Производство керамического кирпича плитки черепицы

Производство керамической черепицы и ее популярные марки

Для такого элитного и благородного кровельного материала, как натуральная черепица, требуется сырье, которое абсолютно не является редким. Это глина, из которой и делают керамику. Далее мы расскажем, как.

А еще мы поведаем вам про известные марки кровли и расскажем, бывает ли керамическая черепица российского производства.

Методы изготовления кирпича: пластическое формование («традиционный»)

Как ни крути, а все-таки именно кирпич — один из самых востребованных материалов для строительства – надежный, долговечный, практичный и проверенный временем. Из керамического кирпича можно возводить как совсем простые конструкции, так и самые сложные и необычные здания в различных стилях – архитектурные возможности практически безграничны.

Способов производства керамического кирпича существует несколько, но, при всем их многообразии сырьем для него, в любом случае, служит глина.

В основу любой технологии изготовления керамики заложена последовательность следующих процессов: добыча сырья, подготовка сырьевой массы, формование изделий, сушка и обжиг.

Мы хотим более подробно остановиться на изготовлении кирпича методом пластического формования – наиболее распространенного производственного процесса. Это тот самый метод, который чаще всего называют «классическим или традиционным». Данный метод состоит из нескольких этапов:

Подготовка сырья.

На этом этапе глину увлажняют паром и интенсивно обрабатывают (это заменяет процесс вылеживания) до получения пластичной, удобно формируемой массы без крупных каменистых включений.

При необходимости ее измельчают и затем доводят до нужной консистенции, смешивая с различными добавками. Точного рецепта не существует – все зависит от месторождения глины, ее состава и желаемых свойств и качеств готового изделия. Состав добавок различается и у каждого производителя он свой. Но, в любом случае, полученное сырье должно обладать такими качествами, соответствующими действующим нормативам, как пластичность (особую способность, позволяющую сохранять и изменять форму без разрушения), спекаемость (указывает на способность твердеть при нагревании до высокой температуры, высокотемпературные глины характеризуются спекаемостью при температуре, превышающей 1300 градусов), огнестойкость (в соответствии с ней, разделяют глины легкоплавкие, тугоплавкие и глины с высоким уровнем огнестойкости).

Формование кирпича-сырца.

Глиняная лента (брус) нарезается автоматическим устройством на кирпич-сырец. Форма мундштука пресса может быть разной. Это позволяет создавать кирпич различных форм, а с помощью специальной оснастки изменять типы поверхности и фактур.

Размер таких кирпичей (заготовок) несколько больше требуемого, так как в процессе последующей обработки глина дважды (при сушке и обжиге) претерпевает усадку, достигающую 10-15%. Кирпич пластического формования может быть с пустотами (пустотелым считается кирпич с 13 % пустот и выше) или полнотелым (соответственно, пустот не более 13 %). Процесс изготовления различается как в подготовке глины, так и на этапе выхода из пресса. Пустоты в кирпиче формируются при помощи кернов мундштука. От размера выходной части мундштука зависят длина и ширина будущего кирпича, высота же – от дальнейшей нарезки бруса.

После нарезки заготовки отправляются на сушку, где влага из них испаряется при температуре приблизительно 90 °C. Это важный и сложный этап производства кирпича.

Для того, чтобы предохранить кирпич от растекания – сушить его нужно медленно, следить, чтобы скорость испарения не превышала скорости миграции влаги из внутренних слоев. При остаточной влажности кирпича-сырца 6-8% его можно подавать на обжиг.

Обжиг.

Это завершающий этап производства кирпича методом пластического формования. Для обжига используют печи различной конструкции. Это и старые кольцевые печи, в которые кирпич укладывают и вынимают вручную, и современные туннельные, где кирпич обжигается в процессе продвижения его по печи.

