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1、河南理工大学万方科技学院本科生毕业论文(设计) 浅谈新型钢筋机械连接技术的 开发与应用 院系名称 姓 名陈强 学 号 111608031227 专 业土木工程 指导教师在此处键入指导教师姓名和职称 2015 年 2 月 25 日 摘 要 对国内建筑业几种钢筋连接新技术 钢筋挤压连接、锥螺纹连接、直螺纹连接 方法等的工作原理、应用范围进行介绍;结合各方法接头结构和工艺特点，阐述了各自 的施工特点和注意事项；并从这些新技术的施工设备、连接套筒、接头性能等级、施工 质量、接头成本等方面做了详细对比和综合分析，在展望新技术前景的同时，也提出了 新技术推广过程中要解决的一些问题。 关键词：钢筋机械连接；
2、套筒连接；直螺纹；锥螺纹；剥肋滚压。 I Abstract The paper introduces the operating principle and applied scope of domestic rebar mechanical splicing, such as extrusion bar connect, reinforcement thread connect, straight threaded connection technology. Besides, combined with the joint and characteristics of each conne
3、ction methods, construction technology and matters needing attention are therein shown. Various existing technologies were analyzed and compared comprehensively in details of construction equipment, joint sleeve, properties of joint, construction quality, costs and so on. The prospects of the new te
4、chnology and its industrial application are forecasted in this paper, and some existing problems exposed in the promoted process is also introduced Key Words: rebar mechanical splicing; muff-joint; parallel thread; taper thread; strip off ribs II 目 录 1 引言 1 2 钢筋机械连接在砼结构中的重要意义.2 3 钢筋机械连接技术分类3 3.1 钢筋套
5、筒挤压连接.3 3.2 钢筋锥螺纹连接.3 3.3 钢筋直螺纹连接.4 3.1.2 镦粗直螺纹连接4 3.1.2 滚压直螺纹钢筋连接 .5 3.4 精扎螺纹钢筋连接.6 3.5 活套式组合带肋钢筋连接6 4 施工中应用中的质量控制8 5 钢筋连接特点及其经济分析 .9 6 钢筋连接技术展望及在推广中所遇到的问题.10 参考文献.12 致谢 .13 0 1 引 言 近年来钢筋连接技术迅猛发展，继钢筋绑扎、闪光对焊、电弧焊、电渣压力焊和气 压焊之后又涌现出许多新型钢筋机械连接技术，如套筒挤压连接、锥螺纹套筒连接、镦 粗直螺纹连接、滚压直螺纹连接、碾(挤)压肋滚压直螺纹连接、剥肋滚压直螺纹连接、 卡
