Право анкеры для бетонных блоков зависят от типа нагрузки, плотности материала блока, а также от того, будет ли анкер использоваться в лицевой оболочке, стенке или полой сердцевине блока - и выбор неправильного типа может привести к сбоям при выдергивании при небольшой части номинальной нагрузки. Анкеры для бетонных блоков (также называемые анкерами CMU, анкерами для каменной кладки или крепежами для полых блоков) представляют собой механические или клеевые системы крепления, специально разработанные для обеспечения структурных и ненесущих соединений со стенами бетонной кладки (CMU), подпорным блоком и декоративным блоком. В этом руководстве описаны все основные типы анкеров, их номинальная нагрузка, требования к установке и критические различия между ними, чтобы вы могли выбрать и установить правильный крепеж с первого раза.
Что отличает анкеры для бетонных блоков от анкеров для цельного бетона?
Анкеры для бетонных блоков должны быть спроектированы иначе, чем твердые бетонные крепления, поскольку блоки CMU полые - обычно от 50 до 75 процентов пустого пространства - это означает, что стандартный расширительный анкер, который работает за счет заклинивания в окружающем материале, либо расколет тонкую лицевую оболочку, либо полностью вытянет пустоту. Стандартные анкеры для расширения бетона зависят от бокового давления на сплошную массу материала; Стены CMU не обеспечивают такую массу в месте расположения анкера, если анкер специально не спроектирован так, чтобы перекрывать или опираться на геометрию блока.
Три структурные проблемы, уникальные для блочное крепление являются:
- Тонкие лицевые оболочки: Стандартные лицевые кожухи CMU имеют толщину всего от 1,25 до 1,5 дюйма (от 32 до 38 мм) — недостаточная площадь опоры для высоких сил расширения.
- Полые сердечники: Пустота за лицевой оболочкой не обеспечивает материала для механических анкеров, если это специально не предусмотрено конструкцией анкера.
- Переменная прочность блока: Прочность на сжатие CMU варьируется от 1000 фунтов на квадратный дюйм в легком декоративном блоке до более 3000 фунтов на квадратный дюйм в плотном структурном блоке, что требует выбора анкера, соответствующего конкретному типу блока.
- Минометное совместное вмешательство: Анкеры, размещенные в растворных швах или рядом с ними, зацепляют более слабый материал, чем поверхность блока, что значительно снижает сопротивление выдергиванию.
Сколько типов анкеров для бетонных блоков существует?
Существует шесть основных категорий анкеры для бетонных блоков , каждый из которых использует свой механизм развития удерживающей силы внутри или через структуру CMU. Понимание принципа работы каждого типа необходимо для подбора привязки к приложению.
1. Анкеры для рукавов
Рукавные анкеры являются одними из самых универсальных анкеры для бетонных блоков для приложений со средней нагрузкой. Анкер-гильза состоит из болта с резьбой, окруженного сегментированной металлической втулкой. Когда гайка затягивается, болт втягивает конусообразный расширитель вверх во втулку, выталкивая сегменты втулки наружу против окружающего материала. В блоке КМУ анкеры-втулки должны устанавливаться только в лицевую оболочку — расширение должно происходить в пределах толщины оболочки, а не в пустоте. Анкеры с втулками доступны диаметром от 1/4 дюйма до 3/4 дюйма и длиной от 2 до 8 дюймов. В CMU стандартного веса анкер с втулкой диаметром 3/8 дюйма обеспечивает усилие на выдергивание примерно от 1300 до 1900 фунтов в зависимости от глубины заделки и прочности блока.
2. Переключить анкерные болты (анкеры для полых стен)
Переключить анкерные болты являются наиболее подходящими анкеры для бетонных блоков когда пустоту в сердцевине блока необходимо использовать для передачи нагрузки. Рычажный болт проходит через просверленное отверстие в лицевой оболочке, а подпружиненные или гравитационно-рычажные крылья открываются за стенкой оболочки в полом сердечнике. Когда болт затянут, крылья прижимаются к внутренней поверхности корпуса, распределяя нагрузку по большей площади, чем только просверленное отверстие. Болты с рычагом в блоке рассчитаны на сдвиг от 50 до 200 фунтов на якорь в зависимости от толщины корпуса и размера крыла с рычагом. Они подходят для неструктурного применения: кронштейны для полок, осветительные приборы, кабельные ремни и т.п.
