鋼筋機械式續接種類

鋼 筋 機械 式 續 接 器 基 本 上 可以 分 成 拉 壓 續 接 器、拉 力 續 接 器、及 壓 力 續接 器，顧 名 思 義，拉壓 續 接 器 須 能 傳 遞 鋼筋 拉 力 及 壓 力，而後 兩 者 只用 於 傳 遞 鋼 筋 拉 力 或壓 力。鋼 筋 續 接 器 的設 計 通 常 是 私 有 專利 新 式 樣，各 種 續 接 器 及 續 接套 管 具 有 特 定 之 安 裝程 序 及 適 用 條 件，相 關 資 訊 可 以 參 閱 日 本 土 木 學 會 之 鉄 筋 定 着 継 手 指 針 [22]及 美 國 混 凝 土 學 會 ACI 439.3R-07 報 告[36]， 目 前 在 台 灣 鋼 筋強 度 等 級在 SD 490 以 下 ，可 以 選 擇 的 續 接 器 樣式 較 多 ， 高 強 度 SD 550W 或 690 鋼 筋可 以 選 擇的 續 接 器 樣 式 較 少 ， 尚 待 開 發 。

台 灣 位於 強 震 區 幾 乎 所 有 的建 築 物 皆 為 耐 震 結 構，因 此 結 構 主鋼 筋 機 械式 續 接 須 能 抵 抗 反 復拉 壓 力；又 大 地 震 時梁 柱 端 部 及 特 定 位置 之 鋼 筋可 能 降 伏 承 受 非 線 性反 復 塑 性 變 形，因 此有 必 要 參 考 日 本 對於 鋼 筋 續接 性 能 分 級，續 接 後強 度、韌 性 及 變 形 能力 與 一 連 續 鋼 筋 母材

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相 近 者定 義 為 SA 級 可 用 於任 何 位 置 ， 包 括 構 材鋼 筋 可 能 降 伏 區 域；

而 續 接後 僅 強 度 與 鋼 筋 母 材相 近，其 他 性 質 較 鋼筋 母 材 為 劣 者，定義 為 B 級 續 接，不 允 許 使 用 於構 材 鋼 筋 可 能 降 伏 區域。換 句 話 說，在 耐 震 結 構設 計 時 ， SA 級 續 接後 可 以 視 為 一 段 連 續之 鋼 筋 ，而 B 級續 接 等 同 於傳 統 搭 接 工 法 。

李 宏 仁 [19]擇 要 整 理 可 抵 抗 反 復 拉 壓 力 的 機 械 式 續 接 種 類 及 其 用 途 ， 如 表 2-1 所 示。 第 1 項係 鋼 筋 末 端 經 機 械 車削 具 有 錐 拔 螺 紋， 再 接 合 具 有 內 螺 紋 續 接 器 ， 具 有 製 程 簡 單 、 低 成 本 、 施 工 容 易 等 優 勢 ， 然 而 車削 螺 紋 接 頭 品 質 受 鋼筋 材 質 及 真 圓 度 影 響，精 度 及 品 質 控 制不 易，過往 之 使 用 經 驗 顯 示 此類 型 之 機 械 式 續 接 韌性 較 差，被 視 為 規範 第 一 類或 B 級 續 接 性 能 等 級， 不 得 使 用 於 鋼 筋 可能 降 伏 區 域 。 圖 1-1 照 片 維冠 金 龍 大 樓 柱 主 筋 續接 器 屬 於 此 類，災 區現 場 發 現 之 續 接 器殘 骸 均 顯示 破 壞 為 滑 脫 拔 出 。

表 2-1 第 2 及 3 項為 鋼 筋 末端 經 過 冷 鍛 或 熱 鍛 擠壓 擴 大 斷 面 積 ， 經 過 削皮 整 圓 後 以 滾 壓 機 加工 平 行 螺 紋，優 勢 是接 頭 斷 面 積 不 亞 於鋼 筋 母 材且 螺 紋 之 精 度 及 品 質較 容 易 控 制，缺 點 是擴 頭 擠 壓 過 程 可 能會 造 成 局部 塑 性 變 形 及 裂 紋 形成 弱 面，導 致 接 合 試體 在 試 驗 過 程 可 能發 生 在 擴頭 處 斷 裂 、 無 明 顯 頸縮 之 現 象 。

