國內(nèi)鋼筋連接(機(jī)械連接)技術(shù)的現(xiàn)狀

彭興強(qiáng)

摘要： 我國目前采用機(jī)械接頭已經(jīng)是成熟的做法，并有新的《鋼筋機(jī)械連接通用技術(shù)規(guī)程》JGJ 107- 2003可以遵循應(yīng)用， 接頭分為三個等級，其中I級的接頭抗拉強(qiáng)度不小于被連接鋼 筋實(shí)際抗拉強(qiáng)度或l.1倍鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，并具有高延性及反復(fù)拉壓性能?，F(xiàn)在推廣應(yīng)用制作方便和成本較低的“滾軋直螺紋接頭”。機(jī)械接頭操作方便，不受氣候影響，容易保證接頭質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：國內(nèi)鋼筋、機(jī)械鏈接、技術(shù)現(xiàn)狀

搭接接頭是國內(nèi)外從采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)以來，傳統(tǒng)而可靠的鋼筋連接方法，但是當(dāng)鋼筋直徑較大時搭接長度較長，用材不經(jīng)濟(jì)。

在施工現(xiàn)場進(jìn)行焊接，接頭質(zhì)量不容易保證。因?yàn)椋含F(xiàn)在 熟練的具有臺格水平的焊工缺乏;焊接質(zhì)量受氣候影響較大， 寒冷地區(qū)冬天焊接冷卻快易發(fā)脆，南方雨水多，在焊接過程中突然下雨冷卻也快，易發(fā)脆;鋼筋的可焊性是保證焊接質(zhì)量基本要求，但現(xiàn)在各地鋼筋質(zhì)量并不足都穩(wěn)定.有的地方甚至采用偽劣產(chǎn)品。因此.框架梁、柱的縱向鋼筋不主張采用焊接接頭。同時，《高規(guī)》規(guī)定，梁、柱的縱筋不應(yīng)與箍筋、拉筋及預(yù)埋件等焊接。

一、國內(nèi)鋼筋連接（機(jī)械連接）技術(shù)

我國粗鋼筋機(jī)械連接技術(shù)是八十年代中后期才發(fā)展起來的，隨著套筒冷擠壓開發(fā)應(yīng)用，近年來，鋼筋機(jī)械連接發(fā)展較快，相繼開發(fā)出錐螺紋、鐓粗直螺紋、剝肋滾壓直螺紋、擠壓肋滾壓直螺紋、輾壓肋滾壓直螺紋連接技術(shù)，取得可喜的成 果，對推動我國建筑業(yè)的發(fā)展和技術(shù)提高起到很大推動作用。

上述幾種鋼筋機(jī)械連接技術(shù)，雖然各自都具有一定優(yōu)點(diǎn)，但是，各自在不同程度上也存在著一些不足之處，如套筒冷擠壓連接技術(shù)是用高壓油泵作動力源，通過擠壓機(jī)將連接套筒沿徑向擠壓，使套筒產(chǎn)生塑性變形，與鋼筋相互咬合，形成一個整體來傳遞力的。由于設(shè)備笨重，工人勞動強(qiáng)度大，設(shè)備保養(yǎng)不好易產(chǎn)生漏油污染鋼筋，影響效力正常發(fā) 揮，給使用維修帶來不便，連接速度不如螺紋連接;

錐螺紋連接技術(shù)是用錐螺紋套絲機(jī)將鋼筋端頭先加工成 錐螺紋，然后把帶錐螺紋的套筒與待對接鋼筋連接在一起。鋼筋與套筒連接時必須施加一定的擰緊力矩才能保證連接質(zhì)量， 若工人一時疏忽擰不緊，鋼筋受力后易產(chǎn)生滑脫，錐螺紋底徑小于鋼筋母材基圓直徑，接頭強(qiáng)度會被削弱，影響接頭性能， 雖然錐螺紋連接對中性好，但對鋼筋要求較嚴(yán)，鋼筋不能彎曲或有馬蹄形切口，否則易產(chǎn)生絲扣不全，給連接質(zhì)量留下隱 患。所以，現(xiàn)場管理應(yīng)要求較嚴(yán);

