RU2414351C2 - Легкие цементные панели, армированные волокном - Google Patents

Легкие цементные панели, армированные волокном Download PDF

Info

Publication number
RU2414351C2
RU2414351C2 RU2007129010A RU2007129010A RU2414351C2 RU 2414351 C2 RU2414351 C2 RU 2414351C2 RU 2007129010 A RU2007129010 A RU 2007129010A RU 2007129010 A RU2007129010 A RU 2007129010A RU 2414351 C2 RU2414351 C2 RU 2414351C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fibers
cement
panel
polyvinyl alcohol
panel according
Prior art date
Application number
RU2007129010A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2007129010A (ru
Inventor
Ашиш ДУБЕЙ (US)
Ашиш ДУБЕЙ
Original Assignee
Юнайтед Стэйтс Джипсум Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юнайтед Стэйтс Джипсум Компани filed Critical Юнайтед Стэйтс Джипсум Компани
Publication of RU2007129010A publication Critical patent/RU2007129010A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2414351C2 publication Critical patent/RU2414351C2/ru

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04F—FINISHING WORK ON BUILDINGS, e.g. STAIRS, FLOORS
    • E04F13/00—Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings
    • E04F13/07—Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings composed of covering or lining elements; Sub-structures therefor; Fastening means therefor
    • E04F13/08—Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings composed of covering or lining elements; Sub-structures therefor; Fastening means therefor composed of a plurality of similar covering or lining elements
    • E04F13/16—Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings composed of covering or lining elements; Sub-structures therefor; Fastening means therefor composed of a plurality of similar covering or lining elements of fibres or chips, e.g. bonded with synthetic resins, or with an outer layer of fibres or chips
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B16/00—Use of organic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of organic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B16/04—Macromolecular compounds
    • C04B16/06—Macromolecular compounds fibrous
    • C04B16/0616—Macromolecular compounds fibrous from polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B16/0641—Polyvinylalcohols; Polyvinylacetates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B16/00—Use of organic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of organic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B16/04—Macromolecular compounds
    • C04B16/08—Macromolecular compounds porous, e.g. expanded polystyrene beads or microballoons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/14—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C2/00—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels
    • E04C2/02—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials
    • E04C2/04—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials of concrete or other stone-like material; of asbestos cement; of cement and other mineral fibres
    • E04C2/06—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials of concrete or other stone-like material; of asbestos cement; of cement and other mineral fibres reinforced
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04F—FINISHING WORK ON BUILDINGS, e.g. STAIRS, FLOORS
    • E04F15/00—Flooring
    • E04F15/02—Flooring or floor layers composed of a number of similar elements
    • E04F15/10—Flooring or floor layers composed of a number of similar elements of other materials, e.g. fibrous or chipped materials, organic plastics, magnesite tiles, hardboard, or with a top layer of other materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00241—Physical properties of the materials not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00318—Materials characterised by relatively small dimensions, e.g. small thickness
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/20—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the density
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/19—Sheets or webs edge spliced or joined
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/19—Sheets or webs edge spliced or joined
    • Y10T428/192—Sheets or webs coplanar
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/19—Sheets or webs edge spliced or joined
    • Y10T428/192—Sheets or webs coplanar
    • Y10T428/195—Beveled, stepped, or skived in thickness
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24777—Edge feature

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Panels For Use In Building Construction (AREA)

