BRPI0607377A2

BRPI0607377A2 - composiÇço de cimento de baixo peso, leito de estrada, artigo de construÇço painel compàsito, estrutura de concreto isolada, mÉtodo de fabricar um artigo de composiÇço de cimento de baixo peso, artigo de concreto de baixo peso e unidade estrutural de baixo peso

Info

Publication number: BRPI0607377A2
Application number: BRPI0607377-8A
Authority: BR
Inventors: Michael T Williams; David A Cowan; John K Madish; Kolapo Adewale; Roger Moore; Jay Bowman; Tricia Guevara
Original assignee: Nova Chem Inc
Priority date: 2005-02-25
Filing date: 2006-02-24
Publication date: 2010-03-23
Also published as: CA2598172A1; ES2574012T3; US7666258B2; MX2007009959A; WO2006091882A2; US20080057290A1; US7964272B2; EP1851396A2; US20060201090A1; US20110214391A1; WO2006091882A8; AU2006216460A1; EP1851396B1; WO2006091882A3; EP1851396A4; CA2598172C

Abstract

COMiPOSIÇçO DE CIMENTO DE BAIXO PESO, LEITO DE ESTRADA, ARTIGO DE CONSTRUÇçO PAINEL COMIPàSITO, ESTRUTURA DE CONCRETO ISOLADA, MÉTODO DE FABRICAR UM ARTIGO DE COMPOSIÇçO DE CIMENTO DE BAIXO PESO, ARTIGO DE CONCRETO DE BAIXO PESO E UNIDADE ESTRUTURAL DE BAIXO PESO. É descrita uma composição de cimento de baixo peso contendo de 22 a 90 por cento em volume de uma composição de cimento e de 10 a 78 por cento em volume de partículas com um diâmetro de partícula médio de 0,2 mm a 8 mm, uma densidade aparente de 0,03 g/cmü a 0,64 g/cmü, uma razão de aspecto de 1 para 3, onde, depois de a composição de cimento de baixo peso ser fixada, ela tem uma resistência compressiva de pelo menos 1.700 psi (81,4 kPa), testada de acordo com ASTM C39. A composição de cimento pode ser usada para fabricar unidades de maçonaria de concreto, painéis de construção, leitos de rodovias e outros artigos, e pode ser incluída como uma camada em painéis de parede e painéis de pavimentação, e pode ser usada em fôrmas de concreto isoladas. Aspectos da composição de cimento de baixo peso podem ser usados para fabricar unidades estruturais de baixo peso.

Description

"COMPOSIÇÃO DE CIMENTO DE BAIXO PESO, LEITO DE ESTRADA,ARTIGO DE CONSTRUÇÃO PAINEL COMPOSITO, ESTRUTURA DECONCRETO ISOLADA, MÉTODO DE FABRICAR UM ARTIGO DECOMPOSIÇÃO DE CIMENTO DE BAIXO PESO, ARTIGO DECONCRETO DE BAIXO PESO E UNIDADE ESTRUTURAL DE BAIXOPESO"

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

1. Campo da Invenção

A presente invenção diz respeito a composições, materiais,métodos de seu uso e métodos de sua fabricação inéditos que são no geral,usados como agentes na construção e construções civis. Maisespecificamente, os compósitos da presente invenção podem ser usados emaplicações de construção e edificação que se beneficiam de um materialrelativamente leve, extensível, moldável, escoável que tem alta resistência egeralmente melhores propriedades de isolamento.

2. Descrição da Tecnologia Anterior

No campo de preparação e uso de materiais de cimento debaixo peso, tais como o assim chamado concreto de baixo peso, os materiaisque eram disponíveis para os construtores no geral exigiam a adição de váriosconstituintes para se conseguir uma massa de concreto de baixo peso, porémresistente, que tem uma alta homogeneidade de constituintes e que éuniformemente ligada em toda a massa.

As Patentes U.S. 3.214.393, 3.257.338 e 3.272.765 revelammisturas de concreto que contêm cimento, um agregado primário, polímero deestireno expandido particulado e um agente de homogeneização e/ousuperfície ativa.

A Patente U.S. 3.021.291 revela um método de fabricarconcreto celular pela incorporação na mistura de concreto, antes dolançamento da mistura, de um material polimérico que se expande pela açãodo calor durante a cura. A forma e tamanho das partículas poliméricas não sãocríticas.

A Patente U.S. 5.580.378 revela um produto de cimento debaixo peso constituído de uma mistura de cimento aquosa que pode incluircinza volante, cimento Portland, areia, calcário e, como um componente deredução de peso, partículas de poliestireno micronizadas com tamanhos departículas na faixa de 50 a 2.000 um e uma densidade de cerca de 1 lb/ft3(16,02 kg/m3). A mistura pode ser lançada nos produtos moldados tais comoparedes da fundação, telhas do telhado, tijolos e similares. O produto podetambém ser usado como uma argamassa de pedreiro, uma argamassa, umgesso ou uma textura.

JP 9 071 449 revela um concreto de baixo peso que incluicimento Portland e um agregado de baixo peso tais como poliestirenoexpandido, perlita ou vermiculita como uma parte ou todas as partes doagregado. O poliestireno expandido tem um diâmetro de grão de 0,1-10 mm eum peso específico de 0,01-0,08.

As Patentes U.S. 5.580.378, 5.622.556 e 5.725.652 revelamprodutos de cimento de baixo peso constituídos de uma mistura de cimentoaquosa que inclui cimento e cascalho expandido, argila, ardósia, cinza volantee/ou calcário, e um componente de redução de peso, que são partículas depoliestireno micronizadas com tamanhos de partículas na faixa de 50 a 2.000um, e caracterizados por ter teores de água na faixa de cerca de 0,5% a 50%v/v.

A Patente U.S. 4.265.964 revela composições de baixo pesopara unidades estruturais tais como painéis de material acartonado e similares,que contêm grânulos termoplásticos expansíveis de baixa densidade; ummaterial base de cimento, tal como gesso; um agente tensoativo; uma aditivoque age como um agente de espumação para incorporar uma quantidadeapropriada de ar na mistura; a componente de formação de filme; e um amido.Os grânulos termoplásticos expansíveis são expandidos ao máximo possível.

WO 98 02 397 revela telhas de telhado de concreto de baixopeso feitas moldando uma composição ligante hidráulica contendo espumasde resinas sintéticas como o agregado e tendo um peso específico de cerca de1,6 a 2.

WO 00/61519 revela um concreto de baixo peso que incluiuma blenda de cerca de 40 % a 99 % de material polimérico orgânico e de 1% a cerca de 60 % de uma agente de aprisionamento de ar. A blenda é usadapara preparar concreto de baixo peso que usa agregado de poliestireno. Ablenda tem que dispersar o agregado de poliestireno e melhorar a ligaçãoentre o agregado de poliestireno e o ligante de cimento em volta.

WO 01/66485 revela uma mistura de cimento de baixo pesocontendo em volume: 5 a 80 % de cimento, 10 a 65 % de partículas depoliestireno expandido, 10 a 90 % de partículas minerais expandidas e águasuficiente para fazer uma pasta com uma distribuição de poliestirenoexpandido substancialmente uniforme depois da devida mistura.

A Patente U.S. 6.851.235 revela um bloco de construção queinclui um mistura de água, cimento e contas expandidas de poliestirenoexpandido (EPS) que tem um diâmetro de 3,18 mm (118 polegadas) a 9,53mm (318 polegadas) nas proporções de 68 para 95 litros (18 para 25 galões)água; de 150 a 190 kg (325 a 425 lb) de cimento; e de 850 a 1.400 litros (30 a50 pés cúbicos) de contas Prepuff.

No geral, a tecnologia anterior reconhece a utilidade de usarpolímeros expandidos, de alguma forma, em composições de concretõ"parareduzir o peso geral das composições. Os polímeros expandidos sãobasicamente adicionados para ocupar o espaço e criar vazios no concreto, e aquantidade de "espaço de ar" no polímero expandido é tipicamentemaximizada para se atingir este objetivo. No geral, a tecnologia anteriorconsidera que partículas de polímero expandido reduzirão a resistência e/ouintegridade estrutural de composições de concreto de baixo peso.Adicionalmente, artigos de concreto feitos de composições de concreto debaixo peso da tecnologia anterior têm na melhor das hipóteses propriedadesfísicas inconsistentes, tais como módulo de Young, condutividade térmica eresistência compressiva, e tipicamente demonstram propriedades físicasaquém das desejáveis

Paredes de concreto na construção de edifícios são quasesempre produzidas primeiramente levantando duas paredes de fôrma paralelase lançando concreto no espaço entre as fôrmas. Depois que o concretoendurece, o construtor então remove as fôrmas, deixando a parede de concretocurada.

Esta técnica da tecnologia anterior apresenta inconvenientes. Aformação das paredes de concreto é ineficiente em virtude do tempo exigidopara montar as fôrmas, esperar até o concreto curar e remover as fôrmas. Estatécnica da tecnologia anterior, portanto, é um processo caro e de alta mão-de-obra.

Dessa maneira, têm sido desenvolvidas técnicas para formarparedes de concreto modulares, que usam um material isolante de espuma. Asparedes de fôrma modular são montadas paralelas uma à outra e componentesde conexão mantêm as duas paredes da fôrma no lugar, uma em relação àoutra, enquanto concreto é lançado entre elas. As paredes da fôrma,entretanto, permanecem no lugar depois que o concreto cura. Ou seja, asparedes da fôrma, que são construídas de material isolante de espuma, sãouma parte permanente do edifício depois que o concreto cura. As paredes deconcreto feitas usando esta técnica podem ser empilhadas umas sobres asoutras em muitos andares de altura para formar todas as paredes de umedifício. Além da eficiência obtida retendo-se as paredes da fôrma como parteda estrutura permanente, os materiais das paredes da fôrma geralmenteproporcionam isolamentos adequados para o edifício.Embora a tecnologia anterior inclua muitas variaçõespropostas para conseguir melhorias com esta técnica, ainda existeminconvenientes para cada projeto. Os componentes de conexão usados natecnologia anterior para manter as paredes são construídos de (1) espuma deplástico, (2) plástico de alta densidade, ou (3) uma ponte metálica, que é umsuporte não estrutural, isto é, uma vez que o concreto cura, os componentes deconexão ficam sem função. Ainda assim, esses elementos proporcionamfunções de isolamento térmico e acústico e têm sido há muito aceitos pelaengenharia civil.

Assim, a tecnologia de fôrma de concreto isolada atual exige ouso de pequenos blocos de espuma moldados, normalmente de 12 a 24polegadas (101,6 milímetros) (609,6 milímetros) (308,4 a 609,6 milímetros)de altura, com a comprimento padrão de quatro pés (1,22 metros). A grandequantidade de juntas horizontais e verticais que exigem fixação paraposicionar corretamente os blocos durante um lançamento de concretorestringe seu uso a menores comprimentos de parede e alturas de paredeinferiores. Penetrações de parede, tais como janelas e portas, exigemformação altamente especializada e de engenharia para suportar as pressõesexercidas nela durante a colocação do concreto. O pessoal de acabamento deargamassa tem dificuldade de pendurar parede de gesso em tais sistemas porcausa do problema de localização das tiras de forração moldadas. As tiras deforração de metal ou plástico nos projetos atuais são de natureza não contínuae são normalmente embutidas com faces de espuma. As presentescaracterísticas em sistemas de formação de blocos atuais exibe mão-de-obraespecializada, grandes tempos de assentamento, engenharia de bloqueamentoe escora e especializações de acabamento não tradicionais. Isto resulta emuma parede mais cara, ou seja, não adequada para aplicações de construção deparedes maiores. A força-tarefa altamente especializada que é necessária paracolocar, bloquear, escorar e aplicar acabamentos em um sistema de blocosrestringe seriamente o uso de tais sistemas, comparado com técnicas deconstrução de concreto tradicionais.

Uma abordagem para solucionar o problema de paredes retas everdadeiras em leiautes maiores tem sido projetar blocos maiores. Atecnologia de fabricação existente atual tem limitado este aumento em 24polegadas (101,6 milímetros) (609,6 milímetros) de altura e oito pés (2,44metros) de comprimento. Outros sistemas criam, corte de arame quenteoposto a painéis de plástico expandido ligados mecanicamente uns nos outrosem uma operação secundária utilizando conectores de metal ou plástico. Essespainéis têm normalmente 48 polegadas (1.219,2 milímetros) de largura e 8pés (2,44 metros) de altura, e não contêm tiras de forração contínuas.

Entretanto, nenhuma das abordagens supradescritas abordaadequadamente os problemas de formar estouro a maiores alturas de paredepor causa da pressão exercida pelo concreto lançado, rapidez e facilidade deconstrução com uma força-tarefa não especializada, e facilidade deacabamento das paredes com pontos de anexação facilmente determinados.

Portanto, existe uma necessidade na tecnologia decomposições de concreto de baixo peso que proporcionam artigos de concretode baixo peso com propriedades físicas previsíveis e desejáveis, bem comopainéis de construção pré-formados compósitos e fôrmas de concreto isoladascom elementos de bloqueio e cintamento internos que superem os problemassupradescritos.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção fornece uma composição de cimento debaixo peso contendo de 22 a 90 por cento emvolume de uma composição decimento e de 10 a 78 por cento em volume de partículas com um diâmetro departícula médio de 0,2 mm a 8 mm, uma densidade aparente de 0,03 g/cm3 a0,64 g/cm3, uma razão de aspecto de 1 para 3, em que, depois que acomposição de cimento de baixo peso é fixada, ela tem uma resistênciacompressiva de pelo menos 1.700 psi (81,4 kPa) testada de acordo comASTM C39.

A presente invenção também fornece a composição de cimentode baixo peso supradescrita posta na fôrma de unidades de maçonaria deconcreto (CMUs), artigos de construção, artigos de construção pré-vazados/protendidos, painéis de construção ou leitos de rodovias.

A presente invenção fornece adicionalmente um método defabricar um artigo de concreto de baixo peso otimizado que inclui:identificar as propriedades de densidade e resistência desejadasde uma composição de concreto de baixo peso fixada;

determinar o tipo, tamanho e densidade das contas de polímeroa ser usadas na composição de concreto de baixo peso;

determinar o tamanho e densidade o polímero contas a serexpandidas;

opcionalmente expandir as contas de polímero para formarcontas de polímero expandidas;

dispersar as contas de polímero em uma mistura de cimentopara formar a composição de concreto de baixo peso; e

deixar que a composição de concreto de baixo peso fixe emuma fôrma.

A presente invenção fornece adicionalmente um painel deconstrução compósito que inclui:

um corpo central, de forma substancialmente paralelepipédica,que compreende uma matriz de polímero expandido, tendo faces opostas, umasuperfície superior e uma superfície inferior oposta;

pelo menos um caibro estrutural embutido que se estendelongitudinalmente através do corpo central entre as ditas faces opostas, tendouma primeira extremidade embutida na matriz de polímero expandido, umasegunda extremidade que se estende para fora da superfície inferior do corpocentral, e um ou mais furos de expansão localizados no caibro embutido entrea primeira extremidade do caibro embutido e a superfície inferior do corpocentral, em que o corpo central compreende a matriz de polímero que seexpande através dos furos de expansão; e

a camada de concreto contendo a composição de cimento debaixo peso supradescrita que cobre pelo menos uma porção da superfíciesuperior e/ou superfície inferior.

A presente invenção também fornece um painel depavimentação compósito que inclui:

um corpo central, de forma substancialmente paralelepipédica,contendo uma matriz de polímero expandido, tendo faces opostas, umasuperfície superior e uma superfície inferior oposta; e

dois ou mais barrotes de sustentação dos pisos embutidos quese estendem longitudinalmente através do corpo central entre as ditas facesopostas, tendo uma primeira extremidade embutida na matriz de polímeroexpandido que tem um primeiro elemento transversal que se estende daprimeira extremidade no geral fazendo contato ou estendendo-se acima dasuperfície superior, uma segunda extremidade que se estende para fora dasuperfície inferior do corpo central que tem um segundo elemento transversalque se estende da segunda extremidade, e um ou mais furos de expansãolocalizados nos barrotes embutidos entre a primeira extremidade dos barrotesembutidos e a superfície inferior do corpo central;

em que o corpo central inclui um matriz de polímero que seexpande através dos furos de expansão;

em que Os barrotes embutidos incluem um ou mais furos deutilidade localizados nos barrotes embutidos entre a superfície inferior docorpo central e a segunda extremidade dos barrotes embutidos e o espaçodefinido pela superfície inferior do corpo central e as segundas extremidadesdos barrotes embutidos é adaptado para acomodar linhas de utilidades;em que a camada de concreto contendo a composição decimento de baixo peso supradescrita cobre pelo menos uma porção dasuperfície superior e/ou superfície inferior; e

em que o painel de pavimentação compósito é posicionado nogeral perpendicular a uma parede estrutural e/ou fundação.

A presente invenção fornece adicionalmente uma estrutura deconcreto isolada que inclui:

um primeiro corpo, de forma substancialmenteparalelepipédica, contendo uma matriz de polímero expandido, tendo facesopostas, uma primeira superfície e uma segunda superfície oposta;

um segundo corpo, de forma substancialmenteparalelepipédica, contendo uma matriz de polímero expandido, tendo facesopostas, uma primeira superfície, uma segunda superfície oposta; e

um ou mais caibros embutidos de reforço que se estendemlongitudinalmente através do primeiro corpo e do segundo corpo entre asprimeiras superfícies de cada corpo, tendo uma primeira extremidadeembutida na matriz de polímero expandido do primeiro corpo, e uma segundaextremidade embutida na matriz de polímero expandido do segundo corpo,um ou mais furos de expansão localizados na porção dos caibros embutidosembutida no primeiro corpo e no segundo corpo;

em que, o primeiro corpo e o segundo corpo incluem umamatriz de polímero que se expande através dos furos de expansão; e

o espaço definido entre as primeiras superfícies do primeirocorpo e do segundo corpo é capaz de aceitar concreto lançado nele; e

em que a camada de concreto contendo a composição decimento de baixo peso supradescrita preenche pelo menos uma porção de umespaço entre a primeira superfície do primeiro corpo e a primeira superfíciedo segundo corpo.

A presente invenção fornece adicionalmente a unidadeestrutural de baixo peso que inclui:

um núcleo, tendo uma primeira face principal e uma segundaface principal, o núcleo contendo uma composição de cimento de baixo pesofixada sólida que inclui 22 a 90 por cento em volume de uma composição decimento e de 10 a 78 por cento em volume de partículas com um diâmetro departícula médio de 0,2 mm a 8 mm, uma densidade aparente de 0,03 g/cm3 a 0,64 g/cm3, uma razão de aspecto de 1 para 3;

uma primeira face de cobertura aplicada sobre pelo menos umaporção da primeira face principal; e

uma segunda face de cobertura aplicada sobre pelo menos umaporção do segunda face principal.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A figura 1 mostra uma vista plana de topo de uma fôrma deconcreto isolada pré-formada de acordo com a invenção;

A figura 2 mostra uma vista plana de topo de uma fôrma deconcreto isolada pré-formada de acordo com a invenção;

A figura 3 mostra uma vista seccional transversal de umafôrma de concreto isolada pré-formada de acordo com a invenção;

A figura 4 mostra uma vista em perspectiva parcial de umcaibro usado na invenção;

A figura 5 mostra uma vista em perspectiva de uma fôrma deconcreto isolada pré-formada de acordo com a invenção;

A figura 6 mostra uma vista em- perspectiva da porção deconcreto e barrote de uma fôrma de concreto isolada de acordo com ainvenção;

A figura 7 mostra uma vista em perspectiva do porção deconcreto e barrote de uma fôrma de concreto isolada de acordo com ainvenção;

A figura 8 mostra uma vista em perspectiva parcial de umcaibro usado na invenção;

A figura 9 mostra uma vista plana de um sistema da fôrma deconcreto isolado de acordo com a invenção;

A figura 10 mostra uma unidade de quina da fôrma deconcreto isolada de acordo com a invenção;

A figura 11 mostra uma vista seccional transversal de umpainel isolado para ser levantado pré-formado compósito de concreto deacordo com a invenção;

A figura 12 mostra uma vista seccional transversal de umpainel isolado para ser levantado pré-formado compósito de concreto deacordo com a invenção;

A figura 13 mostra uma vista seccional transversal de umcorpo reforçado para uso na fabricação do painel isolado para ser levantadopré-formado compósito de concreto das figuras 11 e 12;

A figura 14 mostra uma vista em perspectiva de um caibro demetal embutido para uso na fabricação do corpo reforçado na figura 13 e dospainéis isolados basculantes pré-formados compósitos das figuras 11 e 12;

A figura 15 mostra uma vista seccional transversal de umpainel isolado para ser levantado pré-formado compósito de concreto deacordo com a invenção;

A figura 16 mostra uma vista seccional transversal de umcorpo reforçado para uso tia fabricação do painel isolado para ser levantadopré-formado compósito de concreto na figura 15;

A figura 17 mostra uma vista seccional transversal de umpainel isolado para ser levantado pré-formado compósito de concreto deacordo com a invenção; e

A figura 18 mostra uma vista em perspectiva de um caibro demetal embutido para uso na fabricação do corpo reforçado na figura 16 e ospainéis isolados basculantes pré-formados compósitos de concreto das figuras13 e 15;

A figura 19 mostra uma vista seccional transversal de umpainel de construção pré-formado 5 de acordo com a invenção;

A figura 20 mostra uma vista seccional transversal de umpainel de construção pré-formado de acordo com a invenção;

A figura 21 mostra uma vista seccional transversal de umpainel de construção pré-formado de acordo com a invenção;

A figura 22 mostra uma vista seccional transversal de umsistema do painel de construção pré-formado compósito de concreto deacordo com a invenção;

A figura 23 mostra uma vista em perspectiva de um sistema depavimentação de acordo com a invenção;

A figura 24 mostra uma vista em perspectiva de um sistema depavimentação de acordo com a invenção;

A figura 25 mostra uma vista em perspectiva de um método deconstrução de acordo com a invenção;

A figura 26 mostra uma vista em perspectiva parcial de umapista de nível de acordo com a invenção;

A figura 27 é uma micrografia eletrônica de varredura de umasuperfície de uma conta prepuff usada na invenção;

A figura 28 é uma micrografia eletrônica de varredura de ointerior de uma conta prepuff usada na invenção;

A figura 29 é uma micrografia eletrônica de varredura de umasuperfície de uma conta prepuff usada na invenção;

A figura 30 é uma micrografia eletrônica de varredura dointerior de uma conta prepuff usada na invenção;

A figura 31 é uma micrografia eletrônica de varredura de umasuperfície de uma conta prepuff usada na invenção; e

A figura 32 é uma micrografia eletrônica de varredura dointerior de uma conta prepuff usada na invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Além dos exemplos operacionais ou onde de outra formaindicada, todos os números ou expressões referindo-se a quantidades deingredientes, condições de reação, etc. usados na especificação ereivindicações devem ser entendidas modificadas em todos os casos pelotermo "cerca de". Dessa maneira, a menos que indicado ao contrário, oparâmetros numéricos apresentados na especificação seguinte ereivindicações anexas são aproximações que podem variar, dependendo daspropriedades desejadas que a presente invenção deseja obter. No mínimo, enão como uma tentativa de limitar a aplicação da doutrina de equivalentes aoescopo das reivindicações, cada parâmetro numérico deve ser pelo menosinterpretado sob a luz do número de dígitos significativos reportados e pelaaplicação das técnicas de arredondamento ordinárias.

