国内钢筋连接(机械连接)技术的现状

彭兴强

摘要： 我国目前采用机械接头已经是成熟的做法，并有新的《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ 107- 2003可以遵循应用， 接头分为三个等级，其中I级的接头抗拉强度不小于被连接钢 筋实际抗拉强度或l.1倍钢筋抗拉强度标准值，并具有高延性及反复拉压性能。现在推广应用制作方便和成本较低的“滚轧直螺纹接头”。机械接头操作方便，不受气候影响，容易保证接头质量。

关键词：国内钢筋、机械链接、技术现状

搭接接头是国内外从采用钢筋混凝土结构以来，传统而可靠的钢筋连接方法，但是当钢筋直径较大时搭接长度较长，用材不经济。

在施工现场进行焊接，接头质量不容易保证。因为：现在 熟练的具有台格水平的焊工缺乏;焊接质量受气候影响较大， 寒冷地區冬天焊接冷却快易发脆，南方雨水多，在焊接过程中突然下雨冷却也快，易发脆;钢筋的可焊性是保证焊接质量基本要求，但现在各地钢筋质量并不足都稳定.有的地方甚至采用伪劣产品。因此.框架梁、柱的纵向钢筋不主张采用焊接接头。同时，《高规》规定，梁、柱的纵筋不应与箍筋、拉筋及预埋件等焊接。

一、国内钢筋连接（机械连接）技术

我国粗钢筋机械连接技术是八十年代中后期才发展起来的，随着套筒冷挤压开发应用，近年来，钢筋机械连接发展较快，相继开发出锥螺纹、镦粗直螺纹、剥肋滚压直螺纹、挤压肋滚压直螺纹、辗压肋滚压直螺纹连接技术，取得可喜的成 果，对推动我国建筑业的发展和技术提高起到很大推动作用。

上述几种钢筋机械连接技术，虽然各自都具有一定优点，但是，各自在不同程度上也存在着一些不足之处，如套筒冷挤压连接技术是用高压油泵作动力源，通过挤压机将连接套筒沿径向挤压，使套筒产生塑性变形，与钢筋相互咬合，形成一个整体来传递力的。由于设备笨重，工人劳动强度大，设备保养不好易产生漏油污染钢筋，影响效力正常发 挥，给使用维修带来不便，连接速度不如螺纹连接;

锥螺纹连接技术是用锥螺纹套丝机将钢筋端头先加工成 锥螺纹，然后把带锥螺纹的套筒与待对接钢筋连接在一起。钢筋与套筒连接时必须施加一定的拧紧力矩才能保证连接质量， 若工人一时疏忽拧不紧，钢筋受力后易产生滑脱，锥螺纹底径小于钢筋母材基圆直径，接头强度会被削弱，影响接头性能， 虽然锥螺纹连接对中性好，但对钢筋要求较严，钢筋不能弯曲或有马蹄形切口，否则易产生丝扣不全，给连接质量留下隐 患。所以，现场管理应要求较严;

镦粗直螺纹连接技术是先将钢筋的马蹄形端头切掉，再用钢筋镦头机将钢筋端头镦粗，用直螺纹套丝机将其切削成直螺纹，通过直螺纹套筒将待对接的钢筋连接在一起。镦粗直螺纹连接不仅工序繁锁，镦粗后的钢筋头部金相组织发生变化，不经回火处理，会产生应力集中，延性降低，对改善接头受力是不利的;

滚压直螺纹连接技术是用直螺纹滚压机把钢筋端部滚压成直螺纹，然后用直螺纹套筒将两根待对接的钢筋连在一起。由于钢筋端部经滚压成形，钢筋材质经冷作处理，螺纹及钢筋强度都有所提高，弥补了螺纹底径小于钢筋母材基圆直径对强度削弱带来的影响，实现了钢筋等强度连接。该项技术的特点是加工工序少、连接强度高、施工方便等优点，由于钢筋本身轧制公差较大，丝头加工质量控制难度大，滚丝轮受力条件恶 劣、工作寿命低;剥肋滚轧直螺纹连接技术是为克服滚压直螺纹连接技术的缺陷而出现的连接技术，此项技术克服了上述几项连接技术的不足而得到广泛的应用.

