Инъекционные составы (Химические анкеры)
Анкерные химические составы
Химический анкер — это двухкомпонентная синтетическая смола, обеспечивающая фиксацию резьбовых шпилек, фундаментных болтов и арматурных стержней в основании за счёт адгезии состава к стенкам шпура и механического сцепления с резьбой крепежного элемента. В профессиональной среде применяются также названия: инъекционный состав, инжекционная масса, жидкий дюбель.
В отличие от распорных и забивных анкеров, химический анкер не создаёт распорных напряжений в базовом материале. Это допускает анкеровку вблизи краёв конструкции, в основаниях с пониженной прочностью на сжатие и в материалах, где традиционные распорные крепления приводят к скалыванию кромки. Технология применяется в строительстве с конца 1960-х годов и сегодня является стандартным решением для ответственных узлов крепления.
Принцип действия инъекционных составов
В несущей конструкции сверлится цилиндрический шпур. Диаметр шпура определяется по технической документации (TDS) или ETA-сертификату производителя для конкретного диаметра шпильки и не назначается по универсальной формуле. После обязательной механической и пневматической очистки шпура состав инъецируется в полость с помощью пистолета и статического миксера, после чего в шпур погружается резьбовая шпилька или арматурный стержень.
После полимеризации состав образует монолитный анкерный узел, в котором нагрузка передаётся на основание равномерно по всей длине заделки. В большинстве случаев предельная нагрузка узла ограничена прочностью основания на конусный выкол либо пределом текучести самой шпильки — но не адгезией состава.
Области применения
Химические анкеры применяются:
- при монтаже стальной арматуры и арматурных выпусков в железобетонных конструкциях;
- при креплении несущих металлоконструкций, кронштейнов вентилируемых фасадов и инженерных систем;
- при анкеровке оборудования (с применением составов, имеющих соответствующий допуск под тип нагрузки);
- при монтаже в зонах с минимальными краевыми и межосевыми расстояниями;
- в условиях повышенной влажности, во влажном и водонасыщенном бетоне (с применением составов, допущенных для таких условий);
- в реставрационных работах и при усилении конструкций.
Эксплуатационные ограничения связаны главным образом с температурным режимом эксплуатации узла. Для большинства составов длительный (long-term) температурный диапазон эксплуатации находится в пределах до +50°C, краткосрочный (short-term, пиковый) — до +80°C. Специализированные системы допускают более высокие температуры в пределах, указанных в TDS конкретного продукта.
Состав инъекционной массы
В состав инъекционной массы входят три ключевых компонента:
- Синтетическая смола — выполняет функцию вяжущего вещества. В современных химических анкерах применяются полиэстер, винилэстер, эпокси-акрилат, гибридные системы и чистая эпоксидная смола. Каждый тип смолы имеет свою область применения и предельные характеристики.
- Минеральный наполнитель — кварцевый песок, иногда цемент. Наполнитель придаёт массе объём, регулирует вязкость и снижает усадку при полимеризации.
- Отвердитель — пероксидное соединение (для составов на основе ненасыщенных полиэфиров и винилэстеров) или аминный/полимеркаптановый компонент (для эпоксидов), инициирующий реакцию полимеризации.
Время полимеризации зависит от типа смолы, температуры основания, а также от состояния шпура (сухой, влажный, заполненный водой). Точные значения времени гелеобразования и времени полного отверждения для каждой температуры приведены в TDS производителя.
Типы химических анкеров
По типу фасовки химические анкеры разделяют на капсульные и картриджные.
Представляют собой запечатанные стеклянные капсулы, содержащие смолу и отвердитель в раздельных секциях, разделённых тонкой стеклянной перегородкой. Капсула вставляется в подготовленный шпур, после чего шпилька с заострённым концом ввинчивается в шпур перфоратором. При вращательно-ударном движении стекло разрушается, компоненты смешиваются, а избытки массы вытесняются вокруг шпильки.
Капсульные анкеры применяются исключительно в плотных полнотелых основаниях: тяжёлом бетоне, природном камне, силикатном кирпиче. В пустотелых, ячеистых и пористых материалах капсулы не работают, поскольку технология монтажа требует сопротивления основания вращательно-ударному воздействию шпильки.
Преимущество капсул — точное дозирование состава для одного крепления и минимальный расход. Недостаток — фиксированный диаметр и глубина установки под конкретный размер шпильки.
Картриджные (инъекционные) системы
Состав в картридже разделён на два отсека (коаксиальный или сдвоенный картридж). При выпрессовывании пистолетом компоненты проходят через статический миксер, в котором происходит равномерное смешивание, и подаются в шпур через носик-удлинитель. Один картридж объёмом 300–600 мл рассчитан на множественный последовательный монтаж — количество точек крепления зависит от диаметра и глубины шпуров.
