Высокоэффективные несгораемые гипсоцементные композиции с повышенной устойчивостью к воде и термостойкостью для армированных цементных легких конструкционных цементных панелей

Высокоэффективные несгораемые гипсоцементные композиции с повышенной устойчивостью к воде и термостойкостью для армированных цементных легких конструкционных цементных панелей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[001] Настоящее изобретение относится, в целом, к высокоэффективным несгораемым гипсоцементным композициям для применения в производстве легких конструкционных цементных панелей, называемых далее КЦП. Указанные панели обычно применяют в стенах-диафрагмах жилых и коммерческих зданий, системах покрытия пола и кровельного покрытия. Панели обеспечивают несгораемую, огнестойкую сдвигоустойчивую диафрагму, которая является устойчивой к воде и термостойкой и обладает способностью выдерживать сдвигающие и осевые нагрузки. Система, смонтированная на каркасе, в особенности на стальном каркасе, обеспечивает несгораемость, устойчивость к воде, огнестойкость, термостойкость, устойчивость к развитию плесени и высокую удельную прочность и жесткость.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[002] Настоящее изобретение относится в целом к панелям, крепимым к каркасу в жилых и других легких конструкциях. В частности, настоящее изобретение относится к панелям, способным выдерживать боковые усилия, вызванные сильным ветром и сейсмическими нагрузками, в районах, если они требуются согласно строительным нормам. Такие панели, широко известные как стены-диафрагмы, или диафрагмы, должны проявлять сопротивление сдвигу, как показано в общепринятых испытаниях, таких как стандарт ASTM E72-05 (действующий с 2005 года).

[003] Обшивочные панели измеряют для определения нагрузки, которую может выдерживать панель при допустимом изгибе без ее разрушения. Прочность на сдвиг в целом основана на испытании трех идентичных сборных конструкций размером 8X8 футов (2,44×2,44 м), т.е. панелей, закрепленных на каркасе. Один край закреплен на месте, когда прикладывают боковое усилие к свободному концу сборной конструкции до тех пор, пока она не перестанет нести нагрузку и сборная конструкция не разрушится. Измеренный предел прочности на сдвиг варьируется в зависимости от толщины панели и размера и расстояния между гвоздями, применяемыми в сборной конструкции. Например, типичная сборная конструкция, например, номинальная фанера толщиной в 1/2 дюйма (12,7 мм), прикрепленная при помощи гвоздей 8d (см. описание гвоздей ниже) к номинальным деревянным стойкам 2×4 дюйма (50,8×101,6 мм), расположенным на расстоянии 16 дюймов (406,4 мм) друг от друга (расстояние между центрами), причем гвозди расположены на расстоянии 6 дюймов (152,4 мм) друг от друга по периметру и 12 дюймов (304,8 мм) в пределах периметра, как ожидали, показала бы предел прочности на сдвиг в 720 фунтов/фут (1072 кг/м) до разрушения. (Следует отметить, что измеренный предел прочности на сдвиг меняется при изменении размера и расстояния между гвоздями, как указано в тесте ASTM E72.) Указанный предел прочности на сдвиг снижают на коэффициент, например, на три порядка, для того чтобы установить расчетный предел прочности на сдвиг для панели.

[004] В патенте США 6620487, выданном Tonyan и др., включенном в настоящее описание полностью посредством ссылки, описана армированная, легкая, стабильная по размерам конструкционная цементная панель (КЦП), способная, будучи укрепленной на каркасе, выдерживать сдвигающие нагрузки, равные или превышающие сдвигающие нагрузки, обеспечиваемые фанерными панелями или панелями из ориентированно-стружечной плиты. В панелях применяют средний слой из непрерывной фазы, образованной в результате отверждения водной смеси альфа-полугидрата сульфата кальция, гидравлического цемента, активной пуццоланы и извести, причем непрерывная фаза армирована щелочестойкими стекловолокнами и содержит керамические микросферы или смесь керамических и полимерных микросфер, или образуется из водной смеси, имеющей массовое соотношение воды и реактивного порошка от 0,6/1 до 0,7/1, или их комбинацию. По меньшей мере одна внешняя поверхность панелей может содержать отвержденную непрерывную фазу, армированную стекловолокнами и содержащую достаточно полимерных сфер для того, чтобы улучшить гвоздимость, или полученную при соотношении «вода - реакционно-способный порошок», обеспечивающем эффект, сходный с полимерными сферами, или их комбинацию.

[005] В патенте США 6241815, выданном Bonen, включенном в настоящее описание полностью посредством ссылки, также описаны составы, применимые для панелей КЦП.

