Pour sa beauté intemporelle et la texture unique qu’elle ajoute aux façades des bâtiments, la pierre naturelle est un symbole de noblesse et d’élégance. Intégrée au béton préfabriqué, elle permet aux designers de profiter des avantages de la préfabrication tout en conservant son raffinement naturel.
L’époque ancienne où les bâtiments étaient érigés une pierre à la fois reflète un savoir-faire artisanal et des techniques de construction minutieuses qui ont marqué l’histoire de l’architecture. Or, ce long processus exigeant des ressources importantes en termes de temps et de main-d'œuvre a ouvert la voie à une nouvelle approche de construction : l’intégration de la pierre naturelle dans les panneaux préfabriqués.
Granite, calcaire, marbre, grès peuvent être intégrées au béton afin de créer des panneaux architecturaux qui mettent en valeur la matière première souhaitée. Cette technique permet de marier les textures ; on l’utilisera pour concevoir des médaillons, des insertions ou alors en combinaison avec le béton architectural apparent, lequel viendra magnifier la pierre naturelle.
Le béton préfabriqué avec parement de pierre naturelle est apprécié pour sa solidité, sa polyvalence esthétique, sa durabilité et ses faibles coûts d’entretien. Il permet une fermeture de l’enveloppe plus rapide, car chacun des panneaux préfabriqués incorpore un certain nombre de pierres de parement. Voilà qui facilite le travail des autres corps de métier et permet une occupation plus rapide.
Le processus de fabrication des panneaux de béton avec de la pierre naturelle encastrée nécessite une coordination étroite entre les concepteurs, le fournisseur de pierre et le fabricant de béton préfabriqué.
Les pierres de parement utilisées avec du béton préfabriqué sont généralement plus minces que celles posées de manière conventionnelle sur le bâtiment, la taille maximale étant généralement déterminée par la résistance de la pierre.
La résistance de la pierre naturelle dépend de plusieurs facteurs : la taille, le plan de faille et le clivage des cristaux, le degré de cohésion, la géométrie entrecroisée des cristaux, la nature des liants naturels présents et le type de cristal. Les propriétés de la pierre varient aussi selon l’emplacement de la carrière d’extraction. Il est donc important de réaliser des tests sur la pierre extraite pour chaque projet spécifique.
Des essais de flexion (norme ASTM C 880) sont effectués pour évaluer les propriétés physiques de la pierre et obtenir des valeurs de conception. Les tests d’absorption (norme ASTM C 97) aident à évaluer la résistance au gel et la durabilité. Ces propriétés, combinées à la performance des attaches de fixation du parement de pierre, servent à s’assurer que le panneau de béton préfabriqué résistera aux charges pendant la manutention, le transport et l’installation.
Lorsque la pierre a été judicieusement sélectionnée pour répondre aux besoins et exigences du projet architectural, le fournisseur de pierre procède à la découpe et à la finition de la pierre (poli, flambé, saw-cut…) selon les plans et devis qui lui ont été fournis. Il perce ensuite des trous dans le dos de la pierre, lesquels serviront à installer les attaches qui assureront la jonction entre le béton et la pierre naturelle.
Les pierres naturelles dûment traitées, coupées, percées et identifiées sont ensuite acheminées chez le préfabricant. Ce dernier procède à la mise en place des attaches(clips) dans les trous prévus à cet effet. Une membrane isolante sera utilisée entre le parement de pierre et le béton frais afin de minimiser la déformation, les fissures ainsi que les taches qui pourraient se former sur la face du parement de pierre naturelle. Ce support de liaison (tel qu’illustré sur la prochaine photo) est constitué d’une feuille de polyéthylène ou d’un coussin en mousse de polyéthylène à cellules fermées. Il permettra également un mouvement indépendant entre les éléments de pierre et de béton. Enfin, on aura soin d’utiliser des adhésifs afin d’imperméabiliser l’ensemble.
Une fois ces étapes terminées, on procède au coulage du béton, suivi de la finition et du contrôle de la qualité.
L’intégration de la pierre naturelle dans les panneaux préfabriqués a été appliquée dans plusieurs projets architecturaux au fil des années au Québec, en Ontario, au Massachusetts et à New York. Voici quelques projets réalisés par BPDL.
Pour en savoir plus sur d’autres techniques utilisées par BPDL dans la réalisation de projets architecturaux, rendez-vous sur notre blogue. À lire : Les effets architecturaux illimités du béton préfabriqué
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For its timeless beauty and the unique texture it adds to building facades, natural stone is a symbol of nobility and elegance. Integrated into precast concrete, it allows designers to benefit from the advantages of prefabrication while retaining its natural qualities.
The old days when buildings were erected one stone at a time reflect the craftsmanship and meticulous construction techniques that have marked the history of architecture. However, this time-consuming and labour-intensive process has paved the way for a new approach to construction: integrating natural stone into prefabricated panels.
Granite, limestone, marble and sandstone can be integrated into concrete to create architectural panels that showcase the desired raw material. This technique makes it possible to blend textures; it can be used to create medallions, inserts or in combination with exposed architectural concrete, which will enhance the natural stone.
Precast concrete with natural stone facing is appreciated for its strength, aesthetic versatility, durability and low maintenance costs. It allows the envelope to be closed more quickly, as each of the precast panels incorporates a number of facing stones. This facilitates the work of other trades and means the building can be occupied more quickly.
The process of manufacturing concrete panels with embedded natural stone requires close coordination between the designers, the stone supplier and the precast concrete manufacturer.
The facing stones used with precast concrete are generally thinner than those laid conventionally on the building, the maximum size generally being determined by the strength of the stone.
The strength of natural stone depends on a number of factors: the size, fault plane and cleavage of the crystals, the degree of cohesion, the interlocking geometry of the crystals, the nature of the natural binders present and the type of crystal. The properties of the stone also vary according to the location of the quarry from which it was extracted. It is therefore important to carry out tests on the stone extracted for each specific project.
Bending tests (ASTM C 880) are carried out to assess the physical properties of the stone and obtain design values. Absorption tests (ASTM C 97)help to assess frost resistance and durability. These properties, combined with the performance of the stone cladding fasteners, are used to ensure that the precast concrete panel will withstand loads during handling, transportation and installation.
Once the stone has been carefully selected to meet the needs and requirements of the architectural project, the stone supplier cuts and finishes the stone (polished, flamed, saw-cut, etc.) according to the plans and specifications provided. Holes are then drilled in the back of the stone, which will be used to install the fasteners that will ensure the a strong connection between the concrete and the natural stone.
The natural stones, duly treated, cut, drilled and identified, are then sent to the prefabricator. The clips are then placed in the holes provided. An insulating membrane is used between the stone facing and the fresh concrete to minimize distortion, cracks and stains that may form on the face of the natural stone facing. This bonding support (as shown in the next photo) consists of a sheet of polyethylene or a cushion of closed-cell polyethylene foam. It will also allow independent movement between the stone and concrete elements. Finally, adhesives are used to waterproof the whole assembly.
Once these stages have been completed, the concrete is poured, followed by finishing and quality control.
The integration of natural stone in prefabricated panels has been applied in a number of architectural projects over the years in Quebec, Ontario, Massachusetts and New York. Here are some of the projects carried out by BPDL.
To find out more about other techniques used by BPDL for architectural projects, visit our blog. Read more: The unlimited architectural effects of precast concrete
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