Экономические основы технологии производства кровельных керамических материалов

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Белгородский государственный технологический университет

им. В. Г. Шухова

Институт экономики и менеджмента

Кафедра стратегического управления

Курсовая работа

по дисциплине «ЭОТР»

на тему: «Экономические основы технологии производства

кровельных керамических материалов»

Выполнила:

Руководитель:

Белгород - 2015 г.

Содержание

Введение……………………………………………………………………….....3

Основные сырьевые материалы для производства кровельных керамических материалов………………………………………5
1. Перечень, состав и свойства сырьевых материалов ………….....5
2. Способы изготовления и добычи сырьевых материалов ………..8
3. Контроль качества технологических процессов, сырьевых компонентов и готовой продукции…………………………….13
Технология производства кровельных керамических материалов…15
1. Основные способы производства кровельных керамических материалов………………………………………………………….15
2. Изготовление кровельных керамических материалов пластическим способом………………………………………………………16
3. Описание технологической схемы изготовления кровельных керамических материалов……………………………………...20

3. Виды готовой продукции и области применения…………………………21

3.1 Назначение и области применения готовой продукции……………24

3.2 Основные технико-экономические показатели

изготовляемой продукции…………………………………………26

3.3 Основные производители данного вида продукции

в России ……………………………………………………..27

Заключение………………………………………………………….….30

Введение

В современном мире в строительстве очень широко применяются керамические материалы и изделия. Это обусловлено большой прочностью, значительной долговечностью, декоративностью многих видов керамики, а также распространенностью в природе сырьевых материалов. Керамическая черепица - кровельный штучный керамический материал, получаемый путем обжига до спекания глин и их смесей. Керамическая черепица является самым древним и самым распространенным в мире кровельным материалом. Этот высококачественный кровельный материал обладает множеством преимуществ - это эстетичный внешний вид, надежность и долговечность, огнестойкость.

Керамическая черепица обладает низкой теплопроводностью. Также хорошо известна ее способность поглощать шум. Черепица обладает хорошей звукоизоляцией и не накапливает статическое напряжение. Срок службы качественной керамической черепицы без необходимости проведения ремонта - более 100 лет. Ассортимент керамической черепицы насчитывает более 300 наименований, имеет широкий выбор цветовых решений, всевозможных профилей самой черепицы. Черепица обладает высокой прочностью, надежностью и долговечностью. Современные технологии нанесения покрытий на керамическую черепицу обеспечивают богатейший выбор цветов и оттенков матовых либо глянцевых поверхностей.

Данная работа очень актуальна и в наше время, потому что подбор и анализ химического и минерального состава глинистого сырья очень важен для получения керамических материалов наилучших свойств.

Цель нашей работы заключается в том, чтобы раскрыть основные технологии изготовления керамической кровли, её отрицательные и положительны качества. В процессе выполнения работы будем придерживаться следующих задач:

Рассмотреть основные свойства, состав сырьевых материалов для производства керамической черепицы;
Выяснить различные способы добычи глины;
Узнать нормативные требования, предъявляемые к данным сырьевым материалам;
Рассмотреть основные способы производства керамических кровельных материалов;
Раскрыть технологию производства керамической черепицы с помощью пластического формования;
Составить технологическую схему производства керамической крови;
Рассмотреть виды готовой керамической кровли и её основные технико-экономические показатели;
Выявить области применения керамической кровли;
Найти основных производителей данного кровельного строительного материала.

1. Основные сырьевые материалы для производства керамических кровельных материалов

1.1 Перечень, состав и свойства сырьевых материалов

Черепица изготовляется из легкоплавких пластичных глин, в качестве добавок могут использоваться различные виды песка. Черепица отличается разнообразием цветовой гаммы. Например, при отсутствии химических добавок изделия имеют естественный терракотовый цвет. Медно-красные и тёмно-серые тона создаются при нанесении покрытий из специальных составов на поверхность высушенных черепиц перед обжигом.

Основным материалом для производства керамической черепицы является глинистое сырьё, применяемое в чистом виде, а чаще в смеси с добавками –породообразующими, плавнями, пластификаторами и др.

Глинистое сырьё (глины и каолины) – продукт выветривания изверженных полевошпатных горных пород. Глинистые минеральные частицы диаметром 0,005 мм и менее обеспечивают способность при затворении водой образовывать пластичное тесто, сохраняющее при высыхании приданную форму, а после обжига приобретающее водостойкость и прочность камня. Помимо глинистых частиц в составе сырья имеется определённое содержание пылевидных частиц с размерами зёрен 0,005 – 0,16 мм и песчаных частиц с размерами зёрен 0,16 – 2 мм.

