Искусственный камень для фасада

В строительстве используют природные (натуральный камень, древесина) и искусственные материалы, а любой:

  • искусственный камень для возведения несущих стен домов, зданий - штучный кирпич, мелкозернистый, легкий, ячеистый бетон в блоках, панелях, железобетон – это композит со связующей матрицей (цементной, известковой, глинистой) и армирующим наполнителем (щебень, песок, металл);
  • искусственный камень для внутренней, наружной отделки дома, здания, сооружения, в том числе в конструкциях связанной или навесной (на относе) системы – это композит в виде плит, листов, плиток, панелей с цементной, известковой, глинистой (керамической), полимерной (и их комбинациями) матрицей и волокнистым, дисперсным (частицы) или скелетным (сетки) армированием.

 

Изначально искусственный камень создавался, как финансово доступная альтернатива натуральному природному, сравнимая с горными породами по физико-механическим свойствам, фактуре (цвету, рельефу, структуре) лицевой поверхности. На текущий момент сходными с природным материалом свойствами обладают только керамограниты, остальные композиты для фасадов только имитируют внешний вид отделки горными породами, хотя имеют и свои преимущества в сравнении с гранитами, мрамором, базальтом и пр.

Искусственный камень - композитный материал 

Все фасадные «каменные» композиты вне зависимости от их маркетинговых названий имеют матрицу на базе цементного, полимерного или керамического (глиняного) связующего, а по виду армирующего наполнителя их можно условно разделить на:

  • дисперсные (или агломераты), получаемые смешиванием частиц армирующего компонента со связующей матрицей – клинкер с покрытием «под натуральный камень», керамогранит, Мармарок, полимербетон и т.д.;
  • волокнистые с армированием матрицы волокнами (фиброй) базальта - Rockpanel Stones и аналоги других торговых марок, фиброцементные плиты, стеклофибробетон;
  • скелетные с армированием сеткой из синтетического волокна – полимербетонные плиты и др.

Конечные эксплуатационные свойства таких композитов могут быть получены в результате, как химических, так и термохимических реакций, зависят от типа связующего и наполнителя, способа, технологии изготовления, а цена плит, плиток, панелей из композитов, как правило, меньше стоимости отделки природными материалами.

Искусственный камень для фасада

Требования к эксплуатационным свойствам композитных материалов для фасада во многом зависят от типа конструктивного исполнения оболочки, которая может быть связанной (плитка, плиты укладываются на раствор, мастику непосредственно на поверхность стены) или навесной (на относе – НФС или навесная фасадная система), фиксируемой на подконструкции из алюминиевого или стального профиля.

Для связанных оболочек могут использоваться плитки, плиты, камни практически с минимальными ограничениями по толщине, модулю упругости, прочности, удельному весу, поскольку опорная поверхность равна площади прилегания изделий, а нагрузка равномерно распределена по несущей стене и передается на фундамент. Искусственный композитный материал для навесного вентилируемого фасада формы плит, панелей нормируется по прочности на изгиб, модулю упругости (жесткости) и подбирается по плотности (удельному весу) из-за того, что опорой экрана служит обрешетка подконструкции, а сама НФС крепится к несущей стене локально точечно на кронштейнах.

Общие требования к композитам – стойкость к истиранию (атмосферной эрозии) и механическим воздействиям (особенно для цоколя и нижних панелей), изменениям температурно-влажностного режима эксплуатации, УФ излучению, биодеструкции, цветостойкость, твердость поверхности, водо-, паронепроницаемость, морозостойкость, небольшой удельный вес и, безусловно, пожарная безопасность.

Важно: Следует четко осознавать, что пожаробезопасные композиты для фасада создаются из негорючих связующих и наполнителей, т.е. глазурованный клинкер, а также керамограниты на глинах и цементные агломераты с крошкой (щебнем) горных пород негорючие, не воспламеняются, не образуют дыма и не выделяют токсичных газов при нагреве. В то же время любой искусственный материал на полимерной матрице и/или с наполнением синтетическими волокнами априори не пожаробезопасный и его пригодность для конструкций фасада объекта определенного класса пожарной опасности должна определяться по группам горючести, воспламеняемости, дымообразующей способности и токсичности.

