專利名稱：用于地板的不易燃性增強(qiáng)型輕量水泥板和金屬框架系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般來說，本發(fā)明涉及用于居住和商業(yè)建筑中的地板系統(tǒng)，其包含金屬框架和輕量結(jié)構(gòu)水泥板(本文稱為SCP板)。更具體來說，本發(fā)明涉及一種不易燃性地板系統(tǒng)，其具有通過機(jī)械方式或粘結(jié)方式固定到鋼架地板系統(tǒng)的板。所述板提供抗剪隔板和承載軸向負(fù)荷的地板元件。所述系統(tǒng)在與鋼架一起使用時(shí)提供下列有利性能屬性不易燃性、耐水性、防霉性、高的比強(qiáng)度和比剛度、導(dǎo)致裝配迅速的建筑設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性、因建筑重量減少而減少的地基尺寸和對(duì)于給定建筑占地面積而言增加的可用建筑容積比率。

背景技術(shù)：
內(nèi)部居住及輕量商業(yè)地板系統(tǒng)通常包括釘?shù)侥究蚣苌系哪z合板或定向刨花板(OSB)。OSB由膠合在一起的木條組成。但是，安裝木地板和框架組件所需的木材和勞動(dòng)力成本與時(shí)俱增。木地板和框架組件也易于受到水損害、火損害、蟲損害和腐化的影響。尤其與木地板托梁相關(guān)的其它問題包括穩(wěn)定性和質(zhì)量。
典型的地板構(gòu)造方法包括在可能由例如混凝土塊、木立柱或金屬立柱建造的支撐墻頂部安裝“頂梁”部件(邊緣托梁)。在木框架構(gòu)造中，頂梁部件通常包含支撐在墻壁邊緣上的木梁。通常稱為托梁的其它木梁部件用于橫跨在頂梁之間的墻壁之間，且通常通過釘子連接到頂梁上。視地板必須容納的負(fù)荷特征而定，托梁通常以其各自中心之間8″、16″或24″彼此平行排列。接著使用釘子、螺絲或其它機(jī)械緊固件將例如膠合板或OSB的護(hù)套材料固定到托梁的上邊緣以形成地板表面。為了防止托梁橫向扭轉(zhuǎn)或移動(dòng)，通常在相鄰的托梁之間釘上小木片(稱為支承片)，從而在許多情形下在托梁之間形成X形托架。有時(shí)在托梁之間安裝絕緣材料，并對(duì)托梁底部施以護(hù)套、干墻、石膏板等，從而形成位于地板托梁系統(tǒng)下方的空間的天花板。在將托梁與其各自的頂梁連接時(shí)，木匠必須首先測量和標(biāo)記頂梁來確定所要的托梁間距。安裝頂梁之后，木匠必須將托梁適當(dāng)?shù)蒯數(shù)巾斄荷?。如果木匠可以到達(dá)安裝托梁的頂梁相反側(cè)，就將釘子穿過頂梁錘擊到各托梁末端中。但是，如果不可以到達(dá)頂梁相反側(cè)，就必須將釘子以一定的角度(通常稱為“斜釘”)穿過托梁且插入頂梁中。必須小心以避免不注意使托梁分裂，并確保釘子延伸穿過托梁且進(jìn)入頂梁中有足夠距離。所述連接過程可能較為耗時(shí)，且可能需要使用技工，此情況也可以導(dǎo)致建筑成本增加。如果斜釘是結(jié)構(gòu)上不可接受的，就加入稱為托梁吊架的另一零件，此也增加勞動(dòng)力和材料成本。
在擴(kuò)建商業(yè)空間以及居住結(jié)構(gòu)時(shí)，金屬框架正變得越來越常見?；蛟S，已知的最佳且最普遍的金屬框架方法涉及使用通常由鋼板且有時(shí)由鋁板卷成的金屬溝道。通常用于使商業(yè)和居住結(jié)構(gòu)豎立并增強(qiáng)的所述金屬框架構(gòu)件或立柱是具有大體C形橫截面及均勻高度的寬腹板(基底)和窄凸緣(側(cè)面)的溝道。為增強(qiáng)立柱或框架構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度，將C形溝道組件的凸緣邊緣卷曲以形成與C形溝道基底平面平行的唇緣，從而形成C形組件。
金屬框架構(gòu)件和立柱的外部尺寸和構(gòu)件或立柱的重量或規(guī)格是變化的。構(gòu)件通常制造成大約4英寸寬×2英寸深，從而對(duì)應(yīng)于木框架和立柱構(gòu)件的寬度和深度，在此情形下，唇緣可從立柱側(cè)面延伸1/4到1/2英寸。14到20種規(guī)格的金屬可用于輕型居住建筑和商業(yè)墻壁建筑中。重型金屬可用于某些居住和商業(yè)框架中，且尤其用于多層商業(yè)建筑中。
已經(jīng)開發(fā)了多種用于連接和固定金屬框架和墻壁立柱的方法。在最基層處，通過從軌道外壁鉆孔、螺旋或焊接到鄰接的金屬立柱內(nèi)而將金屬立柱插入并固定到金屬軌道內(nèi)。類似地，用于互連金屬框架構(gòu)件的市售裝置(例如接合支架、抗剪連接件和板連接件)通常使用從軌道外部或從立柱構(gòu)件向內(nèi)施用的螺絲和螺栓。
金屬立柱和框架構(gòu)件經(jīng)改進(jìn)而包括將有助于所述立柱和框架構(gòu)件與鄰接的立柱和框架構(gòu)件和/或與橫桿和其它用于增強(qiáng)立柱和框架構(gòu)件的非框架構(gòu)件互連的鋸槽或壓槽、接頭和支架。目前用于將金屬立柱連接在一起且互連的已知連接件(包括支架、板連接件和接合連接件)一般就地鉆孔和螺旋。
US 6,799,407揭示一種通過各種連接件和軌道互連金屬框架構(gòu)件、軌道和立柱的系統(tǒng)。所述連接件經(jīng)過特殊配置和設(shè)計(jì)而裝配于框架構(gòu)件、軌道和立柱中并與其聯(lián)鎖。所述連接件用以通過使緊固件從連接件內(nèi)部向外施加到構(gòu)件、軌道或立柱的非表面方位而將一個(gè)構(gòu)件、軌道或立柱固定到另一構(gòu)件、軌道或立柱。軌道經(jīng)過特殊配置以利用本發(fā)明的新穎連接件，從而使用從內(nèi)側(cè)向外和從外側(cè)向內(nèi)施加的緊固件與其它軌道或立柱在三個(gè)方向上互連，同時(shí)仍使軌道和立柱的表面方位上無緊固件頭端或其它突出物。其采用由鋼板或鋁板制成的傳統(tǒng)C溝道形框架構(gòu)件或立柱。根據(jù)此系統(tǒng)，C溝道構(gòu)件包含多種或所有用于商業(yè)和居住建筑的框架組件，例如墻壁立柱、軌道、頂梁、屋脊、地板托梁、天花板托梁、屋架、托板、立柱支承件等?？蚣軜?gòu)件或立柱通過28個(gè)以上的經(jīng)過特殊配置并開槽以在熟悉的C溝道框架構(gòu)件內(nèi)聯(lián)鎖的結(jié)構(gòu)相關(guān)式金屬連接件的總集合而連接在一起。使用從連接件內(nèi)部穿過連接件且向外插入鄰接的構(gòu)件或立柱中的緊固件(通常為自攻螺絲)將所述連接件固定到立柱上。可采用均勻尺寸的構(gòu)件或立柱的且產(chǎn)生具有光滑連續(xù)外表面的構(gòu)架的用于互連金屬框架構(gòu)件、軌道和立柱的系統(tǒng)避免了突出緊固件頭端。此包括互連金屬框架構(gòu)件的系統(tǒng)，其中從構(gòu)件內(nèi)部向外施用緊固件，使得工人完全在建筑物內(nèi)部施工便可固定所述構(gòu)件。金屬框架構(gòu)件、軌道和立柱至少在兩個(gè)方向上，且通常在三個(gè)方向上互連，以便達(dá)到額外的強(qiáng)度和耐久性。其用于互連金屬框架構(gòu)件和立柱的連接件在可就地進(jìn)行安全地螺旋和固定的框架構(gòu)件、軌道和立柱內(nèi)部聯(lián)鎖，而不存在連接件被機(jī)動(dòng)鉆機(jī)或鉆頭夾住并旋轉(zhuǎn)的重大風(fēng)險(xiǎn)。
美國專利第5,687,538號(hào)揭示一種具有C形橫截面的結(jié)構(gòu)框架構(gòu)件，其包含一個(gè)主要的平坦表面和兩個(gè)成直角平坦側(cè)壁。側(cè)壁呈現(xiàn)為基本上與基底平行形成的朝內(nèi)拐角的唇緣。通過壓印垂直于側(cè)壁頂部和底部的縱向加強(qiáng)桿來增加金屬框架托梁截面的容量，其中最小深度為0.01″(0.025cm)，且在此截面的整個(gè)長度上沿主要平坦表面的工作面連續(xù)。通過使用(但不限于)斜交壓印的加強(qiáng)桿來橋接所述縱向加強(qiáng)桿，在縱向弦桿之間形成一系列鄰接的幾何形狀，從而通過鄰接的幾何加強(qiáng)桿增加腹板的剛度，所述幾何加強(qiáng)桿將通過軸向變形，而并非純粹的剪切變形來承載負(fù)荷。
以引用方式并入本文的Daudet等人的美國專利第6,418,694號(hào)揭示由金屬制成的地板托梁和地板頂梁系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可包括一個(gè)托梁邊緣，其具有至少一個(gè)整體形成于其內(nèi)部的有助于托梁與托梁邊緣連接的連接接頭。優(yōu)選提供與連接接頭相鄰的增強(qiáng)肋材，從而對(duì)連接接頭的連接提供所需的結(jié)構(gòu)完整性。所述系統(tǒng)也可以包括具有多個(gè)可使例如導(dǎo)管、線路、管道等組件從其中通過的橢圓形開口的C形托梁。托梁也可以具備多個(gè)安裝孔，其適合容納用于支撐各自托梁之間的絕緣材料的線路保持構(gòu)件。所述系統(tǒng)也可以包括尺寸定為在相鄰?fù)辛褐g延伸并與其連接以對(duì)托梁提供橫向支撐的預(yù)成型支承構(gòu)件。
已知在冷卻成型輕質(zhì)鋼C形托梁或空腹條鋼托梁上安置膠合板或OSB。但是，膠合板和OSB是易燃性的。
以引用方式全文并入本文的Tonyan等人的美國專利第6,620,487號(hào)揭示一種在固定到等于或超過由膠合板或定向刨花板提供的剪切負(fù)荷的框架上時(shí)能夠抵抗剪切負(fù)荷的增強(qiáng)型輕量尺寸穩(wěn)定型結(jié)構(gòu)水泥板(SCP)。所述板采用由α半水合硫酸鈣、水硬性水泥、活性火山灰和石灰的水性混合物固化所得的連續(xù)相核心，所述連續(xù)相經(jīng)耐堿性玻璃纖維增強(qiáng)且含有陶瓷微球，或陶瓷和聚合物微球的摻合物，或由具有0.6/1到0.7/1的水與反應(yīng)性粉末重量比的水性混合物形成，或其組合。所述板的至少一個(gè)外表面可包括固化連續(xù)相，所述固化連續(xù)相經(jīng)過玻璃纖維增強(qiáng)，且含有充分的聚合物球來改善可釘性，或以一定的水與反應(yīng)性粉末的比率制成從而提供與聚合物球相似的作用，或其組合。
以引用方式全文并入本文的Bonen的美國專利第6,241,815號(hào)也揭示適用于SCP板的配方。
以引用方式并入本文的美國專利申請(qǐng)案第10/666,294號(hào)揭示一種產(chǎn)生結(jié)構(gòu)水泥板(SCP或SCP板)的多層方法和由此方法產(chǎn)生的SCP。在松散分布的短切纖維或漿料層之一初始沉積在活動(dòng)腹板上之后，使纖維沉積在漿料層上。嵌入裝置將最近沉積的纖維混合到漿料中，隨后加入另外漿料層，接著加入短切纖維，然后更多嵌入。視需要對(duì)每一層板重復(fù)此過程。
對(duì)于在建筑中的用途而言，如由對(duì)結(jié)構(gòu)膠合板所進(jìn)行的公認(rèn)試驗(yàn)(例如ASTM E72、ASTM661和ASTM C1185或等效試驗(yàn))所測量，SCP板應(yīng)符合抗剪強(qiáng)度、承載力、水引發(fā)性膨脹和抗燃燒性的建筑條例標(biāo)準(zhǔn)。SCP板也通過ASTM E-136來試驗(yàn)不易燃性——膠合板不符合此試驗(yàn)。
SCP板應(yīng)能夠由用于切割木材的圓鋸切割。
SCP板在暴露于水中時(shí)尺寸應(yīng)該是穩(wěn)定的，即應(yīng)盡可能小地膨脹，如由ASTM C 1185所測量優(yōu)選小于0.1％。
SCP板應(yīng)對(duì)外部面漆系統(tǒng)提供可粘合的基板。
如由ASTM E136所確定，SCP板應(yīng)是不易燃性的。
在固化28天之后，如由ASTM C 947所測量，具有65-90lb/ft3(1041kg/m3)的干燥密度的厚度為0.75英寸(19.mm)的SCP板在水中浸泡48小時(shí)后的撓曲強(qiáng)度應(yīng)至少為1000psi(7Mpa)，例如至少為1300psi(9Mpa)，優(yōu)選至少為1650psi(11.4Mpa)，更優(yōu)選至少為1700psi(11.7Mpa)。
在重型商業(yè)建筑中，也常見的是通過“水準(zhǔn)盤”(level pan)技術(shù)形成地板，包括水平放置鋼質(zhì)工字梁或鋼質(zhì)托梁(例如空腹輕型托梁)，且接著將盤支撐在工字梁或托梁上并用水泥填充此盤。此盤通常具有波紋狀底表面。但是，此技術(shù)昂貴且耗時(shí)。
需要一種經(jīng)濟(jì)的、易于裝配的、具有耐久性和不易燃性的總體框架和地板系統(tǒng)。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種居住和輕型商業(yè)建筑系統(tǒng)，其包括金屬框架和輕量SCP板地板。此地板由無機(jī)粘合劑和輕量填料的混合物制成。選擇金屬框架與SCP板的組合達(dá)到了完全不易燃性地板系統(tǒng)的協(xié)同作用。輕型冷軋金屬框架上的完全不易燃性水平抗剪隔板意思是其中所有元件都通過ASTM E-136的系統(tǒng)。例如，地板系統(tǒng)可包括結(jié)合金屬地板框架系統(tǒng)所采用的SCP板，其中金屬地板框架系統(tǒng)采用任何標(biāo)準(zhǔn)輕型鋼質(zhì)C形溝道、U形溝道、工字梁、方管和輕型預(yù)制建筑構(gòu)造，例如地板桁架或空腹輕型托梁。
本發(fā)明的SCP水平地板隔板系統(tǒng)可具有比空腹輕型托梁、金屬鋪板或就地澆注混凝土的地板系統(tǒng)或在負(fù)荷承載墻上具有頂板的預(yù)澆鑄板條的地板系統(tǒng)高的比剛度。比剛度定義為地板系統(tǒng)的單位重量(以lb/ft2計(jì))以滿足特定跨度和負(fù)荷條件下的設(shè)計(jì)偏轉(zhuǎn)要求和至少一個(gè)相應(yīng)的強(qiáng)度要求。此定義中的強(qiáng)度是對(duì)于地板上的垂直負(fù)荷和/或水平負(fù)荷的撓曲強(qiáng)度和/或剪切強(qiáng)度。垂直負(fù)荷包括動(dòng)負(fù)荷和/或靜負(fù)荷。水平(橫向)負(fù)荷包括由風(fēng)力和/或地震作用所施加的負(fù)荷。
舉例來說，可將包括設(shè)計(jì)為20英尺跨度以每平方英尺承受40磅的動(dòng)負(fù)荷和靜負(fù)荷的系統(tǒng)與經(jīng)計(jì)算小于((20英尺×12英寸/英尺)/360)英寸(即0.667英寸)的地板偏轉(zhuǎn)(以英寸計(jì))進(jìn)行比較。本發(fā)明系統(tǒng)的實(shí)施例具有安裝在20英尺跨度的金屬框架托梁上的3/4英寸厚SCP板的水平隔板，且具有低于20英尺跨度的空腹輕型托梁、波紋狀金屬鋪板地板隔板和混凝土平板的地板系統(tǒng)的單位重量，所述本發(fā)明系統(tǒng)的實(shí)施例可具有高于空腹輕型托梁、波紋狀金屬鋪板地板隔板和混凝土平板的地板系統(tǒng)的比剛度。
本發(fā)明也可以提供比木地板系統(tǒng)高的比剛度。
在輕型冷軋金屬框架上具有水平抗剪隔板的本發(fā)明系統(tǒng)通常也是耐水性的。本發(fā)明系統(tǒng)的水平抗剪隔板負(fù)荷承載力在試驗(yàn)中暴露于水時(shí)優(yōu)選不會(huì)減少25％以上(更優(yōu)選不會(huì)減少20％以上)，其中將2英寸的水頭保持在固定在10英尺×20英尺金屬框架上的3/4英寸厚的SCP板上持續(xù)24小時(shí)。在此試驗(yàn)中，通過以15分鐘的間隔檢查并補(bǔ)充加水來保持2英寸的水頭。
本發(fā)明的系統(tǒng)在試驗(yàn)中暴露于水時(shí)優(yōu)選每平方英尺水將吸收不多于0.7磅，其中將2英寸的水頭保持在固定在10英尺×20英尺金屬框架上的3/4英寸厚的SCP板上持續(xù)24小時(shí)。在此試驗(yàn)中，通過以15分鐘的間隔檢查并補(bǔ)充加水來保持2英寸的水頭。
