Оборудование скалолазных маршрутов

Эта на первый взгляд простая тематика содержит в себе много тонкостей, соблюдение которых влияет на качество, удобство и безопасность анкеровки.
В постсоветском интернете статьи на эту тему отсутствуют почти полностью. Единственное исключение - замечательная статья Сергея Ковалева. Немногим более богаты и зарубежные web-ресурсы. Однако немного покопавшись, мне удалось найти объемный материал, затрагивающий процесс анкеровки маршрутов во всех его тонкостях.
Перевод этого ресурса я и хочу предложить читателю.

Не являясь профессиональным переводчиком, я не могу пообещать 100% точность перевода, и возможны некоторые неточности и непонятности. Особо любопытствующие могут ознакомиться с оригиналом статьи: www.bolt-products.com/Glue-inBoltDesign.htm

Содержание

Часть 1 - Страховка
Часть 2 - Бурение
Часть 3 - Установка анкеров
Часть 4 - Страхуемся колышками
Часть 5 - Клеевые анкеры
Часть 6 - Клей
Часть 7 - Устанавливаем болты
Часть 8 - Долговечность




Часть 1 - Страховка



Количество дополнительного снаряжения, которое понадобится вам при пробивке маршрутов, зависит от масштабов и стиля работы. Пробивка короткого проекта с легким доступом на вершину скалы разительно отличается от пробивки «снизу вверх» длинных, нависающих или многоверевочных маршрутов.
У каждого свои собственные методы, но рекомендации в этой статье отражают мои личные предпочтения, а также методы работы многих других подготовщиков, которых я знаю, и могут стать необходимой основой для работы.

Итак, надеваем на себя самые старые шмотки и – поехали!

Страховка
Обычно (в идеале) вы пробиваете маршрут, имея доступ на вершину скалы, то есть вам нужны точки для верхней страховки. Если вам повезет, то найдется много мест, где можно обеспечить страховку: трещины, дырки, деревья и т.п. Я не люблю полагаться только на закладные элементы, поскольку никто не может дать гарантии, как они себя поведут в процессе работы при рывках и перемещениях веревки. Я стараюсь установить как минимум одну надежную точку (песочные часы или шлямбур), даже если придется самому ее высверливать.

Если возможности для натуральной страховки отсутствуют, я просверливаю глубокие (400 мм) отверстия 12 мм в диаметре (Прим. перев.: по видимому, речь идет о так называемой «проушине Абалакова»). Часто можно найти естественные углубления в рельефе, которые надо лишь немного досверлить и получить требуемую точку страховки, аналогичную «песочным часам». В противном случае можно просверлить сквозное отверстие через угол на достаточном расстоянии от края (достаточно 15 сантиметров). Проверьте рельеф на наличие трещин, раковин и капилляров, которые могут снизить прочность породы в этом месте. Скруглите острые кромки отверстий. Продеть через получившееся отверстие можно как стропу dyneema, так и кусок веревки, что предпочтительней, поскольку веревка медленней изнашивается и ее не так жалко.

Однако способ, рассмотренный выше, может быть очень ресурсоемким, значительно быстрее и эффективней поставить пару шлямбуров. Я использую дешевые стальные болты (диаметр 8 мм достаточен), сверлю под них более глубокие отверстия, а после использования снимаю уши и забиваю болт в скалу. Если вы хотите пробить на этой скале несколько маршрутов, не поленитесь и сразу забейте несколько анкеров примерно в пяти метрах друг от друга. В дальнейшем это сохранит вам много времени и нервов.

Конечно, на вершине не всех скал можно найти деревья или даже отдельно лежащие камни для страховки. Здесь вам могут понадобиться колышки, которые непосвященным могут показаться ненадежными. Ниже будут представлены тесты таких колышков, которые покажут, что именно и как лучше использовать для организации такой страховки.

Страховочная станция
Используйте для станции веревку! 15 метров статической веревки значительно облегчит вашу жизнь. Пробивая скалы за границей, чтобы сэкономить на багаже, мы обычно покупаем в местном магазине снаряжения 10-миллиметровую полиэстеровую веревку, которую потом бросаем. Нейлоновую лучше не брать, потому что она больше тянется. Ввяжите оба ее конца в свои страховочные точки, после чего завяжите «восьмерки» по обоим краям, куда вщелкните рабочую веревку.





Поскольку веревка (рабочая или станционная) быстро истирается, контактируя с острым краем скалы, ее следует защитить. В зависимости от ситуации, я пользуюсь двумя способами:

1. Протектор для веревки (rope protector) – продается в готовом виде в магазинах, однако недешев, и мы вместо него пользуемся обрезком пластиковой трубы. Так значительно прочнее и дешевле (если совсем не бесплатно). Возьмите 1-1,5 метра трубы и расплющите один из концов молотком, чтобы труба зажимала веревку и не скользила по ней свободно.

2. На веревке до и после места соприкосновения с режущей кромкой скалы можно завязать «восьмерки» и вщелкнуть в них оттяжку, которая и возьмет на себя основную нагрузку. В Греции, где я пробил немало маршрутов, большинство скал имели острые верхние кромки, и вместо такой оттяжки я использовал отрезки стального кабеля с петлями на концах. Единственная сложность такого способа – это вытягивание веревки под нагрузкой и смещение навязанной защиты ниже кромки. В этом отношении обычный протектор для веревки удобней, поскольку его можно свободно передвигать.

Рабочая веревка
Обычно я довольствуюсь старой, но все еще работоспособной веревкой для лазания. Если в результате срыва или потертости оплетки вы все равно больше не используете ее по назначению, то это небольшая потеря. Однако если возможно, используйте 10,5 или 11-миллиметровую статическую веревку. Она тяжелее, но удобней для работы, по ней значительно легче жумарить и изнашивается она меньше.

Страховочная обвязка
В большинстве случаев вам отлично послужит и ваша обычная спортивная обвязка, но при пробивке длинных нависающих маршрутов, где весь вес приходится на ножные петли, вы скоро почувствуете, как немеют ваши ноги. Это может принести ущерб здоровью, но избежать таких последствий можно, время от времени вставая в лесенку или петлю для ноги. Для серьезных проектов нужна специализированная страховочная обвязка наподобие Petzl Navaho с ее широкими петлями для ног, износоустойчивостью и металлическими кольцами для встегивания в веревку. Один раз попробовав, вы уже не сможете от нее отказаться!

Спуск и подъем
Вы будете делать это постоянно, при этом таская на себе большую часть своего снаряжения. Поэтому вам нужна простая и надежная методика передвижения по веревке. Большинство знакомых ребят, да и я сам пользуемся жумаром Petzl Ascension с петлей для ноги, который пристегивается к веревке над спусковым устройством Petzl Gri-Gri. C Gri-Gri нужно попрактиковаться некоторое время, но это сочетание позволяет вам макисмально быстро переходить от подъема к спуску и наоборот. Для ножной петли вместо жумара можно использовать shunt или подобное устройство, но его труднее отстегивать и пристегивать к веревке. Жумар должен быть пристрахован к вашей обвязке длиной петлей.

Промежуточные точки
Если пробиваемые вами маршруты прямые и не сильно нависающие, нужно установить несколько промежуточных точек страховки в скале, чтобы притягиваться и встегиваться во время сверления. Достаточно обычного набора закладок, пары френдов и петель для песочных часов. Ну и конечно скай-хуки! Они идеальны для удерживания на месте и спасают ваши и без того раздолбанные пальчики :-)

Пробивка снизу вверх
Некоторые скалолазы делают так по причине этических убеждений, другие – потому что интересуемая скала слишком высока, отвесна и не имеет проходов на вершину. Какой бы ни была причина, этого метода по возможности лучше избегать как очень сложного и ресурсоемкого. Это как скальное восхождение – с кучей железа, своими точками страховки и установкой шлямбуров по ходу движения.

Если возможно, пролезьте маршрут как обычный тред, а затем организуйте верхнюю страховку и сделайте перила для работы. Лазание с перфоратором и кучей дополнительного железа – не очень приятное занятие, особенно если маршрут не из легких. Я вылез он-сайтом множество маршрутов длиной свыше 100 метров, при этом я лидировал и пробивал одновременно, и, скажу вам, это чертовски сложно – лезть с отягощением в 10-15 лишних килограмм, притягиваясь к скале во время сверления. Другая проблема – вы ставите анкер не там, где нужно, а там где удобно в вашей ситуации, поэтому часто приходится дорабатывать такие маршруты.

Есть еще один способ облегчить себе жизнь при пробивке снизу-вверх. Подвесьте перфоратор, шлямбура и прочее на «фифу» с длинной петлей. Оставляйте все это на предыдущем установленном шлямбуре и при необходимости вытягивайте к себе за петлю. Перфоратор будет биться о скалу, поэтому придумайте ему защитный кожух из пластиковой канистры.

Если на маршруте вас страхует партнер, то через несколько утомительных часов неплохо бы его сменить. Я забиваю шлямбур у основания скалы, либо высверливаю проушину в скале, привязываю нижний конец веревки (не статики) и страхую сам себя через Gri-Gri, как это делают на соло-восхождениях. Не используемая веревка при этом упакована в рюкзак.

