各种机械连接方式的发展和对比

各种机械连接方式的发展和对比
(2011-05-04 17:52:45)
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标
签：
直螺
纹连
接
滚压
钢筋
滚丝
轮
母材
· 目前，市场上主要有哪几种机械连接型式？
· 它们是如何发展的？
· 与其它几种接头型式相比，剥肋滚压直螺纹连接技术具有哪些优越性？
答：通过钢筋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给另一根钢筋的连接方法，称为钢筋机械连接。

目前，市场上常用的钢筋机械连接接头类型如下：
一、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。

二、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。

由于锥螺纹连接技术具有施工速度快、接头成本低的特点，自二十世纪90年代初推广以来也得到了较大范围的推广使用，但由于存在的缺陷较大，逐渐被直螺纹连接接头所代替。

三、直螺纹连接接头
等强度直螺纹连接接头是二十世纪90年代钢筋连接的国际最新潮流，接头质量稳定可靠，连接强度高，可与套筒挤压连接接头相媲美，而且又具有锥螺纹接头施工方便、速度快的特点，因此直螺纹连接技术的出现给钢筋连接技术带来了质的飞跃。

目前我国直螺纹连接技术呈现出百花齐放的景象，出现了多种直螺纹连接形式。

直螺纹连接接头主要有镦粗直螺纹连接接头和滚压直螺纹连接接头。

这两种工艺采用不同的加工方式，增强钢筋端头螺纹的承载能力，达到接头与钢筋母材等强的目的。

1. 镦粗直螺纹连接接头：通过钢筋端头镦粗后制作的直螺纹和连接件螺纹咬合形成的接头。

其工艺是：
先将钢筋端头通过镦粗设备镦粗，再加工出螺纹，其螺纹小径不小于钢筋母材直径，使接头与母材达到等强。

国外镦粗直螺纹连接接头，其钢筋端头有热镦粗又有冷镦粗。

热镦粗主要是消除镦粗过程中产生的内应力，但加热设备投入费用高。

我国的镦粗直螺纹连接接头，其钢筋端头主要是冷镦粗，对钢筋的延性要求高，对延性较低的钢筋，镦粗质量较难控制，易产生脆断现象。

镦粗直螺纹连接接头其优点是强度高，现场施工速度快，工人劳动强度低，钢筋直螺纹丝头全部提前预制，现场连接为装配作业。

其不足之处在于镦粗过程中易出现镦偏现象，一旦镦偏必须切掉重镦；镦粗过程中产生内应力，钢筋镦粗部分延性降低，易产生脆断现象，螺纹加工需要两道工序两套设备完成。

2. 滚压直螺纹连接接头：通过钢筋端头直接滚压或挤（碾）压肋滚压或剥肋后滚压制作的直螺纹和连接件螺纹咬合形成的接头。

其基本原理是利用了金属材料塑性变形后冷作硬化增强金属材料强度的特性，而仅在金属表层发生塑变、冷作硬化，金属内部仍保持原金属的性能，因而使钢筋接头与母材达到等强。

目前，国内常见的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。

（1）直接滚压直螺纹连接接头：
其优点是：螺纹加工简单，设备投入少，不足之处在于螺纹精度差，存在虚假螺纹现象。

由于钢筋粗细不均，公差大，加工的螺纹直径大小不一致，给现场施工造成困难，使套筒与丝头配合松紧不一致，有个别接头出现拉脱现象。

由于钢筋直径变化及横纵肋的影响，使滚丝轮寿命降低，增加接头的附加成本，现场施工易损件更换频繁。

（2）挤（碾）压肋滚压直螺纹连接接头：
这种连接接头是用专用挤压设备先将钢筋的横肋和纵肋进行预压平处理，然
后再滚压螺纹，目的是减轻钢筋肋对成型螺纹精度的影响。

