專利名稱：具有類似木材的特性和超高強(qiáng)度的擠壓成型的纖維增強(qiáng)水泥制品以及制造該制品的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及纖維增強(qiáng)的可擠壓成型水泥合成物，所述合成物形成了具有高抗彎強(qiáng)度和低堆密度的水泥建筑制品?？蓴D壓成型的水泥合成物能夠用于制造具有木材般特性的水泥建筑制品。
背景技術(shù)：
木料和其它從樹木獲得的建筑制品在歷史上已成為用于建筑結(jié)構(gòu)的主要原料。由于其可被切割和成型為各種形狀和尺寸的能力、其作為建筑材料的總體性能、以及其可構(gòu)成許多不同建筑建構(gòu)的能力，木材是許多不同建筑材料的來源。樹木不僅可被切割成2X4(two-by-four)的料、I X 10 (one-by-ten)的料、膠合板、裝飾板、等等,而且不同的木料件可輕松地經(jīng)由膠、釘子、螺釘、螺栓、以及其它連接裝置附接在一起。木材料可輕松地成型并與其它制品組合以形成所需結(jié)構(gòu)。盡管樹木是可再生的來源，但樹木生長成可用的大小需要許多年。就這一點(diǎn)而言，樹木消失得比它們能生長的速度快，至少在世界許多地方都是這樣。此外，沙漠或其它沒有豐富的樹木的地區(qū)不得不或者進(jìn)ロ木料、或者放棄建設(shè)需要木材的結(jié)構(gòu)。由于對森林采伐和其它與樹木砍伐有關(guān)的環(huán)境問題的關(guān)心，一直在嘗試由其它材料(例如塑料和混凝土)制造“木料替代品”。盡管塑料具有ー些有利的特性(如可塑性和高的抗拉強(qiáng)度)，但它們在抗壓強(qiáng)度方面較薄弱，通常得自于不可再生的來源，且通常被認(rèn)為比天然制品較不環(huán)保。另ー方面，混凝土是本質(zhì)上不會耗盡的建筑材料，因?yàn)槠涑煞质浅Ｒ姷恼惩?、沙子、巖石、以及水。混凝土通常包括水硬性水泥、水、以及至少ー種骨料，其中水與水泥反應(yīng)以形成水泥漿，所述水泥漿將骨料粘合在一起。當(dāng)水硬性水泥和水固化(即水合)以使水泥與水和骨料與其它固體成分粘合時，由此形成的混凝土可具有極高的抗壓強(qiáng)度和彎曲模量，但它是相較于其抗壓強(qiáng)度具有相對較低抗拉強(qiáng)度的易碎材料，具有較小的韌性或撓度特性。盡管如此，通過添加諸如鋼筋的加強(qiáng)件或建造整塊結(jié)構(gòu)，混凝土可用于建設(shè)車道、建造基礎(chǔ)、以及通常大的整塊結(jié)構(gòu)。早先用混凝土創(chuàng)造木料替代品的嘗試并未提供具有讓人滿意的特征的制品。這部分是由于制造混凝土的傳統(tǒng)方法需要混合物在模具中固化，且并未提供具有適當(dāng)?shù)捻g性或抗彎強(qiáng)度的制品以替代木料。ー種由混凝土制造一般的建筑元件(例如屋瓦、外墻元件、管道、等等)的嘗試涉及到“哈氏過程(圓網(wǎng)抄取法)”，所述哈氏過程是用于制造紙張的過程的變型。在哈氏過程中，建筑制品是由含有高達(dá)99%水的高度含水料漿、水硬性水泥、骨料和纖維制成的。含水料漿具有極高的水比水泥(“w/c”)比率并被脫水以生產(chǎn)出能夠固化的合成物以形成固體建筑制品。含水料漿以相繼的層涂敷至多孔的滾子筒并在隨后的層之間脫水。添加纖維以防止固體水泥顆粒排干水分并賦予一定程度的韌性。當(dāng)還處于潮濕、未硬化狀態(tài)時，經(jīng)脫水的材料從滾子筒移走，切割成薄板或可選地壓制成型，并允許固化。由此形成的制品是分層的。盡管在保持干燥時是充分強(qiáng)固的，但它們隨著時間推移當(dāng)接觸到過多水分時趨向于分離或脫層。由于制品是分層的，因此組分(特別是纖維)并未均勻地散布。此外，水泥建筑制品在強(qiáng)度方面并未達(dá)到它們的全部潛力，直至建設(shè)完成數(shù)月甚至數(shù)年之后。特別地，如本領(lǐng)域所熟知的那樣，混凝土隨著其固化而持續(xù)硬化，并由此強(qiáng)化，直至合成物內(nèi)部的水分完全耗盡。典型地，采用28天強(qiáng)度作為建筑基準(zhǔn)。早先通過提高溫度而更快地固化的嘗試，例如用蒸汽養(yǎng)護(hù)和蒸壓養(yǎng)護(hù)，導(dǎo)致了二次鈣礬石的形成，在所述蒸汽養(yǎng)護(hù)和蒸壓養(yǎng)護(hù)中溫度達(dá)到65°C以上，兩者都會導(dǎo)致最終制品的不利的開裂和破損。
盡管本發(fā)明人早先發(fā)明了利用水泥和纖維制造柔性的紙張般薄片的方法，這種薄片是像紙張ー樣柔性的并可非常像紙那樣被彎曲、折疊或卷成多種不同的食物或飲料容器。但這種薄片并不適于用作建筑材料。首先，這種薄片是通過在被加熱的滾子上在數(shù)秒或數(shù)分鐘的形成時間內(nèi)快速烘干可模塑的合成物而制成的，這導(dǎo)致了水硬性水泥顆粒變成僅僅是填料，而流變改性劑提供了即便不是全部也是大部分的粘合力。由于水泥顆粒僅僅充當(dāng)填料，它們最終由更便宜的碳酸鈣填料顆粒替代。因此這樣做會是有利的提供水泥合成物和方法，所述合成物和方法用于制備類似木材的水泥復(fù)合材料建筑制品，所述建筑制品可用作木料制品的替代品并可輕松而快速地制造。若建筑制品相較于常規(guī)制品可具有増加的抗彎強(qiáng)度則會是更有利的。此外，提供可被用作木材替代品的建筑制品會是有益的，所述木材包括各種各樣的木材建筑制品，例如通常由木材制成的結(jié)構(gòu)性和裝飾性制品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及可充當(dāng)木料替代品的水泥建筑材料。相應(yīng)地，本發(fā)明涉及對可擠壓成型的水泥合成物的使用，所述可擠壓成型的水泥合成物可被擠壓成型或以其它方式成型為類似木材的建筑制品，所述類似木材的建筑制品可被用作許多已知的木料制品的替代品。含纖維的水泥建筑制品可具有類似于木材建筑制品的特性。在某些實(shí)施例中，含纖維的水泥建筑制品可被鋸切、切割、鉆孔、捶打、以及附接在一起，就如通常對木材建筑制品所做的那樣，并在下文中更詳細(xì)地描述。普通的混凝土通常比木材致密和堅(jiān)硬得多，并因此更難鋸切、釘入或擰入。材料的彎曲模量(指的是彈性模量或楊氏模量)盡管不是硬度的嚴(yán)格衡量標(biāo)準(zhǔn)，但已被發(fā)現(xiàn)與硬度相關(guān)聯(lián)，因?yàn)樗c水泥建筑制品被鋸切、釘、旋擰的能力有夫。典型地，普通的混凝土具有約4，000, OOOpsi至約6，000, OOOpsi的量級的彎曲模量，而木材的彎曲模量在從約500，OOOpsi 一直到約5，000，OOOpsi的范圍(約3. 5至35GPa)。此外，典型地，混凝土比木材堅(jiān)硬約5至100倍。以彎曲模量估計(jì)時，軟木(例如松木)比混凝土更軟高達(dá)100倍，所述軟木比硬木更容易被鋸切、釘和旋擰。一般而言，水泥建筑制品被利用普通木鋸鋸切、利用錘子釘、或利用常用驅(qū)動器旋擰的能力是硬度的函數(shù)，所述硬度近似正比于密度(即作為一般規(guī)則，密度越低，硬度越低)。在希望利用エ件對水泥建筑制品鋸切、釘和/或旋擰的情況下(所述エ件是在使用木材制品時在建筑行業(yè)內(nèi)常見的エ件)，水泥建筑制品大致具有的硬度近似為木材的硬度(也就是說，從而比常規(guī)的混凝土更軟)。纖維和流變改性劑的包含有助于形成比常規(guī)混凝土更軟的制品。此外，大量適當(dāng)散布的微孔的包含有助于減少密度 ，這有助于減少硬度。此外，本發(fā)明的水泥建筑制品具有比抗壓強(qiáng)度更高的抗彎強(qiáng)度。較高的抗彎強(qiáng)度將允許在最大撓度處破壞之前承受較重的負(fù)載。典型的梁的撓度是利用以下等式確定的梁中心處的撓度=負(fù)載X長度3/48/彈性模量/轉(zhuǎn)動慣量相應(yīng)地，彈性模量越高，撓度越低。在一個實(shí)施例中，本發(fā)明包括供用作木料替代品的水泥復(fù)合材料制品。這種制品可包括固化的水泥復(fù)合材料，所述復(fù)合材料包括水硬性水泥、流變改性劑、以及纖維。固化的水泥復(fù)合材料的特征在于以下的一點(diǎn)或數(shù)點(diǎn)能夠由手用木鋸來鋸切；彎曲模量在約200，OOOpsi至約5，000，OOOpsi的范圍內(nèi)；抗彎強(qiáng)度至少約1500psi ;優(yōu)選的密度少于約I. 3g/cm3,更優(yōu)選少于約I. 15g/cm3,更加優(yōu)選少于約I. lg/cm3,而最優(yōu)選少于約I. 05g/cm3,并且纖維優(yōu)選以大于約10%的濃度(以干體積衡量)基本上均勻地分布在固化的水泥合成物中。根據(jù)本發(fā)明制造的建筑制品比含水泥的紙張似的制品堅(jiān)硬得多。由于纖維基本上均勻地散布(即不像在哈氏過程中那樣分層)，建筑制品當(dāng)接觸到水分時并不分離或脫層。固化的水泥合成物通常是通過混合可擠壓成型的水泥合成物而制備的，所述可擠壓成型的水泥合成物包括從約O. 1%至約10%的濃度(以濕體積衡量)的流變改性劑、以及大于約5% (以濕體積衡量)、而更優(yōu)選大于約7% (以濕體積衡量)、而更加優(yōu)選大于約8% (以濕體積衡量)的濃度的纖維。所擠壓成型的合成物的特征在于具有粘土般的稠度、具有高的屈服應(yīng)力、賓漢(Binghamian)塑性和即刻的形狀穩(wěn)定性。在混合之后，可擠壓成型的水泥合成物可被擠壓成型成具有預(yù)先確定的橫截面區(qū)域的未干的擠壓成型制品。有利地，未干的擠壓成型制品在擠壓成型時是形狀穩(wěn)定的以便能夠保持其橫截面區(qū)域和形狀，從而不會在擠壓成型之后塌落且從而允許操作而不會破損。在一個實(shí)施例中，在擠壓成型之后，在未干的擠壓成型制品中的水硬性水泥可通過在從大于65°C至小于99°C的溫度下加熱而固化，從而形成固化的水泥復(fù)合材料。在另ー實(shí)施例中，利用具有約150°C的溫度并處于15巴的壓熱器使未干的擠壓成型制品中的水硬性水泥固化約24小吋。根據(jù)ー個實(shí)施例，最初用于形成可擠壓成型成物的水量通過蒸發(fā)而減少，所述蒸發(fā)是在水泥粘合劑的水合之前、期間或之后。這可通過這樣實(shí)現(xiàn)在爐內(nèi)典型地在低于水的沸點(diǎn)的溫度下干燥以進(jìn)行受控的干燥同時不干擾水泥的水合。從這種干燥可得到至少兩點(diǎn)益處(I)可降低有效的水比水泥的比率，這增加了水泥漿的強(qiáng)度；以及(2)除去水后留下受控的均勻的密度。可擠壓成型合成物的標(biāo)定或表面的水/水泥比率起初可在約O. 8至約I. 2的范圍內(nèi)。但是，典型地，有效的水/水泥比率要低得多，所述有效的水/水泥比率是基于實(shí)際可用于水泥水合的水。例如，在通過蒸發(fā)除去一部分水之后，由此導(dǎo)致的水/水泥比率典型地在約O. I至約O. 5的范圍內(nèi)，例如優(yōu)選約O. 2至O. 4，更優(yōu)選約O. 25至約O. 35，而最優(yōu)選約O. 3。已發(fā)現(xiàn)并非所有的添加的水可如前文所述地通過在爐內(nèi)加熱而通過蒸發(fā)除去，這表示部分的水即使在加熱的時候也能夠與水泥反應(yīng)和水合，使其成為化學(xué)結(jié)合水而不是可被蒸發(fā)掉的自由水。該過程不同于利用蒸汽養(yǎng)護(hù)的過程，在所述蒸汽養(yǎng)護(hù)過程中在保持制品潮濕的同時使制品的溫度増加。用在根據(jù)本發(fā)明的水泥復(fù)合材料中的纖維可以是以下的ー種或幾種大麻纖維、棉纖維、植物的葉或莖纖維、硬木纖維、軟木纖維、玻璃纖維、石墨纖維、硅纖維、陶瓷纖維、金屬纖維、聚合物纖維、聚丙烯纖維、以及碳纖維?