組合不易燃性SCP板與金屬框架也產(chǎn)生抵抗由濕氣造成的膨脹的完整系統(tǒng)。優(yōu)選在本發(fā)明的系統(tǒng)中，連接到10英尺×20英尺金屬框架上的10英尺寬×20英尺長×3/4英寸厚的SCP板隔板在暴露于在固定在金屬框架上的SCP板上保持24小時(shí)的2英寸水頭時(shí)不會(huì)膨脹5％以上。在此試驗(yàn)中，通過以15分鐘的間隔檢查并補(bǔ)充加水來保持2英寸的水頭。
本發(fā)明的金屬框架上SCP板水平隔板的地板系統(tǒng)也形成防霉和防霉菌地板系統(tǒng)。本發(fā)明系統(tǒng)的每一組件優(yōu)選都符合ASTM G-21，其中所述系統(tǒng)達(dá)到大約1的等級(jí)；且符合ASTM D-3273，其中所述系統(tǒng)達(dá)到大約10的等級(jí)。本發(fā)明的系統(tǒng)優(yōu)選在清潔時(shí)基本上支持零細(xì)菌生長。
本發(fā)明的金屬框架上SCP板水平隔板的地板系統(tǒng)的另一優(yōu)選屬性在于其優(yōu)選不適于白蟻食用。
本發(fā)明的系統(tǒng)可采用單層或多層SCP板。在多層SCP板中，各層可以是相同或不同的。例如，SCP板可以具有一個(gè)連續(xù)相內(nèi)層，且在內(nèi)層的每一相對(duì)面具有至少一個(gè)連續(xù)相外層，其中內(nèi)層每一相對(duì)面上的至少一個(gè)外層具有比內(nèi)層高的玻璃纖維百分比。此SCP板具有加固、強(qiáng)化和韌化板的能力。
本發(fā)明系統(tǒng)的潛在優(yōu)勢在于，由于其為輕量的且堅(jiān)固的，因此本發(fā)明的金屬框架上3/4英寸厚SCP板水平隔板的地板系統(tǒng)的組合使得可有效使用對(duì)于給定建筑占地面積的建筑容積，從而使得對(duì)于給定建筑占地面積的建筑容積最大化。因此，本發(fā)明系統(tǒng)可顧及更有效的建筑容積，以便使地板到天花板的高度更大，或即使在有建筑高度限制的情況下在分區(qū)區(qū)域中也可具有更多的地板。
本發(fā)明系統(tǒng)的輕量性質(zhì)通常避免了與金屬鋪板/澆注混凝土系統(tǒng)相關(guān)的靜負(fù)荷。較小的靜負(fù)荷也使得可在具有相對(duì)較低的承載力的穩(wěn)定性較差的土地上建構(gòu)相當(dāng)尺寸的結(jié)構(gòu)。
與膠合板相反，本發(fā)明系統(tǒng)潛在地具有潛在為非定向性的優(yōu)勢。換句話說，本發(fā)明系統(tǒng)的板可被放置成其縱向與框架的金屬托梁平行或垂直，而不損失強(qiáng)度或負(fù)荷承載特征。因此，不管SCP板在金屬框架上的定向如何，本發(fā)明系統(tǒng)在不斷裂的情況下支撐靜負(fù)荷和動(dòng)負(fù)荷的能力相同。
本發(fā)明系統(tǒng)與膠合板相比的另一潛在優(yōu)勢在于本發(fā)明系統(tǒng)具有較大的抗壓強(qiáng)度。對(duì)于具有多層地板的建筑物來說，其被建構(gòu)而使建筑墻壁擱置于地板上，墻壁對(duì)下層地板施加越來越大的壓力。因此，本發(fā)明系統(tǒng)的較大抗壓強(qiáng)度有助于承受所述壓力。
另外，添加石膏干墻或其它減音材料可改善SCP地板所提供的隔音作用。此尤其可減少IIC(碰撞噪音)。添加的典型材料包括地板襯板(以制成從底部開始不易燃性地板)、FIBEROCK商標(biāo)的內(nèi)飾板(購自US Gypsum Corporation，Chicago，Illinois)(以制成不易燃性地板)、LEVELROCK商標(biāo)的地板底襯(購自US Gypsum Corporation，Chicago，Illinois)(以制成不易燃性地板)或吸聲灰膏(以制成不易燃性地板)。在地板-托梁下側(cè)也可以采用吸聲天花板。天花板連接到彈性溝道或懸吊柵頂。
由于板的厚度影響其物理性質(zhì)和機(jī)械性質(zhì)(例如重量、負(fù)荷承載力、剝離強(qiáng)度和類似性質(zhì))，因此所需性質(zhì)根據(jù)板的厚度而變化。因此，例如具有0.75英寸(19.1mm)標(biāo)稱厚度的剪切分級(jí)板應(yīng)滿足的所需性質(zhì)包括以下性質(zhì)。
當(dāng)用于地板時(shí)，典型板在根據(jù)ASTM 661和American Plywood Association(APA)試驗(yàn)方法S-1在16英寸(406.4mm)中心間距的跨度上試驗(yàn)時(shí)，通常在靜態(tài)負(fù)荷下具有大于400lb(182kg)(例如大于550 lb(250kg))的極限承載力；在碰撞負(fù)荷下具有大于400lb(182kg)的極限承載力，且在200lb(90.9kg)的靜態(tài)和碰撞負(fù)荷下都具有小于0.125英寸(3.2mm)，通常小于0.078英寸(1.98mm)的偏轉(zhuǎn)。
4×8ft、3/4英寸厚的板(1.22×2.44m，19.1mm厚)通常稱重不大于156 lb(71kg)，且優(yōu)選不大于144 lb(65.5kg)。
達(dá)到低密度、改善的撓曲強(qiáng)度和可釘性/可切性的組合的本發(fā)明板的實(shí)施例的典型組合物包含無機(jī)粘合劑(實(shí)例-石膏-水泥、波特蘭水泥(Portland cement)或其它水硬性水泥)，遍布整個(gè)板厚度在所述無機(jī)粘合劑中分布有選定玻璃纖維、輕量填料(實(shí)例-均勻的空心玻璃微球、空心陶瓷微球和/或珍珠巖)和超塑化劑/高效減水劑混合物(實(shí)例-聚萘磺酸酯、聚丙烯酸酯等)。
所述板可為單層板或多層板。典型板由水和無機(jī)粘合劑的混合物與遍布在混合物中的選定玻璃纖維、輕量陶瓷微球和超塑化劑制成。其它添加物(例如促凝和緩凝混合物、粘度控制添加物)可視情況加入混合物中以滿足所涉及的制造方法的要求。
如果需要，單層板或多層板也可以具備網(wǎng)板，例如纖維玻璃網(wǎng)。
在具有多層(兩層或兩層以上)的實(shí)施例中，各層的組合物可以是相同或不同的。例如，多層板結(jié)構(gòu)可制成而含有至少一個(gè)具有改善的可釘性和可切性的外層。這是通過在制造外層時(shí)相對(duì)于板核心使用較高的水與反應(yīng)性粉末(如下定義)的比率來提供的。與小劑量的聚合物含量偶合的表層的小厚度可改善可釘性，而未必會(huì)不通過不易燃性試驗(yàn)。當(dāng)然，高劑量的聚合物含量將導(dǎo)致產(chǎn)物通不過不易燃性試驗(yàn)。
玻璃纖維可單獨(dú)使用或與其它類型的不易燃性纖維(例如鋼纖維)組合使用。
如上所述，需要一種輕量的不易燃性地板系統(tǒng)來代替用膠合板或OSB地板包覆的木框架。也需要一種對(duì)于通過“水準(zhǔn)盤”技術(shù)在金屬鋪板上用澆注混凝土建構(gòu)的地板系統(tǒng)的輕量經(jīng)濟(jì)替代品。
SCP板可浮在托梁上或通過機(jī)械方式或用粘結(jié)劑連接到托梁上。將SCP板直接或間接連接到金屬框架可達(dá)到綜合作用，使得金屬框架和板可一起作用來承載更大的負(fù)荷。
就其方法而言，本發(fā)明包含一種制造本發(fā)明的不易燃性地板系統(tǒng)的方法，其包含將SCP板安置在金屬地板元件上。
本發(fā)明在寒冷天氣性能方面具有意想不到的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的水泥板在寒冷天氣中可能是脆性的。因此，在寒冷天氣中安裝所述板將要求建筑工人在安裝過程中小心操作。但是，在本發(fā)明的系統(tǒng)中，SCP板在大氣溫度低于32_(0℃)，或甚至低于20_(-7.5℃)時(shí)可優(yōu)選被安裝到金屬地板元件上而不發(fā)生破裂。這是極為顯著的優(yōu)勢，因?yàn)榇擞欣谠诙斓膼毫託夂蛑惺┕?，因此增加了建筑者的生產(chǎn)率。本發(fā)明的SCP板在所述寒冷溫度下在安裝過程中優(yōu)選可進(jìn)行通常的粗暴加工。例如，在所述寒冷溫度下安置SCP板可包括將板下落到金屬地板元件(例如桁架)上的步驟，使得板的至少一端以自由下落的方式下落至少2英尺，通常至少3英尺，例如2-3英尺或3-6英尺而不發(fā)生破裂。例如，在將板一端安置在一個(gè)或一個(gè)以上金屬地板元件上，且接著將相對(duì)的另一端釋放以自由下落的方式下降到一個(gè)或一個(gè)以上金屬地板元件上時(shí)會(huì)發(fā)生此情況。
另一意想不到的優(yōu)勢在于，通過在U形溝道框架上采用SCP板(例如3/4英寸或1英寸SCP板)，本發(fā)明達(dá)到了根據(jù)ASTM E-119的2小時(shí)耐火等級(jí)。



圖1是在本發(fā)明的不易燃性地板系統(tǒng)中采用結(jié)構(gòu)水泥板(SCP)的金屬C形托梁的側(cè)視示意圖。
圖2是在本發(fā)明的不易燃性地板系統(tǒng)中采用金屬框架的單層SCP板的透視圖。
圖3是在本發(fā)明的系統(tǒng)中采用金屬框架的多層SCP板的片斷橫截面。
圖4顯示支撐在C形托梁金屬框架上的本發(fā)明的典型榫槽SCP板的透視圖，其中C形托梁金屬框架支撐在頂梁上(未顯示)。
圖5A-5C說明在3/4英寸(19.1mm)厚的SCP板中采用的榫槽的典型設(shè)計(jì)和尺寸(尺寸以英寸計(jì))。
圖6是在本發(fā)明的不易燃性地板系統(tǒng)中支撐在圖4的C形托梁金屬框架上的SCP板的片斷透視圖。
圖7A是在本發(fā)明的不易燃性地板系統(tǒng)中支撐在波紋板上的SCP板的透視圖。
圖7B是在本發(fā)明的不易燃性地板系統(tǒng)中支撐在波紋板上的圖7A的SCP板的橫截面視圖，其中SCP板固定在絕緣材料上。
圖7C顯示連接到波紋板平坦部分的圖7A的SCP板的透視圖。
圖7D是圖7C的SCP板在使用之前的側(cè)視圖，并顯示在使用之前粘結(jié)條是用可撕除的保護(hù)條覆蓋的。
圖8顯示已裝配的金屬(例如鋼質(zhì))地板框架。
圖9顯示C形托梁金屬框架構(gòu)件與頂梁的連接。
圖10顯示圖8中框架的一部分的放大圖。
圖11顯示與圖8的金屬框架連接的試驗(yàn)SCP板地板系統(tǒng)構(gòu)造。
圖12、13、14和15顯示圖11地板的各部分的放大圖。
圖16顯示其中圖9的連接地板安裝在地板隔板試驗(yàn)裝置中的圖8的框架。
圖17顯示圖16裝置的一部分的放大圖。
圖18顯示采用圖16的地板隔板試驗(yàn)裝置的實(shí)例，由使用3/4英寸的結(jié)構(gòu)水泥板(SCP板)的地板隔板試驗(yàn)得到的實(shí)驗(yàn)負(fù)荷對(duì)偏轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)。
圖19顯示安裝在圖16試驗(yàn)裝置上的SCP板和金屬框架地板在設(shè)計(jì)負(fù)荷時(shí)的照片。
圖20顯示安裝在圖16試驗(yàn)裝置上的SCP板和金屬框架地板在失效時(shí)的照片。
圖21是適合進(jìn)行本發(fā)明方法的裝置的圖解正視圖。
圖22是用于本發(fā)明方法中的類型的漿料進(jìn)料臺(tái)的透視圖。
圖23是適合用于本發(fā)明方法中的嵌入裝置的片斷俯視平面圖。
圖24顯示在干燥試驗(yàn)中使用3/4英寸厚SCP板的地板隔板試驗(yàn)。
圖25顯示在潮濕試驗(yàn)中使用3/4英寸厚SCP板的地板隔板試驗(yàn)。
圖26顯示在12英寸深的金屬托梁上采用3/4英寸厚SCP護(hù)套的假想SCP結(jié)構(gòu)地板系統(tǒng)。
圖27顯示假想預(yù)澆鑄板條系統(tǒng)。
圖28顯示在14英寸深的K3輕型托梁上的9/16英寸22規(guī)格波紋狀金屬鋪板上具有3英寸厚混凝土頂蓋的假想輕型托梁/鋪板/平板系統(tǒng)。
圖29顯示木托梁系統(tǒng)上的假想膠合板護(hù)套。

具體實(shí)施例方式 所述框架可為適合支撐地板的任何金屬(例如鋼或鍍鋅鋼)框架系統(tǒng)。典型框架包括其中具有開口以供管道系統(tǒng)和電線通過的C形托梁和用于沿地板周邊支撐C形托梁的頂梁。
典型C形托梁10顯示于圖1中。C形托梁具有托梁腹板和從托梁腹板突出的上托梁支柱和從托梁腹板突出的下托梁支柱。托梁腹板通常具有一個(gè)或一個(gè)以上穿過此托梁腹板的開口，用于傳送公用事業(yè)管線。Daudet等人的美國專利第6,691,478 B2號(hào)揭示合適的金屬地板系統(tǒng)的實(shí)例。
圖2是在本發(fā)明的系統(tǒng)中采用金屬框架的單層SCP板20的透視示意圖。用于制造所述SCP板的主要原材料是無機(jī)粘合劑，例如α半水合硫酸鈣、水硬性水泥和火山灰材料；輕量填料，例如一種或一種以上的珍珠巖、陶瓷微球或玻璃微球；以及超塑化劑，例如聚萘磺酸酯和/或聚丙烯酸酯、水和可選添加物。
如果需要，所述板可具有如圖2所示的單層。但是，所述板通常由適用于多層的方法制得，視各層的使用和硬化情況以及各層是否具有相同或不同的組合物而定，所述板在最終板產(chǎn)品中可保留或不保留相異層。具有層22、24、26和28的板21的多層結(jié)構(gòu)顯示于圖3中。在多層結(jié)構(gòu)中，各層的組合物可以是相同或不同的。各層的典型厚度介于約1/32到1.0英寸(約0.75-25.4mm)的范圍內(nèi)。當(dāng)只使用一個(gè)外層時(shí)，通常小于總板厚度的3/8。
半水合硫酸鈣 可用于本發(fā)明的板中的半水合硫酸鈣由石膏礦石(一種天然存在的礦物質(zhì)，二水合硫酸鈣CaSO4·2H2O)制得。除非另外指出，否則“石膏”將指的是二水合物形式的硫酸鈣。在開采以后，原石膏經(jīng)熱加工而形成可凝固硫酸鈣，其可能是無水的，但更通常是半水合物CaSO4·1/2H2O。對(duì)于家庭最終用途來說，可定型硫酸鈣與水反應(yīng)通過形成二水合物(石膏)而固化。半水合物具有兩種認(rèn)可的形態(tài)，稱為α半水合物和β半水合物。基于其物理性質(zhì)和成本為各種應(yīng)用選擇所述半水合物。兩種形式都與水反應(yīng)形成硫酸鈣的二水合物。經(jīng)過水合作用之后，α半水合物的特征在于產(chǎn)生矩形側(cè)面的石膏晶體，而β半水合物的特征在于水合產(chǎn)生通常具有大的長寬比的針狀石膏晶體。在本發(fā)明中，可以視所需的機(jī)械性能來使用α或β形式的任一種或兩種。β半水合物形成較不密集的微結(jié)構(gòu)，且對(duì)于低密度產(chǎn)品來說是優(yōu)選的。α半水合物形成與由β半水合物形成的微結(jié)構(gòu)相比具有較高強(qiáng)度和密度的較密集的微結(jié)構(gòu)。因此，可以用α半水合物來代替β半水合物以增加強(qiáng)度和密度，或其可組合在一起來調(diào)節(jié)性質(zhì)。
用于制造本發(fā)明的板的無機(jī)粘合劑的典型實(shí)施例包含水硬性水泥，例如波特蘭水泥、高鋁水泥、火山灰摻合波特蘭水泥或其混合物。
用于制造本發(fā)明的板的無機(jī)粘合劑的另一典型實(shí)施例包含含有α半水合硫酸鈣、水硬性水泥、火山灰和石灰的摻合物。
水硬性水泥 ASTM如下定義“水硬性水泥”通過與水的化學(xué)相互作用而凝固和硬化且能夠在水的作用下如此作用的水泥。存在幾種類型的水硬性水泥用于建筑和建造工業(yè)中。水硬性水泥的實(shí)例包括波特蘭水泥、礦渣水泥(例如高爐礦渣水泥和富硫酸鹽水泥)、硫鋁酸鈣水泥、高鋁水泥、膨脹水泥、白水泥和快速凝固和硬化水泥。雖然半水合硫酸鈣通過與水的化學(xué)相互作用確實(shí)凝固且硬化，但不包括在本發(fā)明情況下水硬性水泥的廣泛定義中。所有上述水硬性水泥都可以用于制造本發(fā)明的板。
