31钢筋冷加工与钢筋连接

钢筋冷加工与钢筋连接朱芳振

郑州大学土木工程学院

学习要求：

1、了解钢筋的分类方法，熟悉钢筋的验收内容

2、掌握钢筋冷加工的方法及质量控制措施

3、掌握钢筋的连接方法

重点：

钢筋的种类、钢筋的验收、钢筋的冷加工及钢筋的连接

难点:

钢筋冷加工、钢筋连接的质量控制

概述1、混凝土的分类:素混凝土；钢筋混凝土；预应力混凝土。2、钢筋与混凝土共同作用原因:1）相互粘结好；2）常温下，两者线膨胀系数大致一样；

3）混凝土是一种碱性环境，有利于保护钢筋。3、钢筋混凝土工程的施工包括:钢筋工程；模板工程；混凝土工程。一、钢筋的种类及验收（一）钢筋的种类1、按直径：钢丝(直径3~5mm)、细钢筋(直径6~10mm)、中粗钢筋(12~20mm)和粗钢筋(直径大20mm)。常用的钢丝有刻痕钢丝、碳素钢丝和冷拔低碳钢丝三类，而冷拔低碳钢丝又分为甲级和乙级两种。2、按生产加工工艺：热轧钢筋、冷拉钢筋、冷拔低碳钢丝、热处理钢筋、碳素钢丝、刻痕钢丝和钢绞线等。3、按供应方式：盘圆钢筋（直径不大于10mm）和直条钢筋（长度为6~12m）。4、按强度：

I~V级，其中I~IV级为热轧钢筋，V级为热处理钢筋。级别越高，其强度和硬度越高，而塑性和韧性逐级降低级，为便于识别，在不同级别的钢材端头涂有不同颜色的油漆。5、按轧制外形：光面钢筋、变形钢筋(螺纹、人字纹及月牙纹)。6、按化学成分：碳素钢钢筋和普通低合金钢钢筋。碳素钢的含碳量直接影响它的强度，随着含碳量德增高，其强度和硬度增大，但塑性和韧性降低，性质变脆。对于强度高，但塑性、韧性差的高碳钢筋，因破坏前无明显的征兆而发生突然地断裂，故一般不宜用于土木工程中。普通低合金钢钢筋是在普通碳素钢（低碳钢和中碳钢）中加入适量的合金元素（如锰、钒、钛等）冶炼而成，以改善钢材的性能。7、钢筋按在结构中的作用可分为：受力钢筋、架立钢筋和分布钢筋三类。（二）钢筋的验收1、钢筋应有出厂质量证明书（产品合格证、出厂检验报告）和进场复验报告，钢筋端头或每捆（盘）钢筋均应有标志。2、进场时应按炉罐（批）号及直径分别存放、分批检验。3、检查内容包括查对标志和外观检查，并按现行国家有关标准的规定抽取试件作力学性能检验，其质量必须符合有关标准的规定后方可用于工程。4、钢筋外观质量检查的内容是：钢筋应平直、无损伤、表面不得有裂纹、油污、颗粒状或片状老锈；弯折钢筋不得敲直后作为受力钢筋使用，油污会导致钢筋和混凝土之间的粘结力下降，颗粒状或片状老锈影响钢筋的强度和锚固性能。无论何时，一旦发现钢筋脆断、焊接性能不良或力学性能显著不正常等现象时，应该对该批钢筋进行化学成分检验或其他专项检验。5、对有抗震设防要求的框架结构，其纵向受力钢筋的强度应满足设计要求；

二、钢筋的冷加工1、冷拉（1）含义：将Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级钢筋在常温下进行强力拉伸，使拉应力超过该钢筋的屈服点，使钢筋产生塑性变形，从而达到使其强度提高的目的。钢筋冷拉后，长度增加，强度增加，但塑性降低，脆性增大。

