摘要

Application and Research of Rebar Couplers

鋼筋續接器應用與探討

關鍵詞/ 鋼筋續接器2、試驗標準、抗拉強度
Keywords / Rebar Coupler,Test Standard,Tensile Strength

隨著工程技術發展演進,建築物往垂直化、高層化發展已成普遍之趨勢,為滿足結構體耐震需求,樑柱斷面鋼筋之密度、鋼筋使用號數一直推向極致,傳統主筋採用之搭接工法已難符合相關設計需求與現場施工性,因應此一變化,相關銲接或機械式續接器等鋼筋續接工法不斷推陳出新,而國內相關續接器規範之訂定尚不完備,因此在工程相關續接工法、續接器規格之引用與品質管理,成為現場工程管理人員必須面對之課題。

文字設定:

鋼筋之伸展與續接

依據混凝土結構設計規範之定義,鋼筋之續接可採用搭接、銲接或機械式續接器,其中:

  • 搭接為傳統常見之鋼筋續接工法,鋼筋斷面所承受之應力主要透過與混凝土間之握裹力進行傳遞、抵抗,搭接之長度依據伸展長度相關規定;但依規範大於 D36 之鋼筋不得搭接,為其限制條件,一般工地實務面,直徑超過D25之鋼筋,或樑柱斷面內鋼筋配置量甚多,搭接處鋼筋淨間距不足會影響混凝土澆置作業、配筋綁紮施工困難者,皆會建議採用其他續接方式。

    圖一、握裹破壞模式示意圖 [6]

  • 銲接式續接透過銲接面傳遞樑柱鋼筋斷面所承受之應力,其抗拉強度至少達鋼筋fy之1.25倍,以使構材在發展出降伏前不致遭受續接處之脆性破壞,全銲續接主要是供主構材中大號鋼筋(D19或以上)所使用,須考慮鋼筋之可銲性(可銲鋼筋如SD280W、SD420W),而水淬鋼筋不利於銲接(包括瓦斯壓接)式續接,工地現場應加留意。

    圖二、鋼筋搭接示意圖 [10]

  • 透過機械式續接器傳遞樑柱鋼筋斷面所承受之應力,其抗拉強度至少達鋼筋fy之1.25倍,其理由和全銲續接者同,其優點為可以節省鋼筋使用與組裝時間,機械式續接器續接除其強度規定外,應考慮滑動量、延展性、伸長率、實測強度、續接位置、續接器間距、保護層厚度等對構材之強度、裂縫寬度、延展性、耐久性等之影響;鋼筋之機械式續接器尚無國家標準,目前規範僅建議結構工程學會訂定之「鋼筋續接器續接規範與解說」可供參考;以下另提供本文參考之規範標準,有內政部營建署頒佈「鋼筋續接續接器暫行辦法(中國土木水利工程學會401-86)」、內政部建築研究所之「鋼筋續接器續接施工規範草案」、公共工程委員會之「施工綱要規範第03210章」。

    圖三、機械式續接器(摩擦銲接續接器)接合示意 [10]

續接器發展與應用

鋼筋續接器分級

根據內政部營建署頒佈鋼筋續接續接器暫行辦法將鋼筋續接器依性能等級分為四級,B級、A 級、SA 級、FA 級,建築工程常用之續接器為B級、SA 級,各級續接器相關性能需求如下。

  • B級:續接後強度、變形與母材相近。
  • A級:續接後強度、變形、延展性與母材相近。
  • SA級:續接後強度、變形、延展性及韌性與母材相近。
  • FA級:續接後強度、變形、延展性及疲勞強度與母材相近。

依據性能等級不同所需驗證程序亦有增減。(表一)

表一、各級續接器須進行之試驗項目

試驗項目

FA級

SA級

A級

B級

母材拉力試驗

ν

ν

ν

ν

拉力試驗

ν

ν

ν

ν

彈性重複載重試驗

     

ν

塑性載重試驗

ν

 

ν

 

高塑性載重試驗

 

ν

   

高週次疲勞載重試驗

ν

     