Здесь все зависит от имеющегося у производителя оборудования. Температура же обжига зависит от состава сырьевой массы и обычно находится в пределах 950-1100°C. Необходимую температуру обжига следует строго выдерживать в течение нескольких часов, а весь цикл обжига длится несколько дней. Во время этого процесса цвет и структура кирпича полностью меняются и изделия обретают свой конечный вид. Из печи достают уже готовый кирпич, обладающий прочностью, водостойкостью и устойчивостью к перепадам температур.

По завершении всех работ кирпич транспортируют на склад готовой продукции –материал, полностью готовый к применению как в новом строительстве так и для реконструкции здания.

В заключение еще раз подчеркнем, что именно использование натуральный глины высокого качества позволяет производить экологически безопасные кирпичи различных цветов, поверхностей, фактур и форматов, полнотелые, или пустотелые и выдерживать уровень качества, доказанный многими годами применения.

Все течет, все меняется… даже форма керамической черепицы

В 2008-2010 годах в ассортименте компании Braas появилась черепица с переменным шагом, она обозначается буквой V-variable. Благодаря особой конструкции замка, можно скорректировать до 30 мм в стыке каждой пары черепиц и избежать необходимости подрезать материал, чтобы уместить его на скате.

Особая конструкция замка керамической черепицы Braas

Чуть позже была создана и инновационная система отвода воды с поверхности черепицы. Пазы и канавки с «изнанки» черепичного покрытия не соединяются между собой и не образуют общей системы, потому даже если под черепицу при сильном ветре и дожде вдруг попала вода – она не потечет вниз, а будет немедленно выведена на поверхность через каналы особой формы. Раньше, чтобы достичь того же эффекта, приходилось делать более высоким бортик вдоль длинной стороны черепицы – он просто служил механической преградой на пути воды. Это решение было не столь экономным и не всегда визуально привлекательным – ведь иногда архитектурный замысел не предполагает сильно выраженного рельефа черепичного покрытия.

Надежный вертикальный замок скрепляет черепицы друг с другом по направлению вдоль карниза, а горизонтальный замок соединяет между собой ряды черепицы, препятствуя проникновению воды.

Система отвода воды с поверхности черепицы

Впервые все эти новшества были использованы для модели керамической черепицы Рубин 13V. Эта модель до сих пор популярна и востребована.

Основные этапы производства керамической черепицы

Подготовка глины

Производство кровельной черепицы начинается с глиняного карьера .

Ценное сырье чаще всего добывают в глиняных крарьерах, находящихся в собственности заводов.

Добыча сырья осуществляется с помощью экскаватора.

Уже на этом этапе из сырья удаляются крупные посторонние включения. Так как добытое здесь сырье едва ли подходит для производства кровельной черепицы (ведь качественное сырье получают из смеси нескольких сортов глины, которые должны иметь определенную пластичность), его нужно тщательно перемешать и подготовить сырьевую смесь.

Сырьевую смесь готовят в несколько этапов , подобно приготовлению теста, нужного для выпечки пирога: чем дольше тесто месят, мнут и рубят, тем вкуснее получится пирог.

В засыпном устройстве глиняное сырье проходит первичную обработку, в него для получения требуемого состава смеси подмешивают кварцевый песок или черепичную муку. После того, как точно дозированное количество компонентов поступило по транспортерам в засыпное устройство, сырьевая смесь направляется в колесную мельницу .

В этой массивной установке в сырье постоянно добавляется вода, она мнется и измельчается с помощью механических приспособлений, и в заключении, выдавливается через отверстия в лежащей под ней платформе.

После этого продолжается подготовка сырьевой смеси. Глина подается в дробилку с двумя вальцами, вращающимися в противоположном направлении друг к другу.

В вальцевой дробилке измельчаются оставшиеся в смеси посторонние включения (известняк, куски кварца, частички гумуса), которые в неизмельченном виде могли бы снизить качество кровельной черепицы.

Затем глина поступает в хранилище , где ей предстоит как следует » отдохнуть «.