Abstract

Изобретение относится к легкой армированной волокном цементной панели (варианты) и способу ее изготовления. Изобретение может найти применение в строительной индустрии. Технический результат - повышение изломостойкости при изгибе. Армированная легкая размерно-стабильная панель, имеющая удельный вес 60-85 фунтов/фут3 - 961-1360 кг/м3 и прочность на изгиб от около 750 до 1180 psi включает: непрерывную фазу, полученную от отверждения водной смеси цементной композиции, при этом цементная композиция включает, исходя из сухой основы, 35-70% мас. реактивного порошка, 20-50% мас. легкого наполнителя, 0% стеклянных волокон и 0,5-5,0% мас. поливинилспиртовых волокон, причем непрерывная фаза армирована поливинилспиртовыми волокнами и содержит легкий наполнитель, имеющий частицы с удельным весом от 0,02 до 1,00 г/мл и средний размер диаметра частиц от 50 до 250 мкм и/или размер диаметра частиц находится в интервале от 10 до 500 мкм, где поливинилспиртовые волокна имеют диаметр от около 10 до 400 мкм (микрометров) и длину от около 0,1 до 1 дюйма (от 2,5 до 25,4 мм) и модуль упругости волокна 20-50 ГПа. В другом варианте армированная легкая размерно стабильная панель имеет удельный вес - 60-75 фунтов, диаметр поливинилспиртовых волокон - от около 10 до 400 мкм. Способ изготовления указанной панели включает размещение в форме для панели водной смеси цементной композиции, содержащей, из расчета на сухую массу, от 40 до 95% мас. цемента, при этом непрерывная фаза указанной композиции равномерно армирована поливинилспиртовыми волокнами и содержит равномерно распределенный легкий наполнитель, имеющий частицы с удельным весом от 0,02 до 1,00 г/л, причем поливинилспиртовые волокна имеют диаметр от около 10 до 400 мкм (микрометров), длину от около 0,1 до 1 дюйма (от 2,5 до 25,4 мм) и измеренный модуль упругости 20-50 ГПа, и отверждение водной смеси для формирования панели. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. 3 н. и 26 з.п. ф-лы, 13 табл., 9 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение в общем относится к легким панелям, пригодным для применения в качестве кровельных элементов, рамочных и обшивочных элементов, стеновых элементов и подстилочных элементов для монтажа законченных полов в жилых и других конструктивных типах зданий, имеющих значительно улучшенную изломостойкость при изгибе благодаря использованию волокон из поливинилового спирта (ПВС), обладающих исключительными свойствами при армировании. Более конкретно изобретение относится к панелям, которые могут выдерживать ударные нагрузки, вызываемые градом или другими объектами.
Технический уровень изобретения
Цементные панели использовались в строительной промышленности для изготовления внутренних и наружных стен жилых и/или коммерческих сооружений. Преимущества таких панелей включают влагостойкость, сравнимую с влагостойкостью стандартных стеновых плит на основе гипса. Однако недостатком таких общеизвестных панелей является их недостаточная изломостойкость при изгибе в такой степени, что такие панели могут быть сравнимы с панелями (если они не прочнее) на основе древесины, такими как панели из клееной фанеры или из ориентированных древесных вставок (ОДВ).
Строительные конструкции во время своего срока службы подвергаются самым различным ударным нагрузкам (например, повреждениям градом или повреждениям от падающих на здания объектов во время торнадо или урагана). Не все обшивочные панели зданий имеют достаточную прочность, чтобы выдержать такие ударные нагрузки. Там, где необходимо продемонстрировать стойкость к ударной нагрузке, обшивочные панели испытываются для определения ударной нагрузки, которую может выдержать панель без возникновения дефектов.
Изломостойкость при изгибе, определяемая в данном описании, измеряется как равная общей площади при нагрузке на изгиб, зависящей от кривой прогиба гибкого образца, нагруженного для четырехточечного изгиба.
Изломостойкость при изгибе определяется как общая площадь при нагрузке, зависящая от кривой прогиба гибкого образца, нагруженного для четырехточечного изгиба в соответствии с методом испытаний по ASTM C947.
Панели на основе древесины, достигающие значительной изломостойкости при изгибе, обычно являются панелями из клееной фанеры или из ориентированных древесных вставок, состоящих из кусков дерева, которые склеены между собой. Такие панели могут обеспечивать изломостойкость при изгибе, но каждая является горючей и ни одна из них не является долговечной, когда она подвергается воздействию воды. Панели, изготовленные из гидравлического цемента, являются водостойкими, но они гораздо тяжелее древесных панелей и обладают недостаточной изломостойкостью при изгибе. Полагают, что в настоящее время не имеется панели, которая обладала бы изломостойкостью при изгибе, как у панели по настоящему изобретению, при этом, не имея недостатков, присущих панелям из клееной фанеры или из ориентированных древесных вставок.
Кроме того, потребность в цементных панелях с конфигурациями, которые ведут себя в строительных конструкциях таким же образом, как панели из клееной фанеры или из ориентированных древесных вставок, означает, что такие панели могут крепиться гвоздями, резаться и обрабатываться с использованием обычных пил и других обычных инструментов плотников. Желательно также, чтобы цементные строительные панели имели низкий удельный вес, чтобы легче было обращаться с ними.
Панели должны резаться циркулярными пилами, используемыми для резки дерева.
Панели должны прикрепляться к рамам гвоздями или шурупами.
Панели должны быть стабильными по размерам при воздействии на них воды, т.е. расширяться как можно меньше, предпочтительно меньше 0,1% при измерении по ASTM C 1185.
Панели не должны биодеградироваться или подвергаться воздействию насекомых или гниению.
Панели должны обеспечивать связываемую основу для систем внешней отделки.
После отверждения в течение 28 дней прочность на изгиб панели толщиной 0,5 дюйма (12,7 мм), имеющей удельный вес от 60 фунт/фут3 (961 кг/м3) до 75 фунт/фут3 (1200 кг/м3), составляет по меньшей мере 750 psi (5,2 МПа) и предпочтительно больше 1000 psi (6,9 МПа), как измерено по ASTM C 947.
Должно быть ясно, что доступные в настоящее время продукты и композиты на основе цемента и древесины соответствуют некоторым, но не всем, приведенным выше характеристикам. В частности, имеется потребность в улучшенных панелях на основе цемента, которые будут легкими, иметь повышенную изломостойкость при изгибе и превосходить возможности используемых в настоящее время панелей на основе цемента и древесины в отношении негорючести и водостойкости.
Хотя стеклянные волокна используются для армирования цемента, они, как известно, со временем теряют прочность, так как стекло подвергается воздействию извести, присутствующей в отвержденном цементе. Это в некоторой степени можно нейтрализовать нанесением покрытия на стеклянные волокна или использованием специального стекла, стойкого к щелочам. Были предложены другие волокна для армирования цемента, такие как металлические волокна, древесные и другие целлюлозные волокна, углеродные или полимерные волокна. В колонке 10, строках 1-6 говорится: «Хотя они не обеспечивают прочность, эквивалентную стеклянным волокнам, имеется возможность включить некоторые полимерные волокна в панели по изобретению. Такие полимерные волокна, например, полипропиленовые, полиэтиленовые, полиакрилнитриловые и волокна из поливинилового спирта менее дорогие, чем стеклянные волокна, устойчивые к щелочам и не подвержены воздействию извести».
В патенте США № 6241815 Бонена (Bonen), представленном в данном описании в качестве ссылки, раскрыта композиция для использования в строительных материалах, которая может заменить высококачественный бетон, заделочные материалы, связующие компаунды и т.п., например, в таких как несущие блоки или панели, которая содержит схватываемый сульфат кальция, предпочтительно полугидрат, портландцемент, мелкодисперсный пуццолановый материал, известь и заполнитель, необязательно включающий другие добавки. Отношение объема заполнителя к объему вместе взятых сульфата кальция, портландцемента, пуццоланового материала и извести (цементного связующего) равно или больше 2/1. Панели, изготовленные из данной композиции, используются особенно тогда, когда они подвержены воздействию воды, так как имеют хорошую стабильность размеров.
В патенте США 4199366 А Шеффера и др. (Schaefer) раскрыт армированный волокнами похожий на цемент материал, имеющий короткие волокна из поливинилового спирта в количестве по меньшей мере 2% объемных от общего объема материала. Такие волокна имеют удлинение до разрыва от около 4 до 8% и модуль больше 130 г/dtex. Также раскрыт способ получения материала. В патенте США 4306911А Гордона и др. (Gordon) раскрыт способ изготовления гидравлически получаемого схватываемого материала, армированного волокнами. В патенте США 4339273А Мейера и др. (Meier) раскрыты способ получения гидравлически схватываемой композиции, армированной волокном, полученная композиция и ее применение. В патенте США 5298071A Вондрана (Vondran) раскрыта волоконногидратируемая цементная композиция, содержащая равномерную дисперсию измельченного волокна в гидратируемом цементном порошке. В патенте США 6528151 В1 Шаха и др. (Shah) раскрыт экструдированный цементный матричный композит, армированный волокном и изготовленный смешиванием цемента, воды, растворимого в воде связующего и сравнительно коротких прерывистых армирующих волокон, предпочтительно коротких волокон из поливинилового спирта, для обработки экструдируемой смеси, последующей экструзией смеси в заданной форме и отверждением цемента. В патенте США 6723162 В1 Чейрези и др. (Cheyrezy) раскрыты бетон, содержащий органические волокна, диспергированные в цементной матрице, бетонная цементная матрица и премиксы. В некоторых примерах патента используются волокна из поливинилового спирта. В патенте США 2002/0019464 А1 Ли и др. (Li) раскрыты цементные композиты, армированные короткими волокнами, которые являются самоуплотняющимися и могут быть изготовлены добавлением гидрофильных полимерных волокон к цементной композиции, содержащей полимерный загуститель и суперпластификатор. В «Fracture Toughness of Microfiber Reinforced Cement Composites”, Nelson et al., J. Mat.Civil. Eng., Sept./Oct. 2002, раскрыты результаты испытаний на изломостойкость при изгибе, проводимых на тонких пленках из цементных композитов, армированных полипропиленовыми (ПП), поливинилспиртовыми (ПВС) и тонкими целлюлозными волокнами в воздушно-сухих условиях. Однако цементные продукты по этим ссылкам имеют высокий удельный вес. Другими словами, отражающие уровень техники современные панели на основе цемента, армированные волокнами из ПВС, как указано в приведенных ссылках, являются панелями с высоким удельным весом, а не легкими панелями.
В патентной заявке США с серийном номером 10/666294, приведенной в данном описании в качестве ссылки, раскрыт многослойный способ изготовления строительных цементных панелей (СЦП или СЦП панелей) и СЦП, изготовленные по указанному способу. После одного из первоначальных осаждений свободно распределенных рубленых волокон или слоя суспензии на подвижную ленту, волокна осаждаются на слой суспензии. Также в ней раскрыта строительная цементная панель (СЦП), изготовленная по указанному способу, и устройство, приемлемое для изготовления строительных цементных панелей в соответствии с указанным способом.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение относится к цементной композиции, армированной волокнами из поливинилового спирта (ПВС), для получения чрезвычайно прочных легких композитов на основе цемента. Указанная композиция является смесью неорганического связующего, легких наполнителей и предпочтительных типов ПВС волокон. Оказалось, что комбинация материалов по изобретению способствует получению легких композитов на основе цемента, обладающих значительной изломостойкостью (способностью к поглощению энергии). Для композитов по изобретению достигнутая изломостойкость на несколько порядков выше изломостойкости композитов, армированных другими видами волокон, такими как из устойчивого к щелочам стекла, углерода или стали. ПВС волокна выбирают таким образом, чтобы они имели предпочтительные свойства и параметры, которые приведут к хорошим эксплуатационным характеристикам композита. Такие предпочтительные виды ПВС волокон могут использоваться в сочетании с другими типами волокон, такими как из устойчивого к щелочам стекла, углерода, стали или другие полимерные волокна. Композиты на основе цемента, изготовленные с использованием состава, раскрытого в изобретении, могут быть предназначены для применения в строительных конструкциях. Раскрытый состав и полученные композиты особенно полезны в применениях, где их повреждения, вызванные ударными нагрузками (например, повреждения градом), представляют собой большую проблему. Некоторые примеры потенциальных областей применения включают кровельные черепицы и наружные сайдинговые обшивки для зданий.
Типичные композиции для вариантов осуществления панелей по настоящему изобретению, которые достигают сочетания низкого удельного веса, повышенной прочности на изгиб и возможности применения гвоздей, включают неорганическое связующее (примеры: гипсоцемент, портландцемент и другие гидравлические цементы), имеющее распределенные по всей толщине панели выбранные ПВС волокна, легкие наполнители (примеры: полые стеклянные, полые керамические, пластмассовые микрошарики и/или перлитовые образования) и суперпластификатор/значительные добавки, понижающие влагосодержание (примеры: полинафталинсульфонаты, полиакрилаты и т.д.).
Панели могут быть однослойными или многослойными. Однослойная или многослойная панель может быть также снабжена пленкой из сетки, например стекловолоконной сеткой, если требуется. Типичную панель изготавливают из смеси воды и неорганического связующего с выбранными ПВС волокнами, легкими керамическими и/или полимерными микрошариками, и суперпластификатором, распределенным во всей смеси. Могут быть введены в смесь, но не обязательно, и другие добавки, такие как ускоряющие и замедляющие примеси, добавки для управления вязкостью в соответствии с требованиями применяемого производственного способа.
Важнейшей особенностью цементных панелей по изобретению является то, что они легкие. Предпочтительно удельный вес цементных панелей по изобретению составляет менее 85 фунт/фут3 или более предпочтительно удельный вес цементных панелей по изобретению составляет менее 70 фунт/фут3. В настоящем изобретении в легких цементных панелях используют ПВС волокна для изготовления панелей, обладающих предпочтительными свойствами.
Предпочтительные волокна могут использоваться одни или в комбинации с другими типами волокон, такими как из устойчивого к щелочам стекла, углеродные, стальные или другие полимерные волокна.
Изломостойкость при изгибе композита обычно больше 2,25 Дж в соответствии со способом определения, раскрытым в данном описании. Кроме того, панель может служить в качестве панели, работающей на сдвиг, при объемной доле волокон по меньшей мере 2%.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показан схематично вид сбоку однослойной панели по настоящему изобретению.
На фиг.2 представлены данные, показывающие влияние типа волокон и объемной доли волокон на изломостойкость при изгибе легких композитов на основе цемента, армированного волокном.
На фиг.3 представлены данные, показывающие влияние типа волокон (при 2% объемной доле волокон) на изломостойкость при изгибе легких композитов на основе цемента, армированного волокном.
На фиг.4 представлены данные, показывающие влияние типа волокон и объемной доли волокон на прочность на изгиб легких композитов на основе цемента, армированного волокном.
На фиг.5 представлены данные, показывающие влияние типа волокон и объемной доли волокон на латеральное крепежное сопротивление легких композитов на основе цемента, армированного волокном.
На фиг.6 представлены данные, показывающие влияние типа волокон и объемной доли волокон на максимальный прогиб легких композитов на основе цемента, армированного волокном.
На фиг.7 представлены данные, показывающие влияние типа волокон на максимальный прогиб легких композитов на основе цемента, армированного волокном.
