Каменный шпон — это тонкий слой любого камня, используемый в качестве декоративного облицовочного материала, который не предназначен для несения нагрузки. Каменная облицовка — это каменный шпон или имитация камня, наносимая на здание или другую конструкцию из материала, отличного от камня. Каменная облицовка иногда наносится на бетонные и стальные здания как часть их первоначального архитектурного проекта.
Тонкий каменный шпон был впервые разработан в конце 19 века, но были материалы, разработанные гораздо раньше, которые предвосхитили его использование. Например, древние римляне строили большие сооружения из римского бетона и иногда использовали форму каменного шпона для их облицовки. [1] Части римского Колизея изначально были облицованы мраморным шпоном; отверстия, которые когда-то удерживали анкеры для шпона, все еще видны. [2] : 27
Современный каменный шпон впервые появился в конце 1800-х годов. Самый старый из современных продуктов каменного шпона сейчас распадается. Его разрезали на толстые куски, а затем вручную обрабатывали в соответствующие панели; камни, которые использовались, были «гранит, мрамор, травертин, известняк и сланец». На раннем этапе своего развития тонкий каменный шпон имел возможности использоваться только в таких областях, как внутренняя часть зданий, фасады на уровне улиц и витрины магазинов. [2] : 28
В конце 19-го и начале 20-го веков ненесущие каменные облицовки регулярно прикреплялись к несущим стенам сзади. Поскольку здания стали расти выше с появлением каркасных стальных каркасов , возникла необходимость уменьшить толщину и вес каменных стен, чтобы выдерживать собственный вес здания. Без стальных опор несущие стены могли бы вырасти на несколько метров в толщину на самых нижних этажах. Решением, применявшимся при строительстве ранних небоскребов, было использование стального структурного каркаса, который поддерживал внешние каменные стены на каждом этаже, тем самым распределяя нагрузку на каркас. Это позволяло избежать постепенного нарастания веса, что приводило к неудобно толстым нижним стенам. [3] Эмпайр -стейт-билдинг использует этот метод, имея две стальные балки для крепления каменного облицовки на каждом этаже; одну внутри, чтобы выдерживать вес, и одну, действующую как полка снаружи, чтобы поддерживать известняковый облицовочный шпон здания. [3] В 1930-х годах обычной толщиной каменного шпона стало полтора дюйма (38 мм). Использование тонкого каменного шпона для отделки фасадов зданий началось в 1940-х годах. Строительство из каменного шпона во многом стало тем, что мы видим сегодня, в 1950-х годах. Транспортировка улучшилась, поэтому каменный шпон перевозился эффективнее и с меньшими затратами, чем когда-либо прежде. Были разработаны методы крепления шпона к стали; инструменты с алмазными лезвиями стали популярными для создания тонкого каменного шпона, в то время как эластомерный герметик начал заменять методы нанесения раствора в процессе строительства. Тонкий каменный шпон в 1960-х годах стал более стандартизированным — фактически, стандартное образование по каменному шпону стало доступно в The Marble Engineering Handbook и Marble-Faced Precast Panels , которые были опубликованы Marble Institute of America и National Association of Marble Producers. [2] : 28
По мере того, как в 1960-х годах панели из каменного шпона становились тоньше, свойства используемого камня стали более важными для компенсации (как и соображения безопасности). Бетон как вспомогательное средство для каменного шпона продолжал развиваться, как «для устранения прогиба, растрескивания и окрашивания шпона». [4]
«Кабели с алмазными шипами» использовались для резки итальянского мрамора на необходимые плиты в эпоху специализации в 1970-х годах. [2] : 28 Патент 1976 года показывает, что каменный материал композитного каменного шпона может быть обработан и разработан таким образом, что «он не будет выглядеть как часть изделия, облицованного композитным камнем». [5]
Каменный шпон можно было резать до толщины 1 ⁄ дюйм (3,2 мм) в 1980-х годах благодаря усовершенствованиям в технологии . Толщина типичного тонкого каменного шпона составляла три сантиметра к началу 2000-х годов. Анкеры поддержки были обеспечены определенным типом нержавеющей стали или «алюминия с некорродирующим материалом-разделителем между металлом и камнем». Эти анкеры крепятся к задней части панелей с помощью стержня. [2] : 28
Существуют различные системы крепления каменного шпона к фасадам, включая системы крепления с помощью дюбелей, врезных и подрезных креплений, а также прямое крепление.