При движении по скале возможно применение любых средств страховки. В том числе приходится использовать дырочные скай-хуки, спиты, съемные шлямбура и другие приспособления.


Часть 2 - Бурение







Обычный выбор между пробивкой вручную и использованием аккумуляторного, электрического или бензинового перфоратора зависит от количества отверстий, которые необходимо сделать.

Ручные пробойники
Обычно они представляют из себя бур с ручкой, покрытой резиной. Вы бьете по нему молотком, проворачивая бур рукой. Процесс медленный и трудоемкий, но если вам нужно сделать одно-два отверстия, или вы не можете таскать тяжелую технику, другого варианта у вас нет. Более того, в некоторых местах использование других способов запрещено.

Аккумуляторные перфораторы
Сегодня это самые популярные устройства для пробивки маршрутов. С помощью них установлено более 90% шлямбуров. На рынке представлено огромное разнообразие моделей, однако перед тем, как купить дешевенькую дрель в местном магазине «Сделай Сам», прочтите следующие рекомендации.

Способ сверления
Ротационный, ударный или ротационно-ударный? При использовании алмазного сверла ротационный режим неэффективен при использовании в скале. Поэтому пользоваться надо ударно-ротационным способом. Обычно ударные дрели придают буру возвратно-поступательные вибрации при помощи системы кулачков.
Это шумно и энергоемко, но сравнительно дешево, поэтому если объемы работы невелики, это хороший выбор. Лучшим выбором для серьезных масштабных проектов является полноценный перфоратор, использующий систему Bosch SDS+, в которой ударное движение придается буру специальным механизмом со скользящим грузом.
Одним из лучших показателей качества и эффективности перфоратора является сила удара, измеряемая в Джоулях. Но это скорее мера того, как быстро будет просверлено отверстие, а не сколько отверстий вы сможете сделать на одном аккумуляторе.

Тип Аккумулятора
За некоторым исключением такие перфораторы работают на 24 или 36-вольтовых аккумуляторах, в целом схожих по параметрам, однако с некоторой разницей в том, что перфораторы на 36-вольтовых аккумуляторах работают немого быстрее.

Аккумуляторы бывают NiCad, NiMH или Li-ion, при этом у каждого типа есть свои преимущества и недостатки. В Европе в настоящий момент использование кадмия строжайше запрещено, и NiCad батареи встречаются все реже и реже, хотя и обеспечивают лучшее время работы. Li-ion аккумуляторы имеют меньший вес при той же мощности, но нарекания вызывает их долговечность. NiMH аккумуляторы находятся где-то посередине (именно такие штуки стоят в Toyota Prius :)

Большинство производителей предлагают несколько моделей, различающихся по емкости (измеряется в ампер-часах - Ah) – обычно вы можете выбрать между 3Ah-кирпичом и 1,6Ah аккумулятором меньшего размера.

Сетевые перфораторы
Если вам настолько повезло, что под скалой есть электрическая розетка, либо есть желание потаскать генератор, то можно воспользоваться сетевым перфоратором с силой удара 7-9 Джоулей. С ним вы буквально вгрызетесь в скалу. Каждая компания выпускает множество моделей со своими плюсами и эффективностью сверления. Я бы посоветовал купить или взять напрокат Hilti. Такие перфораторы, как и описанные ниже бензиновые перфораторы скорее подходят большим клубам и группам, которые хотят пробить огромное количество маршрутов и при этом имеют много рабочей силы, чтобы все это таскать с собой.

Бензиновые перфораторы
В те дни, когда аккумуляторные перфораторы были медленны и неэффективны, популярностью пользовались бензиновые устройства. При том, что такие перфораторы достаточно эффективны для пробивки большого количества шлямбуров, они очень громоздки, шумны, тяжелы и требуют обслуживания.
Лучший из тех, что я знаю, по все видимости, Pionjär, а также его китайский вариант, другой стоящий перфоратор - Cobra Combi от компании Atlas Copco – 24-килограммовый, 60-Джоулевый гигант стоимостью 6000 евро. На скалах вы такие не часто встретите!

Использование
Смазка – желобки в хвостовиках буров SDS должны быть чистыми и регулярно смазываться, так ваш перфоратор прослужит дольше и будет сверлить эффективней.
Хранение – Если вы долго не используете перфоратор, аккумулятор может потерять до 50% своей емкости. После нескольких циклов разрядки-зарядки он снова придет в норму. Вопреки обещаниям производителей это происходит как с моими старыми NiCad батареями, так и новыми Li-ion.

Зарядка – Если зарядное устройство утверждает, что батарея заряжена, выньте ее на несколько минут, чтобы она остыла, и поставьте на зарядку снова – в случае с моими аккумуляторами Bosch это дает дополнительные 7%, что чаще всего означает дополнительное просверленное отверстие. Заряжайте аккумулятор в тени, поскольку под прямыми солнечными лучами температурный сенсор может остановить зарядку.

Зарядные устройства часто не работают с переносными генераторами, поскольку те выдают ток с отличающимися частотными характеристиками. При этом индикатор показывает зарядку, но в реальности процесс не двигается. Поэтому перед покупкой генератора лучше проверить работоспособность вашего зарядника при работе с ним.

Самый часто задаваемый вопрос после «Сколько это стоит?» звучит: «Как много дырок можно просверлить на одной зарядке?». Мой старый побитый Bosch делает от 13 до 17 отверстий в известняке средней плотности (12 мм диаметр, 80 мм глубина), а Makita нового поколения сверлит от 17 до 20 отверстий. Точнее сказать сложно, поскольку все зависит от породы.

Рекомендуемые аккумуляторные перфораторы
Мой обзор рынка немного Евроцентричный. Конечно, в США много производителей, но я не имею опыта работы с их продукцией. Цены указаны на момент написания.

Hilti – Много лет Hilti является своего рода Роллс-Ройсом среди перфораторов, он наиболее эффективно сверлит и очень удобен благодаря адаптеру-удлинителю для аккумулятора. Однако как минимум три очень активно работающих скалолаза, которых я знаю, отказались от них в пользу других производителей. Основной причиной стали ненадежные аккумуляторы и огромная цена на комплектующие. За такую цену их было бы сложно порекомендовать.

Bosch Annihalator (GBH 24 VRE) – специалисты говорят о нем как об устаревшей, но надежной, экономной и компактной модели. Я пользовался им 8 лет, и он все еще отлично работает на родном аккумуляторе. Хотя, конечно, тяжеловат по сравнению с более современными аналогами. Вес 3.8kg., сила удара 1,3 Дж, В комплекте с 3.0Ah NiCd аккумулятором стоит около €500 или с двумя 2,6 NiMH аккумуляторами - €480.

Bosch GBH 36 V Li – Новейшее поколение от Bosch с литий-ионными батареями. У меня есть такой, и он сверлит определенно быстрее, чем предыдущий экземпляр, однако он слишком новый, чтобы сказать что-нибудь определенное о его надежности. Вес – 4.3 кг, сила удара 3 Дж, В комплекте два 2Ah аккумулятора, цена – €675

Makita BHR200SJ- NiMH, 1,7Дж, 4,3kg, 3,3Ah за €600.

Makita BHR200WAE – Некоторые заменили им свой старый Hilti и очень рады этому факту. 3,8kg, 2,1 Дж, 2х2,0Ah за €510. Пожалуй, лучшее соотношение цены и качества.

DeWALT DC234KL – шаг вперед относительно предыдущих моделей. DeWALT выпускает большое количество перфораторов и другой аккумуляторной техники. 3,8kg, 2,5 Дж, 2х2,2Ah Li-ion примерно за €680.

Metabo KHA 24 – их первый 24-вольтовый перфоратор. Обещает стать неплохим конкурентом на рынке. 3,8kg, 2,5 Дж, 2х2,2Ah Li-ion примерно за €680.
Если вы только пробиваете маршруты и лишь время от времени работаете, то лучшим выбором будет Makita BHR200WAE. Если перфоратор нужен в основном для работы, то я бы посоветовал DeWALT или Metabo. Частично за распространенность, но в основном за качество.

Буры
К сожалению, я не нашел сравнительный тест для буров, и сделал совершенно ненаучный отчет на основе опроса людей, имеющих дело с бурением. В общем можно сказать, что разницы никакой нет.

Во-первых, потому, что карбидные наконечники производят всего несколько организаций, во-вторых, производство осуществляется по одним стандартам качества. Наш опыт говорит о том, что все эти заявления о нескольких ударных точках, быстром удалении продуктов сверления, на 30% большей скорости и т.п. не имеют под собой основания. Я лично испытал почти все типы буров и пришел к выводу, что между бурами нет принципиальной разницы, кроме как в цене – будь то буры от Bosch или от Hilti. Единственный совет, который я могу дать – покупать самые дешевые из буров, которые производятся, тем не менее, фирмой с некоторой репутацией и держать запас сменных буров.

Пара полезных советов: отмечайте необходимую глубину сверления на буре (краской, пластырем или насечкой). Покупайте буры как обычной длины, так и длинные (500-600 мм) – ими удобно пользоваться на нависающих маршрутах и сверлить проушины. У меня обычно есть запас буров каждого используемого мною размера на случай, если сломается наконечник или я уроню сверло.


