楊建生

0 引言

鋼筋連接方式有多種，通常的做法是采用搭接或者焊接。近年來(lái)建筑行業(yè)中為提高施工工藝、施工質(zhì)量和施工效率開(kāi)始推廣應(yīng)用機(jī)械連接技術(shù)進(jìn)行鋼筋連接;經(jīng)歷了錐螺紋連接、冷擠壓連接、鐓粗直螺紋連接、滾壓直螺紋連接幾個(gè)技術(shù)發(fā)展階段。剝肋滾壓直螺紋連接技術(shù)是眾多機(jī)械連接方式中最新形式的一種連接技術(shù)。與傳統(tǒng)方法相比較，該連接技術(shù)工藝簡(jiǎn)便、接頭強(qiáng)度高、連接速度快、應(yīng)用范圍廣、經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)越。與其他機(jī)械連接方法相比亦具有突出的優(yōu)勢(shì)，因其具有接頭質(zhì)量穩(wěn)定可靠，連接強(qiáng)度與套筒冷擠壓連接接頭相媲美，而且又具有錐螺紋接頭施工方便，連接速度快的特點(diǎn)，剝肋滾壓直螺紋連接技術(shù)的出現(xiàn)給鋼筋連接帶來(lái)了質(zhì)的飛躍，迅速成為建筑施工中鋼筋機(jī)械連接最為廣泛應(yīng)用的連接技術(shù)。

1 鋼筋剝肋滾壓直螺紋連接技術(shù)的特點(diǎn)

1)設(shè)備投入少，接頭成本低，鋼筋絲頭加工速度快，操作簡(jiǎn)單，普通工人經(jīng)過(guò)短時(shí)間培訓(xùn)后即可上崗操作。

2)鋼筋絲頭螺紋加工精度高、成型好，套筒與施工現(xiàn)場(chǎng)加工的鋼筋絲頭配合性好，保證了鋼筋的連接質(zhì)量。

3)接頭強(qiáng)度高，連接質(zhì)量穩(wěn)定可靠，可提前預(yù)制，廣泛應(yīng)用于要求充分發(fā)揮鋼筋強(qiáng)度，對(duì)接頭延性及抗疲勞性能要求高，低溫條件下施工的各種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

4)施工方便，質(zhì)量容易控制，對(duì)勞動(dòng)者素質(zhì)及檢測(cè)工具的依賴性明顯減少。

5)適用范圍廣，操作不受環(huán)境和氣溫的影響，無(wú)明火作業(yè)、不污染環(huán)境，有利于現(xiàn)場(chǎng)文明施工;可對(duì)16 mm～50 mm的Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)鋼筋實(shí)現(xiàn)水平、豎向及斜向等各種方向的連接，且接頭性能達(dá)到Ⅰ級(jí)接頭標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)鋼筋的等強(qiáng)度連接。

2 鋼筋剝肋滾壓直螺紋連接工藝原理

鋼筋滾壓直螺紋連接接頭有三種類型:直接滾壓螺紋，擠(碾)壓肋滾壓螺紋，剝肋滾壓螺紋。這三種形式連接接頭獲得的螺紋精度及尺寸不同，接頭質(zhì)量也存在一定差異;自從剝肋滾壓直螺紋連接技術(shù)推廣應(yīng)用后，前兩者在實(shí)際應(yīng)用中逐漸被淘汰。

2.1 剝肋滾壓直螺紋工藝方法

剝肋滾壓直螺紋的工藝方法是:首先利用滾絲機(jī)上滾絲頭前端同軸組合飛刀對(duì)鋼筋的縱、橫肋進(jìn)行切削，使鋼筋滾壓螺紋部分直徑及長(zhǎng)度達(dá)到直螺紋滾壓的要求，然后飛刀在控制機(jī)構(gòu)的作用下張開(kāi)，脫離切削，螺紋滾絲頭隨即跟進(jìn)滾壓螺紋;鋼筋端的螺紋加工在一臺(tái)設(shè)備上一次裝夾中完成兩道工序。其工藝流程如下:夾緊鋼筋→飛刀剝肋→定長(zhǎng)張刀→滾壓螺紋→反轉(zhuǎn)退回(同時(shí)飛刀收刀)。