；旧暇鶆虻胤植荚诠袒乃嗪铣晌镏械睦w維的量優(yōu)選大于約10% (以干體積衡量)，更優(yōu)選大于約15% (以干體積衡量)，更優(yōu)選大于約20% (以干體積衡量)。某些纖維(例如木材或植物纖維)具有高親水性并能夠吸收大量的水。這意味著添加至水泥合成物以使其可擠壓成型的水的一部分可與纖維緊密結(jié)合，由此減少有效的水/水泥比率，因?yàn)榕c纖維緊密結(jié)合的水不容易用于使水泥粘合劑水合。 用在根據(jù)本發(fā)明的水泥復(fù)合材料中的水硬性水泥粘合劑可以是以下的一種或幾種波特蘭水泥、MDF (無宏觀缺陷)水泥、DSP (均勻排列高致密超細(xì)顆粒)水泥、Densit型水泥、Pyrament型水泥、鋁酸鈣水泥、石膏、硅酸鹽水泥、石膏水泥、磷酸鹽水泥、高氧化鋁水泥、超細(xì)水泥、礦渣水泥、鎂氧氯水泥、以及它們的組合。水泥粘合劑促成了建筑制品的整體粘合強(qiáng)度的至少約50% (例如加上由流變改性劑賦予的粘合強(qiáng)度)。優(yōu)選地，水硬性水泥將促成至少約70%的整體粘合強(qiáng)度，更優(yōu)選至少約80%，而最優(yōu)選至少約90%的粘合強(qiáng)度。由于水硬性水泥粘合劑大大促成了建筑材料的整體強(qiáng)度，因此材料相較于紙張似的制品強(qiáng)固得多且具有高得多的抗彎剛度，所述紙張似的制品將水硬性水泥主要用作填料(即借助加熱至150°C及以上以通過蒸發(fā)快速除去所有或基本上所有的水)。流變改性劑可以是以下的ー種或多種多糖、蛋白質(zhì)、纖維素、淀粉(例如支鏈淀粉、直鏈淀粉、海凝膠(seage I )、淀粉醋酸酷、淀粉輕基醚、離子淀粉、長鏈燒基淀粉、糊精、胺淀粉、磷酸酯淀粉、雙醛淀粉)、纖維素醚(例如甲基羥こ基纖維素、羥甲基こ基纖維素、羧甲基纖維素、甲基纖維素、こ基纖維素、羥こ基纖維素、羥丙基纖維素)、以及粘土。優(yōu)選地，所包括的流變改性劑量在約O. 25%至約5%的范圍內(nèi)(以水泥合成物的濕重衡量)，更優(yōu)選在約O. 5%至約4%的范圍內(nèi)(以濕重衡量)，而最優(yōu)選在約1%至約3%的范圍內(nèi)(以濕重衡量)。與纖維類似，流變改性劑可與水粘合，由此相較于標(biāo)定比率降低有效的水/水泥比率，所述標(biāo)定比率是基于實(shí)際添加的水而不是可用于水合的水。盡管流變改性劑可充當(dāng)粘合劑，但典型地,它將促成整體粘合力的少于約50%?？蛇x地，可包括從約O. 01%至約15%的濃度(以干重衡量)的促凝劑，其中促凝劑可以是以下的ー種或幾種KC03、KOH、NaOH, CaCl2, CO2、氯化鎂、三こ醇胺、鋁酸鹽、HCl的無機(jī)鹽、HNO3的無機(jī)鹽、H2S04的無機(jī)鹽、水化硅酸鈣(C-S-H)、以及它們的組合。促凝劑在這樣的情況下會是特別有用的需要快速強(qiáng)度以便操作和/或在最初水合期間一部分的水通過蒸發(fā)而被除去?？蛇x地，也可包括從約O. 5%至約2. 0%的濃度(以干重衡量)的緩凝劑。適宜地，緩凝劑可以是ー種或多種市售的阻滯劑，如來自Masterbuilders公司的DelvOiIぐ。緩凝劑在這樣的情況下會是特別有用的在操作和擠壓成型期間需要建筑材料恒定的流變能力。還可包括骨料材料，所述骨料材料是以下的ー種或幾種沙子、白云石、沙礫、巖石、玄武巖、花崗巖、石灰石、礫巖、玻璃珠、氣凝膠、珍珠巖、蛭石、頁狀剝落巖。干凝膠、云母、粘土、合成粘土、氧化招、娃石、粉煤灰、娃粉(siIica fume)、板狀氧化招、高嶺土、玻璃微球、陶瓷球、石膏ニ水合物、碳酸鈣、鋁酸鈣、橡膠、發(fā)泡聚苯こ烯、軟木、鋸末、以及它們的組合。在一個實(shí)施例中，固化的水泥復(fù)合材料可通過用手錘錘入來接納IOd規(guī)格的釘子。固化的水泥復(fù)合材料對于IOd規(guī)格的釘子可具有至少約25磅カ/英寸的抗拔力，優(yōu)選對于IOd規(guī)格的釘子至少約50磅力/英寸。此外，固化的水泥復(fù)合材料對于螺釘可具有至少約300磅カ/英寸的抗拔力，優(yōu)選對于螺釘至少約500磅カ/英寸?？拱违ǔＩ婕暗剿鄰?fù)合材料中的纖維的量(即在所有條件相等的情況下，隨著纖維含量増加而增加)。纖維產(chǎn)生更大的局部斷裂能和韌性，所述局部斷裂能和韌性抵抗在由釘子或螺釘形成的孔洞之中和周圍形成裂紋。其結(jié)果是ー種回彈效應(yīng)，其中基質(zhì)通過摩擦力保持住釘子，或通過摩擦力和機(jī)械カ兩者保持住螺釘。 在一個實(shí)施例中，制造水泥復(fù)合材料的方法可包括圍繞至少ー個增強(qiáng)元件擠壓可擠壓成型的水泥合成物，從而至少部分地將增強(qiáng)元件封裝在未干的擠壓成型制品中，所述增強(qiáng)元件選自包括鋼筋、金屬線、網(wǎng)、連續(xù)的纖維、以及織物的集合。在一個實(shí)施例中，制造水泥復(fù)合材料制品的方法可包括以下步驟擠壓成型未干的擠壓成型制品，所述擠壓成型制品具有至少ー個連續(xù)孔并是形狀穩(wěn)定的；在水泥復(fù)合材料處于形狀穩(wěn)定的未干狀態(tài)或至少部分地固化時將鋼筋和粘合劑插入連續(xù)孔中；并用粘合劑將鋼筋粘合至連續(xù)孔的表面?？蛇x地，在插入鋼筋之前將粘合劑涂敷至鋼筋上。在一個實(shí)施例中，制造水泥復(fù)合材料制品的方法可包括將水泥復(fù)合材料構(gòu)造成建筑制品從而作為木料建筑制品的替代品。就這一點(diǎn)而言，建筑制品可制成的形狀選自包括以下形狀的集合桿、棒、管道、圓柱、板、エ字梁、公用設(shè)施柱、裝飾板、2X4的料、1X8(one-by-eight)的料、面板、平薄板、屋瓦、以及具有中空內(nèi)部的板。典型地，建筑制品是利用包括擠壓成型的過程制造的，但所述過程也可包括一個或多個中間或修整程序。中間程序典型地發(fā)生在合成物處于未干、未固化的狀態(tài)時，而修整程序典型地發(fā)生在材料已固化或硬化之后。木材無法被明顯軟化，除非通過破壞或削弱木材結(jié)構(gòu)，與木材不同，混凝土在固化之前是塑性的和可模塑的。由此制成的建筑制品在處于未干狀態(tài)時可再成型(即彎曲或彎折)以形成利用真實(shí)的木材通常難以或不可能達(dá)到的形狀?？衫梅浪畡?例如硅烷、硅氧烷、乳膠、環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、以及混凝土行業(yè)中已知的其它防水劑)來處理建筑制品的表面或水泥基質(zhì)從而防水，這是對木材的另ー優(yōu)勢。這種材料可混入和/或涂敷至水泥建筑制品的表面。建筑制品可以是實(shí)心的或可以是空心的。通過圍繞固體芯軸擠壓而提供連續(xù)孔以產(chǎn)生的不連續(xù)性產(chǎn)生了輕質(zhì)的建筑制品。一個或多個這種孔洞可由鋼筋增強(qiáng)件(例如與環(huán)氧樹脂或其它粘合劑粘合)填充，它們可為電線提供管道，或它們可很像預(yù)鉆孔似地用于擰入建筑制品。建筑制品可包括復(fù)雜的擠壓成型結(jié)構(gòu)。它們可具有幾乎任何尺寸或橫截面形狀。它們可制成大的薄板(例如通過滾子擠壓成型)或塊料(例如通過大的母模逃孔)井隨后磨銑成類似木材的較小尺寸。在一個實(shí)施例中，制造水泥復(fù)合材料制品的方法可包括通過至少一種過程加工形狀穩(wěn)定的未干擠壓成型制品和/或固化的水泥復(fù)合材料，所述至少ー種過程選自包括以下過程的集合彎曲、沖壓、沖擊成型、切割、鋸切、砂紙打磨、磨銑、紋理化、整平、拋光、磨光、預(yù)鉆孔、上漆、以及著色。在一個實(shí)施例中，制造水 泥復(fù)合材料制品的方法可包括將一部分廢棄的未干擠壓成型制品或(例如通過沖壓)從建筑制品的主體切走的材料回收利用，其中回收利用包括將廢棄的未干擠壓成型制品與可擠壓成型的水泥合成物混合。在一個實(shí)施例中，用于使水硬性水泥固化的過程可包括熱養(yǎng)護(hù)或蒸壓養(yǎng)護(hù)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過提高固化溫度，水硬性水泥可更快地固化以在較短的時間段內(nèi)產(chǎn)生具有更大的強(qiáng)度百分比的水泥復(fù)合材料。進(jìn)ー步認(rèn)為，流變改性劑起到阻滯劑的作用并且除非溫度超過65°C，否則阻滯效應(yīng)不會被抵消，這減慢了水泥的強(qiáng)度發(fā)展。但是高于65°C時，流變改性劑從溶液中析出，而水合作用可更快地進(jìn)行，這導(dǎo)致了更高的強(qiáng)度發(fā)展。優(yōu)選地，擠壓成型制品被加熱至從大于65°C至小于99°C、更優(yōu)選大于70°C、更優(yōu)選大于80°C、而更加優(yōu)選大于90°C的溫度以允許其中的水硬性水泥固化。在一個實(shí)施例中，可通過母模逃孔來進(jìn)行擠壓成型?？蛇x地，可借助滾子擠壓來擠壓成型。本發(fā)明的這些和其它實(shí)施例以及特征將從下文的描述和所附權(quán)利要求書中變得更加充分地顯而易見，或可通過如在下文中闡述的那樣對本發(fā)明的實(shí)踐而了解。


為進(jìn)ー步闡明本發(fā)明的上述和其它的優(yōu)勢以及特征，將參考本發(fā)明的特定實(shí)施例進(jìn)行對本發(fā)明的更詳細(xì)描述，所述特定實(shí)施例示于附圖中。應(yīng)理解，這些附圖僅示出本發(fā)明的典型實(shí)施例并因而不應(yīng)被認(rèn)為是對其范圍的限制。通過利用附圖，描述和解釋了本發(fā)明的另外的特征和細(xì)節(jié)，在所述附圖中圖IA的示意圖示出了用于制造水泥建筑制品的擠壓成型過程的實(shí)施例；圖IB的示意圖示出了用于制造水泥建筑制品的擠壓模頭的實(shí)施例，其具有延伸通過它的連續(xù)孔；圖IC的立體圖示出了擠壓成型的水泥建筑制品的橫截面區(qū)域的實(shí)施例；圖2的示意圖示出了用于制備水泥建筑制品的滾子擠壓過程的實(shí)施例；圖3A至圖3D的立體圖示出了共擠壓帶有結(jié)構(gòu)性增強(qiáng)元件的水泥建筑制品的實(shí)施例；圖4的示意圖示出了用于結(jié)構(gòu)性增強(qiáng)水泥建筑制品的過程的實(shí)施例；圖5A的立體圖示出了現(xiàn)有技術(shù)的混凝土和插入其中的釘子；圖5B的立體圖示出了水泥建筑制品的實(shí)施例和插入其中的釘子；圖6A是圖4的縱向剖視圖；圖6B是圖6A的中位橫截面視圖；圖7A是圖5的縱向剖視圖；圖7B是圖7A的中位橫截面視圖；圖8是木材、水泥建筑制品的一個實(shí)施例、以及鋼筋增強(qiáng)的水泥建筑制品的ー個實(shí)施例的抗彎強(qiáng)度的曲線圖；圖9是水泥建筑制品的一個實(shí)施例的抗拉強(qiáng)度的曲線圖；以及
圖10是由壓縮カ造成的木材和水泥建筑制品的一個實(shí)施例的位移的曲線圖。
