直徑50mm鋼筋連接技術(shù)及應用

1、直徑50mm鋼筋剝肋滾壓直螺紋連接技術(shù)及應用李生智肖飛王振豐（中國建筑科學研究院建筑機械化研究分院，河北廊坊065000）摘 要闡述了直徑50mm鋼筋剝肋滾壓直螺紋連接技術(shù)國內(nèi)外現(xiàn)狀、技術(shù)特點、 設備特點，介紹了直徑50mm鋼筋剝肋滾壓直螺紋連接技術(shù)在國內(nèi)外特殊工程中 的成功應用關(guān)鍵詞機械連接、剝肋、滾壓、套筒1、國內(nèi)外現(xiàn)狀國外鋼筋機械連接技術(shù)始于70年代，首先是歐美和日本等國研究開發(fā)各種 鋼筋機械連接方法，并制定相應技術(shù)標準。主要有套筒擠壓連接、熔融金屬充填 套筒連接和水泥灌漿充填套筒連接。國外對于直徑50鋼筋的連接一般采用鐓粗 直螺紋的連接工藝，該技術(shù)需要在一臺大型鐓頭機上先將鋼筋的端部鐓

2、粗，而后 在用另一臺設備加工螺紋，設備投入成本高，并且鋼筋在冷鐓粗時易出現(xiàn)脆斷及 鐓偏現(xiàn)象。我國鋼筋機械連接技術(shù)始于80年代后期，90年代初期開始大量應用。國內(nèi) 機械連接技術(shù)的發(fā)展也是按照套筒擠壓連接、錐螺紋連接和等強直螺紋連接順序 進展的。目前，鋼筋等強度剝肋滾壓直螺紋連接發(fā)技術(shù)在國內(nèi)工程中已成為主流， 但國內(nèi)機械連接技術(shù)的應用一直限于直徑40mm以下鋼筋的連接。為滿足了國內(nèi) 快速發(fā)展的核電、水電、隧道、橋梁、奧運場館、超高建筑等基礎(chǔ)設施領(lǐng)域?qū)υ?技術(shù)的需求，我們以剝肋滾壓直螺紋連接發(fā)明專利技術(shù)為基礎(chǔ)通過大量試驗研 究，成功開發(fā)出了直徑50mm鋼筋直螺紋連接技術(shù)及設備。2、技術(shù)特點2.1滾壓

3、加工螺紋工藝特點鋼筋直螺紋連接技術(shù)中的螺紋加工分為切削螺紋加工法和滾壓螺紋加工法， 直徑50mm鋼筋直螺紋連接技術(shù)采用的是滾壓螺紋加工法。滾壓螺紋加工工藝具 備以下特點：所加工螺紋的金屬纖維是連續(xù)的；由于滾壓加工是使金屬塑性 變形而形成螺紋，當材料塑性變形時，金屬品粒產(chǎn)生滑移，纖維未被切斷，只沿 著螺紋齒形發(fā)生了變形，并使齒形表面材質(zhì)較致密，且產(chǎn)生冷作硬化層，特別是 牙底硬度明顯增大，所以滾壓螺紋的耐磨性能有較大提高；螺紋的疲勞性能可 提高2040%,抗拉強度提高2030%，抗剪強度提高5%,而鋼筋芯部仍保持原 有機械性能等特點。2.2鋼筋端頭整形工藝特點滾壓工藝雖然具有以上特點，但只有在工件

4、外徑尺寸非常準確的情況下才能 加工出高精度的螺紋?，F(xiàn)在市場上常見的滾壓工藝有直接滾壓螺紋、擠壓肋滾壓 螺紋和剝肋滾壓螺紋。這幾種工藝都有各自的特點：直接滾壓肋螺紋利用滾輪 直接在鋼筋端部滾出螺紋，由于鋼筋橫縱肋在圓周方向不連續(xù)，滾壓后被碾壓成 細絲浮在螺紋的表面，易造成虛假螺紋牙型，使螺紋牙型不完整，滾壓的螺紋不 能與套筒螺紋很好的配合，存在一定的質(zhì)量隱患。擠壓肋滾壓螺紋利用專用擠 壓設備先將鋼筋的橫縱肋擠進鋼筋基園內(nèi)，然后再用滾壓裝置滾壓螺紋。這種工 藝存在螺紋一致性差的問題，而且需要兩臺設備、兩次裝卡、兩道工序才能完成， 設備投入大。剝肋滾壓螺紋將鋼筋的肋剝掉后再進行滾壓螺紋，加工精度高，

5、 螺紋大小一致性好、滾輪工作壽命長。直徑50mm鋼筋剝肋滾壓直螺紋機采用的 是剝切鋼筋橫縱肋整形工藝，該設備集剝肋和滾壓于一身，一次裝卡即可完成鋼 筋螺紋加工，大大提高了效率。3、設備特點螺紋滾壓加工有多種滾壓方法，如用搓絲模加工、用滾壓輪徑向進給加工、 用旋轉(zhuǎn)滾絲輪和固定弧形絲板切向進給加工等。針對建筑鋼筋一般定尺在6m、 9m、12m三個長度，工件較長不宜旋轉(zhuǎn)，且進給移動也不方便的特點，我們采用 鋼筋固定，動力頭旋轉(zhuǎn)并做軸向移動，進行滾壓螺紋?？紤]滾絲設備現(xiàn)場使用的 通用性采用一種滾絲頭通過更換不同型號滾絲輪就可完成直徑0 25mm6 50mm 的鋼筋絲頭的加工，給現(xiàn)場施工帶來方便。鋼筋剝