3. Винтовые анкеры (шурупы для каменной кладки / тип Tapcon)
Анкерные винты для каменной кладки — иногда их обычно называют анкерами типа Tapcon — представляют собой винты из закаленной стали со специальным рисунком резьбы hi-lo, которые врезаются непосредственно в предварительно просверленные отверстия в бетоне или блоке, не требуя отдельного корпуса анкера. В блоках CMU шурупы для каменной кладки работают лучше всего, когда они вкручиваются в твердую стенку или материал поперечных распорок, а не в лицевую оболочку, поскольку для зацепления резьбы требуется минимальная глубина материала. Стандартные шурупы для каменной кладки диаметром 3/16 дюйма обеспечивают усилие сдвига примерно от 200 до 500 фунтов и растяжение от 100 до 350 фунтов в CMU нормального веса, в зависимости от глубины заделки (минимум 1 дюйм, оптимально от 1,5 до 1,75 дюйма). Это одни из самых быстро устанавливаемых анкеры для бетонных блоков — не требуется отдельный корпус анкера, его можно снимать и повторно использовать в одном и том же отверстии примерно до 5 раз, прежде чем зацепление резьбы ухудшится.
4. Клей/эпоксидные анкеры
Клеевые анкеры для бетонных блоков используйте двухкомпонентную эпоксидную или гибридную полиэфирную смолу, впрыскиваемую в просверленное отверстие через сопло статического смешивания перед вставкой резьбового стержня или арматуры. Для эпоксидных анкеров в блоке CMU требуются сетчатые трубки — цилиндры из проволочной сетки, вставленные в отверстие перед нанесением клея, — потому что в противном случае полая пустота позволила бы жидкой эпоксидной смоле течь в сердцевину, а не прилипать к стенкам отверстия. Сетчатая трубка удерживает клей в пределах глубины лицевой оболочки. Резьбовой стержень с эпоксидным креплением (диаметром 1/2 дюйма) в CMU нормального веса с сетчатой трубкой достигает значений прочности на растяжение От 2500 до 5000 фунтов после полного отверждения — самые высокие значения нагрузки, доступные для отдельных анкеры для бетонных блоков . Время отверждения варьируется от 20 минут при 70°F до 4 часов при 40°F и должно полностью пройти перед загрузкой.
5. Анкеры с молотком (приводные анкеры)
Якоря с молотком (также называемые приводными анкерами или анкерами с гвоздями) являются самым быстрым вариантом установки для легких условий эксплуатации. крепление бетонных блоков . Предварительно собранный гвоздь забивают через металлическую втулку, вставленную в заранее просверленное отверстие; гвоздь расширяет втулку до стенки отверстия. В приложениях CMU анкеры с молотком должны использоваться только в твердых секциях блока (лицевая оболочка или стенка) и ограничены легкими срезывающими нагрузками - обычно от 100 до 400 фунтов при сдвиге и от 50 до 200 фунтов при растяжении в зависимости от размера (доступны диаметром 1/4 дюйма и 3/8 дюйма). После установки они не снимаются и лучше всего подходят для постоянного, некритического крепления, такого как анкеры кабелепроводов, полоски обрешетки и т.п.
6. Анкеры со сквозными болтами
Анкеры со сквозными болтами полностью пропустите резьбовой стержень или болт через всю толщину стенки блока CMU, располагая опорную пластину или гайку на каждой стороне. Этот метод полностью обходит ограничение пустотелых конструкций, опираясь на всю стеновую сборку, а не полагаясь на зацепление анкера внутри одной лицевой оболочки. Сквозные болты обеспечивают самую высокую грузоподъемность среди всех анкер для бетонного блока метод — прохождение стержня с резьбой 1/2 дюйма через стандартную 8-дюймовую стенку блока CMU с 3-дюймовыми квадратными несущими пластинами может развивать растягивающие нагрузки, превышающие 10 000 фунтов до выхода из строя блока или стержня. Ограничением является доступ: обе стороны стены должны быть доступны, что невозможно в готовых стенах или стенах, расположенных на уклоне.
Какой тип анкера для бетонных блоков лучше всего подходит для каждого применения?