具體實(shí)施例方式總體上，本發(fā)明涉及水泥合成物和用于制備這種合成物和制造水泥建筑制品的方法，所述水泥建筑制品具有類似于木材建筑制品的特性。特別地，相較于常規(guī)制品，方法包括采用更高的固化溫度以便制備水泥建筑制品，這允許制品具有更高的堆密度，并因而具有更高的抗彎強(qiáng)度，同時保持可被輕松釘、旋擰、鉆孔、等等的能力。使用本文所采用的術(shù)語是僅出于描述特定實(shí)施例的目的，而不是意在限制。一般定義術(shù)語“多組分”指代纖維增強(qiáng)的水泥合成物以及由此制備的擠壓成型的復(fù)合材料，所述復(fù)合材料典型地包括三種或多種化學(xué)或物理上截然不同的材料或相。例如，這些可擠 壓成型的合成物和因而形成的建筑制品可包括諸如流變改性劑、水硬性水泥、其它水硬性可凝材料、促凝劑、緩凝劑、纖維、無機(jī)骨料材料、有機(jī)骨料材料、分散劑、水、以及其它液體的組分。這些大類的材料的每ー類將ー種或多種獨(dú)特的特性賦予由此制備的擠壓成型混合物以及最終的物品。在這些大類中可進(jìn)ー步包括不同的組分(例如兩種或多種無機(jī)骨料或纖維)，所述不同的組分可將不同的、但是互補(bǔ)的特性賦予擠壓成型的物品。術(shù)語“水硬性可凝合成物”和“水泥合成物”意在指代含有水硬性可凝粘合劑和水兩者以及其它組分的合成物和材料的大類，而不考慮已發(fā)生的水合或固化的程度。就這ー點(diǎn)而言，水泥材料包括處于未干狀態(tài)(即未硬化的、軟的、或可模塑的)的水硬漿或水硬性可凝合成物、以及已硬化或凝固的水泥建筑制品。術(shù)語“均勻”意在指代合成物被平均地混合從而使合成物的至少兩個隨機(jī)樣品粗略地或基本上具有相同的組分的量、濃度、以及分布。術(shù)語“水硬性水泥”、“水硬性可凝粘合剤”、“水硬性粘合剤”、或“水泥”意在指代在水泥或水硬性可凝合成物中的組分或組分的組合，所述組分是在接觸到水之后硬化和固化的無機(jī)粘合剤，例如波特蘭水泥、粉煤灰、以及石膏。這些水硬性水泥通過與水化學(xué)反應(yīng)而發(fā)展增加的機(jī)械特性，例如硬度、抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、以及組分表面結(jié)合力(例如骨料向水泥的粘合)。 術(shù)語“水硬漿”或“水泥漿”意在指代在未干狀態(tài)的水硬性水泥和水的混合物以及由該水硬性粘合劑的水合作用而形成的硬化的漿。就這一點(diǎn)而言，在水硬性可凝合成物之中，水泥漿將單獨(dú)的固體材料(例如纖維、水泥顆粒、骨料、等等)粘合在一起。術(shù)語“纖維”包括天然的和合成的纖維兩者。典型地具有至少約10:1的縱橫比的纖維被添加至可擠壓成型的水泥合成物以增加因而形成的擠壓成型的復(fù)合材料或完成的建筑制品的延伸率、偏轉(zhuǎn)率、韌性、和斷裂能，以及抗彎和抗拉強(qiáng)度。纖維減少了由其制成的未干擠壓成型制品、擠壓成型物品、以及硬化或固化的物品在操作、加工、以及固化期間當(dāng)向其施加カ時破裂或破損的可能性。并且，纖維可為水泥建筑制品提供木材般的特性，例如釘子保持力、螺釘保持力、抗拔力、以及被機(jī)械或手鋸鋸切的能力、和/或用木鉆頭鉆孔；換句話說，纖維為基質(zhì)提供了韌性和柔性，這提供了基質(zhì)對螺釘或釘子的回弾力。纖維可吸收水并減少有效的水/水泥比率。術(shù)語“纖維增強(qiáng)”意在指代纖維增強(qiáng)的水泥合成物，所述合成物包括纖維從而提供某些結(jié)構(gòu)性增強(qiáng)以増加與由其制成的未干擠壓成型制品、擠壓成型的物品、和硬化或固化的復(fù)合材料以及建筑制品相關(guān)聯(lián)的機(jī)械特性。此外，關(guān)鍵術(shù)語為“増強(qiáng)”，該術(shù)語清晰地將本發(fā)明的可擠壓成型的水泥合成物、未干擠壓成型制品、以及固化的建筑制品區(qū)別于常規(guī)的可凝合成物和水泥物品。纖維主要充當(dāng)增強(qiáng)組分以特別増加建筑制品的抗拉強(qiáng)度、柔性、以及韌性，也增強(qiáng)在其上切割或形成的任何表面。由于它們是充分均勻地散布的，因此建筑制品當(dāng)接觸到水分時并不像利用哈氏過程制造的制品那樣分離或脫層。術(shù)語“機(jī)械特性”意在包括某一特性、變量、或參數(shù),所述特性、變量、或參數(shù)被用于確定或表征物質(zhì)、合成物、或制造的物品的機(jī)械強(qiáng)度。相應(yīng)地，機(jī)械特性可包括在斷裂或破壞之前延伸、偏轉(zhuǎn)、或壓縮的量、在破裂之前的應(yīng)カ和/或應(yīng)變、抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、楊氏模量、剛度、硬度、變形、阻抗、抗拔力、等等。術(shù)語“擠壓成型制品”、“擠壓成型制品形狀”、或“擠壓成型的物品”意在包括利用本發(fā)明的可擠壓成型合成物和方法擠壓成型的物品的任何已知的或?qū)碓O(shè)計(jì)的形狀。例如，擠壓成型的復(fù)合材料可制備成桿、棒、管道、圓柱、板、エ字梁、公用設(shè)施柱(如電線柱、電話線柱、天線柱、電纜柱、等等)、2X4的料、1X4的料、面板、平薄板、其它傳統(tǒng)的木材制品、屋瓦、具有電導(dǎo)管的板、以及鋼筋增強(qiáng)的物品。此外，擠壓成型的建筑制品可首先被擠壓成型成“粗略形狀”井隨后經(jīng)成型、磨銑、或以其它方式精制成加工制品，所述加工制品擬包括在本術(shù)語的使用中。例如，厚板或大的塊(例如16X16的料)可被切割或磨銑成多個2X4的料。術(shù)語“擠壓成型”可包括ー種過程，在所述過程中通過開ロ或通過具有某一尺寸的區(qū)域加工或壓制材料，從而使材料成型為與開ロ或區(qū)域一致。就這一點(diǎn)而言，通過母模逃孔壓制材料的擠壓機(jī)可以是擠壓成型的ー種形式?？蛇x地，滾子擠壓成型可以是擠壓成型的另ー形式，所述滾子擠壓成型包括在一組滾子之間壓制合成物。在下文圖2中更詳細(xì)地描述了滾子擠壓成型。在任何情況下，擠壓成型指代ー種過程，所述過程被用于使可模塑的合成物成型而無需切割、磨銑、鋸切等等，且通常包括壓制材料或使材料穿過具有預(yù)先確定的橫截面區(qū)域的開ロ。術(shù)語“水合”或“固化”意在指代水化反應(yīng)的ー種水平，所述水平足以產(chǎn)生已硬化的水泥建筑制品，所述水泥建筑制品已獲得了其潛在或最大強(qiáng)度的大部分。盡管如此，水泥合成物或擠壓成型的建筑制品可在它們已獲得了顯著的硬度和其最大強(qiáng)度的大部分很久之后繼續(xù)水合或固化。術(shù)語“未干”、“未干材料”、“未干的擠壓成型制品”、或“未干狀態(tài)”意在指代水泥合成物的狀態(tài)，所述狀態(tài)還未達(dá)到其最終強(qiáng)度的大部分；但是，“未干狀態(tài)”意在認(rèn)定水泥合成物具有足夠的內(nèi)聚性以在水合或固化之前保持所擠壓的形狀。就這一點(diǎn)而言，剛被擠壓成型的包括水硬性水泥和水的擠壓成型制品應(yīng)在發(fā)生大部分的硬化或固化之前被認(rèn)為是“未干”的。未干狀態(tài)并不一定是對已發(fā)生的固化或硬化的量的鮮明的分界線，而是應(yīng)被理解為合成物在基本上固化之前的狀態(tài)。因此，水泥合成物在擠壓成型之后和基本上固化之前處于未干狀態(tài)。術(shù)語“形狀穩(wěn)定”意在指代緊接擠壓之后未干的擠壓成型制品的狀況，所述狀況的特征在于擠壓成型制品具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)并不因其自身的重量而變形。就這一點(diǎn)而言，形狀穩(wěn)定的未干擠壓成型制品可在操作和進(jìn)ー步加工期間保持其形狀。
術(shù)語“復(fù)合材料”意在指代形狀穩(wěn)定的合成物，所述合成物由截然不同的組分(例如纖維、流變改性劑、水泥、骨料、促凝劑、緩凝劑、等等)組成。就這一點(diǎn)而言，復(fù)合材料隨著未干的擠壓成型制品的硬度或形狀穩(wěn)定性增加而形成，并可制備成建筑制品。術(shù)語“干體積”意在指代這樣的合成物其特征在于不存在水或其它等效溶劑或水合反應(yīng)物。例如，當(dāng)相對濃度是以干體積的百分比表達(dá)時，則如同沒有水那樣地計(jì)算相對濃度。因此，干體積不將水計(jì)算在內(nèi)。術(shù)語“濕體積”意在指代這樣的合成物其特征在于由于水的存在而導(dǎo)致的水分含量。例如，組分對于濕體積的相對濃度是由包括水和所有其它合成組分的總體積來衡量的。術(shù)語“釘子接納度”意在指代將釘子錘入水泥建筑制品的容易度。釘子接納度是由數(shù)值范圍描述的，所述數(shù)值范圍定義如下(I)參照某一建筑制品，釘子可輕松地錘入所述建筑制品而不會彎折；(2)參照具有更大硬度的建筑制品，使得釘子可被錘入而不會彎折，但需要更高的技能和相當(dāng)大的向下壓カ以防止彎折；(3)參照具有高的硬度水平的建筑制品，使得采用正常的捶打動作會使釘子典型地被彎折或變形(但若采用具有高的力的常規(guī) 釘槍，所述建筑制品可接納直的釘子)。當(dāng)用在本文中時，術(shù)語“抗拔力“意在指代從基質(zhì)(例如木材、混凝土、以及本發(fā)明的水泥建筑制品)拔出連接桿(例如釘子或螺釘)所需的カ或壓カ的量。同樣，可通過將埋入固化的水泥復(fù)合材料I英寸的IOd規(guī)格(例如10便士的釘子)的釘子取出所需的カ來計(jì)算抗拔力。在所有條件相等時，抗拔力正比于纖維含量。當(dāng)用在本文中時，術(shù)語“連接桿”意在指代釘子、螺釘、螺栓等等，所述釘子等等構(gòu)造成在插入基質(zhì)內(nèi)的同時在基質(zhì)內(nèi)部形成孔洞。這種插入可通過捶打、旋擰、發(fā)射、等等而完成。此外，通過在連接桿被插入每一元件內(nèi)部時連接桿形成孔洞，連接桿可用于將ー個元件連接至另一元件。典型地，可利用普通的木鉆頭鉆和/或利用普通的木鋸鋸切本發(fā)明的建筑制品，不像常規(guī)的需要磚石鉆頭和鋸片的混凝土制品。鑒于上述的定義，以下的論述闡明了本發(fā)明的實(shí)施例的獨(dú)創(chuàng)性特征。制造擠壓成型的津筑制品所用的合成物制造根據(jù)本發(fā)明的擠壓成型建筑制品所用的可擠壓成型水泥合成物包括水、水硬性水泥、纖維、流變改性劑、以及可選的促凝劑、緩凝劑、和/或骨料。水泥建筑制品配制成使得相較于普通混凝土具有較少的硬度和抗壓強(qiáng)度，并具有較大的柔性、軟度、延伸率、韌性、抗彎強(qiáng)度、以及撓度以更好地模仿真實(shí)木材的特性。一般而言，本發(fā)明的水泥復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度比抗壓強(qiáng)度的比率將比常規(guī)混凝土高得多。此外，可擠壓成型的水泥合成物和由此制備的擠壓成型建筑制品可具有某些組分，所述某些組分與在別處論述的其它多組分合成物中的基本相同。相應(yīng)地，在美國專利號 5，508，072,5, 549，859,5, 580，409,5, 631，097、以及 5，626，954 中、以及美國專利申請?zhí)?0/627，563中可獲得這種多組分合成物和混合物的個別組分的補(bǔ)充信息以及用于制造擠壓成型物品和由此壓延的物品的方法的某些方面，這些專利通過引用結(jié)合入本文。但是應(yīng)理解，本發(fā)明的建筑制品相較于紙張似的薄片制品大為強(qiáng)固并具有更大的抗彎剛度，所述紙張似的薄片制品是利用水硬性水泥制造的，但其中這種薄片是利用滾子以數(shù)秒或數(shù)分鐘的方式完全干燥的，所述滾子被加熱到顯著高于水的沸點(diǎn)(例如150至300°C)。水的迅速蒸發(fā)停止了水硬性水泥的水合作用，由此將它轉(zhuǎn)變成顆粒狀填料而不是粘合剤。水在若干天的時段內(nèi)(至少約2天)在低于水的沸點(diǎn)的溫度下(例如100至175 T,或約40至80°C )的受控蒸發(fā)除去了多余的水同時仍允許水硬性水泥粘合劑的水合作用。此夕卜，在本發(fā)明中，水泥在干燥之前固化，由此允許水泥在干燥之前發(fā)展其28天強(qiáng)度，在所述干燥時水合作用停止。在一個實(shí)施例中，在所結(jié)合的參考文獻(xiàn)中描述的壓延設(shè)備和過程可用于本文所述的合成物。