钢筋接头连接技术-《建筑施工技术》

钢筋接头连接的方法有绑扎连接、焊接连接和机械连接3 种。

知识窗

受力钢筋接头应优先采用机械连接;轴心受拉和小偏心受拉杆件中的钢筋接头均应焊接;普通混凝土中直径大于22 mm 的钢筋和轻骨料混凝土中直径大于20 mm 的HPB300 级钢筋及直径大于25 mm 的HRB400 级、HRB500 级、HRB600 级钢筋接头应采用机械连接;对轴心受压和偏心受压柱中的受力钢筋的接头,当直径大于32 mm 时,应采用机械连接;对有抗震要求的受力钢筋接头宜优先采用焊接或机械连接。

1)绑扎连接

钢筋的绑扎搭接接头,应在接头中心和两端用20 ～22 号铁丝扎牢。 当纵向受拉钢筋的绑扎搭接接头面积百分率为25%时,其最小搭接长度应符合《混凝土结构工程施工规范》(GB 506666—2011)附录D 的规定。 受拉区域内,HPB300 级钢筋绑扎接头的末端应做弯钩,HRB400 级、HRB500 级钢筋可不做弯钩。 作受压钢筋使用时,光圆钢筋末端可不做弯钩。

受拉钢筋绑扎连接的搭接长度应符合表3.14 的规定。

表3.14　纵向受拉钢筋的最小搭接长度

注:①d 为钢筋直径,两根直径不同钢筋的搭接长度,以较细钢筋的直径计算;
②当纵向受拉钢筋搭接接头面积百分率大于25%,但不大于50%时,其最小搭接长度应按表3.14 中的数值乘以系数1.2 取用;当接头面积百率大于50%时,应按表3.14 中的数值乘以系数1.35 取用;
③当符合下列条件时,纵向受拉钢筋的最小搭接长度应根据表3.14 和本注第②条确定后,按下列规定进行修正;
a.当带肋钢筋的直径大于25 mm 时,其最小搭接长度应按相应数值乘以系数1.1 取用;
b.对环氧树脂涂层的带肋钢筋,其最小搭接长度应按相应数值乘以系数1.25 取用;
c.当在混凝土凝固过程中受力钢筋易受扰动时(如滑模施工),其最小搭接长度应按相应数值乘以系数1.1 取用;
d.对末端采用机械锚固措施的带肋钢筋,其最小搭接长度可按相应数值乘以系数0.6 取用;
e.当带肋钢筋的混凝土保护层厚度大于搭接钢筋直径的3 倍且配有箍筋时,其最小搭接长度可按相应数值乘以系数0.8 取用;
f.对有抗震要求的结构构件,其受力钢筋的最小搭接长度对一、二级抗震等级应按相应数值乘以系数1.15 采用,对三级抗震等级应按相应数值乘以系数1.05 采用;
g.在任何情况下,受拉钢筋的搭接长度不应小于300 mm。
④纵向受压钢筋绑扎搭接时,其最小搭接长度应根据表3.14 中的规定数值并结合本注②③条的规定确定相应数值后,乘以系数0.7 取用。 在任何情况下,受压钢筋的搭接长度不应小于200 mm。

2)焊接连接

常用的焊接方法有电弧焊、电渣压力焊、电阻点焊、埋弧压力焊、气压焊等。

(1)电弧焊

电弧焊是利用弧焊机使焊条与焊件之间产生高温电弧,使焊条和电弧燃烧范围内的焊件熔化,待其凝固后便形成焊缝或接头。 电弧焊广泛用于钢筋接头焊接、钢筋骨架焊接、装配式结构接头的焊接、钢筋与钢板的焊接及各种钢结构的焊接。

钢筋电弧焊的接头形式有搭接焊(单面焊缝或双面焊缝)、帮条焊(单面焊缝或双面焊缝)、坡口焊(平焊或立焊)等,如图3.36 所示。

采用帮条焊或搭接焊时,钢筋的帮条长度或搭接长度应符合表3.15 的规定。 电弧焊一般要求焊缝表面平整,无裂纹,无较大凹陷、焊瘤,无明显咬边、气孔、夹渣等缺陷。 在现浇混凝土结构中,应以300 个同牌号钢筋、同形式接头为一批,每一批随机选取3 个接头进行拉伸试验,如有一个不合格,取双倍试件复验,若再有一个不合格,则该批接头不合格。 如对焊接质量有怀疑或发现异常情况,还可进行非破损检验。

