Экономические основы технологии производства кровельных керамических материалов

Сухой способ производства керамической черепицы является разновидностью современного развития полусухого производства изделий. Пресс-порошок при этом способе готовится с влажностью 2 – 6%. При этом устраняется полностью  необходимость операции сушки.

Шликерный способ применяется, когда изделия изготавливаются из многокомпонентной массы, состоящей из неоднородных и трудноспекающихся глин и добавок, и когда требуется подготовить массу для изготовления изделий сложной формы методом литья. Отливка изделий производится из массы с содержанием воды до 40% [6, с. 103-105].

 

2.2 Изготовление кровельных керамических материалов пластическим способом

При пластическом способе  подготовки глиняной массы на заводе керамической черепицы должен быть определённый запас сырья. С этой целью на заводах создают склады для промежуточного запаса сырья. Добыча глины зимой, а также предохранение её от смерзания при транспортировании сильно усложняют производство, поэтому стремятся осуществить добычу в тёплое время года и создавать запасы глины на складах завода для работы зимой.

Добытая в карьере и  доставленная на завод глина в  естественном состоянии обычно непригодна для формования изделий и нужно  разрушить природную структуру глины, удалить из неё вредные примеси, измельчить крупные включения, смешать глину с добавками, а также увлажнить её, чтобы получить удобоформуемую массу.

Глина подвергается последовательно  грубому дроблению и тонкому  измельчению. Первичное дробление  глины осуществляют в глинорыхлителе, который представляет собой самоходную тележку, совершающую возвратно-поступательное движение над ящичным подавателем. Рабочим органом глинорыхлителя является вращающийся вал с насаженными на него фрезами. Дробление глины до кусков размером 10 – 15 мм осуществляют в дробилках. Вязкие пластичные глины дробят на гладких дифференциальных вальцах грубого помола.

Измельчённые глину и  отощающие добавки дозируют для предварительного перемешивания в двухвальный смеситель. При необходимости сюда подают также воду или пар.

Формование производится на прессе с вакуумированием и подогревом. Вакуумирование и подогрев массы при прессовании позволяет улучшить её формовочные свойства, увеличить прочность обожжённого изделия до 2-х раз. В корпусе пресса вращается шнек-вал с винтовыми лопастями. Глиняная масса перемещается с помощью шнека к сужающейся переходной головке, уплотняется и выдавливается через мундштук в виде непрерывной ленты под давлением. Меняя мундштук, можно получать глиняный брус различных форм и размеров. Брус, непрерывно выходящий из пресса, разрезает на отдельные части в соответствии с размерами изготовляемых изделий автоматическое резательное устройство. Пресс снабжён вакуум-камерой, в которой из глиняной массы частично удаляется воздух.

Перед обжигом изделия  должны быть высушены до содержания влаги 5 - 6% во избежание неравномерной усадки, искривлений и растрескивания при обжиге. Применяется искусственная сушка в камерных сушилках периодического действия в течение от нескольких до 72-х часов в зависимости от свойств сырья и влажности сырца. Сушка производится при начальной температуре теплоносителя – отходящих газов от обжиговых печей или подогретого воздуха - 120 - 1500°С.

Обжиг - важнейший и завершающий процесс в производстве керамической черепицы. Этот процесс включает в себя три периода: прогрев сырца, собственно обжиг и регулируемое охлаждение. При нагреве сырца до 1200°С удаляется физически связанная вода и керамическая масса становится непластичной. Но если добавить воду, пластические свойства массы сохраняются. В температурном интервале от 4500°С до 6000°С происходит отделение химически связанной воды, разрушение глинистых минералов и глина переходит в аморфное состояние. При этом и при дальнейшем повышении температуры выгорают органические примеси и добавки, а керамическая масса безвозвратно теряет свои пластические свойства. При 8000°С начинается повышение прочности изделий, благодаря протеканию реакций в твёрдой фазе на границах поверхностей частиц компонентов.