但是，可調(diào)整壓延機(jī)之間的壓印距離以制造板或其它制品，所述板或其它制品具有待用作水泥建筑制品的尺寸(即至少約1/8英寸、優(yōu)選至少1/4英寸、更優(yōu)選至少1/2英寸、而最優(yōu)選至少I英寸)(至少約2_、優(yōu)選至少約5_、更優(yōu)選至少約I. 25cm、而優(yōu)選至少約2. 5cm)。例如，可改進(jìn)在美國專利第5，626，954號中描述的過程以壓延更大的材料從而制造木材似的板，例如2X4的料、I X 10的料、等等。同樣，可利用壓延過程的益處來制備任何長度的木材似的板，例如本質(zhì)上不可能從真實(shí)木材獲得的長度。這可允許將本發(fā)明的木材似的板制造成具有定制的橫截面區(qū)域和長度，例如8英尺8英寸、40英尺、60英尺、以及80英尺的長度。A.水硬件水泥可擠壓成型的水泥合成物和水泥建筑制品包括一種或多種類型的水硬性水泥。如下文所論述的，在流變改性劑為可擠壓成型的合成物以及未干的擠壓成型制品提供大部分的強(qiáng)度的同時，水硬性水泥可在固化或水合作用開始之后為水泥復(fù)合材料或建筑制品提供大部分的強(qiáng)度。在所結(jié)合的參考文獻(xiàn)中可找到水硬性水泥的范例、以及在整個制造過程期間和最終的纖維增強(qiáng)建筑制品中的相關(guān)特性和反應(yīng)。例如，水硬性水泥可以是白水泥、灰水泥、鋁酸鹽水泥、I至V型水泥、等等?？蓴D壓成型的合成物可包括各種量的水硬性水泥。通常，水硬性水泥在可擠壓成型的合成物中的量被描述為濕百分比(例如濕重％或濕體積％)從而將存在的水計(jì)算在內(nèi)。就這一點(diǎn)而言，水硬性水泥可從約25%至約69. 75%(以濕重衡量)、更優(yōu)選從約35%至約65%(以濕重衡量)、而最優(yōu)選從約40%至約60% (以可擠壓成型的合成物的濕重衡量)地存在。簡短地說，在擠壓成型制品內(nèi)部，水硬性水泥通過與水反應(yīng)而形成水泥漿或凝膠，其中反應(yīng)的速度受固化溫度影響。在某些實(shí)施例中，可通過促凝劑的使用而進(jìn)ー步增加反應(yīng)的速度，而水泥建筑制品的強(qiáng)度和物理特性由高濃度的纖維調(diào)整。通常，水硬性水泥在固化的水泥復(fù)合材料中的量被描述為干百分比(例如干重％或干體積％)。水硬性水泥的量可在從約40%至約90% (以干重衡量)的范圍內(nèi)變化，更優(yōu)選約50%至約80% (以干重衡量)，而最優(yōu)選約60%至約75% (以干重衡量)。應(yīng)認(rèn)識到，某些制品可根據(jù)需要并取決于其它成分而采用更多或更少的水硬性水泥。典型地，水硬性水泥、更特別地水泥或通過與水反應(yīng)或水合而形成的水硬漿，會提供本發(fā)明的建筑制品的整體粘合強(qiáng)度的至少約50%，優(yōu)選為整體粘合強(qiáng)度的至少約70%，更優(yōu)選至少約80%，而最優(yōu)選至少約90%。這是維持相對較低的有效水比水泥比率(例如通過一種或多種受控的早期加熱以通過蒸發(fā)和/或由纖維和/或流變改性劑吸收而緩慢除去一部分水)的直接結(jié)果。B.水在一個實(shí)施例中，在可擠壓成型合成物中可采用相對較高的量的水以增加混合速、率，可擠壓性、固化速率、和/或最終的擠壓成型制品的孔隙率。盡管添加較多的水具有降低抗壓強(qiáng)度的效果，但這可能是理想的副作用，從而生產(chǎn)出可像木材一祥或作為木材替代品地被鋸切、砂紙打磨、釘、旋擰、以及以其它方式利用的制品。此外，可通過蒸發(fā)或加熱來降低在可擠壓合成物或擠壓成型制品中的高濃度的水。當(dāng)水從未干的擠壓成型制品蒸發(fā)時，可同時增加形狀穩(wěn)定性和孔隙率。這與典型的混凝土合成物及方法相反，在所述典型的混凝土合成物及方法中増加的孔隙率減少了未干強(qiáng)度，而反之亦然。相應(yīng)地，在本文所述的各種混合物內(nèi)部的水的量可在很大范圍內(nèi)大幅變化。例如，在可擠壓成型的合成物和未干的擠壓成型制品中的水量可在從約25% (以濕重衡量)至約69. 75% (以濕重衡量)的范圍，更優(yōu)選從約35%至約65%，而最優(yōu)選從約40%至約60% (以濕重衡量)。另ー方面，固化的復(fù)合材料或硬化的建筑制品可具有少于10% (以濕重衡量)的自由水，更優(yōu)選少于約5% (以濕重衡量)，而最優(yōu)選少于約2%的水(以重量衡量);但是，額外的水可與流變改性劑、纖維、或骨料結(jié)合。在快速反應(yīng)期期間水在擠壓成型制品中的量應(yīng)足以固化或水合從而提供本文所 述的最終特性。盡管如此，維持相對較低的水比水泥比率(即w/c)増加了最終的水泥建筑制品的強(qiáng)度。相應(yīng)地，實(shí)際的或標(biāo)定的水比水泥比率典型地最初在從約O. 75至約I. 2的范圍。在某些情況下實(shí)際的或標(biāo)定的水比水泥比率可大于I. 5或I. 75以生產(chǎn)出具有非常高的孔隙率和/或較少硬度以及增加的可鋸切性、可釘性和/或可擰性的建筑制品。水比水泥比率影響水硬性水泥粘合劑的最終強(qiáng)度。通過蒸發(fā)而受控地除去水(例如經(jīng)過一段日子，如至少約兩天)不僅增加了短期內(nèi)的未干強(qiáng)度，還可通過減少水比水泥比率來增加水泥粘合劑的長期強(qiáng)度。此外，通過在形成過程期間存在而隨后在形成之后除去一部分的水，水可用于為最終的制品提供孔隙率。形成之后除去水導(dǎo)致在最終制品中均勻分布的孔隙率。同樣，這可減少水量，増加粘合劑的強(qiáng)度，并提供水比粘合劑的正確的強(qiáng)度比率。在通過加熱而受控蒸發(fā)之后的水比水泥比率將優(yōu)選少于約O. 5(即在約O. I至約O. 5的范圍內(nèi)，優(yōu)選約O. 2至O. 4，更優(yōu)選約O. 25至約O. 35，而最優(yōu)選約O. 3)。同樣選擇水的量以生產(chǎn)出具有理想密度的建筑制品。由于鋸切、釘或擰入根據(jù)本發(fā)明的水泥建筑制品的能力與密度有關(guān)(即密度越低，越易用普通木材加工工具鋸切、釘和/或擰入復(fù)合材料)，可選擇水的量以生產(chǎn)出具有理想水平的孔隙率的制品。一般而言，増加在固化之前、期間或之后通過蒸發(fā)被除去的水的量減少了最終固化的建筑制品的密度。在希望建筑制品具有類似于木材的特性的情況下，密度優(yōu)選低于約I. 2g/cm3，更優(yōu)選少于約I. 15g/cm3,更加優(yōu)選少于約I. lg/cm3,而最優(yōu)選少于約1.05g/cm3。除了具有允許利用常規(guī)的木材加工工具來鋸切、釘和旋擰的木材般特性之外，可利用槽刨機(jī)和刨床來精修根據(jù)本發(fā)明的建筑材料。C.纖維可擠壓成型的合成物和擠壓成型的建筑制品相較于常規(guī)混凝土合成物包括相對較高濃度的纖維。此外，典型地，纖維基本上均勻地散布在水泥合成物中以使由纖維賦予的有益特性最大化。存在纖維是為了給可擠壓成型的合成物、未干的擠壓成型制品、以及水泥建筑制品提供結(jié)構(gòu)性增強(qiáng)。纖維還通過提供回彈效應(yīng)、賦予微觀層面的韌性、防止在由釘子或螺釘形成的孔洞周圍在微觀層面形成裂紋或嚴(yán)重失效而提供了釘子和螺釘保持力?？晌沾罅康乃睦w維(例如木材、植物或其它基于纖維素的纖維)可用于減少有效的水/水泥比率(即基于實(shí)際可用于水泥水合的水)?？刹捎酶鞣N類型的纖維以獲得特定的特征。例如，水泥合成物可包括提取自大麻、棉、植物的葉或莖、硬木、軟木、等等的天然存在的有機(jī)纖維、由有機(jī)聚合物制成的纖維(其范例包括聚酯尼龍(即錦綸)、聚こ烯醇(PVA)、聚こ烯、以及聚丙烯)、和/或無機(jī)纖維(其范例包括玻璃、石墨、硅石、硅酸鹽、微玻璃制成的耐堿用硼砂、陶瓷、碳纖維、碳化物、金屬材料、等等)。優(yōu)選的纖維例如包括玻璃纖維、硅灰石、麻蕉、甘蔗渣、木纖維(例如軟松、南方松、杉木、桉木、回收的報(bào)紙、以及其它類型的纖維)、棉、氮化硅、碳化硅、碳化鎢、以及Kevlar纖維；但是，可采用其它類型的纖維。在制造水泥合成物中所用的纖維可具有高的長寬比(或“縱橫比”)，因?yàn)榈湫偷?，較長、較窄的纖維每単位重量賦予更多強(qiáng)度給最終的水泥建筑制品。纖維可具有至少約10:1的平均縱橫比，優(yōu)選至少約50:1，更優(yōu)選至少約100:1，而最優(yōu)選大于約200:1。在一個實(shí)施例中，可采用各種長度的纖維，例如從約O. Icm至約2. 5cm，更優(yōu)選從約O. 2cm至約2cm,而最優(yōu)選約O. 3cm至約I. 5cm。在一個實(shí)施例中，可米用少于約·5mm的長度的纖維，更優(yōu)選少于約I. 5mm，而最優(yōu)選少于約1mm。在一個實(shí)施例中，非常長或連續(xù)的纖維可摻混入水泥合成物中。當(dāng)用在本文中時，“長纖維”意在指代長度大于約2. 5cm的細(xì)長的合成纖維。就這一點(diǎn)而言，可存在長纖維，所述長纖維具有從約2. 5cm至約IOcm的范圍的長度,更優(yōu)選約3cm至約8cm,而最優(yōu)選從約4cm 至約 5cm。纖維在可擠壓成型的水泥合成物中的濃度可大范圍變化，從而為擠壓成型的合成物和最終的制品提供各種特性。通常，纖維可以大于約5%的濃度(以濕體積衡量)存在于可擠壓成型合成物中，更優(yōu)選大于約7% (以濕體積衡量)，而更加優(yōu)選大于約8% (以濕體積衡量)。例如，在一個實(shí)施例中，纖維以在某ー范圍內(nèi)的濃度存在于可擠壓成型合成物中，所述范圍從約5%至約40%、而更加優(yōu)選從約8%至約30%，而最優(yōu)選約10%至約25% (以濕體積衡量)。在固化的水泥復(fù)合材料內(nèi)部的纖維的濃度可在大于約10%的范圍內(nèi)(以干體積衡量)，而更優(yōu)選大于約15% (以干體積衡量)，而更加優(yōu)選大于約20% (以干體積衡量)。例如，在某些實(shí)施例中，纖維存在于固化的水泥合成物中的范圍為從約10%至約65%(以干體積衡量)，更優(yōu)選從約15%至約50%，而更加優(yōu)選從約20%至約40% (以干體積衡量)。此外，特定類型的纖維在合成物中的量可變化。相應(yīng)地，PVA可高達(dá)約5%(以干體積衡量)地存在于固化的水泥合成物中，更優(yōu)選從約1%至約4%，而最優(yōu)選從約2%至約3. 25%。軟纖維和/或木材可以上文關(guān)于普通纖維所描述的量存在于固化的水泥合成物中，或高達(dá)約10% (以干體積衡量)、更優(yōu)選高達(dá)約5% (以干體積衡量)、而最優(yōu)選高達(dá)約3. 5% (以干體積衡量)地存在。報(bào)紙纖維可以上文關(guān)于普通纖維所描述的量存在于固化的水泥合成物中，或高達(dá)約35% (以干體積衡量)、更優(yōu)選從約10%至約30% (以干體積衡量)、而最優(yōu)選從約15%至約25% (以干體積衡量)地存在。在個實(shí)施例中，可基于最終制品(所述最終制品包括水泥建筑制品)的所需結(jié)構(gòu)性特征來選擇纖維的類型，其中優(yōu)選是相較于輕型天然纖維具有致密的合成纖維，或反之亦然。典型地，天然或木材纖維的比重在從約O. 4 (對于櫻木纖維來說)至約O. 7 (對樺木或紅木來說)的范圍內(nèi)。另ー方面，合成纖維可具有從約I (對于聚氨酯纖維來說)、約I. 3(對于聚こ烯醇纖維來說)、約1.5 (對于Kevlar纖維來說)、約2 (對于石墨和石英玻璃來說)、約3.2 (對于碳化硅和氮化硅來說)、約7至約9 (對于大部分金屬來說，且對于不銹鋼纖維來說約8)、約5. 7 (對于氧化鋯纖維來說)，至約15 (對于碳化鎢纖維來說)的范圍的比重。就這一點(diǎn)而言，天然纖維趨向于具有少于I的密度，而合成纖維趨向于具有從約I至約15的密度。在一個實(shí)施例中，不同密度的各種纖維可一起用在水泥合成物中。例如，將櫻木纖維與碳化硅纖維的特性組合會是有益的。相應(yīng)地，可以某ー比率使用組合的天然/合成纖維系統(tǒng)，所述比率在從約10至約O. I、更優(yōu)選約6至約O. 2、更加優(yōu)選約5至約O. 25、而最優(yōu)選約4至約O. 5的范圍內(nèi)。在一個實(shí)施例中，常規(guī)的或長的纖維的混合物(例如松木、杉木、或其它天然纖維)可與微纖維(例如硅灰石或微玻璃纖維)組合以提供獨(dú)特的特性，包括増加的韌性、柔性、以及抗彎強(qiáng)度，且較大和較小的纖維作用于水泥合成物內(nèi)部的不同層面。
