Chemické kotvy

Rozhodujícími faktory z hlediska volby konkrétního typu chemického kotvení jsou požadované výsledné nosnosti, rychlost tuhnutí, aplikační teploty a hloubka kotvení. Dalším faktorem je samozřejmě ekonomičnost konkrétního systému, na niž má vliv spotřeba chemické kotvicí malty na jednotku kotvení a rychlost aplikace, případně manipulace se systémem. Chemické malty se mohou aplikovat speciálními aplikačními pistolemi (např. v případě vícepístových kartuší). Jednotliví výrobci nabízejí různá aplikační zařízení, která se mohou lišit i u jednotlivých typů balení chemických kotvicích malt. Na trhu jsou rovněž produkty, které speciální aplikační nářadí nevyžadují a lze jimi kotvit i pomocí univerzálních pistolí na tmelení. Při aplikaci chemických kotvicích látek se musí použít ochranné oblečení, při práci je nutné dobře větrat prostor a udržovat čistotu. 

Polyesterová lepidla charakterizuje vysoká rychlost tuhnutí (při 20 °C přibližně 50 minut) a schopnost reagovat i při nízkých teplotách do –10 °C. Z hlediska podkladu, do něhož se mohou aplikovat, jsou univerzální. Využívají se ke kotvení do betonu, cihlového zdiva i kamene. V některých případech se dají uplatnit i při kotvení do dutých tvárnic a cihel. V tomto případě však je třeba před zakotvením vsunout do vrtaného otvoru perforovaná plastová nebo kovová pouzdra. Jsou vhodná při nižších a středních zatíženích.

Epoxiakrylátová hybridní lepidla mají vysokou rychlost tuhnutí (při 20 °C přibližně 50 minut). Jsou určena na střední a vyšší zatížení, hlavně v případě náročných aplikací. Umožňují kotvení do betonu, kamene nebo cihlového zdiva. 

Epoxidová kotvicí lepidla se používají u vysokých zatížení. Umožňují kotvení do otvorů s větším rozdílem průměrů vrtaného otvoru a kotvených prvků. Vykazují minimální objemové smršťování. Výhodou je také kotvení do vlhkých podkladů nebo vlepování do dřevěných konstrukcí. 

Hlavním kritériem při navrhování chemického kotvení do betonu je typ zatížení, které bude kotvení přenášet, a potenciál z hlediska vzniku trhlin v betonu v blízkosti kotvení. Pokud se kotvení realizuje v tahové zóně betonového prvku, hrozí vysoká pravděpodobnost vzniku trhlin. Nosnost kotvení úzce souvisí s pevností podkladu, do něhož kotvíme. Prasklá betonová konstrukce má nižší nosnost, kterou ještě značně ovlivňuje i samotný typ kotvení a šířka prasklin. I nosnost v tahu nebo smyku samotného kotveného ocelového prvku má stejně důležitý vliv na celkovou nosnost kotvení.

Kotvení je mezičlánkem zabezpečujícím spojení mezi rozdílnými samostatnými konstrukčními systémy. Osové a smykové zatížení i osový moment, které působí na spoj, jsou přesně definovány a musejí se kotvením přenést; alternativní způsob přenosu těchto sil v konstrukci obvykle neexistuje. Je tedy velmi důležité, aby stavbyvedoucí nebo mistr chápal účel navrženého kotevního systému. Pod jeho dozorem by se mělo z funkčního hlediska realizovat kotvení tak, jak bylo navrženo. S tím souvisí použití správného systému, dodržení navrhovaných rozměrů a materiálu a taktéž správné osazení kotev. 

Schopnost chemického kotvicího lepidla zabezpečit přenos sil v kotvicím systému ve smyslu navrhovaného způsobu porušení se může ověřit testováním. Samozřejmě že na výsledek testu mají kromě lepidla vliv i další spolupůsobící faktory jako vlastnosti kotveného ocelového prvku, podkladového materiálu, vzdálenosti od okrajů konstrukce, rozměry a hloubka kotvení, praskliny betonu, podmínky zatěžování a vliv okolí (teplota, vlhkost, chemické zatížení). Kotvicí lepidlo musí splnit relevantní kvalitativní standardy. To, zda kotvicí systém v podkladu dosáhne plné hodnoty pevnosti v tahu, závisí převážně na pevnosti lepeného spoje. Samotnou pevnost lepeného spoje mohou výrazně ovlivnit podmínky při instalaci kotvy (čistota otvoru), vlhkost betonu nebo voda v otvoru při instalaci, teplota a samotný proces vrtání. 

Používají se především na svislé kotvení nad hlavou (ale i na kotvení do vodorovných otvorů), protože nevyžadují žádná opatření k zabránění úniku kotvicí hmoty z otvorů. Tato lepidla se musejí nanášet do otvoru od jeho konce směrem ven. Tak se v lepeném spoji zabrání vzniku vzduchových mezer, které zmenšují kontaktní plochu, a tím nepříznivě oslabují kotvený spoj. Tekutá lepidla vyžadují v porovnání s pastovými lepidly méně času pro aplikaci a jsou méně náchylná k zachycení vzduchových bublin v lepeném spoji. Ke kotvení do svislých otvorů nad hlavou je však nelze použít. 