Sem se importa com que as faixas numéricas e parâmetros queapresentam o escopo amplo são aproximações, os valores numéricosapresentados nos exemplos específicos são reportados o mais precisamentepossível. Qualquer valor numérico, entretanto, contém inerentemente errosnecessariamente resultantes do desvio padrão encontrado nas suas respectivasmedições de teste.

Também, deve-se entender que qualquer faixa numérica aquicitada deve incluir todas subfaixas subtotalizadas nela. Por exemplo, umafaixa de "1 a 10" deve incluir todas subfaixas intermediárias e incluindo ovalor mínimo citado de 1 e o valor máximo citado de 10; ou seja, tendo umvalor mínimo igual -ou maior que 1 e um valor máximo igual ou menor que10. Em virtude de as faixas numéricas reveladas serem contínuas, elasincluem cada valor entre o valores mínimo e máximo. A menos queexpressamente indicado de outra forma, as várias faixas numéricasespecificadas neste pedido são aproximações.Na forma aqui usada o termo "material conformável" refere-sea qualquer material na forma líquida, semi-sólida, viscoelástica e/ou outrasfôrmas adequadas que podem ser manipuladas e colocadas em um espaçoconfinado de forma e/ou dimensões predeterminadas onde ele torna-se sólidotanto pelo resfriamento, cura e/ou fixação.

Na forma aqui usada, o termo "partículas contendo espaçosvazios" refere-se a partículas de polímero expandido, partículas de prepuff, eoutras partículas que incluem câmaras celulares e/ou tipo colméia, pelo menosalgumas das quais são completamente encerradas, que contêm ar ou um gásespecífico ou combinação de gases, como um exemplo não limitante,partículas de prepuff aqui descritas.

Na forma aqui usada, os termos "cimento" e "de cimento"referem-se a materiais que ligam um concreto ou outro produto monolítico,não o próprio produto final. Em particular, cimento hidráulico refere-se a ummaterial que fixa e endurece ao passar por uma reação de hidratação napresença de uma quantidade suficiente de água para produzir um produto finalendurecido.

Na forma aqui usada, o termo "mistura de cimento" refere-se auma composição que inclui um material de cimento, e uma ou mais cargas,adjuvantes, ou outros materiais conhecidos na tecnologia que formam umalama que endurece mediante cura. Materiais de cimento incluem, mas semlimitações, cimento hidráulico, gesso, composições de gesso, calcário esimilares e podem ou não incluir água. Adjuvantes e cargas incluem, mas semlimitações, areia, argila, cinza volante, agregado, agentes de aprisionamentode ar, colorantes, água redutores/superplastificantes e similares.

Na forma aqui usada, o termo "concreto" refere-se a ummaterial de construção duro e resistente feito misturando-se uma mistura decimento com água suficiente para fazer com que a mistura de cimento fixar eligar toda a massa.Na forma aqui usada, o termos "(meta)acrílico" e"(meta)acrilato" devem incluir tanto ácido acrílico como derivadosmetacrílico, tais como os ésteres de alquila correspondentes geralmentereferidos como acrilatos e (meta)acrilatos, que o termo "(meta)acrilato" deveabranger.

Na forma aqui usada, o termo "polímero" deve abranger, semlimitações, homopolímeros, copolímeros, copolímeros de enxerto, e blendas esuas combinações.

No seu contexto mais abrangente, a presente invenção forneceum método de controlar o aprisionamento de ar em um artigo formado. Oartigo formado pode ser feito de qualquer material conformável, ondepartículas contendo espaços vazios são usadas para aprisionar ar de umamaneira estruturalmente suportada. Qualquer material conformável adequadopode ser usado, desde que as partículas contendo espaços vazios não sejamdanificadas durante um processo de formação. Como tal, quando são usadaspartículas adequadas, o material conformável pode ser uma composição decimento, um metal, uma cerâmica, um plástico, uma borracha, ou um materialcompósito.

Metais que podem ser usados na invenção incluem, mas semlimitações, alumínio, ferro, titânio, molibdênio, níquel, cobre, suascombinações e suas ligas. Cerâmicas adequadas incluem materiaisinorgânicos tais como cerâmica, esmaltes e refratários e incluem, mas semlimitações, silicatos metálicos, óxidos metálicos, nitretos metálicos e suascombinações. Plásticos adequados incluem, mas sem limitações, poliolefmas,homopolímeros de monômeros aromáticos de vinila; copolímeros demonômeros aromáticos de vinila, poli(meta)acrilatos, policarbonatos,poliésteres, poliamidas e suas combinações. Borrachas adequadas incluemborrachas naturais, borrachas sintéticas e suas combinações.

Na forma aqui usada, o termo "material compósito" refere-se aum material sólido que inclui duas ou mais substâncias tendo diferentescaracterísticas físicas e em que cada substância retém sua identidade,contribuindo ao mesmo tempo para as propriedades desejáveis como um todo.Como um exemplo não limitante, materiais compósitos podem incluir ummaterial estrutural feito de plástico no qual um material fibroso, tais comocarboneto de silício, fibras de vidro, fibras de aramida e similares, é embutido.

As partículas são selecionados de maneira tal que elas não sefundam ou de outra forma fiquem danificadas durante a processo deformação. Por exemplo, uma partícula de polímero tipicamente não seriausada em uma operação de formação de metal/Materiais adequados dos quaisas partículas contendo vazios podem ser selecionadas incluem polímeros,plásticos, cerâmicas e similares. Quando polímeros e/ou plásticos são usados,eles podem ser materiais expandidos da maneira descrita a seguir. Quandocerâmicas são usadas, elas são formadas com vazios nelas. Como um exemplonão limitante, uma cerâmica pode ser formada pela incorporação de umpolímero nela, que é subseqüentemente queimado, deixando espaços vaziosna cerâmica. A cerâmica com espaços vazios pode então ser usada no metalpara fornecer uma parte metálica formada de baixo peso.

Assim, a presente invenção diz respeito um métodos de controlar o aprisionamento de ar onde um artigo é formado pela combinaçãode um material conformável e partículas contendo espaços vazios parafornecer uma mistura e pela colocação da mistura em uma fôrma.

Embora o sua aplicação revele com detalhes misturas decimento com partículas de polímero, o conceitos e modalidades aqui descritaspodem ser aplicados pelos versados na técnica a outras aplicaçõessupradescritas.

Modalidades da presente invenção são voltadas para umacomposição de concreto de baixo peso (LWC) que inclui uma mistura decimento e partículas de polímero. Surpreendentemente, observou-se que otamanho, composição, estrutura, e propriedades físicas das partículas depolímero expandido e, em algumas ocorrências, seus precursores de conta deresina, podem afetar bastante as propriedades físicas de artigos LWC feitosdas composições LWC da invenção. De particular nota é o relacionamentoentre tamanho da conta e densidade da partícula de polímero expandido naspropriedades físicas dos artigos LWC resultantes.

Em uma modalidade da invenção, a mistura de cimento podeser uma mistura de cimento aquosa.

As partículas de polímero, que podem opcionalmente serpartículas de polímero expandido, são presentes na composição LWC a umnível de pelo menos 10, em algumas ocorrências pelo menos 15, em outrasocorrências pelo menos 20, em situações particulares até 25, em alguns casospelo menos 30, e em outros casos pelo menos 35 por cento em volume e até78, em algumas ocorrências até 75, em outras circunstâncias até 65, eminstâncias particulares até 60, em alguns casos até 50, e em outros casos até40 por cento em volume com base no volume total da composição LWC. Aquantidade de polímero irá variar dependendo das propriedades físicasparticulares desejadas em um artigo LWC acabado. A quantidade departículas de polímero na composição LWC pode ser qualquer valor, ou podevariar entre quaisquer dos valores supracitados.

As partículas de polímero podem incluir quaisquer partículasderivadas de qualquer material termoplástico expansível adequado. Asverdadeiras partículas de polímero são selecionadas com base naspropriedades físicas particulares desejadas em um artigo LWC acabado.

Como um exemplo não limitante, as partículas de polímero, que podemopcionalmente ser partículas de polímero expandido, podem incluir um oumais polímeros selecionados de homopolímeros de monômeros aromáticos devinila; copolímeros de pelo menos um monômero aromático de vinila com umou mais de divinilbenzeno, dienos conjugados, metacrilatos de alquila,acrilatos de alquila, acrilonitrila e/ou anidrido maleico; poliolefinas;policarbonatos; poliésteres; poliamidas; borrachas naturais; borrachassintéticas e suas combinações.

Em uma modalidade da invenção, as partículas de polímeroincluem homopolímeros ou copolímeros termoplásticos selecionados dehomopolímeros derivados de monômeros aromáticos de vinila incluindoestireno, isopropilestireno, alfa-metilestireno, metilestirenos nucleares,cloroestireno, terc-butilestireno e similares, bem como copolímerospreparados pela copolimerização de pelo menos um monômero aromático devinila supradescrito com um ou mais outros monômeros, exemplos nãolimitantes sendo divinilbenzeno, dienos conjugados (exemplos não limitantessendo butadieno, isopreno, 1, 3- e 2,4- hexadieno), metacrilatos de alquila,acrilatos de alquila, acrilonitrila, e anidrido maleico, em que o monômeroaromático de vinila está presente em pelo menos 50% em peso do copolímero.

Na modalidade da invenção, polímeros estirênicos são usados,particularmente poliestireno. Entretanto, outros polímeros adequados podemser usados, tais como poliolefinas (por exemplo, polietileno, polipropileno),policarbonatos, óxidos de polifenileno e suas misturas.

Em uma modalidade particular da invenção, as partículas de polímero são partículas de poliestireno expansível (EPS). Essas partículaspodem ser na fôrma de contas, granulos, ou outras partículas convenientespara as operações de expansão e moldagem.

Na presente invenção, partículas polimerizadas em umprocesso de suspensão, que são essencialmente contas de resinas esféricas,são usadas como partículas de polímero ou para,, produzir partículas depolímero expandido. Entretanto, polímeros derivados de técnicas depolimerização em solução e em massa que são extrudados e cortados emseções de contas de resina no tamanho de partícula podem também serusados.Em uma modalidade da invenção, contas de resinas (nãoexpandidas) contendo quaisquer dos polímeros ou composições de polímerosaqui descritas têm um tamanho de partícula de pelo menos 0,2, em algumassituações pelo menos 0,33, em alguns casos pelo menos 0,35, em outros casospelo menos 0,4, em algumas ocorrências pelo menos 0,45 e em outrasocorrências pelo menos 0,5 mm. Também, as contas de resinas podem ter umtamanho de partícula de até 3, em algumas ocorrências até 2, em outrasocorrências até 2,5, em alguns casos até 2,25, em outros casos até 2, emalgumas situações até 1,5 e em outras situações até 1 mm. Nesta modalidade,as propriedades físicas de artigos LWC feitos de acordo com a invenção têmpropriedades físicas inconsistentes ou indesejáveis quando são usadas contasde resinas com tamanhos de partículas fora das faixas descritas para fazer aspartículas de polímero expandido. As contas de resinas usadas nestamodalidade podem ser qualquer valor ou podem variar entre quaisquer dosvalores supracitados.

As partículas termoplásticas expansíveis ou contas de resinapodem opcionalmente ser impregnadas usando qualquer método convencionalcom um agente de sopro adequado. Como um exemplo não limitante, aimpregnação pode ser alcançada pela adição do agente de sopro à suspensãoaquosa durante a polimerização do polímero ou, alternativamente, pela ré-suspensão das partículas de polímero em um meio aquoso e em seguida pelaincorporação do agente de sopro da maneira preceituada em Patente U.S.2.983.692. Qualquer material gasoso ou material que produza gases medianteaquecimento pode ser usado como o agente de sopro. Agentes de soproconvencionais incluem hidrocarbonetos alifáticos contendo 4 a 6 átomos decarbono na molécula, tais como butanos, pentanos, hexanos e oshidrocarbonetos halogenados, por exemplo, CFCs e HCFCS, que fervem auma temperatura abaixo do ponto de amolecimento do polímero escolhido.Misturas desses agentes de sopro de hidrocarbonetos alifáticos tambémpodem ser usadas.

Alternativamente, água pode ser misturada com esses agentesde sopro de hidrocarbonetos alifáticos, ou água pode ser usada como o únicoagente de sopro da maneira preceituada nas Patentes U.S. 6.127.439,6.160.027 e 6.242.540. Nessas patentes, agentes de retenção de água sãousados. A porcentagem em peso de água para uso como o agente de sopropode variar de 1 a 20%. O textos das Patentes U.S. 6.127.439, 6.160.027 e6.242.540 estão aqui incorporados pela referência.

As partículas de polímero ou contas de resina impregnadas sãoopcionalmente expandidas a uma densidade aparente de pelo menos 0,5 lb/ft3(0,008 g/cm3), em alguns casos pelo menos 1,25 lb/ft3 (0,02 g/cm3), em outroscasos pelo menos 1,5 lb/ft3 (0,024 g/cm3), em algumas situações pelo menos1,75 lb/ft3 (0,028 g/cm3), em algumas circunstâncias pelo menos 2 lb/ft3 (3,2g/cm3) (0,032 g/cm3) em outras circunstâncias pelo menos 3 lb/ft3 (0,048g/cm3) e in particular circunstâncias pelo menos 3,25 lb/ft3 (0,052 g/cm3) ou3,5 lb/ft3 (0,056 g/cm3). Quando contas de resina não expandidas são usadas,contas de maior densidade aparente podem ser usadas. Como tal, a densidadeaparente pode ser até 40 lb/ft3 (0,64 g/cm3). A densidade aparente daspartículas de polímero pode ser qualquer valor, ou pode variar entre quaisquer dos valores supracitados.

O etapa de expansão é convencionalmente realizada peloaquecimento das contas impregnadas por qualquer meio de aquecimentoconvencional, tais como vapor, ar quente, água quente ou calor radiante. Ummétodo geralmente aceito para se obter a pré-expansão "de partículas termoplásticas impregnadas está preceituado na Patente U.S. 3.023.175.

As partículas de polímero impregnadas podem ser partículasde polímero celular expandido da maneira preceituada no pedido de PatenteU.S. de série 10/021.716, cujos preceitos estão aqui incorporados pelareferência. As partículas celulares expandidas podem ser poliestireno que sãoexpandidas e contêm um agente de sopro volátil a um nível de menos de 14 %em peso, em algumas situações menos de 6 % em peso, em alguns casosvariando de cerca de 2 % em peso a cerca de 5 % em peso, e em outros casos20 variando de cerca de 2,5 % em peso a cerca de 3,5 % em peso com base no peso do polímero.

Um interpolímero de uma poliolefina e monômeros aromáticosde vinila polimerizados in situ que pode ser incluído na resina termoplásticaou partículas de polímero expandidas de acordo com a invenção está reveladonas Patentes U.S. 4.303.756 e 4.303.757 e publicação do pedido U.S. 2004/0152795, cujas partes relevantes estão aqui incorporadas pela referência.

As partículas de polímero podem incluir ingredientes eaditivos costumeiros, tais como retardantes de chama, pigmentos, corantes,colorantes, plastificantes, agentes de liberação do molde, estabilizantes,absorvedores de luz ultravioleta, agentes de prevenção do molde,antioxidantes, venenos contra roedores, repelentes de insetos e assim pordiante. Pigmentos típicos incluem, sem limitações, pigmentos inorgânicos taiscomo negro-de-fumo, grafita, grafita expansível, oxido de zinco, dióxido detitânio, e oxido de ferro, bem como pigmentos orgânicos tais como vermelhose violetas de quinacridona e azuis e verdes de cobre ftalocianina.

Na modalidade particular da invenção, o pigmento é negro-de-fumo, um exemplo não limitante de um material como esse sendo EPSSILVER®, disponíveis pela NOVA Chemicals Inc.

Em uma outra modalidade particular da invenção, o pigmentoé grafite, um exemplo não limitante de um material como esse sendoNEOPOR®, disponível pela BASF Aktiengesellschaft Corp., Ludwigshafenam Rhein, Alemanha.

Quando materiais tais como negro-de-fumo e/ou grafite sãoincluídos nas partículas de polímero, melhores propriedades de isolamento,exemplificadas por maiores valores de R para materiais contendo negro-de-fumo ou grafite (determinado usando ASTM - C578), são providas. Como tal,o valor R das partículas de polímero expandido contendo negro-de-fumo e/ougrafite ou materiais feitos de tais partículas de polímero é pelo menos 5%maior do que os observados para partículas ou artigos resultantes que nãocontêm negro-de-fumo e/ou grafite.

As partículas de polímero expandido podem ter um tamanhode partícula médio de pelo menos 0,2, em algumas circunstâncias pelo menos0,3, em outras circunstâncias pelo menos 0,5, em alguns casos pelo menos0,75, em outros casos pelo menos 0,9 e em algumas ocorrências pelo menos 1 mm e pode ser até 8, em algumas circunstâncias até 6, em outrascircunstâncias até 5, em alguns casos até 4, em outros casos até 3, e emalgumas ocorrências até 2,5 mm. Quando o tamanho das partículas depolímero expandido é muito pequeno ou muito grande, as propriedades físicasde artigos LWC feitos usando a presente composição LWC podem serindesejáveis. O tamanho de partícula médio das partículas de polímeroexpandido pode ser qualquer valor e pode variar entre quaisquer dos valoressupracitados. O tamanho de partícula médio das partículas de polímeroexpandido pode ser determinado usando técnicas de difração laser ou pelaseleção de acordo com o tamanho de malha usando métodos de separaçãomecânica bem conhecidos na tecnologia.

Na modalidade da invenção, as partículas de polímero oupartículas de polímero expandido têm a espessura de parede de célula médiamínima, que ajuda fornecer propriedades físicas desejáveis aos artigos LWC. feitos usando a presente composição LWC. A espessura de parede de célulamédia e dimensões celulares internas pode ser determinadas usando técnicasde microscopia eletrônica de varredura conhecidas na tecnologia. Aspartículas de polímero expandido podem ter uma espessura de parede decélula média de pelo menos 0,15 um, em alguns casos pelo menos 0,2 um eem outros casos pelo menos 0,25 um. Sem querer ficar ligado a nenhumateoria particular, acredita-se que uma espessura de parede de célula médiadesejável resulte quando contas de resina com as dimensões supradescntassão expandidas nas densidades supradescntas.

Nas modalidade da invenção, as contas de polímero sãoopcionalmente expandidas para formar as partículas de polímero expandidode maneira tal que uma espessura de parede de célula desejável supradescritaseja conseguida. Embora muitas variáveis possam causar impacto naespessura de parede, é desejável, nesta modalidade, limitar a expansão daconta de polímero de maneira a se conseguir uma espessura de parededesejada e a resistência de partícula de polímero expandido. A otimização dasetapas de processamento e agente de sopros podem expandir as contas depolímero a um mínimo de 0,5 lb/ft3 (8,01 kg/m3). Esta propriedade dopolímero expandido, densidade aparente, pode ser descrita por pcf ou lb/ft3(0,015 g/cm3) ou por um fator de expansão (cm3/g).

15 Na forma aqui usada, o termo "fator de expansão" refere-se aovolume que um dado peso de polímero expandido conta ocupa, tipicamenteexpresso como 20 cm3/g.

A fim de fornecer partículas de polímero expandido comespessura de parede de célula e resistência desejáveis, as partículas de polímero expandido não são expandidas até seu fator de expansão máximo;como tal, uma extrema expansão leva a partículas com paredes de célulaindesejavelmente finas e resistência insuficiente. Como tal, as contas depolímero podem ser expandida pelo menos 5%, em alguns casos pelo menos10%, e em outros casos pelo menos 15% de seu fator de expansão máximo.

Entretanto, de maneira a não fazer com que a espessura de parede de célulaseja muito pequena, as contas de polímero são expandidas até 80%, em algunscasos até 75%, em outros casos até 70%, em algumas ocorrências até 65%,em outras ocorrências até 60%, em algumas circunstâncias até 55%, e emoutras circunstâncias até 50% de seu fator de expansão máximo. As contas depolímero podem ser expandidas em qualquer grau indicado anteriormente, oua expansão pode variar entre quaisquer dos valores supracitados. Tipicamente,as contas de polímero ou contas prepuff não se expandem adicionalmentequando formuladas nas presentes composições de cimento e não se expandemadicionalmente enquanto as composições de cimento fixam, curam e/ouendurecem.

Na forma aqui usada, o termo "prepuff refere-se a umapartícula, resina e/ou conta expansível que foi expandida, mas que não foiexpandida até o seu fator de expansão máximo.

O partículas prepuff ou de polímero expandido tipicamentetêm a estrutura celular ou porção interior tipo colméia e uma superfíciepolimérica no geral lisa contínua como uma superfície externa, isto é, umacamada externa substancialmente contínua. A superfície contínua lisa podeser observada usando técnicas de microscópio eletrônico de varredura (SEM)com aumento de 1.000X. Observações SEM não indicam a presença de furosem uma superfície externa de partículas prepuff ou de polímero expandido.As seções de corte das partículas prepuff ou de polímero expandido eobservações SEM revela a estrutura geral tipo colméia do interior daspartículas prepuff ou do polímero expandido.

As partículas de polímero ou partículas de polímero expandidopodem ter qualquer forma seccional transversal que permite proverpropriedades físicas desejáveis em artigos LWC. Na modalidade da invenção,as partículas de polímero expandido têm uma fôrma na seção transversalcircular, oval ou elíptica. Em modalidades da invenção, as partículas prepuffou de polímero expandido têm uma razão de aspecto de 1, em alguns casospelo menos 1 e a razão de aspecto pode ser até 3, em alguns casos até 2 e emoutros casos até 1,5. A razão de aspecto das partículas prepuff ou de polímeroexpandido podem ter qualquer valor, ou pode variar entre quaisquer dosvalores supracitados.A mistura de cimento está presente na composição LWC a umnível de pelo menos 22, em alguns casos pelo menos 40 e em outros casospelo menos 50 por cento em volume e pode estar presente a um nível de até90, em algumas circunstâncias até 85, em outras circunstâncias até 80, emcasos particulares até 75, em alguns casos até 70, em outros casos até 65, e emalgumas ocorrências até 60 por cento em volume da composição LWC. Amistura de cimento pode estar presente na composição LWC em qualquernível supraestabelecido e pode variar entre quaisquer dos níveissupraestabelecido.

Na modalidade da invenção, a mistura de cimento inclui umcomposição de cimento hidráulico. A composição de cimento hidráulico podeestar presente a um nível de pelo menos, em certas situações pelo menos 5,em alguns casos pelo menos 7,5, e em outros casos pelo menos 9 por centoem volume e pode estar presente a níveis até 40, em alguns casos até 35, em outros casos até 32,5, e em algumas ocorrências até 30 por cento em volumeda mistura de cimento. A mistura de cimento pode incluir o composição decimento hidráulico a qualquer dos níveis supraestabelecidos, ou em níveisvariando entre quaisquer dos níveis supraestabelecidos.

Na modalidade particular da invenção, a composição decimento hidráulico pode ser um ou mais materiais selecionados de cimentosPortland, cimentos pozolana, cimentos de gesso, cimentos aluminosos,cimentos de magnésia, cimentos de sílica e cimentos de escória.

Em uma modalidade da invenção, a mistura de cimento podeopcionalmente incluir outros agregados e adjuvantes conhecidos natecnologia, incluindo, mas sem limitações, areia, agregado adicional,plastificantes e/ou fibras. Fibras adequadas incluem, mas sem limitações,fibras de vidro, carboneto de silício, fibras de aramida, poliéster, fibras decarbono, fibras compósitas, fibra de vidro e suas combinações bem comotecido contendo as fibras supramencionadas, e tecido contendo combinaçõesdas fibras supramencionadas.

