钢筋的连接方法有焊接方法、绑扎连接、机械连接。
1.钢筋焊接
钢筋的焊接接头,是节约钢材,提高钢筋混凝土结构和构件质量,加快工程进度的重要措施。
钢筋常用的焊接方法有钢筋对焊、电阻点焊、电弧焊、电渣压力焊、埋弧压力焊、气压焊等。
热轧钢筋的对接焊接,应采用钢筋对焊、电弧焊、电渣压力焊或气压焊;钢筋骨架和钢筋网片的交叉焊接应采用电阻点焊;钢筋与钢板的T型连接,宜采用埋弧压力焊或电弧焊。
1)钢筋对焊
钢筋对焊应采用闪光对焊,具有成本低、质量好、功效高及适用范围广等特点。
钢筋对焊的原理是利用对焊机使两段钢筋接触,通以低电压的强电流,把电能转化为热能,当钢筋加热到接近熔点时,施加压力顶锻,使两根钢筋焊接在一起,形成对焊接头,见图4-30。闪光对焊广泛应用于热轧钢筋的接长及预应力钢筋与螺丝端杆的对接。冷拉钢筋采用闪光对焊接长时,对焊应在冷拉前进行。
2)电阻点焊
钢筋骨架和钢筋网片的交叉钢筋焊接采用电阻点焊。焊接时将钢筋的交叉点放入点焊机两极之间,通电使钢筋加热到一定温度后,加压使焊点处钢筋互相压入一定的深度(压入深度为两钢筋中较细者直径的1/4~2/5),将焊点焊牢。采用点焊代替绑扎,可以提高工效,便于运输。在钢筋骨架和钢筋网成型时优先采用电阻点焊。
点焊质量的检查包括外观检查和强度检验。外观抽样检查包括:检查焊点有无脱落、漏焊、气孔、裂缝、空洞及明显的烧伤现象,点焊制品尺寸误差及焊点压入深度应符合有关规定,焊点处应挤出饱满的熔化金属等。强度检验应抽样作剪力试验。对冷加工钢筋制成的点焊制品还应抽样作拉力试验,试验结果应符合有关规定。
3)电弧焊
电弧焊是利用电弧焊机使焊条和焊件之间产生高温电弧,熔化焊条和高温电弧范围内的焊件金属,熔化的金属凝固后形成焊接接头。电弧焊广泛应用于钢筋的接长、钢筋骨架的焊接、装配式结构钢筋接头焊接及钢筋与钢板、钢板与钢板的焊接等。
电弧焊的主要设备为弧焊机,分为直流弧焊机和交流弧焊机两类。工地多采用交流弧焊机(焊接变压器)。焊接时,先将焊件和焊条分别与焊机的两极相连,将焊条端部与焊件轻轻接触,随即提起2~4mm,引燃电弧,以熔化金属。
钢筋电弧焊接头主要有3种形式:搭接焊、帮条焊和坡口焊。
(1)搭接焊。
搭接焊接头如图4-31所示。搭接接头钢筋应先预弯,以保证两根钢筋的轴线在一条直线上。
图4-30 钢筋对焊
1—钢筋;2—固定电极;3—可动电极;4—焊接变压器
图4-31 搭接接头
(2)帮条焊。
帮条焊接头如图4-32所示。主筋端面间的间隙为2~5mm,帮条宜采用与主筋同级别、同直径的钢筋制作。如帮条级别与主筋相同时,帮条的直径可以比主筋直径小一个规格;如帮条直径与主筋相同时,帮条钢筋的级别可比主筋低一个级别。
图4-32 帮条焊接头
搭接焊与帮条焊的焊缝长度应符合图中要求。图中不带括弧的数字用于HPB235级钢筋(光圆钢筋),括弧内的数字用于HRB335,HRB400级钢筋(带肋钢筋)。
(3)坡口焊。
坡口接头多用于在施工现场焊接装配式结构接头处钢筋。坡口焊分为平焊和立焊,见图4-33。施焊前先将钢筋端部制成坡口。
图4-33 坡口焊