鑒于上述情況，以相對較高的量添加纖維以產(chǎn)生具有増加的抗彎強(qiáng)度、延伸率、撓度、變形能力、以及柔性的水泥建筑制品。例如，大量的纖維產(chǎn)生的水泥建筑制品可具有插入其中的連接桿，且具有阻止拔出的抗拔力。纖維促成了水泥建筑制品像木材那樣被鋸切、旋擰、砂紙打磨和拋光的能力，或可通過磨光來露出纖維的拉絨以產(chǎn)生麂皮似的或織物似的表面。此外，可擠壓成型的水泥合成物和固化的水泥復(fù)合材料可包括鋸末。盡管鋸末可被認(rèn)為是含纖維的，但它通常包括許多纖維，所述許多纖維與木質(zhì)素或其它天然的聚結(jié)材料保持在一起。纖維可為可擠壓成型的水泥合成物或固化的水泥復(fù)合材料提供的特征與由真正的纖維提供的特征有所不同。在某些情況下，鋸末可起到填料的作用。鋸末可作為副產(chǎn)品得自于木料廠和其它切割或磨銑木料或木材制品的エ廠?？蓴D壓成型的水泥合成物可包括高達(dá)10% (以濕重衡量)的鋸末，優(yōu)選高達(dá)15% (以濕重衡量)，更優(yōu)選高達(dá)20% (以濕重衡量)，而最優(yōu)選從約10%至約20% (以濕重衡量)。相應(yīng)地，固化的水泥復(fù)合材料可包括高達(dá)12% (以干重衡量)、優(yōu)選高達(dá)18% (以干重衡量)、更優(yōu)選高達(dá)25% (以干重衡量)、而最優(yōu)選從約12%至約20% (以干重衡量)的鋸末。P.流變改件劑在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，可擠壓成型的水泥合成物和水泥建筑制品包括流變改性劑。流變改性劑可與水和纖維混合以有助于基本上均一地(或均勻地)使纖維分布在水泥合成物中。此外，流變改性劑可給擠壓成型制品賦予形狀穩(wěn)定性。這部分是因?yàn)楫?dāng)合成物處于未干狀態(tài)時流變改性劑充當(dāng)了粘合劑以增加早期未干強(qiáng)度，從而使合成物可被操作或者加工而無需使用模具或其它的形狀保持裝置。如前文所述，目前還發(fā)現(xiàn)當(dāng)在本發(fā)明的合成物中采用流變改性劑時，特別是當(dāng)未干的擠壓成型制品被加熱至大于65°C的溫度時，在典型的合成物中的常規(guī)流變改性劑的阻滯效應(yīng)被抵消，由此增加了水泥的強(qiáng)度發(fā)展。特別地，在65°C以上時，流變改性劑從溶液析出而水合作用可進(jìn)行得更快，這導(dǎo)致更高的強(qiáng)度發(fā)展。此外，流變改性劑有助于控制孔隙率(即當(dāng)通過蒸發(fā)而除去水時產(chǎn)生均勻散布的微孔)。此外，流變改性劑可給固化的復(fù)合材料制品賦予增加的韌性和柔性，這可導(dǎo)致增強(qiáng)的撓度特性。由此，流變改性劑與其它合成物組分配合以獲得更具變形能力、柔性、可彎曲、可壓緊、堅(jiān)韌、和/或有彈性的水泥建筑制品。例如，流變改性劑的類型、分子量、支化度、量、以及分布的變化可影響可擠壓成型合成物、未干擠壓成型制品、以及水泥建筑制品的特性。就這一點(diǎn)而言，流變改性劑的類型可以是任何能夠表現(xiàn)為或提供本文所述的流變特性的多糖、蛋白質(zhì)材料、和/或合成有機(jī)材料。某些合適的多糖、特別是纖維素醚的范例包括甲基羥こ基纖維素、羥甲こ基纖維素、羧甲基纖維素、甲基纖維素、こ基纖維素、羥こ基纖維素、以及羥こ丙基纖維素、淀粉(例如支鏈淀粉、直鏈淀粉、淀粉醋酸酷、淀粉羥こ基醚、離子淀粉、長鏈烷基淀粉、糊精、淀粉胺、磷酸淀粉、以及雙醛淀粉)、多糖膠(例如海凝膠、褐藻酸、藻膠、瓊脂、阿拉伯膠、瓜爾豆膠、刺槐豆膠、刺梧桐膠、黃耆膠)、等等。某些蛋白質(zhì)材料的范例包括膠原蛋白、酪蛋白、生物聚合物、生物聚酯、等等。可賦予流變改性特性的合成有機(jī)材料的范例包括基于石油的聚合物(例如聚こ烯、聚丙烯)、乳膠(例如苯こ烯-丁ニ烯)、以及可生物降解的聚合物(例如脂肪族聚酯、聚羥基烷酸、聚乳酸、聚己酸內(nèi)酷)、聚氯こ烯、聚こ烯醇、以及聚こ酸こ烯酷。粘土也可充當(dāng)流變改性劑以有助于散布纖維和/或賦予性狀穩(wěn)定性給未干的擠壓成型合成物。
在可擠壓成型的合成物和水泥建筑制品內(nèi)部的流變改性劑的量可根據(jù)類型、支化、分子量、和/或與其它合成物組分的相互作用而從低到高濃度地變化。例如，存在于可擠壓成型的水泥合成物中的流變改性劑的量可在從約O. 1%至約10%的范圍內(nèi)(以濕體積衡量)，優(yōu)選從約O. 25%至約5% (以濕體積衡量)，更加優(yōu)選約O. 5%至約5%，而最優(yōu)選從約1%至約3% (以濕體積衡量)。存在于固化的水泥合成物中的流變改性劑的量可在從約O. 1%至約20%的范圍內(nèi)(以干體積衡量),更優(yōu)選從月O. 3%至約10% (以干體積衡量)，更加優(yōu)選約O. 75%至約8%，而最優(yōu)選約I. 5%至約5% (以干體積衡量)。此外，合成有機(jī)材料的范例(所述合成有機(jī)材料為通常與流變改性劑一起使用的增塑劑)包括聚こ烯吡咯烷酮、聚こニ醇、聚こ烯醇、聚こ烯甲醚、聚丙烯酸、聚丙烯酸鹽、聚こ烯丙烯酸、聚こ烯丙烯酸鹽、聚丙烯酰胺、環(huán)氧こ烷聚合物、聚乳酸、合成粘土、苯こ烯-丁ニ烯共聚物、乳膠、它們的共聚物、它們的混合物、等等。例如，增塑劑在合成物中的量可在從沒有增塑劑至約40%的增塑劑的范圍內(nèi)(以干重衡量)，更優(yōu)選約1%至約35%的增塑劑(以干重衡量)，更加優(yōu)選從約2%至約30%，而最優(yōu)選從約5%至約25% (以干重衡量)。典型地，流變改性劑會賦予少于50%的本發(fā)明建筑制品的整體粘合強(qiáng)度。但是，它們可通過減少有效的水/水泥比率來間接增加水泥漿的強(qiáng)度。由流變改性劑結(jié)合的水通常并不易用于水硬性水泥粘合物的水合，由此降低了可用于水泥水合的水的總量。E.填料在一個實(shí)施例中，可擠壓成型的合成物、未干的擠壓成型制品、以及固化的水泥復(fù)合材料可包括填料?？蛇x地，有明確不包括填料材料的情況。如果確實(shí)使用了填料，則通常包括較小的量并主要用于降低擠壓成型制品的成本。由于希望獲得形式為木材般建筑材料、具有木材特性的擠壓成型制品，填料應(yīng)選擇成不會產(chǎn)生過于堅(jiān)硬且難以操作的制品。填料的范例包括如前文所述的鋸末、以及膨脹粘土、珍珠巖、蛭石、高嶺土、鈣硅石、硅藻土、塑料球、玻璃球、粒狀橡膠、粒狀塑料、頁狀蛭石、滑石，而云母是更優(yōu)選的，因?yàn)樗鼈儨p少了水泥建筑制品的重量和密度。某些填料(例如蛭石、橡膠、以及塑料球)具有弾性，并可提供彈性回弾力以對連接桿提供較好的抓握強(qiáng)度。其它填料(例如珍珠巖和玻璃球)是易碎的，這導(dǎo)致或允許在敲進(jìn)連接桿時它們被壓碎，由此增加或提供了摩擦カ以阻止拔出。在所結(jié)合的參考文獻(xiàn)中可獲得關(guān)于可用在水泥合成物中的填料的類型和量的補(bǔ)充信息。填料(例如頁狀蛭石、滑石和云母)可以是小片形狀的，并可在未干的擠壓成型制品內(nèi)部由擠壓機(jī)縱向?qū)R。在一個實(shí)施例中，可擠壓成型的水泥合成物可包括大范圍變化的量的填料。特別地，當(dāng)采用填料時，每ー種填料可獨(dú)立地少于約10%地存在(以濕重衡量)，優(yōu)選少于約7%(以濕重衡量)，更優(yōu)選少于約3% (以濕重衡量)，而最優(yōu)選在約2%至約12%之間(以濕重衡量)。在一個實(shí)施例中，固化的水泥合成物可包括大范圍變化的量的填料。特別地，當(dāng)采用填料吋，每ー種填料可獨(dú)立地少于約15%地存在(以干重衡量)，優(yōu)選少于約10% (以干重衡量)，更優(yōu)選少于約5% (以干重衡量)，而最優(yōu)選在約3%至約15%之間(以干重衡量)。在某些情況下，諸如石灰石的填料可高達(dá)約70%地存在(以干重衡量)。例如，當(dāng)包括在固化的水泥合成物中時，蛭石可從約2% (以干重衡量)至約20% (以干重衡量)地存在，而優(yōu)選從約3% (以干重衡量)至約16% (以干重衡量)。F.其它材料 在一個實(shí)施例中，可擠壓成型的合成物、未干的擠壓成型制品、以及水泥建筑制品中可包括促凝劑。如在本文中及所結(jié)合的參考文獻(xiàn)中所述，可包括促凝劑以減少誘導(dǎo)期的持續(xù)時間或加快快速反應(yīng)期的發(fā)動。相應(yīng)地，可采用傳統(tǒng)的促凝劑(例如MgCl2、NaC03、KC03、CaCl2等等)，但會導(dǎo)致水泥建筑制品的抗壓強(qiáng)度降低；但是，這可能是理想的副作用從而產(chǎn)生可像木材那樣被鋸切、砂紙打磨、釘、以及旋擰的制品。例如，傳統(tǒng)的促凝劑可從約O. 001%至約5% (以總干重衡量)地存在于未干的擠壓成型制品中，更優(yōu)選從約O. 05%至約2. 5 (以干重衡量)，而最優(yōu)選從約O. 11%至約1% (以干重衡量)。如前文所述，可選地，延緩劑(又被稱作緩凝物、延遲凝固或水合控制外加劑)也可用于延緩、延遲、或減慢水泥水合的速率。它們可被添加至可擠壓成型合成物、未干擠壓成型制品、以及水泥建筑制品。延緩劑的范例包括木質(zhì)素磺酸鹽和其鹽類、羥基羧基酸、硼砂、葡萄糖酸、酒石酸、粘液酸、以及其它有機(jī)酸和其相應(yīng)的鹽類、膦酸酷、單糖、ニ糖、三糖、多糖、某些其它糖類(例如食糖和糖酸)、淀粉和其衍生物、纖維素和其衍生物、硼酸的水溶性鹽類、水溶性硅酮化合物、糖酸、以及它們的混合物。示范性的延緩劑是以Delvo載為商標(biāo)市售的、來自于Masterbuilders (化學(xué)品公司BASF的分公司，克利夫蘭市，俄亥俄州)。在一個實(shí)施例中，水泥合成物可包括添加劑材料。可選地，有明確不包括添加劑材料的情況。如果確實(shí)使用了添加剤，則通常包括較小的量并主要用于降低擠壓成型制品的成本。在某些情況下，添加劑可用于改變固化制品的強(qiáng)度。添加劑的某些范例可以是火山灰質(zhì)材料，所述材料與水反應(yīng)、具有高PH值、并且是略為水泥的?；鹕交屹|(zhì)材料的范例包括火山灰、熔渣、粉煤灰、硅粉、礦渣、等等。此外，水泥合成物可包括染料或色素以改變顏色或提供定制顏色的水泥復(fù)合材料制品。常規(guī)用在水泥合成物中的染料或色素可應(yīng)用至本發(fā)明中。其它可存在于水泥合成物中的特定材料可包括瓜爾豆膠、darauair、Ti02、DeIvO(H)、glenium 30/30、LatexAc 100、pozzilith NC534、以及其它類似的材料。例如，TiO2可從約O. 5%至約I. 5% (以干重衡量)地存在，優(yōu)選從約O. 7%至約I. 3% (以干重衡量)；delvo可從約O. 05%至約O. 5% (以干重衡量)地存在，優(yōu)選從約O. 06%至約O. 37% (以干重衡量)；glenium30/30可從約O. 25%至約O. 5% (以干重衡量)地存在，優(yōu)選從約O. 3%至約O. 4% (以干重衡量)；LatexAc 100可從約O. 75%至約3% (以干重衡量)地存在，優(yōu)選從約O. 95% (以干重衡量)至約2. 80% (以干重衡量);而pozzilith NC534可從約I. 25%至約4%(以干重衡量)地存在，優(yōu)選從約I. 4%至約1.5% (以干重衡量)；在一個實(shí)施例中，水泥合成物可包括額外可選的材料，例如分散劑、聚合物粘合齊U、成核劑、揮發(fā)性溶剤、鹽類、緩沖劑、酸性劑、著色劑、等等。特別地，這些額外可選的材料(在所結(jié)合的參考文獻(xiàn)中論述了部分的所述額外可選的材料)在使用時每ー種都可少于約10% (以干重衡量)地獨(dú)立存在，更優(yōu)選少于約5% (以干重衡量)，而最優(yōu)選少于約1% (以干
