钢筋机械连接技术

1钢筋机械连接一．简介钢筋机械连接是通过与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。如下图所示：钢筋机械连接技术是一项新型钢筋连接工艺，被称为继绑扎、电焊之后的“第三代钢筋接头”，具有接头强度高于钢筋母材、速度比电焊快5倍、无污染、节省钢材20％等优点。钢筋机械连接具有节省人力、无明火作业、节能省材、工效快等优点，对抢工期具有显著的优势，接头可预制，工厂化生产，质量稳定可靠。常用的钢筋机械连接接头类型有挤压套筒接头、锥螺纹套筒接头、直螺纹套筒接头、熔融金属充填套筒接头、水泥灌浆充填套筒接头、受压钢筋端面平接头等。在工程施工中，采用何种类型的钢筋机械连接技术应根据有关设计要求、工程施工条件、综合效益、质量稳定性及该技术在水利水电工程或其它建筑工程中应用成功的经验等因素来选定。2二．钢筋机械连接的设计原则（1）接头的设计原则和性能等级接头的设计应满足强度及变形性能的要求。接头连接件的屈服承载力和抗拉承载力的标准值应不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。接头应根据其等级和应用场合，对单向拉伸性能、高应力反复拉压、大变形反复拉压、抗疲劳、耐低温等各项性能确定相应的检验项目。接头应根据抗拉强度、残余变形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：Ⅰ级：接头抗拉强度等于被连接钢筋的实际拉断强度或不小于1.10倍钢筋抗拉强度标准值，残余变形小并具有高延性及反复拉压性能。Ⅱ级：接头抗拉强度不小于被连接钢筋抗拉强度标准值，残余变形较小并具有高延性及反复拉压性能。Ⅲ级：接头抗拉强度不小于被连接钢筋屈服强度标准值的1.25倍，残余变形较小并具有一定的延性及反复拉压性能。Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级接头的抗拉强度应符合表1的规定。表1接头的抗拉强度接头等级Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级抗拉强度1.10omststkomststkffff断于钢筋或断于接头omststkffy1.25omstkff3其中omstf接头试件实际抗拉强度stkf钢筋抗拉强度标准值ykf钢筋屈服强度标准值Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级接头应能经受规定的高应力和大变形反复拉压循环，且在经历拉压循环后，其抗拉强度仍应符合本规程表1的规定。Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级接头的变形变形性能应符合表2的规定。表2接头的变形性能接头等级Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级残余变形（mm）000.10(32)0.14(32)udud000.14(32)0.16(32)udud000.14(32)0.16(32)udud单向拉伸最大力总伸长率（%）6.0sgtA6.0sgtA3.0sgtA高应力反复拉压残余变形（mm）200.3u200.3u200.3u大变形反复拉压残余变形（mm）480.30.6uu且480.30.6uu且40.6u注：当频遇荷载组合下，构件中钢筋应力明显高于0.6ykf时，设计部门可对单向拉伸残余变形0u的加载峰值提出调整要求。其中：0u接头加载至0.6ykf并卸载后在规定标距内的残余变形；sgtA接头试件的最大力总伸长率；20u接头试件经高应力反复拉压20次后的残余变形；4u接头试件经大变形反复拉压4次后的残余变形；8u接头试件经大变形反复拉压8次后的残余变形。对直接承受动力荷载的结构构件，设计应根据钢筋应力变化幅度提出对接头的抗疲劳性能要求。当设计无专门要求时，接头的疲劳应力幅限值不应小于国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010-20024中标4.2.5-1普通钢筋疲劳应力幅限值的80%。