图3.36　电弧焊接头形式

表3.15　钢筋帮条长度

注:d 为主筋直径(mm)。

(2)电渣压力焊

电渣压力焊是利用电流通过渣池产生的电阻热将钢筋端头熔化,待达到一定程度时施以压力,使竖向(或斜向)钢筋接头焊接在一起的一种焊接方法。 它所用的设备包括焊接电源、监控仪表、焊接夹具、焊剂盒等,如图3.37 所示。

施焊前,将钢筋1,2 端部120 mm 范围内的锈渣除掉,用电极3,4 上的夹具紧夹钢筋,在两端接头处放一铁丝小球6(22 号铁丝绕成直径10 ～15 的紧密小球)或放入导电剂(当钢筋直径较大时),并在焊剂盒内装满焊药。

施焊时,接通电源,用操纵杆把电弧引燃(引弧),使焊剂盒内形成导电的渣池,维持一段时间,渣池中钢筋头熔化(稳弧),与此同时,用操纵杆将上部钢筋缓缓送下(1 mm/s)。 当稳弧达到一定时间后立即断电,并用操纵杆加压顶锻,以排除夹渣气泡,形成接头,等冷却后,即拆除药盒,回收焊药,拆除夹具和清除焊渣。 引弧—稳弧—顶锻3 个过程连续进行,约需1 min,其中稳弧时间的长短视电压、电流及钢筋直径大小而定,如电流850 A,工作电压40 V 左右,直径30,32 mm 钢筋的稳弧时间约为50 s。

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电渣压力焊。

(3)电阻点焊

电阻点焊的工作原理:将钢筋的交叉点放在点焊机的两个电极间,电极通过钢筋闭合电路通电,接触点处电阻最大,在接触的瞬间,全部电流都集中在钢筋接触点上,接触点的电阻使金属产生热而熔化,同时在电极加压下使焊点金属得到焊合,如图3.38 所示。 混凝土结构中钢筋焊接骨架和钢筋焊接网,宜采用电阻点焊制作。

图3.37　钢筋电渣焊示意图

1—钢筋;2—监控仪表;3—焊剂盒;
4—焊剂盒扣环;5—活动夹具;6—固定夹具;
7—操作手柄;8—控制电缆

图3.38　点焊机工作原理

1—电极;2—电极臂;3—变压器次级电圈;4—变压器初级线圈;5—断路器;
6—变压器调节级数开关;7—踏板;8—压紧机构

常用的点焊机有单点点焊机、多点点焊机、悬挂式点焊机(可焊接钢筋骨架或钢筋网)和手提式点焊机。 电阻点焊的主要参数为变压器级数、焊接通电时间、电极压力等,应根据钢筋牌号、直径及焊机性能合理选择。

钢筋焊接骨架和钢筋焊接网在焊接生产中当两根钢筋直径不同时,焊接骨架较小钢筋直径小于或等于10 mm 时,大、小钢筋直径之比不宜大于3 倍;当较小钢筋直径为12 ～16 mm时,大、小钢筋直径之比不宜大于2 倍。 焊接网较小钢筋直径不得小于较大钢筋直径的60%。焊点的压入深度应为较小钢筋直径的18% ～25%。

(4)气压焊

气压焊是用氧-乙炔火焰使焊接接头加热至塑性状态,加压形成接头。 这种方法具有设备简单、工效高、成本低等优点。 钢筋气压焊设备由氧气瓶、乙炔瓶、烤枪(加热器)、钢筋卡具、液压缸及液压泵等组成,如图3.39 所示。

钢筋气压焊的工艺过程:施焊前先磨平钢筋端部,并与钢筋轴线基本垂直,清除接头附近的铁锈、油污等杂物;然后用卡具将两根被焊的钢筋接头处加热,在开始阶段,应采用碳化焰集中加热,以防钢筋端部氧化;待接头完全闭合后再改用中性陷宽幅加热,以提高火焰温度,加快升温速度。 此时,火焰在以裂缝为中心2 倍钢筋直径范围内均匀摆动,当钢筋端部加热到1 150 ～1 250 ℃时,再次对钢筋轴向施加30 ～50 N/mm2 压力加压,待钢筋加热部分火色退消后,取下卡具,气压焊接头完成。

图3.39　气压焊设备

1—压接器;2—顶压液压缸;3—加热器;4—钢筋;5—加压器;6—氧气瓶;7—乙炔瓶

活动建议

到施工现场或实习基地参与钢筋的绑扎,向工人师傅学习钢筋的连接技术。

小组讨论

钢筋焊接常用哪些方法? 各种焊接的工艺过程是什么?