Exemplos não limitantes de fibras que podem ser usadas nainvenção incluem MeC-GRID® e C-GRID® disponíveis pela TechFab, LLC,Anderson, SC, KEVLAR® disponíveis pela E.I. du Pont de Nemours eCompany, Wilmington DE, TWARON® disponíveis pela Teijin Twaron B.V.,Arnheim, Holanda, SPECTRA® disponíveis pela Honeywell InternationalInc., Morristown, NJ, DACRON® disponíveis pela Invista North AmericaS.A.R.L. Corp. Willmington, DE, e VECTRAN® disponíveis pela HoechstCellanese Corp., New York, NY. As fibras podem ser usadas em umaestrutura de malha, entrelaçada, tecida entrelaçada, e orientada em qualquerdireção desejada.

Adicionalmente a esta modalidade, o agregado adicional podeincluir, mas sem limitações, um ou mais materiais selecionados de agregadoscomuns, tais como areia, pedra e cascalho. Agregados comuns de baixo pesopodem incluir escória de alto-forno granulada redonda, cinza volante, vidro,sílica, ardósia e argila expandida; agregados isolantes tais como pedra-pome,perlita, vermiculita, escória e diatomita; agregado LWC tais como cascalhoexpandido, ardósia expandida, argila expandida, escória expandida, sílicapirogênica, agregado pelotizado, cinza volante extrudada, tufa e macrolita; eagregado de maçonaria tais como cascalho expandido, argila, ardósia, escóriade alto-forno expandida, cinza volante sinterizada, cinzas de carvão, pedra-pome, escória e agregado pelotizado.

Quando incluídos, os outros agregados e adjuvantes sãopresentes na mistura de cimento a um nível de pelo menos 0,5, em algunscasos pelo menos 1, em outros casos pelo menos 2,5, em algumas ocorrênciaspelo menos 5 e em outras ocorrências pelo menos 10 por cento em volume damistura de cimento. Também, os outros agregados e adjuvantes podem estarpresentes a um nível de até 95, em alguns casos até 90, em outros casos até85, em algumas ocorrências até 65 e em outras ocorrências até 60 por centoem volume da mistura de cimento, os outros agregados e adjuvantes podemestar presentes na mistura de cimento em qualquer dos níveis supraindicadosou podem variar entre quaisquer dos níveis supraindicados.

A mistura de cimento, partículas de polímero expandido equaisquer outros agregados e adjuvantes são misturados usando métodos bemconhecidos na tecnologia. Na modalidade da invenção, um líquido, emalgumas ocorrências água, é também misturado nos outros ingredientes.

Em uma modalidade da invenção, a composição de concreto éuma dispersão onde a mistura de cimento fornece, pelo menos em parte, umafase contínua e as partículas de polímero e/ou partículas de polímeroexpandido existem como um fase dispersa de partículas discretas na fasecontínua.

Como uma modalidade particular e não limitante da invenção,a composição de concreto é substancialmente livre de agentes umectantes ouagentes dispersantes usados para estabilizar a dispersão.

Como uma modalidade não limitante da invenção e sem quererficar limitado a nenhuma única teoria, alguns fatores chaves que podem afetaro desempenho da presente composição LWC podem incluir a fraçãovolumétrica da conta de resina expandida, o tamanho da conta expandida médio e a microestrutura criada pelo espaçamento inter contas no concreto.Nesta modalidade, o espaçamento inter contas pode ser estimado usando ummodelo bidimensional. Para simplificação de descrição, o espaçamento intercontas pode ser limitado ao raio da conta. Além do mais, e significar limitar ainvenção de nenhuma maneira, considera-se nesta modalidade que as contassão arranjadas em um reticulado cúbico, a distribuição do tamanho da contana composição LWC não é considerado e a distribuição de área de contaexpandida na seção transversal não é considerada. A fim de calcular o númerode contas por amostra, é considerado um cilindro de teste tridimensional.

Quanto menor o tamanho da conta expandida, tanto maior onúmero de contas expandidas necessárias para manter a mesma fraçãovolumétrica de conta expandida descrita pela equação 1 a seguir. A medidaque o número de contas expandidas aumenta exponencialmente, oespaçamento entre as contas expandidas diminui.

Nb= K/B3 (1)

Nb representa o número de contas expandidas.

Um corpo de prova LWC com diâmetro D e altura H(normalmente 2" x 4" (50,8 x 101,6 mm) ou 6" x 12" (152,4 x 304,8 mm)),contendo contas de polímero expandidas dispersas de diâmetro de contaexpandida médio B, e uma dada fração volumétrica contém uma quantidade de contas de polímero expandidas Nb dada pela equação 1.

Note que Nb é inversamente proporcional ao cubo do diâmetrode conta do polímero expandido. A constante de proporcionalidade, K = 1,5VdHD2, é um número que depende somente do tamanho da amostra e dafração volumétrica das contas de polímero expandidas. Assim, para um dadotamanho de amostra, e fração volumétrica de contas de polímero expandidas,o número de contas aumenta com uma terceira potência à medida que odiâmetro de conta diminui.

Como um exemplo não limitante, para um corpo de provaLWC de 2" x 4" (50,8 x 101,6 mm), a 90 pcf (lb/ft3) (correspondente a 43% de fração volumétrica de conta de polímero expandida com densidadeaparente de pre-puff de 1,25 pcf ou 0,02 g/cm3), o número de contas aumentaquatro vezes e sete vezes movendo de uma conta de 0,65 mm para contas de0,4 mm e 0,33 mm, respectivamente. A 2,08 pcf (0,033 g/cm3), o aumento nonúmero de contas é seis vezes ou sete vezes para contas de 0,4 mm e 0,33 mm, respectivamente. A 5 pcf (0,08g/cm3), os aumentos são duas vezes e trêsvezes, respectivamente. Assim, as densidade está correlacionada com otamanho da conta. Conforme mostrado a seguir, a densidade também afeta aespessura de parede da célula. A resistência da matriz de concreto povoadapelas contas expandidas é tipicamente afetada pela rigidez e espessura daparede celular.

Na modalidade da invenção, onde são consideradas célulasesféricas não dispersas, pode-se mostrar que o diâmetro de célula médio destá relacionado com a espessura de parede média 6 pela equação 2:

<formula>formula see original document page 30</formula>

onde p é a densidade da espuma e ps é a densidade da conta de polímerosólido.

Assim, para um dado polímero, dependendo do processo deexpansão particular usado, pode-se obter a mesma espessura de parede decélula (a um dado tamanho de célula) ou o mesmo tamanho de célula emvários valores de ô. A densidade é controlada não somente pelo tamanho decélula, mas também variando-se a espessura da parede celular.

A tabela a seguir exemplifica a variação de densidade de contade polímero expandido com o tamanho da conta para três classes de contas.

<table>table see original document page 30</column></row><table>

Microestruturas e/ou morfologias desejáveis podem seenquadrar em distintas classes. A primeira é uma compósita bicorítínua ou co-contínua com interfaces especiais e a segunda compreende inclusões especiaisna matriz conectada. As propriedades efetivas tanto da microestruturabicontínua como microestruturas simplesmente conectadas estão descritas porligações de propriedades cruzadas ideais.

Em muitos casos, quanto menores as contas, tanto maior onúmero de contas necessário para manter a mesma fração volumétrica deconta de polímero expandido descrita pela equação 1. A medida que o númerode contas aumenta exponencialmente, o espaçamento entre o contas diminui.

As ligações ideais podem ser descritas por inúmeras relaçõesque representa os números ou limites críticos. Como um exemplo nãolimitante, para uma dada fração volumétrica, geralmente existe um tamanhode conta crítico correspondente a um número crítico de contas que podem serdispersas para fornecer uma morfologia desejada, de maneira tal que todas ascontas fiquem isoladas e o concreto seja simplesmente conectado. É também possível formar uma morfologia onde todas as contas não ficam isoladas, masem contato.

Análise de elementos flnitos de uma seção transversalbidimensional foi realizada usando ANSYS® (um programa de análise deelementos finitos disponível pela ANSYS Inc., Canonsburg, PA). Na malhade elementos finitos da seção transversal, as contas são modeladas comocírculos sem contato ou isolados em uma matriz de concreto simplesmenteconectada.

Os resultados demonstram que, mediante carregamento, astensões acumulam-se em uma direção perpendicular ao eixo da carga. As máximas concentrações de tensão são no limite horizontal entre as contas depolímero expandidas, que tende se deformar de uma fôrma circular para umafôrma elíptica.

Em uma modalidade particular da invenção, a composição deconcreto contém pelo menos algumas das partículas de polímero expandidoarranjadas em um reticulado cúbico ou hexagonal.

Em uma modalidade da invenção, a presente composiçãoLWC é substancialmente livre de agentes de aprisionamento de ar, que sãotipicamente adicionados para criar células de ar ou vazios em um banho deconcreto.Em uma outra modalidade da invenção, a composição LWCpode incluir fibras de reforço. Tais fibras agem como componentes dereforço, tendo uma grande razão de aspecto, ou seja, sua razão docomprimento/diâmetro é alta, para que uma carga seja transferida através depontos potenciais da fratura. Exemplos não limitantes de fibras adequadasincluem fios de fibra de vidro de aproximadamente um a um e três quartos depolegada de comprimento, embora qualquer material possa ser usado quetenha um maior módulo de Young que a matriz da mistura de cimento, fibrade polipropileno e outras fibras supradescritas.

As composições LWC de acordo com a invenção podem serfixas e/ou endurecidas para formar artigos de concreto finais usando métodosbem conhecidos na tecnologia.

A densidade dos artigos de concreto finais fixo e/ouendurecidos contendo a composição LWC da invenção pode ser pelo menos40 lb/ft3 (0,64 g/cm3), em alguns casos pelo menos 45 lb/ft3 (0,72 g/cm3) e emoutros casos pelo menos 50 lb/ft3 (0,8 g/cm3) lb/ft3 e a densidade pode ser até130 lb/ft3 (2,1 g/cm3), em alguns casos 120 lb/ft3 (1,9 g/cm3), em outros casosaté 115 lb/ft3 (1,8 g/cm3), em algumas circunstâncias até 110 lb/ft3 (1,75g/cm3), em outras circunstâncias até 105 lb/ft3 (1,7 g/cm3), em algumasocorrências até 100 lb/ft3 (1,6 g/cm3), e em outras ocorrências até 95 lb/ft3(1,5 g/cm3). A densidade dos presentes artigos de concreto pode ser qualquervalor e pode variar entre quaisquer dos valores supracitados.

As composições LWC podem ser usadas na maioria, se nãotodas, de suas aplicações onde formulações de concreto tradicionais sãousadas. Como exemplos não limitantes, as presentes composições LWCpodem ser usadas aplicações estruturais e arquitetônicas, exemplos nãolimitantes sendo paredes divisórias, estruturas ICF ou SIP, recipientes de águapara pássaros, bancos, placas de escritórios, desvio lateral, parede de gesso,placa de cimento, pilares decorativos ou arcadas para edifícios, etc,aplicações de móveis ou utilidades domésticas tais como bancadas, sistemasde aquecimento radiante no piso, pisos (primário e secundário), paredesbasculantes, painéis de parede prensados, como um revestimento de gesso,aplicações de segurança de estrada e aeroporto tais como paredes de detenção,Barreiras Jersey, barreiras e paredes acústicas, paredes de retenção, sistema dedetenção de pista de decolagem, concreto com ar aprisionado, rampas decaminhão de pista de decolagem, reposição de escavações escoáveis eaplicações de construção de estradas tais como material de leito de estrada ematerial de tabuleiro de ponte.

Além do mais, artigos LWC de acordo com a invençãoaceitam facilmente anexação direta de parafusos, como um exemplo nãolimitante, parafusos e pregos de parede de gesso, que podem ser anexados pordispositivos tradicionais, pneumáticos ou mecânicos. Isto permite a fácilanexação de materiais tais como compensado, parede de gesso, caibros eoutros materiais normalmente usados na indústria de construção, que nãopode ser feita usando formulações de concreto tradicionais.

Quando as composições LWC da invenção são usadas emconstrução de leito de estrada, as partículas de polímero podem ajudarprevenir ou minimizar a propagação de trincas, especialmente quando háenvolvimento de degelo de água congelada.

Em uma modalidade da invenção, as composições LWC fixase/ou endurecidas de acordo com a invenção são usadas em aplicaçõesestruturais e podem ter uma resistência compressiva mínima aplicaçõesestruturais de maçonaria de sustentação de carga de pelo menos 1.500 psi(105,5 kgf/cm2), em alguns casos pelo menos 1.700 psi (81,4 kPa) (119,5kgf/cm2), em outros casos pelo menos 1.800 psi (126,5 kgf/cm2), em algumasocorrências pelo menos 1.900 psi, e em outras ocorrências pelo menos 2.000psi (140,6 kgf/cm2). Para concreto estrutural de baixo peso, as composiçõespodem ter uma resistência compressiva mínima de pelo menos 2.500 psi(175,8 kgf7cm2). Resistência compressivas são determinadas de acordo comASTM C39.

As composições da invenção são bem adequadas parafabricação de artigos e materiais de construção moldados, exemplos nãolimitantes de tais incluem painéis de parede incluindo painéis de paredeinclinados para cima, vigas T, vigas duplo T, telhas de telhados, painéis detelhados, painéis de teto, painéis de pavimentação, vigas I, paredes defundação e similares. As composições apresentam maior resistência do quecomposições LWC da tecnologia anterior.

Em uma modalidade da invenção, os artigos e materiais deconstrução moldados podem ser pre-fundidos e/ou protendidos.

Uma vantagem particular que a presente invenção fornece é acomposição de concreto e/ou artigos de construção moldados fixada formadade tais composições pode ser facilmente cortada e/ou seccionada usandométodo convencionais, oposto a ter que usar lâminas e/ou serras de corteespeciais para concreto ou com ponta de diamante. Isto fornece economiassubstanciais de tempo e dinheiro durante a individualização de artigos deconcreto.

As composições podem ser facilmente vazadas em moldes deacordo com métodos bem conhecidos pelos versados na tecnologia telhas detelhado virtualmente em qualquer configuração tridimensional desejada,incluindo configurações com certas texturas típicas tais como a aparência deplacas de madeira, placas de ardósia ou cerâmicas de face lisa. Uma placatípica pode ter dimensões aproximadas de dez polegadas de largura pordezessete polegadas de comprimento por um e três quartos de polegada deespessura. Na moldagem de materiais de telhado, a adição de um agente deaprisionamento de ar torna o final produto mais impermeável in termos de" resistência a degradação pelo congelamento/descongelamento.

Quando paredes da fundação são vazadas usando ocomposições LWC da invenção, as paredes podem tem um grau acima porcausa do menor peso. Ordinariamente, a parte inferior da parede da fundaçãotem uma tendência de arquear para fora pelo peso da guinada da mistura deconcreto, mas o menor peso das composições da invenção tendem reduzir aschances de isto acontecer. As paredes da fundação preparadas usando aspresentes composições LWC podem receber facilmente prendedoresconvencionais usados construção de parede de fundação convencional.

Modalidades da presente invenção proporcionam um sistemade confecção de fôrma de concreto isolante fixo, ou seja, de natureza contínuacom o comprimento sendo regulado somente pelas limitações de transporte emanuseio, onde a presente composição de concreto de baixo peso é lançado edeixado fixar no sistema de confecção de fôrma de concreto isolante. Opresente sistema de confecção de fôrma de concreto isolante inclui duas facesde plástico expandido opostas, contendo uma matriz de polímero expandido,conectadas internamente e espaçados entre si por elementos estruturaismetálicos perfurados. As faces de plástico expandido e elementos deespaçamento metálicos são alinhados com a fôrma para posicionardevidamente a fôrma vertical e horizontalmente o aço de reforço de concreto,permitindo ao mesmo tempo o devido escoamento de concreto e anexaçõesfuncionais de acabamento. Os elementos estruturais de aço moldados agemcomo braçadeira interna, mantendo as fôrmas retas e alinhadas durante acolocação do concreto, eliminando a necessidade da maior parte do bloqueioexterno.

Adicionalmente, a presente invenção fornece fôrmas deconcreto isoladas pré-formadas, nas quais a presente composição de concretode baixo peso pode ser formada, que incluem um ou mais elementosestruturais ou barras de reforço que ficam dispostas longitudinalmente, emcujas extremidades são embutidas pelo menos parcialmente corpos depolímero expandido voltados um para o outro. O restante do(s) elemento(s)estrutural(s) de reforço, a porção entre os corpos de polímero expandido, épelo menos parcialmente exposto. As porções das extremidades que sãoencapsuladas na matriz de polímero expandido pode fornecer um disjuntortérmico do ambiente externo. Os elementos estruturais de reforço podem serflangeados no sentido do comprimento em qualquer lado para fornecer pontosde anexação para objetos externos ao painel.

Perfurações nos elementos estruturais de reforço nas porçõesde extremidade que são encapsuladas na matriz de polímero expandidopermitem fusão das partículas de polímero expansível perpendicularmente.

Perfurações nas porções expostas do elemento estrutural de reforçoproporcionam pontos de anexação para fixação lateral e/ou barra de reforço epermitem fluxo de concreto uniforme quando concreto é lançado na presentefôrma de concreto isolada. O ponto de conexão de macho e fêmea ou desobreposição fornece apoio do painel, mantendo ao mesmo tempo aintegridade da fôrma de concreto. Furos longitudinais podem ficar dispostosna matriz de polímero expandido e podem ser de diâmetro e localizaçãovariável para fornecer áreas para colocação de utilidades, tornando mais levea estrutura e canais para ventilação de gases. A fabricação do painel se dápelo uso de um processo de moldagem semicontínuo ou contínuo que permitevariados comprimentos do painel.

Os caibros de armação embutidos ou barrotes de pavimentaçãousados na invenção podem ser feitos de qualquer material adequado.Materiais adequados são os que aumentam resistência, estabilidade eintegridade estrutural dos painéis de construção pré-formados. Tais materiaisproporcionam caibros de armação embutidos que atendem as exigências demétodos de teste aplicáveis conhecidos na tecnologia, como exemplos nãolimitantes ASTM A 36/A 36M-05, ASTM A 101 l/A 1011M-05a, ASTM A1008/A 1008M-05b, e ASTM A 1003/A 1003M-05 para vários tipos de aço.

Materiais adequados incluem, mas sem se limitar a metais,plástico de grau construção, materiais compósitos, cerâmicas, suascombinações e similares. Metais adequados incluem, mas sem limitações,alumínio, aço, aço inoxidável, tungstênio, molibdênio, ferro e ligas ecombinações de tais metais. Na modalidade particular da invenção, as barras,caibros, barrotes e/ou elementos metálicos são feitos de um metal de pequenaespessura.

Plásticos de grau construção adequados incluem, mas semlimitações, termoplásticos reforçados, resinas de termocura e resinas determocura reforçadas. Termoplásticos incluem polímeros e espumas depolímeros constituídas de materiais que podem ser repetidamente amolecidospelo aquecimento e endurecidos novamente mediante resfriamento. Polímerostermoplásticos adequados incluem, mas sem limitações, homopolímeros ecopolímeros de estireno, homopolímeros e copolímeros de olefinas C2 a C2o,dienos C4 a C2o, poliésteres, poliamidas, homopolímeros e copolímeros deésteres de (meta)acrilato C2 a C20, polieterimidas, policarbonatos,polifenileteres, poli(cloretos de vinila), poliuretanos e suas combinações.

Resinas de termocura adequadas são resinas que, quandoaquecidas até seu ponto de cura, passam por uma reação de reticulaçãoquímica, fazendo com que elas se solidifiquem e mantenham suas formasrigidamente, mesmo a elevadas temperaturas. Resinas de termocuraadequadas incluem, mas sem limitações, resinas de alquida, resinas de epóxi,resinas de dialil ftalato, resinas de melamina, resinas fenólicas, resinas depoliéster, resinas de uretano e uréia, que podem ser reticuladas pela reação,como exemplos não limitantes, com dióis, trióis, polióis e/ou formaldeído.

Materiais de reforço e/ou cargas que podem ser incorporadosnos termoplásticos e/ou resinas de termocura incluem, mas sem limitações,fibras de carbono, fibras de aramida, fibras de vidro, fibras de metal, tecidoestruturado ou estruturas das fibras mencionadas, fibra de vidro, negro-de-fumo, grafite, argilas, carbonato de cálcio, dióxido de titânio, tecidoestruturado ou estruturas das fibras supra-referidas e suas combinações.

Um exemplo não limitante de plástico de grau construção sãosistemas de poliéster ou éster vinílico de termocura de resinas reforçados comfibra de vidro que atendem as exigências dos métodos de teste exigidosconhecidos na tecnologia, exemplos não limitantes sendo ASTM D790,ASTM D695, ASTM D3039 e ASTM D638.

Os termoplásticos e resinas de termocura podemopcionalmente incluir outros aditivos, como um exemplo não limitanteestabilizantes ultravioleta (UV), estabilizantes térmicos, retardantes de chama,reforços estruturais, biocidas e suas combinações.

Em uma modalidade particular da invenção, os caibros dearmação embutidos ou barrotes de sustentação dos pisos embutidos são feitosde um metal de pequena espessura.

Os caibros embutidos ou barrotes de sustentação dos pisosembutidos aqui descritas podem ter uma espessura de pelo menos 0,4 mm, emalguns casos pelo menos 0,5 mm, em outros casos pelo menos 0,75 mm, emalgumas ocorrências pelo menos 1 mm, em outras ocorrências pelo menos1,25 mm e em algumas circunstâncias pelo menos 1,5 mm e podem ter umaespessura de pelo menos 10 mm, em alguns casos pelo menos 8 mm, emoutros casos pelo menos 6 mm, em algumas ocorrências pelo menos 4 mm eem outros casos pelo menos 2 mm. A espessura dos caibros embutidos oubarrotes de sustentação dos pisos embutidos dependerá do uso pretendido dopainel de construção pré-formado.

Em uma modalidade da invenção, os caibros de armaçãoembutidos ou barrotes de sustentação dos pisos embutidos têm furos ouaberturas ao longo de seu comprimento para facilitar fusão do materialplástico expandido e reduzir qualquer efeito de ligação térmica nas barras,caibros, barrotes e/ou elementos de reforço.

Na presente invenção, as faces de plástico expandido podemser moldada de qualquer plástico material expansível adequado, conformedescrito anteriormente, em uma máquina de moldagem capaz de inserir oselementos metálicos e formar dois painéis de faces opostas, mantendo aomesmo tempo os materiais compósitos nas suas posições relativas em umprocesso contínuo ou semicontínuo.

A matriz de polímero expandido constitui o corpo de polímeroexpandido descrito aqui a seguir. A matriz de polímero expandido étipicamente moldada de partículas termoplásticas expansíveis. Esses painéisexpansíveis termoplásticos são feitos de qualquer homopolímero oucopolímero termoplastico adequado. Particularmente adequados para uso sãohomopolímeros derivados de monômeros aromáticos de vinila incluindoestireno, isopropilestireno, alfa-metilestireno, metilestirenos nucleares,cloroestireno, terc-butilestireno e similares, bem como copolímerospreparados pela copolimerização de pelo menos um monômero aromático devinila supradescritos com um ou mais outros monômeros, exemplos nãolimitantes sendo divinilbenzeno, dienos conjugados (exemplos não limitantessendo butadieno, isopreno, 1, 3- e 2,4- hexadieno), metacrilatos de alquila,acrilatos de alquila, acrilonitrila, e anidrido maleico, em que o monômeroaromático de vinila está presente em pelo menos 50% em peso do copolímero,na modalidade da invenção, polímeros estirênicos são usados, particularmentepoliestireno. Entretanto, outros polímeros adequados podem ser usados, taiscomo poliolefmas "(por exemplo, polietileno, polipropileno), policarbonatos,óxidos de polifenileno e suas misturas.

