Хімічні та механічні анкери: плюси та мінуси - Глибокий аналіз та порівняння

 

Механічні анкерні кріплення

Механічні анкери - це вид кріплення, який вставляється в отвір і фіксується гвинтом або болтом. Вони забезпечують швидке і просте підключення, будучи універсальним рішенням для багатьох конструкцій. Перевагами механічних анкерних кріплень є негайне використання після монтажу, простота монтажу, відносно невисока вартість. Однак вони можуть викликати напруги в матеріалі, що може привести до тріщин, особливо в крихких матеріалах.

Механічний анкер є дуже ефективним і економічним кріпленням, однак, має деякі обмеження у використанні. Розширення з боків отвору викликає сильні напруги на стиск в матеріалі підстави. Це означає, що навколо кріплення має бути достатньо твердого матеріалу, щоб витримувати ці навантаження без пошкоджень. Для цього потрібні великі відстані кромки. Розпірні анкери часто не підходять для використання в слабких основних матеріалах, пустотілих блоках і цеглі з пустотами.

Хімічний анкерний кріплення

Хімічний анкер - це система кріплення, в якій для фіксації болта в отворі використовується спеціальний клей або смола. До переваг можна віднести меншу генерацію напруги в матеріалі, що знижує ризик утворення тріщин, високу несучу здатність і можливість використання в широкому спектрі матеріалів. До недоліків можна віднести більш складний процес монтажу і необхідність чекати, поки клей або смола застигнуть.

Коли потрібно щось закріпити близько до краю бетонної або цегляної кладки (ворота, перила, кронштейни), єдиний спосіб зберегти підставу в цілості - використовувати хіманкер, характер анкерного кріплення якого не викликає внутрішніх напружень. Хімічно утримуваний стрижень виключає можливість розтріскування навколишнього бетону. Також його можна використовувати в бетоні невідомої якості або з низькою міцністю на стиск.

Основні характеристики клинового і клейового анкера

Клинові анкери і розпірні анкери (механічні) зазвичай забезпечують швидке і міцне утримання, але можуть викликати напругу в матеріалі. Вони підходять для монтажу в бетон та інші тверді матеріали, але можуть бути менш ефективними в м'яких або пористих матеріалах.

Розпірний анкер

1. Стандартний розмірний ряд (Ø 6-24 мм), обмеження по довжині і маркам стали.
2. Великі відстані кромки для запобігання розтріскування і розколювання матеріалу.
3. Не підходить для слабких і порожнистих фундаментів будівель.
4. Наявність зазору може привести до проникнення вологи і викликати корозію.
5. Не підходить для лунок неправильної форми.
6. Навантаження концентрується в обмежених точках.
7. Правильна довжина, діаметр отвору та глибина анкерного кріплення мають вирішальне значення.
8. Створює внутрішню напругу в матеріалі.

 

Клейові анкери (хімічні) пропонують гнучкість і можливість використання в більш широкому спектрі матеріалів. Вони створюють меншу напругу в матеріалі і забезпечують високу несучу здатність, але потрібен час для затвердіння.

Хімічний анкер

1. Широкий діапазон розмірів, класів міцності і типів (різьбові шпильки, конічні анкерні стрижні, арматура Ø 4-80 мм).
2. Можлива установка впритул до краю.
3. Підходить для багатьох матеріалів підкладки.
4. Шпилька захищена від корозії в основному матеріалі.
5. Інжекційна маса може заповнити отвори неправильної форми і великого розміру.
6. Навантаження рівномірно розподіляється по всій довжині тернеции.
7. Практично необмежена глибина установки.
8. Сильна фіксація без внутрішніх напружень відбувається за рахунок молекулярної адгезії.

 

Механічний або хімічний анкер - який вибрати?

Вибір між механічним і хімічним анкером залежить від багатьох факторів, включаючи тип матеріалу, необхідне навантаження, а також умови навколишнього середовища. Наприклад, якщо ви працюєте з бетоном і потребуєте швидкого монтажу, механічний анкер може бути хорошим вибором. Якщо важливо знизити ризик появи тріщин або якщо кріплення використовується в особливо складних умовах (наприклад, під водою або при високих температурах), можна віддати перевагу хімічному анкеру.

