BRPI0519681B1 - painéis não-combustíveis, reforçados, cimentosos, leves e sistema de armação de metal para piso - Google Patents

Abstract

painéis não-combustíveis, reforçados, cimentosos, leves e sistema de armação de metal para piso. um sistema de pavimento incluindo elementos de armação de metal, horizontais, por exemplo, vigas-c, vigas-u, vigas de alma aberta, hambro ou outros sistemas de armação de metal que sustentam um painel scp reforçado, leve, dimensionalmente estável. o sistema de piso é não-combustível, durável em água, resistente a mofo e deterioração, resistente ao cupim, e é capaz de resistir às cargas de cisalhamento iguais, ou superiores, às cargas de cisalhamento providas por painéis de compensado ou de chapas de fibras orientadas. os painéis empregam uma ou mais camadas de uma fase contínua resultante da cura de uma mistura aquosa de aglutinante inorgânico, por exemplo, semi-hidrato alfa de sulfato de cálcio, cimento hidráulico, uma pozolana ativa e cal. a fase contínua é reforçada com fibras de vidro e contém partículas de material de enchimento leve, por exemplo, microesferas de cerâmica.

Description

PAINÉIS NÃO-COMBUSTÍVEIS, REFORÇADOS, CIMENTOSOS, LEVES E SISTEMA DE ARMAÇÃO DE METAL PARA PISO CAMPO DA INVENÇÃO

Esta invenção se refere geralmente a um sistema de piso compreendendo armação de metal e painéis estruturais, leves, cimentosos, denominados aqui como painéis SCP, em construção residencial e comercial. Mais especificamente, a invenção se refere a um sistema de piso não-combustível, tendo painéis fixados mecanicamente ou adesivamente aos sistemas de piso de armação de aço. Os painéis proporcionam um diafragma resistente ao cisalhamento e elemento de piso de sustentação de carga axial. O sistema proporciona os seguintes atributos de performance, vantajosos, quando usados com armação de aço: não-combustibilidade, durabilidade em água, resistência ao mofo, resistência e rigidez, especificas, elevadas, economia de projeto de construção que resulta em velocidade de montagem, tamanho de fundação reduzido devido ao peso de construção reduzido, e razões aumentadas de volume de construção utilizável para um determinado espaço ocupado de construção.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Sistemas de piso residencial interior e comercial leve comumente incluem chapas de madeira compensada ou de fibras orientadas (OSB) pregadas em uma armação de madeira. OSB consiste em peças de madeira coladas em conjunto. Contudo, os custos de madeira e trabalho exigidos para instalar pisos de madeira e componentes de armação com o tempo aumentaram. Pisos de madeira e componentes de armação também estão sujeitos a dano causado pela água, dano por incêndio, dano por insetos e deterioração. Problemas adicionais especificamente associados às vigas de piso de madeira incluem estabilidade e qualidade. Métodos de construção de piso típicos incluem instalar elementos de "cabeça" (vigas de beirada) no topo de paredes de sustentação que podem ser fabricadas, por exemplo, de blocos de concreto, prumos de madeira ou metal.

Na construção de armação de madeira, os elementos de cabeça compreendem tipicamente travessas de madeira que são sustentadas na borda na parede. Outros elementos de travessa de madeira, comumente referidos como vigas, são usados para cobrir de parede a parede entre as cabeças e são normalmente conectadas às cabeças mediante pregos. As vigas são dispostas tipicamente paralelas entre si com 8 polegadas, 16 polegadas ou 24 polegadas entre seus centros respectivos, dependendo das caracteristicas de carga que o_____ piso deve acomodar. Um material de revestimento tal como madeira compensada ou OSB é então fixado nas bordas superiores das vigas utilizando pregos, parafusos ou outros prendedores mecânicos para formar a superfície do piso. Para impedir que as vigas torçam ou se desloquem lateralmente, pequenos pedaços de madeira conhecidos como pedaços de bloqueio, são comumente pregados entre vigas adjacentes para formar, em muitos casos, braçadeiras no formato de X entre as vigas. 0 isolamento algumas vezes é instalado entre as vigas e o forro, parede sem argamassa, placas de gesso, etc. sendo então aplicada â parte inferior das vigas para formar um teto para o espaço localizado sob o sistema de viga de piso. Ao conectar as vigas às suas cabeças respectivas, o carpinteiro deve primeiro medir e marcar as cabeças para estabelecer o espaçamento de viga desejado. Após as cabeças serem instaladas,, as vigas devem ser adequadamente pregadas nas cabeças por um carpinteiro. Se o carpinteiro tiver acesso ao lado oposto da cabeça a partir da qual a viga deve ser instalada, os pregos são martelados através da cabeça até a extremidade da viga respectiva, Se, contudo, o carpinteiro não puder acessar o lado oposto da cabeça, os pregos devem ser inseridos em um ângulo (comumente referido como "cravamento oblíquo") através da viga e para a cabeça. Deve-se tomar cuidado para evitar inadvertidamente dividir a viga e garantir que os pregos se estendam através da viga e para dentro da cabeça por uma distância suficiente. Tal processo de fixação pode ser demorado e pode exigir o uso de trabalho especializado o que também pode levar a um aumento dos custos de construção. Se cravamento oblíquo não for estruturalmente aceitável, outra peça, chamada de suspensor de viga é adicionada a qual também aumenta os custos de material e trabalho.

Armação em metal, tanto ao se construir espaços comerciais como estruturas residenciais, está se tornando cada vez mais comum. Provavelmente o melhor método conhecido e mais predominante de armação em metal envolve o uso de canalização de metal, tipicamente laminada de folha de aço e algumas vezes alumínio. Esses elementos de armação de metal, ou prumos; frequentemente usados para erguer e reforçar estruturas comerciais e residenciais; são canais tendo uma seção transversal substancialmente no formato de C com uma alma larga (base) e flanges estreitos (lados) de altura uniforme. Para melhorar a resistência e rigidez dos elementos de armação ou prumo, as bordas dos flanges do componente de canal-C são dobradas para formar bordas paralelas ao plano da base de canal-C para formar o componente no formato de C.

As dimensões externas dos elementos de armação de metal e prumos, e o peso ou espessura do elemento ou prumo, variam. Tipicamente os elementos são fabricados de modo a ter aproximadamente 4 polegadas de largura por 2 polegadas de profundidade, correspondendo desse modo à largura e profundidade da armação de madeira e elementos de prumo, em cujo caso as bordas podem se estender a 1/4 de polegada até 1/2 polegada a partir dos lados dos prumos. Metal de espessura 14 a 2 0 pode ser usado para construção residencial de pouca espessura e construção de parede comercial. Espessuras de metal mais grossas são usadas em algumas armações residenciais e comerciais_________________e_ particularmente em construção comercial de múltiplos pavimentos.

Foram desenvolvidos diversos métodos para conectar e prender armações de metal e prumos de parede. No nível mais básico, os prumos de metal são inseridos e presos dentro de trilhos de metal mediante perfuração, aparafusamento, ou soldagem a partir da parede externa do trilho para dentro de um prumo de metal contíguo. Similarmente, dispositivos comercialmente disponíveis para interconectar elementos de armação de metal, por exemplo, como suportes de tirante, conectores de cisalhamento e conectores de chapa, utilizam tipicamente parafusos e cavilhas aplicadas a partir do lado externo do elemento de prumo ou trilho no sentido para dentro.

Prumos de metal e elementos de armação foram modificados para incluir fendas de serra ou punção, abas e suportes destinados a facilitar a interconexão desses prumos e elemento de armação aos prumos contíguos e elementos de armação e/ou as barras transversais e outros elementos de não-armação que servem para reforçar os prumos e os elementos de armação. Conectores conhecidos, incluindo suportes, conectores de tirante e chapa,· atualmente usados para unir e interconectar prumos de metal; são geralmente perfurados e aparafusados no local. US 6.799.407 revela um sistema para interconectar elementos de armação de metal, trilhos e prumos por intermédio de uma variedade de conectores e trilhos. Os conectores são configurados e projetados especialmente para encaixe dentro dos elementos de armação e travamento com os mesmos, com trilhos e prumos. Os conectores servem para prender um elemento, trilho ou prumo a outro elemento, trilho ou prumo, por intermédio de prendedores aplicados a partir de dentro do conector no sentido para fora para os aspectos de não-superfície do elemento, trilho ou prumo. Os trilhos são configurados especialmente para utilizar os conectores inovadores da presente invenção para interconexão com outros trilhos ou prumos utilizando os prendedores aplicados a partir de dentro para fora, assim como de fora para dentro, em três dimensões, enquanto deixando ainda os aspectos de superfície dos trilhos e prumos livres de cabeças de prendedor ou outras protuberâncias. São empregados elementos de armação no formato de canal-C tradicional ou prumos, feitos de folha de aço ou alumínio. De acordo com o sistema, os elementos de canal-C compreendem muitos ou todos os componentes de armação para construção comercial e residencial, por exemplo, como prumos de parede, trilhos, cabeças, arestas, vigas de piso, vigas de teto, treliças de teto, platibanda, enchimento de prumo, etc. Os elementos de armação ou prumos são ligados em conjunto mediante um grupo de mais do que 28 conectores de metal estruturalmente relacionados, configurados especialmente e com entalhes para travaraento dentro do elemento de armação de canal-C familiar. Esses conectores são presos aos prumos utilizando prendedores, tipicamente parafusos de aparafusamento automático, inseridos a partir de dentro dos conectores, através dos conectores, e no sentido para fora para o elemento ou prumo contiguo. Seu sistema para interligar elementos de armação de metal, trilhos e prumos que pode empregar um elemento ou prumo de dimensão uniforme e que resulta em uma armação tendo uma superfície externa lisa, continua, destituída de cabeças de prendedores projetadas. Isso inclui um sistema de interconectar elementos de armação de metal nos quais prendedores são aplicados a partir de dentro dos elementos no sentido para fora, permitindo que os elementos sejam presos pelos trabalhadores trabalhando completamente a partir de dentro da construção. Os elementos de armação de metal, trilhos e prumos são interconectados pelo menos em duas e frequentemente três dimensões para resistência e durabilidade adicionais. Seus conectores para interconectar elementos de armação de metal e prumos engatam dentro dos elementos de armação trilhos e prumos que podem ser aparafusados e fixados seguramente no local, sem risco significativo de que o conector será agarrado e girado por uma broca eletricamente acionada. A Patente US 5.687.538 revela um elemento de armação estrutural com uma seção transversal no formato de C compreendendo uma superfície plana principal e duas paredes laterais planas em ângulos retos. As paredes laterais apresentam uma borda virada no sentido para dentro formada substancialmente paralela à base. A capacidade das seções de viga de armação de metal é aumentada mediante estampagem de reforçadores longitudinais perpendiculares às paredes laterais superiores e inferiores, com uma profundidade mínima de 0,025 cm, contínua ao longo da face da superfície plana principal pela extensão total da seção. Mediante ligação desses reforçadores longitudinais com, mas não limitado a, reforçadores estampados diagonais, uma série de formatos geométricos contíguos entre cordas longitudinais foi criado para aumentar a rigidez da alma_____ por intermédio de reforçadores geométricos contíguos que sustentam a carga mediante deformação axial mais propriamente do que simples deformação de cisalhamento. A Patente US 6.418.694 de Daudet et al., incorporada aqui como referência, revela vigas de piso e sistemas de cabeça de piso feitos de metal. O sistema pode incluir um aro de viga que tem pelo menos uma aba de fixação formada integralmente no mesmo para facilitar a fixação de uma viga ao aro de viga. Nervuras de reforço são preferivelmente providas adjacentes às abas de fixação para proporcionar integridade estrutural desejada para a conexão de aba de fixação. O sistema também pode incluir uma viga no formato de C que tem uma pluralidade de aberturas de formato oval para permitir que os componentes tais como condutos, fios, tubos, etc. passem através das mesmas. As vigas também podem ser providas com uma pluralidade de furos de montagem que são adaptados para acomodar elementos de retenção de arame para isolamento de suporte entre vigas respectivas. O sistema também pode incluir elementos de enchimento pré-formados que são dimensionados para se estender entre vigas adjacentes e para ser fixados às mesmas para prover suporte lateral às vigas. É sabido colocar madeira compensada ou OSB em vigas-C de aço de pouca espessura, formadas a frio ou vigas de treliça de alma aberta de aço. Contudo, madeira compensada e OSB são combustíveis. A Patente US 6.62 0.487 de Tonyan et al . , incorporada aqui como referência integralmente, revela um painel de cimento estrutural dimensionalmente estável, leve, reforçado (SCP) capaz de resistir às cargas de cisalhamento quando presos à armação iguais a, ou excedendo as cargas de cisalhamento providas pelos painéis de madeira compensada ou de chapa de fibras orientadas. Os painéis empregam um núcleo de uma fase continua resultando da cura de uma mistura aquosa de semi-hidrato alfa de sulfato de cálcio, cimento hidráulico, uma pozolana ativa e cal, a fase contínua sendo reforçada com fibras de vidro resistentes ao ãlcali e contendo microesferas cerâmicas, ou uma mistura de microesferas cerâmicas e microesferas de polímero, ou sendo formadas de uma mistura aquosa tendo uma razão de peso de água para pó reativo de 0,6/1 a 0,7/1 ou uma combinação dos mesmos. Pelo menos uma superfície externa dos painéis pode incluir uma fase contínua curada reforçada com fibras de vidro e contendo esferas de polímero suficientes para melhorar a propriedade de fixação com prego ou feitas com uma razão de agua para pó reativo de modo a proporcionar um efeito similar às esferas de polímero, ou uma combinação dos mesmos. A Patente US 6.241.815 de Bonen, incorporada aqui como referência integralmente, também revela formulações úteis para painéis SCP. O pedido de patente US 10/666.294, incorporado aqui como referência, revela um processo de múltiplas camadas para produzir painéis cimentosos estruturais (SCP's ou painéis SCP), e SCP's produzidos por tal processo. Após uma de uma deposição inicial de fibras cortadas, distribuídas de forma solta ou uma camada de pasta sobre uma trama móvel, as fibras são depositadas sobre a camada de pasta. Um dispositivo de encastramento mistura as fibras recentemente depositadas na pasta, após o que camadas _ adTcionais de pasta, então fibras cortadas são adicionadas, seguido de mais encastramento. O processo é repetido para cada camada da chapa, como desejado.

Para uso em construção, os painéis SCP devem satisfazer aos padrões de código de construção em relação à resistência ao cisalhamento, capacidade de carga, expansão e resistência induzida por água â combustão, conforme medido por testes reconhecidos, tal como ASTM E72, ASTM 661, e ASTM C 1185 ou equivalente, quando aplicado às folhas de madeira compensada estruturais. Os painéis SCP também são testados conforme ASTM E-136 em termos de não-combustibilidade - madeira compensada não satisfaz esse teste. O painel SCP deve poder ser cortado com serras circulares usadas para cortar madeira. O painel SCP deve ser dimensionalmente estável quando exposto à água, isto é, ele deve se expandir o mínimo possível, preferivelmente menos do que 0,1% conforme medido por ASTM C 1185. O painel SCP deve prover um substrato que pode ser ligado para sistemas de acabamento exterior. O painel SCP deve ser não-combustível como determinado por ASTM E-13 6. Após curar por 2 8 dias, a resistência flexionai de um painel SCP de 19 milímetros de espessura tendo uma densidade a seco de 65 a 90 libras/pé cúbico (1041 kg/m3) após ser encharcado em água por 48 horas deve ser de pelo menos 100 psi (7 MPa), por exemplo pelo menos 1300 psi (9 MPa) preferivelmente pelo menos 1650 psi (11.4 MPa), mais preferivelmente pelo menos 1700 psi (11.7 MPa), conforme medido por ASTM C 947. O painel deve reter pelo menos 75% de sua resistência a seco.

Em construção comercial mais pesada também é comum formar um piso por intermédio de uma técnica "chapa de nivelamento" incluindo assentar vigas-I de aço ou travessas de aço, por exemplo, vigas de treliça de alma aberta, horizontalmente e então sustentar uma chapa sobre as travessas-I ou vigas e preencher o prato com cimento. Tipicamente o prato tem uma superfície inferior corrugada. Contudo, isso é dispendioso e demorado. Hã uma necessidade de um sistema de piso e armação total não-combustível e durável, fácil de montar, econômico.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO A presente invenção se refere a um sistema para construção residencial e comercial leve incluindo uma armação de metal e piso de painel SCP leve. Esse piso é feito de uma mistura de aglutinante inorgânico e materiais de enchimento leves. Selecionando-se uma combinação de armação de metal com painéis SCP se obtém uma sinergia de um sistema de piso completamente não-combustível. Por diafragma de cisalhamento horizontal integralmente não-combustível em armação de metal laminado a frio de pouca espessura se quer dizer um sistema no qual todos os elementos passam no teste ASTM E-136. Por exemplo, o sistema de piso pode incluir painéis SCP empregados com um sistema de armação de piso de metal empregando quaisquer canais-C de aço de pouca espessura padrão, canais-U, vigas-I, tubagem quadrada, e seções de construção pré-fabricadas de pouca espessura, tal como treliças de piso ou vigas de treliça de alma aberta. _____________________________________ O presente sistema de diafragma de piso horizontal SCP pode ter uma rigidez específica superior a de um sistema de piso de vigas de treliça de alma aberta, deque de metal e prancha pré-fabricada ou de concreto despejado no local com uma laje superior sobre paredes de sustentação de carga. Rigidez especifica é definida como o peso unitário de um sistema de piso em libras/pé quadrado para atender a uma exigência de deflexão presumida e pelo menos uma exigência de resistência correspondente para uma condição específica de carga, e vão. Resistência nessa deflexão é resistência flexionai e/ou resistência ao cisalhamento para cargas verticais e/ou horizontais sobre o piso. Cargas verticais incluem cargas dinâmicas e/ou estáticas. Cargas horizontais (transversais) incluem cargas aplicadas pelo vento e/ou ação sísmica.

