四、钢筋的连接课件

四、钢筋的连接适用的规范和规程《混凝土工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001《钢筋焊接及验收规程》(JGJ18-2003)《钢筋机械连接通用技术规程》（JGJ107-2003)等等目录1、概述2、焊接技术3、机械连接技术4、钢筋连接的质量检验与验收5.钢筋连接的经济技术分析1概述钢筋工程是建筑施工中一项十分重要的分项工程，尤其是钢筋的连接技术水平对工程质量和企业技术进步有很大的影响。按照钢筋的连接机理，钢筋的接头大致可以分为三类：绑扎连接、焊接和机械连接。绑扎接头是传统的钢筋接头连接方式，其优点是不需要电源和设备，对工人的劳动技能要求低，但对接头应用部位的限制比较多，浪费钢材，接头质量不易保证。焊接接头是利用电阻、电弧或气体加热办法使钢筋表面或端部熔化后施加一定压力或填加部分金属材料使之连为一体。它的优点是节省钢材、接头成本较低，但焊接质量稳定性差，接头质量受人为、环境因素影响大，《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）中规定在直接承受动力荷载结构构件中不宜使用。机械连接接头是利用钢套筒等连接件，通过机械方法将两根待连接的钢筋连成一体，其特点是接头质量稳定、连接强度高、操作简单、质检方便、人为因素影响相对较小、全天候施工、节省能源、现场便于文明施工，但接头成本较高，而且机械连接一般用于粗直径钢筋的连接，不利于向一些中、小工程推广。2焊接技术钢筋的焊接技术一直是钢筋连接的主要手段。行业标准《钢筋焊接及验收规程》JGJ18-2003中对钢筋焊接的方法、适用范围、设备、材料、工艺、接头质量检查与验收等都做出了具体规定。目录2.1闪光对焊2.2电弧焊2.3电渣压力焊2.4.钢筋气压焊2.1闪光对焊2.1.1原理钢筋闪光对焊（Flashbuttweldingofreinforcingsteelbar），就是将两钢筋安放成对接形式，利用焊接电流通过两钢筋接触点产生的电阻热，使金属熔化，产生强烈飞溅、闪光，使钢筋端部产生塑性区及均匀的液体金属层，迅速施加顶煅力的一种焊接方法，是电阻焊的一种。钢筋对焊加工2.1.2工艺钢筋闪光对焊按工艺来分，可分为连续闪光焊、预热闪光焊、闪光-预热闪光焊3种，可根据实际情况选择。图2-1就是钢筋连续闪光焊的工艺流程图：图2-1.钢筋连续闪光焊工艺流程(a)焊接前(b)移近对接(c)闪光阶段(d)顶锻成形2.1.3适用范围钢筋闪光对焊适用于φ10-40的ⅠⅡⅢ级热轧钢筋、φ10-25的Ⅳ级钢筋，以及φ10-25的余热处理Ⅲ级钢筋。钢筋闪光对焊具有效率高、操作方便、节约能源、节约钢材、接头受力较好等优点，故钢筋的对接连接宜优先采用闪光对焊。2.2电弧焊2.2.1原理钢筋电弧焊（Arcweldingofreinforcingsteelbar）是以焊条作一极，钢筋为另一极，利用焊接电流通过产生的电弧热进行焊接的一种熔焊方法。2.2.2工艺钢筋电弧焊主要有搭接焊、帮条焊、坡口焊、窄间隙焊和熔槽帮条焊等5种接头型式，建筑工程上使用的电弧焊主要还是搭接焊。手工电弧焊是目前施工现场使用的施工方式，手工电弧焊的工艺参数主要是焊接电流、焊接直径和焊接层次。在钢筋焊接生产中，应根据钢筋级别和直径、焊接位置、接头形式和焊层选用合适的焊条直径和焊接电流。2.2.2适用范围钢筋电弧焊主要有搭接焊、帮条焊、坡口焊、窄间隙焊和熔槽帮条焊等5种接头型式，帮条焊、搭接焊、有双面焊、单面焊之分；坡口焊有平焊、立焊两种。所有这些都分别适用于不同级别、不同直径的钢筋。电弧焊简单灵活，适应性强，应用范围广既适用于厂内施工，也适用于施工现场。2.3电渣压力焊2.3.1原理钢筋电渣压力焊（Electroslagpressureweldingofreinforcingsteelbar）是将两钢筋安放成竖向对接形式，利用焊接电流通过两钢筋端面间隙，在焊剂层下形成电弧过程和电渣过程，产生电弧热和电阻热，熔化钢筋，加压完成的焊接方法。