鋼筋冷加工與鋼筋連接朱芳振

鄭州大學(xué)土木工程學(xué)院

學(xué)習(xí)要求：

1、了解鋼筋的分類方法，熟悉鋼筋的驗(yàn)收內(nèi)容

2、掌握鋼筋冷加工的方法及質(zhì)量控制措施

3、掌握鋼筋的連接方法

重點(diǎn)：

鋼筋的種類、鋼筋的驗(yàn)收、鋼筋的冷加工及鋼筋的連接

難點(diǎn):

鋼筋冷加工、鋼筋連接的質(zhì)量控制

概述1、混凝土的分類:素混凝土；鋼筋混凝土；預(yù)應(yīng)力混凝土。2、鋼筋與混凝土共同作用原因:1）相互粘結(jié)好；2）常溫下，兩者線膨脹系數(shù)大致一樣；

3）混凝土是一種堿性環(huán)境，有利于保護(hù)鋼筋。3、鋼筋混凝土工程的施工包括:鋼筋工程；模板工程；混凝土工程。一、鋼筋的種類及驗(yàn)收（一）鋼筋的種類1、按直徑：鋼絲(直徑3~5mm)、細(xì)鋼筋(直徑6~10mm)、中粗鋼筋(12~20mm)和粗鋼筋(直徑大20mm)。常用的鋼絲有刻痕鋼絲、碳素鋼絲和冷拔低碳鋼絲三類，而冷拔低碳鋼絲又分為甲級(jí)和乙級(jí)兩種。2、按生產(chǎn)加工工藝：熱軋鋼筋、冷拉鋼筋、冷拔低碳鋼絲、熱處理鋼筋、碳素鋼絲、刻痕鋼絲和鋼絞線等。3、按供應(yīng)方式：盤圓鋼筋（直徑不大于10mm）和直條鋼筋（長(zhǎng)度為6~12m）。4、按強(qiáng)度：

I~V級(jí)，其中I~IV級(jí)為熱軋鋼筋，V級(jí)為熱處理鋼筋。級(jí)別越高，其強(qiáng)度和硬度越高，而塑性和韌性逐級(jí)降低級(jí)，為便于識(shí)別，在不同級(jí)別的鋼材端頭涂有不同顏色的油漆。5、按軋制外形：光面鋼筋、變形鋼筋(螺紋、人字紋及月牙紋)。6、按化學(xué)成分：碳素鋼鋼筋和普通低合金鋼鋼筋。碳素鋼的含碳量直接影響它的強(qiáng)度，隨著含碳量德增高，其強(qiáng)度和硬度增大，但塑性和韌性降低，性質(zhì)變脆。對(duì)于強(qiáng)度高，但塑性、韌性差的高碳鋼筋，因破壞前無(wú)明顯的征兆而發(fā)生突然地?cái)嗔?，故一般不宜用于土木工程中。普通低合金鋼鋼筋是在普通碳素鋼（低碳鋼和中碳鋼）中加入適量的合金元素（如錳、釩、鈦等）冶煉而成，以改善鋼材的性能。7、鋼筋按在結(jié)構(gòu)中的作用可分為：受力鋼筋、架立鋼筋和分布鋼筋三類。（二）鋼筋的驗(yàn)收1、鋼筋應(yīng)有出廠質(zhì)量證明書（產(chǎn)品合格證、出廠檢驗(yàn)報(bào)告）和進(jìn)場(chǎng)復(fù)驗(yàn)報(bào)告，鋼筋端頭或每捆（盤）鋼筋均應(yīng)有標(biāo)志。2、進(jìn)場(chǎng)時(shí)應(yīng)按爐罐（批）號(hào)及直徑分別存放、分批檢驗(yàn)。3、檢查內(nèi)容包括查對(duì)標(biāo)志和外觀檢查，并按現(xiàn)行國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定抽取試件作力學(xué)性能檢驗(yàn)，其質(zhì)量必須符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定后方可用于工程。4、鋼筋外觀質(zhì)量檢查的內(nèi)容是：鋼筋應(yīng)平直、無(wú)損傷、表面不得有裂紋、油污、顆粒狀或片狀老銹；彎折鋼筋不得敲直后作為受力鋼筋使用，油污會(huì)導(dǎo)致鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)力下降，顆粒狀或片狀老銹影響鋼筋的強(qiáng)度和錨固性能。無(wú)論何時(shí)，一旦發(fā)現(xiàn)鋼筋脆斷、焊接性能不良或力學(xué)性能顯著不正常等現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)該對(duì)該批鋼筋進(jìn)行化學(xué)成分檢驗(yàn)或其他專項(xiàng)檢驗(yàn)。5、對(duì)有抗震設(shè)防要求的框架結(jié)構(gòu)，其縱向受力鋼筋的強(qiáng)度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求；

