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1、钢筋镦粗直螺纹机械连接的控制及应用杨银刚1、前言镦粗直螺纹钢筋接头是利用冷镦头机先将钢筋连接端部镦粗，然后再利用专用机床对镦粗段进行套丝，利用带内螺纹的连接套筒将两根钢筋连接起来的一种钢筋接头。这种技术不但弥补了钢筋焊接连接的不足，而且综合了套筒挤压连接和锥螺纹连接的优点，具有接头强度高、与母材等强、质量稳定、施工操作方便、连接速度快、应用范围广、节约材料、综合经济效益好等优点，避免了锥螺纹因套丝而削弱其截面积，接头质量可靠性差的缺点。镦粗直螺纹钢筋接头在风、雨、停电状态下和水下、超高环境下均适用，对提高建筑工程质量、节约材料、提高工效具有重要意义。但同时由于其加工工序复杂，工艺要求严格，导致
2、镦粗直螺纹钢筋接头的连接强度很难达到指标，容易出现质量缺陷，存在安全隐患。因此，结合我标段（福建双永高速A12标）实际施工情况从原材进场到加工再到连接施工过程的控制更为严格重要。2、影响镦粗直螺纹钢筋接头连接强度的环节镦粗直螺纹工艺是先利用冷镦机将钢筋端部镦粗，再用套丝机在钢筋端部的镦粗段上加工直螺纹，然后用连接套筒将两根钢筋对接。由于钢筋端部冷镦后，不仅截面加大；而且强度也有提高。加之，钢筋端部加工直螺纹后，其螺纹底部的最小直径，应不小于钢筋母材的直径。因此，该接头可与钢筋母材等强。由其工艺过程可分析得到削弱其连接强度的几方面原因：2、1进场原材质量的影响1）钢筋进场时是否有出厂合格证；且必
3、须由实验室做相关实验，确定是否合格。2）连接套筒一般由厂家加工制作，所以同样检查是否有出厂合格证；且必须由实验室做相关实验，确定是否合格。钢筋和套筒的强度是影响连接强度的重要因素，必须严格把关。3）镦粗机、套丝机及相关配件是否有出厂合格证，各配件的标准装配连接及整机的正常运转是加工出合格丝头的重要保证。2、2 丝头加工过程的影响因素1）由于镦粗时钢筋头会有少量缩短，为保证连接后的钢筋长度满足要求，钢筋下料时应该比设计值长，且端头必须平整，不能有斜头情况；若整根钢筋直接镦粗，则镦粗前必须用砂轮切割机切平端头。2）镦粗机前的架子高度应该与镦粗机的高度相适应，以保证镦粗时钢筋处于水平位置，不会出现镦
4、粗后镦粗头的歪斜情况。且工人应随时观察机器的运转情况，按要求严格控制压力表的度数。度数偏小会影响镦粗头的长度；而过大会使镦粗头强度变小甚至出现裂纹，重则损毁机械。3）套丝是最重要的一个环节，套丝机前的架子高度也应该与机器高度相适应，套丝分长丝和短丝，由前后限位轮控制。其加工过程如下：a、加工前先用游标卡尺确定限位轮的精确位置并固定死，然后手动机床的机头观察机头外环圈的进退是否灵活正常，与前后4个限位轮是否同时接触，以保证机头的稳定性；b、套丝开始时由人工顶进机头车削镦粗头，形成几丝螺纹后，机头则自动前进；c、到达设计位置时由于前两个限位轮的作用机头停止前进，须由人工操作把机头退回原位。这个过程
5、是影响丝扣成型外观及连接强度的最直接因素，其中工人的技能熟练程度是重中之重，所以在加工前由厂家技术人员进行岗前培训，经考察合格后才能上岗，并且定期进行技能考核；采用人际定岗制度，不得随意更换工人。2、3 连接施工过程钢筋对接紧密，套筒旋紧至要求位置。3、提高连接强度的控制措施3、1 为保证镦粗直螺纹连接钢筋轴线在同一线上，钢筋接头传递力效果好，钢筋下料可用砂轮切割机、带锯床、专用切割机等。钢筋下料主要控制端面与钢筋轴线垂直的切割质量，要求钢筋切割端面垂直于钢筋轴线，端面不许超过4，否则应调整钢筋切割设备。钢筋下料切割后的端头不准挠曲, 不得有马蹄形。制作中考虑到钢筋螺纹镦粗及不平整部分的切除,
