浅谈现行的几种钢筋连接技术

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　　摘 要 钢筋连接技术是钢筋混凝土结构施工的关键技术，直接影响着工程质量，钢筋连接技术方法的选择与运用直接关系到施工进度的控制与施工质量的好坏。推广应用先进的钢筋连接技术，并对各类连接技术进行比较分析，从而分析得出合适的钢筋连接方法。这对于提高建筑工程质量、加快施工进度、保证施工安全、降低施工成本，具有十分重要的意义。
　　关键词 钢筋连接;方法;比较分析;机械连接 ;焊接
　　前言
　　近年来，国内各类高层建筑、大跨度建筑、桥梁、水工、核电等发展迅速，钢筋混凝土结构在建筑工程中的应用日益广泛，钢筋用量与日俱增，建筑钢筋的应用向大直径、密集布置、高强度方向发展，钢筋连接技术也得到了较好的发展。钢筋连接技术是钢筋混凝土结构施工的关键技术，直接影响着工程质量。因此，推广应用先进的钢筋连接技术，并对各类连接技术进行比较分析，对于提高建筑工程质量、加快施工进度、保证施工安全、降低施工成本，具有十分重要的意义。
　　1 研究现状
　　目前在建筑行业中，我国在钢筋混凝土结构施工中钢筋连接主要采用绑扎链接、机械连接、焊接连接。但是对于大直径粗钢筋绑扎连接目前用得比较少。钢筋机械连接技术的应用基本上解决了粗直径钢筋连接问题，尤其是自90年代后期起，机械连接开始广泛地被采用。目前国内外广泛应用的机械连接形式主要有套筒挤压连接、锥螺纹连接和直螺纹连接。套筒挤压连接施工速度慢、劳动强度大，但钢筋接头性能好;锥螺纹连接施工速度快、劳动强度小，但其接头抗拉强度只能达到钢筋母材强度的95%左右;而直螺纹连接不仅施工速度快、劳动强度低，而且接头质量能达到与钢筋母材等强[1]。
　　2 钢筋的连接特点
　　2.1 钢筋绑扎搭接
　　钢筋绑扎搭接的原理是，将两根钢筋按一定的规范要求搭接一定的长度，一般是在搭接处的多处用细钢丝将两根钢筋帮扎牢固，然后放入混凝土中。混凝土结构承受荷载时，其中一根钢筋的力通过钢筋与混凝土之间的黏结力传递给这附近的混凝土，同理，再由混凝土通过黏结力传递给另一根钢筋[2]。
　　2.2 钢筋的机械连接
　　目前国内外常用的机械连接方法有：挤压套筒接头、锥螺纹套筒接头、直螺纹套筒接头、熔融金属充填套筒接头、水泥灌浆充填套筒接头、受压钢筋端面平接头。
　　钢筋轴向挤压连接是采用挤压机的压膜，沿钢筋轴线冷挤压专用金属套筒，把插入套筒里的两根热轧带肋钢筋紧固成一体的机械连接方法。
　　钢筋径向挤压连接是将一个钢套筒套在两根带肋钢筋的端部，用超高压液压设备（挤压钳），沿钢套筒径向挤压钢套筒，在挤压钳挤压作用下，钢套筒产生塑性变形与钢筋紧密结合。
　　钢筋锥螺纹接头是利用锥螺纹能承受拉、压两种作用力及自锁性、密封性好的原理，将钢筋的连接段加工成锥螺纹，按规定的力矩值把钢筋连接成一体的接头。钢筋锥螺纹接头连接适用于工业与民用建筑及一般构筑物的混凝土结构中。
　　钢筋滚轧直螺纹连接是将钢筋端部用滚扎工艺加工成螺纹，并用相应具有内螺纹的连接套筒将两根钢筋相互连接。钢筋锥螺纹接头连接适用于工业与民用建筑及一般构筑物的混凝土结构中。
　　2.3 钢筋焊接
　　钢筋焊接连接是受力钢筋之间通过熔融金属直接传力。影响钢筋焊接质量的要素也比较多，如电压、气候、环境、施工条件和操作水对等，难以保证焊接质量。同时，焊接热量会影响钢筋质料，改动其力学功用。
　　钢筋闪光对焊是将两根钢筋安放成对接形式，利用焊接电流通过两根钢筋接触点产生的电阻热，使金属熔化，产生强烈飞溅、闪光，使钢筋端部产生塑性区及均匀的液体金属层，迅速施加顶锻力完成的一种压焊方法[3]。
　　钢筋电弧焊是以焊条作为一极，利用焊接电流通过产生的电弧焊进行焊接的一种熔焊方法。其具有轻便、灵活的特点，可用于平、立、横、仰全位置焊接，适应性强、应用范围广。
　　钢筋电渣压力焊是将两钢筋安放成竖向对接形式，利用焊接电流通过两钢筋间隙，在焊剂层下形成电弧过程和电渣过程，产生电弧热和电阻热，熔化钢筋，加压完成的一种压焊方法。电渣压力焊适用于现浇钢筋混凝土结构中竖向或斜向（倾斜度在4∶1范围内）钢筋的连接。
　　钢筋气压焊是采用氧-燃料气体火焰将两根钢筋对接处加热，使其达到一定的温度，加压完成的方法，为压焊的一种。常用的氧-燃料气体火焰为氧-乙炔火焰，即氧炔焰，热效率高，温度高。
　　3 钢筋连接方法的综合对比
　　3.1 钢筋机械连接与焊接连接的对比
　　根据施工实际应用情况，以Ф40mm、Ф32mm钢筋为例，对双面焊、单面焊、闪光对焊、直螺纹连接的钢筋损耗作对比计算。
