等强剥肋滚轧直螺纹连接技术在框架工程中的应用

(中铁六局 呼和浩特铁路铁建设有限公司，内蒙古 呼和浩特 010050)
摘 要：文章介绍了等强剥肋滚轧直螺纹钢筋连接技术 在实际工程中的应用，证明其具有接头强度高、性能可靠、质量稳定、连接速度快、施工方 便等特点，有良好的应用前景。
关键词：等强剥肋滚轧直螺纹；钢筋；钢筋直螺纹连接
中图分类号：TU74  文献标识码：B  文章编 号：1007—6921(2008)15—0109—04

承建的二连如意大厦工程位于二连浩特市迎宾路西侧，是集餐饮、住宿、娱乐、交易于一体 的准四星级酒店。总建筑面积16 248m2，檐口高42.5m，结构形式为框架剪力墙结构。 钢筋工程共1 400t，粗钢筋连接技术打破呼铁建设公司一直采用的焊接技术，第一次引进 并采用现在国内最先进的机械连接技术——等强剥肋滚轧直螺纹钢筋连接技术。
1 机械连接的种类及特点

粗钢筋机械连接技术是80年代中后期发展起来的，截止现在要有以下几种：套筒冷 挤压连接开；锥螺纹；镦粗切削直螺纹；挤压肋滚轧直螺纹；剥肋滚轧直螺纹；等强度剥肋 滚轧直螺纹。
1.1 套筒冷挤压

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，套筒较大，成本比螺纹连接高。
1.2 锥螺纹连接技术

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。 
1.3 镦粗切削直螺纹

镦粗切削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。
1.4 挤压肋滚轧直螺纹

挤压肋滚轧直螺纹连接技术是用直螺纹滚轧机把钢筋端部滚轧成直螺纹，然后用直螺纹套筒 将两根待对接的钢筋连在一起。由于钢筋端部经滚轧成形，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。
1.5 等强度剥肋滚轧直螺纹

等强度剥肋滚轧直螺纹连接技术是在一台专用设备上将钢筋丝头通过剥肋——滚轧螺纹自动 一次成形，由于螺纹底部钢筋原材没有被切削掉，而是被滚轧挤密，钢筋产生加工硬化，提 高了原材强度，从而实现了钢筋等强度连接的目的。此技术以其操作简单，加工工序少，滚 丝轮工作寿命长，接头稳定可靠，施工便捷；螺纹牙型好，精度高，不存在虚假螺纹，连接 质量可靠稳定。

综合以上各类钢筋机械连接技术特点的比较，等强剥肋滚轧直螺纹钢筋连接技术是在粗 钢筋机械连接的基础上，吸取套筒冷挤压、锥螺纹、镦粗切削直螺纹、挤压肋滚轧直螺纹连 接技术缺点的前提下新开发的一种钢筋连接技术。现此项技术被广泛用于大中型工程中。
2 等强剥肋滚轧直螺纹的适用范围

等强剥肋滚轧直螺纹连接接头适用于一切抗震设防和非设防的混凝土工程结构，尤其适用于 要求充分发挥钢筋强度和延性的重要结构中。
3 等强剥肋滚轧直螺纹接头类型

按连接方式可分为：标准型、正反丝扣型。按连接钢筋直径可分为：同径接头、变径接头。 

施工中采用接头形式：根据二连如意大厦工程的具体情况，在选择钢筋连接方式时，柱内主 筋连接采用同径标准型——钢筋可自由转动的场合，连接时先将套筒旋到一根钢筋上，再将 另一根钢筋旋入套筒拧紧。梁内主筋连接采用同径正反丝扣型——用于钢筋完全不能转动的 场合，可通过套筒在一个旋转方向中，松开或拧紧第二根钢筋。