[006] В патенте США 7445738, выданном Dubey, включенном в настоящее описание посредством ссылки, описаны способ получения многослойных конструкционных цементных панелей (КЦП, или панелей КЦП) и КЦП, полученные по такому способу. После одного из следующего: первоначального нанесения свободно распределенных рубленых волокон или слоя цементного раствора на движущуюся ферму волокна помещают на слой раствора. Заделывающее устройство примешивает недавно помещенные волокна в раствор, после чего добавляют дополнительные слои цементного раствора, а затем рубленые волокна, после чего осуществляют дальнейшее заделывание. Процесс повторяют для каждого слоя панели по желанию.

[007] В заявке на патент США 2009/0011207 A1 на имя Dubey, включенной в настоящее описание посредством ссылки, описана быстроотверждаемая легкая цементная композиция для получения панелей или плит. Указанная цементная композиция содержит 35-60 масс.% цементного реакционно-способного порошка (также называемого вяжущим на основе портландцемента), 2-10 масс.% наполнителя их химически покрытого вспученного перлита, 20-40 масс.% воды, вовлеченного воздуха, например, 10-50 об.%, по влажному продукту, вовлеченного воздуха и необязательные добавки, такие как пластифицирующие агенты, химические ускорители схватывания и химические замедлители схватывания. Легкие цементные композиции могут также необязательно содержать 0-25 масс.% вторичных заполнителей, например, 10-25 масс.% вторичных заполнителей. Типичные заполнители включают одно или более из следующего: вспученная глина, сланцевый заполнитель и пемза. Применяемый указанный цементный реактивный порошок обычно состоит либо из чистого портландцемента, либо из смеси портландцемента и подходящего пуццоланового материала, такого как зола-унос или доменный шлак. Цементный реакционно-способный порошок может также необязательно содержать одно или более из следующего: гипс (натуральный гипс) и высокоглиноземистый цемент (ВГЦ), добавляемое в малых дозах для влияния на характеристики схватывания и гидратации вяжущего.

[008] В патенте США 4304704 (на имя Billings) описан термоизоляционный материал, содержащий перлит, обработанный силиконом, и добавку с гипсом и цементом.

[009] В патенте США 5601919 на имя Symons описан строительный компонент, имеющий средний слой, образованный из одного или более листов натурального волокна, пропитанного жидкой композицией, содержащей термопластичную смолу и катализатор для схватывания смолы и герметизирующего слоя, при этом герметизирующий средний слой может содержать гидравлическое вяжущее и воду, причем вяжущее выбрано из портландцемента или полугидрата сульфата кальция в 15-65 массовых долях и заполнитель может представлять собой вспученный вермикулит или перлит. Вспученный перлит, имеющий размер частиц от 0,05 мм до 3 мм, обрабатывают силиконом для того, чтобы сделать его гидрофобным.

[0010] Остается потребность в усовершенствованных панелях, которые обладают прочностью на сдвиг, необходимой в определенных местах, и которые превосходят по техническим характеристикам применяемые в настоящее время панели на деревянной основе, а также современные конструкционные цементные панели на гипсоцементной основе, обеспечив несгораемую панель с тем же пределом прочности на сдвиг при более низкой массе панели, которая также обладает повышенной устойчивостью к воде и термостойкостью.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0011] Панели согласно настоящему изобретению можно в целом описать как изготовленные из гипсоцементных композиций, армированных стекловолокнами, с добавлением покрытых частиц вспученного перлита вместо известных керамических или полимерных микросфер. Кроме того, панели согласно настоящему изобретению обладают сниженной массой по сравнению с панелями из гидравлического цемента. Панели отвечают вышеперечисленным эксплуатационным требованиям, и их можно отличить от других известных композиций, описанных выше, которые содержат похожие компоненты, но не могут соответствовать всем требуемым эксплуатационным характеристикам конструкционных цементных панелей согласно настоящему изобретению.

[0012] Настоящее изобретение относится к системе для жилых и легких коммерческих зданий, включающей легкую КЦП. Указанную панель получают из смеси неорганического вяжущего и легких заполнителей, которая предназначена для применения в системе, все элементы которой прошли ASTM E-136.

