41建筑施工之钢筋机械连接

建筑施工之钢筋机械连接钢筋机械连接是指通过连接件的机械咬合作用或钢筋端面的承压作用，将一根钢筋中的力传递至另一根钢筋的连接方法。这类连接方法是我国近10年来陆续发展起来的，它具有以下优点：接头质量稳定可靠，不受钢筋化学成分的影响，人为因素的影响也小；操作简便，施工速度快，且不受气候条件影响；无污染、无火灾隐患，施工安全等。在粗直径钢筋连接中，钢筋机械连接方法有广阔的发展前景。9-6-1一般规定钢筋机械连接方法分类及适用范围，见表9-56。钢筋机械连接接头的设计、应用与验收应符合行业标准《钢筋机械连接通用技术规程》（JGJ107-96）和各种机械连接接头技术规程的规定。钢筋机械连接方法分类及适用范围表9-56机械连接方法适用范围钢筋级别钢筋直径（mm）钢筋套筒挤压连接HRB335、HRB400RRB40016~4016~40钢筋锥螺纹套筒连接HRB335、HRB400RRB40016~4016~40钢筋徽粗直螺纹套筒连接HRB335、HRB40016~40钢筋滚压直螺纹套筒连接直接滚压HRB335、HRB40016~40挤肋滚压16~40剥肋滚压16~50钢筋机械连接接头，应根据静力单向拉伸性能以及高应力和大变形条件下反复拉、压性能的差异，分为下列三个性能等级。A级：接头抗拉强度达到或超过母材抗拉强度标准值，并具有高延性及反复拉压性能。B级：接头抗拉强度达到或超过母材屈服强度标准值的1.35倍，具有一定的延性及反复拉压性能。C级：接头仅承受压力。A、B、C级的接头性能，应符合表9-57的规定。钢筋机械接头性能检验指标表9-57钢筋机械连接（JGJ107-96）的符号意义如下：对直接承受动力荷载的结构，其接头应满足设计要求的抗疲劳性能。当无专门要求时，对连接HRB335（HRB400）级钢筋的接头，其疲劳性能应能经受应力幅为100N/mm2，上限应力为180（190）N/mm2的200万次循环加载。1998年对JGJ107-96规程进行局部修订。主要修订内容有2项：①增加了SA级，其强度指标为或1.15ftk；②取消了原割线模量指标，改用接头试件加载至0.6fyk后，残余变形小于0.1mm。接头性能等级的选定，应符合下列规定：（1）混凝土结构中要求充分发挥钢筋强度或对接头延性要求较高的部位，应采用A级接头；（2）混凝土结构中钢筋受力小或对接头延性要求不高的部位，可采用B级接头；（3）非抗震设防和不承受动力荷载的混凝土结构中钢筋只承受压力的部位，可采用C级接头。9-6-2钢筋套筒挤压连接带肋钢筋套筒挤压连接是将两根待接钢筋插入钢套筒，用挤压连接设备沿径向挤压钢套筒，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成为整体的钢筋连接方法（图9-100）。图9-100钢筋套筒挤压连接1-已挤压的钢筋；2-钢套筒；3-未挤压的钢筋这种接头质量稳定性好，可与母材等强，但操作工人工作强度大，有时液压油污染钢筋，综合成本较高。钢筋挤压连接，要求钢筋最小中心间距为90mm。9-6-2-1钢套筒钢套筒的材料宜选用强度适中、延性好的优质钢材，其实测力学性能应符合下列要求：屈服强度σs＝225~350N/mm2，抗拉强度σb＝375~500N/mm2，延伸率δ5≥20%，硬度HB＝102~133。钢套筒的屈服承载力和抗拉承载力的标准值不应小于被连接钢筋的屈服承载力和抗拉承载力标准值的1.10倍。钢套筒的规格和尺寸，应符合表9-58的规定。其允许偏差：外径为±1%，壁厚为＋12%、－10%，长度为±2mm。钢套筒的规格和尺寸表9-58钢套筒型号钢套筒尺寸（mm）压接标志道数外径壁厚长度G4070122408×2G3663112167×2G3256101926×2G285081685×2G25457.51504×2G22406.51323×2G203661203×2钢套筒的尺寸与材料应与一定的挤压工艺配套，必须经生产厂型式检验认定。