專利名稱：一種新型水泥灌漿鋼筋連接接頭的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種應用于裝配式混凝土結構中的帶肋鋼筋連接接頭，該接頭在 結構、材料和工藝性能等方面優于已有灌漿接頭產品。可以連接豎向、水平或斜向布置的鋼 筋，因此可廣泛應用于裝配式結構體系中。
背景技術：
現代混凝土建筑結構的施工中，鋼筋機械連接接頭以性能好、連接方便、質量可 靠、綜合經濟效益高的特點，在大型建筑、重要工程結構中得到了廣泛應用。常用的鋼筋機 械連接方法有鐓粗直螺紋連接、滾軋直螺紋連接、錐螺紋連接冷擠壓連接，而在裝配式結 構施工中主要采用水泥灌漿接頭。最早的水泥灌漿鋼筋接頭見于美國，日本將該技術在混凝土預制結構中推廣應 用，水泥灌漿鋼筋接頭由帶有內螺紋的棗核狀套筒、無收縮高強度水泥砂漿及兩端的帶肋 鋼筋所組成，其原理是將無收縮高強度水泥灌入套筒，填充滿套筒與鋼筋之間的間隙，水 泥硬化后，與帶有橫肋的鋼筋和帶有內螺紋的套筒內壁緊密結合。該接頭的連接強度可以 達到1.25倍鋼筋屈服強度以上，甚至超過鋼筋母材，在接頭試件拉伸時，斷于鋼筋上。上述已有形式的水泥灌漿鋼筋接頭的特點之一連接套筒的外形為棗核形狀，套 筒水泥灌漿段的內壁設有多個高度一致的凸起環肋，或高度按階梯狀遞增的環肋為階梯 形，套筒中部凸起環肋的內徑最大，靠近套筒端部，凸起環肋的內徑依次變小，套筒端部處 的凸起環肋內徑最小。上述灌漿接頭特點之二 連接套筒的外型尺寸大，其外徑和長度尺寸超過其它形 式鋼筋機械連接接頭。上述灌漿接頭連接套筒的外型尺寸大是其連接套筒的材料、結構和水泥砂漿性能 所致的。首先連接套筒是端頭孔口直徑小、套筒中部內徑大的棗核形結構，套筒端部孔口 直徑和中部的孔徑尺寸差值很大，套筒長度又很長，所以該結構的連接套筒無法進行機械 加工，只能采用鑄造加工方法制造，而鑄造金屬零件不可避免地存在鑄造缺陷，如氣孔、疏 松等，鑄造件的尺寸精度、表面粗糙度也難以和機械加工相比，因此連接套筒材料的強度較 低，不得不以較大的套筒壁厚尺寸彌補套筒材料強度的不足。其次，灌注在水泥套筒中的用 水泥砂漿是由多種尺寸骨料搭配制成的水泥基材料，連接套筒內壁與鋼筋之間要設有滿足 水泥砂漿性能要求的間隙，以保證水泥砂漿在間隙中順利流動，并形成骨料分布均勻的高 強度水泥組織。在現代城市中，土地資源日益緊俏，大量建筑物都以向高層結構發展來獲取更多 的使用空間，國家也在大力推廣應用高強度鋼筋，減少結構的梁、柱、墻的外形尺寸，縮短結 構施工工期，已有的灌漿接頭外形尺寸大，大大減小了混凝土保護層厚度，接頭生產和施工 效率低、成本高，難以在新型建筑結構中推廣應用。節能減排、綠色低碳是產業結構調整和發展的主題，對于建筑業而言，產業化也是 必然的趨勢，建筑業的產業化首先要求建造方式的變革，由現在半手工半機械比較落后的建造方式，轉變成一種工業化的生產方式，即建造工業化。具體來講，就是將建筑的部分或 全部構件在工廠預制完成后運到施工現場，將構件通過可靠的連接方式組裝裝配成為整 體。