（2）接头的应用结构设计图纸中应列出设计选用的钢筋接头等级和应用部位。接头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，应优先采用Ⅱ级接头。当在同一连接区段内必须实施100%钢筋接头的连接时，应采用Ⅰ级接头。2混凝土结构中钢筋应力较高但对接头延性要求不高的部位，可采用Ⅲ级接头。钢筋连接件的混凝土保护层厚度宜符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB500l0中受力钢筋混凝土保护层最小厚度的规定，且不得小于15mm。连接件之间的横向净距不宜小于25mm。结构构件中纵向受力钢筋的接头宜相互错开，钢筋机械连接的连接区段长度应按35d计算（d为被连接钢筋中的较大直径）。在同一连接区段内有接头的受力钢筋截面面积占受力钢筋总截面面积的百分率（以下简称接头百分率），应符合下列规定：1接头宜设置在结构构件受拉钢筋应力较小部位，当需要在高应力部位设置接头时，在同一连接区段内Ⅲ级接头的接头百分率不应大于25%；Ⅱ级接头的接头百分率不应大于50%；Ⅰ级接头的接头百分率除第2款所列情况外可不受限制。2接头宜避开有抗震设防要求的框架的梁端、柱端箍筋加密区；当无法避开时，应采用Ⅰ级接头或Ⅱ级接头，且接头百分率不应大于550%。3受拉钢筋应力较小部位或纵向受压钢筋，接头百分率可不受限制。4对直接承受动力荷载的结构构件，接头百分率不应大于50%。当对具有钢筋接头的构件进行试验并取得可靠数据时，接头的应用范围可根据工程实际情况进行调整。（3）接头的型式检验在下列情况应进行型式检验：1确定接头性能等级时；2材料、工艺、规格进行改动时；3型式检验报告超过4年时。用于形式检验的钢筋应符合有关钢筋标准的规定。对每种型式、级别、规格、材料、工艺的钢筋机械连接接头，型式检验试件不应少于9个：其中单向拉伸试件不应少于3个，高应力反复拉压试件不应少于3个，大变形反复拉压试件不应少于3个。同时应另取3根钢筋试件做抗拉强度试验。全部试件均应在同一根钢筋上截取。用于型式检验的直螺纹或锥螺纹接头试件应散件送达检验单位，由型式检验单位或在其监督下由接头技术提供单位按规定的扭紧扭矩进行装配，拧紧扭矩值应记录在检验报告内，型式检验试件必须采用未经过预拉的试件。型式检验的试验方法应按规程中的规定进行，当试验结果符合6下列规定时评为合格：1强度检验：每个接头试件的强度实测值均应符合规程中相应接头等级的强度要求；2变形检验：对残余变形和最大力总伸长率，3个试件实测值的平均值应符合规范中的规定。型式检验应由国家、省部级主管部门认可的检测机构进行，并应按规程中规定的格式出具检验报告和评定结论。（4）施工现场接头的加工和安装4．1接头的加工在施工现场加工钢筋接头时，应符合下列规定：1加工钢筋接头的操作工人应经专业技术人员培训合格后才能上岗，人员应相对稳定；2钢筋接头的加工应经工艺检验合格后方可进行；直螺纹接头的加工应符合下列规定：1钢筋端部应切平或镦平后加工螺纹；2镦粗头不得有与钢筋轴线相垂直的横向螺纹；3钢筋丝头长度应满足企业标准中产品设计要求，公差应为0~2.0p（p为螺距）；4钢筋丝头应满足6f级精度要求，应用专用螺纹量规检验，通规能顺利旋入并达到要求的拧入长度，止规旋入不得超过3p。抽检数量10%，检验合格率不应小于95%。锥螺纹接头的现场加工应符合下列规定：71钢筋端部不得有影响螺纹加工的局部弯曲；2钢筋丝头长度应满足设计要求，使拧紧后的钢筋丝头不得相互接触，丝头加工长度公差应为-0.5p~-1.5p；3钢筋丝头的锥度和螺距应使用专用锥螺纹量规检验；抽检数量10%，检验合格率不应小于95%。4．2接头的安装直螺纹钢筋接头的安装质量应符合下列要求：1安装接头时可用管钳扳手拧紧，应使钢筋丝头在套筒中央位置相互顶紧。标准型接头安装后的外露螺纹不宜超过2p。2安装后应用扭力扳手校核拧紧扭矩，扭紧扭矩值应符合表3中的规定。