На фиг.8 представлены данные, показывающие влияние типа волокон на вязкость легких композитов на основе цемента, армированного волокном.
На фиг.9 представлены данные, показывающие влияние типа волокон на прочность на изгиб легких композитов на основе цемента, армированного волокном.
Подробное описание изобретения
Как было описано выше, имеется потребность в строительных панелях, которые являются легкими по весу и могут заменить существующие в настоящее время доступные панели на основе цемента и древесины, для обеспечения повышенной прочности, обеспечивающей стойкость к дефектам, вызываемым ударами града или других объектов, переносимых сильными ветрами. Панели и продукты на основе древесины обычно обеспечивают соответствующую изломостойкость при изгибе, но не являются стабильными по размерам, когда они подвергаются воздействию воды, гниению или насекомых. В настоящее время доступные панели и продукты на основе цемента имеют следующие недостатки: большой удельный вес, низкую изломостойкость при изгибе при эксплуатации, нестабильность в условиях замораживание-оттаивание, что приводит к расслоению панели, плохую стойкость к плесени, грибку и к нападению термитов, и плохую влагостойкость панелей, армированных целлюлозными волокнами.
Кроме того, когда используются панели на основе древесины или панели на основе цемента, армированные целлюлозными волокнами, их нужно защищать от воздействия влаги нанесением водостойкого покрытия или дополнительными водостойкими панелями поверх них, что еще больше повышает их цену. В противоположность этому панели по изобретению являются водостойкими и стабильными по размерам. Панели могут разрезаться инструментами, используемыми для деревянных панелей, и закрепляться на рамах гвоздями или шурупами. Там, где нужно, необязательно использование конструкции шпунт и канавка.
Основными используемыми исходными материалами для изготовления панелей по изобретению являются неорганическое связующее, например, альфа-полугидрат сульфата кальция, гидравлический цемент и пуццолановые материалы, отобранные ПВС волокна, легкие наполнители, например, перлит, керамические и/или полимерные микрошарики, суперпластификатор, например, полинафталинсульфонаты и/или полиакрилаты, вода и необязательно добавки.
Полугидрат сульфата кальция
Полугидрат сульфата кальция, который может использоваться в панелях по изобретению, получают из гипсовой руды встречающегося в природе минерала (дигидрата сульфата кальция: CaSO4·2H2O). Если не указано иначе, то термин «гипс» будет относиться к дигидратной форме сульфата кальция. После добычи исходный гипс термически обрабатывают для образования схватываемого сульфата кальция, который может быть безводным, но чаще является полугидратом, CaSO4·1/2H2O. В известных конечных применениях проводят реакцию схватываемого сульфата кальция с водой, что вызывает его затвердевание с образованием дигидрата (гипса). Полугидрат имеет две известные морфологии, называемые альфа-полугидрат и бета-полугидрат. Их выбирают для различных областей применения в зависимости от их физических свойств и стоимости. Обе формы вступают в реакцию с водой с образованием дигидрата сульфата кальция. При гидратации альфа-полугидрат отличается тем, что образуются кристаллы гипса с прямоугольными сторонами, а при гидратации бета-полугидрата образуются игольчатые кристаллы гипса, обычно с большим отношением длины к толщине. В настоящем изобретении одна из форм альфа и бета или обе формы могут использоваться в зависимости от заданных механических свойств. Бета-полугидрат образует менее плотные микроструктуры и является предпочтительным для продуктов с низким удельным весом. Альфа-полугидрат образует более плотные микроструктуры, имеющие более высокие прочность и удельный вес, чем у микроструктур, образованных бета-полугидратом. Таким образом бета-полугидрат может быть заменен альфа-полугидратом для повышения прочности и удельного веса или они могут применяться вместе для доведения до указанных свойств.
Конкретный вариант осуществления для неорганического связующего, используемого для изготовления панелей по настоящему изобретению, включает гидравлический цемент, такой как портландцемент, высокоглиноземистый цемент, портландцемент с примесью пуццолана или их смеси.
Другой конкретный вариант осуществления для неорганического связующего, используемого для изготовления панелей по настоящему изобретению, включает смесь, содержащую альфа-полугидрат сульфата кальция, гидравлический цемент, пуццолан и известь.
Гидравлический цемент
ASTM дает следующее определение «гидравлическому цементу»: цемент, который схватывается и затвердевает при химическом взаимодействии с водой и может проявлять данное свойство под водой. Имеется несколько типов гидравлических цементов, которые используются в строительстве и домостроительной промышленности. Примеры гидравлических цементов включают портландцемент, шлаковый цемент, такой как доменный шлаковый цемент и сверхсульфатированные цементы, цемент на основе сульфоалюмината кальция, высокоглиноземистый цемент, расширяющиеся цементы, белый цемент и быстро схватывающиеся и затвердевающие цементы. Хотя полугидрат сульфата кальция схватывается и затвердевает при химическом взаимодействии с водой, он не подпадает под широкое определение гидравлических цементов в контексте данного изобретения. Все указанные выше гидравлические цементы могут использоваться для изготовления панелей по изобретению.
Наиболее популярное и широко применяемое семейство тесно связанных гидравлических цементов известно как портландцемент. ASTM определяет «портландцемент» как гидравлический цемент, изготовленный измельчением клинкера, состоящего по существу из гидравлических силикатов кальция, обычно содержащих одну или несколько форм сульфата кальция в качестве добавки, введенной при измельчении. Для изготовления портландцемента тщательно размешанную смесь известняка, глинистых пород и глины обжигают в печи с получением клинкера, который затем подвергают дальнейшей обработке. В результате получают следующие четыре основные фазы портландцемента: трикальцийсиликат (3CaO·SiO2, также обозначаемый C3S), дикальцийсиликат (2CaO·SiO2, обозначаемый C2S), трикальцийалюминат (3CaO·Al2O3 или C3A) и тетракальцийалюмоферрит (4CaO·Al2O3·Fe2O3 или C4AF). Другие соединения, присутствующие в небольших количествах в портландцементе, включают сульфат кальция и другие двойные соли сульфатов щелочных металлов, оксид кальция и оксид магния. Из других известных классов портландцемента предпочтительным для изготовления панелей по изобретению является портландцемент типа III (классификация ASTM), так как из-за своей мелкодисперсности, как оказалось, он обеспечивает более высокую прочность. Другие признанные классы гидравлических цементов включают шлаковые цементы, например, такой как доменный шлаковый цемент и суперсульфированные цементы, кальцийсульфоалюминатный цемент, высокоглиноземистый цемент, расширяющийся цемент, белый цемент, быстро схватывающиеся и затвердевающие цементы, такие как цемент с регулируемым схватыванием и ОБР цемент, и другие типы портландцемента также могут быть с успехом использованы для изготовления панелей по настоящему изобретению. Шлаковые цементы и кальцийсульфоалюминатный цемент имеют низкую щелочность и также подходят для изготовления панелей по настоящему изобретению.
ПВС волокна
Существенные различия в механических свойствах композитов возникают при использовании различных разновидностей ПВС волокон. Поэтому в настоящем изобретении выбраны ПВС волокна, обладающие характеристиками, которые, как полагают, приводят к композитам с хорошими свойствами. В таблице 1 приведены такие свойства.
Таблица 1
Свойства волокна Величина
Предпочтительный диаметр 10-400 мкм
Более предпочтительный диаметр 10-100 мкм
Наиболее предпочтительный диаметр 10-50 мкм
Предпочтительная длина волокна от 0,1 до 1,0 дюйма
Более предпочтительная длина волокна от 0,2 до 0,75 дюйма
Наиболее предпочтительная длина волокна от 0,20 до 0,5 дюйма (например, 0,25 дюйма)
Предпочтительный модуль упругости волокна от 20 до 50 ГПа
Более предпочтительный модуль упругости волокна от 30 до 50 ГПа
Волокна из поливинилового спирта (ПВС) являются полимерами общей формулы (-CH2-CH(OH)-)-)n, с молекулярной массой, например, от 13000 до 100000, и удельным весом, например, от 1,23 до 1,30 г/куб.см, и обычно изготавливаются, как известно в данной области техники.
Предпочтительные коммерчески доступные ПВС волокна перечислены в таблице 2.
Таблица 2
Предпочтительные коммерчески доступные ПВС волокна KURALON REC15
KURALON REC100L
KURALON RM182
KURALON RE182
KURALON RBW203
KURALON RKW1502
KURALON RMS182
KURALON RMH182
KURALON RKW182
KURALON RFS602
KURALON RF350
Более предпочтительные коммерчески доступные ПВС волокна KURALON REC15
KURALON REC100L
KURALON RMS182
KURALON RFS602
KURALON RKW1502
ПВС волокна KURALON доступны у фирмы Kuraray Co., Ltd, Kurashiki, Япония
ПВС волокна в соответствии с настоящим изобретением добавляются в цементоподобную подложку в количестве, которое обеспечивает содержание по меньшей мере 0,50% объемных, предпочтительно от 0,50 до 3,00% объемных указанных волокон в полученном продукте. Содержание смеси волокон меньше 0,50% объемных не обеспечивает материал с требуемыми характеристиками. Содержание смеси волокон выше 3,00% объемных делает изготовление требуемых продуктов очень дорогим без какого-либо значительного улучшения прочности продуктов на изгиб или на удар. Длина отдельных волокон может быть одинакова или различна.
ПВС волокна равномерно распределены в цементном материале. Волокна могут быть из одной нити ПВС или из многонитевых прядей ПВС. Сечение волокон может приобретать различные формы, особенно в результате физических и химических изменений в процессе изготовления. Например, могут быть изменены материал раствора для формования, ванна для осаждения и фильеры. Таким образом облегчается изготовление круглых волокон, многодольных волокон, полых волокон, пористых волокон и т.д. Наружной поверхности волокна можно придать шероховатость, расщепить ее или свойлачивать последующей физической обработкой.
ПВС волокна могут быть легко химически модифицированы ввиду своей высокой химической активности. За счет реакций присоединения или реакций с участием свободных радикалов в них могут быть введены различные функциональные группы, такие как карбоксильные, амидные, нитриловые, фосфатные, сульфатные и т.д. На волокна или в волокна могут быть введены осветлители или адгезивы чисто физическими средствами, и они могут способствовать закреплению ПВС волокон в цементоподобном материале. Способами, описанными выше, ПВС волокна можно сделать сгораемыми, гидрофобными или сшитыми. Все ПВС волокна, модифицированные таким образом, могут подходить для применения в качестве наполнителей в настоящем изобретении.
В соответствии со способом по настоящему изобретению в цементоподобный материал могут быть добавлены только ПВС волокна или ПВС волокна вместе только со стеклянными волокнами, или в комбинации с другими синтетическими или натуральными волокнами. К армирующему материалу могут добавляться помимо армирующих волокон также такие активаторы, как целлюлозные отходы, древесные опилки, волокнистые продукты (например, из полипропилена) и другие наполнители.
Другие возможные волокна
Стеклянные волокна обычно используются в качестве изоляционного материала, но они также могут использоваться как армирующий материал с различными матрицами. Сами волокна обеспечивают прочность на растяжение материалов, которые иначе могут быть подвержены хрупкому разрушению. Волокна могут рваться при нагрузке, но обычный вид разрушения композитов, содержащих стеклянные волокна, возникает от деградации и нарушения сцепления между волокнами и материалом непрерывной фазы.
Таким образом такое сцепление важно, если армирующие волокна должны сохранять способность к увеличению пластичности и повышать прочность композита со временем. Оказалось, что цементы, армированные стеклянными волокнами, все же теряют прочность по истечении времени, что приписывалось воздействию на стекло извести, которая образуется при отверждении цемента. Одним возможным способом преодоления такого воздействия является нанесение на стеклянные волокна защитного слоя, например, такого как полимерный слой. Обычно такие защитные слои могут противостоять воздействию извести, но оказалось, что прочность панелей по изобретению уменьшалась и поэтому защитные слои не являются предпочтительными. Более дорогим способом ограничения воздействия извести является использование специальных устойчивых к щелочам стеклянных волокон (УЩ стеклянных волокон), например, волокон 350Y фирмы Nippon Electric Glass (NEG). Такие волокна, как оказалось, обеспечивают высокую прочность сцепления с матрицей и являются, таким образом, предпочтительными для панелей по изобретению. Стеклянные волокна являются однонитевыми, имеющими диаметр от около 5 до 25 мкм (микрометров) и обычно от около 10 до 15 мкм. Нити обычно объединены в пряди из 100 нитей, которые могут быть связаны в жгуты, содержащие около 50 прядей. Пряди или жгуты обычно нарезают на подходящие нити и пряди из нитей, например, длиной от около 0,25 до 3 дюймов (от 6,3 до 76 мм), предпочтительно от 1 до 2 дюймов (от 25 до 50 мм).
Также можно вводить другие полимерные волокна в панели по изобретению. Такие полимерные волокна, например, полипропиленовые, полиэтиленовые, полиэтиленовые высокой плотности, полиакрилонитриловые, полиамидные, полиимидные и/или арамидные волокна являются менее дорогими, чем устойчивые к щелочам стеклянные волокна и не подвержены воздействию извести. Углеродные или стальные волокна также являются потенциальными добавками.
Пуццолановые материалы
Как указано выше, большинство портландцементов и других гидравлических цементов образуют известь во время гидратации (отверждения). Желательно провести реакцию с известью, чтобы уменьшить ее воздействие на стеклянные волокна. Также известно, что при наличии полугидрата сульфата кальция он реагирует с трикальцийалюминатом в цементе с образованием эттрингита, который может привести к нежелательному растрескиванию отвержденного продукта. Это часто называется в данной области «сульфатной атакой». Такие реакции могут быть предотвращены добавлением «пуццолановых» материалов, которые определяются в ASTM C618-97 как «…кремнийсодержащие или кремнийсодержащие и алюминийсодержащие материалы, которые сами по себе представляют мало ценности или никакой ценности в отношении содержания цемента, но в мелкоизмельченной форме и в присутствии влаги вступают в химическую реакцию с гидроксидом кальция при обычных температурах с образованием соединений, обладающих цементными свойствами». Одним часто используемым пуццолановым материалом является кремнеземистая пыль, мелкодисперсный аморфный кремнезем, являющийся продуктом в производстве металлического кремния и феррокремниевого сплава. Характерно, что он имеет высокое содержание кремнезема и низкое содержание глинозема. Были указаны различные природные и искусственно полученные материалы, как имеющие пуццолановые свойства, включая пемзу, перлит, диатомовую землю, туф, трасс, метакаолин, микрокремнезем, измельченный гранулированный доменный шлак и зольную пыль. Хотя кремнеземная пыль является особенно удобным пуццоланом для использования в панелях по изобретению, могут быть использованы и другие пуццолановые материалы. В противоположность кремнеземной пыли метакаолин, измельченный гранулированный доменный шлак и распыленная зольная пыль имеют гораздо более низкое содержание кремнезема и большие количества глинозема, но могут являться эффективными пуццолановыми материалами. Когда используют кремнеземную пыль, она состоит от около 5 до 20% мас., предпочтительно от 10 до 15% мас. из реактивных порошков (примеры реактивных порошков: только гидравлический цемент, смеси гидравлического цемента и пуццолана, или смеси гидравлического цемента, альфа-полугидрата сульфата кальция, пуццолана и извести). Если их заменяют другими пуццоланами, то используемые количества выбирают таким образом, чтобы обеспечить химические свойства, аналогичные действию кремнеземной пыли.
Легкие наполнители/микрошарики
Легкие цементные панели по настоящему изобретению обычно имеют удельный вес от 60 до 85 фунт/фут3, предпочтительно от 60 до 75 фунт/фут3. В противоположность этому конкретные цементные панели имеют удельный вес от 90 до 145 фунт/фут3.