Система прямого или клеевого крепления основана на склеивании раствора или цемента между стеной-подложкой и задней стороной каменного шпона. Это применение обычно используется внутри помещений, поскольку внешние атмосферные воздействия и экстремальные температуры приводят к растрескиванию и отслаиванию шпона . Полное соединение между шпоном и подложкой не учитывает различные скорости теплового расширения между материалами, заставляя их связываться под давлением. [6]
Большинство систем внешней облицовки подвешивают камень к опорной стене с помощью штифтов и анкеров, оставляя воздушное пространство между ними, по сути, используя камень в качестве экрана от дождя . Системы крепления превосходны для наружного использования, поскольку они позволяют любой воде, которая проникает в облицовку, выходить, в то время как воздушное пространство позволяет материалам опорной стены-подложки расширяться и сжиматься с разной скоростью, чем у облицовки. [6] Система крепления дюбелями является одним из таких методов подвешивания облицовки. Система основана на отверстиях, просверленных в краях каменных панелей, в которые вставляются металлические дюбели. Дюбели соединяются с угловым кронштейном , который, в свою очередь, соединяется анкерными болтами с несущей стеной здания или стальным каркасом. Системы крепления с прорезями работают примерно так же с различными металлическими деталями. Система с прорезями использует пазы, прорезанные в краях панелей каменного шпона, в которые вставляются пластины или планки с прорезями, эти пластины крепятся к стене сзади и действуют как полка, на которой лежит каменная панель. Как дюбельные, так и крепежные системы Kerf могут быть прикреплены к верхней, нижней и боковым частям каждой панели, обеспечивая надежное крепление и связывание панелей вместе для создания цельного шпона. [6]
Четвертая и несколько менее распространенная система крепления — это система крепления с подрезкой, которая использует расширительное кольцо на конце болта для фиксации в отверстии с подрезкой в задней части шпонированной панели. Давление от затягивания болта заставляет расширительное кольцо расширяться, заполняя отверстие с подрезкой. Затем болт крепится к системе крепления, соединенной с опорной стеной сзади. [6]
Каменный шпон может быть изготовлен из натурального камня, а также из искусственного камня. Натуральный каменный шпон изготавливается из настоящего камня, который либо собирают, т. е. полевой камень , либо добывают в карьерах. Камень разрезают до постоянной толщины и веса для использования в качестве шпона.
Искусственный каменный шпон изготавливается путем заливки легкой бетонной смеси в резиновые формы и окрашивается с помощью процесса окрашивания, который делает его похожим на настоящий камень. Изготовленный каменный шпон затем крепится к стенам с помощью специальных растворов .
Гибкий каменный шпон изготавливается путем вытягивания тонкого слоя камня из плиты сланца, песчаника или слюдяного сланца. Он имеет подложку из композитного материала.
Каменная облицовка часто состоит из легких имитационных каменных изделий с основанием типа бетона. Эти каменные облицовочные изделия часто устанавливаются на легкие основания, чтобы снизить материальные затраты на строительство; это обычно включает
Затем, используя растворную смесь, каменная облицовка крепится к стене. В США типичная установка на легком основании использует фанерную подложку в качестве альтернативы фиброцементным листам.
Альтернативой каменной облицовке может служить натуральный камень, добытый в карьере, а затем разрезанный на тонкие куски для уменьшения веса.
Будучи тяжелее, облицовка из натурального камня часто требует механического крепления для приклеивания к основаниям. Механическое крепление может быть выполнено с помощью угловых полок или, возможно, продукта, называемого зажимом для камня.
Существует несколько методов и систем установки камня на внешней стороне зданий. [6]