3)钢筋机械连接

钢筋机械连接具有以下优点:

①操作简单,连接时无明火,不受天气及自然环境影响,在可燃性环境及水中均可作业。

②适用范围广,可连接不同材质、不同直径的钢筋,并且端部不需要特别处理。

③接头性能可靠,检验方便。

④节约钢材,节约能源,不污染环境,可全天作业,实现文明施工。(www.xing528.com)

钢筋机械连接的形式很多,主要有挤压套筒连接、锥螺纹套筒连接、直螺纹套筒连接、熔融金属填充套筒连接、水泥灌浆填充套筒连接、受压钢筋端面平接头等。 这里主要介绍挤压套筒连接和锥螺纹套筒连接。

(1)挤压套筒连接

挤压套筒连接是将需要连接的变形钢筋插入特制的钢套筒内,利用液压驱动的挤压机进行径向或轴向挤压,使钢套筒产生塑性变形,紧紧咬住变形钢筋实现连接,如图3.40 所示。

挤压套筒连接的施工操作工艺及注意事项如下:

①挤压操作人员必须是培训合格、持证上岗人员。

图3.40　钢筋径向挤压连接原理图

1—钢套筒;2—被连接的钢筋

②挤压操作人员不得随意改变挤压力、压模宽度、挤压道数或挤压顺序。

③挤压操作前,对钢筋端部的锈皮、泥沙、油污等杂物应清理干净;对套筒做外观尺寸检查;对钢筋和套筒进行试套,不同直径钢筋的套筒不得相互串用,在钢筋连接端应画出明显定位标记,以确保在挤压时和挤压后可按定位标记检查钢筋伸入套筒内的长度。

④挤压操作时,应按标记检查钢筋插入套筒的深度,钢筋端头离套筒长度中点不宜超过10 mm;挤压时宜从套筒中央开始,并依次向两边挤压。

(2)锥螺纹套筒连接

锥螺纹套筒连接就是把钢筋的连接端加工成锥形螺纹(简称丝头),通过锥螺纹连接套把两端带丝头的钢筋按规定的力矩值连接成一体的钢筋接头,如图3.41所示。

图3.41　钢筋锥螺纹套筒连接示意图

①锥螺纹连接的施工准备:

a.凡参与接头的施工操作人员,均应参加技术规程培训,操作工人考核合格后持证上岗。

b.钢筋先调直再下料,切口端部应与钢筋轴线垂直,不得有马蹄形或挠曲,不得做气割下料。

c.提供的锥螺纹连接套应有产品合格证,两端锥孔应有密封盖,套筒表面应有规格标记。进场时,施工单位应进行复验。

②钢筋锥螺纹加工:

a.加工的钢筋锥螺纹丝头的锥度、牙形、螺距等必须与连接套的锥度、牙形、螺距一致,且经配套的量规检测合格。

b.加工钢筋锥螺纹时,应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润滑液套丝。

c.已合格的丝头应加以保护。 钢筋一端丝头应戴上保护帽,另一端可按表3.16 规定的力矩值拧紧连接套,并按规定分类堆放整齐待用,并填写钢筋锥螺纹加工检查记录。

表3.16　钢筋接头拧紧力矩值

③钢筋连接操作:

a.连接钢筋时,钢筋规格和连接套的规格应一致,并确保钢筋和连接套的螺纹干净、完好无损。

b.采用预埋接头时,连接套的位置、规格和数量应符合设计要求。 带连接套的钢筋应固定牢,连接套的外露端应有密封盖。

c.连接时必须用力矩扳手拧紧接头,力矩扳手的精度为±5%,要求每半年用扭力仪检定一次。

d.连接钢筋时,应对正轴线将钢筋拧入连接套,然后用力矩扳手拧紧。 接头拧紧值应满足表3.16 规定的力矩值,不得超拧,拧紧后的接头应做标记。

e.质量检查与施工安装用的力矩扳手应分开使用,不得混用。

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螺纹槽口加工和钢筋直螺纹连接。

小组讨论

钢筋机械连接的形式有哪些? 机械连接有哪些优点?

练习作业

钢筋的连接形式有哪些? 各有何特点?