Для обеспечения получения панелей с такими низкими удельными весами используют частицы легких наполнителей. Такие частицы обычно имеют средний диаметр от 50 до 250 мкм и/или имеют диаметры, находящиеся в диапазоне от 10 до 500 мкм. Они также обычно имеют удельный вес в диапазоне от 0,02 до 1,00. Микрошарики выполняют важную задачу в панелях по изобретению, которые иначе были бы тяжелее, чем это требуется для строительных панелей. Микрошарики, используемые как легкие наполнители, помогают снизить средний удельный вес продукта. Когда микрошарики являются полыми, их иногда называют микробаллончиками.
Конкретные легкие наполнители для введения в смеси, используемые для изготовления панелей по настоящему изобретению, выбираются из группы, состоящей из керамических, полимерных микрошариков, перлита, стеклянных микрошариков и/или пеношариков из зольной пыли.
Керамические микрошарики могут быть изготовлены из различных материалов с использованием разных производственных способов. Хотя могут быть использованы разные керамические микрошарики в качестве наполняющего компонента в панелях по изобретению, предпочтительные керамические микрошарики по изобретению изготавливают как побочный продукт при сжигании каменного угля и являются компонентом зольной пыли, обнаруживаемым при использовании угля в качестве топлива, например, такими керамическими микрошариками, как Extendospheres-SG, производимые фирмой Kish Company Inc., Mentor, Ohio или FILLITE® BRAND, производимые фирмой Trelleborg Fillite Inc., Norcross, Georgia USA. Химия предпочтительных керамических микрошариков по изобретению в основном относится к кремнезему (SiO2) в диапазоне от около 50 до 75% мас., и глинозему (Al2O3) в диапазоне от около 15 до 40% мас., и до 35% мас. других материалов. Предпочтительными керамическими микрошариками по изобретению являются полые сферические частицы диаметром от 10 до 500 мкм (микрометров), при толщине оболочки обычно около 10% диаметра шарика и удельный вес частицы предпочтительно от около 0,50 до 0,80 г/мл. Прочность на раздавливание предпочтительных керамических микрошариков по изобретению больше 1500 psi (10,3 МПа) и предпочтительно больше 2500 psi (17,2 МПа).
Предпочтение к керамическим микрошарикам для панелей по изобретению в основном вызвано тем фактом, что они от трех до десяти раз прочнее большинства микрошариков из синтетического стекла. Кроме того, предпочтительные керамические микрошарики по изобретению являются термически стабильными и придают повышенную размерную стабильность панелям по изобретению. Керамические микрошарики находят применение в целом ряду других областей, таких как адгезивы, герметики, замазки, кровельные компаунды, ПВХ полы, краски, промышленные покрытия и стойкие при повышенных температурах пластмассовые композиты. Хотя они являются предпочтительными, но следует понимать, что необязательно, чтобы шарики были полыми и сферическими, так как только удельный вес и прочность на сжатие керамических частиц придают панели по изобретению малую массу и важные физические свойства. Альтернативно, их можно заменить пористыми частицами неодинаковой формы при условии, что полученные панели будут соответствовать заданным характеристикам.
Полимерные микрошарики предпочтительно также являются полыми с оболочкой, изготовленной из полимерных материалов, таких как полиакрилнитрил, полиметакрилнитрил, поливинилхлорид или поливинилиденхлорид, или их смеси. В оболочке может содержаться газ, используемый для расширения полимерной оболочки при изготовлении. Наружная поверхность полимерных микрошариков может иметь некоторый тип инертного покрытия, такого как карбонат кальция, оксиды титана, слюда, кремнезем и тальк. Полимерные микрошарики имеют удельный вес предпочтительно от около 0,02 до 0,15 г/мл и диаметр в диапазоне от 10 до 350 мкм. Присутствие полимерных микрошариков облегчает одновременное достижение двух целей: низкого удельного веса панелей и их повышенной способности к резке и прикреплению гвоздями. Хотя все панели по изобретению могут быть разрезаны с использованием обычных инструментов плотника, включение в них полимерных шариков уменьшает их стойкость к забиванию гвоздей. Это ценное свойство, когда гвозди забиваются вручную. Когда используется пневматическое оборудование для забивания гвоздей, стойкость панели к гвоздям имеет меньшее значение, так что прочность панели может быть выше, чем прочность панелей, которые должны быть прибиты гвоздями вручную. Кроме того, когда используется смесь керамических и полимерных микрошариков в определенных пропорциях, реализуются синергические эффекты в виде улучшенных реологических свойств суспензии и повышения прочности панели на изгиб в сухом состоянии.
Другие легкие наполнители, например, стеклянные микрошарики, перлитовые или полые глиноземно-силикатные ценошарики или микрошарики, полученные из зольной пыли, также являются подходящими для ввода их в используемые смеси вместе с керамическими микрошариками или вместо последних, для изготовления панелей по настоящему изобретению.
Стеклянные микрошарики обычно изготавливают из стеклянных материалов, устойчивых к щелочам, и они могут быть полыми. Конкретные микрошарики могут быть приобретены у фирмы GYPTEK INC., Suite 135, 16 Midlake Blvd SE, Calgary, AB, T2X 2X7, CANADA.
В первом варианте осуществления изобретения используют только керамические микрошарики по всей толщине панели. Панель содержит предпочтительно от около 35 до 42% мас. керамических микрошариков, равномерно распределенных по толщине панели.
Во втором варианте осуществления изобретения смесь легких керамических и полимерных микрошариков используют по всей толщине панели. Чтобы получить заданные свойства, объемная доля полимерных микрошариков в панели по второму варианту осуществления изобретения будет составлять предпочтительно диапазон от 7 до 15% от общего объема сухих ингредиентов, где сухими ингредиентами композиции являются реактивные порошки (примеры реактивных порошков: только гидравлический цемент, смесь гидравлического цемента и пуццолана или смесь гидравлического цемента, альфа-полугидрата сульфата кальция, пуццолана и извести), керамические микрошарики, полимерные микрошарики и устойчивые к щелочам стеклянные волокна. Количество полимерных микрошариков может быть изменено регулировкой соотношения вода и реактивный порошок, как это требуется для достижения аналогичного эффекта. Типовая водная смесь имеет отношение воды к реактивным порошкам от более 0,3/1 до 0,7/1.
Композиции
Компонентами, используемыми для панелей по изобретению, стойких к деформации сдвига, являются ПВС волокна, гидравлический цемент, альфа-полугидрат сульфата кальция, активный пуццолан, такой как кремнеземная пыль, известь, керамические, полимерные микрошарики, суперпластификатор (например, натриевая соль полинафталинсульфоната) и вода. К композиции могут быть добавлены небольшие количества ускорителей и/или замедлителей для управления характеристиками схватывания сырого (т.е. неотвержденного) материала. Конкретные неограничивающие добавки включают ускорители для гидравлического цемента, такие как хлористый кальций, ускорители для альфа-гидрата сульфата кальция, такой как гипс, замедлители, такие как ДТПК (диэтилентриаминпентуксусная кислота), винная кислота или соль щелочного металла и винной кислоты (например, тартрат калия), агенты, препятствующие усадке, такие как гликоли, и захваченный воздух.
Панели по изобретению включают непрерывную фазу, в которой равномерно распределены ПВС волокна и микрошарики. Непрерывная фаза образуется при затвердевании водной смеси реактивных порошков (примеры реактивных порошков: только гидравлический цемент, смесь гидравлического цемента и пуццолана или смесь гидравлического цемента, альфа-полугидрата сульфата кальция, пуццолана и извести), включающей суперпластификатор и/или другие добавки.
Конкретные широкие массовые пропорции вариантов осуществления указанных реактивных порошков (неорганическое связующее) в изобретении берут из расчета на сухую массу реактивных порошков, как показано в таблицах 3 и 4. В таблице 5 и 5А перечислены конкретные диапазоны реактивных порошков (неорганическое связующее), легкого наполнителя, суперпластификатора и воды в композициях по настоящему изобретению.
Таблица 3
Реактивный порошок Доля в % мас.
  Широкий диапазон Конкретный диапазон
Гидравлический цемент 70-100 100
Пуццолан 0-30 0
Таблица 4
Реактивный порошок Доля в % мас.
  Широкий диапазон Конкретный диапазон
Гидравлический цемент 2-55 25-40
Альфа-полугидрат сульфата кальция 35-75 45-65
Пуццолан 5-25 10-15
Известь до 3,5 0,75-1,25
Таблица 5
Конкретные композиции легких цементных смесей
Ингредиент Мин. - Макс. диапазон (% мас.)
Неорганическое связующее 30-60
Легкий наполнитель 10-40
Суперпластификатор 0,5-4,0
Вода 15-40
Таблица 5А
Типовая композиция цементной смеси (на сухой основе) Доля в % мас. Доля в % мас.
Реактивный порошок 35-70 35-68
Легкий наполнитель 20-50 23-49
Стеклянные волокна 0-20 0-17
ПВС волокна 0,5-5,0 0,75-3,0
Известь не требуется во всех композициях по изобретению, но добавление извести может обеспечить панели очень высокое качество. Конкретное количество извести в реактивных порошках составляет от около 0,2 до 3,5% мас.
В первом варианте осуществления изобретения сухими ингредиентами композиции будут являться реактивные порошки (примеры реактивных порошков: только из гидравлического цемента; смеси гидравлического цемента и пуццолана; или смеси гидравлического цемента, альфа-полугидрата сульфата кальция, пуццолана и извести), ПВС волокна, керамические микрошарики и необязательно устойчивые к щелочам стеклянные волокна, и влажными ингредиентами композиции будут вода и суперпластификатор. Сухие ингредиенты и влажные ингредиенты объединяют для получения панели по изобретению. ПВС волокна и керамические микрошарики равномерно распределяются в матрице по всей толщине панели. Из расчета на общую массу сухих ингредиентов панель по изобретению состоит примерно из 49 до 56% мас. реактивных порошков, от 0,75 до 3,0% мас. ПВС волокон, от 35 до 42% мас. керамических шариков и от 0 до 12% мас. устойчивых к щелочам стеклянных волокон. В широком диапазоне панель по изобретению формируют из 35-58% мас. реактивных порошков, из 0,5-5% мас. ПВС волокон, из 34-49% мас. керамических микрошариков и из 0-17% мас. устойчивых к щелочам стеклянных волокон, из расчета на общую массу сухих ингредиентов. Количество воды и суперпластификатора, добавляемых к сухим ингредиентам, будет достаточным для получения суспензии заданной текучести, нужной для удовлетворения требований обработки в любом конкретном способе изготовления. Конкретная скорость добавления воды составляет диапазон от 35 до 60% от массы реактивных порошков и скорость добавления суперпластификатора составляет диапазон от 1 до 8% от массы реактивных порошков.
Возможными стеклянными волокнами являются мононити диаметром от около 5 до 25 мкм, предпочтительно от около 10 до 15 мкм. Мононити обычно объединяют в пряди по 100 мононитей, которые могут быть соединены в жгуты, состоящие приблизительно из 50 прядей. Длина стеклянных волокон предпочтительно от около 1 до 2 дюймов (25-50 мм) и обычно приблизительно от 0,25 до 3 дюймов (6,3-76 мм). Стеклянные волокна и ПВС волокна имеют произвольную ориентацию, обеспечивающую изотропные механические свойства в плоскости панели.
Второй вариант осуществления изобретения содержит ПВС волокна со смесью керамических и полимерных микрошариков, равномерно распределенных по всей толщине панели. Включение полимерных микрошариков в панель помогает достигнуть комбинации низкого удельного веса и пластичности, требуемой для того, чтобы панель можно было резать или прикреплять (гвоздями или шурупами) с помощью обычных инструментов плотника. Кроме того, реологические свойства суспензии значительно улучшаются, когда используют комбинацию полых керамических и полимерных микрошариков в качестве части композиции. Соответственно во втором варианте осуществления изобретения сухими ингредиентами композиции являются реактивные порошки (гидравлический цемент, альфа-полугидрат сульфата кальция, пуццолан и известь), керамические, полимерные микрошарики и необязательно устойчивые к щелочам стеклянные волокна, и влажными ингредиентами композиции являются вода и суперпластификатор. Сухие ингредиенты и влажные ингредиенты объединяют для изготовления панели по изобретению. Для достижения хороших крепежных и режущих способностей объемная доля полимерных микрошариков в панели предпочтительно составляет диапазон от 7 до 15% от общего объема сухих ингредиентов. Из общей массы сухих ингредиентов панель по изобретению состоит из около 54-65% мас. реактивных порошков, из 0,75-3,00% мас. ПВС волокон, из 25-35% мас. керамических микрошариков, из 0,5-0,8% мас. полимерных микрошариков и из 0-10% мас. устойчивых к щелочам стеклянных волокон. В широком диапазоне панель по изобретению состоит из 42-68% мас. реактивных порошков, из 0,50-5,00% мас. ПВС волокон, из 23-43% мас. керамических волокон, из расчета на общую сухую массу ингредиентов. Количество воды и суперпластификатора, добавляемых к сухим ингредиентам, должно быть доведено до обеспечения заданной текучести суспензии, требуемой для удовлетворения соображений обработки для какого-либо определенного производственного способа. Конкретная скорость добавления воды составляет диапазон от 35 до 70% от массы реактивных порошков, но может быть больше 60-70%, предпочтительно от 65 до 75%, когда требуется использовать отношение воды к реактивным порошкам для уменьшения удельного веса панели и улучшения скрепляемости гвоздями. В связи с тем, что отношение воды к реактивным порошкам может быть подстроено для обеспечения такого же эффекта, как и от полимерных микрошариков, может быть использован один из эффектов или их комбинация. Количество суперпластификатора будет составлять от 1 до 8% от массы реактивных порошков.
Возможными стеклянными волокнами являются мононити диаметром от около 5 до 25 мкм, предпочтительно от около 10 до 15 мкм. Их обычно связывают в пряди и жгуты, как описано выше. Длина стеклянных волокон предпочтительно составляет от около 1 до 2 дюймов (25-50 мм) и обычно от около 0,25 до 3 дюймов (6,3-76 мм). Волокна имеют произвольную ориентацию, обеспечивающую изотропные механические свойства в плоскости панели.
Во втором варианте осуществления изобретения введение полимерных микрошариков в количествах, указанных выше, в качестве частичной замены керамических микрошариков помогает улучшить прочность на изгиб композиции в сухом состоянии. Кроме того, частичная замена керамических микрошариков полимерными микрошариками уменьшает отношение воды к реактивным порошкам, требуемое для достижения заданной текучести суспензии. Суспензия, содержащая смесь керамических и полимерных микрошариков, будет иметь очень высокие свойства в состоянии текучести (обрабатываемость) по сравнению с суспензией, содержащей только керамические микрошарики. Это представляет собой особую важность, когда промышленная обработка панелей по изобретению требует использования суспензий с высокими свойствами в состоянии текучести.
Изготовление панели по изобретению
Реактивные порошки (примеры реактивных порошков: только гидравлический цемент, смесь гидравлического цемента и пуццолана или смесь гидравлического цемента, альфа-полугидрата сульфата кальция, пуццолана и извести), рубленые ПВС волокна и легкий наполнитель, например, микрошарики, смешивают в сухом состоянии в подходящем смесителе. Обычно ПВС волокна доступны в рубленом виде и добавляют непосредственно к сухим ингредиентам или непосредственно к жидкой суспензии в рубленом виде. Обычно ПВС волокна не нарубаются из жгутов, как это делается в случае стеклянных волокон.
Затем воду, суперпластификатор (например, натриевая соль полинафталинсульфоната) и пуццолан (например, кремнеземная пыль или метакаолин) смешивают в другом смесителе в течение 1-5 минут. Если требуется, на данной стадии добавляют замедлитель (например, тартрат калия) для управления характеристиками схватывания суспензии. Сухие ингредиенты добавляют в смеситель, содержащий влажные ингредиенты, и смешивают в течение 2-10 минут с получением гладкой однородной суспензии.
