談鋼筋連接的方式和質(zhì)量控制

張 志

鋼筋工程是建筑工程主體分部工程中的重要分項(xiàng)工程，其中鋼筋的連接直接影響著建筑結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性，下面簡(jiǎn)要探討一下鋼筋連接的方式和質(zhì)量控制措施。

1 鋼筋連接

鋼筋連接有三種常用的連接方法:綁扎連接、焊接連接、機(jī)械連接(擠壓連接和螺紋套管連接)，見(jiàn)圖1，圖2。

圖1 同一連接區(qū)段內(nèi)縱向受拉鋼筋綁扎搭接接頭

圖2 同一連接區(qū)段內(nèi)縱向受拉鋼筋機(jī)械連接、焊接接頭

2 綁扎連接

綁扎連接是鋼筋連接的主要手段之一。鋼筋綁扎時(shí)，鋼筋交叉點(diǎn)用鋼絲扎牢;板和墻的鋼筋網(wǎng)，除外圍兩行鋼筋的相交點(diǎn)全部扎牢外，中間部分交叉點(diǎn)可相隔交錯(cuò)扎牢，保證受力鋼筋位置不產(chǎn)生偏移;梁和柱的箍筋應(yīng)與受力鋼筋垂直設(shè)置，彎鉤疊合處應(yīng)沿受力鋼筋方向錯(cuò)開(kāi)設(shè)置。受拉鋼筋和受壓鋼筋接頭的搭接長(zhǎng)度及接頭位置應(yīng)符合施工及驗(yàn)收規(guī)范的規(guī)定。

3 焊接連接

除個(gè)別情況(如不準(zhǔn)出現(xiàn)明火)應(yīng)盡量采用焊接連接，以保證質(zhì)量、提高效率和節(jié)約鋼材。鋼筋焊接分為壓焊和熔焊兩種形式，壓焊包括閃光對(duì)焊、電阻點(diǎn)焊和氣壓焊，熔焊包括電弧焊和電渣壓力焊。此外，鋼筋與預(yù)埋件T形接頭的焊接應(yīng)采用埋弧壓力焊，也可用電弧焊或穿孔塞焊，但焊接電流不宜大，以防燒傷鋼筋。

鋼筋的焊接質(zhì)量與鋼材的可焊性、焊接工藝有關(guān)。可焊性與含碳量、合金元素的數(shù)量有關(guān)，含碳、錳數(shù)量增加，則可焊性差;而含適量的鈦可改善可焊性。焊接工藝(焊接參數(shù)與操作水平)亦影響焊接質(zhì)量，即使可焊性差的鋼材，若焊接工藝合宜，亦可獲有良好的焊接質(zhì)量。當(dāng)環(huán)境溫度低于-5℃時(shí)，即為鋼筋低溫焊接，此時(shí)應(yīng)調(diào)整焊接工藝參數(shù)，使焊縫和熱影響區(qū)緩慢冷卻。風(fēng)力超過(guò)4級(jí)時(shí)，應(yīng)有擋風(fēng)措施，環(huán)境溫度低于-20℃時(shí)不得進(jìn)行焊接。

3.1 閃光對(duì)焊

閃光對(duì)焊廣泛用于鋼筋縱向連接及預(yù)應(yīng)力鋼筋與螺絲端桿的焊接。熱軋鋼筋的焊接宜優(yōu)先用閃光焊，不可能時(shí)才用電弧焊。

鋼筋閃光對(duì)焊的原理是利用對(duì)焊機(jī)使兩段鋼筋接觸，通過(guò)低電壓的強(qiáng)電流，待鋼筋加熱到一定溫度變軟后，進(jìn)行軸向加壓頂鍛，形成對(duì)焊接頭。

鋼筋閃光對(duì)焊工藝常用的有連續(xù)閃光焊、預(yù)熱閃光焊和閃光—預(yù)熱—閃光焊。對(duì)Ⅳ級(jí)鋼筋有時(shí)在焊接后還進(jìn)行通電熱處理。

1)連續(xù)閃光焊。這種焊接的工藝過(guò)程是待鋼筋?yuàn)A緊在電極鉗口上后，閉合電源，使兩鋼筋端面輕微接觸。由于鋼筋端部不平，開(kāi)始只有一點(diǎn)或數(shù)點(diǎn)接觸，接觸面小而電流密度和接觸電阻很大，接觸點(diǎn)很快熔化并產(chǎn)生金屬蒸汽飛濺，形成閃光現(xiàn)象。閃光一開(kāi)始就徐徐移動(dòng)鋼筋，使形成連續(xù)閃光過(guò)程，同時(shí)接頭也被加熱。待接頭燒平、閃去雜質(zhì)和氧化膜、白熱熔化時(shí)，隨即施加軸向壓力迅速進(jìn)行頂鍛，使兩根鋼筋焊牢。連續(xù)閃光焊宜于焊接直徑25 mm以內(nèi)的Ⅰ級(jí)～Ⅲ級(jí)鋼筋，焊接直徑較小的鋼筋最適宜。