6、套式钢筋连接等。按照钢筋连接机理大致可分成三类：绑扎接头、焊接接头、机械接 头。绑扎接头的最大优点是不需要电源和设备，对工人的劳动技能要求低，但对接头应 用部位限制多，浪费钢材，当钢筋直径大于 22mm 时不宜采用绑扎。焊接接头是利用电 阻、电弧或者气体加热方法使钢筋表面或端部熔化后施加一定压力或填加部分金属料使 之连接成一体。如闪光对焊是利用焊接电流通过被焊接的钢筋端头接点产生大量热能使 钢材局部熔化，同时对结合点施加轴向压力使被焊钢筋熔接起来；电弧焊接是利用电弧 产生的高温熔化钢筋表面和焊条末端，使焊条熔化在接头焊缝内形成焊接接头；电渣压 力焊是利用电流通过渣池产生的电阻热将钢筋端部熔化，
7、 然后施加压力使钢筋焊接为 一体；气压焊是采用一定比例的氧气和乙炔焰为热源，对待连接的两根钢筋端头接缝处 进行烘烤，使金属达到热塑状态，同时对钢筋施加 30 40 MPa 的轴向压力，使钢筋顶 锻在一起。焊接接头的优点是节省钢筋材料， 接头成本低;但是接头连接质量稳定性差， 钢筋直径越粗连接质量稳定性越差，接头质量受人为、环境因素影响大。如风速较大 (超过三级)、雨雪天气、低温环境(低于-5 )时均不宜施工或者采取一定措施后才能施 工；电网电压要求严格，当电网电压波动大(超过5 %额定值)时往往要求配置专门供电 线路。随着钢筋砼工程规模的不断扩大，粗直径钢筋接头的使用量也越来越大。为了解 决粗
8、直径钢筋连接难的问题，在 80 年代后期至 90 年代初期我国开始研制钢筋机械连接 技术。钢筋机械连接通过钢筋与连接件的机械咬合作用或钢筋端面的承压作用，将一根 钢筋中的力传递至另一根钢筋的连接方法，其特点是接头质量稳定，连接强度高，操作 简单，质检方便，人为因素影响小，连接质量不受钢筋材质影响，全天侯施工，节省能 源，不需要考虑防火措施，现场施工文明安全。 1 2 钢筋机械连接在砼结构中的重要意义 随着我国经济和科学技术的高速发展，各类钢筋砼建筑结构日趋增多，对其质量也 提出了越来越高的要求。在建筑结构的施工现场，我们会经常遇到这样的情况：风雨严 寒气候、电压不稳电容量不足，工期紧钢材可焊性
9、差防火要求高灌注桩施工中钢筋笼的 焊接要求速度快等等。其它的钢筋连接方法无法满足建筑结构的施工要求，而钢筋机械 连接技术正好适用于上述情况，满足了其施工要求，显示出极大的优越性，因而成为建 筑结构施工中的不可缺少的施工方法。20 世纪 90 年代以来，钢筋机械连接接头的优越 性逐渐被公认，从而钢筋机械连接得到了迅速发展1。 先进的钢筋连接技术逐步占领建筑市场，我国已公布实施了钢筋机械连接通用技 术规程(JGJ107-96 ) 等多本行业标准。这些标准的实施，对我国的钢筋机械连接技术 的发展与应用，对进一步提高工程质量提高经济效益起到了积极作用。对于提高工程质 量加快工程进度创造经济效益、具有重
10、大的意义。 2 3 钢筋机械连接技术分类 上世纪 80 年代中后期，我国借鉴发达国家的经验，研制开发了钢筋机械连接技术， 相继出现套筒冷挤压、锥螺纹、直螺纹、精轧螺纹钢筋及活套式带肋钢筋连接技术和成 果，并相继在一些大中型工程中应用。钢筋机械连接已成为我国现行建筑施工中新技术 应用的主流，现就几种钢筋机械连接方式的原理和特点进行简单的阐述，大致分析如下。 3 3. .1 1 钢钢筋筋套套筒筒挤挤压压连连接接 套筒挤压连接就是将需要连接的两带肋钢筋的端部插入一特定的钢套筒内，利用外 部压力( 通常需要液压挤压机) 压缩钢套筒，使钢套筒产生塑性变形后紧紧抱住两带肋 的钢筋，从而将两钢筋连接的方法。
11、钢筋挤压连接的设备由超高压泵站、超高压油管、 挤压钳三大主要部件组成。根据钢筋直径的规格，该设备选用不同的挤压钳，配备 M 16 - M 40 压模。可满足钢筋直径 16 - 40mm 现场施工常用钢筋连接的要求。钢筋套筒挤 压连接的施工工艺是将现场截好的钢筋，先在平地上把钢筋端头插入与钢筋同规格的钢 套筒内，按标准道数 挤压半套，然后把挤压好的半套插入建筑结构的钢筋中进行下半 套的挤压。不同的钢筋规格，挤压力不同。钢筋直径越大，要求挤压力越大。而挤压力 的大小可由压痕直径来反映。 钢筋挤压连接具有：接头强度高，在正确施工条件下，钢筋接头百分率可达到 10%；操作简便；施工工艺简单；操作无明火