Суспензия, содержащая ПВС волокна, затем может быть соединена, но необязательно, со стеклянными или другими волокнами различными способами с целью получения равномерной смеси в виде суспензии. Затем формируют цементные панели заливкой суспензии, содержащей волокна, в соответствующую форму требуемой конфигурации и размера. Если необходимо, обеспечивают вибрацию формы для получения хорошего уплотнения материала в форме. Панель подвергают требуемой поверхностной обработке посредством соответствующего разравнивающего бруса или лопатки.
Другие способы осаждения смеси в виде суспензии, ПВС волокон и необязательно стеклянных или других волокон могут быть применены специалистом в технике производства панелей. Например, вместо того, чтобы использовать общий способ для изготовления каждой панели, лучше аналогичным образом изготовить сплошной лист, который после достаточного схватывания материала можно будет разрезать на панели требуемого размера.
Во многих областях применения, например в сайдингах, панели будут прибиваться гвоздями или прикрепляться шурупами к вертикальной раме. В некоторых применениях, например, таких, где панели используются в качестве структурного нижнего настила или опоры для настила, их предпочтительно будут изготавливать в виде конструкции со шпунтом и канавкой, которые получают формованием краев панели во время литья или перед использованием вырезанием шпунта и канавки с помощью строгального инструмента.
Другой отличительной особенностью настоящего изобретения является то, что полученная цементная панель сконструирована таким образом, что ПВС волокна и возможные стеклянные или другие волокна равномерно распределены по всей ее толщине. Процент волокон по отношению к объему суспензии предпочтительно составляет приблизительно от 0,5 до 3%, например, 1,5%.
Панели по настоящему изобретению обычно имеют одно или несколько следующих свойств.
Прочность на изгиб обычно составляет по меньшей мере 750 psi (5,2 МПа) и предпочтительно больше 1000 psi (6,9 МПа).
Изломостойкость при изгибе обычно составляет по меньшей мере 2,25 Дж, отображаемых всей площадью при нагрузке в зависимости от кривой изгиба для образца шириной 4 дюйма (102 мм), длиной 12 дюймов (305 мм), толщиной 0,5 дюйма (12,7 мм), нагруженного на протяжении 10 дюймов (254 мм) для 4-точечного изгиба в соответствии с методикой испытания по ASTM C947.
Латеральное крепежное сопротивление составляет обычно по меньшей мере 300 фунтов для панели толщиной 0,5 дюйма (12,7 мм), измеренное в соответствии с модифицированным вариантом по ASTM D 1761, как описано R.Tuomi and W.McCutcheon, ASCE Structural Division Journal, July 1978.
ПРИМЕРЫ
В таблице 6 приведены свойства шести исследуемых волокон.
Таблица 6
Исследованные волокна
Материал волокна Коммерческое название волокна Фирма-производитель волокна Длина волокна (дюймы) Диаметр волокна (микроны) Удельный вес волокна
Поливиниловый спирт KURALON RF350×12 Kuraray Co., Ltd. 0,50 200,0 1,30
Поливиниловый спирт KURALON REC15×12 Kuraray Co., Ltd. 0,50 40,0 1,30
Устойчивое к щелочам стеклянное волокно NEG ACS 13H-350Y Nippon Electric Glass Co. 0,50 13,0 2,76
Углеродное волокно FORTAFIL 143 Fortafil Fibers 0,25 7,0 1,80
Стальное микроволокно CW2-3750U International Steel Wool 0,38 125,0 7,85
Акриловое волокно (полимерное) DOLANIT Type 18 Fisipe Barcelona, S.A. 0,24 27 1,18
Полипропиленовое волокно (полимерное) STEALTH Syntetic Industries 0,50 20 0,91
Все исследованные волокна имели длину, равную 0,5 дюйма (12,7 мм) или меньше, и диаметр, равный 200 мкм или меньше. Исследованные композиции смесей получали объединением следующих ингредиентов: армирующие волокна, неорганическое связующее, легкие наполнители, суперпластификатор и вода. Всего исследовали 19 смесей. Заданный удельный вес исследуемых смесей была 70 фунт/фут3. Объемная доля волокон в смеси была различной и исследовали различные волокна с их объемной долей от 0,5 до 2,0%.
Композиция смесей по изобретению
В таблице 7 описаны заданные композиции смесей для таких примеров. Массовые доли различных ингредиентов, указанные в данной таблице, относятся к влажной суспензии без волокон. В таблицах 8 и 8А указаны действительные композиции для влажной суспензии в комбинации с ПВС волокнами для указанных примеров.
Таблица 7
Заданная легкая цементная композиция смеси в примерах
Ингредиент (% мас.)
Неорганическое связующее1,2 43,3
Легкий наполнитель3,4 26,2
Суперпластификатор5 1,9
Вода 28,6
Всего 100%
Волокна Такие, как описано в другом месте настоящего описания
1. Неорганическое связующее, используемое в примерах: гипсоцементная композиция со следующим составом: полугидрат сульфата кальция - 58%, портландцемент - 29%, кремнеземная пыль - 12%, известь - 1 %
2. Другие неорганические связующие, например, приведенные ниже, могут быть использованы как часть изобретения:
а. Только портландцемент
b. Смесь портландцемента и пуццоланового материала (материалов) (примеры: шлак, кремнеземная пыль, метакаолин)
3. Легкий наполнитель, используемый в примерах: полые керамические микрошарики
4. Другие легкие наполнители, например, приведенные ниже, могут быть использованы как часть данного изобретения:
а. Расширяющийся перлит
b. Полые пластмассовые микрошарики
с. Расширяющиеся полистирольные бусинки
5. Суперпластификатор, используемый в примерах: полинафталинсульфонат
Другие добавки, такие как ускоряющие и замедляющие примеси, добавки для управления вязкостью, могут быть введены при необходимости, для удовлетворения требований применяемого производственного процесса
Панель изготавливали, как описано выше в разделе «Изготовление панели по изобретению».
Таблица 8
Ингредиент Композиция смеси (% мас.)
  Пример 2А (волокон 0,5% объемных) Пример 2В (волокон 1,0% объемных) Пример 2С (1,5% объемных) Пример 2D (2,0% объемных)
ПВС волокна 0,6 1,2 1,7 2,3
Неорганическое связующее 43,9 43,6 43,4 43,1
Легкие керамические шарики 26,5 26,4 26,2 26,1
Суперпластификатор 2,0 2,0 2,0 1,9
Вода 27,0 26,8 26,7 26,5
Всего 100,0 100,0 100,0 100,0
Таблица 8А
Ингредиент Композиция смеси (% мас.)
  Пример 1А (волокон 0,5% объемных) Пример 1В (волокон 1,0% объемных) Пример 1С (волокон 1,5% объемных) Пример 1D (волокон 2,0% объемных) Пример 1F (волокон 3,0% объемных)
Неорганическое связующее 43,9 43,6 43,4 43,1 42,6
Легкие керамические шарики 26,5 26,4 26,2 26,1 25,8
Суперпластификатор 2,0 2,0 2,0 1,9 1,9
Вода 27,0 26,8 26,7 26,5 26,2
ПВС волокна 0,6 1,2 1,7 2,3 3,5
Всего 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0
Результаты
В таблице 9 приведены результаты исследования композиций. В таблице 9 указаны данные о свойствах легких цементных композиций, армированных волокном. Данные для примеров 2A-2D относятся к композитам по настоящему изобретению, в которых использовали ПВС волокна Kuralon Rec15×12 (также обозначаемые PVA-2). Композиционные панели толщиной 0,5 дюйма изготавливали смешиванием различных ингредиентов в смесителе Хобарта (Hobart) и заливкой полученной смеси в форму. Ориентация волокон в панелях была трехмерная произвольная для всех исследуемых композиций смесей. Результаты исследований также показаны на фиг.2-5. Затем следует обсуждение результатов.
Таблица 9
Пример Волокно Объемная доля волокон (%) Заданный удельный вес суспензии (фунт/фут3) Изломостойкость (Дж) Прочность на изгиб (psi) Максимальная стрела прогиба (дюймы) Латеральное крепежное сопротивление (фунты)
1А ПВС волокна KURALON RF350×12 (PVA-1) 0,50 70,0 0,1 561 0,028 80
1B ПВС волокна KURALON RF350×12 (PVA-1) 1,00 70,0 0,1 687 0,030 111
1C ПВС волокна KURALON RF350×12 (PVA-1) 1,50 70,0 2,4 812 0,057 184
1D ПВС волокна KURALON RF350×12 (PVA-1) 2,00 70,0 3,6 827 0,104 191
1E ПВС волокна KURALON RF350×12 (PVA-1) 2,50 70,0 5,6 891 0,241 282
1F ПВС волокна KURALON RF350×12 (PVA-1) 3,00 70,0 6,7 1035 0,201 292
2A ПВС волокна KURALON REC15×12 (PVA-2) 0,50 70,0 1,8 665 0,048 145
2B ПВС волокна KURALON REC15×12 (PVA-2) 1,00 70,0 4,3 850 0,160 335
2C ПВС волокна KURALON REC15×12 (PVA-2) 1,50 70,0 7,8 1050 0,197 382
2D ПВС волокна KURALON REC15×12 (PVA-2) 2,00 70,0 11,6 1181 0,342 533
3A Устойчивые к щелочам стеклянные волокна ACS 13H-350Y 0,50 70,0 0,7 447 0,035 -
3B Устойчивые к щелочам стеклянные волокна ACS 13H-350Y 1,00 70,0 0,8 610 0,092 -
3C Устойчивые к щелочам стеклянные волокна 2,00 70,0 2,2 1065 0,108 -
4A Углеродные волокна 0,50 70,0 0,3 847 0,043 246
4В Углеродные волокна 1,00 70,0 0,3 790 0,057 328
4С Углеродные волокна 1,50 70,0 0,3 899 0,066 337
4D Углеродные волокна 2,00 70,0 0,3 874 0,045 422
5A Стальные микроволокна 0,50 70,0 0,1 484 0,031 -
5B Стальные микроволокна 1,00 70,0 0,1 629 0,028 -
5C Стальные микроволокна 1,50 70,0 0,2 838 0,051 -
5D Стальные микроволокна 2,00 70,0 0,3 952 0,052 -
Гибкие панельные образцы шириной 4 дюйма (102 мм) и длиной 12 дюймов (305 мм) нагружали для 4-точечного изгиба на протяжении 10 дюймов (254 мм) в соответствии с методикой испытаний по ASTM C947. Нагрузку прикладывали при постоянной скорости смещения 0,5 дюйма/мин (12,7 мм/мин). Записывали зависимость изгибающей нагрузки от смещения. Прочность композита рассчитывали как всю площадь при нагрузке в зависимости от кривой прогиба, пока не возникнет дефект в образце.
В таблице 9, а также на фиг.2 и 3 показаны величины изломостойкости при изгибе, полученные для различных исследуемых композитов. Могут быть сделаны следующие важные наблюдения.
Композиты, армированные углеродными волокнами и стальными микроволокнами, являются чрезвычайно хрупкими, что показано их низкими величинами изломостойкости.
Композиты, армированные устойчивыми к щелочам стеклянными и ПВС RF350 волокнами, имеют изломостойкость немного лучше по сравнению с изломостойкостью композитов, армированных углеродными волокнами и стальными микроволокнами.
Свойства изломостойкости композитов, армированных ПВС волокнами KURALON REC15×12 (PVA-2), являются особо важными. Оказалось, что композиты, армированные ПВС волокнами REC15, имеют значения изломостойкости, которые на несколько порядков величины больше изломостойкости композитов, армированных другими типами волокон.
В частности, при 2% объемной доле волокон композиты, армированные ПВС волокнами REC15, поглощают приблизительно в 5 раз больше энергии, чем композиты, армированные устойчивыми к щелочам стеклянными волокнами, приблизительно в 35 раз больше энергии, чем композиты, армированные углеродными волокнами, и приблизительно в 40 раз больше поглощают энергии, чем композиты, армированные стальными микроволокнами (фиг.3).
Прочность на изгиб
Гибкие панельные образцы шириной 4 дюйма (102 мм) и длиной 12 дюймов (305 мм) нагружали для 4-точечного изгиба на протяжении 10 дюймов (254 мм) в соответствии с методикой испытания по ASTM C947. Нагрузку прикладывали с постоянной скоростью смещения 0,5 дюйма/мин (12,7 мм/мин). Записывали зависимость изгибающей нагрузки от смещения. Прочность на изгиб композита рассчитывали в соответствии с методикой испытания по ASTM C947.
В таблице 9, а также на фиг.4 показаны данные по прочности на изгиб различных исследуемых композиций смесей. Композиты, армированные ПВС волокнами REC15, имеют наибольшую прочность на изгиб.
Латеральное крепежное сопротивление
Латеральное крепежное сопротивление композита измеряли в соответствии с модифицированным вариантом по ASTM D 1761, как описано R.Tuomi and W. McCutcheon, ASCE Structural Division Journal, July 1978. В качестве крепежной детали для проведения испытания был выбран шуруп длиной 1,5/8 дюйма (41,3 мм).
В таблице 9, а также на фиг.5 показаны результаты испытания латерального крепежного сопротивления отрыву различных композитов. Латеральное крепежное сопротивление количественно определяет латеральное сопротивление отрыву, которое крепежные детали обеспечивают панели. Использовали шурупы длиной 1,5/8 дюйма (41,3 мм) для определения латерального крепежного сопротивления композитов. На фигуре можно видеть, что композиты, армированные ПВС волокнами REC15, имеют наибольшее латеральное крепежное сопротивление. Разница в свойствах композитов, армированных двумя различными типами ПВС волокон (ПВС волокна REC15 в сравнении с ПВС волокнами RF350), показательна. С одной стороны, композиты, армированные ПВС волокнами REC15, проявляют себя чрезвычайно хорошо. Свойства композитов, армированных ПВС волокнами RF350, неудовлетворительны.
Максимальная стрела прогиба
В таблице 9, а также на фиг.6 и 7 представлены данные, показывающие влияние типа волокон и объемной доли волокон на максимальную стрелу прогиба легких композитов на основе цемента, армированного волокнами. Величины максимальной стрелы прогиба, показанные в таблице 9, измеряли с использованием испытания на изгиб, проводимого по стандарту ASTM C947, и указанные величины представляют собой отклонение изгиба образца под нагрузочными точками, соответствующими пиковой нагрузке, наблюдаемой во время режима испытания.
Из фиг.6 и 7 можно ясно видеть, что композиты, армированные ПВС волокнами, имеют максимальную стрелу прогиба больше. Это замечание и механические свойства композитов означают тот факт, что композиты, армированные ПВС волокнами, имеют большую способность к деформации (т.е. большую пластичность) и, следовательно, большую изломостойкость. Из полученных результатов можно легко сделать вывод, что в композитах, армированных углеродными волокнами и стальными микроволокнами, пластичность не улучшается даже при повышении объемной доли волокон в композите. Композиты, армированные углеродными волокнами и стальными микроволокнами, даже при 2% объемной доле волокон имеют максимальные величины стрелы прогиба меньше 0,07 дюйма. Эти результаты в сочетании с величинами изломостойкости композитов означают, что композиты, армированные углеродными волокнами и стальными микроволокнами, являются чрезвычайно хрупкими по своим механическим свойствам в сравнении с композитами, армированными ПВС волокнами.
Сравнение выбранных ПВС волокон с акриловыми волокнами и полипропиленовыми волокнами
Использование выбранного ПВС волокна в композите сравнивали с использованием акриловых волокон или полипропиленовых волокон, применяя вышеописанные материалы и методики кроме замены акриловых волокон или пропиленовых волокон волокнами вышеприведенных примеров.
В таблице 10, а также на фиг.8 представлены данные, показывающие влияние типа волокон на изломостойкость легких композитов на основе цемента, армированного волокном. Из результатов, приведенных в таблице 10 и на фиг.8, можно ясно видеть, что другие типы полимерных волокон не обеспечивают повышение вязкости композитов, равное вязкости, обеспечиваемой ПВС волокнами.
В таблице 11, а также на фиг.9 представлены данные, показывающие влияние типа волокна на прочность на изгиб легких композитов на основе цемента, армированного волокном. Из результатов, приведенных в таблице 11 и на фиг.9, можно видеть, что другие типы полимерных волокон не дают повышение прочности на изгиб композитов, равное повышению, которое обеспечивают ПВС волокна.
Таблица 10
№ примера Волокно Объемная доля волокон (%) Заданный удельный вес суспензии (фунт/фут3) Вязкость (Дж)
2D ПВС волокно KURALON REC15×12 (PVA-2) 2,00 70,0 11,6
6 Акриловое волокно тип 18 2,00 70,0 3,0
7 Полипропиленовое волокно Stealth 2,00 70,0 2,6
Таблица 11
№ примера Волокно Объемная доля волокон (%) Заданный удельный вес суcпензии (фунт/фут3) Прочность на изгиб (psi)
2D ПВС волокно KURALON REC15×12 (PVA-2) 2,00 70,0 1181
6 Акриловое волокно DOLANIT тип 18 2,00 70,0 464
7 Полипропиленовое волокно STEALTH 2,00 70,0 432
Предпочтительные свойства ПВС волокон по изобретению
На основе представленных данных становится ясно, что значительная разница в механических свойствах композитов возникает из-за применения различных видов ПВС волокон. Поэтому были определены и приведены в таблице 1 предпочтительные параметры и свойства ПВС волокон, которые привели к хорошим свойствам композитов. Также в таблице 2 перечислены некоторые коммерчески доступные волокна, являющиеся предпочтительными для настоящего изобретения. Эти предпочтительные виды волокон могут использоваться в сочетании с другими типами волокон, такими как устойчивые к щелочам стеклянные волокна, углеродные, стальные или другие полимерные волокна.
Хотя были показаны и описаны конкретные воплощения настоящего изобретения, специалистам в данной области будет очевидно, что в них могут быть внесены изменения и модификации без отступления от изобретения в его более широких аспектах, как изложено в нижеприведенной формуле изобретения.

