DE69624689T2

DE69624689T2 - Verfahren zur herstellung einer dreidimensionalen struktur aus leichtzement

Info

Publication number: DE69624689T2
Application number: DE69624689T
Authority: DE
Inventors: Eugene Berger; Osvaldo Moran; Faiz Sikaffy
Original assignee: Thermoflex Inc
Current assignee: Thermoflex Inc
Priority date: 1995-03-14
Filing date: 1996-03-13
Publication date: 2003-07-24
Anticipated expiration: 2016-03-14
Also published as: CA2215302A1; CN1184444A; CO4600699A1; KR19980703040A; AU723218B2; EP0814946A1; WO1996028289A1; JPH11503399A; BR9607213A; AU5310596A; ZA962090B; NL1002613A1; DE69624689D1; NL1002613C2; PE20010073A1; EP0814946A4; EP0814946B1; AR004478A1; US5814253A; ATE227250T1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist eine Teilfortsetzungsanmeldung der früher eingereichten Anmeldung mit Einreichungstag vom 25. März 1993 mit der Anmeldenummer 08/036 700, welche zugelassen ist und am 14. März 1995 zum US-Patent Nr. 5 397 516 geführt hat.

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft eine Methode oder ein Verfahren nach Anspruch 1 zur Bildung einer leichten dreidimensionalen Zementstruktur und insbesondere eine Zementbauplatte, welche sehr fest, dennoch aber leicht im Gewicht ist, sowie eine Struktur oder Platte, die nach dem Verfahren hergestellt wurde. Diese Erfindung betrifft auch ein Zementgemisch zur Verwendung bei der Herstellung einer leichten dreidimensionalen Zementstruktur, wie in Anspruch 15 angegeben ist.

