Použití chemických kotev ve stavebnictví

Jedním z nejčastějších požadavků ve stavebnictví je připevnění dvou rozdílných materiálů k sobě s nárokem na vysokou pevnost. Jako kotevní prvek přitom může být použita celá řada materiálů a produktů. Jednou z možností je také použití chemické kotvy.

Již od středověku se jako kotevních prvků využívalo kovaných železných prvků, které se standardním stavebním způsobem připevňovaly do nosných konstrukcí (zdivo, stropy, podlahy). Dokladem toho jsou dodnes funkční brány, vrata či okenice u historických domů, zámků či hradů. Dalším krokem v historii kotvení bylo používání ocelových a železných kotev (hmoždin), které se začaly používat s využitím rozpěrných sil v kotveném materiálu. Ocelové kotevní prvky se používají i v současnosti a určitě tomu tak bude i nadále.

Zároveň se s nástupem plastů začaly využívat plastové hmoždinky v kombinaci s různými ocelovými prvky (vruty, šrouby, hřeby). Každý z těchto způsobů kotvení je vhodný pro určité typy podkladových materiálů, v závislosti na pevnostních požadavcích. Můžeme tvrdit, že pro každý specifický typ materiálu existuje nějaká vhodná hmoždinka.

Proč tedy používat chemické kotvy
Jednoznačnou výhodou chemických kotev je univerzálnost jejich použití pro většinu materiálů a kotvení bez rozpěrných sil v podkladním materiálu – kotvení vysoce pevnostním lepením.

Chemická kotva (chemická malta, kotevní malta a podobně) je speciální dvousložková malta obsahující pryskyřice nebo hybridní směsi. Složení je většinou následující: pryskyřice, aditivum, plnivo, pigment a reaktivní složka. Jelikož se jedná o několik složek chemické hmoty, je třeba tyto složky řádně promíchat, aby došlo k chemické reakci. Právě požadavek správného promíchání je podmínkou pro konečnou kvalitu vytvrzené směsi. Lze tedy říci, že jednotlivé složky nemají požadované pevnostní a technické parametry, dokud se nepromísí všechny složky a nenastartuje se chemická reakce, která iniciuje vytvrzení.

Vlastnosti chemických kotev
Chemické kotvy lze použít do většiny stavebních materiálů, jako je například cihla, beton, přírodní kámen a podobně. Mají výborné pevnostní parametry – v přepočtu na pevnost v tahu na průměr kotveného svorníku se jedná o vysoce pevnostní spoje. Použití chemických kotev je omezeno požadavkem na pevnost a velikost svorníku. Kotvy jsou vysoce odolné vůči chemikáliím a zároveň tvoří vodotěsný spoj mezi svorníkem a kotveným materiálem. Tím, že jsou vysoce odolné vůči vibracím a proti korozi, jsou často využívány pro kotvení průmyslových prvků a stavebních konstrukcí, ohrožených tímto typem namáhání. Jako nevýhoda se může jevit čas potřebný pro vytvrzení, který se v závislosti na teplotě podkladu, teplotě okolí a vzdušné vlhkosti pohybuje mezi deseti minutami a několikahodinovým zráním (v případě mrazu a vlhkého podkladu).

Obr. 1: Zjednodušené zobrazení vývoje aplikace chemických kotev

Nejpoužívanější systémy
V současnosti jsou nejpoužívanější systémy chemických kotev na následujících chemických bázích:

• polyester (obsahující styren i bez styrenu) – většinou vhodný pro interiéry a spoje, které nejsou vystaveny trvalé vlhkosti,
• vinylester (obsahující styren i bez styrenu) – pro interiéry i exteriéry,
• epoxyakrylát (obsahující styren i bez styrenu) – pozměněná verze pro interiéry i exteriéry,
• epoxid – vysoce pevné malty s vysokou stabilitou a odolností vůči chemii a vibracím,
• speciální hybridní malty – specifické produkty pro specifická použití.

Používání chemických malt ve spojitosti s ocelovým svorníkem umožňuje univerzální využití v praxi. U chemického kotvení platí trochu jiné rozdělení podkladových materiálů.

