粗钢筋连接技术的原理、工艺及应用.doc

粗钢筋连接技术的原理、工艺及应用我国目前建筑市场上实用的钢筋连接方法有很多种，主要的有赶紧绑扎搭接、机械冷挤压连接、钢筋电阻电焊、钢筋闪光对焊、钢筋电弧焊、钢筋电渣压力焊、钢筋气压对焊、预埋件钢筋埋弧压力焊、螺纹套管连接等。在我所实习的工地上主要实用了三种方法：搭接法、闪光对焊、电渣压力焊。本文只要对这三种方法进行分析。一、搭接法搭接法比较简单，就是指两根钢筋相互有一定的重叠长度，用铁丝绑扎的连接方法，适用于较小直径的钢筋连接。搭接长度随钢筋直径而定，本工程要求搭接长度大于35D。搭接连接是通过钢筋与混凝土之间的粘结力来传递钢筋应力的方式。两根相向受力的钢筋分别锚固在搭接连接区段的混凝土中而将力传递给混凝士，从而实现钢筋之间应力的传递。搭接钢筋由于横肋斜向挤压椎楔作用造成的径向推力引起了两根钢筋的分离趋势，两根搭接钢筋之间容易出现纵向劈裂裂缝，甚至因两筋分离而破坏，因此必须保证强有力的配箍约束。由于绑扎搭接连接是一种比较可靠的连接方式，质量容易保证，仅靠现场检测即可确保质量，且施工非常简便，不需特殊的技术，因而应用方面也最广泛，至今仍是水平钢筋连接的主要形式。如下图就是我在工地现场拍摄的搭接法连接钢筋实例。二、钢筋闪光对焊 钢筋闪光对焊是将两根钢筋安装放成对接形式，利用焊接电流通过两根钢筋接触点产生的电阻热，使接触点金属熔化，产生强烈飞溅，形成闪光，迅速施加顶锻力完成的一种压焊方法。闪光对焊可分为连续闪光对焊和预热闪光对焊。连续闪光对焊主要有两个主要阶段组成：闪光阶段和顶锻阶段。预热闪光焊只是在闪光阶段前增加了预热阶段。1、闪光阶段：闪光的主要作用是加热工件。在此阶段中，先接通电源，并使两工件端面轻微接触，形成许多接触点。电流通过时，接触点熔化，成为连接两端面的液体金属过梁。由于液体过梁中的电流密度极高，使过梁中的液体金属蒸发、过梁爆破。随着动夹钳的缓慢推进，过梁也不断产生与爆破。在蒸气压力和电磁力的作用下，液态金属微粒不断从接口间喷射出来。形成火花急流-闪光。在闪光过程中，工件逐渐缩短，端头温度也逐渐升高。随着端头温度的升高，过梁爆破的速度将加快，动夹钳的推进速度也必须逐渐加大。在闪光过程结束前，必须使工件整个端面形成一层液体金属层，并在一定深度上使金属达到塑性变形温度。由于过梁爆破时所产生的金属蒸气和金属微粒的强烈氧化，接口间隙中气体介质的含氧量减少，其氧化能力可降低，从而提高接头的质量。但闪光必须稳定而且强烈。所谓稳定是指在闪光过程中不发生断路和短路现象。断路会减弱焊接处的自保护作用，接头易被氧化。短路会使工件过烧，导致工件报废。所谓强烈是指在单位时间内有相当多的过梁爆破。闪光越强烈，焊接处的自保护作用越好，这在闪光后期尤为重要。2、 顶锻阶段：在闪光阶段结束时，立即对工件施加足够的顶端压力，接口间隙迅速减小过梁停止爆破，即进入顶锻阶段。顶锻的作用是密封工件端面的间隙和液体金属过梁爆破后留下的火口，同时挤出端面的液态金属及氧化夹杂物，使洁净的塑性金属紧密接触，并使接头区产生一定的塑性变形，以促进再结晶的进行、形成共同晶粒、获得牢固的接头。闪光对焊时在加热过程中虽有熔化金属，但实质上是塑性状态焊接。预热闪光对焊是在闪光阶段之前先以断续的电流脉冲加热工件，然后在进入闪光和顶锻阶段。