2)預(yù)熱閃光焊。鋼筋直徑較大，端面比較平整時(shí)宜用預(yù)熱閃光焊。與連續(xù)閃光焊不同之處，在于前者增加一個(gè)預(yù)熱時(shí)間，先使大直徑鋼筋預(yù)熱后再連續(xù)閃光燒化進(jìn)行加壓頂鍛。

3)閃光—預(yù)熱—閃光焊。端面不平整的大直徑鋼筋連接采用半自動(dòng)或自動(dòng)的150型對(duì)焊機(jī)焊接，大直徑鋼筋宜采用閃光—預(yù)熱—閃光焊。這種焊接的工藝過(guò)程是進(jìn)行連續(xù)閃光，使鋼筋端部燒化平整;再使接頭處作周期性閉合和斷開(kāi)，形成斷續(xù)閃光使鋼筋加熱;接著再是連續(xù)閃光，最后進(jìn)行加壓頂鍛。對(duì)于Ⅳ級(jí)鋼筋，因碳、錳、硅含量較高和鈦、釩的存在，對(duì)氧化、淬火、過(guò)熱比較敏感，易產(chǎn)生氧化缺陷和脆性組織。為此，應(yīng)掌握焊接溫度，并使熱量擴(kuò)散區(qū)加長(zhǎng)，以防接頭局部過(guò)熱造成騰斷。Ⅳ級(jí)鋼筋中可焊性差的高強(qiáng)鋼筋，宜用強(qiáng)電流進(jìn)行焊接，焊后再進(jìn)行通電熱處理。通電熱處理的目的，是對(duì)焊接接頭進(jìn)行一次退火或高溫回火處理，以消除熱影響區(qū)產(chǎn)生的脆性組織，改善接頭的塑性。

通電熱處理的方法，是焊畢稍冷卻后松開(kāi)電極，將電極鉗口調(diào)至最大距離，重新夾住鋼筋，待接頭冷至暗黑色(焊后約20 s～30 s)，進(jìn)行脈沖式通電熱處理(頻率約2次/s，通電5 s～7 s)，待鋼筋表面呈桔紅色并有微小氧化斑點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)即可。

3.2 電渣壓力焊

1)電渣壓力焊在建筑施工中多用于現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)豎向或斜向(傾斜度在4∶1的范圍內(nèi))鋼筋的焊接接長(zhǎng)，有自動(dòng)與手工電渣壓力焊。與電弧焊比較，它工效高、成本低，在一些高層建筑施工中已取得很好的效果。

進(jìn)行電渣壓力焊(所用的設(shè)備)夾具需靈巧、上下鉗口同心，否則不能保證規(guī)程規(guī)定的上下鋼筋的軸線應(yīng)盡量一致，其最大偏移不得超過(guò)0.1d，同時(shí)也不得大于2 mm的要求。

焊接時(shí)，先將鋼筋端部約120 mm范圍內(nèi)的鐵銹除盡，將夾具夾牢在下部鋼筋上，并將上部鋼筋扶直夾牢于活動(dòng)電極中，自動(dòng)電渣壓力焊還在上下鋼筋間放引弧用的鋼絲圈等。再裝上藥盒(直徑90 mm～100 mm)和裝滿焊藥，接通電路，用手柄使電弧引燃(引弧)。然后穩(wěn)定一定時(shí)間，使之形成渣池并使鋼筋熔化(穩(wěn)弧)，隨著鋼筋的熔化，用手柄使上部鋼筋緩緩下送。當(dāng)穩(wěn)弧達(dá)到規(guī)定時(shí)間后，在斷電同時(shí)用手柄進(jìn)行加壓頂鍛(頂鍛)，以排除夾渣和氣泡，形成接頭。待冷卻一定時(shí)間后，即拆除藥盒、回收焊藥、拆除夾具和清除焊渣。引弧、穩(wěn)弧、頂鍛三個(gè)過(guò)程連續(xù)進(jìn)行。

電渣壓力焊的工藝參數(shù)為焊接電流、渣池電壓和通電時(shí)間，根據(jù)鋼筋直徑選擇，鋼筋直徑不同時(shí)，根據(jù)較小直徑的鋼筋選擇參數(shù)。電渣壓力焊的接頭，亦應(yīng)按規(guī)程規(guī)定的方法檢查外觀質(zhì)量和進(jìn)行試件拉伸試驗(yàn)。