(3）冷拉控制方法A、冷拉率控制法先确定冷拉率δ，再根据钢筋的长度L计算拉伸长度。即⊿L=δ×L。测定冷拉率时，钢筋的冷拉应力应符合相关规定：B、控制应力法在张拉钢筋时，控制钢筋中的实际应力。在张拉时若钢筋已达到规定的控制应力而冷拉率未超过规定的最大冷拉率则合格；相反，达到了最大冷拉率而冷拉应力没有达到控制应力，则认为不合格。(4)冷拉质量控制:冷拉钢筋表面不应发生裂纹或局部颈缩现象，且拉伸和冷弯实验应符合规范规定。冷拉钢筋主要用作受拉钢筋,在冲击荷载的动力设备基础,吊环及负温度条件下,不得使用。2、冷拔（1）含义：在常温下，把直径6~8mm的HPB235级钢筋用强力使其通过拔丝模，拔成直径比原来小的钢丝的过程称为冷拔。（2）作用：提高强度，节约钢材。（3）工艺及设备工艺过程：轧头→剥壳→润滑→拔丝（4）注意事项：拔丝应经过几次反复拔成，一般前道钢丝和后道钢丝的直径之比以为宜；拔丝速度约为~0.3m/s,速度过快易拔断；严格控制冷拔总压缩率，一般将冷拔总压缩率控制在左右。经冷拔的钢丝冷弯时表面不得有裂纹和机械损伤。3）冷拉与冷拔的区别（1）冷拉后，钢筋有明显的屈服点，而冷拔没有明显的屈服点，呈一种硬钢的性质；（2）冷拉时，钢筋是单向受力，冷拔时钢筋是三向受力。三、钢筋的连接1、钢筋的焊接（1）闪光对焊钢筋闪光对焊工艺常用的有连续闪光焊、预热闪光焊和闪光-预热-闪光焊三种工艺，根据钢筋品种、直径和所用焊机功率大小等选用。工艺名称工艺过程适用范围连续闪光焊连续闪光、顶锻适于焊接直径25mm以内的Ⅰ~Ⅲ级钢筋焊接，直径较小的钢筋最适宜预热闪光焊预热、连续闪光、顶锻适于钢筋端面较平整，且直径25mm以上的钢筋闪光-预热-闪光焊一次闪光、预热、二次闪光、顶锻适于端面不平整，且直径25mm以上的钢筋质量检验：１）接头外观检查：无裂纹和烧伤、接头弯折不大于40、接头轴线偏移不大于0.1d(d为钢筋直径)，且不大于2mm。２）抗拉试验和冷弯试验：抗拉强度实测值不应小于钢筋母材的抗拉强度规定值且断于接头以外处。对于冷弯，应做正弯和反弯试验。冷弯不应在焊缝处或热影响区断裂，否则不论强度多高均不合格；冷弯后外侧横向裂缝宽度亦不得大于。

（2）点焊。电阻点焊的工作原理就是将已除锈的钢筋交叉点放在点焊机的两电极间，接触点只有一点，且接触电阻较大，在接触的瞬间，电流产生的全部热量都集中在一点上，因而使金属受热而熔化，同时在电极加压下使焊点金属得到焊合。电阻点焊主要用于钢筋的交叉连接，如用来焊接钢筋网片、钢筋骨架等，特别适于预制厂大量使用。它生产效率高、节约材料，应用广泛。（3）电弧焊：电弧焊是利用弧焊机在焊条和焊件之间产生高温电弧，使焊条和电弧燃烧范围内的金属焊件熔化，待其凝固便形成焊缝或接头，其中电弧是指焊条和焊件金属之间空气介质出现的强烈持久的放电现象。电弧焊是利用弧焊机在焊条和焊件之间产生高温电弧，使焊条和电弧燃烧范围内的金属焊件熔化，待其凝固便形成焊缝或接头，其中电弧是指焊条和焊件金属之间空气介质出现的强烈持久的放电现象。电弧焊使用的弧焊机有交流弧焊机和直流弧焊机两种，常用的是交流弧焊机。

电弧焊分为：搭接焊、帮条焊、坡口焊几种形式。搭接焊。这种接头适用于焊接直径10~40mm的HPB235~HRB400级钢筋。焊接时，最好采用双面焊。图示为双面焊缝，不带括弧的数字适用于HPB235级钢筋，括弧内数字适用于HRB335、HRB400级钢筋。如采用单面焊缝则图中所标尺寸均需加倍。焊接前钢筋最好预弯，以保证两根钢筋的轴线在一直线上。

