第7章钢筋连接.doc

第7章钢筋连接7.1钢筋焊接7.1.1闪光对焊闪光对焊主要是使用对焊机来完成完成钢筋连接工作，见图7-1。它利用对焊机使两段钢筋接触产生电阻热，使金属熔化，产生强烈飞溅，形成闪光，然后利用轴向送进机构进行轴向加压顶锻，使两段钢筋牢固地焊接在一起。闪光对焊是目前建筑工程中大量采用的接头焊接方法，它具有成本低、质量好、效率高的优点，常用于钢筋接长及预应力钢筋与螺丝端杆的焊接，是电阻焊的一种。1闪光对焊工艺闪光对焊工艺有连续闪光焊、预热闪光焊、闪光预热闪光焊、焊后热处理。（1）连续闪光焊连续闪光焊钢筋上限直径 表7-1焊机容量（kVA）钢筋级别钢筋直径（mm）160I级II级III级252220100I级II级III级20181680I级II级III级161412连续闪光焊适用于钢筋直径较小、钢筋级别较低的条件，所能焊接的钢筋上限直径根据焊机容量、钢筋级别等具体情况而定，应符合表7-1规定。连续闪光焊是将钢筋夹在对焊机的电极上，闭合电源，然后使两根钢筋的端部轻微接触。闪光开始就徐徐地移动钢筋，形成连续闪光过程，接头同时也被加热。待接头烧平，闪去杂质和氧化膜，达到焊接温度后，立即进行带电和断电顶锻，使两根钢筋焊牢。（2）预热闪光焊在钢筋直径或级别超出表7-1的规定时，如果钢筋端面较平整，则宜采用预热闪光焊。预热闪光焊是在焊接前增加预热过程，反复多次预热将钢筋顶锻接长。（3）闪光预热闪光焊此法适用于钢筋直径较大且端面不够平整的情况，以及级钢筋的焊接。其工艺是在预热、闪光焊之前，再增加一个闪光过程。闪光焊后，除对施焊钢筋接头进行外观检查外，还应按规范要求进行拉伸试验和冷弯试验，合格后方可使用。（4）焊后热处理对于级钢筋，应用预热闪光焊或闪光预热闪光焊工艺进行焊接。当接头拉伸试验结果发生脆性断裂，或弯曲试验不能达到规定要求时，尚应在焊机上进行焊后热处理，热处理工艺方法如下：1）待接头冷却至常温，将电极钳口调至最大间距，重新夹紧。2）采用最低的变压器级数，进行脉冲式通电加热；每次泳冲循环包括通电时间和间歇时间宜为3s3）焊后热处理温度应在750850（桔红色）范围内选择，随后在环境温度下自然冷却。2常用闪光对焊机如表7-2常用对焊机的技术数据表7-2项目单位型号UN1-50UN1-75UN1-100UN2-150UN17-150-1额定容量kVA5075100150150负载持续率%2520202050初级电压V220/380220/380380380380次级电压调节范围V2.95.03.257.044.57.64.058.103.87.6次级电压调节级数级6881616夹具夹紧力kN202040100160最大顶锻力kN3030406580夹具间最大距离mm80808010090动夹具间最大行程mm3030502730连续闪光焊时钢筋最大直径mm10121216162020252025预热闪光焊时钢筋最大直径mm20223226404040最多焊接件数件/h5075203080120冷却水消耗量L/h200200200200200外形尺寸长mm15201520180021402300宽mm55055055013601100高mm10801080115013801380重量kg360445465250019003闪光对焊的操作要点（1）操作参数根据钢筋级别和钢筋直径以及焊机的性能各异。（2）被焊钢筋要求平直、经过除锈，安装钢筋于焊机上要放正、夹紧钢筋时，应使两钢筋端面的凸出部分相接触；烧化过程应该稳定、强烈，防止焊缝金属氧化；顶集锻应在足够大的压力下完成，以保证焊口闭合良好和使接头处产生足够的镦粗变形。对焊常见质量通病如表7-3所示。