2.3.2工艺钢筋电渣压力焊具有电弧焊、电渣焊和压力焊的特点。焊接过程包括个阶段（见图2-3）：1.引弧过程上、下两钢筋端部埋于焊剂中，两钢筋端面之间留有一定间隙，引燃电弧。2.电弧过程焊接电弧在两钢筋之间燃烧，电弧热将两钢筋端部熔化。3.电渣过程随着电弧过程的延续，两钢筋端部熔化量增加，熔池和渣池加深，待达到一定深度时，加快上钢筋的下送速度，使其端部直接与渣池接触；这时，电弧熄灭，变电弧过程为电渣过程。电渣过程是利用焊接电流通过液体渣池产生的电阻热，继续对钢筋端部加热，渣池温度可达到1600-2000℃。4.顶压过程待电渣过程产生的电阻热使上下两钢筋的端部达到全断面均匀加热的时候，迅速将上钢筋向下顶压，液态金属和熔渣全部挤出；随即，切断焊接电源焊接即告结束。冷却后，打掉渣壳，即露出带金属光泽的焊包。电渣压力焊适用于Ø18~32的Ⅱ级钢及新Ⅲ级钢筋连接。焊接的接头要求鼓包均匀，鼓包直径约为钢筋直径的1.6倍。图2-3.钢筋电渣压力焊焊接工艺流程(a)引弧前(b)引弧过程(c)电弧过程(d)电渣过程(e)顶压过程(f)凝固后1-上钢筋2-下钢筋3-焊剂4-电弧5-熔池6-熔渣(渣池)7-焊包8-渣壳2.3.3适用范围适用于国产ⅠⅡ级直径14-40mm的竖向或斜向（倾斜度在4：1范围内）钢筋的连接。钢筋电渣压力焊操作方便，效率高，主要用于柱、墙、烟囱、水坝等现浇混凝土结构中竖向受力钢筋的连接，但不得在竖向焊接之后，再横置于粱、板等构件中作水平钢筋之用。2.4.钢筋气压焊2.4.1原理钢筋气压焊（Gaspressureweldingofreinforcingsteelbar）是采用氧-燃料气体火焰将两根钢筋对接处进行加热，使其达到一定温度，加压完成的方法。常用的氧-燃料气体火焰为氧-乙炔火焰，即氧炔焰，热效率高，温度高。此外，也有用氢氧焰等其他火焰的。气压焊接设备示意图1—乙炔；2—氧气；3—流量计；4—固定卡具；5—活动卡具；6—压接器；7—加热器与焊炬；8—被焊接的钢筋；9—加压油泵2.4.2工艺气压焊有开式和闭式两种。开式气压焊是将两钢筋端面稍加离开，加热到熔化温度，加压完成的一种方法，属熔化压力焊。闭式气压焊是将两钢筋端面紧密闭合，加热到1200-1250℃左右，加压完成的一种方法，属固态压力焊。目前，主要使用的是闭式气压焊。钢筋气压焊是一种经济不用电的钢筋连接方法，图为日本在多层住宅楼的梁中将气压焊应用于水平钢筋的连接图为在南京古南都饭店工程地下室施工工地上，进行钢筋气压焊应用的表演。操作工人将夹钳夹住上、下钢筋端部，点燃气压焊的焊炬。焊炬点燃后，套入钢筋连接部位，先用强火对连接部位上下轻微移动加热。用强火对钢筋端面加热后，集中用中火加热，使钢筋连接的两端面加热至热塑状态。待钢筋两连接端面加热至热塑状态后，连接手动液压加压器，逐渐对上、下两钢筋加压。边加压边加热，两钢筋连接端面紧密接触在一起，金属原子互相扩散，形成有效的连接。加热加压的钢筋连接头呈红热竹节状，夹钳的刚度很重要。为检查气压焊钢筋接头的连接质量，在非破损的条件下，可作“热冲切”检验。图为中建一局科研所在进行热冲切试验。右边的钢筋接头已被热冲切。2.4.3适用范围钢筋气压焊设备轻便，可进行钢筋在水平位置、垂直位置、倾斜位置等全位置焊接。钢筋气压焊可用于同直径或不同直径钢筋间的焊接。当两钢筋直径不同时，其径差不得大于7，否则会导致小直径钢筋过烧，大直径钢筋温度不足而未焊透。2.5窄间隙焊水平钢筋窄间隙焊是施工现场可应用的一种连接方法，特别适用于梁内水平粗钢筋的连接。焊接时为保证接头部位的引弧质量和不失去熔化的金属液，可用铜模或直接用角钢模。