二、鋼筋的冷加工1、冷拉（1）含義：將Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級(jí)鋼筋在常溫下進(jìn)行強(qiáng)力拉伸，使拉應(yīng)力超過該鋼筋的屈服點(diǎn)，使鋼筋產(chǎn)生塑性變形，從而達(dá)到使其強(qiáng)度提高的目的。鋼筋冷拉后，長(zhǎng)度增加，強(qiáng)度增加，但塑性降低，脆性增大。

(3）冷拉控制方法A、冷拉率控制法先確定冷拉率δ，再根據(jù)鋼筋的長(zhǎng)度L計(jì)算拉伸長(zhǎng)度。即⊿L=δ×L。測(cè)定冷拉率時(shí)，鋼筋的冷拉應(yīng)力應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定：B、控制應(yīng)力法在張拉鋼筋時(shí)，控制鋼筋中的實(shí)際應(yīng)力。在張拉時(shí)若鋼筋已達(dá)到規(guī)定的控制應(yīng)力而冷拉率未超過規(guī)定的最大冷拉率則合格；相反，達(dá)到了最大冷拉率而冷拉應(yīng)力沒有達(dá)到控制應(yīng)力，則認(rèn)為不合格。(4)冷拉質(zhì)量控制:冷拉鋼筋表面不應(yīng)發(fā)生裂紋或局部頸縮現(xiàn)象，且拉伸和冷彎實(shí)驗(yàn)應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定。冷拉鋼筋主要用作受拉鋼筋,在沖擊荷載的動(dòng)力設(shè)備基礎(chǔ),吊環(huán)及負(fù)溫度條件下,不得使用。2、冷拔（1）含義：在常溫下，把直徑6~8mm的HPB235級(jí)鋼筋用強(qiáng)力使其通過拔絲模，拔成直徑比原來(lái)小的鋼絲的過程稱為冷拔。（2）作用：提高強(qiáng)度，節(jié)約鋼材。（3）工藝及設(shè)備工藝過程：軋頭→剝殼→潤(rùn)滑→拔絲（4）注意事項(xiàng)：拔絲應(yīng)經(jīng)過幾次反復(fù)拔成，一般前道鋼絲和后道鋼絲的直徑之比以為宜；拔絲速度約為~0.3m/s,速度過快易拔斷；嚴(yán)格控制冷拔總壓縮率，一般將冷拔總壓縮率控制在左右。經(jīng)冷拔的鋼絲冷彎時(shí)表面不得有裂紋和機(jī)械損傷。3）冷拉與冷拔的區(qū)別（1）冷拉后，鋼筋有明顯的屈服點(diǎn)，而冷拔沒有明顯的屈服點(diǎn)，呈一種硬鋼的性質(zhì)；（2）冷拉時(shí)，鋼筋是單向受力，冷拔時(shí)鋼筋是三向受力。三、鋼筋的連接1、鋼筋的焊接（1）閃光對(duì)焊鋼筋閃光對(duì)焊工藝常用的有連續(xù)閃光焊、預(yù)熱閃光焊和閃光-預(yù)熱-閃光焊三種工藝，根據(jù)鋼筋品種、直徑和所用焊機(jī)功率大小等選用。工藝名稱工藝過程適用范圍連續(xù)閃光焊連續(xù)閃光、頂鍛適于焊接直徑25mm以內(nèi)的Ⅰ~Ⅲ級(jí)鋼筋焊接，直徑較小的鋼筋最適宜預(yù)熱閃光焊預(yù)熱、連續(xù)閃光、頂鍛適于鋼筋端面較平整，且直徑25mm以上的鋼筋閃光-預(yù)熱-閃光焊一次閃光、預(yù)熱、二次閃光、頂鍛適于端面不平整，且直徑25mm以上的鋼筋質(zhì)量檢驗(yàn)：１）接頭外觀檢查：無(wú)裂紋和燒傷、接頭彎折不大于40、接頭軸線偏移不大于0.1d(d為鋼筋直徑)，且不大于2mm。２）抗拉試驗(yàn)和冷彎試驗(yàn)：抗拉強(qiáng)度實(shí)測(cè)值不應(yīng)小于鋼筋母材的抗拉強(qiáng)度規(guī)定值且斷于接頭以外處。對(duì)于冷彎，應(yīng)做正彎和反彎試驗(yàn)。冷彎不應(yīng)在焊縫處或熱影響區(qū)斷裂，否則不論強(qiáng)度多高均不合格；冷彎后外側(cè)橫向裂縫寬度亦不得大于。

