隨著鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在建筑工程中應(yīng)用的日益廣泛，粗直徑鋼筋的連接方法成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工的關(guān)鍵之一。鋼筋機(jī)械連接的應(yīng)用，一定程度上解決了粗直徑鋼筋連接的問(wèn)題，與傳統(tǒng)的焊接工藝相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）連接質(zhì)量穩(wěn)定、可靠、連接強(qiáng)度高；（2）操作簡(jiǎn)單，施工速度快；（3）適用范圍廣，適用于各種方位同、異直徑鋼筋的連接；（4）鋼筋的化學(xué)成分對(duì)連接質(zhì)量影響；（5）接頭質(zhì)量受人為因素影響??；（6） 現(xiàn)場(chǎng)施工不受氣候條件影響；（7）節(jié)省能源、耗電低；（8）無(wú)污染、無(wú)火災(zāi)及爆炸隱患，施工安全可靠。

1 套筒擠壓連接技術(shù)

20 世紀(jì) 80 年代后期針對(duì)中央電視塔施工中粗直徑鋼筋焊接難的問(wèn)題，參照日本套筒擠壓連接技術(shù)開(kāi)發(fā)了符合我國(guó)國(guó)情的鋼筋套筒擠壓連接技術(shù)。其施工工藝為：劃線→套筒試套→設(shè)備擠壓→質(zhì)量檢驗(yàn)→完成。

該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：接頭質(zhì)量穩(wěn)定可靠，接頭性能容易達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)中 A 級(jí)要求，實(shí)現(xiàn)鋼筋等強(qiáng)度連接；對(duì)鋼筋的適應(yīng)性強(qiáng)；與螺紋連接相比對(duì)不能轉(zhuǎn)動(dòng)的鋼筋在不增加成本的情況下也能實(shí)現(xiàn)可靠連接。不足之處是：現(xiàn)場(chǎng)施工勞動(dòng)強(qiáng)度大；液壓油有污染鋼筋現(xiàn)象，清理比較麻煩；生產(chǎn)效率不如螺紋連接高。套筒擠壓連接技術(shù)自 20 世紀(jì) 90 年代初期大面積推廣應(yīng)用以來(lái)已在國(guó)內(nèi)數(shù)百項(xiàng)大型工程中應(yīng)用，如三峽工程、小浪底工程、機(jī)場(chǎng)航站樓工程、電視塔工程等。

2 錐螺紋連接技術(shù)

錐螺紋連接技術(shù)的誕生克服了套筒擠壓連接技術(shù)存在的不足，錐螺紋絲頭完全是提前預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)連接占用工期短，現(xiàn)場(chǎng)只需要力矩扳手操作，不需搬動(dòng)設(shè)備和拉扯電線，深受施工單位的好評(píng)。

其施工工藝為：平頭→套絲→絲頭質(zhì)量檢驗(yàn)→連接施工→質(zhì)量檢驗(yàn)→完成。

錐螺紋連接和擠壓連接相比，接頭質(zhì)量不夠穩(wěn)定。由于加工螺紋的小徑削弱了母材截面積，從而降低了接頭強(qiáng)度，一般只能達(dá)到母材實(shí)際抗拉強(qiáng)度的 85%~95%。我國(guó)的錐螺紋連接技術(shù)和國(guó)外相比還存在一定差距，最突出的一個(gè)問(wèn)題就是螺距單一，多數(shù)廠家為了追求設(shè)備的簡(jiǎn)單化，從直徑 16~40mm 鋼筋都采用螺距為 2.5mm，這在通常的螺紋連接中應(yīng)該說(shuō)是相當(dāng)忌諱的，2.5mm 螺距最適合于22mm 鋼筋的連接，太粗或太細(xì)鋼筋連接的強(qiáng)度都不理想，尤其是直徑為 36、40mm 鋼筋的錐螺紋連接，很難達(dá)到母材實(shí)際強(qiáng)度的 0.9 倍（A 級(jí)接頭要求）。之所以大家認(rèn)為錐螺紋可以達(dá)到 A 級(jí)接頭的性能要求，實(shí)際上是在利用鋼筋母材的超強(qiáng)而使接頭的性能達(dá)到鋼筋母材標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度。由于錐螺紋連接技術(shù)具有施工速度快、接頭成本低的特點(diǎn)，自 20 世紀(jì) 90 年代初期推廣應(yīng)用以來(lái)也得到大范圍使用。

3 直螺紋連接技術(shù)等強(qiáng)度直螺紋接頭是 20 世紀(jì) 90 年代鋼筋連接的國(guó)際最新潮流，不僅接頭質(zhì)量穩(wěn)定可靠、連接強(qiáng)度高，可與擠壓接頭質(zhì)量相媲美，而且又有錐螺紋接頭施工方便、速度快的特點(diǎn)，因此直螺紋連接技術(shù)的出現(xiàn)給鋼筋連接技術(shù)帶來(lái)了質(zhì)的飛躍。目前，我國(guó)直螺紋連接技術(shù)出現(xiàn)了多種連接形式，常見(jiàn)的主要有鐓粗直螺紋連接和滾壓直螺紋連接。這兩種工藝是采用不同加工方式，增強(qiáng)鋼筋端頭螺紋承載能力，達(dá)到接頭與鋼筋母材等強(qiáng)的目的。