Картриджные системы универсальны и применяются как в полнотелых основаниях (бетон, природный камень, полнотелый кирпич), так и в пористых и пустотелых материалах. Для работы в пустотелом (щелевом) кирпиче применение сетчатой гильзы — металлической или пластиковой — является обязательным технологическим требованием. Гильза удерживает состав вокруг шпильки и предотвращает перерасход массы в полости основания.
Сравнение с механическими анкерами
| Параметр | Химический анкер | Распорный (механический) анкер |
|---|---|---|
| Принцип удержания | Адгезия + механическое сцепление с резьбой | Распорное усилие в стенках шпура |
| Напряжения в основании | Не создает | Создает распорные напряжения |
| Минимальные краевые расстояния | Малые (по ETA) | Большие (риск скола кромки) |
| Распределение нагрузки | Равномерное по всей длине заделки | Локальное в зоне распорных элементов |
| Работа во влажных основаниях | Допускается (специальные составы) | Риск коррозии в зазоре |
| Применение в пустотелых материалах | Да, через сетчатую гильзу | Ограничено |
| Скорость монтажа | Требует подготовки шпура и времени полимеризации | Быстрее |
| Стоимость | Выше | Ниже |
| Демонтаж | Сложнее (требует высверливания) | Возможен |
Химические анкеры обеспечивают более высокую несущую способность при сопоставимых габаритах крепежа и применимы в основаниях, где распорные системы работают неудовлетворительно. При правильном подборе состава и соблюдении технологии монтажа расчётный срок службы химанкера на основе эпоксидной смолы в неагрессивных условиях (по данным ETA отдельных систем) может составлять до 50 лет.
Эксплуатация при отрицательных и повышенных температурах
Химические анкеры разделяют на летние, всесезонные, гибридные и зимние составы. Зимние составы (с маркировкой Wi, Nordic, Ice, W и аналогичными) содержат модифицированные системы инициации полимеризации и допускают монтаж при температуре основания до −10…−20°C. Существуют также гибридные и стандартные составы, имеющие допуск на работу при отрицательных температурах основания (cold weather) без зимней маркировки — нижний температурный предел монтажа для каждой системы указан в TDS производителя. Для составов, не имеющих такого допуска, при понижении температуры скорость полимеризации резко снижается, и применять их в холодных условиях нельзя.
Примеры зимних составов: STALMAX L-ITH Wi, Sormat ITH 300 Wi, Fischer FIS VW, BIT-NORD, IRFIX PRO-3000 V-ICE.
Примеры составов с универсальным температурным допуском по эксплуатации: STALMAX L-ITH Ve, Sormat ITH Ve, Fischer FIS V, Fischer SuperBond FIS SB, BIT-200, IRFIX V-ICE.
Параметры подбора химического анкера
- Тип основания. Бетон, железобетон, природный камень, полнотелый кирпич, щелевой кирпич, газобетон — для каждого основания применяется свой класс составов и своя технология монтажа.
- Химическая основа состава. Полиэстер — для стандартных нагрузок в сухих условиях. Винилэстер и эпокси-акрилат — для повышенных нагрузок и влажных шпуров. Эпоксидные составы часто применяются для арматурных вклеек и тяжёлых узлов крепления, а также для шпуров после алмазного бурения. Для динамических, сейсмических и усталостных (fatigue) нагрузок требуется система с подтверждённым ETA-допуском соответствующей категории — не любая эпоксидка имеет такой допуск.
- Температурный режим монтажа. Стандартные, гибридные с допуском на cold weather либо зимние составы — в зависимости от температуры основания на момент работ.
- Условия эксплуатации. Сухая среда, влажная зона, водонасыщенное основание, температурный режим эксплуатации, химически агрессивная среда.
- Геометрия узла. Диаметр шпильки, эффективная глубина заделки (h_ef), расстояние до края, межосевое расстояние — определяются расчётом по TDS производителя или с помощью специализированного программного обеспечения.
- Наличие сертификации. Для ответственных конструкций, фасадных систем, арматурных вклеек, сейсмических зон и объектов госзакупок обязательно наличие ETA или эквивалентного российского допуска соответствующей категории.
Видео монтажа
В каталоге онлайн-магазина «1001 КРЕПЕЖ» представлены химические составы ведущих производителей: STALMAX, Fischer, Hilti, Sormat, BIT, MKT, Rawlplug, Würth, Irfix, Jetfix, Himtex и других. В наличии картриджи объёмом от 150 до 1500 мл, капсулы для всех стандартных диаметров шпилек, а также монтажный инструмент и принадлежности для подготовки отверстий.