施工单位采用经过型式检验认定的套筒及挤压工艺进行施工，不要求对套筒原材料进行力学性能检验。9-6-2-2挤压设备钢筋挤压设备由压接钳、超高压泵站及超高压胶管等组成。其型号与参数见表9-59。钢筋挤压设备的主要技术参数表9-59设备型号YJH-25YJH-32YJH-40YJ-32YJ-40压接钳额定压力（MPa）8080808080额定挤压力（kN）760760900600600外形尺寸（mm）φ150×433φ150×480φ170×530φ120×500φ150×520重量（kg）2833413236适用钢筋（mm）20~2525~3232~4020~3232~40超高压泵站电机380V，50Hz，1.5kW380V，50Hz，1.5kW高压泵80MPa，0.8L/min80MPa，0.8L/min低压泵2.0MPa，4.0~6.0L/min-外形尺寸（mm）790×540×785（长×宽×高）390×525（高）重量（kg）96油箱容积（L）2040，油箱12超高压胶管100MPa，内径6.0mm，长度3.0m（5.0m）钢筋挤压设备的工作原理，见图9-101。超高压电动油泵输出的压力油，经手动换向阀、超高压胶管，进入钢筋压接钳的A腔。在A腔压力油的作用下，活塞带动压模向前运动，并挤压钢套筒。这时，B腔的油经换向阀、超高压胶管，流回油箱。当挤压到预定压力时，转动换向阀，使压力油由压钳的B腔进入，退回压模及活塞。A腔的油经换向阀、超高压胶管流回油箱，完成一次挤压过程。重复以上步骤，即可根据不同规格的钢筋所要求的道次，逐一挤压。图9-101钢筋挤压设备工作原理图1-悬挂器；2-缸体；3-液压油；4-活塞；5-机架；6-上压模；7-套筒；8-钢筋；9-下压模；10-油管；11-换向阀；12-压力表；13-滋流阀；14-单向阀；15-限压阀；16-低压泵；17-高压泵；18-电动机；19-滤油器；20-油箱超高压泵站为高、低压油泵并联式结构。高压泵是一阀配流旋转斜盘式轴向定量柱塞泵，低压泵是一齿轮泵。设备在空载时，高、低压油泵同时向压钳供油，使压钳活塞的进给速度较快。当高压时，低压泵经低压溢流阀流回油箱，由高压泵单独推动活塞并挤压钢套筒。钢筋压接钳由油缸、机架和活塞等组成。上压模与活塞相连，并可沿机架轨道移动，下压模用模挡铁和机架相连，并可从机架中抽出，以便插入或退出钢筋。该设备由于以超高压泵站为动力源，因此，体积小，重量轻，操作方便，而且工作可靠，可连接密集布置的钢筋，但净距必须大于60mm。9-6-2-3挤压工艺1．准备工作（1）钢筋端头的锈、泥沙、油污等杂物应清理干净。（2）钢筋与套筒应进行试套，如钢筋有马蹄、弯折或纵肋尺寸过大者，应预先矫正或用砂轮打磨；对不同直径钢筋的套筒不得串用。（3）钢筋端部应划出定位标记与检查标记。定位标记与钢筋端头的距离为钢套筒长度的一半，检查标记与定位标记的距离一般为20mm。（4）检查挤压设备情况，并进行试压，符合要求后方可作业。2．挤压作业钢筋挤压连接宜先在地面上挤压一端套筒，在施工作业区插入待接钢筋后再挤压另端套筒。压接钳就位时，应对正钢套筒压痕位置的标记，并使压模运动方向与钢筋两纵肋所在的平面相垂直，即保证最大压接面能在钢筋的横肋上。压接钳施压顺序由钢套筒中部顺次向端部进行。每次施压时，主要控制压痕深度。9-6-2-4工艺参数在选择合适的材质、钢套筒以及压接设备、后模后，接头性能主要取决于挤压变形量的工艺参数。挤压变形量包括压痕最小直径和压痕总宽度，见表9-60与表9-61。同规格钢筋连接时的参数选择表9-60连接钢筋规格钢套筒型号压模型号压痕最小直径允许范围（mm）压痕最小总宽度（mm）φ40-φ40φ36-φ36φ32-φ32φ28-φ28φ25-φ25φ22-φ22φ20-φ20φ18-φ18G40G36G32G28G25G22G20G18M40M36M32M28M25M22M20M1860~6354~5748~5141~4437~3932~3429~3127~29≥80≥70≥60≥55≥50≥45≥45≥40不同规格钢筋连接时的参数选择表9-61压痕总宽度是指接头一侧每一道压痕底部平直部分宽度之和。