Часть 3 - Установка анкеров



Чистка отверстий
Перед установкой шлямбура необходимо очистить отверстие от пыли. Для экспансионного (разжимного) болта достаточно продуть отверстие, однако в случае с клеевым анкером нужно тщательно прочистить отверстие, чтобы поры освободились от пыли и могли заполниться клеевым составом. Были проведены многочисленные испытания, которые показали, что недостаточная очистка отверстия от пыли снижает прочность анкера при нагрузках на вырыв до 90%.

Обычная продувка недостаточна для установки клеевых анкеров. Следует продуть, затем прочистить и снова продуть отверстие. Щетки и насосы для продувки в большом ассортименте предлагаются производителями анкерного оборудования.

Ниже представлены результаты тестов анкеров, установленных в отверстия, очищенные разными способами. Идентичные анкера посажены на полиэстеровый клей и нагружены вдоль оси.




Вверху
Отверстие было продуто насосом
Вырыв при нагрузке 1060 кг (10,4 kN)

По центру
Отверстие продуто сжатым воздухом при давлении 8 атмосфер
Вырыв при нагрузке 1560 кг (15,3 kN)

Нижний экземпляр
Отверстие продуто, прочищено и снова продуто
Вырыв при нагрузке 3540 кг (34,7 kN)

Как видно из теста, чем лучше очищено отверстие, тем лучше адгезия клея в тестовый блок и меньше клея остается на вырванном крюке (клей крошится при нагрузке и осыпается с вынутого крюка)

Молоток
Чтобы устанавливать анкера в отверстия, а также для очистки маршрута, вам понадобится молоток. Альпинистские молотки хороши, но дороги, что-то похожее весом от 600 гр. до 1 кг. можно найти в хозяйственных магазинах по самой разнообразной цене. Я пользуюсь таким же, но слегка переделанным. Если есть возможность, можно приварить толстую 6-миллиметровую пластину из нержавеющей стали на ударную поверхность молотка – после такой модификации установленные анкера не будут ржаветь в тех местах, где вы били их молотком. Это не критично, но некрасиво.
Металлические ручки у молотков хороши, если вы пробиваете в местах с жарким климатом. Деревянные рассыхаются и слетают, поэтому их на ночь придется вымачивать в воде.

Кобур для выпрессовочного пистолета
На первый взгляд странная идея, но поверьте мне, что штука эта полезная, потому как если пистолет болтается у вас на петле, то вся веревка, ваши ноги и окружающие скалы рано или поздно будут в потеках от клея. Клей капает с носика пистолета и пачкает все вокруг. Эту великолепную идею подал мне мой брат.





Возьмите пластиковую трубку диаметром 10 см и длиной 30 см. С одного конца просверлите отверстие для подвешивания, с другого прикрепите сумку (пакет) для сбора капель клея с носика. Когда пакет наполнится затвердевшим клеем, замените его на другой.

Очистка маршрута
Зависит от местности и от скалы. Большинство моих проектов я сделал в районе Med на девственных скалах, и вот что нам понадобилось:

  • Молоток
  • Экстрактор (он же «крыса», он же «вынималка для закладок»)
  • Щетка
  • Садовая пила
  • Ножницы с длинными ручками
  • Рабочие перчатки
  • Полезна кирка – ее длинный клюв и лопатка облегчают прочистку трещин от растительности
  • Также не забудьте следующее:
  • Гаечный ключ
  • Экспансионные шлямбура необходимо чем-то закручивать. Для этого вам понадобится ключ, который перекрывает гайки для 10 и 12 миллиметровых болтов (17 и 19 мм)


Подсумок для анкеров
Совершенно необходим для хранения анкеров, дополнительных буров и сменных носиков для клея. Я пользуюсь старой сумкой от моей обвязки с пришитой лямкой через плечо. Но если вы найдете старую хипанскую сумку вашего папика, то это будет просто подарок. Обратите внимание, что сумка насквозь прожигается раскаленным сверлом.



Часть 4 - страхуемся колышками



Может быть, это и странно – найти описание таких средств страховки в статье про анкеровку. Но поскольку уж так произошло, скажу, что я полагался на такую страховку лучшую часть своих 40 лет, и всегда мне было интересно, насколько надежен такой способ. Обширную информацию по применению кольев я нашел в военных источниках. Их использовали, начиная от строительства мостов, и заканчивая привязыванием лошадей. Сейчас единственное применение – закрепление бронированной техники. По слухам, такой крепеж выдерживает нагрузку в 90.000 фунтов. Колья все еще используют для целей страховки, но какие-либо точные цифры и рекомендации по этому поводу отсутствуют. В инструкциях скаутов и подобных изданиях говорится, что кольев должно быть не менее трех, их длина – от 180 см. Забивать в землю нужно на глубину 2/3.

Что можно использовать

Лучшим выбором является обычный строительный лом диаметром 1 дюйм (2,5 см). Его практически невозможно сломать и легко забивать в грунт. Такими я пользовался в районе Swanage, вы и сейчас сможете увидеть их на вершинах местных скал.

Шесты от дорожных знаков – ржавеют изнутри буквально на глазах и ужасно забиваются в грунт

Каркасная труба от строительных лесов – популярное средство, но с большим трудом забивается в землю, особенно в каменистый грунт.

Гальванизирванная водяная труба. Очень дешева или даже бесплатна, при этом чрезвычайно долговечна.

Хороши металлические уголки, но они склонны к быстрому ржавлению, и через пару лет от них останется одна труха.

Насколько это прочно?

Чтобы удовлетворить любопытство и поразвлечь своих детишек, я протестировал три различных размера стандартной водяной трубы длиной 800 мм – забитой на глубины 400 мм, 600 мм и 800 мм. Все они были вбиты под рекомендуемым углом в 15° в сторону, противоположную нагрузке и нагружены с помощью лебедки.

Тесты были повторены на ближайшей ферме (к удовольствию уток, собак и фермера) в почве, являющейся смесью песка и глины, без корней деревьев – по сути, в большом куске грязи :-)

 Крест, обозначенный «25-мм стержень», обозначает найденный мною показатель для песчаной суглинистой почвы, и поскольку тестовый стержень не изогнулся, как моя 1-дюймовая труба, я полагаю, что результат был сравнительно слабым
Крест, обозначенный «25-мм стержень», обозначает найденный мною показатель для песчаной суглинистой почвы, и поскольку тестовый стержень не изогнулся, как моя 1-дюймовая труба, я полагаю, что результат был сравнительно слабым


Первое, что я заметил – как только труба начинает изгибаться под нагрузкой, ее сопротивление повышается и доходит до максимума при угле изгиба около 20°, по видимости, возникает эффект крюка. Причину того, что 1-дюймовая труба показала себя при испытании у меня во дворе хуже, чем ожидалось, я вижу в том, что она не изогнулась под нагрузкой, а была выдернута разом.

Вот на что стали похожи тестовые трубки после того, как были забиты на всю длину и нагружены




И вот почему коров привязывают именно так!




Выводы
Кажется, что общее недоверие к 1/2-дюймовым трубам имеет под собой основания, но в идеальных условиях для спуска или верхней страховки этого может быть достаточно.

Конечно, реальная нагрузка при спуске по веревке значительно меньше, чем о ней думают. Трение о край скалы имеет здесь гораздо более серьезный эффект. Это будет темой следующих моих исследований

Дальнейшие исследования выявили интересные факты, в некоторые из которых достаточно трудно поверить.

Трубчатые якоря
Нам не важно, гнется трубка или нет, нам нужно, чтобы она выдерживала большую нагрузку, и если это условие выполняется, то жесткость не играет роли. В реальности мои исследования показали, что чем мягче колышек, тем большую нагрузку на вырыв он выдерживает. Я уже говорил об этом ранее, но постараюсь подтвердить и далее.

Водяная труба диаметром 1 дюйм, вбитая под углом 15° на глубину 800 мм. Та же почва, что и в тесте выше, но более сухая. Нагрузка на вырыв – 940 кг, трубка изогнулась на 45°

Та же трубка диаметром 1 дюйм, со стальным прутом диаметром 20 мм внутри – вырыв произошел при нагрузке 724 кг, трубка изогнулась на 20° и прорезала почву.

Заинтригованный, я вбил несколько заостренных металлических уголков длиной 1 метр, приварив на расстоянии 80 см от края металлическое кольцо, к которому прилагал тестовую нагрузку.

Первым образцом стал уголок 25 мм с толщиной металла 3 мм.

Я начал с нагрузки 380 кг




Теперь посмотрите на результат после 670 кг.




И после 850 кг (старая петля порвалась на этом этапе)




А здесь нагрузка увеличилась до 1162 (сменил петлю на более короткую)
Пиковая нагрузка, которую выдержал этот образец, составила 1320 кг.

И теперь о самом непонятном. Обычно рекомендуемый угол вбивания кольев составляет 15-20° по направлению от прилагаемой силы (хотя от источника к источнику информация рознится). Это кажется логичным, и инстинктивно я бы так и делал. Однако найденная мной информация по этому вопросу заставила меня продолжить исследования. Колышки по большей части применяются в жизни для крепления тентов, шатров и навесов, то есть существует непосредственная связь с безопасностью. Это же золотая жила! – подумал я. Наверняка существуют промышленные стандарты и данные об испытаниях. К сожалению, результаты тестов опубликованы в весьма дорогом издании, однако необходимую информацию я нашел в рекомендациях по безопасности.

