張 峰

（中鐵十四局集團(tuán)第二工程有限公司，山東 泰安 271000）

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，各類(lèi)建筑工程大量建造，相關(guān)技術(shù)持續(xù)進(jìn)步，鋼筋連接技術(shù)也獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展。當(dāng)前在建筑施工現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)中各類(lèi)豎向、斜向鋼筋的連接或接長(zhǎng)施工傾向于以豎向鋼筋電渣壓力焊技術(shù)取代傳統(tǒng)搭接綁扎和手工電弧焊技術(shù)。與傳統(tǒng)的搭接綁扎和手工電弧焊技術(shù)相比，豎向鋼筋電渣壓力焊技術(shù)既能夠保障工程質(zhì)量，又降低了成本與人力，有效提高了施工效率，優(yōu)勢(shì)明顯。因此在工程應(yīng)用中逐漸推廣開(kāi)來(lái)，為建筑工程施工技術(shù)帶來(lái)革新發(fā)展。

1 豎向鋼筋電渣壓力焊的優(yōu)勢(shì)

1.1 焊接質(zhì)量可靠

豎向鋼筋電渣壓力焊通過(guò)四個(gè)過(guò)程完成焊接：引弧、電弧、電渣、頂壓。將豎向放置的兩條鋼筋進(jìn)行對(duì)接，焊接電流通過(guò)兩條鋼筋的中央縫隙，在焊劑層下形成電弧與電渣，產(chǎn)生電弧熱與電阻熱，熔融鋼筋，再加壓將鋼筋熔融位置壓成整體。從焊接原理上來(lái)講，豎向鋼筋電渣壓力焊的焊接質(zhì)量是極為可靠的。

1.2 利于鋼筋保護(hù)

豎向鋼筋電渣壓力焊適于混凝土施工，鋼筋接頭位置可以得到混凝土的充分保護(hù)。鋼筋混凝土工程中，鋼筋焊接的質(zhì)量會(huì)影響后續(xù)工程質(zhì)量，對(duì)模板和混凝土施工質(zhì)量影響較大。采用手工電弧焊焊接時(shí)，無(wú)論是將接頭搭接還是綁扎，接頭處鋼筋重疊還是預(yù)彎，接頭處的混凝土保護(hù)層都很難達(dá)到規(guī)范的厚度要求。因保護(hù)層厚度不足，導(dǎo)致鋼筋接頭易在混凝土碳化后暴露于空氣中，提前銹蝕，成為工程質(zhì)量隱患。而豎向鋼筋電渣壓力焊能夠解決這一問(wèn)題。接頭處鋼筋交疊較少，無(wú)變形，基本上處于同一軸線垂直狀態(tài)，接頭位置也很光滑?；炷梁穸扰c其他位置相差無(wú)幾，不會(huì)形成薄弱點(diǎn)，減少安全隱患，提高了整個(gè)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。

1.3 提高效率、降低成本

豎向鋼筋電渣壓力焊的技術(shù)成果能夠節(jié)省大量資源?？梢怨?jié)約鋼材，帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)過(guò)焊接實(shí)驗(yàn)表明，將φ20 的鋼接頭焊接起來(lái)，與一般的手工電弧焊接頭相對(duì)比，電弧焊技術(shù)完成單個(gè)接頭需10 min 左右，而采用同樣功率的電焊機(jī)以電渣壓力焊完成單個(gè)接頭耗時(shí)僅為15 s 左右，并且耗電量為電弧焊的1/8。豎向鋼筋電渣壓力焊每焊接1000個(gè)接頭可節(jié)省鋼材500 kg。因焊接速度較快，施工進(jìn)度大大提前。常規(guī)情況下，由兩位焊工帶兩位輔助工人施工，每天工作可完成鋼筋接頭150 個(gè)。施工條件得以改善，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低。這一技術(shù)不僅有利于工程施工，也有利于環(huán)境保護(hù)，提高了建筑施工鋼筋連接的水平，提高鋼筋混凝土施工質(zhì)量，獲得良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，值得全面推廣。

2 豎向鋼筋電渣壓力焊的工藝過(guò)程

2.1 基本原理

豎向鋼筋電渣壓力焊是借助豎向鋼筋的端頭之間產(chǎn)生的電弧，熔化焊劑，在2 000 ℃以上的高溫下，獲得熔渣，將端頭均勻熔化，再進(jìn)行擠壓，最終形成焊接頭。接通焊機(jī)電路后，在被焊鋼筋的端頭產(chǎn)生了電弧，周?chē)竸┡c端頭一起熔化，形成渣池，溫度在2 000 ℃左右，此時(shí)把上部的鋼筋向下與下部鋼筋接觸，上下鋼筋端部熔化位置形成熱塑性狀態(tài)，再讓上部鋼筋迅速下落擠壓渣池，讓熔渣和液態(tài)金屬形成接頭，出現(xiàn)一圈略有突出的、光亮的焊包。

