成形金属屋根瓦: プロファイル、材料および施工

成形金属瓦 完全に連動する金属パネル システムの構造性能を提供しながら、伝統的な粘土タイル、スレート、または木材の美しさを実現します。従来の製品と比較した主な利点は、軽量化です。 石でコーティングされたスチールタイルアセンブリの重量は約 6.5 ～ 8.5 kg/m² (1.3 ～ 1.7 psf) ですが、粘土タイルの場合は 45 ～ 75 kg/m²、スレートの場合は 55 ～ 90 kg/m² です。 。この重量差により、構造補強なしで既存のアスファルトシングル屋根の上に設置することが可能になり、屋根面での建物の耐震質量が約 85% 軽減されます。

材料素地と石材コーティング工程

成形金属瓦 フラット コイル ストックとして始まり、最も一般的には ASTM A792 に準拠し、AZ50 または AZ55 アルミニウム - 亜鉛合金コーティングを施したガルバリウム コーティングされた鋼材です。ベース鋼の厚さの範囲は次のとおりです。 0.35 mm ～ 0.55 mm (28 ゲージ ～ 24 ゲージ) 0.42 mm が中風域の住宅屋根の業界標準です。コイルはまず、特定の伝統的な屋根材 (バレル タイル、フラット スレート、S タイル、または手割りシェイクなど) の視覚的特徴を再現するプロファイルにスタンピングまたはロール成形されます。スタンピング プロセスでは、1 回のプレス ストロークで仮接合部、水路、ネイル フランジなどの 3 次元レリーフ パターンを作成します。

形成後、スチール タイルにはその特徴的な特徴が与えられます。それは、アクリルベースの石顆粒コーティングが高温のセラミック バインダーで表面に接着されることです。砕いて選別した天然石またはセラミックでコーティングした石英の顆粒は、次のサイズの範囲です。 0.5mm～2.5mm 完全にカバーされるように静電的に適用されます。コーティングされたタイルは次にオーブンで硬化されます。 150℃～200℃ 、ポリマーバインダーを架橋し、顆粒を鋼基材に機械的に固定します。その結果、ひょう石からの衝撃エネルギーを吸収し、地金の視覚的な光沢を抑え、アスファルト屋根板に匹敵する 0.7 以上の摩擦係数を備えた歩行面を実現するテクスチャード加工された表面が得られます。

アルミニウムおよび銅のタイルは、市場セグメントとしては小さいものの、塩化物の堆積速度が 200 を超える沿岸施設向けに指定されています。 1日あたり50 mg/m² 。厚さ 0.7 mm ～ 0.9 mm のアルミニウム タイルには、ミル仕上げまたはさまざまな色の PVDF (ポリフッ化ビニリデン) コイル コーティングが施されています。厚さ 0.55 mm ～ 0.7 mm で供給される銅タイルはコーティングされずに放置され、最初の 5 ～ 8 年間にさらされると保護的な緑青が生じます。アルミニウムタイルも銅タイルも石でコーティングされていません。その美しさは、自然な金属仕上げと、さらなる腐食を阻止する酸化層の発達に依存しています。

プロファイルファミリーとその視覚的類似物

市場では、成形金属屋根瓦を、模倣する伝統的な材料によって分類しています。次の表は、主要なプロファイル ファミリ、その寸法特性、およびそれらが評価される屋根の傾斜をまとめたものです。

耐風上げ性とインターロック技術

成形金属タイル屋根の風による揚力性能は、バラスト粘土やコンクリートタイルの場合のようにタイルの重量によって決まるのではなく、かみ合う側面とエンドラップの機械的な係合によって決まります。各タイルは、その上の重なり合うタイルによって隠される釘フランジまたはクリップを介して屋根デッキに固定されるため、留め具の頭が風雨にさらされることはありません。タイルの形成されたエッジには、一連のリブ、リターンベンド、毛細管防止溝が組み込まれており、風によって動かされた水がサイドラップに侵入しようとする曲がりくねった経路を作成します。

標準試験プロトコルは ASTM E1592 で、均一な静圧差の下で代表的なルーフ パネル アセンブリの構造性能を評価します。タイルが機械的に連結され、最小 15 mm の合板または OSB デッキに固定された適切に設置された石材コーティングされたスチール タイル システムは、設計風上揚力定格を達成します。 2.4 kPa (50 psf) 、暴露カテゴリー B の基本風速約 160 km/h (100 マイル) に相当します。フロリダ州マイアミデイド郡などの高速ハリケーン地帯 (HVHZ) では、タイルのプロファイル、固定パターン、および下敷きアセンブリを完全なシステムとして、次の上昇圧力までテストする必要があります。 7.2 kPa (150 psf) タイルの外れやファスナーの抜けがありません。この基準を満たすには、通常、標準の 4 つではなく、タイルごとに 6 つの留め具が必要です。また、留め具は、特定のデッキ材で最小引き抜き抵抗が 220 N (50 lbf) のリングシャンク釘またはネジでなければなりません。