由于大部分構件均在工廠預制，其加工精度和品質是傳統的現場操作無法比擬的，這意 味著各項質量性能的提高，同時由于建造方式的轉變，現場施工作業量減少，意味著節約資 源與能源水平的提高，以及污染和排放的減少，更重要的是意味著消費者滿意度的提高及 客戶價值的更大的體現。混凝土結構體系作為應用規模最大的建筑結構類型，是建筑業產業化發展的重要 組成，因此裝配式混凝土結構將成為建筑產業化發展的主要方向。預制混凝土構件的連接， 特別是鋼筋的連接，是裝配式混凝土結構的關鍵技術，開發新型水泥灌漿鋼筋連接接頭，在 結構、材料和工藝性能等方面明顯超越已有灌漿接頭產品，將在裝配式混凝土結構體系中 有廣泛的應用前景。
發明內容針對所述水泥灌漿接頭的不足，本實用新型的目的在于提供一種鋼筋灌漿鋼筋 連接接頭，有效縮小套筒直徑和長度尺寸，使接頭能夠應用于裝配式結構的墻、柱和梁中， 接頭的性能達到中國JGJ107標準的最高級接頭及英、美等發達國家標準對鋼筋機械接頭 的要求。為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是包括連接鋼筋、連接套筒和水泥 砂漿，相互對接的兩根連接鋼筋的一根為端頭帶螺紋的鋼筋，另一根為普通的帶肋鋼筋；在 該連接套筒的孔的一端設有縮徑的螺紋孔，并與帶螺紋的鋼筋的端部連接，在該連接套筒 的孔內壁設有多個沿軸向間隔布置的凸起環肋，在該連接套筒的孔的另一端口內設有套筒 孔端凸環，在相鄰的凸起環肋之間以及位于兩端的凸起環肋與連接套筒的兩端之間均設有 凹槽；所述的帶肋鋼筋插入該連接套筒的孔內，并通過充滿兩者間隙內的硬化的水泥砂漿 結合形成一個連接體，其特征在于所述的連接套筒材料為軋制型鋼，外形為圓筒形或多角 筒狀，該連接套筒的孔為等徑圓孔；所述的凸起環肋的截面為梯形；所述的凸起環肋和凹 槽采用切削加工方法制成；在所述的連接套筒與其螺紋孔的一端相鄰的筒壁上設有一個過 漿孔。所述的連接套筒孔內的凸起環肋不少于2個；所述的連接套筒孔內的凹槽不少于 3個。在所述的連接套筒的非螺紋孔的一端的筒壁上設有一個注漿孔。所述的水泥砂漿的標準試塊硬化后，在標準養護條件下，砂漿試塊28天的抗壓強 度不低于85MPa，膨脹率大于0%。所述的帶螺紋的鋼筋上的螺紋是螺紋小徑小于鋼筋直徑的滾軋強化直螺紋。所述的帶螺紋的鋼筋上的螺紋是螺紋小徑小于鋼筋直徑的冷鐓粗強化直螺紋。所述的帶螺紋的鋼筋上的螺紋是錐角在3° 6°之間的擠肋強化或冷鐓粗強化 的錐螺紋，或是錐角在3° 6°之間的普通錐螺紋。所述的凸起環肋朝向螺紋孔一端的側面與連接套筒軸線的夾角為10° 90° ；該 凸起環肋朝向非螺紋孔一端的側面與連接套筒軸線的夾角為10° 45° ；該連接套筒的孔 內壁的凹槽底面與連接套筒軸線的夾角為0° 10°。
