Дюбели и дюбель-гвозди представляют собой крепежные изделия, используемые при монтажных работах в строительной и ремонтной отрасли, а также в бытовой сфере. За счет простоты монтажа и прочности изделий дюбели заслужили широкое применение для разнообразных целей.
По материалу изготовления пластиковые дюбели бывают полипропиленовые, нейлоновые и металлические. Дюбель-гвозди — нейлоновые и полипропиленовые, сами гвозди — стальные и полипропиленовые. В зависимости от материала дюбели различаются не только своими характеристиками в плане общей стойкости и прочности, но еще и применением при различной температуре. Различные материалы исполнения таких крепежных изделий позволяют выбрать подходящий дюбель или дюбель-гвоздь для определенных условий работ и погодных условий.
Дюбель – вспомогательное крепежное изделие, которое обеспечивает фиксацию основного крепежного элемента (шурупа) в несущем основании. Применение дюбеля облегчает монтаж, повышает прочность и надежность соединения, и предотвращает разрушение материала основания под действием нагрузок на соединение.
Можно выделить три типа дюбелей, отличающихся типом фиксации в основании:
Дюбеля первого типа фиксируются в материале основания за счет действия сил трения. В таком дюбеле предусмотрена распорная часть, которая при вворачивании шурупа расширяется (расклинивается), упирается в стенки канала, и анкеруется. Ранее в роли распорных дюбелей выступали обычные деревянные шканты, сегодня они изготавливаются из пластика (обычно нейлон, полипропилен и полиэтилен различных марок). Распорные дюбеля наилучшим образом противостоят нагрузкам, работающим на срез, поэтому чаще всего используются для монтажа на вертикальных поверхностях (стенах). Для монтажа подвесных конструкций на горизонтальных поверхностях (потолках, консолях) они не применяются, так как плохо противостоят выдергиванию.
Дюбеля второго типа фиксируются за счет создания упорного сопротивления за пределами или внутри материала основания. В таких крепежных изделиях конструктивно предусмотрена возможность изменения формы при монтаже – расширение, завязывание в узел, раскрытие упоров и т.д. За счет этого происходит анкеровка («якорение») дюбеля, и он не может быть выдавлен. Анкерные дюбеля хорошо работают как на срез, так и на выдавливание, поэтому они подходят для монтажа на вертикальные и горизонтальные поверхности, в том числе и для подвешивания разнообразных изделий на потолок.
Анкерные дюбеля делятся на две группы:
Дюбеля третьего типа имеют такую конструкцию, которая позволяет использовать их и как распорные, и как анкерные – все зависит от материала основания. При установке в полнотелые материалы дюбель работает, как распорный, фиксируясь за счет сил трения. При установке в пустотелые материалы распорная часть дюбеля деформируется (обычно завязывается в узел), за счет чего анкеруется.
Также существует и еще один тип крепежных соединений – клеевые или химические анкеры. Данные изделия фиксируются в материале с помощью смолы или специальных растворов.
Необходимо сделать замечание о том, что такое дюбель и анкер:
Пластиковые дюбеля производятся из трех основных полимерных материалов:
Каждый из этих материалов имеет свои особенности, преимущества и сферы применения, основные данные сведены в таблице:
Механические свойства
Отношение к влажности/воде
Химические свойства
Температурные свойства
Полиэтилен
Прочный, имеет высокую вязкость (неломкий), подвержен старению, имеет склонность к растрескиванию
Имеет низкую гигроскопичность, устойчив к воде
Хорошо противостоит действию кислот, щелочей, спиртов, масел, бензина.
Плохо противостоит ароматическим углеводородам и хлоро-углеводородам
Хорошо выдерживает перепады температур, устойчив к низким температурам до -40°С
Полипропилен
Прочный, твердый, неломкий, подвержен старению и растрескиванию
Имеет низкую гигроскопичность
Хорошо противостоит кислотам, щелочам, бензину, солевым растворам, спиртам.
Плохо противостоит хлоро-углеводородам.
Хорошо выдерживает перепады температур, нормально работает при температурах до +80 °С, однако имеет малую морозоустойчивость
Нейлон
Твердый, ударопрочный, обладает отличными антифрикционными качествами, износоустойчивый
При собственной влажности 2 – 3% - вязкий, при низкой влажности - ломкий
Гигроскопичен (способен впитать до 5% воды от собственного веса), тонет в воде
Устойчив к большинству кислот, щелочей, спиртов и т.д. Однако плохо противостоит соляной и серной кислотам, озону и перекиси водорода
Устойчив к высоким и низким температурам, хорошо противостоит перепадам температур
Исходя из этого можно дать несколько рекомендаций по использованию дюбелей из разных материалов. Дюбеля из ПЭ и ПП лучше всего подходят для внутренних работ, причем их можно использовать в помещениях с высокой влажностью, в агрессивных средах (например – на производственных площадках пищевых, химических и иных предприятий) и т.д. Однако следует учитывать, что со временем они теряют свою эластичность и могут растрескиваться, поэтому не подходят для ответственных высоконагруженных соединений.
