Högern betongblocksankare beror på belastningstyp, blockmaterialdensitet och om ankaret kommer att användas i frontskalet, banan eller ihålig kärna av blocket - och att välja fel typ kan resultera i utdragningsfel vid en bråkdel av den nominella belastningen. Betongblocksankare (även kallade CMU-ankare, murade ankare eller ihåliga blockfästen) är mekaniska eller adhesiva fästsystem som är speciellt framtagna för att säkra strukturella och icke-strukturella anslutningar till betongmurarenhet (CMU) väggar, stödblock och dekorativa block. Den här guiden täcker alla större ankartyper, deras belastningsklasser, installationskrav och de kritiska skillnaderna mellan dem så att du kan välja och installera rätt fästelement första gången.
Vad skiljer betongblockankare från solida betongankare?
Betongblocksankare måste konstrueras annorlunda än fasta betongfästen eftersom CMU-block är ihåliga - vanligtvis 50 till 75 procent tomrum - vilket betyder att ett standardexpansionsankare som fungerar genom att kila mot det omgivande materialet antingen spricker det tunna ythöljet eller drar genom tomrummet helt. Standardexpansionsankare av betong är beroende av sidotryck mot en kontinuerlig materialmassa; CMU-väggar ger inte den massan vid ankarplatsen såvida inte ankaret är specifikt utformat för att sträcka sig över eller anligga mot blockets geometri.
De tre strukturella utmaningarna unika för blockförankring är:
- Tunna ansiktsskal: Standard CMU-ansiktsskal är endast 1,25 till 1,5 tum (32 till 38 mm) tjocka – otillräcklig lageryta för höga expansionskrafter
- Ihåliga kärnor: Tomrummet bakom ansiktsskalet ger inget material för mekaniska ankare att bära mot såvida inte ankardesignen specifikt tar hänsyn till det
- Variabel blockstyrka: CMU-tryckhållfastheten sträcker sig från 1 000 psi i lättviktsdekorativa block till över 3 000 psi i täta strukturella block, vilket kräver val av ankare anpassat till den specifika blocktypen
- Mortelfoginterferens: Ankare placerade i eller nära murbruksfogar griper in svagare material än blockytan, vilket avsevärt minskar utdragningsmotståndet
Hur många typer av betongblocksankare finns det?
Det finns sex primära kategorier av betongblocksankare , var och en använder olika mekanismer för att utveckla hållstyrka inom eller genom CMU-strukturen. Att förstå varje typs arbetsprincip är viktigt för att matcha ankaret till applikationen.
1. Hylsankare
Hylsankare är bland de mest mångsidiga betongblocksankare för medelstora applikationer. Ett hylsankare består av en gängad bult omgiven av en segmenterad metallhylsa. När muttern dras åt drar bulten en konformad expander uppåt in i hylsan, vilket tvingar hylssegmenten utåt mot det omgivande materialet. I CMU-blocket måste hylsankare endast installeras i frontskalet - expansionen måste ske inom skalets tjocklek, inte i tomrummet. Hylsankare finns i diametrar från 1/4 tum till 3/4 tum och längder från 2 tum till 8 tum. I standardvikts CMU, uppnår ett 3/8-tums hylsankare ett dragutdrag på cirka 1 300 till 1 900 lbs beroende på inbäddningsdjup och blockstyrka.
2. Växla bult Anchors (Hollow-Wall Anchors)
Växla bultankare är de mest lämpliga betongblocksankare när tomrummet i blockkärnan måste användas för lastöverföring. En vippbult passerar genom ett borrat hål i frontskalet och de fjäderbelastade eller gravitationsvippvingarna öppnar sig bakom skalväggen i den ihåliga kärnan. När bulten dras åt vilar vingarna mot insidan av skalet - fördelar belastningen över ett större område än bara borrhålet. Toggle bultar i block är klassade för 50 till 200 lbs skjuvning per ankare beroende på skalets tjocklek och vippvingens storlek. De är lämpliga för icke-strukturella applikationer: hyllfästen, belysningsarmaturer, ledningsband och liknande.
3. Skruvankare (Murverksskruvar / Tapcon-stil)
Murade skruvankare — ibland generiskt kallade Tapcon-ankare — är härdade stålskruvar med ett specialiserat hi-lo-gängmönster som skär direkt i förborrade hål i betong eller block utan att behöva en separat ankarkropp. I CMU-blockapplikationer fungerar murskruvar bäst när de drivs in i den fasta banan eller tvärstagsmaterialet snarare än i frontskalet, eftersom gängingreppet kräver ett minimalt materialdjup. Standard 3/16-tums murskruvar uppnår cirka 200 till 500 lbs skjuvning och 100 till 350 lbs spänning i normalvikt CMU, beroende på inbäddningsdjup (minst 1 tum, optimalt 1,5 till 1,75 tum). Dessa är bland de snabbast installerade betongblocksankare — ingen separat ankarkropp krävs, avtagbar och återanvändbar i samma hål upp till cirka 5 gånger innan gängingreppet försämras.
