Formede takstein av metall oppnå estetikken til tradisjonelle leirfliser, skifer eller treshake samtidig som den gir den strukturelle ytelsen til et fullstendig sammenlåsende metallpanelsystem. Kjernefordelen fremfor deres tradisjonelle kolleger er vektreduksjon: en steinbelagt stålfliser veier omtrent 6,5 til 8,5 kg/m² (1,3 til 1,7 psf), sammenlignet med 45 til 75 kg/m² for leirfliser og 55 til 90 kg/m² for skifer . Denne vektforskjellen tillater installasjon over eksisterende asfaltshingeltak uten strukturell forsterkning og reduserer bygningens seismiske masse med omtrent 85 % ved takplanet.
Materiale underlag og steinbeleggingsprosessen
Formede takstein av metall begynner som flatt spolelager, oftest Galvalume-belagt stål som samsvarer med ASTM A792 med et AZ50 eller AZ55 aluminium-sinklegeringsbelegg. Baseståltykkelsen varierer fra 0,35 mm til 0,55 mm (28 gauge til 24 gauge) , med 0,42 mm som industristandard for boligtak i moderate vindsoner. Spolen blir først stemplet eller rulleformet til en profil som gjenskaper den visuelle karakteren til et spesifikt tradisjonelt takmateriale: tønnestein, flat skifer, S-flis eller hånddelt shake. Stemplingsprosessen skaper et tredimensjonalt relieffmønster, inkludert falske skjøter, vannkanaler og spikerflenser, i et enkelt trykk.
Etter forming får stålflisen sin definerende egenskap: et akrylbasert steingranulatbelegg festet til overflaten med et høytemperatur keramisk bindemiddel. Granulatet, knust og siktet naturstein eller keramikkbelagt kvarts, varierer i størrelse fra 0,5 mm til 2,5 mm og påføres elektrostatisk for å sikre fullstendig dekning. Den belagte flisen ovnsherdes deretter kl 150°C til 200°C , tverrbinding av polymerbindemidlet og mekanisk låsing av granulene til stålsubstratet. Resultatet er en strukturert overflate som absorberer slagenergi fra haglstein, undertrykker den visuelle glansen til bart metall og gir en gangflate med en friksjonskoeffisient over 0,7, sammenlignbar med asfaltshingel.
Aluminium og kobberfliser, selv om det er et mindre markedssegment, er spesifisert for kystinstallasjoner der kloridavsetningen overstiger 50 mg/m² per dag . Aluminiumsfliser i 0,7 mm til 0,9 mm tykkelse har en fresende finish eller et PVDF (polyvinylidenfluorid) spolebelegg i en rekke farger. Kobberfliser, levert i 0,55 mm til 0,7 mm tykkelse, blir stående ubestrøket og utvikler en beskyttende patina i løpet av de første fem til åtte årene med eksponering. Verken aluminium eller kobberfliser er steinbelagt; deres estetikk er avhengig av den naturlige metalliske finishen og utviklingen av et oksidlag som stopper ytterligere korrosjon.
Profilfamilier og deres visuelle analoger
Markedet kategoriserer formede takstein av metall etter det tradisjonelle materialet de etterligner. Følgende tabell oppsummerer de viktigste profilfamiliene, deres dimensjonale egenskaper og takhellingene de er vurdert for.
| Profil Familie | Visuell analog | Typisk flisstørrelse (mm) | Minimum takhelling | Forriglingsmekanisme |
|---|---|---|---|---|
| Roman / Tønne | Middelhavet leire fat flis | 1320 x 420 | 3:12 (14°) | Side-lap og end-lap trinnede ribber |
| Skifer / Flat | Naturlig brutt skifer | 1250 x 370 | 4:12 (18°) | Skjult spikerflens med dryppkant |
| Rist / Shingle | Cedar shake eller håndkløyvet tre | 1350 x 480 | 4:12 (18°) | Bakflenslås med toppklemme |
| S-Til / Spansk | Spansk S-kurve leirflis | 1320 x 420 | 2,5:12 (12°) | Hekkende sidelapp med vannkanal |
Motstand mot vindløft og interlock-teknikk
Vindløftytelsen til et formet metalltak bestemmes ikke av vekten av flisene, slik tilfellet er med ballastert leire eller betongfliser, men av det mekaniske inngrepet av de sammenlåsende side- og endeoverlappene. Hver flis er festet til takdekket gjennom en spikerflens eller klips som er skjult av den overlappende flisen over den, slik at ingen festehode blir utsatt for vær og vind. Flisens utformede kanter inneholder en rekke ribber, returbend og anti-kapillærspor som skaper en kronglete bane for vinddrevet vann som prøver å trenge gjennom sidelappen.
