鋼筋剝肋滾壓直螺紋連接技術在工程中的應用

楊建生

0 引言

鋼筋連接方式有多種，通常的做法是采用搭接或者焊接。近年來建筑行業中為提高施工工藝、施工質量和施工效率開始推廣應用機械連接技術進行鋼筋連接;經歷了錐螺紋連接、冷擠壓連接、鐓粗直螺紋連接、滾壓直螺紋連接幾個技術發展階段。剝肋滾壓直螺紋連接技術是眾多機械連接方式中最新形式的一種連接技術。與傳統方法相比較，該連接技術工藝簡便、接頭強度高、連接速度快、應用范圍廣、經濟性能優越。與其他機械連接方法相比亦具有突出的優勢，因其具有接頭質量穩定可靠，連接強度與套筒冷擠壓連接接頭相媲美，而且又具有錐螺紋接頭施工方便，連接速度快的特點，剝肋滾壓直螺紋連接技術的出現給鋼筋連接帶來了質的飛躍，迅速成為建筑施工中鋼筋機械連接最為廣泛應用的連接技術。

1 鋼筋剝肋滾壓直螺紋連接技術的特點

1)設備投入少，接頭成本低，鋼筋絲頭加工速度快，操作簡單，普通工人經過短時間培訓后即可上崗操作。

2)鋼筋絲頭螺紋加工精度高、成型好，套筒與施工現場加工的鋼筋絲頭配合性好，保證了鋼筋的連接質量。

3)接頭強度高，連接質量穩定可靠，可提前預制，廣泛應用于要求充分發揮鋼筋強度，對接頭延性及抗疲勞性能要求高，低溫條件下施工的各種鋼筋混凝土結構。

4)施工方便，質量容易控制，對勞動者素質及檢測工具的依賴性明顯減少。

5)適用范圍廣，操作不受環境和氣溫的影響，無明火作業、不污染環境，有利于現場文明施工;可對16 mm～50 mm的Ⅱ級、Ⅲ級鋼筋實現水平、豎向及斜向等各種方向的連接，且接頭性能達到Ⅰ級接頭標準，實現鋼筋的等強度連接。

2 鋼筋剝肋滾壓直螺紋連接工藝原理

鋼筋滾壓直螺紋連接接頭有三種類型:直接滾壓螺紋，擠(碾)壓肋滾壓螺紋，剝肋滾壓螺紋。這三種形式連接接頭獲得的螺紋精度及尺寸不同，接頭質量也存在一定差異;自從剝肋滾壓直螺紋連接技術推廣應用后，前兩者在實際應用中逐漸被淘汰。

2.1 剝肋滾壓直螺紋工藝方法

剝肋滾壓直螺紋的工藝方法是:首先利用滾絲機上滾絲頭前端同軸組合飛刀對鋼筋的縱、橫肋進行切削，使鋼筋滾壓螺紋部分直徑及長度達到直螺紋滾壓的要求，然后飛刀在控制機構的作用下張開，脫離切削，螺紋滾絲頭隨即跟進滾壓螺紋;鋼筋端的螺紋加工在一臺設備上一次裝夾中完成兩道工序。其工藝流程如下:夾緊鋼筋→飛刀剝肋→定長張刀→滾壓螺紋→反轉退回(同時飛刀收刀)。

2.2 剝肋滾壓直螺紋接頭強度

為了達到滾壓螺紋前鋼筋直徑尺寸一致的目的，采用先剝肋后滾壓的工藝方法。雖然剝肋后鋼筋母材直徑略為減小，材料有效面積約損失3%，對鋼筋強度有一定影響，但后道工序采用滾壓螺紋成型工藝，鋼筋端頭螺紋內部發生塑性變形，金屬晶格產生滑移，產生冷作硬化現象，并且在滾絲輪滾壓的作用下，金屬纖維未被切斷，其力學性能大大超過母材本身的力學性能，抗拉強度可提高20%～30%。

由于冷作硬化層的存在，螺紋牙底硬度明顯增大，滾壓出的螺紋耐磨性有較大的提高，螺紋的疲勞強度可提高40%～60%;遠遠彌補了鋼筋母材被削弱帶來的影響，最終實現與鋼筋母材等強度連接的效果。

2.3 滾絲機常用的兩種滾絲輪調整機構

鋼筋滾壓直螺紋連接技術的核心技術是滾絲機。為滿足現場施工需要，通常滾絲機的設計都具有:結構簡單、操作靈活、可靠耐用、體積緊湊、方便移動等特點。現對比兩種常用的滾絲輪調整裝置。

1)偏心軸調整滾絲輪裝置:是將偏心軸穿過滾絲輪內孔，通過聯動機構旋轉偏心軸，靠偏心量的大小來調節滾絲輪的位置，以達到加工不同鋼筋規格尺寸的目的。用偏心軸調整滾絲輪的滾絲頭，體積較小，結構簡單，但受偏心量的限制。此結構的設備隨著鋼筋規格范圍變化跨越大，要更換偏心軸固定盤或分幾種外徑尺寸的滾絲輪。如果要滾壓左旋螺紋，因螺旋升角的方向不同，必須更換滾絲頭，給操作帶來不便。

2)卡座式調整滾絲輪裝置:是將滾絲輪裝在圓形卡座上，沿滾絲頭主體徑向依靠調整環內圈的阿基米德螺旋線與卡座的變化來調節其大小量，調節范圍區域寬，可從16 mm調節至40 mm范圍。如果要滾壓左旋螺紋，只要將卡座向滾正絲時相反的方向旋轉適當角度鎖緊，改變螺旋升角方向即可，不需要更換滾絲頭，為目前結構設計較合理的機型。

