ВСТУП
З усіх будівельних матеріалів старішими від цегли є тільки камінь і дерево. Розкопки в Месопотамії, Єгипті та інших осередках цивілізації свідчать, що з «глиняного каменю» грандіозні споруди зводили задовго до нашої ери.
Археологами була знайдена цегла на Середньому Сході, вік якої може бути більше 10 000 років. Вчені висловили припущення, що ця цегла могла бути зроблена з глиняної маси, яка утворилася після затоплення річкою довколишніх територій. Глина і бруд формувалися в цеглу вручну і потім висихали на сонці. Структура цегли показала, що маса для її виготовлення робилася з глини і смоли в якості основи.
Спочатку будівельники використовували невипалену цеглу. Цьому допомагало спекотне сонце, під променями якого глина висихала і ставала твердою, як камінь. Випал в печах освоїли стародавні єгиптяни декілька тисяч років тому.
Найдавнішим типом цегли в західній півкулі вважається такий тип цеглин як саман. Саман виготовлявся з вапняної пористої глини з додаванням смоли, кварцу та інших мінералів, а потім залишався сушитися на сонці.
На відміну від сучасної цегли та, давня, була квадратною і плоскою (сторони 30-60 см, товщина всього 3-9 см).
Велике значення цегли було помічене і в архітектурі Месопотамії і Стародавнього Риму, це особливо помітно на території Стародавньої Італії, де панували етруски. Вони не тільки зводили свої храми із «сирцевої» цегли, але й прикрашали їх теракотовими деталями. Цегла в спорудах того часу вже набувала більш звичну для нас довгасту форму.
У Візантії випалена цегла багато століть була основним будівельним матеріалом. Кладка виконувалася на вапняному розчині, в який додавали товчену цегляну крихту. Іноді ряди чергувалися з кам'яними. Середньовічні зодчі просунулися значно далі своїх "древніх" попередників і використовували не тільки конструкційні можливості цегли, але і декоративні. Поряд з візерункової кладкою широке застосування одержало її поєднання з теракотовими і майоліковими деталями.
В кінці X століття з відродженням міст почали будувати цегляні житлові будинки в два-три поверхи з майстернями і лавками внизу. Була придумана візерунчата кладка, часто використовували цеглу з фігурною поверхнею, вкритою міцною блискучою глазур'ю. Правда, коштувало це чималих грошей, і дозволити собі таку розкіш могли лише багаті замовники - королі, монастирі, великі феодали.
Рисунок 1- Храм IV століття
Європа вдячно вбирала в себе досвід народів і тисячоліть. На території Німеччини цегла дала назву цілому стилю в архітектурі - цегляна готика панувала тут протягом XII - XVI століть.
На Русі про цеглу дізналися приблизно в IV столітті. З неї зводили стіни фортець, храми, тереми, клали печі.(Рис.1.) В XI-XII століттях застосовували тонкі, дуже важкі плити різних розмірів - плінфи.
А в XV столітті з'явилася цегла, схожа на сучасну, - у формі бруска. Саме в цей час і почався розквіт «цегельної справи». У 1475 році в Москву з Італії був запрошений архітектор Аристотель Фіораванті для споруди Кремля. А почав він будувати не сам Кремль, а фабрику з особливою випалювальної піччю. Скоро вона стала давати відмінну цегла. На честь архітектора її прозвали «Аристотельська цегла». З такого «глиняного каменю» були зведені також Новгородський і Казанський кремль, собор Василя Блаженного і багато інших визначних споруди.
За Петра І якість цегли оцінювалася дуже строго. Привезену на будівельний майданчик партію цегли просто звалювали з воза: якщо при цьому розбивалося більше 3 штук, то вся партія бракувалася.
Цеглу, сушили тільки влітку, випалювали в підлогових печах-тимчасових будівлях, викладених з висушеної цегли-сирцю. В середині 19 століття були побудовані кільцева випалювальна піч і стрічковий прес, що обумовили переворот в техніці виробництва цегли. В цей же час з'явилися глинообробні машини бігуни, вальці, глиномялки. Перші машини для виробництва цегли працювали на паровій тязі, а в якості палива для випалу цегли використовувалося дерево чи вугілля. У наш час більше 80% всієї цегли виробляють підприємства цілорічної дії, серед яких є великі механізовані заводи, продуктивністю понад 200 млн. шт. на рік.
Сучасні розробки дозволили розширити асортимент цегли та довести цей будівельний матеріал до досконалості по зовнішнім і техніко-технологічними параметрами. Використовувана на сьогоднішній день цегла має всі властивості натурального каменю, тобто, в першу чергу міцність, водо- і морозостійкість.
Морозостійкість - це параметр, який вказує, скільки разів цегла витримав випробування на замерзання і відтавання (цикл) у випробувальній термокамері. Зазвичай застосовують таке формулювання "морозостійкість не менше 25-50 циклів".