4. Lim/epoxiankare
Självhäftande ankare för betongblock använd tvåkomponents epoxi- eller hybridpolyesterharts som injiceras i ett borrat hål via ett statiskt blandningsmunstycke innan en gängad stång eller armeringsjärn sätts in. Epoxiankare i CMU-block kräver silrör - cylindrar av trådnät som sätts in i hålet före limmet - eftersom det ihåliga tomrummet annars skulle tillåta den flytande epoxin att flöda in i kärnan i stället för att binda till hålets väggar. Skärmröret begränsar limmet inom ansiktsskalets djup. Epoxiförankrad gängstång (1/2-tums diameter) i normalvikts CMU med silrör uppnår dragvärden på 2 500 till 5 000 pund efter full härdning — de högsta tillgängliga belastningsvärdena för individen betongblocksankare . Härdningstiden varierar från 20 minuter vid 70°F till 4 timmar vid 40°F och måste vara helt förflutit innan laddning.
5. Hammer-set ankare (drivankare)
Hammar-set ankare (även kallade drivankare eller spikankare) är det snabbast installerade alternativet för lätta arbeten förankring av betongblock . En förmonterad spik drivs genom en metallhylsa införd i ett förborrat hål; spiken expanderar hylsan mot hålväggen. I CMU-tillämpningar får hammarankare endast användas i blockets solida sektioner (ansiktsskal eller väv) och är begränsade till lätta skjuvbelastningar - vanligtvis 100 till 400 lbs i skjuvning och 50 till 200 lbs i spänning beroende på storlek (tillgänglig i 1/4-tums och 3/8-tums diameter). De är inte borttagbara när de väl har satts och är bäst lämpade för permanenta, icke-kritiska fästen som ledningsankare, furringsremsor och liknande applikationer.
6. Genomgående bultförankringar
Genomgående bultförankringar för en gängad stång eller bult helt genom hela tjockleken av CMU-väggen, med en lagerplatta eller mutter på varje sida. Denna metod kringgår begränsningen med ihålig kärna helt och hållet genom att anligga mot hela väggaggregatet snarare än att förlita sig på ankaringrepp inom ett enda ytskal. Genomgående bultar uppnår den högsta belastningen av alla betongblocksankare metod — en 1/2-tums gängad stång genom en standard 8-tums CMU-vägg med 3-tums fyrkantiga lagerplattor kan utveckla dragbelastningar som överstiger 10 000 lbs före block- eller stavfel. Begränsningen är åtkomst — båda ytorna på väggen måste vara nåbara, vilket inte är möjligt i färdiga väggar eller väggar mot lutning.
Vilken typ av betongblocksförankring fungerar bäst för varje applikation?
Att välja det optimala betongblocksankare kräver att ankarets lastkapacitet och installationsmetod matchas med de specifika applikationskraven. Tabellen nedan jämför alla sex typerna över de kriterier som är viktigast inom området.
| Ankare Typ | Typisk dragbelastning | Typisk skjuvbelastning | Installera Speed | Avtagbar | Bästa applikationen |
| Sleeve Anchor | 1 300 – 1 900 pund | 1 000 – 2 500 pund | Snabbt | Ja | Konstruktionsfästen, ledstänger, utrustning |
| Toggle Bolt | 50 - 200 lbs | 75 - 250 lbs | Måttlig | Endast bult | Ljusarmaturer, hyllfästen, kanal |
| Murverk Skruv | 100 – 350 lbs | 200 – 500 lbs | Mycket snabbt | Ja (limited) | Pälslister, dörrkarmar, remmar |
| Epoxi/lim | 2 500 – 5 000 lbs | 3 000 – 6 000 pund | Långsam (härdningstid) | Nej | Armeringsstift, tunga strukturella anslutningar |
| Hammer-Set | 50 - 200 lbs | 100 – 400 lbs | Snabbtest | Nej | Rör, pälsband, permanent trim |
| Genomgående Bolt | 5 000 – 10 000 lbs | 5 000 – 12 000 pund | Långsam | Ja | Ledger boards, strukturella balkanslutningar |
Tabell 1: Jämförelse av prestanda och tillämpning av sex typer av betongblocksankare efter lastkapacitet, installationshastighet, borttagbarhet och bästa användningsfall.