2.2 焊接設(shè)備

豎向鋼筋電渣壓力焊設(shè)備包含：焊接機(jī)頭、焊接電流、電控箱和焊劑補(bǔ)充盒。

（1）焊接電源。豎向鋼筋電渣壓力焊電源多為交流弧焊機(jī)，焊機(jī)容量根據(jù)鋼筋直徑來(lái)選擇。一臺(tái)焊接電源可以讓多個(gè)焊接機(jī)頭交替使用，電纜和機(jī)頭以插接式方法相連接，獲得更高的施工效率?？蛰d電壓須超過(guò)75 V，以便焊機(jī)引弧。

（2）焊接夾具。由以下裝置組成：變速齒輪箱、手柄、升降螺桿、夾具、緊固裝置、雙導(dǎo)柱等。夾具可沿著雙導(dǎo)柱滑動(dòng)，利用升降螺桿的螺母自鎖定夾緊鋼筋定位。夾具的定位精度很高，卡住鋼筋之后不用調(diào)整上下鋼筋對(duì)重。焊接接頭利用梯形螺紋傳動(dòng)與單柱導(dǎo)向，也取得了較好的效果。焊接頭可以采用手動(dòng)控制，也可以自動(dòng)控制。

（3）控制箱。通過(guò)電渣壓力焊接操作，控制弧焊電源的通斷。控制箱面板上集成了電源開(kāi)關(guān)、電壓表、信號(hào)燈、電鈴等設(shè)備，部分控制箱刻制焊接參數(shù)表供操作人員參考。

2.3 焊接材料

豎向鋼筋電渣壓力焊常用焊劑為HJ431，可直流、交流使用，錳、硅含量較高，含氟較少，適用于焊接低碳鋼鋼筋或者低合金鋼鋼筋，與之性能類(lèi)似的焊劑還有HJ350、HJ430、HJ433 等。

2.4 焊接流程

（1）豎向鋼筋固定。接好焊機(jī)的二次電纜線與控制電纜線，確保焊機(jī)處于正常狀態(tài)下。根據(jù)焊接的鋼筋直徑調(diào)整好焊機(jī)電流。控制到所需數(shù)值后，安裝焊接夾具，用夾具夾緊鋼筋。固定下方鋼筋，夾具下鉗口夾好下方鋼筋。下方鋼筋的端頭伸出鉗口8 cm，上鉗口調(diào)整到距離交接位置1.5 cm 處，把上方鋼筋?yuàn)A在鉗口上，調(diào)準(zhǔn)動(dòng)夾頭起始位置，讓上下鋼筋的中心軸對(duì)準(zhǔn)，焊接位置處于同軸狀態(tài)，夾緊鋼筋。（2）焊劑盒安裝。焊劑須事先烘烤2 h，保證在焊接過(guò)程中可快速熔融操作。安裝焊劑盒地步承臺(tái)，纏上石棉繩，裝好焊劑盒，在焊劑盒內(nèi)裝滿焊劑。安裝焊劑盒過(guò)程中，焊接口要處于焊劑盒中間，石棉繩纏繞要緊密?chē)?yán)實(shí)，避免出現(xiàn)焊劑泄露問(wèn)題。焊機(jī)補(bǔ)充盒位置，盒為圓形，兩個(gè)半圓鐵皮組合而成，內(nèi)徑在100 mm 左右，與焊接鋼筋直徑匹配。焊劑盒要和焊接機(jī)頭分開(kāi)。焊接完成后，拆下焊接機(jī)頭，待焊接頭保溫后再拆下焊劑盒。如果是環(huán)境溫度比較低的情況下，保溫可以避免鋼筋接頭位置發(fā)生冷淬。焊劑選擇多選用HJ431 型，可隔絕空氣并保溫，能夠穩(wěn)定電弧，補(bǔ)充熔渣，完成脫氧和添加元素，讓焊縫金屬合金化。（3）開(kāi)始焊接。焊鉗要加載施焊的鋼筋上。接通焊機(jī)電源。鋼筋端頭打火之后，把上方鋼筋先提高3 mm 左右，在下方鋼筋端頭上引燃電弧，電弧周?chē)暮竸┛商岣? mm 左右，上下鋼筋表面引燃電弧，電弧周?chē)鷷?huì)熔化形成兩個(gè)小孔洞?？刂坪竸╇妷?，讓電壓穩(wěn)定在35～45 V 區(qū)間。焊劑持續(xù)熔化形成足夠深度的渣池，讓鋼筋熔化。上方鋼筋向下移動(dòng)。此時(shí)保持電弧電壓在22～27 V 區(qū)間內(nèi)。豎向鋼筋電渣壓力焊的焊接參數(shù)設(shè)置如表1 所示。

