钢筋剥肋滚压直螺纹连接技术在工程中的应用

杨建生

0 引言

钢筋连接方式有多种，通常的做法是采用搭接或者焊接。近年来建筑行业中为提高施工工艺、施工质量和施工效率开始推广应用机械连接技术进行钢筋连接;经历了锥螺纹连接、冷挤压连接、镦粗直螺纹连接、滚压直螺纹连接几个技术发展阶段。剥肋滚压直螺纹连接技术是众多机械连接方式中最新形式的一种连接技术。与传统方法相比较，该连接技术工艺简便、接头强度高、连接速度快、应用范围广、经济性能优越。与其他机械连接方法相比亦具有突出的优势，因其具有接头质量稳定可靠，连接强度与套筒冷挤压连接接头相媲美，而且又具有锥螺纹接头施工方便，连接速度快的特点，剥肋滚压直螺纹连接技术的出现给钢筋连接带来了质的飞跃，迅速成为建筑施工中钢筋机械连接最为广泛应用的连接技术。

1 钢筋剥肋滚压直螺纹连接技术的特点

1)设备投入少，接头成本低，钢筋丝头加工速度快，操作简单，普通工人经过短时间培训后即可上岗操作。

2)钢筋丝头螺纹加工精度高、成型好，套筒与施工现场加工的钢筋丝头配合性好，保证了钢筋的连接质量。

3)接头强度高，连接质量稳定可靠，可提前预制，广泛应用于要求充分发挥钢筋强度，对接头延性及抗疲劳性能要求高，低温条件下施工的各种钢筋混凝土结构。

4)施工方便，质量容易控制，对劳动者素质及检测工具的依赖性明显减少。

5)适用范围广，操作不受环境和气温的影响，无明火作业、不污染环境，有利于现场文明施工;可对16 mm～50 mm的Ⅱ级、Ⅲ级钢筋实现水平、竖向及斜向等各种方向的连接，且接头性能达到Ⅰ级接头标准，实现钢筋的等强度连接。

2 钢筋剥肋滚压直螺纹连接工艺原理

钢筋滚压直螺纹连接接头有三种类型:直接滚压螺纹，挤(碾)压肋滚压螺纹，剥肋滚压螺纹。这三种形式连接接头获得的螺纹精度及尺寸不同，接头质量也存在一定差异;自从剥肋滚压直螺纹连接技术推广应用后，前两者在实际应用中逐渐被淘汰。

2.1 剥肋滚压直螺纹工艺方法

剥肋滚压直螺纹的工艺方法是:首先利用滚丝机上滚丝头前端同轴组合飞刀对钢筋的纵、横肋进行切削，使钢筋滚压螺纹部分直径及长度达到直螺纹滚压的要求，然后飞刀在控制机构的作用下张开，脱离切削，螺纹滚丝头随即跟进滚压螺纹;钢筋端的螺纹加工在一台设备上一次装夹中完成两道工序。其工艺流程如下:夹紧钢筋→飞刀剥肋→定长张刀→滚压螺纹→反转退回(同时飞刀收刀)。

2.2 剥肋滚压直螺纹接头强度

为了达到滚压螺纹前钢筋直径尺寸一致的目的，采用先剥肋后滚压的工艺方法。虽然剥肋后钢筋母材直径略为减小，材料有效面积约损失3%，对钢筋强度有一定影响，但后道工序采用滚压螺纹成型工艺，钢筋端头螺纹内部发生塑性变形，金属晶格产生滑移，产生冷作硬化现象，并且在滚丝轮滚压的作用下，金属纤维未被切断，其力学性能大大超过母材本身的力学性能，抗拉强度可提高20%～30%。

由于冷作硬化层的存在，螺纹牙底硬度明显增大，滚压出的螺纹耐磨性有较大的提高，螺纹的疲劳强度可提高40%～60%;远远弥补了钢筋母材被削弱带来的影响，最终实现与钢筋母材等强度连接的效果。

2.3 滚丝机常用的两种滚丝轮调整机构

钢筋滚压直螺纹连接技术的核心技术是滚丝机。为满足现场施工需要，通常滚丝机的设计都具有:结构简单、操作灵活、可靠耐用、体积紧凑、方便移动等特点。现对比两种常用的滚丝轮调整装置。

1)偏心轴调整滚丝轮装置:是将偏心轴穿过滚丝轮内孔，通过联动机构旋转偏心轴，靠偏心量的大小来调节滚丝轮的位置，以达到加工不同钢筋规格尺寸的目的。用偏心轴调整滚丝轮的滚丝头，体积较小，结构简单，但受偏心量的限制。此结构的设备随着钢筋规格范围变化跨越大，要更换偏心轴固定盘或分几种外径尺寸的滚丝轮。如果要滚压左旋螺纹，因螺旋升角的方向不同，必须更换滚丝头，给操作带来不便。

2)卡座式调整滚丝轮装置:是将滚丝轮装在圆形卡座上，沿滚丝头主体径向依靠调整环内圈的阿基米德螺旋线与卡座的变化来调节其大小量，调节范围区域宽，可从16 mm调节至40 mm范围。如果要滚压左旋螺纹，只要将卡座向滚正丝时相反的方向旋转适当角度锁紧，改变螺旋升角方向即可，不需要更换滚丝头，为目前结构设计较合理的机型。