Hur man installerar betongblocksankare korrekt
Korrekt installation av betongblocksankare är lika viktigt som att välja rätt typ — ett felaktigt installerat ankare av vilken typ som helst kommer att prestera under nominell kapacitet, ibland dramatiskt. Följande steg gäller alla typer av mekaniska ankare; självhäftande ankare har ytterligare krav som specificeras separat.
Allamänna installationssteg för mekaniska betongblockankare
- Hitta det fasta materialet: Innan du borrar, använd en dubbsökare inställd på AC eller murverksläge, eller knacka på väggytan för att identifiera platsen för blockbanan och frontskalets solida sektioner. Markera borrplatser i det fasta materialet, inte i den ihåliga kärnan eller vid bruksfogar. Bruksfogstyrkan är endast 40 till 60 procent av blockhållfastheten - förankring i bruksfogar minskar kapaciteten proportionellt.
- Välj rätt borr: Använd en bit med hårdmetallspets i storlek enligt ankartillverkarens specifikationer. För de flesta betongblocksankare , bitsdiametern matchar ankarkroppens diameter för mekaniska typer, eller är 1/16 tum större än den gängade stången för självhäftande ankare. Standardborr skär inte murverk och kommer att överhettas och misslyckas.
- Använd hammarborrläge: Ställ in din borr i hammarborrläge för all CMU-borrning. En endast roterande borr kommer att fungera men är betydligt långsammare och genererar mer värme, vilket kan orsaka att borrkronorna mattas och hålet blir för stora på grund av värmeexpansion. Ett 1/2-tums hål i standard CMU bör ta cirka 15 till 30 sekunder i hammarläge.
- Borra till rätt djup: Borra minst 1/2 tum djupare än det erforderliga ankardjupet för att möjliggöra ansamling av borrdamm vid hålets botten. Otillräckligt djup hindrar ankaret från att nå full inbäddning, vilket minskar lastkapaciteten.
- Rengör hålet noggrant: Blås ut allt damm och skräp med tryckluft (minst två passager) och borsta hålet med en stålborste (minst två passager). Borrdamm kvar i hålet är den enskilt vanligaste orsaken till lägre ankarprestanda i både mekaniska och adhesiva system. För självhäftande ankare måste hålet också vara helt torrt.
- Installera och dra åt enligt specifikation: Sätt i ankaret och tillämpa tillverkarens rekommenderade installationsmoment. Undervridning gör expansionen ofullständig; övervridning kan spricka ansiktsskalet. De flesta 3/8-tums hylsankare i CMU specificerar 25 till 35 ft-lbs installationsmoment.
Ytterligare steg för installation av epoxiankare i CMU-blocket
- Sätt i skärmröret: Skjut in trådnätets skärmrör i det rengjorda hålet så att det bottnar. Skärmröret måste matcha hålets diameter och vara tillräckligt långt för att sträcka sig från botten till inom 1/4 tum från hålets öppning.
- Dispensera och kassera de första 2 tum av blandat lim: Det första materialet som matas ut genom ett nytt blandningsmunstycke är ofullständigt blandat. Lägg alltid ut de första 2 tum på kartong innan du injicerar i hålet. Användning av delvis blandat lim resulterar i avsevärt reducerad bindningsstyrka.
- Fyll nerifrån och upp: Sätt in munstycket i botten av skärmröret och dra ut det långsamt medan du doserar. Fyll hålet till ungefär 2/3 fullt — den gängade stången förskjuter volymen när den sätts in och överflödigt lim kommer att svämma över hålet vid korrekta fyllningsnivåer.
- Sätt i och vrid den gängade stången: Tryck den gängade stången genom silröret med en långsam rotation för att säkerställa fullständig klisterkontakt på alla gängytor. Stör inte stången förrän tillverkarens härdningstid har förflutit helt.
- Observera fullständig härdning innan du laddar: Epoxiankarsystem har temperaturberoende härdningstider. Vid 70°F härdar de flesta system på 45 till 90 minuter. Vid 40°F sträcker sig härdningstiden till 4 till 6 timmar. Att ladda ett epoxiankare innan den fullständiga härdningen är klar kan resultera i utdragningsvärden så låga som 20 till 30 procent av den nominella kapaciteten.
Vilket material ska betongblocksankare vara gjorda av?
