Фасонная металлочерепица добиться эстетики традиционной глиняной плитки, сланца или дерева, обеспечивая при этом структурные характеристики полностью взаимосвязанной системы металлических панелей. Основным преимуществом перед традиционными аналогами является снижение веса: сборка стальной черепицы с каменным покрытием весит примерно от 6,5 до 8,5 кг/м² (от 1,3 до 1,7 фунтов на квадратный фут) по сравнению с 45–75 кг/м² для глиняной черепицы и от 55 до 90 кг/м² для шифера. . Такая разница в весе позволяет осуществлять установку поверх существующих крыш из битумной черепицы без структурного усиления и снижает сейсмическую массу здания примерно на 85% в плоскости крыши.

Материалы основы и процесс нанесения каменного покрытия

Фасонная металлочерепица начинаются с плоской рулонной заготовки, чаще всего из стали с покрытием Galvalume, соответствующей ASTM A792, с покрытием из алюминиево-цинкового сплава AZ50 или AZ55. Толщина базовой стали варьируется от От 0,35 мм до 0,55 мм (калибр 28–24) , при этом 0,42 мм является отраслевым стандартом для кровли жилых домов в зонах с умеренным ветром. Рулон сначала штампуется или прокатывается в профиль, который повторяет внешний вид конкретного традиционного кровельного материала: бочковой черепицы, плоского шифера, S-образной черепицы или расколотой вручную черепицы. Процесс штамповки создает трехмерный рельефный рисунок, включая ложные соединения, водные каналы и фланцы гвоздей, за один ход пресса.

После формования стальная черепица приобретает свою отличительную особенность: покрытие из каменных гранул на акриловой основе, прикрепленное к поверхности высокотемпературным керамическим связующим. Гранулы измельченного и просеянного природного камня или кварца с керамическим покрытием имеют размер от от 0,5 мм до 2,5 мм и наносятся электростатически для обеспечения полного покрытия. Плитка с покрытием затем подвергается сушке в печи при от 150°С до 200°С , сшивая полимерное связующее и механически закрепляя гранулы на стальной подложке. В результате получается текстурированная поверхность, которая поглощает энергию удара града, подавляет визуальный блеск голого металла и обеспечивает поверхность для ходьбы с коэффициентом трения выше 0,7, сравнимым с асфальтовой черепицей.

Алюминиевая и медная черепица, хотя и представляют собой меньший сегмент рынка, предназначены для прибрежных сооружений, где скорость осаждения хлоридов превышает 50 мг/м² в день . Алюминиевая плитка толщиной от 0,7 до 0,9 мм имеет фрезерованное покрытие или рулонное покрытие из ПВДФ (поливинилиденфторида) различных цветов. Медная плитка, поставляемая толщиной от 0,55 до 0,7 мм, остается без покрытия, и в течение первых пяти-восьми лет воздействия на нее образуется защитная патина. Ни алюминиевая, ни медная плитка не покрыты камнем; их эстетика основана на естественной металлической отделке и образовании оксидного слоя, который останавливает дальнейшую коррозию.

Семейства профилей и их визуальные аналоги

На рынке профилированная металлочерепица классифицируется по традиционному материалу, которому она подражает. В следующей таблице приведены основные семейства профилей, их размерные характеристики и уклоны крыш, на которые они рассчитаны.

Сопротивление поднятию ветра и технология блокировки

Устойчивость к подъему ветра профилированной металлочерепичной кровли определяется не весом черепицы, как в случае с черепицей из балластной глины или бетона, а механическим взаимодействием соединяющихся боковых и торцевых нахлестков. Каждая черепица крепится к настилу крыши с помощью гвоздевого фланца или зажима, который скрыт накладывающейся над ней черепицей, так что головка крепежа не подвергается воздействию погодных условий. Формованные края плитки включают в себя ряд ребер, возвратных изгибов и антикапиллярных канавок, которые создают извилистый путь для воды, гонимой ветром, и пытающейся проникнуть в боковой нахлест.

Стандартным протоколом испытаний является ASTM E1592, который оценивает структурные характеристики типовой сборки кровельной панели при равномерном перепаде статического давления. Правильно установленная система стальной черепицы с каменным покрытием, в которой плитки механически соединены между собой и прикреплены к фанере толщиной не менее 15 мм или OSB, обеспечивает расчетную ветровую подъемную силу 2,4 кПа (50 фунтов на квадратный фут) , что соответствует базовой скорости ветра примерно 160 км/ч (100 миль в час) в категории воздействия B. Для зон высокоскоростных ураганов (HVHZ), таких как округ Майами-Дейд, Флорида, профиль плитки, схема крепления и сборка подкладочного слоя должны быть испытаны как целостная система на подъемное давление в 7,2 кПа (150 фунтов на квадратный фут) без отсоединения плитки или выдергивания крепежа. Для соответствия этому стандарту обычно требуется шесть креплений на плитку вместо стандартных четырех, и эти крепления должны представлять собой гвозди с кольцевым стержнем или винты с минимальным сопротивлением выдергиванию 220 Н (50 фунтов силы) для конкретного материала настила.