Розпірні анкери, як правило, легше встановлювати і знімати. Але використовувати їх слід тільки для міцного бетону. У слабкому і пористому бетоні стінки отворів не володіють достатньою твердістю, щоб протистояти місцевим силам розширення. Так як напруга від прикладеного навантаження концентрується в кінці кріплення, це може стати причиною появи тріщин в бетоні, особливо в маломіцному бетоні.  Клинові та інші анкери  розпірного типу вимогливі до точності просвердлених отворів. Їх не можна монтувати в повітряні кишені, але якщо це сталося, єдиний вихід - створити поруч новий отвір. Ще одна важлива обережність при використанні механічних анкерів - триматися подалі від країв, так як це значно знизить ризик утворення тріщин. Металеві анкери часто розхитуються через вібрацію і можуть піддаватися корозії.

Клейові анкери складніше не тільки встановити, але і зняти. Але при їх використанні вам не доведеться турбуватися про міцність вашої основи, так як вони будуть працювати навіть в маломіцному бетоні. Смола вводиться в отвір ще до установки шпильки. При цьому склад природним чином заповнює всі нерівності і, отже, робить отвір герметичним і водонепроникним зі 100% адгезією. Крім того, хімічні анкери більш безпечні і надійні,  Так як клей дозволяє розподілити навантаження / вагу по всій довжині отвору, а не в одному місці. Це виключає проблему розтріскування і відколів по краях. Але рідинні анкери коштують трохи дорожче і займають більше часу для установки.

Чи правда, що хімічні анкери не викликають напруг в матеріалі?

У більшості випадків це дійсно так. Хімічні анкери, на відміну від механічних, розподіляють навантаження більш рівномірно по всій поверхні отвору, що знижує ймовірність утворення тріщин. Однак це не виключає можливості їх виникнення при неправильній установці або при використанні в невідповідних матеріалах.

У багатьох рекламних джерелах такий вид кріплення називають «безстресовим кріпленням», які можна розміщувати близько до краю і один до одного без обмежень. Це не зовсім так. Хімічні шпильки після монтажу безстресові, але як тільки ми їх завантажуємо, навантаження переноситься на основу і з'єднання стає напруженим. Так як це навантаження розподіляється на більшу площу, то крайові і центральні відстані для химанкеров зменшуються в порівнянні з розпірними якорями, але все ж вони досить значні при високих навантаженнях. Тому завжди потрібно дотримуватися відстаней, зазначених в рекомендаціях виробника.

Які анкери мають велику несучу здатність?

Обидва типи анкерів можуть забезпечити високу несучу здатність, але хімічні анкери зазвичай перевершують механічні в цьому відношенні, особливо в складних умовах. Вони також пропонують велику гнучкість з точки зору діаметра та глибини отвору, що може бути корисним у конкретних випадках використання.

При порівнянні характеристик навантаження хімічних і механічних кріплень не можна однозначно сказати, який з них здатний витримати велике навантаження. Обидві версії випускаються в широкому діапазоні вантажопідйомності.

У випадку з механічними анкерами кожен вимір (діаметр, довжина) має певні межі робочого навантаження. Міцність будь-якої точки хімічного кріплення визначається багатьма факторами.

Основні з них:

• діаметр прута або арматури;
• глибина отвору (герметизація);
• Стан основного матеріалу (вологий або сухий) при монтажі.

Ці три фактори впливають на міцність адгезії і мають вирішальне значення при розрахунку вантажопідйомності будь-якого геманкера.

Хімічні шпильки мають практично необмежену глибину закінчення, тому можна вставити в отвір стрижень будь-якої довжини для збільшення навантаження.
Тобто, чим більше монтажна глибина, тим вище несуча здатність.
А якщо ви вирішите використовувати отвір більшого діаметру з більш товстим стрижнем, то можна знову збільшити навантаження.

І, нарешті, при недотриманні крутного моменту затягування розширювального якоря його несуча здатність знижується, тоді як в хімічних шипах крутний момент затягування не впливає на несучу здатність кріплення.

Кріплення на випадок пожежі

В умовах пожежі механічні анкери можуть швидше втрачати свою несучу здатність через нагрівання і розширення металу. Хімічні анкери, особливо виготовлені з вогнезахисного матеріалу, як правило, мають більш високу вогнестійкість.