下地と二次遮水材

金属タイル自体は主な雨よけですが、下葺きは、たとえ衝撃や強風によってタイルが剥がれたとしても、屋根の耐用年数全体にわたって機能しなければならない二次的な遮水層です。ほとんどの管轄区域の建築基準法では、少なくとも ASTM D226 タイプ II のアスファルトを含浸させた有機フェルトの単層が必要ですが、この材料の耐用年数は 20～25年 脆化する前に、その上の金属タイルは 50 年以上保証されます。結果として生じる耐用年数の不一致は、老朽化し​​た金属瓦屋根への水の侵入の最も一般的な原因です。

高級石材被覆鋼板システムのメーカーの設置説明書に成文化されている現在のベストプラクティスは、ASTM D1970 に準拠した SBS 改質製品などの自己接着性ポリマー改質ビチューメン膜を、軒や谷だけでなく屋根デッキ全体に設置することです。この膜は、通常、 厚さ1.0mm～1.5mm 高密度ポリエチレンのフェーサーを使用し、ファスナーの貫通部の周囲をセルフシールし、-30°C までの温度でも柔軟性を維持する、完全に接着した防水層を提供します。 4:12 未満の勾配を持つ屋根では、絡み合ったポリマーフィラメントの二次排水マットが下敷きとタイルの間に配置され、6 mm の排水空洞を形成し、風による雨の状況下でサイドラップの後ろに静水圧が蓄積するのを防ぎます。

締結システムと耐腐食性

成形金属屋根瓦のファスナーの選択では、露出したヘッドの大気腐食、タイル基材との界面での電解腐食、およびタイルの下のファスナーシャンク内の隙間腐食という 3 つの異なる腐食メカニズムに対処する必要があります。石材コーティングされたスチールタイルに指定されている最小の留め具は、 タイプ 304 ステンレス鋼リングシャンク釘、またはクラス C 溶融亜鉛メッキ (最小亜鉛厚さ 45 μm) を施した炭素鋼ねじ 。塩水から 3 km 以内の沿岸の設置では、塩化物環境での耐孔食性を高めるために、ファスナーを 2% ～ 3% のモリブデンを含むタイプ 316 ステンレス鋼にアップグレードする必要があります。

アルミニウム タイルの場合、ファスナーはアルミニウムまたはタイプ 305 ステンレス鋼でなければなりません。これは、炭素鋼ファスナーは、たとえ亜鉛メッキされていても、アルミニウムに対して陰極性であり、ファスナー穴の周囲でタイルの孔食が促進されるためです。銅タイルの場合、銅またはシリコンブロンズのファスナーが必須です。これは、ステンレス鋼のファスナーが銅と接触するとガルバニックカップルが発生し、銅には影響を与えずに鋼部品を急速に腐食させるためです。タイルの材料と相互参照されるファスナーのメーカーが公開したガルバニック適合性チャートは、プロジェクト提出パッケージに含まれ、材料が現場に納品される前に指定者の承認を受ける必要があります。

熱移動とクリップシステムによるアプローチ

鋼はおよその速度で膨張します。 12 x 10⁻⁶ m/m/℃ これは、1,300 mm のスチール タイルが 60°C の季節的な温度変動 (冬の夜の -10°C から夏の午後の 50°C まで) にさらされた場合、約 0.94 mm 伸縮することを意味します。この動きは、絶対的には小さいですが、差動を考慮せずにタイルがすべての留め具ポイントでしっかりと釘付けされている場合、20 ～ 30 年の熱サイクルにわたって釘穴が伸びて留め具が緩むのに十分です。

プレミアム形状の金属タイル システムは、クリップベースの固定システムを組み込むことでこの問題に対処します。ステンレス鋼または亜鉛メッキ鋼製のクリップがデッキにねじ込まれ、タイルがクリップに対して縦方向に拘束されながら長手方向にスライドできるように、タイルがクリップに引っ掛けられます。クリップスロットは長くなっています。 ±1.5mm ファスナーの直径に比べて、ファスナーに過度のストレスをかけたり、クリアランスホールを長くしたりすることなく、必要な熱移動への適応を提供します。クリップの材料は、タイル材料に対して陽極性となるように選択されているため、偶発的な腐食は永久タイルではなく交換可能なクリップで発生します。