3.1 鐓粗直螺紋連接。接頭是通過(guò)鐓粗設(shè)備，先將鋼筋端頭鐓粗，再加工出使螺紋小徑不小于鋼筋母材直徑的螺紋，使接頭與母材等強(qiáng)。國(guó)外鐓粗直螺紋連接既有熱鐓粗又有冷鐓粗，熱鐓粗主要是消除鐓粗過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，但加熱設(shè)備投入費(fèi)用高。而我國(guó)的鐓粗直螺紋連接主要是冷鐓粗，要求鋼筋的延性要好，對(duì)于延性連接較低的鋼筋，鐓粗質(zhì)量較難控制，易產(chǎn)生脆斷現(xiàn)象。

其施工工藝為：平頭→鐓粗→切削螺紋→絲頭檢驗(yàn)→連接施工→檢驗(yàn)→完成。

該技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是：接頭強(qiáng)度高；現(xiàn)場(chǎng)施工速度快；工人勞動(dòng)強(qiáng)度低；鋼筋直螺紋絲頭提前全部預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)連接裝配作業(yè)。不足的是：鐓頭過(guò)程中易出現(xiàn)鐓偏現(xiàn)象，一旦鐓偏必須切掉重鐓；鐓粗過(guò)程中產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，鋼筋鐓粗部分延性降低，易產(chǎn)生脆斷現(xiàn)象；螺紋加工需要兩道工序、兩套設(shè)備完成。

3.2 滾壓直螺紋連接。滾壓直螺紋連接是利用金屬材料塑性變形后冷作硬化增強(qiáng)金屬材料強(qiáng)度的特性，使接頭與母材等強(qiáng)。目前，國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的有直接滾壓螺紋、擠（碾）壓肋滾壓螺紋、剝肋滾壓螺紋 3 種類(lèi)型，其連接獲得的螺紋精度及尺寸不同，接頭質(zhì)量也存在一定差異。3.2.1 直接滾壓直螺紋連接。施工工藝為：平頭→直接滾壓螺紋→絲頭檢驗(yàn)→利用套筒連接→接頭檢驗(yàn)→完成。該技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是：螺紋加工簡(jiǎn)單；設(shè)備投入少。不足的是：螺紋精度差，存在虛假螺紋現(xiàn)象；由于鋼筋粗細(xì)不均，加工的螺紋直徑大小不一，給現(xiàn)場(chǎng)施工造成困難。有的接頭套筒與絲頭配合很松，有接頭拉脫現(xiàn)象；有的因配合太緊不能如扣。鋼筋直徑變化使?jié)L絲輪壽命降低，增加接頭附加成本。

3.2.2 擠（碾）壓肋滾壓直螺紋連接。用專(zhuān)用擠壓設(shè)備滾輪先將鋼筋的橫肋和縱肋進(jìn)行預(yù)壓平處理，然后再滾壓螺紋。其目的是減輕鋼筋肋對(duì)成型螺紋精度的影響。施工工藝為：平頭→擠（碾）鋼筋橫縱肋（反復(fù)數(shù)次）→滾壓螺紋→絲頭檢驗(yàn)利用套筒連接→接頭檢驗(yàn)→完成。該技術(shù)成型螺紋精度相對(duì)直接滾壓有一定提高，但仍不能從根本上解決鋼筋直徑大小不一致對(duì)成型螺紋精度的影響；螺紋加工需要兩道工序、兩套設(shè)備完成，給絲頭加工帶來(lái)麻煩。

3.2.3 鋼筋等強(qiáng)度剝肋滾壓直螺紋連接。從根本上解決了鋼筋粗細(xì)不均對(duì)螺紋精度的影響，簡(jiǎn)化絲頭加工工序，方便現(xiàn)場(chǎng)施工。先將鋼筋的橫肋和縱肋進(jìn)行剝切處理后，使鋼筋滾絲前的柱體直徑達(dá)到同一尺寸，然后再進(jìn)行螺紋滾壓成型。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有Ⅱ級(jí)鋼筋和新Ⅲ級(jí)鋼筋的型式試驗(yàn)、疲勞試驗(yàn)、耐低溫試驗(yàn)以及大量工程應(yīng)用，證明接頭性能不僅達(dá)到了 JGJ107-2016《鋼筋機(jī)械連接技術(shù)規(guī)程》中 A 級(jí)接頭性能要求，實(shí)現(xiàn)了等強(qiáng)度連接，而且接頭還有優(yōu)良的抗疲勞性能及抗低溫性能，通過(guò) 200 萬(wàn)次疲勞試驗(yàn)接頭處無(wú)破壞，在－40℃低溫下試驗(yàn)，接頭仍能達(dá)到與母材等強(qiáng)連接。剝肋滾壓直螺紋連接技術(shù)適用于直徑為 16~40mmⅡ、Ⅲ級(jí)鋼筋在任意方向和位置的同、異徑連接，可應(yīng)用于要求充分發(fā)揮鋼筋強(qiáng)度或?qū)宇^延性要求高的混凝土結(jié)構(gòu)、對(duì)疲勞性能要求高的混凝土結(jié)構(gòu)、以及低溫條件下施工的混凝土結(jié)構(gòu)。其施工工藝為：平頭→剝肋滾壓螺紋→絲頭檢驗(yàn)→利用套筒連接→接頭檢驗(yàn)→完成。