2.2 剝肋滾壓直螺紋接頭強(qiáng)度

為了達(dá)到滾壓螺紋前鋼筋直徑尺寸一致的目的，采用先剝肋后滾壓的工藝方法。雖然剝肋后鋼筋母材直徑略為減小，材料有效面積約損失3%，對(duì)鋼筋強(qiáng)度有一定影響，但后道工序采用滾壓螺紋成型工藝，鋼筋端頭螺紋內(nèi)部發(fā)生塑性變形，金屬晶格產(chǎn)生滑移，產(chǎn)生冷作硬化現(xiàn)象，并且在滾絲輪滾壓的作用下，金屬纖維未被切斷，其力學(xué)性能大大超過(guò)母材本身的力學(xué)性能，抗拉強(qiáng)度可提高20%～30%。

由于冷作硬化層的存在，螺紋牙底硬度明顯增大，滾壓出的螺紋耐磨性有較大的提高，螺紋的疲勞強(qiáng)度可提高40%～60%;遠(yuǎn)遠(yuǎn)彌補(bǔ)了鋼筋母材被削弱帶來(lái)的影響，最終實(shí)現(xiàn)與鋼筋母材等強(qiáng)度連接的效果。

2.3 滾絲機(jī)常用的兩種滾絲輪調(diào)整機(jī)構(gòu)

鋼筋滾壓直螺紋連接技術(shù)的核心技術(shù)是滾絲機(jī)。為滿足現(xiàn)場(chǎng)施工需要，通常滾絲機(jī)的設(shè)計(jì)都具有:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作靈活、可靠耐用、體積緊湊、方便移動(dòng)等特點(diǎn)?，F(xiàn)對(duì)比兩種常用的滾絲輪調(diào)整裝置。

1)偏心軸調(diào)整滾絲輪裝置:是將偏心軸穿過(guò)滾絲輪內(nèi)孔，通過(guò)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)偏心軸，靠偏心量的大小來(lái)調(diào)節(jié)滾絲輪的位置，以達(dá)到加工不同鋼筋規(guī)格尺寸的目的。用偏心軸調(diào)整滾絲輪的滾絲頭，體積較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但受偏心量的限制。此結(jié)構(gòu)的設(shè)備隨著鋼筋規(guī)格范圍變化跨越大，要更換偏心軸固定盤或分幾種外徑尺寸的滾絲輪。如果要滾壓左旋螺紋，因螺旋升角的方向不同，必須更換滾絲頭，給操作帶來(lái)不便。

2)卡座式調(diào)整滾絲輪裝置:是將滾絲輪裝在圓形卡座上，沿滾絲頭主體徑向依靠調(diào)整環(huán)內(nèi)圈的阿基米德螺旋線與卡座的變化來(lái)調(diào)節(jié)其大小量，調(diào)節(jié)范圍區(qū)域?qū)?，可?6 mm調(diào)節(jié)至40 mm范圍。如果要滾壓左旋螺紋，只要將卡座向滾正絲時(shí)相反的方向旋轉(zhuǎn)適當(dāng)角度鎖緊，改變螺旋升角方向即可，不需要更換滾絲頭，為目前結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較合理的機(jī)型。

2.4 剝肋滾壓直螺紋牙型的主要參數(shù)

2.4.1 螺紋螺距

螺距的選擇決定滾壓量的大小。在確保接頭連接強(qiáng)度，綜合考慮連接速度、加工工藝性的前提下，為避免頻繁更換滾絲輪，延長(zhǎng)滾絲輪的使用壽命，滾壓直螺紋螺距沒(méi)有套用國(guó)家對(duì)粗、細(xì)牙螺紋所制定的螺距標(biāo)準(zhǔn)，而是通過(guò)對(duì)常用16 mm～40 mm直徑鋼筋螺紋連接強(qiáng)度的設(shè)計(jì)及實(shí)際應(yīng)用，將不同直徑鋼筋的螺距設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行合理優(yōu)化，如表1所示。

表1 滾壓直螺紋螺距 mm

2.4.2 螺紋牙型角

牙型角的選擇會(huì)影響到齒形的強(qiáng)度，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)普通螺紋的牙型角規(guī)定為60°。通常情況下，加工16 mm～40 mm的Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)鋼筋時(shí)，螺紋的牙型角設(shè)計(jì)基本采用60°標(biāo)準(zhǔn)牙型。但如遇到超強(qiáng)的鋼筋或大于40 mm以上的大直徑鋼筋，為提高滾絲輪的壽命，也有將牙型角設(shè)計(jì)為75°的。因?yàn)?5°牙型角的齒型在相同螺距下比60°牙型角的全齒要淺，相對(duì)來(lái)說(shuō)，滾壓量減小，滾壓塑性變形抗力亦小。也因全齒高減小，齒根增厚，螺紋的抗彎、剪強(qiáng)度提高，齒部不易折斷。由于75°牙型角齒形較淺，對(duì)鋼筋螺紋與連接套筒的配合精度要求高，否則配合受力面減少后，容易造成拉脫現(xiàn)象。