Em uma modalidade particular da invenção, as partículastermoplásticas expansíveis são partículas de poliestireno expansível (EPS).Essas partículas podem ser na fôrma de contas, grânulos, ou outras partículasconvenientes para as operações de expansão e moldagem. Partículaspolimerizadas em um processo de suspensão aquosa são essencialmenteesféricas e são usadas para moldagem do corpo de polímero expandidodescrito aqui a seguir. Essas partículas podem ser selecionadas para que seustamanhos variem de cerca de 0,008 polegada (0,2 mm) a cerca de 0,1polegada (2,5 mm).

As partículas termoplásticas expansíveis podem serimpregnadas usando qualquer método convencional com um agente de soproadequado. Como um exemplo não limitante, a impregnação pode seralcançada pela adição do agente de sopro à suspensão aquosa durante apolimerização do polímero ou, alternativamente, pela ré-suspensão daspartículas de polímero em um meio aquoso e em seguida pela incorporação doagente de sopro da maneira preceituada em Patente U.S. 2.983.692. Qualquermaterial gasoso ou material que produza gases mediante aquecimento podeser usado como o agente de sopro. Agentes de sopro convencionais incluemhidrocarbonetos alifáticos contendo 4 a 6 átomos de carbono na molécula, taiscomo butanos, pentanos, hexanos, e os hidrocarbonetos halogenados, porexemplo, CFCs e HCFCS, que fervem a uma temperatura abaixo do ponto deamolecimento do polímero escolhido. Misturas desses agentes de sopro dehidrocarbonetos alifáticos também podem ser usadas.

Alternativamente, água pode ser misturada com esses agentesde sopros de hidrocarbonetos alifáticos ou água pode ser usada como o únicoagente de sopro da maneira preceituada nas Patentes U.S. 6.127.439,6.160.027 e 6.242.540. Nessas patentes, são usados agentes de retenção deágua. A porcentagem em peso de água para uso como o agente de sopropodem variar de 1 a 20%. O textos de Patentes U.S. 6.127.439, 6.160.027 e6.242.540 estão aqui incorporados pela referência.

As partículas termoplásticas impregnadas são no geral pré-expandidos com uma densidade de pelo menos 0,5 lb/ft3 (0,008 g/cm3), emalguns casos pelo menos 1 lb/ft3 (0,016 g/cm3), em outros casos pelo menos1,25 lb/ft3 (0,02 g/cm3), em algumas situações pelo menos 1,5 lb/ft3 (0,024g/cm3), em outras situações pelo menos 2 lb/ft3 (3,2 g/cm3) (0,032 g/cm3), eem algumas ocorrências pelo menos cerca de 3 lb/ft3 (0,048 g/cm3). Também,uma densidade das partículas pré-expandidas impregnadas pode ser até 35lb/ft3 (0,56 g/cm3), em alguns casos até 30 lb/ft3 (0,48 g/cm3), e em outroscasos até 25 lb/ft3 (0,4 g/cm3). Uma densidade das partículas pré-expandidasimpregnadas pode ser qualquer valor, ou pode variar entre quaisquer dosvalores supracitados. A etapa de pré-expansão é convencionalmente realizadapelo aquecimento das contas impregnadas por qualquer meio de aquecimentoconvencional, tais como vapor, ar quente, água quente ou calor radiante. Ummétodo geralmente aceito para se obter a pré-expansão de partículastermoplásticas impregnadas está preceituado na Patente U.S. 3.023.175.

As partículas termoplásticas impregnadas podem ser partículasde polímero celular expandido da maneira preceituada no pedido de PatenteU.S. de série 101021,716, cujos preceitos estão aqui incorporados pelareferência. As partículas celulares expandidas podem ser poliestireno que sãopré-expandidas e contêm um agente de sopro volátil a um nível de menos de6,0 por cento em peso, em alguns casos variando de cerca de 2,0 % em peso acerca de 5,0 % em peso, e em outros casos variando de cerca de 2,5 % empeso a cerca de 3,5 % em peso com base no peso do polímero.

Um interpolímero de uma poliolefina e monômeros aromáticosde vinila polimerizados in situ que podem ser incluídos na resinatermoplástica expansível de acordo com a invenção está revelado nas PatentesU.S. 4.303.756 e 4.303.757 e U.S. e publicação da patente 200410152795,cujas partes relevantes estão aqui incorporadas pela referência. Um exemplonão limitante de interpolímeros que podem ser usado na presente invençãoincluem aqueles disponíveis com o nome comercial ARCEL®, disponíveispela NOVA Chemicals inc, Pittsburgh, PA e PIOCELAN®; disponíveis pelaSekisui Plásticos Co., Ltd., Tóquio, Japão.

A matriz de polímero expandido pode incluir ingredientes eaditivos costumeiros, tais como pigmentos, corantes, colorantes,plastificantes, agentes de liberação do molde, estabilizantes, absorvedores deluz ultravioleta, agentes de prevenção do molde, antioxidantes e assim pordiante. Pigmentos típicos incluem, sem limitações, pigmentos inorgânicos taiscomo negro-de-fumo, grafite, grafite expansível, oxido de zinco, dióxido detitânio, e oxido de ferro, bem como pigmentos orgânicos tais como vermelhose violetas de quinacridona e azuis e verdes de cobre ftalocianina.

Na modalidade particular da invenção o pigmento é negro-de-fumo, um exemplo não limitante de um material como esse sendo EPSSILVER®, disponíveis pela NOVA Chemicals Inc.

Em uma outra modalidade particular da invenção o pigmento égrafite, um exemplo não limitante de um material como esse sendoNEOPOPv® disponível pela BASF Aktiengesellschaft Carp., Ludwigshafenam Rhein, Alemanha.

As partículas pré-expandidas ou "pre-puff' são aquecidas emum molde fechado no processo de moldagem semicontínuo ou contínuodescrito a seguir para formar os painéis de construção pré-formados de acordocom a invenção.

Os painéis de construção pré-formados usado na presenteinvenção pode ser feitos usando técnicas de moldagem de fôrma em lotes.Entretanto, esta abordagem pode levar a inconsistências e pode ser muitodemorada e cara.

Alternativamente, as faces de plástico expandido podem sermoldada de qualquer plástico material expansível adequado, conformedescrito anteriormente, em uma máquina de moldagem capaz de inserir oselementos metálicos e formar dois painéis de faces opostas, mantendo aomesmo tempo os materiais compósitos nas suas posições relativas em umprocesso contínuo ou semicontínuo.

Os painéis de construção pré-formados usado para produzir asunidades de ICF e outros painéis de construção aqui descritos podem serfeitos usando um aparelho para moldar um elemento de plástico expandidosemicontínuo ou contínuo que inclui:

a) Um ou mais moldes que incluem:

i) uma parede inferior, um par de paredes laterais opostas euma tampa;

ii) uma sede de moldagem, tendo a forma que casa com a doelemento, definida no molde entre as paredes laterais, a parede inferior e umatampa;

b) meios para deslocar a tampa e as paredes laterais dosmoldes a favor e contra a parede inferior para fechar longitudinalmente erespectivamente abrir o molde; e

c) primeiros meios para posicionar de uma maneira ajustável adita tampa a favor e contra a dita parede inferior do molde para controlar deuma maneira ajustável e substancialmente contínua a altura da sede demoldagem.

O aparelho é configurado para incluir os caibros de armaçãoembutidos ou barrotes de sustentação dos pisos embutidos configurado aquidiscutidos. Como um exemplo não limitante, os métodos e aparelho reveladosna Patente U.S. 5.792.481 podem ser adaptados para fazer as unidades de ICFda presente invenção. As partes relevantes da Patente U.S. 5.792.481 estãoaqui incorporadas pela referência.

Mais particularmente, a presente fôrma de concreto isoladainclui um primeiro corpo, de forma substancialmente paralelepipédica,contendo uma matriz de polímero expandido, tendo faces opostas, umaprimeira superfície e uma segunda superfície oposta; um segundo corpo, deforma substancialmente paralelepipédica, contendo uma matriz de polímeroexpandido, tendo faces opostas, uma primeira superfície, uma segundasuperfície oposta; e um ou mais caibros embutidos que se estendemlongitudinalmente através do primeiro corpo e do segundo corpo entre asprimeiras superfícies de cada corpo, tendo uma primeira extremidadeembutida na matriz de polímero expandido do primeiro corpo, e uma segundaextremidade embutida na matriz de polímero expandido do segundo corpo.Um ou mais furos de expansão são providos na porção do caibro embutidoembutida no primeiro corpo e no segundo corpo. O primeiro corpo e osegundo corpo incluem uma matriz de polímero que se expande através dosfuros de expansão. O espaço definido entre as primeiras superfícies doprimeiro corpo e do segundo corpo é capaz de aceitar concreto lançado nele.

Uma modalidade da presente invenção fornece fôrmas deconcreto isoladas (ICF) e sistemas ICF. Conforme mostrado na figura 1, ICF510 inclui primeiro corpo de polímero expandido 511 e segundo corpo depolímero expandido 512, caibros de metal embutidos voltados para a esquerda514, e caibros de metal embutidos voltados para a direita 516 (barrasembutidas de reforço). Os caibros de metal embutidos 514 e 516 têmextremidades embutidas 520 e 522 respectivamente que não tocam asuperfície externa 524 de primeiro corpo de polímero expandido 511. Caibrosde metal embutidos 514 e 516 têm as extremidades embutidas 521 e 523respectivamente que são adjacentes à superfície externa 525 do segundo corpode polímero expandido 512. O espaço 505 é definido como um espaço entre asuperfície interna 530 de primeiro corpo de polímero expandido 511 e asuperfície interna 531 do segundo corpo de polímero expandido 512 para aaltura da ICF 510.

Corpos de polímero expandido 511 e 512 podem ter umaespessura, medida como a distância da superfície interna 530 ou 531respectivamente até a superfície externa 524 ou 525,, respectivamente, depelo menos 2, em alguns casos pelo menos 2,5, e em outros casos pelo menos3 cm e pode ser até 10, em alguns casos até 8, e em outros casos até 6 cm dasuperfície interna 30 do corpo de polímero expandido 512. A espessura decorpos de polímero expandido 511 e 512 pode ser independentementequalquer dimensão, ou pode variar entre quaisquer das dimensõessupracitadas.

Extremidades embutidas 520 e 522 se estendem pelo menos 1,em alguns casos pelo menos 2, e em outros casos pelo menos 3 cm ao interiordo corpo de polímero expandido 512 para fora da superfície interna 530.Também, as extremidades embutidas 520 e 522 podem estender-se até, emalguns casos até 8, e em outros casos até 6 cm para fora da superfície interna530 ao interior do primeiro corpo de polímero expandido 511. Extremidadesembutidas 526 e 528 qualquer das distâncias, ou podem variar entre quaisquerdas distâncias supracitadas da superfície interna 530 ao interior do corpo dopolímero 511.

Em uma outra modalidade da invenção, as extremidadesembutidas 520 e 522 25 podem estender-se de 1/10 a 9/10, em alguns casos113 to 2/3 e em outros casos 1/4 a 3/4 da espessura de primeiro corpo depolímero expandido 511 ao interior do corpo de polímero expandido 511.

A orientação dos caibros de metal embutidos 514 e 516 éreferenciada pela direção das extremidades 520, 521, 522 e 523. Asextremidades podem ser orientadas em qualquer direção que se adeque àresistência, objetivos de anexação ou estabilidade da fôrma de concretoisolada.

O espaçamento entre cada um caibros de metal embutidos 514e 516 é tipicamente adaptado para ser consistente com códigos ou métodos deconstrução locais, mas pode ser modificado de forma a adequar-se anecessidades especiais. Como tal, o espaçamento entre os caibros de metalpode ser pelo menos 10, em algumas ocorrências pelo menos 25 e em algunscasos pelo menos 30 cm e pode ser até 110, em alguns casos até 100, emoutros casos até 75, e em algumas ocorrências até 60 cm. O espaçamentoentre caibros de metal embutidos 514 e 516 pode ser qualquer distância, oupode variar entre quaisquer das distâncias supracitadas.ICF 510 pode estender-se por uma distância com caibros demetal embutidos alternados 514 e 516 colocados nele. O comprimento da ICF510 pode ser qualquer comprimento que permita o manuseio seguro e mínimodano na ICF 510. O comprimento da ICF 510 pode ser tipicamente pelomenos 1, em alguns casos pelo menos 1,5, e em outros casos pelo menos 2 me pode ser até 25, em alguns casos até 20, em outros casos até 15, em algumasocorrências até 10 e em outras ocorrências até 5 m. O comprimento da ICF510 pode ser qualquer valor, ou pode variar entre quaisquer dos valoressupracitados. Em algumas modalidades da invenção, cada extremidade da ICF510 termina com um caibro de metal embutido.

A altura da ICF 510 pode ser qualquer altura que permita omanuseio seguro, dano mínimo e que possa suportar a pressão do concretolançado dentro da ICF 510. A altura da ICF 510 pode ser pelo menos 1 e emalguns casos pelo menos 1,25 m e pode ser até 3 m e em alguns casos até 2,5m. Em algumas ocorrências, a fim de aumentar a estabilidade da unidade ICF510, travessas de reforço ou barra de reforço (não mostradas) podem seranexadas nos caibros de metal embutidos 514e516. A altura da ICF 10 podeser qualquer valor, ou pode variar entre quaisquer dos valores supracitados.

O espaço 505, o espaço entre a superfície interna 530 e asuperfície interna 531 para a altura da ICF 510, pode ser qualquer volumee/ou dimensões adequados. O volume e/ou dimensões adequados são aquelesonde o peso do concreto de baixo peso lançado no espaço 505 não é tão altocomo um que faça que qualquer parte da ICF 50 falhe, isto é, que permite queo concreto rompa através da ICF 510 de maneira tal que o volume de concretonão seja contido no espaço 505, mas grande o bastante para que o concretolançado e fixada possa suportar o que quer que seja a ser construído na paredede concreto ICF resultante. Assim, a distância entre a superfície interna 530 ea superfície interna 531 tomada com o altura supradefinida pode ser pelomenos 5 em alguns casos pelo menos 10 e em outros casos pelo menos 12 cme pode ser até 180, em alguns casos até 150 cm e em outros casos até 120 cm.Em algumas ocorrências, a fim de aumentar a estabilidade da unidade ICF510, travessas de reforço ou barra de reforço (não mostradas) podem seranexadas nos caibros de metal embutidos 514 e 516. O distância entre asuperfície interna 530 e a superfície interna 531 pode ser qualquer valor, oupode variar entre quaisquer dos valores supracitados.

Em uma modalidade particular da invenção, ICF 510 pode serusado como uma parede de tempestade. Nesta modalidade, o espaço 505 écheio com a presente composição de concreto de baixo peso da maneira aquidescrita, e a distância da superfície interna 530 até a superfície interna 531pode ser pelo menos 2, em alguns casos pelo menos 5 e em outros casos pelomenos 10 cm, e pode ser até 16, em alguns casos até 14 cm e em outros casosaté 12 cm. nesta modalidade de parede de tempestade, a distância entre asuperfície interna 530 e a superfície interna 531 pode ser qualquer valor, oupode variar entre quaisquer dos valores supracitados.

Paredes de tempestade feitas de acordo com a presenteinvenção podem ser usadas como qualquer dos outros painéis de parede eparedes pré-moldadas levantadas aqui descritas.

Conforme mostrado na figura 1, ICF 510 tem um comprimentofinito, e o primeiro corpo 511 e segundo corpo 512 têm um término da virolainterna 517 e um término da virola externa 518. Tipicamente, comprimentosde ICF 510 são interconectados inserindo-se um término da virola interna 517de uma ICF 510 adjacente a um término da virola externa 518 de um outroIGF 510 para formar uma ICF contínua. Assim, um maior ICF contendoqualquer quantidade de unidades de ICF 510 pode ser montada e/ou arranjada.

Uma modalidade alternativa da invenção está mostrada nafigura 2, onda ICF 508 é similar à ICF 510 exceto que a superfície interna 530de corpo 511 e a superfície interna 531 de corpo 512 incluem seçõesarqueadas internas opostas 532 e 534. respectivamente. Seções arqueadasinternas 532 e 534 proporcionam espaço não linear dentro da ICF 508, demaneira tal que concreto de baixo peso lançado na ICF 508 tenha seções quetêm maior largura seccional transversal e seções que têm uma menor larguraseccional transversal.

Em uma outra modalidade da invenção mostrada na figura 3,ICF 509 tem extremidades expostas 536 e 538, em vez das extremidadesembutidas 521 e 523. Extremidades expostas 536 e 538 se estendem pelomenos 1, em alguns casos pelo menos 2, e em outros casos pelo menos 3 cmpara fora da superfície externa 525 dò segundo corpo de polímero expandido512. As extremidades expostas 536 e 538 pode ser usadas para anexarsuperfícies de acabamento, tais coma parede de gesso, compensado,panelização, etc. da maneira aqui descrita na ICF 509. Também, asextremidades expostas 536 e 538 podem estender-se até 60, em alguns casosaté 40, e em outros casos até 20 cm para fora da superfície externa 525 docorpo de polímero expandido 512. As extremidades expostas 536 e 538podem estender-se a qualquer das distâncias, ou podem variar entre quaisquerdas distâncias supracitadas da superfície externa 525.

Referindo-se à figura 3 caibros de metal embutidos 514 e 516podem ter furos de utilidade (da maneira descrita a seguir) espaçados ao longode seu comprimento entre a superfície externa 525 e extremidades expostas536 e 538. Os furos de utilidade (não mostrados aqui, mas descritos eilustrados a seguir) são usados para acomodar utilidades tais como fiação paraeletricidade, telefone, televisão a cabo, auto-falantes e outros dispositivoseletrônicos, linhas de gás e linhas hidráulicas. Os furos de utilidade podem tervárias formas seccionais transversais, exemplos não limitantes sendo redonda,oval, elíptica, quadrada, retangular, triangular, hexagonal ou octogonal. Asáreas seccionais transversais dos furos de utilidade podem também variarindependentemente umas das outras, ou elas podem ser uniformes. As áreasseccionais transversais dos furos de utilidade é limitada pelas dimensões doscaibros de metal embutidos 514 e 516, as Os furos de utilidade se enquadrarãonas suas dimensões e não prejudicarão significativamente sua integridadeestrutural e resistência. As áreas seccionais transversais dos furos de utilidadepode ser independentemente pelo menos 1, em alguns casos pelo menos 2, eem outros casos pelo menos 5 cm2 e pode ser até 30, em alguns casos até 25,em outros casos até 20 cm2. As áreas seccionais transversais dos furos deutilidade pode ser independentemente qualquer valor, ou pode variar entrequaisquer dos valores supracitados.

Em uma modalidade da invenção, os furos de utilidade podemter a flangeados e em muitos casos, uma superfície de flange laminada parafornecer maior resistência aos caibros de metal embutidos.

As figuras 4 e 5 mostram recursos da presente ICF e painéis detempestade relacionados à ICF 508 (A figura 2). Um recurso dos caibros demetal embutidos 514 e 516 é que eles podem incluir furos de expansão 540 efuros de derramamento 542. Como tal, furos de derramamento 544 podem serum furo puncionado estendendo-se ao longo do eixo vertical dos caibros demetal embutidos 514 e/ou 516 que é posicionado para permitir o livreescoamento do concreto de baixo peso e para fixar e posicionar reforços deconcreto horizontais. Similarmente, furos de expansão 540 podem ser um furopuncionado de diâmetro suficiente ou fenda de área de vazio suficiente parapermitir a fusão e escoamento da matriz de polímero através do painel deplástico formado.

Os elementos estruturais de metal de baixa espessuramoldados, caibros de metal embutidos 514 e 516, contínua ousemicontinuamente formados para criar um painel compósito de comprimentoilimitado. Os elementos estruturais metálicos são estrategicamentepuncionados ao longo do eixo vertical externo para fornecer furos deexpansão 540, que permitem o fluxo e fusão dos materiais de plásticoexpansível através dos elementos metálicos. O eixo vertical central doelemento metálico é puncionado para fornecer furos de derramamento 542,que permitem o livre fluxo de concreto normal e permitir a fixação ecolocação de materiais de reforço de concreto horizontais. As figuras 6 e 7mostram o concreto de baixo peso 550 formado e fixado em relação aoscaibros de metal embutidos 514.

As extremidades embutidas 521 e 523 tiras de coberturacontínuas que são dispostas verticalmente em centros predeterminados paraajudar na conexão direta de materiais de acabamento, pistas estruturais detopo e base, penetrações de parede e pontos de conexão de telhado e piso, talcomo a pista de nível aqui descrita.

Materiais de plástico expansível no compósito de painel agemcomo um painel de formação quando concreto de baixo peso é colocado nafôrma e podem também fornecer isolamento e amortecimento acústico.Adicionalmente, a face dos materiais de plástico expansível do painelcompósito age como um painel de formação quando concreto é colocado nafôrma e também fornece isolamento e amortecimento acústico.

O desenho da presente ICF fornece caminhos de concretohorizontal e vertical criados pelos dois painéis opostos fixos pelos elementosestruturais de baixa espessura.

Quando concreto de baixo peso é lançado no espaço 505 dapresente ICF, um montante de concreto interno é formado pelos dois painéisopostos na configuração de parede de montante vertical do desenho do painel,set concreto de baixo peso 550. O núcleo de concreto criado na fôrma agecomo braçadeira horizontal para os elementos estruturais metálicos de baixaespessura na presente ICF. No desenho de painel de parede de montantevertical o núcleo de concreto permite reforço horizontal ao longo do eixo domontante vertical criado entre os painéis de face da fôrma.

Na presente ICF, as extremidades do painel de travamentoformadas por virola interna 517 e virola externa 518 autoalinhadas, auto-seladas e conectam seguramente um terminação lateral do painel no outroponto da terminação lateral do painel, formando uma fôrma de colocação deconcreto horizontal contínua, bem como vertical contínua.

A figura 8 mostra uma modalidade da invenção onde, asuperfície do elemento de aço 560, que pode ser usada como caibros de metalembutidos 514 e/ou 516 na presente ICF têm orifícios 565 em direçõesopostas, criando uma superfície que aumenta a adesão do concreto e impede otrincamento do concreto em contato com o elemento de aço 560. O efeito daformação do orifício na superfície do elemento aumenta a resistência aocisalhamento do aço e composição de concreto.

A formação de orifícios da superfície do aço cria uma conexãomais forte entre a espuma, e o elemento de aço da espuma de plástico ficavoltado para o painel quando moldado como uma estrutura compósita.

A figura 9 mostra uma modalidade de um sistema da fôrma deconcreto isolado 575 para fornecer uma fundação que inclui uma pluralidadede ICFs 508 conectados extremidade uma extremidade para formar o sistemaICF 575. A unidade de quina 552 é usada para interconectar linhas ICFparalelas 554 e linhas ICF perpendiculares 556. Concreto de baixo peso 25 élançado no espaço 505 de sistema ICF de parede 575 e deixado fixar paraformar o sistema de parede de concreto isolado completo.

A unidade de quina 552, mostrada na figura 10,essencialmente inclui uma primeira ICF 508A e uma segunda ICF 508B(recursos iguais são enumerados como anteriormente) orientadas em umângulo coní a primeira ICF 508A, onde seção de quina 552 é moldado toincluem primeira ICF 508A e segunda ICF 508B para formar um primeirocorpo contínuo 590 e um segundo corpo contínuo 592 e prover um espaçocontínuo 505 entre eles.

