劉赫凱

（中冶建工集團(tuán)有限公司，重慶 400048）

0 引言

改革開(kāi)放三十多年來(lái)，建筑行業(yè)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，但是我們必須清醒地認(rèn)識(shí)到，這種發(fā)展更多的是粗放式發(fā)展，我們還沒(méi)有從根本上擺脫勞動(dòng)密集型、生產(chǎn)粗放型的發(fā)展模式?！敖ㄖa(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化”被業(yè)界提出已有十幾年，到目前為止還沒(méi)有實(shí)質(zhì)性突破，其根本原因是缺少科學(xué)技術(shù)的支撐，科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力的作用沒(méi)能得到體現(xiàn)。由此，建筑行業(yè)需要?jiǎng)?chuàng)新、可以創(chuàng)新的地方很多，而鋼筋加工技術(shù)的革新是建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化重要的方向之一。

1 鋼筋加工技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 箍筋加工技術(shù)

建筑產(chǎn)業(yè)化強(qiáng)調(diào)以工業(yè)化生產(chǎn)方式建造住宅，以提高生產(chǎn)效率和整體質(zhì)量，并有效降低能耗、節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境，從根本上改變傳統(tǒng)建筑方式對(duì)資源能源的大量消耗及對(duì)環(huán)境帶來(lái)的巨大影響。傳統(tǒng)建筑用箍筋主要在施工現(xiàn)場(chǎng)制作，由于受現(xiàn)場(chǎng)條件的限制，主要依靠人力通過(guò)調(diào)直機(jī)、切斷機(jī)、彎曲機(jī)等單機(jī)分散加工制作。這種加工方式存在機(jī)械化程度及生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度高、加工質(zhì)量難以控制、材料損耗高、用工量大、占地面積大且不利于文明施工等諸多問(wèn)題，嚴(yán)重制約了建筑施工現(xiàn)代化水平的提高。

1.2 鋼筋錨固技術(shù)

鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)錨固性能是保證鋼筋和混凝土共同工作的必要條件，因此必須保證鋼筋有足夠的錨固長(zhǎng)度。但由于結(jié)構(gòu)尺寸限制，直鋼筋所需錨固長(zhǎng)度通常很難滿足，現(xiàn)階段主要加工方式是通過(guò)在鋼筋端部采用彎鉤并保證足夠彎后平直段實(shí)現(xiàn)鋼筋錨固。傳統(tǒng)彎鉤錨固形式雖具有制作簡(jiǎn)便、成本較低的優(yōu)勢(shì)，但因彎折段鋼筋與平直鋼筋相互干擾，造成鋼筋綁扎困難，而且加大了混凝土的澆筑、振搗作業(yè)的施工難度，很難保證節(jié)點(diǎn)位置混凝土施工質(zhì)量。

2 新型鋼筋加工技術(shù)研究

2.1 焊接箍筋技術(shù)

針對(duì)傳統(tǒng)鋼筋加工中存在的問(wèn)題，研究人員展開(kāi)了大量研究。李智能等[1]在大量研究的基礎(chǔ)上提出利用電阻壓接焊工藝生產(chǎn)焊接網(wǎng)片箍筋，并申請(qǐng)了《混凝土結(jié)構(gòu)用焊接網(wǎng)片箍筋》等一系列專利。該方法不僅可節(jié)約鋼筋彎鉤錨固部分，還可節(jié)約復(fù)合箍筋重復(fù)段，可節(jié)約超過(guò)20%的箍筋用量，同時(shí)具有焊接速度快、操作技術(shù)要求低等優(yōu)勢(shì)。2014年重慶市將該技術(shù)列為地方規(guī)范。焊接網(wǎng)片箍筋施工工法于2015年被列為國(guó)家級(jí)工法，在重慶市部分工程中應(yīng)用焊接箍筋技術(shù)取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。但現(xiàn)階段各加工設(shè)備機(jī)械化程度低，仍需要靠人力銜接，箍筋的加工速度難以滿足大型工程的需要。

趙紅學(xué)等[2]研制開(kāi)發(fā)了一款焊接封閉箍筋生產(chǎn)設(shè)備，采用自動(dòng)流水線作業(yè)，減少人員操作，提高了生產(chǎn)效率和成品質(zhì)量。但由于采用閃光對(duì)焊工藝，使其最大焊接速度受到影響，同時(shí)由于機(jī)構(gòu)設(shè)置使其最小焊接尺寸受到影響，無(wú)法焊接尺寸小于200mm的箍筋，因此該生產(chǎn)設(shè)備仍無(wú)法滿足連續(xù)大批量的生產(chǎn)，無(wú)法滿足產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的需要。

因此有必要利用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，開(kāi)發(fā)一款集成高效的焊接箍筋生產(chǎn)技術(shù)，將焊接箍筋分散工序，集成變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，改變現(xiàn)有分散加工落后面貌，實(shí)現(xiàn)箍筋專業(yè)化、規(guī)模化加工生產(chǎn)與施工，提高加工質(zhì)量和效率，為實(shí)施降耗增效、節(jié)能環(huán)保的國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的建筑產(chǎn)業(yè)化戰(zhàn)略提供技術(shù)支撐。

2.2 鋼筋機(jī)械錨固技術(shù)