二、钢筋剥肋滚轧直螺纹连接技术

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，III级和III级以上的钢筋应用日趋广泛，钢筋直径和密度也越来越大，大规格直径钢筋的连接方式，成为建筑结构设计和施工的关键因素，并直接影响到工程质量、施工速度、经济效益和施工安全性。

传统的钢筋连接方式如搭接、焊接等连接方式，无论从连接质量、效率还是可操作性均不能满足建筑业迅速发展的需求。搭接的连接方式已不能用于大规格钢筋的连接，再加上焊接有很多不足之处，（如钢材材质不稳定、可焊性差等情况;电源不稳定或焊工水平较差的情况;工期紧、电容量不够的情况;以及风雨寒冷等气候影响;还有防火要求高的场所的施工方案;水平钢筋的现场连接的质量和速度。）焊接质量均无法保证。钢筋机械连接能避开上述种种困难，显示出明显得优势。80 年代末期，通过引进国外先进的机械连接技术，再加上我国一些科研院所的相关专家的不断努力，我国钢筋机械连接技术得以发展迅速。机械连接经历了套筒冷挤压、锥螺纹，镦粗直螺纹直到目前滚轧直螺纹等不同的发展阶段，技术不断成熟稳定，成本也不断降低。

钢筋机械连接的优点有以下几个方面：1、强度高，质量稳定可 靠;2、操作简单，施工速度快;3、适用范围广，适用于各种方位及同、异径钢筋的连接;4、不受钢筋的化学成分、人为因素、气候、电力等诸多因素的影响;5、无污染，符合环保要求、无明火操作施工安全可靠。

根据《钢筋机械连接通用技术规程JGJ107-2003》的规定，钢筋机械连接根据性能可分为I、II二个等级。I级接头以钢筋抗拉强度标准值ftk作为强度检验指标，II级接头以钢筋屈服强度fyk的1.35倍作为强度检验指标。上述分类说明，同为钢筋机械连接，性能等级却有很大差别，应用范围也不同。

北京硕发科技有限公司于2001年初开发成功剥肋滚轧直螺纹钢筋机械连接技术，该技术在施工现场只需要一台滚丝机即可完成钢筋端部的螺纹加工，大大提高了施工效率，且通过对钢筋端部滚轧强化，从而保证接头性能等级达到或超过I级要求。

剥肋滚轧直螺纹钢筋机械连接技术是将钢筋肋进行切削处理后，使钢筋滚丝前的直径达到一致，然后进行滚轧直螺纹，通过对现有II、III级钢筋进行型式检验以及大量工程实践，接头性能等级达到了《钢筋机械连接通用技术规程JGJ107-2003》I级的性能要求，并且满足《镦粗直螺纹钢筋接头JG/T3057-1999》中SA级的所有性能要求。滚轧直螺纹钢筋机械连接技术适用于Ø16-Ø40直径的II、III级钢筋的同异直径的连接以及各种钢筋转动不方便的场合。

滚轧直螺纹钢筋机械连接专用设备集剥肋和滚丝与一体，性能优良、方便操作，螺纹精度高，滚丝轮寿命长，具有很好的推广前景！

（一）制作工艺

滚轧直螺纹钢筋机械连接技术分为三个步骤： 1、钢筋下料，并平头（如图1所示）

2、滚轧直螺纹

3、利用连接套筒对接钢筋

钢筋端部滚丝设备能自动实现：自动对中、剥肋、滚丝等工序，加工每个钢筋丝头所需时间为40秒左右，操作简单，设备轻便灵活，便于运输和现场作业，可适用于Ø16-Ø40直径的钢筋，能严格保持丝头直径和螺纹精度的稳定性，保证与套筒的良好配合和互换性;连接套筒在加工厂按照设计规格和设计精度预制，根据批号装箱。施工现场只需要普通工人利用普通管钳拧紧即可。