4[0019]所述的凸起環肋是牙型為梯形的螺紋，該凸起環肋朝向螺紋孔一端的側面與連接 套筒軸線的夾角為10° 90° ；該凸起環肋朝向非螺紋孔一端的側面與連接套筒軸線的夾 角為10° 45° ；該連接套筒的孔內壁的凹槽底面與連接套筒軸線的夾角為0° 10°。在所述的連接套筒的非螺紋孔的一端的筒壁上的過漿孔和注漿孔是光孔或螺紋 孔。與現有技術相比較，采用上述技術方案的本實用新型具有的優點在于1、是一種外形尺寸小、性能好、質量可靠的裝配式結構用水泥灌漿鋼筋接頭，該接 頭應用了強度高、性能穩定的型鋼材料，接頭一端采用螺紋連接，另一端采用水泥灌漿方法 連接，連接套筒的螺紋和帶有凸起環肋和凹槽的內孔采用切削加工而成；連接套筒灌漿連 接段內壁的梯形截面的凸起環肋和凹槽底面的朝向螺紋孔一端的側面的斜度，在抗拉強度 方面起到了明顯的作用，即當相互對接的帶螺紋的連接鋼筋和帶肋連接鋼筋收到相背的拉 力時，微膨脹的水泥砂漿與連接套筒內壁之間產生相對的軸向力，即對水泥砂漿產生徑向 的收縮壓力，使微膨脹的水泥砂漿更緊地環抱中間的帶肋鋼筋，大大增加了二者的連接強 度，進而增加了接頭的抗拉強度。該作用原理相當于將現有技術中長長的錐形連接套筒的 錐面分解為多個很小的錐面(多個梯形凸起環肋朝向螺紋孔一端的側面及凹槽底面的斜 面)，在保證增加接頭抗拉強度的同時，還明顯減小了連接套筒的體積，縮短水泥灌漿端的 連接長度。同理，連接套筒內壁的梯形截面的凸起環肋的另一側朝向非螺紋孔一端的鋼筋 導向斜面，在連接鋼筋受到相背的壓力時，凸起環肋的該側的斜面也同樣對水泥砂漿產生 徑向的收縮壓力，使微膨脹的水泥砂漿更緊地環抱中間的帶肋的連接鋼筋，大大增加了二 者的連接強度，進而增加了接頭的抗壓強度。如此，通過接頭結構、套筒材料和生產工藝的 創新，使連接套筒的尺寸大幅減小，不僅節約了套筒鋼材，更重要的是增加了混凝土結構在 接頭部位保護層的厚度，減小了外界腐蝕性物質對混凝土結構內接頭的損害。同時采用了 高強度、高流動度的微膨脹接頭專用水泥砂漿，使連接套筒、水泥砂漿和帶肋鋼筋的連接體 承載能力大大提高，接頭的連接性能、質量穩定性和經濟技術指標大大超過已有的水泥灌 漿鋼筋接頭。2、在構件預制加工時，用加工好螺紋的連接鋼筋即可固定好連接套筒，加工更方 便，接頭位置更精確。3、連接套筒一端采用直螺紋連接，該螺紋孔的底部設有臺肩，可使加工有直螺紋 的鋼筋安裝在連接套筒上后將鋼筋端部頂緊在臺肩上，該螺紋連接結構連接強度可達到與 鋼筋母材等強，接頭拉伸時的殘余變形量也能滿足中國JGJ107標準最高等級接頭的要求。4、連接套筒一端采用錐螺紋連接，加工有與鋼筋等錐度錐螺紋的鋼筋安裝到套筒 螺紋孔內施加一定的擰緊力后，螺紋即可達到緊密配合，該螺紋連接結構連接強度可達到 與鋼筋母材等強，接頭拉伸時的殘余變形量也能滿足中國JGJ107標準最高等級接頭要求。3、其連接套筒灌漿孔內壁凸起環肋側面設有為插入鋼筋導向的斜面，可方便預制 構件鋼筋的裝配，提高安裝效率。
圖1是本實用新型的第一實施例的結構示意圖；圖2是本實用新型的第二實施例的結構示意圖；[0029]圖3是本實用新型的第三實施例的結構示意圖；圖4是本實用新型的第四實施例的結構示意圖，圖5是本實用新型的第五實施例的結構示意圖；圖6是本實用新型的第六實施例的結構示意圖。附圖標記說明1、帶螺紋的鋼筋，2、滾軋強化的直螺紋絲頭，3、連接套筒，4、水泥砂漿，5、帶肋鋼 筋，6、套筒內壁的凸起環肋，7、套筒內壁的鋼筋導向斜面，8、套筒內壁的凹槽，9、套筒孔端 凸環，10、過漿孔，11、注漿孔，12、鐓粗強化的直螺紋絲頭，13、擠肋或鐓粗強化的錐螺紋絲 頭。