Выбор оптимального анкер для бетонного блока требует соответствия несущей способности анкера и метода установки конкретным требованиям применения. В таблице ниже сравниваются все шесть типов по наиболее важным критериям.
| Тип якоря | Типичная растягивающая нагрузка | Типичная сдвиговая нагрузка | Скорость установки | Съемный | Лучшее приложение |
| Рукавный анкер | 1300–1900 фунтов | 1000–2500 фунтов | Быстро | Да | Конструктивные кронштейны, поручни, оборудование |
| Переключить болт | 50–200 фунтов | 75–250 фунтов | Умеренный | Только болт | Светильники, полочные кронштейны, кабелепровод |
| Кладочный винт | 100–350 фунтов | 200–500 фунтов | Очень быстро | Да (limited) | Обшивочные планки, дверные коробки, планки |
| Эпоксидная смола/клей | 2500–5000 фунтов | 3000–6000 фунтов | Медленно (время отверждения) | Нет | Арматурные дюбели, тяжелые структурные соединения |
| Набор молотков | 50–200 фунтов | 100–400 фунтов | Быстроest | Нет | Кабелепровод, полоски обшивки, постоянная отделка |
| Сквозной болт | 5000–10 000 фунтов | 5000–12 000 фунтов | Медленно | Да | Доски ригелей, соединения несущих балок |
Таблица 1. Сравнение производительности и применения шести типов анкеров для бетонных блоков по грузоподъемности, скорости установки, возможности удаления и наилучшему варианту использования.
Как правильно установить анкеры для бетонных блоков
Правильная установка анкеры для бетонных блоков так же важен, как и выбор правильного типа — неправильно установленный якорь любого типа будет работать ниже номинальной мощности, а иногда и значительно. Следующие шаги применимы ко всем типам механических анкеров; К клеевым анкерам предъявляются дополнительные требования, подробно описанные отдельно.
Общие этапы установки механических анкеров для бетонных блоков
- Найдите твердый материал: Перед сверлением используйте прибор для поиска стоек, установленный в режим переменного тока или каменной кладки, или постучите по поверхности стены, чтобы определить расположение перемычек блока и твердых секций лицевой оболочки. Отметьте места сверления внутри твердого материала, а не в полой сердцевине или в растворных швах. Прочность швов раствора составляет всего от 40 до 60 процентов прочности блока — анкеровка в швах раствора пропорционально снижает прочность.
- Выберите подходящее сверло: Используйте сверло по камню с твердосплавным наконечником, размер которого соответствует спецификации производителя анкера. Для большинства анкеры для бетонных блоков Диаметр сверла соответствует диаметру корпуса анкера для механических анкеров или на 1/16 дюйма больше, чем резьбовой стержень для анкеров с клеевым слоем. Стандартные сверла не разрежут каменную кладку, перегреются и выйдут из строя.
- Используйте режим ударной дрели: Установите дрель в режим ударной дрели для любого сверления CMU. Только роторное сверло подойдет, но оно значительно медленнее и выделяет больше тепла, что может привести к затуплению сверла и увеличению размера отверстия из-за теплового расширения. Отверстие диаметром 1/2 дюйма в стандартном блоке CMU должно занять примерно 15–30 секунд в режиме удара.
- Просверлите на нужную глубину: Просверлите как минимум на 1/2 дюйма глубже требуемой глубины установки анкера, чтобы обеспечить скопление буровой пыли на дне отверстия. Недостаточная глубина не позволяет анкеру полностью закрепиться, что снижает грузоподъемность.
- Тщательно очистите отверстие: Продуйте всю пыль и мусор сжатым воздухом (минимум два прохода) и почистите отверстие проволочной щеткой (минимум два прохода). Оставшаяся в скважине буровая пыль является наиболее распространенной причиной снижения производительности анкера как в механических, так и в клеевых системах. Для клеевых анкеров отверстие также должно быть полностью сухим.
- Установите и затяните в соответствии со спецификацией: Вставьте анкер и примените рекомендованный производителем момент затяжки. Недостаточная затяжка делает расширение неполным; чрезмерная затяжка может привести к поломке лицевой оболочки. Для большинства анкеров с втулкой диаметром 3/8 дюйма в CMU предусмотрен крутящий момент от 25 до 35 футо-фунтов.