重衡量)。
在一個實(shí)施例中，由纖維增強(qiáng)的基本上固化的水泥擠壓成型制品可涂以保護(hù)性或密封性材料，例如涂料、色漆、清漆、紋理涂層、等等。就這一點(diǎn)而言，涂層可在水泥建筑制品基本上固化之后涂敷至建筑制品。例如，可將水泥建筑制品著色從而使出現(xiàn)在表面上的纖維與制品的其余部分為不同的色度，和/或被紋理化從而與木材制品相像。在混凝土行業(yè)中已知的密封劑可涂敷至表面和/或混合至水泥基質(zhì)中以提供防水特性。密封劑包括硅烷和硅氧烷。制造建筑制品圖IA的示意圖示出了可用在可擠壓成型合成物、未干的擠壓成型制品、水泥復(fù)合材料、和/或建筑制品的形成期間的制造系統(tǒng)和設(shè)備的實(shí)施例。應(yīng)認(rèn)識到，這僅是出于描述一般的加工系統(tǒng)和設(shè)備的目的而示出的ー個范例，其中可對其進(jìn)行各種補(bǔ)充和修改以制備水泥合成物和建筑制品。同樣，示意圖不應(yīng)被理解為對與其相關(guān)地描述的任何特征件的存在、布置、形狀、方位、或尺寸的任何限制。在申明此點(diǎn)后，現(xiàn)在進(jìn)行對系統(tǒng)和設(shè)備的更詳細(xì)的描述，所述系統(tǒng)和設(shè)備可制備根據(jù)本發(fā)明的水泥合成物以及水泥建筑制品。如圖IA所示，它示出了根據(jù)本發(fā)明的擠壓成型系統(tǒng)10的實(shí)施例，這種擠壓成型系統(tǒng)10包括第一混合器16、可選的第二混合器18、以及擠壓機(jī)24。第一混合器16構(gòu)造成通過至少第一給料流12接納材料的至少ー股給料以便混合至第一混合物20中(例如，在ー個實(shí)施例中第一混合物20為前文所描述的含纖維混合物)。適當(dāng)混合之后(所述混合可在高切カ下進(jìn)行)，在將溫度維持在低于加速水合的溫度的同時，第一混合物20作為材料流從第一混合器16離開以備進(jìn)一歩加工。通過將第一混合物20脫離任何額外組分地混合，分別混合的組分可均勻地分布在合成物中。例如，使纖維與至少流變改性劑及水在它們與額外組分組合之前混合會是有利的。就這一點(diǎn)而言，流變改性劑、纖維、和/或水在高切力下混合以增加纖維在其中的均勻分布。流變改性劑和水形成了具有高屈服應(yīng)カ和粘度的塑性合成物，所述塑性合成物能夠?qū)⒓籁珡幕旌掀飨乱浦晾w維高度。這樣，可利用比在哈氏(Hatschek)和傳統(tǒng)的紙張制造程序中所需的少得多的水使纖維均勻地散布在混合物中，所述哈氏和傳統(tǒng)的紙張制造程序典型地需要高達(dá)99%的水來散布纖維?？蛇x的第二混合器18具有第二給料流14，所述第二給料流將待混合的材料供應(yīng)至第二混合物22中，在所述第二混合物中可通過包含加熱元件而增強(qiáng)這種混合。例如，第ニ混合器18可在將額外的組分(例如額外的水、促凝劑、水硬性水泥、增塑劑、骨料、成核齊IJ、分散劑、聚合物粘接劑、揮發(fā)性溶劑、鹽、緩沖劑、酸性劑、著色劑、填料、等等)與其它組分組合以形成可擠壓成型合成物之前接納并混合該額外的組分。第二混合器18是可選的，因?yàn)轭~外組分可與含纖維混合物在第一混合器16中混合。如在所示的示意圖中那樣，擠壓機(jī)24包括擠壓機(jī)螺旋件26、可選的加熱元件(未示出)、以及帶有母模逃孔30的模頭28?？蛇x地，擠壓機(jī)可以是單螺旋件、雙螺旋件、和/或活塞型擠壓機(jī)。在第一混合物20和第二混合物22進(jìn)入擠壓機(jī)之后，它們可被組合和混合成可擠壓成型的合成物。通過將組分混合，在不同的組分(例如流變改性劑和纖維)之間形成了交界面，這允許單個的纖維互相拉開。通過用流變改性劑增加粘度和屈服推力，更多纖維可充分均勻地分布在混合物和最終固化的制品中。同樣，可増加不同組分之間的內(nèi)聚カ以増加顆粒間的力和毛細(xì)カ以便增強(qiáng)混合和擠壓成型之后的形狀穩(wěn)定性。例如，不同組分之間的內(nèi)聚カ可以比喻成粘土，從而使未干的擠壓成型制品可被放置在陶輪上并類似于被制成陶器的普通粘土那樣被操作。在一個實(shí)施例中，額外的給料流(未示出)可位于沿?cái)D壓機(jī)24長度的任何位置處。 額外的給料流的可利用性可使得制造過程能夠在任何位置處添加某些組分，從而在混合和擠壓成型期間改良可擠壓成型的合成物的特性以及在擠壓成型之后未干擠壓成型制品的特性。例如，在一個實(shí)施例中，在擠壓成型之前約60分鐘之內(nèi)至約I秒之內(nèi)將促凝劑供應(yīng)至合成物中會是有利的，尤其當(dāng)促凝劑是C-S-H吋。更優(yōu)選地，在擠壓成型之前約45分鐘至約5秒之內(nèi)將促凝劑混合至合成物中，更加優(yōu)選約30分鐘至約8秒之內(nèi)，而最優(yōu)選在擠壓成型之前約20分鐘至約10秒之內(nèi)。這可使得未干的擠壓成型制品能夠構(gòu)造成具有増加的形狀穩(wěn)定性以及在快速反應(yīng)期發(fā)動之前的縮短的誘導(dǎo)期。相應(yīng)地，擠壓成型后的誘導(dǎo)期可大為縮短從而促使快速反應(yīng)期的發(fā)動開始于擠壓成型之后約30秒至約30分鐘之內(nèi)，更優(yōu)選在擠壓成型之后少于約20分鐘，更加優(yōu)選少于約10分鐘，而最優(yōu)選少于約5分鐘。在另ー實(shí)施例中，可將促凝劑獨(dú)立于其它組分地供應(yīng)至擠壓機(jī)中從而使誘導(dǎo)期具有少于約2小時的持續(xù)時間，更優(yōu)選少于I小吋，更加優(yōu)選少于約40分鐘，而最優(yōu)選少于30分鐘。繼續(xù)參考圖1A，隨著水泥合成物移動至擠壓機(jī)24的末端，它在母模逃孔30處被擠壓成型之前穿過模頭28。模頭28和母模逃孔30可構(gòu)造成任何形狀或布置，只要能制出擠壓成型制品，所述擠壓成型制品能夠被進(jìn)一歩加工或修整成建筑制品。在所示的實(shí)施例中，這樣做是有利的母模逃孔30具有圓直徑從而使擠壓成型制品32具有棒狀的形狀。其它示范性橫截面形狀示于圖IC中，包括六邊形42、矩形44、方形46、或エ字梁48。擠壓成型的制品可表征為在處于未干狀態(tài)的時候就是即刻形狀穩(wěn)定的。也就是說，擠壓成型制品可被即刻加工而不會變形，其中加工可包括切割、鋸切、成型、磨銑、修型、鉆孔、等等。就這ー點(diǎn)而言，處于未干狀態(tài)的擠壓成型制品無需在制備成最終的水泥建筑制品的尺寸、形狀、或形式之前固化。例如，未干狀態(tài)的加工可包括以下加工(a)通過磨銑、鋸切、切割、等等形成板，所述板具有特定的尺寸，例如寬度、厚度、長度、半徑、直徑、等等；(b)將擠壓成型制品彎曲以形成弧形的水泥制品，所述制品可以是任何尺寸和形狀的，例如弧形的椅子腿、弧形的拱、以及其它裝飾性和/或結(jié)構(gòu)性元件；(c)形成這樣的板其具有的長度超過或不同于標(biāo)準(zhǔn)木板長度，所述長度可包括6英尺9英寸、8英尺8英寸、9英尺I英寸、27英尺、40英尺、41英尺、60英尺、61英尺、80英尺、81英尺、等等較短或較長的板長；(d)用滾子紋理化，所述紋理化可為水泥建筑制品賦予木紋般的表面；(e)使表面涂漆、涂防水、或以其它方式涂上涂層，所述涂上涂層可涂敷包括硅烷、硅氧烷、乳膠、C-S-H、等等的涂層；以及(《運(yùn)送、裝船、或以其它方式移動和/或操作。同樣，從未干狀態(tài)的加工產(chǎn)生的副產(chǎn)品可放置在給料合成物中并再加工。由此，未干水泥副產(chǎn)品可被回收利用，這可顯著減少制造成本。圖IB是模頭29的示意圖，所述模頭29可用于圖IA的擠壓成型過程。就這一點(diǎn)而言，模頭29包括母模逃孔30，所述母模逃孔30具有孔洞形成元件31?？锥葱纬稍?1可以是如圖所示的圓形的，或具有任何橫截面形狀。就這一點(diǎn)而言，孔洞形成元件31可在擠壓成型制品中形成孔洞，所述孔洞示于圖IC中。由于擠壓成型制品可以是在擠壓成型時即刻形狀穩(wěn)定的，因此孔洞可保持孔洞形成元件31的尺寸和形狀。此外，在粘土行業(yè)中已熟知各種具有孔洞形成元件的、可產(chǎn)生環(huán)形擠壓成型制品的模頭，所述各種模頭可被改型或改良(如果需要的話)從而可用在根據(jù)本發(fā)明的擠壓成型過程中?，F(xiàn)在參考圖1C，它示出了擠壓成型制品40的其它實(shí)施例。相應(yīng)地，圖IA或圖IB的模頭和母模逃孔可被改良或更改以提供具有各種橫截面區(qū)域的擠壓成型制品40，其中擠壓成型制品40的橫截面區(qū)域可基本上與母模逃孔的橫截面區(qū)域相同。例如，橫截面區(qū)域可以是六邊形42、矩形44 (例如2X4、1X 10，等等)、方形46、エ字梁形48、或圓柱形50，可選地，所述橫截面區(qū)域可具有連續(xù)孔49。同樣，可經(jīng)由擠壓成型制備另外的橫截面形狀。更特別地，圖IB的模頭和母模逃孔可用于使得六邊形42、矩形44 (例如2X4UX10，等等)、方形46、エ字梁形48、或圓柱形50可以可選地包括連續(xù)的圓形孔51、矩形孔53、方形孔57、等等。同樣，可采用復(fù)雜的模頭和開ロ以便制備具有連續(xù)孔49和多個較小的孔51的圓柱形50。此外，任何一般的橫截面形狀可被進(jìn)ー步加工成特定形狀，例如從4X4的方形變成 2X4。可選地，?？卓僧a(chǎn)生超大尺寸的制品，所述超大尺寸的制品隨后被修整成所需的規(guī)格以確保較大的一致性。相應(yīng)地，前述的過程可用于擠壓成型具有ー個或多個連續(xù)孔的建筑制品。例如，2X4的或其它的板可擠壓成型成具有一個或多個孔洞，在未干狀態(tài)時或在固化之后鋼筋可插入所述孔洞中。在固化的板的情況下，可利用環(huán)氧樹脂或其它粘合劑以在鋼筋和板之間提供強(qiáng)勁的粘接從而將鋼筋保持在孔洞內(nèi)部的適當(dāng)位置。例如，圖IC的圓柱形50，以及其它形狀，可制成大的建筑結(jié)構(gòu)，例如公用設(shè)施、電話、或電線柱。可選地，這些結(jié)構(gòu)可包括大的內(nèi)部開ロ 49以降低質(zhì)量和成本，以及在壁中包括較小的孔洞51以允許加強(qiáng)鋼筋的插入，如圖所示。在一個實(shí)施例中，電線桿具有約十四英寸的外徑、約三英寸的壁厚、以及約八英寸的內(nèi)孔徑。多個間隔開的半英寸孔可設(shè)置在三英寸壁之中以容納鋼筋的布置。在一個實(shí)施例中，在擠壓成型之前將可擠壓成型的合成物充氣。某些過程可采用主動充氣過程以増加可擠壓成型合成物中的空氣量并由此形成氣孔或多孔隙的構(gòu)造。示范性的過程可包括添加活性材料，所述活性材料在升高的溫度下分解并形成氣體，例如碳酸氫鈉(NaHCO3)、碳酸銨((NH4) 2C03)、碳酸氫銨(NH4HCO3)、氨基甲酸銨(NH2COONH4)、以及鋁粉。主動或被動充氣可提供具有小到大的氣孔或孔隙構(gòu)造的擠壓成型制品和/或水泥建筑制品。例如，經(jīng)充氣的水泥復(fù)合材料可具有從約40%至約75%的孔隙率，更優(yōu)選從約45%至約65%，而最優(yōu)選約50%至約60%。由此，將可擠壓成型合成物充氣或脫氣可提供增加或減少水泥建筑制品的密度的能力。
