21.06.2017
Гидроизоляция в комнате, где будет устанавливаться ванна или душ, должна быть качественной, ведь именно здесь возможны постоянные...


21.06.2017
Мрамор появляется в результате соединения известняка и доломита под воздействием перекристаллизации различных осадочных пород в...


21.06.2017
Трактор - это техника, без которой сложно представить выполнение дорожно-строительных, землеройных и других работ. Именно поэтому...


20.06.2017
При монтаже пластиковых окон немаловажным пунктом является оформление ее откосов. Для отделки проемов используется материал, из...


20.06.2017
Первые недели жизни малышу требуется на сон не менее 18 часов в сутки. Поэтому очень важно правильно организовать место для сна....


20.06.2017
Утепление или же преобразование лоджии собственными силами, как и при работе профессионалов, всегда начинается с робот по ее...


Черепица

22.02.2017



В практике зарубежного строительства среди кровельных покрытий основное место занимает цементно-песчаная черепица (ЦПЧ), составляющая 2/3 общего объема производства кровельных материалов. Основные достоинства ЦПЧ: простота изготовления, невысокая стоимость, прочность, атмосферостойкость, долговечность. Будучи изготовленной на основе цветных цементов либо с использованием пигментов, кровля из ЦПЧ является подлинным украшением дома.
Изготавливаемое ведущими мировыми фирмами оборудование имеет широкий диапазон технических возможностей — от устройств с использованием ручных операций производительностью 1-1,5 тыс. штук в смену до полностью автоматизированных установок, выпускающих до 45 тыс. штук в смену.
Широко практикуются как объемное окрашивание, так и различные «облицовки» черепицы: напыление цветного цементного состава (иногда двух цветов одновременно), фактурная отделка, в том числе посыпка гранулятом цветного песка или напыление пластмассовой эмульсии на свежеотформованную поверхность.
Основные типы выпускаемой черепицы: римская, альпийская, венская (плоская). Основные цвета — красный, коричневый.
Для производства ЦПЧ в основном используется пресспрокатная технология. Черепица формуется на непрерывно движущейся ленте из фигурных литых поддонов, обеспечивающих формирование нижней поверхности изделия, ее верхняя часть профилируется и уплотняется роликом, под которым «протаскивается» поддон с дозированной порцией смеси. Термообработка черепицы производится на поддоне.
Реже используется технология вибропрессования, причем преимущественно для изготовления плоской черепицы.
При сравнении указанных технологий следует отметить как достоинства пресспроката — высокую производительность агрегата, малошумность, так и недостатки — невозможность использования особо жестких цементно-песчаных смесей, применяемых при вибропрессовании и обеспечивающих как высокие структурные характеристики материала, так и пониженный расход цемента; необходимость изготовления поддонов из специальных (обычно на основе алюминия) сплавов точного литья (причем этих поддонов на линию нужно столько, сколько выпускается в сутки изделий, т. е. несколько тысяч, что существенно сказывается на себестоимости изделий).
Особо важно для получения по этому способу качественной ЦПЧ иметь стабильные характеристики поступающих сырьевых материалов и устойчивый технологический процесс. Такое положение имеет место в зарубежной практике, где для изготовления черепицы используются только сухие, мытые, фракционированные пески и высокоактивные чистоклинкерные цементы.
Использование высококачественных сырьевых материалов позволяет стабилизировать технологический процесс, в том числе получать мелкозернистые смеси с постоянной удобоукладываемостью.
При производстве изделий из песчаного бетона на российских заводах сборного железобетона используются карьерные (речные) пески, не прошедшие обработки, с изменяющейся от партии к партии гранулометрией, загрязненностью и меняющейся в течение дня влажностью. Это обстоятельство делает сомнительной возможность массового применения пресспрокатной технологии без предварительной подготовки заполнителей, либо приводит к необходимости постоянной корректировки технологического процесса.
Вибропрессование — технологический процесс, гораздо менее критичный к составу бетона и качеству заполнителей. В отечественной практике накоплен большой опыт изготовления вибропрессованием с использованием песков, не подвергшихся переработке, тротуарных плит и фигурных элементов мощения, изделий по габаритам, близким к размерам черепицы, а по морозостойкости значительно превосходящих требования к ней.
В течение ряда лет совершенствовались вибропрессующие станки, на которых выпускаются элементы дорожных покрытий, и в настоящее время имеется ряд устойчиво работающих высокомеханизированных агрегатов.
Анализ состояния производства цементно-песчаной черепицы в отечественной и зарубежной практике позволяет сделать следующие выводы:
— имеется значительный и все усиливающийся интерес к производству черепицы;
— все большее количество организаций занимается разработкой оборудования для производства черепицы, и в основном это аналоги западных технологических линий пресспрокатного формования;
— отсутствует систематизированный анализ возможности воспроизводства зарубежных технологий;
— до настоящего времени нет стабильно работающего производства ЦПЧ (за исключением линий, использующих продукцию заводов сухих смесей либо специально подготовленных песков);
— отсутствуют разработки по новым конструкциям черепицы;
— существует возможность использовать для производства черепицы хорошо зарекомендовавшие себя вибропрессы для изготовления тротуарных плит, которые после небольшой переделки могут быть приспособлены для производства ЦПЧ.
Использование вибропрессования позволяет:
— избежать необходимости предварительной подготовки песков;
— получить изделие, конструктивная форма которого соответствует воспринимаемым воздействиям, и, следовательно, снизить его материалоемкость;
— упростить технологический процесс, в том числе за счет отказа от ряда механизмов;
— использовать цементно-песчаные смеси большей жесткости, что позволяет уменьшить расход цемента и сократить (либо вообще исключить) термообработку;
— получить готовое изделие за одну рабочую операцию.
Все это, несмотря на меньшую производительность вибропрессования по сравнению с пресспрокатом, обеспечивает снижение Себестоимости изделий.
При разработке конструкции вибропрессованной черепицы ставились как общие: для ЦПЧ задачи (конструктивная форма изделия должна обеспечивать его прочность, надежность крепления к обрешетке, ускоренный сток воды, иметь стык, исключающий протечки), так и задачи, позволяющие извлечь преимущества из уплотнения вибропрессованием.
Как уже упоминалось, одним из недостатков пресспрокатной технологии является использование: литьевых поддонов сложной конфигурации. Помимо того, что их применение существенно увеличивает стоимость линии, необходимость в чистке, смазке, возврата плохо стопируемых поддонов увеличивает эксплуатационные расходы. Поэтому использование при вибропрессовании плоских поддонов толщиной 4 мм существенно упрощает производство ЦПЧ.