6、 下料长度根据现场钢筋的原端头弯直情况调整, 一般比图纸中要求长度长3080mm, 这样可有效保证钢筋镦粗、套丝的一次合格率。3、2钢筋镦粗机能自动实现对中、夹紧、镦粗等工序，镦粗加工前对每批进场钢筋根据钢筋直径和油压机的性能以及钢筋镦粗后的外形效果，做镦粗实验，以镦粗量合格来确定合适的最佳镦粗压力及缩短量的最终值。钢筋镦粗前先将镦粗机退回至零位，然后将钢筋插入顶紧，油泵加压镦粗。镦粗操作中随时注意保证钢筋镦粗头端面与钢筋轴线的夹角不得大于4。在该工程施工中,油泵控制压力、各种规格钢筋的镦粗基圆尺寸及镦粗缩短尺寸应参考有关规范要求。钢筋镦粗后逐个检查, 检查合格的即可进行套丝。若出现与钢筋轴线
7、垂直的横向裂缝等情况时, 必须将钢筋夹持段及镦粗段切除, 重新镦粗, 但不允许将原有镦粗的钢筋再次作镦粗处理。镦粗头外形尺寸应符合国家相应规范要求, 基圆直径必须大于钢筋螺纹外径, 长度必须大于1 /2的套筒长度。3、3在使用钢筋螺纹专用套丝机将镦粗合格的钢筋进行螺纹丝头加工时，根据不同类型的接头加工不同的螺纹丝。加工钢筋螺纹丝头采用水溶性切削润滑液, 当气温底于0时，通过掺入1520%的来硝酸钠来防冻。套丝加工时，不能用机油作润滑，也不能在不加润滑液的情况下进行套丝。螺纹加工长度应符合国家相应规范要求。钢筋镦粗端头螺纹丝扣套好后逐个与相匹配的套筒检查，凡发现不合格的螺纹必须切除重新镦粗套丝。
8、为保证运输和安装过程中损坏螺纹，检查合格的螺纹丝头必须用塑料冒盖加以保护，以免螺纹受损后滑丝或被异物塞满。丝头质量检验要求见下表：表5 丝头质量检验要求序号检验项目量具名称检验要求1外观质量目测牙型饱满、牙顶宽超过0.6mm秃牙部分累计长度不超过一个螺纹周长2外形尺寸卡尺或专用量具丝头长度满足设计要求、标准型接头的丝头长度公差为+1p3螺纹大径光面轴用量规通端量规应能通过螺纹大径，止端量规不应通过螺纹大径4螺纹中径及小径通端螺纹环规能顺利旋入螺纹并达到旋合长度止端螺纹环规允许环规与端部螺纹部分旋合，旋入量应不超过3p（p为螺距）3、4主要类型钢筋接头现场连接施工（我标段主要使用标准型和加长丝扣
9、型）1）连接前的施工准备钢筋连接之前, 先回收丝头上的塑料保护冒和套筒端头的塑料密封盖, 并检查钢筋规格是否和连接套筒一致,检查螺纹丝扣是否完好无损、清洁。若发现杂物或锈蚀要必须用钢丝刷清理干净。否则会影响钢筋连接接头的质量。2）标准型接头的连接把装好连接套筒的一端钢筋拧到被连接钢筋上, 然后用扳手拧紧钢筋, 使两根钢筋对顶紧, 使套筒两端外露的丝扣不超过1个完整扣, 连接即告完成。随后立即画上标记, 以便质检人员抽查, 并做抽检记录。3）加长丝扣型接头的连接先将套筒完全转入加长丝上, 并做好标记, 然后将两钢筋端头顶紧, 钢筋保持不动, 用管钳转动套筒直到丝扣进入套筒符合要求为止, 即1 /
10、2套筒长度。此长度根据所作的标记来控制。4）正反丝扣型接头的连接连接施工时, 将两根钢筋的螺纹丝端头与套筒顶紧, 然后用管钳夹紧套筒转动, 直到螺纹丝扣进入套筒1 /2长度, 符合要求即可做标记。5）变径型接头的连接：操作方法与标准型接头相同。4、应用效果与体会4、1 应用效果介绍1）节约钢材和成本带来的直接效益直螺纹钢筋接头比挤压接头省钢筋70% , 比锥螺纹接头省钢筋35%，连接套筒售价与挤压接头套筒相近，粗直径钢筋接头还便宜20%左右。以32钢筋连接为例，采用单面焊，焊条和电费大约每个在14元, 钢筋搭接成本9元，则一个接头的成本为23元；而采用镦粗直螺纹接头,包括套筒费用、机械设备费用
