Вибропрессованная цементно-песчаная черепица

Оборудование, изготавливаемое зарубежными фирмами, 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), посыпка гранулятом цветного песка, фактурная отделка, напыление пластмассовой эмульсии на свежеотформованную поверхность и др. Основные типы выпускаемой черепицы: римская, венская, альпийская (плоская). Основные цвета — красный и коричневый. Для производства ЦПЧ в основном используется пресспрокатная технология: черепица формуется на непрерывно движущейся ленте из фигурных поддонов, обеспечивающих форму нижней поверхности изделия, верхняя поверхность профилируется и уплотняется роликом, под которым «протаскивается» поддон с дозированной порцией смеси. Тепловлажностная обработка черепицы производится на поддонах. За рубежом для производства черепицы практически не используется технология вибропрессования. Сравнение указанных технологий позволяет отметить как достоинства пресспроката: высокую производительность, малошумность, так и недостатки: невозможность использования особо жестких цементно-песчаных смесей, применяемых при вибропрессовании и обеспечивающих высокие структурные характеристики материала и пониженный расход цемента; необходимость изготовления поддонов из сплавов на основе алюминия точного литья. Этих поддонов на линию нужно столько, сколько выпускается в сутки изделий, т. е. несколько тысяч, что существенно сказывается на объеме первоначальных инвестиций. Особо важны для получения качественной ЦПЧ пресспрокатом 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. При производстве изделий на заводах сборного железобетона России в подавляющем большинстве используются карьерные (речные) пески, не прошедшие обработки, с изменяющейся от партии к партии гранулометрией, загрязненностью и меняющейся в течение дня влажностью. Характеристики цемента даже при поставке с одного завода также имеют значительный разброс, причем нет надежной аппаратуры для экспресс-оценки свойств цемента. Эти обстоятельства делают сомнительной возможность массового применения пресс-прокатной технологии либо приводят к необходимости постоянной корректировки технологического процесса и контроля качества каждого изделия. Вибропрессование — технологический процесс, гораздо менее критичный к составу бетона и качеству заполнителей. В отечественной практике накоплен большой опыт изготовления вибропрессованием с использованием природных песков тротуарных плит — изделий, по габаритам близких к размерам черепицы, а по морозостойкости значительно превосходящих требования к ней. В течение ряда лет совершенствовались вибропрессующие станки отечественной проектировки для производства дорожных покрытий, и в настоящее время широко используются устойчиво работающие высокомеханизированные агрегаты. Анализ состояния производства цементно-песчаной черепицы в отечественной и зарубежной практике позволяет сделать следующие выводы: • имеется значительный и все усиливающийся интерес к производству черепицы в России; • все большее количество организаций занимается разработкой оборудования для производства черепицы, и, как правило, это аналоги западных технологических линий пресс-прокатного формования; • отсутствует систематический анализ возможности воспроизводства зарубежных технологий; • до настоящего времени нет стабильно работающих производств ЦПЧ (за исключением линий, использующих продукцию заводов сухих смесей); • отсутствуют разработки по новым конструкциям черепицы. �спользование вибропрессования для изготовления ЦПЧ позволяет: • избежать необходимости подготовки песков (мойки, фракционирования, сушки); • формовать черепицу на плоском поддоне; • 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 опе- рацию. Все это, несмотря на меньшую производительность вибропрессования по сравнению с пресспрокатом, обеспечивает значительное 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 с кровли, иметь стык, исключающий протечки, — так и задачи, позволяющие извлечь преимущества из технологии вибропрессования. Как уже упоминалось, одним из недостатков пресспрокатной технологии является использование поддонов сложной конфигурации на основе алюминиевых сплавов. Помимо того что их применение существенно увеличивает стоимость линии, необходимость в чистке, смазке, транспортировке повышает эксплуатационные расходы. Поэтому использование при вибропрессовании плоских поддонов (ст. 3, б = 3 мм), существенно упрощает и удешевляет производство ЦПЧ. Разработаны две новые конструктивные формы черепицы. Первая из них, 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 через стык. Поперечный шов закрыт вышележащей черепицей, опирание которой происходит по схеме «плоское на плоское». Крепление черепицы к обрешетке — гвоздями через два отверстия, находящиеся на плоской части изделия, перекрываемой следующим рядом при укладке. Вторая из предлагаемых конструкций — лотковая черепица. Ее трапецеидальное в плане очертание позволяет создать «лотковую» схему, обеспечивающую непроницаемость поперечного стыка. Соотношение размеров черепицы подобрано таким образом, что тот же лоток, будучи перевернутым, накрывает два соседних ряда, обеспечивая как водонепроницаемость продольного стыка, так и 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 увеличивает жесткость изделия, что дает принципиальную возможность реализовать бесподдонное формование. В табл. 1 приведены основные характеристики как указанных вариантов цементно-песчаной черепицы, так и изделий фирм Bramac (венская плоская черепица) и ABECE (римская волнистая чере-пица). Попытка изготовления черепицы на станке для производства тротуарных плит показала, что интенсивное воздействие вертикально направленными колебаниями, позволяющее эффективно уплотнять смесь в толстых плоских пластинах, не обеспечивает равномерного уплотнения черепицы — тонкой пластинки переменной толщины. Поэтому был разработан специальный станок для производства черепицы ПВЧ-2, в котором: • размещение смеси в матрице повторяет форму изделия (патент РФ № 2017604); • вибрационные воздействия прикладываются только от пуансона; • дозирующее устройство отделено от формующего; • применена система уплотнения смеси горячим пуансоном. Вибропресс ПВЧ-2 с габаритными размерами 2620 х 730 х 1508 мм и массой 700 кг, установленной мощностью 3,5 кВт прост в изготовлении, обслуживании и не требует квалифицированного персонала при изготовлении черепицы. Формование горячим пуансоном позволяет, с одной стороны, расширить диапазон удобоукладываемости смесей, что значительно упрощает контроль за технологическим процессом и качеством исходных материалов, с другой — отказаться от термообработки изделий, ограничившись выдержкой в течение суток в отапливаемом по-мещении. Общий цикл формования черепицы не превышает 20 сек. �зготовленные на указанном оборудовании изделия были подвергнуты испытаниям на прочность, водонепроницаемость, морозостойкость, причем на водонепроницаемость испытаниям подвергались как сама черепица, так и фрагмент кровельного покрытия (для оценки водонепроницаемости стыков). �спытания подтвердили высокое качество изделий и кровли. �зготовлен и прошел испытания головной образец промышленного оборудования. В его комплект помимо вибропресса ПВЧ-2 с гидростанцией и пультом управления входят поддоны и стеллажи для термообработки (выдержки). Разработана нормативно-техническая документация на черепицу (рабочие чертежи, технические условия) и технологический регламент на ее изготовление. Подготовлены варианты компоновки участка по производству черепицы.