鋼筋續接器種類

依鋼筋續接器續接施工規範草案,市面常見之續接器,可分為壓合續接器、螺紋節鋼筋續接器、冷鍛螺紋續接器、擴頭鋼筋螺紋續接器、摩擦銲接續接器、熔融金屬填充續接器、水泥砂漿填充續接器、環氧樹脂填充續接器、一般車牙續接器及類似續接器,節錄其中分類說明如下。

  • 壓合續接器:又稱油壓續接器,主要將套管以油壓方式加壓,使套管變形並與鋼筋密接,藉由鋼筋與套管間之握裹效應傳遞鋼筋應力。
  • 冷鍛鋼筋螺紋式續接器:將鋼筋滾牙端先經過冷擠壓,以達到冷鍛效果並提升鋼筋之強度,加工端以滾牙方式製作螺紋,再與續接器接合以傳遞應力。
  • 螺紋節鋼筋續接器:螺紋節鋼筋中鋼筋竹節之形狀如螺紋,因此鋼筋不必再進行車牙加工,即可借由其螺紋竹節與續接器傳遞應力。
  • 擴頭鋼筋螺紋續接器:鋼筋經過冷擠壓或熱擠壓之過程將接合端鋼筋斷面變大,再在已擴大之斷面上車牙並與續接器接合,以傳遞應力。
  • 摩擦銲接續接器:將續接處兩端鋼筋之端部,以摩擦銲接分別將鋼筋端部與含公螺牙及母螺牙之續接器接合,然後再將公母螺牙鎖緊,完成鋼筋之續接。其品質受續接器材質、鋼筋材質及加工參數之影響甚鉅,容易在銲接處產生脆性斷裂。
  • 一般車牙續接器:螺紋製作前鋼筋加工端未經強化處理,直接在鋼筋續接端車製螺牙,再以續接器續接,由於螺牙直接在鋼筋上施作,受力時常在鋼筋車牙處斷裂。尤其是車牙加工在工地現場製作者,由於機具過輕,加工時機具嚴重晃動,所製作之螺紋精度差、品質不良,非常容易產生脫牙破壞或在螺紋處斷裂。

續接器施工要求

  • 所有接合鋼筋應配合續接器之使用,其長度應先考慮接頭各部尺度後始可切斷,務使兩者能密接。
  • 續接器與鋼筋車牙,車牙長度不得小於[40mm]
  • 續接器之套筒或筋牙均需有一套牙規,用以檢核錐形角度、牙距、牙長、牙深,若外觀經工程司用目視確認不合格,均不得使用,應予更換。
  • 續接器應使用車牙專用機器,螺紋之切削需使用水溶性切削劑不得使用油性切削劑加工或乾式切削。
  • 車牙其續接端需切平整且無彎曲現象,端面以砂輪機磨平,避免使溶劑黏著於鋼筋車牙以外之竹節鋼筋面上,降低混凝土之裹握力。鋼筋車製完成後一端需立刻與續接器密接,另一端螺紋部份應以保護套保護之,以防碰損及銹蝕。
  • 續接器於加工完成後需以保護蓋及止水封環密封,以防止灰塵、油污、混凝土或漿液之滲入。
  • 每一接合處必須淨潔、乾燥,排列於正確位置,接合處之緊密度均應予檢視,檢查不合格時應予更換。
  • 相鄰鋼筋之續接至少須互相錯開60cm(D16或較小鋼筋之銲接或機械式續接器);使用符合規範要求之全銲續接或可靠之機械式續接器,相鄰鋼筋之續接至少須錯開75cm。
  • 鋼筋之加工不得採用剪斷或熔斷法,須以鋸床或砂輪切割以保持最終之平整。
  • 續接器應予鎖緊。

續接器現場查驗及取樣試驗

現場查驗

依鋼筋續接器續接施工規範草案,施工自主檢查項目如下:

  • 鋼筋與續接器加工後,應檢驗其是否符合鋼筋續接器續接性能等級證明書中之相關規定。
  • 鋼筋與續接器組接後,應對接合位置與長度進行檢查。
  • 螺牙組接在鎖緊後應以扭力扳手檢測。(表二)
    表二、續接器鎖緊扭力建議值[10]

    鋼筋號數

    #5

    #6

    #7

    #8

    #9

    #10

    #11

    建議鎖緊扭力 (kgf-m)

