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钢筋滚压直螺纹连接技术 |
| 发布时间：2005-11-21 点击次数：971次 |
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（中国建筑科学研究院建筑机械化研究分院，河北廊坊065000）
随着建筑业的蓬勃发展，钢筋砼结构在建筑工程中的应用日益广泛，钢筋直径和钢筋密度也越来越大，粗直径钢筋的连接成为结构设计与施工的关键之一，直接影响到建设工程的施工质量、施工速度、经济效益及施工安全性，尤其是处于地震带地区工程的抗震性。钢筋机械连接技术的应用基本上解决了粗直径钢筋的连接问题，尤其是90年代后期，机械连接开始广泛地被采用。
目前国内外广泛应用的机械连接形式主要有套筒挤压连接、锥螺纹连接和直螺纹连接。套筒挤压连接施工速度慢、劳动强度大，但钢筋接头性能好；锥螺纹连接施工速度快、劳动强度小，其接头抗拉强度只能达到钢筋母材强度的95%左右；而直螺纹连接不仅施工速度快、劳动强度低，而且接头质量能达到与钢筋母材等强。
直螺纹有镦粗直螺纹和滚压直螺纹两种类型，墩粗直螺纹的施工工序为钢筋下料→钢筋端头墩粗→螺纹加工，
需两套设备、两次搬运；
滚压直螺纹施工工序为钢筋下料→螺纹加工，只需一次搬运、一套设备。由于滚压直螺纹连接接头成本较低、劳动强度较小，所以得以大量推广使用。
1滚压螺纹的特点与应用
滚压螺纹是一种冷作加工方法，使金属产生塑性变形而
在钢筋母材的基圆上形成完整的螺纹，螺纹小径d1（图1）小于钢筋母材基圆直径，即在直螺纹加工过程中削弱了钢筋截面面积，削弱部分一般占钢筋截面面积≤10%，因此滚压直螺纹钢筋接头能与母材等强、质量稳定、操作简单。
图1螺纹牙型图
D-内螺纹大径；D1-内螺纹小径；D2-内螺纹中径；
d-外螺纹大径；d1-外螺纹小径；d2-外螺纹中径；
P-螺距；H-原始三角形高度
滚压螺纹可以滚压圆柱形和圆锥形（柱体尺寸一致）等螺纹工件，生产率较高、螺纹表面粗糙度细、螺纹的强度和表面硬度也都有提高，能保证连接的可靠性和安全性，因此滚压螺纹在机械加工中已被广泛采用，与切削加工比较有下列优点。
1）材料利用率高由于滚压螺纹的坯料直径小于螺纹外径，当滚压普通螺纹时可节省原材料约10%～25%。
2）螺纹表面能获得较细的表面粗糙度其疲劳极限比用切削加工时要提高56%。
3）螺纹强度和表面硬度均有提高当材料塑性变形时纤维未被切断，金属晶粒产生滑移，只沿着螺纹齿形产生滑移而变形（图2），并使齿形表面材质较致密，且产生冷作硬化层，特别是牙底硬度明显增大（图3），所以滚压螺纹的耐磨性能有较大提高，疲劳强度可提高20%～40%，抗拉强度提高20%～30%，抗剪强度提高5%。
图2滚压齿形
图3螺纹表层硬度（HB值）分布图
(工件材料：铬钒钢)
2几种滚压直螺纹技术比较
2.1直接滚压直螺纹
直接滚压即将钢筋端头平切处理后直接在钢筋上滚压出直螺纹。此种螺纹加工工艺比较简单，但由于采用机械连接方法的钢筋直径偏差比较大，按GB1499-1998以25钢筋为例，其尺寸上下偏差多达数毫米，因此采用直接滚压方法加工出的丝头尺寸上下偏差很大。而用于连接钢筋的钢套筒为工厂化生产，其尺寸一致，在施工过程中钢筋接头易产生拉脱（钢筋尺寸较小时）或钢套筒拧不进去（钢筋尺寸较大时）的现象而影响施工。