最流行且廣泛使用的密切相關(guān)水硬性水泥家族稱為波特蘭水泥。ASTM將“波特蘭水泥”定義為通過粉碎基本上由水硬性硅酸鈣組成的且通常含有一種或一種以上形式的硫酸鈣作為破碎雜料的水泥熟料所產(chǎn)生的水硬性水泥。為了制造波特蘭水泥，在窯中點(diǎn)燃石灰石、泥灰?guī)r和粘土的緊密混合物來生產(chǎn)水泥熟料，接著將其進(jìn)一步加工。因而，以下是生產(chǎn)波特蘭水泥的四個(gè)主要階段硅酸三鈣(3CaO·SiO2，也稱作C3S)、硅酸二鈣(2CaO·SiO2，稱作C2S)、鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3或C3A)和鋁鐵酸四鈣(4CaO·Al2O3·Fe2O3或C4AF)。波特蘭水泥中小量存在的其它化合物包括硫酸鈣和其它堿金屬硫酸鹽復(fù)鹽、氧化鈣和氧化鎂。對(duì)于制造本發(fā)明的板來說優(yōu)選的是各種認(rèn)可的波特蘭水泥類別，III型波特蘭水泥(ASTM分類)，因?yàn)橐寻l(fā)現(xiàn)其細(xì)度可提供更大的強(qiáng)度。其它認(rèn)可類別的水硬性水泥也可以成功地用于制造本發(fā)明的板，所述水泥包括礦渣水泥(例如高爐礦渣水泥和富硫酸鹽水泥)、硫鋁酸鈣水泥、高鋁水泥、膨脹水泥、白水泥、快速凝固和硬化水泥(例如控凝水泥和VHE水泥)和其它波特蘭水泥類型。礦渣水泥和硫鋁酸鈣水泥具有低堿度且也適合于制造本發(fā)明的板。
纖維 玻璃纖維通常用作絕緣材料，但也已經(jīng)和各種基質(zhì)一起用作增強(qiáng)材料。所述纖維本身對(duì)可能會(huì)遭遇脆性破壞的材料提供抗拉強(qiáng)度。纖維在加載負(fù)荷時(shí)可能斷裂，但含有玻璃纖維的復(fù)合物的通常破壞模式是從纖維與連續(xù)相材料之間的粘結(jié)降低和破壞開始發(fā)生。因此，如果增強(qiáng)纖維意圖隨時(shí)間推移而仍保持增加延展性和強(qiáng)化復(fù)合物的能力，則所述粘結(jié)是尤為重要的。已發(fā)現(xiàn)玻璃纖維增強(qiáng)水泥確實(shí)會(huì)隨時(shí)間的推移而損失強(qiáng)度，此歸因于水泥固化時(shí)所產(chǎn)生的石灰對(duì)玻璃的造成腐蝕。一種克服所述腐蝕的可能途徑是用例如聚合物層的保護(hù)層覆蓋玻璃纖維。一般來說，所述保護(hù)層可抵抗石灰的腐蝕，但已發(fā)現(xiàn)本發(fā)明板的強(qiáng)度仍降低，因此保護(hù)層并非優(yōu)選的。另一種限制石灰腐蝕的昂貴方式是使用特殊的耐堿性玻璃纖維(AR玻璃纖維)，例如日本電氣硝子(NEG)350Y。已發(fā)現(xiàn)所述纖維對(duì)基質(zhì)提供優(yōu)良的粘結(jié)強(qiáng)度，且因此對(duì)于本發(fā)明的板來說是優(yōu)選的。所述玻璃纖維是具有約5-25微米，且通常約10-15微米的直徑的單絲。所述長絲通常組合成100股的絲束，其可捆扎成含有約50束的粗紗。所述絲束或粗紗通常將切斷成例如約0.25-3英寸(6.3-76mm)長，通常1-2英寸(25-50mm)長的合適長絲和長絲束。
本發(fā)明的板中也可能包括其它不易燃性纖維，例如鋼纖維也是可能的添加物。
火山灰材料 如上所述，大部分波特蘭和其它水硬性水泥在水合(固化)過程中都產(chǎn)生石灰。需要使石灰反應(yīng)以減少對(duì)玻璃纖維的腐蝕。也已知當(dāng)存在半水合硫酸鈣時(shí)，其與水泥中的鋁酸三鈣反應(yīng)形成鈣礬石，其可導(dǎo)致對(duì)固化產(chǎn)物的不良腐蝕。這在所述領(lǐng)域中通常稱為“硫酸鹽腐蝕”?？梢酝ㄟ^加入“火山灰”材料來防止所述反應(yīng)，所述“火山灰”材料在ASTM C618-97中定義為“本身具有很小或不具有膠合值，但在細(xì)碎形式下和在濕氣存在下將與氫氧化鈣在常溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而形成具有膠合性質(zhì)的化合物的硅質(zhì)或硅質(zhì)和鋁質(zhì)材料”。一種常用的火山灰材料是硅粉，即細(xì)碎的非晶形二氧化硅，其是硅金屬和硅鐵合金制造中的產(chǎn)物。特征上，其具有高的二氧化硅含量和低的氧化鋁含量。各種天然和人造材料也稱具有火山灰性質(zhì)，包括浮石、珍珠巖、硅藻土、凝灰?guī)r、火山土、偏高嶺土、微粒硅、磨細(xì)的高爐礦渣和粉煤灰。雖然硅粉是尤其方便地用于本發(fā)明的板中的火山灰，但也可以使用其它火山灰材料。與硅粉相反，偏高嶺土、磨細(xì)的高爐礦渣和粉碎的粉煤灰具有低得多的二氧化硅含量和大量的氧化鋁，但仍可以是有效的火山灰材料。當(dāng)使用硅粉時(shí)，其將占到反應(yīng)性粉末(即水硬性水泥、α半水合硫酸鈣、硅粉和石灰)的約5-20wt.％，優(yōu)選占到10-15wt.％。如果使用其它火山灰代替，將選擇用量以提供與硅粉類似的化學(xué)性能。
輕量填料/微球 本發(fā)明系統(tǒng)中所采用的輕量板通常具有65-90磅/立方英尺，優(yōu)選65-85磅/立方英尺，更優(yōu)選72-80磅/立方英尺的密度。相反，典型的無木纖維的以波特蘭水泥為主的板將具有95-110pcf范圍內(nèi)的密度，而具有木纖維的以波特蘭水泥為主的板將大致與SCP相同(約65-85pcf)。
為了達(dá)到所述的低密度，所述板應(yīng)具備輕量填料粒子。所述粒子通常具有約10-500微米的平均直徑(平均粒度)。更通常地，其具有50-250微米的平均粒徑(平均粒度)和/或在10-500微米的粒徑(尺寸)范圍內(nèi)。其通常也具有0.02-1.00范圍內(nèi)的粒子密度(比重)。微球或其它輕量填料粒子在本發(fā)明的板中用于重要目的，其原本比建筑板所需的要重。所述微球用作輕量填料有助于降低產(chǎn)品的平均密度。當(dāng)微球是空心的時(shí)，其有時(shí)稱作微氣球(microballoon)。
當(dāng)微球是空心的時(shí)，其有時(shí)稱作微氣球(microballoon)。
微球本身是不易燃性的，或如果是易燃性的，就加入足夠小量，以便SCP板不是易燃性的。包括在用于制造本發(fā)明的板的混合物中的典型輕量填料選自由陶瓷微球、聚合物微球、珍珠巖、玻璃微球和/或粉煤灰煤胞組成的群組。
陶瓷微球可以由各種材料且使用不同的制造方法來制造。雖然許多陶瓷微球都可以用作本發(fā)明的板中的填料組分，但本發(fā)明的優(yōu)選陶瓷微球是以煤燃燒副產(chǎn)物的形式產(chǎn)生，而且是在煤燃燒設(shè)備(例如Kish Company Inc.，Mentor，Ohio制造的EXTENDOSPHERES-SG或Trelleborg Fillite Inc.，Norcross，Georgia USA制造的FILLITE_商標(biāo)的陶瓷微球)中發(fā)現(xiàn)的粉煤灰的組分。本發(fā)明的優(yōu)選陶瓷微球的化學(xué)組成主要是約50-75wt.％范圍內(nèi)的二氧化硅(SiO2)和約15-40wt.％范圍內(nèi)的氧化鋁(Al2O3)，以及最多35wt.％的其它材料。本發(fā)明的優(yōu)選陶瓷微球是空心球形粒子，其直徑在10-500微米范圍內(nèi)，外殼厚度通常是球體直徑的約10％，且粒子密度優(yōu)選約為0.50-0.80g/mL。本發(fā)明的優(yōu)選陶瓷微球的抗碎強(qiáng)度大于1500psi(10.3MPa)，且優(yōu)選大于2500psi(17.2MPa)。
陶瓷微球在本發(fā)明的板中的優(yōu)選性主要是出于其比大多數(shù)合成玻璃微球堅(jiān)固約3到10倍的事實(shí)。另外，本發(fā)明的優(yōu)選陶瓷微球具熱穩(wěn)定性，且對(duì)本發(fā)明的板提供增強(qiáng)的尺寸穩(wěn)定性。陶瓷微球也用于一系列其它應(yīng)用中，例如粘結(jié)劑、密封劑、堵縫劑、屋頂化合物、PVC地板、油漆、工業(yè)涂料和耐高溫塑料復(fù)合物。雖然微球是優(yōu)選的，但應(yīng)了解微球未必是空心和球形，因?yàn)槭橇Ｗ用芏群涂箟簭?qiáng)度提供了具有低重量和重要物理性質(zhì)的本發(fā)明的板?；蛘?，可以用多孔不規(guī)則粒子來代替，只要所得板滿足所要性能即可。
聚合物微球(如果存在)通常是具有由聚合材料制成的外殼的空心球，所述聚合材料例如是聚丙烯腈、聚甲基丙烯腈、聚氯乙烯或偏二氯乙烯或其混合物。所述外殼可封閉用于在制造過程中膨脹聚合物外殼的氣體。聚合物微球的外表面可具有某種類型的惰性涂料，例如碳酸鈣、氧化鈦、云母、二氧化硅和滑石。聚合物微球具有優(yōu)選約0.02-0.15g/mL的粒子密度，且具有10-350微米范圍內(nèi)的直徑。聚合物微球的存在可有助于同時(shí)獲得低的板密度和增強(qiáng)的可切性和可釘性。
其它輕量填料，例如玻璃微球、珍珠巖或空心鋁硅酸鹽煤胞或來源于粉煤灰的微球也適合與所采用的陶瓷微球組合或取代所采用的陶瓷微球而包括在混合物中來制造本發(fā)明的板。
玻璃微球通常由耐堿性玻璃材料制成，而且可以是空心的。典型玻璃微球購自GYPTEK INC.，Suite135，16 Midlake Blvd SE，Calgary，AB，T2X 2X7，CANADA。
在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，在整個(gè)板厚度中只使用陶瓷微球。所述板通常含有35-42重量％的均勻分布在整個(gè)板厚度中的陶瓷微球。
在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，在整個(gè)板厚度中使用輕量陶瓷和玻璃微球的摻合物。本發(fā)明第二實(shí)施例的板中的玻璃微球的體積分?jǐn)?shù)通常在干燥成分總體積的0-15％范圍內(nèi)，其中組合物中的干燥成分是反應(yīng)性粉末(反應(yīng)性粉末的實(shí)例僅水硬性水泥；水硬性水泥和火山灰的摻合物；或水硬性水泥、α半水合硫酸鈣、火山灰和石灰的摻合物)、陶瓷微球、聚合物微球和耐堿性玻璃纖維。典型水性混合物中具有大于0.3/1-0.7/1的水與反應(yīng)性粉末的比率。
圖4顯示支撐在C形托梁金屬框架10上的本發(fā)明的典型榫槽SCP板20的片斷透視圖，其中C形托梁金屬框架10支撐在頂梁上(未顯示)。
圖5A-5C說明在3/4英寸(19.1mm)厚的SCP板20中采用的榫槽的典型設(shè)計(jì)和尺寸。
SCP板和金屬框架系統(tǒng) 圖4和圖6是支撐在C形托梁金屬框架10上的單層SCP板20的透視圖。為說明性目的，可采用緊固件(未顯示)來連接SCP板和C形托梁。實(shí)際上，地板可通過機(jī)械方式或粘結(jié)方式連接到C形托梁上或不與C形托梁連接(即是浮動(dòng)的)。C形托梁框架通常是支撐在頂梁或邊緣軌道上(未顯示)。
圖7A是在本發(fā)明的不易燃性地板系統(tǒng)中支撐在波紋板110上的本發(fā)明的SCP板116的透視圖。在圖7A中，數(shù)字101通常表示包含波紋板102的復(fù)合地板鋪板組合件，所述波紋板102從下方由托梁(未顯示)支撐且從上方由機(jī)械緊固件104固定到SCP板116的隔板106。波紋板102通常具有由連接件部分112連接的大體上等長的平坦部分108和110，從而提供了直線的、平行的、規(guī)則的及等曲率的隆脊和空心。此構(gòu)型在中性軸114上方和下方具有波紋板表面區(qū)域的大體上相等的分布(如圖7B中所見)。板116視情況具有在其相對(duì)邊緣上形成的榫舌118和溝槽120，從而提供地板基板116的連續(xù)聯(lián)鎖以將在活動(dòng)負(fù)荷和密集負(fù)荷下的接頭活動(dòng)降到最小。
圖7A的實(shí)施例包括一種使用波紋板鋪板系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，此波紋板鋪板系統(tǒng)使用由SteelDeck Institute(SDI)所提供的施用于鋼托梁和橫梁的鋼性質(zhì)而設(shè)計(jì)得到。天花板(未顯示)(例如安裝在DIETRICH RC DELUXE溝道上的石膏干墻)可連接到托梁或天花板瓦片的底部，且柵頂可從托梁懸吊下來。一種替代方法是用噴制纖維或防火材料來覆蓋鋼質(zhì)底表面。支撐鋼鋪板的鋼托梁是可以支撐所述系統(tǒng)的任何托梁。典型鋼托梁可包括由SSMA(Steel Stud Manufacturer′s Association)概述的鋼托梁，其用于波紋狀鋼鋪板系統(tǒng)或例如由Dietrich以TRADE READY商標(biāo)的托梁銷售的專有系統(tǒng)中。24英寸(61cm)的托梁間距是普遍的。但是，托梁之間的跨度與此相比可較大或較小。C形托梁和空腹托梁是典型的。
在圖7A中說明的本發(fā)明的特定實(shí)施例中，SCP板116具有足夠的強(qiáng)度以在寬的肋材開口122上形成結(jié)構(gòu)橋。如圖7A中所說明，對(duì)具有螺絲頭142的間隔螺絲104定向以在間隔托梁(未顯示)之間的整個(gè)長度和寬度跨度內(nèi)的各對(duì)螺絲104之間形成一系列通常呈三角形水平安置的桁架(例如，在圖7B中以水平線顯示的桁架Th和一系列垂直安置的在圖7B中顯示為Tv的桁架)，從而增加對(duì)鋪板的水平和垂直平面偏轉(zhuǎn)的抵抗性。
圖7B是在本發(fā)明的不易燃性地板系統(tǒng)中支撐在波紋板上的本發(fā)明的SCP板116的橫截面視圖，其中SCP板116固定在絕緣材料上。在圖7B中所說明的本發(fā)明形式中，隔板106包含安置在絕緣材料板130上的SCP板116。用具有放大頭端142的上端部分144的帶螺紋螺絲104將隔板106固定到波紋板102的上端隆脊部分108。絕緣材料板130通常包含不燃性發(fā)泡聚苯乙烯或其它合適的絕緣材料。例如，其它絕緣材料(例如聚氨基甲酸酯、纖維玻璃、軟木等待)可以與聚苯乙烯組合使用或代替聚苯乙烯。
如果需要，取代螺絲或除螺絲以外，可就地涂覆或預(yù)涂覆粘結(jié)劑或用可撕除的條帶覆蓋SCP板一側(cè)來將SCP板連接到波紋板102的平坦部分108(圖7B)或?qū)CP板連接到其它金屬框架構(gòu)件(例如托梁)。
圖7C顯示本發(fā)明地板的另一視圖，其包含位于波紋狀金屬板102上的SCP板116，金屬波紋板102具有上端平坦部分108且通過機(jī)械方式(螺絲等)或用就地涂覆或異地預(yù)涂覆的粘結(jié)劑加以緊固。
圖7D顯示可用于圖7C的地板系統(tǒng)中的SCP板116實(shí)施例的側(cè)視圖，所述SCP板116的就地預(yù)涂覆有粘結(jié)條145以至少接合諸多上端平坦部分108。在使用之前，用可撕除膠帶147覆蓋粘結(jié)條145。粘結(jié)條145也可用于衰減噪音傳遞。
SCP板可具有榫槽構(gòu)造，其可通過在澆鑄過程中使板邊緣成形或在使用之前通過用刨槽機(jī)切割榫槽而制得。例如，板77的榫槽可呈錐形，如圖5A-5C(尺寸以英寸計(jì))、圖7A或圖14(尺寸以英寸計(jì))所示。錐形使得本發(fā)明的板易于安裝。SCP地板通常是0.75-1英寸厚。任何相對(duì)的板邊緣對(duì)都可以具備配套的榫槽構(gòu)造。
SCP板的配方 用于制造本發(fā)明的抗剪板的組分包括水硬性水泥、α半水合硫酸鈣、活性火山灰(例如硅粉)、石灰、陶瓷微球、耐堿性玻璃纖維、超塑化劑(例如聚萘磺酸酯的鈉鹽)和水。通常水硬性水泥和α半水合硫酸鈣都存在。如果α半水合硫酸鈣不與硅粉共存，則復(fù)合物的長期耐久性就會(huì)受損。當(dāng)不存在波特蘭水泥時(shí)，水/濕氣耐久性受損?？上蚪M合物中加入小量促凝劑和/或緩凝劑來控制未加工(即未固化)材料的凝固特征。典型非限制性添加物包括水硬性水泥促凝劑(例如氯化鈣)、α半水合硫酸鈣促凝劑(例如石膏)、緩凝劑(例如DTPA(二乙烯三胺五乙酸)、酒石酸或酒石酸的堿金屬鹽(例如酒石酸鉀))、減縮劑(例如二醇)和摻氣。