（二）滚轧直螺纹钢筋接头的优点

1、接头强度高：根据钢材冷作硬化的原理，钢筋上滚轧出的直螺纹强度大幅提高，从而使直螺纹接头的抗拉强度高于钢筋母材的抗拉强度。

2、性能稳定：接头强度不受扭紧力矩的影响，丝扣松动或少拧几扣均不会明显影响接头的强度，并且连接过程不受工人素质的影响，所以性能稳定。

3、连接速度快：因为采用场外预制，现场装配连接的方式进行， 所以，预制好丝头的钢筋可以在钢筋堆放场大量预制储备。工期较紧的时候，只需在施工现场增加装配工人即可。

4、应用范围广：在应用范围上基本上没有任何限制，更适用于弯折钢筋、固定钢筋、钢筋笼等钢筋不能转动的场合。

5、便于管理：不会出现套筒和钢筋不匹配的现象，检验也比较方便。操作简单，普通工人经过几个小时的学习即可成为熟练工。

6、经济效益、社会效益显著：缩短施工周期，提高工程质量，降低能源消耗，利于环境保护，减少设备投资，附加成本较低，具有明显的经济效益和社会效益！

7、劳动强度低：加工一个丝头只需要一步工序在一台专用滚丝机上即可完成。

（三）接头性能

通过对不同直径的II、III级钢筋进行型式检验，全部可以达到《钢筋机械连接通用技术规程JGJ107-2003》中I级接头所有性能指标， 实际上试件均断于母材，达到于钢筋母材等强。图2为接头断于母材的照片。

（II级钢：屈服强度335Mpa，极限强度490Mpa;III级钢：屈服强度400Mpa，极限强度570Mpa）

（四）接头类型

滚轧直螺纹钢筋接头应用范围广泛，根据各种应用场合，设计出不同的钢筋接头类型。下面分类说明，参见图3钢筋接头类型示意图。套筒材料采用45#优质炭素结构钢，或冷拔无缝钢管，机械性能满足《优质炭素结构钢GB/T699-1999》的要求。

三、浅谈钢筋剥肋滚压直螺纹连接技术

随着建筑业的蓬勃发展，钢筋混凝土结构的跨度和规模越来越大，钢筋用量显著增加，钢筋直径和布筋密度也越来越大。粗直径钢筋的連接方法，成为结构设计与施工的关键之一，直接影响建设工程质量、施工进度和经济效益。

某电信局生产综合楼工程建筑总面积为11970平方米，共15层，主要结构形式为框架-剪力墙结构。该工程钢筋用量大，接头多，且工期紧， 任务重，如果粗直径钢筋的接头采用焊接，不仅钢筋连接质量差，劳动强度大，而且会耽搁工期。经建设各方共同研究，一致同意采用接头质量高、易施工、操作简单且综合成本低的钢筋剥肋滚压直螺纹连接技 术。现结合该工程谈谈技术的工艺特点、工艺原理、工艺流程、操作要点及检验方法。

（一）工艺特点

钢筋剥肋滚压直螺纹连接技术是在钢筋直螺纹连接技术的基础上发展起来的一项新技术，它与传统的焊接工艺及其它机械连接技术相比，具有如下特点：

1、螺纹牙型好，精度高，连接质量稳定可靠，连接强度高;

2、连接接头具有优良的抗疲劳性能及抗低温性能，接头可通过200万次疲劳试验和零下40℃低温试验;

3、操作简单，施工速度快。螺纹加工提前制作，现场装配作业;

4、应用范围广，适用于直径16-40mmⅡ、Ⅲ级钢筋在各种方位同、异直径的连接;

5、接头质量受人为因素影响小，现场施工不受气候条件影响;

6、无污染，无火灾及爆炸隐患，施工安全可靠;

7、节约能源，耗电低，设备功率仅为3-4KW。

（二）工艺原理钢筋剥肋滚压直螺纹连接技术是先将钢筋待连接部分的横肋和纵肋剥切处理后，使钢筋滚丝前的柱体直径达到同一尺寸，再进行螺纹滚压成型，然后利用连接套筒进行连接，使钢筋丝头与连接套筒连接为一体， 从而实现了等强度连接的目的。

（三）工艺流程

钢筋端面平头 剥肋滚压螺纹 丝头质量检验 钢筋就位 利用套筒连接作标记 接头质量检验 完成

（四）操作要点

1、连接所用的钢筋要有产品出厂合格证，产品性能检测报告，以及材料进场复验报告;连接套筒要采用优质碳素结构或其它经型式检验确定符合要求的钢材，且材料表面应光洁，不允许有严重锈蚀、油脂等质量缺陷，合格的材料是保证工程质量的前提条件。