表 2-1 第 4 及 5 項 為 鋼 筋 末端 經 摩 擦 銲 (熔 )接 具 有 公 或 母螺 紋 之 接 頭，現 場 施 工 時 將 公 母 螺紋 接 頭 以 扳 手 鎖 緊 完成 續 接。此 類 型 續接 器 製 程 簡 單 具 成 本 優 勢 ， 其 公 母 螺 紋 續 接 器 材 質 可 視 需 要 選 用 碳 鋼 、 合 金 鋼或 不 銹 鋼 經 電 腦 控 制車 床 加 工 製 造，螺 紋精 度 及 品 質 高，接頭 在 工 廠以 機 具 高 速 旋 轉 續 接器 摩 擦 鋼 筋 末 端 生 熱使 接 合 處 熔 化，同時 施 加 壓 力 兩 者 熔 接 擴 大 斷 面 而 成 ， 類 似 熱 鍛 造 ， 製 程 並 無 其 他 銲 材 。 摩 擦 銲接 之 品 質 取 決 於 母 材品 質、壓 接 面 處 理、壓 接 力 量 及 冷 卻 時間 等，此外 續 接 器 與 鋼 筋 軸 線是 否 重 合 亦 會 影 響 續接 強 度。此 類 型 續接

第二章 鋼筋機械式續接工法

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器 可 能 缺 失 是 摩 擦 銲 接 處 品 質 控 制 不 當 造 成 接 合 試 體 試 驗 時 斷 裂 於 銲 接 處。

表 2-1 第 6 至 8 項 是 以 油 壓機 具 壓 合 鋼 套 管 與 鋼筋，藉 由 鋼 筋 及 套 管 間之 互 鎖 力 來 傳 遞 應 力。此 類 型 機 械 式 續 接優 勢 可 以 對 任 何 接點 執 行 續接，缺 點 是 需 要 機 具空 間 對 鋼 筋 施 行 壓 合作 業，現 場 施 工 品質 較 難 控制，若 油 壓 力 不 足 或壓 合 次 數 不 足，可 能會 導 致 續 接 處 接 合強 度 不 足發 生 滑 脫 。 因 此 有 續接 器 廠 商 開 發 如 表 4 第 9 及 第 10 項 之續 接 套 管，以 扭 斷 型 剪 力 螺 釘鎖 住 鋼 筋 達 成 續 接 目的，具 有 施 工 簡 單容 易 檢 視續 接 品 質 的 優 勢，缺點 是 續 接 套 管 長 度 及直 徑 較 大，需 注 意鋼 筋 間 距及 保 護 層 厚 度 是 否 足夠 。 第 11 項 金 屬 溶融 續 接 套 管 係 藉 由高 熱 劑 化學 反 應 產 生 熔 融 金 屬充 填 在 鋼 筋 與 續 接 套管 間 完 成 續 接，優勢 是 續 接套 管 較 短，在 鋼 筋 長度 不 足 情 況 還 可 以 續接，缺 點 是 需 要 特殊 機 具 及技 術 控 制 高 熱 劑 反 應。

近 年 來 有 愈 來 愈 多 工 程 採 用 鋼 筋 預 組 立 工 法 (Prefabricated method)， 表 2-1 第 12 項 熱 鍛 擴 頭 鋼 筋 配 合 直 螺 紋 續 接 套 管 之 機 械 式 續 接，優 勢 是 續 接 時 不 需 要轉 動 鋼 筋 母 材，只 需要 將 鋼 筋 對 接 以 手工 具 轉 動公 母 螺 紋 套 管 鎖 固 即可，施 工 甚 為 簡 便，缺 點 須 事 先 將 公 母螺 紋 套 管分 別 套 入 鋼 筋 ， 在 以機 具 對 鋼 筋 末 端 加 熱至 900^oC 鍛 壓 擴 頭 ， 擴 頭 後再 組 裝 鋼 筋 籠，由 於續 接 器 直 徑 較 大，鎖固 時 也 需 要 力 臂 較大 的 扭 力扳 手 ， 設 計 時 宜 預 留足 夠 的 鋼 筋 淨 間 距 及保 護 層 厚 度 。