Por exemplo, pode ser feito uma comparação de sistemas incluindo um vão de 20 pés projetado para resistir às cargas dinâmicas e cargas estáticas de 40 libras por pé quadrado com uma deflexão de piso em polegadas calculada como menos do que ((20 pés x 12 polegadas/pé)/360}polegadas, isto é, 0,667 polegadas. Uma modalidade do presente sistema tendo um diafragma horizontal de painéis SCP de 0,75 polegadas de espessura instalados sobre um vão de 2 0 pés de vigas de armação de metal, e tendo um peso unitário inferior ao de um sistema de piso de 20 pés de vão de vigas de treliça de alma aberta, um diafragma de piso de deque de metal corrugado, e uma laje de concreto, podem ter uma rigidez específica superior do que o sistema de piso de vigas de treliça abertas, o diafragma de piso e deque de metal corrugado e a___ laje de concreto. A presente invenção também pode prover rigidez específica superior a dos sistemas de piso de madeira. O presente sistema tendo um diafragma de cisalhamento horizontal em armação de metal laminado a frio de pouca espessura também é tipicamente durável em água. Preferivelmente a capacidade de sustentação de carga do diafragma de cisalhamento horizontal de um sistema da presente invenção não será diminuída em mais do que 25% (mais preferivelmente não será diminuída em mais de 20%) quando exposto à água em um teste em que uma coluna de água de 2 polegadas é mantida sobre painéis SCP de 0,75 polegadas de espessura presos em uma armação de metal de 10 pés por 20 pés por um período de 24 horas. Nesse teste, a coluna de água de 2 polegadas é mantida mediante verificação, e reabastecimento de agua, em intervalos de 15 minutos.

Preferivelmente o sistema da presente invenção não absorverá mais do que 0,7 libras por pé quadrado de água quando exposto a água em um teste em que uma coluna de água de 2 polegadas é mantida sobre painéis SCP de 0,75 polegadas de espessura presos em uma armação de metal de 10 pés por 20 pés por um periodo de 24 horas. Nesse teste, a coluna de água de 2 polegadas é mantida mediante verificação, e recompletamento de água, em intervalos de 15 minutos.

Além disso, combinar painéis SCP não'Combustíveis com armação de metal resulta em um sistema completo que resiste à expansão devido à umidade. Preferivelmente no sistema da presente invenção um diafragma de 10 pés de________ largura por 2 0 pés de comprimento por 0,7 5 polegadas de espessura dos painéis SCP preso a uma armação de metal de 10 pés por 20 pés não se expandirá em mais de 5% quando exposto a uma coluna de água de 2 polegadas mantida sobre os painéis SCP presos na armação de metal por um periodo de 24 horas. Nesse teste, a coluna de água de 2 polegadas é mantida mediante verificação e recompletamento de água em intervalos de 15 minutos.

Além disso, o presente sistema de piso de um diafragma horizontal de painel SCP em armação de metal resulta em um sistema de piso resistente ao mofo e fungos. Preferivelmente cada componente do sistema da presente invenção satisfaz a ASTM G-21 em que o sistema consegue aproximadamente uma classificação de 1 e atende ASTM D-3273 em que o sistema alcança aproximadamente uma classificação de 10. Preferivelmente o sistema da presente invenção suporta desenvolvimento de bactérias substancialmente zero quando limpo.

Outro atributo preferido do sistema de piso presente de um diafragma horizontal de um painel SCP em armação de metal é que preferivelmente ele não pode ser destruído pelos cupins. O sistema da presente invenção pode empregar painéis SCP de camada única ou de múltiplas camadas. No painel SCP de múltiplas camadas as camadas podem ser idênticas ou diferentes. Por exemplo, o painel SCP pode ter uma camada interna de uma fase contínua e pelo menos uma camada externa de uma fase contínua em cada lado oposto da camada interna, em que pelo menos uma camada externa em cada lado oposto da camada interna tem uma percentagem superior de fibras de vidro do que a camada interna. Isso tem a capacidade de enrijecer, reforçar e tornar mais forte o painel.

Uma vantagem potencial do presente sistema é que, devido ao fato de ser leve e forte, a combinação do presente sistema de piso de um diafragma horizontal de painel SCP de 0,75 polegadas de espessura em armação de metal permite uso eficiente do volume de construção para um determinado espaço utilizado de construção para permitir maximização do volume de construção para determinada área usada de construção. Desse modo, o presente sistema pode permitir volume de construção mais eficiente para possibilitar maior altura de piso até o teto ou até mesmo um maior número de pisos em áreas de zoneamento com restrições relacionadas à altura de construção. A natureza leve desse sistema evita tipicamente a carga estática associada aos sistemas de concreto despejado/deque de prato de metal. Menos carga estática também permite construir estruturas de tamanho comparável em solo menos estável possuindo capacidades de sustentação relativamente baixas.

Ao contrário de madeira compensada, o presente sistema tem potencialmente a vantagem de ser potencialmente não-direcional. Em outras palavras, os painéis do presente sistema podem ser colocados em sua dimensão longitudinal paralela ou perpendicular às vigas de metal da armação sem perder resistência ou características de sustentação de carga. Desse modo, a capacidade do sistema em sustentar cargas estáticas e dinâmicas sem quebrar é a mesma independente da orientação do painel SCP sobre a armação de metal.

Outra vantagem potencial do presente sistema em relação a madeira compensada é que o presente sistema tem maior resistência compressiva. Para construções com múltiplos pisos, construídos de tal modo que as paredes da construção se apõiam sobre o piso, as paredes impõem forças compressivas crescentemente maiores sobre os pisos inferiores. Desse modo, maior resistência compressiva do presente sistema ajuda a resistir a essas forças compressivas.

Além disso, adicionar parede sem argamassa de gesso ou outro material atenuador de som pode aperfeiçoar o isolamento de som provido pelos pisos SCP. Isso pode reduzir especialmente IIC (ruído de impacto) . Materiais típicos a serem adicionados incluem painéis de assentamento inferior de piso (para fazer um piso que não é combustível a partir de baixo), painéis interiores da marca FIBEROCK {disponíveis através da US Gypsum Corporation, Chicago, Illinois) (para fazer um piso não-combustível), base de piso da marca LEVELROCK (disponibilizada pela US Gypsum Corporation, Chicago, Illinois) (para fazer um piso não-combustível), ou emboço acústico (para fazer um piso não-combustível). Um teste acústico também pode ser aplicado ao lado inferior das vigas-piso. Os painéis de teto são presos aos canais resilientes ou a uma grade de suspensão.

Como a espessura da chapa afeta as suas propriedades físicas e mecânicas, por exemplo, peso, capacidade de sustentação de carga, resistência a esforço e semelhante, as propriedades desejadas variam de acordo com a espessura da chapa. Desse modo, por exemplo, as propriedades desejadas que um painel de categoria de cisalhamento com uma espessura nominal de 19,1 mm deve satisfazer incluem o seguinte.

Quando usado para pisos, um painel típico quando testado de acordo com ASTM 661 e Método de Teste S-l da American Plywood Association (APA) sobre um vão de 406,4 mm em centros, têm tipicamente uma capacidade de carga final superior a 182 kg, por exemplo, superior a 250 kg, sob carga estática, uma capacidade de carga final superior a 182 kg sob carga de impacto e uma deflexão inferior a 3,2 mm, tipicamente inferior a 1,98 mm, sob ambas as cargas, estática e de impacto, com uma carga de 90,9 kg.

Um painel de 1,22 x 2,44 m, 19,1 mm de espessura pesa tipicamente não mais do que 71 kg e preferivelmente não mais do que 65,5 kg.

Composições tipicas para modalidade de painéis da presente invenção que conseguem a combinação de baixa densidade, resistência flexionai aperfeiçoada, e capacidade de ser pregado/cortado compreendem aglutinante inorgânico (exemplos - gesso-cimento, cimento Portland ou outros címentos hidráulicos) tendo, distribuídas ao longo da espessura total do painel, fibras de vidro selecionadas, materiais de enchimento leves (exemplos - microesferas ocas de vidro, microesferas cerâmicas ocas e/ou perlita uniformemente), e misturas de redução de água de elevada faixa/super plastificante (exemplos - sulfonatos de polinaftaleno, poliacrilatos, etc.).

Os painéis podem ser painéis de camada única ou painéis de múltiplas camadas. Um painel típico ê feito de uma mistura de água e aglutinante inorgânico com fibras de____ vidro selecionadas, microesferas de cerâmica leves e super plastificantes por toda a mistura. Outros aditivos tais como misturas de aceleração e retardação, aditivos de controle de viscosidade, podem ser opcionalmente adicionados à mistura para satisfazer às exigências do processo de fabricação envolvido.

Um painel de camada única ou de múltiplas camadas também pode ser provido com uma folha de malha, por exemplo, malha de fibra de vidro se desejado.

Em modalidades tendo múltiplas (duas ou mais) camadas, a composição das camadas pode ser idêntica ou diferente. Por exemplo, uma estrutura de painel de múltiplas camadas pode ser criada para conter pelo menos uma camada externa tendo capacidade de ser pregada e cortada . Isso é provido mediante uso de uma razão de água para pó reativo superior (definido abaixo) ao se fazer a camada(s) externa em relação ao nücleo do painel. Uma pequena espessura do revestimento acoplado com uma pequena dosagem de teor de polímero pode aperfeiçoar a capacidade de ser pregada sem necessariamente falhar no teste de não-combustibilidade. Evidentemente, elevadas dosagens de teor de polímero levariam à falha do produto no teste de não-combustibilidade.

As fibras de vidro podem ser usadas individualmente ou em combinação com outros tipos de fibras não-combustíveis tais como fibras de aço.

Como discutido anteriormente, hã uma necessidade de sistema de piso leve, não-combustível para substituir as armações de madeira revestidas com compensado ou painéis de piso OSB. Também hã a necessidade de uma substituição _ “econômica leve para os sistemas de piso construído com concreto despejado em deque de prato de metal por intermédio da técnica de "prato de nivelamento".

Os painéis SCP podem flutuar sobre as vigas ou ser conectados às vigas mecanicamente ou mediante adesivo. Conectar os painéis SCP direta ou indiretamente à armação de metal pode conseguir uma ação composta de tal modo que a armação de metal e os painéis trabalham juntos para sustentar cargas maiores. A presente invenção com relação aos seus métodos compreende fazer o sistema de piso não-combustível da presente invenção compreendendo colocar o painel SCP sobre elementos de piso de metal. A presente invenção tem uma vantagem inesperada em performance em clima frio. Painéis cimentosos convencionais podem ser frágeis em clima frio. Desse modo. instalar tais painéis em clima frio exigiría manejo cuidadoso pelos trabalhadores de construção durante a instalação. Contudo, no presente sistema os painéis SCP podem resistir preferivelmente ao serem instalados em elementos de piso de metal quando a temperatura ambiente é inferior a 0'C, ou até mesmo inferior a -7,5°C sem rachar. Essa é uma vantagem muito significativa porque facilita a construção em climas rigorosos no inverno desse modo aumentando a produtividade do construtor. Os painéis SCP presentes podem resistir preferivelmente ao serem submetidos a tratamento bruto normal durante instalação nessas temperaturas frias. Por exemplo, nessas temperaturas frias colocar o painel SCP pode incluir uma etapa de baixar o painel sobre os elementos de piso de metal, por exemplo,____ trreid- ças", de tal modo que pelo menos uma extremidade do painel cai em queda livre em pelo menos 2 pés, tipicamente em pelo menos 3 pés, por exemplo, de 2 a 3 pés ou de 3 a 6 pés sem rachar. Por exemplo, isso ocorre quando uma extremidade do painel é colocada em um ou mais elementos de piso de metal e então a outra extremidade oposta é liberada para cair em queda livre sobre um ou mais elementos de piso de metal.

Outra vantagem inesperada é que a presente invenção consegue uma classificação de resistência ao fogo de 2 horas de acordo com ASTM E-119 mediante emprego do painel SCP, por exemplo, painel SCP de % polegada ou 1 polegada, sobre armação de canal no formatoO.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS A Figura Λ é uma vista lateral esquemática de uma viga-C de metal para emprego com um painel cimentoso estrutural (SCP) no sistema de piso não-combustível da presente invenção. A Figura 2 é uma vista em perspectiva de um painel SCP de camada única para emprego com armação de metal no sistema de piso não-combustível da presente invenção. A Figura 3 é uma seção transversal fragmentária de um painel SCP de múltiplas camadas para emprego com armação de metal no sistema da presente invenção. A Figura 4 mostra uma vista em perspectiva de um painel SCP de lingüeta e ranhura típico da presente invenção sustentado sobre armação de metal de viga-C em que a armação de metal de viga-C é sustentada sobre uma cabeça {não mostrada). __ -----------AsFiguras 5A-5C ilustram um modelo típico e as dimensões de lingüeta e ranhura empregadas em um painel SCP de 19,1 mm de espessura (com as dimensões em polegadas). A Figura 6 é uma vista em perspectiva fragmentaria dos painéis SCP sustentados sobre armação de metal de viga-C da Figura 4 no sistema de piso não- combustível da presente invenção. A Figura 7A é uma vista em perspectiva de um painel SCP sustentado sobre uma folha corrugada no sistema de piso não-combustível da presente invenção. A Figura 7B é uma vista em seção transversal do painel SCP da Figura 7A sustentado sobre uma folha corrugada em que o painel SCP é preso sobre o material de isolamento no sistema de piso não-combustível da presente invenção . A Figura 7C mostra uma vista em perspectiva dos painéis SCP da Frgura 7A presos nas porções planas da folha corrugada. A Figura 7D é uma vista lateral do painel SCP da Figura 7C antes do uso e mostra que antes do uso tiras de adesivo são cobertas com tiras de proteção removíveis. A Figura 8 mostra armação de piso de metal montada, por exemplo, armação de piso de aço. A Figura 9 mostra a fixação dos elementos de armação de metal de viga-C na cabeça. A Figura 10 mostra uma vista ampliada de uma porção da armação da Figura 8. A Figura 11 mostra uma configuração do sistema de piso de painel SCP de teste preso à armação de metal da Figura 8.

As Figuras 12, 13, 14 e 15 mostram vistas ampliadas de porções respectivas do piso da Figura 11. A Figura 16 mostra a armação da Figura 8 tendo o piso fixado da Figura 9 montado em um aparelho de teste de diafragma de piso. A Figura 17 mostra uma vista ampliada de uma porção do aparelho da Figura 16. A Figura 18 mostra dados de carga experimental versus deflexão a partir de um teste de diafragma de piso utilizando um painel de cimento estrutural de 3/4 polegada (painel SCP) a partir de um exemplo empregando o aparelho de teste de diafragma de piso da Figura 16. A Figura 19 mostra uma fotografia do painel SCP e piso de armação de metal montado no aparelho de teste da Figura 16 com carga presumida. A Figura 20 mostra uma fotografia do painel SCP e piso de armação de metal montado no aparelho de teste da Figura 16 na condição de falha. A Figura 21 é uma vista em elevação diagramãtica de um aparelho que é adequado para realização do presente processo. A Figura 22 é uma vista em perspectiva de uma estação de alimentação de pasta do tipo usado no presente processo. A Figura 23 é uma vista plana superior fragmentária de um dispositivo de encastramento adequado para uso com o presente processo. A Figura 24 mostra um teste de Diafragma de Piso utilizando um painel SCP de % polegada de espessura em um teste a seco. _________ A Figura 25 mostra um teste de diafragma de piso utilizando um painel SCP de % polegada de espessura em um teste a úmido. A Figura 26 mostra um sistema de piso estrutural SCP, hipotético, empregando revestimento SCP de ¾ polegada de espessura em uma viga de metal de 12 polegadas de profundidade. A Figura 27 mostra um sistema de prancha pré-formada hipotético. A Figura 28 mostra um sistema de viga de treliça/deque/laje, hipotético, tendo uma cobertura de concreto de 3 polegadas de espessura em deque de metal corrugado de espessura 22 de 9/16 polegadas em uma viga de treliça K3 de 14 polegadas de profundidade.

A Figura 29 mostra um revestimento de madeira compensada hipotético em um sistema de viga de madeira. DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Os quadros podem ser de quaisquer sistemas de armação de metal, por exemplo, aço ou aço galvanizado adequados para sustentar os pisos. Armações típicas incluem vigas-C tendo aberturas nas mesmas para passagem de encanamento e linhas elétricas através das mesmas e cabeças para sustentar as vigas-C em torno do perímetro do piso.

Uma viga-C típica 10 é mostrada na Figura 1. A viga no formato de C tem uma alma de viga e uma perna de viga superior se projetando a partir da alma de viga e uma perna de viga inferior se projetando a partir da alma de viga. Tipicamente a alma de viga tem uma ou mais aberturas através dela para passar linhas de companhia pública através das mesmas. A Patente US 6.691.478 B2 de Daudet et “ rêvelã- um exemplo de sistema de pisos de metal adequado. A Figura 2 é uma vista em perspectiva esquemãtica de um painel SCP de camada única 20 para emprego com armação de metal no sistema da presente invenção. Os materiais iniciais principais usados para fazer tais painéis SCP são aglutinante inorgânico, por exemplo, semi-hidrato alfa de sulfato de cálcio, cimento hidráulico, materiais pozolânicos, material de carga leve, por exemplo, um ou mais de perlita, microesferas cerâmicas, ou microesferas de vidro, assim como um super plastificante, por exemplo, sulfonatos de polinaftaleno e/ou poliacrilatos, água, e aditivos opcionais.

Se desejado o painel pode ter uma única camada como mostrado na Figura 2. Contudo, o painel é feito tipicamente por um processo que aplica múltiplas camadas o qual, dependendo de como as camadas são aplicadas e curadas assim como se as camadas têm as mesmas ou diferentes composições, pode ou não no produto de painel final reter as camadas distintas. Uma estrutura de múltiplas camadas de um painel 21, tendo camadas 22, 24, 26 e 28, é mostrada na Figura 3 . Na estrutura de múltiplas camadas a composição das camadas pode ser idêntica ou diferente. A espessura típica da camada(s) varia entre aproximadamente 0,75 a 25,4 mm. Somente uma camada externa é usada, ela sendo tipicamente inferior a 3/8 da espessura de painel total. Semi-hidrato de Sulfato de Cálcio Semi-hidrato de sulfato de cálcio, o qual pode ser usado em painéis da invenção, é feito a partir de minério de gesso, um mineral de ocorrência natural, (diidrato de sulfato de cálcio CaS04*2H20) . A menos que seja de outra forma indicado, "gesso" se refere à forma de diidrato do sulfato de cálcio. Após ser minerado, o gesso bruto é termicamente processado para formar um sulfato de cálcio consolidável, o qual pode ser anidro, mas mais tipicamente é o semi-hidrato, CaS04»l/2H2G. Para os usos finais familiares, o sulfato e cálcio consolidável reage com água para solidificar mediante formação do diidrato {gesso). O semi-hidrato tem duas morfologias reconhecidas, denominadas semi-hidrato alfa e semi-hidrato beta. Essas são selecionadas para várias aplicações com base em suas propriedades físicas e custo. Ambas as formas reagem com água para formar o diidrato de sulfato de cálcio. Mediante hidratação, o semi-hidrato alfa é caracterizado por proporcionar cristais de lados retangulares de gesso, enquanto que o semi-hidrato beta é caracterizado pela hidratação para produzir cristais no formato de agulha de gesso, tipicamente com grande razão de aspecto. Na presente invenção qualquer uma ou ambas as formas alfa ou beta pode ser usada dependendo da performance mecânica desejada. O semi-hidrato beta forma microestruturas menos densas e é preferido para produtos de baixa densidade. O semi-hidrato alfa forma microestruturas mais densas tendo maior resistência de densidade do que aquelas formadas pelo semi-hidrato beta. Desse modo, o semi-hidrato alfa poderia ser substituto do semi-hidrato beta para aumentar a resistência e a densidade ou eles poderiam ser combinados para ajustar as propriedades.