Standard testprotokoll er ASTM E1592, som evaluerer den strukturelle ytelsen til en representativ takpanelenhet under en jevn statisk trykkforskjell. Et riktig installert steinbelagt stålflisesystem med fliser mekanisk låst og festet til minimum 15 mm kryssfiner- eller OSB-dekke oppnår en design vindløftvurdering på 2,4 kPa (50 psf) , tilsvarende en grunnleggende vindhastighet på omtrent 160 km/t (100 mph) i eksponeringskategori B. For høyhastighets orkansoner (HVHZ) som Miami-Dade County, Florida, må flisprofilen, festemønsteret og underlagsmonteringen testes som et komplett system for å løfte trykk på 7,2 kPa (150 psf) uten frigjøring av fliser eller uttrekk av fester. Å oppfylle denne standarden krever vanligvis seks festemidler per flis i stedet for standard fire, og festene må være ringskaftspiker eller skruer med en minimum uttrekksmotstand på 220 N (50 lbf) i det spesifikke dekkmaterialet.
Underlag og den sekundære vannsperren
Metallflisen i seg selv er den primære regnskjermen, men underlaget er den sekundære vannsperren som skal fungere i hele takets levetid, selv om en tegl løsner ved støt eller ekstrem vind. Byggeforskrifter i de fleste jurisdiksjoner krever minimum et enkelt lag ASTM D226 Type II asfaltmettet organisk filt, men dette materialet har en levetid på 20 til 25 år før sprøhet, mens metallflisen over den er garantert i 50 år eller mer. Den resulterende misforholdet i levetid er den vanligste årsaken til vanninntrenging på aldrende metalltak.
Gjeldende beste praksis, kodifisert i produsentens installasjonsinstruksjoner for førsteklasses steinbelagte stålsystemer, er en selvklebende polymermodifisert bitumenmembran, for eksempel et SBS-modifisert produkt i samsvar med ASTM D1970, installert over hele taktekket, ikke bare ved takfoten og dalene. Denne membranen, typisk 1,0 mm til 1,5 mm tykk med en polyetylen-overflate med høy tetthet, gir et fullt vedheftet vanntett lag som tetter seg selv rundt festegjennomføringer og forblir fleksibelt ved temperaturer ned til -30°C. På et tak med helling under 4:12 plasseres en sekundær dreneringsmatte av sammenfiltrede polymerfilamenter mellom underlaget og flisene for å skape et 6 mm dreneringshulrom som hindrer hydrostatisk trykkoppbygging bak sidelappene under vinddrevne regnforhold.
Festesystemer og korrosjonskompatibilitet
Valg av festemidler for formede takstein av metall må ta hensyn til tre forskjellige korrosjonsmekanismer: atmosfærisk korrosjon på det eksponerte hodet, galvanisk korrosjon i grensesnittet med flissubstratet og sprekkkorrosjon i festeskaftet under flisen. Minimum spesifisert feste for steinbelagte stålfliser er en Ringskaftspiker av type 304 rustfritt stål eller en karbonstålskrue med et Klasse C varmgalvanisert belegg (45 μm minimum sinktykkelse) . I kystinstallasjoner innenfor 3 km fra saltvann må festeanordningen oppgraderes til Type 316 rustfritt stål, som inneholder 2 % til 3 % molybden for gropbestandighet i kloridmiljøer.
For aluminiumsfliser må festene være aluminium eller Type 305 rustfritt stål, fordi festemidler i karbonstål, selv galvaniserte, er katodisk for aluminium og vil akselerere gropdannelse av flisen rundt festehullet. For kobberfliser er festemidler av kobber eller silisiumbronse obligatoriske, da festemidler i rustfritt stål i kontakt med kobber skaper et galvanisk par som raskt korroderer stålkomponenten mens kobberet forblir upåvirket. Festemiddelprodusentens publiserte galvaniske kompatibilitetsskjema, kryssreferert mot flismaterialet, må inkluderes i prosjektinnleveringspakken og godkjennes av spesifisatoren før noe materiale leveres til stedet.
Termisk bevegelse og klipssystemet tilnærming
Stål ekspanderer med en hastighet på ca 12 x 10⁻⁶ m/m pr. °C , som betyr at en 1300 mm stålflis utsatt for en 60°C sesongmessig temperatursvingning (fra -10°C på en vinternatt til 50°C på en sommerettermiddag) vil utvide seg og trekke seg sammen med omtrent 0,94 mm. Selv om denne bevegelsen er liten i absolutte termer, er den tilstrekkelig til å forlenge spikerhull og løsne festeelementer over 20 til 30 år med termisk sykling hvis flisene er stivt spikret fast ved hvert festepunkt uten hensyn til differensiell bevegelse.
Premium-formede metallflissystemer løser dette ved å innlemme et klipsbasert festesystem. En klemme i rustfritt stål eller galvanisert stål skrus til dekket, og flisen hektes på klipsen slik at flisen kan gli i forhold til klipsen i lengderetningen mens den holdes fast i vertikal retning. Klipssporet er forlenget med ±1,5 mm i forhold til festemiddeldiameteren, noe som gir den nødvendige termiske bevegelsen uten å overbelaste festeanordningen eller forlenge klaringshullet. Klipsmaterialet er valgt til å være anodisk til flismaterialet, slik at eventuell tilfeldig korrosjon oppstår på den utskiftbare klipsen i stedet for på den permanente flisen.