[0013] Композиции цементного раствора КЦП согласно настоящему изобретению, в частности, включают полугидрат сульфата кальция (гипс), гидравлический цемент, такой как портландцемент, кремнеземную пыль, известь, тонкоизмельченный частицы вспученного перлита, которые покрыты оболочкой для придания гидрофобности, суперпластификатор и винную кислоту. В указанных композициях тонкоизмельченный вспученный перлит применяют в качестве либо полной, либо частичной замены для наполнителя из полых керамических микросфер, применяемого в известных составах КЦП для обеспечения легкости, пониженного впитывания влаги, повышенной долговечности во влажном состоянии и улучшенной термостойкости, при этом поддерживая те же значения механических характеристик, таких как долговечность, стойкость к перепадам температур и стабильность размеров, какими обладают известные конструкционные цементные панели.

[0014] Вспученный перлит согласно настоящему изобретению имеет размер частиц от 1 до 150 микронов (микрометров), и на него наносят покрытие, которое делает покрытый перлит гидрофобным. На уровне частичного замещения указанный перлит замещает до половины объема микросфер, а на уровне полного замещения перлит замещает всю фракцию микросфер.

[0015] Настоящая система имеет горизонтальную диафрагму жесткости на каркасе, обычно на тонкостенном металлическом каркасе, который также обычно устойчив к воде. Предпочтительно несущая способность горизонтальной диафрагмы жесткости в системе согласно настоящему изобретению не снижается более чем на 25% (более предпочтительно, не снижается более чем на 20%) при воздействии воды в испытании, согласно которому поддерживают уровень воды в 2 дюйма (51 мм) над панелями, закрепленными на металлическом каркасе размером 10 футов на 20 футов от (3,048 до 6,096 метров), в течение 24 часов. В указанном испытании уровень воды толщиной в 2 дюйма (51 мм) поддерживают путем проверки и восполнения уровня воды с интервалами в 15 минут.

[0016] Предпочтительно система согласно настоящему изобретению не впитывает более 0,7 фунтов на квадратный фут (0,0034 грамма на квадратный метр) воды при воздействии воды в испытании в котором поддерживают уровень воды в 2 дюйма (51 мм) над панелями, закрепленными на металлическом каркасе размером 10 футов на 20 футов (3,048 на 6,096 метра) в течение 24 часов. В указанном испытании уровень воды толщиной в 2 дюйма (51 мм) поддерживают путем проверки и восполнения уровня воды с интервалами в 15 минут.

[0017] Также комбинирование несгораемых КЦП панелей с металлическим каркасом в результате позволяет получить целую систему, которая предотвращает набухание из-за влаги. Предпочтительно в системе согласно настоящему изобретению диафрагма КЦП шириной 10 футов, длиной 20 футов и толщиной ³/₄ дюйма, закрепленная на металлическом каркасе размером 10 футов на 20 футов (3,048 на 6,096 метра), не будет набухать более чем на 5% под воздействием уровня воды в 2 дюйма (51 мм), поддерживаемого над поверхностью КЦП, закрепленных на металлическом каркасе, в течение периода 24 часов. В указанном испытании уровень воды толщиной в 2 дюйма (51 мм) поддерживают путем проверки и восполнения уровня воды с интервалами в 15 минут.

[0018] В системе согласно настоящему изобретению могут применяться однослойные или многослойные КЦП. В многослойной КЦП слои могут быть одинаковыми или различными. Например, КЦП может иметь внутренний слой из непрерывной фазы и по меньшей мере один внешний слой непрерывной фазы с каждой противоположной стороны внутреннего слоя, причем по меньшей мере один внешний слой на каждой из противоположных сторон внутреннего слоя содержит более высокую долю стекловолокон, чем внутренний слой. Это дает возможность повысить жесткость, усилить и упрочить панель.

[0019] Система согласно настоящему изобретению более легкая, чем известные конструкционные цементные панели при сохранении того же предела прочности на сдвиг. Таким образом, система согласно настоящему изобретению, включающая горизонтальную диафрагму в виде КЦП толщиной 3/4 дюйма (19 мм) на металлическом каркасе, обеспечивает эффективное использование строительного объема для данной площади застройки, для того чтобы обеспечить максимизацию строительного объема для данной площади застройки. Таким образом, система согласно настоящему изобретению может обеспечить большую высоту здания или даже большее число этажей в районах с ограничениями по высоте зданий.

[0020] Легкость настоящей системы обычно позволяет избежать проблемы постоянной нагрузки, связанной с системами металлической основы для заливки/литого бетона. Меньшая постоянная нагрузка также позволяет строить сопоставимые по размеру конструкции на менее устойчивой почве, обладающей относительно низкой несущей способностью.

