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!
(-)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。
图2滚轧直螺纹钢筋接头颈缩均在母材
(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。
类型 |
使用说明 |
标准型 |
适用于正常情况下的钢筋连接 |
异径型 |
用于连接不同直径的钢筋 |
正反丝扣型 |
用于钢筋两端都不能转动,需要调节轴向长度的场合 |