闪光对焊异常现象、焊接缺陷及消除措施表7-3异常现象和焊接缺陷措施烧化过分剧烈并产生强烈的爆炸声1降低变压器级数2减慢烧化速度闪光不稳定1消除电极底部和表面的氧化物2提高变压器级数3加快烧化速度接头中在氧化膜、未焊透或夹渣1增大预热程度2加快临近顶锻时的烧化程度3确保带电顶锻过程4加快顶锻速度5增大顶锻压力接头中有缩孔1降低变压器级数2避免烧化过程过分剧烈3适当增大顶锻留量及顶锻压力焊缝金属过烧1减小变压器级数2加快烧化速度，缩短焊接时间 3避免过多带电顶锻 接头区域裂纹1检验钢筋的碳、硫、磷含量；若不符合规定时应更换钢筋2采取低频预热方法，增大预热程度钢筋表面微熔及烧伤1消除钢筋被夹紧部位的铁锈和油污2消除电极内表面的氧化物3改进电极槽口形状，增大接触面积4夹紧钢筋接头弯折或轴线偏移1正确调整电极位置2修整电极钳口或更换已变形的电极3切除或矫直钢筋的弯折处7.1.2电弧焊钢筋电弧焊是以焊条与钢筋各为一极，利用焊接电流通过产生的电弧热，使焊条和电弧燃烧范围内焊件熔化的一种熔焊方法，如图7-2所示。1接头形式及要求电弧焊接头形式有帮条焊、搭接焊、熔槽帮条焊、坡口焊、窄间隙焊等。现分述如下：（1）帮条焊适用于I、II、III级钢筋，分单面焊、双面焊两种，分另见下图7-3。由于双面焊接头受力性能好于单面焊，所以在施工条件不受限制时，应尽量采用双面焊。焊缝尺寸见下图7-4，焊缝厚度s不应小于所接钢筋（主筋）直径的0.3倍，焊缝宽度不应小于主筋直径的0.7倍。当帮条级别与主筋相同时，帮条的直径可比主筋直径小一个规格；当帮条直径与主筋相同时，帮条的级别可比主筋直径小一个级别。帮条长度见表7-4。帮条长度表7-3钢筋级别焊缝型式帮条长度lI级单面焊双面焊8d4dII、III级单面焊双面焊10d5d（2）搭接焊搭接焊适用于I、II、III级钢筋，搭接焊接头的钢筋需事先将端部进行弯折，使两段钢筋焊接后仍维持其轴线位于一条直线上。搭接焊分单面焊和双面焊两种（如下图7-5）。 （3）熔槽帮条焊熔槽帮条焊宜用于直径不小于20mm的钢筋的现场安装焊接。焊接时应加角钢作板模，角钢边长宜为4060mm，长度宜为80100mm。（4）坡口焊坡口焊适用于装配式框架结构安装中的柱间节点或梁与柱的节点的焊接。接头形式见图6，钢垫板厚度宜为46mm，长度宜为4060mm。坡口平焊（图中a）时，垫板宽度应为钢筋直径加10mm，V形坡口角度宜为5565；坡口立焊（图中b）时，垫板宽度宜等于钢筋直径，坡口角度宜为4055（其中下钢筋宜为510，上钢筋宜为3545）。（5）窄间隙焊钢筋窄间隙电弧焊是将钢筋安放成水平对接形式，并置于铜模内，中间留有少量间隙，用焊条从钢筋根部引弧，连续向上部焊接的一种电弧焊法。窄间隙焊宜用于直径不小于16mm的钢筋的现场水平连接。用焊条对置于铜模内的钢筋进行连续焊接，熔化钢筋端面和使熔敷金属填充间隙，形成如图7-7的接头。2焊机和焊条常用交流弧焊机表7-4项目单位型号BX1-200BX1-400BX2-1000BX3-300-2BX3-500-2初级电压V220/380380220/380220/380220/380额定初级电流A70/4083340/196105/61.9176/101.4额定初级容量kVA1531.47623.438.6100%负载持续率时容量kVA92445918.530.5额定焊接电流A2004001000300500效率%8084.59082.587功效因数0.450.550.530.62使用焊条直径mm25372728外形尺寸长mm356640741730730宽mm320390950540540高mm5467641220900900重量kg50144560186225弧焊机有直流弧焊机和交流弧焊机之分，施工现场多用交流弧焊机，见表7-4焊条的种类有很多，电弧焊使用焊条应符合表7-5的规定。电弧焊使用焊条表7-5钢筋级别电弧焊接头型式帮条焊搭接焊熔槽帮条焊坡口焊预埋件穿孔塞焊窄间隙焊预埋件T型角焊钢筋与钢板搭接焊I级E4303E4303E4316，E4315E4303II级E4303E5003E5016，E5015E4303III级E5003E5503E6016，E60154工艺操作要点（1）基本要求焊接地线应与钢筋接触良好，防止因起弧而烧伤钢筋；应根据钢筋级别、直径、接头型式和焊接位置，选择适宜的焊条、焊接工艺和焊接参数；带有钢板或帮条的接头，引弧应在钢板或帮条上进行；无钢筋或无帮条的接头，引弧应在形成焊缝部位，防止烧伤主筋；焊接过程中焊缝表面应保持光滑平整；焊缝余高应平缓过渡，弧应填满。