建筑产业化相关钢筋加工技术研究进展

刘赫凯

（中冶建工集团有限公司，重庆 400048）

0 引言

改革开放三十多年来，建筑行业得到突飞猛进的发展，但是我们必须清醒地认识到，这种发展更多的是粗放式发展，我们还没有从根本上摆脱劳动密集型、生产粗放型的发展模式。“建筑产业现代化”被业界提出已有十几年，到目前为止还没有实质性突破，其根本原因是缺少科学技术的支撑，科学技术是第一生产力的作用没能得到体现。由此，建筑行业需要创新、可以创新的地方很多，而钢筋加工技术的革新是建筑产业现代化重要的方向之一。

1 钢筋加工技术现状

1.1 箍筋加工技术

建筑产业化强调以工业化生产方式建造住宅，以提高生产效率和整体质量，并有效降低能耗、节约资源、保护环境，从根本上改变传统建筑方式对资源能源的大量消耗及对环境带来的巨大影响。传统建筑用箍筋主要在施工现场制作，由于受现场条件的限制，主要依靠人力通过调直机、切断机、弯曲机等单机分散加工制作。这种加工方式存在机械化程度及生产效率低、劳动强度高、加工质量难以控制、材料损耗高、用工量大、占地面积大且不利于文明施工等诸多问题，严重制约了建筑施工现代化水平的提高。

1.2 钢筋锚固技术

钢筋与混凝土之间的粘结锚固性能是保证钢筋和混凝土共同工作的必要条件，因此必须保证钢筋有足够的锚固长度。但由于结构尺寸限制，直钢筋所需锚固长度通常很难满足，现阶段主要加工方式是通过在钢筋端部采用弯钩并保证足够弯后平直段实现钢筋锚固。传统弯钩锚固形式虽具有制作简便、成本较低的优势，但因弯折段钢筋与平直钢筋相互干扰，造成钢筋绑扎困难，而且加大了混凝土的浇筑、振捣作业的施工难度，很难保证节点位置混凝土施工质量。

2 新型钢筋加工技术研究

2.1 焊接箍筋技术

针对传统钢筋加工中存在的问题，研究人员展开了大量研究。李智能等[1]在大量研究的基础上提出利用电阻压接焊工艺生产焊接网片箍筋，并申请了《混凝土结构用焊接网片箍筋》等一系列专利。该方法不仅可节约钢筋弯钩锚固部分，还可节约复合箍筋重复段，可节约超过20%的箍筋用量，同时具有焊接速度快、操作技术要求低等优势。2014年重庆市将该技术列为地方规范。焊接网片箍筋施工工法于2015年被列为国家级工法，在重庆市部分工程中应用焊接箍筋技术取得了良好的经济和社会效益。但现阶段各加工设备机械化程度低，仍需要靠人力衔接，箍筋的加工速度难以满足大型工程的需要。

赵红学等[2]研制开发了一款焊接封闭箍筋生产设备，采用自动流水线作业，减少人员操作，提高了生产效率和成品质量。但由于采用闪光对焊工艺，使其最大焊接速度受到影响，同时由于机构设置使其最小焊接尺寸受到影响，无法焊接尺寸小于200mm的箍筋，因此该生产设备仍无法满足连续大批量的生产，无法满足产业化生产的需要。

因此有必要利用先进的生产工艺，开发一款集成高效的焊接箍筋生产技术，将焊接箍筋分散工序，集成变为标准化生产，改变现有分散加工落后面貌，实现箍筋专业化、规模化加工生产与施工，提高加工质量和效率，为实施降耗增效、节能环保的国家可持续发展的建筑产业化战略提供技术支撑。

2.2 钢筋机械锚固技术

为了解决弯钩锚固钢筋引起的节点位置钢筋拥堵问题，国内外学者针对钢筋端部机械锚固性能展开了大量研究，主要包括钢筋锚固板[3]、扩大套头[4]和冷镦镦头[5]等形式。研究结果表明端部机械锚固钢筋表现出了优异的锚固性能，可有效替代传统弯钩锚固形式。但现有锚固板或扩大套头成本较高，不适用于普通民用工程，而普通冷镦镦头对于大直径高强度钢筋来说，所需液压设备体积过大，设备成本较高。因此有必要研发一种机械锚固技术，既可满足钢筋锚固的规范要求，又可缓解混凝土结构节点钢筋拥堵问题，同时具有相对低廉的价格，适用于普通混凝土建筑中。

2.3 钢筋镦锚技术

钢筋镦锚技术是将钢筋端部通过电阻加热到一定温度后施加锻压力，在钢筋端部形成一体化的扩大镦头。依靠锚固长度范围内钢筋与混凝土的粘结作用和镦粗头承压面的承压作业共同承担钢筋规定的锚固力，实现钢筋的机械锚固作用。采用镦锚方法可减少钢筋锚固长度40%以上，在框架节点中应用，可节约锚固用钢材60%以上。由于钢筋镦锚成型技术具有端头锚固刚度大、变形性能好、安装施工方便等优点，避免了钢筋密集拥堵导致的钢筋设置和绑扎困难的问题，并可改善节点受力性能和提高混凝土的浇筑质量，必将受到广大工程技术人员的广泛欢迎。

钢筋镦头锚固可应用于现浇结构和预制PC构件中，同时其应用也不仅局限于房屋建筑工程，还可在桥梁、水利水电、核电站、地铁等大型工程中应用，为工程建设提供了一种可靠、方便、经济的锚固技术，具有广阔的市场和应用前景以及重要的社会和经济价值。

3 自动化加工设备

3.1 箍筋数控加工设备

现有数控自动箍筋设备大都采用单头弯折机构和电机控制系统。该方式优点在于控制系统简便、精度控制效果较好，但缺点在于加工效率不高，对于大尺寸箍筋容易发生箍筋扭转的情况。另一种数控弯箍设备是五机头数控弯箍机，该设备可实现多根钢筋同时加工，使生产效率明显提高，并可有效避免单头弯折机构中箍筋扭转的问题，但五机头弯箍机弯折机构相对复杂，故障率高。

针对焊接箍筋技术，笔者所在公司自主研发了具有自主知识产权的焊接箍筋自动化焊接加工设备（图1、图2），可完成焊接格网箍筋和剪力墙箍筋的自动焊接，实现自动上料、自动焊接、自动收捡，达到生产质量可靠、生产效率高、成本投入少、节省劳动力的目的。

图1 复合箍筋自动焊接机

图2 剪力墙箍筋自动焊接机

3.2 钢筋镦粗机

笔者所在公司根据钢筋加热镦粗工艺自主研发的钢筋镦粗机（图3），可以将直径在14～32mm的钢筋在30～60s镦粗成型，形成的扩大镦粗头、钢筋镦粗头与钢筋一体成型，加工参数均由机器控制，加工速度快、质量和性能稳定可靠。

图3 钢筋镦粗专用设备

4 结语

目前，焊接箍筋和钢筋镦锚技术已在重庆市部分工程中得到应用，经济效益和社会效益显著。随着制作工艺和加工设备的进一步改进和完善，重庆市建筑工程领域已准备大规模应用这两项技术，进而向全国推广应用，以推进建筑产业化的发展。