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摘 要：钢筋机械连接技术对于确保钢筋接头质量，提高工作效率具有明显的优势。分析各种钢筋机械连接的特点，重点探讨钢筋剥肋直螺纹连接的优点。
关键词：套筒挤压连接；锥螺纹连接；滚轧直螺纹连接；钢筋镦粗直螺纹连接；对比分析；优点
Abstract: reinforced mechanical connection technology to ensure the quality of steel bar joints, improve the work efficiency has obvious advantages. Analysis of the characteristics of various reinforced mechanical connection, focus on the advantages of ribbed shell straight thread connection.
Keywords: extrusion connected; threaded connection; rolling straight thread connection; reinforced upsetting straight thread connection; comparative analysis; advantages
中圖分类号：TU755.3文献标识码：A文章编号：
随着建筑行业的不断发展，各类高层、超高层建筑逐年递增，混凝土结构大量应用，目前混凝土结构中所采用的钢筋连接方法很多，其中传统的方法有绑扎法、焊接法等，而这些传统方法的使用由于各种缺陷受到了不同程度的限制。先进的钢筋机械连接技术取代传统技术已势在必行，我国近年来在这方面的研究也取得了迅速发展，从上个世纪90年代开始，相继开发出套筒冷挤压、锥螺纹、镦粗直螺纹、挤压肋滚轧直螺纹、剥肋滚轧直螺纹连接技术。新的钢筋机械连接技术已经慢慢的取代了传统的焊接、绑扎工艺，在工业、民用、公路桥梁、水坝以及大型建筑上得到了广泛的应用。
1 钢筋机械连接技术分类
1.1钢筋套筒挤压连接
该技术是国内首先研究开发成功的一种高可靠性的机械连接方法，其连接对象是各种规格Ⅱ、Ⅲ级带肋钢筋。连接施工时将两待连接钢筋插入连接钢套筒，然后用专用超高压钢筋挤压连接设备挤压钢套筒，使钢套筒产生一定的塑性变形，与钢筋的横肋紧密啮合，将两钢筋牢固连接在一起。钢套筒的特点是屈服强度低于钢筋，但承载能力大于钢筋。
挤压连接适用范围广，质量可靠，检验方便，对现场条件和接头部位没有要求，任何地方设备一到即可施工。套筒挤压连接的优点是接头强度高，质量稳定可靠；安全，无明火，不受气候影响；适应性强，可用于垂直、水平、倾斜、高空、水下等各方位的钢筋连接，还特别适用于不可焊钢筋、进臼钢筋的连接。其缺点是设备笨重，工人劳动强度大，连接速度不如螺纹连接，套筒较大，成本比螺纹连接高，适用于要求高的结构和部位。
1.2钢筋锥螺纹连接
该技术是紧随钢筋挤压连接技术开发的一种快速方便的机械连接方法，其连接对象包括各种规格Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ级钢筋，连接施工前，首先用专用钢筋车牙机将每根钢筋的连接端加工出锥形螺纹(简称丝头)，在现场连接施工时，将钢筋丝头插入具有相应内锥螺纹的连接套筒，用扳手和力矩扳手，将两根钢筋与连接套筒旋转、拧紧至规定程度，而将两根钢筋连接在一起。
锥螺纹连接速度快，价格低，但施工管理要求高，工序较复杂，钢筋与套筒连接时必须施加一定的拧紧力矩才能保证连接质量。影响其质量的主要方面是螺纹精度和连接时的拧紧力值。锥螺纹接头破坏都发生在接头处，若现场加工的锥螺纹质量不佳，漏拧或扭紧力矩不准，丝扣松动等都对接头强度和变形有很大影响，但接头连接时拧紧力值不用力矩扳手检查无法判定，力矩扳手检查又不能达100%，因此接头质量受人为因素影响程度较大。因此，必须重视锥螺纹接头的现场检验，严格执行行业标准中“必须从工程结构中随机抽取试件进行现场检验的规定，绝不能用形式检验的证明材料或送样试件作为判定接头强度等级的依据。要求不很高的结构部位才用锥螺纹接头，可以保证质量，提高效率。
