Механический анкерный крепеж

Механические анкеры - это разновидность крепежа, которая вводится в отверстие и зафиксирована с помощью винта или болта. Они обеспечивают быстрое и простое соединение, являясь универсальным решением для многих конструкций. Плюсы механического анкерного крепежа - немедленное использование после установки, простота установки и относительно низкая стоимость. Однако они могут вызывать напряжения в материале, что может привести к трещинам, особенно в хрупких материалах.

Механический анкер очень эффективный и экономичный крепеж, однако, он имеет некоторые ограничения по применению. Расширение по сторонам отверстия вызывает сильные сжимающие напряжения в материале основания. Это означает, что вокруг крепления должен быть достаточный объем твердого материала, чтобы выдерживать эти нагрузки без повреждения. Это требует больших краевых расстояний. Распорные анкеры часто не подходят для использования в слабых базовых материалах, пустотелых блоках и кирпиче с пустотами.

Химический анкерный крепеж

Химический анкер представляет собой крепежную систему, которая использует специальный клей или смолу для фиксации болта в отверстии. Преимущества включают меньшее создание напряжений в материале, что снижает риск образования трещин, высокую несущую способность и возможность использования в широком диапазоне материалов. Недостатки включают более сложный процесс установки и необходимость ожидания отверждения клея или смолы.

Когда нужно закрепить что-то близко к краю бетонной или кирпичной кладки (ворота, перила, кронштейны), то единственный способ сохранить основание неповрежденным – это использовать химанкер, характер анкеровки которого не вызывает внутренних напряжений. Химически удерживаемый стержень исключает вероятность растрескивания окружающего бетона. Его также можно использовать в бетоне неизвестного качества или с низкой прочностью на сжатие.

Основные характеристики клинового и клеевого анкера

Клиновые анкеры и распорные (механические) обычно обеспечивают быструю и прочную фиксацию, но могут вызвать напряжения в материале. Они подходят для установки в бетоне и других твердых материалах, но могут быть менее эффективными в мягких или пористых материалах.

Анкер распорный

1. Стандартный размерный ряд (Ø 6-24 мм), ограничения по длине и маркам стали.
2. Большие краевые расстояния для предотвращения растрескивания и раскалывания материала.
3. Не подходит для слабых и пустотелых строительных оснований.
4. Наличие зазора может привести к проникновению влаги и вызвать коррозию.
5. Не подходит для отверстий неправильной формы.
6. Нагрузка сосредоточена в ограниченных точках.
7. Правильная длина, диаметр отверстия и глубина анкеровки имеют решающее значение.
8. Создает внутреннее напряжение в материале. 

Клеевые анкеры (химические) предлагают гибкость и возможность использования в большем диапазоне материалов. Они создают меньше напряжений в материале и обеспечивают высокую несущую способность, но требуют времени для отверждения.

Химический анкер

1. Широкий диапазон размеров, классов прочности и видов (резьбовые шпильки, конусные анкерные стержни, арматура Ø 4-80 мм).
2. Возможна установка близко к краю.
3. Подходит для многих материалов основания.
4. Шпилька защищена от коррозии в основном материале.
5. Инжекционная масса может заполнить отверстия неправильной формы и большого размера.
6. Нагрузка равномерно распределяется по всей длине заделки.
7. Практически неограниченная глубина установки.
8. Прочная фиксация без внутренних напряжений возникает за счет молекулярной адгезии.

Механический или химический анкер - на каком остановить выбор?

Выбор между механическим и химическим анкером зависит от многих факторов, включая вид материала, требуемую нагрузку, а также условия окружающей среды. Например, если вы работаете с бетоном и нуждаетесь в быстрой установке, механический анкер может быть хорошим выбором. Если же важно снизить риск трещин или если крепеж используется в особо сложных условиях (например, под водой или при высоких температурах), химический анкер может быть предпочтительнее.