该宽度应在表9-60和表9-61规定的范围内。小于这一宽度，接头的性能达不到要求；大于这一宽度，钢套筒的长度要增加。压痕总宽度一般由各生产厂家根据各自设备、压模刃口的尺寸和形状，通过在其所售钢套筒上喷上挤压道数标志或出厂技术文件中确定。在实际工程中，由现场操作者来控制的主要是压痕最小直径，它应在表9-60和表9-61规定的范围内。压痕最小直径大于这一范围，即变形太小，会使钢套筒与钢筋横肋咬合小，抱紧不够，接头受拉时，钢筋从钢套筒中滑出或接头强度达不到要求；小于这一范围，钢套筒发生了过大的塑性变形，在压痕处就有可能引起破裂或由于硬化而变脆，也有可能会由于压痕处套筒太薄，拉伸时可能在此压痕处被拉断，还会加重设备的超负荷。当钢筋横肋或钢套筒壁厚为负偏差时，压痕最小直径应取此范围的较小值；反之则应取较大值。压痕最小直径一般是通过挤压机上的压力表读数来间接控制的。由于钢套筒的材质不同，造成其硬度、韧性等也不同，因此会造成挤压至所要求的压痕最小直径时所需要的压力也不同。实际挤压时，压力表读数一般为60~70MPa，也有在54~80MPa之间，这就要求操作者在挤压不同批号钢套筒时必须进行试压，以确定挤压到标准所要求的压痕直径时所需的压力值。9-6-2-5异常现象及消除措施在套筒挤压连接中，当出现异常现象或连接缺陷时，宜按表9-62查找原因，采取措施，及时消除。钢筋套筒挤压连接异常现象及消除措施表9-62项次异常现象和缺陷原因或消除措施1挤压机无挤压力（1）高压油管连接位置不正确；（2）油泵故障2钢套筒套不进钢筋（1）钢筋弯折或纵肋超偏差；（2）砂轮修磨纵肋3压痕分布不匀压接时将压模与钢套筒的压接标志对正4接头弯折超过规定值（1）压接时摆正钢筋；（2）切除或调直钢筋弯头5压接程度不够（1）泵压不足；（2）钢套筒材料不符合要求6钢筋伸入套筒内长度不够（1）未按钢筋伸入位置、标志挤压（2）钢套筒材料不符要求7压痕明显不均检查钢筋在套筒内伸入度是否有压空现象9-6-2-6套筒挤压接头质量检验钢套筒进场，必须有原材料试验单与套筒出厂合格证，并由该技术提供单位，提交有效的型式检验报告。钢筋套筒挤压连接开始前及施工过程中，应对每批进场钢筋进行挤压连接工艺检验。工艺检验应符合下列要求：（1）每种规格钢筋的接头试件不应少于3个；（2）接头试件的钢筋母材应进行抗拉强度试验；（3）3个接头试件强度均应符合现行行业标准《钢筋机械连接通用技术规程》（JGJ107）中相应等级的强度要求，对于A级接头，试件抗拉强度尚应大于等于0.9倍钢筋母材的实际抗拉强度（计算实际抗拉强度时，应采用钢筋的实际横截面面积）。钢筋套筒挤压接头现场检验，一般只进行接头外观检查和单向拉伸试验。1．取样数量同批条件为：材料、等级、型式、规格、施工条件相同。批的数量为500个接头，不足此数时也作为一个验收批。对每一验收批，应随机抽取10%的挤压接头作外观检查；抽取3个试件作单向拉伸试验。在现场检验合格的基础上，连续10个验收批单向拉伸试验合格率为100%时，可以扩大验收批所代表的接头数量一倍。2．外观检查挤压接头的外观检查，应符合下列要求：（1）挤压后套筒长度应为1.10~1.15倍原套筒长度，或压痕处套筒的外径为0.8~0.9原套筒的外径；（2）挤压接头的压痕道数应符合型式检验确定的道数；（3）接头处弯折不得大于4°；（4）挤压后的套筒不得有肉眼可见的裂缝。如外观质量合格数大于等于抽检数的90%，则该批为合格。如不合格数超过抽检数的10%，则应逐个进行复验。在外观不合格的接头中抽取6个试件作单向拉伸试验再判别。3．单向拉伸试验3个接头试件的抗拉强度均应满足A级或B级抗拉强度的要求。如有一个试件的抗拉强度不符合要求，则加倍抽样复验。复验中如仍有一个试件检验结果不符合要求，则该验收批单向拉伸试验判为不合格。9-6-3