预热目的如下：（1）减小需用功率可以在小容量的焊机上焊接断面面积较大的工件，因为当焊机容量不足时，若不先将工件预热到一定温度，就不可能激发连续的闪光过程。此时，预热是不得已而采取的手段。（2）降低焊后的冷却速度这将有利于防止淬火钢接头在冷却时产生淬火组织和裂纹。（3）缩短闪光时间 可以减少闪光余量，节约贵重金属。连续闪光对焊的工艺过程包括：连续闪光和顶锻过程。施焊时，先闭合一次电路，使两根钢筋端面轻微接触，此时端面的间隙中即喷射出火花般熔化的金属微粒-闪光，接着徐徐移动钢筋使两端面仍保持轻微接触，形成连接闪光。当闪光到预定的长度，使钢筋端头加热到将近熔点时，就以一定的压力迅速进行顶锻。先带电顶锻，再元电顶锻到一定长度，焊接接头即告完成。闪光焊焊接操作简单，容易掌握，钢筋接头成本低，但只能用作钢筋的横向连接且设备体积较大。 上图就是我在工地现场拍摄的闪光焊焊点样式。三、钢筋电渣压力焊电渣压力焊是将两钢筋安放成竖向或斜向(倾斜度在4：1的范围内)对接形式，利用焊接电流通过两钢筋间隙，在焊剂层下形成电弧过程和电渣过程，产生电弧热和电阻热，熔化钢筋，加压完成的一种压焊方法。简单地说，就是利用电流通过液体熔渣所产生的电阻热进行焊接的一种熔焊方法。但与电弧焊相比，它工效高、成本低，我国在一些建筑施工中已取得很好的效果。根据使用的电极形状，可分为丝极电渣焊、板极电渣焊、熔嘴电渣焊等。电渣压力焊的焊接过程包括四个阶段：引弧过程、电弧过程、电渣过程和顶压过程。焊接开始时，首先在上、下两钢筋端面之间引燃电弧，使电弧周围焊剂熔化形成空穴；随之焊接电弧在两钢筋之间燃烧，电弧热将两钢筋端部熔化，熔化的金属形成熔池，熔融的焊剂形成熔渣（渣池），覆盖于熔池之上，此时，随着电弧的燃烧，上、下两钢筋羰部逐渐熔化，将上钢筋不断下送，以保持电弧的稳定，继续电弧过程；随电弧过程的延续，两钢筋端部熔化量增加，熔池和渣池加深，待达到一定深度时，加快上钢筋的下送速度，使其端部直接与渣池接触，这时，电弧熄灭而变电弧过程为电渣过程；待电渣过程产生的电阻热使上、下两钢筋的端部达到全截面均匀加热的时候，迅速将上钢筋向下顶压，挤出全部熔渣和液态金属，随即切断焊接电源，完成了焊接工作。电渣压力焊适用于现浇钢筋混凝土结构中竖向或斜向（倾斜度在4：1范围内）钢筋的连接，特别是对于高层建筑的柱、墙钢筋，应用尤为广泛。电渣压力焊因为是竖向操作质量不好把握，所以施工现场对电渣压力焊的检查很严格。电渣压力焊接头外观检查结果应符合下列要求：（1）四周焊包凸出钢筋表面的高度应大于或等于4mm。（2）钢筋与电极接触处，应无烧伤缺陷。（3）接头处的弯折角不得大于4度。（4）接头处的轴线偏移不得大于钢筋直径0.1倍，且不得大于2mm。外观检查不合格的接头应切除重焊，或采用补强焊接措施。电渣压力焊焊接卡具轻巧，移动方便，焊接操作容易接头成本较低，只能用于钢筋的竖向连接需要大的电焊机，耗电量比较大。下图就是我在工地拍摄的电渣压力焊焊包。焊接连接是受力钢筋之间通过熔融金属直接传力。力钢筋之间通过熔融金属直接传力。若焊接质量可靠，则不存在强度、刚度、恢复性能、破坏性能等方面的缺陷，是十分理想的连接方式。但影响钢筋焊接质量的因素也很多，如电压、气候、环境、施工条件和操作水平等，难以保证稳定的焊接质量。施工队伍的素 质和管理水平还很难做到确保施工质量。另外焊接热量会影响钢筋材质，改变其力学性能。而且目前尚无简便有效的检测手段，如虚焊、气