Materialspecifikationen för en betongblocksankare bestämmer dess långvariga korrosionsbeständighet och bärande hållbarhet - särskilt i yttre, våta eller kemiskt aggressiva miljöer där ett korroderande ankare kan misslyckas flera år innan dess mekaniska klassificering skulle antyda.
| Material | Korrosionsbeständighet | Styrka | Lämpliga miljöer | Relativ kostnad |
| Förzinkat kolstål | Låg — endast lämplig för torra interiörer | Hög | Endast torra innerväggar | Lägst |
| Varmförzinkat stål | Måttlig — suitable for general exterior | Hög | Exteriör, täckt, icke-marin | Låg-måttlig |
| 304 Rostfritt stål | Bra — motstår mest atmosfärisk korrosion | Hög | Exteriör, lätt industri, mild marin | Måttlig |
| 316 Rostfritt stål | Utmärkt — motstår kloridmiljöer | Hög | Marin, kustnära, kemisk exponering | Hög |
| Hus i nylon/plast | Utmärkt - immun mot korrosion | Låg — endast lätt drift | Våt insida, ljus exteriör, kemisk | Mycket låg |
Tabell 2: Materialvalsguide för betongblocksankare efter korrosionsbeständighet, hållfasthet, lämplig miljö och relativ kostnad.
För exteriör betongblocksankare applikationer — stödmurar, ankare för staketstolpar, anslutningar till yttre ledbok — varmförzinkat eller 304 rostfritt stål är minimispecifikationen. I kustnära miljöer inom 1 000 fot från saltvatten krävs 316 rostfritt stål. Själva CMU-blocket är alkaliskt (pH 12 till 13), vilket påskyndar korrosion av oskyddade kolstålankare även på interiöra platser om det finns fukt.
Hur man beräknar antalet betongblockankare som behövs
Korrekt beräkning av ankarmängd för en betongblocksankare installationen kräver att en säkerhetsfaktor tillämpas på arbetsbelastningen – publicerade ankarlastvärden är slutliga felvärden, inte säkra arbetsbelastningar. Konstruera aldrig en installation till det publicerade slutliga belastningsvärdet.
Säkerhetsfaktorkrav per applikationstyp
| Applikationstyp | Lägsta säkerhetsfaktor | Arbetsbelastning = Ultimate / Faktor | Exempel |
| Statisk icke-strukturell (hyllor, ledning) | 4:1 | 25 % av slutbetyget | 1 600 lb ultimat = 400 lb arbetsbelastning |
| Strukturell (ledstänger, konsoler, ramar) | 5:1 | 20 % av slutbetyget | 1 600 lb ultimat = 320 lb arbetsbelastning |
| Livssäkerhet (overhead, seismisk, fallstopp) | 10:1 | 10 % av slutbetyget | 1 600 lb ultimat = 160 lb arbetsbelastning |
| Seismisk design (IBC/ASCE 7-regioner) | Per ICC-ES ESR rapportvärden | Använd ACI 318 Appendix D designmetod | Kräver genomgång av licensierad ingenjör |
Tabell 3: Säkerhetsfaktorkrav för betongblocksankarlastberäkningar per applikationskategori, med exempel på härledning av arbetslast.
Praktiskt exempel: Ett väggmonterat förvaringsställ lägger en total belastning på 600 pund på fyra betongblocksankare i klippning. Med en säkerhetsfaktor på 4:1 kräver varje ankare en fungerande skjuvkapacitet på minst 600 ÷ 4 ÷ 4 = 37,5 lbs per ankare mot arbetsbelastningen (eller så måste ankaret ha en maximal skjuvkapacitet på minst 150 lbs vardera). En standard 3/16-tums murskruv med en maximal skjuvning på 200 till 300 lbs skulle bekvämt uppfylla detta krav med marginal. För en strukturell ledstång med en designpunktbelastning på 250 lb och en säkerhetsfaktor på 5:1, behöver varje ankare 1 250 lbs ultimat skjuvning - vilket kräver minst ett 3/8-tums hylsankare eller epoxiankare.
Vanliga frågor om betongblocksankare
Kan standardexpansionsankare användas i betongblock?
Utvidgningsankare av standardtyp i kiltyp, utformade för solid betong, bör inte användas i CMU-block utan att verifiera att inbäddningszonen helt och hållet ligger inom fast material - ytskalet eller banan. Om expansionszonen faller i den ihåliga kärnan kommer ankaret inte att utveckla nominella belastningsvärden och kan misslyckas vid 10 till 20 procent av den nominella kapaciteten. För de flesta CMU-applikationer är hylsankare, murskruvar eller epoxisystem mer lämpliga val än standardkilankare.
Hur nära kanten på ett block kan betongblocksankare installeras?