Uma modalidade típica para o aglutinante inorgânico usado para fazer painéis da presente invenção compreende um cimento hidráulico tal como cimento Portland, cimento de elevado teor de alumina, cimento Portland misturado com pozolana, ou suas misturas.

Outra modalidade típica para o aglutinante inorgânico usado para fazer painéis da presente invenção compreende uma mistura contendo semi-hidrato alfa de sulfato de cálcio, cimento hidráulico, pozolana, e cal. Cimento Hidráulico ASTM define "cimento hidráulico" como a seguir: um cimento que consolida e endurece mediante interação química com água e é capaz de fazer isso sob água. Há vários tipos de cimentos hidráulicos que são usados nas indústrias de construção. Exemplos de cimentos hidráulicos incluem cimento Portland, cimentos de escória tal como cimento de escória de alto-forno e cimentos supersulfatados, cimento de sulfoaluminato de cálcio, cimento de elevado teor de alumina, cimentos expansivos, cimento branco, e cimentos de rápida consolidação e endurecimento. Embora semi-hidrato de sulfato de cálcio consolide e endureça mediante interação química com água, ele não está incluído na definição ampla de cimentos hidráulicos no contexto desta invenção. Todos os cimentos hidráulicos anteriormente mencionados podem ser usados para fazer os painéis da invenção. A família mais popular e amplamente utilizada de cimentos hidráulicos estreitamente relacionados ê conhecida como cimento Portland. ASTM define "cimento Portland" como um cimento hidráulico produzido mediante pulverização de escória consistindo essencialmente em silicatos de cálcio hidráulico, contendo normalmente uma ou mais das formas de sulfato de cálcio como uma adição moída. Para fabricação do cimento Portland, uma mistura íntima de pedra calcária,· rochas argilosas; e argila é queimada em um forno para produzir a escória, a qual é então processada adicionalmente. Como resultado, as quatro seguintes fases principais de cimento Portland são produzidas: silicato de tricãlcio (3Ca0«Si02, também referida como C2S), silicato de dicálcio {2Ca0*Si02, denominado C2S) , aluminado de tricálcio (3CaO»Al203 ou C3A) , e aluminoferrita de tetracãlcio (4Ca0*Al203*Fe203 ou C4AF) . Outros componentes presentes em quantidades menores no sistema Portland incluem sulfato de cálcio e outros sais duplos de sulfatos alcalinos, óxido de cálcio e óxido de magnésio. Das várias classes reconhecidas de cimento Portland, o cimento Portland Tipo III (classificação ASTM) é preferido para fazer os painéis da invenção, devido à sua finura ele é considerado como proporcionando maior resistência. As outras classes reconhecidas de cimentos hidráulicos incluindo cimentos de escória tal como cimento de escória de alto-forno e cimentos supersulfatados, cimento de sulfoaluminato de cálcio, cimento de elevado teor de alumina, cimentos expansivos, cimento branco, cimentos de rápida consolidação e endurecimento tal como cimento de consolidação regulada e cimento VHE, e outros tipos de cimento Portland também podem ser usados de forma bem-sucedida para fazer os painéis da presente invenção. Os cimentos de escória e o cimento de sulfoaluminato de cálcio têm baixa alcalinidade e também são adequados para fazer os painéis da presente invenção.

Fibras Fibras de vidro são comumente usadas como material isolante, mas elas também têm sido usadas como materiais de reforço com várias matrizes. As próprias fibras proporcionam resistência à tração aos materiais que podem de outro modo ser submetidos à falha por fragilidade. As fibras podem romper quando submetidas â carga, mas o modo comum de falha dos compósitos contendo fibras de vidro ocorre a partir da degradação e falha da ligação entre as fibras e o material de fase continua. Desse modo, tais ligações são importantes se as fibras de reforço devem reter a capacidade de aumentar a ductilidade e reforçar o compõsito com o passar do tempo. Descobriu-se que cimentos reforçados com fibras de vidro não perdem a resistência com o passar do tempo, o que tem sido atribuído ao ataque sobre o vidro pela cal que é introduzida quando o cimento é curado. Uma possível forma de superar tal ataque é a de cobrir as fibras de vidro com uma camada de proteção, tal como uma camada de polímero. Em geral, tais camadas de proteção podem resistir ao ataque pela cal, mas descobriu-se que a resistência é reduzida nos painéis da invenção e, assim, as camadas de proteção não são preferidas. Uma forma mais dispendiosa de limitar o ataque pela cal é a de utilizar fibras de vidro resistentes aos ãlcalis especiais (fibras de vidro AR), tal como Nippon Electric Glass (NEG) 350Y. Descobriu-se que tais fibras proporcionam resistência de ligação superior à matriz e, assim, são preferidas para os painéis da invenção. As fibras de vidro são monofilamentos que têm um diâmetro de aproximadamente 5 a 25 micrômetros e tipicamente de aproximadamente 10 a 50 micrômetros. Os filamentos geralmente são combinados em 100___ pernas de filamento, as quais podem ser enfeixadas em maçarocas contendo aproximadamente 50 pernas. As pernas ou maçarocas geralmente serão cortadas em filamentos e feixes de filamentos adequados, por exemplo, de aproximadamente 6,3 a 76 mm de comprimento, tipicamente de 25 a 50 mm.

Também é possível incluir outras fibras não-combustíveis nos painéis da invenção, por exemplo, fibras de aço também são aditivos potenciais.

Materiais Pozolânicos Como mencionado, a maioria dos cimentos Portland e outros cimentos hidráulicos produzem cal durante hidratação (cura). É desejável reagir a cal para reduzir ataque sobre as fibras de vidro. Também é sabido que quando o semi-hidrato de sulfato de cálcio está presente, ele reage com aluminato de tricãlcio no cimento para formar etringita, que pode resultar em rachadura i ndesejá^el dc produto curado. Isso frequentemente é referido na técnica como "ataque de sulfato'' . Tais reações podem ser prevenidas mediante adição de materiais "pozolânicos", os quais são definidos na ASTM C618-97 como ..materiais siliciosos ou siliciosos e aluminosos que possuem eles próprios pouco ou nenhum valor cimentoso, mas na forma finamente dividida e na presença de umidade, reagirão quimicamente com hidróxido de cálcio em temperaturas comuns para formar compostos possuindo propriedades aglutinantes". Um material pozolânico frequentemente utilizado é fumo de sílica, uma sílica amorfa finamente dividida que é o produto de fabricação de metal de silício e liga de ferro-silício. Caracteristicamente, o mesmo tem um elevado teor de sílica e um baixo teor de alumina. Diversos___materiais naturais e._ artificiais têm sido referidos como tendo propriedades pozolânicas, incluindo pedra-pomes, perlita, terra diatomãcea, tufo, cimento trass, metacaulim, micro-sílica, escória de alto-forno granulada molda e cinza fina. Embora fumo de sílica seja uma pozolana particularmente conveniente para uso nos painéis da invenção, outros materiais pozolânicos podem ser usados. Ao contrário do fumo de sílica, metacaulim, escória de alto-forno, granulada, moída, e cinza fina pulverizada têm um teor de sílica muito inferior e grandes quantidades de alumina, mas podem ser materiais pozolânicos eficazes. Quando fumo de sílica é usado, ele constituirá aproximadamente 5 a 20% em peso, preferivelmente 10 a 15% em peso dos pós reativos (isto é, cimento hidráulico, semi-hidrato alfa de sulfato de cálcio, fumo de sílica, e cal) . Se outras pozolanas forem substituídas, as quantidades usadas serão escolhidas para proporcionar performance química similar a do fumo de sílica.

Materiais de Enchimentos Levea/Microesferas Os painéis leves empregados nos sistemas da presente invenção têm tipicamente uma densidade de 65 a 90 libras por pé cúbico, preferivelmente 65 a 85 libras por pé cúbico, mais preferivelmente 72 a 80 libras por pé cúbico. Ao contrário, painéis à base de cimento Portland típicos sem fibras de madeira terão densidades na faixa de 95 a 110 PCF, enquanto que os painéis à base de cimento Portland com fibras de madeira serão aproximadamente idênticos ao SCP {aproximadamente 65 a 85 pcf).

Para auxiliar a obter essas baixas densidades os painéis são providos com partículas de material de enchimento leve. Tais partículas têm tipicamente um diâmetro médio (tamanho médio de partícula) de aproximadamente 10 a 500 micrômetros. Mais tipicamente eles têm um diâmetro de partícula médio (tamanho médio de partícula) a partir de 50 a 250 micrômetros e/ou estão compreendidos em uma faixa de diâmetros de partícula (tamanho) de 10 a 5 00 micrômetros. Eles têm também tipicamente uma densidade de partículas (gravidade específica) na faixa de 0,02 a 1,00. Microesferas ou partículas de material de enchimento leve servem a uma finalidade importante nos painéis da invenção, que de outro modo seriam mais pesados do que é desejável para painéis de construção. Usados como materiais de enchimento leves, as microesferas ajudam a diminuir a densidade média do produto. Quando as microesferas são ocas, algumas vezes elas são referidas como micro balões.

Quando as microesferas são ocas, elas são algumas vezes referidas como micro balões.

As microesferas são elas próprias não- combustiveis, ou, se combustíveis, adicionadas em quantidades suficientemente pequenas de modo a não tornar o painel SCP combustível. Materiais de enchimento leves típicos para incluir nas misturas empregadas para fazer painéis da presente invenção são selecionados do grupo consistindo em microesferas cerâmicas, microesferas de polímero, perlita, microesferas de vidro, e/ou cenosferas de cinza fino.

As microesferas cerâmicas podem ser fabricadas de uma variedade de materiais e utilizar diferentes processos de fabricação. Embora uma variedade de microesferas possa_____ ser utilizada como um componente de material de enchimento nos painéis da invenção, as microesferas cerâmicas preferidas da invenção são produzidas como um subproduto de combustão de carvão e constituem um componente da cinza fina encontrada em utilidades de carvão queimado, por exemplo, EXTENDOSPHERES-SG feito pela Kish Company Inc. , Mentor, Ohio ou microesferas cerâmicas da marca FILLITE® feitas pela Trellebord Fillite Inc., Norcross, Geórgia, Estados Unidos. A química das microesferas cerâmicas da invenção é predominantemente sílica (Si02) na faixa de aproximadamente 50 a 75% em peso e alumina (A1203) na faixa de aproximadamente 15 a 40% em peso, com até 35% em peso de outros materiais. As microesferas cerâmicas preferidas da invenção são partículas esféricas ocas com diâmetros na faixa de 10 a 500 micrômetros, uma espessura de invólucro tipicamente de aproximadamente 10% do diâmetro da esfera e uma densidade de partícula preferivelmente de aproximadamente 0,50 a 0,80 g/mL. A resistência ao esraagamento das microesferas cerâmicas preferidas da invenção é superior a 1.500 psi (10.3 MPa} e é preferivelmente superior a 2.500 psi (17.2 MPa). A preferência pelas microesferas cerâmicas nos painéis da invenção ocorre principalmente devido ao fato delas serem de aproximadamente 3 a 10 vezes mais fortes do que a maioria das microesferas sintéticas de vidro. Além disso, as microesferas cerâmicas preferidas da invenção são termicamente estáveis e proporcionam estabilidade dimensional aperfeiçoada para o painel da invenção. As microesferas cerâmicas encontram uso em um grupo de outras aplicações tais como adesivos, selantes, calafetagem,_________ compostos de telhado, pisos de PVC, tintas, revestimentos industriais, e compõsitos plásticos resistentes a altas temperaturas. Embora eles sejam preferidos, deve ser entendido que não é essencial que as microesferas sejam ocas e esféricas, uma vez que é a densidade de partícula e a resistência à compressão que proporcionam ao painel da invenção as suas propriedades físicas de baixo peso importantes. Alternativamente, partículas irregulares porosas podem ser substitutas, desde que os painéis resultantes atendam ao desempenho desejado.

As microesferas de polímero, se presentes, são tipicamente esferas ocas com um invólucro feito de materiais poliméricos tais como poliacrilonitrila, polimetacrilonitrila, cloreto de polivinil ou cloreto de polivinilideno, ou suas misturas. O invólucro pode encerrar um gás usado para expandir o invólucro polimérico durante fabricação. A superfície externa das microesferas de polímero pode ter algum tipo de revestimento inerte tal como carbonato de cálcio, óxidos de titânio, mica, sílica, e talco. As microesferas de polímero têm uma densidade de partículas preferivelmente de aproximadamente 0,02 a 0,15 g/mL e têm diâmetros na faixa de 10 a 350 micrômetros. A presença de microesferas de polímero pode facilitar a obtenção simultânea de baixa densidade do painel e capacidade de corte e de pregação aperfeiçoadas.

Outras fibras leves, por exemplo, microesferas de vidro, perlita ou cenosferas ocas de alumino-silicato ou microesferas derivadas de cinza fina, também são adequadas para incluir nas misturas em combinação com as microesferas cerâmicas ou no lugar das mesmas, empregadas para fazer_______ painéis da presente invenção.

As microesferas de vidro tipicamente são feitas de materiais de vidro resistentes aos álcalis e podem ser ocas. Microesferas de vidro típicas estão disponíveis através da GYPTEK INC., Suite 135, 16 Midlake Blvd SE, Calgary, AB, T2X 2X7, CANADA.

Em uma primeira modalidade da invenção, apenas microesferas cerâmicas são usadas ao longo de toda a espessura do painel. O painel contém tipicamente aproximadamente 35 a 42% em peso de microesferas cerâmicas distribuídas uniformemente por toda a espessura do painel.

Em uma segunda modalidade da invenção, uma mistura de microesferas cerâmicas e de vidro leves é usada por toda a espessura completa do painel. A fração de volume das microesferas de vidro no paxnel na segunda modalidade da invenção estará tipicamente na faixa de 0 a 15% do volume total dos ingredientes secos, onde os ingredientes secos da composição são os pós reativos (exemplos de pós reativos: cimento hidráulico isoladamente; mistura de cimento hidráulico e pozolana; ou mistura de cimento hidráulico, semí-hidrato alfa de sulfato de cálcio, pozolana, e cal), microesferas cerâmicas, mícroesferas de polímero, e fibras de vidro resistente aos álcalis. Uma mistura aquosa típica tem uma razão de água/pós reativos superior a 0,3/1 a 0,7/1. A Figura 4 mostra uma vista em perspectiva fragmentária de um painel SCP de lingüeta e ranhura 20 da presente invenção sustentado em armação de metal de viga-C 10 em que a armação de metal de viga-C 10 é sustentada sobre uma cabeça (não mostrada). ______ As Figuras 5A-5C ilustram um modelo e dimensões típicos de lingüeta e ranhura empregados em um painel SCP 20 de 19,1 mm de espessura.

Sistemas de Armação de Metal e Painel SCP

As Figuras, 4 e 6, são vistas em perspectiva do painel SCP de camada única 20 sustentado em armação de metal de viga-C 10. Para fins ilustrativos um prendedor (não mostrado) pode ser empregado para fixar o painel SCP a uma viga-C. Na prática o piso pode ser fixado mecanicamente ou adesivamente à viga-C ou não ser fixado â viga-C (isto é, ser flutuante}. Tipicamente, a armação de viga-C é sustentada sobre uma cabeça ou trilho de borda (não mostrado). A Figura 7A é uma vista em perspectiva dos painéis SCP 116 da presente invenção sustentados em uma folha corrugada 110 em um sistema de piso não - combust ível da presente invenção. Na Figura 7A, o numeral 101 designa geralmente um conjunto de deque de piso composto compreendendo uma folha corrugada 102 sustentada a partir de baixo por uma viga (não mostrada) e presa a partir de cima pelos prendedores mecânicos 104 a um diafragma 106 dos painéis SCP 116. A folha corrugada 102 tem tipicamente porções planas 108 e 110 de comprimento substancialmente igual, unidas por porções de conexão 112 proporcionando cristas e cavidades retas, paralelas, regulares e igualmente curvas. Essa configuração tem uma distribuição substancialmente igual de área de superfície da folha corrugada acima e abaixo de um eixo neutro 114 (como visto na Figura 7E). Opcionalmente os painéis 116 têm uma lingüeta 118 e ranhura 120 formadas em suas bordas opostas - parar proporcionar engate contínuo dos painéis de substrato de piso 116 para minimizar o movimento conjunto sob cargas móveis e concentradas. A modalidade da Figura 7A envolve um modelo utilizando um sistema de deque de aço corrugado, projetado utilizando as propriedades do ar, provido pelo Steel Deck Institute (SDI) aplicado sobre vigas de aço ou suportes principais. Um teto (não mostrado) , tal como parede sem argamassa de gesso montada em canais DIETRICH RC DELUXE pode ser preso às partes inferiores das vigas ou telhas de teto e uma grade pode ser suspensa a partir das vigas. Uma alternativa é a das superfícies inferiores do aço serem cobertas com materiais à prova de fogo ou fibras de pulverização. As vigas de aço que sustentam os deques de aço são quaisquer vigas que possam sustentar o sistema. Vigas de aço típicas podem incluir aquelas delineadas pela SSMA (Steel Stud Manufacturer's Association) para uso em sistemas de deque de aço corrugado, ou sistemas patenteados, tais como aqueles vendidos pela Dietrich como vigas da marca TRADE READY. Espaçamento de viga de 61 cm é comum. Contudo, os vãos entre as vigas podem ser maiores ou menores do que isso. Vigas-C e vigas de alma aberta são típicas.