另 一 種特 別 適 合 預 組 立 工 法是 表 2-1 第 13 項 螺 紋 節 鋼 筋 專用 的 續 接 器， 螺 紋 節 鋼 筋 在 日 本建 築 工 程 應 用 非 常 普遍 ， 台 灣 自 2002 年 後 亦 開始 有 廠 商 生 產 螺 紋 節鋼 筋 並 有 若 干 工 程 實績。由 於 螺 紋 節 鋼筋 續 接 器可 以 徒 手 輕 易 地 在 螺紋 節 鋼 筋 上 旋 轉 移 動，因 此 預 組 鋼 筋 時可 以 先 將續 接 器 旋 轉 套 入 鋼 筋，待 螺 紋 節 鋼 筋 對 準成 直 線 後 再 轉 動 續接 器 至 中央 續 接 處，以 止 動 螺帽 固 定，最 後 以 手 工具 注 入 高 強 度 無 收 縮

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水 泥 砂 漿 (或 環 氧 樹 脂 則 不 需 要 止 動 螺 帽 )充 填 續 接 器 與 鋼 筋 之 間 隙 ， 以 避 免續 接 處 在 反 復 拉 壓 力作 用 下 產 生 滑 動。此種 機 械 式 續 接 工 法優 勢 是 施工 簡 單，不 需 要 特 殊技 術 或 機 具，也 不 需要 太 大 的 淨 間 距 即可 續 接 ，缺 點 是 需 要 充 填 砂 漿或 環 氧 樹 脂 。

表 2-1 第 14 項 灌 漿 填 充 續接 套 管 主 要 是 用 於 預鑄 構 件 鋼 筋 之接 合，預留 之 鋼 筋 插 入 鋼 製 套管 後，於 套 管 內 充 填無 收 縮 高 強 度 水 泥砂 漿，待砂 漿 硬 固 後 使 套 管 與鋼 筋 結 合 成 一 體，藉由 充 填 砂 漿 與 鋼 筋表 面 竹 節與 套 管 間 的 握 裹 力 來傳 遞 鋼 筋 應 力，因 此灌 漿 作 業 是 影 響 續接 品 質 的重 要 工 作，施 工 時 必須 力 求 全 部 注 入 砂 漿的 品 質 穩 定，確 保砂 漿 抗 壓強 度 大 於 品 質 管 理 上所 規 定 之 強 度。灌 漿填 充 續 接 套 管 優 勢是 可 以 吸收 施 工 誤 差，特 別 適合 預 鑄 構 件 之 接 合，缺 點 是 續 接 套 管 體積 較 大 ，設 計 時 需 預 留 適 當 之套 管 間 距 。

綜 合 上述，針 對 現 場 澆 置、預 組 立 或 預 鑄 接 合、新 建 或 補 修 工程 等 不 同情 況，廠 商 開 發 出 各種 樣 式 之 續 接 器，具有 多 樣 性 故 各 國 皆不 訂 定 國家 標 準 規 格。日 本、美 國 都 是 只 訂 定 試 驗法 及 機 械 性 能 允 收標 準，查驗 鋼 筋 續 接 成 品 之 機械 性 質，並 不 要 求 機械 式 續 接 之 內 容 及成 分，只要 求 無 害 於 混 凝 土 即可。國 內 某 些 設 計 單位 對 於 續 接 器 內 容物 設 定 材質 或 規 格 ， 並 非 必 要條 件 ， 應 由 買 賣 雙 方另 議 之 。