鐓粗直螺紋連接技術(shù)是先將鋼筋的馬蹄形端頭切掉，再用鋼筋鐓頭機(jī)將鋼筋端頭鐓粗，用直螺紋套絲機(jī)將其切削成直螺紋，通過直螺紋套筒將待對接的鋼筋連接在一起。鐓粗直螺紋連接不僅工序繁鎖，鐓粗后的鋼筋頭部金相組織發(fā)生變化，不經(jīng)回火處理，會產(chǎn)生應(yīng)力集中，延性降低，對改善接頭受力是不利的;

滾壓直螺紋連接技術(shù)是用直螺紋滾壓機(jī)把鋼筋端部滾壓成直螺紋，然后用直螺紋套筒將兩根待對接的鋼筋連在一起。由于鋼筋端部經(jīng)滾壓成形，鋼筋材質(zhì)經(jīng)冷作處理，螺紋及鋼筋強(qiáng)度都有所提高，彌補(bǔ)了螺紋底徑小于鋼筋母材基圓直徑對強(qiáng)度削弱帶來的影響，實(shí)現(xiàn)了鋼筋等強(qiáng)度連接。該項技術(shù)的特點(diǎn)是加工工序少、連接強(qiáng)度高、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，由于鋼筋本身軋制公差較大，絲頭加工質(zhì)量控制難度大，滾絲輪受力條件惡 劣、工作壽命低;剝肋滾軋直螺紋連接技術(shù)是為克服滾壓直螺紋連接技術(shù)的缺陷而出現(xiàn)的連接技術(shù)，此項技術(shù)克服了上述幾項連接技術(shù)的不足而得到廣泛的應(yīng)用.

二、鋼筋剝肋滾軋直螺紋連接技術(shù)

近年來，國內(nèi)各類高層建筑、大跨度建筑、橋梁、水工、核電等發(fā)展迅速，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在建筑工程中的應(yīng)用日益廣泛，鋼筋用量與日俱增，III級和III級以上的鋼筋應(yīng)用日趨廣泛，鋼筋直徑和密度也越來越大，大規(guī)格直徑鋼筋的連接方式，成為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工的關(guān)鍵因素，并直接影響到工程質(zhì)量、施工速度、經(jīng)濟(jì)效益和施工安全性。

傳統(tǒng)的鋼筋連接方式如搭接、焊接等連接方式，無論從連接質(zhì)量、效率還是可操作性均不能滿足建筑業(yè)迅速發(fā)展的需求。搭接的連接方式已不能用于大規(guī)格鋼筋的連接，再加上焊接有很多不足之處，（如鋼材材質(zhì)不穩(wěn)定、可焊性差等情況;電源不穩(wěn)定或焊工水平較差的情況;工期緊、電容量不夠的情況;以及風(fēng)雨寒冷等氣候影響;還有防火要求高的場所的施工方案;水平鋼筋的現(xiàn)場連接的質(zhì)量和速度。）焊接質(zhì)量均無法保證。鋼筋機(jī)械連接能避開上述種種困難，顯示出明顯得優(yōu)勢。80 年代末期，通過引進(jìn)國外先進(jìn)的機(jī)械連接技術(shù)，再加上我國一些科研院所的相關(guān)專家的不斷努力，我國鋼筋機(jī)械連接技術(shù)得以發(fā)展迅速。機(jī)械連接經(jīng)歷了套筒冷擠壓、錐螺紋，鐓粗直螺紋直到目前滾軋直螺紋等不同的發(fā)展階段，技術(shù)不斷成熟穩(wěn)定，成本也不斷降低。