（2）帮条焊或搭接焊注意事项进行帮条焊时，两主筋端头之间应留25mm的间隙；帮条与主筋之间应用四点定位焊固定；进行搭接时，二主筋应用两点固定；定位焊缝应离帮条端部或主筋端部不小于20mm；焊接时，应在帮条焊或搭接焊形成焊缝中引弧；在端头收弧前应填满弧坑，并应使主焊缝与定位焊缝的始端和终端熔合。（3）熔槽帮条焊注意事项钢筋端头应加工平整；两钢筋端面的间隙应为1016mm；从接缝处垫板引弧后应连续施焊，并应使钢筋端部熔合，防止未焊透、气孔或夹渣；焊接过程中应停焊清渣一次；焊平后，再进行焊缝余高的焊接，其高度不得大于3mm；钢筋与角钢垫板之间应加焊侧面焊缝13层，焊缝应饱满，表面应平整。（4）坡口焊注意事项1）坡口面应平顺，切口边缘不得有裂纹、钝边和缺棱；钢筋根部间隙：坡口平焊时宜为46mm；立焊时宜为35mm ；其最大间隙均不宜超过10mm。2）工艺要求：（A）焊缝根部、坡口端面以及钢筋与钢垫板之间均应熔合良好；焊接过程中应经常清渣；钢筋与钢垫板之间应加焊23层侧面焊缝。（B）用几个接头轮流进行施焊。（C）焊缝的宽度应大于V形坡口的边缘23mm，焊缝余高不得大于3mm，并宜平缓过渡至钢筋表面。（D）当以现接头中有弧坑、气孔及咬边等缺陷时，应立即补焊。（5）窄间隙焊注意事项钢筋端面应平整；从焊缝根部引弧应连续进行焊接，左、右来回运弧在钢筋端面处电弧应少许停留，并使熔合；当焊至端面间隙的4/5高度后，焊缝应逐渐扩宽；当熔池过大时，应改连续焊为断续焊，避免过热；焊缝余高不得大于3mm，且应平缓过渡至钢筋表面。7.1.3电阻点焊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。它生产效率高，节约材料，应用比较广泛。点焊机主要由加压机构、焊接回路、电极组成。如图7-8所示。当钢筋交叉点焊时，接触点小，接触处的电阻很大，接触瞬间产生的巨大热量使金属熔化，在电极压力下使焊点的金属得到焊合。1常用几种点焊焊机应根据钢筋的级别、直径及焊机性能合理选择焊接参数。常用几种点焊焊机见表7-6。常用点焊焊机表7-6项目单位型号SO232ASO432ADN3-75DN3-100DN-63DN-125额定容量kVA17317510063125负载持续率%505020205050初级电压V380380380380380380初级额定电流A44.781.6197.4263166330可焊钢筋直径mm810101281010121520外形尺寸长mm7658601610161014001550宽mm400400730730400400高mm140514051460146018901890重量kg1602258008507909002操作要点（1）电阻点焊应根据钢筋级别、直径及焊机性能等具体情况选择必要的焊接参数。工人们应在操作过程中随时掌握规律、积累经验，以求焊接质量的不断提高。（3）在焊接骨架或焊接网的电阻点中，两钢筋（钢丝）相互压入的深度d（图7-9）称为压入深度。焊点压入深度应符合下列要求：1）点焊热轧钢筋时，压入深度应为较细钢筋直径的25%45%。2）点焊冷拔低碳钢丝、冷轧带肋钢筋时，压入深度应为较细钢筋（钢丝）直径的25%40%。（4）点焊钢筋时电极的直径应根据较细钢筋的直径选用，并应符合表7-7的规定。表7-7较细钢筋的直径（mm）3101214电极直径（mm）3040电极端部除应经常保持清洁和平整之外，当以现电极使用产生变形时，应及时修整。4操作注意事项：钢筋必须无锈，经常保持电极与钢筋之间接触表面良好；焊机接通后，应检查电气设备、操作机构、冷却系统、气路系统以及机体外壳有无漏电现象；焊接骨架和焊接网片的焊点应符合设计要求。