6、肋滾壓直螺紋加工設備由動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、電器系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、 及剝肋漲刀裝置等組成。鋼筋絲頭加工過程是:將待加工鋼筋夾在設備的臺鉗上， 開動機器，扳動進給裝置，動力頭向前移動，開始剝肋滾壓螺紋，等滾壓到調(diào)定 位置后，設備自動停機，并自動反轉(zhuǎn)，將鋼筋端部退出動力頭，扳動進給裝置將 設備復位，鋼筋絲頭即加工完成。該設備的特點是：鋼筋螺紋加工一次裝卡即 可完成，不需要鐓粗、擠壓等專用設備，設備投入少，操作簡單；由于鋼筋是 先剝肋后滾壓螺紋，剝肋后的鋼筋直徑大小一致，因此滾壓出的螺紋精度高，鋼筋接頭質(zhì)量穩(wěn)定；滾輪壽命長，附加費用低。4套筒型式套筒采用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼加工而成，根據(jù)應用范圍分為以下幾種型

7、式。標準 型套筒：用于一般條件下鋼筋連接施工；變徑型套筒：用于連接任意兩種不同規(guī) 格直徑的鋼筋；正反絲扣型套筒：用于拐鐵等兩端鋼筋都不能轉(zhuǎn)動的場合；可焊 型套筒：用于鋼筋砼結(jié)構(gòu)中的鋼筋和鋼柱或鋼梁得連接施工；組合型套筒：用于 兩端鋼筋既不能轉(zhuǎn)動且不能軸向移動的場合。5、性能試驗直徑50mm螺紋鋼筋連接接頭的性能實驗結(jié)果見下表，結(jié)果顯示接頭性能 達到了鋼筋機械連接通用技術(shù)規(guī)程JGJ107-2003中規(guī)定的I級接頭性能要求。試驗結(jié)果單向拉伸試件編號123單向拉伸非彈性變形(mm)0.120.080.09抗拉強度(MPa)670685690總伸長率(%)7.67.47.1斷裂位置斷母材斷母材斷母材高

8、應力反復拉壓試件編號456高應力反復拉壓殘余變形(mm)0.080.060.07抗拉強度(MPa)695690690斷裂位置斷母材斷母材斷母材大變形反復拉壓試件編號789大變形反復拉壓殘余變形(mm)u40.260.290.27U80.450.470.43抗拉強度(MPa)700690695斷裂位置斷母材斷母材斷母材6、工程應用直徑50mm鋼筋直螺紋連接技術(shù)成功開發(fā)以來已成功應用到中央電視臺新臺 址工程和卡塔爾多哈高層寫字樓工程。6.1中央電視臺新臺址工程位于北京CBD黃金地段，毗鄰長安街，占地面 積總計18.7萬m2，總建筑面積約55萬m2，最高建筑約230m，工程總投資約50 億元人民幣，

9、整個工程預計使用鋼筋6萬余噸，需要進行連接的最大螺紋鋼直徑 為50mm。為保證整個工程的施工質(zhì)量，施工工藝要求極其高，為此總包單位中 國建筑工程總公司選用了我單位的直徑50mm鋼筋直螺紋連接技術(shù)與設備，主要 用于按GB/T1499標準生產(chǎn)的直徑50mm螺紋鋼的連接施工。整個工程共使用直徑 50mm鋼筋連接用直螺紋套筒7萬多支，GHB50型直螺紋設備10臺套。從施工情 況看，該連接技術(shù)與設備很好地滿足了施工要求，現(xiàn)場施工時接頭抽檢合格率 100%，與從國外采購該產(chǎn)品相比成本節(jié)約了 60%。6.2卡塔爾多哈高層寫字樓工程為超高建筑，地下40m，地上278m，45層， 建筑面積11.3萬山2,為目前

10、在建的卡塔爾最高建筑，從建筑外形、規(guī)模、檔次 等在當?shù)鼐鶎贅酥拘越ㄖC合技術(shù)含量位居世界前列，同時也是國內(nèi)目前對外 承包工程中技術(shù)難度最大的工程之一。該工程直徑50mm鋼筋的機械連接共采用 我單位提供的直徑50mm，現(xiàn)場施工時接頭抽檢合格率100%。6.3通過國內(nèi)外大型工程的實際應用，我們發(fā)現(xiàn)直徑50mm鋼筋剝肋滾壓直 螺紋接連在施工中體現(xiàn)出來的優(yōu)勢主要有以下幾點：鋼筋端頭螺紋質(zhì)量及現(xiàn)場 連接接頭質(zhì)量高：鋼筋端頭螺紋抽檢（優(yōu)良）合格率在95%以上，現(xiàn)場連接接頭 的抽檢合格率100%，該連接技術(shù)的質(zhì)量穩(wěn)定可靠；生產(chǎn)效率高：鋼筋端頭螺 紋加工提前預制，施工現(xiàn)場完全裝配作業(yè)，基本不占工期；勞動強度低：設備 自動化程度高，加工螺紋具備半自動化的進退功能，有效減輕了操作人員的勞動 強度；環(huán)保施工：鋼筋絲頭加工時無明火、無油污、無噪音；現(xiàn)場螺紋連接可