Глинистые частицы имеют пластинчатую форму, между которыми при смачивании образуются тонкие слои воды, вызывая набухание частиц и способность их к скольжению относительно друг друга без потери связности. Поэтому глина, смешанная с водой, даёт легко формуемую пластичную массу. При сушке глиняное тесто теряет воду и уменьшается по объёму. Этот процесс называется воздушной усадкой. Чем больше в глинистом сырье глинистых частиц, тем выше пластичность и воздушная усадка глин. В зависимости от этого глины подразделяются на высокопластичные, среднепластичные, умереннопластичные, малопластичные и непластичные. Высокопластичные глины имеют в своём составе до 80 – 90% глинистых частиц, число пластичности более 25, водопотребность более 28%, воздушную усадку 10 – 15%. Средне- и умеренно пластичные глины имеют в своём составе 30 – 60% глинистых частиц, число пластичности 15 – 25, водопотребность 20 – 28% и воздушную усадку 7 – 10%. Мало пластичные глины имеют в своём составе от 5 до 30% глинистых частиц, водопотребность менее 20%, число пластичности 7 – 15 и воздушную усадку 5 – 7%. Непластичные глины не образуют пластичное удобно формуемое тесто.

Глины с содержанием глинистых частиц более 60% называют «жирными», отличаются высокой усадкой, для снижения которой в глины добавляют «отчищающие» добавки. Глины с содержанием глинистых частиц менее 10 – 15% - «тощие» глины, в них при производстве изделий вводят тонкодисперсные добавки, например, бентонитовую глину.

Гранулометрический состав глин тесно связан с минералогическим составом. Песчаные и пылевидные фракции представлены главным образом в виде остатков первичных минералов (кварца, полевого шпата, слюды и др.). Глинистые частицы в большинстве своём состоят из вторичных минералов: каолинита Al2O3·2SiO2·2H2O, монтмориллонита Al2O3·4SiO2·4H2O, гидрослюдистых и их смесей в различных сочетания. Глины с преобладающим содержанием каолинита имеют светлую окраску, слабо набухают при взаимодействии с водой, характеризуются тугоплавкостью, мало пластичны и малочувствительны к сушке.

Глины, содержащие монтмориллонит, весьма пластичны, сильно набухают, чувствительны к сушке и обжигу с проявлением искривлений изделий и растрескивания. Высокодисперсные глинистые породы с преобладающим содержанием монтмориллонита называют бентонитами. Содержание в них частиц размером менее 0,001 мм достигает 85 – 90%. Образцы с преобладанием в глинистой части гидрослюдистых минералов характеризуются промежуточными показателями пластичности, усадки и чувствительности к сушке. Химический состав глин выражается содержанием и соотношение различных оксидов. В керамическом сырье содержание важнейших оксидов колеблется в широких пределах: SiO2 – 40-80%, Al2O3 – 8-50%, Fe2O3 – 0-15%, CaO – 0.5-25%, MgO – 0-4%. С увеличением содержания Al2O3 повышается пластичность и огнеупорность глин, а с повышением содержания SiO2 – пластичность глин снижается, увеличивается пористость, снижается прочность обожжённых изделий. Присутствие оксидов железа снижает огнеупорность глин, тонкодисперсного известняка – придаёт светлую окраску и понижает огнеупорность глин, а камневидные включения его являются причинами появления «дутиков» и трещин в керамических изделиях. Оксиды щелочных металлов (Na2O, K2O) являются сильными плавнями, способствуют повышению усадки, уплотнению черепка и повышению его прочности. Наличие в глинистом сырье растворимых солей сульфатов и хлоридов натрия, кальция, магния и железа вызывает появление белых выцветов на поверхности изделий.

В настоящее время природные глины в чистом виде редко являются кондиционным сырьём для производства керамических изделий. В связи с этим их применяют с введением добавок различного назначения.

Отчищающие добавки – вводят в пластичные глины для уменьшения осадки при сушке и обжиге и предотвращения деформаций и трещин в изделиях. К ним относятся дегидратированная глина, шамот, шлаки, золы, кварцевый песок.

Порообразующие добавки – вводят для повышения пористости черепка и улучшения теплоизоляционных свойств керамических изделий. К ним относятся древесные опилки, угольный порошок, торфяная пыль. Эти добавки являются одновременно и отчищающими.

Плавни – вводят с целью снижения температуры обжига керамических изделий. К ним относятся полевые шпаты, железная руда, доломит, магнезит, тальк, песчаник, пегматит, стеклобой, перлит.