1.3钢筋镦粗直螺纹连接
该技术首先用专用冷镦设备将钢筋连接端部进行镦粗，然后用钢筋套丝机在钢筋镦粗部位加工直螺纹，在现场用钢筋扳手旋转钢筋和连接套筒（加工有相应内螺纹），即把两根带直螺纹丝头的钢筋连接在一起。这种连接方法克服了锥螺纹削弱钢筋截面而造成接头处钢筋强度下降的缺点，也无须在连接时用力矩扳手旋紧到锥螺纹连接所规定的力矩值。
此技术具有操作简单，连接速度快，接头类型多的特点，适用于钢筋笼、弯曲钢筋等工况的钢筋连接；生产效率高，现场就可以镦粗，一个丝头不到1 min ；适用性强，现场停电，风、雪、超高及水下环境均能适用。并且由于墩粗段钢筋后的净截面仍大于钢筋原截面，直螺纹不削弱钢筋截面，从而确保接头强度大于母材强度。由于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。
1.4钢筋滚轧直螺纹连接
钢筋滚轧直螺纹连接是利用材料塑性变形后冷作硬化，达到接头与母材等强的目的。钢筋滚轧直螺纹连接有钢筋直接滚轧直螺纹、挤碾滚轧直螺纹和剥肋滚轧直螺纹三种。
1.4.1钢筋直接滚轧直螺纹
钢筋直接滚轧即将钢筋端头平切处理后直接在钢筋上滚轧出直螺纹，再用直螺纹套筒使钢筋连起来的一种先进的机械连接技术。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,采用直接滚轧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。直接滚轧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,直接滚轧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。
1.4.2钢筋挤碾滚轧直螺纹
钢筋挤碾滚轧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轧加工的丝头质量略好,但仍不能达到行业标准对丝头螺纹精度的要求。
1.4.3钢筋剥肋滚轧直螺纹
钢筋剥肋滚轧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轧加工。此技术具有操作简单，加工工序少，滚丝轮工作寿命长，接头稳定可靠，施工便捷，螺纹牙型好，精度高，不存在虚假螺纹，连接质量可靠稳定等特点。钢筋剥肋滚轧直螺丝接头见图2。
图2：钢筋剥肋滚轧直螺丝接头
2 钢筋剥轧滚轧直螺纹连接技术的优点
钢筋剥肋滚轧直螺纹连接较钢筋套筒挤压连接、锥螺纹连接、镦粗直螺纹连接、其它滚轧直螺纹连接具有接头强度高、连接质量稳定、施工速度快、应用范围广、经济效益好、节约能源、利于环境保护等优点,具体表现在:
2.1接头强度高
接头强度大于母材强度，抗疲劳性能好。
由于滚轧是一种冷作加工方法,使金属产生塑性变形,材料在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,并使齿形表面材质较致密,所以接头强度大于母材强度,强度达行业标准中A 级接头性能要求;并且抗疲劳性能较好,可通过200 万次疲劳试验,接头的抗低温性能也较好,可在- 40 ℃下低温试验。
2.2质量稳定
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不大于0. 15 mm ,从而保证了丝头尺寸的一致性,并与钢套筒尺寸相匹配,保证了钢筋接头质量。
而且接头性能不受拧紧力矩影响,少拧1 扣～2 扣,均不会对接头造成明显损害,省去了用力矩扳手检测这一道工序, 连接质量检测也较简单，对劳动者素质及检测工具的依赖性明显减少,质量明显稳定。
2.3施工速度快