鋼筋機(jī)械連接的優(yōu)點(diǎn)有以下幾個方面：1、強(qiáng)度高，質(zhì)量穩(wěn)定可 靠;2、操作簡單，施工速度快;3、適用范圍廣，適用于各種方位及同、異徑鋼筋的連接;4、不受鋼筋的化學(xué)成分、人為因素、氣候、電力等諸多因素的影響;5、無污染，符合環(huán)保要求、無明火操作施工安全可靠。

根據(jù)《鋼筋機(jī)械連接通用技術(shù)規(guī)程JGJ107-2003》的規(guī)定，鋼筋機(jī)械連接根據(jù)性能可分為I、II二個等級。I級接頭以鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ftk作為強(qiáng)度檢驗(yàn)指標(biāo)，II級接頭以鋼筋屈服強(qiáng)度fyk的1.35倍作為強(qiáng)度檢驗(yàn)指標(biāo)。上述分類說明，同為鋼筋機(jī)械連接，性能等級卻有很大差別，應(yīng)用范圍也不同。

北京碩發(fā)科技有限公司于2001年初開發(fā)成功剝肋滾軋直螺紋鋼筋機(jī)械連接技術(shù)，該技術(shù)在施工現(xiàn)場只需要一臺滾絲機(jī)即可完成鋼筋端部的螺紋加工，大大提高了施工效率，且通過對鋼筋端部滾軋強(qiáng)化，從而保證接頭性能等級達(dá)到或超過I級要求。

剝肋滾軋直螺紋鋼筋機(jī)械連接技術(shù)是將鋼筋肋進(jìn)行切削處理后，使鋼筋滾絲前的直徑達(dá)到一致，然后進(jìn)行滾軋直螺紋，通過對現(xiàn)有II、III級鋼筋進(jìn)行型式檢驗(yàn)以及大量工程實(shí)踐，接頭性能等級達(dá)到了《鋼筋機(jī)械連接通用技術(shù)規(guī)程JGJ107-2003》I級的性能要求，并且滿足《鐓粗直螺紋鋼筋接頭JG/T3057-1999》中SA級的所有性能要求。滾軋直螺紋鋼筋機(jī)械連接技術(shù)適用于?16-?40直徑的II、III級鋼筋的同異直徑的連接以及各種鋼筋轉(zhuǎn)動不方便的場合。

滾軋直螺紋鋼筋機(jī)械連接專用設(shè)備集剝肋和滾絲與一體，性能優(yōu)良、方便操作，螺紋精度高，滾絲輪壽命長，具有很好的推廣前景！

（一）制作工藝

滾軋直螺紋鋼筋機(jī)械連接技術(shù)分為三個步驟： 1、鋼筋下料，并平頭（如圖1所示）

2、滾軋直螺紋

3、利用連接套筒對接鋼筋

鋼筋端部滾絲設(shè)備能自動實(shí)現(xiàn)：自動對中、剝肋、滾絲等工序，加工每個鋼筋絲頭所需時間為40秒左右，操作簡單，設(shè)備輕便靈活，便于運(yùn)輸和現(xiàn)場作業(yè)，可適用于?16-?40直徑的鋼筋，能嚴(yán)格保持絲頭直徑和螺紋精度的穩(wěn)定性，保證與套筒的良好配合和互換性;連接套筒在加工廠按照設(shè)計規(guī)格和設(shè)計精度預(yù)制，根據(jù)批號裝箱。施工現(xiàn)場只需要普通工人利用普通管鉗擰緊即可。

（二）滾軋直螺紋鋼筋接頭的優(yōu)點(diǎn)

1、接頭強(qiáng)度高：根據(jù)鋼材冷作硬化的原理，鋼筋上滾軋出的直螺紋強(qiáng)度大幅提高，從而使直螺紋接頭的抗拉強(qiáng)度高于鋼筋母材的抗拉強(qiáng)度。