Оптимальный угол приложения нагрузки составляет 45°, при увеличении угла устойчивость к нагрузкам падает.




И хотя я не был убежден, я предпринял следующий тест:
Были установлены два колышка. Один 30-миллиметровый уголок 4 мм толщиной, был установлен под углом 45° по направлению к нагрузке, другой – 45 мм уголок толщиной 5 мм, установлен под углом 15° по направлению от нагрузки. Оба – на глубину 800 мм.

Начальная нагрузка, колышек стал гнуться при нагрузке 1180 кг.
Начальная нагрузка, колышек стал гнуться при нагрузке 1180 кг.


При 1320 кг
При 1320 кг


И при 1560 кг
И при 1560 кг


При этой нагрузке сдвоенная петля на другом конце порвалась. Как мы заметили по другим тестам, внешняя часть петли прорезает внутреннюю в месте приложения нагрузки. На петлях была указана максимальная нагрузка 2000 кг.

Как видно, колышек начинает гнуться.
Как видно, колышек начинает гнуться.


Петля была заменена стальным тросом и я продолжил испытание. Вырыв колышка произошел при нагрузке 1974 кг.

В этот момент пошел дождь, и мне пришлось закончить с испытаниями.

Выводы
Очевидно, что трение между колышком и землей дает максимум устойчивости к вырыву, и здесь кроется причина того, что водопроводные трубы, имея более скользкую поверхность, показали себя хуже. Это также было замечено в тестах колышков, которые я прочитал. То есть логика говорит о том, что гнущиеся колышки, либо даже забитые под углом по направлению к прилагаемой силе, дадут лучшие показатели. Жесткие колышки режут собой землю и тем самым уменьшают площадь соприкосновения с грунтом и – следовательно – силу трения. Гнущиеся колышки сохраняют площадь соприкосновения и держат нагрузку лучше. Колышки, наклоненные вперед, вырезают собой значительно меньшее углубление и также сохраняют высокое сцепление с грунтом.

30-миллиметровый уголок имеет фронтальную поверхность в 1,2 раза большую, чем 25-миллиметровый. Казалось бы, мы можем ожидать устойчивость к нагрузке, в 1,2 раза большую, то есть 1320*1,2=1584 кг. Но в реальности 30-миллиметровый уголок выдерживает нагрузку в 1974 кг. Если посчитать всю поверхность колышка, то соотношение между 30-мм уголком и 25-мм также составит 1,2:1. По видимости, соприкосновение с грунтом имела большая часть уголка, что можно видеть по фото снизу.




Сверху – 45-миллиметровый уголок толщиной 5 мм, был нагружен до 1974 кг, но так и не был вырван. При этом изогнулся даже больше, чем уголок, показанный ниже – 30 мм х 4 мм – установленный под наклоном 45° вперед и выдержавший также 1974 кг.
Следующий колышек (уголок 25 мм х 3 мм) прорезал собой грунт и вылетел при нагрузке 1320 кг.
Однодюймовая водопроводная труба, усиленная стальным стержнем, вырвалась при 724 кг.

Тесты нагрузок при срыве
Существуют тесты, моделирующие срыв второго в связке. Однако испытания, проведенные Американской ассоциацией безопасности в альпинизме, как и многими другими организациями, недостаточно характеризуют наши условия, где крепление осуществляется за перегибом, и большую роль играет трение о кромку скалы. Я пытался воссоздать необходимые условия в своей компостной яме шестиметровой глубины. Закрепил веревку в пяти метрах от края и приступил к испытаниям. Спуск по веревке дал нагрузку 74 кг (сам я вешу больше 90 кг). Падение на 2 метра нагрузило станцию на 150 кг. Дальше я пробовать перестал, потому что боялся в итоге очередного тестового срыва сломать себе ноги. К тому же в духоте ямы я пропотел и изрядно попахивал. В следующий раз найду для этого теста более подходящие условия.

На чем остановиться скалолазу?
Наш опыт показал – что бы не произошло, вырыв такого колышка вещь маловероятная. Стандарты UIAA для верхней страховки сводятся к обеспечению нагрузки в 20 kN, однако для верхних станций на скалах это даже сверх нормы. В действительности многолетний альпинистский опыт показал, что такие станции испытывают максимум вес сорвавшегося толстячка.

По моему мнению, прочность в 250 кг будет нормальной, а 500 кг – более чем достаточно. Так, полудюймовая водопроводная труба, забитая на вершине Grandmas Groove в городке Swanage (en.wikipedia.org/wiki/Swanage), уже 40 лет отлично выполняет свою функцию после бесчисленных срывов, в том числе моих!

Что можно почитать
Вы можете найти формулы для различных типов почв, глубины установки колышков, диаметров и т.п. в удобном буклете. Однако он защищен авторскими правами, и я не смог использовать эти материалы в своей статье. В будущем я постараюсь найти соглашение с автором, пока же можно ознакомиться с упомянутой брошюрой


Часть 5 - Клеевые анкеры



Cтандарт EN-959 требует, чтобы анкер выдерживал нагрузку до 25 кН при срыве страхуемого, а также нагрузку на вырыв (вдоль оси анкера), равную 15 кН. Требования стандарта UIAA-123 составляют 25 кН и 20 кН соответственно.

Следует также заметить, что страховочные анкеры не относятся к категории Индивидуального Страховочного Снаряжения (Personal Safety Equipment), а значит не проходят независимое тестирование и не маркируются знаком качества CE.

В моем случае испытания проводились с использованием растягивающего гидравлического измерительного прибора, откалиброванного до погрешности ±10%. Все цифры даны в отношении осевой нагрузки (то есть описывают худший из возможных вариантов).

Оборудование
Использованное Немецким Альпинистским Клубом (DAV) измерительное средство разработано Мюнхенским Технологическим Университетом и представляет собой растягивающую гидравлическую систему. Свой измеритель со схожим принципом действия я собрал сам. Единственное подходящее для наших целей сертифицированное устройство, найденное мной в продаже, это продукт от Com-Ten Industries (www.com-ten.com) – отличный портативный прибор (вес 25 фунтов, или 11,34 кг), дающий нагрузку до 2700 кг. Стоимость – USD 2295.


Типичные результаты испытаний
Далее приведены результаты испытаний Немецкого Альпинистского Клуба (DAV) и мои собственные.

Raumer Expressanker M10 A2 - 8 тестов, 30kN, 36kN 15kN (разрушение каменного основания), 30kN, 36kN, 36kN 15kN, 9kN (sleeve failed to expand sufficiently)
Наш тест аналогичного по дизайну, но безымянного и дешевого изделия от греческого производителя – сталь 10mm, длина l80мм. 3 теста. Во всех случая разрушение «шпильки» изделия при нагрузке ниже 8 кН.
Наш тест болта М10 A2, длина 80 мм. 6 тестов – разрушение у проушины при нагрузке около 36 кН

Fischer Expressanker (дизайн схожий с Raumer Express), сталь, длина 75мм. 2 теста - 35kN, 12kN (разрушение камня). В одном из тестов я использовал такой же болт M16 x 150мм – разрушение произошло при 45,86 кН.

Upat Expressanker (схожий дизайн). M12. 5 тестов. 37кН (разрушение скалы), 55кН, 31кН (разрушение скалы). 50kN. 56kN.
Наш тест M12 A2 – 62 кН

Petzl Long Life (вбиваемый) 12мм A2. 7 тестов - 23kN 22kN, 15kN, 12kN, 13kN, 27kN,27kN (во всех случаях разрушение скального основания). Болты довольно короткие (47 мм), что и приводит к разрушению камня.

Salewa Bühler Bolt. 12мм. 7 тестов. В длинном варианте - 52kN, 52kN, 56kN, 48kN, 27kN (в последних двух тестах произошел разрыв крепежного карабина, во всех остальных – разрушение клея. В коротком варианте - 30kN (разрушение клея), 47kN (слом болта)

Анкер Ushba (клеевой анкер типа Buhler, поставляемый в Тайланд как решение проблемы коррозии). Материал – Титан, диаметр 10мм. 5 тестов: 9kN, 9kN, 10kN (слом у ушка), 24kN, 34kN.

Fischer Highbond threaded anchor. М12, А4, 6 тестов: 47kN (разрушение скального основания), 81kN, 72kN, 53kN (разрушение скального основания), 60kN, 73kN.

Дизайн анкера

Практически анкер состоит из двух частей: ножки (или ножек), которая вклеивается в скальную породу, и ушка.
Параметры оценки: прочность, стоимость материала, стоимость производства, простота использования, требования к отверстию, прочность камня, износоустойчивость, требования стандартов (UIAA и EN)

Ножка анкера
Чтобы понять требования к «ножке» анкера, необходимо уяснить, что нержавеющая сталь обладает крайне слабым показателем сцепления с другими поверхностями, и даже часто применяемый показатель 7 Ньютонов на кв.мм для эпоксидки достигается скрупулезной очисткой и другими ухищрениями для создания дополнительного трения. Вот уж чем не хотелось бы заниматься, вися на стене! Показатели для эпоксидки мало где можно найти, хотя, к примеру, компания 3М производит эпоксидный клей, показатель которого достигает 11,8 Ньютонов на кв.мм. Но это уже после подготовки поверхности: обезжиривания, пескоструйной обработки и протравки. (Рекомендуемый состав для травления: 47% соляной кислоты, 2% тридцатипроцентной перекиси водорода, 9% формалина и 42% воды. Состав подогревается до 65 градусов и применяется в течение 10 минут).