Здесь в сырье добавляется вода, полу чего глина несколько недель вспучивается. Продолжительность нахождения сырья в хранилище существенно влияет на качество кровельной черепицы.

При горизонтальной загрузке и последующей вертикальной разгрузке сырья с помощью роторного экскаватора или цепного многоковшового экскаватора сырьевая масса оказывается тщательно перемешанной.

Из хранилища глина попадает в вальцовую дробилку для тонкого измельчения.

Два вальца, вращающиеся с различной скоростью навстречу друг другу, еще раз измельчают материал, после чего максимальный диаметр зерна составляет 1 мм.

Таким образом, глиняная масса получает пластичность, необходимую для придания будущей черепице требуемой формы.

Задание формы заготовкам будущей керамической черепицы

Ручное индивидуальное изготовление черепицы

Старые модели черепицы изготавливали вручную: подготовленное сырье впрессовывали в деревянные формы, заготовке придавали требуемую форму, после чего черепицу высушивали.

Иногда ремесленник с помощью пальцев или деревянной палочки рисовал на поверхности мягкой, еще не обожженной заготовки.

Сохранились черепицы с орнаментами и розетками, которые были созданы с помощью деревянной стамески. Также встречаются черепицы с изображениями христианской символики — крестов, звезд и рыб.

Так называемая «ведьминая метла» — изображение половинок солнца, созданное с помощью шпателя, также часто наносилось на черепицу.

После этого заготовку высушивали и обжигали.

На черепицах, которые изготавливали в конце рабочего дня, часто тоже указывали текущий год. Считалось, что такая черепица, уложенная на крыше, приносит счастье.

После окончания тяжелого рабочего дня рабочие наносили на последнюю заготовку черепицы особый знак, символизирующий облегчение, конец рабочего дня и радость от того, что удалось сделать запланированное количество черепиц: изображение отражало благодушное настроение, царившее после окончания работы.

На старых кровлях сегодня иногда находят свидетельства, показывающие, как наши предки преставляли себе устройство мира.

Черепицы с таинственными надписями, орнаментами и символами оживляют прошлое.

Черепичных дел мастер

История развития кровельной черепицы тесно связана с биографией черепичных дел мастеров .

Вот пример, как почти 200 лет назад из комка глины делались черепичные заготовки:

«После того, как глиняное сырье надлежащим образом обработано и очищено, оно попадает в руки формовщика, так называют работника, который умеет изготавливать или придавать форму стеновому кирпичу, кровельной черепице, другим керамическим строительным материалам. Кровельная черепица изготавливается следующим образом: сначала формовщик берет специальную каменную плиту, посыпает ее песком, устанавливает на нее железную рамку или форму, которая задает размеры кровельной черепице, и которая должна быть на половину или хотя бы на треть дюйма шире и длиннее, так как черепица после высыхания уменьшается в размерах; после этого берет кусок глины и разминает ее вдоль стен формы. К заготовке, которой уже задана нужная форма, он прикрепляет специальный выступ или, как его еще называют, «нос», который используется для подвешивания черепицы на обрешетке и который он изготавливает вручную, на глаз. После этого помощник забирает заготовку из рук формовщика и укладывает ее на стеллаж для сушки».

(Выдержка из книги «Обжиг кирпича и черепицы», написанной Зигфридом Лебрехтом Крузиусом; второе издание, улучшенное, г. Лейпциг, 1799 год)

Серийное производство керамической черепицы в штранговом прессе.

В ходе быстро развивающейся индустриализации в 19 веке появились новые возможности и по производству кровельной черепицы. Так, сегодня после добычи и подготовки, сырье с помощью штрангового пресса принимает форму заготовок кровельной черепицы, не имеющей поперечных пазов или же обрубков глины.