本發(fā)明的板將包括其中耐堿性玻璃纖維和輕量填料(例如微球)均勻分布的連續(xù)相。所述連續(xù)相由反應(yīng)性粉末(即水硬性水泥、α半水合硫酸鈣、火山灰和石灰的摻合物，優(yōu)選包括超塑化劑和/或其它添加物)水性混合物的固化而產(chǎn)生。
本發(fā)明中反應(yīng)性粉末(無機(jī)粘合劑，例如水硬性水泥、α半水合硫酸鈣、火山灰和石灰)的實(shí)施例以反應(yīng)性粉末的干重量計(jì)的典型重量比例顯示在表1中。表1A列出反應(yīng)性粉末、輕量填料和玻璃纖維在本發(fā)明組合物中的典型范圍。
表1 表1A 本發(fā)明的所有配方中都不要求有石灰，但已發(fā)現(xiàn)加入石灰可提供優(yōu)良的板，且其加入量通常都大于約0.2wt.％。因此，在大多數(shù)情況下，反應(yīng)性粉末中的石灰量為約0.2-3.5wt.％。
在用于本發(fā)明的SCP材料的第一實(shí)施例中，組合物中的干燥成分將是反應(yīng)性粉末(即水硬性水泥、α半水合硫酸鈣、火山灰和石灰的摻合物)、陶瓷微球和耐堿性玻璃纖維，且組合物中的濕潤成分將是水和超塑化劑。干燥成分和濕潤成分將組合以產(chǎn)生本發(fā)明的板。陶瓷微球在整個(gè)板厚度中均勻分布在基質(zhì)中。以干燥成分的總重量計(jì)，本發(fā)明的板是由約49-56wt.％的反應(yīng)性粉末、35-42wt.％的陶瓷微球和7-12wt.％的耐堿性玻璃纖維形成的。在廣泛范圍內(nèi)，本發(fā)明的板是由以總干燥成分計(jì)35-58wt.％的反應(yīng)性粉末、34-49wt.％的輕量填料(例如陶瓷微球)和6-17wt.％的耐堿性玻璃纖維形成的。加入干燥成分中的水和超塑化劑的量將足以提供滿足任何特定制造方法的加工考慮所需的理想漿料流動(dòng)性。水的典型加入速率介于反應(yīng)性粉末重量的35-60％之間，且超塑化劑的典型加入速率介于反應(yīng)性粉末重量的1-8％之間。
玻璃纖維是具有約5-25微米、優(yōu)選約10-15微米直徑的單絲。單絲通常組合成100股的絲束，其可捆扎成約50束的粗紗。玻璃纖維的長度通常將是約0.25-1或2英寸(6.3-25或50mm)或約1-2英寸(25-50mm)，且廣泛地是約0.25-3英寸(6.3-76mm)。纖維具有隨機(jī)的定向，只要板平面具有各向同性的機(jī)械特性即可。
適合用于本發(fā)明的SCP材料的第二實(shí)施例含有在整個(gè)板厚度內(nèi)均勻分布的陶瓷和玻璃微球的摻合物。因此，組合物中的干燥成分將是反應(yīng)性粉末(水硬性水泥、α半水合硫酸鈣、火山灰和石灰)、陶瓷微球、玻璃微球和耐堿性玻璃纖維，且組合物中的濕潤成分將是水和超塑化劑。干燥成分和濕潤成分將組合以產(chǎn)生本發(fā)明的板。玻璃微球在板中的體積分?jǐn)?shù)通常將在干燥成分總體積的7-15％范圍內(nèi)。以干燥成分的總重量計(jì)，本發(fā)明的板是由約54-65wt.％的反應(yīng)性粉末、25-35wt.％的陶瓷微球、0.5-0.8wt.％的玻璃微球和6-10wt.％的耐堿性玻璃纖維形成的。在廣泛范圍內(nèi)，本發(fā)明的板是由以總干燥成分計(jì)42-68wt.％的反應(yīng)性粉末、23-43wt.％的輕量填料(例如陶瓷微球)、0.2-1.0wt.％的玻璃微球和5-15wt.％的耐堿性玻璃纖維形成的。調(diào)節(jié)加入干燥成分中的水和超塑化劑的量以提供滿足任何特定制造方法的加工考慮所需的理想漿料流動(dòng)性。水的典型加入速率介于反應(yīng)性粉末重量的35-70％之間，但在希望使用水與反應(yīng)性粉末的比率來減少板密度和改善可切性時(shí)也可以大于60％，最大為70％(水與反應(yīng)性粉末的重量比為0.6/1-0.7/1)，優(yōu)選為65％-75％。超塑化劑的量將介于反應(yīng)性粉末重量的1-8％之間。玻璃纖維是具有約5-25微米、優(yōu)選約10-15微米直徑的單絲。單絲通常如上所述捆扎成束和粗紗。玻璃纖維的長度通常是約1-2英寸(25-50mm)，且廣泛地是約0.25-3英寸(6.3-76mm)。纖維將具有隨機(jī)的定方，只要板平面具有各向同性的機(jī)械特性即可。
適合用于本發(fā)明的SCP材料的第三實(shí)施例含有在板中形成的多層結(jié)構(gòu)，其中外層具有改善的可釘性(緊固能力)/可切性。這是通過增加外層中的水與水泥比率，和/或改變填料的量，和/或加入足夠小量聚合物微球以使板保持不易燃性來達(dá)到的。板的核心通常將含有在整個(gè)層厚度內(nèi)均勻分布的陶瓷微球，或者含有陶瓷微球、玻璃微球和粉煤灰煤胞中的一種或一種以上者的摻合物。
此第三實(shí)施例的核心層中的干燥成分是反應(yīng)性粉末(通常是水硬性水泥、α半水合硫酸鈣、火山灰和石灰)、輕量填料粒子(通常是微球，例如單獨(dú)的陶瓷微球，或陶瓷微球、玻璃微球和粉煤灰煤胞中的一種或一種以上)和耐堿性玻璃纖維，且核心層的濕潤成分是水和超塑化劑。干燥成分和濕潤成分將組合以產(chǎn)生本發(fā)明板的核心層。以干燥成分的總重量計(jì)，本發(fā)明板的核心優(yōu)選是由約49-56wt.％的反應(yīng)性粉末、35-42wt.％的空心陶瓷微球和7-12wt.％的耐堿性玻璃纖維形成的，或者是由約54-65wt.％的反應(yīng)性粉末、25-35wt.％的陶瓷微球、0.5-0.8wt.％的玻璃微球或粉煤灰煤胞和6-10wt.％的耐堿性玻璃纖維形成的。在廣泛范圍內(nèi)，本發(fā)明此實(shí)施例板的核心層通常是由以總干燥成分計(jì)約35-58wt.％的反應(yīng)性粉末、34-49wt.％的輕量填料(例如陶瓷微球)和6-17wt.％的耐堿性玻璃纖維形成的，或者是由約42-68wt.％的反應(yīng)性粉末、23-43wt.％的陶瓷微球、最多1.0wt.％(優(yōu)選為0.2-1.0wt.％)的其它輕量填料(例如玻璃微球或粉煤灰煤胞)和5-15wt.％的耐堿性玻璃纖維形成的。調(diào)節(jié)加入干燥成分中的水和超塑化劑的量以提供滿足任何特定制造方法的加工考慮所需的理想漿料流動(dòng)性。水的典型加入速率介于反應(yīng)性粉末重量的35-70％之間，但在希望使用水與反應(yīng)性粉末的比率來減少板密度和改善可切性時(shí)也可以大于60％，最大為70％，且超塑化劑的典型加入速率介于反應(yīng)性粉末重量的1-8％之間。在調(diào)節(jié)水與反應(yīng)性粉末的比率時(shí)，也將調(diào)節(jié)漿料組合物以提供具有所需性質(zhì)的本發(fā)明的板。
通常不存在聚合物微球，且不存在引起SCP板具有易燃性的聚合物纖維。
此第三實(shí)施例的外層的干燥成分將是反應(yīng)性粉末(通常是水硬性水泥、α半水合硫酸鈣、火山灰和石灰)、輕量填料粒子(通常是微球，例如單獨(dú)的陶瓷微球或陶瓷微球、玻璃微球和粉煤灰煤胞中的一種或一種以上)和耐堿性玻璃纖維，且外層的濕潤成分將是水和超塑化劑。干燥成分和濕潤成分組合以產(chǎn)生本發(fā)明板的外層。在本發(fā)明此實(shí)施例板的外層中，選擇水的量以對(duì)板提供良好的緊固和切割能力。以干燥成分的總重量計(jì)，本發(fā)明板的外層優(yōu)選是由約54-65wt.％的反應(yīng)性粉末、25-35wt.％的陶瓷微球、0-0.8wt.％的玻璃微球和6-10wt.％的耐堿性玻璃纖維形成的。在廣泛范圍內(nèi)，本發(fā)明板的外層是由以總干燥成分計(jì)約42-68wt.％的反應(yīng)性粉末、23-43wt.％的陶瓷微球、最多1.0wt.％的玻璃微球(和/或粉煤灰煤胞)和5-15wt.％的耐堿性玻璃纖維形成的。調(diào)節(jié)加入干燥成分中的水和超塑化劑的量以提供滿足任何特定制造方法的加工考慮所需的理想漿料流動(dòng)性。水的典型加入速率介于反應(yīng)性粉末重量的35-70％之間，且在使用水與反應(yīng)性粉末的比率來減少板密度和改善可切性時(shí)特定為大于60％，最大為70％，且超塑化劑的典型加入速率介于反應(yīng)性粉末重量的1-8％之間。外層的優(yōu)選厚度介于1/32-4/32英寸(0.8-3.2mm)之間，且在只使用一層外層時(shí)外層厚度將小于總板厚度的3/8。
在本發(fā)明此實(shí)施例的核心層和外層中，玻璃纖維是具有約5-25微米、優(yōu)選約10-15微米直徑的單絲。單絲通常如上所述捆扎成束和粗紗。長度通常是約1-2英寸(25-50mm)，且廣泛地是約0.25-3英寸(6.3-76mm)。纖維定向是隨機(jī)的，只要板平面具有各向同性的機(jī)械特性即可。
適用于本發(fā)明的SCP材料的第四實(shí)施例提供具有65-90磅/立方英尺的密度且在緊固到框架時(shí)能夠抵抗剪切負(fù)荷的多層板，且所述多層板包含由水性混合物固化所產(chǎn)生的連續(xù)相核心層；由水性混合物固化所產(chǎn)生的以干重計(jì)包含35-70重量％的反應(yīng)性粉末、20-50重量％的輕量填料和5-20重量％的玻璃纖維的連續(xù)相，所述連續(xù)相通過玻璃纖維增強(qiáng)且含有輕量填料粒子，所述輕量填料粒子具有0.02-1.00的粒子比重和約10-500微米的平均粒度；在內(nèi)層的每一相對(duì)面的至少一個(gè)外層，其是由水性混合物固化所產(chǎn)生的個(gè)別其它連續(xù)相的至少一個(gè)外層，其以干重計(jì)包含35-70重量％的反應(yīng)性粉末、20-50重量％的輕量填料和5-20重量％的玻璃纖維，所述連續(xù)相通過玻璃纖維增強(qiáng)且含有輕量填料粒子，所述輕量填料粒子具有0.02-1.00的粒子比重和約10-500微米的平均粒度，其中所述至少一個(gè)外層具有比內(nèi)層高的玻璃纖維百分比。
制造本發(fā)明的板 在合適混合器中，以干燥狀態(tài)摻合反應(yīng)性粉末(例如水硬性水泥、α半水合硫酸鈣、火山灰和石灰的摻合物)和輕量填料(例如微球)。
接著在另一混合器中將水、超塑化劑(例如聚萘磺酸酯的鈉鹽)和火山灰(例如硅粉或偏高嶺土)混合1-5分鐘。如果需要，在此階段加入緩凝劑(例如酒石酸鉀)來控制漿料的凝固特征。向含有濕潤成分的混合器中加入干燥成分并混合2-10分鐘以形成平滑均質(zhì)漿料。
接著以若干種方式中的任一方式將漿料與玻璃纖維組合，目的在于獲得均勻的漿料混合物。接著通過將含有纖維的漿料澆注到所需形狀和尺寸的適當(dāng)模具中來形成水泥板。如果需要，對(duì)模具提供振動(dòng)以獲得材料在模具中的良好壓實(shí)。使用適當(dāng)?shù)墓伟寤蚰ㄗ咏o予板所需的表面修整特征。
制造多層SCP板的多種方法之一如下。在合適混合器中，以干燥狀態(tài)摻合反應(yīng)性粉末(例如水硬性水泥、α半水合硫酸鈣、火山灰和石灰的摻合物)和輕量填料(例如微球)。接著在另一混合器中將水、超塑化劑(例如聚萘磺酸酯的鈉鹽)和火山灰(例如硅粉或偏高嶺土)混合1-5分鐘。如果需要，在此階段加入緩凝劑(例如酒石酸鉀)來控制漿料的凝固特征。向含有濕潤成分的混合器中加入干燥成分并混合2-10分鐘以形成平滑均質(zhì)漿料。
漿料可與玻璃纖維以多種方式組合，目的在于獲得均勻混合物。玻璃纖維通常是短切成短長度的粗紗的形式。在一優(yōu)選實(shí)施例中，將漿料和短切玻璃纖維同時(shí)噴射到板模具中。優(yōu)選的，進(jìn)行多遍噴射以產(chǎn)生多個(gè)薄層，優(yōu)選最多約0.25英寸(6.3mm)厚，所述薄層集結(jié)成不具有特定圖案且具有1/4-1英寸(6.3-25.4mm)厚度的均勻板。例如在一種應(yīng)用中，在長度和寬度方向上用六遍噴射制得3×5ft(0.91×1.52m)的板。在沉積每一層時(shí)，可使用滾筒以確保漿料和玻璃纖維達(dá)到緊密接觸。在滾壓步驟后，用刮板或其它合適工具抹平各層。通常將使用壓縮空氣來霧化漿料。在從噴嘴噴出時(shí)，漿料與已由安裝在噴槍上的短切機(jī)構(gòu)從粗紗切割下的玻璃纖維混合。如上所述將漿料和玻璃纖維的均勻混合物沉積在板模具中。
如果需要，板的外表面層可含有聚合物球，或者由其構(gòu)成，以便可以容易地驅(qū)動(dòng)用于連接板和框架的緊固件。所述層的優(yōu)選厚度為約1/32英寸到4/32英寸(0.8-3.2mm)。與上述制造板核心相同的程序也可以用于應(yīng)用于板的外層。
沉積漿料和玻璃纖維的混合物的其它方法將為熟悉板制造技術(shù)的人員所了解。例如，與其使用分批法來制造每一板，倒不如以類似方式制備連續(xù)板，所述連續(xù)板在材料充分凝固后可切割成所需尺寸的板。纖維相對(duì)于漿料體積的百分比通常大致占到0.5％-3％的范圍(例如1.5％)。典型板具有約1/4到1-1/2英寸(6.3-38.1mm)的厚度。
另一種制造本發(fā)明板的方法是通過使用以引用方式并入本文的美國專利申請(qǐng)案第10/666,294號(hào)中所揭示的方法步驟。以引用方式并入本文的美國專利申請(qǐng)案第10/666,294號(hào)揭示在松散分布的短切纖維或漿料層之一初始沉積到活動(dòng)腹板上之后，使纖維沉積到漿料層上。嵌入裝置將新沉積的纖維壓實(shí)到漿料中，之后加入另外漿料層，接著加入短切纖維，然后更多嵌入。視需要對(duì)板的每一層重復(fù)此方法。如水泥板現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)技術(shù)中所教示，完成之后，板具有更為均一分布的纖維組分，如此產(chǎn)生相對(duì)堅(jiān)固的板，而無需厚的增強(qiáng)纖維墊。
更具體說來，美國專利申請(qǐng)案第10/666,294號(hào)揭示制造結(jié)構(gòu)水泥板的多層方法，其包括(a.)提供活動(dòng)腹板；(b.)沉積第一層松散纖維與(c.)在腹板上沉積一層可凝固漿料其中之一；(d.)在漿料上沉積第二層松散纖維；(e.)將第二層纖維嵌入漿料中；及(f.)重復(fù)步驟(c.)到步驟(d.)的漿料沉積，直到在板中獲得所需數(shù)目的可凝固纖維增強(qiáng)漿料層。
圖21是適合進(jìn)行美國專利申請(qǐng)案第10/666,294號(hào)的方法的裝置的圖解正視圖?，F(xiàn)參看圖21，圖解顯示結(jié)構(gòu)板生產(chǎn)線且通常表示為310。生產(chǎn)線310包括具有多個(gè)支柱313或其它支撐物的支撐框架或網(wǎng)架312。支撐框架312上包括一活動(dòng)運(yùn)載工具314，例如具有平滑、不滲水表面但涵蓋多孔表面的環(huán)狀橡膠樣的傳送帶。如所屬領(lǐng)域所熟知，支撐框架312可以由至少一個(gè)臺(tái)狀片段制成，其可包括指定的支柱313。支撐框架312也包括位于框架遠(yuǎn)端318的主動(dòng)輥316和位于框架近端322的空轉(zhuǎn)輥320。優(yōu)選提供至少一個(gè)帶式軌道和/或張力調(diào)整器324來保持輥316、320上運(yùn)載工具314的所需張力和定位。
在優(yōu)選實(shí)施例中，如所屬領(lǐng)域所熟知，也可以提供所設(shè)計(jì)用來在凝固前支撐漿料的牛皮紙、隔離紙腹板326和/或其它支撐材料的腹板，并置放在運(yùn)載工具314上以保護(hù)和/或保持其清潔。但是，也涵蓋直接在運(yùn)載工具314上形成由所述生產(chǎn)線310產(chǎn)生的板。在后一種情形下，提供至少一個(gè)帶式清洗裝置328。運(yùn)載工具314通過如所屬領(lǐng)域已知的驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輥316的發(fā)動(dòng)機(jī)、滑輪、傳動(dòng)帶或鏈的組合而沿支撐框架312移動(dòng)。預(yù)期運(yùn)載工具314的速度可以變化來配合所述應(yīng)用。