Claims (29)

1. Армированная легкая размерно-стабильная панель, имеющая удельный вес 60-85 фунтов/фут3 (961-1360 кг/м3) и прочность на изгиб от около 750 до 1180 psi и включающая: непрерывную фазу, полученную от отверждения водной смеси цементной композиции, при этом цементная композиция включают, исходя из сухой основы, 35-70 мас.% реактивного порошка, 20-50 мас.% легкого наполнителя, 0% стеклянных волокон и 0,5-5,0 мас.% поливинилспиртовых волокон, причем непрерывная фаза армирована поливинилспиртовыми волокнами и содержит легкий наполнитель, имеющий частицы с удельным весом от 0,02 до 1,00 г/мл и средний размер диаметра частиц от 50 до 250 мкм, и/или размер диаметра частиц находится в интервале от 10 до 500 мкм, где поливинилспиртовые волокна имеют диаметр от около 10 до 400 мкм (микрометров), и длину от около 0,1 до 1 дюйма (от 2,5 до 25,4 мм), и модуль упругости волокна 20-50 ГПа.
2. Панель по п.1, отличающаяся тем, что непрерывная фаза равномерно армирована поливинилспиртовыми волокнами, легкий наполнитель равномерно распределен и панель имеет прочность на изгиб по меньшей мере 750 psi (5,2 МПа).
3. Панель по п.1, отличающаяся тем, что имеет прочность на изгиб по меньшей мере 1000 psi (6,9 МПа).
4. Панель по п.1, отличающаяся тем, что имеет изломостойкость при изгибе по меньшей мере 2,25 Дж, отображающих общую площадь при нагрузке в зависимости от кривой прогиба для образца шириной 4 дюйма (102 мм), длиной 12 дюймов (305 мм), толщиной 0,5 дюйма (12,7 мм), нагруженного на протяжении 10 дюймов (254 мм) для 4-точечного изгиба в соответствии с методикой испытания по ASTM C947.
5. Панель по п.1, отличающаяся тем, что имеет латеральное крепежное сопротивление по меньшей мере 300 фунтов при толщине панели 0,5 дюйма (12,7 мм).
6. Панель по п.1, отличающаяся тем, что водная смесь цементной композиции включает, исходя из сухой основы, от 35 до 75 мас.% альфа полугидрата сульфата кальция, от 20 до 55 мас.% гидравлического цемента, от 0,0 до 3,5 мас.% извести и от 5 до 25 мас.% активного пуццолана, при этом непрерывная фаза равномерно армирована поливинилспиртовыми волокнами и содержит равномерно распределенные керамические микрошарики, имеющие средний диаметр от около 10 до 500 мкм (микрометров).
7. Панель по п.1, отличающаяся тем, что водная смесь реактивных порошков включает гидравлический цемент.
8. Панель по п.1, отличающаяся тем, что водная смесь реактивных порошков включает, исходя из сухой основы, 70-100 мас.% гидравлического цемента и 0-30 мас.% по меньшей мере одного пуццолана.
9. Панель по п.1, отличающаяся тем, что имеет толщину от около 1/4 до 1 дюйма (от 6,3 до 25,4 мм).
10. Панель по п.1, отличающаяся тем, что при толщине 0,5 дюйма (12,7 мм) имеет изломостойкость при изгибе по меньшей мере около 2,25 Дж, отображающую общую площадь при нагрузке в зависимости от кривой прогиба для образца шириной 4 дюйма (102 мм), длиной 12 дюймов (305 мм) и толщиной 0,5 дюйма (12,7 мм), нагруженного на протяжении 10 дюймов (254 мм) для 4-точечного изгиба, в соответствии с методикой испытания по ASTM C947.
11. Панель по п.1, отличающаяся тем, что легкий наполнитель включает полые керамические шарики, содержащие от около 50 до 75 мас.% кремнезема, от около 15 до 40 мас.% глинозема и до 35 мас.% других материалов.
12. Панель по п.1, отличающаяся тем, что легкий наполнитель включает полимерные микрошарики, содержащие по меньшей мере один компонент из группы, состоящей из полиакрилонитрила, полиметакрилонитрила, поливинилхлорида и поливинилиденхлорида, и необязательно имеющие покрытие по меньшей мере из одного порошка, выбранного из группы, состоящей из карбоната кальция, оксида титана, слюды, кремнезема и талька.
13. Панель по п.1, отличающаяся тем, что поливинилспиртовые волокна имеют диаметр от около 10 до 100 мкм (микрометров), и длину от около 0,2 до 0,5 дюймов (от 5,1 до 12,7 мм), и модуль упругости 30-50 МПа.
14. Панель по п.1, отличающаяся тем, что имеет прочность на изгиб по меньшей мере 1000 psi (6,9 МПа) и удельный вес от 60 фунт/фут3 (961 кг/м3) до 75 фунт/фут3 (1200 кг/м3).
15. Панель по п.1, отличающаяся тем, что краям придана форма, позволяющая соседним панелям обеспечивать конструкцию шпунта и канавки.
16. Панель по п.1, отличающаяся тем, что гидравлическим цементом является портландцемент.
17. Панель по п.1, отличающаяся тем, что поливинилспиртовые волокна составляют по меньшей мере 0,5% по объему от водной смеси из расчета на влажную массу.
18. Панель по п.1, отличающаяся тем, что поливинилспиртовые волокна составляют приблизительно 1-3% по объему от водной смеси из расчета на влажную массу.
19. Панель по п.1, отличающаяся тем, что поливинилспиртовые волокна составляют приблизительно 1-2% по объему от водной смеси из расчета на влажную массу.
20. Панель по п.1, отличающаяся тем, что имеет разломостойкость при изгибе по меньшей мере 4,3 Дж, отображающих общую площадь при нагрузке в зависимости от кривой прогиба для образца шириной 4 дюйма (102 мм), длиной 12 дюймов (305 мм), толщиной 0,5 дюйма (12,7 мм0, нагруженного на протяжении 10 дюймов 9254 мм) для 4-точечного изгиба в соответствии с методикой испытания по ASTM C947, при этом поливинилспиртовые волокна имеют диаметр от около 10 до 50 мкм (микрометров), и длину от около 0,1-до 1 дюйма (от 2,5 до 25,4 мм), и модуль упругости волокна около 40-50 ГПа, и поливинилспиртовые волокна составляют приблизительно 1,2% по объему от водной смеси из расчета на влажную массу.
21. Панель по п.1, отличающаяся тем, что поливинилспиртовые волокна составляют 0,75-5% по массе от реактивного порошка.
22. Способ изготовления панели по п.1, включающий: размещение в форме для панели водной смеси цементной композиции, содержащей из расчета на сухую массу от 40 до 95 мас.% цемента, при этом непрерывная фаза равномерно армирована поливинилспиртовыми волокнами и содержит равномерно распределенный легкий наполнитель, имеющий частицы с удельным весом от 0,02 до 1,00 г/л, причем поливинилспиртовые волокна имеют диаметр от около 10 до 400 мкм (микрометров), длину от около 0,1 до 1 дюйма (от 2,5 до 25,4 мм) и измеренный модуль упругости 20-50 ГПа, и отверждение водной смеси для формирования панели.
23. Способ по п.22, отличающийся тем, что легкий наполнитель включает равномерно распределенные полимерные шарики, имеющие средний диаметр от около 10 до 350 мкм.
24. Способ по п.22, отличающийся тем, что легкий наполнитель включает полые полимерные микрошарики, содержащие по меньшей мере один компонент из группы, состоящей из полиакрилонитрила, полиметакрилонитрила, поливинилхлорида и поливиниленхлорида, и необязательно с нанесенным покрытием из порошков, выбранных из группы, состоящей из карбоната кальция, оксида титана, слюды, кремнезема и талька.
25. Способ по п.22, отличающийся тем, что поливинилспиртовые волокна являются мононитями, имеющими диаметр от около 5 до 25 мкм и длину от около 0,25 до 1 дюйма (от 6 до 25,4 мм).
26. Способ по п.21, отличающийся, тем, что поливинилспиртовые волокна являются мононитями.
27. Способ по п.21, отличающийся тем, что водная смесь имеет отношение воды к цементной композиции от более 0,3/1 до 0,7/1.
28. Армированная легкая размерно-стабильная панель, имеющая удельный вес 60-75 фунтов/фут3 (961-1200 кг/м3) и прочность на изгиб от около 750 до 1180 psi и включающая: непрерывную фазу, полученную от отверждения водной смеси цементной композиции, при этом цементная композиция включает исходя из сухой основы 35-70 мас.% реактивного порошка, 20-50 мас.% легкого наполнителя, 0% стеклянных волокон и 0,5-5,0 мас.% поливинилспиртовых волокон, причем непрерывная фаза армирована поливинилспиртовыми волокнами и содержит легкий наполнитель, имеющий частицы с удельным весом от 0,02 до 1,00 г/мл и средний размер диаметра частиц от 50 до 250 мкм, и/или размер диаметра частиц находится в интервале от 10 до 400 мкм, где поливинилспиртовые волокна имеют диаметр от около 10 до 400 мкм (микрометров), и длину от около 0,1 до 1 дюйма (от 2,5 до 25,4 мм), и модуль упругости волокна 20-50 ГПа.
29. Панель по п.28, отличающаяся тем, что поливинилспиртовые волокна составляют 0,75-5% по массе от реактивного порошка.
RU2007129010A 2004-12-30 2005-10-25 Легкие цементные панели, армированные волокном RU2414351C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/025,850 US7732032B2 (en) 2004-12-30 2004-12-30 Lightweight, fiber-reinforced cementitious panels
US11/025,850 2004-12-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007129010A RU2007129010A (ru) 2009-02-10
RU2414351C2 true RU2414351C2 (ru) 2011-03-20