Na modalidade específica da invenção ilustrada na Figura 7A, painéis SCP 116 têm resistência suficiente para criar uma ponte estrutural sobre as aberturas de nervuras amplas 122 . Como ilustrado na Figura 7A, parafusos espaçados 104, tendo cabeças de parafuso 142 são orientados para formar uma série de treliças horizontalmente dispostas de formato geralmente triangular {por exemplo, treliça Th Tnõsbrãdã. como a linha horizontal na Figura 7B e uma série de treliças Tv verticalmente dispostas mostradas na Figura 7B) entre pares respectivos de parafuso 104 por todo o comprimento e largura dos vãos entre vigas espaçadas (não mostradas} para aumentar a resistência à deflexão planar horizontal e vertical do deque. A Figura 7B é uma vista em seção transversal de um painel SCP 116 da presente invenção sustentado sobre uma folha corrugada em que o painel SCP 116 é preso sobre material de isolamento no sistema de piso não-combustível da presente invenção. Na forma da invenção ilustrada na Figura 7B, o diafragma 106 compreende o painel SCP 116 posicionado sobre uma folha de material de isolamento 130. O diafragma 106 é preso nas porções de crista superiores ±08 da folha corrugada 102 por intermédio de parafusos roscados 104 tendo porções superiores 144 com cabecas ampliadas 142. A folha 130 do material de isolamento compreende tipicamente poliestireno espumado não-combustível ou outro material de isolamento adequado. Por exemplo, outro material de isolamento tal como poliuretanc-, fibra de vidro, rolha e semelhante pode ser empregado em combinação com o poliestireno ou em vez dele.

Se desejado, adesivo pode ser aplicado no local ou pré-aplicado e coberto com tiras removíveis em um lado do painel SCP, em vez dos parafusos ou em adição aos parafusos, para prender o painel SCP nas porções planas 108 (Figura 7B) da folha corrugada 102 ou para prender o painel SCP em outros elementos de armação de metal, por exemplo, vigas. A Figura 7C mostra outra vista de um piso da_ apresente~~” invenção compreendendo os painéis SCP 116 colocados em uma folha de metal corrugado 102; tendo porções planas superiores 108 e mecanicamente fixadas (parafusos, etc.) ou com adesivo aplicado no local ou pré-aplicado fora do local. A Figura 7D mostra uma vista lateral de uma modalidade do painel SCP 116 que pode ser empregado no sistema de piso da Figura 7C tendo tiras adesivas 145 pré-aplicadas ao painel SCP 116 em locais para engatar pelo menos um número das porções planas superiores 108. Antes do uso as tiras de adesivo 145 são cobertas por fita removível 147. As tiras adesivas 145 também podem servir para abafar a transferência de ruído.

Os painéis SCP podem ter uma construção de lingüeta e ranhura, que pode ser feita mediante moldagem das bordas do painel durante fundição, ou antes, do uso mediante corte da lingüeta e ranhura com uma tupia. Por exemplo, a lingüeta e ranhura do painel 77 podem ser afiladas, como mostrado nas Figuras 5A-5C {com as dimensões em polegadas), Figura 7A ou Figura 14 (com as dimensões em polegadas). O afilamento proporciona fácil instalação dos painéis da invenção. Os painéis de piso SCP são tipicamente de 0,75 a 1 polegada de espessura. Qualquer par oposto de bordas dos painéis pode ser provido com construção coincidente de lingüeta e ranhura.

Formulação dos Painéis SCP

Os componentes usados para fazer os painéis resistentes ao cisalhamento da invenção incluem cimento hidráulico, semi-hidrato alfa de sulfato de cálcio, pozolana ativa tal como fumo de sílica, cal, microesferas cerâmicas, fibras de vidro resistentes aos álcalis, superplastificantes (por exemplo, sal de sódio de sulfonato de polinaftaleno), e água. Tipicamente, tanto o cimento hidráulico como o semi-hidrato alfa de sulfato de cálcio estão presentes. Durabilidade de longo prazo do compósito é comprometida se o semi-hidrato alfa de sulfato de cálcio não estiver presente junto com o fumo de sílica. A durabilidade sob ãgua/umidade é comprometida quando o cimento Portland não está presente. Pequenas quantidades de aceleradores e/ou retardadores podem ser adicionadas à composição para controlar as características de consolidação do material verde (isto é, não-curado). Aditivos não-limitadores típicos incluem aceleradores para cimento hidráulico tal como cloreto de cálcio, aceleradores para semi-hidrato alfa de sulfato de cálcio tal como gesso, retardadores tal como DTPA (ácido dietileno triamina pentacético), ácido tartárico ou um sal alcalino de ácido tartárico (por exemplo, tartrato de potássio), agentes de redução de encolhimento tal como glicõis e ar arrastado.

Os painéis da invenção incluirão uma fase contínua na qual as fibras de vidro resistentes aos álcalis e material de enchimento leve, por exemplo, microesferas são distribuídos uniformemente. A fase contínua resulta da cura de uma mistura aquosa dos pós reativos, isto é, mistura de cimento hidráulico, semi-hidrato alfa de sulfato de cálcio, pozolana, e cal), incluindo preferivelmente superplastificante e/ou outros aditivos.

Proporções de pesos, típicas, das modalidades dos pós reativos (aglutinante inorgânico}, por exemplo, cimento hidráulico, semi-hidrato alfa de sulfato de cálcio, põzõTanã è cal, na invenção, com base no peso a seco dos pós reativos, são mostrados na TABELA 1. A TABELA IA relaciona faixas típicas de pós reativos, material de enchimento leve, e fibras de vidro em composições da presente invenção. TABELA 1 Pó Reativo Proporção em Peso (%) Ampla Típica Cimento Hidráulico 20-55 25-40 Semi-hidrato Alfa de 35-75 45-65 Sulfato de Cálcio Pozolana 5-25 10-15 Cal até 3,5 ou 2,0 a 3,5 0,75-1,25 TABELA ΙΑ | , Composição SCP (base a ] Proporção de j Proporção de seco) Peso Típica (%) Peso Típica (%) PÓ Reativo 35-70 35-68 jMaterial de Enchimento 20-50 23-49 Leve Fibras de Vidro 5-20 5-17 A cal não é exigida em todas as formulações da invenção, mas descobriu-se que adicionar cal proporciona painéis superiores e ele normalmente será adicionado em quantidades superiores a 0,2% em peso. Desse modo, na maioria dos casos, a quantidade de cal nos pós reativos será de aproximadamente 0,2 a 3,5% em peso.

Na primeira modalidade de um material SCP para uso na invenção, os ingredientes secos da composição serão os pós reativos (isto é, mistura de cimento hidráulico,________ semi-hidrato alfa de sulfato de cálcio, pozolana, e cal) , microesferas cerâmicas e fibras de vidro resistentes aos álcalis, e os ingredientes úmidos da composição serão água e superplastificante. Os ingredientes secos e os ingredientes úmidos são combinados para produzir o painel da invenção. As microesferas cerâmicas são distribuídas uníformemente na matriz por toda a espessura total do painel. Do peso total dos ingredientes secos, o painel da invenção é formado de aproximadamente 4 9 a 56% em peso de pós reativos, 35 a 42% em peso de microesferas cerâmicas e 7 a 12% em peso de fibras de vidro resistentes aos álcalis.

Em uma faixa ampla, o painel da invenção é formado de 3 5 a 58% em peso de pós reativos, 34 a 4 9% em peso de material de enchimento leve, por exemplo, microesferas cerâmicas, e 6 a 17% em peso de fibras de vidro resistentes aos ãlcalis dos ingredientes secos totais. As quantidades de água e superplastificante adicionadas aos ingredientes secos serão suficientes para prover a fluidez de pasta desejada necessária para atender às considerações de processamento para qualquer processo de fabricação especifico. As taxas de adição típicas para a água variam entre 35 a 60% do peso dos pós reativos e aquelas para o superplastificante variam entre 1 a 8% do peso dos pós reativos.

As fibras de vidro são monofilamentos tendo um diâmetro de aproximadamente 5 a 25 micrômetros, preferivelmente de aproximadamente 10 a 15 micrômetros. Os monofilamentos são tipicamente combinados em 100 segmentos de filamentos, os quais podem ser enfeixados em maçarocas de aproximadamente 50 segmentos. O comprimento das fibras de vidro será tipicamente de aproximadamente 6,3 a 25 ou 50 —mm ou de ãprõx imadãmen t e 2 5 a 50 mm e de forma ampla de aproximadamente 6,3 a 7 6 mm. As fibras têm orientação aleatória, proporcionando comportamento mecânico isotrópico no plano do painel.

Uma segunda modalidade de um material SCP adequado para uso na invenção contém uma mistura de microesferas cerâmicas e de vidro distribuídas uniformemente por toda a espessura total do painel. Consequentemente, os ingredientes secos da composição serão os pós reativos (cimento hidráulico, semi-hidrato alfa de sulfato de cálcio, pozolana, e cal) , microesferas cerâmicas, microesferas de vidro e fibras de vidro resistentes ao álcali, e os ingredientes úmidos da composição serão água e superplastificante. Os ingredientes secos e os ingredientes úmidos serão combinados para produzir o painel da invenção. A fração de volume das microesferas de vidro no painel estará tipicamente na faixa de 7 a 15% do volume total dos ingredientes secos. Do peso total dos ingredientes secos, o painel da invenção é formado de aproximadamente 54 a 65% em peso de pós reativos, 25 a 35% em peso de microesferas cerâmicas, 0,5 a 0,8% em peso de microesferas de vidro, e 6 a 10% em peso de fibras de vidro resistentes aos ãlcalis. Na faixa ampla, o painel da invenção é formado de 4 2 a 6 8% em peso de pós reativos, 23 a 43% em peso de materiais de enchimento leves, por exemplo, microesferas cerâmicas, 0,2 a 1,0% em peso de microesferas de vidro, e 5 a 15% em peso de fibras de vidro resistentes aos ãlcalis, com base nos ingredientes secos totais. As quantidades de água e superplastificante adicionadas aos ingredientes secos serão ajustadas para prover a fluidez de pasta desejada necessária para satisfazer às considerações de processamento para qualquer processo de fabricação específico. As taxas de adição típicas para faixa de água entre 3 5 a 7 0% do peso dos pós reativos, poderíam ser superiores a 60% até 70% {razão de peso de água/pó reativo de 0,6/1 a 0,7/1), preferivelmente 65% a 75%, quando for desejado utilizar a razão de água/pó reativo para reduzir a densidade do painel e aperfeiçoar a capacidade de corte, A quantidade de superplastificante variará entre 1 a 8% do peso dos pós reativos. As fibras de vidro são monofilamentos tendo um diâmetro de aproximadamente 5 a 25 micrômetros, preferivelmente de aproximadamente 10 a 15 micrômetros. Elas são tipicamente enfeixadas em segmentos e maçarocas como discutido acima. O comprimento das fibras de vidro é tipicamente de aproximadamente 25 a 50 mm e de forma ampla de aproximadamente 6,3 a 76 mm. As fibras terão orientação aleatória proporcionando comportamento mecânico isotrõpico no plano do painel.

Uma terceira modalidade de material SCP adequado para uso na invenção, contém uma estrutura de múltiplas camadas no painel criada onde a camada(s) externa tem capacidade de fixação de prego aperfeiçoada (capacidade de pregação)/capacidade de corte. Isso é conseguido mediante aumento da razão de ãgua/cimento na camada(s) externa, e/ou mudando a quantidade de material de enchimento, e/ou adicionando uma quantidade de microesferas de polímero suficientemente pequena de tal modo que o painel permanece não-combustível. O núcleo do painel conterá tipicamente microesferas cerâmicas distribuídas uniformemente por toda a espessura da camada ou alternativamente, uma mistura de uma ou mais microesferas cerâmicas, microesferas de vidro e cenosferas de cinza fina.

Os ingredientes secos da camada de núcleo dessa terceira modalidade são os pós reativos (tipicamente cimento hidráulico, semi-hidrato alfa de sulfato de cálcio, pozolana, e cal), partículas de material de enchimento leve (tipicamente microesferas tal como microesferas cerâmicas isoladamente ou uma ou mais das microesferas cerâmicas, microesferas de vidro e cenosferas de cinza fina), e fibras de vidro resistentes aos álcalis, e os ingredientes úmidos da camada de núcleo são água e superplastif icante. Os ingredientes secos e os ingredientes úmidos serão combinados para produzir a camada de núcleo do painel da invenção. O peso total dos ingredientes secos, o núcleo do painel da invenção, é formado preferivelmente de aproximadamente 49 a 56% em peso de pós reativos, 35 a 42% em peso de microesferas cerâmicas ocas e 7 a 12% em peso de fibras de vidro resistentes aos álcalis, ou alternativamente, aproximadamente 54 a 65% em peso de pós reativos, 25 a 35% em peso de microesferas cerâmicas, 0,5 a 0,8% em peso de microesferas de vidro ou cenosferas de cinza fina, e 6 a 10% em peso de fibras de vidro resistentes aos álcalis. Na faixa ampla, a camada de núcleo do painel dessa modalidade da presente invenção é formada tipicamente em aproximadamente 3 5 a 58% em peso de pós reativos, 34 a 49% em peso de materiais de enchimento leves, por exemplo, microesferas cerâmicas, e 6 a 17% em peso de fibras de vidro resistentes aos álcalis, com base nos ingredientes secos totais, ou alternativamente, aproximadamente 42 a 68% em peso de pós reativos, 23 a 43% em peso de microesferas cerâmicas, até 1,0% em peso, preferivelmente 0,2 a 1,0% em peso, outro material de enchimento leve, por exemplo, microesferas de vidro ou cenosferas de cinza fina, e 5 a 15% em peso de fibras de vidro resistentes aos álcalis. As quantidades de água e superplastificante adicionadas aos ingredientes secos serão ajustadas para prover a fluidez de pasta desejada, necessária para satisfazer as considerações de processamento para qualquer processo de fabricação especifico. As taxas de adição típicas para água variarão entre 35 a 70% do peso dos pós reativos, mas serão superiores a 60% até 70% quando for desejado utilizar a razão de ãgua/pós reativos para reduzir a densidade de painel e aperfeiçoar a capacidade de pregação e aquelas para superplastificantes variarão entre 1 a 8% do peso dos pcs reativos. Quando a razão de água/põ reativo é ajustada, a composição de pasta serã ajustada para prover o painel da invenção com as propriedades desejadas.

Geralmente há uma ausência de microesferas de polímero e uma ausência de fibras de polímero que fariam com que o painel SCP se tornasse combustível.

Os ingredientes secos da camada(s) externa dessa modalidade serão os pós reativos {tipicamente cimento hidráulico, semi-hidrato alfa de sulfato de cálcio, pozolana, e cal), partículas de material de enchimento leve {tipicamente microesferas tais como microesferas cerâmicas isoladamente ou uma ou mais microesferas cerâmicas, microesferas de vidro e cenosferas de cinza fina), e fibras de vidro resistentes aos álcalis, e os ingredientes úmidos -da—camada(st externa serão água e superplastificante. Os ingredientes secos e os ingredientes úmidos são combinados para produzir as camadas externas do painel da invenção. Na camada(s) externa do painel dessa modalidade da presente invenção, a quantidade de água é selecionada para proporcionar capacidade adequada de fixação e corte ao painel. Do peso total dos ingredientes secos, a camada(s) externa do painel da invenção é formada preferivelmente de aproximadamente 54 a 65% em peso de pós reativos, 25 a 35% em peso de microesferas cerâmicas, de 0 a 0,8% em peso de microesferas de vidro, e de 6 a 10% em peso de fibras de vidro resistentes aos álcalis. Na faixa ampla, as camadas externas do painel da invenção são formadas de aproximadamente 42 a 68% em peso de pós reativos, 23 a 43% em peso de microesferas cerâmicas, até 1, 0% em peso de microesferas de vidro (e/ou cenosferas de cinza fina), e de b a 15¾ em peso de fibras de vidro resistentes aos álcalis, com base nos ingredientes secos totais. As quantidades de água e superplastificantes adicionadas aos ingredientes secos são ajustadas para prover a fluidez de pasta desejada necessária para satisfazer às condições de processamento para qualquer processo de fabricação específico. As taxas de adição tipicas para faixa de água entre 35 a 70% do peso de pós reativos e particularmente superior a 60% até 70% quando a razão de ãgua/põs reativos é ajustada para reduzir a densidade do painel e aperfeiçoar a capacidade de pregação, e taxas de adição típicas para o superplastif icante variarão entre 1 a 8% do peso dos pós reativos. A espessura preferível da camada(s) externa varia entre 0,8 a 3,2 mm e a espessura da camada externa quando - sumeifLíT urna ffelasé usada será inferior a 3/8 da espessura total do painel.

Tanto no núcleo como na camada (s) externa dessa modalidade da presente invenção, as fibras de vidro são monofilamentos tendo um diâmetro de aproximadamente 5 a 25 micrômetros, preferivelmente 10 a 15 micrômetros. Os monofilamentos são tipicamente enfeixados em segmentos e raaçarocas como revelado acima. O comprimento tipicamente é de aproximadamente 2 5 a 5 0 mm e de forma ampla de aproximadamente 6,3 a 7 6 mm. A orientação das fibras será aleatória, proporcionando comportamento mecânico isotrópico no plano do painel.

Uma quarta modalidade do painel SCP para uso na presente invenção proporciona um painel de múltiplas camadas tendo uma densidade de 65 a 90 libras por pé cúbico e capaz de resistir às cargas de cisalharrtento quando fixado à armação e compreendendo uma camada de núcleo de uma fase contínua resultando da cura de uma mistura aquosa, uma fase contínua resultando da cura de uma mistura aquosa compreendendo, em uma base a seco, de 35 a 70% em peso de pó reativo, 25 a 50% em peso de material de enchimento leve, e de 5 a 20% em peso de fibras de vidro, a fase contínua sendo reforçada com fibras de vidro e contendo as partículas de material de enchimento leve, as partículas de material de enchimento leve tendo uma gravidade específica de partícula de 0,02 a 1,00 e um tamanho de partícula médio de aproximadamente 10 a 500 micrômetros; e pelo menos uma camada externa de respectivamente outra fase contínua resultante da cura de uma mistura aquosa compreendendo, em uma base a seco, 35 a 70% em peso de pó reativo, 20 a 50% em peso de material de enchimento leve, e de 5 a 20% em peso de fibras de vidro, a fase contínua sendo reforçada com fibras de vidro e contendo as partículas de material de enchimento leve, as partículas de material de enchimento leve tendo uma gravidade específica de partícula de 0,02 a 1,00 e um tamanho de médio de partículas de aproximadamente 10 a 500 micrômetros em cada lado oposto da camada interna, em que a pelo menos uma camada externa tem uma percentagem superior de fibras de vidro do que a camada interna.