Штранговый пресс состоит из предварительного пресса, вакуумной камеры и, собственно, формовочного пресса. В вакуумном прессе материал уплотняется, из него удаляются остатки воздуха. Так как обжигаемый материал дает усадку, включения воздуха, которые увеличиваются в объеме уже при небольшом нагреве, во время обжига могут привести к образованию трещин в раскаленных заготовках кровельной черепицы.

Формовочный пресс работает по принципу мясорубки: шнековый транпортер продвигает глиняную массу из пресса круглого сечения в имеющийся меньшее сечение мундштук.

В зависимости от вида насадки из мундштука выходит непрерывная глиняная лента требуемой формы. От нее с помощью синхронно работающих механических приспособлений отрезаются отдельные заготовки черепиц одинаковой длины.

Одновременно с этим, с нижней поверхности отрывается полоса глины, оставляется лишь имеющий небольшую длину «нос».

Из-за уменьшения размеров черепицы в процессе производства, о чем уже рассказывалось ранее, заготовки имеют на 7-10% большие размеры, чем готовая керамическая черепица.

От заготовки к кровельной черепице

Форма заготовок кровельной черепицы

В штранговом прессе окончательную форму могут приобретать только черепицы с параллельными краями, не имеющие параллельных пазов.

Изготавливаемыев штранговом прессе черепицы называют штранговыми, к ним, в частности, относится черепица «бобровый хвост», желобчатая черепица и штранговая.

Их форма задается напрямую мундштуком штрангового пресса, а длина определяется приспособлением для обрезки и придания нужной формы.

Заготовка, не имеющая поперечных пазов, непосредственно из штрангового пресса укладывается на особые подставки — так называемые рамки, и напрямую направляется в сушку.

Для изготовления черепицы с поперечными пазами или сложными боковыми пазами с помощью штрангового пресса получают пластичные заготовки.

Они нарезаются на пластины, форма придается им в процессе прессования.

Ранее для прессования использовали различные виды прессов : пресс с салазками, эксцентриковый пресс и винтовой пресс.

Сегодня прессованную черепицу, такую как черепица для пологих кровель, желобчатую черепицу, черепицу типа «монах-монашка», пазовую черепицу, и комплектующие к ним, изготавливают на прессах с поворотным стволом или револьверных прессах.

Глиняная заготовка оказывается в прессе между нижней и верхней формой. С помощью современного пресса можно придавать форму до 2400 заготовкам кровельной черепицы в час.

Изготавливаемые по обеим технологиям заготовки имеют форму черепицы с учетом значение усушки и усадки.

Все заготовки с помощью автоматики перекладываются на рамки и транспортерные ленты, и направляются в сушильные установки, где поддерживается точно заданный температурный режим.

Производство полимерпесчаной черепицы

Этот вид кровельного материала получают из смеси песка и термопласткомпозита (материала, в состав которого входят термопластичные полимеры и наполнители с добавлением краски). Сырьём могут служить, например, пластиковые бутылки, упаковочные материалы, бытовые приборы и т. п. Технология производства полимерпесчаной черепицы (ППЧ) проста, а оборудование, используемое для этих целей, стоит сравнительно недорого – полностью укомплектованную линию можно приобрести примерно за 2 млн рублей (бывшую в использовании за 1,5 млн рублей). При необходимости можно оформить кредит на развитие малого бизнеса с нуля.

Как производится ППЧ:

• сначала пластиковые отходы измельчают с помощью дробилки (возможен и вариант с использованием в качестве сырья готового пластикового гранулята);
• затем все сырьевые материалы, включая полимеры и песок, подвергаются сушке;
• на следующей стадии исходные материалы смешивают, вводят различные добавки (для окрашивания в нужный цвет, повышения пластичности и т. д.) и нагревают до температуры плавления полимеров (160-180°С);
• полученную смесь разливают в пресс-формы и штампуют;
• ёмкости охлаждаются, и из них извлекается готовый материал.