絲頭加工過(guò)程是：將待加工鋼筋?yuàn)A持在設(shè)備的臺(tái)鉗上，開(kāi)動(dòng)機(jī)器，扳動(dòng)進(jìn)給裝置，動(dòng)力頭向前移動(dòng)，開(kāi)始剝肋滾壓螺紋，待滾壓到調(diào)定位置后，設(shè)備自動(dòng)停機(jī)并反轉(zhuǎn)，將鋼筋端部退出動(dòng)力頭，扳動(dòng)進(jìn)給裝置將設(shè)備復(fù)位，鋼筋絲頭即加工完成。

連接套筒有 4 種形式，分別是標(biāo)準(zhǔn)型套筒、正反絲扣型套筒、變徑型套筒、可調(diào)型套筒。標(biāo)準(zhǔn)型套筒主要用于相同直徑可轉(zhuǎn)動(dòng)鋼筋的連接；正反絲扣型套筒用于兩端鋼筋不能轉(zhuǎn)動(dòng)但至少有一根鋼筋可以軸向移動(dòng)的鋼筋連接，如拐鐵鋼筋的施工；變徑型套筒用于不同直徑鋼筋的連接；可調(diào)型套筒用于兩端不能轉(zhuǎn)動(dòng)的鋼筋連接，也可用于拐鐵處鋼筋的連接，當(dāng)兩端鋼筋軸向位置不能移動(dòng)時(shí)，只能使用此種接頭形式（見(jiàn)圖 ）。

該技術(shù)由中國(guó)建筑科學(xué)研究院建筑機(jī)械化研究分院研究開(kāi)發(fā)，于 1999 年 12 月通過(guò)了建設(shè)部組織的鑒定。自鑒定以來(lái)，已在中科院信息網(wǎng)絡(luò)中心工程、北京 SOHO 現(xiàn)代城、洛三高速公路工程、包頭二煉鋼等工程中應(yīng)用。應(yīng)用部位有工程主體結(jié)構(gòu)中基礎(chǔ)、梁、柱、墻、板，高速公路樁、橋面或橋墩以及山區(qū)地帶高速公路護(hù)坡錨桿等，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

4 綜合經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析及鋼筋機(jī)械連接發(fā)展趨勢(shì)

目前國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的幾種鋼筋機(jī)械連接技術(shù)的對(duì)比分析如表 1 所示。

通過(guò)以上對(duì)比分析可以看出：鋼筋剝肋滾壓直螺紋連接技術(shù)綜合優(yōu)勢(shì)比較強(qiáng)，與其他鋼筋機(jī)械連接技術(shù)相比具有以下特點(diǎn)：（1）與套筒擠壓連接技術(shù)相比，接頭性能與擠壓接頭相當(dāng)，但套筒耗鋼量少，僅為擠壓套筒重量的 30%~40%，且勞動(dòng)強(qiáng)度小、連接速度快，鋼筋連接接頭成本降低；（2）與錐螺紋套筒連接技術(shù)相比，套筒重量相近，但連接強(qiáng)度高，對(duì)鋼筋端部的外觀要求低，質(zhì)量容易保證，且扭矩值的大小對(duì)接頭影響小，給現(xiàn)場(chǎng)施工帶來(lái)方便；（3）與鐓粗直螺紋連接技術(shù)相比，操作工序少，設(shè)備投入費(fèi)用少，鋼筋連接附加成本低；（4）與直接滾壓直螺紋連接技術(shù)相比，成型螺紋精度高，滾絲輪壽命長(zhǎng)，等強(qiáng)度連接可靠性高。

隨著住宅產(chǎn)業(yè)、能源交通等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷發(fā)展，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的跨度和規(guī)模越來(lái)越大，粗直徑鋼筋的應(yīng)用日益廣泛，特別是新Ⅲ級(jí)鋼筋日益增多，鋼筋機(jī)械連接技術(shù)將向高質(zhì)量、易施工、操作簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)、廉價(jià)的方向發(fā)展，鋼筋機(jī)械連接接頭所占比重將會(huì)越來(lái)越大，幾種連接方式在一段時(shí)間內(nèi)還會(huì)有多種形式并存，擠壓連接的市場(chǎng)占有率將會(huì)穩(wěn)中有降，錐螺紋的市場(chǎng)占有率將會(huì)大幅下降，直螺紋的市場(chǎng)占有率將會(huì)大幅上升，特別是鋼筋等強(qiáng)度剝肋滾壓直螺紋連接技術(shù)將有較大的發(fā)展。