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)

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.