Химия для анкерных болтов

Химия для анкерных болтов

В тех случаях, когда необходимо обеспечить надежное крепление элементов строительных конструкций, изготовленных из бетона, кирпича, древесины, натурального и искусственного камня и других материалов, можно использовать химический анкер. Данный материал, который относительно недавно появился на отечественном рынке, обеспечивает надежную фиксацию различных элементов за счет сил адгезии и когезии. Соединения, полученные при помощи химических анкеров, по своим прочностным характеристикам и надежности значительно превосходят те, для формирования которых использовались обычные анкерные болты.

Профессиональная установка химических анкеров обеспечивает надежное закрепление любых конструкций

Благодаря своим характеристикам химический анкер демонстрирует высокую эффективность при соединении тех конструкций, которые в процессе своей эксплуатации воспринимают значительные статические, динамические и вибрационные нагрузки. Прочность таких соединений на разрыв в 2,5 раза превосходит полученные при использовании металлических анкерных элементов.

Конструкция и виды

Химический анкер – это крепежный элемент, содержащий:

  • специальный клеевой состав;
  • металлическую втулку с резьбой внутри;
  • шпильку с наружной резьбой или обычный арматурный стержень.

Клеевой состав в капсулах предназначен для монтажа одного анкера. Для установки множества изделий лучше приобретать тубы или картриджи

Металлические элементы химического анкера могут изготавливаться из оцинкованной или нержавеющей стали различной степени прочности. Материал изготовления зависит от назначения крепежа.

Особенность применения химического анкера заключается в том, что в отверстие в бетоне, газобетоне, кирпичной кладке или любом другом материале нагнетается клеевой состав, который после полимеризации и обеспечивает исключительную надежность полученного соединения.

Преимущества химического анкера в сравнении с распорным дюбелем в пустотелых стройматериалах (нажмите для увеличения)

Клеевой состав химческого анкера заполняет все свободные поры, обеспечивая жесткое закрепление даже в «проблемных» материалах

Состав клея держится производителем в большом секрете, но предполагается, что он включает в себя следующие компоненты:

  • искусственную смолу, созданную на основе полиэфира, полиуретана и акрила;
  • наполнители, обеспечивающие хорошие прочностные характеристики формируемого соединения (в качестве таких наполнителей выступают кварцевый песок и цемент);
  • отвердитель, который отвечает за скорость и качество полимеризации клеевого состава.

Химический анкер HILTI в комплекте со смесителем и удлинителем

Как понятно из вышеприведенного состава, все компоненты такого клея смешиваются непосредственно перед монтажом анкерного болта. Современные производители выпускают клеевой состав для химических анкеров:

  • в специальных капсулах, диаметр и высота которых соответствуют размерам отверстия для размещения болта;
  • в картриджах и тубах (внутренний объем таких емкостей разделен на два отсека, в одном из которых содержится клеевой состав, а в другом – отвердитель).

Примерный расход клеевого состава можно определить заранее

При использовании капсул, как сказано в подробной инструкции к таким элементам, первыми в отверстие вставляются именно они. Смешивание компонентов клеящего состава и его дальнейшая полимеризация происходят за счет того, что в отверстие вставляется металлическая шпилька, которая разрушает оболочку капсулы и внутреннюю перегородку между ее отсеками.

Технология использования картриджей и туб, во внутренних отсеках которых содержатся клей и отвердитель, выглядит несколько иначе. Для использования таких элементов необходим специальный пистолет, при помощи которого компоненты смеси выдавливаются, одновременно смешиваясь, в полость предварительно выполненного отверстия.

Такой пистолет, порядок использования которого можно подробно изучить по видео или прилагаемой инструкции, отвечает только за выдавливание клеевой смеси, а соблюдение всех необходимых пропорций компонентов обеспечивает сама конструкция картриджа.

Сферы использования

Химический анкер, который имеет и несколько других названий (жидкий дюбель, инжекционная масса, вклеивающий анкер и др.), является оптимальным вариантом в тех случаях, когда необходимо надежно зафиксировать различные конструкции в «рыхлых» строительных материалах – газобетоне, пустотелом и пористом кирпиче, пенобетоне и др.

Объясняется это тем, что жидкая клеевая масса, используемая при монтаже такого анкера, проникает во все поры газобетона и пенобетона, внутренние полости пустотелого кирпича, а когда полимеризуется, формирует надежное соединение металлического болта с материалом, из которого изготовлена стена, пол или потолок строительной конструкции. Анкеру химического типа практически нет альтернативы, если необходимо обеспечить надежное крепление габаритных и тяжелых предметов на строительных конструкциях из пустотелых материалов.