Всі анкери, будь то хімічні або суцільнометалеві, з часом втрачають свою несучу здатність при впливі відкритого вогню протягом тривалого часу. При вогневих випробуваннях більшість гіманкеров демонструють високу стійкість до вогню прямою наводкою (від 30 до 120 годин без втрати несучої здатності). В асортименті багатьох виробників кріплень є вогнестійкі інжекторні маси, наприклад, Fischer FIS SB, FIS HB, FIS EM або Sormat ITH-Ve, ITH-Wi, яким присвоєний клас вогнестійкості R120.

Недоліки хімічного анкерного кріплення

До недоліків хімічного анкерного кріплення можна віднести більш складний процес монтажу, необхідність чекати, поки клей або смола застигне, і, можливо, більш високу вартість, особливо якщо врахувати необхідність спеціального обладнання для нанесення клею або смоли.

Таким чином, ми з'ясували, що хімічні кріплення не поступаються по міцності механічним, можуть розміщуватися на невеликій відстані від краю і один від одного, добре працюють в пористих, слабких і порожнистих будівельних матеріалах. Очевидно, що головний недолік химанкеров пов'язаний з їх установкою.

• По-перше, вони набагато чутливіші до поганого очищення отворів, ніж механічні анкери.
• По-друге, перед їх затягуванням або завантаженням необхідно дати складу повністю застигнути, а на це потрібен час.

Капсульні системи менш чутливі до поганого очищення отворів, ніж інжекторні системи, тому що при обертанні шпильки смола разом з грубим заповнювачем прагне втягнути в суміш частину пилу, що залишилася з боків отвору. Однак найкраща практика до недавнього часу диктувала, що отвори для всіх химанкерів завжди повинні бути ретельно очищені, використовуючи як продувку (або пилосос), так і щітку і продувку.

Який час затвердіння хімічних анкерів?

Час затвердіння хімічних анкерів може змінюватися в залежності від типу використовуваного клею або смоли, а також умов навколишнього середовища, таких як температура і вологість. В середньому цей процес може зайняти від декількох хвилин до декількох годин. При цьому важливо враховувати, що повне навантаження на анкер можна наносити тільки після повного застигання смоли або клею.

Час схоплювання і час затвердіння варіюються в залежності від температури навколишнього середовища і температури матеріалу підкладки. При низьких температурах ці процеси сповільнюються. Зазвичай фіксація капсул займає від 4 годин при -5°C до 10 хвилин при +20°C (температура основного матеріалу), а затвердіння ін'єкційних складів на основі тієї ж смоли зазвичай займає в чотири рази більше часу. Деякі виробники розробили швидкосхоплюючі ін'єкційні маси, для лікування яких потрібно від 45 хвилин до 1 години, в той час як звичайні склади на основі епоксидної смоли займають 12-24 години.

Порівняння цін на хімічні та металеві анкери

Ціни на якір можуть сильно відрізнятися залежно від їх типу, розміру, матеріалу та виробника. Загалом, механічні анкери зазвичай дешевші, ніж хімічні. Однак вартість хімічних анкерів може бути виправдана їх додатковими перевагами, такими як більша несуча здатність, менше утворення напруги в матеріалі, а також можливість використання в більш широкому діапазоні матеріалів і умов.

Рідинні анкери можуть коштувати дорожче багатьох механічних. Крім витрат на придбання патронів, ціна яких сильно варіюється, необхідно придбати шпильки і монтажне обладнання (пістолет, щітка, продувний насос, сітчасті гільзи і гільзи, насадки і подовжувачі на патрон). Щоб оптимізувати вартість такого кріплення, дуже важливо правильно розрахувати необхідну кількість ваги ін'єкції. Для цього можна скористатися калькулятором витрати химанкеров або таблицею з приблизними значеннями і дізнатися, на скільки точок кріплення розраховані стандартні картриджі по 300 мл, 385 мл, 400 мл і 410 мл.

Висновок

Вибір між механічним і хімічним анкером - це питання, яке вимагає ретельного розгляду, виходячи з конкретних вимог проекту. Обидва типи анкерів мають свої переваги і недоліки, і важливо прийняти зважене рішення, щоб забезпечити безпеку і надійність вашої конструкції.