在圖21的裝置中，由在腹板326上沉積松散短切纖維層330或漿料層之一而開始結(jié)構(gòu)水泥板的生產(chǎn)。在第一次漿料沉積之前沉積纖維330的優(yōu)勢在于在鄰近所得板的外表面處嵌入纖維。所述生產(chǎn)線310中涵蓋各種纖維沉積和短切裝置，但是優(yōu)選系統(tǒng)采用至少一個(gè)導(dǎo)軌331來支持幾個(gè)纖維玻璃軟線線軸332，從每一個(gè)線軸332將纖維軟線334饋送到短切臺(tái)或短切裝置，也稱作短切機(jī)336。
短切機(jī)336包括旋轉(zhuǎn)刀片輥338，自其輻射狀突出延伸的刀片340沿運(yùn)載工具314的寬度橫向延伸，且其被安置成與支承輥342成緊密接觸旋轉(zhuǎn)的關(guān)系。在優(yōu)選實(shí)施例中，刀片輥338和支承輥342以相對(duì)鄰近的關(guān)系安置，以便刀片輥338的旋轉(zhuǎn)也使支承輥342旋轉(zhuǎn)，但是反之也成立。支承輥342優(yōu)選的是也用彈性支撐材料覆蓋，刀片340倚靠此支撐材料將軟線334短切成片段。輥338上刀片340的間距決定了短切纖維的長度。如圖21所見，短切機(jī)336安置在運(yùn)載工具314上方鄰近近端322處，以使生產(chǎn)線310長度的生產(chǎn)性用途最大化。在短切纖維軟線334時(shí)，纖維330松散降落到運(yùn)載工具腹板326上。
接著，漿料進(jìn)料臺(tái)或漿料進(jìn)料器344接收到來自遠(yuǎn)距離混合位置347(例如漏斗、料倉等等)的漿料供應(yīng)346。預(yù)期此方法也可以從將漿料初始沉積到運(yùn)載工具314上而開始。漿料優(yōu)選包含不同量的波特蘭水泥、石膏、凝聚物、水、促凝劑、塑化劑、發(fā)泡劑、填料和/或其它成分，且如上文所述和如上文列出的以引用方式并入的關(guān)于生產(chǎn)SCP板的專利中所述。所述成分的相對(duì)量(包括排除上述一些成分或加入其它成分)可以變化來配合所述用途。
雖然涵蓋將漿料薄層346均勻沉積在活動(dòng)運(yùn)載工具314上的各種構(gòu)型的漿料進(jìn)料器344，但優(yōu)選漿料進(jìn)料器344包括與運(yùn)載工具314的移動(dòng)方向橫向安置的主計(jì)量輥348。配對(duì)輥或支承輥350被安置成與計(jì)量輥348成鄰近平行旋轉(zhuǎn)的關(guān)系以在其間形成輥隙352。一對(duì)優(yōu)選為非粘性材料(例如Teflon_商標(biāo)的材料等等)的側(cè)壁354防止?jié){料346澆注到輥隙352中而逃離進(jìn)料器344的側(cè)壁。
進(jìn)料器344在活動(dòng)運(yùn)載工具314或運(yùn)載工具腹板326上沉積均勻的相對(duì)較薄的漿料層346。合適的層厚度介于約0.05英寸到0.20英寸之間。但是，在本發(fā)明方法產(chǎn)生的優(yōu)選結(jié)構(gòu)板中具有四層，且合適的建筑板大約為0.5英寸，尤其優(yōu)選的漿料層厚度大約為0.125英寸。
現(xiàn)參看圖21和圖22，為了達(dá)到如上所述的漿料層厚度，為漿料進(jìn)料器344提供幾個(gè)部件。首先，為了確保漿料346在整個(gè)腹板326上的均勻沉積，將漿料通過位于所屬領(lǐng)域熟知類型的橫向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的電纜驅(qū)動(dòng)式流體動(dòng)力分配器358中的軟管356而傳送到進(jìn)料器344中。因此，將來自軟管356的漿料流以橫向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的方式澆注到進(jìn)料器344中來填充由輥348、350和側(cè)壁354界定的貯槽359。因此，計(jì)量輥348的旋轉(zhuǎn)使得從貯槽牽拉得到漿料層346。
接著，在主計(jì)量輥348垂直中心線的略微上方和/或略微下游處安置厚度監(jiān)控或厚度控制輥360來調(diào)節(jié)從進(jìn)料器貯槽357經(jīng)主計(jì)量輥348的外表面362牽拉得到的漿料346的厚度。厚度控制輥360也使得可以處理具有不同但恒定變化的粘度的漿料。以與運(yùn)載工具314和運(yùn)載工具腹板326的運(yùn)動(dòng)方向相同的“T”形移動(dòng)方向驅(qū)動(dòng)主計(jì)量輥348，且主計(jì)量輥348、支承輥350和厚度監(jiān)控輥360都以相同的方向受到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，這使得漿料在各自運(yùn)動(dòng)外表面上過早凝固的機(jī)率降到最低。因?yàn)闈{料346在外表面362上朝向運(yùn)載工具腹板326運(yùn)動(dòng)，所以位于主計(jì)量輥348和運(yùn)載工具腹板326之間的橫向剝線鉗364確保了漿料346完全沉積在運(yùn)載工具腹板上，且不朝向輥隙352和進(jìn)料器貯槽359返回。剝線鉗364也有助于保持主計(jì)量輥348不具有過早凝固的漿料，并保持相對(duì)均勻的漿料隔層。
第二短切臺(tái)或裝置366(優(yōu)選等同于短切機(jī)336)安置在進(jìn)料器344的下游來將第二層纖維368沉積在漿料346上。在優(yōu)選實(shí)施例中，短切機(jī)裝置366是用于向短切機(jī)336進(jìn)料的來自相同導(dǎo)軌331的進(jìn)料軟線334。但是，預(yù)期視應(yīng)用而定可以對(duì)每一個(gè)別短切機(jī)提供獨(dú)立導(dǎo)軌331。
現(xiàn)參看圖21和圖23，接下來將通常表示為370的嵌入裝置安置成與生產(chǎn)線310的漿料346和活動(dòng)運(yùn)載工具314成操作關(guān)系，以將纖維368嵌入漿料346中。在優(yōu)選實(shí)施例中，雖然涵蓋各種嵌入裝置(包括(但不限于)振動(dòng)器、羊腳滾筒等等)，但嵌入裝置370包括至少一對(duì)橫向于運(yùn)載工具腹板326的“T”形移動(dòng)方向而安裝在框架312上的通常平行的傳動(dòng)軸372。每一傳動(dòng)軸372都具備多個(gè)由小直徑圓盤376沿傳動(dòng)軸彼此軸向分開的相對(duì)較大直徑的圓盤374。
在SCP板生產(chǎn)過程中，傳動(dòng)軸372和圓盤374、376沿傳動(dòng)軸的縱向軸一起旋轉(zhuǎn)。如所屬領(lǐng)域所熟知，傳動(dòng)軸372的一個(gè)或兩個(gè)都是動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的，而且如果只有一個(gè)是動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的，那么另一個(gè)可以由傳動(dòng)帶、鏈、齒輪傳動(dòng)裝置或其它已知?jiǎng)恿鬟f技術(shù)來驅(qū)動(dòng)，以保持驅(qū)動(dòng)輥的相應(yīng)方向和速度。相鄰、優(yōu)選平行的傳動(dòng)軸372的各圓盤374、376相互嚙合以在漿料中產(chǎn)生“捏合”或“按摩”作用，從而嵌入預(yù)先沉積在其上的纖維368。
另外，圓盤372、374的緊密嚙合和旋轉(zhuǎn)關(guān)系防止?jié){料346在圓盤上堆積，而實(shí)際上產(chǎn)生“自我清潔”作用，如此而顯著減少由于漿料塊的過早凝固而造成的生產(chǎn)線停工期。
圓盤374、376沿傳動(dòng)軸372的相互嚙合關(guān)系包括小直徑間隔圓盤376和相對(duì)較大直徑的主圓盤374的相對(duì)邊緣的緊密相鄰安置，這也有助于自我清潔作用。由于圓盤374、376相對(duì)于彼此緊密旋轉(zhuǎn)(但優(yōu)選以相同方向)，使得對(duì)于漿料粒子而言難以被裝置捕捉且不會(huì)過早凝固。通過提供兩組相對(duì)彼此橫向偏移的圓盤374，漿料346經(jīng)歷破壞、產(chǎn)生“捏合”作用的多次作用，這將纖維368進(jìn)一步嵌入漿料346中。
纖維368一經(jīng)嵌入，或換句話說，在活動(dòng)運(yùn)載工具腹板326穿過嵌入裝置370時(shí)，完成SCP板的第一層377。在優(yōu)選實(shí)施例中，第一層377的高度或厚度在大約0.05-0.20英寸的范圍內(nèi)。已發(fā)現(xiàn)此范圍在與SCP板中的類似層組合時(shí)提供所需的強(qiáng)度和剛度。但是，視應(yīng)用而定也涵蓋其它厚度。
為建構(gòu)所需厚度的結(jié)構(gòu)水泥板，需要其它層。為此目的，提供與活動(dòng)運(yùn)載工具314成操作關(guān)系的基本等同于進(jìn)料器344的第二漿料進(jìn)料器378，并被安置以供在現(xiàn)有層377上沉積漿料346的另一層380。
接下來，提供與框架312成操作關(guān)系的基本等同于短切機(jī)336和366的另一短切機(jī)382以沉積由導(dǎo)軌(未顯示)提供的第三纖維層384，該導(dǎo)軌以類似于導(dǎo)軌331的方式相對(duì)于框架312建構(gòu)和安置。將纖維384沉積在漿料層380上，且使用第二嵌入裝置386加以嵌入。類似于嵌入裝置370的建構(gòu)和排列，第二嵌入裝置386安裝在相對(duì)于活動(dòng)運(yùn)載工具腹板314略微較高處，以便第一層377不受到破壞。以此方式，產(chǎn)生漿料和嵌入纖維的第二層380。
現(xiàn)參看圖21，對(duì)于每一可凝固的漿料和纖維的連續(xù)層，在生產(chǎn)線310上提供額外的漿料進(jìn)料臺(tái)344、378，接著是纖維短切機(jī)336、366、382和嵌入裝置370、386。在優(yōu)選實(shí)施例中，總共提供四層(例如參看圖3的板21)以形成SCP板。在如上所述沉積四層纖維嵌入式可凝固漿料后，優(yōu)選對(duì)框架312提供成形裝置394以使板的上表面396成形。所述成形裝置394在可凝固漿料/板生產(chǎn)技術(shù)中是已知的，且通常是使得多層板的高度和形狀符合所需尺寸特征的彈簧負(fù)荷板或振動(dòng)板。
所制造的板具有在凝固時(shí)形成整體纖維增強(qiáng)塊的多層(例如參看圖3中板21的層22、24、26、28)。只要如下文所揭示和描述的通過某些所需的參數(shù)來控制每一層中纖維的存在和置放，且使其保持在所述參數(shù)范圍內(nèi)，則板實(shí)際上就不可能分層。
此時(shí)，漿料層已開始凝固，且通過切割裝置398使各板相互分離，切割裝置398在優(yōu)選實(shí)施例中是噴水式切割機(jī)。可考慮適合此操作的其它切割裝置(包括活動(dòng)刀片)，只要其可適當(dāng)產(chǎn)生本發(fā)明板組合物的銳邊即可。切割裝置398相對(duì)于生產(chǎn)線310和框架312安置，以便產(chǎn)生具有所需長度的不同于圖21中所示代表圖的板。由于運(yùn)載工具腹板314的速度相對(duì)較慢，因此可安裝切割裝置398來垂直于腹板314的移動(dòng)方向進(jìn)行切割。已知在較快的生產(chǎn)速度下將所述切割裝置與腹板移動(dòng)方向成一定的角度安裝在生產(chǎn)線310上。切割之后，如所屬領(lǐng)域所熟知，堆積分離的板321以供進(jìn)一步處理、封裝、儲(chǔ)存和/或裝運(yùn)。
在定量方面，已經(jīng)研究了纖維和漿料層的數(shù)目、纖維在板中的體積分?jǐn)?shù)以及每一漿料層的厚度和纖維束直徑對(duì)纖維嵌入效率的影響。在分析中確定了下列參數(shù) vT＝總復(fù)合物體積 vs＝總板漿料體積 vf＝總板纖維體積 vf，l＝總纖維體積/層 vT，l＝總復(fù)合物體積/層 vs，l＝總漿料體積/層 Nl＝漿料層總數(shù)；纖維層總數(shù) Vf＝總板纖維體積分?jǐn)?shù) df＝個(gè)別纖維束的等效直徑 lf＝個(gè)別纖維束的長度 t＝板厚度 tl＝個(gè)別層(包括漿料和纖維)的總厚度 ts，l＝個(gè)別漿料層的厚度 nf，l，nf1，l，nf2，l＝纖維層中的纖維總數(shù) Spf，l，Spf，l，Spf2，l＝纖維層中所含纖維的總投影表面積 Spf，l，Spf1，l，Spf2，l＝纖維層的投影纖維表面積分?jǐn)?shù) 投影纖維表面積分?jǐn)?shù)，Spf，l 假設(shè)由相等數(shù)目的漿料層和纖維層組成板。使所述層的數(shù)目等于Nl，且板中的纖維體積分?jǐn)?shù)等于Vf。
總而言之，沉積在相異漿料層上的纖維網(wǎng)絡(luò)層的投影纖維表面積分?jǐn)?shù)Spf，l由下列數(shù)學(xué)關(guān)系式給出 其中Vf是總板纖維體積分?jǐn)?shù)，t是總板厚度，df是纖維束的直徑，Nl是纖維層的總數(shù)，且ts，l是所用相異漿料層的厚度。
因此，為了達(dá)到良好的纖維嵌入效率，目標(biāo)功能變成將纖維表面積分?jǐn)?shù)保持在某一臨界值以下。值得注意的是，可以通過改變等式8和10中出現(xiàn)的一個(gè)或一個(gè)以上變量來修改投影纖維表面積分?jǐn)?shù)，從而達(dá)到良好的纖維嵌入效率。
確定影響投影纖維表面積分?jǐn)?shù)的量值的不同變量，并建議修改“投影纖維表面積分?jǐn)?shù)”的量值的方法來達(dá)到良好的纖維嵌入效率。所述方法涉及改變一個(gè)或一個(gè)以上下列變量來將投影纖維表面積分?jǐn)?shù)保持在臨界閾值以下相異纖維層和漿料層的數(shù)目、相異漿料層的厚度和纖維束的直徑。
基于此基礎(chǔ)工作，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)投影纖維表面積分?jǐn)?shù)的優(yōu)選量值Spf，l如下 優(yōu)選的投影纖維表面積分?jǐn)?shù)，Spf，l＜0.65 最優(yōu)選的投影纖維表面積分?jǐn)?shù)，Spf，l＜0.45 對(duì)于設(shè)計(jì)板纖維體積分?jǐn)?shù)Vf而言，可能通過修改一個(gè)或一個(gè)以上下列變量來達(dá)到投影纖維表面積分?jǐn)?shù)的上述優(yōu)選量值相異纖維層的總數(shù)、相異漿料層的厚度和纖維束直徑。具體來說，導(dǎo)致投影纖維表面積分?jǐn)?shù)的優(yōu)選量值的所述變量的理想范圍如下 多層SCP板中相異漿料層的厚度，ts，l 相異漿料層的優(yōu)選厚度，ts，l≤0.20英寸 相異漿料層的更優(yōu)選厚度，ts，l≤0.12英寸 相異漿料層的最優(yōu)選厚度，ts，l≤0.08英寸 多層SCP板中相異纖維層的數(shù)目，Nl 相異纖維層的優(yōu)選數(shù)目，Nl≥4 相異纖維層的最優(yōu)選數(shù)目，Nl≥6 纖維束直徑，df 優(yōu)選纖維束直徑，df≥30特(tex) 最優(yōu)選纖維束直徑，df≥70特 在使用所述板作為結(jié)構(gòu)底層地板或地板底襯時(shí)，其優(yōu)選是經(jīng)制造而具有榫槽構(gòu)造，其可以通過在澆鑄過程中使板邊緣成形或在使用之前通過用刨槽機(jī)切割榫槽而制得。榫槽優(yōu)選是錐形的，如圖3和圖4A-C中所示，錐形使得本發(fā)明的板易于安裝。