Монтаж дорожных ограждений на химические анкера

За счет того, что клей, используемый в таких крепежных элементах, не расширяется при затвердевании и, соответственно, не вызывает расклинивающих и распирающих нагрузок, химический анкер может быть эффективен для крепления различных предметов на конструкциях из бетона, газобетона и других материалов, которые имеют небольшое поперечное сечение.

О том, что соединения, полученные с использованием химических анкеров, обладают высочайшей надежностью, красноречиво свидетельствует тот факт, что такие крепежи успешно применяют для монтажа мостов, балконов и других ответственных конструкций из бетона и других строительных материалов.

Читайте также:  Оборудование для промывки канализации гидродинамическим способом

Закрепление промышленного оборудования посредством химических анкеров

Порядок использования

Чтобы получить при помощи химического анкера надежное и долговечное соединение, следует придерживаться несложных правил его монтажа.

  1. В поверхности конструкции из бетона или любого другого строительного материала просверливается отверстие, диаметр которого должен на 2 мм превышать размер поперечного сечения вставляемого болта.
  2. Внутренняя часть отверстия тщательно очищается от строительной пыли, для чего можно использовать воду и ершик подходящего диаметра.
  3. В подготовленное отверстие вставляется капсула с клеем и отвердителем, либо данные компоненты выдавливаются из тубы или картриджа. При использовании картриджа надо следить за расходом клея (он должен быть таким, чтобы немного превышать внутренний объем отверстия).
  4. После этого в отверстие вставляется металлический крепежный элемент.
    После затвердевания клеевого состава формируется надежное соединение химического анкера со строительной конструкцией, разрушить которое можно только механическим путем, фактически выломав его из бетона, кирпича или другого материала.

Общие монтажные параметры химических анкеров

Химические анкера для бетона и пустотелых кирпичей отличаются конструкцией и соответственно методикой монтажа

Более наглядно и во всех подробностях познакомиться с тем, как правильно выполнить монтаж анкера химического типа, можно по видео, которое несложно найти в интернете.

Достоинства и недостатки

К неоспоримым достоинствам химических анкеров следует отнести:

  • отсутствие растягивающих напряжений в строительных конструкциях, в которые монтируется такой анкер;
  • герметичность отверстия, создаваемого для установки крепежного элемента;
  • отсутствие необходимости в большом опыте и сложном оборудовании для монтажа;
  • широкую область применения;
  • высокую прочность и надежность формируемого соединения;
  • высокую несущую способность, обеспечиваемую тем, что такой анкер способен выдерживать значительные напряжения на растяжение;
  • успешное противостояние воздействию негативных факторов внешней среды;
  • наличие отдельных типов анкеров, специально предназначенных для выполнения монтажных работ в условиях повышенной влажности или даже под водой;
  • долговечность (свыше 50 лет при правильной установке);
  • отсутствие токсичных элементов в составе (стирол и др.);
  • небольшие отличия коэффициентов температурного расширения клея и материалов строительных конструкций.

Определенные клеевые составы могут использоваться под водой

Говоря о достоинствах анкеров химического типа, нельзя не упомянуть и недостатки таких крепежных элементов, к которым следует отнести:

  • достаточно высокую стоимость;
  • ограниченный срок хранения в открытой упаковке;
  • срок годности только 12 месяцев даже в закрытой упаковке;
  • долгое застывание (скорость затвердевания клея составляет при +20° 20–40 минут; при –5° – 5–6 часов; при более низких температурах полимеризация клея может вообще не произойти).

Для монтажа при отрицательных температурах используют зимние инжекционные массы

Чтобы подобрать анкер химического типа для конкретной задачи, нельзя воспользоваться ГОСТом, но в этом могут помочь специальные таблицы, в которых приведен ассортимент таких крепежных элементов и сферы их применения.

Популярные производители химических анкеров и ассортимент их продукции

Изготовление своими руками

Учитывая достаточно высокую стоимость анкеров химического типа, выпускаемых различными производителями, в некоторых случаях целесообразно изготавливать такие крепежные элементы своими руками. Как уже отмечалось выше, состав клея держится производителями в большом секрете, поэтому воссоздать его своими силами не получится.

Однако никто не мешает использовать в этих целях более дешевый клей, в качестве которого может выступать эпоксидная смола. Наряду с доступной стоимостью эпоксидные смолы отличаются достаточно высокой прочностью, хорошей адгезией к строительным материалам (кирпич, бетон, пенобетон и др.), что и дает возможность использовать их для монтажа анкерных болтов.