Zatímco pro mechanické kotvy je nutná specifikace podkladního materiálu pro určení konkrétního typu hmoždinky (pálená cihla, čerstvý beton, plynosilikát a podobně), pro chemické kotvy platí rozdělení na plný a děrovaný materiál. Takže u chemické kotvy se vlastně řeší spíše technologický postup pro aplikaci.
U děrovaných materiálů je nutné použít vrtaný otvor o větším průměru a následně použít kotvicí sítko nebo speciální plastovou hmoždinu pro správné rozložení materiálu v otvoru. U plného materiálu se sítko či hmoždina nepoužívá a kotva se aplikuje přímo do vrtaného otvoru. Do plných materiálů se vrtá s příklepem, do dutých bez příklepu. Otvor se musí před aplikací řádně vyčistit (podle možností kartáčem, pumpičkou, kompresorem, tlakovou vodou a podobně). Kotva se aplikuje do otvoru směrem ode dna nahoru.

Co se týká rozpěrných sil v podkladovém materiálu, i tam je jednoznačnou výhodou použití chemické kotvy. I mechanické kotvy mohou kotvit s řízenou rozpěrnou silou (kořenové kotvy s možností natočení kořene), ale tyto typy jsou na trhu specialitou. Chemickou kotvu je možné aplikovat v blízkosti okraje podkladového materiálu (v řádu centimetrů) a v poměrně malém kotevním rastru (vzdálenost kotev mezi sebou); v tom případě nehrozí, že podkladový materiál popraská. V praxi to znamená, že například s kvalitní vinylesterovou kotvou je možné kotvit do cihel, kamene, betonu o různé pevnosti, do děrovaných tvárnic i plynosilikátu. Nutné je rozhodovat se pouze o velikosti kotveného svorníku, aby bylo dosaženo požadované
pevnosti (tab.).

Tab.: Srovnávací tabulka možností použití kotevních prvků

x – vhodný, o – omezeně, n – nevhodný

Vývoj aplikace
Chemické kotvy se zpočátku dodávaly jako dvě oddělené složky, které se musely míchat v přesném poměru. Později se dvě složky vkládaly do ampulí a řešilo se pouze promíchání. Podmínkou správného promíchání ampulí byla aplikace svorníku do otvoru ampulí a míchání pomalým krouživým pohybem. Díky nemožnosti zajistit správný technologický postup v praxi (špatná informovanost a nechuť číst si návody) docházelo k častým reklamacím na špatnou pevnost kotveného spoje z důvodu špatného promíchání.

V současnosti se chemické kotvy vyskytují nejčastěji ve formě plastových kartuší, kde je řádné promíchání dvou složek zaručeno použitím statického směšovače při každé aplikaci. Směšovač uvnitř obsahuje plastovou spirálu o určitém počtu závitů, která toto správné smíchání zaručuje. Vývoj aplikace je znázorněn na obr. 1.

Rozdíly v aplikaci
Rozdíly v systému aplikace jsou dány druhem obalu kotvy. Nejčastěji používané, jak již bylo uvedeno výše, jsou chemické kotvy balené v kartuších. Kartuše se liší jak objemem (150, 300, 380, 900 ml), tak druhem obalu. Druh obalu nám určuje, jakou pistolí můžeme kotvu aplikovat (souběžné kartuše, standardní kartuše s vnitřní folií, systém standardní kartuše s dvěma vnitřními tubusy) (obr. 2, 3).

Příklady použití v praxi
Použití chemických kotev je široké. Uplatňují se například při:

• kotvení nosných ocelových konstrukcí,
• kotvení konstrukcí u dřevostaveb,
• kotvení nábytku nebo stavebně-truhlářských výrobků,
• kotvení schodišťových konstrukcí a zábradlí (obr. 4),
• zavěšování různých nosných prvků,
• kotvení u střešních konstrukcí:
  • kotvení pozednic do betonových věnců,
  • kotvení vazebních vzpěr;
• kotvení zahradních pergol, altánů a podobně (obr. 5),
• kotvení zimních zahrad,
• kotvení ozdobných prvků (obr. 6).

Závěrem lze říci, že v řadě oblastí ve stavebnictví se aplikace chemických kotev stává jednodušší, levnější a výkonnější variantou, než je používání mechanických kotev či plastových hmoždinek.

Jaroslav Pokluda
Foto: archiv firmy

Autor pracuje jako projektový manažer firmy Henkel ČR.

Článek byl uveřejněn v časopisu Realizace staveb.