Разработаны две новые конструктивные формы черепицы. Первая из них (рис. 6.36), названная плоско-волнистой, представляет собой пластину, имеющую на лицевой поверхности выступы и впадины, образующие после сборки в кровельное покрытие непрерывные волны. Одной из особенностей этой черепицы является стыковое соединение изделий в продольном направлении, образованное по схеме «врубка» и препятствующее проникновению воды. Поперечный шов закрыт вышележащей черепицей, что также исключает попадание в него воды. Опирание черепицы происходит по схеме «плоское на плоское». Крепление к обрешетке — гвоздями через 2 отверстия, находящихся на плоской части изделия, перекрываемой следующим рядом при укладке.
Вторая из предлагаемых конструкций — лотковая черепица (рис. 6.37). Трапецеидальное в плане очертание изделия позволяет создать «лотковую» схему, обеспечивающую непроницаемость поперечного стыка. Соотношение размеров подобрано таким образом, что тот же лоток, будучи перевернутым, накрывает 2 соседних ряда, обеспечивая водонепроницаемость продольного стыка, а также невозможность взаимных продольных подвижек. Крепление лотковой черепицы осуществляется также гвоздями через отверстия на перекрываемой части изделий. Сочетание выступов и впадин лотков создает архитектурно выразительную кровлю.

Формование также производится на плоском поддоне.
Лотковая форма изделия делает его достаточно жестким в плоскости сечения, что даст принципиальную возможность реализовать бесподдонное формование: после выпрессовки изделие может быть сдвинуто непосредственно на этажерку для термообработки, что упрощает технологический процесс.
В табл. 6.39 приведены основные характеристики как указанных вариантов цементно-песчаной черепицы, так и изделий фирм «BRAMAC» («Венская» плоская черепица) и «АВЕСЕ» («Римская» волнистая черепица).
Для используемых материалов (цемент ПО «Воскресенскцемент» Rц = 400, песок Тучковского карьера Mкр = 1,9-2,0, пигмент - редоксайд) был получен следующий состав песчаного бетона в производственных условиях (кг/м3): Ц = 500, П = 1670, Пг = 25, В = 176.
Режим тепловлажностной обработки (TBO) изделий, к которым предъявляются требования высокой морозостойкости, водонепроницаемости, должен быть «мягким» с температурой изотермы не выше 70°С и скоростью подъема температуры не более 20°С/ч.
Экспериментально длительность выдержки перед подъемом температуры устанавливалась по кривым структурообразования, построенным с использованием пластометра МГУ, и оценена для указанного выше состава в 1,5 ч. Таким образом, режим TBO составляет (1,5) + 2,5 + 6 + 1,5 = 11,5 ч (в камере термообработки — 8,5 часов, на территории цеха при температуре 20°С - 3 ч).

