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          淺談鋼格柵板緊固射釘的選型及質量控制
          發布人:管理員   發布時間:2021-9-23

                     鋼結構鋼格柵板使用焊接加圓盤射釘固定施工工藝,即在焊接連接的基礎上增設直接緊固技術,雙重加固。直接緊固技術是指以射釘槍為工具,利用火藥爆炸和瓦斯氣體爆炸產生能量推動射釘槍里的撞針高速撞擊射釘從而把射釘的釘尖全部和部分頂桿打入基材(混凝土、鋼鐵、石塊等)中起到緊固的作用。它是當今世界******的緊固技術之一,在金屬與金屬連接方面,可部分地代替鉚、焊、螺栓連接、粘接工藝。
                     相對錨栓緊固,通過射釘槍把各種緊固件直接安裝于混凝土或各種鋼制基材之上可以在有效地提高工人安裝效率的同時顯著的降低勞動強度。但是直接緊固系統在具有上述優點的同時也具有射釘失敗率高,負載不穩定,可靠性低等先天缺陷。在項目現場射釘施工時,同時使有尖頭和平頭兩種緊固射釘。分別從原材、施工工藝、射釘失敗率、負載和經濟性方面對這兩種射釘進行比對和分析,提出在現場射釘施工過程中選型的基本原則和質量控制的重點環節,以達到設計施工過程有效管理的目的。

                                                              

          2、射釘在鋼結構上的緊固原理
                     尖頭射釘和平頭射釘在鋼材上的緊固力主要取決于以下三個方面的因素。
                      (1)射釘和鋼材的融焊和錫焊。射釘在被射釘槍撞針撞擊后,會以約100m/s的速度進入鋼結構中,此時射釘釘尖、釘桿表面和鋼材相互摩擦產生大量的熱量,溫度急劇升高,穿入過程中產生的900℃高溫,和與其接觸的鋼材熔合在一起形成熔焊和錫焊的效果。嵌入在鋼材中,起到錨固的作用。由于釘尖部位在進入鋼材的過程中溫度****,所以燒結現象也最明顯,燒結塊也****。又因為釘尖部位往往是深入鋼材中最深的部位,所以此處的熔焊效應對于射釘負載的貢獻也****。
                      (2)咬合力。如果射釘在進入鋼材的過程中所產生的溫度不足以發生較大的熔焊和錫焊效果。在這種情況下由于燒結的鋼材接觸面表面凸凹不平,會和與其接觸并咬合在一起。
                      (3)當鋼釘穿入鋼材時,釘身周圍的鋼材被擠向四周,反過來對鋼釘產生很大的擠壓應力,并擠壓進釘身的人字文中,形成鎖鍵力和靜摩擦力。
                     在上面三個因素中,高溫產生的熔焊和錫焊效果對射釘的負載貢獻****,其次為較小的熔焊效果所提供的咬合力,由于射釘和鋼材的擠壓力所形成的靜摩擦力貢獻最小。

          3、射釘選型的測試和分析方法
                     考慮到尖頭和平頭射釘釘頭構造形式不一樣,所以施工方法也不一樣。尖頭射釘由專用射釘槍進行安裝;平頭射釘由于釘頭設計為平面,需要在鋼材表面人工鉆孔3mm~5mm后再用專用射釘槍進行安裝。通過現場大量實際情況可以粗略判別,射釘槍所采用的火藥爆炸當量能夠使尖頭射釘(平頭射釘)在Q235B的鋼材表面穿透9±lmm(5+lmm)。
                     本次測試擬選取三組母材(Q235B)型鋼(HM250×175×11mm/HW250mm×250mm×14mm/角鋼120mm×10mm)進行試驗,測量其有效貫入深度、****拉拔力、垂直度和一次成功率等數值,比對分析各項指標。

          4、射釘測試實測結果比對分析
                     按照上述試驗方法現場實測測量,對其有效貫入深度、****拉拔力、垂直度和一次成功率等進行分析。
                     4.1垂直度分析
                        在平頭射釘和尖頭射釘各實測的24點基礎數據可以發現,其中平頭射釘垂直度存在問題的共計8點,尖頭射釘4點。即一次成功率為66.7%和83.3%。結合貫人深度比對尖頭射釘和平頭射釘一次成功率可以得出:尖頭射釘在9.7mm~10.00mm內出現4次垂直度問題,平頭射釘在5.96mm~11mm內出現8次垂直度問題。
                     4.2貫入度與****拉拔力比對分析
                        在實測的24點基礎數據中提取尖頭射釘貫入深度和****拉拔力數值可以發現,尖頭射釘的****拉拔力均值為19.849kN,遠高于項目設計要求的8kN數值,滿足現場使用需求,且貫入深度、是否穿透以及垂直度情況對尖頭射釘的****拉拔力影響并不突出,均在設計要求的數值范圍內。除去尖14和尖16兩組因射釘****損壞的數據,可得出以下線性分布圖(圖1)。
                        再在實測的24點基礎數據中提取平頭射釘貫入深度和****拉拔力數值可以發現,尖頭射釘的****拉拔力均值為8.652kN,基本滿足項目設計要求的8kN數值,滿足現場使用需求,貫入深度和是否穿透對平頭射釘的****拉拔力影響并不突出,但是垂直度情況對其****拉拔力有明顯影響,可以從數據線性分布圖(圖2)中發現,存在垂直度問題的試驗點的拉拔力均由明顯下降,受影響程度大。