水泥建筑制品的孔隙率可適應(yīng)特定的和定制的需求。這可容許調(diào)整制造過程以提供與水泥建筑制品的預(yù)期用途相關(guān)聯(lián)的孔隙率。例如，木材般的板可構(gòu)造成具有較高的孔隙率，這使得釘、旋擰、切割、鉆孔、磨銑、鋸切、等等能夠改善。就這一點(diǎn)而言，増加的孔隙率可用于提高水泥材料的木材般的特性。因此，可改變孔隙率以及纖維含量從而與預(yù)期用途相關(guān)聯(lián)。在一個實(shí)施例中，擠壓成型制品可在烘干機(jī)或壓熱器中被進(jìn)ー步加工。烘干機(jī)可用于烘干擠壓成型制品從而除去多余的水，這可增加孔隙率和/或形狀穩(wěn)定性。另ー方面，可通過壓熱器加工擠壓成型制品以增加固化速率。圖2是示出了可選的擠壓成型過程的示意圖，所述擠壓成型過程可用于制備根據(jù)本發(fā)明的水泥建筑制品。就這一點(diǎn)而言，擠壓成型過程可考慮使用滾子擠壓成型系統(tǒng)200，所述滾子擠壓成型系統(tǒng)200利用滾子將濕的水泥材料擠壓成型成未干的中間狀態(tài)擠壓成型制品。這種滾子擠壓成型系統(tǒng)200包括混合器216，所述混合器216構(gòu)造成通過給料流212接收材料的至少ー股給料以便混合至混合物220中。在適當(dāng)混合之后(可如本文所述地那樣執(zhí)行所述混合)，混合物220作為材料流從混合器216離開以備進(jìn)一歩加工。 混合物220隨后被涂敷至運(yùn)輸件222或其它類似的輸送件從而從涂敷場所移動材料。這允許混合物形成為可被加工的水泥流224。就這一點(diǎn)而言，水泥流224可在第一滾子226之下經(jīng)過，所述第一滾子226設(shè)置在距運(yùn)輸件222預(yù)先設(shè)定的距離處并相對于其具有預(yù)先設(shè)定的橫截面區(qū)域，且可將水泥流224壓制或成型為未干的中間狀態(tài)的擠壓成型制品228?？蛇x地，運(yùn)輸件222可隨后運(yùn)送未干的擠壓成型制品228通過第一壓延機(jī)230，所述第一壓延機(jī)230包括上滾子230a和下滾子230b。壓延機(jī)230可構(gòu)造成具有預(yù)先設(shè)定的橫截面區(qū)域，從而使未干的中間狀態(tài)的擠壓成型制品228進(jìn)ー步成型和/或壓縮成成型的未干中間狀態(tài)擠壓成型制品242。同樣，包括第一滾子240a和第二滾子240b的可選的第二壓延機(jī)240可用于代替第一壓延機(jī)230或除第一壓延機(jī)230之外額外使用。壓延機(jī)230、240的組合可有利于提供基本上如所希望的那樣成型的未干擠壓成型制品?？蛇x地，可不包括第ー滾子226，而可通過任何數(shù)量的壓延機(jī)230、240加工水泥流224。此外，成型的未干擠壓成型制品242、或本文所述的其它擠壓成型制品(例如來自圖IA所示的過程的擠壓成型制品)可由加工裝置244進(jìn)ー步加工。加工裝置244可以是用來加工本文所述的未干擠壓成型制品材料的任何類型的設(shè)備或系統(tǒng)。就這一點(diǎn)而言，加工裝置244可鋸切、磨銑、切割、彎曲、涂敷、烘干、或以其它方式將成型的未干擠壓成型制品242成型或進(jìn)ー步加工成經(jīng)加工的擠壓成型制品246。同樣，從加工裝置244獲得的副產(chǎn)品260可被回收利用至給料合成物212中，或隨同混合物220涂敷至運(yùn)輸件222。當(dāng)加工裝置244是烘干機(jī)時，成型的未干擠壓成型制品242可被加熱至迅速除去水的溫度從而在被加エ的擠壓成型制品246中形成空隙，這增加了孔隙率。在一個實(shí)施例中，組合的固化/供干過程可用于固化和烘干水硬性水泥以形成擠壓成型的水泥復(fù)合材料。例如，可在從約75至95°C的溫度下執(zhí)行組合的固化/烘干過程48小時以獲得最終強(qiáng)度的約80%。但是，在任何固化和/或烘干過程中較大的塊會需要更多的時間。在另ー實(shí)施例中，組合的蒸汽養(yǎng)護(hù)和蒸壓養(yǎng)護(hù)過程用于固化水硬性水泥。典型地，水泥首先由蒸汽養(yǎng)護(hù)以將水硬性水泥的溫度帶到從約65到99°C的溫度，井隨后在壓熱器中在約190°C或更高的溫度、12巴下加熱約12小吋。通過蒸壓養(yǎng)護(hù)，所形成的水泥制品獲得了大于約150%、在某些實(shí)施例中200%的最終28天強(qiáng)度。根據(jù)圖3A至圖3D，可改變圖IA所示的擠壓成型系統(tǒng)從而能夠?qū)D壓成型制品圍繞附加的支承元件或增強(qiáng)元件(例如鋼筋(金屬或玻璃纖維)、金屬線、金屬線網(wǎng)、織物、等等)擠壓成型。通過共擠壓水泥合成物與增強(qiáng)金屬線、織物、或鋼筋，所形成的水泥建筑制品可在破壞之前具有更大的撓度和彎曲強(qiáng)度?？蛇x地，滾子擠壓成型系統(tǒng)200可構(gòu)造成如下文所述地制備增強(qiáng)的未干體和水泥建筑制品?，F(xiàn)在參考圖3A，它示出了共擠壓系統(tǒng)300的一個實(shí)施例。共擠壓系統(tǒng)300包括至少兩個或多個模頭302a和302b。模頭302a和302b定向成使得各自的母模逃孔303a和303b形成的擠壓成型制品合在一起成為統(tǒng)ー的擠壓成型制品308。相應(yīng)地，共擠壓系統(tǒng)300包括這樣的裝置所述裝置用于將附加的支承元件(例如鋼筋304)布置在統(tǒng)ー的擠壓成型制品308中，其中該裝置可包括運(yùn)輸件、滑輪、驅(qū)動裝置、可移動模頭、鋼筋推動機(jī)構(gòu)、鋼筋牽拉機(jī)構(gòu)、等等。如圖所示，鋼筋304在第一母模逃孔303a和第二母模逃孔303b之間穿過。這允許鋼筋304至少部分地或完全地封裝在統(tǒng)ー的擠壓成型制品308之中，其中被封裝的鋼筋306示為虛線。如圖所示，鋼筋304可具有第一末端310，所述第一末端310定位成在任何擠壓成型制品敷設(shè)至鋼筋304之前穿過母模逃孔303a和303b，從而使第一末端310不被封裝。裸露的鋼筋可使得鋼筋能夠被牽拉穿過母模逃孔303a和303b，并便于在擠壓成型之后的輕松處理和操作?，F(xiàn)在參考圖3B，它示出了共擠壓系統(tǒng)320的另ー實(shí)施例。共擠壓系統(tǒng)320包括模頭322和用于供應(yīng)金屬線或織物網(wǎng)324至擠壓成型制品326中的裝置，其中裝置可包括運(yùn)輸件、滑輪、驅(qū)動機(jī)構(gòu)、可移動模頭、推網(wǎng)機(jī)構(gòu)、拉網(wǎng)機(jī)構(gòu)、等等。就這一點(diǎn)而言，裝置可持續(xù)供應(yīng)織物網(wǎng)324至母模逃孔321從而使擠壓成型制品326圍繞并封裝織物網(wǎng)324并被擠壓成型。被封裝的網(wǎng)328由擠壓成型制品326之中的直線代表。此外，可用基本上相等于擠壓成型速率的速率來供應(yīng)網(wǎng)324從而均勻地形成增強(qiáng)的擠壓成型制品?，F(xiàn)在參考圖3C，它示出了共擠壓系統(tǒng)340的另ー實(shí)施例。共擠壓系統(tǒng)340包括帶母模逃孔348的模頭342。模頭342和母模逃孔348構(gòu)造成使得附加的支承元件344(即至少ー個鋼筋)可經(jīng)由通道346穿過模頭342。通道346允許鋼筋344經(jīng)由通道開ロ 350穿過母模逃孔348。當(dāng)鋼筋344穿過通道開ロ 350時，它被擠壓成型制品352封裝從而形成被封裝的鋼筋354?，F(xiàn)在參考圖3D，它示出了共擠壓系統(tǒng)360的另ー實(shí)施例。共擠壓系統(tǒng)360包括帶母模逃孔363的模頭362以及敞ロ模具364。敞ロ模具364構(gòu)造成包括由模具本體368限定的敞ロ空腔366。在使用吋，敞ロ模具364將附加的支承元件370 (例如金屬線或織物的網(wǎng)、多個鋼筋或金屬線)接納在敞ロ空腔366中。這允許擠壓成型制品374被擠壓成型至網(wǎng)狀物370上并圍繞網(wǎng)狀物370從而形成被封裝的網(wǎng)376，如擠壓成型制品374之中的虛線所
/Jn ο
盡管敞ロ模具364可用于限定擠壓成型制品374的橫截面形狀，但它并非必須如此。這是因?yàn)楣矓D壓系統(tǒng)360可構(gòu)造成使得敞ロ模具365僅支承網(wǎng)狀物376，并使網(wǎng)狀物370穿過母模逃孔363。由此，擠壓成型制品374可以是自支承的并將網(wǎng)狀物370封裝在敞ロ模具364內(nèi)部或某些其它特征件上(例如運(yùn)輸系統(tǒng)、滑輪、驅(qū)動機(jī)構(gòu)、可移動模頭、鋼筋推動機(jī)構(gòu)、鋼筋牽拉機(jī)構(gòu)、等等(未示出))。圖4的示意圖示出了用鋼筋狀結(jié)構(gòu)來結(jié)構(gòu)性增強(qiáng)水泥建筑制品的另ー實(shí)施例。就這一點(diǎn)而言，增強(qiáng)過程400可采用鋼筋402，所述鋼筋402由任何增強(qiáng)材料(例如金屬、玻璃、陶瓷、塑料、等等)制備。鋼筋402可隨后通過加工裝置404加工，所述加工裝置404將環(huán)氧樹脂406的涂層涂敷至鋼筋402。可獲得水泥建筑制品408以便接納有環(huán)氧樹脂406涂層的鋼筋402，所述水泥建筑制品408具有在其中形成的連續(xù)孔410，所述連續(xù)孔410例如由關(guān)于圖IB描述的過程形成。有環(huán)氧樹脂406涂層的鋼筋402隨后被插入孔401。這可包括驅(qū)使、壓迫、或以其它方式有力地將有環(huán)氧樹脂406涂層的鋼筋402推入孔中。因此，具有鋼筋402的水泥建筑制品408可被顯著加強(qiáng)并在結(jié)構(gòu)上增強(qiáng)?？蛇x地，可在鋼筋402被插入水泥建筑制品408的孔410中之前將環(huán)氧樹脂插入孔410中。 在一個實(shí)施例中，帶有或不帶有附加的支承元件的未干擠壓成型制品可通過這樣被進(jìn)ー步加工致使或允許未干的擠壓成型制品內(nèi)部的水硬性水泥如前文所述地水合或以其它方式固化從而形成凝固的水泥建筑制品。就這一點(diǎn)而言，可制備水泥建筑制品以在被擠壓成型之后即刻形狀穩(wěn)定從而允許對其操作而不會破損。更優(yōu)選地，水泥合成物、或未干的擠壓成型制品可在被擠壓成型之后的數(shù)分鐘內(nèi)、更優(yōu)選在10分鐘之內(nèi)、更加優(yōu)選在5分鐘之內(nèi)、而最優(yōu)選在I分鐘之內(nèi)形狀穩(wěn)定。最優(yōu)化的和最優(yōu)選的合成物和加工可帶來在擠壓成型時形狀穩(wěn)定的未干擠壓成型制品。流變改性劑的使用可用于生產(chǎn)出即使沒有水硬性水泥粘合劑的水合作用時也即刻形狀穩(wěn)定的擠壓成型制品。為了獲得形狀穩(wěn)定性，制造系統(tǒng)可包括烘干機(jī)、加熱器或壓熱器以使得未干的擠壓成型制品如前文所述地水合、凝固或以其它方式固化。