Что касается нас, то мы вначале чистим анкера ацетоном, а потом помещаем в посудомоечную машину на максимальной мощности!

Поскольку указанный способ обработки поверхности не подходит в наших условиях, UIAA рекомендует уделять внимание механическому сцеплению. В классическом анкере Bühler это достигается применением очень грубого сварочного шва между ножками. В более поздних моделях на ножках стали делаться насечки – достаточно удачное решение, но дорогое в производстве.

Важной характеристикой является глубина отверстия, поскольку недостаточно глубокое отверстие может стать причиной скола породы. Это также связано с процессами выветривания, которым обычно подвергается порода. Прочностные характеристики скалы меняются с глубиной. Так, известняки довольно мягкие у поверхности и часто крошатся при сверлении первых 10 мм.

Помимо достаточных прочностных характеристик, удовлетворяющих возникающим нагрузкам (что легко достижимо), конструкция анкера должна быть разработана так, чтобы обеспечивать достаточное сцепление с клеем. Адгезивы, используемые в строительстве, по большей части рассчитаны на механическое соединение с телом болта и поэтому имеют довольно низкие показатели сцепления с металлической поверхностью. Это может быть частично преодолено использованием эпоксидных адгезивов и обработкой поверхности. Так можно добиться упомянутого показателя в 6 Н/м2 или 14 Н/м2, но с обычными адгезивами такие показатели недостижимы. Частично исправить ситуацию может загрубение поверхности, но этого недостаточно – так, один тест на обычном крюке показал усилие на вырыв в 6 кН. Болт также должен иметь на своей поверхности закаленные зубцы или иные элементы, противодействующие вырыву (некоторые варианты можно посмотреть на фотографиях). Насечка глубиной 1 мм используется наиболее часто, и хотя непонятно, является ли этот вариант наиболее оптимальным, он дает приемлемые результаты.

Лаборатория, услугами которой я пользовался в Италии (для сертификации UIAA) сразу обозначила, что они не будут тестировать анкеры без предусмотренного в конструкции элемента для механического сцепления с клеем. Даже болт Buhler старой конструкции со сварным швом с одного конца не удовлетворил их требованиям. (Сложность с этим болтом для меня состояла в том, что с одной стороны шов противодействовал вырыву крюка, с другой – мешал нормальному распределению клея при установке анкера; это стало причиной того, что я стал использовать «сдвоенную» форму анкера, обеспечивающую нормальное распределение клея).

Для тех, кто считает, что пары насечек на теле болта хватит для сцепления с клеем, помещаю фотографию одного из двух анкеров, вырванных на спортивном маршруте в Холлентале (Германия). Рывок, пришедшийся на болт после падения клаймера со сломанной зацепы, вырвал его и следующий за ним анкер, что повлекло падение на землю и причинение тяжелых травм. Инцидент был реконструирован, и величина нагрузки на анкер составила от 5 до 7 кН. Примененный для усадки болта клей был изучен и признан удовлетворяющим требованиям. Но вы сами можете судить по фото, что на болте нет даже остатков клея – он весь был сорван при рывке.

 Взято из “Hakenausbrüche beim Klettern”. Исследование безопасности страховки лидера. Впервые опубликовано в журнале «Панорама» в апреле 2001
Взято из “Hakenausbrüche beim Klettern”. Исследование безопасности страховки лидера. Впервые опубликовано в журнале «Панорама» в апреле 2001



Проушина
Требования стандартов EN/UIAA сводятся к минимуму, хорошо представленному проушинами Petzl. Но это лишь минимум. Разрабатывая свои анкеры, я ориентировался на реальные условия и делал проушины, которые сделали бы лазание более безопасным и удобным. Проушины наших страховочных болтов достаточно большие, чтобы продеть двойную веревку или даже пропустить через себя узел «восьмерка». Главная проблема многих страховочных болтов в том, что если оттяжка определенным образом провернется в проушине, то карабин может раскрыться. Я изменяю форму своих болтов так, чтобы уменьшить эту вероятность.

Минимальные габариты проушины обозначены в стандартах EN/UIAA, но они, к сожалению, уже несколько устарели, поскольку современное поколение карабинов, имеющих Т-образную форму профиля, имеют достаточно большие размеры в разрезе, что затрудняет вщелкивание в проушину сразу двух таких карабинов. Болт Buhler от Salewa достаточно хорошее решение, а вот старые Petzl несколько раздражают. Единственный выход – брать с собой несколько оттяжек с проволочными защелками на карабинах.

Для производителей анкеров решением кажется увеличение размеров проушины, но это часто приводит к проблеме выщелкивания карабина. Когда скалолаз минует анкер, веревка норовит потянуть за собой оттяжку, и может случиться эффект, обозначенный на приведенной ниже фотографии (более того, это происходило, и влекло за собой смертельные последствия)




Как видно из иллюстрации, оттяжка выщелкивается из проушины, которая в данном случае имеет размер 35 мм.
Чтобы уменьшить этот эффект, расстояние между ножками или размер проушины должен быть уменьшен примерно до 15 мм, что делает невозможным встегивание второго карабина или продевание сдвоенной веревки для спуска.

Другой подход, который использовал я, – увеличить размер проушины до величины, когда карабин не сможет выщелкнуться - около 60 мм (см. иллюстрацию). Этот размер имеет и другие преимущества: при желании можно просунуть в проушину сразу три пальца, избежав травмы при срыве в таком положении. Также значительно удобней «свалить» с маршрута с любой точки, просто продев веревку сквозь проушину, перед этим не отвязываясь. Единственное возражение – чисто эстетического характера, но оно преимущественно субъективное и не серьезней, чем возможные последствия.




Третий способ предотвратить выщелкивание – производство болта с более чем одним маленьким отверстием в проушине, но таких я еще не встречал. В некоторых анкерах для достижения такого эффекта поперек проушины приваривалась перемычка, но поскольку это теоретически могло повлиять на прочностные характеристики болта, от этой затеи отказались. Многие клаймеры предпочли удобство вщелкивания, оставив на втором плане опасность спонтанного выстегивания оттяжечного карабина.

Другие требования к проушинам анкеров касаются толщины материала и радиуса кромки, чтобы предотвратить повреждение карабина. Выполнение этих требований обычно не вызывает проблем в производстве всех указанных здесь типов анкеров.

Практика
Нет сомнений, что совершенный болт может быть создан как силами авиакосмической, так и железнодорожной промышленности. Но продукт первой будет нам явно не по карману, второй же будет проблематично даже приподнять над землей. Поэтому приходится смотреть на мир с точки зрения реализма. Вот я, к примеру, думаю, что использование для страховки скоб (смотрите ниже), мягко говоря, не сильно оправдано, но смело могу выразить респект тем ребятам, которые оборудуют ими свои маршруты. И трассы есть, и вроде как никто не гибнет.

Параметры анкеров следующие:
Стоимость материала – 8-миллиметровая сталь, например, стоит примерно вдвое дороже, чем шестимиллиметровая.
Стоимость производства – если разработка и производство болтов становится слишком сложными, то растущие расходы могут позволить себе только крупные производители, а стоимость конечного продукта значительно возрастет.
Простота использования. Удобное встегивание, ввязывание, возможность без проблем удрать с маршрута – преимущества хорошего анкера.

Размеры отверстия – иначе говоря, сколько отверстий под такие болты я могу сделать на одном акукмуляторе, придется ли мне сверлить дырки диаметром 10, 12 или 16 мм.

Долговечность. Ожидаемый срок жизни болта самого по себе практически бесконечен. Клеевой состав обычно эффективен в течение минимум 20 лет, хотя здесь играет большую роль совместимость с кислотным режимом скальной породы. Проблемы могут возникнуть во влажном климате и также на некоторых песчаниках (по этому поводу существуют исследования Немецкого Альпинистского Клуба – D.A.V.) Важно использовать клеевые составы, разработанные под требования строительства, поскольку их состав ph-нейтрален. С другими составами могут возникнуть проблемы. И тут неплохо бы выслушать комментарии специалистов из этой области.

Самая большая неприятность возникает в случаях, если маршрут часто лазается с верхней страховкой. Если, несмотря на все увещевания, скалолазы не используют дополнительный карабин, а пропускают веревку непосредственно через проушину анкера, это приводит к быстрому истиранию металла. Так, в Германии используемые 6-миллиметровые анкеры приходили в негодность уже через несколько лет использования.

Химические (клеевые) анкеры

Современные европейские стандарты, относящиеся к производству и продаже скальных анкеров для страховки в скалолазании – это EN 959 и UIAA 123. Стандарт EN требует сопротивление усилию на вырыв в 15 кН, UIAA – 20 кН. Радиальная нагрузка (перпендикулярно оси анкера) составляет 25 кН в обоих стандартах. Иллюстрированное разъяснение этих стандартов представлено ниже. К сожалению, в связи с вопросами, касающимися авторских прав, представить здесь полный текст не представляется возможным.