2、进场钢筋端头的切割质量都比较粗糙，端面翘曲不平，不能直接用于连接，需要进行再次切割。一般宜采用砂轮切割机或其它专用切断设备，严禁气割，以确保钢筋待连接端面平头，平头的目的是让钢筋端面与母材轴线方向垂直，并使钢筋连接端面之间充分接触。

3、钢筋丝头加工是该工艺关键之一，它是在钢筋剥肋滚压直螺纹机上直接完成，该设备集钢筋剥肋与螺纹滚压于一身，一次装卡即可完成。该道工序需要3人协作完成，1人操作设备，2人搬运钢筋。为确保钢筋丝头加工质量，3名操作人员均须经过专业技术培训，严格考核， 持证上岗。

4、钢筋丝头经检验合格后，要立即套上专用的钢筋丝头保护帽或与应相连接的连接套筒，将钢筋丝头保护起来，同时要注意在连接套筒的另一端按上塑料防护帽。切不可将加工好的钢筋随意搬运或堆放，以防丝头被磕碰或被污物污染而影响钢筋接头质量。

5、钢筋连接前，钢筋丝纹和连接套筒丝纹要逐个进行检查，确保其完好无损，如果发现丝纹表面有杂质，应清除干净。安装时，首先把连接套筒的一端安装在基本钢筋的端头上，用扳手或管钳等工具将其拧紧到位，然后把导向对中钳夹紧连接套筒，将待接钢筋通过导向夹钳中孔对中，拧入连接套筒内拧紧到位，即可完成连接。卸下工具后随即检 验，不合格的立即纠正，合格的接头作上标记，与未拧紧的接头区分开来，以防有的钢筋接头漏拧，并认真做好现场记录工作。</P< p>

（五）质量检验

1、丝头质量检验

操作者对加工的丝头要逐个进行检查。首先检查其外观质量，螺纹饱满，表面光洁，不粗糙，螺纹直径大小应一致，无虚假螺纹用缺肉、瘦牙等缺陷，螺纹长度、公差尺寸应符合规定;再次用检验钢筋丝头的专用量具-螺纹环规进行检验，钢筋丝头要能够顺利通过螺纹环规，且丝头与螺纹环规要十分吻合才算合格。

经自检合格的钢筋丝头，监理部再对每种规格加工批量随机抽检10%，且不少于10个，如果在抽检中有一个不合格，则对该加工批全数进行检查，不合格的丝头要重新加工，经检验合格后方准予使用。

2、接头质量检验

钢筋接头在施工单位检验合格后，再由监理部进行验收。首先目测已作标记的钢筋接头处丝扣，如果发现有一个完整丝扣外露，则该接头要重新拧紧或进行加固处理;然后用扭力扳手随机抽检每种规格接头数量的10%，且不少于10个，如果在抽检中发现有一个接头松动，则要对该种规格的接头全数进行检查。

在上述二项验收合格后，监理部再对每批同规格钢筋随机抽样做静力伸强度试验（对有特殊要求的混凝土结构，可增做单向反复拉伸试验和疲劳性能试验），每一验收批钢筋接头数量不得超过500个，且至少进行一组（三个试件）试验，如果有一个试件不合格，则要取双倍试件试验，如仍有不合格，则该批接头为不合格，禁止在工程中使用。

（六）结束语

钢筋剥肋滚压直螺纹连接机械连接中的新技术，该技术于1999年12 月17日通过了建设部组织的部级鉴定。在工程施工过程中，通过施工单位及监理部的科学管理、严格控制，钢筋剥肋滚压直螺纹接头一次性验收通过率为100%，且接头强度达到行业标准JG107-96中A级接头性能要求，深受建设单位及質监部门的欢迎与肯定。该技术在工程中的成功应用，不仅确保了工程质量，加快了施工速度，而且还取得了良好的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]浅谈钢筋混凝土结构住宅建筑的设计及问题[J]. 黄忠征.  建材与装饰（下旬刊）. 2008（04）

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