由于钢筋剥肋滚轧直螺纹集钢筋剥肋及螺纹滚轧于一身,一次装卡即可完成两道程序,施工工序简单。直螺纹连接套筒比锥螺纹短40 %左右,且丝扣螺距大,不必使用力矩扳手,施工方便。丝头加工速度很快,一个丝头只需30 s～50 s。钢筋丝头提前制作,现场施工装配作业,与电弧焊搭接、套筒冷挤压、锥螺纹相比,直螺纹连接降低了钢筋绑扎的劳动强度,大大提高了施工速度，降低工程人工费。
2.4经济效益好
直螺纹接头比套筒挤压省钢70 %左右，比锥螺纹接头省钢35 %左右。与冷挤压连接相比，按连接10000只直径32 mm直螺纹接头计算，可节约钢材10 t 。
2.5节约能源
设备功率仅为3～4 kW，节约能源,耗电少,操作简单,受现场施工条件影响很小。与冷挤压相比，按连接10000 只直径32 mm 直螺纹接头计算，可节电2000 kW h ；与电弧搭接焊相比，按连接10000只直径32 mm直螺纹接头计算，可节电40000 kWh 。
2.6有利于环境保护
滚轧直螺纹连接无噪声污染,无油污污染,无烟尘、火灾及爆炸隐患,有利于保护劳动者的身体健康,施工现场文明整洁,安全可靠
可以说，在工程建设中进一步推广粗直径钢筋的机械连接技术，特别是剥肋滚轧直螺纹连接技术，将不断提高我国钢筋的连接质量和施工技术水平，加快施工进度，并且还可以节省材料，取得环保与经济的双重效益。
3 钢筋机械连接技术的展望
随着住宅产业、能源交通等基礎设施建设的不断发展,钢筋混凝土结构的跨度和规模越来越大,追求高质量,还要重视成本价格。建筑业在小规格(直径)钢筋的连接中,电渣压力焊成本低,且连接质量容易保证,有较好的应用前景。而在粗钢筋方面,机械连接方法以其质量易控制、施工速度快而具有明显优势,随着粗直径钢筋的应用日益广泛,特别是新HRB400、HRB500钢筋日益增多,钢筋机械连接技术将向高质量、易施工、操作简单且经济廉价的方向发展,钢筋机械连接接头所占比重将会越来越大,几种连接方式在一段时间内还会多种形式并存,挤压连接的市场占有率将会稳中有降,锥螺纹的市场占有率将会大幅下降,直螺纹的市场占有率将会大幅上升,特别是钢筋等强度剥肋滚压直螺纹连接技术将有较大的发展。
关键词：套筒挤压连接；锥螺纹连接；滚轧直螺纹连接；钢筋镦粗直螺纹连接；对比分析；优点
Abstract: reinforced mechanical connection technology to ensure the quality of steel bar joints, improve the work efficiency has obvious advantages. Analysis of the characteristics of various reinforced mechanical connection, focus on the advantages of ribbed shell straight thread connection.
Keywords: extrusion connected; threaded connection; rolling straight thread connection; reinforced upsetting straight thread connection; comparative analysis; advantages
中圖分类号：TU755.3文献标识码：A文章编号：
随着建筑行业的不断发展，各类高层、超高层建筑逐年递增，混凝土结构大量应用，目前混凝土结构中所采用的钢筋连接方法很多，其中传统的方法有绑扎法、焊接法等，而这些传统方法的使用由于各种缺陷受到了不同程度的限制。先进的钢筋机械连接技术取代传统技术已势在必行，我国近年来在这方面的研究也取得了迅速发展，从上个世纪90年代开始，相继开发出套筒冷挤压、锥螺纹、镦粗直螺纹、挤压肋滚轧直螺纹、剥肋滚轧直螺纹连接技术。新的钢筋机械连接技术已经慢慢的取代了传统的焊接、绑扎工艺，在工业、民用、公路桥梁、水坝以及大型建筑上得到了广泛的应用。