В процессе нагрева до 10000°С возможно образование новых кристаллических силикатов, например силлиманита Al₂O₃·SiO₂, а при нагреве до 12000°С и муллита 3Al₂O₃·2SiO₂. Одновременно с этим легкоплавкие соединения керамической массы и минералы плавни создают некоторое количество расплава, который обволакивает нерасплавившиеся частицы, стягивает их, приводя к уплотнению и усадке массы в целом (огневой усадке). В зависимости от вида глин она составляет от 2% до 8%. После остывания изделие приобретает камневидное состояние, водостойкость и прочность. Интервал температур обжига для керамической черепицы лежит в пределах от 11000°С до 13000°С. Обжиг керамической черепицы осуществляется в туннельных печах. Туннельная печь представляет собой сквозной канал длиной до 100 м, в котором по рельсам движутся вагонетки с обжигаемыми изделиями. В туннельной печи совершаются операции загрузки, подогрева, обжига, охлаждения, выгрузки.

Высушенную черепицу загружают  на вагонетки с подом из огнеупорного кирпича. Толкатель подаёт загруженную  вагонетку в печь, выталкивая при  этом с противоположного конца вагонетку  с обожжённой и охлаждённой черепицей. Туннельные печи работают на газе или  тонкомолотом угле. В этих печах  удобно механизировать процессы загрузки и выгрузки продукции, а также  автоматизировать процесс обжига и  его регулирование.

Наличие стабильных температурных  зон и противоточное движение обжигаемого материала навстречу  потоку газов позволяет получить в туннельных печах высокие температуры  нагрева (до 17000°С), что даёт возможность интенсифицировать процесс спекания. Туннельные печи значительно производительнее и экономичнее кольцевых печей, кроме того, количество брака изделий значительно ниже. Существенным недостатком туннельных печей является быстрый износ вагонеток.

Обожжённые изделия подлежат выбраковке и сортировке. Качество изделий устанавливают по степени  обжига, внешнему виду, форме, размерам, а также по наличию в них различных дефектов [7, с. 208].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3 Описание технологической  схемы изготовления кровельных керамических материалов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Виды готовой  продукции и области применения

Сегодня на строительном рынке  керамическая черепица представлена в  различных цветовых вариантах. Благодаря большому количеству производителей данного кровельного материала и конкуренции среди них, посетив строительные магазины мы можем подобрать себе нужную черепицу ориентируясь на цвет фасадов, других строений и т.п. Свое название каждый вид черепицы берет в результате внешнего вида и способа монтажа.

Черепица «Натуральная». Естественный цвет керамической черепицы - глубокий коричнево-красный. Формируется он в процессе обжига за счет присутствия в глине окислов железа. C течением времени такая черепица покрывается патиной и немного темнеет.

Черепица «Ангобированная». Производится путем нанесения на поверхность заготовки черепицы смешанной с водой порошковой глины в сочетании с минеральными добавками, которые при обжиге позволяют получить цвета определенных оттенков. Ангобированная керамическая черепица может иметь матовую, глянцевую или матово-глянцевую поверхности.

Черепица «Глазурированная». Производится за счет нанесения на поверхность заготовки черепицы стекловидного вещества, которое под действием высоких температур в процессе обжига затвердевает и образует глянцевую поверхность. Глазурь служит дополнительной защитой керамической черепицы [2, с. 68-69].

Современная керамическая черепица, в зависимости от формы лепестка, бывает нескольких типов:

Плоская керамическая черепица (сюда же относится и так называемая «бобровый хвост»)

Пазовая керамическая черепица (ленточная и штампованная)

Закладная керамическая черепица

Волнообразная (волнистая) керамическая черепица

Желобчатая керамическая черепица

 

Плоская и волнообразная  черепица может иметь специальные  пазы по одному либо двум краям для  более надежного крепления и лучшей водонепроницаемости - так называемая пазовая керамическая черепица.

Именно форма черепка  в первую очередь определяет область  применения, технологию и способ укладки  керамической черепицы. Так, пазовая  керамическая черепица чаще используется для простой кровли. Если же кровля имеет различные криволинейные поверхности - тогда используется плоская, желобчатая либо гладкая (не содержащая пазов) черепица любой другой формы.