Referindo-se à figura 3, as vantagens particulares da ICF 509incluem a capacidade de passar facilmente utilidades antes da anexação deuma superfície de acabamento nas extremidades expostas dos caibros demetal embutidos. O caibros de metal expostos facilitam mudanças e adiçõesdo emolduramento estrutural no campo e deixam as partes estruturais doconjunto expostas para inspetores públicos locais inspecionarem a armação.

Um espaço de utilidade definido superfície externa 525 docorpo de polímero expandido 512 e extremidades expostas 536 e 538 pode seradaptado para acomodar utilidades. Tipicamente, as extremidades expostas536 e 538 têm uma superfície de acabamento anexada a elas, um lado da qualdefine adicionalmente o espaço de utilidade.

Em uma modalidade da invenção, o espaço de utilidade éadaptado e dimensionado para receber componentes padrões e/ou pré-fabricados, tais como janelas, portas e armários de remédios, bem comoarmários e prateleiras individualizadas.

Adicionalmente, o espaço de ar entre a superfície externa docorpo de polímero expandido 512 e a superfície de acabamento permitemelhor circulação de ar, que pode minimizar ou impedir a formação de mofo.Além do mais, em virtude de os caibros de metal não ficarem em contatodireto com o ambiente externo, a ligação térmica através dos caibros de metalembutidos altamente condutores é evitada e as propriedades de isolamento sãomelhoradas.

Superfícies de acabamento adequadas incluem, mas semlimitações, a superfícies de acabamento tais como madeira, plástico rígido,painéis de madeira, painéis de concreto, cimentos painéis, parede de gesso,placa de reboco, placas de material particulado, painéis de plástico rígidos, ouqualquer outro material adequado com funções de decoração e/ou estruturaisou outros substratos de construção

Em um tipo particular de parede construção usado na invençãofaz-se uso de paredes de plástico expandido para formar uma estruturaprensada contendo a composição LWC lançada. Depois do endurecimento, asparedes expandidas são deixadas intactas para aumentar significativamente aspropriedades de isolamento das paredes. Tais paredes podem ser feitas departículas de polímero expandido ou extrudado supradescritos ou similares, efreqüentemente são disponíveis aos contratantes em unidades de parede pré-formada e de quinas se encaixam por pressão ou se junta por pressão uma naoutra, de acordo com métodos bem conhecidos no ramo de construção.

Uma modalidade da invenção diz respeito a um painel isoladopara ser levantado que é adaptado para uso como um painel de parede ou deteto. Conforme mostrado nas figuras 11-14, painel de parede de uma únicaface 340 inclui um corpo reforçado 341 que inclui fôrma de polímeroexpandido 342 (corpo central) e caibros de metal embutidos 344 e 346 (barrasde reforço embutidas). A fôrma de polímero expandido 342 pode incluir asaberturas 348 e utilidade entalhes 349, que atravessa todo ou parte docomprimento da fôrma de polímero expandido 342. Os caibros de metalembutidos 344 e 346 têm extremidades embutidas 352 e 356 respectivamenteque não estão em contato com a face interna 350 da fôrma de polímeroexpandido 342. Os caibros de metal embutidos 344 e 346 também têmextremidades expostas 358 e 360 respectivamente que se estendem da faceexterna 362 da fôrma de polímero expandido 342.

A fôrma de polímero expandido 342 pode ter uma espessura,medida como a distância da face interna 350 até a face externa 362, de pelomenos 8, em alguns casos pelo menos 10, e em outros casos pelo menos 12cm e pode ser até 100, em alguns casos até 75, e em outros casos até 60 cm. Aespessura da fôrma de polímero expandido 342 pode ser qualquer distânciasou podem variar entre quaisquer das distâncias supracitadas.

Extremidades expostas 358 e 360 se estendem pelo menos 1,em alguns casos pelo menos 2, e em outros casos pelo menos 3 cm para forada face externa 362 da fôrma de polímero expandido 342. Também, asextremidades expostas 358 e 360 podem estender-se até 60, em alguns casosaté 40, e em outros casos até 20 cm para fora da face externa 362 da fôrma depolímero expandido 342. Extremidades expostas 358 e 360 podem estender-sequalquer das distâncias, ou podem variar entre quaisquer das distânciassupracitadas da face externa 362.

Em uma modalidade da invenção, caibros de metal embutidoselementos 344 e 346 têm uma forma seccional transversal que incluicomprimentos de embutimento 364 e 366, as extremidades embutidas 352 e356 e as extremidades expostas 358 e 360. A orientação dos caibros de metalembutidos elementos 344 e 346 é referenciada pela direção das extremidadesembutidas 352 e 356. Na modalidade particular da invenção, as extremidadesembutidas 352 e 356 são orientadas uma para fora da outra. Nestamodalidade, painel de parede de um lado 340 é adaptado para queextremidades expostas 358 e 360 dos caibros de metal embutidos 344 e 346sejam embutidas em concreto 370 ou sejam aplicados na face externa 362.

O espaçamento entre cada um caibros de metal embutidos 344e 346 é pelo menos 25 e em alguns casos pelo menos 30 cm e pode ser até110, em alguns casos até 100, em outros casos até 75, e em algumasocorrências até 60 cm, medido de um ponto médio duma extremidade oposta358 até um ponto médio duma extremidade oposta 360. O espaçamento entrecaibros de metal embutidos 344 e 346 pode ser qualquer distância, ou podevariar entre quaisquer das distâncias supracitadas.

Em uma modalidade da invenção, o painel de parede de umlado 340 inclui corpo de polímero expandido 342 (corpo central), caibros demetal embutidos 344 e 346 (barras embutidas de reforço), que incluemflanges 311; extremidades esquinadas 312, os furos de utilidade 346localizados em uma porção exposta dos caibros de metal embutidos 344 e346, furos de expansão 313 em uma porção embutida dos caibros de metalembutidos 344 e 346, e extremidades embutidas 344 e 346, que não tocam aface interna 350.Em uma modalidade da invenção, a face interna 350 pode teruma superfície corrugada, que pode ser moldada ou cortada, que melhora ofluxo de ar entre a face interna 350 e qualquer superfície anexada a ela.

Furos de expansão 313 são usados em que, à medida que ocorpo de polímero expandido 342 é moldado, a matriz de polímero seexpande através dos furos de expansão 313 e o polímero em expansão funde-se. Isto permite que uma matriz de polímero envolva e mantenha os caibros demetal embutidos 344 e 346 por meio de fusão no polímero em expansão. Namodalidade da invenção, furos de expansão 313 podem ter uma superfícieflangeada e, em muitos casos, uma superfície de flange laminada parafornecer maior resistência aos caibros de metal embutidos.

As aberturas 348 podem ter várias formas seccionaistransversais, exemplos não limitantes sendo redonda, oval, elíptica, quadrada,retangular, triangular, hexagonal ou octogonal. O tamanho seccionaltransversal das aberturas 348 pode ser uniforme, ou elas podem variarindependentemente uma da outra com relação ao tamanho e localização emrelação à face externa 362 e a face interna 350. O espaçamento entre cadaabertura 348 pode ser pelo menos 1 e em alguns casos pelo menos 3 cm epode ser até 110, em alguns casos até 100, em outros casos até 75, e emalgumas ocorrências até 60 cm, medido de um ponto médio de um abertura348 até uma abertura adjacente 348. O espaçamento entre as aberturas 348pode ser independentemente qualquer distância, ou pode variar entrequaisquer das distâncias supracitadas.

As áreas seccionais transversais das aberturas 348 podem"também variar independentemente umas das outras, ou elas podem seruniformes. As áreas seccionais transversais das aberturas 348 é limitada pelasdimensões da fôrma de polímero expandido 342, as aberturas 348 se ajustarãoàs dimensões da fôrma de polímero expandido 342. As áreas seccionaistransversais das aberturas 348 podem ser independentemente pelo menos 1,em alguns casos pelo menos 5, e em outros casos pelo menos 9 cm2 e pode seraté 130, em alguns casos até 100, em outros casos até 75 cm2. As áreasseccionais transversais das aberturas 348 podem ser independentementequalquer valor, ou pode variar entre quaisquer dos valores supracitados.

O corpo reforçado 341 tem um comprimento finito e tem umaextremidade terminal macho 371 que inclui borda dianteira 372 e umaextremidade de recebimento 376 que inclui seção rebaixada 376, que éadaptada para receber a borda dianteira 372. Tipicamente, comprimentos dopainel de parede de um lado 340 são interconectados inserindo-se uma bordadianteira 372 por um primeiro painel de parede de um lado 340 em uma seçãorebaixada 378 de um segundo painel de parede de um lado. Desta maneira,uma maior parede ou seção de teto contendo qualquer quantidade de painéisde parede de um lado pode ser montada e/ou arranjada. A largura do painel deparede de um lado 340, medida como a distância da borda saliente 380 até aborda de saída 374, pode ser tipicamente pelo menos 20, em alguns casos pelomenos 30, e em outros casos pelo menos 35 cm e pode ser até 150, em algunscasos até 135, e em outros casos até 125 cm. A largura do painel de parede deum lado 340 pode ser qualquer valor, ou pode variar entre quaisquer dosvalores supracitados.

Um exemplo de um painel de parede de um lado 340 deacordo com a invenção está mostrado na figura 11, onde quatro caibros demetal embutidos 344 e 346 são usados.

A presente composição LWC é lançada, acabada e fixada paraformar uma camada de concreto 370 que reveste extremidades expostas 358 e360 dos caibros de metal embutidos 344 e 346.

As extremidades embutidas 350 e 356 dos caibros de metalembutidos 344 e 346 são disponíveis como pontos de anexação para umasuperfície de acabamento tais como madeira, plástico rígido, painéis demadeira, painéis de concreto, cimentos painéis, parede de gesso, placa dereboco, placas de material particulado, painéis de plástico rígidos, ou qualqueroutro material adequado com funções de decoração e/ou estruturais ou outrossubstratos de construção placa de reboco 375 (mostrada na figura, 11). Namodalidade particular da invenção, o produto a base de gesso de baixo pesodescrito a seguir é usado como parede de gesso ou placa de reboco 375. Aanexação é tipicamente realizada pelo uso de parafusos.

Uma modalidade da invenção está mostrada na figura 12.Nesta modalidade, a malha de reforço 371 é anexada nas extremidadesexpostas 358 e 360 dos caibros de metal embutidos 344 e 346. A malha dereforço 371 podem ser feita de qualquer material adequado, exemplos nãolimitantes sendo fibra de vidro, metais tais como aço, aço inoxidável ealumínio, plásticos, fibras sintéticas e suas combinações. Desejavelmente,depois que a malha de reforço 371 é anexada nas extremidades expostas 358 e360, a camada de concreto 370 é lançada, acabada e endurecida de maneira arevestir a malha de reforço 371 e as extremidades expostas 358 e 360. Nestamodalidade, a malha de reforço 371 aumenta a resistência da camada deconcreto 370 bem como aumenta a resistência da anexação da camada deconcreto 370 no corpo reforçado 341.

Em uma modalidade da invenção, o painel de parede de umlado 340 é montado em uma superfície plana e uma primeira extremidade élevantada, enquanto uma segunda extremidade permanece estacionaria,resultando na orientação do painel de parede de um lado 340 no geralperpendicular à superfície plana. Isto é geralmente referido como "levantaruma parede pré-moldada" na tecnologia e, nesta modalidade da invenção,painel de parede de um lado 340 é referido como uma "parede pré-moldadalevantada".

Uma modalidade da invenção diz respeito a um segundo painelisolado para ser levantado que é adaptado para uso como um painel de paredeou de teto. Conforme mostrado nas figuras 15-18, painel de parede dupla face440 inclui um corpo reforçado 441 que inclui fôrma de polímero expandido442 (corpo central) e caibros de metal embutidos 444 e 446 (barras de reforçoembutidas). A fôrma de polímero expandido 442 pode incluir aberturas 448que atravessam todo ou parte do comprimento da fôrma de polímeroexpandido 442. Os caibros de metal embutidos 444 e 446 têm uma primeiraextremidade oposta 452 e segunda extremidade oposta 456 respectivamenteque se estendem da primeira face 462 da fôrma de polímero expandido 442.Os caibros de metal embutidos 444 e 446 também têm segundas extremidadesexpostas 458 e 460 respectivamente que se estendem da segunda face 450 dafôrma de polímero expandido 442.

A fôrma de polímero expandido 442 pode ter uma espessura,medida como a distância da segunda face 450 até a primeira face 462 dedimensões similares às relativas ao fôrma de polímero expandido 342.

As extremidades expostas podem estender-se pelo menos 1,em alguns casos pelo menos 2, e em outros casos pelo menos 3 cm para foratanto da 450 como da face 462 da fôrma de polímero expandido 442.Também, as extremidades expostas podem estender-se até 60, em algunscasos até 40, e em outros casos até 20 cm para fora de qualquer face da fôrmade polímero expandido 442. As extremidades expostas podem estender-sequalquer das distâncias, ou podem variar entre quaisquer das distânciassupracitadas de qualquer face da fôrma de polímero expandido 442.

Em uma modalidade da invenção, as extremidades expostas452, 456, 458 e 460 são embutidas na primeira camada de concreto 469 esegunda camada de concreto 470 que são aplicadas nas faces 450 e 462.

O espaçamento entre cada um caibros de metal embutidos 444e 446 pode ser descrito com relação aos caibros de metal embutidos 344 e346.

Em uma modalidade da invenção, o painel de parede duplaface 440 inclui corpo de polímero expandido 442 (corpo central), caibros demetal embutidos 444 e 446 (barras embutidas de reforço), que extremidadesesquinadas 412, os furos de utilidade 446 localizados em uma porção expostados caibros de metal embutidos 444 e 446, e 25 furos de expansão 413 emuma porção embutida dos caibros de metal embutidos 444 e 446.

Furos de expansão 413 são usados em que, à medida que ocorpo de polímero expandido 442 é moldado, a matriz de polímero seexpande através dos furos de expansão 413 e o polímero em expansão funde-se. Isto permite que uma matriz de polímero envolva e mantenha os caibros demetal embutidos 444 e 446 por meio de fusão no polímero em expansão. Namodalidade da invenção, furos de expansão 413 podem ter uma superfícieflangeada e, em muitos casos, uma superfície de flange laminada parafornecer maior resistência aos caibros de metal embutidos.

As aberturas 448 podem ter várias formas seccionaistransversais e espaçamento e área seccional transversal similares aos descritoscom relação às as aberturas 348 no corpo de polímero expandido 342.

O corpo reforçado 441 tem um comprimento finito e tem umaextremidade terminal macho 471 que inclui borda dianteira 472 e umaextremidade de recebimento 476 que inclui seção rebaixada 478, que éadaptada para receber a borda dianteira 472. Tipicamente, comprimentos dopainel de parede dupla face 440 são interconectados inserindo-se uma bordadianteira 472 por um primeiro painel de parede dupla face 440 em uma seçãorebaixada 478 de um segundo painel de parede dupla face. Desta maneira,uma maior parede ou seção de teto contendo qualquer quantidade de painéisde parede dupla face pode ser montada e/ou arranjada. A largura do painel deparede de um lado 440, medida como a distância da borda dianteira 472 até aseção rebaixada 478 pode tipicamente ser pelo menos 20, em alguns casospelo menos 30, e em outros casos pelo menos 35 cm e pode ser até 150, emalguns casos até 135, e em outros casos até 125 cm. A largura do painel deparede dupla face 440 pode ser qualquer valor, ou pode variar entre quaisquerdos valores supracitados.

Um exemplo de um painel de parede dupla face 440 de acordocom a invenção está mostrado na figura 15, onde quatro caibros de metalembutidos 444 e 446 são usados. A presente composição LWC é lançada,acabada e endurecida para formar camadas de concreto 469 e 470 querevestem extremidades expostas 452, 456, 458 e 460 dos caibros de metalembutidos.

Alternativamente, conforme mostrado na figura 17, painel deparede dupla face 439 inclui variações do painel de parede dupla face 440. Nopainel de parede dupla face 439 um (ou alternativamente ambas, que não sãomostradas) das extremidades expostas 452 e 456 (e alternativamente também458 e 460) são disponíveis como pontos de anexação para uma superfície deacabamento 475 tais como madeira, plástico rígido, painéis de madeira,painéis de concreto, cimentos painéis, parede de gesso, placa de reboco,placas de material particulado, painéis de plástico rígidos, ou qualquer outromaterial adequado com funções de decoração e/ou estruturais ou outrossubstratos de construção. A parede de gesso ou placa de reboco pode incluir oproduto a base de gesso de baixo peso descrito a seguir. A anexação étipicamente realizada pelo uso de parafusos. Nesta modalidade, o espaço 476definido pela acabado superfície, as extremidades expostas 444 e 446 e ocorpo de polímero expandido 442 pode ser usado para passar utilidades,isolamentos e^âncoras para acabamentos interiores supradescritos.

Nesta modalidade alternativa, a malha de reforço 471 éanexada nas extremidades expostas 458 e 460 dos caibros de metal embutidos444 e 446. A malha de reforço 471 pode ser feita de qualquer materialadequado, exemplos não limitantes sendo fibra de vidro, metais tais comoaço, aço inoxidável e alumínio, plásticos, fibras sintéticas e suas combinações.Desejavelmente, depois que a malha de reforço 471 é anexada nasextremidades expostas 458 e 460, a camada de concreto 470 é lançada,acabada e endurecida de maneira a revestir malha de reforço 471 eextremidades expostas 458 e 460. Nesta modalidade, a malha de reforço 471aumenta a resistência da camada de concreto 470 bem como aumenta aresistência da anexação da camada de concreto 470 no corpo reforçado 441.

Em uma modalidade da invenção, o painel de parede duplaface 440 é montado em uma superfície plana e uma primeira extremidade élevantada, enquanto uma segunda extremidade permanece estacionaria,resultando na orientação do painel de parede dupla face 440 no geralperpendicular à superfície plana, isto é, "levantar uma parede pré-moldada"supradescritos.

A presente invenção também fornece unidades depavimentação e sistemas de pavimentação que incluem painéis depavimentação compósitos contendo a presente composição de concreto debaixo peso. Os painéis de pavimentação no geral incluem um corpo central,de forma substancialmente paralelepipédica, contendo uma matriz depolímero expandido, tendo faces opostas, uma superfície superior e umasuperfície inferior oposta; e dois ou mais barrotes de sustentação dos pisosembutidos que se estendem longitudinalmente através do corpo central entreas faces opostas que têm uma primeira extremidade embutida na matriz depolímero expandido que tem um primeiro elemento transversal que se estendeda primeira extremidade no geral fazendo contato ou estendendo-se acima dasuperfície superior, uma segunda extremidade que se estende para fora dasuperfície inferior do corpo central que tem um segundo elemento transversalque se estende da segunda extremidade, e um ou mais furos de expansãolocalizados nos barrotes embutidos entre a primeira extremidade dos barrotesembutidos e a superfície inferior do corpo central. O corpo central contémuma matriz de polímero supradescritos que se expande através dos furos deexpansão. Os barrotes embutidos incluem um ou mais furos de utilidadelocalizados nos barrotes embutidos entre a superfície inferior do corpo centrale a segunda extremidade dos barrotes embutidos e o espaço definido pelasuperfície inferior do corpo central e as segundas extremidades dos barrotesde reforço embutidos é adaptado para acomodar linhas de utilidades. Acamada de concreto contendo a presente composição de cimento de baixopeso cobre pelo menos uma porção da superfície superior e/ou superfícieinferior. O painel de pavimentação compósito é posicionado no geralperpendicular a uma parede estrutural e/ou fundação.

Conforme mostrado na figura 19, a unidade de pavimentação90 inclui expansível polímero painel 92 (corpo central) e barrotes de metalembutidos 94 e 96 (barras embutidas de reforço). Painel de polímeroexpansível 92 inclui aberturas 98 que atravessam todo ou parte docomprimento do painel de polímero expandido 92. Os barrotes de metalembutidos 94 e 96 têm extremidades embutidas 104 e 106 respectivamenteque ficam em contato com a superfície superior 102 do painel de polímeroexpandido 92. Os barrotes de metal embutidos 94 e 96 também têmextremidades expostas 108 e 110 respectivamente que se estendem dasuperfície inferior 100 do painel de polímero expandido 92.

Barrotes de metal embutidos 94 e 96 incluem primeirastravessas 124 e 126 respectivamente que se estendem das extremidadesembutidas 104 e 106, respectivamente, que ficam no geral em contato com asuperfície superior 102 e as extremidades expostas 108 e 110 incluemsegundos elementos transversais 128 e 129, respectivamente, que se estendemdas extremidades expostas 108 e 110, respectivamente. O espaço definidopela superfície inferior 100 do painel de polímero expandido 92 e asextremidades expostas 108 e 110 e segundos elementos transversais 128 e 129dos barrotes de metal embutidos 94 e 96 pode ser orientado para aceitar redesde condutos colocadas entre barrotes de metal embutidos 94 e 96 adjacentes àsuperfície inferior 100.

O painel de polímero expandido 92 pode ter uma espessura,medida como a distância da superfície superior 102 até a superfície inferior100, de pelo menos 2, em alguns casos pelo menos 2,5, e em outros casospelo menos 3 cm e pode ser até 50, em alguns casos até 40, em outros casosaté 30, em algumas ocorrências até 25, em outras ocorrências até 20, emalgumas situações até 15 e em outras situações até 10 cm da superfíciesuperior 102 do painel de polímero expandido 92. A espessura do painel 92pode ser qualquer distâncias ou podem variar entre quaisquer das distânciassupracitadas.

As extremidades expostas 108 e 110 se estendem pelo menos1, em alguns casos pelo menos 2, e em outros casos pelo menos 3 cm parafora da superfície inferior 100 do painel de polímero expandido 92. Também,as extremidades expostas 108 e 110 podem estender-se até 60, em algunscasos até 40, e em outros casos até 20 cm para fora da superfície inferior 100do painel de polímero expandido 92. As extremidades expostas 108 e 110podem estender-se qualquer das distâncias, ou podem variar entre quaisquerdas distâncias supracitadas da superfície inferior 100.

Em uma modalidade da invenção, os barrotes de metalembutidos 94 e 96 têm uma forma seccional transversal que incluicomprimentos de embutimento 114 e 116, as extremidades embutidas 104 e106 e as extremidades expostas 108 e 110. A orientação dos barrotes de metalembutidos 94 e 96 é referenciada pela direção das extremidades abertas 118 e120. Em uma modalidade da invenção, as extremidades abertas 118 e 120 sãoorientadas uma para a outra. Nesta modalidade, unidade de pavimentação 90 éadaptada para aceitar redes de condutos. Como um exemplo não limitante, umdutp HVAC pode ser instalado ao longo do comprimento dos barrotes demetal embutidos 94 e 96.

Na forma aqui usada, o termo "redes de condutos" refere-se aqualquer tubo, tubulação, canal ou outros encerramentos através dos quais arpode escoar de uma fonte para um espaço de recebimento; exemplos nãolimitantes sendo ar que escoa do equipamento de aquecimento e/oucondicionamento de ar para um ambiente, ar de constituição que escoa de umambiente para o equipamento de aquecimento e/ou condicionamento de ar, arfresco que escoa para um espaço confinado e/ou ar residual que escoa de umespaço confinado para uma localização fora do espaço confinado. Emalgumas modalidades, redes de condutos incluem tubos de metal no geralretangulares que são localizados abaixo do piso e se estendem no geraladjacentes a ele.