Подстилка и вторичная водная преграда

Металлочерепица сама по себе является основной защитой от дождя, а подкладочный слой является вторичным водным барьером, который должен функционировать в течение всего срока службы крыши, даже если черепица сместится из-за удара или сильного ветра. Строительные нормы и правила в большинстве юрисдикций требуют минимум одного слоя органического войлока, насыщенного асфальтом, ASTM D226 типа II, но срок службы этого материала составляет от 20 до 25 лет до охрупчивания, а на металлочерепицу над ней гарантия 50 и более лет. Возникающее в результате несоответствие срока службы является наиболее распространенной причиной проникновения воды на стареющие крыши из металлочерепицы.

Текущая передовая практика, закрепленная в инструкциях производителя по установке стальных систем премиум-класса с каменным покрытием, представляет собой самоклеящуюся битумную мембрану, модифицированную полимером, такую ​​​​как продукт, модифицированный SBS, соответствующий ASTM D1970, устанавливаемый по всему настилу крыши, а не только на карнизах и ендовах. Эта мембрана, как правило, Толщина от 1,0 до 1,5 мм с облицовкой из полиэтилена высокой плотности образует полностью приклеенный водонепроницаемый слой, который самогерметизируется вокруг отверстий крепежных элементов и остается гибким при температуре до -30°C. На крыше с уклоном менее 4:12 между подкладочным слоем и черепицей укладывается вторичный дренажный мат из переплетенных полимерных нитей, чтобы создать дренажную полость толщиной 6 мм, которая предотвращает повышение гидростатического давления за боковыми нахлестами в условиях сильного дождя.

Системы крепления и коррозионная совместимость

Выбор крепежа для фасонной металлической черепицы должен учитывать три различных механизма коррозии: атмосферную коррозию на открытой головке, гальваническую коррозию на границе с основой черепицы и щелевую коррозию внутри стержня крепежа под черепицей. Минимальный рекомендуемый крепеж для стальной черепицы с каменным покрытием составляет Гвоздь с кольцевым хвостовиком из нержавеющей стали типа 304 или шуруп из углеродистой стали с горячеоцинкованным покрытием класса C (минимальная толщина цинка 45 мкм) . В прибрежных установках в пределах 3 км от соленой воды крепеж должен быть заменен на нержавеющую сталь типа 316, которая содержит от 2% до 3% молибдена для устойчивости к точечной коррозии в хлоридных средах.

Для алюминиевой плитки крепежи должны быть из алюминия или нержавеющей стали типа 305, поскольку крепежи из углеродистой стали, даже оцинкованные, являются катодными по отношению к алюминию и ускоряют образование ямок на плитке вокруг отверстия для крепежа. Для медной плитки обязательны крепежи из меди или кремниевой бронзы, поскольку крепеж из нержавеющей стали при контакте с медью создает гальваническую пару, которая быстро разъедает стальную деталь, не затрагивая при этом медь. Опубликованная производителем крепежа таблица гальванической совместимости с перекрестными ссылками на материал плитки должна быть включена в пакет подачи проекта и одобрена спецификатором до того, как какой-либо материал будет доставлен на объект.

Термическое движение и подход к системе зажимов

Сталь расширяется со скоростью примерно 12 x 10⁻⁶ м/м на °C Это означает, что стальная черепица толщиной 1300 мм, подвергающаяся сезонным колебаниям температуры на 60°C (от -10°C зимней ночью до 50°C летним днем), будет расширяться и сжиматься примерно на 0,94 мм. Это движение, хотя и небольшое в абсолютном выражении, достаточно, чтобы удлинить отверстия для гвоздей и ослабить крепления в течение 20–30 лет термоциклирования, если плитки жестко прибиты в каждой точке крепления без учета дифференциального перемещения.

Системы металлочерепицы премиум-класса решают эту проблему за счет использования системы крепления на основе зажимов. К настилу привинчивается зажим из нержавеющей или оцинкованной стали, а плитка цепляется за зажим так, что плитка может скользить относительно зажима в продольном направлении, удерживаясь в вертикальном направлении. Прорезь для зажима удлинена ±1,5 мм относительно диаметра крепежного элемента, обеспечивая необходимое тепловое перемещение без чрезмерного напряжения крепежного элемента или удлинения зазорного отверстия. Материал зажима выбирается анодным по отношению к материалу плитки, чтобы любая случайная коррозия происходила на сменном зажиме, а не на постоянной плитке.