Zusammenfassung der Erfindung

In der Vergangenheit war es bekannt, verschiedene Typen von Strukturen und speziell Platten aus zementhaltigem Material herzustellen. Diese Platten, die Gebäudewandabschnitte und -blocke einschließen, werden allgemein benutzt, um Wände für die Bildung einer Gesamtstruktur zusammenzusetzen. Einige aus solchen Materialien gebildete Platten bestehen aus einem Gemisch, welches einige feste Zusatzstoffe sowie Portlandzement und Kunstfasern enthält.
Diese Erfindung ist in einer Form ein Verfahren, welches, wie gefunden wurde, einen zellförmigen Zement bildet, welcher leicht und äußerst schlagfest ist. Seine Struktur wird durch kugelige Zellen gebildet, die in der Masse ihres Gemisches verteilt sind. Jede Zelle umgibt eine Faser, die dem Gemisch zugegeben wird, was zu einer Platte mit einer sehr starken Biegefestigkeit führt. Ein anderes wichtiges Charakteristikum der Platte gemäß dem nachfolgend beschriebenen Verfahren ist, dass sie eine hohe Wärmebeständigkeit mit einem "R"-Wert von etwa 3,5 je Inch Dicke hat. Sie hat weiterhin die Eigenschaft hoher akustischer Isolierung. Sie ist eine ausgezeichnete Feuerbarriere und ist leicht und kann mit einem Gewicht vorzugsweise zwischen 22 und 32 pd/ft³ hergestellt werden. Außerdem ist eine Platte nach dieser Erfindung äußerst undurchlässig für die Elemente.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Für ein vollständigeres Verständnis der Natur der vorliegenden Erfindung sollte auf die folgende detaillierte Beschreibung, die in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung genommen werden sollte, Bezug genommen werden, worin
Fig. 1A eine perspektivische Darstellung der bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu verwendenden Form ist,
Fig. 1B eine perspektivische Darstellung der bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu verwendenden Form nach der Anfangsbefüllung ist,
Fig. 1C eine perspektivische Darstellung der bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu verwendenden Form, nachdem das Gemisch darin zugenommen hat, ist,
Fig. 2A eine Draufsichtdarstellung einer Platte ist, die unter Verwendung des Verfahrens und Gemisches nach der vorliegenden Erfindung gebildet wurde,
Fig. 2B eine Vorderansicht einer Platte ist, die unter Benutzung des Verfahrens und Gemisches der vorliegenden Erfindung gebildet wurde,
Fig. 2C eine Seitenansicht einer Platte, die unter Benutzung des Verfahrens und des Gemisches der vorliegenden Erfindung gebildet wurde, ist,
Fig. 3 eine Draufsicht auf einander benachbarte Platten ist, die unter Benutzung des Verfahrens und Gemisches der vorliegenden Erfindung gewonnen wurde, bei Verwendung zur Bildung eines Wandabschnittes in einer Struktur,
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines Eckenbereiches einer mit Platten gebildeten Struktur ist, welche unter Benutzung des Verfahrens und Gemisches der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden.
Gleiche Bezugszeichen bedeuten gleiche Teile in den gesamten Darstellungen der Zeichnungen.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Mit der Formel, die nachfolgend beschrieben werden soll, und bei Bildung einer Bauplatte wird vorzugsweise eine Form 12 verwendet, siehe Fig. 1A, welche eine Dicke von etwa 4 bis 8" hat, um eine Platte in einer Breite von etwa 4 Fuß und einer Höhe von 4 bis 12 Fuß herzustellen. Bei der Durchführung des Verfahrens werden die Bestandteile in die Form gegossen, worauf in etwa 4 h das Gemisch 14, welches nur etwa die Hälfte der Tiefe der Form füllt, siehe Fig. 1B, sich um etwa 100% des ursprünglichen Gießvolumens ausdehnt, siehe Fig. 1C, um eine Platte 16 zu bilden. Die Formen können benutzt werden, um Wandplatten oder Baublöcke nach dieser Erfindung zu bilden. Allmählich werden die Anfangseinstellungen der Schüttung des Gemisches so, dass die Bauplatten bei Beendigung der Schüttungsausdehnungsphase gleichmäßig und von richtiger Größe sind.
Die Qualitätskontrolle des Verfahrens ist ganz leicht durchführbar. Wenn die Formel korrekt ist und die Form im wesentlichen zur Hälfte der Tiefe der Form gefüllt wird, Fig. 1B, wird sie richtig gefüllt sein. Wenn bei Beendigung die Form überläuft oder nicht voll ist, ist es sehr leicht, auf der Basis einer Qualitätskontrolle eine defekte Platte festzustellen und sie auszusondern. Als ein Beispiel zu weiterem Verständnis des Verfahrens wird bei Produktion eines Kubikmeters des zementhaltigen Gemisches nach der vorliegenden Erfindung eine Wassermenge, vorzugsweise etwa 278 l Wasser, zugemessen. Wenn das Wasser zugemessen ist, wird auch vorzugsweise auf 25 bis 30ºC erwärmt. Ähnlich werden auch etwa 425 kg Zement, vorzugsweise Portlandzement 1, obwohl auch andere Sorten von Portlandzement, wie Portlandzement 2 und Portlandzement 3, verwendet werden können, und zwischen etwa 40 und 60 g Eisen-III- chlorid in einer Lösung mit 40 Vol.% oder einer 40%igen Stärke zugemessen und dann mit dem Wasser vermischt. Das Gemisch von Wasser, Zement und Eisen-III-chlorid wird vorzugsweise in einem Hochgeschwindigkeitsmischer miteinander vermischt, wobei sich ein geeignetes Gemisch des Wassers, Zements und Eisen-III-chlorids bildet. Zusätzlich wird in einer anderen Ausführungsform, welche ein leichteres Gewicht liefert, eine Menge von Natriumhydroxid zu dem Wasser, Zement und Eisen-III-chlorid vor dem Vermischen zugesetzt. Das Natriumhydroxid wird vorzugsweise in einer 50 volumenprozentigen Lösung zugegeben, kann aber auch in fester Flockenform zugesetzt werden. Die Menge an Natriumhydroxid beträgt vorzugsweise etwa 5 g.