Family

ID=36640783

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007129010A RU2414351C2 (ru) 2004-12-30 2005-10-25 Легкие цементные панели, армированные волокном

Country Status (14)

Country Link
US (1) US7732032B2 (ru)
EP (1) EP1831008B1 (ru)
JP (2) JP2008526665A (ru)
CN (1) CN101090815B (ru)
AR (1) AR052349A1 (ru)
AU (1) AU2005323424B2 (ru)
BR (1) BRPI0518526A2 (ru)
CA (1) CA2594067C (ru)
MX (1) MX2007008020A (ru)
MY (1) MY140180A (ru)
NZ (1) NZ555837A (ru)
RU (1) RU2414351C2 (ru)
TW (1) TWI404697B (ru)
WO (1) WO2006073540A2 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2452709C1 (ru) * 2011-02-07 2012-06-10 Юлия Алексеевна Щепочкина Сырьевая смесь для изготовления изделий
RU2496738C1 (ru) * 2012-07-03 2013-10-27 Юлия Алексеевна Щепочкина Сырьевая смесь для изготовления кирпича
RU2500639C1 (ru) * 2012-10-08 2013-12-10 Юлия Алексеевна Щепочкина Бетонная смесь (варианты)

Families Citing this family (113)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6572697B2 (en) 2000-03-14 2003-06-03 James Hardie Research Pty Limited Fiber cement building materials with low density additives
MXPA05003691A (es) 2002-10-07 2005-11-17 James Hardie Int Finance Bv Material mixto de fibrocemento de densidad media durable.
US7445738B2 (en) * 2003-09-18 2008-11-04 United States Gypsum Company Multi-layer process and apparatus for producing high strength fiber-reinforced structural cementitious panels
US7670520B2 (en) * 2003-09-18 2010-03-02 United States Gypsum Company Multi-layer process for producing high strength fiber-reinforced structural cementitious panels with enhanced fiber content
US7513768B2 (en) 2003-09-18 2009-04-07 United States Gypsum Company Embedment roll device
US7998571B2 (en) 2004-07-09 2011-08-16 James Hardie Technology Limited Composite cement article incorporating a powder coating and methods of making same
US20100136269A1 (en) * 2005-11-01 2010-06-03 E. Khashoggi Industries, Llc Extruded fiber reinforced cementitious products having wood-like properties and ultrahigh strength and methods for making the same
AU2007236561B2 (en) 2006-04-12 2012-12-20 James Hardie Technology Limited A surface sealed reinforced building element
US8323786B2 (en) * 2006-10-26 2012-12-04 Kanaflex Corporation Inc. Lightweight cement panel
US7754052B2 (en) 2006-11-01 2010-07-13 United States Gypsum Company Process and apparatus for feeding cementitious slurry for fiber-reinforced structural cement panels
US20080099133A1 (en) 2006-11-01 2008-05-01 United States Gypsum Company Panel smoothing process and apparatus for forming a smooth continuous surface on fiber-reinforced structural cement panels
US7513963B2 (en) * 2006-11-01 2009-04-07 United States Gypsum Company Method for wet mixing cementitious slurry for fiber-reinforced structural cement panels
US7524386B2 (en) * 2006-11-01 2009-04-28 United States Gypsum Company Method for wet mixing cementitious slurry for fiber-reinforced structural cement panels
US8070895B2 (en) 2007-02-12 2011-12-06 United States Gypsum Company Water resistant cementitious article and method for preparing same
WO2008109016A1 (en) * 2007-03-05 2008-09-12 Signal Medical Corporation Metal/alloy coated ceramic
US20090239429A1 (en) 2007-03-21 2009-09-24 Kipp Michael D Sound Attenuation Building Material And System
US8445101B2 (en) 2007-03-21 2013-05-21 Ashtech Industries, Llc Sound attenuation building material and system
EP2132385B1 (en) 2007-03-21 2019-04-24 Ash Tech Industries, L.L.C. Utility materials incorporating a microparticle matrix
US7584584B2 (en) 2007-04-09 2009-09-08 Fennell Jr Harry C Reusable modular block wall assembly system
US8209927B2 (en) * 2007-12-20 2012-07-03 James Hardie Technology Limited Structural fiber cement building materials
EP2072481A1 (en) * 2007-12-21 2009-06-24 Lafarge Concrete composition
CL2009000372A1 (es) * 2008-03-03 2009-11-13 United States Gypsum Co Panel cementicio blindado reforzado con fibra, que comprende un nucleo cementicio de una fase curada constituida de cemento inorganico, mineral inorganico, relleno puzolanico, policarboxilato y agua, y una capa de recubrimiento unida a una superficie de la fase curada.
US8061257B2 (en) * 2008-03-03 2011-11-22 United States Gypsum Company Cement based armor panel system
CL2009000371A1 (es) * 2008-03-03 2009-10-30 United States Gypsum Co Composicion cementicia, que contiene una fase continua que resulta del curado de una mezcla cementicia, en ausencia de harina de silice, y que comprende cemento inorganico, mineral inorganico, relleno puzolanico, policarboxilato y agua; y uso de la composicion en una panel y barrera cementicia.
CL2009000373A1 (es) * 2008-03-03 2009-10-30 United States Gypsum Co Metodo para hacer un panel resistente a explosivos, con las etapas de preparar una mezcla cementicia acuosa de cemento, rellenos inorganicos y puzolanico, agente autonivelante de policarboxilato, y formar la mezcla en un panel con refuerzo de fibra, luego curar, pulir, cortar y curar el panel.
CN102083763A (zh) * 2008-04-04 2011-06-01 图安·布伊 轻质结构混凝土组合物
US20100101169A1 (en) * 2008-09-25 2010-04-29 Tapco International Corporation Siding system or roof shingle system comprising cementitious material, and systems and methods for manufacturing the same
WO2010054029A2 (en) 2008-11-04 2010-05-14 Ashtech Industries, L.L.C. Utility materials incorporating a microparticle matrix formed with a setting system
US8590268B2 (en) * 2008-11-21 2013-11-26 Maxxon Corporation Installing underlayment systems
US8329308B2 (en) 2009-03-31 2012-12-11 United States Gypsum Company Cementitious article and method for preparing the same
US9222268B1 (en) * 2009-07-21 2015-12-29 Paul E. Bracegirdle System and method for making stress-composite structural members
US20110045236A1 (en) * 2009-08-10 2011-02-24 Mark Thomas Fisher Building board for handling and use
WO2011041291A2 (en) * 2009-09-30 2011-04-07 Weyerhaeuser Nr Company Internally curing cement based materials
GB2475900B (en) * 2009-12-04 2015-08-19 Bpb Ltd Lightweight gypsum products having enhanced water resistance
US9457375B2 (en) * 2010-02-01 2016-10-04 Chips Unlimited, Inc. Decorative colored particle dispersion for use in surface coating compositions and method for making same
US20120041087A1 (en) 2010-08-12 2012-02-16 Evgeniy Nikolaevich Yastremskiy Dry mixture for manufacturing cellular fibro concrete and method thereof
US20150000568A1 (en) * 2010-10-25 2015-01-01 Macael, Inc. Optimization of the properties of aluminous cements using inorganic fillers
JP2012091945A (ja) * 2010-10-25 2012-05-17 Misawa Homes Co Ltd ケイ酸カルシウム水和物系建材
WO2012127126A1 (fr) * 2011-02-21 2012-09-27 Lafarge Gypsum International Element resistant a des transferts d'air et des transferts thermohydriques pour le domaine de la construction, notamment des murs légers ou des façades légères
JP2013053043A (ja) * 2011-09-02 2013-03-21 Misawa Homes Co Ltd ケイ酸カルシウム水和物系建材
CA2851349C (en) 2011-10-07 2020-01-21 Russell L. Hill Inorganic polymer/organic polymer composites and methods of making same
CN102493617B (zh) * 2011-11-25 2013-08-21 梅志江 纤维水泥-石材复合板的生产方法及其产品
US8864901B2 (en) 2011-11-30 2014-10-21 Boral Ip Holdings (Australia) Pty Limited Calcium sulfoaluminate cement-containing inorganic polymer compositions and methods of making same
US9140481B2 (en) 2012-04-02 2015-09-22 Whirlpool Corporation Folded vacuum insulated structure
US9221210B2 (en) 2012-04-11 2015-12-29 Whirlpool Corporation Method to create vacuum insulated cabinets for refrigerators
EP2679561A2 (en) 2012-06-25 2014-01-01 Secil S.A. - Companhia Geral De Cal e Cimento, S.A. Portland cement, wood particles and light weight aggregates-based composite panel, reinforced with polyvinyl alcohol fibers
PT106403A (pt) * 2012-06-25 2013-12-26 Secil S A Companhia Geral De Cal E Cimento S A Painel à base de cimento portland, partículas de madeira, agregados leves, reforçado com fibras de álcool polivinílico
DK178289B1 (en) * 2012-08-07 2015-11-09 Frank Nielsen Light weight composite armor with structural strength
US10336036B2 (en) 2013-03-15 2019-07-02 United States Gypsum Company Cementitious article comprising hydrophobic finish
US8915997B2 (en) * 2013-05-16 2014-12-23 Navs, Llc Durable concrete and method for producing the same
CN103373840A (zh) * 2013-06-06 2013-10-30 大连理工大学 多尺度纤维增强的高性能水泥基复合材料及其制备方法
US20150047278A1 (en) * 2013-08-15 2015-02-19 Brian M. Blount Thin cementitious decking members
US11433645B2 (en) 2013-12-30 2022-09-06 Saint-Gobain Placo Sas Building boards with increased surface strength
US10052819B2 (en) 2014-02-24 2018-08-21 Whirlpool Corporation Vacuum packaged 3D vacuum insulated door structure and method therefor using a tooling fixture
US9689604B2 (en) 2014-02-24 2017-06-27 Whirlpool Corporation Multi-section core vacuum insulation panels with hybrid barrier film envelope
US9567841B2 (en) * 2014-07-01 2017-02-14 Research Triangle Institute Cementitious fracture fluid and methods of use thereof
GB201420676D0 (en) * 2014-11-20 2015-01-07 Bpb Ltd Construction panel having improved fixing strength
US9476633B2 (en) 2015-03-02 2016-10-25 Whirlpool Corporation 3D vacuum panel and a folding approach to create the 3D vacuum panel from a 2D vacuum panel of non-uniform thickness
US10161669B2 (en) 2015-03-05 2018-12-25 Whirlpool Corporation Attachment arrangement for vacuum insulated door
EP3067177A1 (en) * 2015-03-09 2016-09-14 Etex Engineering NV Process and apparatus for making a fiber cement sheet
US9897370B2 (en) 2015-03-11 2018-02-20 Whirlpool Corporation Self-contained pantry box system for insertion into an appliance
US10377527B2 (en) 2015-06-22 2019-08-13 Bastian Solutions, Llc Composite concrete pallet
US10252942B2 (en) * 2015-06-29 2019-04-09 Allied Foam Tech Corp. Fiber containing aqueous foam composite, the process and use
US10730795B2 (en) 2015-06-29 2020-08-04 Allied Foam Tech Corp. Aqueous foam carrier and method of making the same
US9441779B1 (en) 2015-07-01 2016-09-13 Whirlpool Corporation Split hybrid insulation structure for an appliance
US10913087B2 (en) 2015-10-05 2021-02-09 United States Gypsum Company System and method for producing mold-resistant paper with wet scrubber assembly
ITUB20155712A1 (it) * 2015-11-18 2017-05-18 Italcementi Spa Calcestruzzo leggero a elevato modulo elastico e relativo uso
US10429125B2 (en) 2015-12-08 2019-10-01 Whirlpool Corporation Insulation structure for an appliance having a uniformly mixed multi-component insulation material, and a method for even distribution of material combinations therein
US10222116B2 (en) 2015-12-08 2019-03-05 Whirlpool Corporation Method and apparatus for forming a vacuum insulated structure for an appliance having a pressing mechanism incorporated within an insulation delivery system
US10422573B2 (en) 2015-12-08 2019-09-24 Whirlpool Corporation Insulation structure for an appliance having a uniformly mixed multi-component insulation material, and a method for even distribution of material combinations therein
US10041724B2 (en) 2015-12-08 2018-08-07 Whirlpool Corporation Methods for dispensing and compacting insulation materials into a vacuum sealed structure
US11052579B2 (en) 2015-12-08 2021-07-06 Whirlpool Corporation Method for preparing a densified insulation material for use in appliance insulated structure
US11994336B2 (en) 2015-12-09 2024-05-28 Whirlpool Corporation Vacuum insulated structure with thermal bridge breaker with heat loop
US10808987B2 (en) 2015-12-09 2020-10-20 Whirlpool Corporation Vacuum insulation structures with multiple insulators
US10422569B2 (en) 2015-12-21 2019-09-24 Whirlpool Corporation Vacuum insulated door construction
US10018406B2 (en) 2015-12-28 2018-07-10 Whirlpool Corporation Multi-layer gas barrier materials for vacuum insulated structure
US10610985B2 (en) 2015-12-28 2020-04-07 Whirlpool Corporation Multilayer barrier materials with PVD or plasma coating for vacuum insulated structure
US10807298B2 (en) 2015-12-29 2020-10-20 Whirlpool Corporation Molded gas barrier parts for vacuum insulated structure
US10030905B2 (en) 2015-12-29 2018-07-24 Whirlpool Corporation Method of fabricating a vacuum insulated appliance structure
US11247369B2 (en) 2015-12-30 2022-02-15 Whirlpool Corporation Method of fabricating 3D vacuum insulated refrigerator structure having core material
PE20181476A1 (es) * 2016-02-19 2018-09-13 Etex Building Performance Int Sas Panel de yeso
US10712080B2 (en) 2016-04-15 2020-07-14 Whirlpool Corporation Vacuum insulated refrigerator cabinet
US11009284B2 (en) 2016-04-15 2021-05-18 Whirlpool Corporation Vacuum insulated refrigerator structure with three dimensional characteristics
WO2017191319A2 (en) * 2016-05-06 2017-11-09 Swisspearl Group Ag Compositions for the manufacture of flooring elements
US11320193B2 (en) 2016-07-26 2022-05-03 Whirlpool Corporation Vacuum insulated structure trim breaker
US10272399B2 (en) 2016-08-05 2019-04-30 United States Gypsum Company Method for producing fiber reinforced cementitious slurry using a multi-stage continuous mixer
US10981294B2 (en) 2016-08-05 2021-04-20 United States Gypsum Company Headbox and forming station for fiber-reinforced cementitious panel production
US11173629B2 (en) 2016-08-05 2021-11-16 United States Gypsum Company Continuous mixer and method of mixing reinforcing fibers with cementitious materials
US11224990B2 (en) 2016-08-05 2022-01-18 United States Gypsum Company Continuous methods of making fiber reinforced concrete panels
EP3500804B1 (en) 2016-08-18 2022-06-22 Whirlpool Corporation Refrigerator cabinet
WO2018063173A1 (en) * 2016-09-28 2018-04-05 Whirlpool Corporation Processes for making a super-insulating core for a vacuum insulating structure
GB201619738D0 (en) * 2016-11-22 2017-01-04 Concrete Canvas Tech Ltd Flexible Composite
WO2018101954A1 (en) 2016-12-02 2018-06-07 Whirlpool Corporation Hinge support assembly
US10352613B2 (en) 2016-12-05 2019-07-16 Whirlpool Corporation Pigmented monolayer liner for appliances and methods of making the same
US11339572B1 (en) 2017-01-23 2022-05-24 Gold Bond Building Products, Llc Method of manufacturing gypsum board with improved fire
US20180282213A1 (en) * 2017-03-31 2018-10-04 Bastian Solutions, Llc Fiber reinforced composite core formulation
KR102586137B1 (ko) * 2017-04-07 2023-10-05 노쓰 캐롤라이나 스테이트 유니버시티 섬유 강화를 위한 첨가제
JP7210132B2 (ja) * 2017-09-28 2023-01-23 ニチハ株式会社 無機質板およびその製造方法
US10907888B2 (en) 2018-06-25 2021-02-02 Whirlpool Corporation Hybrid pigmented hot stitched color liner system
US11168485B2 (en) 2018-09-15 2021-11-09 VBBT Corp. Low cost emergency housing
CA3125969A1 (en) * 2019-01-10 2020-07-16 Construction Research & Technology Gmbh Method of stabilzing an admixture component, a stabilized admixture for cementitous compositions, cementitious composition, cementitious structures and methods of making the same
US10907891B2 (en) 2019-02-18 2021-02-02 Whirlpool Corporation Trim breaker for a structural cabinet that incorporates a structural glass contact surface
CN114341446B (zh) * 2019-09-30 2023-12-12 松下知识产权经营株式会社 植物结构体以及使用了该植物结构体的建筑构件及内装构件
MX2022009511A (es) * 2020-02-18 2022-09-02 Chung Wai So Composicion cementosa pulverizable.
US11643524B2 (en) * 2020-09-09 2023-05-09 Chromaflo Technologies Corp. Lightweight reinforced composite formulation and method of making the same
CN112624690A (zh) * 2020-12-18 2021-04-09 金华职业技术学院 一种陶粒加气混凝土轻质墙板的制作方法
CN113277823A (zh) * 2021-01-29 2021-08-20 江苏昆腾新材料科技有限公司 一种高性能抗寒防冻混凝土及其制备方法
CN113105191A (zh) * 2021-04-28 2021-07-13 绍兴职业技术学院 一种基于城市固废垃圾生产装配式环保节能保温板的制备方法
CN113200727A (zh) * 2021-06-24 2021-08-03 郑州大学 一种改善pva纤维和纳米二氧化硅水泥基复合材料流变性能的方法
US11976007B2 (en) 2021-07-05 2024-05-07 Jimmy Ray Stidman System and method for composite fire resistant building material
CN114292074A (zh) * 2021-12-01 2022-04-08 广东百屋乐建筑科技有限公司 一种轻质保温抗渗承压的门窗框填缝胶及其制备方法、使用方法和应用
CN114133204A (zh) * 2021-12-23 2022-03-04 浙江研翔新材料有限公司 一种水泥基自愈合渗透结晶材料及其制备方法
US11939107B2 (en) 2022-06-01 2024-03-26 Artistic Composite Pallets Llc Pallet with impact resistant and strengthened composite legs