O espaçamento entre cada um dos barrotes de metal embutidos94 e 96 pode ser da maneira descrita em relação aos caibros de metalembutidos 344 e 346.

As aberturas 98 podem ter várias formas seccionaistransversais e espaçamento e área seccional transversal similares aos descritoscom relação às as aberturas 348 no corpo de polímero expandido 342.

Conforme mostrado na figura 19, o painel de polímeroexpandido 92 pode estender-se por uma distância com barrotes de metalembutidos 94 e 96 alternados colocados nele.

O comprimento de unidade de pavimentação 90 pode serqualquer comprimento que permita o manuseio seguro e mínimo dano naunidade de pavimentação 90. O comprimento de unidade de pavimentação 90pode ser tipicamente pelo menos 1, em alguns casos pelo menos 1,5, e emoutros casos pelo menos 2 m e pode ser até 25, em alguns casos até 20, emoutros casos até 15, em algumas ocorrências até 10 e em outras ocorrênciasaté 5 m. O comprimento de unidade de pavimentação 90 pode ser qualquervalor, ou pode variar entre quaisquer dos valores supracitados. Em algumasmodalidades, uma extremidade de unidade de pavimentação 90 pode terminarcom um barrote de metal embutido.

Conforme mostrado na figura 19, o painel de polímeroexpandido 92 tem um comprimento finito e tem uma extremidade terminalmacho 91 que inclui borda dianteira 93 e borda de saída 95 e umaextremidade de recebimento 97 que inclui seção rebaixada 99 e seçãoestendida 101, que é adaptada para receber a borda dianteira 93, e borda desaída 95. Tipicamente, comprimentos de unidades de pavimentação 90 sãointerconectados inserindo-se uma borda dianteira 93 por uma primeiraunidade de pavimentação 90 em uma seção rebaixada 99 por uma segundaunidade de pavimentação 90. Desta maneira, uma maior seção depavimentação contendo qualquer quantidade de unidades de pavimentaçãopode ser montada e/ou arranjada.

A largura da unidade de pavimentação 90 pode ser qualquerlargura que permita o manuseio seguro e mínimo dano na unidade depavimentação 90. A largura da unidade de pavimentação 90 é determinadapelo comprimento dos barrotes de metal embutidos 94 e 96. A largura daunidade de pavimentação 90 pode ser pelo menos 1 e em alguns casos pelomenos 1,5 m e pode ser até 3 m e em alguns casos até 2,5 m. Em algumasocorrências, a fim de aumentar a estabilidade da unidade de pavimentação 90,travessas de reforço (não mostradas) podem ser anexadas nos barrotes demetal embutidos 94 e 96. A largura da unidade de pavimentação 90 pode serqualquer valor, ou pode variar entre quaisquer dos valores supracitados.

Unidade de pavimentação 90 é tipicamente parte de umsistema de pavimentação geral que inclui uma pluralidade dos painéis depavimentação compósitos aqui descrita, onde as extremidades machosincluem uma borda de lingüeta e as extremidades fêmeas incluem um entalhearranjado de maneira tal que uma lingüeta e/ou entalhe de cada painel fiqueem contato suficiente com uma lingüeta e/ou entalhe correspondente de umoutro painel para formar um plano. A camada de concreto que contém apresente composição de concreto de baixo peso cobre pelo menos uma porçãode uma superfície do sistema de pavimentação. O plano estabelecido seestende lateralmente de uma fundação e/ou uma parede estrutural.No presente sistema de pavimentação, redes de condutospodem ser anexadas nas barras metálicas de reforço de pelo menos um painelde pavimentação compósito.

Além do mais, um material de pavimentação pode ser anexadoto um ou mais da primeiras travessas dos painéis de pavimentaçãocompósitos. Qualquer material de pavimentação adequado pode ser usado nainvenção. Materiais de pavimentação adequados sãos materiais que podem seranexados nos elementos transversais e cobrir pelo menos uma porção dopainel de polímero expandido. Materiais de pavimentação adequados incluem,mas sem limitações, compensado, pranchas de madeira, seções depavimentação de macho e fêmea, folha metálica, folhas de plástico estrutural,pedra, cerâmica, cimento, concreto e suas combinações.

Uma modalidade da invenção diz respeito a um painel depavimentação ou pré-moldado isolado para ser levantado ou seja adaptadaspara agir como um viga I de fôrma de concreto de baixo peso. Conformemostrado na figura 20, o painel de viga I 140 inclui fôrma de polímeroexpandido 142 (corpo central) e caibros de metal embutidos 144 e 146 (barrasde reforço embutidas). A fôrma de polímero expandido 142 inclui aberturas148 que atravessam todo ou parte do comprimento da fôrma de polímeroexpandido 142. Os caibros de metal embutidos 144 e 146 têm extremidadesembutidas 152 e 156 respectivamente ficam em contato com a face interna150 da fôrma de polímero expandido 142. Os caibros de metal embutidos 144e 146 também têm extremidades expostas 158 e 160 respectivamente que seestendem da face externa 162 da fôrma de polímero expandido 142.

A fôrma de polímero expandido 142 pode ter uma espessura,medida como a distância da face interna 150 até a face externa 162, dedimensões similares às relativas ao painel de polímero expandido 92.

Extremidades expostas 158 e 160 se estendem pelo menos 1,em alguns casos pelo menos 2, e em outros casos pelo menos 3 cm para forada face externa 162 da fôrma de polímero expandido 142. Também, asextremidades expostas 158 e 160 podem estender-se até 60, em alguns casosaté 40, e em outros casos até 20 cm para fora da face externa 162 da fôrma depolímero expandido 142. Extremidades expostas 158 e 160 qualquer dasdistâncias, ou podem variar entre quaisquer das distâncias supracitadas daface externa 100.

Em uma modalidade da invenção, caibros de metal embutidos144 e 146 têm uma forma seccional transversal que inclui comprimentos deembutimento 164 e 166, as extremidades embutidas 152 e 156 e asextremidades expostas 158 e 160. A orientação dos caibros de metalembutidos 144 e 146 é referenciada pela direção das extremidades abertas 168e 170. Em uma modalidade da invenção, as extremidades abertas 168 e 170são orientadas uma para a outra. Nesta modalidade, o painel de viga I 140 éadaptado para ser embutido em concreto de baixo peso que pode ser aplicadona face externa 162.

O espaçamento entre cada um caibros de metal embutidos 144e 146 pode ser descrito com relação aos caibros de metal embutidos 344 e346.

As aberturas 148 podem ter várias formas seccionaistransversais e espaçamento e área seccional transversal similares aos descritoscom relação às as aberturas 348 no corpo de polímero expandido 342.

Conforme mostrado na figura 20, o painel de polímeroexpandido 140 tem um comprimento finito e tem uma extremidade terminalmacho 170 que inclui borda*.dianteira 172 e borda de saída 174 e umaextremidade de recebimento 176 que inclui seção rebaixada 178, que éadaptada para receber a borda dianteira 172, e borda saliente 180.Tipicamente, comprimentos de painéis de viga I 140 são interconectadosinserindo-se uma borda dianteira 172 por um primeiro painel de viga I 140 emuma seção rebaixada 178 de um segundo painel de viga I. Desta maneira, ummaior telhado, teto, seção de pavimentação ou parede contendo qualquerquantidade de painéis de viga I pode ser montada e/ou arranjada. A largura dopainel de viga I 140, medida como a distância da borda saliente 180 até aborda de saída 174, pode ser tipicamente pelo menos 20, em alguns casos pelomenos 30, e em outros casos pelo menos 35 cm e pode ser até 150, em algunscasos até 135, e em outros casos até 125 cm. A largura do painel de viga 1140pode ser qualquer valor, ou pode variar entre quaisquer dos valoressupracitados.

O painel de viga I 140 inclui canal da viga I 182. O presentepainel de viga I é vantajoso, quando comparado com sistemas da tecnologiaanterior em que a conexão entre painéis adjacentes na tecnologia anterior éprovida ao longo da seção fina de polímero expandido abaixo do canal daviga I 182. A borda fina resultante é propensa a danos e/ou quebra durantetransporte e manuseio. O painel de viga I da presente invenção elimina esteproblema pela moldagem do canal da viga I, eliminando a exposição de umaseção de borda fina a danos potenciais.

Em uma modalidade da invenção, barra de reforço ou outrosvergalhões de reforço de concreto podem ser colocados no canal da viga I 182a fim de aumentar a resistência e reforçar a viga I de concreto de baixo pesoformada no canal da viga I 182.

Em uma outra modalidade da invenção mostrada na figura 21,em vez de canal da viga I 182, o painel de viga 1141 inclui canal 183. O canal183 é adaptado para aceitar redes d_e condutos redondos ou outras partes edispositivos mecânicos e de utilidade e/ou pode ser cheio com concreto debaixo peso supradescritos.

Um exemplo de sistema de viga I 200 de acordo com ainvenção está mostrado na figura 22, onde quatros painéis de viga I 140 sãoconectados inserindo-se a borda dianteira 172 por um primeiro painel de vigaI 140 em uma seção rebaixada 178 de um segundo painel de viga I. Concretode baixo peso é lançado, acabado e fixado para formar uma camada deconcreto de baixo peso 202 que inclui vigas I de concreto de baixo peso 204,que são formadas em canais de viga I 182. A modalidade mostrada na figura22 é uma modalidade alternativa, onde a direção do canal da viga I 182 decada painel de viga I 140 fica voltada alternadamente para uma camada deconcreto de baixo peso 202 e inclui viga I de concreto de baixo peso 204 oufica voltada para fora da camada de concreto de baixo peso 202, e o canal daviga I 182 não contém concreto. Na modalidade da invenção, o painel da vigaI voltado para fora pode ser painel de viga I 141. Alternativamente, cadapainel de viga I 140 poderia ficar voltado para a camada de concreto de baixopeso 202 e incluem viga I de concreto de baixo peso 204.

Em uma modalidade mostrada, as extremidades expostas 158 e160 são tanto embutidas na camada de concreto de baixo peso 202 como sãoexpostas. As extremidades expostas 158 e 160 são disponíveis como pontosde anexação para uma superfície de acabamento 210, que podem incluirmadeira, plástico rígido, painéis de madeira, painéis de concreto, cimentospainéis, parede de gesso, placa de reboco, placas de material particulado,painéis de plástico rígidos, artigos de construção de concreto de baixo pesoaqui descritas, ou qualquer outro material adequado com funções dedecoração e/ou estruturais ou outros substratos de construção 210. Aanexação é tipicamente realizada pelo uso de parafusos, pregos, adesivo ououtros prendedores conhecidos na tecnologia.

Em uma modalidade da invenção, o sistema de viga I 200 émontado em uma superfície plana e uma primeira extremidade é levantada,enquanto uma segunda extremidade permanece estacionaria, resultando naorientação do sistema de viga I 200 no geral perpendicular à superfície planae montada "levantando uma parede pré-moldada" supradescrita.

Em uma outra modalidade da invenção, o sistema de viga I200 pode ser usado como um telhado em uma estrutura ou um piso em umaestrutura.

No geral, o sistema de pavimentação forma um plano que seestende lateralmente de uma fundação e/ou uma parede estrutural.

As figuras 23 e 24 mostram sistemas de pavimentação 140 e141. respectivamente. O sistema de pavimentação 140 é estabelecidocolocando em contato a borda dianteira 93 com seção rebaixada 99 paraformar um piso contínuo 142. Recursos iguais dos painéis de pavimentaçãoindividuais são rotulados da maneira indicada anteriormente. Conformedescrito anteriormente vários tipos da fôrma de redes de podem ser presos noespaço definido pela superfície inferior 100 do painel de polímero expandido92 e as extremidades expostas 108 e 110 e segundos elementos transversais128 e 129 dos barrotes de metal embutidos 94 e 96. Como exemplos nãolimitantes, o duto de ventilação retangular 147 está mostrado na figura 23 e oduto de ar circular 148 está mostrado na figura 24.

Modalidades da presente invenção proporcionam um painel deconstrução compósito que inclui um corpo central, de forma substancialmenteparalelepipédica, contendo uma matriz de polímero expandido conformedescrito anteriormente tendo faces opostas, uma superfície superior e umasuperfície inferior oposta; pelo menos um caibro estrutural embutido que seestende longitudinalmente através do corpo central entre as faces opostas,tendo uma primeira extremidade embutida na matriz de polímero expandido,uma segunda extremidade que se estende para fora da superfície inferior docorpo central, e um ou mais furos de expansão localizados no caibro embutidoentre a primeira extremidade do caibro embutido e a superfície inferior docorpo central, onde o corpo central contém uma matriz de polímero que seexpande através dos furos de expansão; e a camada de concreto de baixo pesocobre pelo menos uma porção da superfície superior e/ou superfície inferior.

A modalidade da invenção mostrada na figura 24 mostra umexemplo de uso de combinações dos painéis compósitos aqui descritos ecombinação de recursos dos vários painéis. Esta modalidade combina painelde viga I 140 e painel de pavimentação 92 (mostrado como 92 e 92A). Nestamodalidade, a extremidade de recebimento 176 do painel de viga I 140 aceitaa borda dianteira 93 do painel de pavimentação 92 e a seção rebaixada 99 dopainel de pavimentação 92A aceita a borda dianteira 172 de painel de viga I140 para fornecer conexões de macho e fêmea para estabelecer o sistema depavimentação contínuo 141. Nesta modalidade, rede de conduto circular 148 éinstalado ao longo da superfície inferior 100 do painel de pavimentação 92entre barrotes de metal embutidos 94 e 96. Nesta modalidade, o material depavimentação é a presente composição de concreto de baixo peso como acamada 145, que cobre a superfície superior 102 de painéis de pavimentação92 e 92A e a face externa 162 do painel de viga I 140. O canal da viga I 182se estende da face externa 162 e é aberto para ela e é cheio com concreto debaixo peso e a espessura de camada de concreto 145 é suficiente para revestirextremidades expostas 158 e 160 do painel de viga I 140. A combinaçãomostrada nesta modalidade fornece um sistema de pavimentação de concretoisolado onde utilidades pode passar sob uma camada de isolamento.

Conforme mostrado na modalidade da figura 23, a camada dea presente composição de concreto de baixo peso 149, com uma superfícieexposta entalhada, cobre unidades de pavimentação 90. Na modalidadealternativa (não mostradas) um compensado, plástico, placas de materialparticulado ou outro subpiso adequado pode ser anexado nas primeirastravessas 124 e 126 e a composição da camada de concreto de baixo peso 149aplicada.

Conforme mostrado na figura 25, uma extremidade dosbarrotes de metal embutidos 94 e 96 é assentada e anexada em um aro dobarrote 122 e um segundo aro do barrote é anexado na outra extremidade dosbarrotes de metal embutidos 94 e 96. A camada de concreto de baixo peso149, como um piso, pode ser aplicada sobre elementos transversais 124 e/ouReferindo-se à figura 25, barrotes de metal embutidos 94 e 96têm furos de utilidade 127 espaçados ao longo de seu comprimento. Furos deutilidade 127 são usados para acomodar fiação para eletricidade, telefone,televisão a cabo, auto-falantes e outros dispositivos eletrônicos. Furos deutilidade 127 podem ter várias formas seccionais transversais, exemplos nãolimitantes sendo redonda, oval, elíptica, quadrada, retangular, triangular,hexagonal ou octogonal. As áreas seccionais transversais dos furos deutilidade 127 pode também variar independentemente umas das outras, ouelas podem ser uniformes. As áreas seccionais transversais dos furos deutilidade 127 é limitada pelas dimensões dos barrotes de metal embutidos 94 e96, os furos de utilidade 127 se enquadrarão nas suas dimensões e nãoprejudicarão significativamente sua integridade estrutural e resistência. Asáreas seccionais transversais dos furos de utilidade 127 pode ser independentemente pelo menos 1, em alguns casos pelo menos 2, e em outroscasos pelo menos 5 cm e pode ser até 30, em alguns casos até 25, em outroscasos até 20 cm2. As áreas seccionais transversais dos furos de utilidade 127pode ser independentemente qualquer valor, ou pode variar entre quaisquerdos valores supracitados.

Furos de expansão 113, mencionados anteriormente, sãousados em que, à medida que o corpo de polímero expandido 92 é moldado, amatriz de polímero se expande através dos furos de expansão 113 e opolímero em expansão funde-se. Isto permite que uma matriz de polímeroenvolva e mantenha os caibros embutidos 94 e 96 por meio da fusão no polímero em expansão. Na modalidade da invenção, furos de expansão 113podem ter a flangeados e em muitos casos, uma superfície de flange laminadapara fornecer maior resistência aos caibros de metal embutidos.

Em uma modalidade da invenção, o sistema de pavimentaçãopode ser colocado em uma fundação. Entretanto, em virtude de fundaçõesraramente serem perfeitamente niveladas, uma pista de nível pode ser anexadana fundação antes da colocação do sistema de pavimentação. A pista de nívelinclui uma superfície superior que tem um comprimento e dois trilhos lateraisque se estendem de bordas opostas da superfície superior, onde a largura dasuperfície superior é maior que a largura da fundação e o comprimento dasuperfície superior é no geral cerca do mesmo comprimento da fundação. Apista de nível é no geral anexada na fundação colocando uma pista de nívelsobre a fundação com os trilhos laterais no geral fazendo contato com oslados da fundação, situando a superfície superior de maneira tal que ela seajuste ao nível e anexando permanentemente uma pista de nível na fundação.Um barrote de aro pode ser usado para ajudar anexar a superfície superior emuma extremidade da pluralidade de painéis de pavimentação compósitos.

Mais particularmente, a pista de nível 128 pode ser anexada nafundação 130 antes da colocação do sistema de pavimentação (ver figuras 25e 26). A pista de nível 128 pode ser colocada na fundação 128 e nivelada. Onível é feito permanente prendendo a pista de nível 128 na fundação 130usando prendedores 131 (pregos mostrados, embora parafusos ou outrosdispositivos adequados possam ser usados) por meio de furos de fixação 132.Parafusos 133 podem também ser usados para anexar a pista de nível 128 nafundação 130 por meio de furos de parafuso 135. Alguns furos de parafuso135 podem ser usados em conjunto com parafusos 133 para anexar uma virolainferior do aro do barrote 122 na a pista de nível 128. Parafusos 133 podemtambém manter a posição de nível da a pista de nível 128 até que se consigaum posicionamento mais permanente. Alternativamente ou além do mais argamassa pode ser aplicada por meio de furos de argamassa 134 parapreencher o espaço entre a pista de nível 128 e o topo de fundação 130.Depois que a pista de nível 128 tiver sido anexada e/ou a argamassa tiverendurecido suficientemente, o sistema de pavimentação pode ser preso nafundação.A pista de nível 128 inclui trilhos laterais 137, que sãoadaptados para estender-se sobre uma parte da fundação 130. A largura dapista de nível 128 é a distância transversal da porção superior da pista de nível128 de um trilho lateral 138 ao outro. A largura da pista de nível 128 étipicamente ligeiramente maior que a largura de fundação 130. A largura dapista de nível 128 pode ser pelo menos 10 cm, em alguns casos pelo menos 15cm, em outros casos pelo menos 20 cm e em algumas ocorrências pelo menos21 cm. Também, a largura da pista de nível 128 pode ser até 40 cm, emalguns casos até 35 cm, e em outros casos até 30 cm. A largura da pista de10 nível 128 pode ser qualquer valor, ou pode variar entre quaisquer dos valoressupracitados.

O comprimento do trilho lateral 137 é a distância que ele seestende de uma porção superior da pista de nível 128 e é de comprimentosuficiente para permitir o devido nivelamento da pista de nível 128 e anexação na fundação 130 por meio de prendedores 131 e furos de fixação132. O comprimento do trilho lateral 137 pode ser pelo menos 4 cm, emalguns casos pelo menos 5 cm, e em outros casos pelo menos 7 cm. Também,o comprimento do trilho lateral 137 pode ser até 20 cm, em alguns casos até15 cm, e em outros casos até 12 cm. O comprimento do trilho lateral 137 podeser qualquer valor, ou pode variar entre quaisquer dos valores supracitados.

Um sistema de parede 50 pode ser anexado ou montado emuma camada de concreto de baixo peso 149 conforme mostrado na figura 25,In sistema de parede 50, uma extremidade inferior dos caibros de metal 14 e16, parcialmente embutida no corpo do polímero 14 é assentada e anexada na pista inferior 44 e na pista de deslizamento superior (não mostradas). Esta.configuração leva à formação do canal inferior 52.

Na modalidade da invenção, a composição LWC é formada,fixada e/ou endurecida na forma de um painel de construção, sem o uso de umpainel de construção pré-formado supradescritos. Nesta modalidade, o painelde construção pode ser adaptado para uso em um piso, parede, teto ou telhado.

Além do mais, as composições LWC da invenção podem serusadas como um gesso ou como uma argamassa, sendo aplicada por qualquermeio bem conhecido pelos versados na técnica de edificação; como um placade parede, do tipo prensado de construção em que o material endurecido éprensado papel devidamente resistente ou outro material de construção; comoladrilhadores para calçadas, garagens particulares e similares; como ummaterial de despejo para calçadas, garagens particulares e similares; como ummaterial de despejo monolítico para pisos de edifícios; como chaminés oulareiras; como tijolos; como assentadores de telhado; como material dedespejo monolítico sistemas de pavimentação de aquecimento radiante; comoblocos para paredes de retenção de jardinagens; como sistemas concretoprotendido de parede; como sistemas de parede pré-moldada levantada, isto éonde um componente da parede é lançado no canteiro e em seguida erguidaquando endurecida; e como argamassa de pedreiro.

Em uma modalidade da invenção, as composições de concretode acordo com a invenção são formadas, fixadas e/ou endurecidas em umafôrma de uma unidade de maçonaria de concreto. Na forma aqui usada, otermo "unidade de maçonaria de concreto" refere-se a um artigo de concretooco ou sólido incluindo, mas sem limitações, variedades de pedras riscadas,facetadas, nervuradas, caneladas, de face redonda, de desabamentos e depavimentação. Modalidades da invenção proporcionam paredes que incluem,pelo menos em parte, unidades de maçonaria de concreto feitas de acordocom a invenção.

Em uma modalidade da invenção, os artigos e materiais deconstrução moldados e unidades de maçonaria de concreto supradescritos sãocapazes de receber e reter prendedores penetrantes, exemplos não limitantesde tais incluem pregos, parafusos, grampos e similares. Isto pode ser benéficoem que coberturas superficiais podem ser anexadas diretamente nos artigos emateriais de construção moldados e artigos e materiais de construçãomoldados de unidades de maçonaria de concreto e unidades de maçonaria deconcreto.

Em uma modalidade da invenção, um parafuso de parede degesso padrão de 2 1/2 polegadas (63,5 milímetros) pode ser aparafusado emuma superfície lançada e fixada contendo a presente composição de concretode baixo peso a uma profundidade de 1 Vi polegada (38,1 milímetros), e não éremovida quando uma força de pelo menos 500 (226,8 kgf), em alguns casospelo menos 600 (272,2 kgf) e em outros casos pelo menos 700 (317,5 kgf) e até 800 libras-força (362,9 kgf) é aplicada perpendicular à superfícieaparafusada por um, em alguns casos cinco e em outros casos dez minutos.

