Керамическая черепица - классика кровельных материалов

Во все времена люди стремятся иметь надежную и долговечную крышу над головой.

Одним из самых известных видов кровли, выдержавшим испытание временем, является черепица. Созданная из глины, воды и огня, керамическая черепица уже на протяжении многих веков дарит уют и комфорт всем, кто живет под ее кровлей.

Керамическая черепица, или, как ее еще называют, натуральная черепица, является не только самым древним в мире кровельным материалом, но и одним из самых распространенных материалов сегодня. Керамическая черепица используется в строительстве домов уже более 4 тыс. лет. Сначала навыки гончарного ремесла для создания кровельных материалов применили в древности греки, затем их примеру последовали жители Древнего Рима, которые сумели распознать красоту этого материала. В Средние века лидерством в производстве черепицы захватила Германия. Именно немецкие мастера принесли керамической черепице почетное звание - Королевы кровли. В настоящее время строение с крышей покрытой черепицей является символом достатка и благополучия. Вероятно, поэтому появились кровельные материалы, стилизованные «под черепицу».

Во все времена сырьем для натуральной черепицы была гончарная глина. Наиболее часто для этих целей используют пластичные и легкоплавкие ее сорта. В ряде случаев для повышения качества черепицы смешивают в определенных пропорциях различные сорта глины. Однако помимо глины можно использовать и другие виды сырья, например, термопластичный композит или песчано-цементный раствор, но в этом случае не получается натуральная черепица.

Современная промышленность также выпускает натуральную черепицу из обожженной глины. Принцип производства керамической черепицы остался неизменен, меняются и совершенствуются только оборудование и средства контроля над соблюдением точности режима.

Процесс производства керамической черепицы можно разделить на пять этапов.

Первый этап включает добычу сырья из месторождения. Для производства керамической черепицы традиционно используются глина, в которой в зависимости от места ее добычи может быть различное соотношение минералов и кварца, что, естественно, сказывается на получаемых изделиях.

На втором этапе глина перемалывается, просеивается, перетирается. Из такой глины удаляют посторонние примеси, а затем смешивают с водой и перемешивают до приобретения ею необходимой однородности и консистенции. Полученную массу выдерживают. Совершенствование технологического процесса позволяет сегодня использовать такую глину, которая раньше оказалась бы непригодной из-за присутствия в ней не нужных примесей.

На третьем этапе из полученной массы производят заготовки черепицы. Заготовки могут производиться либо в процессе штамповки, либо путем формовки. В последнем случае для производства заготовок пластичную массу уплотняют с помощью шнека, а затем продавливают через фильеру в форме плоской ленты, из которой затем вырезают пластины определенного размера и сечения. Этим методом изготовляют плоский вид черепицы, который еще называют низкопрофильным, или безпазовым. При производстве прессованной черепицы используется револьверный пресс, который с помощью гипсовых пресс-форм позволяет получать заготовку требуемой формы. Более современной технологией производства является использование гипсовых штампов для прессования глиняной массы. Этим способом производится т.н. пазовая черепица, которая имеет специальные пазы для сборки. К этому виду относится и двойная пазовая черепица.

Четвертый этап заключается в процессе сушки заготовок из глины. Обычно такая масса содержит довольно много, около 40%, воды. В процессе сушки содержание воды сильно понижается, но в результате этого в толще материала и на поверхности образуются поры и раковины. Чтобы избежать образования неоднородностей, сушку заготовок следует проводить тщательно и в течение длительного времени при постоянном контроле температуры. От точности соблюдения режимов сушки во многом зависит качество будущей черепицы. Однако разработанные в последнее время технологии сушки заготовок позволяют сократить продолжительность этой операции примерно на треть. После того, как заготовки будут высушены на их наружную поверхность, если это предусмотрено, наносятся защитные или декоративные покрытия.

В заключение, на пятом этапе этой технологии подготовленные заготовки обжигаются в печи. Обычно обжиг производят в печах туннельного типа при температуре около 1000'С. При такой температурной обработке минералы, находящиеся в глине, превращаются в силикаты, что приводит к повышению прочности и хрупкости данного материала. Все компоненты полученной композиции нерастворимы в воде, что позволяет этот материал использовать для кровли. Чтобы получаемые элементы кровельной черепицы имели равномерную окраску и однородность материала, необходимо, чтобы в процессе обжига и медленного охлаждения тщательно соблюдался температурный режим для каждого изделия. Даже незначительные отклонения могут привести к понижению качества черепицы. Особо важной стадией процесса производства керамической черепицы, влияющей на качество изделия, по мнению специалистов, является именно обжиг заготовок. Поэтому некоторые производители обжиг каждого элемента черепицы осуществляют в отдельной кассете.

Естественным цветом керамической черепицы после ее обжига является насыщенный красно-коричневый, который проявляется за счет присутствия в глине окислов железа. Со временем такая черепица покрывается патиной и немного темнеет. Кроме естественной окраски, черепица может иметь и другие оттенки, начиная от желтого цвета и заканчивая серым, черным. Все многообразие цветов глиняной черепицы, которое представлено сегодня на рынке, достигается за счет различных покрытий, нанесенных на поверхностный слой.

Одним из таких процессов нанесения покрытий является ангобирование. В этом случае на поверхность заготовки черепицы наносится специальный раствор - ангоб, который представляет собой смесь воды с порошкообразной глиной и различными минеральными веществами, дающими при обжиге требуемые оттенки. Ангоб наносится на поверхность заготовки черепицы перед обжигом при помощи распылителя. Важно отметить, что ангобированная черепица не меняет своего цвета в течение длительного времени эксплуатации. Благодаря тому, что такое цветное покрытие имеет такой же коэффициент температурного расширения, как и основной материал черепицы, при нагреве и температурных перепадах растрескивание покрытия происходить не будет. Интересно отметить, что этот способ покрытия глиняных изделий, так же как и изготовление самой черепицы, был известен в еще античные времена.