                                                   

                     4.3穿透和非穿透試件****拉拔力比對分析
                       分別實測的24點基礎數據中先去除受垂直度以及釘頭損壞影響的非正常數據,整理比對可以分為兩類進行比較,一類為穿透試件型材,另一類為未穿透試件型材。試驗發現此類尖頭射釘****拉拔力區間為16.352kN~18.620kN,平均值為17.363kN,平頭射釘****拉拔力區間為4.587kN~9.399kN,平均值為6.670kN。穿透型的測試點中僅尖頭射釘滿足了設計8kN的設計要求,平頭射釘并不能****滿足。
                       篩選非穿透型數據,此類尖頭射釘****拉拔力區間為16.692kN~24.722kN,平均值為21.256kN,平頭射釘****拉拔力區間為10.462kN~15.460kN,平均值為12.255kN。從數據可以看出非穿透型的試件中尖頭射釘和平頭射釘均能滿足了設計8kN的設計要求。
                     4.4****拉拔力安全性分析
                       在進行測試點****拉拔力實驗過程中發現,尖頭射釘在達到****拉拔力后均垂直方向向上彈起,脫離試件本體。而平頭射釘在達到****拉拔力后仍保持與試件本體相連,且如需使其離開本體仍需要持續施工作用力,松動后的平頭射釘非人力可以拔出。

          5、射釘施工過程質量控制要點和經濟性分析
                      通過上述3個試件共計48個測試點測試的數據和測試過程,為確保鋼格柵直接緊固射釘施工能到達到設計預期,需要從以下兩個主要方面進行質量控制,一是原材料拉拔檢測,另一個是過程垂直度控制。
                      5.1原材料拉拔檢測
                      上述3個試件實際測試51點,其中有效數據48點,另3個平頭射釘測試數據由于在拉拔過程中射釘均在釘桿位置斷裂,且****拉拔力平均值僅有1.432kN,無法形成有效數據。初步判斷為該射釘材質選型錯誤。通過送檢進行光譜實驗發現,材質為410不銹鋼材質。查相關不銹鋼特性可以發現,400系列不銹鋼硬度較高,理論上采用410不銹鋼材質的射釘,在不到2kN的拉拔力情況下,不會出現釘桿斷裂的情況。更換后試驗采用的平頭射釘同樣進行了光譜送檢,檢查報告仍為410不銹鋼材質。
                      事后分析出不合格的410不銹鋼平頭射釘因本身鍛造過程中淬火原因,導致釘身強度不合格,僅通過光譜檢測報告和質量證明文件無法進行該質量隱患的排除工作。故以后的鋼格柵直接緊固射釘進場前,需進行試打,并將試打試件送往有資質的檢測機構進行檢測,一方面檢測其****拉拔力,另一方面排除射釘本體強度隱患。
                     5.2過程垂直度控制
                       由實驗數據可以發現,尖頭射釘由于其釘身構造為釘身+釘套結構,在射釘槍撞針的作用下及時釘套發生垂直偏移,釘身仍能較垂直地貫入鋼材本體,從而保證了其****拉拔力符合專利要求。相比較而言,由于平頭射釘為一次鍛造,整體受力,垂直度對其****拉拔力的影響大。就要施工過程從鋼材本體鉆孔到射釘槍撞針運動軌跡都要嚴格控制。確保垂直度不影響到射釘的****拉拔力。
                    5.3經濟性分析
                       試驗采用的尖頭射釘為喜利得X-ST-GR M8#2122460射釘,一套射釘綜合單價約為30元;平頭射釘為國產化后的技術產品,一套費用綜合單位約為17元。費用節省率約為43%。
          6、射釘選型結論
                      在3組試件、2種穿透類型和48個有效測試點的測試數據比對分析的基礎上,可以得出以下初步結論。在常規穿透型的鋼格柵射釘選型時,****尖頭射釘,****拉拔力數值受施工垂直度影響小,****拉拔力滿足使用需求。在常規非穿透型的鋼格柵射釘緊選型時,****國產平頭射釘,在滿足****拉拔力的同時,經濟性優,安全性高。但其施工過程中的垂直度需要嚴格把控。


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