12、，可全天候施工；可全方位连接钢筋；现 场耗电量小，节省能源；接头检验方便；施工速度快。在 20 世纪 90 年代初期就开始并 展开了套筒挤压连接技术的大面积推广与应用2。由于钢套筒采用优质厚壁无缝钢管制 作, 且需要挤压机且钢筋必须带肋，另外套筒成本比较高3, 4；设备易出现不上压、漏 油等现象；设备有一定重量高空作业必须吊运；施工速度较螺纹连接慢。套筒挤压连接 技术自 20 世纪 90 年代初期大面积推广应用以来已在国内数百项大型工程中应用，如三 峡工程、小浪底工程、机场航站楼工程、电视塔工程等。 3 3. .2 2 钢钢筋筋锥锥螺螺纹纹连连接接 锥螺纹钢筋连接是利用螺纹能承受拉、压两种作用
13、力及自锁性好的原理，将钢筋的 连接端加工成螺纹，或者在钢筋的两端加入锥螺纹套筒，两锥螺纹拧紧在一起后，就可 以把两钢筋连接成一体的方法5。锥螺纹连接设备与工具主要有钢筋锥螺纹套丝机和力 矩扳手。钢筋锥螺纹套丝机是加工钢筋锥螺纹的专用机床。它由减速机构、切削头、进 退刀机构、夹具、润滑冷却系统、机架等组成。不同直径的钢筋在加工锥螺纹时，只需 调整好螺纹直径和加工长度，将钢筋装夹定位好，锥螺纹一次自动成型，操作简便。力 3 矩扳手是钢筋锥螺纹连接施工的必备工具。连接钢筋时，把力矩扳手调到钢筋规格规定 的拧紧值，然后拧紧接头，直到力矩扳手达到“咔嗒”响声为止。在施工现场用锥螺纹 钢筋接头专用套丝机把
14、钢筋的连接端头加工成锥螺纹，然后通过锥螺纹连接套，用力矩 扳手按规定的力矩值，把钢筋与连接套拧紧在一起。 钢筋锥螺纹连接方法的优点是无论钢筋是否带肋都可应用锥螺纹连接，钢筋的连接 端套丝可预制， 连接套筒可由专业化生产，现场连接速度快，对中性好、工艺简捷、 可全天候施工、不污染环境、没有明火作业、节约钢材和能源。这种连接的缺点是需要 钢筋螺纹套丝机和力矩扳手、钢筋截面不能达到等强度、连接处易脱扣和断裂质量不易 保证6-9。另外，钢筋连接强度低于母材强度，接头处易断裂，其原因是钢筋在自身直 径上加工锥螺纹会削弱其断面；钢筋下料形成的马蹄形或挠曲，直接套丝会造成光洁度 低及螺纹丝头断牙、秃牙等缺陷
15、。在一般情况下， 不采取特殊措施， 接头性能等级只 能达到 B 级。现场加工的螺纹质量差，漏拧或扭紧力矩不准，丝扣松动等对接头强度 都有影响10。但是由于锥螺纹连接技术具有施工速度快, 连接成本低的特点，所以也被 广泛采用。 3 3. .3 3 钢钢筋筋直直螺螺纹纹连连接接 等强度直螺纹接头是 90 年代钢筋连接的国际最新潮流，不仅接头质量稳定可靠、 连接强度高，可与挤压接头质量相媲美，而且又有锥螺纹接头施工方便、速度快的特点， 因此直螺纹连接技术的出现给钢筋连接技术带来了质的飞跃。目前，我国直螺纹连接技 术出现了多种连接形式，常见的主要有镦粗直螺纹连接和滚压直螺纹连接。这两种工艺 是采用不同
16、加工方式，增强钢筋端头螺纹承载能力，达到接头与钢筋母材的目的要求11。 3.3.1 镦镦粗粗直直螺螺纹纹连连接接 镦粗直螺纹连接是利用镦粗设备镦粗钢筋端头直径，然后加工成大于母材直径的螺 纹，使接头螺纹强度等于大于钢筋母材的强度，连接时用普通扳手把钢筋与连接套拧紧 在一起。钢筋端头镦粗用的液压冷锹机能自动实现对中、夹紧、徽头等工序，操作简单。 和钢筋端头直螺纹套丝机，可用于不同直径钢筋的套丝加工。并严格保持丝头直径螺纹 精度的稳定性，保证与套筒的良好配合和互换性。镦粗直螺纹钢筋连接：在施工时首先 将施工现场用砂轮切割机切断的钢筋用钢筋冷镦机镦粗钢筋端头直径，然后用直螺纹套 丝机进行钢筋端头套丝，最后用连接套筒对接钢筋。 镦粗直螺纹连接的接头为等强级接头，接头强度高；套筒短，螺纹扣数少，不需 扭力扳手，连接速度快；应用范围广生产效率高；全天候施工，全方位连接，节材、节 能、经济；比锥螺纹连接省钢 35%，比套筒挤压连接省钢 70%，成本与锥螺纹连接和 4 套筒挤压连接相仿。由于镦粗直螺纹连接的钢筋必须用砂轮机切割下料， 每个接头要 增加成本