Пластифицирующие добавки вводят с целью повышения пластичности сырьевых смесей при меньшем расходе воды. К ним относятся высоко пластичные глины, бентониты, поверхностно-активные вещества.

Специальные добавки – для повышения кислотостойкости керамических изделий в сырьевые смеси добавляют песчаные смеси, затворенные жидким стеклом; для получения некоторых видов цветной керамики в сырьевую смесь добавляют оксиды металлов (железа, кобальта, хрома, титана и др.) [4, с. 31].

1.2 Способы изготовления или добычи сырьевых материалов

Глину для производства керамических изделий добывают открытым способом в карьерах. Карьер представляет собой систему открытых выработок. Очертания карьера в плане зависят от глубины и формы залегания глины и характера рельефа местности.

При разработке глины участки разбивают на ряд горизонтальных слоев, которые разделяют наклонными въездами. Каждый такой слой называется уступом. Высота уступа зависит от состава глин и применяемых методов разработки.

Пласт представляет собой массив осадочной горной породы, имеющей значительную длину и ширину и ограниченный двумя параллельными плоскостями напластования. Мощность (толщина) пласта - это кратчайшее расстояние между кровлей (верхом) и почвой (низом) пласта.

В каждом уступе различают следующие элементы: откос, верхнюю и нижнюю площадку и бровку. Откосом уступа называется наклонная или вертикальная рабочая поверхность уступа, ограничивающая его со стороны выработанного пространства. Площадками уступа называют: верхней - горизонтальную часть поверхности уступа, ограничивающую его по высоте, и нижней - нижнюю горизонтальную часть поверхности уступа (подошва). Бровкой уступа называют линию пересечения откоса уступа с его верхней или нижней площадкой. Поверхность уступа, являющаяся непосредственно объектом горных работ и перемещающаяся по мере разработки, называется забоем уступа.

Параллельные полосы, на которые для разработки разделяют уступ по ширине, разрабатываемые каждая при неизменном для нее положении транспортного забойного пути, называют заходками. Подготовленная для разработки часть заходки по ее длине называется фронтом работ уступа. Угол, образованный линией откоса борта карьера с проекцией этой линии на горизонтальную плоскость, называется углом откоса.

Подготовительные и вскрышные работы в глиняном карьере. Технология подготовительных и вскрышных работ включает две операции: вскрышные работы и расчистку поверхности от кустарников, деревьев, пней. В состав вскрышных пород входит растительный слой, подзол, а также наслоение песка с каменистыми включениями.

Поверхность следует расчищать за один-два года до начала разработки карьера, для того чтобы корни растений успели сгнить, что значительно облегчает вскрышные работы. Обычно для очистки поверхности применяют кусторезы, корчеватели и рыхлители.

Серийно изготовляют кусторезы, применяемые как навесное оборудование к трактору. Рабочий орган кустореза представляет собой клинообразный отвал, заканчивающийся в нижней части режущими ножами. При погружении отвала в грунт эти ножи срезают деревья и кустарники, а затем укладывают по обе стороны от полосы проходки машины.

Для корчевания крупных пней, валки деревьев диаметром до 35 см, срезки кустарников и рыхления почвы применяют навесные корчеватели, которые снабжены приспособлениями для вытаскивания корней из земли. С помощью бульдозера можно удалять растительный слой, корчевать пни и валить деревья.

Разработка глин в карьере. Глину в карьерах разрабатывают валовым и селективным методами. При валовой разработке глину добывают одновременно из нескольких пластов. Селективная разработка заключается в раздельной выемке пластов глин.

Выбор механизмов для добычи глин зависит от геологических условий, физико-механических свойств добываемого сырья и способа его выемки. Наибольшее применение для разработки глин нашли многоковшовые, одноковшовые и роторные экскаваторы.

Многоковшовые экскаваторы наиболее эффективны для разработки глин валовым методом. Многоковшовым экскаватором разрабатывают забои, расположенные со стороны откоса уступа. В процессе черпания глин экскаватор передвигается вдоль уступа. Фронт работ принимается прямолинейным с выдержанной мощностью разрабатываемой толщи и с относительно постоянной длиной. Многоковшовые экскаваторы могут работать веерным (радиальным) и параллельным способами резания как верхним, так и нижним черпанием.

Способом радиального резания (только при нижнем черпании) разрабатывают месторождения однородных по составу глин, не требующих перемешивания отдельных слоев во время добычи. Способом параллельного резания вырабатывают одновременно все слои, что позволяет при одинаковой мощности слоев по всему фронту карьера получать однородную смесь глинистого сырья.