Распорные анкера, как правило, проще установить и удалить. Но их следует использовать только для прочного бетона. В слабом и ячеистом бетоне стенки отверстия не имеют достаточной твердости, чтобы противостоять локальным силам расширения. Поскольку напряжение от приложенной нагрузки сосредоточено на конце крепежа, то это может вызвать появление трещин в бетоне, особенно в низкопрочном. Клиновые и другие анкера распорного типа требовательны к точности просверливаемых отверстий. Их нельзя монтировать в воздушные карманы, но если это произошло, единственный выход - создать поблизости новое отверстие. Еще одна важная мера предосторожности при использовании механических анкеров - держаться подальше от краев, так как это значительно снизит риск образования трещин. Металлические анкерные крепления часто расшатываются из-за вибрации и могут подвергаться коррозии.

Клеевые анкера сложнее не только установить, но и удалить. Но при их использовании вам не нужно беспокоиться о прочности вашего основания, поскольку они будут работать даже в бетоне низкой прочности. Смола вводится в отверстие перед установкой шпильки. При этом состав естественным образом заполняет все неровности и, следовательно, делает отверстие герметичным и водонепроницаемым со 100% адгезией. К тому же химические анкера более безопасны и надежны, так как клей позволяет распределить нагрузку/вес по всей длине отверстия, а не в одном месте. Это избавляет от проблемы трещинообразования и сколов на краях. Но жидкие анкеры немного дороже, а их установка занимает больше времени.

Правда ли, что химические анкера не вызывают напряжений в материале?

В большинстве случаев это верно. Химические анкеры, в отличие от механических, распределяют нагрузку более равномерно по всей поверхности отверстия, что снижает вероятность образования трещин. Однако это не исключает возможность их появления при некорректной установке или при использовании в неподходящих материалах.

Во многих рекламных источниках данный вид крепежа называют «креплениями без напряжений», которые можно размещать близко к краю и друг к другу без ограничений. Это не совсем так. Химические шпильки находятся без напряжения после установки, но как только мы нагружаем их, на основание передается нагрузка, и соединение становится напряженным. Так как эта нагрузка распределяется по большей площади, то краевые и межосевые расстояния для химанкеров уменьшены по сравнению с распорными анкерами, но все же они довольно значительны при высоких нагрузках. Поэтому всегда следует придерживаться расстояний, указанных в рекомендациях производителя.

Какие анкера имеют большую несущую способность?

Оба типа анкеров могут обеспечивать высокую несущую способность, но химические анкеры обычно превосходят механические в этом отношении, особенно в сложных условиях. Они также предлагают большую гибкость в отношении диаметра и глубины отверстия, что может быть полезно в специфических сценариях использования.

При сравнении нагрузочных характеристик химического и механического крепежа нельзя однозначно сказать, какой из них выдерживает большую нагрузку. Обе версии доступны в широком диапазоне значений допустимой нагрузки.

В случае механических анкеров каждый размер (диаметр, длина) имеет определенные пределы рабочей нагрузки. Прочность любой точки химического крепления определяется множеством факторов.

Основными являются:

• диаметр стержня или арматуры;
• глубина отверстия (заделки);
• состояние основного материала (влажный или сухой) при установке.

Эти три фактора влияют на прочность сцепления и имеют решающее значение при расчете нагрузочной способности любого химанкера.

Химические шпильки имеют практически неограниченную глубину заделки, поэтому вы можете вставить стержень любой длины в отверстие, чтобы увеличить нагрузку.
То есть, ЧЕМ БОЛЬШЕ МОНТАЖНАЯ ГЛУБИНА, ТЕМ ВЫШЕ НЕСУЩАЯ СПОСОБНОСТЬ.
А если вы решите использовать отверстие большего диаметра с более толстым стержнем, вы снова сможете увеличить нагрузку.

Крепеж в случае пожара

В условиях пожара механические анкеры могут быстрее потерять свою несущую способность из-за нагрева и расширения металла. Химические анкеры, особенно те, что изготовлены из огнестойкого материала, обычно обладают более высокой огнестойкостью.