Fazendo um Painel da Invenção Os põs reativos, por exemplo, mistura de cimento hidráulico, semi-hidrato alfa de sulfato de cálcio, pozolana, e cal, e material de enchimento leve, por exemplo, microesferas, são misturados no estado seco em um misturador adequado.

Então, água, um superplastificante (por exemplo, sal de sódio de sulfonato de polinaftaleno) , e a pozolana (por exemplo, fumo de sllica e metacaulim) são misturados em um outro misturador por 1 a 5 minutos. Se desejado, um retardador (por exemplo, tartrato de potássio) é adicionado nesse estágio para controlar as características de consolidação da pasta. Os ingredientes secos são adicionados ao misturador contendo os ingredientes úmidos e misturados por 2 a 10 minutos para formar uma pasta homogênea suave. A pasta é então combinada com as fibras de vidro, em qualquer das várias formas, com o objetivo de se obter uma mistura de pasta uniforme. Os painéis cimentosos são então formados mediante despejamento da pasta contendo fibras em um molde apropriado de formado e tamanho desejado. Se necessário, vibração é provida para o molde de modo a se obter uma boa compactação do material no molde. O painel recebe as características de acabamento de superfície exigidas utilizando uma barra mestra ou colher de pedreiro apropriada.

Um de um número de métodos para fazer painéis SCP de múltiplas camadas ê como a seguir. Os pós reativos, por exemplo, mistura de cimento hidráulico, semi-hidrato alfa de sulfato de cálcio, pozolana, e cal, e material de enchimento leve, por exemplo, microesferas, são misturados no estado seco em um misturador adequado. Então, água, um superplastificante (por exemplo, sal de sódio de sulfonato de polinaftaleno) , e pozolana (por exemplo, fumo de sílica ou metacaulim) são misturados em outro misturador por 1 a 5 minutos. Se desejado, um retardador (por exemplo, tartrato de potássio) é adicionado nesse estágio para controlar as características de consolidação da pasta. Os ingredientes secos são adicionados ao misturador contendo os ingredientes úmidos e misturados por 2 a 10 minutos para formar uma pasta homogênea suave. A pasta pode ser combinada com as fibras de vidro de diversas formas, com o objetivo de se obter uma mistura uniforme. As fibras de vidro tipicamente estarão na forma de maçarocas que são cortadas em comprimentos curtos. Em uma modalidade preferida, a pasta e as fibras de vidro cortadas são espalhadas simultaneamente em um molde de painel. Preferivelmente, a pulverização é feito em um número de passagens para produzir camadas finas, preferivelmente de até aproximadamente 6,3 mm de espessura, que são construídas em um painel uniforme não tendo padrão “ ^especTETcõ e com uma espessura de 6,3 a 25,4 mm. Por exemplo, em uma aplicação, um painel de 0,91 x 1,52 m foi feito com seis passagens de pulverização nas direções longitudinal e latitudinal. Quando cada camada é depositada, um rolo pode ser usado para garantir que a pasta e as fibras de vidro obtenham contato íntimo. As camadas podem ser niveladas com uma barra mestra ou outro meio adequado após a etapa de rolamento. Tipicamente, ar comprimido será usado para atomizar a pasta. Ao sair do bico de pulverização, a pasta se mistura com as fibras de vidro que foram cortadas a partir de uma maçaroca por intermédio de um mecanismo de corte montado na pistola de pulverização. A mistura uniforme de pasta e fibras de vidro é depositada no molde de painel como descrito acima.

Se desejado as camadas de superfície externa do painel podem conter esferas de polímero, ou ser constituídas de outra forma, para que os prendedores usados para prender o painel na armação possam ser facilmente acionados. A espessura preferível de tais camadas será de aproximadamente 0,8 a 3,2 mm. O mesmo procedimento descrito acima através do qual o núcleo do painel é feito pode ser usado para aplicar as camadas externas do painel.

Outros métodos de depositar uma mistura da pasta e fibras de vidro ocorrerão àqueles familiares com a técnica de fabricação de painel. Por exemplo, mais propriamente do que usar um processo em lotes para fazer cada painel, uma folha contínua pode ser preparada de uma maneira similar, a qual após o material ter endurecido suficientemente, pode ser cortada em painéis do tamanho desejado. A percentagem de fibras em relação ao volume da pasLd constituiT tipicamente aproximadamente na faixa de 0,5% a 3%, por exemplo, 1,5%. Painéis típicos têm uma espessura de aproximadamente 6,3 a 38,1 mm.

Outro método de fazer painéis da presente invenção é mediante uso das etapas de processo revelados no pedido de patente US 10/666.294 incorporado aqui como referência. O pedido de patente US 10/666.294 aqui incorporado como referência, revela após uma entre deposição inicial de fibras distribuídas de forma solta, cortadas ou uma camada de pasta sobre uma trama móvel, as fibras são depositadas sobre a camada de pasta. Um dispositivo de encastramento compacta às fibras recentemente depositadas na pasta, após o que as camadas adicionais de pasta, então as fibras cortadas são adicionadas, seguido por mais encastramento. O processo é repetido para cada camada da chapa, como desejado. Na conclusão, a chapa tem um componente de fibra distribuído mais uniformemente, o que resulta em painéis relativamente fortes sem a necessidade de esteiras grossas de fibras de reforço, como ensinado nas técnicas de produção da arte anterior para painéis cimentosos.

Mais especificamente, o pedido de patente US 10/666.294 revela um processo de múltiplas camadas para produzir painéis cimentosos estruturais, incluindo: (a) prover uma trama móvel; (b} um entre depositar uma primeira camada de fibras soltas e (c) depositar a camada de pasta consolidável sobre a trama; (d) depositar uma segunda camada de fibras soltas na pasta; (e) encastrar a segunda camada de fibras na pasta; e (f) repetir a deposição de pasta da etapa {c) através da etapa (d) até que o número -desejado de camadas de pasta aperfeiçoada com fibras, consolidável no painel seja obtida. A Figura 21 é uma vista em elevação diagramãtica de um aparelho que é adequado para realizar o processo do pedido de patente US 10/666.294. Com referência agora à Figura 21, uma linha de produção de painel estrutural é mostrada diagramaticamente e é designada geralmente 310. A linha de produção 310 inclui uma armação de suporte ou mesa de formação 32 tendo uma pluralidade de pernas 313 ou outros suportes. Incluído na armação de suporte 312 está um transportador móvel 314, tal como uma correia transportadora semelhante à borracha sem fim com uma superfície lisa, impermeável à água, contudo superfícies porosas são consideradas. Como sabido na técnica, a armação de suporte 312 pode ser feita de pelo menos um segmento semelhante à mesa, o qual pode incluir pernas designadas 313. A armação de suporte 312 também inclui um rolo de acionamento principal 316 em uma extremidade distai 318 da armação, e um rolo intermediário 320 em uma extremidade proximal 322 da armação. Além disso, pelo menos um dispositivo de retesamento e/ou acompanhamento 324 é provido preferivelmente para manter uma tensão e posicionamento desejado do transportador 314 sobre os rolos 316, 320.

Além disso, na modalidade preferida, uma trama 326 de papel Kraft, papel de desprendimento, e/ou outras tramas de material de suporte projetadas para suportar pasta antes da consolidação, como é conhecido na técnica, pode ser provida e colocada sobre o transportador 314 para proteger o mesmo e/ou para mantê-lo limpo. Contudo, também “e^tonsideradõ^que os painéis produzidos pela presente linha 310 são formados diretamente sobre o transformador 314. Na estação mencionada por último, pelo menos uma unidade de lavagem de correia 328 é provida. O transportador 314 é movido ao longo da armação de suporte 312 por uma combinação de motores, polias, correias ou correntes que acionam o rolo de acionamento principal 316 como é sabido na técnica. Ê considerado que a velocidade do transportador 314 pode variar para se ajustar à aplicação, No aparelho da Figura 21, a produção de painel cimentoso estrutural é iniciada por intermédio de um de: depósito de uma camada de fibras soltas, cortadas 330 ou uma camada de pasta sobre a trama 326. Uma vantagem de depositar as fibras 330 antes da primeira deposição de pasta é que as fibras serão embutidas próximo ã superfície externa do painel resultante. Diversos dispositivos de depositai e cortar fibras são considerados para a presente linha 310, contudo, o sistema preferido emprega pelo menos uma estante 331 contendo vários carretéis 332 de corda de fibra de vidro, a partir de cada uma das quais uma corda 334 de fibra é alimentada a uma estação ou aparelho de cortar, também referido como cortador 336. O cortador 336 inclui um rolo com lâminas giratórias 338 a partir do qual se projetam lâminas radialmente estendidas 340, estendidas transversalmente através da largura do transportador 314, e o qual é disposto em relação giratória de contato próximo com um rolo de bigorna 342. Na modalidade preferida, o rolo com lâminas 333 e o rolo de bigorna 342 são dispostos em relação relativamente próxima de tal modo que a rotação do ^τσΐΟ "com“ lairnas 338 também gira o rolo de bigorna 342, contudo, o inverso também é considerado. Além disso, o rolo de bigorna 342 é coberto preferivelmente com um material de suporte resiliente contra o qual as lâminas 340 cortam as cordas 334 em segmentos. O espaçamento das lâminas 34 0 no rolo 338 determina o comprimento das fibras cortadas. Como visto na Figura 21, o cortador 336 é disposto acima do transportador 314 próximo ã extremidade proximal 322 para maximizar o uso produtivo do comprimento da linha de produção 310. Quando as cordas de fibra 334 são cortadas, as fibras 33 0 caem de forma solta sobre a trama transportadora 326. A seguir, uma estação de alimentação de pasta, ou um alimentador de pasta 344 recebe um suprimento de pasta 346 a partir de um local de misturação remoto 347, tal como uma tremonha, reservatório ou semelhante. Também é considerado que o processo pode começar com uma deposição inicial de pasta sobre o transportador 314 . A pasta é compreendida preferivelmente de quantidades variadas de cimento Portland, gesso, agregado, água, aceleradores, plastificantes, agentes de espumação, materiais de enchimento e/ou outros ingredientes, e descritos acima, e nas patentes relacionadas acima que foram incorporadas como referência para produzir os painéis SCP. As quantidades relativas desses ingredientes, incluindo a eliminação de alguns dos mencionados acima ou a adição de outros, pode variar para estar de acordo com o uso.

Embora diversas configurações de alimentadores de pasta 344 sejam consideradas as quais depositam uniformemente uma camada fina de pasta 346 sobre o -transportador^ móvel 314, o alimentador de pasta preferido 344 inclui um rolo de dosagem principal 348 disposto transversalmente à direção de deslocamento do transportador 314. Um rolo de acompanhamento ou de reforço 350 é disposto em relação paralela, rotacional próxima ao rolo de dosagem 348 para formar um passe 352 entre os mesmos. Um par de paredes laterais 354, preferivelmente de material não-aderente tal como material da marca Teflon® ou semelhante, impede que a pasta 346 despejada no passe 352 escape para fora dos lados do alimentador 344. O alimentador 344 deposita uma camada regular, relativamente fina da pasta 346 sobre o transportador móvel 314 ou sobre a trama transportadora 326. Espessuras de camada adequadas variam de aproximadamente 0,05 polegadas a 0,20 polegadas. Contudo, com quatro camadas preferidas no painel estrutural preferido produzido pelo presente processo, e um painel de construção adequado sendo de aproximadamente 0,5 polegada, uma espessura de camada de pasta especialmente preferida é de aproximadamente 0,125 polegada.

Com referência agora às Figuras 21 e 22, para obter uma espessura de camada de pasta como descrito acima, vários recursos são providos para o alimentador de pasta 344. Em primeiro lugar, para garantir uma disposição uniforme da pasta 346 através da trama inteira 326, a pasta é entregue ao alimentador 344 através de uma mangueira 356 localizada em um dispensador propelido por fluido, acionado por cabo, de movimento lateralmente alternado 358 do tipo conhecido na técnica. A pasta fluindo a partir da mangueira 356 é desse modo despejado dentro do alimentador 344 em um —movimento Taterãlmente alternado para encher um reservatório 359 definido pelos rolos 348, 350 e paredes laterais 354. A rotação do rolo de dosagem 348 desse modo puxa uma camada da pasta 346 a partir do reservatório. A seguir, um rolo de controle de espessura ou de monitoração de espessura 360 é disposto ligeiramente acima e/ou ligeiramente a jusante de uma linha central vertical do rolo de dosagem principal 348 para regular a espessura da pasta 346 puxada a partir do reservatório de alimentação 3 57 sobre uma superfície externa 362 do rolo de dosagem principal 348. Além disso, o rolo de controle de espessura 360 permite a manipulação das pastas com viscosidades diferentes e que mudam constantemente. O rolo de dosagem principal 348 é acionado na mesma direção de deslocamento "T" que a direção de movimento do transportador 314 e da trama transportadora 326, e o rolo de dosagem principal 348, rolo de apoio 350 e rolo de monitoração de espessura 360 são todos acionados giratoriamente na mesma direção, o que minimiza as oportunidades de consolidação prematura da pasta sobre as superfícies externas móveis respectivas. Quando a pasta 346 na superfície externa 362 se desloca em direção à trama transportadora 326, um fio de separação transversal 364 localizado entre o rolo de dosagem principal 348 e a trama transportadora 326 garante que a pasta 346 seja depositada completamente sobre a trama transportadora e não prossiga de volta para cima em direção ao passe 352 e reservatório de alimentação 359. O fio de separação 364 também ajuda a manter o rolo de dosagem principal 348 livre de pasta consolidando prematuramente e mantém uma cortina de pasta relativamente uniforme. -----------Orna segunda estação ou aparelho cortador 3 66, preferivelmente idêntico ao cortador 336, é disposto a jusante do alimentador 344 para depositar uma segunda camada de fibras 368 sobre a pasta 346. Na modalidade preferida, o aparelho cortador 366 é constituído de cordas alimentadas 334 a partir da mesma estante 331 que alimenta o cortador 336. Contudo, é considerado que estantes separadas 331 poderíam ser fornecidas a cada cortador individual, dependendo da aplicação.

Com referência agora às Figuras 21 e 23, a seguir, um dispositivo de encastramento, geralmente designado 370 é disposto em relação operacional com a pasta 346 e o transportador móvel 314 da linha de produção 310 para embutir as fibras 368 na pasta 346. Embora uma variedade de dispositivos de encastramento seja considerada, incluindo, mas não limitada aos vibradores, rolos de alimentação e semelhante, na modalidade preferida, o dispositivo de encastramento 370 inclui pelo menos um par de eixos geralmente paralelos 372 montados transversalmente à direção de deslocamento "T" da trama transportadora 326 na armação 312. Cada eixo 372 é provido com uma pluralidade de discos de diâmetro relativamente grande 374 os quais são separados coaxialmente entre si no eixo por intermédio de discos de diâmetro pequeno 376.

Durante produção de painel SCP, os eixos 372 e os discos 374, 376 giram em conjunto em torno do eixo geométrico longitudinal do eixo. Como é conhecido na técnica, um ou ambos os eixos 372 podem ser acionados, e se apenas um for acionado por energia, o outro pode ser acionado por correias, correntes, acionamentos de ^engrenagem ou outras tecnologias de transmissão de força conhecidas para manter uma direção e velocidade correspondentes para o rolo de acionamento. Os discos respectivos 374, 376 dos eixos adjacentes, preferivelmente paralelos 372 são engatados uns com os outros para criar uma ação de "amassamento" ou "massagem" na pasta o que embute as fibras 368 previamente depositadas na mesma. Além disso, a relação engatada e giratória estreita dos discos 372, 374 impede o acúmulo de pasta 346 nos discos, e na realidade cria uma ação "autolimpante" que reduz significativamente o tempo de paralisação da linha de produção devido à consolidação prematura de torrões de pasta. A relação engatada dos discos 374, 376 nos eixos 372 inclui uma disposição estreitamente adjacente de periferias opostas dos discos espaçadores de pequeno diâmetro 376 e dos discos principais de diâmetro relativamente grande 374, o que também facilita a ação autolimpante. Quando os discos 374, 376 giram em relação mútua em proximidade estreita (mas preferivelmente na mesma direção}, é difícil que as partículas de pasta sejam apanhadas no aparelho e prematuramente consolidadas.

Mediante previsão de dois conjuntos de discos 374 os quais são lateralmente deslocados em relação um ao outro, a pasta 346 é submetida a múltiplas ações de disrupção, criando uma ação de "amassamento" que encastra adicionalmente as fibras 368 na pasta 346.

Quando as fibras 368 tiverem sido encastradas, ou em outras palavras, quando a trama transportadora móvel 326 passa pelo dispositivo de encastramento 370, uma primeira —camada 377 dõ pãTnel SCP está completa. Na modalidade preferida, a altura ou espessura da primeira camada 377 está na faixa aproximada de 0,05-0,20 polegadas. Descobriu-se que essa faixa proporciona a resistência e rigidez desejadas quando combinada com camadas semelhantes em um painel SCP. Contudo, outras espessuras são consideradas dependendo da aplicação.

Para construir um painel cimentoso estrutural de espessura desejada, são necessárias camadas adicionais. Com essa finalidade, um segundo alimentador de pasta 378, o qual é substancialmente idêntico ao alimentador 344, é provido em relação operacional com o transportador móvel 314, e é disposto para deposição de uma camada adicional 380 ou pasta 346 sobre a camada existente 377. A seguir, um cortador adxcional 382, substancialmente idênticos aos cortadores 336 e 366, é provido em relação operacional com a armação 312 para depositar uma terceira camada de fibras 384 providas a partir de uma estante (não mostrada) construída e disposta em relação à armação 312 de forma similar à estante 331. As fibras 384 são depositadas sobre a camada de pasta 380 e são encastradas utilizando um segundo dispositivo de encastramento 386. Similar em construção e arranjo ao dispositivo de encastramento 370, o segundo dispositivo de encastramento 386 é montado ligeiramente mais alto em relação à trama transportadora móvel 314 de modo que a primeira camada 377 não é perturbada. Dessa maneira, a segunda camada 380 da pasta e fibras encastradas é criada.

Com referência agora à Figura 21, com cada camada sucessiva de pasta consolidãvel e fibras, uma estação de - al imenLação de palita adicional 344, 378 seguida de um cortador de fibra 336, 366, 382 e um dispositivo de encastramento 370, 386 é provida na linha de produção 310.

