Кіріспе

Ұлттық және дүниежүзілік құрылыс индустриясының дамуы, құрылыс материалдарының жаңа түрлерінің өндіруді жетілдіру жұмыстарын талап етеді. Осыған орай елімізде тұрғын үй және азаматтық құрылыс саласында жаңалықтар енгізе отырып жаңа сапасы жоғары құрылыс материалдарын өндіру маңызды мәселелердің бірі.

Орта Азия мен Қазақстан территориясында құрылыс материалы ретінде алғаш игерілгені – топырақтар мен саздар. Оның дәлелі ретінде көне орта ғасырларда салынған мешіттер мен кесенелерді айта аламыз. Ертеректе ғимараттарды піспеген қам сазды кірпіштерден тұрғызған болса, кейіннен ата – бабаларымыз кірпіштерді күйдіру технологиясын игеріп, аязға және суға төзімді күйдірілген керамикалық кірпіштерді жасауды үйренген. Сонымен қатар оларды көркемдеу мақсатында беті әшекейлі терракотты және глазурьленген плиткаларды жасаған.

Керамикалық құрылыс материалдары мен бұйымдары жартылай кристкалды, құрамдары қыш өнерінің ертедегі шеберлері негізделген материалға жатады. Осындай материалдарды алу үшін құрамында темірдің тез еритін тотықтары мен қиын еритін заттары бар табиғи сазды минералды қоспалариен араластырылады. Осы араласпадан дайындалған бұйымдар жоғары температурада күйдіріледі. Осындай тез еритін заттардың ерімеген бөлшектерді байланыстыру нәтижесінде күйдірілген керамика алынады.

Табиғи жағдайда топырақты саз көп тараған және керамика өндірісінде қолданылатын жалғыз ғана шикізат деп саналады. Оны сумен араластырғанда, әр түрлі пішіндерді жеңіл қабылдайтын иілгіш қамырға айналады. Керекті пішінді қабылдап болғаннан кейін, жоғары температурада күйдіріледі. Нәтижесінде әр түрлі құрылыс материалдары, тұрмыстық заттар мен сәулеттік бөлшектер алынады.

Құрылыста қолданылатын керамиклақ материалдар тығыздығына байлнысты екі топқа бөлінеді: қуысты және тығыз. Қуыстыларға су өткізгіштігі 5% – тен көп бұйымдар жатады. Мысалы, әр түрлі кірпіштер, әшекейленбеген керамикалық қаптағыш плиткалар, ағынды судағы дренажды құбырлар, черепица, керамзит және басқа кеуекті керамикалық бұйымдар. Тығыз керамикалық материалдарға су өткізгіштігі 5% – тен кем бұйымдар жатады. Олар әшекейленген және клинкерлі балқымалы қоспадан қалыптанған бұйымдар, жол құрылысында қолданылатын қырлы теспелі тастар, санитарлы тазалық тораптарға және еденге төселетін плиткалар.

Фасадты керамикалық бұйымдар ғимараттардың қасбеттік бөлігін өңдеу кезінде қолданылады. Фасадты плиткалар, сондай – ақ, сатылы торлар қабырғаларын, цехтардың ішкі көріністерін, асхана қабырғаларын қаптауда қолданылады. Әйнекеймен (глазурьмен) қапталған плиткалар да кең тараған.

Фасадты қамтамалық плиталар қабырғамен жанасу әдісінің конструкциясы түріне байланысты келесідей жіктеледі:

• бекітілмейтін,оларды қалау кезінде қабырғамен байланыстырмай, қабырға көтеріліп болған соң және шөккеннен кейін ғана оның бетіне цемент қамырымен бекітіледі;

• бекітілетін, арнайы бөлшегі бар,қабырғаны көтеру кезінде оған қоса қаланады.

Әдетте плиталар (плиткалар) цемент араласпасымен қабырғаға бекітуге ыңғайлы болу үшін артқы бөлігінде ендік еңісі бар немесе бұдырлы болып келеді.

Плиткаларды қабырғалық панельдер және ірі қабырғалық блоктарды қаптауда қолданады.

Өнім номенклатурасы

Глазурленген фасадты керамикалық плиткалар. Номиналды өлшемдері ұзындығы – 200 мм, ені - 100мм, қалыңдығы – 7мм. Тығыздығы шамамен 2.5 г/см3. Құрылымы кеуекті, кеуектілігі 8% - ға дейін. Су сіңіргіштігі – 12% - ға дейін. Аязға төзімділігі 30 – 50 цикл. Майысу кезіндегі беріктік шегі нақты тағайындалмаған.