2、性能穩(wěn)定：接頭強(qiáng)度不受扭緊力矩的影響，絲扣松動或少擰幾扣均不會明顯影響接頭的強(qiáng)度，并且連接過程不受工人素質(zhì)的影響，所以性能穩(wěn)定。

3、連接速度快：因?yàn)椴捎脠鐾忸A(yù)制，現(xiàn)場裝配連接的方式進(jìn)行， 所以，預(yù)制好絲頭的鋼筋可以在鋼筋堆放場大量預(yù)制儲備。工期較緊的時候，只需在施工現(xiàn)場增加裝配工人即可。

4、應(yīng)用范圍廣：在應(yīng)用范圍上基本上沒有任何限制，更適用于彎折鋼筋、固定鋼筋、鋼筋籠等鋼筋不能轉(zhuǎn)動的場合。

5、便于管理：不會出現(xiàn)套筒和鋼筋不匹配的現(xiàn)象，檢驗(yàn)也比較方便。操作簡單，普通工人經(jīng)過幾個小時的學(xué)習(xí)即可成為熟練工。

6、經(jīng)濟(jì)效益、社會效益顯著：縮短施工周期，提高工程質(zhì)量，降低能源消耗，利于環(huán)境保護(hù)，減少設(shè)備投資，附加成本較低，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益！

7、勞動強(qiáng)度低：加工一個絲頭只需要一步工序在一臺專用滾絲機(jī)上即可完成。

（三）接頭性能

通過對不同直徑的II、III級鋼筋進(jìn)行型式檢驗(yàn)，全部可以達(dá)到《鋼筋機(jī)械連接通用技術(shù)規(guī)程JGJ107-2003》中I級接頭所有性能指標(biāo)， 實(shí)際上試件均斷于母材，達(dá)到于鋼筋母材等強(qiáng)。圖2為接頭斷于母材的照片。

（II級鋼：屈服強(qiáng)度335Mpa，極限強(qiáng)度490Mpa;III級鋼：屈服強(qiáng)度400Mpa，極限強(qiáng)度570Mpa）

（四）接頭類型

滾軋直螺紋鋼筋接頭應(yīng)用范圍廣泛，根據(jù)各種應(yīng)用場合，設(shè)計出不同的鋼筋接頭類型。下面分類說明，參見圖3鋼筋接頭類型示意圖。套筒材料采用45#優(yōu)質(zhì)炭素結(jié)構(gòu)鋼，或冷拔無縫鋼管，機(jī)械性能滿足《優(yōu)質(zhì)炭素結(jié)構(gòu)鋼GB/T699-1999》的要求。

三、淺談鋼筋剝肋滾壓直螺紋連接技術(shù)

隨著建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的跨度和規(guī)模越來越大，鋼筋用量顯著增加，鋼筋直徑和布筋密度也越來越大。粗直徑鋼筋的連接方法，成為結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工的關(guān)鍵之一，直接影響建設(shè)工程質(zhì)量、施工進(jìn)度和經(jīng)濟(jì)效益。

某電信局生產(chǎn)綜合樓工程建筑總面積為11970平方米，共15層，主要結(jié)構(gòu)形式為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。該工程鋼筋用量大，接頭多，且工期緊， 任務(wù)重，如果粗直徑鋼筋的接頭采用焊接，不僅鋼筋連接質(zhì)量差，勞動強(qiáng)度大，而且會耽擱工期。經(jīng)建設(shè)各方共同研究，一致同意采用接頭質(zhì)量高、易施工、操作簡單且綜合成本低的鋼筋剝肋滾壓直螺紋連接技 術(shù)?，F(xiàn)結(jié)合該工程談?wù)劶夹g(shù)的工藝特點(diǎn)、工藝原理、工藝流程、操作要點(diǎn)及檢驗(yàn)方法。

（一）工藝特點(diǎn)

鋼筋剝肋滾壓直螺紋連接技術(shù)是在鋼筋直螺紋連接技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項新技術(shù)，它與傳統(tǒng)的焊接工藝及其它機(jī)械連接技術(shù)相比，具有如下特點(diǎn)：