Minsta kantavstånd för betongblocksankare är typiskt 1,5 till 2 gånger ankardiametern från närmaste blockkant, och minst 3 till 4 ankardiametrar från ett intilliggande ankare (avstånd från mitt till centrum). Installation närmare en blockkant riskerar att spjälka ansiktsskalet under expansionskrafter. För epoxiankare är minsta kantavstånd typiskt 3 gånger ankardiametern. Konsultera alltid ankartillverkarens tekniska datablad för specifika minsta kant- och avståndskrav för den ankare och blocktyp som används.
Fungerar betongblocksankare i lättvikts- eller luftblock?
Lätt CMU (densitet under 105 pcf) och luftad autoklaverad betong (AAC-block) har betydligt lägre tryck- och draghållfasthet än normalvikts CMU. Publicerade ankarlastvärden för normalvikts CMU gäller inte för lättvikts- eller AAC-block – faktiska utdragningsvärden kan vara 40 till 60 procent lägre. Specifikt för AAC-block bör endast ankare som har testats och bär ICC-ES-utvärderingsservicerapporter för AAC användas som standard betongblocksankare konstruktioner kan dra ut vid belastningar långt under säkra arbetsgränser i detta underlag.
Vilken borrstorlek behövs för installation av betongblocksankare?
Den korrekta borrstorleken matchar ankarkroppens diameter exakt för mekaniska expansionsankare - ett 3/8-tums hylsankare kräver en 3/8-tums hårdmetallskär. För murskruvar är biten vanligtvis 1/16 tum mindre än skruvens största gängdiameter - en 3/16-tums murskruv använder en 5/32-tums bit. För epoxiförankringssystem med gängstång är borret 1/16 tum större än stången - 1/2-tums gängstång använder en 9/16-tums bit. Att använda en felaktig borrdiameter är ett av de vanligaste installationsfelen och äventyrar direkt ankarprestanda i båda riktningarna: överdimensionerade hål minskar expansionseffektiviteten; underdimensionerade hål förhindrar fullständig inbäddning.
Kan betongblocksankare tas bort och återanvändas?
Hylsankare 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.
Är betongblocksankare lämpliga för belastning över huvudet?
All betongblocksankare kan belastas i spänning (överliggande eller utdragbar riktning), men överbelastning i en livssäkerhetsapplikation kräver teknisk översyn. Overheadbelastning introducerar dynamiska och slaglastöverväganden som statiska klassificeringar inte tar hänsyn till. För konstruktionsapplikationer ovanför - undertak, överliggande utrustning, fallskyddsankarpunkter - bör endast ankare med specifika ICC-ES-utvärderingsrapporter för seismisk eller överliggande användning specificeras, och installationen måste utföras av en kvalificerad entreprenör. Säkerhetsfaktorn för överliggande livssäkerhetsankare är 10:1 minimum, vilket begränsar till och med ett högklassigt 3/8-tums hylsankare (1 600 lb slutspänning) till en arbetsbelastning på 160 lb ovanför.
Slutsats: Att välja och installera rätt betongblocksankare
Hela utbudet av betongblocksankare — från ett hammarset drivankare för 0,30 USD för en ledningsrem till ett helt konstruerat epoxiförankringssystem för en strukturell redovisningsanslutning — alla delar samma grundläggande krav: ankaret måste anpassas till blocktypen, hålrumsgeometrin, den applicerade belastningen och miljöförhållandena. Ingen enskild ankartyp fungerar optimalt i alla applikationer, och skillnaden mellan rätt och felaktigt val är inte en fråga om inkrementell prestandaminskning – det är skillnaden mellan ett system som fungerar säkert i årtionden och ett som misslyckas katastrofalt vid en bråkdel av den avsedda belastningen.
För lätta interiörinstallationer erbjuder murskruvar den bästa kombinationen av hastighet, justerbarhet och tillräcklig lastkapacitet. För medelhöga strukturella applikationer i tillgängligt ytmaterial, ger hylsankare pålitlig prestanda med enkel installation. För de strukturella anslutningarna med högst belastning eller där den ihåliga kärnan måste kopplas in, är epoxiankare med skärmrör den tekniska lösningen. Och när båda ytorna på väggen är åtkomliga och maximal belastning krävs, eliminerar genomgående bultförankring med lagerplattor begränsningarna för förankring med enbart frontskal helt.
Tillämpa alltid lämpliga säkerhetsfaktorer, specificera rätt materialkvalitet för miljön, rengör borrhål noggrant före installation och rådfråga en licensierad konstruktionsingenjör för all livssäkerhets- eller seismisk konstruktionsapplikation av betongblocksankare . Investeringen i korrekta specifikationer ger utdelning i tillförlitlig, långsiktig prestanda för varje anslutning som ankaret betjänar.