    12

    12

    15

    22

    25

    30

    32

試驗試體及其取樣數目

取樣頻率參考公共工程常依循之,工程會「施工綱要規範第03210章」之標準,對取樣頻率、數量及試驗項目有較清楚之規定;但其對不同性能等級之續接器並無相對應之試驗標準,與工地實務需求不符,因此後續試驗標準與試驗方法部分,建議依循「鋼筋續接器續接設計規範草案」或「鋼筋續接續接器暫行辦法(中國土木水利工程學會401-86)」較為明確,並將相對應之試驗名稱以誇號註解,供比對應用。

  • 續接之母材鋼筋試驗:按CNS 2111 G2013金屬材料拉伸試驗法及CNS 2112 G2014金屬材料拉伸試驗試片規定辦理。
  • 續接器試體(續接器接合試體):必須是以工地實際採用之相同材質及施工方法製成,各項試驗變形量之檢測長度為自續接器兩端向外各20mm或鋼筋直徑之1/2,取大者。
  • 靜耐力性能試驗(拉力試驗):每滿[300]個取樣[1個],但各號數續接器至少取樣[2個]。
  • 高應力反覆耐力性能試驗(高塑性反復載重試驗):取樣試驗應取所用最大鋼筋號數。續接器總數量未滿[1,000個]時,取樣[1組]或由承包商提出最近3年內實驗機構辦理相同製造廠同型號續接器之試驗報告,其結果符合規定者。續接器總數量[1,000個]以上時,每滿[1,000個]取樣[1組](1組為2個樣品,分別作單向拉力反覆試驗及拉壓反覆試驗)。
  • 經靜耐力性能試驗(拉力試驗),其中1個不合格時應再取樣2個複驗,其中若有任何1個仍不合格者,應視該批產品(包括續接器及鋼筋螺紋)為不合格品,承包商應即運離工地;重新運抵工地之產品,工程司應依抽樣數量予以抽樣,再予以送驗。
  • 經高應力反覆耐力性能試驗不合格者,應視該批產品(包括續接器及鋼筋螺紋)為不合格品,承包商應即運離工地;重新運抵工地之產品,工程司應予以抽樣複驗。
  • 試驗或複驗所需之時間,承包商應予以考慮,不得因而延誤工期。

續接器試驗標準

續接之母材鋼筋試驗

每一母材鋼筋之降伏強度fyafua及伸長率εua均應符合表三之規定;並應符合CNS 560之標準。

表三、母材鋼筋機械性質合格標準

機械性質

合格標準

降伏強度 fya

≥  fy

抗拉強度 fua

≥ 1.25 fy且 ≥ fu

伸長率 εua

≥ εu

各級續接器相關性能試驗標準

因相關規範之標準未正式頒佈,本文轉載「鋼筋續接器續接設計規範草案」、「鋼筋續接續接器暫行辦法(中國土木水利工程學會401-86)」之相關標準供參考。

  • 拉力試驗判別基準
    使用於韌性耐震結構之續接器續接,每一續接器接合試體之抗拉強度fuc、滑動量 (δs)0.6fy 及鋼筋直徑收縮率R 均應滿足表四之規定。在四個物理量中抗拉強度及滑動量皆須符合,延展性及伸長率則符合一項即可,如表五
    表四、拉力試驗判別基準(鋼筋續接器續接設計規範草案)

    項目

    SA級

    B級

    抗拉強度 fua

    ≥ 1.25 fy且 ≥ fu

    ≥ 1.25 fy

    滑動量 (δs) 0.6fy

    ≤ 0.1 mm

    ≤ 0.1 mm

    鋼筋直徑收縮率 R

    SD 420W

    ≥ 5%

    ≥ 1%

    SD 280W

    ≥ 6%

    ≥ 1%

    表五、拉力試驗判別基準(鋼筋續接續接器暫行辦法)