Искусственный камень, имитирующий горные породы

Ассортимент предложений фасадных облицовок даже в пределах отечественного рынка строительных материалов впечатляюще емкий, однако в сегменте листов, панелей, плитки и плит, имитирующих вид среза горных пород, по факту ограничен некоторыми разработками дисперсных и волокнистых композитов. Обусловлено это в основном тем, что если рельеф поверхности искуственного камня можно формировать прессованием или специальной обработкой, то специфический рисунок и цветотона фактуры получаются только путем внедрения в матрицу частиц горной породы или же нанесением декоративных покрытий - лакокрасочных, полимерных, что сразу переводит материал в категорию горючих и ограничивает возможность использования во многих конструктивных решениях.

Наиболее близким к натуральному природному камню по фактуре и физико-механическим свойствам был и пока остается керамогранит, однако при меньшей цене материал имеет и сходную с горной породой плотность, т.е. характеризуется большим удельным весом. «Облегченные» варианты плит, панелей с имитацией фактуры горной породы из-за меньшей плотности сразу теряют в главных эксплуатационных свойствах – долговечности, стойкости к механическому воздействию и морозостойкости, поскольку снижаются прочностные характеристики материала, стойкость к хрупкому разрушению при низких температурах повышается пористость, водопоглощение и т.д. Наиболее «легкие» версии композитов для фасада формируют на полимерной матрице – полиэфирных, эпоксидных, фурановых и даже фенолформальдегидных смолах, что повышает эластичность материала, но делает его горючим, пожаронебезопасным, а также увеличивает коэффициент температурного расширения плит, панелей и, соответственно, технологический зазор между элементами экрана НФС при монтаже.

Искусственный камень на керамическом вяжущем 

Искусственный камень на керамическом (глинистом) вяжущем, имитирующий в отделке природный камень – клинкерная плитка, панели, а также плиты керамогранита, иногда в России заявляемые, как гранитогрес (или плиты грес), каменная керамика и пр. И клинкер и керамогранит – высокотемпературная керамика и по факту агломераты на базе глин с минеральными добавками, свойства которых формируются после отжига в печах.

Главным отличием клинкерных панелей, плитки от плит керамогранита в аспекте:

  • декоративного оформления готовых изделий является то, что имитация природного камня в клинкере происходит благодаря специальному покрытию перед отжигом, а в керамограните – за счет армирования щебнем горной породы;
  • эксплуатационных качеств является то, что водопоглощение клинкера в 10 раз больше, чем у керамогранита, а предел прочности на изгиб и морозостойкость соответственно в 4.5 и 3 раза меньше, чем у керамогранитных плит, свойства которых сходны с натуральным намнем.

Как клинкер, так и керамогранит относятся к негорючим материалам и могут использоваться в конструктивных решениях фасада любых домов и зданий без ограничений по пожарной безопасности.  

Искусственный камень на цементном вяжущем 

Наиболее популярные композиты на цементном вяжущем с имитацией природной фактуры изготавливают прессованием, реже экструзией с минеральными наполнителями – крошкой, щебнем горных пород. Элементы для сборки экранов фасада - штучные в виде плит или панелей и каждая компания-производитель предлагает под свой формат изделий подконструкцию с крепежными элементами и технологию фиксации (скрытой или видимой).

Панели поставляются в разных цветовых оттенках, но негорючие благодаря использованию в составе цементов и минерального наполнителя. Для снижения водопоглощения в смесь вводят гидрофобные добавки, стойкость к фотоокислительной деструкции под воздействием УФ излучения обеспечивается качеством и способом внесения красителей, по прочностным свойствам панели приближаются к клинкеру, но, безусловно, далеки от керамогранитов.      

Искусственный камень на полимерном вяжущем 

Искусственные материалы для фасада на полимерной матрице отличаются сравнительно небольшим удельным весом, эластичностью, простотой обработки, монтажа, однако ограничены в прочностных характеристиках, имеют повышенную пористость, водопоглощение, низкую морозостойкость и сертифицируются на группы горючести не выше Г1 или Г2. Плиты и панели для оболочек НФС из композитов с полимерной матрицей дешевле своих цементных, керамических, а тем более природных (натуральных) аналогов, однако их стоимость в целом определяется брендом, числом и стоимостью пропиток, финишных покрытий, обеспечивающих требуемые уровни морозостойкости, фотоокислительной и биохимической деструкции.