其特点是：成型螺纹精度相对直接滚压有一定提高，但仍不能从根本上解决钢筋直径大小不一致对成型螺纹精度的影响，而且螺纹加工需要两道工序，两套设备完成。

（3）剥肋滚压直螺纹连接接头：
其工艺是先将钢筋端部的横肋和纵肋进行剥切处理后，使钢筋滚丝前的柱体直径达到同一尺寸，然后再进行螺纹滚压成型。

剥肋滚压直螺纹连接技术是由中国建筑科学研究院建筑机械化研究分院研制开发的钢筋等强度直螺纹连接接头的一种新型式，为国内外首创。

通过对现有HRB335、HRB400钢筋进行的型式试验、疲劳试验、耐低温试验以及大量的工程应用，证明接头性能不仅达到了《钢筋机械连接通用技术规程》
JGJ107-2003中Ⅰ级接头性能要求，实现了等强度连接，而且接头还具有优良的抗疲劳性能和抗低温性能。

接头通过200万次疲劳强度试验，接头处无破坏，在-40ºC低温下试验，接头仍能达到与母材等强连接。

剥肋滚压直螺纹连接技术不仅适用于直径为16～40mm（近期又扩展到直径12～50mm）HRB335、HRB400级钢筋在任意方向和位置的同、异径连接，而且还可应用于要求充分发挥钢筋强度和对接头延性要求高的混凝土结构以及对疲劳性能要求高的混凝土结构中，如机场、桥梁、隧道、电视塔、核电站、水电站等。

剥肋滚压直螺纹连接接头与其它滚压直螺纹连接接头相比具有如下特点：
①螺纹牙型好，精度高，牙齿表面光滑；
②螺纹直径大小一致性好，容易装配，连接质量稳定可靠；
③滚丝轮寿命长，接头附加成本低。

滚丝轮可加工5000～8000个丝头，比直接滚压
寿命提高了3～5倍；
④接头通过200万次疲劳强度试验，接头处无破坏；
⑤在-40ºC低温下试验，其接头仍能达到与母材等强，抗低温性能好。

四、熔融金属充填接头：由高热剂反应产生熔融金属充填在钢筋与连接件套筒间形成的接头。

由于工艺繁琐，在国内没有推广使用。

五、水泥灌浆充填接头：用特制的水泥浆充填在钢筋与连接件套筒间硬化后形成的接头。

由于工艺繁杂，接头质量欠佳，在国内没有推广应用。

目前国内常见的钢筋机械连接接头对比分析如下表：
综上所述，可以看出，钢筋剥肋滚压直螺纹连接接头综合优势比较强，不仅接头连接强度高，质量稳定可靠，施工速度快，接头综合成本低，而且丝头制作简单，工人施工方便。

与其它钢筋机械连接接头相比，具有如下特点：
①与套筒挤压连接接头相比，接头性能与挤压接头相当，但套筒耗钢量少，仅为挤压套筒重量的30～40%，且劳动强度低、连接速度快，钢筋连接接头成本降低。

②与锥螺纹套筒连接接头相比，套筒重量相近，但连接强度高，质量容易保证，且扭矩值的大小对接头影响小，给现场施工带来方便。

③与镦粗直螺纹连接接头相比，操作工序少，设备投入费用少，钢筋连接附加成本低，对钢筋延性要求低。

④与直接滚压直螺纹连接接头相比，成型螺纹精度高，滚丝轮寿命长，等强度连接可靠性高。

随着住宅产业、能源交通等基础设施建设的不断发展，钢筋混凝土结构的跨度和规模也越来越大，粗直径钢筋的使用日益广泛，特别是HRB400级钢
筋的应用日益增多，钢筋机械连接接头将向高质量、易施工、操作简单且价格低廉的方向发展，钢筋连接接头所占比重将会越来越大，几种连接方式在今后有着不同的发展趋势，挤压连接接头的市场占有率将会稳中有降，锥螺纹连接接头的市场占有率将会大幅下降，直螺纹连接接头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接头将以其优越的性能、稳定的质量、方便的施工有较大的发展。

到目前为止，钢筋等强度剥肋滚压直螺纹连接接头已在25个省市自治区的近500项大中型及重点工程中得到推广应用。