Устойчивость к воздействию града и стандарты испытаний

Покрытие каменной крошки на стальной черепице обеспечивает не только эстетическую текстуру, но и жертвенный ударопоглощающий слой. В ходе испытания на удар градом FM 4473 сборка стальной плитки подвергается воздействию ледяного шара диаметром 51 мм (2 дюйма), движущегося со скоростью, откалиброванной для имитации энергии удара града в свободном падении. Критерием приемки является то, что на плитке не должно быть видимых трещин, перфорации или потерь гранул, превышающих 10% площади воздействия . Стальная черепица с каменным покрытием и стальной основой толщиной 0,42 мм или более обычно достигает класса ударопрочности 4 по UL 2218, самой высокой классификации, которая требуется для получения скидок на страховые взносы в градоопасных регионах США и Австралии.

Алюминиевая и медная плитка без покрытия под воздействием града скорее вмятина, чем трескается. Вмятина, превышающая Глубина 3 мм или диаметр 25 мм. согласно условиям гарантий большинства производителей от града считается функциональным отказом не потому, что вмятина ухудшает устойчивость к атмосферным воздействиям, а потому, что с земли она визуально неприятна. Устойчивость алюминиевой плитки к вмятинам зависит от качества сплава и толщины листа. Плитка из закаленного алюминия H14 толщиной 0,8 мм выдерживает град толщиной до 38 мм (1,5 дюйма) без видимых вмятин; увеличение толщины до 1,0 мм увеличивает этот порог примерно до 45 мм (1,75 дюйма).

Детали впадины, гребня и проема

Фасонная система металлочерепицы столь же водонепроницаема, как и ее отливы. Наиболее важной деталью является отлив ендовы, где две плоскости крыши пересекаются и концентрируют поток всей водосборной площади над пересечением. Стандартная деталь представляет собой W-образный металлический желоб, изготовленный из стали Galvalume толщиной минимум 0,55 мм или алюминия толщиной 0,7 мм, со стоячим швом по центральной линии, который разделяет поток воды в обе стороны без образования турбулентности. Металл ендовы должен простираться как минимум на 200 мм (8 дюймов) под обрезанным краем металлочерепицы с каждой стороны, причем край среза плитки необходимо подвернуть на 15 мм, чтобы создать капиллярный разрыв, предотвращающий обтекание края плитки водой и попадание в боковой нахлест.

Коньки и заглушки обычно изготавливаются из того же материала, что и полевая плитка, и крепятся к непрерывной металлической застежке, соответствующей профилю плитки. Колпачок фиксируется открытыми крепежными деталями через предварительно пробитые отверстия с втулками и шайбой из неопрена или EPDM, сжатой до От 30% до 40% от первоначальной толщины под головкой винта, чтобы обеспечить защиту от атмосферных воздействий. Открытые крепления на коньках — это первый элемент ухода за металлочерепичной крышей; Шайбу следует проверять каждые пять лет и заменять, если на поверхности резины появляются трещины или компрессионная деформация, препятствующая отскоку при прощупывании ногтем.

Проходки труб, вентиляционные отверстия на чердаке и световые люки закрываются предварительно изготовленными трубными чехлами из EPDM или силикона, которые включают гибкую манжету, размер которой соответствует диаметру проникновения. Фланец основания багажника, интегрированный в рифление плитки, имеет надрезы и герметизируется с подкладочным слоем бутиловой лентой, а верхний край фланца притирается под восходящим слоем плитки. Гибкая манжета должна выдерживать перепад теплового расширения ±2 мм между трубой и настилом крыши. без разрыва и потери герметичности прижима к стенке трубы.

Стоимость жизненного цикла и структура гарантии

Стоимость монтажа кровли из металлочерепицы с каменным покрытием составляет от От 11 до 18 долларов за квадратный фут. (от 118 до 194 долларов за квадратный метр), включая подкладку, отливы и работу, в зависимости от сложности профиля и геометрии крыши. Это ставит металлическую черепицу между архитектурной черепицей из асфальта премиум-класса по цене от 5 до 8 долларов за квадратный фут и натуральным сланцем по цене от 25 до 40 долларов за квадратный фут. Экономическое обоснование основано на сроке гарантии и предотвращении затрат на замену кровли в течение срока службы здания.

Стандартная гарантия производителя на стальную черепицу с каменным покрытием распространяется на следующие компоненты на пропорциональной основе: 50 лет на структурную целостность стальной основы от перфорации вследствие атмосферной коррозии, 25 лет на адгезию каменных гранул против расслоения, превышающего 5% площади поверхности плитки, и 10 лет об устойчивости цвета акриловой надглазури к выцветанию более 5 единиц Дельта Е, измеренной спектрофотометром. Гарантия может быть один раз передана следующему владельцу и требует документированной установки подрядчиком, сертифицированным производителем. Наиболее распространенной гарантийной претензией является потеря гранул на кромках обрезанной плитки, где была нарушена заводская герметизация кромок; по этой причине все кромки, срезанные в полевых условиях, необходимо подкрасить поставляемой производителем краской для кромок в течение 24 часов после резки.