Na modalidade preferida, quatro camadas totais (vide, por exemplo, o painel 21 da Figura 3) são providas para formar o painel SCP. Na disposição das quatro camadas de pasta consolidãvel de fibras encastradas como descrito acima, um dispositivo de formação 394 é provido preferivelmente para a armação 312 para moldar uma superfície superior 396 do painel. Tais dispositivos de formação 394 são conhecidas na técnica de produção de chapa/pasta consolidãvel, e são tipicamente chapas vibratórias ou acionadas por mola que se ajustam à altura e formato do painel de múltiplas camadas de modo a estar de acordo com as características dimensionais desejadas. O painel que é feito tem múltiplas camadas (vide, por exemplo, as camadas 22, 24, 26, 2 8 do painel 21 da Figura 3} as quais na consolidação formam uma massa integral, reforçada com fibras. Desde que a presença e a colocação das fibras em cada camada sejam controladas e mantidas dentro de certos parâmetros desejados como é revelado e descrito abaixo, será virtualmente impossível deslaminar o painel.

Nesse ponto, as camadas de pasta começaram a consolidar, e os painéis respectivos são separados entre si por um dispositivo de corte 3 98, o qual na modalidade preferida é um cortador a jato de água. Outros dispositivos de corte, incluindo lâminas móveis, são considerados adequados para essa operação, desde que eles possam criar bordas substancialmente afiadas na presente composição de -painel.—Cr dispositivo^de corte 398 é disposto em relação à linha 310 e armação 312 de modo que os painéis são produzidos tendo um comprimento desejado, o qual pode ser diferente da representação mostrada na Figura 21. Uma vez que a velocidade da trama transportadora 314 é relativamente baixa, o dispositivo de corte 398 pode ser montado para cortar perpendicularmente à direção de deslocamento da trama 314. Com as velocidades de produção maiores, tais dispositivos de corte, conforme conhecido, são montados na linha de produção 310 em um ângulo em relação à direção de deslocamento da trama. Mediante corte, os painéis separados 321 são empilhados para manejo adicional, embalagem, armazenamento e/ou transporte como sabido na técnica.

Em termos quantitativos, a influência do número de camadas de pasta e fibra, a fração de volume das fibras em paralelo, e a espessura de cada camada de fibras, e diâmetro de segmentos de fibra sobre a eficiência de encastramento de fibras foi investigada. Na análise, os seguintes parâmetros foram identificados: t- = Volume composto total ϊ: = Volume de pasta de painel total cy = Volume de fibra de painel total :y; = Volume/camada de fibras total ;*r; = Volume/camada de compósito total t. = Volume/camada de pasta total ♦V; = Número total de camadas de pasta,- número total de camadas de fibra Vf = Fração de volume de fibra de painel total cy = Diâmetro equivalente de segmento de fibra —individual iy = Comprimento de segmento de fibra individual t = Espessura de painel t: = Espessura total de camada individual incluindo pasta e fibras íy. = Espessura de camada de pasta individual n,m-, >, nr~ - = Número total de fibras em uma camada de fibras sf ·, sí: .si,: = Área de superfície projetada total de fibras contidas em uma camada de fibras 5f-, 5íjSÍ.: = Fração de área de superfície de fibras projetada para uma camada de fibras.

Fração de Área de Superfície de Fibra Projetada, 5Λ Suponha um painel composto de número igual de camadas de fibras e pasta. Consideremos o número dessas camadas como igual a Λ'·, e a fração de volume de fibra no painel como sendo igual a Γ.- .

Em resumo, a fração de área de superfície de fibras projetada, 5Í-, de uma camada de rede de fibras sendo depositada sobre uma camada de pasta distinta é dada pela seguinte relação matemática: onde, Vf é a fração de volume de fibra de painel total, t é a espessura de painel total, : é a espessura de painel total, áf é o diâmetro do segmento de fibra, S-. é o número total de camadas de fibra e ts: é a espessura da camada de pasta distinta sendo usada.

Consequentemente, para obter eficiência de encastramento de fibra adequada, a função objetiva se torna a de manter a fração de área de superfície de fibra abaixo de certo valor crítico. Vale à pena assinalar que mediante variação de uma ou mais variáveis aparecendo nas Equações 8 e 10, a fração de área de superfície de fibra projetada pode ser feita sob medida para se obter eficiência de encastramento de fibras adequada.

Diferentes variáveis que afetam a magnitude da fração de área de superfície de fibra projetada são identificadas e abordagens foram sugeridas para elaborar sob medida a magnitude da "fração de área de superfície de fibra projetada" para se obter eficiência de encastramento de fibras adequada. Essas abordagens envolvem variar uma ou mais das seguintes variáveis para manter a fração de área de superfície de fibra projetada abaixo de um valor limite crítico: número de camadas de pasta e fibras distintas, espessura de camadas de pasta distintas e diâmetro de segmentos de fibra.

Com base nesse trabalho fundamental, as magnitudes preferidas da fração de área de superfície de fibra projetada, 5 .· descobriu-se como sendo conforme a seguir: Fração de área de superfície de fibra projetada preferida, 5' <0,65 Fração de área de superfície de fibra projetada mais preferida, 5Γ- <0,45 Para uma fração de volume de fibra de painel presumida, li, a obtenção das magnitudes anteriormente preferidas da fração de área de superfície de fibra projetada pode ser tornada possível mediante elaboração de uma ou mais das seguintes variáveis - número total de camadas de fibras distintas, espessura das camadas de pasta distintas e diâmetro de segmentos de fibra. Especificamente, as faixas desejadas para essas variáveis que conduzem às magnitudes preferidas de fração de área de superfície de fibra projetada são como a seguir: Espessura das Camadas de Pasta Distintas em Painéis SCP de Camadas Múltiplas, r.

Espessura preferida das camadas de pasta distintas, t. - <0,2 0 polegada Espessura mais preferida das camadas distintas de pasta, t, <0,12 polegada Espessura mais preferida das camadas distintas de pasta, :_r <0,08 polegada Número de__Camadas Distintas de Fibra em Painéis SCP de Múltiplas Camadas, .V Número preferido de camadas distintas de fibra, Λ'- >4 Número mais preferido de camadas distintas de fibra, .V >6 Diâmetro de Segmentos de Fibra, «1 Diâmetro de Segmento de fibra preferido, df >30 tex Diâmetro de Segmento de fibra mais preferido, d, >70 tex Ao usar os painéis como sub-piso estrutural ou base de piso, eles serão feitos preferivelmente com uma construção de lingüeta e ranhura, o que pode ser feito mediante modelagem das bordas do painel durante fundição ou antes do uso mediante corte da lingüeta e ranhura com uma tupia. Preferivelmente, a lingüeta e ranhura serão afiladas, como mostrado nas Figuras 3 e 4A-C, o afilamento proporcionando fácil instalação dos painéis da invenção.

PROPRIEDADES O sistema de armação de metal de painel SCP da presente invenção tem preferivelmente uma ou mais das propriedades relacionadas na TABELA 2. TABELA 2 Capacidade de Cisalhamento Presumida Horizontal na Tabela 2 proporciona um fator de segurança de 3.

Um painel típico de 13 mm de espessura estando de acordo com os métodos de teste ASTM 661 e APA S-l sobre um vão dê 4 06,4 mm êin centros, tem uma capacidade de carga final superior a 250 kg, sob carga estática, uma capacidade de carga final superior a 182 kg sob carga de impacto, e uma deflexão inferior a 1,98 mm sob ambas as cargas, estática e de impacto, com uma carga de 90,9 kg.

Tipicamente, a resistência flexionai de um painel tendo uma densidade a seco de 65 libras/pé cúbico (1041 kg/m3) a 9 0 libras/pé cúbico após ser encharcado em água por 48 horas é de pelo menos 1000 psi (7 MPa) , por exemplo 1300 psi (9 MPa), preferivelmente 1650 psi (11.4 MPa), mais preferivelmente pelo menos 1700 psi (11.7 MPa) conforme medido pelo teste ASTM C 947.

Tipicamente o sistema de diafragma de piso horizontal SCP tem uma rigidez específica superior a do sistema de piso de vigas de treiíça de alma aberta, deque de metal e concreto despejado no local ou prancha pré-moldada com uma laje superior sobre as paredes de sustentação de carga.

Tipicamente, a capacidade de sustentação de carga de diafragma de cisalhamento horizontal do sistema não será diminuída em mais do que 25%, preferivelmente não será diminuída em mais do que 20%, ou não será diminuída em mais do que 15%, ou não será diminuída em mais do que 10% quando exposta â água em um teste em que uma coluna de água de 2 polegadas é mantida sobre painéis SCP de 0,75 polegadas de espessura presos em uma armação de metal de 10 pés por 2 0 pés por um período de 24 horas.

Tipicamente, o sistema não absorverá mais do que 0,7 libra por pé quadrado de água quando exposto a água em um teste em que uma coluna de água de 2 polegadas é mantida sobre painéis SCP de 0,75 polegadas de espessura presos em uma armação de metal de 10 pés por 20 pés por um período de 24 horas.

Tipicamente uma modalidade do presente sistema tendo um diafragma de 10 pés de largura por 2 0 pés de comprimento por 0,75 polegadas de espessura dos painéis SCP presos a uma armação de metal de 10 pés por 2 0 pés não se expandirá em mais do que 5% quando exposto a uma coluna de água de 2 polegadas mantida sobre os painéis SCP presos na armação de metal por um período de 24 horas.

Tipicamente, cada componente do presente sistema satisfaz ASTM G-21 em que o sistema obtém aproximadamente 1 e satisfaz ASTM D 3273 em que o sistema obtém aproximadamente um 10. Além disso, tipicamente, o presente sistema suporta desenvolvimento de bactéria substancialmente zero quando limpo. Além disso, tipicamente, o presente sistema não é destruído pelos cupins.

Por ser leve e forte, essa combinação do sistema de piso presente de um diafragma horizontal de painel SCP de 0,75 polegadas de espessura em armação de metal permite uso eficiente de volume de construção para um determinado espaço usado de construção de modo a permitir maximização do volume de construção para o espaço usado de construção determinado. A natureza leve desse sistema evita a carga estática associada aos sistemas de prato/cimento. Menos carga estática permite construir estruturas de tamanho comparável em solo menos estável. Além disso, o sistema pode ser não-direcional, em que os painéis do sistema podem ser colocados em sua dimensão longitudinal paralela ou "perpendicular às vigas de metal da armação sem perder as características de sustentação de carga ou de resistência, em que a capacidade do sistema em sustentar cargas estáticas e dinâmicas sem falha é a mesma independente da orientação do painel SCP sobre a armação de metal. Além disso, uma vantagem potencial do presente sistema é que ele pode ter maior resistência compressiva. Isso é útil na construção onde as paredes da estrutura se apoiam sobre porções, por exemplo, o perímetro do diafragma de piso formado pelos painéis. Quando múltiplos andares são adicionados o peso desses andares pode exercer forças altamente compressivas sobre os painéis de piso inferiores. A presente invenção tem uma vantagem inesperada em desempenho em clima frio. Painéis cimentosos convencionais podem ser quebradiços em clima írio. Desse modo, instalar tais painéis em clima frio exigiria manejo cuidadoso pelos trabalhadores de construção durante a instalação. Contudo, no presente sistema os painéis SCP podem resistir preferivelmente ã instalação sobre elementos de piso de metal quando a temperatura ambiente é inferior a 0°C, ou ainda inferior a -7,5T sem rachar. Essa é uma vantagem muito significativa porque facilita a construção em climas rigorosos no inverno desse modo aumentando a produtividade do construtor. Os presentes painéis SCP podem resistir preferivelmente quando submetidos a tratamento bruto normal durante instalação nessas temperaturas frias. Por exemplo, nessas temperaturas frias colocar o painel SCP pode incluir a etapa de deixar cair o painel sobre os elementos de piso de metal, por exemplo, treliças, de tal modo que pelo menos uma extremidade do painel cai em queda livre em pelo menos dois pés, tipicamente pelo menos 3 pés, por exemplo, de 3 a 6 pés, sem rachar. Por exemplo, isso ocorre quando uma extremidade do painel é colocada sobre um ou mais elementos de piso de metal e então a outra extremidade oposta é deixada cair em queda livre sobre um ou mais elementos de piso de metal. EXEMPLO 1 Um experimento foi conduzido para teste de resistência ao fogo em forro estrutural comparativo no forno horizontal de pequena escala (SSHF). Cinco amostras, de 13 mm. O Painel de Cimento Estrutural (SCP) em uma composição da presente invenção, painel VIROC de 19 mm, painel NOVATECH de 13 mm, madeira compensada de 12 mm (tipo A-C) e chapa de segmentos orientados de 12 mm (OSB), foram testados como parte das montagens de 4 pés por 4 pés.

Cada conjunto foi construído de armação de metal, 358, deslizadores CR de espessura 20 e prumos ST espaçados em 24 polegadas no centro. O material de teste foi aplicado à superfície exposta de uma camada do SHEETROCK do USG. Laminado de parede de gesso de 16 mm FIRECODE Tipo SCX foi aplicado na superfície não-exposta para cada um dos cinco testes. O material de superfície exposta é aplicado perpendicular aos prumos com uma viga no vão médio da montagem. Pares térmicos foram colocados em ambas as cavidades sob o painel exposto e sob a superfície não-exposta para comparação de temperatura das montagens. As temperaturas do forno foram controladas conforme Curva de Tempo/Temperatura ASTM E119. Medições de temperatura foram feitas da categoria de acabamento e da superfície não-exposta pela duração do teste. Observações foram feitas em relação à condição estimada da superfície exposta durante o teste. Limites de temperatura Padrão ASTM E119 para as leituras do par térmico foram de 136 °C acima da temperatura ambiente para a média e 183°C acima da temperatura ambiente individualmente foram usados como limites de controle. A finalidade do teste foi a de prover uma comparação relativa do desempenho do material de produto no teste de fogo. O procedimento não proporciona uma classificação de resistência ao fogo para um sistema. A formulação dos painéis SCP usados no teste de forno horizontal de pequena escala (EXEMPLO 1 e EXEMPLO 3) é como a seguir na TABELA 2A: TABELA 2A OS resultados dos testes das cinco amostras podem ser encontrados na TABELA 3 . As leituras tanto da média {A) como individual {1} estão em minutos quando os limites de critérios de temperatura foram excedidos durante cada teste. A chapa SCP tinha uma composição de um painel da presente invenção. TABELA 3 - Sumario dos Dados para os EXEMPLOS 1-5 __________EXEMPLO 1 Construção de Amostra______________________ Tamanho: 122 cm por 124 cm Prumos: 358 ST, espessura 20 Espaçamento: 61 cm no centro Deslizadores: 358 CR, espessura 20; Cavidade: Espaço vazio Voltado para: (Lado do Fogo) Uma camada de 13 mm Painel de Cimento Estrutural USG (SCP) (Lado Não-exposto) Uma camada de 16 mm de painel SHEETROCK® FIRECODE® (Tipo X) A Tabela 4 relaciona as chapas empregadas nesse exemplo como materiais de teste. As chapas foram submetidas ao aquecimento como apresentado na Tabela 5. Observações a partir desse aquecimento são apresentadas na Tabela 6. TABELA 4 - Materiais de Teste do EXEMPLO 1 TABELA 5 - Informação de Temperatura do EXEMPLO 1 DURAÇÃO DO TESTE DE FOGO: 70 MIN. 0 SEG. TESTE TERMINADO - Nenhum DESPRENDIMENTO DE CHAPA TABELA 6 - Observações do EXEMPLO 1 EXEMPLO 2 Construção de Amostra Tamanho: 122 cm por 124 cm Prumos: 358 ST, espessura 20 Espaçamento: 61 cm no centro Deslizadores: 358 CR, espessura 20; Cavidade: Espaço vazio Superfície: (Lado do Fogo) Uma camada de Chapa VIROC de 0,75 polegadas. (Lado Não-exposto) Uma camada de 16 mm de painel SHEETROCK® FIRECODE® (Tipo X) A Tabela 7 relaciona as chapas empregadas nesse exemplo como materiais de teste. As chapas foram submetidas ao aquecimento como apresentado na Tabela 8 . Observações a partir desse aquecimento são apresentadas na Tabela 9. TABELA 7 - Materiais de Teste do EXEMPLO 2 TABELA 8 - Informação de Temperatura do EXEMPLO 2 DURAÇÃO DO TESTE DE FOGO: 60 MIN. 0 SEG. TESTE TERMINADO - Nenhuma chapa desprendeu TABELA 9 - EXEMPLO 2 Observações EXEMPLO 3 Construção da Amostra Tamanho: 122 cm por 124 cm Prumos: 358 ST, espessura 20 Espaçamento: 51 cm no centro Deslizadores: 358 CR, espessura 20; Cavidade: Espaço vazio Voltado para: (Lado do Fogo) Uma camada de Chapa Nova Tech de 1/2 polegada. (Lado Não-exposto) Uma camada de painel SHEETROCK® FIRECODE® de 16 mm (Tipo X) A Tabela 10 relaciona as chapas empregadas nesse exemplo como materiais de teste. As chapas foram submetidas a aquecimento como apresentado na Tabela 11. Observações a partir desse aquecimento são apresentadas na Tabela 12. TABELA 10 - EXEMPLO 3 Materiais de Teste TABELA 11 - EXEMPLO 3 Informação de Temperatura DURAÇÃO DO TESTE DE FOGO: 7 0 MIN. 0 SEG. ; TESTE TERMINADO - Deslanunaçào da Chapa, Nenhuma chapa Desprendeu TABELA 12 - EXEMPLO 3 Observações EXEMPLO 4 Construção da Amostra Tamanho: 122 cm por 124 cm Prumos: 358 ST, espessura 20; Espaçamento: 61 cm no centro Deslizadores: 358 CR, espessura 20; Cavidade: Espaço vazio___________________________________________________ Voltado para: (Lado do Fogo) Uma camada de Chapa de madeira compensada (A/C) de 12 mm (Lado Não-exposto) Painel de uma camada de SHEETROCK® FIRECODE® de 16 mm do Tipo X. A Tabela 13 relaciona as chapas empregadas nesse exemplo como materiais de teste. As chapas foram submetidas ao aquecimento como apresentado na Tabela 14. Observações a partir desse aquecimento são apresentadas na Tabela 15. TABELA 13 - EXEMPLO 4 Materiais de Teste TABELA 14 - EXEMPLO 4 Informação de Temperatura DURAÇÃO DO TESTE DE FOGO: 32 MIN. 0 SEG. TESTE TERMINADO - Desprendimento de Chapa TABELA 15 - EXEMPLO 4 Observações EXEMPLO 5 Construção da Amostra Tamanho: 122 cm por 124 cm Prumos: 358 ST, espessura 20; Espaçamento: 61 cm no centro Deslizadores: 358 CR, espessura 20; Cavidade: Espaço vazio Voltado para: (Lado do Fogo) Chapa de Segmentos Orientados (OSB) uma camada de 31/64 polegada (Lado Não-exposto) Painel SHEETROCK® FIRECODE® Uma camada de 16 mm (Tipo X). A Tabela 16 relaciona as chapas empregadas nesse exemplo como materiais de teste. As chapas foram submetidas ao aquecimento como apresentado na Tabela 17. Observações a partir desse aquecimento são apresentadas na Tabela 18. TABELA 16 - EXEMPLO 5 Materiais de Teste TABELA 17 - EXEMPLO 5 Informação de Temperatura DURAÇÃO DO TESTE DE FOGO: 32 MIN. 0 SEG. TESTE TERMINADO - Desprendimento de Chapa TABELA 18 - EXEMPLO 5 Observações EXEMPLO 6 Esse exemplo determina a resistência de diafragma horizontal de um único diafragma de piso construído como explicado abaixo usando um painel Protótipo SCP de 3/4 polegada de espessura de acordo com o método de viga única da ASTM E455-98 Teste de Carga Estática de Construção de Diafragma de Piso ou Teto com Armação para Edifícios.