[0021] Кроме того, добавление огнестойкого гипсокартона, такого как гипсокартонный лист типа X, или другого звукоизолирующего материала, может улучшить звукоизоляцию, обеспечиваемую полами или крышами из КЦП. Это может в особенности снизить класс IIC (ударный шум). Обычные материалы для добавления включают панели основания пола (для изготовления пола, несгораемого снизу), внутренние панели марки FIBEROCK® (получаемые от US Gypsum Corporation, Чикаго, Иллинойс, США) для получения несгораемого пола, основание пола марки LEVELROCK® (получаемое от US Gypsum Corporation, Чикаго, Иллинойс, США) (для получения несгораемого пола) или звукопоглощающую штукатурку (для получения несгораемого пола). Для получения обозначения "Тип X" в соответствии с ASTM С 36, продукт листа гипсокартона должен, что будет продемонстрировано, достигать предела огнестойкости не менее чем за один час для плиты 5/8 дюйма (16 мм) или предела огнестойкости за 3/4 часа для плиты ¹/₂ дюйма (12,7 мм), наложенной в один слой, прибитой гвоздями к каждой стороне элемента несущей нагрузку деревянного каркаса при испытании в соответствии с требованиями ASTM E 119, методов испытания на огнестойкость строительных конструкций и материалов. Акустический потолок также может быть закреплен на нижней стороне балок перекрытия. Потолочные панели крепят к виброизолирующей опоре или подвесной решетке.

[0022] Поскольку толщина панели влияет на ее физические и механические свойства, например, массу, несущую способность, прочность на поперечную деформацию и тому подобное, желаемые свойства могут варьироваться в зависимости от толщины панели. В целом, толщина панели согласно настоящему изобретению может составлять от примерно 0,125 до 4,0 дюйма, более предпочтительная толщина от 0,25 до 2,0 дюймов и более предпочтительная толщина от примерно 0,40 до 1,0 дюйма. Таким образом, например, желаемые свойства, которыми должна обладать панель, обладающая высокой прочностью на сдвиг, с номинальной толщиной 0,75 дюйма (19,1 мм), включают нижеследующее.

[0023] При применении в качестве настила пола в случае практического применения в обшивке пола согласно Критериям приемки АС-318 ICC-ES, типичная панель согласно настоящему изобретению при испытании в соответствии с ASTM E 661, закрепленная на расстоянии 16, 20 или 24 дюймов (406, 508 или 610 мм) по центру, имеет предельную несущую способность более 400 фунтов (182 кг) до воздействия ударного нагружения и предельную несущую способность более 400 фунтов (182 кг) после воздействия ударного нагружения. Максимальный изгиб должен составлять менее 0,125 дюйма (3,2 мм), до и после воздействия ударного нагружения с нагрузкой 200 фунтов (90,9 кг).

[0024] При применении в качестве пола без наката в случае практического применения в обшивке пола согласно Критериям приемки АС-318 ICC-ES, типичная панель согласно настоящему изобретению при испытании в соответствии с ASTM E 661, закрепленная на расстоянии 16, 20 или 24 дюймов (406, 508 или 610 мм) по центру, имеет предельную несущую способность более 550 фунтов (250 кг) до воздействия ударного нагружения и предельную несущую способность более 400 фунтов (182 кг) после воздействия ударного нагружения. Максимальный изгиб до и после воздействия ударного нагружения с нагрузкой 200 фунтов (90,9 кг) должен составлять менее 0,078 дюйма (1,98 мм), 0,094 дюйма (2,39 мм) и 0,108 дюйма (2,74 мм) на расстоянии 16, 20 и 24 дюймов, соответственно.

[0025] В случае практического применения в качестве настила крыши согласно АС 318 ICC-ES, типичная панель согласно настоящему изобретению при испытании в соответствии с ASTM E 661, закрепленная на расстоянии 16,20 или 24 дюймов (406, 508 или 610 мм) по центру, имеет предельную несущую способность более 400 фунтов (182 кг) до воздействия ударного нагружения и предельную несущую способность более 300 фунтов (136 кг) после воздействия ударного нагружения. Максимальный изгиб до и после воздействия ударного нагружения с нагрузкой 200 фунтов (90,9 кг) должен составлять менее 0,438 дюйма (11,1 мм), 0,469 дюйма (11,9 мм), 0,500 дюйма (12,7 мм) и 0,500 дюйма (12,7 мм) на расстоянии 16, 20 24 и 32 дюймов, соответственно.