d(a)(5d)4d(10d)8dd帮条焊。这种接头型式适用于直径10~40mm的HPB235~HRB400级钢筋连接。帮条焊时最好采用双面焊缝，选用帮条时宜选用与焊接筋同直径、同级别的钢筋制作。当帮条直径与焊接筋相同时，帮条级别可比主筋低一个级别，当帮条级别与主筋相同时，帮条直径可比主筋一个规格。2d(2.5d)2～5d（5d）4d(a)4d(5d)2～5（10d）8d(b)坡口焊。同前两种接头相比，坡口焊较节约钢材，主要用于现场焊接装配式结构构件接头，有平焊和立焊两种。适用于直径16~40mm的HPB235~HRB400级钢筋。～65°55°4～52～335°～45°9°～10°2～32～32～33～5预埋铁件的T形接头。可分对接接头和搭接接头两种。对接接头又分为角焊和穿孔塞焊，当钢筋直径为6~25mm时，可采用角焊；当钢筋直径为20~30mm时，宜采用穿孔塞焊。角焊缝焊脚k对于HPB235、HRB335级钢筋分别不小于钢筋直径的~倍。（4）电渣压力焊适用于竖向或斜向钢筋接长（5）埋弧压力焊。埋弧压力焊是利用焊剂层下的电弧产生的高温将需焊的两个铁件相邻部位熔化，然后再加压顶锻使两个焊件连为一体。埋弧压力焊工艺简单、工作效率高、易保证焊接质量，成本较低，主要用于钢筋与钢板T字形接头的焊接。2、机械连接（1）冷挤压连接（套筒连接）：钢筋冷挤压连接又称钢筋套筒冷压连接，它是将两根待连接的变形钢筋插入一个特制钢套筒（管）内，然后利用液压驱动的挤压机和压模在常温下对金属套管加压，使两根钢筋紧固成一体。

冷挤压连接具有操作简单、对中度高、钢筋连接质量优于钢筋母材的力学性能、连接速度快、安全可靠、无明火作业、节省电能、不受钢筋可焊性好坏影响、不污染环境等优点。冷挤压连接又分为径向挤压套管连接和轴向挤压套管连接两种。径向挤压套管连接。钢筋径向挤压套管连接是沿套管直径方向从套管中间依次向两端挤压套管，使之产生冷塑性变形，把插在套管里的两根钢筋紧紧咬合成一体。它适用于带肋钢筋连接，可连接HRB335、HRB400级直径12~40mm的钢筋。轴向挤压套管连接。钢筋轴向挤压套管连接是沿钢筋轴线冷挤压金属套管，把插入套管里的两根待连接热轧带肋钢筋紧固连成一体。它适用于连接HRB335、HRB400级直径20~32mm的竖向、斜向和水平钢筋。套管的材料和几何尺寸应符合接头规格的技术要求，并应有出厂合格证、套管的标准屈服承载力和极限承载力应比钢筋大10%以上，套管的保护层厚度不宜小于15mm，净距不宜小于25mm，当所用套管外径相同时，钢筋直径相差不宜大于两个级差。钢筋挤压连接的工艺参数，主要是压接顺序、压接力和压接道数。压接顺序应从中间逐道向两端压接；压接力要能保证套筒与钢筋紧密咬合，压接力和压接道数取决于钢筋直径、套筒型号和挤压机型号。（2）钢筋直螺纹套筒连接钢筋直螺纹套筒连接是将钢筋待连接的端头用滚轧加工工艺滚轧成规整的直螺纹，再用相配套的直螺纹套筒将两钢筋相对拧紧，实现连接。根据钢材冷作硬化的原理，钢筋上滚轧出的直螺纹强度大幅提高，从而使直螺纹接头的抗拉强度一般均可高于母材的抗拉强度。直螺纹工艺流程为：钢筋平头→钢筋滚压或挤压(剥肋)→螺纹成型→丝头检验→套筒检验→钢筋就位→拧下钢筋保护帽和套筒保护帽→接头拧紧→作标记→施工质量检验。

（3）套筒灌浆连接。

钢筋套筒灌浆连接技术就是将连接钢筋插入内部带有凸凹部分的高强圆形套筒，再由灌浆机灌入高强度无收缩灌浆材料，当灌浆材料硬化后，套筒和连接钢筋便牢固地连接在一起。这种连接方法在抗拉强度、抗压强度及可靠性方面均能满足要求。采用套筒灌浆连接对钢筋不施加外力和热量，不会发生钢筋的变形和内应力。该工艺适用范围广，可应用于不同种类、不同外形、不同直径的变形钢筋的连接。施工操作时无需特殊设备，对操作人员无特别技术要求，安全可靠、无噪音、无污染、受气候环境变化影响小，是一项值得推广和发展的连接技术。3、钢筋绑扎连接