1、螺紋牙型好，精度高，連接質(zhì)量穩(wěn)定可靠，連接強(qiáng)度高;

2、連接接頭具有優(yōu)良的抗疲勞性能及抗低溫性能，接頭可通過200萬次疲勞試驗(yàn)和零下40℃低溫試驗(yàn);

3、操作簡單，施工速度快。螺紋加工提前制作，現(xiàn)場裝配作業(yè);

4、應(yīng)用范圍廣，適用于直徑16-40mmⅡ、Ⅲ級鋼筋在各種方位同、異直徑的連接;

5、接頭質(zhì)量受人為因素影響小，現(xiàn)場施工不受氣候條件影響;

6、無污染，無火災(zāi)及爆炸隱患，施工安全可靠;

7、節(jié)約能源，耗電低，設(shè)備功率僅為3-4KW。

（二）工藝原理鋼筋剝肋滾壓直螺紋連接技術(shù)是先將鋼筋待連接部分的橫肋和縱肋剝切處理后，使鋼筋滾絲前的柱體直徑達(dá)到同一尺寸，再進(jìn)行螺紋滾壓成型，然后利用連接套筒進(jìn)行連接，使鋼筋絲頭與連接套筒連接為一體， 從而實(shí)現(xiàn)了等強(qiáng)度連接的目的。

（三）工藝流程

鋼筋端面平頭 剝肋滾壓螺紋 絲頭質(zhì)量檢驗(yàn) 鋼筋就位 利用套筒連接作標(biāo)記 接頭質(zhì)量檢驗(yàn) 完成

（四）操作要點(diǎn)

1、連接所用的鋼筋要有產(chǎn)品出廠合格證，產(chǎn)品性能檢測報告，以及材料進(jìn)場復(fù)驗(yàn)報告;連接套筒要采用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)或其它經(jīng)型式檢驗(yàn)確定符合要求的鋼材，且材料表面應(yīng)光潔，不允許有嚴(yán)重銹蝕、油脂等質(zhì)量缺陷，合格的材料是保證工程質(zhì)量的前提條件。

2、進(jìn)場鋼筋端頭的切割質(zhì)量都比較粗糙，端面翹曲不平，不能直接用于連接，需要進(jìn)行再次切割。一般宜采用砂輪切割機(jī)或其它專用切斷設(shè)備，嚴(yán)禁氣割，以確保鋼筋待連接端面平頭，平頭的目的是讓鋼筋端面與母材軸線方向垂直，并使鋼筋連接端面之間充分接觸。

3、鋼筋絲頭加工是該工藝關(guān)鍵之一，它是在鋼筋剝肋滾壓直螺紋機(jī)上直接完成，該設(shè)備集鋼筋剝肋與螺紋滾壓于一身，一次裝卡即可完成。該道工序需要3人協(xié)作完成，1人操作設(shè)備，2人搬運(yùn)鋼筋。為確保鋼筋絲頭加工質(zhì)量，3名操作人員均須經(jīng)過專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，嚴(yán)格考核， 持證上崗。

4、鋼筋絲頭經(jīng)檢驗(yàn)合格后，要立即套上專用的鋼筋絲頭保護(hù)帽或與應(yīng)相連接的連接套筒，將鋼筋絲頭保護(hù)起來，同時要注意在連接套筒的另一端按上塑料防護(hù)帽。切不可將加工好的鋼筋隨意搬運(yùn)或堆放，以防絲頭被磕碰或被污物污染而影響鋼筋接頭質(zhì)量。