钢筋坡口平焊采用V形坡口,坡口夹角为60°,两根钢筋间的空隙为3~5mm,下垫钢板,然后施焊,见图4-33(a)。钢筋坡口立焊采用40°~55°坡口,见图4-33(b)(c)。
装配式结构接头钢筋坡口焊施焊时,应由两名焊工对称施焊,合理选择施焊顺序,以防止或减少由于施焊而引起的结构变形。
4)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部熔化,然后施加压力使钢筋焊接。
这种方法多用于现浇钢筋混凝土结构竖向钢筋的接长,比电弧焊工效高、成本低,易于掌握。电渣压力焊可用手动电渣压力焊机或自动压力焊机。手动电渣压力焊机由焊接变压器、夹具及控制箱等组成,如图4-34所示。
图4-34 电渣压力焊示意图
1,2—钢筋;3—固定电极;4—滑动电极;5—焊剂盒;6—导电剂;7—焊剂;8—滑动架;9—操纵杆;10—标尺;11—固定架;12—变压器
施焊前先将钢筋端部120mm范围内的铁锈、杂质刷净,把钢筋安装于夹具钳口内夹紧,在两根钢筋接头处放一铁丝小球(钢筋端面较平整而焊机功率又较小时)或导电剂(钢筋直径较大时),然后在焊剂盒内装满焊剂。施焊时,接通电源使小球(或导电剂)、钢筋端部及焊剂相继熔化,形成渣池。维持数秒后,用操纵压杆使钢筋缓缓下降,熔化量达到规定数值(用标尺控制)后,切断电路,用力迅速顶压,挤出金属熔渣和熔化金属,形成焊接接头,待冷却1~3min后,打开焊剂盒,卸下夹具。
5)埋弧压力焊
埋弧压力焊是利用埋在焊接接头处的焊剂下的高温电弧,熔化两焊件焊接接头处的金属,然后加压顶锻形成焊接接头,如图4-35所示。埋弧压力焊用于钢筋与钢板丁字形接头的焊接。这种焊接方法工艺简单,比电弧焊工效高、质量好。
6)气压焊
钢筋气压焊是采用氧-乙炔火焰对钢筋接缝处进行加热,使钢筋端部加热达到高温状态,并施加足够的轴向压力而形成牢固的对焊接头。钢筋气压焊接方法具有设备简单、焊接质量好、效果高,且不需要大功率电源等优点。(www.xing528.com)
图4-35 埋弧压力焊示意图
1—钢筋;2—431焊剂;3—焊剂盒;4—电弧柱;5—钢板;6—弧焰
钢筋气压焊可用于直径40mm以下的HPB235和HRB335级热轧钢筋的纵向连接。当两钢筋直径不同时,其直径之差不得大于7mm。钢筋气压焊设备主要有氧-乙炔供气设备、加热器、加压器及钢筋卡具等,见图4-36。
图4-36 气压焊设备示意图
1—脚踏液压泵;2—压力表;3—液压胶管;4—活动油缸;5—钢筋卡具;6—钢筋;7—焊枪;8—氧气瓶;9—乙炔瓶
施焊前钢筋要用砂轮锯下料并用磨光机打磨,边棱要适当倒角,端面要平,端面基本上要与轴线垂直。端面附近50~100mm范围内的铁锈、油污等必须清除干净,然后用卡具将两根被连接的钢筋对正夹紧。
2.钢筋绑扎连接
基面终验清理完毕或施工缝处理完毕养护一定时间,且混凝土强度达到2.5MPa后,即进行钢筋的安装作业。钢筋的安设方法有两种:一种是将钢筋骨架在加工厂制好再运到现场安装,称为整装法;一种是将加工好的散钢筋运到现场,再逐根安装,称为散装法。