[0026] B случае практического применения в обшивке пола согласно АС-318 ICC-ES типичная панель согласно настоящему изобретению при испытании в соответствии с ASTM E 330 должна иметь предельную несущую способность для равномерно распределенной нагрузки более 330 футов на квадратный метр и изгибаться не более чем на (расстояние между стойками/360) при допускаемой нагрузке 100 футов на квадратный метр. Указанные требования распространяются как на испытания в сухом состоянии, так и на испытания в мокром состоянии (после 7 дней непрерывного смачивания и последующего испытания в мокром состоянии).

[0027] В случае практического применения в качестве настила крыши согласно АС 318 ICC-ES, панель согласно настоящему изобретению при испытании в соответствии с должна иметь предельную несущую способность для равномерно распределенной нагрузки более 150 футов на квадратный метр и изгибаться не более чем на (расстояние между стойками /240) при допускаемой нагрузке 35 футов на квадратный метр. Указанные требования распространяются как на испытания в сухом состоянии, так и на испытания в мокром состоянии (после 7 дней непрерывного смачивания и последующего испытания в мокром состоянии).

[0028] Панели согласно настоящему изобретению при испытании в соответствии с PS2-04, Раздел 7.4, должны демонстрировать минимальную боковую нагрузку на крепеж в 210 фунтов (95,5 кг) в сухом состоянии и 160 фунтов (72,2 кг) после семи дней непрерывного смачивания и испытания в мокром состоянии.

[0029] Панели согласно настоящему изобретению при испытании в соответствии с ASTM D 1037, Разделами 47-53, должны демонстрировать минимальную нагрузку на вырывание крепежа 20 фунтов (9,1 кг) в сухом состоянии и 15 фунтов (6,8 кг) после семи дней непрерывного смачивания и испытания в мокром состоянии.

[0030] Панели согласно настоящему изобретению при испытании в соответствии с ASTM D 1037, разделами 54-60, должны демонстрировать минимальную нагрузку на сквозное протаскивание крепежа в 200 фунтов (90,9 кг) в сухом состоянии и 150 фунтов (68,2 кг) после семи дней непрерывного смачивания и испытания в мокром состоянии.

[0031] Панель размером 4×8 футов, толщиной 3/4 дюйма (1,22×2,44 м, толщиной 19,1 мм) обычно весит не более 156 фунтов (71 кг) и предпочтительно не более 144 фунтов (65,5 кг).

[0032] Типичные композиции для вариантов реализации панелей согласно настоящему изобретению, которые обеспечивают комбинацию низкой плотности, усиленной прочности на изгиб и гвоздимости/обрабатываемость резанием, содержат неорганическое вяжущее вещество (примеры - гипсоцемент, портландцемент или другие гидравлические цементы), включая распределенные по всей толщине панели выбранные стекловолокна, легкие наполнители или покрытый вспученный перлит и суперпластификатор/качественные пластифицирующие добавки (примеры - полинафталин-сульфонаты, полиакрилаты и т.д.). Полые стеклянные или керамические микросферы могут необязательно применяться с покрытым оболочкой вспученным перлитом, несмотря на то, что применение покрытых частиц вспученного перлита является предпочтительным.

[0033] Панели могут представлять собой однослойные панели или многослойные панели. Типичную панель изготавливают из смеси воды и неорганического вяжущего с выбранными стекловолокнами, легкими керамическими микросферами и суперпластификатором, распределенными в смеси. Другие добавки, такие как добавки - ускорители схватывания и добавки - замедлители схватывания, добавки, регулирующие вязкость, могут необязательно быть добавлены к смеси для соответствия требованиям конкретного способа изготовления.

[0034] Однослойная или многослойная панель может также поставляться в комплекте с листом сетки, например сетки из стекловолокна, если требуется.

[0035] Согласно вариантам реализации, включающим несколько (два или более) слоев, состав слоев может быть одинаковым или различным. Например, многослойная панельная конструкция может быть выполнена по меньшей мере с одним внешним слоем, обладающим улучшенной гвоздимостью и обрабатываемость резанием или способностью к обработке путем надреза и разлома. Это обеспечивается путем применения более высокого соотношения воды к реактивному порошку (определение дано ниже) при установлении связи между внешними слоями и средним слоем панели. Малая толщина оболочки в сочетании с малым содержанием полимера может увеличить гвоздимость, при этом панель не обязательно не пройдет тест на несгораемость. Конечно, высокое содержание полимера приведет к тому, что продукт не пройдет тест на несгораемость.

[0036] Стекловолокна можно применять отдельно или в комбинации с другими типами несгораемых волокон, таких как стальные волокна.