Готовое изделие имеет форму одно- или двухволнового прямоугольного листа с выступающими бортами для соединения, его типичный размер – 40 × 31 × 0,7 см при весе 2-2,5 кг. Список необходимого оборудования и ориентировочные цены представлены в таблице:

На таком оборудовании за одну рабочую смену можно изготавливать до 120 кв. м черепицы. Кроме того, если приобрести дополнительные пресс-формы, можно расширить ассортимент продукции, включив в него крышки смотровых колодцев, канализационных люков, тротуарную плитку, брусчатку, бордюры и другие изделия, которые также производятся из полимерпесчаной смеси. Для установки линии потребуется помещение площадью не менее 150 кв. м высотой от 4 м, оснащённое системой приточно-вытяжной вентиляции и подключённое к системам коммуникации.

Крепление защитного покрытия

В монтажные работы входит укладка на стропила утеплителя, гидроизоляционного и пароизоляционного слоев, контробрешётки, а сверху — брусьев обрешётки. На шаг деревянного настила влияет тяжёлый вес и размер черепицы керамической. Он рассчитывается индивидуально и зависит от модели. Разметка рядов производится шнуром.

Укладывается кровельное покрытие справа налево, потом — снизу вверх. Большой вес черепицы керамической обуславливает её размещение на крыше до начала монтажа – стопками по 5 штук для равномерного распределения нагрузки на обрешётку и стропила.

Крепёж производится оцинкованными шурупами. При уклоне свыше пятидесяти градусов кровельный материал дополнительно крепят кляммерами. Пазовую черепицу надо уложить с одинарным нахлёстом, а плоскую, соответственно, с двойным. Плитка, расположенная в верхнем ряду, должна перекрывать стыки двух нижних.

Монтаж черепицы из керамики — работа, требующая высокой квалификации, поэтому доверять её следует только профессиональным кровельщикам.

Характеристики и преимущества керамической черепицы

Морозостойкость и водопоглощение — 2 самые важные характеристики керамической черепицы. Морозостойкость керамической черепицы более 300 циклов. Морозостойкость показывает, сколько циклов замораживания и оттаивания выдержит материал без потери своих эксплуатационных качеств. Косвенно этот показатель связан с водопоглощением, которое составляет 2-3% для клинкерной керамики. Чем выше морозостойкость и ниже водопоглощение материала, тем лучше он переносит перепады температуры и осадки.

А еще у керамической черепицы самый долгий срок службы. Это заслуга специальных сортов глины и обжига при высокой температуре. Как и сланцевая, керамическая кровля прослужит более 100 лет и это подтверждено Брауншвейгским политехническим институтом в исследовании сроков эксплуатации строительных материалов. Для примера, сроки эксплуатации гибкой кровли составляют 25-40 лет, а цементно-песчаной — 50 лет.

К преимуществам керамической черепицы можно отнести:

• Легкий ремонт и замена элементов. Керамическая черепица продается штучно и если какой-то участок кровли придет в негодность, заменить ее не составит труда. Нужно отсоединить сколовшиеся черепички и поставить на их место новые.
• Керамическая черепица не выгорает на солнце. Она не теряет насыщенность цвета благодаря использованию натуральных пигментов, окрашиванию в массе и финишному покрытию, которое запекается при высокой температуре.
• Керамическая кровля всегда смотрится более эстетично и премиально на фоне конкурентов. Натуральные оттенки и компоненты, а также разнообразие форм делают ее универсальным материалом для крыши дома в любом архитектурном стиле. Она добавляет постройке благородную декоративность и свидетельствует о достатке владельцев.
• Экологичность материала. Керамическая черепица — это глина и натуральные пигменты на основе оксидов металла. Например, железо дает желтый, коричневый и красный цвета, хром — зеленый, а кобальт — синий. Такая черепица не горит, не выделяет токсичных веществ при воздействии УФ-лучей или высоких температур, безвредна для людей и животных.