2)電渣壓力焊容易出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題及防治辦法。a.兩根鋼筋的接頭軸線偏移太大。操作時(shí)應(yīng)把鋼筋端頭磨平，對(duì)準(zhǔn)后把卡具卡緊，再通電焊接。b.兩根鋼筋端頭結(jié)合處沒(méi)有完全熔合在一起。出現(xiàn)這種情況應(yīng)調(diào)整好電流，增加通電時(shí)間，使鋼筋端頭和焊劑充分熔化。c.焊包不均勻。施焊時(shí)應(yīng)把鋼筋端頭切齊，填裝焊劑盡量均勻，熔化時(shí)讓電流適當(dāng)加大，時(shí)間適當(dāng)延長(zhǎng)，使鋼筋充分熔化。d.夾渣，就是在焊接處有雜質(zhì)。施焊時(shí)，根據(jù)鋼筋直徑的大小，選擇適當(dāng)?shù)碾娏骱屯姇r(shí)間，適當(dāng)增加壓力，使非金屬物完全被擠出。在焊劑中加入一定比例的螢石，以增加熔渣的流動(dòng)性。e.咬邊，就是上邊的鋼筋端部沒(méi)有焊到邊。其原因可能是電流太大，熔化后上部的鋼筋沒(méi)有伸進(jìn)熔渣池中，也可能是壓力不夠。如果是電流太大，應(yīng)適當(dāng)減小電流，等鋼筋頭充分熔化后上部鋼筋迅速下降，即可解決。

3.3 電弧焊

鋼筋的電弧焊接主要考慮搭接焊。1)單面焊焊縫長(zhǎng)度不小于10d，雙面焊焊縫長(zhǎng)度不小于5d。2)搭接焊施工要求:鋼筋應(yīng)預(yù)彎，以保證兩鋼筋的軸線在同一軸線上。用兩點(diǎn)固定，定位焊縫離搭接端部20 mm以上。引弧在搭接鋼筋的一端開(kāi)始，收弧在搭接鋼筋端頭上，弧坑填滿。第一層焊縫有足夠的熔深，主焊縫與定位焊縫，特別是在定位焊縫的始端與終端，保證熔合良好。

3.4 氣壓焊

氣壓焊接鋼筋是利用乙炔—氧混合氣體燃燒的高溫火焰對(duì)已有初始?jí)毫Φ膬筛摻疃嗣娼雍咸幖訜幔逛摻疃瞬慨a(chǎn)生塑性變形，并促使鋼筋端面的金屬原子互相擴(kuò)散，當(dāng)鋼筋加熱至約125℃～1 350℃時(shí)進(jìn)行加壓頂鍛，使鋼筋內(nèi)的原子得以再結(jié)晶而焊接在一起。

鋼筋加熱前的初始?jí)毫s30 MPa～40 MPa，加壓頂鍛時(shí)的壓應(yīng)力約34 MPa～40 MPa。

4 鋼筋機(jī)械連接

4.1 鋼筋機(jī)械連接包括擠壓連接和螺紋套管連接

鋼筋擠壓連接亦稱鋼筋套筒冷壓連接，適用于豎向、橫向及其他方向的較大直徑變形鋼筋的連接，與焊接相比，具有節(jié)省電能、不受鋼筋可焊性好壞影響、不受氣候影響、無(wú)明火、施工簡(jiǎn)便和接頭可靠度高等特點(diǎn)。螺紋套管連接具有施工速度快、不受氣候影響、質(zhì)量穩(wěn)定、易對(duì)中等特點(diǎn)，在我國(guó)應(yīng)用廣泛。螺紋套管連接又分錐螺紋連接和直螺紋連接兩種。根據(jù)規(guī)范要求，當(dāng)前錐螺紋連接基本不再使用，主要采用直螺紋連接。

4.2 鋼筋機(jī)械連接制作質(zhì)量控制

1)操作工人必須持證上崗。2)鋼筋應(yīng)先調(diào)直再下料。切口端面應(yīng)與鋼筋軸線垂直，不得有馬蹄形或撓曲。不得用氣割下料。3)加工的鋼筋錐螺紋絲頭的錐度、牙形、螺距等必須與連接套的錐度、牙形、螺距相一致，且經(jīng)配套的量規(guī)檢測(cè)合格。4)加工鋼筋錐螺紋時(shí)，應(yīng)采用水溶液切削潤(rùn)滑液。5)已檢驗(yàn)合格的絲頭應(yīng)加以保護(hù)。6)連接鋼筋時(shí)，鋼筋規(guī)格和連接套的規(guī)格應(yīng)一致，并確保鋼筋和連接套的絲扣干凈完好無(wú)損。7)采用預(yù)埋接頭時(shí)，連接套的位置、規(guī)格和數(shù)量應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。帶連接套的鋼筋應(yīng)固定牢固，連接套的外露端應(yīng)有密封蓋。8)必須用精度±5%的力矩扳手?jǐn)Q緊接頭，且要求每半年用扭力儀檢定力矩扳手一次。9)連接鋼筋時(shí)，應(yīng)對(duì)正軸線將鋼筋擰入連接套，然后用力矩扳手?jǐn)Q緊。

5 結(jié)語(yǔ)

在施工中，要根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙確定鋼筋的連接方式，當(dāng)設(shè)計(jì)無(wú)具體要求時(shí)，要根據(jù)實(shí)際情況選擇經(jīng)濟(jì)合理的連接方式，并且熟悉各種連接方式的特點(diǎn)和工藝要求，才能確保鋼筋連接質(zhì)量的合格。

[1]史潤(rùn)濤.淺談鋼筋焊接應(yīng)注意的問(wèn)題[J］.山西建筑，2010，36(10):145-146.