Дополнительные шаги по установке эпоксидного анкера в блоке CMU
- Вставьте трубку экрана: Вставьте сетчатую трубку из проволочной сетки в очищенное отверстие до упора. Сетчатая трубка должна соответствовать диаметру отверстия и быть достаточно длинной, чтобы простираться от дна до 1/4 дюйма от отверстия.
- Вылейте и выбросьте первые 2 дюйма смешанного клея: Первый материал, подаваемый через новое смесительное сопло, не полностью перемешан. Всегда выбрасывайте первые 2 дюйма на картон перед введением в отверстие. Использование частично смешанного клея приводит к значительному снижению прочности соединения.
- Заполняем снизу вверх: Вставьте насадку в нижнюю часть сетчатой трубки и медленно вынимайте ее по мере дозирования. Заполните отверстие примерно на 2/3 — при вставке стержень с резьбой смещает объем, и избыток клея выйдет за пределы отверстия при правильном уровне заполнения.
- Вставьте и закрутите стержень с резьбой: Протолкните стержень с резьбой через сетчатую трубку, медленно вращая его, чтобы обеспечить полный клеевой контакт на всех поверхностях резьбы. Не трогайте стержень до тех пор, пока полностью не истечет время отверждения, указанное производителем.
- Перед загрузкой наблюдайте за полным отверждением: Время отверждения эпоксидных анкерных систем зависит от температуры. При температуре 70°F большинство систем затвердевают за 45–90 минут. При температуре 40°F время отверждения увеличивается до 4–6 часов. Загрузка эпоксидного анкера до полного отверждения может привести к тому, что значения выдергивания составят всего 20–30 процентов от номинальной мощности.
Из какого материала должны быть изготовлены анкеры для бетонных блоков?
Спецификация материала анкер для бетонного блока определяет его долговременную коррозионную стойкость и устойчивость к нагрузкам — особенно в наружных, влажных или химически агрессивных средах, где корродирующий анкер может выйти из строя за годы до того, как это можно будет предположить по его механическим характеристикам.
| Материал | Коррозионная стойкость | Сила | Подходящие условия | Относительная стоимость |
| Оцинкованная углеродистая сталь | Низкий — подходит только для сухих помещений. | Высокий | Только сухие внутренние стены | Самый низкий |
| Горячеоцинкованная сталь | Умеренный — suitable for general exterior | Высокий | Внешний, крытый, неморской | Низкая-средняя |
| 304 Нержавеющая сталь | Хорошо — противостоит большинству атмосферных коррозий. | Высокий | Экстерьер, лёгкий индустриальный, мягкий морской | Умеренный |
| Нержавеющая сталь 316 | Отлично — устойчив к хлоридным средам. | Высокий | Морское, прибрежное, химическое воздействие | Высокий |
| Нейлон/пластмассовый корпус | Отлично — невосприимчив к коррозии | Низкий — только легкий режим | Влажный интерьер, светлый экстерьер, химическая | Очень низкий |
Таблица 2. Руководство по выбору материалов для анкеров для бетонных блоков по устойчивости к коррозии, прочности, подходящим условиям окружающей среды и относительной стоимости.
Для экстерьера анкер для бетонного блока Применение — подпорные стены, анкеры для столбов забора, внешние соединения ригелей — горячеоцинкованная сталь или нержавеющая сталь 304 — минимальная спецификация. В прибрежных зонах на глубине до 1000 футов от соленой воды требуется нержавеющая сталь 316. Сам блок CMU является щелочным (pH от 12 до 13), что ускоряет коррозию незащищенных анкеров из углеродистой стали даже во внутренних помещениях при наличии влаги.
Как рассчитать количество необходимых анкеров для бетонных блоков
Правильный расчет количества анкеров для анкер для бетонного блока установка требует применения коэффициента безопасности к рабочей нагрузке — опубликованные номинальные нагрузки на анкеры представляют собой предельные значения разрушения, а не безопасные рабочие нагрузки. Никогда не проектируйте установку с учетом опубликованного значения предельной нагрузки.