Барлық фасадты керамикалық плиткаларға келесідей талаптар қойылады:

1) МЕСТ 13996 – 93 бойынша ұзындығы, ені және қалыңдығы бойынша өлшемдерінен рұқсат етілетін ауытқулар шегі сәйкесінше: +2; +3 және +3 мм-ден аспау керек. Ауытқулар орын алған кезде, плиткаларды жинау кезінде тігісінің арасы 4 мм-ден аспау керектігін есепке алу шарт;

2) дайын бұйымдар -15⁰С-де мұздату және +15⁰С-де ерітудің 25-тен кем емес циклына ешқандай бүлінусіз (қабаттарға ажырау, қатпарлану,сызаттану,түсінің оңуы, т.б.) шыдау керек;

3) бұйымның денесінің құрылымы қабаттарға жіктелмеген ешқандай қуыссыз біртекті болуы керек;

4) бұйымдардың беттік бөлігінде сызаттар болуы және белгілі ара қашықтықтан байқалатын (әдетте 10м) түсінің біркелкі тарамауына жол берілмейді. Бұйымдардың бетінің түсі бекітілген эталондарға сай болуы керек;

5) бұйымдар қырлары анық болу керек, беттік жазықтығы қисаймаған сапалы, бұрыштары ұрылмаған, қабырғалары сызаттанбаған және өзге дефектсіз болуы шарт;

6) бұйымдардың су жұтуы ашық түсті күйетін саздан жасалған бұйымдар үшін 12%-дан, өзге саздан жасалған бұйымдар үшін 14%-дан аспауы керек.

Сыртқы түрі және пішініне байланысты сәйкесінше техникалық шарттармен қатаң нормаланатын жеке ауытқуларға жол беріледі.

Плиталардың қысу және майысу кезіндегі брутто қимасы бойынша беріктік шегі келесі кестеде көрсетілген мәндерден төмен болмау керек.

Өндірістік әдісті таңдау

Фасадты керамикалық материалдарды өндіру екі жолмен жүргізіледі:

1. Шикізатты шликерлік әдіс арқылы дайындау

2. Дайын араласпаны жартылай құрғақ пресстеу арқылы қалыптау.

Шликерлік әдісінде бастапқы шикізат материалдарын әдіспен өңдеп, кейіннен оны созу (ленталы және құбырлы пресс), штамптау арқылы (фрикционды пресс) немесе қолмен (гипсті қалыптар) қалыптап, шикі бұйымдарды кептіру және күйдіру процесстері өтеді. Бастапқы шикізаттарды құрғақ тәсілмен өңдеу қарастырылған: материалдырды жеке майдалау, кептіру және майда ұнтақтау арқылы ұн тәрісдес ұнтақ алу, оларды араластырып, кейіннен біртекті пластикалық күйге келгенше ылғалдау.

Керамикалық кірпішті жартылай құрғақ престеу дамуы, тиімділігі, прогресссиялығы.

Құрылыс технологиясын зерттеген кезде құрылыс технологиясын тиміділігін зерттеген кезде келесі көрсеткіштерге назар аударамыз:

1. Өнімнің жоғарғы сапалығына

2. Өндірістің жоғары өнімділігі

3. Табиғи заттың шикізатты материалдарды үнемдеу және техногенді сапалығы төмен шикізатты пайдалану

4. Энергияны үнемдеу

5. Отын үнемдеу

6. Өндірістің экологиялық тазалығы

7. Материал сыйымдылығын төмендету, әсіресе металл сыйымдылығын төмендету

8. Минимальді капиталды шығындар

9. Жоғарғы технологияның мәдениетілігінің жоғарғы деңгейі

10. Бәсекеге қабілеттілігін ішкі және сыртқы нарықта

11. Өнімнің бағасы.

Кірпішті жартылай құрғақ әдіспен өндірген кезде келесі көрсеткіштері болады:

1. Отын шығыны төмен болады, себебі ылғалдылығы төмен болады, кептіру кезінде отын аз кетеді;

2. Табиғи заттың шикізатты материалдарды үнемдеуге болады, себебі техногенді сапалығы төмен шикізатты пайдалануға болады;

3. Өнімнің жоғары сапалығы, ол бұйымның беті тегіс болады;

4. Бұйымның сыртқы және ішкі нарықта бәсекеге қабілеттілігі жоғары, себебі бұйымның сапасы жоғары, бұйымға техногенді сапалығы төмен шикізатты пайдалану арқылы, сапасы жоғары бұйым алынады;