11、及电费不过18元，因此，每个接头可节约6元。如果本工程钢筋连接按每个接头节约6元计算，则节约钢材成本近20万元。镦粗直螺纹钢筋接头可以较方便地充分利用钢筋加工过程中的剩余料头，最大限度的减少材料成本，提高直接经济效益。这也符合绿色施工的要求。2）提高工效带来的间接效益镦粗直螺纹钢筋接头施工方便，施工操作简单易学，丝头提前预制，现场连接速度快，工效比挤压连接或焊接高几倍，而且现场接头连接作业时不用电、不用气，也不需机械设备。例如，假设由42根立筋组成的钢筋混凝土柱，高20m, 采用坡口焊接连接, 一个坡口焊接需15分钟20分钟, 每12米连接一次，一根柱子需10小时13小时, 而改用机械接头连接
12、只需2个小时,可见其间接效益很可观。3）提高工程质量带来的间接效益钢筋接头性能等级提高后，不仅提高了工程结构的可靠性，同时大大减少了现场抽检不合格带来的工期延误或返工的损失。同一施工条件下采用同一批材料的同等级、同形式、同规格接头，以500个为一个验收批进行现场抽样1组(3个) , 如有一个试件强度不合格应再取6个试件进行复检。复检中仍有一个试件实验结果不合格, 则该验收批为不合格，那么现场连接好的钢筋就必须全部拆除掉。如果500个接头均用12米钢筋连接，那么浪费人工至少30个, 延误工期3天。可见工程质量带来的效益。4）放宽接头百分率带来的效益根据钢筋机械接头通用技术规程（JGJ-107-2
13、003）,采用级镦粗直螺纹钢筋接头后, 在同一连接区段内钢筋接头百分率可不受限制, 在不少情况下可明显减少配料造成的钢筋短料的损耗，据测算，一般可节省主筋用量的2%4%。如果按2%计算，本工程桩基及下部施工粗钢筋节约50t左右, 效益很直观。4、2 应用体会和建议1）镦粗后的钢筋头部金相组织发生了一定的变化, 不经回火处理, 会产生应力集中, 从而使接头延性降低,对改善接头受力不利。在一些要求极高的实际施工中（例如核电站等）, 对质保等级要求为QA1级的特殊部位的钢筋采用热镦粗的做法。因此，在工程施工中，应根据具体的设计要求和工程部位的重要程序选择采用冷镦粗还是热镦粗工艺。热镦粗工艺必须在室内
14、进行。2）相比较后期发展的剥肋滚扎直螺纹钢筋连接技术，镦粗直螺纹连接螺纹丝头加工有点繁琐。通过有关资料对比, 镦粗直螺纹钢筋接头的屈服强度、抗拉强度和非弹性变形等强度均比剥肋滚扎直螺纹钢筋接头高，但其均匀延伸率比剥肋滚扎直螺纹钢筋接头差。3）当前国内外钢筋机械连接技术的发展是不断提高接头的质量和性能等级以及施工连接操作的方便性、稳定性。因此，今后在工程施工实践中要通过应用比较，选择满足设计要求的经济节约的直螺纹钢筋机械连接工艺。5、结语通过采用镦粗直螺纹连接接头连接粗钢筋的应用实践发现，钢筋镦粗机械连接技术不仅降低了劳动强度而大大提高了施工进度，接头强度高而提高了钢筋混凝土的质量，节约钢筋，使成本降低了，也克服了钢筋焊接连接和锥螺纹连接中接头质量不易控制的难点，具有良好的经济效益和实用价值。参考文献：1公路工程国内招标文件范本.2中华人民共和国建筑工业行业标准JG/T3057-1999.3公路桥涵施工技术规范JTGF50-2011.作者简介：杨银刚，男，1986年3月15日，大学本科，技术员镦粗机及套丝机