（4）端面相接。時(shí)刻觀察儀表上的指示燈。指示燈熄滅時(shí)，迅速搖絲桿手柄將上部鋼筋送下。鋼筋和夾具的自重就可以讓上部鋼筋下落，稍微用力即可以滿足上部鋼筋下壓的壓力要求。頂壓未完成后不要馬上松開(kāi)夾具，要穩(wěn)定持桿8 s 左右，待焊接縫完全凝固之后再松手，避免出現(xiàn)焊縫凝固之前夾具回彈導(dǎo)致焊縫開(kāi)裂的問(wèn)題。（5）完成焊接。保溫25 s 左右，打開(kāi)焊劑盒，去除焊劑。拆除焊劑盒、夾具和石棉繩。將焊渣殼去除，露出光滑的焊接接口，完成單個(gè)端面焊接。及時(shí)對(duì)接頭進(jìn)行外觀檢查，對(duì)于有問(wèn)題的接頭，要馬上切除重新焊接。

3 電渣壓力焊易產(chǎn)生問(wèn)題及控制措施

3.1 焊劑選擇

購(gòu)買(mǎi)焊劑應(yīng)選定合格廠家，焊劑帶有合格證，重點(diǎn)物化性能檢驗(yàn)報(bào)告，方可進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。了解焊劑說(shuō)明，按需求編號(hào)存檔，作為焊劑質(zhì)量保障留存材料。豎向鋼筋電渣壓力焊使用的焊劑要確保干燥，才能發(fā)揮其性能。焊劑在使用前要烘烤，施工中未燒結(jié)的焊劑可以在清除雜質(zhì)后與新焊劑混合使用。散落在地面的焊劑因?yàn)橥庥^變化，很容易受潮，也應(yīng)烘烤后使用。對(duì)于沒(méi)有烘干的，含水量過(guò)高的或者出廠較久的焊劑，均不可使用。

3.2 避免焊包不均勻

鋼筋端頭的焊接位置應(yīng)保持平整，如果端頭過(guò)于傾斜或者毛槎過(guò)大，都會(huì)導(dǎo)致熔融量不足。頂壓過(guò)程中，熔化的金屬在接頭四周分布開(kāi)來(lái)，如果鋼筋端頭不平，熔融金屬的分布就會(huì)不均勻；用鋼絲球引弧時(shí)，鋼絲球的擺放也會(huì)偏斜。回收焊劑的雜物要完全清除，焊劑保持干燥，焊劑裝填確保均勻不泄露。上接鋼筋保持與地面垂直，不能搖搖晃晃或者偏斜。

3.3 防止鋼筋偏心

焊接過(guò)程中，鋼筋端部要上下同軸，保持順直。夾具調(diào)整完成后，夾緊上下鋼筋，鋼筋中心軸不能偏移。焊接后要保持一定時(shí)間才能放松夾具，不能馬上放松，否則焊接頭部分還處于高溫，未冷卻凝固，鋼筋容易傾斜偏移。

（1）防止咬邊。如果出現(xiàn)咬邊問(wèn)題，一般為過(guò)操作所致。在焊接過(guò)程中，將鋼筋端部順直后，可以適當(dāng)縮短焊接時(shí)間，及時(shí)停止焊接，此時(shí)適當(dāng)加大上部鋼筋下壓的力度，能夠避免咬邊的問(wèn)題出現(xiàn)。

（2）防止氣孔未焊合。首先，使用的焊劑必須干燥，在焊接過(guò)程中不能有水汽進(jìn)入焊接點(diǎn)，否則大量氣體融入到渣池中，會(huì)導(dǎo)致焊接位置出現(xiàn)氣孔。在焊接之前，先清除鋼筋端頭的鐵銹，延長(zhǎng)焊接時(shí)間或者加大焊接電流。調(diào)整好其中一個(gè)或幾個(gè)參數(shù)，可以確保焊接點(diǎn)無(wú)氣孔。每個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)基本存在的問(wèn)題類(lèi)似。在出現(xiàn)一個(gè)氣孔問(wèn)題后馬上進(jìn)行焊機(jī)參數(shù)調(diào)整，后續(xù)可減少氣孔問(wèn)題。

（3）防止焊接接頭斷裂。不僅要防止焊劑中的水分，同樣要防止環(huán)境中的水分。禁止在雨天或者濕度過(guò)高的天氣進(jìn)行焊接施工。樓板混凝土養(yǎng)護(hù)用水不要淋到剛焊接完畢的鋼筋接頭位置上。部分焊接接頭問(wèn)題出現(xiàn)也在于焊接之前未能檢查接口情況，接口存在雜質(zhì)或者形狀怪異，都會(huì)導(dǎo)致熔融不完全，焊劑敷設(shè)不均勻，帶來(lái)質(zhì)量隱患。