Все анкеры, будь то химические или цельнометаллические, в конечном итоге теряют несущую способность при длительном воздействии открытого пламени. При испытаниях на огнестойкость большинство химанкеров демонстрируют высокую стойкость к прямому воздействию огня (от 30 до 120 часов без потери несущей способности). В ассортименте многих производителей крепежа есть огнестойкие инжекционные массы, например, Fischer FIS SB, FIS HB, FIS EM или Sormat ITH-Ve, ITH-Wi, которым присвоен класс огнестойкости R120. 

Недостатки химической анкеровки

Недостатки химической анкеровки включают более сложный процесс установки, необходимость ожидания отверждения клея или смолы, а также возможно более высокую стоимость, особенно при учете необходимости специального оборудования для нанесения клея или смолы.

Таким образом, мы установили, что химические крепления не уступают по прочности механическим, могут размещаться на небольшом расстоянии от края и друг от друга, хорошо работают в пористых, слабых и пустотелых строительных материалах. Очевидно, что основной недостаток химанкеров связан с их установкой.

• Во-первых, они гораздо более чувствительны к плохой очистке отверстия, чем механические анкеры.
• Во-вторых, перед их затяжкой или нагрузкой необходимо дать составу полностью затвердеть, а на это уходит время. 

Капсульные системы менее чувствительны к плохой очистке отверстия, чем инъекционные, поскольку при вращении шпильки смола вместе с крупнокусковым заполнителем имеет тенденцию втягивать в смесь часть пыли, оставшейся на сторонах отверстия. Однако передовая практика до недавнего времени предписывала, что отверстия для всех химанкеров всегда следует тщательно очищать, используя как продувку (или пылесос), так и щетку и продувку.

Каково время отверждения химических анкеров?

Время отвердевания химических анкеров может варьироваться в зависимости от типа используемого клея или смолы, а также от условий окружающей среды, таких как температура и влажность. В среднем этот процесс может занимать от нескольких минут до нескольких часов. При этом важно учесть, что полная нагрузка на анкер может быть приложена только после полного отвердевания смолы или клея.

Время схватывания и время отверждения варьируются в зависимости от температуры окружающей среды и температуры материала основы. При низких температурах эти процессы замедляются. Обычно фиксация капсулы занимает от 4 часов при -5°C до 10 минут при +20°C (температура основного материала), а отверждение инъекционных составов на основе той же смолы обычно занимает в четыре раза больше времени. Некоторые производители разработали быстросхватывающиеся инжекционные массы, для отверждения которых требуется от 45 минут до 1 часа, в то время как для обычных составов на основе эпоксидной смолы требуется 12-24 часа.

Сравнение цен на химические и металлические анкера

Цены на анкеры могут сильно варьироваться в зависимости от их типа, размера, материала и производителя. В общем, механические анкеры обычно дешевле химических. Однако стоимость химических анкеров может оправдываться их дополнительными преимуществами, такими как большая несущая способность, меньшее создание напряжений в материале и возможность использования в большем диапазоне материалов и условий.

Жидкие анкера могут обойтись дороже многих механических. Помимо затрат на покупку картриджей, цена на которые сильно различается, необходимо приобрести шпильки и оборудование для монтажа (пистолет, щетка, продувочный насос, сетчатые гильзы и рукава, насадки и удлинители на картридж). Для оптимизации затрат на такой крепеж очень важно правильно рассчитать количество требуемой инжекционной массы. Для этого можно воспользоваться калькулятором расхода химанкеров или таблицей с ориентировочными значениями и узнать, на какое количество точек крепления рассчитаны стандартные картриджи объемом 300 мл, 385 мл, 400 мл и 410 мл.

Заключение

Выбор между механическим и химическим анкером - это вопрос, который требует тщательного рассмотрения исходя из конкретных требований к проекту. Оба типа анкеров имеют свои преимущества и недостатки, и важно принять информированное решение, чтобы обеспечить безопасность и надежность вашей конструкции.