　　双面焊连接损耗：钢筋接头采用搭接或帮条电弧焊时，应尽量做成双面焊缝，只有当不能做成双面焊缝时，才允许采用单面焊。接头双面焊缝的长度不应小于5d。采用双面焊时，Ф40mm钢筋有效长度减少0.2m为11.80m，Ф32mm钢筋有效长度减少0.16m为11.84m[4]。由此计算损耗：
　　Ф40mm：0.20m×9.865kg/m=1.97kg;Ф32mm：0.16m×6.313kg/m=1.01kg;损耗率为：
　　Ф40mm：1.97kg÷（12m×9.865）×%=1.67%;Ф32mm：1.01kg÷（12m×6.313）×%=1.33%
　　單面焊连接损耗：钢筋接头采用单面焊时，单面焊缝的长度不应小于10d。Ф40mm钢筋有效长度减少0.4m为11.60m，Ф32mm钢筋有效长度减少0.32m为11.68m。由此计算损耗：
　　Ф40mm：0.40m×9.865kg/m=3.95kg;Ф32mm：0.32m×6.313kg/m=2.02kg;损耗率为：Ф40mm：3.95kg÷（12m×9.865）×%=3.33%;Ф32mm：2.02kg÷（12m×6.313）×%=2.67%。 　　闪光对焊连接：无损耗。
　　直螺纹连接损耗：为保证施工质量，钢筋两端头需切除马蹄形或挠曲弯曲的变形部分，两端切除長度为3cm，定尺长12m的每根钢筋有效长度减少6cm后为11.94m，由此计算损耗：
　　Ф40mm：0.06m×9.865kg/m=0.59kg;Ф32mm：0.06m×6.313kg/m=0.38kg;损耗率为：
　　Ф40mm：0.59kg÷（12m×9.865）×%=0.5%;Ф32mm：0.38kg÷（12m×6.313）×%=0.5%。
　　钢筋损耗对比通过以上计算，四种钢筋连接方式的损耗各有不同，结论为闪光对焊损耗最小，其次为直螺纹连接，双面焊，单面焊损耗最大[5]。
　　3.2 钢筋机械连接内各种连接方式的对比
　　几种形式机械连接接头获得的螺纹精度及尺寸不同，接头质量也存在一定差异。具体分析如下表：
　　综上所述，可以看出，钢筋剥肋滚压直螺纹连接接头综合优势比较强，不仅接头连接强度高，质量稳定可靠，施工速度快，接头综合成本低，而且丝头制作简单，工人施工方便。与其他钢筋机械连接接头相比，具有如下特点：
　　（1）与套筒挤压连接接头相比，接头性能与挤压接头相当，但套筒耗钢量少，仅为挤压套筒重量的30%～40%，且劳动强度低、连接速度快，钢筋连接接头成本降低。
　　（2）与锥螺纹套筒连接接头相比，套筒重量相近，但连接强度高，质量容易保证，且扭矩值的大小对接头影响小，给现场施工带来方便。
　　（3）与镦粗直螺纹连接接头相比，操作工序少，设备投入费用少，钢筋连接附加成本低，对钢筋延性要求低。
　　（4）与直接滚压直螺纹连接接头相比，成型螺纹精度高，滚丝轮寿命长，等强度连接可靠性高[6]。
　　4 结束语
　　随着住宅产业、能源交通等基础设施建设的不断发展，粗直径钢筋的使用日益广泛，特别是HRB400级钢筋的应用日益增多，钢筋机械连接接头将向高质量、易施工、操作简单且价格低廉的方向发展。通过对钢筋的各种连接技术进行特点，并结合实际钢筋工程进行分析比较，比较结果显示，钢筋机械连接技术在各种钢筋连接技术中具有很大的优势，同时由于其施工快捷方便，特别是与搭接和焊接相比，不仅大大降低了施工成本，还具有操作简便、连接效率高和质量稳定等优点，已成为钢筋连接领域今后发展的方向。
　　参考文献
　　[1] 俞宾辉.建筑钢筋工程施工手册[M].济南：山东科学技术出版社，2004：5-6.
　　[2] 上官子昌.钢筋连接操作细节[M].北京：机械工业出版社，2011：56-57.
　　[3] 朱天立.钢筋工[M].北京：机械工业出版社，2011：12-13.
　　[4] 上官子昌.钢筋连接技术与方法[M].北京：化学工业出版社，2012：21-23.
　　[5] Yoshihiro Sakino，Yuji Sano.Application of laser peening without coating on steel welded joints[J].International Journal of Structural Integrity，2011，2（3）：332-344.
　　[6] 吴成材，王金平，尹松平，等.钢筋连接技术手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2005：6-9.
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