Дюбеля из нейлона более устойчивы к перепадам температур, поэтому они хорошо подходят для наружных работ. Однако здесь следует учитывать высокую гигроскопичность этого материала – при высокой влажности дюбель увеличивается в объеме, что может привести к ошибке при монтаже. Поэтому работы по установке данных дюбелей следует проводить при низкой влажности воздуха, избегать работ в дождь, во время весеннего таяния снега и т.д.
В целом, сегодня в большинстве случаев имеет смысл отдавать предпочтение нейлоновым дюбелям, однако следует учитывать их более высокую стоимость и зависимость результата от влажности воздуха.
Металлические анкеры имеют одно большое преимущество: они способны нормально работать под значительно более высокими нагрузками, чем пластиковые (как минимум, в 2 – 3 раза, здесь на первый план зачастую выходит не прочность анкера, а прочность материала основания). Однако анкеры более сложны в производстве и дороги, а главное – сложны в монтаже. Поэтому они сегодня находят меньшее применение, чем пластиковые дюбеля.
К преимуществам металлических анкеров можно отнести:
Однако анкеры имеют и ряд недостатков:
В настоящее время металлические анкеры используются, в основном, для наиболее ответственных высоконагруженных соединений, подвешивания различных изделий на горизонтальные основания и т.д.
Для успешного решения задачи по монтажу конкретного изделия необходимо грамотно подобрать дюбель и шуруп под него. Выбор дюбеля осуществляется с учетом трех условий:
Исходя из материала основания можно выбрать несколько типов дюбелей:
Исходя из особенностей монтируемого изделия подбор дюбелей более разнообразен, здесь же выделим только наиболее характерные случаи:
Для успешного монтажа критическое значение имеет правильный выбор параметров дюбеля и шурупа под него. Здесь действует простое правило: чем больше дюбель, тем большую нагрузку он способен выдержать. Обычно максимальная нагрузка указывается производителем дюбеля.
Диаметр шурупа подбирается по рекомендациям производителя дюбеля. Подбор шурупа под дюбель выполняется исходя из простой формулы:
Где Lш – теоретическая длина шурупа, d – длина заостренной части шурупа (обычно принимается равной диаметру шурупа), Lд – длина дюбеля, А – толщина монтируемой детали.
Обычно полученная теоретическая длина шурупа отличается от значений стандартного ряда длин, поэтому следует выбирать шуруп с округлением длины в большую сторону. Исходя из этого рассчитывается и глубина сверления – она должна быть равной или большей фактической длине шурупа с вычетом ширины монтируемого изделия.
Для сохранения прочностных характеристик и целостности материала основания при использовании распорных дюбелей или анкерных дюбелей с внутренним упором следует соблюдать определенные интервалы между дюбелями, а также между дюбелем и кромкой основания. Расчет проводится исходя из следующих параметров:
Рекомендуемые соотношения параметров для разных материалов приведены в таблице:
Материал основания
c
S
d
Бетон
Кирпич
Газобетон
Однако достижение необходимых прочностных характеристик соединения возможно только при грамотном выполнении монтажа.
Монтаж пластиковых дюбелей: этапы работ и особенности
Для успешного монтажа дюбеля необходимо подготовить отверстие с учетом особенностей как самого дюбеля, так и материала основания.
При сверлении отверстия необходимо учитывать особенности основания и выбирать тот режим, который позволит достичь необходимой точности отверстия. Здесь возможны два случая:
При безударном сверлении следует выбирать сверло того же диаметра, что и дюбель – это обеспечивает плотный монтаж и правильность установки. Однако при сверлении прочных материалов перфоратором следует использовать специальные сверла, имеющие диаметр на 0,1 – 0,3 мм больше номинального. Дело в том, что из-за особенностей режима сверления в бетонах диаметр отверстия несколько уменьшается, что компенсируется специальным сверлом. Поэтому перед началом работ следует решить вопрос о подборе сверла под дюбель – это предотвратит ошибку и снизит затраты.
После сверления отверстие необходимо очистить от буровой муки и иных загрязнений. Если этого не сделать, оставшиеся в канале частицы будут замещать силу трения скольжения на силу трения качения. То есть, дюбель будет катиться по частицам, а это резко снижает прочность соединения и приводит к ускоренному выдавливанию дюбеля из отверстия. При монтаже пластиковых дюбелей в большинстве случаев достаточно продуть отверстие сжатым воздухом, хотя сегодня все чаще используются специальные насосы.
Установку дюбелей следует выполнять так, как рекомендует производитель. Здесь следует учитывать, что пластиковые дюбеля эластичны и плохо противостоят ударным нагрузкам (могут сломаться, смяться), поэтому их забивку в отверстие следует производить аккуратно, возможно с использованием киянки. Далее выполняется вворачивание шурупа отверткой или шуруповертом.
Особое внимание необходимо уделять монтажу двухраспорных дюбелей, так как для них критическое значение имеет ориентация в отверстии: распорные лепестки должны быть ориентированы по направлению нагрузки (то есть, вертикально). В противном случае дюбель деформируется, вследствие чего падает распорное давление и прочность всего крепления.