[0037] Как описано выше, существует потребность в легкой, несгораемой стене-диафрагме, системах покрытия пола и кровельных покрытий для замены деревянных или металлических каркасов, обшитых панелями из ОСП, или известных конструкционных цементных панелей.

[0038] Другим преимуществом является то, что более легкие конструкционные панели согласно настоящему изобретению могут также обеспечивать предел огнестойкости в 2 часа в соответствии с ASTM E-119 путем применения, например, КЦП толщиной ³/₄ дюйма или КЦП толщиной 1 дюйм на металлическом каркасе с листом гипсокартона типа X со стороны металлического каркаса, противоположной стороне, на которой лежит КЦП, с достижением улучшенной термостойкости по сравнению с известными КЦП.

[0039] Согласно настоящему изобретению достигается комбинация низкой плотности и пластичности, требуемых для эксплуатации панели, и гвоздимости с хорошими характеристиками текучести, устойчивостью к воде и улучшенными термическими свойствами, путем применения покрытых частиц вспученного перлита, равномерно распределенных по всей толщине панели. Таким образом, предложена панель с более низким отношением воды к реакционно-способному порошку (определение дано ниже), которое обеспечивает значительное снижение массы полученной в результате панели и повышенную прочность по сравнению с панелями, изготовленными с применением полых керамических микросфер или смесей керамических микросфер и полимерных сфер. Применение покрытого вспученного перлита также способствует получению панели, которая может легко пройти испытание на несгораемость, фактически устраняя источник несгоревшего углерода или органического вещества в панели от легких наполнителей, подобных керамическим микросферам или полимерным сферам.

[0040] Для применения в строительстве усовершенствованные КЦП должны соответствовать стандартам строительных норм и правил, касающимся сопротивления сдвигу, несущей способности, вызванного водой расширения, устойчивости к воде, стойкости в цикле замерзание/оттаивание, долговечности и устойчивости к горению, измеряемых при помощи признанных испытаний, таких как стандарты ASTM Е72, ASTM E 661, ASTM C 1704 и ASTM C 1185 или аналогичных, которые применяют к листам фанеры. Панели также испытывают в соответствии с ASTM E-136 на несгораемость - фанера не соответствует критериям этого испытания.

[0041] Усовершенствованная панель КЦП должна допускать возможность пиления циркулярными пилами, применяемыми для пиления дерева.

[0042] Усовершенствованная КПЦ должна иметь стабильные размеры при контакте с водой. Она должна расширяться менее чем на 0,1% в продольном или поперечном направлении, по измерениям при помощи ASTM C 1185, а набухание в толщину должно быть менее 3% по измерениям при помощи ASTM D 1037, Метод B.

[0043] Водопоглощение панелей согласно настоящему изобретению не должно превышать 15% по массе при испытании через 28 дней после изготовления в соответствии с ASTM C 1704.

[0044] При испытании в соответствии с методом по ASTM C 1704, образцы панелей согласно настоящему изобретению в мокром состоянии должны сохранять минимум 70% от максимальной несущей способности и максимального изгиба по сравнению с сухим контрольным образцом панели. Приведение образцов в мокрое состояние осуществляют путем погружения образцов в воду температурой 70±5°F (21±3°С) на 48±2 часов и последующего высушивания образцов до тех пор, пока на поверхности образца не будет видно никакой свободной влаги, до непосредственного начала испытания.

[0045] Усовершенствованная КЦП согласно настоящему изобретению должна сохранять минимум 75% от контрольного значения прочности после 50 циклов замерзания - оттаивания, как определили, применяя раздел, применимый к замерзанию - оттаиванию панелей, в соответствии с ASTM C 1185.

[0046] Панели согласно настоящему изобретению должны демонстрировать минимальное сохранение в 75% от максимальной несущей способности и максимального изгиба при испытании по ASTM C 1185, в соответствии с разделом, применимым к долговечности, с началом смачивания через 28 дней после изготовления.

[0047] Усовершенствованная КЦП должна обеспечивать обладающее адгезивностью основание для систем внешней отделки.

[0048] Усовершенствованная КЦП должна быть несгораемой, как определено ASTM E 136, без необходимости учитывать сгораемые компоненты известных в данной области техники наполнителей в виде микросфер.

[0049] Усовершенствованная КЦП согласно настоящему изобретению должна достигать распространения пламени в 0 и максимальной выработки дыма в 5, определенной по методу ASTM E 84.