5、鋼筋連接前，鋼筋絲紋和連接套筒絲紋要逐個進(jìn)行檢查，確保其完好無損，如果發(fā)現(xiàn)絲紋表面有雜質(zhì)，應(yīng)清除干凈。安裝時，首先把連接套筒的一端安裝在基本鋼筋的端頭上，用扳手或管鉗等工具將其擰緊到位，然后把導(dǎo)向?qū)χ秀Q夾緊連接套筒，將待接鋼筋通過導(dǎo)向夾鉗中孔對中，擰入連接套筒內(nèi)擰緊到位，即可完成連接。卸下工具后隨即檢 驗(yàn)，不合格的立即糾正，合格的接頭作上標(biāo)記，與未擰緊的接頭區(qū)分開來，以防有的鋼筋接頭漏擰，并認(rèn)真做好現(xiàn)場記錄工作。</P< p>

（五）質(zhì)量檢驗(yàn)

1、絲頭質(zhì)量檢驗(yàn)

操作者對加工的絲頭要逐個進(jìn)行檢查。首先檢查其外觀質(zhì)量，螺紋飽滿，表面光潔，不粗糙，螺紋直徑大小應(yīng)一致，無虛假螺紋用缺肉、瘦牙等缺陷，螺紋長度、公差尺寸應(yīng)符合規(guī)定;再次用檢驗(yàn)鋼筋絲頭的專用量具-螺紋環(huán)規(guī)進(jìn)行檢驗(yàn)，鋼筋絲頭要能夠順利通過螺紋環(huán)規(guī)，且絲頭與螺紋環(huán)規(guī)要十分吻合才算合格。

經(jīng)自檢合格的鋼筋絲頭，監(jiān)理部再對每種規(guī)格加工批量隨機(jī)抽檢10%，且不少于10個，如果在抽檢中有一個不合格，則對該加工批全數(shù)進(jìn)行檢查，不合格的絲頭要重新加工，經(jīng)檢驗(yàn)合格后方準(zhǔn)予使用。

2、接頭質(zhì)量檢驗(yàn)

鋼筋接頭在施工單位檢驗(yàn)合格后，再由監(jiān)理部進(jìn)行驗(yàn)收。首先目測已作標(biāo)記的鋼筋接頭處絲扣，如果發(fā)現(xiàn)有一個完整絲扣外露，則該接頭要重新擰緊或進(jìn)行加固處理;然后用扭力扳手隨機(jī)抽檢每種規(guī)格接頭數(shù)量的10%，且不少于10個，如果在抽檢中發(fā)現(xiàn)有一個接頭松動，則要對該種規(guī)格的接頭全數(shù)進(jìn)行檢查。

在上述二項驗(yàn)收合格后，監(jiān)理部再對每批同規(guī)格鋼筋隨機(jī)抽樣做靜力伸強(qiáng)度試驗(yàn)（對有特殊要求的混凝土結(jié)構(gòu)，可增做單向反復(fù)拉伸試驗(yàn)和疲勞性能試驗(yàn)），每一驗(yàn)收批鋼筋接頭數(shù)量不得超過500個，且至少進(jìn)行一組（三個試件）試驗(yàn)，如果有一個試件不合格，則要取雙倍試件試驗(yàn)，如仍有不合格，則該批接頭為不合格，禁止在工程中使用。

（六）結(jié)束語

鋼筋剝肋滾壓直螺紋連接機(jī)械連接中的新技術(shù)，該技術(shù)于1999年12 月17日通過了建設(shè)部組織的部級鑒定。在工程施工過程中，通過施工單位及監(jiān)理部的科學(xué)管理、嚴(yán)格控制，鋼筋剝肋滾壓直螺紋接頭一次性驗(yàn)收通過率為100%，且接頭強(qiáng)度達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JG107-96中A級接頭性能要求，深受建設(shè)單位及質(zhì)監(jiān)部門的歡迎與肯定。該技術(shù)在工程中的成功應(yīng)用，不僅確保了工程質(zhì)量，加快了施工速度，而且還取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

參考文獻(xiàn)

[1]淺談鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)住宅建筑的設(shè)計及問題[J]. 黃忠征.? 建材與裝飾（下旬刊）. 2008（04）

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