Добыча глины роторным экскаватором. Различают работу экскаватора с черпанием из глубины выемки и черпанием с верха откоса.

При черпании глины из глубины выемки экскаватор располагается на поверхности уступа над разрабатываемыми глинами. Ковшовая рама устанавливается под некоторым углом к уступу. При радиальном черпании экскаватор, находящийся на краю забоя, черпает глину с его склона во время передвижения взад и вперед вдоль забоя. Ковши срезают небольшой слой глины (5-6 см) по всей длине уступа, а затем ковшовая рама опускается в глубь забоя на величину, равную толщине срезаемого слоя. Перемещение рамы вниз происходит за счет вращения вокруг шарнирной оси.

После того как угол наклона поверхности забоя доходит до установленного предела, экскаватор перемещается на следующую стоянку. При радиальном перемещении рамы черпание происходит не по всей длине ковшовой рамы. Этот способ используют при наличии однородного сырья и не применяют при разработке забоя, сложенного разнородными слоями глины.

Работа с нижним черпанием более производительна, чем с верхним, так как коэффициент наполнения ковша в первом случае на 15-20% выше. При параллельном черпании угол наклона ковшовой рамы соответствует предельному углу откоса забоя. Черпание происходит одновременно по всей толщине ископаемого. Для работы экскаватора по этому методу между рабочей частью и плечом рамы вставляется промежуточное звено, представляющее собой отрезок ковшовой рамы.

Одноковшовые экскаваторы применяют чаще всего в карьерах, где глина однородна по всей глубине залегания пласта. Экскаватор черпает глину ковшом емкостью от 0,5 до 2 мм и передает ее в транспортные средства. При использовании конвейерного транспорта глину грузят на конвейеры через погрузочные бункера, емкость которых должна быть не менее 1,5-2-кратной емкости ковша экскаватора.

Роторные экскаваторы чаще всего применяют при селективной добыче глин. Разработку глины ведут сверху вниз. При вращении роторного колеса ковши входят в слой глины и отделяют полоску (стружку) глины. В зависимости от плотности глин толщина стружки может быть 50-200 мм. Последовательно обрабатывая каждый слой, роторное колесо опускается до подошвы уступа, т. е. на его полную мощность. Забой роторного экскаватора может быть расположен с торца уступа (чаще всего) или со стороны откоса уступа.

Выемка глин роторным экскаватором осуществляется вертикальными и горизонтальными стружками. При валовой разработке и селективной выемке глин применяют разработку вертикальными стружками, а отработку забоя и зачистку подошвы забоя - горизонтальными стружками. Добытая глина поступает на ленточный конвейер и последним подается в транспортные средства.

На многих карьерах применяют малолитражные роторные экскаваторы, имеющие высоту черпания 5-7,5 м, что позволяет производить одноуступную разработку глин. Если роторные экскаваторы имеют специальную транспортерную ленту, ими можно разрабатывать глины зимой. Роторные экскаваторы обладают более высокой производительностью по сравнению с многоковшовыми и одноковшовыми.

В процессе эксплуатации месторождения необходимо постоянно следить за состоянием откосов, чтобы вовремя предупредить самообрушение пород. Необходимо наблюдать за появлением различных прослоек среди глин, так как они могут служить причиной нарушений устойчивости откосов.

Наблюдения ведут также за изменением угла откосов, появлением на откосах трещин и вздутий. Постоянно фиксируют состояние грунтовых вод, чтобы принять меры для своевременного их отвода.

Транспортирование глины из карьера на предприятия. Для транспортирования глины на карьерах широко применяют автотракторный, рельсовый и реже конвейерный транспорт. Автотракторный транспорт наиболее простой, надежный и маневренный. При разработке глины экскаваторами с невысокой производительностью рационально использовать автосамосвалы грузоподъемностью до 10Т, экскаваторами высокой производительности - большегрузные прицепы с тягачами.

Рельсовый транспорт применяют на некоторых карьерах. Глину загружают в вагонетки, для откатки которых используют мотовозы и электровозы. Вагонетки используют нескольких типов.

Конвейерный транспорт создает условия для непрерывной работы добычного оборудования. Однако при неблагоприятных атмосферных условиях намокшая глина прилипает к ленте конвейера, а при отрицательных температурах лента теряет эластичность, что затрудняет его работу.