Популярный композит с полимерной матрицей для экранов НФС в России - плиты Rockpanel Stones разработки Rockwool B.V. из Нидерландов, сертифицированные по европейским и отечественным стандартам. В качестве связующего при производстве используются синтетические смолы, в том числе формальдегида класса Е1, армирующим наполнителем выступает базальтовое волокно, что позволяет в совокупности выйти на плотность материала в 2 раза меньшую, чем у керамогранита или натурального камня.

Rockpanel Stones характеризуются эффектным дизайном с хорошей имитацией среза горной породы, сравнительно высокой цветостойкостью, однако водопоглощение плит даже с 4-мя слоями полимерной эмульсии и акриловой краски в 7 раз больше, а прочность на изгиб в 8 раз меньше аналогичных показателей керамогранита. Кроме того, плиты Rockpanel Stones сертифицированы на группу горючести Г1, группы воспламеняемости В2, дымообразующей способности Д1 и токсичности продуктов горения Т1, что ограничивает возможность их применения для домов, зданий повышенных уровней конструктивной пожарной опасности.

В целом по этой причине производитель рекомендует применять свой материал в оболочках навесного вентилируемого фасада с использованием превентивных мероприятий противопожарной защиты – противопожарных рассечек, защитой оконных проемов алюминиевыми, стальными коробами и т.д.

Важно: Для пожароопасных объектов применение композитов с полимерными матрицами для фасада, в том числе вентилируемого должно обосновываться в соответствующих разделах проекта по превентивным мерам защиты. Причем важными критериями выбора являются не только способность композита к воспламенению, поддержанию горения, выделению дыма и токсичных веществ при нагреве или горении, но и риски нарушения целостности плит, панелей из-за термодеструкции полимерной матрицы, что может привести к травмам и угрозе жизни людей при эвакуации.

Термическая деструкция матриц композитов начинается при разных температурах – для цементных вяжущих пороговые температуры 300—400°С, для клинкерных - 500—600°С, для полимерных на эпоксидных синтетических смолах - 100—150°С, на полиэфирных, фурановых, фенолформальдегидных - 80—100°С. Поэтому при равных прочих условиях среди искусственных материалов с полимерной матрицей предпочтение лучше отдавать композитам на эпоксидном вяжущем, а среди всех фасадных плит, панелей, плиток, листов – композитам на керамическом или цементном вяжущем.   

Надежность и долговечность композитных экранов навесных фасадных систем

Надежность фасадных оболочек зависит, как от эксплуатационных свойств композита, определяемых характеристиками входящих в состав материалов, технологией изготовления и качеством приемки, так и:

  • уровня проектирования и реализации проекта НФС, во время которых рассчитываются допустимые нагрузки и воздействия, выбираются схема, материалы подконструкции, способы, места крепления к стене, необходимость и возможность забивки или усиления фундамента и т.д., и т.п.;
  • условий эксплуатации, где важными для любых материалов являются реальный температурно-влажностной режим, интенсивность солнечного излучения, ветровой подпор, этажность дома, здания, схемы передвижения людей относительно фасадной оболочки и пр.

Немаловажное значение для срока службы оболочек НФС имеет регулярность и уровень профессионализма обслуживания подконструкции и экрана, поскольку большая часть плит, панелей, плитки по факту не является ремонтопригодной, во всяком случае без проведения демонтажа и вывоза в мастерские сервисных центров.

Из фасадных материалов, имитирующих натуральный камень, наиболее долговечными пока остаются композиты с керамической матрицей – керамограниты и клинкер, несколько меньший срок службы у плит и панелей на цементном вяжущем с наполнителем в виде крошки, отсева, щебня горных пород, самыми чувствительными к условиям эксплуатации былди и пока остаются композиты с полимерной матрицей, хотя на их долговечность во многом влияет число слоев и качество защитно-декоративных покрытий. Цена на экраны НФС с имитацией природного материала на отечественном рынке различная, зависит от производителя, торговой компании или инсталлятора фасадных систем, но в целом стоимость плит, панелей снижается сообразно ухудшению их физико-механических свойств и долговечности от керамогранитов до композитов с полимерной матрицей.