    物理量

    SA級

    FA級

    A級

    B級

    抗拉強度 fuc

    ≥ 1.25 fy且 ≥ fun

    ≥ 1.25 fy且 ≥ fun

    ≥ 1.25 fy且 ≥ fun

    ≥ 1.25 fyn且 ≥ fy

    滑動量 (δs) 0.6fyn

    ≤ 0.1 mm

    ≤ 0.1 mm

    ≤ 0.1 mm

    ≤ 0.1 mm

    延展性 εdc

    ≥ 20ε且 ≥0.04

    ≥ 20ε且 ≥0.04 ≥ 20ε且 ≥0.04

    ≥ 5ε

    伸長率 εuc

    ≥ 0.06

    ≥ 0.06

    ≥ 0.06

    ≥ 0.03

  • 彈性重複載重試驗判別基準
    每一續接器接合試體之抗拉強度fuc、滑動量(δs)0.95fy及鋼筋直徑收縮率R 均應符合表六之規定。彈性重複載重試驗僅對B級續接器有要求,如表七
    表六、彈性重複載重試驗判別基準(鋼筋續接續接器暫行辦法)

    項目

    SA級

    B級

    抗拉強度fuc

    ≥ 1.25 fy

    滑動量 (δs) 0.95fy

    ≤ 0.3 mm

    鋼筋直徑收縮率 R

    SD 420W及SD420

    ≥ 1%

    SD 280W及SD280

    ≥ 1%

    表七、彈性重複載重試驗判別基準(鋼筋續接續接器暫行辦法)

    機械性質

    SA級

    FA級

    A級

    B級

    抗拉強度 fuc

    ≥ 1.25 fyn 且 ≥ fy

    滑動量 (δs) 0.95fy

    ≤ 0.03 mm

    延展性 εdc

    ≥ 5εy

    伸長率 εuc

    ≥ 0.03

  • 塑性載重試驗判別基準(表八)
    鋼筋續接器續接設計規範草案(無規定)
    表八、塑性重複載重試驗判別基準(鋼筋續接續接器暫行辦法)

    機械性質

    SA級

    FA級

    A級

    B級

    抗拉強度 fuc

    ≥ 1.25 f且 ≥ fun ≥ 1.25 f且 ≥ fun

    滑動量

    s)16c

    ≤ 0.3 mm

    ≤ 0.3 mm

    s)24c

    ≤ 0.9 mm

    ≤ 0.9 mm

    s)24c

    ≤ 1.5 εy

    ≤ 1.5 εy

    延展性 εdc

    ≥ 20 εy 且 ≥0.04

    ≥ 20 εy 且 ≥0.04

    伸長率 εuc

    ≥  0.06

    ≥ 0.06

  • 高塑性反復載重試驗判別基準(表九、十)

    表九、高塑性反複載重試驗判別基準(鋼筋續接器續接設計規範草案)

    項目

    SA級

    B級

    抗拉強度 fuc

    ≥ 1.25 f且 ≥ fu

    滑動量

    s )16c

    ≤ 0.3 mm

    s )24c

    ≤ 0.09 cm

    s )24c

    ≤ 1.5 εya

    s )32c

    ≤ 0.18 cm

    s )32c

    ≤ 3 εya

    鋼筋直徑收縮率 R

    SD 420W

    ≥ 5%

    SD 280W

    ≥ 6%

    表十、高塑性反複載重試驗判別基準(鋼筋續接續接器暫行辦法)

    機械性質

    SA級

    FA級

    A級

    B級

    抗拉強度 fuc

    ≥ 1.25 f且 ≥ fun

    滑動量

    s )16c

    ≤0.3 mm

    s )24c

    ≤0.9 mm

    s )24c

    ≤1.5 εy

    s )32c

    1.8 mm

    s )32c

    ≤3 εy

    延展性 εdc

    ≥ 20 εy 且 ≥0.04

    伸長率 εuc

    ≥  0.06

鋼筋續接器拉力破壞面位置探討

參考ACI 318的說法[7],只要求鋼筋續接器組合抗拉強度依ASTM A370試驗方法試驗抗拉強度大於鋼筋標稱降伏強度1.25倍以上即可使用於混凝土結構物中,且不論斷裂點是否發生在鋼筋續接器、鋼筋與鋼筋續接器是否發生滑脫,另有些則加上對續接器直接執行拉伸試驗,其強度大於鋼筋標稱降伏強度1.75倍以上。