Перед пуском в работу карьерных механизмов и началом движения машин и других видов транспорта необходимо подавать звуковые или световые сигналы, со значениями которых должны быть ознакомлены все работающие [4, с. 31-36].

1.3. Нормативные требования, предъявляемые к сырьевым материалам

Таким образом, для производства керамической черепицы будем использовать высокопластичные «жирные» глины (с содержанием глинистых вешеств более 60%) с добавлением в качестве отощающей добавки кварцевого песка для предотвращения появления в изделиях трещин [13].

Таблица 1. Нормативные требования к исходным сырьевым материалам.

Наименование показателей	Величина
Глины
Содержание глинистых частиц, %	80-90
Число пластичности	> 25
Водопотребность, %	>28
Воздушная усадка, %	10-15
Песок ГОСТ 8736
Модуль крупности	1,5-2,0
Полный остаток на сите №063, %	10-30
Содержание пылевидных и глинистых частиц, %	3
Вода ГОСТ 23732-99
Максимальное допустимое содержание растворимых солей, мг/л	2000
Максимальное допустимое содержание взвешенных частиц, мг/л	200

Требования, предъявляемые к кровельной черепице, достаточно строгие. Качественная керамическая черепица должна иметь точные геометрические размеры, не допускается наличие заводских дефектов – таких как изломы, вздутия, сколы, трещины и разрывы. Черепица должна обладать определенной степенью пористости, оставаясь при этом непроницаемой для влаги, и обладать высокой устойчивостью к негативным погодным условиям. Поэтому, производство керамической черепицы требует пристального внимания на каждом этапе производства. В соответствии с ГОСТом черепица должна отвечать следующим требованиям. В изломе черепица должна быть равномерно обожженной, мелкозернистой и однородной, без расслоений и известковых включений, вызывающих ее разрушение. Черепица должна иметь правильную форму с гладкими поверхностями и ровными краями, без короблений и трещин. Допускаются следующие отклонения по форме и внешнему виду: поверхность и ребра могут быть искривлены не более чем на 4 мм; шипы могут быть отбиты или смяты не более чем на 7мм.

Глубина пазов в закроях черепицы должна быть не менее 5 мм, высота шипов для подвески у штампованной черепицы - не менее 10 мм, у ленточной - не менее 20 мм. Ленточная черепица должна иметь в шипе для крепления отверстие диаметром не менее 1,5 мм. При легком ударе стальным молотком черепица должна издавать чистый, не дребезжащий звук. Масса 1 м2 покрытия в насыщенном водой состоянии должна быть не более 60 кг на 1 м для плоской черепицы.

По морозостойкости насыщенная водой черепица должна выдерживать без каких-либо признаков разрушения (выкрашивания, расслоения, растрескивания) не менее 25 повторных циклов попеременного замораживания при температуре - 15°С и ниже с последующим оттаиванием в воде при температуре 15±5°С.

Транспортирование и хранение черепицы производят, как правило, в неупакованном виде. Погрузка их навалом (набрасыванием) и разгрузка сбрасыванием запрещается.

Хранят черепицу на открытых площадках или под навесом в штабелях, причем в каждом штабеле должен находиться материал одного типа, марки, размера. Черепица при укладке в штабеля ставится на ребро по длине, и каждый ряд перекладывается прокладочными материалами (досками, дранкой, жгутами соломы и др.). Высота штабеля не должна превышать для черепицы 4-5 рядов.

Черепица выпускается толщиной 14 мм, размерами 380 мм на 180 мм. Черепица обладает достаточной прочностью, устойчивостью к воздействию окружающей среды и цветостойкостью. Так как возможности облицовки из керамики по долговечности, цвету, фактуре, получению разнообразных композиций практически неограниченны, использование этих материалов в сборном индустриальном домостроении ежегодно увеличивается [14].

2. Технология производства кровельных керамических материалов

2.1. Основные способы производства кровельных керамических материалов

В настоящее время для производства керамической черепицы применяются следующие технологии: пластическое формование, метод полусухого прессования, жёсткое формование, шликерный способ.

Способ производства черепицы определяется способом приготовления массы и способом формования. Рассмотрим основные из них.

Пластический способ - исходные материалы при естественной влажности или предварительно высушенные смешивают с добавками воды до получения теста с влажностью от 18 до 28%. Этот способ производства керамических материалов является наиболее простым, наименее металлоёмким и поэтому наиболее распространённым. Он применяется в случаях использования среднепластичных и умереннопластичных, рыхлых и влажных глин с умеренным содержанием посторонних включений, хорошо размокающих и превращающихся в однородную массу.