Většina lepidel se během tuhnutí smršťuje. Hlavní vliv na tento proces má chemická báze polymerového systému v kotvicím lepidle. Porovnáváme-li objem neztuhlého lepidla se zcela ztuhlým, může se v případě epoxidových lepidel s plnivy lišit objemové smrštění u některých polyesterových systémů o 2 až 20 %. Smršťování nepříznivě působí na dobrou přilnavost lepidla. Zmenšuje kontakt mezi lepidlem samotným a podkladem, který je důležitý pro vytvoření dostatečné mechanické vazby mezi lepidlem a povrchem podkladu. Proto je důležité dodržet doporučený maximální rozdíl mezi průměrem vrtaného otvoru a průměrem použitého kotveného prvku. Za každých okolností je třeba dosáhnout co nejmenšího rozdílu v průměrech otvoru v podkladu a kotveného prvku. Průměry vrtaných otvorů se mohou lišit od průměrů tyče o 1,0 až 2,0 mm, aniž by to mělo výrazný vliv na výslednou nosnost kotvicího systému. Některé typy kotvicích lepidel, například lepidla na bázi epoxidových pryskyřic, umožňují díky minimální míře smršťování svého objemu zakotvit prvky i do otvorů s větším průměrem. 

Aby ocelová kotva dosáhla plné nosnosti, musí být osazena podle doporučení výrobce o kotevní hloubce, čímž se zároveň předejde porušení betonu. U každého produktu je nutné vycházet z přesně stanovených hodnot minimální hloubky kotvení a také z tabulek nebo výpočtů určujících nosnost zakotvené tyče pro konkrétní použité hloubky otvorů. Rozestupy kotev by měly umožňovat osazení dostatečného množství kotev tak, aby se dalo přenést požadované zatížení mezi spojovanými konstrukcemi a zároveň aby nevzniklo nadměrné napětí v betonu mezi jednotlivými kotvami. Hodnota minimálního rozestupu a správné rozmístění kotev také pomáhají předcházet poškození betonu během samotného vrtání otvorů. 

Doba zpracování se může značně lišit: uvádí se v rozmezí od 2 minut až do 8 hodin, a to v závislosti na typu chemického kotvicího lepidla. Všeobecně platí, že čím delší je doba zpracování lepidla, tím delší je i doba jeho úplného zatuhnutí. Automatické míchací a dávkovací systémy, které v současnosti u kotvicích lepidel existují, však podstatně ulehčují jejich zpracování i aplikaci. Dobu zpracování výrazně ovlivňuje teplota balení lepidla, teplota okolí a také teplota podkladu, do něhož se kotví. Vyšší teploty dobu zpracování zkracují, nízké teploty ji naopak prodlužují. Při reakci po promíchání dvousložkového kotvicího lepidla vzniká teplo – polymerizace je exotermická. Nanesením lepidla do otvoru v podkladě ihned po zamíchání složek se doba zpracování prodlouží. Většina vzniklého tepla se totiž rozptýlí v podkladu, aniž by se dále zvyšovala teplota lepidla. 

Běžným problémem při aplikaci je křížení kotvy s výztuží v betonu. V současnosti existuje několik způsobů na určení přítomnosti výztuže, díky nimž se dá takovému problému předejít. Někdy se však přítomnost výztuže snadno zjistí při vrtání otvoru. Pokud je to možné, mělo by se kotvení přesunout na nové místo, kde se nebude křížit s výztuží.

Pro bezchybné fungování zakotveného prvku a jeho maximální nosnost má výrazný vliv očištění vyvrtaného otvoru před kotvením chemickou maltou. V důsledku špatného a nedostatečného očištění otvoru ještě před kotvením se nosnost může snížit přibližně o 20 %, v některých případech až o 50 %. Snížení je závislé částečně na typu použitého kotvicího lepidla, ale i na dalších prvcích systému. Stručně řečeno, „jedním vyfouknutím“ se ze stěn vrtaného otvoru všechny nečistoty neodstraní. Ve vlhkém betonu je čištění otvorů zvlášť důležité, protože uvolněné částečky se rychle lepí na stěny otvoru. 

Chemická odolnost lepidel je většinou dobrá; ze zmiňovaných lepicích hmot jsou v tomto směru nejodolnější epoxidové kotvicí systémy. Odolnost používaných, už osazených chemických kotvicích systémů proti vodě závisí na míře vystavení lepidla působení vody, ať už přes podklad, nebo přes horní okraj lepeného spoje. Jinak jsou lepidla používaná na chemické kotvení většinou dobře odolná proti působení vody.