1 钢筋机械连接技术分类
1.1钢筋套筒挤压连接
该技术是国内首先研究开发成功的一种高可靠性的机械连接方法，其连接对象是各种规格Ⅱ、Ⅲ级带肋钢筋。连接施工时将两待连接钢筋插入连接钢套筒，然后用专用超高压钢筋挤压连接设备挤压钢套筒，使钢套筒产生一定的塑性变形，与钢筋的横肋紧密啮合，将两钢筋牢固连接在一起。钢套筒的特点是屈服强度低于钢筋，但承载能力大于钢筋。
挤压连接适用范围广，质量可靠，检验方便，对现场条件和接头部位没有要求，任何地方设备一到即可施工。套筒挤压连接的优点是接头强度高，质量稳定可靠；安全，无明火，不受气候影响；适应性强，可用于垂直、水平、倾斜、高空、水下等各方位的钢筋连接，还特别适用于不可焊钢筋、进臼钢筋的连接。其缺点是设备笨重，工人劳动强度大，连接速度不如螺纹连接，套筒较大，成本比螺纹连接高，适用于要求高的结构和部位。
1.2钢筋锥螺纹连接
该技术是紧随钢筋挤压连接技术开发的一种快速方便的机械连接方法，其连接对象包括各种规格Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ级钢筋，连接施工前，首先用专用钢筋车牙机将每根钢筋的连接端加工出锥形螺纹(简称丝头)，在现场连接施工时，将钢筋丝头插入具有相应内锥螺纹的连接套筒，用扳手和力矩扳手，将两根钢筋与连接套筒旋转、拧紧至规定程度，而将两根钢筋连接在一起。
锥螺纹连接速度快，价格低，但施工管理要求高，工序较复杂，钢筋与套筒连接时必须施加一定的拧紧力矩才能保证连接质量。影响其质量的主要方面是螺纹精度和连接时的拧紧力值。锥螺纹接头破坏都发生在接头处，若现场加工的锥螺纹质量不佳，漏拧或扭紧力矩不准，丝扣松动等都对接头强度和变形有很大影响，但接头连接时拧紧力值不用力矩扳手检查无法判定，力矩扳手检查又不能达100%，因此接头质量受人为因素影响程度较大。因此，必须重视锥螺纹接头的现场检验，严格执行行业标准中“必须从工程结构中随机抽取试件进行现场检验的规定，绝不能用形式检验的证明材料或送样试件作为判定接头强度等级的依据。要求不很高的结构部位才用锥螺纹接头，可以保证质量，提高效率。
1.3钢筋镦粗直螺纹连接
该技术首先用专用冷镦设备将钢筋连接端部进行镦粗，然后用钢筋套丝机在钢筋镦粗部位加工直螺纹，在现场用钢筋扳手旋转钢筋和连接套筒（加工有相应内螺纹），即把两根带直螺纹丝头的钢筋连接在一起。这种连接方法克服了锥螺纹削弱钢筋截面而造成接头处钢筋强度下降的缺点，也无须在连接时用力矩扳手旋紧到锥螺纹连接所规定的力矩值。
此技术具有操作简单，连接速度快，接头类型多的特点，适用于钢筋笼、弯曲钢筋等工况的钢筋连接；生产效率高，现场就可以镦粗，一个丝头不到1 min ；适用性强，现场停电，风、雪、超高及水下环境均能适用。并且由于墩粗段钢筋后的净截面仍大于钢筋原截面，直螺纹不削弱钢筋截面，从而确保接头强度大于母材强度。由于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。
1.4钢筋滚轧直螺纹连接
钢筋滚轧直螺纹连接是利用材料塑性变形后冷作硬化，达到接头与母材等强的目的。钢筋滚轧直螺纹连接有钢筋直接滚轧直螺纹、挤碾滚轧直螺纹和剥肋滚轧直螺纹三种。
1.4.1钢筋直接滚轧直螺纹
钢筋直接滚轧即将钢筋端头平切处理后直接在钢筋上滚轧出直螺纹，再用直螺纹套筒使钢筋连起来的一种先进的机械连接技术。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,采用直接滚轧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。直接滚轧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,直接滚轧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。
1.4.2钢筋挤碾滚轧直螺纹