國內正式頒佈之續接器相關規範,僅要求鋼筋續接構材抗拉強度至少達鋼筋fy之1.25倍,在發展出降伏前不致遭受續接處之脆性破壞,並未明確規定要求續接器拉伸試驗中,鋼筋、續接器之破壞面是否得位於續接器或續接器接合面,卻又於規範解說中加註由於國內常用鋼筋實際之降伏強度變異性較大,常較標稱降伏強度高出甚多,1.25fy之規定對全銲續接與機械式續接之使用恐有安全之慮,而國內相關學術單位研究報告中曾有過破壞面不得位於續接器或續接器接合面之討論,甚至於規範草案中亦曾出現破壞模式之斷裂面需位於續接器兩端各1/2鋼筋直徑或2cm之大值範圍外之要求,因而在正式規範明定前,設計監造單位為保守考量,多半引用不得破壞於續接器或續接器接合面之要求,由於正式規範存在過多模糊空間,於查驗過程中易引發與續接器加工生產廠商適用標準之爭議。

另參考中華民國結構工程學會「鋼筋續接器續接規範」工作小組2007所研擬之『鋼筋續接器續接設計規範與解說』建議案,“使用鋼筋直徑收縮率作為鋼筋續接器接合試體延展性的判別指標,鋼筋續接器接合試體載重試驗後,若其性能均能合乎拉力試驗判別基準表之規定,則鋼筋續接器已能發揮其功能,亦即鋼筋已能發展出足夠的延展性,因此其最終斷裂位置自然就不重要;惟其性能既可符合前述各項規定,則其最終斷裂位置就不易發生於鋼筋續接器上[8]”,但該建議案至今未能正式頒佈實施,僅能供爭議處理之參考;因目前相關規範尚有不足之處,而相關研究報告、準則、草案等版本眾多,試驗標準與品質要求不盡相同,實務面上仍有賴設計監造單位依設計需求,選擇引用依據,以進行品質管控。

FAB15案例探討

本廠FAB 15 P1、P2建築物新建工程中RC(SRC)柱、剪力牆等,皆使用常興科技加工生產之SA級機械式鋼筋續接器,現場使用之續接器為冷鍛之擴頭鋼筋螺紋式公頭與摩擦銲接續接母頭搭配之組合形式;現場另有局部工項使用相異號數鋼筋轉接器,同為常興科技提供。(圖四、五、六、七、八)

圖四、F15P1鋼筋續接標準圖(經監造單位核准續接公頭採冷鍛擴頭鋼筋螺紋式)[10]

圖五、現場摩擦銲接續接母頭成品

圖六、現場冷鍛鋼筋螺紋式公頭成品

圖七、現場鋼筋轉接器成品(#8轉#7)

圖八、現場鋼筋轉接器組合情形(#8轉#7)

另本廠同案之CUP棟、Office棟建築物新建工程中RC(SRC)柱、剪力牆等,則使用蘭州工程製造生產之SA級機械式鋼筋續接器,使用之續接器公母頭形式皆為標準之摩擦銲接續接器,續接器母頭材質與常興科技同為JIS G4051 S45C級中碳鋼,至目前為止尚未發生續接性能品質不穩定之情形。(圖九、十)

圖九、蘭州工程SA級機械式鋼筋轉接器成品

圖十、蘭州工程SA級機械式鋼筋續接器成品

取樣試驗

現場取樣送驗頻率依設計圖說要求,靜耐力試驗頻率為每進料500組公母接頭取樣一組,每組為3對公母接頭組合試樣,各型式續接器總試驗數不得少於三組,高於工程會施工綱要規範要求,而高塑性反覆載重試驗之取樣頻率則依施工規範相關規定辦理,試驗結果判斷係依據「鋼筋續接器之性能評估基準」、「鋼筋續接器續接施工規範及解說草案88.06」。

  • 取樣、試驗結果:以100/7/19、100/7/29常興科技加工生產之SA級機械式鋼筋續接器試驗報告為例。(圖十一、十二)

    圖十一

    圖十二

  • 不合格品判斷:監造單位依據「鋼筋續接器之性能評估基準」與「鋼筋續接器續接施工規範及解說草案88.06」認定抗拉強度需大於1.25fy與fu,破壞模式之斷裂面需位於續接器兩端各1/2鋼筋直徑或2cm之大值範圍外,等條件皆滿足時,視為合格;但本案試驗項目並未完全依據該規範標準進行滑動量、延展性、伸長率等試驗,僅依破壞模式進行合格與否之判斷,稍有不足,且該規範草案於後續編修時已將破壞模式之要求刪除,本案再引用之易生爭議困擾,於後續取樣試驗時應更審慎進行之。(表十一)
    表十一、拉力試驗判別基準(鋼筋續接器續接施工規範及解說88.06)