3机械连接3.1冷挤压套筒连接3.2钢筋锥螺纹连接3.3直螺纹连接技术规范《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ107-2003《带肋钢筋套筒挤压连接技术规程》JGJ108-96《钢筋锥螺纹接头技术规程》JGJ109-96《镦粗直螺纹钢筋接头》JG/T3057-19993.1冷挤压套筒连接3.1.1原理冷挤压套筒连接就是将两根带肋钢筋插入钢套筒，用压钳向钢套筒径向加压，使之产生塑性变星，并使变形后的钢套筒与被连接钢筋紧密结合成整体，达到钢筋连接目的的一种连接方法。钢筋径向挤压连接1—钢套筒；2—被连接的钢筋3.1.2工艺挤压连接工艺主要几部分组成：设备准备→套筒准备→钢筋准备→连接试验→挤压连接施工→检查验收。1.设备准备（1）挤压作业前，对挤压设备必须进行检查，并根据压接工艺要求，调整相应的工作油压。（2）按连接钢筋规格和套筒型号选配压模。2.套筒准备（1）套筒表面沿长度方向标有压接标志，压接标志应清晰均匀，中间两条标志的距离应不小于20mm。（2）连接相同直径钢筋的套筒的型号和连接不同直径钢筋的套筒的型号都应符合规定。3.钢筋准备（1）应清除钢筋端部连接位置的锈皮、油污、砂浆等附着物。（2）钢筋端部的弯折应予矫直，端头影响套筒安装的马蹄、飞边应修磨。（3）应标明钢筋端部的定位标志和检查标志，如图2-4所示：冷挤压套筒连接3.1.3设备挤压连接所用的设备由挤压器（钳）、高压油泵以及高压胶管等配件组成。挤压器主要用于φ20-φ32mm和φ36-φ40mm带肋钢筋的挤压连接。该设备采用了超高压液压系统，设备体积小、结构合理、操作方便，具有施工不受天气影响、施工速度快、节能、安全、接头质量好的优点。连接工艺3.1.4适用范围钢筋冷挤压套筒接头具有接头强度高、性能可靠、操作较简单、节能高效等优点，适用于各种施工环境，甚至水下。可连接国产Ⅱ、Ⅲ或Ⅳ级，直径18-50的各种带肋钢筋，包括焊接性能差的，以及与上述国产钢筋相当的进口钢筋，且同径、异径连接均可。目前，冷压套筒连接主要为径向冷压技术。图为南京古南都饭店的地下室底板Ø40钢筋的8000个接头应用该技术连接。3.2钢筋锥螺纹连接3.2.1原理钢筋锥螺纹接头是利用锥螺纹能承受拉、压两种作用力及自锁性、密封性好的原理，将钢筋的连接端加工成锥螺纹，按规定的力矩值把钢筋连接成一体的接头。如图3-1所示：3.2.2工艺钢筋锥螺纹接头工艺主要包括两个方面的内容：一是加工钢筋锥螺纹丝头，二是钢筋连接。1.加工钢筋锥螺纹丝头（1）钢筋应先调直再按设计要求接头位置下料。钢筋切口应垂直钢筋轴线，不得有马蹄形或翘曲端头。不允许用气割进行钢筋下料。（2）钢筋套丝。套丝工人必须持有专业上岗证书。套丝工程必须用钢筋接头提供单位的牙形规、卡规或环规逐个检查钢筋的套丝质量。要求牙形饱满，无裂纹、无乱牙、秃牙缺陷；牙形与牙形规吻合；丝头小端直径在卡规或环规的允许误差范围里。（3）经自检合格的钢筋锥螺纹丝头，应一头戴上保护帽，另一头拧紧与钢筋规格相同的连接套，并按规格堆放整齐，以便质检或监理抽查。螺纹套筒连接技术最近应用日趋广泛，其施工方便，可全天候作业。图为将钢筋夹于套丝机上，切削加工。（4）抽检钢筋锥螺纹丝头的加工质量。质检或监理人员用钢筋套丝工人牙形规和卡规或环规，对每一种规格加工批量随机抽检10%，且不少于10个，如一个不合格应对该加工批全数检查。不合格丝头应重新加工并经再次检验合格后方可使用。螺纹套筒连接有锥螺纹和直螺纹连接两种。早期锥螺纹采用车削螺纹加工，现改用滚压螺纹加工。直螺纹连接又分镦粗车削和剥肋滚压直螺纹两种。2.钢筋连接（1）将待连接钢筋吊装就位；（2）回收密封盖和保护帽。连接前，应检查钢筋规格与连接套规格是否一致，确认丝头无损坏时，将带有连接套的异端拧入待连接钢筋；（3）用力矩扳手拧紧钢筋接头，并达到规定的力矩值。连接时，将力矩扳手钳头咬住待连接钢筋，垂直钢筋轴线均匀加力，当扳手发出“咔哒”响声时，即达到预先设定的规定力矩值。严禁钢筋丝头没拧入连接套就用力矩扳手连接钢筋，否则会损坏丝头丝扣，造成钢筋