（4）虛焊成型不良問(wèn)題的改善。虛焊問(wèn)題的出現(xiàn)一般是由于操作不到位導(dǎo)致的。如果發(fā)現(xiàn)存在虛焊，須調(diào)整焊機(jī)數(shù)據(jù)，增大電流，增加焊接時(shí)間，去除鋼筋表面的鐵銹、油污、雜質(zhì)、水汽等。

（5）獲取試件。焊接完成后的接頭要按照檢驗(yàn)批次進(jìn)行質(zhì)檢驗(yàn)收。質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)包括外觀和性能檢驗(yàn)。性能檢驗(yàn)主要是檢驗(yàn)其力學(xué)性能，在接頭外觀檢查完畢后，現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)選取試件檢驗(yàn)其力學(xué)性能。外觀和力學(xué)性能檢驗(yàn)合格后才能進(jìn)行后續(xù)施工。

根據(jù)以上施工易出現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)豎向鋼筋電渣壓力焊的質(zhì)量可靠性展開(kāi)實(shí)驗(yàn)。技術(shù)人員分別用不同鋼種和不同直徑的鋼筋進(jìn)行了試驗(yàn)焊接。一方面強(qiáng)化操作技能，一方面檢查該技術(shù)的效能。繼續(xù)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地驗(yàn)證，施工焊接完成后的接頭位置表明，鋼筋接頭的受力情況和設(shè)計(jì)計(jì)算中的理論值非常接近。并且手工電弧焊接頭位置總是出現(xiàn)鋼筋的軸線向不同方向偏離的問(wèn)題，即使預(yù)處理后的接頭也會(huì)出現(xiàn)搭接不標(biāo)準(zhǔn)的情況。豎向鋼筋電渣壓力焊的接頭可以通過(guò)夾具輕松保持上下鋼筋同軸線，接頭的質(zhì)量也非常安全牢固，豎向鋼筋電渣壓力焊的試件質(zhì)量與施工地點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)的接頭質(zhì)量可保持一致。并且焊接過(guò)程中，設(shè)備穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)虛焊假焊，坑坑洼洼等問(wèn)題。焊接完成后的鋼筋受力狀態(tài)穩(wěn)定，焊接位置力學(xué)性能接近理論計(jì)算值。在高層建筑施工過(guò)程中，可推廣該焊接技術(shù)。

4 電渣壓力焊焊接施工安全保障措施

焊接施工人員須經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，在現(xiàn)場(chǎng)完成技術(shù)交底，配備焊接專(zhuān)用的勞動(dòng)保護(hù)產(chǎn)品，包括絕緣鞋和手套等，保持全身服裝用具干燥，避免出現(xiàn)觸電事故。在潮濕的位置作業(yè)，要在腳下墊干燥的絕緣物品隔絕潮濕，如干燥的木板、橡膠板等。高溫天氣下的焊接施工，在現(xiàn)場(chǎng)要做好防暑降溫工作，避免長(zhǎng)時(shí)間在陽(yáng)光下工作造成身體損傷。焊接設(shè)備的電源、控制器等各種設(shè)備的外殼都必須固定接好接地線或者零線，露天放置的焊劑必須用防雨布遮蓋。電源、電纜、控制電纜的聯(lián)結(jié)要多次檢查，確保聯(lián)結(jié)正確。焊接電纜上要有絕緣措施，絕緣設(shè)備完整。對(duì)于絕緣性能不良的電纜，絕緣設(shè)施有破損的電纜，必須禁止使用。電源線的截面積必須大于25 mm2。二次線上電壓壓降小于4 V。用于豎向鋼筋電渣壓力焊操作的工作臺(tái)，腳手架必須確保牢固可靠，適宜操作，保證施工人員安全。完成施工后，施工人員保管好焊機(jī)、電源箱、電纜等物品，避免設(shè)備丟失、損壞。檢查是否存在安全隱患。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，豎向鋼筋電渣壓力焊的優(yōu)勢(shì)明顯，操作簡(jiǎn)單，節(jié)省資源，具備良好的實(shí)用性，在建筑工程中的使用逐漸廣泛起來(lái)。根據(jù)部分工程的測(cè)算，豎向鋼筋電渣壓力焊能夠?yàn)? 000 個(gè)接頭的焊接需求節(jié)省將近20 000 元費(fèi)用，可見(jiàn)該技術(shù)的綜合效益良好。特別是在當(dāng)前高層框架結(jié)構(gòu)建筑越來(lái)越多的條件下，豎向鋼筋電渣壓力焊技術(shù)值得大力推行，廣泛應(yīng)用，發(fā)揮效能，為企業(yè)帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。