[0050] В случае практического применения в обшивке пола панели, закрепленной на расстоянии 16, 20 или 24 дюймов (406, 508 или 610 мм) по центру, момент нагрузки КЦП, определенный по методу ASTM C1704, составляет по меньшей мере 1450 фунт-сил-дюйм как в продольном, так и в поперечном направлении в сухом состоянии и составляет по меньшей мере 1015 фунт-сил-дюйм как в продольном, так и в поперечном направлении в мокром состоянии. Указанные значения момента нагрузки соответствуют требованиям, установленным в Критериях приемки АС-318 ICC-ES и в стандарте ASTM C-1705. Приведение панелей в мокрое состояние описано в параграфе [0044]. Жесткость на изгиб сухих образцов должна составлять 223000 фунт-сил-дюйм² как в продольном, так и в поперечном направлении, как определено по методу ASTM С 1704.

[0051] В случае практического применения в качестве настила крыши панели, закрепленной на расстоянии 16, 20 или 24 дюймов (406, 508 или 610 мм) по центру, момент нагрузки КЦП, определенный по методу ASTM C 1704, составляет по меньшей мере 1007 фунт-сил-дюйм² как в продольном, так и в поперечном направлении в сухом состоянии и составляет по меньшей мере 705 фунт-сил-дюйм² как в продольном, так и в поперечном направлении в мокром состоянии. Значения соответствуют минимальным значениям момента нагрузки, установленным в Критериях приемки AC-318 ICC-ES. Приведение панелей в мокрое состояние описано в параграфе [0044]. Жесткость на изгиб сухих образцов должна составлять 129051 фунт-сил-дюйм² как в продольном, так и в поперечном направлении, как определено по методу ASTM C 1704. На расстоянии 32 дюймов (813 мм) по центру панель должна обеспечивать момент нагрузки в сухом состоянии 1450 фунт-сил-дюйм, момент нагрузки в мокром состоянии 1015 фунт-сил-дюйм и жесткость на изгиб сухих образцов 223000 фунт-сил-дюйм².

[0052] Для практического применения в качестве настила крыши панели согласно настоящему изобретению следует испытывать на протяжении 25 циклов согласно Разделу 15 ASTM C 1185 минимум через 28 дней после изготовления. По завершении части испытаний теплотой излучения в первом цикле панель должна сохранять минимум 75% от максимального значения несущей способности и максимального значения изгиба, установленных путем испытаний на изгиб, по сравнению с контрольными образцами панелей.

[0053] Панели согласно настоящему изобретению должны также обеспечивать значение устойчивости к развитию плесени 10 при испытании в соответствии с ASTM D 3273 и значение устойчивости к развитию плесени 1 или менее при испытании в соответствии с ASTM G 21.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0054] ФИГ.1 представляет собой вид в перспективе однослойной КЦП согласно настоящему изобретению.

[0055] ФИГ.2 представляет собой фрагмент поперечного разреза системы многослойной КЦП согласно настоящему изобретению.

[0056] ФИГ.3 представляет собой схематичное изображение в вертикальном разрезе устройства, подходящего для выполнения процесса изготовления КЦП согласно настоящему изобретению.

[0057] ФИГ.4 представляет собой вид в перспективе устройства для подачи цементного раствора того типа, который применяют в процессе изготовления КЦП согласно настоящему изобретению.

[0058] ФИГ.5 вид сверху заделывающего устройства, подходящего для применения в процессе изготовления КЦП согласно настоящему изобретению.

[0059] ФИГ.6 представляет собой столбчатую диаграмму, иллюстрирующую осадку конуса составов, полученных с применением керамических микросфер, по сравнению с частичным и полным замещением микросфер вспученным перлитом согласно настоящему изобретению.

[0060] ФИГ.7 представляет собой столбчатую диаграмму плотности цементного раствора составов, полученных с применением керамических микросфер и частичным или полным замещением микросфер вспученным перлитом согласно настоящему изобретению.

[0061] ФИГ.8 представляет собой столбчатую диаграмму начала схватывания составов, полученных с применением керамических микросфер и частичным или полным замещением микросфер вспученным перлитом согласно настоящему изобретению.

[0062] ФИГ.9 представляет собой столбчатую диаграмму, иллюстрирующую прочность на сжатие на 28 день составов, полученных с применением керамических микросфер, и составов с частичным или полным замещением микросфер вспученным перлитом согласно настоящему изобретению.

[0063] ФИГ.10 представляет собой набор графиков, представляющих осадку конуса как функцию времени и осадку конуса как процентную долю исходного значения осадки конуса в зависимости от времени для составов, содержащих микросферы и вспученный перлит согласно настоящему изобретению в качестве полного заменителя микросфер при меняющихся дозах винной кислоты.