Modalidades da presente invenção proporcionam unidadesestruturais de baixo peso tais como material acartonado de gesso e similares.Essas unidades incluem um núcleo de material de cimento conforme descritoanteriormente coberto pelo menos nas suas duas superfícies principais porpapéis de cobertura ou de rosto que são colados no núcleo de cimento curado.Embora o produto a ser fabricado possa ser descrito como um materialacartonado de gesso em que o material de cimento de base é alguma forma decomposição de gesso ou combinações de composições de gesso, deve-se entender que, para diferentes aplicações, outras formas de material decimento, tais como argamassa de Paris, gesso, cimentos de todos os tipospodem ser usados para fabricar outros produtos e se enquadram no escopo dapresente invenção.

Na forma aqui usada, o termo "gesso" refere-se ao mineral gesso tal como encontrado na natureza, e é basicamente sulfato de cálciodiidratado (CaS04.2H20) e "composições de gesso" refere-se a composiçõese/ou misturas que contêm gesso. Para fazer material acartonado de gesso, omineral é moído e calcinado para que ele basicamente o hemiidrato de sulfatode cálcio (CaS04.1/2H20) e denotado como hemiidrato, gesso ou gessocalcinado. Se a desidratação for completa, sulfato de cálcio (CaS04).

Modalidades da invenção permitem produzir um núcleo debaixo peso para uma unidade estrutural que inclui as seguintes combinaçõesde materiais:

(1) uma composição de gesso de base que inclui gessocalcinado;

(2) partículas de polímero com um tamanho de partícula médiode 0,2 mm a 8,0 mm e uma densidade aparente de 0,03 g/cm3 a 0,64 g/cm3supradescritos;

(3) opcionalmente um agente tensoativo;

(4) opcionalmente um agente de espumação adequado para usocom látex;

(5) opcionalmente um componente de formação de filme, talcomo a látex;

(6) opcionalmente uma composição de amido, e

(7) opcionalmente água, mais outros aditivos que possam serdesejados.

A lama ou mistura pode ser preparada pela adição a um vasoadequado de uma parte da água, um ou mais agentes tensoativos e um agentede espumação que, mediante agitação forma um vapor. Depois de deixar quear apropriado seja aprisionado, o látex e amido podem ser adicionados.Durante continuidade da agitação, o gesso é adicionado lentamente paraimpedir consolidação ou conglomeração, e em seguida o equilíbrio de umaquantidade predeterminada de água é adicionada. A isto, as partículas de polímero são adicionadas com movimentação ou agitação continuada para seobter uma mistura homogênea estável. Quando ela servir a um propósitovantajoso, a ordem de adição pode variar.

Em uma modalidade da invenção, as partículas de polímeropodem ser adicionadas ao material a base de gesso a cerca de 0,1 até cerca de3% em peso do gesso, em alguns casos de cerca de 0,5 a cerca de 3 por centoem peso, de cerca de 10 a cerca de 60 por cento em volume do material a basede gesso, ou nos níveis supradefinidos.

O látex pode ser usado a cerca de 0,1 a cerca de 5,0 por cento em peso de gesso e em alguns casos de 1 a 3 por cento em peso.

Em uma modalidade da invenção, o látex contém umcopolímero de estireno butadieno, a homopolímero ou copolímero de acetatode vinila, um exemplo não limitante sendo uma copolímero de etileno acetatode vinila, ou suas combinações.

O agente tensoativo e/ou agente de espumação, quando usadocomo um aditivo simples ou combinado, pode ser usado a cerca de 0,075% acerca de 0,3% em peso de gesso, em alguns casos cerca de 0,1 a 0,2 por centoem peso, em modalidades particulares, é usado lauril sulfato de magnésio.

O amido pode ser usado a cerca de 0,5 a cerca de 3,0% empeso de gesso, e em alguns casos a cerca de 1 a cerca de 2 por cento em peso.Gesso, calcário e/ou dolomita podem dar o equilíbrio da formulação.

Vantajosamente, as partículas de polímero não somentereduzem o peso do material acartonado, mas aumentam o valor isolante e,reduzindo a quantidade de gesso, elas reduzem a exigência de água naformulação. Assim, uma vantagem da presente invenção é que a mistura degesso ou lama exige muito pouco ou nenhuma água em excesso que é exigidapara a devida hidratação. Adicionalmente, o teor de água total no material abase de gesso pode ser o mais baixo praticável, da ordem de cerca de 50 a60% em peso de hemiidrato, tendo-se em mente que é desejável usar somente o excesso de água .em relação à exigida para reagir com o de cimentocompósito necessário para fornecer a mistura escoável homogênea desejadaque pode ser facilmente colocada em um molde ou outros meios para produzirnúcleos de cimento de baixo peso para material acartonado.

A densidade, diâmetro e volume de partícula de prepuff oupolímero podem variar para fornecer propriedades visadas e/ou de outraforma desejáveis à composição de gesso. Isto permite a produção porengenharia de características específicas em placa de reboco, materialacartonado ou outros produtos feitos da presente composição de gesso debaixo peso, exemplos não limitantes sendo resistência ao fogo, valor deisolamentos, resistência ao cisalhamento e/ou resistência a fixação deprendedores e rasgamento.

Uma vantagem da presente invenção é o tamanho edistribuição das partículas de polímero mais uniforme no material acartonadoou material de gesso do que em tentativas da tecnologia anterior incluindopartículas expandidas no material acartonado e/ou composições.Adicionalmente, a presença das partículas de polímero fornece maiorresistência bem como flexibilidade ao material acartonado. No produto final,isto se apresenta como um aumento na resistência compressiva, bem como resistência à flexão.

Em uma modalidade da invenção, quando material acartonadocontendo a composição de gesso supradescrita é exposta a extremo calor e/ouchamas, resulta em uma estrutura tipo colméia que pode manter grande parteda resistência de uma placa de parede. Isto pode ser vantajoso no aumento do tempo de vida até a falha, que favorece estruturas feitas usando tais materiais.

Em uma modalidade da invenção, um polegada parafuso deparede de gesso padrão de 1 1/4" (31,75 mm) pode ser aparafusado nopresente material acartonado ou material de gesso de baixo peso a umaprofundidade de 1/2 polegada (12,7 milímetros), e não é removido quandouma força de pelo menos 500 (226,8 kgf), em alguns casos pelo menos 600(272,2 kgf) e em outros casos pelo menos 700 (317,5 kgf) e até 800 libras-força (362,9 kgf) é aplicada perpendicular à superfície aparafusada por um,em alguns casos cinco e em outros casos dez minutos.

Na modalidade da invenção, material acartonado contendo acomposição de gesso supradescrita tem uma resistência compressiva mínimade pelo menos 300 psi (21,1 kgf/cm2), em alguns casos pelo menos 400 psi(28,1 kgf7cm2), em outros casos pelo menos 500 psi (35,2 kgf/cm2), emalgumas ocorrências pelo menos 600 psi (42,2 kgf7cm2), e em outrasocorrências pelo menos 700 psi (49,2 kgf/cm2). As resistências compressivassão determinadas de acordo com ASTM C39.

A presente invenção também diz respeito a edifícios queincluem as composições LWC de acordo com a invenção.

A presente invenção também fornece um método de fabricarum artigo de concreto de baixo peso otimizado que inclui:

identificar as propriedades de densidade e resistência desejadasde uma composição de concreto de baixo peso fixada;

determinar o tipo, tamanho e densidade de contas de polímeroa ser expandidas para uso na composição de concreto de baixo peso;

determinar o tamanho e densidade das contas de polímero a serexpandidas;

expandir as contas de polímero para formar contas de polímeroexpandidas;

dispersar as contas de polímero expandidas em uma mistura decimento para formar a composição de concreto de baixo peso; e

deixar que a composição de concreto de baixo peso fixe emuma fôrma."

As propriedades de densidade e resistência desejadas dacomposição LWC fixada e/ou endurecida são determinadas com base na suaaplicação visada.

Em uma modalidade da invenção, o tipo, tamanho e densidadede contas de polímero a ser expandidas e o tamanho e densidade o contas depolímero a ser expandidas podem ser determinadas com base em dadosempíricos e/ou publicados.Em uma outra modalidade da invenção, análise de elementosfinitos pode ser usada para determinar o tipo, tamanho e densidade de contasde polímero a ser expandidas e o tamanho e densidade o contas de polímero aser expandidas.

A composição de concreto de baixo peso resultante é deixadafixar e/ou endurecer para fornecer artigos LWC e unidades de maçonaria deconcreto supradescritos.

A presente invenção será adicionalmente descrita pelareferência aos exemplos seguintes. Os exemplos seguintes são meramenteilustrativos, e não têm objetivo de limitação. A menos que de outra formaindicada, todas as porcentagens são em peso, e cimento Portland é usado, amenos que de outra forma especificado.

EXEMPLOS

A menos que de outra forma indicada, os materiais seguintesforam utilizados:

• Cimento Portland tipo III (CEMEX, &A. de C.V., MONTERREY, MÉXICO).

• Mason Sand (165 pcf ou 2,64 g/cm3 densidade aparente / 2,64 peso específico)

• Água potável - temperatura ambiente (-70°F / 21 °C)

• Poliestireno expansível - M97BC, F271C, F271M, F271T (NOVA Chemicals Inc., Pittsburgh, PA)

• Resina EPS -1037C (NOVA Chemicals, Inc.)

• Estado Expandido 1/2 polegada (12,7 milímetros) (Carolina StaliteCompany, Salisbury, NC - 89,5 pcf ou 1,43 g/cm3 densidadeaparente / 1,43 peso específico).

A menos que de outra forma indicada, todas as composiçõesforam preparadas sob condições de laboratório usando uma misturadoramodelo 42N-5 (Charles Ross & Son Company, Hauppauge, NY) tendo umcorpo de capacidade funcional 198 litros com uma pá de um único eixo. Amisturadora foi operada a 34 rpm. O condicionamento foi realizado em umaCâmara de Temperatura e Umidade LH-10 (fabricada por AssociatedEnvironmental Systems, Ayer, MA). As amostras foram moldadas em moldesde cilindro de plástico descartáveis de 6" x 12" (152,4 x 304,8 mm) comtampas chatas e foram testadas em triplicata. O teste de compressão foirealizado em um Forney FX250/300 Compression Tester (ForneyIncorporated, Hermitage, PA), que aplica hidraulicamente uma carga verticala uma velocidade desejada. Outros materiais periféricos (cone de abatimento,vergalhões de obstrução, etc.) anexados no método de teste ASTM aplicável.Os métodos e procedimentos de teste ASTM foram seguidos:

• ASTM C470 Standard Specification for Molds for FormingConcrete Test Cylinders Vertically

• ASTM Cl92 - Standard Practice for Making and Curing ConcreteTest Specimens in the Laboratory

• ASTM C330 - Standard Especification for Lightweight Aggregatesfor Structural Concrete

• ASTM C511 * Standard Specification for Mixing Rooms, MoistCabinets, Moist Rooms, and Water Storage Tanks Used in theTesting of Hydraulic Cements and Concretes

• ASTM Cl43 - Standard Test Method for Slump of Hydraulic-Cement Concrete

• ASTM Cl231 - Standard Practice for Use of Unbonded Caps inDeterminatipn of Compressive Strength of Hardened ConcreteCylinders

• ASTM C39 - Standard Test Method for Compressive Strength ofCylindrical Concrete Specimens

Cilindros foram mantidos tampados e em condições delaboratório ambientes por 24 horas. Todos os cilindros foram entãoenvelhecidos por mais 6 dias a 23±2°C, 95% umidade relativa. Os corpos deprova foram então testados.

Exemplo 1

Poliestireno na forma de conta não expandida (M97BC - 0,65mm, F271T - 0,4 mm, e F271 M - 0,33 mm) foi pré-expandido em partículasde espuma EPS (prepuff) de variadas densidades mostradas na tabela a seguir.

<table>table see original document page 83</column></row><table>

O dados mostram que o tamanho de partícula de prepuff variainversamente com a densidade do material expandido.

Exemplo 2

Poliestireno na forma de conta não expandida (0,65 mm, 0,4 mm e 0,33 mm) foi pré-expandido em partículas de prepuff com umadensidade aparente de 2 lb/ft3 (3,2 g/cm3) mostrada na tabela a seguir. Aspartículas de prepuff foram formuladas em uma composição LWC em umamisturadora rotativa de 3,5 pés cúbicos (0,1 m3), que inclui 46,5 % em peso(25,3 vol.%) cimento Portland, 16,3 % em peso (26,3 vol.%) água, e 1,2 %em peso (26,4 vol.%) partículas de prepuff. As composições LWC resultantestiver uma densidade de concreto de 90 lb/ft2 (144 g/cm3). A resistênciacompressiva média (determinada de acordo com ASTM C39, teste de rupturado dia sete) está mostrado na tabela a seguir.

<table>table see original document page 83</column></row><table>O dados mostram que, à medida que o tamanho de contaexpandida médio diminui, a uma densidade de partícula de prepuff constante,não resulta necessariamente em uma maior resistência compressivasurpreendentemente de um tamanho de conta expandida cada vez menor,conforme sugerido na tecnologia anterior. Mais particularmente, os dadosmostram que um tamanho da conta expandida ideal em relação à resistênciacompressiva a 2,00 pcf (0,032 g/cm3) existe quando carregado para obter 90pcf (1,44 g/cm3) de densidade de concreto. Este ideal parece estar entre 330microns e 650 microns para esta formulação particular.

Exemplo 3

Uma vez que a densidade de partícula de prepuff tambémtem impacto na densidade de concreto geral, mudança na densidade deEPS exige uma mudança no nível de carregamento de EPS de forma amanter uma densidade de concreto constante. Este relacionamento se mantém somente desde que a quantidade de partículas de prepuff total não sejamuito grande de maneira a comprometer a resistência da matriz de concretoem volta. O relacionamento entre a densidade de partícula de prepuff e onível de carregamento fornece oportunidades adicionais de otimizar aresistência do concreto, controlando ao mesmo tempo a densidade de concretogeral.

Poliestireno na forma de conta não expandida (0,65 mm) foipré-expandido em partículas de prepuff tendo variadas densidades mostradasna tabela a seguir. As partículas de prepuff foram formuladas nascomposições LWC contendo os componentes mostrados na tabela a seguir,em uma misturadora rotativa de 3,5 pés cúbicos (0,1 m3), e cada qual comuma densidade de concreto de 90 lb/ft3 (144 g/cm3).

<table>table see original document page 84</column></row><table>O tabela de dados seguinte representa numericamente orelacionamento entre densidade de prepuff e resistência do concreto a umadensidade de concreto constante de 90 lb/ft3 (144 g/cm3).

<table>table see original document page 85</column></row><table>

Os dados mostram que, à medida que a densidade de partículade prepuff aumenta, a resistência compressiva da composição LWC tambémaumenta a uma densidade de concreto constante.

Exemplo 4

Poliestireno na forma de conta não expandida (0,65 mm) foipré-expandido em partículas de prepuff com uma densidade aparente de 1,1lb/ft3 (16,02 kg/m3) mostrada na tabela 15 a seguir. As partículas de prepuffforam formuladas nas composições LWC, em uma misturadora rotativa de 3,5pés cúbicos (0,1 m3), contendo os componentes mostrados na tabela a seguir.

<table>table see original document page 85</column></row><table>

A tabela de dados seguinte representa numericamente orelacionamento entre densidade de prepuff e resistência do concreto a umadensidade de concreto constante de 90 lb/ft3 (144 g/cm3).

<table>table see original document page 85</column></row><table>

Os dados mostram que, à medida que o carregamento departícula Prepuff na composição LWC aumenta a uma densidade de partículade espuma constante, a densidade e resistência compressiva do concreto debaixo peso diminui.

Exemplo 5

Poliestireno na forma de conta não expandida (0,65 mm) foi pré-expandido em partículas de prepuff com várias densidades mostradas natabela a seguir. As partículas de prepuff foram formuladas nas composiçõesLWC, em uma misturadora rotativa de 3,5 pés cúbicos (0,1 m3), contendo oscomponentes mostrados na tabela a seguir.

<table>table see original document page 86</column></row><table>

A tabela seguinte representa numericamente o relacionamentoentre densidade de prepuff e resistência do concreto a um carregamento deprepuff de concreto constante com base no peso da formulação.

<table>table see original document page 86</column></row><table>

Os dados mostram que, à medida que a densidade de partícula

de prepuff na composição de concreto de baixo peso aumenta a carregamentode partícula Prepuff constante (em peso), a densidade e resistência compressiva do concreto de baixo peso aumentam.

Exemplo 6

Poliestireno na forma de conta não expandida (0,65 mm) foipré-expandido em partículas de prepuff com várias densidades mostradas natabela a seguir. As partículas de prepuff foram formuladas nas composições LWC, em uma misturadora rotativa de 3,5 pés cúbicos (0,1 m3), contendo oscomponentes mostrados na tabela a seguir.Amostra L Amostra M

Densidade aparente de partícula Prepuff % em peso (vol. %) 1,1 3,1

<table>table see original document page 87</column></row><table>

A tabela seguinte representa numericamente o relacionamentoentre densidade de prepuff e a resistência do concreto a uma densidade deconcreto constante.

<table>table see original document page 87</column></row><table>

Os dados mostram que, à medida que a densidade de partículade prepuff na composição LWC aumenta, com a densidade de concretoconstante, a resistência compressiva do LWC aumenta.

Exemplo 7

Poliestireno na forma de conta não expandida (0,65 mm) foipré-expandido em partículas de prepuff com várias densidades mostradas natabela a seguir, As partículas de prepuff foram formuladas nas composiçõesLWC, em uma misturadora rotativa de 3,5 pés cúbicos (0,1 m3), contendo oscomponentes mostrados na tabela a seguir.

<table>table see original document page 87</column></row><table>

O tabela de dados seguinte representa numericamente orelacionamento entre densidade de prepuff e resistência do concreto a umadensidade de concreto constante,

<table>table see original document page 87</column></row><table>

Exemplo 8

Os exemplos seguintes demonstram o uso de ardósiaexpandida como um agregado em combinação com as partículas de prepuff dapresente invenção.

Poliestireno na forma de conta não expandida foi pré-expandido em partículas de prepuff com várias densidades mostradas natabela a seguir. As partículas de prepuff foram formuladas nas composiçõesLWC, em uma misturadora rotativa de 3,5 pés cúbicos (0,1 m3), contendo oscomponentes mostrados na tabela a seguir.

<table>table see original document page 88</column></row><table>

Os dados mostram que o concreto de baixo peso desejávelpode ser obtido usando o prepuff da presente invenção e ardósia expandidacomo agregados em composições de concreto de baixo peso.

Exemplo 9

Os exemplos seguintes demonstram o uso de ardósiaexpandida como um agregado usado em combinação com as partículas deprepuff da presente invenção. Poliestireno na forma de conta não expandidafoi pré-expandido em partículas de prepuff com várias densidades mostradasna tabela a seguir. As partículas de prepuff foram formuladas nascomposições LWC, em uma misturadora rotativa de 3,5 pés cúbicos (0,1 m3),contendo os componentes mostrados na tabela a seguir,

<table>table see original document page 89</column></row><table>

Exemplo 10,

Fôrmas de concreto de 4 polegadas (101,6 milímetros) deespessura e um pé quadrado (9,29 dm2) foram feitas lançando formulaçõespreparadas de acordo com Exemplos X e Y na tabela a seguir em fôrmas e10 deixando as formulações fixarem por 24 horas.<table>table see original document page 90</column></row><table>

Depois de 7 dias, a folha de compensado de um pé quadrado(9,29 dm2), 1/2 polegada (12,7 milímetros) foi presa diretamente no concretoformado. Um mínimo de penetração de uma polegada foi necessário parafixação adequada. Os resultados estão mostrados na tabela a seguir.

<table>table see original document page 90</column></row><table>

Os dados demonstram que a presente composição de concretode baixo peso, sem ardósia, fornece capacidade de pega superior comcompensado usando prendedores padrões, comparada com formulações deardósia expandida tradicional, ao passo que ardósia contendo concreto nãoaceita facilmente prendedores. Isto representa uma melhoria em relação àtecnologia anterior, já que a prática demorada de fixar âncoras no concretopara permitir que os prendedores se fixem nele pode ser limitada.

Exemplo 11

Fôrmas de concreto de 4 polegadas (101,6 milímetros), um péquadrado (9,29 dm2) foram feitas lançando as formulações dos Exemplos X eY em fôrmas e deixando as formulações fixarem por 24 horas. Depois de 7dias, uma folha de 1/2 polegada (12,7 milímetros), um pé quadrado (9,29dm2), de folha de parede seca padrão foi presa diretamente no concretoformado usando parafusos de parede seca padrões de 1 3/4 de polegada (44,45milímetros). Um mínimo de penetração de parafuso de uma polegada foinecessário para fixação adequada. Os resultados estão mostrados na tabela aseguir.

<table>table see original document page 91</column></row><table>

Os dados demonstram que a presente composição de concretode baixo peso, sem ardósia, fornece capacidade de pega superior, comparadacom formulações de ardósia expandida tradicionais, que não aceitamfacilmente prendedores. Isto representa uma melhoria em relação à tecnologiaanterior, já que a prática demorada de fixar caibros de fixação no concretopara permitir a anexação na parede de gesso pode ser eliminada.

Exemplo 12

Fôrmas de concreto de 4 polegadas (101,6 milímetros) deespessura e dois pés quadrados foram feitas lançando as formulações dosExemplos X e Y em uma fôrma e deixando as formulações fixarem por 24horas. Depois de 7 dias, um caibro de três pés (0,91 metros) de comprimento,2" x 4" (50,8 x 101,6 mm) foi preso diretamente no concreto formado usandopregos 16d padrões. Um mínimo de penetração de duas polegadas foinecessário para fixação adequada. Os resultados estão mostrados na tabela aseguir.

<table>table see original document page 92</column></row><table>

Os dados demonstram que a presente composição de concretode baixo peso, sem ardósia, fornece capacidade de pega superior, comparadacom formulações de ardósia expandida tradicionais, que não aceitamfacilmente prendedores. Isto representa uma melhoria em relação à tecnologiaanterior, já que a prática cara e demorada de usar TAPCON® (disponíveispela Illinois Tool Works Inc., Glenview, Illinois) ou similar prendedores,âncoras condutoras, ou outros métodos conhecidos na tecnologia de fixaçãode caibros em concreto pode ser eliminada.

Exemplo 13

Concreto sem agregado adicional foi feito usando oingredientes mostrados na tabela a seguir.<table>table see original document page 93</column></row><table>

Os dados mostram que o tamanho de prepuff médio necessáriopara fornecer composições de máxima resistência compressiva depende, atécerto ponto, do fator de expansão do prepuff. O foco no tamanho de prepuffmédio sozinho não dá um bom indicador de máxima resistência potencial doconcreto. Este ponto está ilustrado comprando os Exemplos BB e FF. OExemplo FF (1,54 mm de tamanho) não dá máxima resistência compressiva aum fator de expansão de 18X, e também fica próximo da máxima resistênciaque pode ser obtida pelas contas expandidas 48X.

O uso de uma combinação de tamanho de prepuff e fator deexpansão pode proporcionar um indicador para máxima resistência doconcreto. Como um exemplo, o Exemplo AA (tamanho de prepuff, 1,35 mm efator de expansão 48) fornece concreto com 93 pcf com uma resistênciacompressiva de 1.750 psi (12,07 MPa), ao passo que um prepuff de tamanhosimilar, Exemplo II (tamanho de prepuff 1,41 mm e fator de expansão 12) fornece concreto com 90 pcf, com uma resistência compressivasignificativamente maior de 2.100 psi (14,5 MPa). Assim, menor tamanho deprepuff e um menor fator de expansão podem proporcionar maior resistênciacompressiva na presente composição de concreto de baixo peso em uma faixade tamanho de partícula de prepuff ideal.