Ще один параметр керамічної цегли - пустотність. У маркуванні зазвичай вказують, повнотіла цегла або ефективна, тобто чи містить її тіло порожнечі у вигляді наскрізних отворів різної форми.
Цегляне виробництво досягло великого видового різноманіття продукту в залежності від кінцевої мети його використання: пустотіла і покрита спеціальними полімерами, лицьова з рельєфною поверхнею і т.д. Різноманіття разом з характеристиками міцності зробило цеглу одним з лідерів в області зведення не тільки багатоповерхових будинків в місті, а й приватних будівель за його межами. Сьогодні все більше людей, що прагнуть жити далеко від шуму і суєти, вибирають в якості матеріалу для будівництва власного житла саме цеглу. Це й зрозуміло, адже вона найбільш довговічна і ідеально тримає тепло. Крім того, цегла - екологічно чистий матеріал, який відповідає всім сьогоднішнім стандартам будівництва.
Еволюціонуючи протягом тисячоліть, цегла зберегла всі свої властивості. І в наш час, як в давнину, коли цегла виготовлялася з мулистого грунту з додаванням подрібненої соломи, і пізніше, коли сировиною для неї стали легкоплавкі глини і суглинки, в які підмішували пісок, деревну тирсу, золу та інші мінеральні компоненти, основою "цегляного тіста "є глина, вода і пісок.
Технічний прогрес лише удосконалив цінні природні властивості цього матеріалу, зробивши його твердішим і міцнішим.
Лицьова (облицювальна, фасадна) цегла володіє високою якістю поверхні і чіткої правильної геометричної форми. Крім того, є багато варіантів поверхонь обробки цегли (гладка, хвиляста, шорстка, "під антик" і т.д.). Шви в такій кладці виконуються як на звичайних, так і на кольорових кладкових розчинах. Використання фасадної цегли дозволяє створити самобутній архітектурний вигляд, що гармонійно поєднується із забарвленням покрівлі, вікон, з пейзажем - довкіллям. Заводи випускають кілька типів облицювальної цегли:
глазурована (зі склоподібним кольоровим шаром, що утворюється при випалюванні), має характерний блиск;
ангобовавана (декоративний шар з спеціально підібраного декоративного глиняного складу);
двошарова (рівномірно обпалений шар кольорової глини, що наноситься на сирець (грані), має товщину близько 3 -5 мм - офактурених.
Є певна кам’янна цегла - це теж цегла високої якості, але поверхня її може бути не гладкою, а мати рельєфний, геометрично правильний малюнок. Наступний вид цегли - фасонна, тобто її форма - не паралелепіпед. Вона може бути кутова, напівкругла або П-подібна. Це полегшує роботу мулярів зі зведення цегляної кладки з округленими кутами.. При цьому якість фасонної цегли не гірша, ніж у лицьової.
Облицювальна клінкерна цегла, вперше отримана в Голландії ще на початку XIX століття, сьогодні широко затребувана у багатьох країнах Європи.
Клінкерна цегла народжується з союзу чотирьох стихій: землі, води, вогню і повітря. Це екологічно чистий матеріал, отриманий в результаті високотемпературного випалу пластичних глин добірної якості. Процес йде до повного спікання. У результаті виходить цегла без включень і порожнеч. Така технологія гарантує їй високу міцність і довговічність. Клінкер широко використовується для доріжок, облицювання цоколів і фасадів. Автомобільні парковки і під'їзди до гаражів, відкриті тераси, сходові каскади, водостоки, внутрішні дворики - скрізь він знаходить собі застосування, чудово поєднуючись із зеленню газону і архітектурними деталями садового ландшафту.
Клінкер з легкістю витримує навіть самі несприятливі погодні умови, зберігаючи свій природний колір і не вимагаючи додаткових коштів на підтримку його в відмінному стані протягом десятиліть. Різноманітність кольорів, фактур і розмірів клінкеру (асортимент налічує понад 300 різних варіантів) дозволяє втілювати найнеймовірніші архітектурні фантазії. Широка кольорова гамма досягається зміною технологією випалу: регулювання температури і об'єму подачі повітря. Вогненні нюанси червоного, сяючий жовтий, найчастіше білий або коричнево-блакитнуватий - все це клінкер, дивовижний і неповторний!
Рисунок 2- Клінкерна цегла ТОВ «КЕРАМЕЙЯ»
Клінкер - матеріал нового тисячоліття. Легкість обробки, підвищена зносостійкість, низька пористість, абсолютна морозостійкість - всі ці показники набагато перевищують діючі сьогодні європейські стандарти (рис.2).
У світі будівельників є свій "цегельний" рейтинг. Наприклад, в першу п'ятірку входить цегла німецького та голландського виробництва. І так само високо цінується бельгійська цегла. У Бельгії є свої кар'єри і заводи, які виробляють справжню керамічну цеглу, не пресовану – її випалюють, як посуд з порцеляни. Вона ще називається hand forme - ручного формування. Звичайно, зараз ту роботу, яку раніше люди робили своїми руками, виконують машини. Але її виробництво не порівняти зі звичайним процесом, коли на стрічці повзе "ковбаса" з сировини, і автомат її просто ріже дротом.