Требования к коэффициенту безопасности в зависимости от типа применения
| Тип приложения | Минимальный коэффициент безопасности | Рабочая нагрузка = Предельная / Коэффициент | Пример |
| Статические ненесущие конструкции (полки, короба) | 4:1 | 25% от окончательного рейтинга | Предельная нагрузка 1600 фунтов = рабочая нагрузка 400 фунтов |
| Конструктивные (перила, кронштейны, рамы) | 5:1 | 20% от окончательного рейтинга | Максимальная нагрузка 1600 фунтов = рабочая нагрузка 320 фунтов |
| Безопасность жизни (верхняя, сейсмическая, защита от падения) | 10:1 | 10% от окончательного рейтинга | Предельная нагрузка 1600 фунтов = рабочая нагрузка 160 фунтов |
| Сейсмическое проектирование (регионы IBC/ASCE 7) | Согласно значениям отчета ICC-ES ESR | Используйте метод проектирования ACI 318 Приложение D. | Требуется проверка лицензированного инженера |
Таблица 3: Требования к коэффициенту безопасности для расчета анкерной нагрузки на бетонные блоки по категориям применения с примерами расчета рабочей нагрузки.
Практический пример: Настенный стеллаж для хранения вещей выдерживает общую нагрузку в 600 фунтов на четырех человек. анкеры для бетонных блоков в сдвиге. При коэффициенте запаса прочности 4:1 каждый анкер требует рабочей способности к сдвигу не менее 600 ÷ 4 ÷ 4 = 37,5 фунтов на каждый якорь относительно рабочей нагрузки (или анкер должен иметь предел прочности на сдвиг не менее 150 фунтов каждый). Стандартный шуруп для каменной кладки диаметром 3/16 дюйма с предельным усилием сдвига от 200 до 300 фунтов вполне соответствует этому требованию с запасом. Для структурного поручня с расчетной точечной нагрузкой 250 фунтов и коэффициентом запаса прочности 5:1 каждому анкеру требуется предельная сила сдвига 1250 фунтов, что требует как минимум анкера с гильзой 3/8 дюйма или эпоксидного анкера.
Часто задаваемые вопросы об анкерах для бетонных блоков
Можно ли использовать стандартные анкера для расширения бетона в бетонных блоках?
Стандартные клиновые распорные анкеры, предназначенные для твердого бетона, не следует использовать в блоке CMU без проверки того, что зона заделки полностью находится внутри твердого материала — лицевой оболочки или стенки. Если зона расширения попадает в полое ядро, анкер не выдержит номинальной нагрузки и может выйти из строя при нагрузке от 10 до 20 процентов номинальной нагрузки. Для большинства случаев применения CMU анкеры с гильзами, шурупы для каменной кладки или эпоксидные системы являются более подходящим выбором, чем стандартные клиновые анкеры.
Насколько близко к краю блока можно устанавливать анкеры для бетонных блоков?
Минимальное расстояние от края для анкеры для бетонных блоков обычно в 1,5–2 раза превышает диаметр анкера от ближайшего края блока и минимум в 3–4 диаметра анкера от соседнего анкера (расстояние от центра до центра). Установка ближе к краю блока может привести к расколу лицевой оболочки под действием сил расширения. Для эпоксидных анкеров минимальное краевое расстояние обычно в 3 раза превышает диаметр анкера. Всегда обращайтесь к техническому паспорту производителя анкера, чтобы узнать конкретные требования к минимальному краю и расстоянию для используемого типа анкера и блока.
Работают ли анкеры для бетонных блоков в легких или газобетонных блоках?
Легкие CMU (плотность ниже 105 фунтов на квадратный фут) и пенобетон (блок AAC) имеют значительно меньшую прочность на сжатие и растяжение, чем CMU нормального веса. Опубликованные значения анкерной нагрузки для CMU нормального веса не применимы к легким блокам или блокам AAC — фактические значения выдергивания могут быть на 40–60 процентов ниже. В частности, для блока AAC в стандартной комплектации следует использовать только якоря, которые были протестированы и содержат отчеты службы оценки ICC-ES для AAC. анкер для бетонного блока конструкции могут вырваться при нагрузках, значительно ниже безопасных рабочих пределов для этого основания.
Какой размер сверла необходим для установки анкера в бетонный блок?
