载面积及强化的持力层，对强度和传力性能来说是一种损失。切削加工会割断纤维组织的连续性，影响钢材纤维传力的性能，而有原芯部钢材加工出来的螺纹咬合齿的强度又比不上原来表面致密层的强度，因持承载力降低。滚轧加工克服了这个缺点，一方面滚轧加工不但没有消弱连接钢筋的截面，反而通过滚轧加工，使原来热轧带肋钢筋基圆以外的横肋通过挤压而成为承载传力螺纹的一部分。5.3滚轧加工的等强抗力与其他螺纹接头不同，不剥肋的滚轧直螺纹不靠金属切削加工形成螺纹，而用滚轧的方式形成螺纹。因而，最大限度地保留了原钢筋的承载截面积和抗拉强度，这是这种连接接头的最大优越性之一。而钢筋表层由于钢筋轧制时强大压力，微观组织变化，晶粒更加细致和紧密，其强度和硬度相对较高。（图b）另一方面，通过滚轧加工以后的钢材微观组织变得更加致密，起到了提高强度、强化抗力的作用。经过滚轧加工以后，钢筋螺纹及表层微观组织的照片。可以看出，其类似于原钢筋的表面致密层，且钢材纤维未被切断，因而强度和承载能力都有一定程度的提高。因此，滚轧直螺纹连接接头，不用镦粗直径就可以基本达到等强的目标。5.4剥肋和不剥肋丝头的比较丝头形式剥肋不剥肋图片优点1、可以滚轧出外形完整的螺纹；2、减少或消除不完整螺纹(不完全齿)；3、切削掉钢筋硬度较高的致密层以后，滚轧加工比较容易，节约了滚丝机的滚丝刀具，滚丝轮的使用寿命可以提高。截面未被削弱，原钢筋的纵、横肋的钢材通过滚轧碾压成为螺纹齿的一部分而充分得到利用，尤其表面致密高强的部分也得到利用。承载力和传力性能强，强度检验的合格率大大提高。缺点截面受到削弱，尤其剥去原钢筋的表面高强致密层，使承载能力降低。因此强度检验的结果往往受到影响。1、外观质量稍差，可能形成不完整螺纹(不完全齿)。尤其当滚轧前原钢外形不规矩时，不完整螺纹影响观感质量。2、对钢筋表面高强致密层滚轧加工难度大，滚丝机的滚丝刀具消耗大得多，滚丝轮的使用寿命减少。部分剥肋介于两者之间，剥得较多时接近剥肋滚轧直螺纹接头；剥得较少时接近不剥肋的滚轧直螺纹接头。编制：范辉明六、接头性能等级划分及使用范围6.1直螺纹接头的分级-概述I级:接头抗拉强度等于被连接钢筋的实际拉断强度或不小于1.10倍钢筋抗拉强度标准值，残余变形小并具有高延性及反复拉压性能。II级：接头抗拉强度不小于被连接钢筋抗拉强度标准值，残余变形较小并具有高延性及反复拉压性能。III级：接头抗拉强度不小于被连接钢筋屈服强度标准值的1.25倍，残余变形较小并具有一定的延性及反复拉压性能。直螺纹连接接头应根据抗拉强度、残余变形以及高应力和大变形条件反复拉压性能的差异，分为3个性能等级。6.2直螺纹接头的分级-抗拉强度要求接头等级Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级抗拉强度f0mst≥fuk或f0mst≥1.10fstkf0mst≥fstkf0mst≥1.35fykf0mst-接头试件实际抗拉强度；fuk-接头试件中钢筋抗拉强度实测值fstk-钢筋抗拉强度标准值；fyk-钢筋屈服强度标准值此表取自JGJ107━2003，已被JGJ107━2010代替接头等级Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级抗拉强度f0mst≥fstk断于钢筋或f0mst≥1.10fstk断于接头f0mst≥fstkf0mst≥1.25fykf0mst-接头试件实际抗拉强度；fstk-钢筋抗拉强度标准值；fyk-钢筋屈服强度标准值此表取自现行规范107━20106.2直螺纹接头的分级-抗拉强度要求接头长度-接头连接件长度加连接件两端钢筋横截面变化区段的长度。1、对带肋钢筋套筒挤压接头，其接头长度即为套筒长度；2、对锥螺纹或滚轧直螺纹接头，接头长度则为套筒长度加两端外露丝扣长度；3、对镦粗直螺纹接头，接头长度则为套筒长度加两端镦粗过渡段长度。I级接头的判断标准：当接头试件拉断于钢筋且试件抗拉强度不小于钢筋抗拉强度标准值时，试件合格；当接头试件拉断于接头（定义的“机械接头长度”范围内）时，试件的实测抗拉强度应满足f0mst≥1.10fstkfstk为钢筋抗拉强度标准值，与国家标准GB1499.2中的钢筋抗拉强度Rm值相当，具体见下表：钢筋牌号Rm(MPa)HRB335HRBF335455HRB400HRBF400540HRB500HRBF5006306.3直螺纹接头的分级-变形性能要求实例某工程钢筋连接施工采用滚轧直螺纹钢筋连接技术。钢筋直径为25mm，强度级别为HRB400，选用Ⅰ级钢筋接头。钢筋进场母材检验和钢筋接头现场抽样检验试验数据如表6-3所示。试验结果分析：钢筋母材抗拉强度标准值：fstk=540×804.2=434268N则1.10fstk=1.1×434268N=477694N，6.3直螺纹接头的分级-实例分析第一根试件满足断于钢筋且f0mst≥fstk的要求，试件应判为合格；第二根试件断于套筒，属于断于接头的情况，满足f0mst≥1.10fstk。因此，这根接头合格。第三根试件为钢筋丝头从连接件中拔出，属于断于接头的情况，满足f0mst≥1.10fstk，判定合格1、混凝土结构中要求充分发挥钢筋强度或对延性要求高的部位应优先选用II级接头。当在同一连接区段内必须实施100%钢筋接头的连接时，应采用I级接头。2、混凝土结构中钢筋应力较高但对延性要求不高的部位可采用III级接头关于