性質(zhì) 本發(fā)明的SCP板金屬框架系統(tǒng)優(yōu)選具有一個(gè)或一個(gè)以上表2中列出的性質(zhì)。
表2 表2中的水平設(shè)計(jì)抗剪承載力規(guī)定安全系數(shù)為3。
典型的3/4英寸(19mm)厚的板在根據(jù)ASTM 661和APA S-1試驗(yàn)方法以16英寸(406.4mm)中心間距的跨度試驗(yàn)時(shí)，在靜態(tài)負(fù)荷下具有大于550 lb(250kg)的極限承載力，在碰撞負(fù)荷下具有大于400lb(182kg)的極限承載力，且在200 lb(90.9kg)負(fù)荷的靜態(tài)和碰撞負(fù)荷下都具有小于0.078英寸(1.98mm)的偏轉(zhuǎn)。
如通過ASTM C 947試驗(yàn)所測量，具有65 lb/ft3(1041 kg/m3)到90 lb/ft3干燥密度的板在水中浸泡48小時(shí)后的撓曲強(qiáng)度通常為至少1000 psi(7MPa)，例如1300 psi(9MPa)，優(yōu)選為1650 psi(11.4MPa)，更優(yōu)選為至少1700psi(11.7MPa)。
SCP水平地板隔板系統(tǒng)通常具有比空腹輕型托梁、金屬鋪板和就地澆注混凝土的地板系統(tǒng)或在負(fù)荷承載墻上具有頂板的預(yù)澆鑄板條地板系統(tǒng)高的比剛度。
所述系統(tǒng)的水平抗剪隔板負(fù)荷承載力在試驗(yàn)中暴露于水時(shí)通常不會(huì)減少25％以上，優(yōu)選不會(huì)減少20％以上或不減少15％以上或不會(huì)減少10％以上，其中將2英寸的水頭保持在固定在10英尺×20英尺金屬框架上的3/4英寸厚的SCP板上持續(xù)24小時(shí)。
所述系統(tǒng)在試驗(yàn)中暴露于水時(shí)通常每平方英尺水吸收不多于0.7磅，其中將2英寸的水頭保持在固定在10英尺×20英尺金屬框架上的3/4英寸厚的SCP板上持續(xù)24小時(shí)。
具有連接到10英尺×20英尺金屬框架上的10英尺寬×20英尺長×3/4英寸厚的SCP板隔板的本發(fā)明系統(tǒng)的實(shí)施例通常在暴露于固定在金屬框架上的SCP板上保持24小時(shí)的2英寸水頭時(shí)膨脹不多于5％。
本發(fā)明系統(tǒng)的每一組件通常都符合ASTM G-21，其中所述系統(tǒng)大致達(dá)到1；且符合ASTM D-3273，其中所述系統(tǒng)大致達(dá)到10。本發(fā)明的系統(tǒng)在清潔時(shí)也基本上支持零細(xì)菌生長。本發(fā)明的系統(tǒng)通常也不適于白蟻食用。
由于其為輕量的且堅(jiān)固的，因此本發(fā)明的在金屬框架上的3/4英寸厚SCP板的水平隔板地板系統(tǒng)的組合使得可有效使用給定建筑占地面積的建筑容積，從而使得給定建筑占地面積的建筑容積最大化。本發(fā)明系統(tǒng)的輕量性質(zhì)避免了與底座/水泥系統(tǒng)相關(guān)的靜負(fù)荷。較小的靜負(fù)荷使得可以在穩(wěn)定性較差的土地上建筑相當(dāng)尺寸的結(jié)構(gòu)。另外，所述系統(tǒng)是不定向的，即所述系統(tǒng)的板可以放置成使其長邊平行或垂直于金屬框架托梁，而不損失強(qiáng)度或負(fù)荷承載特征，其中不管SCP板在金屬框架上的定向如何，所述系統(tǒng)在無失效的情況下支撐靜負(fù)荷和動(dòng)負(fù)荷的能力是一樣的。本發(fā)明系統(tǒng)的潛在優(yōu)勢也在于其可能具有較大的抗壓強(qiáng)度。這適用于結(jié)構(gòu)的墻壁擱置在例如由所述板形成的地板隔板周圍的部分的建筑物中。當(dāng)加入多層時(shí)，所述層的重量可對(duì)下層地板施加極高的壓力。
本發(fā)明在寒冷天氣性能方面具有意想不到的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的水泥板在寒冷天氣中可能是脆性的。因此，在寒冷天氣中安裝所述板將要求建筑工人在安裝過程中小心操作。但是，在本發(fā)明的系統(tǒng)中，SCP板在大氣溫度低于32_(0℃)，或甚至低于20_(-7.5℃)時(shí)可優(yōu)選被安裝到金屬地板元件上而不發(fā)生破裂。這是極為顯著的優(yōu)勢，因?yàn)榇擞欣谠诙斓膼毫託夂蛑惺┕?，因此增加了建筑者的生產(chǎn)率。本發(fā)明的SCP板在所述寒冷溫度下在安裝過程中優(yōu)選可進(jìn)行通常的粗暴加工。例如，在所述寒冷溫度下安置SCP板可包括將板下落到金屬地板元件(例如桁架)上的步驟，使得板的至少一端以自由下落的方式下落至少2英尺，通常至少3英尺，例如3-6英尺而不發(fā)生破裂。例如，在將板一端安置在一個(gè)或一個(gè)以上金屬地板元件上，且接著將相對(duì)的另一端釋放以自由下落的方式下降到一個(gè)或一個(gè)以上金屬地板元件上時(shí)會(huì)發(fā)生此情況。
實(shí)例1 在小型水平爐(SSHF)中對(duì)比較性結(jié)構(gòu)護(hù)套進(jìn)行耐火性試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)。將五個(gè)樣品，即1/2英寸(13mm)的本發(fā)明組合物的結(jié)構(gòu)水泥板(SCP)、3/4英寸(19mm)的VIROC板、1/2英寸(13mm)的NOVATECH板、15/32英寸(12mm)的膠合板(A-C級(jí))和31/64英寸(12mm)的定向刨花板(OSB)作為4英尺×4英尺組合件的部分進(jìn)行試驗(yàn)。
每一組合件都由358，20規(guī)格CR滑槽和ST立柱(中心間距為24英寸)的金屬框架構(gòu)成。對(duì)于5組試驗(yàn)的每一試驗(yàn)來說，將試驗(yàn)材料涂覆到暴露表面上，并將一層USG的SHEETROCK 5/8英寸(16mm)FIRECODE型SCX石膏墻板施加到未暴露的表面上。將暴露的表面材料垂直于立柱通過接頭涂覆到組合件的中跨。在暴露板下方和未暴露表面上方的兩個(gè)腔室中安置熱電偶來比較組合件的溫度。根據(jù)ASTM E119時(shí)間/溫度曲線控制爐溫度。溫度測量由試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間內(nèi)的面漆等級(jí)(finish rating)和未暴露表面組成。結(jié)合在試驗(yàn)過程中所估計(jì)的暴露表面所處的環(huán)境進(jìn)行觀察。熱電偶讀數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)ASTME119溫度極限值平均超出周圍溫度250_(136℃)，且個(gè)別值超出周圍溫度325_(183℃)作為控制極限。試驗(yàn)的目的在于提供產(chǎn)物材料性能在耐火性試驗(yàn)中的相對(duì)比較。程序不提供系統(tǒng)的耐火等級(jí)。
用于小型水平爐試驗(yàn)中的SCP板的配方(實(shí)例1和實(shí)例3)如下表2A 表2A 來自五種樣品的試驗(yàn)的結(jié)果可見于表3中。平均(A)讀數(shù)和個(gè)別(I)讀數(shù)都以分鐘計(jì)算每次試驗(yàn)中超過溫度標(biāo)準(zhǔn)極限時(shí)的時(shí)間。SCP板具有本發(fā)明板的組合物。
表3-實(shí)例1-5的數(shù)據(jù)概述 實(shí)例1樣品構(gòu)造 尺寸48英寸(122cm)×48-5/8英寸(124cm) 立柱358 ST，20規(guī)格；間距24英寸(61cm)中心間距 滑槽358 CR，20規(guī)格；腔室空 飾面(臨火側(cè))一層1/2英寸(13mm)的USG結(jié)構(gòu)水泥板(SCP) (未暴露側(cè))一層5/8英寸(16mm)的SHEETROCK_FIRECODE_(X型)板 表4列出在此實(shí)例中用作試驗(yàn)材料的板。如表5所述，使板經(jīng)歷加熱。此次加熱的觀察結(jié)果呈現(xiàn)在表6中。
表4-實(shí)例1試驗(yàn)材料 表5-實(shí)例1溫度報(bào)告 耐火性試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間70分鐘0秒鐘 試驗(yàn)結(jié)束-無板掉落 表6-實(shí)例1觀察結(jié)果 實(shí)例2樣品構(gòu)造 尺寸48英寸(122cm)×48-5/8英寸(124cm) 立柱358ST，20規(guī)格；間距24英寸(61cm)中心間距 滑槽358CR，20規(guī)格；腔室空 飾面(臨火側(cè))一層3/4英寸VIROC板 (未暴露側(cè))一層5/8英寸(16mm)的SHEETROCK_FIRECODE_(X型)板 表7列出在此實(shí)例中用作試驗(yàn)材料的板。如表8所述，使板經(jīng)歷加熱。此次加熱的觀察結(jié)果呈現(xiàn)在表9中。
表7-實(shí)例2試驗(yàn)材料 表8-實(shí)例2溫度報(bào)告 耐火性試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間60分鐘0秒鐘 試驗(yàn)結(jié)束-無板掉落 表9-實(shí)例2觀察結(jié)果 實(shí)例3樣品構(gòu)造 尺寸48英寸(122cm)×48-5/8英寸(124cm) 立柱358ST，20規(guī)格；間距24英寸(61cm)中心間距 滑槽358CR，20規(guī)格；腔室空 飾面(臨火側(cè))一層1/2英寸NovaTech板 (未暴露側(cè))一層5/8英寸(16mm)的SHEETROCK_FIRECODE_(X型)板 表10列出在此實(shí)例中用作試驗(yàn)材料的板。如表11所述，使板經(jīng)歷加熱。此次加熱的觀察結(jié)果呈現(xiàn)在表12中。
表10-實(shí)例3試驗(yàn)材料 表11-實(shí)例3溫度報(bào)告 耐火性試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間70分鐘0秒鐘 試驗(yàn)結(jié)束-板分層，無板掉落 表12-實(shí)例3觀察結(jié)果 實(shí)例4樣品構(gòu)造 尺寸48英寸(122cm)×48-5/8英寸(124cm) 立柱358ST，20規(guī)格；間距24英寸(61cm)中心間距 滑槽358CR，20規(guī)格；腔室空 飾面(臨火側(cè))一層15/32英寸(12mm)膠合板(A/C)板 (未暴露側(cè))一層5/8英寸(16mm)的SHEETROCK_FIRECODE_(X型)板 表13列出在此實(shí)例中用作試驗(yàn)材料的板。如表14所述，使板經(jīng)歷加熱。此次加熱的觀察結(jié)果呈現(xiàn)在表15中。
表13-實(shí)例4試驗(yàn)材料 表14-實(shí)例4溫度報(bào)告 耐火性試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間32分鐘0秒鐘 試驗(yàn)結(jié)束-板掉落 表15-實(shí)例4觀察結(jié)果 實(shí)例5樣品構(gòu)造 尺寸48英寸(122cm)×48-5/8英寸(124cm) 立柱358ST，20規(guī)格；間距24英寸(61cm)中心間距 滑槽358CR，20規(guī)格；腔室空 飾面(臨火側(cè))一層31/64英寸定向刨花板(OSB) (未暴露側(cè))一層5/8英寸(16mm)的SHEETROCK_FIRECODE_(X型)板 表16列出在此實(shí)例中用作試驗(yàn)材料的板。如表17所述，使板經(jīng)歷加熱。此次加熱的觀察結(jié)果呈現(xiàn)在表18中。
表16-實(shí)例5試驗(yàn)材料 表17-實(shí)例5溫度報(bào)告 耐火性試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間32分鐘0秒鐘 試驗(yàn)結(jié)束-板掉落 表18-實(shí)例5觀察結(jié)果 實(shí)例6 此實(shí)例通過建筑物用框架地板或屋面隔板結(jié)構(gòu)(Framed Floor or Roof DiaphragmConstruction for Buildings)的ASTM E 455-98靜態(tài)負(fù)荷試驗(yàn)(即單梁法)來確定如下文解釋的使用原型3/4英寸厚SCP板所建構(gòu)的單層地板隔板的水平隔板強(qiáng)度。
試驗(yàn)樣本材料 A.地板隔板材料 原型3/4″SCP-用纖維玻璃束增強(qiáng)的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)水泥板。“V”形槽沿4′×8′板的8′維度安置。此地板隔板試驗(yàn)的SCP板實(shí)例中所用的配方列在表18A中。
表18A 緊固件-沿周邊以6″的中心間距間隔且在板區(qū)域中以12″的中心間距間隔的#8-18×1-5/8″長BUGLE HEAD GRABBER SUPER DRIVE TM螺絲。所有緊固件都安置在從板邊緣算起最小3/4英寸且從接縫算起1/2英寸以內(nèi)的位置處。在板拐角處緊固件被插入2英寸。
粘結(jié)劑-將由Flexible Products Company of Canada，Inc.制造的ENERFOAM SF聚氨基甲酸酯泡沫粘結(jié)劑涂覆到所有對(duì)接接頭和榫槽接頭處。將一個(gè)(1)3/8″珠粒凝固成型之前涂覆到槽底部。在對(duì)接接頭處留出3/8″的間隙以便在接頭滑移到一起之前在間隙中涂覆一個(gè)粘結(jié)劑的(1)3/8″珠粒。
B.地板框架 圖8顯示裝配好的金屬(例如鋼)地板框架。此框架包括下列部件 A.橫向托梁150-由Dietrich Industries制造的16規(guī)格×10英寸深×10英尺長的Trade ReadyTM托梁。所述托梁壓印有Dietrich TDW5 W 10IN×L 10 FT 28324013 16GAUGE G60 50KSI。
B.縱向邊緣軌道152-由Dietrich Industries制造的具有以24″中心間距間隔開的預(yù)彎曲托梁連接位置的16規(guī)格×10-3/16″深×16′長的軌道。軌道壓印有Dietrich TD16W 91/4IN×L 16FT 28323858 16 GAUGE 3RD FI。
C.0.125″厚×2″×2″的角鋼154(圖10)位于每一個(gè)間隔開的橫向末端托梁156(在承載側(cè)開始且從負(fù)荷側(cè)角起跨越3英寸)上且用6″中心間距的#10-1″DRIVALL螺絲固定到各個(gè)末端橫向托梁上。
D.緊固件 用于連接框架的#10-16×3/4″長六角頭DRIVALL螺絲。
用于沿最外邊緣和在對(duì)接接頭的兩側(cè)以6″中心間距連接到框架的#10-16×3/4″長的圓頭平頭自攻螺絲。
試驗(yàn)樣本構(gòu)造 將一個(gè)(1)試驗(yàn)樣品構(gòu)造成10′-0″×20′-0″的總尺寸。圖8顯示金屬框架的透視圖。
圖9顯示圖8框架的一部分的放大圖。
圖10顯示圖8框架AA部分的放大圖。
圖11顯示SCP板120的頂視圖(具有板尺寸)，但制造成具有與圖5a類似的連接到金屬框架的榫槽邊緣(未顯示)。
圖12、13、14和15顯示圖11的BB、CC、DD和EE各部分的放大圖。