為了解決彎鉤錨固鋼筋引起的節(jié)點(diǎn)位置鋼筋擁堵問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)鋼筋端部機(jī)械錨固性能展開(kāi)了大量研究，主要包括鋼筋錨固板[3]、擴(kuò)大套頭[4]和冷鐓鐓頭[5]等形式。研究結(jié)果表明端部機(jī)械錨固鋼筋表現(xiàn)出了優(yōu)異的錨固性能，可有效替代傳統(tǒng)彎鉤錨固形式。但現(xiàn)有錨固板或擴(kuò)大套頭成本較高，不適用于普通民用工程，而普通冷鐓鐓頭對(duì)于大直徑高強(qiáng)度鋼筋來(lái)說(shuō)，所需液壓設(shè)備體積過(guò)大，設(shè)備成本較高。因此有必要研發(fā)一種機(jī)械錨固技術(shù)，既可滿足鋼筋錨固的規(guī)范要求，又可緩解混凝土結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)鋼筋擁堵問(wèn)題，同時(shí)具有相對(duì)低廉的價(jià)格，適用于普通混凝土建筑中。

2.3 鋼筋鐓錨技術(shù)

鋼筋鐓錨技術(shù)是將鋼筋端部通過(guò)電阻加熱到一定溫度后施加鍛壓力，在鋼筋端部形成一體化的擴(kuò)大鐓頭。依靠錨固長(zhǎng)度范圍內(nèi)鋼筋與混凝土的粘結(jié)作用和鐓粗頭承壓面的承壓作業(yè)共同承擔(dān)鋼筋規(guī)定的錨固力，實(shí)現(xiàn)鋼筋的機(jī)械錨固作用。采用鐓錨方法可減少鋼筋錨固長(zhǎng)度40%以上，在框架節(jié)點(diǎn)中應(yīng)用，可節(jié)約錨固用鋼材60%以上。由于鋼筋鐓錨成型技術(shù)具有端頭錨固剛度大、變形性能好、安裝施工方便等優(yōu)點(diǎn)，避免了鋼筋密集擁堵導(dǎo)致的鋼筋設(shè)置和綁扎困難的問(wèn)題，并可改善節(jié)點(diǎn)受力性能和提高混凝土的澆筑質(zhì)量，必將受到廣大工程技術(shù)人員的廣泛歡迎。

鋼筋鐓頭錨固可應(yīng)用于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)和預(yù)制PC構(gòu)件中，同時(shí)其應(yīng)用也不僅局限于房屋建筑工程，還可在橋梁、水利水電、核電站、地鐵等大型工程中應(yīng)用，為工程建設(shè)提供了一種可靠、方便、經(jīng)濟(jì)的錨固技術(shù)，具有廣闊的市場(chǎng)和應(yīng)用前景以及重要的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

3 自動(dòng)化加工設(shè)備

3.1 箍筋數(shù)控加工設(shè)備

現(xiàn)有數(shù)控自動(dòng)箍筋設(shè)備大都采用單頭彎折機(jī)構(gòu)和電機(jī)控制系統(tǒng)。該方式優(yōu)點(diǎn)在于控制系統(tǒng)簡(jiǎn)便、精度控制效果較好，但缺點(diǎn)在于加工效率不高，對(duì)于大尺寸箍筋容易發(fā)生箍筋扭轉(zhuǎn)的情況。另一種數(shù)控彎箍設(shè)備是五機(jī)頭數(shù)控彎箍機(jī)，該設(shè)備可實(shí)現(xiàn)多根鋼筋同時(shí)加工，使生產(chǎn)效率明顯提高，并可有效避免單頭彎折機(jī)構(gòu)中箍筋扭轉(zhuǎn)的問(wèn)題，但五機(jī)頭彎箍機(jī)彎折機(jī)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，故障率高。

針對(duì)焊接箍筋技術(shù)，筆者所在公司自主研發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的焊接箍筋自動(dòng)化焊接加工設(shè)備（圖1、圖2），可完成焊接格網(wǎng)箍筋和剪力墻箍筋的自動(dòng)焊接，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上料、自動(dòng)焊接、自動(dòng)收撿，達(dá)到生產(chǎn)質(zhì)量可靠、生產(chǎn)效率高、成本投入少、節(jié)省勞動(dòng)力的目的。

圖1 復(fù)合箍筋自動(dòng)焊接機(jī)

圖2 剪力墻箍筋自動(dòng)焊接機(jī)

3.2 鋼筋鐓粗機(jī)

筆者所在公司根據(jù)鋼筋加熱鐓粗工藝自主研發(fā)的鋼筋鐓粗機(jī)（圖3），可以將直徑在14～32mm的鋼筋在30～60s鐓粗成型，形成的擴(kuò)大鐓粗頭、鋼筋鐓粗頭與鋼筋一體成型，加工參數(shù)均由機(jī)器控制，加工速度快、質(zhì)量和性能穩(wěn)定可靠。

圖3 鋼筋鐓粗專用設(shè)備

4 結(jié)語(yǔ)

目前，焊接箍筋和鋼筋鐓錨技術(shù)已在重慶市部分工程中得到應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。隨著制作工藝和加工設(shè)備的進(jìn)一步改進(jìn)和完善，重慶市建筑工程領(lǐng)域已準(zhǔn)備大規(guī)模應(yīng)用這兩項(xiàng)技術(shù)，進(jìn)而向全國(guó)推廣應(yīng)用，以推進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。