3 剝肋滾壓直螺紋接頭的連接及質(zhì)量控制

3.1 連接施工方法

根據(jù)鋼筋連接施工中螺紋連接的不同用途有如下連接方法:

1)標(biāo)準(zhǔn)型螺紋的套筒連接。

該連接適用于被連接鋼筋均可旋轉(zhuǎn)或其中之一可旋轉(zhuǎn)的情形;連接時(shí)先將套筒旋入其中一根鋼筋端頭螺紋，然后將另一連接鋼筋端頭螺紋旋入套筒，用扳手旋轉(zhuǎn)上部鋼筋至緊即可。

2)正反螺紋的套筒連接。

該連接適用于被連接鋼筋均不可轉(zhuǎn)動(dòng)的情形，連接時(shí)把帶有左右旋內(nèi)螺紋的套筒分別套在對(duì)應(yīng)的左右旋螺紋鋼筋的絲頭上，用扳手旋轉(zhuǎn)套筒，使兩根鋼筋同時(shí)旋入頂緊。

3)異徑型螺紋的套筒連接。

用于不同直徑的鋼筋連接，異徑型螺紋的套筒連接適用于以上兩種情形，施工方法相同。

3.2 剝肋滾壓直螺紋接頭的質(zhì)量檢驗(yàn)

滾壓直螺紋接頭性能檢驗(yàn)分為形式檢驗(yàn)和施工現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)兩類:套筒檢驗(yàn)為出廠檢驗(yàn)，鋼筋絲頭檢驗(yàn)為加工現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)。形式檢驗(yàn)包括單向拉伸、高應(yīng)變反復(fù)拉壓、大變形反復(fù)拉壓的強(qiáng)度、極限應(yīng)變和殘余變形的檢驗(yàn)。

3.2.1 鋼筋端頭螺紋加工質(zhì)量控制

在施工現(xiàn)場(chǎng)，鋼筋端頭螺紋加工質(zhì)量控制主要注意6個(gè)方面的問(wèn)題:

1)參加滾壓直螺紋接頭施工的人員必須進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，并經(jīng)考核合格后方可持證上崗。

2)鋼筋端面必須平整且大致與軸中心線垂直。

3)用外螺紋環(huán)規(guī)(通、止端)控制螺紋中徑的尺寸公差。

4)絲頭加工過(guò)程中應(yīng)經(jīng)常檢查絲牙長(zhǎng)度、絲牙牙型的飽滿度及完整絲扣圈數(shù)。

5)絲頭加工檢驗(yàn)完成后其端頭及時(shí)戴保護(hù)帽或旋入套筒，防止絲頭在搬運(yùn)和安裝施工過(guò)程中被損壞或被水泥漿污染。

6)套筒質(zhì)量由生產(chǎn)廠家控制并提供質(zhì)保書(shū)備案。

3.2.2 直螺紋接頭現(xiàn)場(chǎng)連接的質(zhì)量控制

鋼筋連接時(shí)質(zhì)量控制要注意4個(gè)方面:

1)連接鋼筋時(shí)，鋼筋規(guī)格和套筒的規(guī)格必須一致，鋼筋和套筒的絲扣必須干凈、完好無(wú)損。

2)連接鋼筋時(shí)應(yīng)對(duì)正軸線將鋼筋擰入連接套筒。

3)接頭連接完成后，應(yīng)使兩個(gè)絲頭在套筒中央位置互相頂緊，標(biāo)準(zhǔn)型套筒每端不得有一扣以上完整絲扣外露。

4)用力矩扳手按不同規(guī)格的力矩值逐一檢測(cè)。

4 結(jié)語(yǔ)

新技術(shù)、新工藝不斷推陳出新，鋼筋連接工藝亦是如此。隨著我國(guó)環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，鋼筋焊接在工程建設(shè)施工中的應(yīng)用受到越來(lái)越大的限制，鋼筋機(jī)械連接技術(shù)逐漸取而代之。工程應(yīng)用的實(shí)踐證明:鋼筋剝肋滾壓直螺紋連接技術(shù)因其獨(dú)具特色的技術(shù)特點(diǎn)，較好地解決了鋼筋等強(qiáng)度連接問(wèn)題，縮短了施工工期，降低了工程成本，提高了施工效率。有理由相信，時(shí)代在進(jìn)步，科技不斷發(fā)展，經(jīng)過(guò)不斷的摸索與實(shí)踐，將會(huì)有更先進(jìn)的施工連接技術(shù)與工藝為建筑工程所用。

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