A.使用三個(gè)通過預(yù)彎曲接頭連接到托梁側(cè)的(3)六角頭#10-16×3/4″長的Drivall螺絲和一個(gè)通過邊緣軌道頂部連接到托梁內(nèi)部的(1)#10-16×3/4″長的圓頭平頭自攻螺絲，將托梁的每一端連接到邊緣軌道。也將5″長的0.078″厚×11/2″× 4″的角鋼151用3/4英寸長的DRIVALL螺絲以1″中心間距緊固到各托梁，并用一個(gè)3/4英寸長的DRIVALL螺絲緊固到邊緣軌道。
B.將每一端都具有2英寸長×13/4英寸接頭的11/2英寸×25/8英寸×213/4英寸的KATZ支承件158穿過地板的中心線緊固到托梁底部。使用(1)個(gè)#10-16×3/4″長的Drivall螺絲穿過每一Katz支承構(gòu)件158的末端而連接所述支承件158。具體說來，Katz支承件158被交錯(cuò)定位在中間點(diǎn)的兩側(cè)且在每個(gè)接頭處用一個(gè)#10-16×3/4英寸長的DRIVALL螺絲連接，如此而位于橫向接頭50之間。
C.在兩個(gè)位置處向邊緣軌道152的負(fù)荷側(cè)加入其它水平支承件以增強(qiáng)邊緣軌道152來達(dá)到點(diǎn)負(fù)荷目的。也就是說，在多個(gè)橫向托梁150之間沿縱向邊緣軌道提供用于負(fù)荷支撐的24英寸的支承件157。在每一橫向末端托梁與通常沿框架縱向軸的各個(gè)倒數(shù)第二個(gè)橫向末端托梁之間固定20英寸長的支承件159，其中每一端上使用四個(gè)#10-16×3/4英寸長的DRIVALL螺絲。
D.將框架整成方形且接著如圖11所示在其上緊固原型SCP板。以6″的中心間距沿周邊自拐角處插入2″且在板區(qū)域中用#8-18×1-5/8英寸長的喇叭頭型GRABBERSUPER DRIVETM螺絲(翼狀自攻螺絲162)以12英寸的中心間距來緊固原型SCP。小心確保緊固件與原型SCP表面齊平或稍低于原型SCP表面，而且也不會(huì)脫落到鋼框架中。在對(duì)接接頭和榫槽位置處，在接頭中涂覆由Flexible Products Company of Canada，Inc.制造的ENERFOAM SF聚氨基甲酸酯泡沫粘結(jié)劑的3/8英寸珠粒。
E.接著將1/8″×2″×2″的角鐵與托梁底部齊平緊固到末端托梁以將承載處的托梁的破碎性降到最低并代表頂板構(gòu)件。在末端托梁的承載側(cè)與托梁頂部齊平緊固另一6英寸長的角鐵，也使破碎性降到最低。
F.使試驗(yàn)樣品凝固最少36小時(shí)以使粘結(jié)劑固化。
G.圖16顯示由圖8的框架160制成的試驗(yàn)樣品80，其具有圖9的連接地板120，由適用輥?zhàn)?0以2英尺的中心間距(o.c.)支撐在混凝土地板98(圖17)上的樣品80的周圍。
圖17顯示圖16中FF部分的放大圖。在試驗(yàn)樣品80的兩端放置承載支撐件74、84。在試驗(yàn)樣品80的相對(duì)側(cè)安置三個(gè)(3)負(fù)荷汽缸。從汽缸通過鋼桿對(duì)六個(gè)(6)個(gè)18″的承載支承件施加負(fù)荷，以對(duì)地板試驗(yàn)樣品80均勻施加負(fù)荷。沿試驗(yàn)樣品80的承載側(cè)放置五個(gè)(5)刻度盤指示器來測量偏轉(zhuǎn)。圖17顯示具有墊片90、約1/8英寸的間隙96和18英寸的負(fù)荷支承件94的牽制器92。所述牽制器92安裝在水泥98中。在試驗(yàn)樣品80的另一端提供另一牽制器82。所述牽制器92支撐在固體輥?zhàn)?2上。
試驗(yàn)設(shè)備 A.三個(gè)(3)ENERPAC Model P-39液壓手泵。
B.三個(gè)(3)ENERPAC Model RC-1010液壓汽缸。
C.五個(gè)刻度盤指示器2英寸移動(dòng)量-0.001英寸增量。
D.三個(gè)(3)Ω(Omega)數(shù)字儀表。
E.三個(gè)(3)Ω壓力傳感器。
F.三個(gè)(3)6英尺工字梁。
G.五個(gè)(5)剛性承載件，其用螺栓固定在地板上。
程序 A.使用三個(gè)(3)1-1/2英寸直徑×10英寸沖程的液壓汽缸(每個(gè)負(fù)荷點(diǎn)上一個(gè))產(chǎn)生負(fù)荷。用三個(gè)(3)數(shù)字儀表和壓力傳感器來測量所施加的力。在附屬的數(shù)據(jù)表單上記錄所施加的力的恒定值。
B.通過施加水壓產(chǎn)生負(fù)荷來產(chǎn)生機(jī)械力，直到在數(shù)字儀表上指示所要的負(fù)荷。
C.以700 lb的增量對(duì)整個(gè)地板組合件施加負(fù)荷。在獲取偏轉(zhuǎn)讀數(shù)之前，每次負(fù)荷保持1分鐘。在獲取14,000lb的偏轉(zhuǎn)讀數(shù)之后，接著以每分鐘大約2800磅的速度對(duì)組合件施加負(fù)荷，直到發(fā)生失效。
圖19顯示安裝在圖16的試驗(yàn)裝置上的SCP板和金屬框架地板在設(shè)計(jì)負(fù)荷時(shí)的照片。
圖20顯示安裝在圖16的試驗(yàn)裝置上的SCP板和金屬框架地板在失效時(shí)的照片。
試驗(yàn)結(jié)果 表19顯示對(duì)上述整個(gè)地板組合件施加負(fù)荷的地板隔板試驗(yàn)的結(jié)果。地板具有120英寸的寬度。
使用3.0的安全系數(shù)獲得下列值。
極限負(fù)荷＝14,618.5lb/10.0ft.＝1,461.8 PLF(磅/線性英尺) 抗剪設(shè)計(jì)＝1461.8/3.0安全系數(shù)＝487.2 PLF 通過用極限負(fù)荷除以安全系數(shù)3來計(jì)算抗剪設(shè)計(jì)。
表20顯示由于對(duì)地板施加負(fù)荷所發(fā)生的偏轉(zhuǎn)結(jié)果。圖18圖示表20的數(shù)據(jù)。圖18顯示采用圖16的地板隔板試驗(yàn)裝置，由使用3/4英寸的結(jié)構(gòu)水泥板(SCP板)的地板隔板試驗(yàn)獲得的實(shí)驗(yàn)負(fù)荷對(duì)偏轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)。
表21顯示在支承點(diǎn)處對(duì)試驗(yàn)樣品地板施加負(fù)荷所獲得的平均承載偏轉(zhuǎn)。
基于從所述單次試驗(yàn)樣品所獲得的數(shù)據(jù)，可以從如下構(gòu)造的上述單一地板隔板樣品達(dá)到487.2 PLF(磅/線性英尺)的抗剪設(shè)計(jì) 表19-地板隔板試驗(yàn) 表20-構(gòu)造過程中的溫度和濕度71_/32％；試驗(yàn)過程中的溫度和濕度73_/35％ 樣品描述使用ENERFOAM SF聚氨基甲酸酯泡沫粘結(jié)劑粘附到16規(guī)格10英寸鋼托梁的原型3/4英寸SCP 表21 實(shí)例7 此實(shí)例通過建筑物用框架地板或屋面隔板結(jié)構(gòu)的ASTM E 455-98靜態(tài)負(fù)荷試驗(yàn)(即單梁法)來確定水暴露對(duì)使用3/4″英寸厚的SCP板的組合件的水平隔板強(qiáng)度的影響。
試驗(yàn)樣本材料 A.地板隔板材料 用纖維玻璃束增強(qiáng)的3/4英寸SCP板?！癡”形槽沿4英尺×8英尺板的8′維度安置。
所采用的緊固件包括可用于GRABBER建筑物(GRABBER Construction Products)的#8-18×1-5/8英寸長的喇叭頭型GRABBER SUPER DRIVE螺絲，其沿周邊以6英寸的中心間距間隔且在板區(qū)域內(nèi)以12英寸的中心間距間隔。所有緊固件都安置在從板邊緣算起最小3/4英寸且從接縫算起最小1/2英寸以內(nèi)的位置處。緊固件在板拐角處插入2英寸。關(guān)于緊固件位置，參考圖11。
B.地板框架 托梁包括由Dietrich Industries制造的CSJ 16規(guī)格×8英寸深×10英尺的邊緣軌道。
試驗(yàn)樣本構(gòu)造 如同上述實(shí)例6中的試驗(yàn)樣品，將四個(gè)(4)試驗(yàn)樣品建構(gòu)成10′-0″×20′-0″的總尺寸。圖8顯示金屬框架的透視圖。
但是，將框架整成方形且接著如圖11所示在其上緊固原型SCP板。以6″的中心間距沿周邊自拐角處插入2″且在板區(qū)域中用#8-18×1-5/8英寸長的喇叭頭型Grabber SuperDrive螺絲(翼狀自攻螺絲162)以12英寸的中心間距來緊固原型SCP。小心確保緊固件與原型SCP的表面齊平或稍低于原型SCP的表面，而且也不會(huì)脫落到鋼框架中。與實(shí)例6的試驗(yàn)樣品相反，在對(duì)接接頭和榫槽位置處，在接頭中并不涂覆由Flexible ProductsCompany of Canada，Inc.制造的ENERFOAM SF聚氨基甲酸酯泡沫粘結(jié)劑的3/8英寸珠粒。
試驗(yàn)設(shè)備 A.四個(gè)(4)ENERPAC Model P-39液壓手泵 B.四個(gè)(4)ENERPAC Model RC-1010液壓汽缸 C.五個(gè)(5)刻度盤指示器2″移動(dòng)量-0.001″增量 D.四個(gè)(4)Ω數(shù)字儀表 E.四個(gè)(4)Ω壓力傳感器 F.四個(gè)(4)6英尺工字梁 G.六個(gè)(6)剛性承載件，其用螺栓固定在地板上 程序 A.將兩個(gè)試驗(yàn)組合件在“原樣”或干燥條件下進(jìn)行試驗(yàn)，且將兩個(gè)樣品在1″的水頭存在最少24小時(shí)后進(jìn)行試驗(yàn)。
B.使用四個(gè)(4)1-1/2″直徑的液壓汽缸(每個(gè)負(fù)荷點(diǎn)上一個(gè))產(chǎn)生負(fù)荷。用四個(gè)(4)校準(zhǔn)數(shù)字儀表和壓力傳感器來測量所施加的力。在附屬的數(shù)據(jù)表單上記錄所施加的力的恒定值。
C.通過施加水壓產(chǎn)生負(fù)荷來產(chǎn)生機(jī)械力，直到在數(shù)字儀表上指示所要的負(fù)荷。
D.以700 lb的增量對(duì)整個(gè)地板組合件施加負(fù)荷。在獲取偏轉(zhuǎn)讀數(shù)之前，每次負(fù)荷保持1分鐘。在進(jìn)行14000 lb的偏轉(zhuǎn)讀數(shù)之后，接著以每分鐘大約2800磅的速度對(duì)組合件施加負(fù)荷，直到發(fā)生失效。
試驗(yàn)結(jié)果 表22-38和圖24和圖25顯示對(duì)上述整個(gè)地板組合件施加負(fù)荷的地板隔板試驗(yàn)的結(jié)果。地板具有120英寸的寬度。圖24顯示干燥試驗(yàn)1和干燥試驗(yàn)2的數(shù)據(jù)。圖25顯示來自濕潤試驗(yàn)1和濕潤試驗(yàn)2的結(jié)果。
使用3.0的安全系數(shù)獲得下列值。
干燥樣品的平均極限負(fù)荷＝15,908.2 lb/10ft＝1,590.8 PLF 干燥樣品的抗剪設(shè)計(jì)＝1,590.8 PLF/3.0安全系數(shù)＝530.2 PLF 濕潤樣品的平均極限負(fù)荷＝14,544.5 lb/10ft＝1,454.4 PLF 濕潤樣品的抗剪設(shè)計(jì)＝1,454.4 PLF/3.0安全系數(shù)＝484.8 PLF 所述結(jié)果表示在連續(xù)暴露到水中24小時(shí)之后，大約保留91％的隔板強(qiáng)度。
表22-地板隔板試驗(yàn)；地板寬度120英寸；設(shè)計(jì)負(fù)荷420 P.L.E.(干燥試驗(yàn)1) 表23-地板隔板試驗(yàn)(干燥試驗(yàn)1) 表24-地板隔板試驗(yàn)(干燥試驗(yàn)1) 表25-地板隔板試驗(yàn)；地板寬度120英寸；設(shè)計(jì)負(fù)荷420 P.L.F.(干燥試驗(yàn)2) 表26-地板隔板試驗(yàn)(干燥試驗(yàn)2) 表27-地板隔板試驗(yàn)(干燥試驗(yàn)2) 表28-地板隔板試驗(yàn)(濕潤試驗(yàn)1)；地板寬度120英寸；設(shè)計(jì)負(fù)荷420 P.L.F. 表29-地板隔板比較試驗(yàn)(濕潤試驗(yàn)1) 表30-地板隔板試驗(yàn)(濕潤試驗(yàn)1) 表31-地板隔板試驗(yàn)(濕潤)；地板寬度；設(shè)計(jì)負(fù)荷420 P.L.F.(濕潤試驗(yàn)2) 表32-地板隔板比較試驗(yàn)(濕潤試驗(yàn)2) 表33-地板隔板試驗(yàn)(濕潤試驗(yàn)2) 表34-吸水率結(jié)果-3/4英寸厚SCP板 表35-水分含量3/4英寸厚SCP板 表36-板膨脹3/4英寸厚SCP板(尺寸以英寸計(jì)) 實(shí)例8結(jié)構(gòu)的剛度與重量的比率和深度 剛度與重量的比率 對(duì)于給定跨度(在10英尺到40英尺的范圍內(nèi))、動(dòng)負(fù)荷(在20-100psf的范圍內(nèi))和偏轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)(在總負(fù)荷下最大是L/240)來說，SCP/鋼架地板結(jié)構(gòu)將符合比傳統(tǒng)波紋狀金屬鋪板/混凝土或預(yù)澆鑄板條系統(tǒng)具有更小靜負(fù)荷的結(jié)構(gòu)要求。例如，使用下列設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 連續(xù)承載墻支撐件上20英尺的跨度 每平方英尺80磅的動(dòng)負(fù)荷 建筑物用在輕型商業(yè)及多家住宅方面 偏轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)-總負(fù)荷L/240 不同系統(tǒng)的比較示意圖包括在圖26、27、28和29中。這些都是基于所述系統(tǒng)組分的物理特征而計(jì)算剛度與重量的比率的假設(shè)系統(tǒng)。
圖26顯示采用3/4英寸厚SCP板402作為12英寸深金屬托梁410的護(hù)套的SCP結(jié)構(gòu)地板系統(tǒng)400。SCP板402具有3/4英寸(1.9cm)的厚度“H2”。金屬托梁410具有12英寸(30.5cm)的厚度“H3”，組合厚度“H1”為12-3/4英寸(32.4cm)。
圖27顯示包括預(yù)澆鑄板420的預(yù)澆鑄板條系統(tǒng)，預(yù)澆鑄板420具有6英寸(15.2cm)的厚度“H4”。
圖28顯示具有混凝土頂蓋的輕型托梁/鋪板/平板系統(tǒng)430，其中有3英寸(7.6cm)的厚度“H6”在9/16英寸(1.4cm)22規(guī)格的波紋狀金屬板上，所述金屬板在具有14英寸(35.6cm)的深度“H7”的K3輕型托梁上，總厚度“H5”為17-9/16英寸(44.6cm)。
圖29顯示包括膠合板護(hù)套444的系統(tǒng)440，其中3/4英寸(1.9cm)的厚度“H8”在具有20英寸(50.8cm)的深度“H9”的木托梁上，總深度“H10”為20-3/4英寸(52.7cm)。
對(duì)不同系統(tǒng)的靜負(fù)荷和結(jié)構(gòu)深度的比較顯示在下表37中。靜負(fù)荷的計(jì)算在表38-41中給出。
