Химические анкера против механических: плюсы и минусы

Выбор анкерного крепления для любого проекта – задача сложная и ответственная. Первый шаг и наиболее важный заключается в принятии решения в пользу механического или химического анкера. Только понимая разницу между ними, можно сделать правильный выбор для конкретного применения. Конечно, подбором анкеров для использования в критически важных для безопасности креплениях занимаются инженеры. В менее ответственных проектах с этой задачей справляются монтажники и строители, у которых есть опыт.

Механические анкерные крепления

Их существует много разновидностей и конструкций, которые в основном являются собственной разработкой компаний-производителей. По принципу действия их можно условно разделить на распорные и забивные. Распорные анкера расширяются при установке в момент приложения крутящего момента. К ним относятся классические анкерные болты и шпильки, а также анкер-гильзы. Ко второй группе принадлежат так называемые забивные анкера с контролируемой деформацией, расклинивающиеся при забивании внутреннего распорного клина.

Хотя 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.

Химические анкерные крепления

Химический анкер – это общий термин, относящийся к стальным шпилькам, болтам и стержням, которые прикрепляются к основанию, обычно к каменной кладке и бетону, с помощью клеевой системы на основе синтетической смолы. Они весьма эффективны для больших нагрузок, так как образуют очень прочную связь между металлическим элементом и материалом основы. Эта связь часто оказывается прочнее, чем само основание.

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.

Сравнительные характеристики клинового и клеевого анкера

Чертеж-схема механического и химического анкеров

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. 

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 - какой из них выбрать?

Мехнический и химический анкера

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.

ВЫВОД: Преимущество жидкого анкера в его универсальности. Он может применяться во всех основаниях, где применяется механический, но более того, он подходит для работ по бетону низкой прочности, некоторым видам пустотелого кирпича, пенобетону, газобетону, блоков с пустотами и т.п. Металлические анкеры распорного типа используются только в стенах из прочного бетона и камня с отсутствием пор и пустот. Еще один важный аргумент в пользу химанкера –  возможность установки на близких расстояниях друг от друга и от края основания, не опасаясь появления сколов и трещин.

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

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.

У какого анкера выше несущая способность?

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.

И наконец, при несоблюдении момента затяжки разжимного анкера, его несущая способность снижается, тогда как у химических шпилек момент затяжки не влияет на несущую способность крепления.

Крепления и пожар

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. 

Очевидно, что в условиях пожара прочность химического крепежа сопоставима с прочностью стального.

Недостатки химической анкеровки

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.

Анкер-ампулы (капсулы)

• 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 отверждения – это время, необходимое для полного застывания клеевых анкеров, прежде чем к ним будет приложена нагрузка. Механические крепежные элементы могут быть загружены сразу после установки. Таким образом, в случае проектов, критичных к скорости, было бы идеально выбрать механический крепеж. Но химическое закрепление дает вам возможность внести небольшие корректировки в выравнивание шпильки на этапе работы с инжекционной массой.

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. Зависимость времени отверждения от температуры рассмотрим на примере инжекционных масс Фиксар.

Таблица-диаграмма времени отверждения химанкера

П - смола на основе полиэстера (Фиксар П)
В – смола на основе винилэстера (Фиксар В)
М – смола на основе винилэстера (зимний Фиксар М)
Э – состав на основе эпоксидной смолы (Фиксар Э) 

Если раньше химические анкеры можно было использовать только при плюсовой температуре, то сегодня есть смолы, которые можно укладывать при температуре до -20 и даже -30°С. Среди них хорошо зарекомендовали себя «зимние» анкера Fischer FIS SB, Фиксар М, SORMAT ITH Wi. 

Сравнение цен на химические и металлические анкера

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.

Таблица. Расход химического анкера в картридже

Расчет произведен с учетом регламента монтажа и заполнения отверстия на 2/3. Установка считается верной, если излишки инжекционной смолы выступили из отверстия. В случае пустотелых оснований с использованием сетчатой гильзы расход увеличивается приблизительно на 30%.

Когда-то механические анкера были единственно надежным видом крепежа для тяжелых нагрузок, но современные химические системы крепления обеспечивают более высокую несущую способность и универсальность применения. Ознакомьтесь с нашим ассортиментом химических анкеров, перейдя по ссылке. Свяжитесь с нашей опытной командой специалистов за помощью в выборе.

Татьяна

Инженер-технолог-строитель. Более 10 лет в сфере технического копирайтинга.

Автор статьи

Татьяна

Инженер-технолог-строитель. Более 10 лет в сфере технического копирайтинга.

Автор статьи