具體實施例方式參見圖1 圖6，本實用新型一種新型水泥灌漿鋼筋連接接頭，包括連接鋼筋、連 接套筒3和水泥砂漿4，相互對接的兩根連接鋼筋的一根為帶螺紋的鋼筋1，另一根連接鋼 筋為帶肋鋼筋5 (表面有橫肋的鋼筋)；在該連接套筒3的一端設有縮徑的螺紋孔(該螺紋 孔的內徑小于連接套筒3的孔徑)，并與帶螺紋的鋼筋1端部的螺紋頭連接，在該連接套筒 3的圓孔的內壁設有多個梯形截面的凸起環肋6，在相鄰的凸起環肋之間以及位于兩端的 凸起環肋6與連接套筒3的兩端之間均設有凹槽8，并在連接套筒3的非螺紋孔一端的圓孔 口內設有套筒孔端凸環9 ；所述的帶肋鋼筋5插入該連接套筒3的圓孔內，并通過充滿兩者 間隙內的硬化的水泥砂漿4結合形成一個連接體。所述的連接套筒3的材質為軋制型鋼， 外形為圓筒形或多角筒狀，軸心的圓孔為等徑圓孔。所述的凸起環肋6和凹槽8采用切削 加工而成；各個所述的凸起環肋6內徑相同或相近，在所述的連接套筒3筒壁與螺紋孔相鄰 處設有一個過漿孔10。所述的連接套筒3的孔內凸起環肋6不少于2個；所述的連接套筒3的孔內凹槽 8不少于3個。在圖1和圖2所示的實施例中，其帶螺紋的鋼筋1的端部帶有滾軋強化的直螺紋 絲頭2，螺紋的小徑小于鋼筋直徑。除了所述的過漿孔10(如圖2所示)外，還可在連接套 筒3非螺紋孔的一端的筒壁上設有一個注漿孔11 (如圖1所示)。圖la、圖Ib和圖Ic分 別表示圖1中A-A、B-B和C-C處的剖視結構圖，圖2 圖6的相同位置的剖視結構也相同， 未圖示。在圖3和圖4所示的實施例中，其帶螺紋的連接鋼筋1的端部帶有冷鐓粗強化的 直螺紋絲頭12，螺紋的小徑小于鋼筋直徑。除了所述的過漿孔10(如圖3所示)外，還可在 連接套筒3非螺紋孔的一端的筒壁上設有一個注漿孔11 (如圖4所示)。在圖5和圖6所示的實施例中，其帶螺紋的連接鋼筋1的螺紋是錐角在3° 6° 之間的擠肋或冷鐓粗強化錐螺紋13。除了所述的過漿孔10(如圖5所示)外，還可在連接 套筒3非螺紋孔的一端的筒壁上設有一個注漿孔11 (如圖6所示)。本實用新型的水泥砂漿4的標準試塊硬化后，在標準養護條件下，砂漿試塊28天 的抗壓強度不低于85MPa，膨脹率大于0%。由于抗壓強度與膨脹率參數成反比，故二者需 要兼顧，在保證抗壓強度的前提下，膨脹率越大越好。所述的凸起環肋6朝向朝向螺紋孔一端的側面與連接套筒3軸線的夾角為10° 90° ；該凸起環肋6朝向非螺紋孔一端的側面與連接套筒3軸線的夾角為10° 45° ；該連接套筒3的孔內壁的凹槽8的底面與連接套筒3軸線的夾角為0° 10°，該底面朝向 螺紋孔一端。