表37-不同系統(tǒng)的靜負(fù)荷和結(jié)構(gòu)深度的比較 表38-滿足結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)SCP系統(tǒng)靜負(fù)荷的計(jì)算 表39-滿足結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)澆鑄板條系統(tǒng)靜負(fù)荷的計(jì)算 表40-滿足結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)輕型托梁/鋪板/平板系統(tǒng)靜負(fù)荷的計(jì)算 表41-滿足結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)所要求的膠合板/木托梁系統(tǒng)的靜負(fù)荷的計(jì)算 對(duì)于給定跨度(在10英尺到40英尺的范圍內(nèi))、動(dòng)負(fù)荷(在20-100psf的范圍內(nèi))和偏轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)(在總負(fù)荷下最大是L/240)來說，SCP/鋼架結(jié)構(gòu)地板組合件在每平方英尺的建筑占地面積上也將比傳統(tǒng)金屬輕型托梁/波紋狀金屬鋪板/混凝土或膠合板/木托梁系統(tǒng)產(chǎn)生更多有用的建筑容積。另外，SCP/鋼架結(jié)構(gòu)地板組合件是不易燃性的；而膠合板/木托梁系統(tǒng)是易燃性的。
假想實(shí)例顯示了本發(fā)明在增加有用建筑容積方面的優(yōu)勢，其中提供在剛度與重量的比率實(shí)例中所用的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，SCP地板系統(tǒng)具有12 3/4英寸的深度，輕型托梁/波紋狀鋪板/平板具有17英寸的深度，且木托梁系統(tǒng)具有20 3/4英寸的深度。對(duì)于具有50,000平方英尺的地板空間的建筑物來說，如下表42中所列出，本發(fā)明的SCP系統(tǒng)與金屬輕型托梁和鋪板或木托梁和膠合板相比使得有用建筑容積潛在增加。
表42-使用SCP相對(duì)于輕型托梁/鋪板/頂蓋平板或膠合板/木托梁的有用建筑容積的潛在增加 雖然已顯示和描述在金屬框架上采用纖維增強(qiáng)型結(jié)構(gòu)水泥板的水平隔板的系統(tǒng)的特定實(shí)施例，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，在不偏離本發(fā)明的更廣泛的意義下，且如以下權(quán)利要求書中所述，可對(duì)其進(jìn)行改變和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于建筑的不易燃性地板系統(tǒng)，其包含
支撐在金屬框架上的水平抗剪隔板，所述水平抗剪隔板包含增強(qiáng)型輕量尺寸穩(wěn)定型水泥板；
所述板具有65-90磅/立方英尺的密度且在固定到框架時(shí)能夠抵抗剪切負(fù)荷，且包含由水性混合物固化所產(chǎn)生的連續(xù)相；所述水性混合物以干重計(jì)包含35-70重量％的反應(yīng)性粉末、20-50重量％的輕量填料和5-20重量％的玻璃纖維，所述連續(xù)相由玻璃纖維增強(qiáng)且含有輕量填料粒子，所述輕量填料粒子具有0.02-1.00的粒子比重和約10-500微米的平均粒度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述連續(xù)相由反應(yīng)性粉末的水性混合物固化而產(chǎn)生，所述反應(yīng)性粉末以干重計(jì)包含35-75wt.％的α半水合硫酸鈣、20-55wt.％的水硬性水泥、0.2-3.5wt.％的石灰和5-25wt.％的活性火山灰，所述連續(xù)相由耐堿性玻璃纖維均勻增強(qiáng)，且含有包含均勻分布的陶瓷微球的均勻分布的輕量填料粒子。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述陶瓷微球具有50-250微米的平均粒度和/或在10-500微米的粒度范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述板由各自以干重計(jì)為35-58wt.％的反應(yīng)性粉末、6-17wt.％的玻璃纖維和34-49wt.％的至少一種選自由陶瓷微球、玻璃微球、粉煤灰煤胞或珍珠巖組成的群組的所述輕量填料形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述板由各自以干重計(jì)為49-56wt.％的反應(yīng)性粉末、7-12wt.％的玻璃纖維和35-42wt.％的陶瓷微球形成，所述陶瓷微球具有0.50-0.80g/mL的粒子密度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述填料包含具有約10-350微米平均直徑的均勻分布的玻璃微球和/或粉煤灰煤胞。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述板是由各自以干重計(jì)為42-68wt.％的反應(yīng)性粉末、5-15wt.％的玻璃纖維、23-43wt.％的陶瓷球和最多1.0wt.％的玻璃微球形成的。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述板包含具有由反應(yīng)性粉末的水性混合物固化而產(chǎn)生的連續(xù)相的核心，所述反應(yīng)性粉末以干重計(jì)包含35-75wt.％的α半水合硫酸鈣、20-55wt.％的水硬性水泥、0.2-3.5wt.％的石灰和5-25wt.％的活性火山灰，所述連續(xù)相由耐堿性玻璃纖維均勻增強(qiáng)，且含有包含均勻分布的陶瓷微球的輕量填料，且
其另外包含至少一個(gè)外層，每一所述外層包含由反應(yīng)性粉末的水性混合物固化而產(chǎn)生的連續(xù)相，所述反應(yīng)性粉末以干重計(jì)包含35-75wt.％的α半水合硫酸鈣、20-55wt.％的水硬性水泥、0.2-3.5wt.％的石灰和5-25wt.％的活性火山灰，所述連續(xù)相由耐堿性玻璃纖維均勻增強(qiáng)，且所述輕量填料粒子具有0.02-1.00的粒子比重和約10-500微米的平均粒度，至少一個(gè)外層具有相對(duì)于所述核心減少的相密度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述外層是由各自以干重計(jì)為42-68wt.％的反應(yīng)性粉末、5-15wt.％的玻璃纖維、最多1.0wt.％的具有約10-350微米的平均直徑的玻璃微球和23-43wt.％的包含陶瓷球的輕量填料粒子形成的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述板具有約1/4-1 1/2英寸(6.3-38.11mm)的厚度。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述外層具有約1/32-4/32英寸(0.8-3.2mm)的厚度。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中3/4英寸(19mm)厚的板在根據(jù)ASTM 661和APA S-1試驗(yàn)方法在16英寸(406.4mm)中心間距的跨度上進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，在靜態(tài)負(fù)荷下具有大于400lb(1810kg)的極限承載力；在碰撞負(fù)荷下具有大于400lb(182kg)的極限承載力，且在200lb(90.9kg)負(fù)荷的靜態(tài)和碰撞負(fù)荷下都具有小于0.125英寸(1.98mm)的偏轉(zhuǎn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述玻璃纖維是具有約5-25微米直徑和約0.25-3英寸(6.3-76mm)長度的單絲。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中根據(jù)ASTM C 1185具有65lb/ft3(1041kg/m3)-90lb/ft3的干燥密度且接著在水中浸泡48小時(shí)后的板通過ASTM C 947試驗(yàn)所測得的撓曲強(qiáng)度至少是1000psi(7MPa)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中具有65lb/ft3(1041kg/m3)-90lb/ft3的干燥密度的板在水中浸泡48小時(shí)后通過ASTM C 947試驗(yàn)所測得的撓曲強(qiáng)度至少是1650psi(11.4MPa)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述水硬性水泥是波特蘭水泥。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述反應(yīng)性粉末包含45-65wt.％的半水合硫酸鈣、25-40wt.％的水硬性水泥、0.75-1.25wt.％的石灰和10-15wt.％的活性火山灰。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述地板系統(tǒng)具有比空腹輕型托梁、金屬鋪板和就地澆注混凝土的地板系統(tǒng)或在負(fù)荷承載墻上具有頂板的預(yù)澆鑄板條地板系統(tǒng)高的比剛度。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)的水平抗剪隔板負(fù)荷承載力在試驗(yàn)中暴露于水時(shí)將不會(huì)減少25％以上，其中將2英寸的水頭保持在固定在10英尺×20英尺金屬框架上的3/4英寸厚的SCP板上方持續(xù)24小時(shí)。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)在試驗(yàn)中暴露于水時(shí)每平方英尺將吸收不超過0.7磅水，其中將2英寸的水頭保持在固定在10英尺×20英尺金屬框架上的3/4英寸厚的SCP板上方持續(xù)24小時(shí)。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中附接到10英尺×20英尺的所述金屬框架上的10英尺寬×20英尺長×3/4英寸厚的SCP板隔板在暴露于在固定在所述金屬框架上的SCP板上方保持24小時(shí)的2英寸水頭時(shí)將不膨脹5％以上。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中每一組件都符合ASTM G-21，其中所述系統(tǒng)大約達(dá)到1；且符合ASTM D-3273，其中所述系統(tǒng)大約達(dá)到10。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述板包含
包含所述連續(xù)相的核心層，和
在內(nèi)層的每一相對(duì)面的至少一個(gè)外層，其是由水性混合物固化所產(chǎn)生的個(gè)別其它連續(xù)相的至少一個(gè)外層，所述水性混合物以干重計(jì)包含35-70重量％的反應(yīng)性粉末、20-50重量％的輕量填料和5-20重量％的玻璃纖維，所述連續(xù)相由玻璃纖維增強(qiáng)且含有所述輕量填料粒子，所述輕量填料粒子具有0.02-1.00的粒子比重和約10-500微米的平均粒度，其中所述至少一個(gè)外層具有比所述內(nèi)層高的玻璃纖維百分比。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)是非定向的，因?yàn)樗鱿到y(tǒng)的板可被放置成其縱向平行或垂直于所述框架的金屬托梁，而不損失強(qiáng)度或負(fù)荷承載特征，其中不管所述SCP板在所述金屬框架上的定方如何，所述系統(tǒng)在無失效的情況下支撐靜負(fù)荷和動(dòng)負(fù)荷的能力是相同的。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)具有每線性英尺300-1000磅的地板隔板水平設(shè)計(jì)抗剪承載力。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)具有每線性英尺400-800磅的地板隔板水平設(shè)計(jì)抗剪承載力。
27.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述水平抗剪隔板支撐在包含金屬托梁的輕型冷軋金屬框架上。
28.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述輕型冷軋金屬框架包含波紋狀金屬板。
29.一種制造根據(jù)權(quán)利要求1所述的不易燃性地板系統(tǒng)的方法，其包含將所述板放置在金屬托梁上。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其包含在周圍溫度小于32_(0℃)時(shí)將所述板放置在所述金屬托梁上。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其包含在所述周圍溫度小于20_(-7.5℃)時(shí)將所述板放置在所述金屬托梁上。
32.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中所述放置步驟包含在所述周圍溫度小于32_(0℃)時(shí)通過將所述板下降到所述金屬框架元件上以便所述板的至少一端下降至少2英尺來將所述板平放在所述金屬托梁上。
33.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中所述放置步驟包含在所述周圍溫度小于32_(0℃)時(shí)通過將所述板下降到所述金屬框架元件上以便所述板的至少一端下降2-3英尺來將所述板平放在所述金屬托梁上。
34.一種增強(qiáng)型、輕量、尺寸穩(wěn)定型水泥板，其具有65-90磅/立方英尺的密度且在固定到框架時(shí)能夠抵抗剪切負(fù)荷，其包含
由水性混合物固化而產(chǎn)生的連續(xù)相核心，所述水性混合物以干重計(jì)包含35-70重量％的反應(yīng)性粉末、20-50重量％的輕量填料和5-20重量％的玻璃纖維，所述連續(xù)相由玻璃纖維增強(qiáng)且含有所述輕量填料粒子，所述輕量填料粒子具有0.02-1.00的粒子比重和約10-500微米的平均粒度；和
由水性混合物固化所產(chǎn)生的個(gè)別其它連續(xù)相的至少一個(gè)外層，所述水性混合物以干重計(jì)包含35-70重量％的反應(yīng)性粉末、20-50重量％的輕量填料和5-20重量％的玻璃纖維，所述連續(xù)相由玻璃纖維增強(qiáng)且含有所述輕量填料粒子，所述輕量填料粒子具有0.02-1.00的粒子比重和約10-500微米的平均粒度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種地板系統(tǒng)，其包括水平金屬框架構(gòu)件，例如C形托梁、U形托梁、空腹托梁、HAMBRO或支撐增強(qiáng)型輕量尺寸穩(wěn)定型SCP板的其它金屬框架系統(tǒng)。所述地板系統(tǒng)具有不易燃性、耐水性、防霉性和防腐性、耐白蟻性并且能夠抵抗等于或超過膠合板或定向刨花板所提供的剪切負(fù)荷的剪切負(fù)荷。所述板采用一層或一層以上由無機(jī)粘合劑的水性混合物固化所產(chǎn)生的連續(xù)相，所述無機(jī)粘合劑例如是α半水合硫酸鈣、水硬性水泥、活性火山灰和石灰。所述連續(xù)相由玻璃纖維增強(qiáng)且含有輕量填料粒子，例如陶瓷微球。
文檔編號(hào)E04H12/00GK101111651SQ200580045162
公開日2008年1月23日 申請(qǐng)日期2005年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月30日
發(fā)明者蒂莫西·D·托恩揚(yáng), 詹姆斯·M·烏列特, 詹姆斯·E·賴克茨 申請(qǐng)人:美國石膏公司