（2）點(diǎn)焊。電阻點(diǎn)焊的工作原理就是將已除銹的鋼筋交叉點(diǎn)放在點(diǎn)焊機(jī)的兩電極間，接觸點(diǎn)只有一點(diǎn)，且接觸電阻較大，在接觸的瞬間，電流產(chǎn)生的全部熱量都集中在一點(diǎn)上，因而使金屬受熱而熔化，同時(shí)在電極加壓下使焊點(diǎn)金屬得到焊合。電阻點(diǎn)焊主要用于鋼筋的交叉連接，如用來(lái)焊接鋼筋網(wǎng)片、鋼筋骨架等，特別適于預(yù)制廠大量使用。它生產(chǎn)效率高、節(jié)約材料，應(yīng)用廣泛。（3）電弧焊：電弧焊是利用弧焊機(jī)在焊條和焊件之間產(chǎn)生高溫電弧，使焊條和電弧燃燒范圍內(nèi)的金屬焊件熔化，待其凝固便形成焊縫或接頭，其中電弧是指焊條和焊件金屬之間空氣介質(zhì)出現(xiàn)的強(qiáng)烈持久的放電現(xiàn)象。電弧焊是利用弧焊機(jī)在焊條和焊件之間產(chǎn)生高溫電弧，使焊條和電弧燃燒范圍內(nèi)的金屬焊件熔化，待其凝固便形成焊縫或接頭，其中電弧是指焊條和焊件金屬之間空氣介質(zhì)出現(xiàn)的強(qiáng)烈持久的放電現(xiàn)象。電弧焊使用的弧焊機(jī)有交流弧焊機(jī)和直流弧焊機(jī)兩種，常用的是交流弧焊機(jī)。

電弧焊分為：搭接焊、幫條焊、坡口焊幾種形式。搭接焊。這種接頭適用于焊接直徑10~40mm的HPB235~HRB400級(jí)鋼筋。焊接時(shí)，最好采用雙面焊。圖示為雙面焊縫，不帶括弧的數(shù)字適用于HPB235級(jí)鋼筋，括弧內(nèi)數(shù)字適用于HRB335、HRB400級(jí)鋼筋。如采用單面焊縫則圖中所標(biāo)尺寸均需加倍。焊接前鋼筋最好預(yù)彎，以保證兩根鋼筋的軸線在一直線上。

d(a)(5d)4d(10d)8dd幫條焊。這種接頭型式適用于直徑10~40mm的HPB235~HRB400級(jí)鋼筋連接。幫條焊時(shí)最好采用雙面焊縫，選用幫條時(shí)宜選用與焊接筋同直徑、同級(jí)別的鋼筋制作。當(dāng)幫條直徑與焊接筋相同時(shí)，幫條級(jí)別可比主筋低一個(gè)級(jí)別，當(dāng)幫條級(jí)別與主筋相同時(shí)，幫條直徑可比主筋一個(gè)規(guī)格。2d(2.5d)2～5d（5d）4d(a)4d(5d)2～5（10d）8d(b)坡口焊。同前兩種接頭相比，坡口焊較節(jié)約鋼材，主要用于現(xiàn)場(chǎng)焊接裝配式結(jié)構(gòu)構(gòu)件接頭，有平焊和立焊兩種。適用于直徑16~40mm的HPB235~HRB400級(jí)鋼筋?！?5°55°4～52～335°～45°9°～10°2～32～32～33～5預(yù)埋鐵件的T形接頭?？煞謱?duì)接接頭和搭接接頭兩種。對(duì)接接頭又分為角焊和穿孔塞焊，當(dāng)鋼筋直徑為6~25mm時(shí)，可采用角焊；當(dāng)鋼筋直徑為20~30mm時(shí)，宜采用穿孔塞焊。角焊縫焊腳k對(duì)于HPB235、HRB335級(jí)鋼筋分別不小于鋼筋直徑的~倍。（4）電渣壓力焊適用于豎向或斜向鋼筋接長(zhǎng)（5）埋弧壓力焊。埋弧壓力焊是利用焊劑層下的電弧產(chǎn)生的高溫將需焊的兩個(gè)鐵件相鄰部位熔化，然后再加壓頂鍛使兩個(gè)焊件連為一體。埋弧壓力焊工藝簡(jiǎn)單、工作效率高、易保證焊接質(zhì)量，成本較低，主要用于鋼筋與鋼板T字形接頭的焊接。2、機(jī)械連接（1）冷擠壓連接（套筒連接）：鋼筋冷擠壓連接又稱鋼筋套筒冷壓連接，它是將兩根待連接的變形鋼筋插入一個(gè)特制鋼套筒（管）內(nèi)，然后利用液壓驅(qū)動(dòng)的擠壓機(jī)和壓模在常溫下對(duì)金屬套管加壓，使兩根鋼筋緊固成一體。