2.4 剥肋滚压直螺纹牙型的主要参数

2.4.1 螺纹螺距

螺距的选择决定滚压量的大小。在确保接头连接强度，综合考虑连接速度、加工工艺性的前提下，为避免频繁更换滚丝轮，延长滚丝轮的使用寿命，滚压直螺纹螺距没有套用国家对粗、细牙螺纹所制定的螺距标准，而是通过对常用16 mm～40 mm直径钢筋螺纹连接强度的设计及实际应用，将不同直径钢筋的螺距设计参数进行合理优化，如表1所示。

表1 滚压直螺纹螺距 mm

2.4.2 螺纹牙型角

牙型角的选择会影响到齿形的强度，国家标准对普通螺纹的牙型角规定为60°。通常情况下，加工16 mm～40 mm的Ⅱ级、Ⅲ级钢筋时，螺纹的牙型角设计基本采用60°标准牙型。但如遇到超强的钢筋或大于40 mm以上的大直径钢筋，为提高滚丝轮的寿命，也有将牙型角设计为75°的。因为75°牙型角的齿型在相同螺距下比60°牙型角的全齿要浅，相对来说，滚压量减小，滚压塑性变形抗力亦小。也因全齿高减小，齿根增厚，螺纹的抗弯、剪强度提高，齿部不易折断。由于75°牙型角齿形较浅，对钢筋螺纹与连接套筒的配合精度要求高，否则配合受力面减少后，容易造成拉脱现象。

3 剥肋滚压直螺纹接头的连接及质量控制

3.1 连接施工方法

根据钢筋连接施工中螺纹连接的不同用途有如下连接方法:

1)标准型螺纹的套筒连接。

该连接适用于被连接钢筋均可旋转或其中之一可旋转的情形;连接时先将套筒旋入其中一根钢筋端头螺纹，然后将另一连接钢筋端头螺纹旋入套筒，用扳手旋转上部钢筋至紧即可。

2)正反螺纹的套筒连接。

该连接适用于被连接钢筋均不可转动的情形，连接时把带有左右旋内螺纹的套筒分别套在对应的左右旋螺纹钢筋的丝头上，用扳手旋转套筒，使两根钢筋同时旋入顶紧。

3)异径型螺纹的套筒连接。

用于不同直径的钢筋连接，异径型螺纹的套筒连接适用于以上两种情形，施工方法相同。

3.2 剥肋滚压直螺纹接头的质量检验

滚压直螺纹接头性能检验分为形式检验和施工现场检验两类:套筒检验为出厂检验，钢筋丝头检验为加工现场检验。形式检验包括单向拉伸、高应变反复拉压、大变形反复拉压的强度、极限应变和残余变形的检验。

3.2.1 钢筋端头螺纹加工质量控制

在施工现场，钢筋端头螺纹加工质量控制主要注意6个方面的问题:

1)参加滚压直螺纹接头施工的人员必须进行技术培训，并经考核合格后方可持证上岗。

2)钢筋端面必须平整且大致与轴中心线垂直。

3)用外螺纹环规(通、止端)控制螺纹中径的尺寸公差。

4)丝头加工过程中应经常检查丝牙长度、丝牙牙型的饱满度及完整丝扣圈数。

5)丝头加工检验完成后其端头及时戴保护帽或旋入套筒，防止丝头在搬运和安装施工过程中被损坏或被水泥浆污染。

6)套筒质量由生产厂家控制并提供质保书备案。

3.2.2 直螺纹接头现场连接的质量控制

钢筋连接时质量控制要注意4个方面:

1)连接钢筋时，钢筋规格和套筒的规格必须一致，钢筋和套筒的丝扣必须干净、完好无损。

2)连接钢筋时应对正轴线将钢筋拧入连接套筒。

3)接头连接完成后，应使两个丝头在套筒中央位置互相顶紧，标准型套筒每端不得有一扣以上完整丝扣外露。

4)用力矩扳手按不同规格的力矩值逐一检测。

4 结语

新技术、新工艺不断推陈出新，钢筋连接工艺亦是如此。随着我国环保事业的发展，钢筋焊接在工程建设施工中的应用受到越来越大的限制，钢筋机械连接技术逐渐取而代之。工程应用的实践证明:钢筋剥肋滚压直螺纹连接技术因其独具特色的技术特点，较好地解决了钢筋等强度连接问题，缩短了施工工期，降低了工程成本，提高了施工效率。有理由相信，时代在进步，科技不断发展，经过不断的摸索与实践，将会有更先进的施工连接技术与工艺为建筑工程所用。

［1］JGJ 107-2003，钢筋机械连接通用技术规程［S］.

［2］李名斌.浅谈钢筋滚压直螺纹套筒连接技术应用［J］.山西建筑，2009，35(7):162-163.

［3］赵宏学，刘子金.钢筋机械连接技术现状及发展趋势［J］.施工技术，2000(12):8.

［4］孙荣玲.钢筋剥肋滚压直螺纹连接技术分析［J］.福建建筑，2007(11):1-4.

［5］林小弼.钢筋等强度剥肋滚压直螺纹套筒连接技术及现场质量控制［J］.湖南交通科技，2006(4):5.