设计未规定时，钢筋的每个交叉点都应焊牢。5质量通病及预防措施如表7-8点焊焊接缺陷和防治措施表7-10缺陷产生原因措施焊点过烧1变压器级数过高2通电时间过长3上下电极不对中心继电器接触失灵1降低变压器级数2缩短通电时间3切断电源，校正电极4清理触点，调节间隙焊点脱离1电流过小2压力不够3压入深度不足4通电时间太短1提高变压器级数2加在弹簧压力或调大气压3调整两电极间距离符合压入深度要求4延长通电时间钢筋表面烧伤1钢筋与电极接触表面太脏2焊接时没有顶压过程或顶压力过小3电流过大4电极变形1清刷电极和钢筋表面的铁锈和油污2保证顶压过程和适当的顶压力3降低变压器级数4修理或更换电极7.1.4电渣压力焊电渣压力焊一般用于钢筋混凝土结构中竖向或斜度不大钢筋的连接。与电弧焊相比较，它具有工效高、成本低等优点。电渣压力焊属于熔化压力焊范畴，适用于直径为1440mm的I、II、III级竖向钢筋的连接，但直径为28mm以上钢筋的焊接技术难度较大。电渣压力焊工艺复杂，对焊工要求高。此外，在供电条件差（电压不稳等）、雨季或防火要求高的场合应慎用。1施焊方法电渣压力焊是利用电流通过渣池产生的电阻热将钢筋端部熔化，然后施加压力使钢筋焊合的。电渣焊机构造如图7-10。（1）工艺过程1）工作示意见图7-11。操作前应将钢筋待焊端部约150mm范围内的铁锈、杂物以及油污消除干净；要根据竖向钢筋接长的高度搭设必要的操作架子，确保工人扶直钢筋时操作方便，并防止钢筋夹紧后晃动。2）焊接夹具的上下钳口应夹紧于上、下钢筋的适当位置，钢筋一经夹紧就不得晃动。3）引弧采用铁丝圈或焊条引弧法，就是在两钢筋的间隙中预先安放一个引弧铁丝圈（高约10mm）或1根焊条芯（直径为3.2mm，高约10mm），由于铁丝（焊条芯）细，电流密度大，便立即熔化、蒸发，原子电离而引弧；亦可采用直接引弧法，就是将上钢筋与下钢筋接触，接通焊接电源后，即将上钢筋提升24mm引燃电弧。4）经过四个阶段的焊接过程（引弧、电弧、电渣、顶压）之后，接头焊毕应适当停歇，方可回收焊剂和卸下焊接夹具，并敲去渣壳；四周焊包应均匀，凸出钢筋表面的高度应不小于4mm（见图12）。（2）主要技术参数见表7-11电渣压力焊主要技术参数表7-11钢筋直径（mm）焊接电流（A）焊接电压（V）焊接通电时间（s）电弧过程电渣过程电弧过程电渣过程1420022035452227123162002501441825030015520300350175223504001862540045021628500550246326006502773670075030840850900339（3）电渣压力焊注意事项1）焊剂使用前，须经恒温250烘焙12h；焊剂回收重复使用时，应除去熔渣和杂物，如果受潮，尚须再烘焙。2）焊接前应检查电路，观察网路电压波动情况，如电源的电压降大于5%，则不宜进行焊接。（4）焊接质量通病及防治措施在焊接生产中，焊工应随时进行自检，当发现焊接接头有缺陷时，宜按表7-12查找原因和采取措施及时消除。电渣压力焊接头焊接缺陷及防治措施表7-12焊接缺陷措施轴线偏移1矫直钢筋端部2正确安装夹具和钢筋3避免过大的顶压力4及时修理或更换夹具弯折1矫直钢筋端部2注意安装和扶持上钢筋3避免焊后过快卸夹具4修理或更换夹具咬边1减小焊接电流2缩短焊接时间3注意上钳口的起点和止点，确保上钢筋顶压到位未焊合1增大焊接电流2避免焊接时间过短3检修夹具，确保上钢筋下送自如焊包不匀1钢筋端面力求平整2填装焊剂尽量均匀3延长焊接时间，适当增加熔化量气孔1按规定要求烘焙焊剂2清除钢筋焊接部位的铁锈3确保接缝在焊剂中合适埋入浓度烧伤1钢筋导电部位除净铁锈2尽量夹紧钢筋焊包下淌1彻底封堵焊剂筒的漏孔2避免焊后过快回收焊剂7.1.5焊接技术质量要求钢筋连接的质量要求：（1）纵向受力钢筋的连接方式应符合设计要求。