Типы анкеров

В настоящий момент существует три основных вида клеевых анкерных болтов. Все они производятся из нержавеющей стали, преимущественно марки AISI 304 (A2).

Анкеры с кованой проушиной
Изготавливаются различными производителями (в примере указан Petzl Collinox, меньший из двух существующих в модельном ряду – и действительно очень неплохой анкер). Ножка толщиной 10 мм имеет «гофрированную» поверхность для увеличения сцепления. Дорогостоящий процесс ковки выводит цену изделия за пределы доступности большинства клаймеров: 12,90 евро за болт плюс 1,75 евро за ампулу с клеем – сомневаюсь, что вы встретите на маршрутах много таких экземпляров. Больший по размеру Petzl Batinox для мягкой скальной породы стоит уже от 23,90 + 3,50 евро!




На рынке сейчас много сварных анкеров, но они, как показывает опыт, могут ломаться уже при нагрузке около 10 кН. Недавно D.A.V. проводил тестирование самодельных болтов, некоторые из которых ломались уже при нагузке 50 (!) ньютонов (около 5 килограмм). Это происходило из-за неудачного выбора стали, неподобающей обработки или некачественной сварки. Сварные болты могут удовлетворять предъявляемым требованиям только если их производство отвечает определенным стандартам. Поэтому доверяйте только проверенным производителям!

Анкеры Buhler
Их автор - Георг Булер, пионер скалолазания и инженер из Франкенюры (Германия). Проблемы с ранее использовавшимися скобами привели его к идее нового дизайна анкера, который был бы легок в производстве и универсален. Это лучший болт для производства в домашних условиях. При производстве длину ножки легко менять, выпуская анкеры для мягкой породы. Выпускаются такие болты из стального прута диаметром как 6, так и 8 миллиметров. (6-миллиметровый прут быстрее истирается при использовании для верхней страховки, но в остальном не уступает). Длина анкера обычно составляет 80 мм для известняка и до 150 мм для песчаника.

На фотографии – болт домашнего изготовления с сравнительно большой проушиной, сделан из 6-миллиметрового стального прута. Обратите внимание на большой и грубый сварной шов – это необходимо для большего схватывания с клеем, который в обычных условиях слабо взаимодействует с нержавеющей сталью. Стоимость материала – около 0,40 евро




На фото ниже - анкер от компании Austrian Alpine, в котором используется 8-миллиметровый прут, обжатый таким образом, чтобы ножка имела диаметр 12 мм. Имеются насечки для лучшего сцепления с клеем. Стоит 4,95 евро + клей. Изогнутая форма верхней части проушины имеет целью предотвращение спонтанного выщелкивания оттяжечного карабина.





Скоба, или U-анкер
Хотите верьте, хотите нет, но такие использовались в Германии на протяжении многих лет. Будучи ребятами упорными, немцы методично тестировали такие анкеры и пришли к двум выводам:
1) Необходимо в срочном порядке заменять все скобы на маршрутах, поскольку ни одна из них не соответствует по своим показателям предъявляемым требованиям.
2) Рекомендуется заменять все разжимные анкеры каждые 10 лет. Новые анкеры защищать от воды резиновым или силиконовым уплотнением. Не следует применять разжимные анкеры в районах с неустойчивым климатом и частыми переходами температуры через ноль.

Насколько я знаю, D.A.V. не публиковала результаты тестов для страховочных скоб. Но пару таких тестов провели мы сами. Скоба из прута диаметром 8 мм с длиной ножек 80 мм выдерживала примерно от 6 до 8 кН. Когда я сделал насечки на ножках для улучшения сцепления, это привело к разрушению породы при нагрузке около 12 кН. Изучение скола привело к выводу, что два отверстия, просверленных на таком близком расстоянии, серьезно снижают прочность породы. Как сказали мои знакомые из горнодобывающей компании, при бурении отверстия в породе образуются микротрещины. Если два таких отверстия пробурить в непосредственной близости друг от друга, то трещины соединяются, создавая зону с ослабленной прочностью.

Другая проблема, которую мы заметили, состояла в том, что на экземплярах, вырванных в результате разрушения клея, вырывалась только одна ножка, что означает, что нагрузка между ножками распределяется неравномерно.
Этот болт с резьбой и увеличенным расстоянием между ножками я сделал несколько лет назад для тестов.




Болт со сварной проушиной
Этот болт, обычно с нанесенной на шпильке резьбой, является традиционным вариантом, который не выходит из моды. По поводу такой конструкции существует два мнения. Первое утверждает, что сварка так или иначе является слабым местом и зависит от множества факторов, возникающих в процессе производства. Один из представителей рынка (не-европейского) сварных анкеров – титановый Ushba – в тестах D.A.V. сломался по линии сварки в трех случаях из пяти при нагрузке ниже 10 кН. D.A.V. протестировал большое количество самодельных сварных болтов, и разрушение происходило порой даже при 50 Н!

Другая проблема – плохая подготовка шпильки, что снижает сцепление с клеем и может привести к вырыву уже при нагрузке около 100 кг.

Конечно, качественно сделанный болт лишен этих недостатков. К примеру, сварной болт от Fixe – превосходный продукт.

На фото болт 12мм со сварной проушиной от компании Bolt Products. Обратите внимание на аккуратный сварной шов и тройную насечку для сцепления с клеем.




Четвертым типом анкеров является прут с резьбой, но поскольку для него нужна проушина, он не стал популярен у скалолазов – легче использовать обычный разжимной болт.

За и против
За: Прочный. Износоустойчивый. Гладкая кромка проушины не травмирует веревку. Не подвержен коррозии.
Против: Обычно требует большее отверстие, чем разжимной болт. Сложно устанавливать на крутых и нависающих маршрутах. Нельзя пробивать снизу вверх, без верхней страховки. Сложная процедура установки болта на клей. Повышенные требования к температуре окружающей среды.


Часть 6 - Клей



Как ни прискорбно, но этот вопрос не так прост, как многие думают. При подготовке скалолазных маршрутов используются разнообразные адгезивы, разработанные для применения в строительстве: полиэстер, винилэстер, эпоксидная смола, эпоксидный акрилат и – не совсем уже адгезив – быстросхватывающийся цемент.

Первая проблема состоит в том, что производители не всегда указывают в описании, какой именно состав находится в основе клея, и чтобы узнать это, приходится помучиться с опытами. Отличный индикатор – цена: эпоксидный клей обычно стоит как минимум вдвое дороже остальных, примерно на уровне 28 евро за тюбик 300 мл.

Многие клаймеры используют винилэстеровые и полиэстеровые составы как наиболее удобные и дешевые. Хотя такой клей не так прочен, как эпоксидный, это не важно, если используются хорошие болты, обеспечивающие должное сцепление. Мы испытали прочность многих болтов, посаженных на такие адгезивы, и получили удовлетворительные результаты. В Греции я посадил на эпоксидку около 2500 болтов, да и все результаты моих ранних тестов тоже показали ее эффективность.

Если вы применяете болты промышленного производства, следует помнить, что клей является неотъемлемой частью процесса тестирования и сертификации, и следует использовать состав, одобренный производителем

Типы клея
Адгезивные составы для химической анкеровки представлены разнообразными «готовыми» продуктами. Эти продукты подходят для фиксации крепежных элементов в такие основания, как бетон, кирпичная или каменная кладка, камень. После применения они образуют твердый, химически устойчивый состав, идеальный для фиксации крепежных элементов – лучшая альтернатива классическим экспансионным болтам.

Анкеровочные системы доступны в виде различных формул, разработанных, чтобы удовлетворять нуждам строительной индустрии, и меняющихся от производителя к производителю. Поэтому свойства состава, который вы используете, могут отличаться от свойств клея, который в своих тестах использовал производитель болта.

Полиэстер на основе стирена [Styrene Based Polyester]
Высококачественный быстрозатвердевающий состав для болтов малого и среднего размеров. Полиэстер обычно производится в картриджах, в основном объемом 310 или 380 мл, со смешивающими носиками, хотя существуют картриджи и других размеров. Картриджи могут быть как коаксиального типа (когда сосуд с затвердителем находится внутри сосуда с клеем), либо когда один находится рядом с другим. Оба типа требуют соответствующий пистолет.

К сожалению, смешанный клей в носике затвердевает в течение нескольких минут, то есть маршрут должен быть предварительно подготовлен (почищен и просверлен), и лишь затем проклеен в один прием. При этом хорошо бы иметь один-два лишних носика.

В «старые добрые времена» крючья вклеивались раствором, смешанным в банке прямо на стене. В прохладный английский день нормальная скорость затвердевания клея позволяет зажумарить, установить болт и двигаться к следующему отверстию. Но в более жаркую погоду времени на это уже может не хватать. В таком случае ситуацию немного можно исправить, храня клей в холодном месте. Для этого мы иногда используем сумку-холодильник.

Картриджа объемом 380 мл у нас хватает на 30-35 болтов Buhler длиной 80 мм и диаметром отверстия 12 мм, что аналогично стоимости клея от 0,30 до 0,40 евро в расчете на один болт.

Полиэстер без стирена [Styrene Free Polyester]
Преимущества аналогичны составам на основе стирена, но при этом они имеют менее резкий запах и более экологичны.