Полусухой способ производства распространён меньше, чем способ пластического формования. Керамические изделия по этому способу формуют из шихты влажностью 8 – 12% при давлениях 15 – 40 Мпа. Недостаток способа в том, что его металлоёмкость почти в 3 раза выше, чем пластического. Но в то же время он имеет и существенные преимущества. Длительность производственного цикла сокращается почти в 2 раза; изделия имеют более правильную форму и точные размеры; до 30% сокращается расход топлива; в производстве можно использовать малопластичные тощие глины с большим количеством добавок отходов производства – золы, шлаков и др. Сырьевая масса представляет собой порошок, который должен иметь около 50% частиц менее 1 мм и 50% размером 1 – 3 мм. Прессование изделий производится в пресс-формах на одно или несколько отдельных изделий на гидравлических или механических прессах.

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 Подробное изложение одного из эффективных способов производства кровельных керамических материалов

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 1200°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 1100°С до 1300°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 1700°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].

Построение технологической схемы изготовления кровельных керамических материалов

3. Характеристика готового вида продукта и его экономическое назначение

3.1 Виды и основные технико-экономические показатели изготовляемой продукции

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

Керамическая черепица - это элитный, престижный материал, практически не требующий никакого ухода. Для изготовления керамической черепицы применяются легкоплавкие глины, которые, в отличие от глин, используемых для изготовления кирпича, более жирные и пластичные. Очень часто выпуском черепицы занимаются кирпичные заводы, хотя производство ее может быть и самостоятельным. Сначала глиняную массу формуют в виде черепиц, а затем обжигают в печах. Обжиг очень энергоемкий технологический процесс, чем и обусловлена высокая цена производимой продукции. Но, с другой стороны, высокая стоимость полностью соответствует качеству этого элитного кровельного материала. Современное производство керамической черепицы отличается тем, что оно практически полностью автоматизировано и ручные операции сведены к минимуму. Это позволяет существенным образом увеличить производительность, улучшить качество продукции, в том числе, значительным образом уменьшить допуски отклонений от заданных геометрических параметров. Натуральный кирпично-красный цвет материалу придают окислы железа, содержащиеся в глине. Никаких специальных красителей не добавляют. В то же время керамическая черепица, выпускаемая разными заводами, отличается оттенками, что связано с особенностями используемой глины. Отличить натуральную керамическую черепицу можно, постучав по ней. Звук должен быть звонким и чистым, не дребезжащим. Да и внешне она отличается от цементно-песчаной черепицы толщиной плиток, формой края, натуральным кирпичным цветом.

К недостаткам керамической черепицы можно отнести высокую энергоёмкость её производства, а также трудоёмкость устройства черепичных кровель. Однако высокая долговечность черепицы и небольшие эксплуатационные расходы обусловливают её конкурентоспособность по сравнению с другими кровельными материалами.

3.2 Области применения

Область применения керамической черепицы достаточно широка: малоэтажные и высотные дома, различные общественные здания. Черепица может применяться для каменных, кирпичных, деревянных построек, как при новом строительстве, так и при реконструкции.

Современная керамическая черепица позволяет выполнять скатные крыши любой сложности, однако следует помнить, что форма крыши зачастую определяет и форму применяемых плиток.

Керамическую черепицу, как правило, применяют только на крышах с уклоном от 22° до 60°. Уменьшение угла (от 10° до 22°) допускается в исключительных случаях и требует применения дополнительных мер по гидроизоляции и вентиляции. При угле уклона крыши более 60°, необходимо уделять особое внимание дополнительному креплению черепицы к обрешетке [15].

Существует мнение, что основным ограничением в применении керамической черепицы является ее большой вес, что требует устройства мощных стропил и дополнительного расхода пиломатериалов под обрешетку. Однако это не совсем так. Доля собственного веса черепицы относительно расчетной нагрузки на конструкцию крыши не так велика, по сравнению, например, со снеговой нагрузкой.

При применении керамической черепицы вовсе не обязательно увеличивать сечение стропил, достаточно установить те же самые стропила с меньшим шагом. Необходимо обратить внимание на то, что важным показателем при расчетах нагрузки конструкций крыши является масса не отдельной черепицы, а общего количества плиток, которое необходимо для покрытия 1м2. Эта величина зависит как от угла наклона крыши, таки от формы черепицы.

Конструкция кровли зависит от функционального назначения подкровельного пространства. Если оно используется в качестве жилого помещения (мансарды), то к нему предъявляются соответствующие требования по температурно-влажностному режиму. Если подкровельное пространство представляет собой холодный чердак, то для наилучшей «работы» конструкции крыши необходимо обеспечить его вентиляцию.