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1425035A (en) * 1972-03-22 1976-02-18 Univ Toronto Orthopaedic structure
US4133928A (en) * 1972-03-22 1979-01-09 The Governing Council Of The University Of Toronto Fiber reinforcing composites comprising portland cement having embedded therein precombined absorbent and reinforcing fibers
US4076884A (en) * 1972-03-22 1978-02-28 The Governing Council Of The University Of Toronto Fibre reinforcing composites
CH633503A5 (de) * 1977-11-21 1982-12-15 Inventa Ag Faserverstaerktes zementartiges material.
FI67072C (fi) * 1979-02-09 1985-01-10 Amiantus Ag Foerfarande foer framstaellning av fiberfoerstaerkt hydrauliskt bindande material
CH645605A5 (de) * 1980-02-22 1984-10-15 Ametex Ag Verfahren zur herstellung einer faserverstaerkten, hydraulisch abbindenden zusammensetzung, die nach diesem verfahren hergestellte zusammensetzung und verwendung derselben.
JPS56134554A (en) * 1980-03-26 1981-10-21 Kuraray Co Method of enhancing cement material
JPS56140061A (en) * 1980-03-26 1981-11-02 Kuraray Co Enhancement
US5502090A (en) * 1986-04-14 1996-03-26 Toray Industries, Inc. High tenacity and high toughness acrylic sulfide fibers, a process for production thereof, and composite materials prepared by using it
CN86202324U (zh) * 1986-04-19 1987-04-08 楼宗汉 硅酸盐水泥人造大理石
CN1039788A (zh) * 1988-02-15 1990-02-21 湖南省建筑材料研究设计院 超高强水泥材料组成及其制造方法
US4841702A (en) * 1988-02-22 1989-06-27 Huettemann Erik W Insulated concrete building panels and method of making the same
IT226594Z2 (it) 1992-05-19 1997-06-24 Nuova Sacelit Spa Lastra ondulata ad uso edile
BR9307766A (pt) * 1992-08-24 1995-10-24 Vontech Int Corp Cimento moído com fibra
CA2182014A1 (en) * 1994-02-01 1995-08-10 Surendra P. Shah Extruded fiber-reinforced cement matrix composites and method of making same
IL113587A (en) * 1994-06-03 1999-05-09 Nat Gypsum Co Cementitious gypsum-containing compositions and materials made therefrom
JPH0920537A (ja) * 1995-06-30 1997-01-21 Asanumagumi:Kk 繊維補強セメントおよびコンクリート
JP4364343B2 (ja) * 1998-04-13 2009-11-18 株式会社クラレ 混練成形水硬性材料補強材及び混練成形体
FR2778654B1 (fr) * 1998-05-14 2000-11-17 Bouygues Sa Beton comportant des fibres organiques dispersees dans une matrice cimentaire, matrice cimentaire du beton et premelanges
JP4223109B2 (ja) * 1998-10-27 2009-02-12 株式会社クラレ ポリビニルアルコール系繊維の製造方法
JP3007084B1 (ja) * 1999-01-28 2000-02-07 東洋紡績株式会社 セメント強化用繊維及び繊維補強セメント製品
JP2000240283A (ja) * 1999-02-18 2000-09-05 Bridgestone Corp コンクリート打ち込み用型枠パネルの接続構造
US6241815B1 (en) * 1999-08-10 2001-06-05 United States Gypsum Company Gypsum-cement system for construction materials
JP2001139360A (ja) * 1999-09-03 2001-05-22 Kuraray Co Ltd 繊維補強水硬性成形体及び成形体の製造方法
US6503625B1 (en) * 1999-10-08 2003-01-07 W.R. Grace & Co. - Conn. Fibers for reinforcing matrix materials
US6596210B2 (en) * 1999-10-08 2003-07-22 W. R. Grace & Co.-Conn. Process of treating fibers
US6197423B1 (en) * 1999-10-08 2001-03-06 W. R. Grace & Co.-Conn. Micro-diastrophic synthetic polymeric fibers for reinforcing matrix materials
US6809131B2 (en) * 2000-07-10 2004-10-26 The Regents Of The University Of Michigan Self-compacting engineered cementitious composite
US6620487B1 (en) * 2000-11-21 2003-09-16 United States Gypsum Company Structural sheathing panels
JP4372379B2 (ja) 2001-10-22 2009-11-25 倉敷紡績株式会社 短繊維補強セメント系押出成形材料
JP4090015B2 (ja) * 2002-01-18 2008-05-28 株式会社エーアンドエーマテリアル 無機質板およびその製造方法
US20040081816A1 (en) 2002-10-29 2004-04-29 Pyzik Aleksander J. Small cross-section composites of longitudinally oriented fibers and a thermoplastic resin as concrete reinforcement
US6902797B2 (en) 2002-11-12 2005-06-07 Innovative Construction And Building Materials Gypsum-based composite materials reinforced by cellulose ethers
US7445738B2 (en) * 2003-09-18 2008-11-04 United States Gypsum Company Multi-layer process and apparatus for producing high strength fiber-reinforced structural cementitious panels
US7241338B2 (en) * 2003-09-30 2007-07-10 The Regents Of The University Of Michigan Sprayable, strain-hardening cementitious compositions
US6969423B2 (en) * 2003-09-30 2005-11-29 The Regents Of The University Of Michigan Lightweight strain hardening brittle matrix composites

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2452709C1 (ru) * 2011-02-07 2012-06-10 Юлия Алексеевна Щепочкина Сырьевая смесь для изготовления изделий
RU2496738C1 (ru) * 2012-07-03 2013-10-27 Юлия Алексеевна Щепочкина Сырьевая смесь для изготовления кирпича
RU2500639C1 (ru) * 2012-10-08 2013-12-10 Юлия Алексеевна Щепочкина Бетонная смесь (варианты)

Also Published As

Publication number Publication date
TWI404697B (zh) 2013-08-11
JP2013173674A (ja) 2013-09-05
TW200628427A (en) 2006-08-16
JP2008526665A (ja) 2008-07-24
CN101090815A (zh) 2007-12-19
WO2006073540A3 (en) 2006-11-02
CA2594067C (en) 2014-02-11
MX2007008020A (es) 2007-08-21
RU2007129010A (ru) 2009-02-10
US20060147681A1 (en) 2006-07-06
NZ555837A (en) 2010-10-29
EP1831008A4 (en) 2010-11-24
MY140180A (en) 2009-11-30
EP1831008B1 (en) 2015-03-25
BRPI0518526A2 (pt) 2008-11-25
CA2594067A1 (en) 2006-07-13
AU2005323424B2 (en) 2011-03-03
AU2005323424A1 (en) 2006-07-13
EP1831008A2 (en) 2007-09-12
US7732032B2 (en) 2010-06-08
AR052349A1 (es) 2007-03-14
WO2006073540A2 (en) 2006-07-13
CN101090815B (zh) 2012-02-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2414351C2 (ru) Легкие цементные панели, армированные волокном
EP1272340B1 (en) Structural sheathing panels
US5685903A (en) Cementitious gypsum-containing compositions and materials made therefrom
US5718759A (en) Cementitious gypsum-containing compositions and materials made therefrom
RU2592307C2 (ru) Высокоэффективные несгораемые гипсоцементные композиции с повышенной устойчивостью к воде и термостойкостью для армированных цементных легких конструкционных цементных панелей
CN103964795B (zh) 一种纤维编织网增强水泥基复合材料及其制备方法
MX2007009053A (es) Paneles cementicos, reforzados, no combustibles, de peso ligero y sistema de bastidor de metal para muros de carga.
EP0991606A1 (en) Cementitious gypsum-containing binders and compositions and materials made therefrom
CA2635765A1 (en) Reinforced cementitious shear panels
JP5831132B2 (ja) コンクリート構造体の補修方法
EP0353062A2 (en) Reinforced cement compositions
CA3229834A1 (en) Cement board
AU724116B2 (en) Cementitious gypsum-containing compositions and materials made therefrom
JPH0633667B2 (ja) Ａｌｃボ−ド
MXPA96006080A (en) Compositions containing cementous plaster and materials made of the mis
JPS60231451A (ja) 無機質硬化体の製法
CZ9904112A3 (cs) Cementové pojivo

Legal Events

Date Code Title Description
HE4A Change of address of a patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20151026