本實用新型的鋼筋連接接頭的連接方法是，將加工好的帶螺紋的鋼筋1與連接套 筒3連接，將多組安裝連接套筒3的帶螺紋的鋼筋1按預制混凝土構件的設計要求布筋、捆 扎、固定，連接套筒3包括帶一個過漿孔10和一個注漿孔11的套筒，也包括只帶一個過漿 孔10的套筒；然后在連接套筒3側面的過漿孔10和注漿孔11安裝接頭(可通過螺紋連 接)，在該接頭上安裝灌漿、排漿管，用封蓋堵好連接套筒3的軸向孔(即連接套筒3的非螺 紋孔的一端)和側壁的過漿孔10和注漿孔11 ；在預制構件模具內澆注成鋼筋混凝土構件； 在建筑工程施工現場，取下連接套筒3的軸向孔封蓋，將預制混凝土構件的連接套筒軸線 對準待連接的混凝土結構上伸出的帶肋鋼筋5，移動預制混凝土構件，使待連接的混凝土結 構上的各個帶肋鋼筋5都插入預制混凝土構件的連接套筒3內，鋪設或支擋好維護結構，使 在預制構件與待連接的混凝土結構之間形成一個灌漿腔，該腔將預制構件的各個連接套筒 3的軸向孔連通，再將接頭用水泥砂漿干混料按要求加水攪拌均勻加入灌漿裝置內，用灌漿 裝置將攪拌均勻的水泥砂漿4，從一個連接套筒3側壁的注漿孔11注入，直至水泥砂漿依此 從預制混凝土構件內的連接套筒側壁的過漿孔10流出，用封塞堵好流出水泥砂漿的過漿 孔，待所有連接套筒側壁的過漿孔10均流出水泥砂漿，將過漿孔10、注漿孔11封堵好后等 待連接套筒3內水泥砂漿4凝固硬化，達到設計要求的強度后，拆除掉構件的支護結構，該 部分混凝土結構的鋼筋連接完成。本實用新型的鋼筋連接接頭的另一種連接方法是，將加工好的帶螺紋的連接鋼筋 1與連接套筒3連接，將多組裝好全部是帶有過漿孔和注漿孔的連接套筒3的鋼筋按預制混 凝土構件的設計要求布筋、捆扎、固定；然后在連接套筒3側面的過漿孔10和注漿孔11安 裝接頭(可通過螺紋連接)，在該接頭上安裝灌漿、排漿管，用封蓋堵好連接套筒3的軸向孔 (即圖示的連接套筒3的非螺紋孔的一端)和側壁的過漿孔10和注漿孔11 ；在預制構件模 具內澆注成鋼筋混凝土構件；在建筑工程施工現場，取下連接套筒3的軸向孔封蓋，將預制 混凝土構件的連接套筒軸線對準待連接的混凝土結構上伸出的帶肋鋼筋5，移動預制混凝 土構件，使待連接的混凝土結構上的各個帶肋鋼筋5都插入預制混凝土構件的連接套筒3 內，在預制混凝土構件的連接套筒3無法與待連接的混凝土結構之間形成一個連通灌漿腔 的情況下，做好每個連接套筒軸向孔的密封措施，再將接頭用水泥砂漿干混料按要求加水 攪拌均勻加入灌漿裝置內，用灌漿裝置將攪拌均勻的水泥砂漿4，依次灌注每一個連接套筒 3，水泥砂漿從連接套筒3側壁的注漿孔11注入，至水泥砂漿連接套筒側壁的過漿孔10流 出，用封塞堵好流出水泥砂漿的過漿孔10和注漿孔11，后再同法灌注其它連接套筒3，直至 灌注好全部連接套筒3，等待連接套筒3內水泥砂漿4凝固硬化，達到設計要求的強度后，該 部分混凝土結構的鋼筋連接完成。
權利要求一種新型水泥灌漿帶肋鋼筋連接接頭，包括連接鋼筋、連接套筒和水泥砂漿，相互對接的兩根連接鋼筋的一根為端頭帶螺紋的鋼筋，另一根為普通的帶肋鋼筋；在該連接套筒的孔的一端設有縮徑的螺紋孔，并與帶螺紋的鋼筋的端部連接，在該連接套筒的孔內壁設有多個沿軸向間隔布置的凸起環肋，在該連接套筒的孔的另一端口內設有套筒孔端凸環，在相鄰的凸起環肋之間以及位于兩端的凸起環肋與連接套筒的兩端之間均設有凹槽；所述的帶肋鋼筋插入該連接套筒的孔內，并通過充滿兩者間隙內的硬化的水泥砂漿結合形成一個連接體，其特征在于所述的連接套筒材料為軋制型鋼，外形為圓筒形或多角筒狀，該連接套筒的孔為等徑圓孔；所述的凸起環肋的截面為梯形；所述的凸起環肋和凹槽采用切削加工方法制成；在所述的連接套筒與其螺紋孔的一端相鄰的筒壁上設有一個過漿孔。