表3直螺纹接头安装时的最小拧紧扭矩值钢筋直径（mm）≤1618~2022~2528~3236~40拧紧扭矩（N·m）1002002603203603校核用扭力扳手的准确度级别可选用10级锥螺纹钢筋接头的安装实例应符合下列要求：1接头安装时应严格保证钢筋和连接套的规格一致；2接头安装时应用扭力扳手拧紧，拧紧扭矩值应符合表4的要求；表4锥螺纹接头安装时的拧紧扭矩值钢筋直径（mm）≤1618~2022~2528~3236~40拧紧扭矩（N·m）10018024030036083校核用扭力扳手与安装用扭力扳手应区分使用，校核用扭力扳手应每年校核一次，准确度级别应选用5级。套筒挤压钢筋接头的安装质量应符合下列要求：1钢筋端部不得有局部弯曲，不得有严重锈蚀和附着物；2钢筋端部应有检查插入套筒深度的明显标记，钢筋端头离套筒长度中点不宜超过10mm；3挤压应从套管中央开始，依次向两端挤压，压痕直径的波动范围应控制在供应商认定的允许波动范围内，并提供专用量规进行检验；4挤压后的套筒不得有肉眼可见裂纹。（5）施工现场接头的检验和验收工程中应用钢筋机械接头时，应由该技术提供单位提交有效的型式检验报告。钢筋连接工程开始前，应对不同钢筋生产厂的进场钢筋进行接头工艺检验；施工过程中，更换钢筋生产厂时，应补充进行钢筋检验。工艺检验应符合下列规定：1每种规格钢筋的接头试件不应少于3根；2每根钢筋的抗拉强度和3根接头试件的残余变形的平均值均应符合表1和表2中的规定；3接头试件在测量残余变形后可再进行抗拉强度试验，并宜按规范中的单向拉伸强度加载制度进行试验；4第一次工艺检验中1根试件抗拉强度或3根试件的残余变形平9均值不合格时，允许再抽3根进行复检，复检仍不合格时判为工艺检验不合格。接头安装前应检查连接件产品合格证及套筒表面生产批号标识；产品合格证应包括适用钢筋直径和接头性能等级、套管类型、生产单位、生产日期以及可追溯产品原材料力学性能和加工质量的生产批号。接头的现场检验应按验收批进行。同一施工条件下采用同一批材料的同等级、同型式、同规格接头，应以500个为一个验收批进行检验和验收，不足500个也应作为一个验收批。螺纹接头安装后应按规程中的验收批，抽取其中10%的接头进行拧紧校核，拧紧扭矩值不合格数超过被校核接头数的5%时，应重新拧紧全部接头，直到合格为止。对接头的每一验收批，必须在工程结构中随机截取3个接头试件作抗拉强度试验，按设计要求的接头等级进行评定。当3个接头试件的抗拉强度均符合本规程表3.0.5中相应等级的要求时，该验收批评为合格。如有1个试件的强度不符合要求，应再取6个试件进行复检。复检中如仍有1个试件的强度不符合要求，则该验收批评为不合格。现场检验连续10个验收批抽样试件抗拉强度试验1次合格率为l00%时，验收批接头数量可以扩大1倍。现场截取抽样试件后，原接头位置的钢筋允许采用同等规格的钢筋进行搭接连接，或采用焊接及机械连接方法补接。10对抽检不合格的接头验收批，应由建设方会同设计等有关方面研究后提出处理方案。三．目前市场上常见的连接型式目前，市场上常用的钢筋机械连接接头类型如下：1、套筒挤压连接接头通过挤压力使连接件钢套筒塑性变形与带肋钢筋紧密咬合形成的接头。有两种形式，径向挤压连接和轴向挤压连接。由于轴向挤压连接现场施工不方便及接头质量不够稳定，没有得到推广；而径向挤压连接技术，连接接头得到了大面积推广使用。现在工程中使用的套筒挤压连接接头，都是径向挤压连接。由于其优良的质量，套筒挤压连接接头在我国从二十世纪90年代初至今被广泛应用于建筑工程中。2、锥螺纹连接接头通过钢筋端头特制的锥形螺纹和连接件锥形螺纹咬合形成的接头。锥螺纹连接技术的诞生克服了套筒挤压连接技术存在的不足。锥螺纹丝头完全是提前预制，现场连接占用工期短，现场只需用力矩扳手操作，不需搬动设备和拉扯电线，深受各施工单位的好评。但是锥螺纹连接接头质量不够稳定。由于加工螺纹的小径削弱了母材的横截面积，从而降低了接头强度，一般只能达到母材实际抗拉强度的85～95%。我国的锥螺纹连接技术和国外相比还存在一定差距，最突出的一个问题就是螺距单一，从直径16～40mm钢筋采用螺距都为2.5mm，而2.5mm螺距最适合于直径22mm钢筋的连接，太粗11或太细钢筋连接的强度都不理想，尤其是直径为36mm,40mm钢筋的锥螺纹连接，很难达到母材实际抗拉强度的0.9倍。许多生产单位自称达到钢筋母材标准强度，是利用了钢筋母材超强的性能，即钢筋实际抗拉强度大于钢筋抗拉强度的标准值。由