    項目

    SA級

    FA級

    B級

    抗拉強度 fuc

    ≥ 1.25 fya 且 ≥ fu ≥ 1.25 fya 且 ≥ fu

     ≥ 1.05 fu

    滑動量 (δs) 0.6fy

    ≤ 0.01 cm

    ≤ 0.01 cm

    ≤ 0.01 cm

    延展性εdc

    ≥ 20 εya 且 ≥0.04 ≥ 20 εya 且 ≥0.04 ≥ 20 εya 且 ≥0.02

    伸長率εuc

    ≥ 0.06

    ≥ 0.06

    ≥ 0.04

    破壞模式

    續接處外鋼筋斷裂[3]

    續接處外鋼筋斷裂[3]

     

依據上述判斷標準,試驗結果可分類如下:(圖十三~十八)

圖十三、拉伸試驗過程

圖十四、拉斷破壞

圖十五、斷裂位置位於鋼筋母材(合格)

圖十六、斷裂位置位於摩擦銲續接處(不合格)

圖十七、破壞模式為續接處脫牙(不合格)

圖十八、破壞模式為續接器車牙處斷裂(不合格)

  1. 抗拉強度fuc>1.25fy>fu,斷裂位置位於鋼筋母材(合格)。
  2. 抗拉強度fuc>1.25fy>fu,斷裂位置位於摩擦銲續接處(視為不合格)。
  3. 抗拉強度fuc>1.25fy>fu,破壞模式為續接處脫牙(視為不合格)。
  4. 抗拉強度fuc>1.25fy>fu,破壞模式為續接器車牙處斷裂(視為不合格)。
  • 監造單位不合格品處置:取樣試驗時每組(3對)若僅一對試體不符試驗標準,可再現場加倍取樣,如再不合格則通知承商進行標示避免現場工人誤用,並儘速辦理退料程序。

續接器試體試驗結果不符合原因探討

監造單位提供續接器加工過程可能影響續接性能之因素,並將不合格品試體送實驗室進行續接器母頭化性試驗、摩擦銲續接處金相試驗、摩擦銲續接處硬度試驗,以確認影響續接性能之可能原因。(圖十九、二十)

圖十九、不合格品吊運

圖二十、不合格品運離工地

  • 續接器母頭化性分析:取合格品、不合格品各一,針對續接器母頭進行化性分析,分析結果符合常興科技續接器母頭採用之JIS G4051 S45C FN材料之化學成分。(表十二、十三、十四圖廿一、廿二)
    表十二、合格品化性試驗結果

    試件名稱

    C

    Si

    S

    P

    Mn

    %

    %

    %

    %

    %

    鋼筋續接器 #6

    0.45

    0.19

    0.008

    0.015

    0.63

    鋼筋續接器 #7

    0.46

    0.19

    0.013

    0.008

    0.64

    表十三、不合格品化性試驗結果

    試件名稱

    C

    Si

    S

    P

    Mn

    %

    %

    %

    %

    %

    鋼筋續接器 #6

    0.44

    0.20

    0.008

    0.014

    0.63

    鋼筋續接器 #7

    0.44

    0.20

    0.016

    0.015

    0.63

    鋼筋續接器 #8

    0.45

    0.19

    0.013

    0.017

    0.70

    鋼筋續接器 #11

    0.45

    0.20

    0.007

    0.015

    0.65

    表十四、JIS G4051 S45C FN化學成分要求

    C

    Si

    Mn

    S

    P

    0.42~0.48

    0.15~0.35

    0.60~0.90

    ≦0.035

    ≦0.030

    圖廿一、續接器母頭化性分析

    圖廿二、分光儀化性分析

  • 摩擦銲續接處金相試驗:取#7鋼筋續接器合格品、不合格品各一,針對續接器母頭、摩擦銲接處、鋼筋母材融接處進行金相試驗,試驗結果不合格品之鋼材結晶粒質與合格品有明顯差異。(圖廿三~廿八)

    圖廿三、摩擦銲接處破壞之剩餘試體(不合格品)