（2）在施工现场，应国家现行标准钢筋机械连接通用技术规程JGJ107、钢筋焊接及验收规程JGJ18的规定抽取钢筋机械连接接头、焊接接头试件作力学性能检验，其质量应符合有关规程的规定。（3）钢筋的接头宜设置在受力较小处。同一受力钢筋不宜设置两个或两个以上的接头。接头末端至钢筋弯起点的距离不应小于钢筋直径的10倍。（4）当受力钢筋采用焊接接头时，设置在同一构件内的接头宜相互错开。纵向受力钢筋焊接接头连接区段的长度为35倍d（d为纵向受力钢筋的较大直径）且不小于500mm，凡接头中点位于该连接区段长度内的接头均属于同一连接区段。7.1.6焊接安全技术（1）焊接机械必须经过调整试运转正常后，方可正式使用；焊机必须由专人使用和管理，非专职人员，不得擅自操作。（2）焊接机械的电源部分要妥加保护，防止因操作不慎使钢筋和电源接触，不允许两台焊机使用一个电源闸刀。（3）焊接机械必须装接地线，其入土深度应在冻土线以下。（4）焊工必须穿戴好劳动保护用品；在对焊机的闪光区域内需设铁皮挡隔，焊接时其它人员应停留于闪光范围外以防飞溅的火花灼伤。在室内进行手工电弧焊，应设有排气通风装置，焊工操作地点相互间应设置挡板，以防弧光伤害眼睛和皮肤等。（5）进行大量焊接生产时，焊接变压器等不得超过负荷；要注意遵守焊机暂载率的规定，以免过分发热而损坏。（6）钢筋焊接工作房，应尽可能采用防火材料搭建，在对焊机上方设置固定式顶罩。在焊接机械四周严禁堆放易燃品，以免引起火灾。焊接车间应设置消防设施。7.2钢筋的机械连接最常用的机械连接方法有两种：套筒挤压连接法和螺纹套筒连接法。它们不受季节影响、不被钢筋可焊性所制约，具有工艺性能良好和接头性能可靠度高等特点。7.2.1套管挤压连接钢筋套管挤压连接是一种冷压机械连接方式。其基本原理是：将两根待接长的钢筋插入钢制的连接套管内，采用专用液压压接钳侧向挤压连接套管，使套管产生塑性变形，变形的套管内壁嵌入变形钢筋的螺纹内，由此产生抵抗剪力来传递钢筋连接处的轴向力。套管挤压连接，特别适用于连接不可焊钢筋、进口钢筋。其接头强度高，质量稳定可靠；安全、无明火，不受气候条件影响；适应性强，可用于垂直、水平、倾斜、高空、水下等各方位的钢筋连接。其主要缺点是设备移动不便，连接速度较慢。如图7-13所示。1工艺流程挤压连接工艺流程为：钢筋、套管质量验收钢筋断料、套管画套入长度标记将钢筋套入套管内安装压接钳开动液压泵、逐扣压套管至接头成型卸下压接钳接头外形检查验收。设备布置示意图如图7-14所示2操作要点（1）使用挤压设备（积压机、油泵、输油软管等整套）前应对挤压力进行标定（挤压力大小通过油压表读数控制）。（2）要事先检查压模、套筒是否与钢筋相互配套；压模上应有相对应的连接钢筋规格标记。挤压操做时采用的挤压力、压模宽度、压痕直径或挤压后套筒长度的波动范围以及挤压道数，均应符合接头技术提供单位所确定的技术参数要求。（3）高压泵所用的油液应过滤，保持清洁，油箱应密封，防止雨水、灰尘混入油箱。（4）配套的钢筋、套筒在使用前都应检查，要清理压接部位的污物；要检查配套是否合适，并进行试套， （5）将钢筋插入套筒中，要使深入长度符合预定要求，即钢筋端头离套筒长度中点不宜超过10mm（在钢筋上画记号，以与套筒端面齐平）；对正压模位置，并使压模运动方向与钢筋两纵肋所在的平面垂直，以保证最大压接面能处在钢筋的横肋上。（6）操作过程中应特别注意施工安全，应遵守高处作业安全规程以及各种设备的使用规程，尤其要对高（7）钢筋接头处宜采用砂轮切割机断料。为保证套管能自由套入钢筋，应校正或切除钢筋端部的扭曲、弯折、斜面等，钢筋连接部位应采用砂轮机修磨平整。（8）冷压宜分再次进行，第一次先将一根钢筋套入套管一半长度内，开动压接钳压接半个接头，然后在施工现场再压接另半个接头。对接接头逐个进行外观检查，以1000个同批次接头为一组，每组抽取3个试样，做抗拉强度试验，也可以模拟试件进行。3套管冷压连接之施工机具挤压连接所用的套管，要求抗拉强度大于或等于460N/mm2，屈服强度大于或等于310