Модифицированный эпоксидный акрилат [Modified Epoxy Acrylate]
Улучшенная химическая устойчивость по сравнению со стиреновым/безстиреновым клеем.
Даже если этот состав рекомендован производителем анкеров, он не является заменой эпоксидной смолы.

Эпоксидакрилат несколько прочнее, чем винилэстеровые составы, но хуже, чем эпоксидные смолы, имея не более 60% прочности эпоксидки. Его основное преимущество – малое сжатие при затвердевании, что является основной проблемой при больших диаметрах отверстий. Некоторые формулы лучше ведут себя при низких температурах, затвердевая быстрее, чем полиэстеровые составы, хотя от производителя к производителю этот показатель рознится. Водостойкость этого клея значительно лучше, чем у эпоксидных смол, что делает его хорошим выбором для влажного климата.

Винил эстер [Vinyl Ester]
Анкеровочные системы на основе чистого винилэстера исключительно химически устойчивы, огнеупорны и быстро затвердевают. Для нас винилэстер не имеет реальных преимуществ, ну разве что он на 18% прочнее. Химическая же и огне- упорность в нашем деле роли не играют.
Тем не менее, винилэстер довольно часто используется скалолазами, хотя и безосновательно. Часто на основе винилэстера делается клей в стеклянных ампулах – например, продукты от Fischer/Upat, а также от Fixe, хотя многие подготовщики и думают, что там эпоксидка. Это заблуждение распространяется и на крупных поставщиков этой продукции.

Ремонтные составы на основе эпоксидной смолы [Epoxy repair putty]
Под этим я подразумеваю маленькие колбаски эпоксидки, от которых вы отрезаете нужное количество, перемешиваете до состояния однородной массы и используете затем, чтобы подлатать водопроводную трубу, приклеить обратно ручку у кофейной турочки и т.п. :-) Обычно производятся в 60-граммовых упаковках. Так можно установить один-два болта, не имея картриджа с пистолетом.

Я испытал продукт от двух производителей: один от Pattex (Henkel), продаваемый в Германии, другой от Wetseal, доступного в Англии. Состав от Pattex не был четко описан и показал плохие результаты (пожалуй, самые плохие среди всех когда либо использованных мною). На Wetseal было обозначено, что это эпоксидка, и состав показал себя хорошо, имея время затвердевания один час и очень даже неплохую прочность (38 кН) по нашему стандартному тесту. Проблема в том, что этот состав был разработан как ремонтный, и поэтому должен обладать некоторой эластичностью, что уменьшает его способность держать нагрузку. После застывания эти составы обладают заметными «резиноподобными» свойствами. В расчете на один болт это довольно дорогой способ, хотя для малых объемов это приемлемо.

Чистая эпоксидка [Pure Epoxy]
Превосходный состав со всеми преимуществами эпоксидных смол, выдающимися адгезивными свойствами, отсутствием эффекта «усадки» после высыхания (что делает его идеальным для болтов большого диаметра), слабым запахом и отличной химической устойчивостью.

Эпоксидные адгезивы доступны в трех формах: в банках, самосмешивающих картриджах и стеклянных/пластиковых ампулах. Банки дешевы, гарантируют контроль над качеством смешивания, но заполнение клеем отверстий проблематично, да и время работы увеличивается. Я смешиваю состав в количестве около 300 мл (в зависимости от количества болтов) и использую пистолет (grease gun) для заполнения отверстий. В жарком климате хорошо бы держать состав в сумке-холодильнике, что позволяет увеличить время жизни клея примерно до 30 минут. Для большого количества маршрутов это лучший вариант, но требует большей организованности. Таким способом я поставил около 2500 болтов.

Картриджи выбирают большинство подготовщиков, но они в три раза дороже, чем составы в банках, появляются проблемы со сменными смешивающими носиками, да и специальный пистолет тоже может быть довольно дорог.

Ампулы из стекла или пластика (несмотря на то, что это самый дорогой вариант) самые удобные, однако не всегда подходят для конкретных болтов. Большинство из них требуют тщательного перемешивания посредством вращения болта, что не всегда возможно. Многие составы в ампулах имеют слишком жидкую консистенцию для скал, и их можно устанавливать далеко не под всяким углом, поэтому лично я их не использую.

Хочу также заметить, что существует два вида ампульного эпоксидного клея: один достаточно перемешать, вращая болт, другой надо обязательно быстрым вращением болта разогреть до определенной температуры, при которой начнется процесс затвердевания, что абсолютно неприемлемо для скалолазов.

Быстро затвердевающий цемент [Quick Setting Cement]
Самый экономный способ установки анкеров, но имеющий некоторые практические недостатки. Возможно, самый времязатратный способ.

Этот состав широко использовался во времена, когда еще не были доступны полиэстеровые варианты, и используется некоторыми подготовщиками по сей день. Имеет два больших недостатка: его очень тяжело и неудобно смешивать и заполнять им отверстие, и он очень долго застывает, в норме около 28 дней. (К слову, я сорвался на таком болте уже после 24 часов после установки, и он выдержал).

Преимущество его в первую очередь в низкой цене. Вы также можете смешать необходимое количество, то есть этот вариант приемлем для маленьких объемов работ. Купить его можно практически везде, и вам не нужны будут ни специальные пистолеты, ни смешивающие носики. Очень долговечен – как многие продукты на основе цемента с годами становится лишь прочнее.

Ни под какими предлогами не используйте его для промышленно выпускаемых болтов без предварительных испытаний. Что касается нашей продукции (Bolt Products), то мы, конечно же, проводили испытания: болт на двойной ножке, посаженный на быстрозатвердевающий цемент, достигает требуемой европейскими стандартами прочности после 6 дней с момента установки.

Другие варианты
Гибридные адгезивы от Hilti на основе уретана/метакрилата (HIT HY 150), эпоксидного уретана (HIT RE500), винилэстера (HIT C 100), а также ампульный клей, состав которого не указан.

Типичные показатели сопротивления нагрузке на вырыв для разных типов адгезивов





Часть 7 - Устанавливаем болты




Основные факторы здесь – чистота, правильное смешивание состава, его распределение по отверстию, температура и толщина клеевого шва.

Очистка – очевидно, что болт должен быть очищен, но ввиду механической природы сцепления, это не столь важно, как чистота поверхности отверстия. Оно должно быть продуто и очищено несколько раз, затем высушено. Сырые и неочищенные отверстия могут стать причиной снижения прочности усадки болта до 90%. Кто-то из производителей советовал не пользоваться этим способом, но мы следуем совету большинства, и чистим отверстия металлической щеткой. Это немного расширяет само отверстие, однако будучи расширено изнутри, оно станет даже несколько надежней. Влажные отверстия тяжело прочищать от крошки и пыли, но немного спасти ситуацию можно потерев носиком клеевого пистолета о стенки отверстия, дав клею проникнуть в стенки. Большинство инструкций говорят о снижении прочности усадки болта во влажные отверстия. Величина эта зависит от типа применяемого состава. Винилэстеровые составы вроде бы не изменяют своих свойств во влажных условиях, во многом благодаря необходимости тщательного смешивания путем поворотов болта, что перемешивает остатки воды и пыли с клеем. Также устойчивы к влажности составы на основе эпоксидакрилата.

Правильное смешивание должно быть задачей производителей смешивающих носиков, но опыт показывает, что и здесь лучше внести свою лепту, дополнительно перемешав клей в отверстии металлическим прутом. Обязательно нужно контролировать, что каналы носика не забились и обеспечивают правильное дозирование элементов состава. При усадке на ампульный клей надо следовать инструкциям производителя, должным образом смешивая компоненты, проворачивая болт в отверстии. При ручном смешивании состава (как в случае с применением клея в банках), вы можете сами контролировать качество смешивания, к тому же у вас будет для примера уже застывший экземпляр с прошлого раза. Но здесь, к сожалению, возникает проблема нехватки времени для проклейки уже готовым составом.

Распределение клея должно обеспечивать повсеместное прилегание состава к стенкам отверстия и болту и отсутствие пузырьков воздуха. Этого можно добиться как путем применения болтов специальной конструкции с каналами и пазами для заполнения клеем, либо путем проворачивания болта после установки. Многие производители советуют даже прокручивать болт в отверстии с помощью электродрели, чтобы обеспечить лучшее смешивание и распределение состава. В этом еще один недостаток применения скоб для страховки – их невозможно провернуть, и многие тесты показывают наличие воздушных пузырьков, явно снижающих прочность усадки.

Температура обычно не является большой проблемой для большинства производимых для строительства адгезивов, поскольку клеим и лазаем мы, по сути, в том же температурном диапазоне. Клеить можно при любой температуре, однако в холодное время затвердевание состава происходит значительно медленнее. Эпоксидакрилат показывает себя здесь несколько лучше. Высокие температуры, в свою очередь, показывают меньшее рабочее время состава и больший расход смешивающих носиков. Я много работал при высоких температурах, и при хорошей организации процесса больших проблем не возникало, но все же лучше пользоваться составами, рассчитанными на более высокие температуры. Важно также не подвергать клей предельно низким температурам (близким к замерзанию), так как это может стать причиной остановки химического процесса.