    圖廿四、試驗合格之剩餘試體

    圖廿五、金像試驗取樣位置 (左側為不合格品)

    圖廿六、位置鋼筋母材融接處結晶粒質比較

    圖廿七、位置續接器母材融接處結晶粒質比較

    圖廿八、位置續接器母材結晶粒質比較

  • 摩擦銲續接處硬度試驗:與金相試驗同試體,針對續接器母頭、摩擦銲接處、鋼筋母材融接處進行硬度試驗,試驗結果不合格品試體之鋼
  • 筋母材硬度低於合格品;不合格品試體之續接器母頭、摩擦銲接處則高於合格品。(表十五)
    表十五、硬度試驗結果 (試驗結果:維克氏硬度試驗)

    產品名稱

    硬度值 Hv (0.1)

    有斷裂續接頭-A

    213

    195

    222

    平均值:210

    有斷裂續接頭-B

    247

    255

    252

    平均值:255

    有斷裂續接頭-C

    287

    275

    263

    平均值:275

    無斷裂續接頭-A

    224

    218

    205

    平均值:216

    無斷裂續接頭-B

    252

    252

    238

    平均值:247

    無斷裂續接頭-C

    263

    275

    271

    平均值:270

  • 由金相試驗結果顯示,合格品與不合格品試體續接器摩擦銲接處之金相呈現有明顯落差,可能為加工製程中溫度與壓力曲線控制不良所造成,但因樣品數量不足尚難斷定,仍有待製造廠商進一步檢討其加工過程與機具是否有待改進之處。(圖廿九)

    圖廿九、摩擦銲接溫度與壓力控制參數示意[ FRICTION WELDING (CHAPTER 23 P.741) ]

後續處理方式建議

  • 鋼筋續接器出現品質不穩定情形時,即要求提高取樣頻率,確認進場之每批續接器物料是否符合規範需求。
  • 當確認續接器物料品質無法穩定滿足工地需求時,即要求供貨廠商暫停供貨,查明缺失原因並排除後,再行恢復供料。
  • 當缺失原因難以確認並排除時,即應更換供料源或更換續接器產品,但須注意新進續接器產品與舊有已組立之原有續接器接合介面是否符合。
  • 若供貨廠商對拉力試驗結果合格與否之判定有疑義,建議可以高塑性反覆載重試驗之結果,確認鋼筋續接器接合試體之塑性性能得以發揮滿足耐震需求,或引用更新之規範、更齊全試驗項目,做為合格與否判斷輔助。
  • 在鋼筋續接器正式規範頒布前,相關試驗之標準、品質要求有賴於設計監造單位進行控管,且試驗標準之引用與選擇需更為謹慎,減少爭議處理之困擾。

結論 Conclusion

綜合本文對於鋼筋續接器規範的討論以及F15案例分析,對於續接器有以下總結:

  • 制定TSMC鋼筋續接器檢驗流程表,如圖三十

    圖三十、摩擦銲接溫度與壓力控制參數示意

  • 檢驗合格標準除拉力試驗,須再增加規範中對於SA級所制定的高塑性反覆載重試驗,判斷鋼筋續接器試體其滑動量、延展性、伸長率,方能更客觀全面的檢視,對於破壞位置模式本文建議不需特別探討。
  • 經過案例探討及續接器工廠實地參訪,以公頭及母頭摩擦焊接續接器品質較為穩定,因其續接器螺牙在工廠中預製,螺牙品質及咬合較佳,故在廠驗部分加強管控,對於工程品質及進度會有相當程度幫助。

參考文獻

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  2. 公共工程委員會,「施工綱要規範」第03210章
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  6. 林保展、陳純森「鋼筋自然鏽蝕與混凝土握裹強度之關係」,成功大學,碩士論文2006
  7. 王勇智、王仲宇、謝恆基、洪家齊、蔡榮一,「現行鋼筋續接器試驗方法的比較」
  8. 中華民國鋼結構協會,「鋼筋續接器試驗」,技術委員會,2007
  9. 吳勝利、陳同榮,「建築工程鋼筋混凝土主體結構鋼筋續接器加工及鎖接工程」技術報導,營造天下
  10. FAB 15 設計圖說,潘冀聯合建築師事務所

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