5. Жартылай құрғақ әдістің өндірістің өнімділігі жоғары;

6. Минимальді капитал шығыны жоғары болады, себебі жартылай құрғақ әдісте құрал-жабдық көп қолданылады және қымбат болады, бірақ ол өзін-өзі ақтайды, шығынын тез шығарып алады;

7. Капиталды аяқтағаннан кейін бұйымның бағасы төмен болады;

Жартылай құрғақ пресстеу арқылы өндіру әдісінде де бастапқы шикізаттар (топырақ және қоспалар) ұнтақ тәрізді күйге келтіріледі. Ылғалдылығы 7-14% ұнтақтардың біртекті араласпасынан (шихта) жоғары қысымда (100-250 кг/см²) шикі бұйымдар пресстейді. Кейіннен пресстелген бұйымдар кептіріліп, күйдіріледі.

Жобаланып отырған кәсіпорында таңдалған өндірістік әдіс – жартылай құрғақ пресстеу. Қалыптау массасының (шихта) ылғалдылығы 8-12%. Өндірілетін бұйымның сапасын жақсарту мақсатында қалыптау массасы шликерлік әдіспен пресс ұнтағын алу жолымен дайындалады. Сонымен бірге, бұйымдардың көркемдік-эстетикалық түрін жақсарту мақсатында глазурьлеу қолданылады. Глазурьленген бұйымдар екінші ретті күйдіру процесінен өтеді. Жалпы өндірістік процесс үздіксіз типтегі конвейерлі ағынды тәсілмен жүргізіледі.

Технологиялық процесс

Керамикалық массаны дайындау

Фасадты керамикалық плиткалар өндірісінде керамикалық массаны дайындау көбінесе шликерлік әдіспен пресс-ұнтақ алу жолымен жүргізіледі. Шликерлік әдіспен алынған пресс-ұнтаққа жудеудететін және басқа қоспалар қосып, жартылай құрғақ әдіспен қалыптау технологиясы сапасы жоғары тегіс плиткалар алуға мүмкіндік береді.

Массаны шликерлік әдіспен дайындау кезінде сазды материалдардың бастапқы ірі майдалау, майдалау – ұнтақтау қондырғыларында (түрлі конструкциялы біліктер, дезинтеграторлар, жүгіртпелер); майда ұнтақтау және компоненттерді араластыру – шарлы диірмендерде немесе пропеллерлі араластырғыштарды 5 – 7 сағат бойы жүргізіледі. Компонентердің эффективті ұнтақталуы үшін жоғары әсерлі ББЗ – лар (моно, ди немесе триалкилфосфат эфирлері және т.б) қолданылады. Керамикалық суспензияны ұнтақтың ылғалдығы, дәндік және химиялық біртектілігін қамтамасыз ететін мұнаралы шашыратқыш кептіргіштерде кептіреді. Сонымен бірге мұндай кептіргіштер жоғары жылдамдықты сусыздандыру режимі мен технологиялық сапалығымен сипатталады.

Керамикалық массаны шликерлік әдіспен дайындаудың технологиялық схемасы төменде көрсетілген:

Сазды материалдар Қоспалар (құм, шамот)

Мөлшерлеу Мөлшерлеу

(қорапты таратқыш) (тарелкелы қоректендіргіш)

Ірі майдалау Ірі майдалау

(дезинтеграторлы біліктер, ұсатқыштар) (жақты, балғалы ұсатқыштар, жонғыш

білікті-тісті жүгіртпелер)

Электромагнитті тазалау

(магнитті сепаратор)

Аралық сақтау

(бункер)

Қоспалар, электролиттер, су

Майда ұнтақтау және сазды өңдеу

(шарлы диірмен, пропеллерлі араластырғыш, ағынды және роторлы диірмен)

Сүзу

(вибрациялық сүзгі, доғалы сүзгі)

Аралық сақтау

(бункер)

Шликерді сусыздандыру

(фильтр-пресс)

Елеу

(бурат-сүзгі)

Аралық сақтау

(бункер)

Массаны қалыптау

(ылғалдылығы 8 – 12%)

Араласпаны пресcтеу

(ылғалдылығы 8 – 12%)

Плиткаларды кептіру

(ылғалдылығы 0.5 – 1% )

Плитканы күйдіру

(900 – 1000 )

Плитканы глазурьлеу

(құю және шашырату әдісі)

Плитаны екінші ретті күйдіру

(1100 – 1450 )

Шликерлік әдіспен дайындалған массаны шашыратқыш кептіргіштерде сусыздандыру арқылы құрамы біртекті және жоғары сапалы пресс-ұнтақ дайындауға болады.