 Плоская керамическая  черепица. Укладка плоской черепицы в один слой не обеспечивает достаточную водонепроницаемость. Поэтому, данный вид керамической черепицы укладывают с большим перехлестом в два или три слоя, либо в виде чешуек. Исключением является плоская керамическая черепица типа «бобровый хвост», которую укладывают в один слой с использованием специального раствора.

Технические характеристики керамической плитки «бобровый хвост»:

Размер плитки - 380мм Х 180мм

Вес плитки - 1,9 кг

Расход на 1 м² - 33,6 - 38,3 шт.

Уклон кровли - от 30 градусов

Пазовая керамическая черепица. Пазовая ленточная черепица имеет продольные пазы для обеспечения лучшей герметичности между соседними лепестками керамической черепицы. Ее укладывают в один слой с напуском по вертикали на 75-80 мм, а по горизонтали - на ширину паза. Укладка пазовой штампованной черепицы проводится также в один слой. Каждый черепок кроме вертикальных закроев имеет еще и горизонтальные. Это повышает герметичность укладки керамической черепицы, поскольку лепестки соединяются между собой по всему периметру закрытыми фальцевыми соединениями.

 Волнообразная керамическая  черепица. Волнообразная керамическая черепица – это один из наиболее часто используемых видов черепицы – может быть одно- (S-образная, или «голландская» черепица) либо двухволновой. Современная волнообразная керамическая черепица зачастую является пазовой, что повышает точность и качество укладки. При укладке на скате крыши, данный вид керамической черепицы создает равномерную волнистость и плавные горизонтальные линии между рядами черепицы.

Технические характеристики керамической плитки "S" вида:

 Размер плитки –  444мм Х285мм

 Вес плитки – 3,8 кг

 Расход на 1 м² – 12 шт.

 Уклон кровли –  от 20 градусов 

 Шаг обрешетки - 310-325мм.

Желобчатая керамическая черепица. Этот вид керамической черепицы распространен в Средиземноморье – так называемый «монах-монашка». Кровля из керамической черепицы этого типа состоит из двух слоев: нижний – образован вогнутыми черепками – «монашка», верхний – образован выпуклыми черепками – «монах. Желобчатая керамическая черепица обеспечивает высокую водонепроницаемость и при укладке образовывает самовентилируемое покрытие, не требующее обустройства дополнительной вентиляции. Однако, это один из самых дорогих типов черепицы, поскольку требует практически в два раза больше материала на единицу площади. Сейчас на рынке представлено достаточно много моделей пазовой черепицы, которые после укладки имитируют кровлю из желобчатой керамической черепицы.

Технические характеристики керамической плитки «монах-монашка»:

Размер плитки – 410мм Х 110мм (Монах) и 210мм Х 410мм (Монашка)

Вес плитки – около 1,8 кг (Монах) и 2,8 кг (Монашка)

Расход на 1 м² – 13,7 шт.

 Уклон кровли –  от 40 градусов 

Шаг обрешетки - 330-345мм

Закладная керамическая черепица. Еще один популярный вид керамической черепицы, который получил свое название из-за способа крепления штучных  плиток между собой. Каждая плитка имеет  выступ, называемый закладкой, так как  при монтаже каждая следующая  плитка накладывается на предыдущую. Получаемая в результате такого способа крепления конструкция обладает большой жесткостью, в следствие чего многие производители выпускают большие плитки нестандартного размера. Их точно также можно использовать при устройстве кровли, без ущерба для прочности и с некоторой экономией средств. От этого разве что проиграет дизайн, так как кровля из множества небольших плиток смотрится выигрышнее чем кровля сложенная из черепицы больших размеров [17].

Технические характеристики закладной керамической плитки:

Размер плитки – 393мм Х 245мм

Вес плитки – 2,5 кг

 Расход на 1 м² – 16 шт.

Уклон кровли – от 40 градусов

Шаг обрешетки - 330-345мм

По размеру черепков различают  три вида керамической черепицы:

Мелкоформатная керамическая черепица – более 20 единиц на м²

Среднеформатная керамическая черепица – 10-20 единиц на м²

Крупноформатная керамическая черепица – менее 10 единиц на м²