Для устройства мансардных помещений в конструкции крыши (помимо теплоизоляциии пароизоляции) обязательно должен применяться специальный защитный гидроизоляционный слой, который укладывается на стропила. Над ними устраивается контробрешетка (для обеспечения вентиляционного зазора), на которую крепятся брусья обрешетки, а на них уже укладывается сама черепица.

3.3 Основные производители данного вида продукции в Белгородской области

1. ЗАВОД: ОСМиБТ, г.Старый Оскол.

Комбинат ОСМиБТ г.Старый Оскол (Белгородская область) - одно из ведущих предприятий России и СНГ по производству керамической плитки, санкерамики и керамического кирпича. Продукция завода появилась на рынке строительных материалов в 1991 году, когда российским застройщикам был предложен облицовочный кирпич. В 1993 году были введены производственные мощности по производству керамической плитки, а год спустя, начался выпуск санитарной керамики.

Комбинат ОСМиБТ, созданный по индивидуальному проекту, итальянскими специалистами уникален тем, что включает в себя три основных производства, каждое из которых является одним из самых крупных в отрасли:

1) Завод по производству керамического облицовочного кирпича. В настоящий момент завод производит 120 млн. штук кирпича ежегодно.

2) Завод по производству керамической плитки, выпускающий более 2,4 млн. кв.м. облицовочной плитки и 1,2 млн. кв.м. плитки для пола ежегодно [3].

2. ООО «Белкерамика», г. Строитель

ООО «Белкерамика» - это современное, динамично развивающиеся предприятие, производящее и поставляющее высококачественный керамический кирпич и керамическую кровлю на российский рынок. Продукция завода производится из экологически чистого природного материала глины, добываемой из собственных карьеров. Завод выпускает 30 млн. штук условного кирпича в год.

Промышленное предприятие представляет собой законченный комплекс по производству керамического кирпича и керамической кровли, способом пластического формования, спроектированный фирмой «ALTA» Начало строительства завода - апрель 2003 г. Завод запущен в эксплуатацию в июле 2006 г.

ООО «Белкерамика» прочно завоевало репутацию одного из лучших в Центральном регионе России. Наша продукция востребована при строительстве жилых зданий, объектов социальной сферы (школы, детские сады, больницы и др.) промышленного и непромышленного назначения (банки, офисы, торговые центры и др.).

Продукция ООО «Белкерамика» в 2007 году прошла комплексное исследование добровольной сертификации в строительстве «БелГТАСМ-СЕРТИФИКАЦИЯ» по результатам испытания выдан сертификат соответствия [5, с. 56-57].

Заключение

Керамическая кровля используется в строительстве домов уже более 4000 лет. В Европе первыми применили гончарное ремесло в кровельных работах древние греки, а затем римляне подхватили и усовершенствовали эту технологию.

По устойчивости к неблагоприятным воздействиям окружающей среды кровле из керамики нет равных: она не горит, не накапливает опасного статического электричества, не пахнет и не выделяет вредных веществ. Кроме того, массивность керамической кровли делает ее прекрасным звукоизолятором: шум дождя или града не доставит беспокойства обитателям такого дома.

Исследуя информацию о керамической кровле, можно выделить следующие плюсы этого строительного материала, она:

-огнеупорна, т.к. при производстве каждая подвергается высокотемпературному обжигу (около 1200С);

-устойчива к агрессивным влияниям окружающей среды (кислотные дожди солнечная радиация, УФ-излучение);

-не накапливает опасного для здоровья статического электричества, поэтому не требует, в отличие от металлической кровли, устройства заземления;

- высокая шумопоглощающая способность. В отличие от любых листовых покрытий (металл, полимеры и т.д.), поверхность керамической кровли не представляет собой мембрану: масса черепка поглощает шум, исключая эффект барабана. Это особенно важно для жилых мансардных помещений;

-низкая теплопроводность. Это её свойство препятствует излишнему прогреванию дома палящими лучами солнца летом и способствует энергосбережению зимой);

- паропроницаемость. Исключается образование недопустимого в жилом доме избытка влажности, а как следствие - конденсата влаги внутри здания. Наличие же избыточной влажности не только причиняет ущерб здоровью человека и обусловливает появление грибка в помещениях, но и, при понижении температур, конденсат способствует возникновению наледей под кровлей, что влечет ее деформацию и разрушение;

- экологически безопасна. Вся керамическая кровля изготовляется из экологически чистого материала, абсолютно безвредного для здоровья человека;