Als nächstes werden eine bestimmte Menge an Aluminium, eines Silikatderivates, eines Calciumderivates und von Fasern zugemessen und mit dem vorher gewonnen Gemisch von Zement, Wasser und Eisen-III-chlorid vermengt. Bei der bevorzugten Ausführungsform werden etwa 0,620 kg und 1,347 kg von im wesentlichen reinem und vorzugsweise 98%ig reinem pulverisiertem Aluminium, zwischen etwa 0,230 kg und 0,710 kg Hexafluorsilikat und zwischen etwa 0,560 und 0,680 kg Calciumformiat zugemessen und vermischt. Außerdem werden auch zwischen etwa 4 und 8 kg Fasern zugemessen und zugemischt. Die Fasern, die vorzugsweise Polypropylenfasern sind, können irgendwelche synthetischen, organischen oder mineralischen Fasern sein. Bei der bevorzugten Ausführungsform erfolgt dieses weitere Mischen während etwa 20 sec.
Wenn die gesamte Kombination vermischt wurde, lässt man sie sich ausdehnen. Bei der Bildung einer geformten Struktur, wie einer Bauplatte, wird das unausgedehnte Gemisch in Formen gegossen, wobei man vorzugsweise nur 50% der Kapazität der Formen füllt. Wenn in den Formen, gewöhnlich nach einer Wartezeit von etwa 60 min. sich das Gemisch ausdehnt, nimmt das Gesamtvolumen 100% zu und füllt die gesamte Form. Alternativ können die Formen auf eine größere oder kleinere Kapazität gefüllt werden und wird die Wartezeit entsprechend kürzer oder länger sein, um 100% Füllung zu erreichen. Das Gemisch in den gefüllten Formen lässt man dann aushärten, vorzugsweise durch Bedecken der Formen mit Kunststoff und Dämpfen während etwa 2 bis 4 h, wonach die gebildete Platte aus den Formen entfernt und benutzt oder bis zum Gebrauch gelagert wird. Weiterhin muß die Form nicht nur eine Bauplattenform sein, sondern kann irgendeine Formgestaltung sein, um eine zementhaltige dreidimensionale Struktur zu bilden.
Bei einer alternativen Ausführungsform lässt man sich das vollständige Gemisch ausdehnen und gießt es dann in eine Extrudermaschine, welche so funktioniert, dass sie nach Be darf irgendeine von verschiedenen dreidimensionalen Strukturen extrudiert. Diese Strukturen können ähnlich unmittelbar verwendet oder für zukünftige Verwendung gelagert werden.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 2A, 2B und 2C, welche eine Platte in einer bevorzugten Gestaltung oder Form erläutern, sieht man, dass die Platte 18 und demnach die Form, in welcher sie gebildet wird, eine ziemlich spezielle Gestaltung hat. Entlang den Seiten 20 und 22 ist eine mittig angeordnete, sich längs erstreckende, allgemein U-förmige Nut, siehe 24 und 26, definiert, und entlang der oberen Oberfläche 28 ist eine ähnliche Nut 30 ausgebildet. Beim Zusammenbau eines Wandabschnittes, wie er in Fig. 3 zu Sehen ist, wird dieser gebildet, indem man zwei Platten 32 und 34, die in Nachbarschaft zueinander ausgedehnt wurden und zwischen die mittig ein Stahlstab 36 gelegt wurde, gebildet. Die Platten werden dann so bewegt, dass sie aneinanderstoßen, wie durch die Linie mit Pfeil 38 und 40 gezeigt ist. Danach, wenn die mittige Anordnung des Stabes wie üblich durch Draht befestigt wurde, wird eine Schüttung von Beton oder einem anderen geeigneten Material in den röhrenförmigen Hohlraum gegossen, der den Verstärkungsstab 36 umgibt. Diese Schüttung bildet eine Labyrinthdichtung, wobei der Stahlstab eine Verstärkung der Wand liefert.
Bezieht man sich nun auf Fig. 4, so wird dort eine Konstruktion nach dieser Erfindung beschrieben, die sich auf eine Eckzone der Konstruktion in dieser Erläuterung bezieht. In einer Anfangszusammenfassung dieser Erfindung ist ersichtlich, dass ein Skelettgerüst, allgemein mit 42 bezeichnet, in Beton eingebettet wird und durch Bauplatten nach dieser Erfindung überspannt wird.
Bei weiterer Bezugnahme auf Fig. 4 gibt es dort vorzugsweise auf einer Betonplatte 50, die einen nichtgezeigten ringsum laufenden Halt besitzen kann, einen ringsum laufenden unteren Plattenabschnitt, siehe bei 52 und 54. Dieser ist etwa 7-5/8" über oder um 8". Unter diesem Abschnitt sind Stahlverstärkungsstäbe, wie 56 und 58 und 60 und 62, in den Beton der Platte eingebettet. An beabstandeten Stellen gibt es auch sich aufwärts erstreckende Verstärkungsstäbe, wie bei 64 und 66, welche in Zusammenbau Stahlansätze in der Mitte der U-förmigen Nuten benachbarter Platten sind, wie oben beschrieben ist.
Entlang den oberen Kanten der Platten sind Stahlverstärkungsstäbe, wie bei 68 und 70 und 72 und 74, angeordnet. In der Eckzone 76 allgemein sind die Enden der Stäbe in enge Anlagebeziehung gebogen, wie bei 76 zu sehen ist. Vorzugsweise sind die Stäbe auch miteinander verschweißt, was im Effekt ein skelettartiges Gestell von Stahlverstärkungsstäben ergibt, die in Betonlängen eingebettet sind, welche von zementhaitigen Platten, wie 78 und 80 in Fig. 4, überspannt sind, die vorzugsweise nach dem Verfahren dieser Erfindung hergestellt sind. Zu den Innen- und Außenoberflächen der so gebildeten Struktur kann eine geeignete Verkleidung wie bei 82 und 84 vorgesehen sein, die auf der Innenoberfläche eine Trockenbauplatte und auf der Außenoberfläche Stukko sein kann.
Anstelle der in der Zeichnung gezeigten Bauplatte können Blocks mit den U-förmigen Nuten entlang ihren Kanten vorgesehen sein, und der obere des obersten Blockes kann wie oben beschrieben, angeordnet und benutzt werden.
Somit wurde ein Verfahren zur Herstellung einer dreidimensionalen Struktur und vorzugsweise einer Bauplatte oder eines Baublockes und von Paneelen einer bevorzugten passenden Gestaltung beschrieben, um mit einem skelettartigen Gestell aus Stahl zusammengebaut zu werden, welches in verstärkten Beton eingebettet ist. Diese Art und Struktur ergab, dass sie einen Isolierungskoeffizienten R 4 je Inch hat, auf Kompressionskräfte bis zu 900 psi reagiert, eine Zerreißbeständigkeit von 800 psi, einen Klangwiderstand von 300 Hz hat und weniger als etwa 40 pd/ft³ wiegt.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer leichten dreidimensionalen Zementstruktur mit den Stufen, in denen man