Правильный размер сверла точно соответствует диаметру корпуса анкера для механических распорных анкеров — для гильзового анкера диаметром 3/8 дюйма требуется твердосплавное сверло для каменной кладки диаметром 3/8 дюйма. Для шурупов для каменной кладки сверло обычно на 1/16 дюйма меньше основного диаметра резьбы винта — для шурупа для каменной кладки диаметром 3/16 дюйма используется сверло 5/32 дюйма. Для эпоксидных анкерных систем с резьбовым стержнем сверло на 1/16 дюйма больше стержня — для резьбового стержня 1/2 дюйма используется сверло 9/16 дюйма. Использование сверла неправильного диаметра является одной из наиболее распространенных ошибок при установке и напрямую снижает эффективность анкера в любом направлении: отверстия слишком большого размера снижают эффективность расширения; Отверстия меньшего размера препятствуют полной установке.
Можно ли снять и использовать повторно анкеры для бетонных блоков?
Рукавные анкеры and through-bolt systems are removable — the nut is removed and the bolt withdrawn, leaving the sleeve in the hole. The sleeve itself cannot be reused in the same hole but the bolt and nut can be reused in a new installation. Masonry screws can be removed and the same screw reinstalled in the same hole approximately 3 to 5 times before thread engagement degrades to the point where load ratings are no longer reliable. Hammer-set anchors and epoxy adhesive anchors are permanently installed and cannot be removed without destroying the anchor and damaging the surrounding block material. If temporary fastening is required, sleeve anchors or masonry screws are the correct choice.
Подходят ли анкеры для бетонных блоков для нагрузки наверх (растяжение)?
Все анкеры для бетонных блоков может подвергаться нагрузке на растяжение (в направлении сверху или в направлении вытягивания), но нагрузка сверху в целях обеспечения безопасности жизни требует инженерной проверки. Верхняя нагрузка требует учета динамических и ударных нагрузок, которые не учитываются в статических номиналах. Для подвесных конструкций — подвесных потолков, подвесного оборудования, анкерных точек для защиты от падения — следует указывать только анкеры со специальными отчетами об оценке ICC-ES для сейсмического или подвесного использования, а установку должен выполнять квалифицированный подрядчик. Коэффициент безопасности для подвесных анкеров безопасности составляет минимум 10:1, что ограничивает даже высококлассный анкер с втулкой диаметром 3/8 дюйма (предельное натяжение 1600 фунтов) рабочей нагрузкой над головой в 160 фунтов.
Заключение: выбор и установка подходящих анкеров для бетонных блоков
Полный спектр анкеры для бетонных блоков — от приводного анкера с молотком за 0,30 доллара США для ремня кабелепровода до полностью спроектированной эпоксидной анкерной системы для соединения несущего бруса — все они имеют одно и то же фундаментальное требование: анкер должен соответствовать типу блока, геометрии пустот, приложенной нагрузке и условиям окружающей среды. Ни один тип анкера не работает оптимально во всех приложениях, и разница между правильным и неправильным выбором заключается не в постепенном снижении производительности — это разница между системой, которая безопасно работает десятилетиями, и системой, которая катастрофически выходит из строя при незначительной части запланированной нагрузки.
Для внутренней установки легких условий эксплуатации шурупы для каменной кладки обеспечивают наилучшее сочетание скорости, возможности регулировки и достаточной несущей способности. Для строительных конструкций средней нагрузки с доступным материалом лицевой панели анкеры с втулками обеспечивают надежную работу и простую установку. Для соединений конструкций, подвергающихся самым высоким нагрузкам, или там, где необходимо закрепить полый сердечник, эпоксидные анкеры с сетчатыми трубками являются решением инженерного уровня. А когда обе стороны стены доступны и требуется максимальная нагрузка, крепление сквозными болтами с несущими пластинами полностью устраняет ограничения крепления только к лицевой оболочке.
Всегда применяйте соответствующие коэффициенты безопасности, указывайте марку материала, соответствующую окружающей среде, тщательно очищайте просверленные отверстия перед установкой и консультируйтесь с лицензированным инженером-строителем по поводу любого применения в целях обеспечения безопасности жизни или сейсмического проектирования. анкеры для бетонных блоков . Инвестиции в правильную спецификацию приносят дивиденды в виде надежной и долгосрочной работы каждого соединения, которое обслуживает якорь.