Другим видом защитного покрытия черепицы является глазурь. Она представляет собой стекловидную массу, которую наносят на поверхность заготовки черепицы перед обжигом. При высоких температурах глазурь затвердевает, образуя защитный слой по всей поверхности заготовки. Цвет глазурованной черепицы зависит от состава ионов переходных металлов включенных ее в расплав. Основным преимуществом глазурованной черепицы является повышенная водостойкость за счет препятствия проникновения влаги в поры материала. Помимо этого на глазури на поверхности не накапливаются загрязнения, и черепица на крыше имеет опрятный вид.

Кровля из черепицы собирается из отдельных элементов, причем каждый элемент имеет определенное назначение. Большинство производителей выпускает необходимый набор элементов, который позволяет собрать кровлю практически любой формы. Как правило, производители натуральной черепицы предлагают целые серии доборных элементов для ее профессионального монтажа: коньковые и торцевые элементы, вентиляционные проходки, специальные материалы для гидроизоляции слабых узлов черепичной кровли и даже уникальные украшения ручной работы.

Так, ассортимент керамической черепицы фирмы Koramic Dachprodukte GmbH & Co. KG (Германия) насчитывает более 300 видов различных элементов.
По устойчивости к погодному воздействию окружающей среды натуральная черепица является довольно резистентным материалом кровли. Среди достоинств этого вида материала кровли следует отметить ее чрезвычайно высокую устойчивость к возгоранию. При этом необходимо учитывать, что этот материал при сильном нагреве мате¬риал не выделяет никаких вредных веществ. Кроме этого, керамическая кровля не накапливает статического электричества и не проводит электрический ток. Керамическая черепица обладает низкой звукопроницаемостью, длительным сроком эксплуатации, не менее 100 лет, морозоустойчива, не требует периодической покраски и недоступна для биологического разрушения. Также натуральная черепица устойчива к резким перепадам температур, длительному воздействию ультрафиолетового излучения солнечного света и кислотным дождям.

Однако кровле из этого материала присущи и некоторые недостатки, главным из которых является высокая хрупкость элементов из обожженной глины. Чтобы не искушать судьбу в период обильных снегопадов, кровля из натуральной черепицы должна иметь достаточно крутой скат с наклоном более 30°. Еще одним важным недостатком этого вида кровли является ее значительный вес. Получается так, что кровля из черепицы весит больше, чем из других кровельных материалов. Так, вес черепичной кровли превышает вес металлической примерно 15-20%. В результате этого возникают повышенные усилия на стропила, и это необходимо учитывать при проектировании.

Среди проблем, которые возникают при сборке кровли из отдельных элементов натуральной черепицы можно отметить сложность и длительность проведения монтажных работ. Этот вид работ требует привлечения специалистов высокой квалификации. Сложность монтажа черепичной кровли заключается в правильности выбора необходимых элементов черепицы из числа широкого круга, предлагаемого производителями ассортимента. В случае нарушения правильности сборки такая кровля может потерять герметичность и прочность. Ведь только при правильной сборке кровля может в полной мере проявлять все те преимущества, которые присуши данному виду.

Как и у всех натуральных продуктов, качество черепицы будет зависеть от вида исходного сырья. Важно, чтобы в месторождении, где производится добыча глины для производства керамической черепицы, было минимальное содержание извести, поскольку ее содержание выше допустимого значения существенным образом сокращает срок службы готового изделия. Еще одним моментом, влияющим на качество черепицы, является использование современного оборудования, которое позволяет на должном уровне проводить все операции технологического процесса. Лучшим вариантом является применение оборудования, подобного тому, что используется для производства фарфора.

Хорошо, если готовая продукция сертифицирована в соответствии с требованиями EN ISO 9001, что является признанным эталоном продукции высокого качества. Еще одним важным моментом качества черепицы является форма готового изделия. Дело в том, что кроме прочности материала на прочностные показатели черепицы влияет ее форма: габаритные размеры, толщина отдельных частей, форма паза. Конструкции элемента чрезвычайно важна, поскольку некоторые производители в погоне за снижением веса готовой продукции выпускают черепицу, которая из-за своей формы может иметь относительно низкие показатели прочности. Кроме этого, качество черепицы определяется чистотой поверхности, точностью соблюдения размеров формы и отсутствием неровностей.

Самый значительный вклад в разработку технологии производства керамической черепицы принадлежит мастерам из Германии. Вероятно, поэтому натуральная черепица так популярна в этой стране. В настоящее время в Германии на кровлю из черепицы приходятся около 70% всего объема рынка кровельных покрытий. На российском рынке строительных материалов кровля из черепицы также занимает достойное место, и нет ничего удивительного, что высоким спросом пользуется продукция из Германии. Одними из старейших производителей керамической черепицы из Германии являются компании Meyer-Holsen и Koramic Dachprodukte GmbH & Co. KG. Из числа других известных производителей керамических кровельных материалов можно упомянуть фирмы Braas, Creaton AG, Nelskamp, Erlus AG, Gebr. Laumans GmbH & Co. KG (все Германия). Среди производителей керамической черепицы из других стран можно отметить фирмы Cottosenese (Италия) и Tondach (Австрия). Конечно, на рынке строительных материалов присутствует керамическая черепица и отечественного производства, выпускаемая в основном по технологиям зарубежных фирм.