a) eine Wassermenge abmißt,

b) etwa 425 kg Zement und etwa 40 bis 60 g Eisen-III-chlorid in 40 vol.%iger Lösung Je etwa 278 t des Wassers abmißt,

c) das Wasser, den Zement und das Eisen-III-chlorid unter Bildung eines Gemisches vermengt,

d) weitere Materialien, die zwischen etwa 0,620 und 1,347 kg Aluminium, zwischen etwa 0,230 und 0,710 kg eines Silicatderivates, zwischen etwa 0,560 und 0,680 kg eines Calciumderivates und zwischen etwa 4 und 8 kg Fasern je etwa 278 l des Wassers einschließen, abmißt,

e) dieses Gemisch und die weiteren Materialien unter Bildung einer Kombination vereinigt,

f) diese Kombination unter Bildung einer gemischten Kombination vermischt,

g) wartet, bis die gemischte Kombination aufquillt, und

h) , aus dieser gemischten Kombination anschließend an das Aufquellen dieser gemischten Kombination eine leichte, dreidimensionale Zementstruktur bildet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Aluminium im wesentlichen reines pulverisiertes Aluminium ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Silicatderivat Hexafluorsilicat ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Calciumderivat Calciumformiat ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die weiteren Materialien etwa 5 g Natriumhydroxid je etwa 278 l des Wassers einschließen.

6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Bildungsstufe (h) die Stufe eines Eingießens dieser aufgequollenen gemischten Kombination in eine Extrudiermaschine und des Extrudierens der leichten dreidimensionalen Zementstruktur einschließt.

7. Verfahren nach Anspruch 1 weiterhin mit der Stufe, in der man vor der Wartestufe (g) die gemischte Kombination in eine Form zu einer etwa 50%igen Kapazität der Form eingießt, wobei diese gemischte Kombination in der Wartestufe (g) zu etwa dem Zweifachen ihres Ursprungsvolumens aufquillt und die Bildungsstufe (h) die Stufe eines Dämpfens der aufgequollenen gemischten Kombination in der Form bis zur Härtung einschließt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Mischstufe (f) eine Dauer von etwa 20 sec hat.

9. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Mischstufe (f) bei hoher Geschwindigkeit während etwa 1 min durchgeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Fasern Kunstfasern einschließen.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Kunstfaser Polypropylenfaser ist.

12. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Faser organische Faser einschließt.

13. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Faser Mineralfaser einschließt.

14. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Bildungsstufe (h) die Stufe einer Zugabe wenigstens eines Verstärkungsteils einschließt.

15. Zementhaltiges Gemisch zur Verwendung unter Bildung einer leichten, dreidimensionalen Zementstruktur, wobei dieses Gemisch Wasser, etwa 425 kg Zement, zwischen 40 und 60 g Eisen-III-chlorid, zwischen etwa 0,620 und 1,347 kg Aluminium, zwischen etwa 0,230 und 0,710 kg eines Silicatderivates, zwischen etwa 0,560 und 0,680 kg eines Calciumderivates sowie zwischen etwa 4 und 8 kg Fasern einschließt, wobei alle Mengen je etwa 278 l des Wassers genommen werden.

16. Gemisch nach Anspruch 15, worin das Aluminium im wesentlichen reines pulverisiertes Aluminium enthält.

17. Gemisch nach Anspruch 15, worin das Silicatderivat Hexafluorsilicat ist.

18. Gemisch nach Anspruch 15, worin das Calciumderivat Calciumformiat ist.

19. Gemisch nach Anspruch 15 weiterhin mit etwa 5 g Natriumhydroxid je etwa 278 l des Wassers.