Массаны қалыптау

Керамикалық плиткалар өндірісіндегі массаны қалыптаудың кеңінен тараған тиімді әдісінің бірі - жартылай құрғақ әдіспен қалыптау. Қалыптау кезіндегі массаның орташа ылғалдылығы – 8-12%. Бұл әдіс толық комплексті қондырғылармен қамсыздандырылған ағынды-конвейерлік технологиямен жүргізіледі. Мұндағы әрбір агрегат тұтас технологиялық тізбектің жеке түйіні ретінде қарастырылады: жартылай құрғақ қалыптау пресстері, кептіру мен күйдіру алдында қалыптанған бұйымдарды тиеу-реттеу қондырғылары, конвейерлі кептіргіш, глазурьлеу мен декорациялау қондырғылары, жылдам күйдіру пештері, дайын бұйымдарды сорттау және қаптау қондырғысы.

Жартылай құрғақ пресстеу өндірісте тым құнарсыз саздарды пайдалануға және шлак, шамот, күлді көп қолдануға мүмкіндік береді.Жасалынған бұйымдардың пішіндері дұрыс және сызықтық мөлшерлері дәл болып шығады, күйдіру процесінде олар аз шөгеді. Бұл тәсілдің пластикалық тәсілден артықшылығы – кептіру уақытының және барлық өндірістік процесс ұзақтығының едәуір қысқарылатындығында, өндірістік алаң қажеттілігінің және жұмысшылар санының қысқарылуында. Дегенмен, бұл әдіс едәуір күрделі престеуші жабдықтарды қолдануымен, жоғары квалификациялы жұмысшылар күшін қажет ететіндігімен және шығарылған бұйымдардың аязға төзімділігінің төмен болуымен сипатталады.

Пресстің нақты түрі пресстейтін қысым шамасы және массаның ылғалдығына, пайдаланылатын саздың технологиялық қасиеттеріне байланысты тағайындалады.

Пресстелетін масса – қатты материалдар түйіршіктерінің, судың және ауаның күрделі араласпасы. Осы құрамдардың әрқайсысы массаның тығыздану қабілетіне едәуір әсер етеді. Қалыптанатын шикі бұйымның тығыздығын асыру үшін ірілігі 3мм дейінгі үздіксіз гранулометриялы ұлпаларды қолдану керек. Ірі түйіршіктердің болуы қалыптанған шикі бұйымның өзінен – өзі үгілуін тудырады. Өте майда түйіршіктері массада қамтылған ауаның аласталуына кедергі жасап, оның тығыздалуын қиындатады. Су түйіршіктері арасындағы кедергіні азайтып, олардың өзара тығыздалып орналасуын жеңілдетеді.

Сазды массаны пресстеу кезінде ауа көпіршіктерінің көбі аластатылып, біразы бұйымның денесінде қалып қояды. Берілген қысым күшінің бағытында қысылған ауа көпіршіктері пресстеуші жүкті алғаннан соң қайтадан ұлғайып, бұйымның денесінде жарықшалар пайда болуына алып келеді. Мұндай серіппелі деформайия пресстеуші жүк шамасына тура пропорционал болады.

Материал түйіршіктерінің және ауа көпіршіктерінің пресстеуші қысымды тоқтатқаннан кейінгі серпімді деформациясын азайту үшін массаны сатылы қысыммен тығыздаған жөн. Төменгі қысым ауаның көпшілік бөлігін шығару үшін, ал жоғары қысым – бірінші және екінші сатылар арасындағы үзіліспен аяғына дейін пресстеп, пресс – ұнтақтан қалған ауаны шығару үшін түсіріледі. Шикі бұйымның ең жоғарғы беріктігін қамтамасыз ететін оптималдық тәртіппен пресстеу – екінші сатыдағы пресстеу қысымының бірінші сатыдағысынан 5 – 6 рет тезірек өсуінде.

Фасадты плиткаларды пресстеу гидравликалық, рычагты және екі сатылы гидравликалық КРУ-160 пресстерінде жүргізіледі. Екі сатылы пресстің бірінші және екінші реттік пресстеу аралығында қысымның төмендетілуі нәтижесінде бұйымның денесінде ауаның пресстеліп қалуына жол берілмей плиткалар жоғары сапалы болып дайындалады. Соңғы кезде КРУ-160 пресстеріне ұқсас жетілдірілген РУ-250 және РУ-500 гидравликалық пресстері кеңінен қолданыс табуда.