2.根據權利要求1所述的新型水泥灌漿帶肋鋼筋連接接頭，其特征在于所述的連接 套筒孔內的凸起環肋不少于2個；所述的連接套筒孔內的凹槽不少于3個。
3.根據權利要求1所述的新型水泥灌漿帶肋鋼筋連接接頭，其特征在于在所述的連 接套筒的非螺紋孔的一端的筒壁上設有一個注漿孔。
4.根據權利要求1所述的新型水泥灌漿帶肋鋼筋連接接頭，其特征在于所述的水泥 砂漿的標準試塊硬化后，在標準養護條件下，砂漿試塊28天的抗壓強度不低于85MPa，膨脹 率大于0%。
5.根據權利要求1所述的新型水泥灌漿帶肋鋼筋連接接頭，其特征在于所述的帶螺 紋的鋼筋上的螺紋是螺紋小徑小于鋼筋直徑的滾軋強化直螺紋。
6.根據權利要求1所述的新型水泥灌漿帶肋鋼筋連接接頭，其特征在于所述的帶螺 紋的鋼筋上的螺紋是螺紋小徑小于鋼筋直徑的冷鐓粗強化直螺紋。
7.根據權利要求1所述的新型水泥灌漿帶肋鋼筋連接接頭，其特征在于所述的帶螺 紋的鋼筋上的螺紋是錐角在3° 6°之間的擠肋強化或冷鐓粗強化的錐螺紋，或是錐角 在3° 6°之間的普通錐螺紋。
8.根據權利要求1所述的新型水泥灌漿帶肋鋼筋連接接頭，其特征在于所述的凸起 環肋朝向螺紋孔一端的側面與連接套筒軸線的夾角為10° 90° ；該凸起環肋朝向非螺紋 孔一端的側面與連接套筒軸線的夾角為10° 45° ；該連接套筒的孔內壁的凹槽底面與連 接套筒軸線的夾角為0° 10°。
9.根據權利要求1所述的新型水泥灌漿帶肋鋼筋連接接頭，其特征在于所述的凸起 環肋是牙型為梯形的螺紋，該凸起環肋朝向螺紋孔一端的側面與連接套筒軸線的夾角為 10° 90° ；該凸起環肋朝向非螺紋孔一端的側面與連接套筒軸線的夾角為10° 45° ； 該連接套筒的孔內壁的凹槽底面與連接套筒軸線的夾角為0° 10°。
10.根據權利要求3所述的新型水泥灌漿帶肋鋼筋連接接頭，其特征在于在所述的連 接套筒的非螺紋孔的一端的筒壁上的過漿孔和注漿孔是光孔或螺紋孔。
專利摘要一種新型水泥灌漿帶肋鋼筋連接接頭，相互對接的兩根連接鋼筋的一根為端頭帶螺紋的鋼筋，另一根為普通的帶肋鋼筋；在連接套筒的孔的一端設有縮徑螺紋孔，并與帶螺紋的鋼筋的端部連接，在該連接套筒的孔內設有多個沿軸向間隔布置的梯形截面的凸起環肋；所述的帶肋鋼筋插入該連接套筒的孔內，并通過充滿兩者間隙內的硬化的水泥砂漿結合形成一個連接體。連接套筒材料為軋制型鋼，外形為圓筒形或多角筒狀，該連接套筒的孔為等徑圓孔，采用切削加工方法制成；在連接套筒一端的筒壁上設有一個過漿孔。本接頭在保證增加抗拉強度的同時，還明顯減小了連接套筒的長度和直徑，增加了接頭在接頭部位混凝土保護層的厚度。
文檔編號E04B1/41GK201660972SQ20092035078
公開日2010年12月1日 申請日期2009年12月31日 優先權日2009年12月31日
發明者劉興亞, 劉國權, 尹松, 張景明, 李建樹, 楊新科, 王愛軍, 秦珩, 郝志強, 錢冠龍 申請人:北京萬科企業有限公司;北京建茂建筑設備有限公司