經 本 研 究 調 查 訪 問 ， 目 前 在 台 灣 市 面 上 ， 較 常 用 的 續 接 器 樣 式 有 ：

a. 摩 擦 銲接 續 接 器，如 表 2-1 第 4 及 5 項，有 多 種變 化 組 合 (錐 螺 紋 、平 螺 紋 等 ， 二 件 式 、三 件 式 、 四 件 式 組 合， 用 於 不 同 情 況 )；

b. 冷 鍛 擴 頭 滾 壓 螺 紋 接 頭 ， 如 表 2-1 第 2 項 ；

c. 鋼 筋 車削 錐 拔 螺 紋 接 頭，如 表 2-1 第 1 項，較 早 期產 品，性 能 不 佳；

d. 冷 壓 型 鍛 套 管 ， 如 表 2-1 第 6 項 ， 適 合 修 補 用 ；

第二章 鋼筋機械式續接工法

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e. 螺 紋 節鋼 筋 續 接 器 ， 如 表 2-1 第 13 項 ， 用 於 預組 立 及 預 鑄 工 法 ；

f. 灌 漿 填充 續 接 套 管 ， 如 表 2-1 第 14 項 ， 用 於 預鑄 工 法 。 其中 a.摩 擦 銲 接及 b. 冷 鍛擴 頭 滾 牙 具 有 價 格 優勢 ， 普 遍 用 於一 般 現 場組 立 鋼 筋 工 程，c. 鋼 筋 車 削錐 拔 螺 紋 接 頭性 能 劣 勢，不 推 薦 繼 續 使 用， d. 冷 壓 型 鍛 套 管用 於 特 定 場 合 ，而 e. 螺 紋 節鋼 筋 續 接 器需 配 合 螺 紋 節 鋼 筋 ， 最 適 合 鋼 筋 預 組 立 工 法 ， 最 後 f. 灌 漿 填 充 續 接 套 管 則 是 針 對 預 鑄 構 件 接 合 特 殊 產 品 ， 注 意 灌 漿 填 充 套 管 不 限 鋼 筋 節 形 。

根 據 本研 究 調 查 訪 問 結 果顯示，台灣市面上 續接器以 SA 級為主，

九 成 以上 續 接 器 是 台 灣 製 造加 工，價 格 低 廉，極少 數 特 殊 製 品 如 螺紋 節 鋼 筋續 接 器、灌 漿 填 充 續接 套 管 部 分 由 國 外 進口，國 內 亦 有 廠 商製 造，基本 上。經 訪 問 廠 商 年產 能 推 估 目 前 台 灣 鋼筋 續 接 器 每 年 用 量約 2400~3000 萬 個 ， 推 估 台 灣 市 場 上 目 前 大 約 2/3 為 摩 擦 銲 接 續 接 器 、 1/3 為 冷 鍛 擴 頭 滾 牙 、 少 量 為 螺 紋 節 鋼 筋 續 接 器 、 灌 漿 填 充 續 接 套 管 及 其 他套 管。這 跟 國 內 慣 行工 法 為 現 場 組 立 鋼 筋、現 場 澆 置 混 凝 土有 關，日本 因 為 多 數 工 地 已 進步 為 鋼 筋 預 組 立 工 法或 構 件 預 鑄 接 合 工 法，

續 接 器以 螺 紋 節 鋼 筋 續 接 器、灌 漿 填 充 續 接 套 管為 主。建 築 工 法 台灣 大 約 落後 日 本 約 15 年 。

考 慮 台灣 鋼 筋 工 程 現 況 及 未來 可 能 發 展，本 研 究 共 測 試 三 種 樣式 之 機 械式 續 接，包括 a.摩 擦 銲 接、e. 螺 紋 節 鋼 筋續 接 器、f. 灌 漿 填 充 續 接 套管，檢 討 研 提 之 續 接性 能 合 格 標 準，最 後撰 寫 相 關 之 施 工 品質 檢 驗 準則 。