Exemplo 14

Concreto com ardósia expandida como um agregado foi feitousando os ingredientes mostrados na tabela a seguir.

<table>table see original document page 94</column></row><table>

Os dados indicam que, embora o volume de EPS necessáriopara manter concreto com densidade aproximadamente 90 pcf diminui deforma ligeiramente linear à medida que a concentração de ardósia aumenta, aresistência do presente concreto de baixo peso aumenta exponencialmente àmedida que a quantidade de ardósia na formulação aumenta. Esterelacionamento salienta o impacto potencialmente significativo de incluiragregados na presente formulação de concreto de baixo peso e demonstra opotencial para otimizar a quantidade de EPS e agregados na formulação paramaximizar a resistência a uma densidade desejada. Além do mais, o custo devários componentes pode também ser incluído em um projeto como esse, e aformulação de concreto de baixo peso pode ser otimizada tanto para máximaresistência como custo mais baixo.Exemplo 15

Concreto com EPS não expandido (1037C) e sem agregadoadicional foi feito usando os ingredientes mostrados na tabela a seguir.

<table>table see original document page 95</column></row><table>

Os dados mostram que contas de resina de poliestireno nãoexpandido (~40 pcf ou 0,64 g/cm3 de densidade aparente) podemproporcionar a composição de concreto de baixo peso com resistênciacompressiva surpreendentemente alta 17,25 a 22,0 MPa (2.500-3.200 psi) abaixa densidade 1,2 a 1,6 g/cm3 (76 - 100 pcf).

Exemplo 16

Prepuff de conta F271T expandida a 1,2 lb/ft3 (3,2 g/cm3),conta F271C conta expandida a 1,3 lb/ft3 e conta M97BC expandida a 1,5lb/ft3 foram avaliadas usando microscopia eletrônica de varredura (SEM). Ascélulas superficiais e internas de cada uma delas estão mostradas nas figuras20 e 21 (F271 T), 22 e 23 (F271 C), e 24 e 25 (M97BC), respectivamente.

Conforme mostrado nas figuras 25, 27 e 29, a estrutura externadas partículas de prepuff foi no geral de forma esférica, tendo uma superfícieexterna ou pele contínua. Conforme mostrado nas figuras 26, 28 e 30, aestrutura celular interna das amostras de parece com uma estrutura tipocolméia.

O tamanho das partículas de prepuff foi também medidousando SEM, e os resultados estão mostrados na tabela a seguir.

<table>table see original document page 96</column></row><table>

Considerados com todos os dados aqui apresentados, os dadosproporcionam uma indicação de que a estrutura celular interna pode afetar aresistência de uma formulação de concreto de baixo peso.

Quando usadas em composições de concreto de baixo peso, aspartículas de prepuff podem afetar a resistência geral do concreto de duasmaneiras. Primeiro, as partículas maiores, que têm uma menor densidade,mudam a matriz de concreto em volta da partícula de Prepuff e, segundo, amenor densidade de partícula Prepuff é menos rígida por causa da estrutura celular da partícula expandida. Uma vez que a resistência do concretodepende, pelo menos até um certo ponto, da resistência das partículas deprepuff, maior resistência de partícula de Prepuff deve resultar em maiorresistência de concreto de baixo peso. O aumento de resistência potencialpode ser limitado até o ponto em que afeta a matriz de concreto. Os dados nos presentes Exemplos sugerem que o tamanho de partícula de conta originalpode ser otimizado para fornecer uma partícula Prepuff idealmentedimensionada (que é controlada pela densidade de prepuff), que resulta noconcreto de baixo peso de maior resistência possível.

Em outras palavras, em um tamanho de partícula de prepuffideal e faixa de densidade ideal, a espessura de parede do prepuffproporcionará suporte suficiente para permitir que a presente composição deconcreto de baixo peso tenha melhor resistência que composições de concretode baixo peso da tecnologia anterior.

Os dados aqui apresentados demonstram que, diferente dasuposição e abordagem feita pela tecnologia anterior, partículas EPSexpandidas podem surpreendentemente agir mais do que como um simplesespaço vazio no concreto. Mais especificamente, a estrutura e caráter daspartículas de prepuff usadas na presente invenção podem melhorarsignificativamente a resistência da composição de concreto de baixo pesoresultante.

Exemplo 17

Este exemplo demonstra o uso de prendedores com a presentecomposição de concreto de baixo peso e resistência ao desprendimentorelacionada. Esta avaliação foi usada para compara a capacidade de carga deum parafuso instalado diretamente no presente concreto de baixo peso(aproximadamente 90 pcf) com prendedores de concreto convencionalinstalado em concreto de peso normal e de baixo peso tradicional.

O teste de desprendimento de prendedor foi realizado em trêstipos de concreto: peso normal, 143 pcf (amostra MM, concreto normal 140pcf), concreto de baixo peso usando ardósia expandida (123 pcf) (amostraNN, 120 pcf LWC), e concreto de baixo peso com EPS (87 pcf) (amostra 00, 90 pcf LWC) feitos da maneira supradescrita de acordo com as formulaçõesna tabela seguinte.

<table>table see original document page 97</column></row><table>Continuação

<table>table see original document page 98</column></row><table>

Foi construído um aparelho que permitiu que pesos fossem suspensos verticalmente em cada prendedor usando gravidade para aplicar uma carga em linha com o eixo do prendedor. A LWC 90 pct teve parafusos de parede de gesso padrões de 2 lA" instalados diretamente a aproximadamente 1 1/2 de profundidade. A LWC 120 pcf teve dois tipos de prendedores instalados em furos pré-perfurados: âncoras de fixação de construção tipo parafuso de metal 2 3/4" TAPCON® (Illinois Tool Works Inc., Glenview, IL) instaladas aproximadamente 2" (50,8 mm) de profundidade e âncoras de parafuso/porca tipo grampo cônico de expansão de 2 1/4" instaladas aproximadamente 1 1/4" (31,75 mm) de profundidade. O concreto normal 140 pcf também teve dois tipos de prendedores instalados em furos previamente feitos: âncoras 2 3/4" TAPCON instaladas aproximadamente 2" (50,8 mm) de profundidade e âncoras de parafuso/ porca tipo grampo cônico de expansão de 2 1/4" instaladas aproximadamente 1 1/4" (31,75 mm) de profundidade. Um dos parafusos da parede de gesso no concreto de baixo peso recuou e foi ré-instalado no mesmo furo do prendedor para teste. Também, um dos parafusos TAPCON foi removido e reinstalado para avaliar qualquer perda de capacidade. As tabelas seguintes mostram os dados e carregamento para cada âncora/prendedor testado.

Parafuso de Ardósia LWC 90 pcf

<table>table see original document page 98</column></row><table>

Parafuso de Ardósia LWC 90 pcf <table>table see original document page 98</column></row><table>

Parafusos TAPCON LWC 120 pcf <table>table see original document page 98</column></row><table>Parafuso/luva/porca LWC 120 pcf

<table>table see original document page 99</column></row><table>

Parafusos TAPCON de concreto normais 140 pcf <table>table see original document page 99</column></row><table>

Parafuso/luva/porca de concreto normal 140 pcf <table>table see original document page 99</column></row><table>

A força de retenção dos parafusos de parede de gesso em umPWC 90 pcf foi surpreendentemente alta, já que eles não partiram ou romperam facilmente do concreto. Os parafusos de parede de gesso foram fáceis de instalar, exigindo somente uma furadeira elétrica tamanho padrão. A resistência à fixação dos parafusos de parede de gesso no LWC 90 pcf LWC foi tal que, se o torque de perfuração aplicado não fosse interrompido antes de o parafuso atingir a superfície do concreto, a cabeça do parafuso se torceria para fora. Todos os prendedores mantiveram as 740 libras de carga por pelo menos 10 minutos, exceto o parafuso de ardósia retraído e ré-inserido no LWC 90 pcf, que manteve 700 libras (317,5 kg) por 30 segundos antes de ficar solto no concreto. Este parafuso de ardósia não se rompeu no ponto de falha, mas foi retirado do concreto.

Considerando os dados apresentados como um todo, demonstrou-se que existe um tamanho de conta de prepuff ideal (como um exemplo não limitante, contas de resina expandida aproximadamente de 450 -550 um para um fator de expansão de aproximadamente 10-20 cmVg para um diâmetro de prepuff de aproximadamente 750 a 1.400 fim para concreto de baixo peso 90 pcf) para maximizar a resistência compressiva das presentes formulações de concreto de baixo peso. A resistência compressiva das presentes formulações de concreto de baixo peso pode ser aumentada aumentando-se a densidade de contas do presente EPS. Resina de poliestirenonão expandido (~ 40 pcf de densidade aparente) produz LWC de alta resistência compressiva (2.500-3.200 psi) (0,12-0,15 MPa) considerando a baixa densidade (76 - 100 pcf). Agregados podem ser usados nas presentes formulações de concreto de baixo peso. As presentes formulações de concreto de baixo peso, sem agregados grosseiros, proporcionam uma composição de concreto, que pode ser presa diretamente usando furadeiras e parafusos padrões. Quando as contas prepuffs de EPS são expandidas a baixas densidades aparentes (por exemplo, < 1 pcf), as contas têm uma estrutura celular interna fraca, que cria uma espuma mais fraca e, por sua vez, fornecem uma composição de concreto de baixo peso com menor resistência compressiva.

Exemplo 18

Uma composição de gesso de baixo peso de acordo com a invenção foi preparada usando compósito de união de uso geral SHEETROCK® (United States Gypsum Company Corp., Chicago, IL), uma composição a base de gesso reportadamente com a seguinte fórmula:

Calcário ou Dolomita ou Gesso (> 45 %)Água (>38%)Mica (< 5 %)Polímero de Acetato de Vinila ou Polímero de Etileno Acetato de Vinila (< 5 %)Atapulgita (< 5 %) Opcionalmente Talco (< 2 %)

Uma parte em volume do compósito de união e duas partes em volume das partículas de prepuff da amostra A foram misturados em uma misturadora até que fosse obtida uma composição uniforme estável.

Amostras de placas de gesso de baixo peso foram preparadas em um molde de 12" x 4,5" (304,8 x 114,3 mm) de espessura tanto 1/2" (12,7 mm) como 5/8" (15,88 mm). Papel parede foi usado em cada lado (papel sem ácido reciclado de 50 libras). Uma folha de papel parede foi colocada nomolde, a mistura supradescrita foi colocada no molde para preencher o volume do molde e uma segunda folha de papel parede foi colocada sobre a composição de gesso de baixo peso. A composição foi fixada naturalmente e seca a condições ambientes por diversos dias até que o peso da amostra não mudasse. As amostras de placas resultantes tiveram propriedades físicas similares à placa de gesso tipo X.

Amostras de controle foram placa de gesso SHEETROCK padrão de 1/2" (12,7 mm) e placa de gesso SHEETROCK Tipo X de 5/8" da US Gypsum.

O centro da amostras 12" x 4,5" (304,8 x 114,3 mm) foiposicionado 2,5" (63,5 mm) afastado do bico de um maçarico de propano, que foi queimado por 90 minutos a 1.760 °C. As placas preparadas a partir da presente composição de gesso de baixo peso desenvolveram uma estrutura tipo colméia, com mínimo desenvolvimento de trincas. A placa de reboco comercial apresentou trincas significativas tanto na direção vertical como horizontal. Padrões de quina similares foram observados em um lado sem chama em todas as placas. Perda de peso similar foi observada durante a pesagem das placas antes e depois do teste (Tipo X 140 g antes, 13 lg depois, 6,4% de perda, placas de gesso de baixo peso de acordo com a invenção, 113 g antes, 107 g depois, 5,3% de perda).

Parafusos de parede de gesso padrões de 1 1/4" (31,75 mm) foram aparafusados diretamente nas placas de gesso de baixo peso da presente invenção supradescritos a uma profundidade de 1/2". Os parafusos não puderam ser extraídos manualmente de uma parede de placas de gesso.

Parafuso de parede de gesso padrões aparafusados diretamente em amostras comerciais a 1/2" (12,7 mm)de profundidade puderam ser extraídos manualmente das amostras de placa.

Os exemplos demonstram que placa de gesso de baixo peso de acordo com a invenção apresentam propriedades físicas e de queima pelomenos similares a uma placa de gesso comercialmente disponível, demonstrando ainda o beneficio adicional de prover uma superfície de parede que não exige o uso de âncoras de parede em algumas ocorrências.

A presente invenção foi descrita com referência específica a suas modalidades particulares. Não se pretende que tais detalhes sejam considerados limitações do escopo da invenção, exceto até o ponto em que elas estão incluídas nas reivindicações anexas.

Claims

1. Composição de cimento de baixo peso, caracterizada pelo fato de que compreende de 22 a 90 por cento em volume de uma composição de cimento e de 10 a 78 por cento em volume de partículas com um diâmetro de partícula médio de 0,2 mm a 8 mm, uma densidade aparente de 0,03 g/cm3 a 0,64 g/cm3, uma razão de aspecto de 1 para 3, em que, depois que a composição de cimento de baixo peso ter se fixado, tem uma resistência a compressão de pelo menos 81,4 kPa (1700 psi) testada de acordo com ASTM C39.

2. Composição de cimento de baixo peso, de acordo com areivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as partículas têm uma camada externa substancialmente contínua.

3. Composição de cimento de baixo peso, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as partículas compreendem partículas de polímero expandido com uma espessura de parede de célula interna de pelo menos pelo menos 0,15m.

4. Composição de cimento de baixo peso, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as partículas compreendem partículas de polímero expandido compreendendo um ou mais polímeros selecionados do grupo que consiste em homopolímeros de monômeros aromáticos de vinila; copolímeros de pelo menos um monômero aromático de vinila com um ou mais de divinilbenzeno, dienos conjugados, metacrilatos de alquila, acrilatos de alquila, acrilonitrila e/ou anidrido maleico; poliolefmas; policarbonatos; poliésteres; poliamidas; borrachas naturais; borrachas sintéticas; e suas combinações.

5. Composição de cimento de baixo peso, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as partículas compreendem partículas de polímero expandido preparadas expandindo-se uma conta de polímero que tem um tamanho de partícula de resina médio não expandida decerca de 0,2 mm a cerca de 2 mm.

6. Composição de cimento de baixo peso, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as partículas compreendem partículas de polímero expandido com um tamanho de partícula médio de cerca de 0,3 mm a cerca de 8 mm.

7. Composição de cimento de baixo peso, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que é como uma dispersão em que a composição de cimento compreende uma fase contínua e as partículas compreendem uma fase dispersa de partículas discretas na fase contínua.

8. Composição de cimento de baixo peso, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que não contém agentes umectantes ou agentes dispersantes para estabilizar a dispersão.

9. Composição de cimento de baixo peso, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que pelo menos algumas das partículas são arranjadas em um reticulado cúbico ou hexagonal.

10. Composição de cimento de baixo peso, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a composição de cimento compreende uma composição de cimento hidráulico.

11. Composição de cimento de baixo peso, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que o cimento hidráulico compreende um ou mais materiais selecionados do grupo que consiste em cimentos Portland, cimentos pozolana, cimentos de gesso, composições de gesso, cimentos aluminosos, cimentos de magnésia, cimentos de sílica e cimentos de escória.

12. Composição de cimento de baixo._peso, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a mistura de cimento compreende areia, agregado, plastificantes e/ou fibras.

13. Composição de cimento de baixo peso, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que as fibras são selecionadas dogrupo que consiste em fibras de vidro, carboneto de silício, fibras de aramida, poliéster, fibras de carbono, fibras compósitas, fibra de vidro, suas combinações, tecido contendo as ditas fibras e tecido contendo combinações das ditas fibras.

14. Composição de cimento de baixo peso, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que o agregado é selecionado do grupo que consiste em areia, pedra, cascalho, escória de alto-forno granulada moída, cinza volante, vidro, sílica, ardósia expandida, argila; pedra-pome, perlita, vermiculita, escória, diatomita, cascalho expandido, argila expandida, escória expandida, sílica pirogênica, agregado pelotizado, cinza volante extrudada, tufa, macrolita, ardósia, escória de alto-forno expandida, cinza volante sinterizada, cinzas de carvão e suas combinações.

15. Composição de cimento de baixo peso, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que tem uma densidade de cerca de 64,0 a cerca de 208,0 g/cm3 (40,0 a 130 lb/ft3).

16. Composição de cimento de baixo peso, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que um parafuso de parede de gesso padrão de 63,5 milímetros (2 1/2 polegadas), aparafusado na composição de cimento de baixo peso formada e fixada a uma profundidade de 12,7 milímetros (1 1/2 polegada), não é removido pela aplicação de 226,8 kgf (500 libras-força) perpendicular à superfície aparafusada por um minuto.

17. Leito de estrada, caracterizado pelo fato de que compreende a composição de cimento de baixo peso, de acordo com a reivindicação 1.

18. Composição de cimento de baixo peso, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que é moldada e fixada na forma de um artigo de construção.

19. Composição de cimento de baixo peso, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que é fixada na forma de umaunidade de maçonaria de concreto.

20. Artigo de construção pré-vazado e/ou protendido, caracterizado pelo fato de que compreende a composição de acordo com a reivindicação 1.

21. Composição de cimento de baixo peso, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que é fixada na forma de um painel de construção.

22. Painel compósito de construção, caracterizado pelo fato de que compreende: um corpo central, de forma substancialmente paralelepipédica,que compreende uma matriz de polímero expandido, tendo faces opostas, uma superfície superior e uma superfície inferior oposta;pelo menos um caibro estrutural embutido que se estende longitudinalmente através do corpo central entre as ditas faces opostas, tendo uma primeira extremidade embutida na matriz de polímero expandido, uma segunda extremidade que se estende para fora da superfície inferior do corpo central, e um ou mais furos de expansão localizados no caibro embutido entre a primeira extremidade do caibro embutido e a superfície inferior do corpo central, em que o corpo central compreende a matriz de polímero que se expande através dos furos de expansão; euma camada de concreto compreendendo a composição de cimento de baixo peso, de acordo com a reivindicação 1, que cobre pelo menos uma porção da superfície superior e/ou superfície inferior.

23. Painel compósito de pavimentação, caracterizado pelo fato 25 de que compreende:um corpo central, de forma substancialmente paralelepipédica, que compreende uma matriz de polímero expandido, tendo faces opostas, uma superfície superior e uma superfície inferior oposta; edois ou mais barrotes de sustentação dos pisos embutidos quese estendem longitudinalmente através do corpo central entre as ditas faces opostas, tendo uma primeira extremidade embutida na matriz de polímero expandido que tem um primeiro elemento transversal que se estende da primeira extremidade no geral fazendo contato ou estendendo-se acima da superfície superior, uma segunda extremidade que se estende para fora da superfície inferior do corpo central que tem um segundo elemento transversal que se estende da segunda extremidade, e um ou mais furos de expansão localizados nos barrotes embutidos entre a primeira extremidade dos barrotes embutidos e a superfície inferior do corpo central; em que o corpo central compreende a matriz de polímero quese expande através dos furos de expansão;em que os barrotes embutidos compreendem um ou mais furos de utilidade localizados nos barrotes embutidos entre a superfície inferior do corpo central e a segunda extremidade dos barrotes embutidos e o espaço definido pela superfície inferior do corpo central e as segundas extremidades dos barrotes embutidos é adaptado para acomodar linhas de utilidades;em que a camada de concreto compreendendo a composição de cimento de baixo peso, de acordo com a reivindicação 1, cobre pelo menos uma porção da superfície superior e/ou superfície inferior; e em que o painel de pavimentação compósito é posicionado nogeral perpendicular a uma parede estrutural e/ou fundação.

24. Estrutura de concreto isolada, caracterizada pelo fato de que compreende:um primeiro corpo, de forma substancialmente paralelepipédica, que compreende uma matriz de polímero expandido, tendo faces opostas, uma primeira superfície e uma segunda superfície oposta;um segundo corpo, de forma substancialmente paralelepipédica, compreendendo uma matriz de polímero expandido, tendo faces opostas, uma primeira superfície, uma segunda superfície oposta; eum ou mais caibros embutidos de reforço que se estendem longitudinalmente através do primeiro corpo e do segundo corpo entre as primeiras superfícies de cada corpo, tendo uma primeira extremidade embutida na matriz de polímero expandido do primeiro corpo, e uma segunda extremidade embutida na matriz de polímero expandido do segundo corpo, um ou mais furos de expansão localizados na porção dos caibros embutidos embutida no primeiro corpo e no segundo corpo;em que o primeiro corpo e o segundo corpo compreendem a matriz de polímero que se expande através dos furos de expansão; e o espaço definido entre as primeiras superfícies do primeiro corpo e do segundo corpo é capaz de aceitar concreto lançado nele; eem que camada de concreto compreendendo a composição de cimento de baixo peso, de acordo com a reivindicação 1, preenche pelo menos uma porção de um espaço entre a primeira superfície do primeiro corpo e a primeira superfície do segundo corpo.

25. Método de fabricar um artigo de composição de cimento de baixo peso otimizada, caracterizado pelo fato de que compreende:identificar as propriedades de densidade e resistência desejadas de a composição de cimento de baixo peso fixada; 20 determinar o tipo, tamanho e densidade de contas de polímeroa ser expandidas para uso na composição de cimento de baixo peso;determinar o tamanho e densidade das contas de polímero a ser expandidas;expandir as contas de polímero para formar contas de polímero expandidas;dispersar as contas de polímero expandidas em uma mistura de cimento para formar a composição de cimento de baixo peso; edeixar que a composição de cimento de baixo peso fixe em uma fôrma.

26. Método, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que análise de elementos finitos é usada para determinar o tipo, tamanho e densidade de contas de polímero a ser expandidas e o tamanho e densidade das contas de polímero a ser expandidas.

27. Artigo de concreto de baixo peso, caracterizado pelo fato de que é feito de acordo com o método da reivindicação 25.

28. Unidade estrutural de baixo peso, caracterizada pelo fato de que compreende:um núcleo, tendo uma primeira face principal e uma segunda 10 face principal, o núcleo compreendendo uma composição de cimento de baixo peso fixada sólida compreendendo 22 a 90 por cento em volume de uma composição de cimento e de 10 a 78 por cento em volume de partículas com um diâmetro de partícula médio de 0,2 mm a 8 mm, uma densidade aparente de 0,03 g/cm3 a 0,64 g/cm3, uma razão de aspecto de 1 para 3 a primeira face de cobertura aplicada sobre pelo menos uma porção de a primeira face principal; euma segunda face de cobertura aplicada sobre pelo menos uma porção da segunda face principal.

29. Unidade estrutural de baixo peso, de acordo com a 20 reivindicação 28, caracterizada pelo fato de que o mistura de cimento é uma composição de gesso.

30. Unidade estrutural de baixo peso, de acordo com a reivindicação 29, caracterizada pelo fato de que a composição de gesso compreende um látex contendo um copolímero de estireno butadieno, um homopolímero de acetato de vinila, um copolímero de acetato de vinila, ou uma combinação dos ditos polímeros.

31. Unidade estrutural de baixo peso, de acordo com a reivindicação 28, caracterizada pelo fato de que uma resistência compressiva mínima de pelo menos 0,01 MPa (300 psi) determinada de acordo comASTM C39.

32. Unidade estrutural de baixo peso, de acordo com a reivindicação 28, caracterizada pelo fato de que parafuso de parede de gesso padrão de 38,1 mm (1 1/2"), aparafusado diretamente na unidade estrutural a uma profundidade de 12,7 mm (1/2"), não é removido quando uma força de 226,8 kg (500 libras) é aplicada perpendicular à superfície aparafusada por um minuto.