4 材料及机具设备
4.1 钢筋应符合国家标准《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB1499-1998）的要求及《钢 筋混凝土用余热处理钢筋》（GB13014-91）的要求。
4.2 套筒与锁母材料应采用优质碳素钢或合金结构钢，其材质应符合GB699的规定。
4.3 工具设备：切割机、套丝机、普通扳手

1.电机及电气控制装置；2.减速机；3.拖板及导轨；4.切削头；5.调节 蜗杆；6.夹紧虎钳；7.冷即系统；8.刀具；9.限位顶杆；10.对刀芯棒；11.机架；12.金属 滤网；13.水箱；14.拨叉手柄；15.手轮
〖HT5”，5H〗5 等强剥肋滚轧直螺纹施工工艺和质量控制
5.1 工艺流程
钢筋原材料检验→钢筋下料→丝头加工→丝头检验→套丝保护→连接套筒检验→现场连接→ 接头检验。 
5.2 加工准备
5.2.1 凡参与接头施工的操作工人，技术管理和质量管理人员、均应参加技术培训；操 作工人应经考试合格后持证上岗。
5.2.2 钢筋原材料进场经检验合格方能使用，须特别注意钢筋直径不得偏差过大，否则 会造成螺纹牙型不饱满、断牙、秃牙现象。
5.2.3 钢筋先调直后按钢筋翻样单采用砂轮切割机断料，切口端面要与钢筋轴线垂直 ， 端头不 得有挠曲、马蹄形现象，不得用气割下料。下料后做好需要攻丝头型式的标记，如标准接头 、正反丝扣接头等。
5.2.4 连接套筒质量：进场的连接套筒应有出厂合格证及原材料合格证，套筒规格应与 钢筋规 格对应，套筒表面应刻有标识。表面应无裂纹和影响接头质量的缺陷，套筒长度和螺纹质量 用卡尺和止、通端螺纹塞规进行检查。
5.3 直螺纹丝头加工
5.3.1 丝头加工工序。按钢筋规格调整好滚丝头内孔最小尺寸及涨刀环，调整剥肋挡块、剥肋直径及滚轧行程，保 证剥肋及滚轧螺纹的长度，装卡钢筋，启动设备，进行加工。 
5.3.2 丝头加工时参数监控内容。加工过程中必须加以控制的主要项目有：钢筋规格、剥肋直径、螺纹规格、丝头长度、完整 丝扣圈数。丝头的螺纹规格必须与套筒相匹配。
5.3.3 丝头加工。加工螺纹时，采用水溶性切削润滑液，当气温低于0℃时，应掺入15%～20%的亚硝酸钠，不 得用机油作润滑液或不加入润滑液套丝。操作工人严格检查每个丝头的外观质量，牙型要饱 满，无断牙、秃牙缺陷。加工丝扣的牙形，螺纹必须与连接套的牙形、螺距一致，有效丝扣 内的秃牙部分累计长度小于一扣周长的1/2。已检查合格的丝头盖上保护帽加以保护。
5.4 直螺纹丝头检验