冷擠壓連接具有操作簡(jiǎn)單、對(duì)中度高、鋼筋連接質(zhì)量?jī)?yōu)于鋼筋母材的力學(xué)性能、連接速度快、安全可靠、無(wú)明火作業(yè)、節(jié)省電能、不受鋼筋可焊性好壞影響、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。冷擠壓連接又分為徑向擠壓套管連接和軸向擠壓套管連接兩種。徑向擠壓套管連接。鋼筋徑向擠壓套管連接是沿套管直徑方向從套管中間依次向兩端擠壓套管，使之產(chǎn)生冷塑性變形，把插在套管里的兩根鋼筋緊緊咬合成一體。它適用于帶肋鋼筋連接，可連接HRB335、HRB400級(jí)直徑12~40mm的鋼筋。軸向擠壓套管連接。鋼筋軸向擠壓套管連接是沿鋼筋軸線冷擠壓金屬套管，把插入套管里的兩根待連接熱軋帶肋鋼筋緊固連成一體。它適用于連接HRB335、HRB400級(jí)直徑20~32mm的豎向、斜向和水平鋼筋。套管的材料和幾何尺寸應(yīng)符合接頭規(guī)格的技術(shù)要求，并應(yīng)有出廠合格證、套管的標(biāo)準(zhǔn)屈服承載力和極限承載力應(yīng)比鋼筋大10%以上，套管的保護(hù)層厚度不宜小于15mm，凈距不宜小于25mm，當(dāng)所用套管外徑相同時(shí)，鋼筋直徑相差不宜大于兩個(gè)級(jí)差。鋼筋擠壓連接的工藝參數(shù)，主要是壓接順序、壓接力和壓接道數(shù)。壓接順序應(yīng)從中間逐道向兩端壓接；壓接力要能保證套筒與鋼筋緊密咬合，壓接力和壓接道數(shù)取決于鋼筋直徑、套筒型號(hào)和擠壓機(jī)型號(hào)。（2）鋼筋直螺紋套筒連接鋼筋直螺紋套筒連接是將鋼筋待連接的端頭用滾軋加工工藝滾軋成規(guī)整的直螺紋，再用相配套的直螺紋套筒將兩鋼筋相對(duì)擰緊，實(shí)現(xiàn)連接。根據(jù)鋼材冷作硬化的原理，鋼筋上滾軋出的直螺紋強(qiáng)度大幅提高，從而使直螺紋接頭的抗拉強(qiáng)度一般均可高于母材的抗拉強(qiáng)度。直螺紋工藝流程為：鋼筋平頭→鋼筋滾壓或擠壓(剝肋)→螺紋成型→絲頭檢驗(yàn)→套筒檢驗(yàn)→鋼筋就位→擰下鋼筋保護(hù)帽和套筒保護(hù)帽→接頭擰緊→作標(biāo)記→施工質(zhì)量檢驗(yàn)。

（3）套筒灌漿連接。

鋼筋套筒灌漿連接技術(shù)就是將連接鋼筋插入內(nèi)部帶有凸凹部分的高強(qiáng)圓形套筒，再由灌漿機(jī)灌入高強(qiáng)度無(wú)收縮灌漿材料，當(dāng)灌漿材料硬化后，套筒和連接鋼筋便牢固地連接在一起。這種連接方法在抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度及可靠性方面均能滿足要求。采用套筒灌漿連接對(duì)鋼筋不施加外力和熱量，不會(huì)發(fā)生鋼筋的變形和內(nèi)應(yīng)力。該工藝適用范圍廣，可應(yīng)用于不同種類、不同外形、不同直徑的變形鋼筋的連接。施工操作時(shí)無(wú)需特殊設(shè)備，對(duì)操作人員無(wú)特別技術(shù)要求，安全可靠、無(wú)噪音、無(wú)污染、受氣候環(huán)境變化影響小，是一項(xiàng)值得推廣和發(fā)展的連接技術(shù)。3、鋼筋綁扎連接