В эпоксидные смолы, которые по доступной стоимости можно приобрести в любом строительном магазине, входит несколько компонентов:

  • непосредственно сама эпоксидная смола;
  • отвердитель, который обеспечивает ее полимеризацию;
  • наполнители, в качестве которых могут быть использованы цемент или гипс;
  • растворитель;
  • добавки, улучшающие различные свойства клеевой массы (пластификаторы и др.).

Расход пластификатора, который необходим для приготовления клеевого состава на основе эпоксидной смолы, составляет 5–10%. Смесь, сформированную из смолы и пластификатора, тщательно перемешивают. Только после этого в нее добавляют цемент или гипс в качестве наполнителя.

После перемешивания в полученный состав добавляют отвердитель, выдерживая соотношение от 1:8 до 1:10. Тщательно перемешав полученную массу, можно приступать к ее использованию.

К достоинствам такого клеевого состава, кроме его доступной стоимости, относятся:

  • высокая прочность и устойчивость к износу;
  • минимальный коэффициент усадки при затвердевании;
  • возможность использования в широком температурном диапазоне (от –10° до +35°).

Есть у эпоксидных клеевых составов и ряд недостатков.

  • Такой состав затвердевает в течение 1–2 часов, а максимальной прочности достигает только через 12 часов.
  • Использовать клей на основе эпоксидной смолы можно только на просушенных поверхностях.
  • Состав может выделять в атмосферу небольшое количество фенольных соединений.
Читайте также:  Лабораторный блок питания из компьютерного своими руками

Меньше двадцати лет назад крепление с использованием техники соединения синтетическими смолами был дорогой новинкой и использовался как эксперимент в области строительства. С тех времен техника и состав таких анкеров шагнули далеко вперед, что сделало такой вид крепежей более дешевым и преимущественным при работе с непростыми материалами. Его часто называют жидкий или вклеивающий дюбель.

Определение

Химический анкер – двухкомпонентная синтетическая смола, что используется для соединения и фиксации металлических материалов с материалом основания. Он появился не так давно на рынке, но в силу своих свойств успел завоевать своего покупателя. Чаще всего такие химические анкеры используются тогда, когда обычные металлические или пластиковые дюбеля не справляются с удерживанием конструкции. Чаще всего они используются при работе с:

  1. Пустотостроительными материалами: эффективным кирпичом, поризованной керамикой.
  2. Пористыми материалами: ячеистый бетон, керамзитобетон, ракушечник, известняк, песчаник.
  3. Плотным бетоном.

Вернуться к оглавлению

Преимущества и недостатки использования

Химические анкера для бетона состоят их химической смолы и отвердителя. Несмотря на то, что они считаются одним из самых надежных видов крепления, у них есть как преимущества, так и недостатки.

Начнем из плюсов в применении этих химических анкеров:

  • Это высокопрочные крепления.
  • Множество компаний производит клеящую смесь без такого токсического компонента, как стирол. Это делает его химически безопасным.
  • Применяются для внутренних и внешних работ.
  • Отсутствие запаха.
  • Применяются в работе со многими материалами.
  • При установке такого крепления не возникает растягивания.
  • Для установки анкера не требуется много навыков, просты в использовании.
  • Большая прочность.
  • Выдерживают большое растягивающее напряжение.
  • Отверстие, в которое помещается анкер, герметически запечатывается.
  • Возможна установка при сильной влажности или под водой (не все).
  • Долгий срок службы, больше 50 лет.
  • Расширение крепления происходит примерно в тех же температурах, что и основного материала, с которым используется.
  • Материал, из которого его производят, стойкий к химическому, атмосферному и коррозийному воздействию.

Как и у любого другого материала, у жидкого дюбеля есть минусы:

  • Цена. Этот вид крепления значительно выше в цене, чем обычный дюбель.
  • Срок хранения как в открытой упаковке, так и в закрытом виде (до 1 года).
  • Срок твердения зависит от температуры. 20 — 20 — 40 минут, -5 – 5-6 часов, при температуре ниже минус 5 по Цельсию полимеризация может не произойти. Данные температуры приведены примерно так как затвердевание еще зависит от фирмы производителя и вида вклеивающего дюбеля.

Вернуться к оглавлению

Виды химических анкеров, монтаж анкеров

Существует два вида химических анкеров:

  1. Ампульные: однокомпонентные, двухкомпонентные.
  2. Инъекционные или капсульные (в картриджах и тубах).