MATERIAIS DO ESPÉCIME DE TESTE A. Materiais de Diafragma de Piso: Painel de Cimento Estrutural - SCP Protótipo de 0,75 polegadas da presente invenção reforçado com segmentos de fibra de vidro. Uma ranhura e lingüeta-"V" está localizada ao longo da dimensão de 8 pés das folhas de 4 pés por 8 pés . A formulação usada nos exemplos de parnel SCP desse teste de diafragma de piso é relacionada na TABELA ISA.

TABELA ISA

Prendedores - Parafusos BUGLE HEAD GRABBER SUPER DRIVE n°8 de 18 x 1-5/8 polegadas de comprimento espaçadas no centro de 6 polegadas ao longo do perímetro, e 12 polegadas no centro no campo dos painéis. Todos os prendedores foram colocados em um mínimo de % polegadas para dentro a partir das bordas do painel e M polegada para dentro a partir das emendas. Nos cantos do painel os prendedores foram colocados com recuo de 2 polegadas.

Adesivo - Adesivo de espuma de poliuretano ENERFOAM SF fabricado pela Flexible Products Company of Canada, Inc. foi aplicado a todas as juntas a topo, e juntas de lingüeta e ranhura, Um (1) friso de 3/8 polegadas foi aplicado à parte inferior da ranhura antes de consolidação no lugar. Uma folga de 3/8 polegadas foi deixada na junta de topo para permitir que um (1} friso de 3/8 polegadas de adesivo fosse aplicado na folga, antes de deslizar a junta em conjunto. B. Armação de Piso: A Figura 8 mostra armação de piso de metal montada, por exemplo, de aço. Isso inclui as seguintes partes: A. Vigas Transversais 150 - Vigas Ready™ de espessura 16 x 10 polegadas de profundidade x 10 polegadas de comprimento fabricadas pela Dietrich Industries. As vigas eram Dietrich TDWS W estampada de 10 pol. de largura x 10 pés de comprimento de ESPESSURA 16. R. Trilho de Borda Longitudinal 152 - espessura 16 x 10-3/16 polegadas de profundidade x 16 pés de comprimento, fabricada pela Dietrich Industries, com locais de fixação de viga pré-flexionada, espaçada em 24 polegadas no centro. O trilho era Dietrich TD16 W 9 1/4IN x L 16FT 28323858 16 GAUGE 3RD FI estampado. C. Cantoneiras de aço 154 de 0,125 polegadas de espessura x 2 polegadas x 2 polegadas (Figura 10} estão localizadas em cada uma das vigas de extremidade transversais 156 espaçadas começando no lado de apoio e cobrindo até 3 polegadas a partir do ângulo lateral de carga e fixadas nas vigas transversais de extremidade respectivas com parafusos n°10-de 1 polegada DRIVALL 6 polegadas no centro. D. Prendedores Parafusos DRIVALL de cabeça hexagonal n°10-de 16 x X pol. de comprimento para fixação de armação.

Parafusos de auto-perfuração de cabeça de pastilha n~10-de 16 x X pol. de comprimento para fixação na armação 6 polegadas no centro em torno da borda mais externa e em ambos os lados das juntas a topo.

CONSTRUÇÃO DE ESPÉCIME DE TESTE

Uma (1) amostra de teste foi construída em uma dimensão total de 10 pés-0 pol. x 20 pés-0 pol. A Figura 8 mostra uma vista em perspectiva da armação de metal. A Figura 9 mostra uma vista ampliada de uma porção da armação da Figura 8. A Figura 10 mostra uma vista ampliada de uma porção AA da armação da Figura 8. A Figura 11 mostra uma vista superior dos painéis SCP 120 (com dimensões de painel), mas fabricados para ter bordas de ranhura e lingüeta (não mostrados) similares àquelas da Figura-5A, presas na armação de metal.

As Figuras 12, 13, 14 e 15 mostram vistas ampliadas de porções respectivas BB, CC, DD e EE do piso da Figura 11. A. As vigas foram presas ao trilho de borda utilizando três (3) parafusos de cabeça hexagonal n°10-de 16 x % pol . de comprimento Drivall no lado das vigas através da aba pré-flexionada e um (1) parafuso de auto-perf uração de cabeça de pastilha n°10-de 16 x X pol. de comprimento através do topo do trilho de borda na viga, em cada extremidade. Cantoneiras de aço de 0,078 pol. de espessura x 1 X pol. x 4 pol. 151 as quais têm 5 polegadas de comprimento também foram presas na viga respectiva de 1 polegada no centro com parafusos DRIVALL· de 0,75 polegadas de comprimento e um parafuso DRIVALL de 0,7 5 polegadas de comprimento no trilho de borda. B. Elemento de bloqueio KATZ 158 de 1 % pol . x 2 5/8 pol. x 21 % pol. com uma aba de 2 pol. de comprimento x 1 3Á pol. em cada extremidade foi ficado na parte inferior das vigas através da linha central do piso. O elemento de bloqueio 158 foi preso utilizando (1) parafuso Drivall n°10-de 16 x 3Á pol. de comprimento através da extremidade de cada elemento de bloqueio Katz 158. Especificamente, o elemento de bloqueio Katz 158 está localizado entre as vigas transversais 50 por serem posicionados alternadamente em qualquer dos lados do ponto médio e fixados por um parafuso DRIVALL n°10-de 16 x 3A pol. de comprimento por aba. C. Elemento de bloqueio horizontal adicional foi acrescentado, em dois locais, ao trilho de borda 152 no lado de carga para reforçar o trilho de borda 152 para fins de carga pontual- Isto é, o elemento de bloqueio 157 de 24 pol. para sustentação de carga é provido ao longo do trilho de borda longitudinal entre um número de vigas transversais 150. O elemento de bloqueio de 20 pol. de comprimento 159 é fixado entre cada viga de extremidade transversal e a penúltima viga de extremidade transversal respectiva geralmente ao longo do eixo longitudinal da armação com quatro parafusos Drivall n°10-de 16 x % pol. de comprimento em cada extremidade. D. A armação foi faceada e então o painel SCP protótipo foi fixado na mesma como mostrado na Figura 11. O SCP protótipo foi fixado em 6 polegadas no centro em torno do perímetro interno a 2 polegadas a partir dos campos, e 12 polegadas no centro, no campo com parafusos Bugie de cabeça GRABBER SUPER DRIVE™ n°8-18 X 1-5/8 pol . de comprimento {parafusos alados de auto-perfuração 162) . Tomou-se cuidado para garantir que os prendedores fossem mantidos em nível ou ligeiramente abaixo da superfície do SCP protótipo e também não espanassem na armação de aço. Nas juntas a topo e locais de lingüeta e ranhura, um friso de 3/8 pol. de adesivo de espuma de poliuretano ENERFOAM SOFTWARE fabricado pela Flexible Products Company of Canada, Inc. foi aplicado na junta. E. Cantoneira de 1/8 pol. x 2 pol. x 2 pol. foi então fixada nas vigas de extremidade em nível com a parte inferior das vigas para minimizar amassamento das vigas nos apoios e para representar o elemento de chapa superior. Uma cantoneira adicional de 6 polegadas de comprimento foi fixada no lado__de apoio das vigas de extremidade em nível com o topo da viga também para minimizar amassamento. F. Assentada por um mínimo de 3 6 horas para permitir a cura do adesivo. G. A Figura 16 mostra a amostra de teste 80, feita da armação 160 da Figura 8 tendo o piso fixado 120 da Figura 9, sustentado por rolos de aparelho 7 0 em 2 pés no centro (o.c.) em torno do período da amostra 80 em um piso de concreto 98 (Figura 17). A Figura 17 mostra uma vista ampliada da porção FF da Figura 16. Um suporte de mancai 74, 84 foi colocado em ambas as extremidades da amostra de teste 80. Três (3) cilindros de carga 80 foram localizados em lados opostos da amostra de teste 80. A carga foi aplicada a partir dos cilindros através de vigas de aço, a seis {6) blocos de mancai de 18 polegadas para aplicar uniformemente a carga à amostra de teste de piso 80. Cinco (5) indicadores de disco foram colocados ao longo do lado de apoio da amostra de teste 80 para medir as deflexões. A Figura 17 mostra um meio de sujeição 92 provido com espaçadores 90. Uma folga 96 de aproximadamente 1/8 pol. , e um bloco de carga 94 de 18 pol. O meio de sujeição 92 é montado em cimento 98. Outro meio de sujeição 82 é provido na outra extremidade da amostra de teste 80. O meio de sujeição 92 é sustentado sobre rolos sólidos 72.

EQUIPAMENTO DE TESTE A. Três (3) bombas manuais hidráulicas ENERPAC Modelo P-39. B. Três (3) cilindros hidráulicos ENERPAC Modelo RC-1010. ___________C._ Cinco indicadores de disco: movimento de 2 pol. - incrementos de 0,001 pol. D. Três (3) medidores digitais Omega. E. Três (3) transdutores de pressão Omega. F. Três (3) vigas-I de 6 pés. G. Cinco (5) mancais rígidos presos por pino aparafusados no piso.

PROCEDIMENTO A. As cargas foram geradas utilizando três (3) cilindros hidráulicos de 1-1/2 pol. de diâmetro x 10 pol. de curso, um em cada ponto de carga. As forças aplicadas foram medidas com três (3) medidores digitais e transdutores de pressão. Um registro permanente das forças aplicadas foi feito nas folhas de dados anexas. B. As cargas foram geradas mediante aplicação de pressão hidráulica para criar força mecânica até que a carga exigida fosse indicada nos medidores digitais. C. A montagem de piso inteira foi carregada em incrementos de 700 libras. Cada carga foi mantida por 1 minuto antes de serem feitas as leituras de deflexão. Após a leitura de deflexão de 14.000 libras ter sido feita, a montagem foi então carregada em uma taxa de aproximadamente 2.800 libras por minuto, até que ocorreu uma falha. A Figura 19 mostra uma fotografia do painel SCP e piso de armação de metal montado no aparelho de teste da Figura 16 em carga presumida. A Figura 20 mostra uma fotografia do painel SCP e piso de armação de metal montado no aparelho de teste da Figura 16 na condição de falha.

RESULTADOS DE TESTE ____________A TABELA 19 mostra os resultados de um Teste de Diafragma de Piso de aplicação de cargas à montagem de piso inteira descrita acima. O piso tendo uma largura de 120 polegadas.

Utilizando um fator de segurança de 3.0 os seguintes valores foram obtidos.

Carga Final = 14.618,5 libras/10,0 pés = 1.461,8 PLF (libras por pé linear) Cisalhamento Presumido = fator de segurança 3.0/1461,8 - 487,2 PLF

Cisalhamento presumido é calculado mediante divisão da carga final por um fator de segurança de 3 . A Tabela 20 mostra a Deflexão Resultante ocorrendo devido à aplicação de cargas ao piso. A Figura 18 representa graficamente os dados da Tabela 20. A Figura 18 mostra carga experimental versus dados de deflexão a partir do teste de diafragma de piso utilizando painel de cimento estrutural de % pol, (painel SCP) empregando o aparelho de teste de diafragma de piso da Figura 16. A Tabela 21 mostra a deflexão de apoio médio a partir da aplicação de cargas em pontos de apoio ao piso de amostra de teste.

Com base nos dados obtidos a partir dessa única amostra de teste um cisalhamento presumido de 487.2 PLF (libras por pé linear) pode ser obtida a partir da amostra de diafragma de piso única descrita acima construída como a seguir: TABELA 19 - TESTE DE DIAFRAGMA DE PISO TABELA 20 - Temperatura e Umidade durante Construção: 71°F/32% Temperatura e Unidade durante o Teste: 73°F/35% Descrição da Amostra: SCP Protótipo de % pol. aderidas às vigas de aço de 10 pol. - espessura 16, utilizando adesivo de espuma de poliuretano ENERFOAM SF ______ TABELA 21 EXEMPLO 7 Esse exemplo determina o efeito da exposição à água na resistência de diafragma horizontal de uma montagem utilizando painel SCP de % polegada de espessura de acordo com o método de travessa única ASTM E455-98 Teste de Carga Estática de Construção de Diafragma de Piso ou Teto com Armação para Prédios.

Materiais de Espécime de Teste A, Materiais de Diafragma de Piso;

Painel SCP de M polegadas reforçado com segmentos de fibra de vidro. Ranhura e lingüeta-"V" estão localizadas ao longo da dimensão de 8 pés das folhas de 4 pés por 8 pés .

Prendedores empregados incluiram parafusos Bugie de cabeça GRABBER SUPER DRIVE n°8-de 18 x 1-5/8 pol. de comprimento, disponibilizados pela GRABBER Contruction Products, espaçados em 6 polegadas no centro ao longo do perímetro, e 12 polegadas no centro no campo dos painéis. Todos os prendedores foram colocados no mínimo a % pol . no sentido para dentro a partir das bordas do painel e A pol. a partir das emendas. Nos cantos de painel os prendedores -^wt-av^m recuados em 2 polegadas. Vide Figura 11 para locais de prendedor. B. Armação de Piso;

As juntas incluíam CSJ de espessura 16 x 8 pol. de profundidade x 20 pés de trilho de borda fabricadas pela Dietrich Industries.

CONSTRUÇÃO DE ESPÉCIME DE TESTE

Quatro (4) amostras de teste foram construídas para uma dimensão total de 10 pés-0 pol. x 2 0 pés-0 pol. como foi a amostra de teste descrita acima no Exemplo 6 , A Figura 8 mostra uma perspectiva da armação de metal.

Contudo, a armação foi faceada e então o painel SCP protótipo foi fixa do à mesma como mostrado na Figura 11. O SCP protótipo foi fixado em 6 polegadas no centro em torno do perímetro e recuados em 2 polegadas a partir dos cantos, 12 polegadas no centro no campo com parafusos Bugie de cabeça Grabber SuperDrive n°8-18 x 1-5/8" de comprimento (parafusos alados de auto-perfuração 162). Tomou-se cuidado para garantir que os prendedores fossem mantidos em nivel ou ligeiramente abaixo da superfície do SCP protótipo e também não espanasse na armação de aço. Ao contrário da amostra de teste do EXEMPLO 6, nas juntas a topo e locais de lingüeta e ranhura, um friso de 3/8 pol. de adesivo de espuma de poliuretano ENERFOAM SF fabricado pela Flexible Products Company of Canada, Inc. não foi aplicado na junta.

EQUIPAMENTO DE TESTE A. Quatro (4) bombas manuais hidráulicas ENERPAC Modelo P-39. B. Quatro (4) cilindros hidráulicos ENERPAC Modelo RC-1010. __________CL___Cinco (5) indicadores de disco de 2 pol. de movimento - incrementos de 0,001 D. Quatro (4) medidores digitais Omega E. Quatro (4) transdutores de pressão Omega F. Quatro (4) travessas-I de 6 pés G. Seis (6) apoios rígidos aparafusados no piso PROCEDIMENTO A. Dois dos conjuntos de teste foram testados em uma condição "como recebidos", ou a seco e duas amostras foram testadas após uma coluna de água de 1 pol. estar presente por um mínimo de 24 horas. B. As cargas foram geradas utilizando quatro (4) cilíndricos hidráulicos de 1-1/2 pol. de diâmetro, um em cada ponto de carga. As forças aplicadas foram medidas com quatro (4) medidores digitais calibrados e transdutores de pressão. Um registro permanente das forças aplicadas foi feito nas folhas de dados anexas. C. As cargas foram geradas mediante aplicação de pressão hidráulica para criar força mecânica até que a carga exigida foi indicada nos medidores digitais. D. A montagem de piso inteira foi carregada em incrementos de 700 libras. Cada carga foi mantida por 1 minuto antes das leituras de deflexão serem feitas. Após a leitura de deflexão de 14.000 libras ser feita, a montagem foi então carregada em uma taxa de aproximadamente 2.8 00 libras por minuto, até que ocorreu uma falha.

RESULTADOS DE TESTE

As TABELAS 22-38 e as FIGURAS, 24 e 25, mostram os resultados dos testes de diafragma de piso de aplicação de cargas à montagem de piso inteira descrita acima. O piso tinha uma largura de 120 polegadas . A Figura 24 mostra os dados do Teste a Seco 1 e do Teste a Seco 2. A Figura 25 mostra os dados a partir do Teste a Úmido 1 e do Teste a Úmido 2.

Utilizando um fator de segurança de 3.0, os seguintes valores foram obtidos.

Carga Final Média de amostras secas = 15.908,2 libras/10 pés - 1.590,8 PLF

Cisalhamento Presumido = fator de segurança 3.0/1461,8 = 487,2 PLF

Cisalhamento presumido das amostras secas -1.590,8 PLF/fator de segurança 3.0 = 530,2 PLF

Carga final média das amostras úmidas = 14.544,5 libras/10 pés = 1.454,4 PLF

Cisalhamento Presumido das amostras úmidas 1 .4 54,4 PLF/fator de segurança 3.0 - 484,8 PLF.