直接滚压加工使钢筋横纵肋在加工过程中易产生铁屑，粘附于钢筋丝头上从而产生虚假螺纹，存在质量隐患。另外，直接滚压直螺纹连接施工加工的丝头尺寸很难达到6级精度要求，导致现场钢筋接头质量很难达到行业标准的接头变形量要求。〖JP〗
2.2挤碾滚压直螺纹
此项技术即先将钢筋端头的横纵肋进行挤压处理或用滚轮将横纵肋进行碾压处理，而后进行丝头的加工。此种方法加工出来的丝头尺寸较直接滚压加工出来的丝头质量略好，但仍不能达到行业标准对丝头螺纹精度的要求。
2.3剥肋滚压直螺纹
剥肋滚压即先将钢筋端头的横纵肋剥掉形成一个完整的圆柱体，而后进行钢筋丝头的滚压加工。由于在丝头加工前钢筋端头进行剥肋处理后同一规格钢筋的柱体尺寸完全一致，排除了因钢筋直径变化对丝头尺寸的影响，其丝头尺寸达到6f级精度，螺纹首末端外径偏差≤0.15mm，从而保证了丝头尺寸的一致性，并与钢套筒尺寸相匹配，保证了钢筋接头的质量。其加工工艺的难点为将剥肋机构与滚丝机构合为一体，即将两道工序并为一道。
该项技术为中国建筑科学研究院建筑机械化研究分院的专利技术，接头质量均达到了JGJ107-2003的规定，实现了等强连接，现场验收合格率为100%；有优良的抗疲劳性能和耐低温性能，通过200万次疲劳性能试验接头处无损坏，在零下40℃低温下试验，接头性能仍能达到I级；能够适用于16～50的HRB335、HRB400钢筋在任意方向和位置的同径、异径连接，可应用于要求充分发挥钢筋等强度或对接头延性及抗疲劳性能要求较高的砼结构，如机场、隧道、桥梁、电厂等。
该项技术自1999年鉴定以来已在国家许多重点项目上得到推广应用，如国家大剧院、深圳会展中心、哈尔滨会展中心、北京天文馆、中关村科技大厦和连云港核电站等300多项工程，在全国二十几个省市自治区得到推广，2000年列为建设部推广新产品，2002年荣获国家级新产品证书。
3应用中应注意的几个问题
3.1生产厂家的选择
目前国内滚压直螺纹及连接接头生产厂家大约有几十家，其中绝大部分厂家没有自主知识产权，其经营者从一些厂家购买滚压直螺纹机，仿造钢套筒，而后低价销售。此类滚压直螺纹虽然工地现场检验（单向拉伸）较容易达到合格，但其质量隐患较大，北京就曾出现过某一工程因选错生产厂家而〖FL)〗
导致数万个接头全部切掉的事故，给施工单位和甲方均造成很大的损失。
3.2拧紧力矩
滚压直螺纹连接的接头较容易实现等强连接，但不同厂家对钢筋接头拧紧力矩的要求有较大差异，有些厂家只要求将丝头拧进套筒里足够的圈数即可，而有的厂家则要求用管钳拧紧。这两种说法均不科学，由于钢筋丝头与套筒的内螺纹之间为间隙配合，拧紧力矩小则不能消除螺纹间隙（远大于0.03mm），影响钢筋受力后的变形量，从而存在质量隐患，因此在施工过程中必须有拧紧力矩要求。钢筋接头的拧紧力矩值即刚好消除螺纹间隙所需的力矩值为最好，从而消除质量隐患。
此外各厂家加工的钢筋丝头精度不一致，从而导致拧紧力矩的不同，因此施工单位在确定钢筋接头分包商时一定要仔细检验分包商的资质、管理和技术水平等。
3.3其它
施工单位一定要严格按照JGJ107进行工艺检验，监理单位一定要全程监控检验过程，确保滚压直螺纹连接技术厂家的技术可靠性，施工现场一定要严把质量关，一定要在工程结构中随机抽取试件作单向拉伸试验，以确保工程质量
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来源：中国投标网 |
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