[0064] ФИГ,11 представляет собой набор столбчатых диаграмм характеристик при изгибе через 14 дней после изготовления панелей с применением керамических микросфер и полным или частичным замещением керамических микросфер вспученным перлитом согласно настоящему изобретению.

[0065] ФИГ.12 представляет собой набор столбчатых диаграмм для характеристик при изгибе через 28 дней после изготовления панелей с применением керамических микросфер и полным или частичным замещением керамических микросфер вспученным перлитом согласно настоящему изобретению.

[0066] ФИГ 13 представляет собой столбчатую диаграмму MOR (предел прочности на изгиб) после 48-часового смачивания панелей, изготовленных с применением керамических микросфер и полным или частичным замещением керамических микросфер вспученным перлитом согласно настоящему изобретению.

[0067] ФИГ.14 представляет собой столбчатую диаграмму АМОЕ (модуль упругости) после 48-часового смачивания панелей, изготовленных с применением керамических микросфер и полным или частичным замещением керамических микросфер вспученным перлитом согласно настоящему изобретению.

[0068] ФИГ.15 представляет собой столбчатую диаграмму сопротивление сдвигу крепежа в сухом состоянии для образцов из панелей, изготовленных с применением керамических микросфер и полным или частичным замещением керамических микросфер вспученным перлитом согласно настоящему изобретению.

[0069] ФИГ.16 представляет собой столбчатую диаграмму сопротивление сдвигу крепежа в мокром состоянии для образцов из панелей, изготовленных с применением керамических микросфер и полным или частичным замещением керамических микросфер вспученным перлитом согласно настоящему изобретению.

[0070] ФИГ.17 представляет собой столбчатую диаграмму несущей способности образцов из панелей, изготовленных с применением керамических микросфер и полным или частичным замещением керамических микросфер вспученным перлитом согласно настоящему изобретению.

[0071] ФИГ.18 представляет собой столбчатую диаграмму предела усадки осадки для панелей, изготовленных с применением керамических микросфер и полным или частичным замещением керамических микросфер вспученным перлитом согласно настоящему изобретению.

[0072] ФИГ.19 представляет собой столбчатую диаграмму водопоглощения для образцов из панелей, изготовленных с применением керамических микросфер и полным или частичным замещением керамических микросфер вспученным перлитом согласно настоящему изобретению.

[0073] ФИГ.20 представляет собой столбчатую диаграмму для линейного расширения для образцов из панелей, изготовленных с применением керамических микросфер с частичным и полным замещением керамических микросфер вспученным перлитом согласно настоящему изобретению.

[0074] ФИГ.21 представляет собой график для кривых зависимости температуры от времени для образцов панелей, изготовленных с применением керамических микросфер и полным и частичным замещением керамических микросфер вспученным перлитом согласно настоящему изобретению, подвергнутым воздействию температуры в 500°C.

[0075] ФИГ.22 представляет собой график для кривых зависимости температуры от времени для панелей, изготовленных с применением керамических микросфер и полным и частичным замещением керамических микросфер вспученным перлитом согласно настоящему изобретению, испытанных на небольших горизонтальных печах.

[0076] ФИГ.23 представляет собой график осадки конуса в дюймах как функцию времени для цементных композиций согласно настоящему изобретению, содержащих покрытый перлит, по сравнению с аналогичными композициями, содержащими не покрытый оболочкой перлит.

[0077] ФИГ.24 представляет собой график плотности как функцию времени для цементных композиций согласно настоящему изобретению, содержащих покрытый перлит, по сравнению с аналогичными композициями, содержащими не покрытый оболочкой перлит.

[0078] ФИГ.25 представляет собой столбчатую диаграмму осадки конуса как функцию времени для композиций согласно настоящему изобретению, содержащих керамические микросферы, по сравнению с покрытым перлитом согласно настоящему изобретению, изготовленных с применением сходных доз суперпластификатора.

[0079] ФИГ.26 представляет собой фотографию легкого покрытого вспученного перлита, применяемого в панели согласно настоящему изобретению.

[0080] ФИГ.27 представляет собой фотографию измельченных частиц перлита, показывающая ячеистую микроструктуру перлита согласно настоящему изобретению.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0081] ФИГ.1 представляет собой схематичное изображения вида в перспективе однослойной КЦП 20 согласно настоящему изобретению. Основные исходные материалы, применяемые для получения таких КПЦ, представляют собой неорганическое вяжущее, например, альфа-полугидрат сульфата кальция, гидравлический цемент и пуццолановые материалы,