Указанный режим обеспечивает 70%-ную (отпускную) прочность через 4 ч после ТВО.
Однако изготовление черепицы на вибропрессе BИП-9MН, проведенное на установленном составе и соответствующем режиме ТВО, не позволило получить качественные изделия.
Как установлено, причины, в первую очередь, в неравномерном уплотнении смеси по площади изделия, что даже при соответствии черепицы требованиям по прочности приводило к ее «протеканию».
Интенсивное воздействие вертикально направленными колебаниями, используемое для уплотнения изделий на ВИП-9МН, позволяет эффективно уплотнять смесь в толстых плоских пластинах (тротуарная плитка), но не обеспечивают равномерного уплотнения черепицы — тонкой пластинки переменной толщины.
Систематические исследования факторов, влияющих на уплотнение, показали, что:
— необходимо обеспечить такое размещение смеси в матрице, чтобы ее конфигурация перед уплотнением соответствовала форме будущего изделия;
давление от пригруза должно быть менее интенсивным, чем при формовании тротуарной плитки, чтобы позволить перемещение частиц смеси в тонкой пластине иод воздействием вибрации и пригруза;
— целесообразно иметь в системе колебаний горизонтальные воздействия, позволяющие продольно-поперечное перемещение смеси. Кроме того, величина самих воздействий должна быть ниже, чем для тротуарных плит, иначе смесь переуплотняется и нарушается ее сплошность;
— следует несколько снизить жесткость перерабатываемых смесей по сравнению с тротуарной плиткой с тем, чтобы меньшим давлением вибропрессования обеспечить качественное уплотнение бетонной смеси. Критерием качества формования может являться достижение коэффициента уплотнения Kу = 0,98.
Возможность уменьшения жесткости смеси со 120 сек, принятой для тротуарных плит, до 60-80 сек обеспечивается тем, что черепица изготавливается и перемещается на поддоне, что исключает непосредственное воздействие транспортно-пакетирующих агрегатов на свежеотформованное изделие.
Из указанных выше четырех задач наиболее сложной в связи с отсутствием аналогов оказалась первая - рациональное размещение смеси в матрице.
Ее решение было получено в результате изменения режима формования.
Для изготовления указанных ЦПЧ была произведена разработка нового вибропресса ПВЧ-2, конструкцией которого:
— обеспечено приложение вибрационных воздействий не только со стороны виброплощадки, но и от пуансона;
— изменена гидравлическая схема подачи масла к пуансону, позволяющая его опускание на смесь с давлением, меньшим, чем от собственного веса траверсы и пуансона (система противодавления);
— изменена система вибровоздействий на матрицу: вместо вертикальных колебаний — пространственные, содержащие горизонтальную составляющую;
— дозирующее устройство отделено от формующего;
— предусмотрено формование «горячим» пуансоном.

Цикл формования, не превышающий 20 сек, включает:
— установку поддона;
— засыпку с помощью мерного ящика дозированной порции цементнопесчаной смеси. Ориентировочный коэффициент превышения объема смеси по отношению к объему изделия Kпр = 1,3;
— опускание пуансона на смесь без давления с вибрацией;
— вибрационное воздействие на смесь со стороны матрицы (поддона) преимущественно горизонтальными колебаниями ? = 50 Гц, А = 1,0-1,2 мм;
— вибропрессование смеси. Воздействие со стороны нагретого до температуры около 110°C пуансона, вертикально направленными колебаниями;
— отрыв пуансона от смеси без выключения вибрации;
— отключение вибрации;
— выпрессовка изделия на поддоне;
— перемещение изделия с поддоном на приемный столик.
Формование «горячим» пуансоном позволяет расширить диапазон удобоукладываемости смесей, что исключает прилипание смеси к пуансону, упрощает контроль технологического процесса и качества исходных материалов. Существует также возможность отказаться от общепринятой схемы термообработки изделий, ограничившись выдержкой черепиц в течение суток в отапливаемом помещении.
Вибропресс ПВЧ-2 (рис. 6.38) габаритными размерами 2620х730х1508 мм, массой 700 кг и установленной мощностью 3,5 кВт прост в изготовлении, обслуживании и не требует квалифицированных операторов.
Изготовленные на вибропрессе изделия были подвергнуты испытаниям на прочность, водонепроницаемость, морозостойкость. Причем на водонепроницаемость испытаниям подвергались как сама черепица, так и фрагмент покрытия для оценки водонепроницаемости стыков. Пo результатам 12-часовых испытаний не установлено протечек кровельного покрытия.
Показано, что существующая в стандарте схема испытаний черепицы на водонепроницаемость, предусматривающая оценку по воздействию столба воды в точке, является недостаточной и должна быть заменена испытаниями по всей плоскости изделия. Испытания на морозостойкость, как стандартные (на образцах), так и проведенные на изделиях, подтвердили, что ЦПЧ, изготовленная вибропрессованием, успешно выдерживает 100 циклов попеременного замораживания и оттаивания.
По результатам механических испытаний установлено, что оба варианта черепиц, изготовленных из песчаного бетона М400, удовлетворяют требованиям по прочности.
Был изготовлен и успешно прошел испытания головной образец промышленного оборудования. В его комплект помимо вибропресса ПВЧ-2 входят стальные (? = 4 мм) поддоны, стеллажи для термообработки (выдержки) и контейнеры для транспортировки готовых изделий.
Разработана нормативно-техническая документация, включающая рабочие чертежи, технические условия и технологический регламент на изготовление черепиц.