加工钢筋的丝头牙型、螺距、外径必须与套筒一致，并且经配套的量规检验合格。对不合格 的应切除丝头重新加工，操作工人自检合格的丝头，应由质检员随机抽样进行检验，以500 个同种规格丝头为一批，随机抽检10%。检查项目主要为螺纹丝头牙型检验及螺纹直检验， 螺纹丝头牙型检验：牙型饱满，牙顶宽度0.6mm，无断牙、秃牙部分累计长度不应超过一 个螺纹周长、且与牙型规的牙型吻合，牙齿表面光洁为合格品。螺纹直检验：用专用卡规及 环规检验。丝头长度：钢筋丝头螺纹的效旋合长度用专用丝头卡规检测，标准型接头的丝头 长度公差为+1p。螺纹中径：通环规能顺利旋入整个有效扣长度，而止环规旋入丝头的深度 不大于3p〔p为螺距〕。达到卡规、环规检验要求为合格品。检验同时填写钢筋螺纹加工检 验记录，如果有一个丝头不合格时，即应对该加工批丝头全部进行检验，切去不合格的丝头 ，查明原因并解决后重新加工螺纹，经再次检验合格后方可使用。每批合格率不应小于95% 。对检查合格的钢筋丝头应立即加上保护套，防止搬运钢筋时损坏丝头。
6 等强剥肋滚轧直螺纹接头的连接及检验
6.1 等强剥肋滚轧直螺纹接头的现场连接
6.1.1 钢筋连接时，钢筋规格与连接套筒规格应一致，并检查丝头和套筒的丝扣是否洁净 、完好无损无损。
6.1.2 由于直螺纹连接法不存在扭紧力矩对接头的影响，现场连接时可使用管钳安装拧紧 。连接钢筋时应对正轴线将钢筋拧入连接套筒。接头连接完成后，应使两个丝头再套筒中央 位置互相顶紧，标准型套筒每端不得有一扣以上完整丝扣外露。
6.2 等强剥肋滚直螺纹接头的现场检验
6.2.1 等强剥肋滚轧直螺纹接头连接的外观检查。每一台班接头完成后，抽检10%进行外观检查，钢筋与套筒规格要一致，接头丝扣无完整丝 扣外露。梁柱构件按接头数的15%进行抽查，且每个构件的接头抽检数量不少于一个接头。 基础、墙、板以100个接头为一个批次进行抽检，每批抽检3个接头。如果发现一个不合格， 则该验收批接头应逐个检查，对查出的不合格接头应进行补强，如无法补强则应弃置不用。 
6.2.2 等强剥肋滚轧直螺纹接头的力学性能检验。

按《钢筋机械连接通用技术规程》(JGJ107-2003)的规定，同一施工条件下的同一批材料的 同等级同规格接头，以500个为一验收批进行检验与验收，不足500个也应作为一验收批。对 接头的每一验收批应在工程结构中随机截取3个试件，按设计要求的接头性能等级送有资质 的检测机构做单向抗拉强度试验，Ⅰ级接头抗拉强度应大于钢筋实际抗拉强度或1.1倍钢筋 抗拉强度标准值，Ⅱ级接头抗拉强度应大于钢筋抗拉强度标准值。接头强度试验按设计要求 的接头性能等级进行检验与评定，并填写接头拉伸试验报告。在现场连接检验10个验收批， 全部单向拉伸试件一次抽样合格时，验收批接头数量可扩大一倍。
7 等强剥肋滚轧直螺纹连接施工技术应用的注意事项 

①接头的加工、安装质量必须符合现行国家有关标准、验收规范；②套筒必须要有出厂合格证，外观质量、螺纹规格必须符合要求，采取目测、游标卡尺 、螺纹塞规进行检查；③钢筋原材料强度必须满足设计及规范要求，钢筋直径偏差必须在允许范围内，如有过 大的下偏差，会造成剥肋后直径偏小或不圆整，易出现加工的丝头有秃牙、断牙现象，影响 接头的强度；④丝头加工时必须控制加工参数在允许偏差范围内，剥肋直径、滚丝头、涨刀环、滚轧 行程等必须先按钢筋直径调整准确，才可开始加工；⑤钢筋丝头加工后，目测外观质量，并用卡尺和止、通端螺纹环规逐个检查，不合格的 要剔除重加工。加工之前可用同规格、同批次钢筋下脚料进行调试；⑥对合格的丝头，及时加上保护套，以免锈蚀或碰坏；⑦现场安装时，钢筋规格与连接套筒规格应一致，拧紧后套筒两侧外露的完整丝扣不得 超过1个；⑧安装的接头由现场监理见证取样，复试接头的强度性能。 
8 等强剥肋滚轧直螺纹连接施工技术的经济、社会效益分析