-покрытие не подвергается коррозии, поэтому средний срок службы керамической кровли - не менее 100 лет;

- морозоустойчива. Благодаря прессованию и высокотемпературному обжигу, водопоглощение не превышает 0,5%, поэтому покрытие из керамики выдерживает даже самые сильные морозы, характерные для России;

- обеспечивает необходимую вентиляцию подкровельного пространства (как покрытие из отдельных плиток малого размера);

-высокая прочность на изгиб (разрушающая нагрузка не менее 250 кгс)- выдерживает вес трех взрослых мужчин, и твердость, как у натурального гранита (7 по шкале Мооса);

-экономичность. Расходы на содержание крыши - минимальные. Как правило, хорошо установленная черепичная кровля служит столько же, сколько и сам дом. Поэтому черепичная кровля - это хорошее вложение капитала

- защита цвета. Защитный цветовой пигмент, благодаря матричным соединениям, не вымывается из черепицы, цвет черепицы не выцветает и остается ярким на долгие годы [12].

Таким образом, в процессе выполнения курсовой работы мы достигли основной цели и поставленных задач, а точнее:

Рассмотрели основные свойства, состав сырьевых материалов для производства керамической черепицы;
Выяснили различные способы добычи глины;
Узнали нормативные требования, предъявляемые к данным сырьевым материалам;
Рассмотрели основные способы производства керамических кровельных материалов;
Раскрыли технологию производства керамической черепицы с помощью пластического формования;
Составили технологическую схему производства керамической крови;
Рассмотрели виды готовой керамической кровли и её основные технико-экономические показатели;
Выявили области применения керамической кровли;
Нашли основных производителей данного кровельного строительного материала.

Керамическая кровля – наиболее прочный, красивый, престижный, долговечный строительный материал. Являясь владельцем такой крыши, вы сможете наслаждаться её прекрасными свойствами каждый день.

Библиографический список

Основная литература

Беттгер, Х. Всё о кровле из керамической черепицы: производственный справочник/ Х.У.Баттгер, Х.-Ю.Стерил, Х.Вальтер. – М.: ИД Бизнес-Медиа, 2011 – 398 с.
Горбов, А.С. Кровельные работы и материалы. – М.: Справочник строителя, 2005 – 144 с.
Дадченко, А.Ю. Кровли / А.Ю.Дадченко, Е.В.Гуща // Строительный еженедельный журнал. – 2011. – №11. – С. 3-7.
Жуков, А.В. Кровельные системы. Материалы и технологии // Строительный вестник. – 2006. – №2. – С. 23-24.
Исламкулова, С.Х. Кровельные материалы для строительства и ремонта индивидуальных домов / С.Х.Исламкулова. – М.: Сделай сам, 2012 – 112 с.
Линь, В. Кровельные и жестяные работы. Возведение кровли из современных материалов. – М.: Спектр, 2005 – 224 с.
Теличко, А.А. Современные кровельные работы. Инструменты. Материалы. Технологии / А.А.Теличко, В.Ю.Рыженко. – М.: Справочник строителя, 2005 – 336 с.
Экономические основы технологического развития / сост. Е.П. Никифорова. – Белгород: БГТУ им. В.Г. Шухова, 2005 – 123 с.
Экономические основы технологического развития: методические указания /сост. Е.П. Никифорова, Н.А. Дровкина. – Белгород: БГТУ им. В.Г. Шухова, 2012 – 15 с.

Дополнительные источники

ГОСТ 23732-99 “Вода для бетонов и растворов. Технические условия”. – М.: Изд-во стандартов, 1999.
ГОСТ 8736-93 “Песок для строительных работ. Технические условия”.

– М.: Изд-во стандартов, 1999.

http: // masterov.net / stroimat/ krovlya.
http: // www.roofs.siteedit.ru/ page8.
http: // gafa.ru/4/41/3337/.
http: // www.koramictile.ru/.
http: // woodhead.ru / keram-krov.html
http: //www.bogener.ru /montag.html.

Хранение сырьевых материалов

(сырьевой склад; V; м3)

Дробление

(валковая дробилка; мм)

Измельчение

(колесная мельница; S; см2/г)

Перемешивание

(глиномялка; Г:Д:В)

Формование

(ленточный пресс) axbxc

Сушка

(сушильная печь; t,C; Т, час)

Обжиг

(туннельная печь обжига; t,сут.; Т, час)

Хранение готовой продукции

(склад готовой продукции; Т, сут.; V; м3)

Экономические основы технологии производства кровельных керамических материалов