Толщина клеевого шва, или - как звучит в нескольких источниках - критическая клеевая масса, часто игнорируется, но этот вопрос очень важен (я попытаюсь упростить суть, чтобы было легче понять).

Эпоксиды и эстеры экзотермичны, то есть, с одной стороны, им необходима температура для затвердевания, с другой – они сами ее выделяют во время реакции (нагреваясь обычно градусов до 65) со скоростью, большей, чем возможность камня отводить эту температуру. Установка на такой клей массивных металлических болтов не лучшая идея, поскольку металл будет отводить тепло и мешать процессу затвердевания. По этой причине производители рекомендуют сверлить отверстие на 2 мм больше в диаметре, чем устанавливаемый болт. Больший объем клея обеспечит большее выделение тепла и лучшее протекание процесса затвердевания.

Этот эффект был впервые открыт в восьмидесятых в лесозаготовочной промышленности, и было рекомендовано обеспечивать толщину клеевого шва в 1 мм. Вся сложность здесь состоит в том, чтобы заставить устанавливаемый болт оставаться посередине отверстия. Это достигается разнообразными методами, самый распространенный из которых состоит в применении перфорированной пластиковой втулки, которая часто идет в комплекте с клеевыми системами для полых блоков. Однако для наших целей это неприменимо.

Второй способ – производство клея в специальных ампулах, которые при усадке разбиваются и служат твердым заполнителем, предотвращающим смещение болта.

Третий вариант – придать болту такую форму, при которой отдельные его части были бы достаточно большими, чтобы касаться стенок отверстия и центрировать болт, в то время как остальная его часть контактирует с клеем. Такой метод используется в болтах Buhler и в новых химических анкерах Hilti. Этот принцип ясно виден на рисунке, где у болтов Petzl шейка ножки больше остальной ее части. Эти болты также применяются со специальными ампулами.

Время затвердевания зависит от типа применяемого состава, температуры и способа установки. Большинство конструкционных составов имеют время затвердевания от 1 до 3 часов, но эпоксиды достигают максимальной прочности позже. Я тестировал стальные болты, посаженные на эпоксидку с временем застывания 7 дней при температуре 20 градусов, установив 7 болтов и вырывая один каждые 24 часа. Первый вылетел при нагрузке 12 кН, второй (после 48 часов) выдержал 22 кН, третий (через три дня с начала процесса) уже показал заявленный результат в 38 кН (произошло разрушение основания).

График показывает время затвердевания для различных клеевых составов. Заштрихованная площадь показывает время первоначального застывания (полимеризации).




Полиэстер, винилэстер и эпоксидакрилат, как вы можете видеть, быстрее. И хотя многие производители дают сходное время для различных продуктов, это, как мы с вами убедились, не совсем так.

Для нас интерес представляет, как быстро после установки болта мы сможем безопасно нагружать его. Для этого надо ознакомиться с графиком зависимости показателя прочности от времени. Для полиэстера, винилэстера и эпоксидакрилата следует придерживаться следующего правила - подождать, пока пройдет время, в четыре раза большее времени первичной полимеризации. Тогда состав достигнет 80% своей максимальной прочности. В доказательство мы провели несколько испытаний, результаты которых вы видите ниже, и сравнили результаты с данными производителей. Как видно, наш метод, возможно, несколько консервативен, но в нашем деле лучше лишний раз перестраховаться.





На графиках нижние кривые (обрывающиеся на 100%) относятся к полиэстеру, верхние – для эпоксидакрилата и винилэстера. Мы предприняли несколько тестов эпоксидакрилата, и показатель через 20 минут после полимеризации составил 4820 кН. Через 35 минут он достиг 95%, что на нашем графике соответствует 4900 кН.

Мы также протестировали на устойчивость к осевой нагрузке быстросхватывающийся цемент, посадив на него болты нашего производства. Результаты составили: через день – 8,6 кН, через 6 дней – 19,2 кН, через 28 дней – 35,4 кН.

Если вы решили довериться этой информации, чтобы оценить безопасность лазания на свежеустановленных болтах, помните, что все данные приведены в процентах к полной прочности. Если же болт даже после полного затвердевания состава выдерживает лишь немногим более требуемой нагрузки, следует быть осторожней!

Краевой эффект
Если болт установлен в непосредственной близости от края скалы или около трещины или откола, это может привести к сколу породы при сравнительно малой нагрузке. В этом направлении было проведено много исследований, и основная рекомендация – не устанавливать болт ближе 200 мм от трещины.
В некоторых источниках эта цифра увеличивается до 400 мм. К сожалению, если вы применяете скобы, то сам факт сверления второго отверстия в непосредственной близости от первого создает подобный эффект, что значительно снижает прочность. Компания Hilti рекомендует сверление второго отверстия на расстоянии, в два раза большем его глубины. ITW Ramset называют критическим расстояние между отверстиями, равное их глубине, помноженной на 1,5, и расстояние до кромки – на 1,25. UIAA рекомендуют делать расстояние между болтами не менее 200 мм.


Часть 8 - Долговечность




В основном все сходятся во мнении, что клеевые анкеры имеют почти неограниченный срок годности. Лаборатория D.A.V. испытала старые болты (установленные более 15 лет назад) и не зафиксировала уменьшения прочности.


После застывания клеевые составы становятся химически инертными и не теряют прочности, хотя некоторое ослабление наблюдалось в результате воздействия воды на полиэстеры. К тому же они часто содержат в качестве наполнителя цементный порошок, что также увеличивает долговременность сцепления. Составы, используемые в строительстве, имеют срок жизни минимум 20 лет, европейские же стандарты для химических анкеров устанавливают для разработчиков стандарт в 50 лет.

Нержавеющая сталь A2 признана эффективной при использовании даже во влажном климате, и увеличивать надежность уже по сути некуда.

Главная проблема с долговечностью – склонность скалолазов к организации верхней страховки прямо через проушину болта, и в зависимости от интенсивности использования такие болты истираются до критических показателей уже через 10-15 лет. Единственный выход – использование более толстых, либо съемных болтов. По этой причине я использую станционные болты толщиной от 12 мм.

Интересное предложение было сделано недавно на форуме UKClimbing – вести записи о времени установки анкеров с целью отслеживания их состояния во времени. Скальный комитет в скалолазном районе Эльба [Elbe sandstone region] в Германии тщательно ведет записи о каждом установленном анкере в течение ста (!) лет в одном из самых больших скалолазных районов мира, содержащем около 20 000 маршрутов, при этом без применения компьютеров. Ну а с использованием компьютерных баз данных это может освоить каждый.

Имели место споры по поводу долговечности анкеров, установленных в прибрежных регионах. В результате UIAA поставил вопрос о принятии новых стандартов для таких мест. Статья, опубликованная UIAA в 2000 году, описывает проблему, однако не рассматривает детально вопрос прочности клеевых анкеров, уделяя основное внимание процессам коррозии и образования трещин в болтах из нержавеющей стали, которые и так уже известны в промышленности. И поскольку радиусы изгиба скалолазных клеевых анкеров достаточно велики, и они не находятся под постоянной нагрузкой, то это не должно составлять серьезную проблему.

Последняя версия стандарта EN959 (от июня 2007 года) касается вопроса долговечности как в обычном, так и во влажном климате. Но, к сожалению, стандарт этот не имеет реальной пользы, поскольку не определяет ни долговечность, ни условия. В результате производителям остается лишь писать разного рода отговорки в инструкциях, включающих многочисленные «…возможно…», «…в определенных условиях…» и т.д. Ситуация касательно установки анкеров в районах с влажным и морским климатом становится еще более курьезной без описания самого определения «морской, прибрежный». Инженеры, работающие с нержавеющей сталью, опираются на содержание хлоридов (солей) в воздухе или воде, и могут разработать болты, устойчивые к морской воде. Однако по современным стандартам вы можете использовать любой материал, лишь оговорив его срок жизни.

Показатели нагрузки
В промышленности были проведены обширные исследования вопроса долговечности анкеров при продолжительной нагрузке (можно, к примеру, ознакомиться с работами Меззароса и Лера [Meszaros/Lehr]), однако скалолазные анкеры обычно не подвергаются такой нагрузке. Тем не менее, сам факт того, что после тестового периода в несколько лет такие анкеры выдерживали минимум 50% своей максимальной прочности (разрушение металла), говорит об их долговечности. Полиэстер показывает некоторое ухудшение свойств, особенно во влажных условиях и при замерзании. То есть лучшим выбором был бы винилэстер или эпоксидакрилат.

Тех, кто уверен, что регулярные срывы лидера уменьшают прочность болта, заинтересовали бы тесты на повторяющиеся сильные нагрузки. Однако ни у одного из производителей мы не встретили результатов испытаний на циклические нагрузки. По этой причине мы сами провели испытания, подвергнув анкер циклу из 1000 рывков (вдоль оси) от 0 до 25 кН. Затем в течение 100 циклов увеличивали пиковую нагрузку на 5 кН каждый раз, пока в районе 44,6 кН тестовый блок не разрушался.

Теги: скалолазные трассы, оборудование скалолазных трасс, оборудование скалолазных маршрутов, пробивка маршрутов, пробивка скалолазных маршрутов
Автор: www.goclimb.info
Просмотров: 4781
Опубликовано 2014-06-14 в скалолазание

comments powered by Disqus