Хороша цегла відрізняється тим, що її якість однорідна. Вся партія, яка замовлена для будівництва будинку, будь то котедж або багатоповерховий будинок, буде виконана як єдине ціле.
Мета проекту
Метою мого дипломного проекту є спроектувати дільницю приготування маси і формування глиняної цегли заводу продуктивністю 32 000 000 штук цегли на рік.
В даному проекті необхідно виконати:
технологічний розрахунок;
економічне обґрунтування;
підібрати і розрахувати допоміжне обладнання;
описати технологічну схему виробництва;
розрахувати економічний розрахунок;
будівельна частина;
в графічній частині виконати план, повздовжній та поперечний переріз цеху та технологічну схему.
2 Технологічна частина
2.1 Обгрунтування вибраної технологічної схеми виробництва
Переробка глинистої сировини з метою руйнування природної структури здійснюється за допомогою природної і механічної обробки.
Однак природні способи обробки глини вимагають багато часу, значних площ і не забезпечують повного видалення кам'янистих включень. Механічна обробка глинистої сировини використовується для видалення або подрібнення кам'янистих включень, одержання гомогенної маси для добре формується. Вибір обладнання для механічної обробки залежить від властивостей початкової сировини (її щільності, твердості, в'язкості, вологості) і виду одержуваного виробу. Чим повніше руйнування структури глини і чим однорідніше маса що формується, тим вище якість виробу.
Існують два основних способи переробки сировини і підготовки маси : напівсухий (вологість маси 8-13%) і пластичний (вологість маси 18-26%). Вибір способу визначається початковими властивостями сировинних матеріалів і вимогами до якості одержуваної продукції.
Напівсухий спосіб підготовки маси полягає в грубому подрібненні початкової сировини, відсіванні крупних включень, змішуванні її з добавками і зволоженні. Застосовують цей спосіб при наявності забрудненої кам'янистими включеннями глинистої сировини зі щільною структурою і низькою кар'єрною вологістю. Такий спосіб забезпечує достатньо повне видалення або ретельне подрібнення кам'янистих включень, в тому числі вапнякових, рівномірний розподіл добавок і скорочення або навіть виключення із технологічного циклу сушки виробів. Недоліки напівсухого способу: необхідність сушки сировини перед помелом, підвищений знос обладнання при помелі, необхідність установки для пресування виробів пресів більшої потужності, які забезпечують формування виробів під тиском 15-40МПа. Застосовують напівсухий спосіб в виробництві звичайної і пустотілої глиняної цегли, каменів і керамічних плиток.
Пластичний спосіб підготовки маси використовується при наявності рихлих глин, які добре розмокають при зволоженні, з обмеженим вмістом кам'янистих включень. Послідовність підготовки маси по пластичному способу наведена на схемі:
Дозування (ящиковий живильник)
↓
Грубе подрібнення (каменевидільні вальці)
↓
Тонке подрібнення (вальці тонкого помелу)
↓
Змішування (двовалковий змішувач з парозволожувачем)
Для дозування глинистої сировини використовують ящикові живильники.
Тонке подрібнення маси здійснюють перетиранням в каменевидільних вальцях і потім в вальцях тонкого помелу. Спіснюючі добавки добавляються вже коли проходить процес зміщування всих компонентів.
Приготування маси здійснюють в двовалкових глинозмішувачах, як правило, з парозволоженням. Для більш ретельної її переробки використовують глинозмішувачі з фільтруючою решіткою. На місцях лопатевих валів цих змішувачів закріплені гвинтові лопаті, які продавлюють масу через змонтовану на спеціальних направляючих порфоровану решітку, яка переміщується з допомогою гідравлічних циліндрів. Але все ж таки я рекомендую використовувати двухвальні змішувачі з паро зволоженням.
На цегельних заводах для вилежування і гомогенізації маси безпосередньо перед стрічковим пресом встановлюють ящикові живильники з бункерами ємністю до 50м3.
Використання гомогенізаторів, шихтозапасників і проміжних бункерів призводить до підвищення міцності виробів, забезпечує ритмічність роботи глиноперероблюючого і формовочного обладнання і дозволяє перевести кар'єрні роботи по добуванню глини в одну-дві зміни.
Пластичний спосіб характеризується простотою підготовки маси, менше складним формовочним обладнанням, порівняно з напівсухим, однак він обумовлює більш тривалий і складний процес сушки виробів. Використовують його для виробництва стінової кераміки, дренажних і каналізаційних труб, черепиці.
Для проектування дільниці приготування маси і формування глиняної цегли я пропоную використовувати пластичний спосіб переробки маси.