1)钢筋的绑扎顺序
钢筋的绑扎顺序:划线→摆筋→穿箍→绑扎→安装垫块等。划线时应注意间距、数量,标明加密箍筋位置。板类摆筋顺序一般先排主筋后排负筋;梁类一般先排纵筋。排放有焊接接头和绑扎接头的钢筋应符合规范规定。有变截面的箍筋,应事先将箍筋排列清楚,然后安装纵向钢筋。
(1)熟悉施工图纸。通过熟悉图纸,一方面校核钢筋加工中是否有遗漏或误差;另一方面也可以检查图纸中是否存在与实际情况不符的地方,以便及时改正。
(2)核对钢筋加工配料单和料牌。在熟悉施工图纸的过程中,应核对钢筋加工配料单和料牌,并检查已加工成型的成品的规格、形状、数量、间距是否和图纸一致。
(3)确定安装顺序。钢筋绑扎与安装的主要工作内容包括放样画线、排筋绑扎、垫撑铁和保护层垫块、检查校正及固定预埋件等,为保证工程顺利进行,在熟悉图纸的基础上,要考虑钢筋绑扎安装顺序。板类构件排筋顺序一般先排受力钢筋后排分布钢筋;梁类构件般先摆纵筋(摆放有焊接接头和绑扎接头的钢筋应符合规定),再排筋,最后固定。
(4)做好料、机具的准备。钢筋绑扎与安装的主要材料、机具包括钢筋钩、吊线垂球、木水平尺、麻我、长钢尺、钢卷尺、扎丝、垫保护层用的砂浆垫块或塑料卡、撬杆、绑扎架等。对于结构较大或形状较复杂的构件,为了固定钢筋还需一些钢筋支架、钢筋支撑。扎丝一般采用18~22号铁丝或镀锌铁丝,扎丝长度一般以钢筋钩拧2~3圈后,铁丝出头长度为20cm左右。
(5)放线。放线要从中心点开始向两边量距放点,定出级向钢筋的位置,水平筋的放线可放在纵向钢筋或模板上。
2)钢筋绑扎注意事项
钢筋的接长钢筋骨架或者钢筋网的成型应优先采用焊接或机械连接,如不能采用焊接(如缺乏电机或电机功率不够)或骨架过大过重不便于运安装时,可采用绑扎的方法,绑扎钢筋一般采用20~22号铁丝,铁丝过硬时可经退火处理。绑扎时应注意钢筋位置是否准确,绑扎是否牢固,搭接长度及绑扎点位置是否符合规范要求。板和墙的钢筋网除靠近外围两行钢筋的相交点全部扎牢固外,中间部分的相交点可相隔交错扎牢,但必须保证受力钢筋不移动。双向受力的钢筋须全部扎牢,梁和挂的箍筋,除设计有特殊要求外,应与受力钢筋垂直设置。箍筋弯钩叠合处,应沿受力钢筋方向错开设置:柱中的竖向钢筋搭接时,角部钢筋的弯钩应与模板成45°(多边形柱为模板内角的平分角,圆形柱应与模板切线垂直);弯钩与模板的角度最小不得小于15°。
当受力钢筋采用机械连接接头或焊接接头时,设置在同一构件内的接头宜相互错开。同一构件中相邻纵向受力钢筋的绑扎搭接接头宜相互错开。钢筋搭接处,应在中心和两端用铁丝扎牢。在要拉区域内,HPH235级钢筋哪扎接头的末端应做弯钩。绑扎搭接接头中钢筋的横向净距不小于钢筋直径且不应小于25mm;钢绑扎搭接接头中钢筋的横向间距不应小于钢筋直径,且不应小于25mm;钢筋绑扎搭接接头连接区段的长度为1.3L(L为搭接长度),凡搭接接头中点位于该连接区段长度内的搭接接头均属于同一连接区段。同一连接区段内,纵向钢筋搭接接头面积百分率为该区段内有搭接接头的纵向受力钢筋截面面积与全部纵向受力钢筋截面面积的比值:同一连接区段内,纵向受拉铜筋搭接接头面积百分率应符合规范要求。