Hagl slagfasthet og teststandarder
Steingranulatbelegget på en stålflis gir ikke bare estetisk tekstur, men også et oppofrende støtdempende lag. Under FM 4473 haglstøttesten blir en stålflisenhet utsatt for en iskule med en diameter på 51 mm (2-tommers) som drives med en hastighet som er kalibrert for å simulere haglslagsenergi med fritt fall. Akseptkriteriet er at flisen ikke må vise noen synlig sprekkdannelse, perforering eller granulastap som overstiger 10 % av det berørte området . Steinbelagte stålfliser med et stålunderlag på 0,42 mm eller tykkere oppnår vanligvis en klasse 4 slagfasthetsvurdering under UL 2218, den høyeste klassifiseringen, som kreves for forsikringspremierabatter i haglutsatte regioner i USA og Australia.
Ubelagte aluminium- og kobberfliser bulker under haglstøt i stedet for sprekker. En bulk som overskrider 3 mm i dybden eller 25 mm i diameter anses som en funksjonssvikt i henhold til de fleste produsenters haglgarantier, ikke fordi bulken kompromitterer værtettheten, men fordi den er visuelt upassende fra bakken. Bulkmotstanden til en aluminiumsfliser er en funksjon av legeringens temperament og platetykkelsen. En H14 temperert aluminiumsflis med en tykkelse på 0,8 mm motstår hagl på opptil 38 mm (1,5 tommer) uten synlige bulker; å øke tykkelsen til 1,0 mm utvider denne terskelen til omtrent 45 mm (1,75 tommer).
Dal-, rygg- og penetrasjonsblinkende detaljer
Det formede metallflisesystemet er bare så vanntett som beslagene. Dalinnslaget, der to takplan skjærer seg og konsentrerer strømmen av hele nedbørfeltet over krysset, er den mest kritiske detaljen. Standarddetaljen er et W-formet dalmetall laget av 0,55 mm minste tykkelse Galvalume-stål eller 0,7 mm aluminium, med en stående søm ved senterlinjen som deler vannstrømmen til hver side uten turbulens. Dalmetallet må strekke seg minimum på 200 mm (8 tommer) under den kuttede kanten av metallflisene på hver side, og den fliskuttede kanten må vendes opp 15 mm for å skape et kapillærbrudd som hindrer vann i å vikle seg rundt fliskanten og komme inn i sidelappen.
Mønen og hoftehettene er normalt laget av samme materiale som feltflisene og er festet til en gjennomgående metalllukkelist som tilpasser seg flisprofilen. Hetten festes med synlige fester gjennom forhåndsstansede hull, med en neopren- eller EPDM-skive komprimert til 30 % til 40 % av den opprinnelige tykkelsen under skruehodet for å gi en værforsegling. Utsatte festemidler på mønehetter er det første vedlikeholdselementet på et takstein av metall; skiven bør inspiseres med fem års intervaller og skiftes ut hvis gummien viser sprekker i overflaten eller kompresjonssett som forhindrer tilbakeslag når den sonderes med en negl.
Rørgjennomføringer, loftsventiler og takvinduer blinkes med ferdigproduserte EPDM- eller silikonrørstøvler som har en fleksibel krage som er tilpasset gjennomføringsdiameteren. Støvelbunnflensen, som er integrert i flisbelegget, er hakk og forseglet til underlaget med butyltape, og flensens øvre kant er overlappet under flislaget i oppoverbakke. Den fleksible kragen må romme en termisk ekspansjonsdifferensial på ±2 mm mellom rør og takdekke uten å rive eller miste sin kompresjonstetning mot rørveggen.
Livssykluskostnad og garantistruktur
Installasjonskostnaden for et steinbelagt ståltegltak varierer fra $11 til $18 per kvadratfot ($118 til $194 per kvadratmeter) inkludert underlag, beslag og arbeid, avhengig av profilkompleksiteten og takgeometrien. Dette plasserer metallflis mellom førsteklasses asfalt arkitektonisk helvetesild på $5 til $8 per kvadratfot og naturlig skifer på $25 til $40 per kvadratfot. Den økonomiske begrunnelsen hviler på garantiens varighet og de unngåtte omleggingskostnader over byggets levetid.
Standard produsentgaranti for steinbelagte stålfliser dekker følgende komponenter på en forholdsmessig basis: 50 år på den strukturelle integriteten til stålsubstratet mot perforering fra atmosfærisk korrosjon, 25 år på steingranulatet vedheft mot delaminering som overstiger 5 % av flisens overflateareal, og 10 år på fargestabiliteten til akryloverglasuren mot falming utover 5 Delta E-enheter målt med et spektrofotometer. Garantien kan overføres én gang til en etterfølgende eier og krever dokumentert installasjon av en produsent-sertifisert entreprenør. Det vanligste garantikravet er tap av granulat ved de kuttede kantene på felttrimmede fliser, der den fabrikkpåførte kantforseglingen er brutt; av denne grunn må alle feltkuttede kanter etterbehandles med produsentens leverte kantmaling innen 24 timer etter kutting.