Esses resultados indicam aproximadamente 91% de retenção da resistência do diafragma após exposição contínua à água por um período de tempo de 24 horas. TABELA 22 - Teste de Diafragma de Piso; Largura de Piso 120 polegadas; Carga Presumida 420 P.L.F. (Teste a Seco 1) TABELA 23 - Teste de Diagrama de Piso (Teste a Seco 1) TABELA 24 - Teste de Diafragma de Piso (Teste a Seco 1) I---------1---------1--------Τ--------1-------------- TABELA 25 - Teste de Diafragma de Piso; Largura de Piso 120 polegadas; Carga Presumida 420 P.L.F. (Teste a Seco 1) TABELA 26 - Teste de Diagrama de Piso (Teste a Seco 2) TABELA 27 - Teste de Diafragma de Piso (Teste a Seco 2) TABELA 28 - Teste de Diafragma de Piso (Teste a Úmido 1);

Largura de Piso 120 polegadas; Carga Presumida 420 P.L.F. TABELA 29 - Teste de Comparação de Diafragma de Piso (Teste a Úmido 1) TABELA 30 - Teste de Diafragma de Piso (Teste a Úmido 1) TABELA 31 - Teste de Diafragma de Piso (Úmido) ; Largura de Piso; Carga Presumida 420 P.L.F. (Teste a Úmido 2) TABELA 32 - Teste de Diagrama de Piso (Teste a Úmido 2) TABELA 33 - Teste de Diafragma de Piso (Teste a Õmido 2) TABELA 34 - Resultados de Absorção de Água - Painel SCP de % polegadas de espessura TABELA 35 - Teor de Umidade de Painel SCP de 3Λ polegada e espessura TABELA 3 6 - Expansão de Chapa de Painel SCP de % polegada de espessura (dimensões em polegadas) EXEMPLO 8: Razão de Rigidez/Peso e Razão de Profundidade de Rigidez de Estrutura/Peso: Para um determinado vão (na faixa de 10 pés a 4 0 pés), carga dinâmica (na faixa de 20-100 psf) e critérios de deflexão (máximo de L/240 com carga total), uma estrutura de Piso de Armação de Aço/SCP atenderá às exigências estruturais tendo menos carga estática do que os sistemas tradicionais de deque de metal corrugado/concreto ou prancha pré-moldada. Como um exemplo, utilizando os seguintes critérios presumidos: " ------Vão--de---2-0-péo--em— - suportes--de pa -rede de sustentação contínuos Carga dinâmica de 80 libras por pé quadrado Uso do prédio: comercial leve/residencial para múltiplas famílias Critérios de deflexão - carga total L/240 Desenhos esquemáticos dos diferentes sistemas na comparação são incluídos nas Figuras 26, 27, 28 e 29. Esses são todos sistemas hipotéticos para os quais os cálculos de razão de rigidez/peso se basearam nas características físicas dos componentes desses sistemas. A Figura 26 mostra um sistema de piso estrutural SCP 400 empregando painel SCP 402 de 3A pol. de espessura como forro em uma viga de metal de 12 pol. de profundidade 410. O painel SCP 402 tem uma espessura "H2" de H pol. (1,9 cm). A viga de metal 410 tem uma espessura "H3" de 12 pol. (30,5 cm) para uma espessura "H3" de 12-3/4 pol. (32,4 cm) . A Figura 27 mostra um sistema de prancha pré-moldada incluindo um painel pré-fundido 420 tendo uma espessura "H4" de 15,2 cm. A Figura 28 mostra um sistema de viga de treliça/deque/laje 430 tendo uma cobertura de concreto com uma espessura "H6" de 7,6 cm sobre deque de metal corrugado de 1,4 cm, espessura 22 sobre uma viga de treliça K3 tendo uma profundidade l'H7" de 35,6 cm para uma espessura total "H5" de 44,6 cm. A Figura 29 mostra um sistema 440 incluindo um forro de madeira compensada 444 tendo uma espessura "H8" de 1,9 cm em uma viga de madeira tendo uma profundidade "H9" de 50,8 cm para uma profundidade total "H10" de 52,7 cm.

Uma comparação de cargas estáticas e profundidade de estrutura para os diferentes sistemas é mostrado abaixo na Tabela 37. Os cálculos de carga estática são fornecidos nas Tabelas 38-41. TABELA 37 - Comparação de Cargas Estáticas e Profundidade de Estrutura para Diferentes Sistemas TABELA 38 - Cálculos de Carga Estática para um Sistema SCP para Satisfazer Critérios Estruturais TABELA 39 - Cálculos de Carga Estática para Sistema de Prancha Pré-moldada para Satisfazer Critérios Estruturais TABELA 40 - Cálculos de Carga Estática para Sistema de Vigas de Treliça/Deque/Laje para Satisfazer Critérios Estruturais TABELA 41 - Cálculos de Carga Estática para Sistema de Madeira Compensada/Viga de Madeira Exigido para Satisfazer Critérios Estruturais Além disso, para um determinado vão (na faixa de 10 pés a 40 pés), carga dinâmica (na faixa de 20-100 ps£) e critérios de deflexão (L/240 máximo com carga total), a montagem de piso estrutural de Armação de Aço/SCP resultará em volume de construção mais utilizável por pé quadrado de espaço ocupado de construção do que o sistema tradicional de viga de treliça de metal/deque de metal corrugado/ concreto ou viga de madeira/madeira compensada. Adicionalmente, a montagem de piso estrutural de Armação de Aço/SCP é não-combustível; o sistema de viga de madeira/compensado não é.

Um exemplo hipotético mostra a vantagem da presente invenção em aumentar o volume de construção utilizável, dados os critérios presumidos usados no exemplo de razão de rigidez/piso, o sistema de piso SCP tem uma profundidade de 12 M pol. , o sistema de viga de treliça/deque corrugado/laje tem uma profundidade de 17 pol. e o sistema de viga de madeira tem uma profundidade de 20 % pol. Para uma construção com 50.000 pés quadrados de espaço de piso, a presente invenção resulta em um aumento potencial em volume de construção utilizável para o sistema SCP em comparação com os sistemas de viga de treliça de metal e deque ou vigas de madeira e madeira compensada como relacionado abaixo na Tabela 42. TABELA 42 - Aumento Potencial em Volume de Construção Utilizável Utilizando SCP Versus Viga de Treliça/Deque/Laje Superior ou Viga de Madeira/Madeira Compensada Embora uma modalidade especifica do sistema empregando um diafragma horizontal dos painéis de cimento estrutural reforçados com fibra em uma armação de metal tenha sido mostrada e descrita, será considerado por aqueles versados na técnica que alterações e modificações podem ser feitas na mesma sem se afastar da invenção em seus aspectos mais amplos, e conforme apresentado nas reivindicações a seguir.

Claims (29)

1. Sistema de piso não-combustível para construção, compreendendo: fixadores de metal; armação de metal; diafragma de cizalhamento horizontal sustentado em amação de metal, presa pelos fixadores à armação de metal, o diafragma de cizalhamento horizontal compreendendo painel reforçado leve dimensionalmente estável, de cimento; painel tendo uma densidade de 1041 a 1441 kg/m3 e capaz de resistir a cargas de cisalhamento quando fixado à armação de metal, compreendendo ainda fase contínua resultante da polimerização de mistura aquosa que compreende, em uma base seca, de 49% a 68% em peso de uma mistura de pó reativos, de 23% a 36,1% em peso de partículas de enchimento leve uniformemente distribuídas, e de 5% a 20% em peso de fibras de vidro alcalino-resistentes, uniformemente distribuídas, e superplastificante opcional, a fase contínua sendo uniformemente reforçada com fibras de vidro e contendo partículas de enchimento leve uniformemente distribuídas, as partículas de enchimento compreendendo microesferas de cerâmica e, opcionalmente, pelo menos um membro seleccionado a partir do grupo que consiste em microesferas de vidro, cenosferas de cinzas volantes ou perlite, cada um em uma base seca, as partículas de enchimento de peso leve possuindo uma gravidade específica de partícula de 0,02 a 1,00 e tamanho médio de partícula de 10 a 500 microns, caracterizado por a mistura de pós reativos compreender, em base seca, de 45% a 75% em peso de hemi-hidrato alfa de sulfato de cálcio; de 20% a 40% em peso de Cimento Portland; de 0,2% a 3,5% em peso de cal, e de 5% a 25% em peso de uma pozolana activa compreendendo süica ativa, tendo uma capacidade do diafragma de cisalhamento horizontel de 221 a 737 Nm, e o painel de cimento tendo uma espessura de 12,7 a 38,1 mm.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as fibras de vidro terem diâmetro de 10 a 15 microns e comprimentos de 25,4 a 50,8 mm, e compreendendo, sobre uma base seca, 12,2% a 12,3% em peso de Cimento Portland; 24,4% a 24,7% em peso de hemi-hidrato alfa de sulfato de cálcio; 5.1% em peso de sílica ativa; 0,4% em peso de cal; 26,4% a 27,4% em peso de microesferas cerâmicas; 1,9% em peso de superplastificantes; 21,9% a 24,2% em peso de água; 4,4% a 7,2% em peso de fibras de vidro resistentes a álcalis, compreendendo ainda camada de reboco tipo X, resistente ao fogo, ligada a um lado da moldura, oposto ao referido diafragma horizontal de cisalhamento, para formar um segundo diafragma horizontal de cisalhamento.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as microesferas de cerâmica serem seleccionadas a partir do grupo que tem pelo menos uma das propriedades de possuir tamanho médio de partícula de 50 a 250 microns e uma gama de tamanho de partícula de 10 a 500 microns.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a mistura aquosa do painel ser formada a partir de uma base seca que consiste de: 58% a 68% em peso dos referidos pós reativos; 6% a 17% em peso das referidas fibras de vidro resistente a álcalis, e 23% a 34% em peso das referidas partículas de enchimento leve, e, opcionalmente, dito superplastificantes, e onde as referidas partículas de enchimento leve consistem em microsferas de cerâmica e até 1,0% em peso de partículas de enchimento seleccionado a partir do grupo que consiste em microesferas de vidro, cenosferas de cinzas volantes ou perlite, em que os pós reativos, em base seca, consistem de: 65% a 75% em peso de hemi-hidratado alfa de sulfato de cálcio; 20% a 25% em peso de Cimento Portland; 0,75% a 1,25% em peso de cal, e 10% a 15% em peso de sílica ativa de pozolana ativa.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a mistura aquosa, em uma base seca, conter 7% a 12% em peso das fibras de vidro alcalino-resistentes, e o diafragma de corte horizontal é suportada na armação de metal laminada a frio que compreende vigas de metal.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o enchimento compreender as microesferas cerâmicas e opcionalmente pelo menos um membro seleccionado a partir do grupo que consiste em microesferas de vidro uniformemente distribuídos e cenosferas cinzas volantes com um diâmetro médio de 10 a 350 microns e, em que as fibras de vidro são monofilamentos tendo um diâmetro de 5 a 25 microns e um comprimento de 6,3 a 76 mm.

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o a mistura aquosa, em base seca, compreender: 54% a 58% em peso dos referidos pós reativos; 5% a 15% em peso das referidas fibras de vidro; 33,8% a 36,1% em peso das referidas partículas de enchimento leve que consiste de microesferas de cerâmica, e até 1,0% em peso de microesferas de vidro, as micro-esferas de cerâmica com uma densidade de partícula de 0,50 a 0,80 g/ml, e superplastificante opcional.

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o painel ter um núcleo que compreende a fase contínua resultante da cura da mistura aquosa, e compreendendo ainda, pelo menos, uma camada exterior, cada uma das referidas camada externa que compreende uma segunda fase contínua resultante da cura de uma segunda mistura aquosa que compreende, em base seca, 49% a 68% em peso de uma segunda mistura de pós reativos; 23% a 36,1% em peso de partículas de enchimento leve, distribuídas uniformemente, que compreendem microesferas cerâmicas uniformemente distribuídas, e 5% a 20% em peso de fibras de vidro uniformemente distribuída alcalino-resistentes, e superplastificante opcional, a segunda mistura de pós reativos que compreendem, em uma base seca; 45% a 75% em peso de hemi-hidratado alfa de sulfato de cálcio; 20% a 40% em peso Cimento Portland; 0,2% a 3,5% em peso de cal, e 5% a 25% em peso de uma pozolana activa compreendendo sílica ativa, a segunda fase contínua sendo uniformemente reforçado com fibras de vidro alcalino-resistentes, e partículas de enchimento leve compreendendo microesferas de cerâmica que têm uma gravidade específica de partícula de 0,02 a 1,00 e um tamanho médio de partícula de 10 a 500 microns, e pelo menos uma camada exterior tendo reduzida densidade de fase em relação ao núcleo.

9. Sistema, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por a camada externa da segunda mistura aquosa formada, cada uma em uma base seca, compreender: 58% a 68% em peso da referida segunda mistura de pós reativos; 6% a 17% em peso das referidas fibras de vidro; e 23% a 34% em peso das referidas partículas de carga leve, compreendendo microesferas ceramicas de até 1,0% em peso de microesferas de vidro com diâmetro médio de 10 a 350 microns, e superplastificante opcional.

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a estrutura de aço ser de calibre 16.

11. Sistema, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por as camadas exteriores terem espessura de 0,8 a 3,2 mm.

12. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o painel de cimento ter espessura de 19 mm, quando testado de acordo com a norma ASTM 661-88 e APA S-l, sobre um vão de 406,4 mm em centros, tendo capacidade de carga máxima superior a 1810 kg, com carga estática, e capacidade de carga máxima superior a 182 kg sob carga de impacto, e desvio menor que 1,98 mm, tanto sob carga estática como de impacto com 90,9 kg de carga.

13. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a resistência à flexão de painel tendo densidade em seco de 1.041 kg/m3 e 1.522 kg/m3, após embebido em água durante 48 horas, conforme norma ASTM C 1185, é de pelo menos 7 Mpa, medido pelo ensaio da norma ASTM C 947-03.

14. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a resistência à flexão de painel tendo densidade em seco de 1.041 kg/m3 e 1.441 kg/m3, após imersão em água durante 48 horas é pelo menos 11,4 Mpa, medido pelo teste ASTM 947-03 C.

15. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a mistura de pós reativos é composto, em uma base seca, por: 65% a 75% em peso de sulfato de cálcio hemi-hidratado; 20% a 25% em peso de Cimento Portland; 0,75% a 1,25% em peso de cal, e 10% a 15% em peso de sílica ativa de uma pozolana ativa.

16. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os painéis terem 19 mm de espessura, e a capacidade de sustentação de carga do diafragma de cizalhamento horizontal do sistema não será diminuída em mais de 25% quando exposto a água em um teste em que uma coluna de água de 5 cm é mantida sobre os referidos painéis presos em uma armação metálica de 3,05m por 6,10 m, por um período de 24 horas.

17. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os painéis terem 19 mm de espessura, e o sistema não absorver mais de 33,52 Pa de água quando exposto à água em teste em que uma coluna de água de 5 cm é mantida sobre os referidos painéis presos em uma armação metálica de 3,05m por 6,10 m, por um período de 24 horas.

18. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os painéis terem 19 mm de espessura, e um diafragma de 3,05 m de largura por 6,10 m de comprimento dos referidos painéis presos a uma armação de metal de 3,05 m por 6,10 m, não expandirá mais que 5%, quando exposto uma coluna de água de 5 cm mantida sobre os referidos painéis presos na referida armação de metal por um período de 24 horas.

19. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por cada componente satisfazer a norma ASTM 21, na qual o sistema atinge aproximadamente um 1, satisfazendo ainda a norma ASTM D-3273, na qual o sistema atinge aproximadamente um 10.

20. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o painel compreender: uma camada de núcleo que compreende a fase contínua, a fase contínua que compreende 5% a 17% em peso de fibras de vidro, em base seca, e pelo menos uma camada exterior de, respectivamente, uma segunda fase contínua resultante da cura de uma segunda mistura aquosa que compreende, em base seca, 49% a 68% em peso segunda mistura de pó reativo; 23% a 36,1% em peso de enchimento leve compreendendo microesferas cerâmicas, e 7% a 20% em peso de fibras de vidro resistentes a alcalinos, e superplasticizer opcional; a segunda mistura de pós reativos consistindo, em uma base seca, de: 45% a 75% em peso de hemi-hidrato alfa de sulfato de cálcio; 20% a 40% em peso de Cimento Portland; 0,2% a 3,5% em peso de cal, e 5% a 25% em peso de süica ativa, a segunda fase contínua sendo reforçada com fibras de vidro e contendo partículas de enchimento leve, que têm gravidade de partícula específica de 0,02 a 1,00 e um tamanho médio de partícula de 10 a 500 microns em cada lado oposto da camada interna, em que a pelo menos uma camada exterior tem uma percentagem mais elevada de fibras de vidro do que a camada interior.

21. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o sistema é não-direccional, e os painéis do sistema podem ser colocados com sua maior dimensão paralela ou perpendicularmente às vigas metálicas da estrutura, sem perda de resistência ou de carga características, em que a capacidade do sistema para suportar cargas estáticas e dinâmicas sem falha é a mesma, independente da orientação do painel sobre a armação de metal.

22. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o sistema ter uma capacidade de cizalhamento horizontal, presumida, do diafragma de 5937,6 N/m a 11675,1 N/m.

23. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o diafragma de cizalhamento horizontal é sustentado sobre armação de leve de metal laminada a frio, compreendendo vigas metálicas.

24. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a armação de leve de metal laminada a frio, compreender uma folha de metal corrugada.

25. Método de fazer o sistema de piso não-combustível, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender a colocação do painel sobre as vigas metálicas da estrutura de metal e a fixação dos painéis por parafusos de aperto de metal nas vigas de metal.

26. Método, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado por compreender anexar uma camada de reboco tipo X resistente ao fogo na armação de metal do lado oposto ao referido diafragma horizontal cisalhamento para formar um segundo diafragma de cizalhamento horizontal.

27. Método, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado por compreender a colocação do painel sobre as vigas de metal quando a temperatura ambiente é inferior a -7,5 °C.

28. Método, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado por a etapa de colocação compreender a colocação do painel apoiado sobre as vigas de metal quando a temperatura ambiente é inferior a 0 °C, baixando o painel sobre os elementos de armação de metal, de tal modo que pelo menos uma extremidade do painel desce pelo menos 61 cm.

29. Método, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado por a etapa de colocação compreender a colocação do painel apoiado sobre as vigas de metal quando a temperatura ambiente é inferior a 0 °C, baixando o painel sobre os elementos de armação de metal, de tal modo que pelo menos uma extremidade do painel desce de 61 cm a 91,4 cm.