2.4 剝肋滾壓直螺紋牙型的主要參數

2.4.1 螺紋螺距

螺距的選擇決定滾壓量的大小。在確保接頭連接強度，綜合考慮連接速度、加工工藝性的前提下，為避免頻繁更換滾絲輪，延長滾絲輪的使用壽命，滾壓直螺紋螺距沒有套用國家對粗、細牙螺紋所制定的螺距標準，而是通過對常用16 mm～40 mm直徑鋼筋螺紋連接強度的設計及實際應用，將不同直徑鋼筋的螺距設計參數進行合理優化，如表1所示。

表1 滾壓直螺紋螺距 mm

2.4.2 螺紋牙型角

牙型角的選擇會影響到齒形的強度，國家標準對普通螺紋的牙型角規定為60°。通常情況下，加工16 mm～40 mm的Ⅱ級、Ⅲ級鋼筋時，螺紋的牙型角設計基本采用60°標準牙型。但如遇到超強的鋼筋或大于40 mm以上的大直徑鋼筋，為提高滾絲輪的壽命，也有將牙型角設計為75°的。因為75°牙型角的齒型在相同螺距下比60°牙型角的全齒要淺，相對來說，滾壓量減小，滾壓塑性變形抗力亦小。也因全齒高減小，齒根增厚，螺紋的抗彎、剪強度提高，齒部不易折斷。由于75°牙型角齒形較淺，對鋼筋螺紋與連接套筒的配合精度要求高，否則配合受力面減少后，容易造成拉脫現象。

3 剝肋滾壓直螺紋接頭的連接及質量控制

3.1 連接施工方法

根據鋼筋連接施工中螺紋連接的不同用途有如下連接方法:

1)標準型螺紋的套筒連接。

該連接適用于被連接鋼筋均可旋轉或其中之一可旋轉的情形;連接時先將套筒旋入其中一根鋼筋端頭螺紋，然后將另一連接鋼筋端頭螺紋旋入套筒，用扳手旋轉上部鋼筋至緊即可。

2)正反螺紋的套筒連接。

該連接適用于被連接鋼筋均不可轉動的情形，連接時把帶有左右旋內螺紋的套筒分別套在對應的左右旋螺紋鋼筋的絲頭上，用扳手旋轉套筒，使兩根鋼筋同時旋入頂緊。

3)異徑型螺紋的套筒連接。

用于不同直徑的鋼筋連接，異徑型螺紋的套筒連接適用于以上兩種情形，施工方法相同。

3.2 剝肋滾壓直螺紋接頭的質量檢驗

滾壓直螺紋接頭性能檢驗分為形式檢驗和施工現場檢驗兩類:套筒檢驗為出廠檢驗，鋼筋絲頭檢驗為加工現場檢驗。形式檢驗包括單向拉伸、高應變反復拉壓、大變形反復拉壓的強度、極限應變和殘余變形的檢驗。

3.2.1 鋼筋端頭螺紋加工質量控制

在施工現場，鋼筋端頭螺紋加工質量控制主要注意6個方面的問題:

1)參加滾壓直螺紋接頭施工的人員必須進行技術培訓，并經考核合格后方可持證上崗。

2)鋼筋端面必須平整且大致與軸中心線垂直。

3)用外螺紋環規(通、止端)控制螺紋中徑的尺寸公差。

4)絲頭加工過程中應經常檢查絲牙長度、絲牙牙型的飽滿度及完整絲扣圈數。

5)絲頭加工檢驗完成后其端頭及時戴保護帽或旋入套筒，防止絲頭在搬運和安裝施工過程中被損壞或被水泥漿污染。

6)套筒質量由生產廠家控制并提供質保書備案。

3.2.2 直螺紋接頭現場連接的質量控制

鋼筋連接時質量控制要注意4個方面:

1)連接鋼筋時，鋼筋規格和套筒的規格必須一致，鋼筋和套筒的絲扣必須干凈、完好無損。

2)連接鋼筋時應對正軸線將鋼筋擰入連接套筒。

3)接頭連接完成后，應使兩個絲頭在套筒中央位置互相頂緊，標準型套筒每端不得有一扣以上完整絲扣外露。

4)用力矩扳手按不同規格的力矩值逐一檢測。

4 結語

新技術、新工藝不斷推陳出新，鋼筋連接工藝亦是如此。隨著我國環保事業的發展，鋼筋焊接在工程建設施工中的應用受到越來越大的限制，鋼筋機械連接技術逐漸取而代之。工程應用的實踐證明:鋼筋剝肋滾壓直螺紋連接技術因其獨具特色的技術特點，較好地解決了鋼筋等強度連接問題，縮短了施工工期，降低了工程成本，提高了施工效率。有理由相信，時代在進步，科技不斷發展，經過不斷的摸索與實踐，將會有更先進的施工連接技術與工藝為建筑工程所用。

［1］JGJ 107-2003，鋼筋機械連接通用技術規程［S］.

［2］李名斌.淺談鋼筋滾壓直螺紋套筒連接技術應用［J］.山西建筑，2009，35(7):162-163.

［3］趙宏學，劉子金.鋼筋機械連接技術現狀及發展趨勢［J］.施工技術，2000(12):8.

［4］孫榮玲.鋼筋剝肋滾壓直螺紋連接技術分析［J］.福建建筑，2007(11):1-4.

［5］林小弼.鋼筋等強度剝肋滾壓直螺紋套筒連接技術及現場質量控制［J］.湖南交通科技，2006(4):5.