Вернуться к оглавлению

Монтаж ампульных анкеров

Жидкий дюбель-ампула имеет вид стеклянного цилиндра, внутри которого смола, что при контакте с воздухом затвердевает. Сверлят отверстие — помещается в отверстие ампула, наполненная полиэрфной смолой – потом туда вкручивают металлический стержень (анкер-шпилька) – ампула разбивается – вытекает клей, который находится в анкерах — клей схватывается. При этом кусочки стекла выполняют функцию армирования. Клей может смешиваться со стиролом, если он двухкомпонентный (2 ампулы). Схватывание смолы зависит от марки химического анкера и температуры воздуха.

Двухкомпонентные жидкие дюбели надежно закрепляют конструкцию с пористыми материалами, особенно, в тех случаях, если их эксплуатация будет проходить во влажной среде (например, в бассейне), так как их класс прочности 5.8.

Минусом ампульных вариантов есть то, что одна ампула приходится на одно отверстие, и если оно большое, то смола не полностью заполняет отверстие, отчего крепость конструкции ненадежна.

Картриджи – это небольшие емкости с носиком, через который выдавливают клей. Тубы – это большие резервуары, объемом 400-800 мл, для работы с которыми используют строительный пистолет. Их стоимость намного ниже, чем ампульных. Также намного шире выбор смольного наполнителя. Они могут иметь в составе не только синтетические смолы, но и быть изготовленными с использованием акрилатов, полиуретанов, и других составов, которые также широко распространены на рынке.

Монтаж инъекционных анкеров

В бетоне сверлят дырку — хорошо ее очищают — выдавливают туда клей анкера — вставляют крепежный элемент — клей затвердевает, заполняя все неровности, поры и т. д. При этом из одного картриджа или тубы можно заполнить как одно отверстие, как и полностью закрепить конструкцию, в зависимости от их глубины и размеров.

Они больше подходят для работы с пустотостроительными материалами. В таких видах анкера дюбеля, как такового нет. В них перед выдавливанием клея вставляют перфорированные гильзы из металла или пластика, чтоб смола не растекалась слишком в пустоту. Это самое надежное крепление для таких материалов, аналогов пока не существует.

Читайте также:  Температура сковороды на газовой плите

Советы по использованию

Исходя из свойств жидких дюбелей, рассмотрим несколько примеров, где целесообразней всего использовать химический анкер для бетона:

  1. Установка ограждений на готовое дорожное полотно.
  2. Для установки напольных ограждений, лестничных маршей.
  3. Крепление инженерных сетей, если их крепление не было предусмотрено заранее.
  4. Монтаж арматурных выпусков в уже готовых бетонных сооружениях.
  5. Установка монолитных конструкций, кронштейнов на фасадах готовых зданий.

Химическим анкером можно закрепить и замонолитить еще много чего другого, всех его свойств и сфер применения не перечесть.

Примеры производителей

На рынке существует много фирм-производителей химических анкеров, среди них наиболее распространенные: Sormat, Nobex, Tox, Arctic, Hilti, Tecseal TECFIX, BIT United Ltd, Mungo, MKT, Chemofast, INKA, Technox, KEW, Fischer.

Как сделать химический анкер самому?

Если цена химического анкера слишком высока, можно попробовать сделать его самостоятельно. Для этого можно использовать эпоксидную смесь. Она хорошо монтируется в строительные материалы, обладает большой прочностью, адгезией к бетону. Такие смеси обычно состоят из следующих компонентов:

  • эпоксидная смола (ЭД-20) — x;
  • отвердитель (УП-583) — y;
  • наполнитель (цемент, гипс) — z;
  • пластификаторы и другие добавки (ДБФ, ДЭГ-1) – w, w2.

Порядок действий: x w (5-10%) = хорошо смешать Z = хорошо смешать y (в соотношении 1:8 – 1:10) = необходимый клеящий состав.

Характеристики такой смеси:

  • Имеет высокую прочностью.
  • Твердеет 3-4 часа, полностью застывает до 12 часов.
  • Работает только в сухой среде.
  • Выделение фенола в процессе эксплуатации.
  • Температурный режим работы -10 о С- 30 о С.

Вернуться к оглавлению

Заключение

Химические анкеры занимают все большую роль в строительстве и монтажных работах. Благодаря своей прочности и износостойкости, они являются надежным крепящим элементом, особенно в работе со сложными основами: бетоном, пористыми материалами и т. д.