直螺纹接头具有良好的技术性能，成本低、质量稳定，具有以下特点：
8.1 接头强度高

接头强度大于母材强度，强度达到行业标准中A级接头性能要求；抗疲劳性能好，可通过200 万次疲劳试验；具有良好的单向拉伸性能、高应力反复拉压性能和大变形反复拉压性能，能 充分发挥钢筋强度，能有效控制螺纹加工精度，质量稳定；与焊接工艺相比，不存在热影响 区，不影响钢筋母材性能。在二连如意大厦工程中应用的三种规格等强剥肋滚轧直螺纹接头 经送样检测，均达到《钢筋机械连接通用技术规程》(JGJ107-2003)规定的Ⅰ级接头标准。  
8.2 施工质量稳定

可使用专用工具对钢筋丝头、连接套筒在连接前进行工序控制，进一步加强了接头的可靠性 。接头性能不受拧紧力矩影响，少拧1～2圈，均不会对接头造成明显损害。省去了用力矩扳 手检测这一道工序，对劳动者素质及检测工具的依赖性明显减少。
8.3 施工速度快、劳动强度低

等强剥肋滚轧直螺纹连接套筒比锥螺纹短40%左右，且丝扣螺距大，不必使用力矩扳手，方 便施工。每台班能加工400～500个钢筋螺纹；安装时因不存在扭紧力矩对接头的影响，使用 扳手长度不小于500mm的管钳拧紧即可，提高工效，大大降低了劳动强度。与电弧搭接焊. 套筒冷挤压。锥螺纹连接相比，直螺纹降低了钢筋绑扎的劳动强度，大幅提高施工速度，降 低工程人工费。
8.4 适用范围广

适用于直径15～50mm的Ⅱ、Ⅲ级钢筋任意方向和位置的同异径连接；标准接头、正反丝扣 接头、变径接头等接头形式，可在任何位置连接，方便钢筋穿插，可避免因对焊钢筋过长搬 运困难的问题，也可避免电弧焊连接在现场的操作困难和安全隐患，加快在构件节点处的钢 筋穿插安装。在接头区域不容易划分时，如烟囱、水塔环基可以不受限制的使用。
8.5 实用性强、易推广使用

由于等强剥肋滚轧直螺纹接头操作程序较简单，具有一定文化程度的工人经培训后易掌握该 技术工艺，容易推广使用。
8.6 节材、节能、经济

等强剥肋滚轧直螺纹接头比套筒挤压省钢材70%左右，比锥螺纹接头省钢35%左右；与冷挤压 连接相比，按连接10000只Φ32直螺纹接头计算，节约钢材10t；与传统的焊接、绑扎相比， 即可节约钢材，又能降低能耗，与搭接焊相比降低33%的费用。

等强剥肋滚轧直螺纹接头加工设备功率仅为3～4KW，与冷挤压相比，按连接10000只Φ32直 螺纹接头计算，节电2 000kwh；与电弧搭接焊相比，按连接10 000只Φ32直螺纹接头计算， 节电40 000kwh。
8.7 有利于环境保护

等强剥肋滚轧直螺纹接头加工时连接噪声小，连接时无噪声污染，无油污污染、无烟尘和弧 光污染，有利于保护劳动者身体健康和施工现场的文明整洁。
9 结束语 

钢筋等强剥肋滚轧直螺纹连接技术具有广阔的应用前景，该技术在质量保证、施工成本 、节能降耗、安全环保方面都有良好的效果。通过在呼和浩特铁路局二连如意大厦工程中的 应用，其接头强度、施工效率、成本节约等方面都达到预期效果。在施工工艺控制、过程质 量控制方面，为以后在钢筋混凝土工程中的推广应用积累了一定经验，也极大地促进了新技 术、新工艺应用的积极性。
[HS2][JZ]［参考文献］[HTF]
［1］ [ZK(]徐有邻,吴晓星.滚轧直螺纹钢筋连接技术应用指南［M］.北京：化学工业出版 社，2005.