耐雹衝撃性と試験基準

スチールタイル上の石顆粒コーティングは、美的な質感だけでなく、犠牲的な衝撃吸収層も提供します。 FM 4473 雹衝撃試験では、スチール タイル アセンブリに、自由落下雹衝撃エネルギーをシミュレートするように校正された速度で推進される直径 51 mm (2 インチ) の氷球を当てます。合格基準は、タイルに目に見える亀裂、穴、または顆粒の損失が次の条件を超えていないことです。 影響を受けるエリアの 10% 。 0.42 mm 以上の厚さのスチール基板を備えた石材コーティングされたスチール タイルは通常、UL 2218 に基づくクラス 4 の耐衝撃性評価を達成しています。これは、米国およびオーストラリアの雹が発生しやすい地域での保険料割引に必要な最高の分類です。

コーティングされていないアルミニウムおよび銅のタイルは、ひょうの衝撃を受けるとひび割れではなくへこみます。を超えるへこみ 深さ3mmまたは直径25mm ほとんどのメーカーの雹に対する保証条件では、へこみが耐候性を損なうためではなく、地面から見た目に不快であるため、機能上の故障とみなされます。アルミニウムタイルの耐へこみ性は、合金の焼き戻しとシートの厚さの関数です。厚さ 0.8 mm の H14 調質アルミニウム タイルは、最大 38 mm (1.5 インチ) のひょう石に目に見える凹みを生じることなく耐えます。厚さを 1.0 mm に増やすと、そのしきい値は約 45 mm (1.75 インチ) に拡張されます。

谷、尾根、貫通部の点滅詳細

成形された金属タイル システムの防水性は水切りと同程度です。 2 つの屋根面が交差し、交差点の上の集水域全体の流れを集中させる谷の水切りは、最も重要な詳細です。標準の詳細は、最小厚さ 0.55 mm のガルバリウム鋼板または 0.7 mm アルミニウムで製造された W 字型のバレー メタルで、中心線に立った継ぎ目があり、水流を乱すことなく両側に分割します。バレーメタルは最低でも延長する必要があります 200mm (8インチ) 両側の金属タイルの切断端の下に、水がタイルの端に回り込んで側面のラップに入るのを防ぐ毛細管破壊を作成するために、タイルの切断端を 15 mm 上に向ける必要があります。

リッジキャップとヒップキャップは通常、フィールドタイルと同じ材料で形成され、タイルのプロファイルに適合する連続した金属製の閉鎖ストリップに固定されます。キャップは、ネオプレンまたは EPDM ワッシャーを圧縮して、あらかじめ開けられたグロメット穴を通して露出したファスナーで固定されます。 元の厚さの 30% ～ 40% ネジ頭の下に取り付けて耐候性シールを提供します。リッジキャップの露出した留め具は、金属瓦屋根の最初のメンテナンス項目です。ワッシャーは 5 年間隔で検査し​​、ゴムの表面に亀裂や圧縮永久歪みが見られ、爪で探ったときにリバウンドが防止される場合は交換する必要があります。

パイプの貫通部、屋根裏の通気口、天窓は、貫通部の直径に合わせたサイズの柔軟なカラーを組み込んだ、事前に製造された EPDM またはシリコンのパイプ ブーツでフラッシュされます。タイルコースに一体化されたブーツベースフランジは、切り込みを入れてブチルテープで下敷きにシールされ、フランジの上端は上り勾配のタイルコースの下に重ねられます。柔軟なカラーは、次の熱膨張差に対応する必要があります。 パイプとルーフデッキの間は±2 mm パイプ壁に対する圧縮シールが破れたり失われたりすることはありません。

ライフサイクルコストと保証構造

石材被覆鋼瓦屋根の施工費用は以下のとおりです。 平方フィートあたり 11 ～ 18 ドル (1 平方メートルあたり 118 ドルから 194 ドル) プロファイルの複雑さと屋根の形状に応じて、下葺き、水切り、および作業が含まれます。これにより、金属タイルは、平方フィートあたり 5 ～ 8 ドルの高級アスファルト建築用シングルと、平方フィートあたり 25 ～ 40 ドルの天然スレートの間に配置されます。経済的正当性は、保証期間と、建物の耐用年数にわたって屋根の葺き替え費用が回避されることに基づいています。

石材コーティングされたスチール タイルの標準メーカー保証は、次のコンポーネントを日割り計算でカバーします。 50年 大気腐食による穴あきに対する鋼基材の構造的完全性について、 25年 タイル表面積の5%を超える層間剥離に対する石顆粒の接着力、および 10年 分光光度計で測定した5デルタE単位を超える退色に対するアクリル上絵具の色安定性。保証は次の所有者に一度譲渡でき、メーカー認定の請負業者による文書化された取り付けが必要です。最も一般的な保証請求は、現場でトリミングされたタイルの切断端での顆粒の損失であり、工場で適用されたエッジシールが破れています。このため、現場で切断したすべてのエッジは、切断後 24 時間以内にメーカーが提供するエッジ ペイントでタッチアップする必要があります。