钢筋挤碾滚轧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轧加工的丝头质量略好,但仍不能达到行业标准对丝头螺纹精度的要求。
1.4.3钢筋剥肋滚轧直螺纹
钢筋剥肋滚轧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轧加工。此技术具有操作简单，加工工序少，滚丝轮工作寿命长，接头稳定可靠，施工便捷，螺纹牙型好，精度高，不存在虚假螺纹，连接质量可靠稳定等特点。钢筋剥肋滚轧直螺丝接头见图2。
图2：钢筋剥肋滚轧直螺丝接头
2 钢筋剥轧滚轧直螺纹连接技术的优点
钢筋剥肋滚轧直螺纹连接较钢筋套筒挤压连接、锥螺纹连接、镦粗直螺纹连接、其它滚轧直螺纹连接具有接头强度高、连接质量稳定、施工速度快、应用范围广、经济效益好、节约能源、利于环境保护等优点,具体表现在:
2.1接头强度高
接头强度大于母材强度，抗疲劳性能好。
由于滚轧是一种冷作加工方法,使金属产生塑性变形,材料在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,并使齿形表面材质较致密,所以接头强度大于母材强度,强度达行业标准中A 级接头性能要求;并且抗疲劳性能较好,可通过200 万次疲劳试验,接头的抗低温性能也较好,可在- 40 ℃下低温试验。
2.2质量稳定
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不大于0. 15 mm ,从而保证了丝头尺寸的一致性,并与钢套筒尺寸相匹配,保证了钢筋接头质量。
而且接头性能不受拧紧力矩影响,少拧1 扣～2 扣,均不会对接头造成明显损害,省去了用力矩扳手检测这一道工序, 连接质量检测也较简单，对劳动者素质及检测工具的依赖性明显减少,质量明显稳定。
2.3施工速度快
由于钢筋剥肋滚轧直螺纹集钢筋剥肋及螺纹滚轧于一身,一次装卡即可完成两道程序,施工工序简单。直螺纹连接套筒比锥螺纹短40 %左右,且丝扣螺距大,不必使用力矩扳手,施工方便。丝头加工速度很快,一个丝头只需30 s～50 s。钢筋丝头提前制作,现场施工装配作业,与电弧焊搭接、套筒冷挤压、锥螺纹相比,直螺纹连接降低了钢筋绑扎的劳动强度,大大提高了施工速度，降低工程人工费。
2.4经济效益好
直螺纹接头比套筒挤压省钢70 %左右，比锥螺纹接头省钢35 %左右。与冷挤压连接相比，按连接10000只直径32 mm直螺纹接头计算，可节约钢材10 t 。
2.5节约能源
设备功率仅为3～4 kW，节约能源,耗电少,操作简单,受现场施工条件影响很小。与冷挤压相比，按连接10000 只直径32 mm 直螺纹接头计算，可节电2000 kW h ；与电弧搭接焊相比，按连接10000只直径32 mm直螺纹接头计算，可节电40000 kWh 。
2.6有利于环境保护
滚轧直螺纹连接无噪声污染,无油污污染,无烟尘、火灾及爆炸隐患,有利于保护劳动者的身体健康,施工现场文明整洁,安全可靠
可以说，在工程建设中进一步推广粗直径钢筋的机械连接技术，特别是剥肋滚轧直螺纹连接技术，将不断提高我国钢筋的连接质量和施工技术水平，加快施工进度，并且还可以节省材料，取得环保与经济的双重效益。
3 钢筋机械连接技术的展望
随着住宅产业、能源交通等基礎设施建设的不断发展,钢筋混凝土结构的跨度和规模越来越大,追求高质量,还要重视成本价格。建筑业在小规格(直径)钢筋的连接中,电渣压力焊成本低,且连接质量容易保证,有较好的应用前景。而在粗钢筋方面,机械连接方法以其质量易控制、施工速度快而具有明显优势,随着粗直径钢筋的应用日益广泛,特别是新HRB400、HRB500钢筋日益增多,钢筋机械连接技术将向高质量、易施工、操作简单且经济廉价的方向发展,钢筋机械连接接头所占比重将会越来越大,几种连接方式在一段时间内还会多种形式并存,挤压连接的市场占有率将会稳中有降,锥螺纹的市场占有率将会大幅下降,直螺纹的市场占有率将会大幅上升,特别是钢筋等强度剥肋滚压直螺纹连接技术将有较大的发展。