3)钢筋绑扎操作方法
钢筋的绑扎应顺直均匀、位置正确。钢筋绑扎的操作方法有一面顺扣法、十字花扣法、反十字扣法、兜扣法、缠扣法、兜扣加法、套扣法等,较常用的是一面顺扣法。一面法的操作步骤是:首先将已切断的扎丝在中间折合成180°弯,然后将扎丝清理整齐。绑扎时,执在左手的扎丝应靠近钢筋绑扎点的底部,右手拿住钢筋钩,食指压在钩前部,用钩端钩住扎丝底扣处,并紧靠扎丝开口端,绕扎丝拧转两圈套半,在绑扎时扎丝扣伸出钢钢底部要短,并用钩尖将铁丝扣紧。为使绑扎后的钢筋骨架不变形,每个绑扎点进扎丝扣方向要求交替变换90°,钢筋加工的形状、尺寸、钢筋安置位置应符合设计要求,其偏差应符合规定。
3.钢筋机械连接
钢筋机械连接有挤压连接、锥螺纹连接和直螺纹连接。
1)挤压连接
钢筋挤压连接是把两根待接钢筋的端头先插入一个优质钢套筒内,然后用挤压连接设备沿径向或轴向挤压钢套筒,使之产生塑性变形,依靠变形后的钢套筒与被连接钢筋纵、横肋产生的机械咬合作用实现钢筋的连接。
挤压连接的优点是接头强度高、题量稳定可靠、安全、无明火且不受气候影响、适应性强,可用于垂直、水平、倾斜、高空、水下等的钢筋连接,还特别适用于不可焊钢筋、进口钢筋的连接,近年来推广应用迅速。挤压连接的主要缺点是设备移动不便,连速度较慢。
挤压连接分径向挤压连接和轴向挤压连接。径向挤压连接是采用挤压机和压模,沿套筒直径方向,从套筒中间依次向两端挤压套筒,把插在套筒里的两根钢筋紧固成一体,形成机械接头。它适用地震区和非地震区的钢筋混凝土结构的钢筋连接施工,如图4-37所示。轴向挤压连接是采用挤压和压模,沿钢筋轴线冷挤压金属套筒,把插入金属套筒里的两根待连接热轧钢筋紧固一体,形成机械接头。它适用于按一、二级抗震设防的地震区和非地震区的钢筋混凝土结构工程的钢筋连接施工。
挤压连接的主要设备有超高压泵、半挤压机、挤压机、压模、手板葫芦、画线尺、量规等。
图4-37 钢筋径向挤压连接原理示意图
1—钢套管;2—连接钢筋
2)锥螺纹连接
锥螺纹连接是将所连钢筋的对接端头在钢筋套丝机上加工成与套筒匹配的锥螺纹,然后将带锥形内丝的套筒用扭力扳手按一定力矩值把两根钢筋连接起来,通过钢筋与套筒内丝扣的机械咬合达到连接的目的。
图4-38 锥螺纹连接钢筋示意图
1—已连接的钢筋;2—锥螺纹套筒;3—待连接的钢筋
3)直螺纹连接
直螺纹连接是近年来开发的一种新接入方式,它先把钢端部镦粗,然后再削直螺纹,最后用套筒实行钢筋对接,如图4-39所示。由于镦粗段钢筋切削后的净截面仍大于钢筋原截面,即螺纹不削弱钢筋截面,从而确保接头强度大于母材强度。直螺纹不存在扭紧力矩对接头性能的影响,从而提高了连接的可靠性,也加快了施工速度。直螺纹接头比套筒挤压接头省钢70%,比锥螺纹接头省钢35%,技术经济效果显著。
图4-39 直螺纹连接钢筋示意图
1-已连接的钢筋;2—直螺纹套筒;3—正在拧入的钢筋
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