烘干機(jī)或加熱器可構(gòu)造成如前文所述地產(chǎn)生足夠熱量以從擠壓成型制品驅(qū)走或蒸發(fā)水從而增加其剛度和孔隙率或促使快速反應(yīng)期的發(fā)動。另ー方面，壓熱器可提供加壓蒸汽以促使快速反應(yīng)期的開始。在一個實(shí)施例中，除了在水泥合成物中包括促凝劑之外，還可促使未干的擠壓成型制品如本文所述地開始快速反應(yīng)期。就這一點(diǎn)而言，可通過改變擠壓成型制品的溫度或改變壓力和/或相対濕度而促使未干的擠壓成型制品開始快速反應(yīng)期。同樣，可通過將促凝劑構(gòu)造成在擠壓成型之后的預(yù)定時間段內(nèi)開始反應(yīng)而引發(fā)快速反應(yīng)期。在一個實(shí)施例中，水泥復(fù)合材料或建筑制品的制備可包括在縮短的時段內(nèi)、或以較快的反應(yīng)速率(相較于常規(guī)混凝土或其它水硬性可凝材料)使未干的擠壓成型制品基本上水合或以其它方式固化成水泥建筑制品。結(jié)果是，水泥建筑制品可在約48小時之內(nèi)、更優(yōu)選在約24小時之內(nèi)、更加優(yōu)選在12小時之內(nèi)、而最優(yōu)選在6小時之內(nèi)基本上固化或硬化，取決于所用的粘合劑的類型。由此，制造系統(tǒng)和過程可構(gòu)造成用于獲得快的固化速率從而使水泥建筑制品可被進(jìn)ー步加工或修整。此外，當(dāng)具有如上文所述的較高固化溫度時，可實(shí)現(xiàn)較快的固化過程。特別地，如上文所述，可在大于65°C且小于99°C、更優(yōu)選大于70°C、而更加優(yōu)選大于80°C的溫度下進(jìn)行水合、凝固、或以其它方式固化。當(dāng)具有這些較高溫度時，水泥復(fù)合材料(即水泥建筑制品)可在48小吋、更優(yōu)選40小時、更加優(yōu)選32小時、而更加優(yōu)選24小時之內(nèi)形成并具有其強(qiáng)度的至少約100%。常規(guī)來說，不可能在上述溫度下水合和/或固化，因?yàn)橐阎^高的溫度可能延緩鈣礬石的形成。該現(xiàn)象隨著時間推移在水泥建筑制品內(nèi)部導(dǎo)致應(yīng)力，使制品膨脹直至發(fā)生開裂。因此，早先的水泥建筑制品是采用較低的固化溫度制造的。但是在本發(fā)明中，如前文所述，特定的合成物容許較高的孔隙率，所述較高孔隙率限制了鈣礬石形成的開裂效應(yīng)。此外，已知當(dāng)存在水時會出現(xiàn)二次鈣礬石。本發(fā)明的方法的另ー優(yōu)勢是，所制備的制品具有較少的水分，進(jìn)ー步防止了鈣礬石隨著時間推移的形成。特別地，在本發(fā)明的方法中采用的固化溫度允許制品具有少于約10%的水。采用較高的固化溫度的另ー優(yōu)勢是，已發(fā)現(xiàn)常用 的緩凝劑(例如甲基纖維素等等)以及如上文所述的流變改性劑在高于約70°C的溫度下從溶液析出，允許擠壓成型制品之中的水硬性水泥的較快的水合、凝固、以及固化速率。這在較短的時間段內(nèi)提供了具有其大部分強(qiáng)度的水泥復(fù)合材料。此外，已發(fā)現(xiàn)較高的固化溫度如下文所述地產(chǎn)生具有較低堆密度和較高抗彎強(qiáng)度的建筑制品。特別地，抗彎強(qiáng)度可増加至少約50%，這提供了更強(qiáng)固、更耐久的制品。在一個實(shí)施例中，正在固化或已固化的水泥合成物可被進(jìn)ー步加工或修整。這種過程可包括將水泥合成物鋸切、砂紙打磨、切割、鉆孔、和/或成型為所需的形狀，其中合成物適宜于這樣的成型。相應(yīng)地，當(dāng)鋸切水泥建筑制品時，纖維和流變改性劑可促成可形成的直的切割線而不會使材料的切割面或內(nèi)部面開裂或碎裂。這使得水泥建筑制品能夠成為木材替代品，因?yàn)橄M(fèi)者可購買2X4形狀的制品并用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備切割成所需形狀和長度。在一個實(shí)施例中,可通過修改制品外表面的系統(tǒng)來加工形狀穩(wěn)定的未干擠壓成型制品。這種修改的一個范例是使未干的擠壓成型制品穿過壓延機(jī)或一系列滾子，所述壓延機(jī)或滾子可賦予類似木材的外觀。就這一點(diǎn)而言，水泥建筑制品可作為具有木材的美學(xué)外觀和紋理的木材替代品。同樣，某些著色劑、染料、和/或色素可涂敷至水泥建筑制品的表面或散布在水泥建筑制品之中，從而獲得各種類型的木材的顔色。未干的擠壓成型的建筑制品還可在處于未干狀態(tài)時重塑以生產(chǎn)出例如彎曲的板或其它具有所需半徑的建筑制品。這是相對于傳統(tǒng)木材制品的顯著優(yōu)勢，所述傳統(tǒng)木材制品難以彎曲和/或所述傳統(tǒng)木材制品必需經(jīng)磨銑以具有彎曲的輪廓。在一個實(shí)施例中，可用使纖維暴露在表面處的方式打磨和/或磨光水泥建筑制品。由于纖維在制品中的高百分比，大量的纖維可暴露在表面處。這可提供有趣的和創(chuàng)造性的紋理，所述紋理可増加制品的美學(xué)質(zhì)量。例如，水泥建筑制品可被打磨和磨光從而使它具有絨面革或織物般的外表和紋理。建筑制品本發(fā)明提供了制造水泥建筑制品的能力，所述水泥建筑制品具有幾乎任何所需尺寸和形狀，無論是擠壓成型成所需形狀或稍后被切割、磨銑或以其它方式形成為所需尺寸和形狀。范例包括裝飾板、2X4的料、其它尺寸的木料、鑲板、仿膠合板、仿纖維板、門、木瓦、模制品、臺面、桌腿、窗框、門外殼、屋瓦、墻板、踢腳板、梁、エ字梁、地板擱柵、等等。相應(yīng)地，水泥建筑制品可承載(例如2X4的料)或不承載(例如裝飾板)。因此，對于幾乎任何建筑應(yīng)用，水泥建筑制品可用作木材替代品。固化的水泥復(fù)合材料制品可構(gòu)造成具有各種特性以充當(dāng)木料替代品。可充當(dāng)木料替代品的固化的水泥復(fù)合材料的范例可具有以下特性的任ー種能夠通過錘子和/或弾道接納釘子；能夠保留或保持住釘子，尤其當(dāng)連接至另一物體時；能夠通過螺絲起子或機(jī)械旋擰裝置接納螺釘；能夠保留或保持住螺釘，尤其當(dāng)連接至另一物體時；在重量上類似于木料制品，但可略微更重；足夠強(qiáng)固以在掉落時不斷裂；足夠強(qiáng)固以在中部處被承托或支承時在末端處不顯著偏轉(zhuǎn)或斷裂；和/或能夠用手工鋸或其它構(gòu)造成用于切割木材的鋸來鋸切或切割。在一個實(shí)施例中，未干的 擠壓成型制品或水泥復(fù)合材料可制備成如前文所述的建筑制品。就這一點(diǎn)而言，包含微孔或孔隙構(gòu)造的固化的復(fù)合材料的比重可大于約O. 4或在從約O. 4至約O. 85的范圍，更優(yōu)選從約O. 5至約O. 75，而最優(yōu)選約O. 6至約O. 75。固化的復(fù)合材料的一個實(shí)施例的特征在于具有大于約1500psi、更優(yōu)選大于約1750psi、更優(yōu)選大于約2，OOOpsi、更加優(yōu)選大于約3，OOOpsi、而更加優(yōu)選大于約4，OOOpsi的抗彎強(qiáng)度。例如,在一個實(shí)施例中，固化的復(fù)合材料可具有從約1500psi至約5000psi的抗彎強(qiáng)度。如前文所述，較高溫度的固化過程可容許具有較高抗彎剛度的固化水泥復(fù)合材料。例如，在一個實(shí)施例中，固化的復(fù)合材料可具有從約160，OOOpsi至約850，OOOpsi、優(yōu)選從約200，OOOpsi至約800，OOOpsi、更優(yōu)選從約3，OOOpsi至約700，OOOpsi、而最優(yōu)選從約400，OOOpsi至約600，OOOpsi的抗彎剛度。此外，在一個實(shí)施例中，固化的復(fù)合材料可具有從約200，OOOpsi至約5，000, OOOpsi、更優(yōu)選從約 300，OOOpsi 至約 3，000, OOOpsi、而最優(yōu)選從約 500，OOOpsi 至約2，000，OOOpsi的彎曲模量。在一個實(shí)施例中，固化的復(fù)合材料可具有從約5磅力-英寸至約50磅力-英寸、優(yōu)選從約10磅カ-英寸至約30磅カ-英寸、更優(yōu)選從約12磅カ-英寸至約25磅力-英寸、而最優(yōu)選從約15磅カ-英寸至約20磅カ-英寸的彈性能量吸收。此外，水泥建筑制品可不同于早先的混凝土建筑制品。圖5A示出了問題的ー個例子，該問題出自于將連接桿64 (例如釘子或螺釘)插入(例如錘打、驅(qū)動、或弾道力)這種現(xiàn)有的混凝土建筑制品60的表面62時，其中連接桿64在插入期間形成了孔66。類似于用在從車道到地基范圍內(nèi)的多種應(yīng)用中的普通混凝土，當(dāng)混凝土 60具有插入其中的連接桿64時，表面62的結(jié)構(gòu)被破壞。如圖所示，混凝土 60和/或62傾向于因在孔66周圍碎裂而形成裂紋68和凹坑70。由于混凝土 60在孔66周圍被破壞，孔66的表面會呈現(xiàn)出具有不規(guī)則和斷裂的形狀，所述形狀由大量的裂紋、凹坑、和/或缺ロ形成。此外，用錘子將釘連接桿64插入混凝土所需的カ(所述カ來自反復(fù)擊打釘子64的頭)經(jīng)常破壞或彎折釘子64從而使其基本上不可用。此外，當(dāng)連接桿64是螺釘吋，旋擰動作可在表面中鉆出孔66，所述表面布滿裂紋和缺ロ。因此，現(xiàn)有的混凝土建筑制品60在能夠接納連接桿64方面并未成為合適的木材替代品，并且因在這種插入期間開裂和碎裂而外觀相似和表現(xiàn)類似于普通的混凝土?，F(xiàn)在參考圖5B，它示出了根據(jù)本發(fā)明的用作木材替代品的水泥建筑制品80的例子。相應(yīng)地，將連接桿84 (例如釘子或螺釘)插入水泥建筑制品80的表面82的結(jié)果相較于圖5A的普通混凝土較為有利。更特別地，當(dāng)連接桿84插入表面82吋，因而由連接桿84形成的孔86在形狀上可以是基本上圓形的。盡管如同在如此插入木材期間經(jīng)常發(fā)生的那樣可能有微小的碎裂或開裂，但相較于普通混凝土的結(jié)果，孔86要圓得多且較少被破壞。由于水泥建筑制品80構(gòu)造成木材替代品，可通過反復(fù)擊打釘子頭而將釘連接桿84錘入其中而不會損壞或彎折釘子84。在任何情況下，本文所述的水泥建筑制品可用作木材替代品，甚至可具有插入其中的連接桿。就這一點(diǎn)而言，本發(fā)明的水泥建筑制品可用于連接多個拼湊在一起的組件或用于其它對于釘子或螺釘?shù)湫偷膽?yīng)用中。此外，圖6A和圖6B示出了當(dāng)連接桿94 (例如釘子或螺釘)插入現(xiàn)有或普通的混凝土建筑制品92時發(fā)生的常見結(jié)果的另一例子90。當(dāng)連接桿94插入混凝土 92的表面96時，因插入而形成的孔95如圖6A和圖6B所示地破裂和有凹ロ。相應(yīng)地，在圖6A中，例子90示出了因而形成的對普通混凝土 92的破壞的縱向剖視圖，而在圖6B中例子90示出了因而被破壞的孔95的中位橫截面圖。如圖所示，連接桿94不僅導(dǎo)致表面96開裂或形成凹坑98，而且孔95的整個長度上的內(nèi)表面100也類似地被破壞了。更特別地，插入連接桿94導(dǎo)致內(nèi)表面100布滿裂紋 102，壓垮了混凝土 104，并使混凝土 106碎裂。即使可將連接桿94插入混凝土，它通常需要某種沖擊或爆炸カ來代替捶打或旋擰，因?yàn)槠胀ǖ拇反蚪?jīng)常導(dǎo)致彎折釘連接桿94而旋擰顯著破壞了內(nèi)表面100。此外，已插入普通混凝土 92的連接桿94可容易地從那里拔出，通常無需采用如前文所述的工具或裝置。簡要地說，這是因?yàn)閷?nèi)表面100的破壞減少了將連接桿保持在位所需的施加在連接桿94上的壓縮力。就這一點(diǎn)而言，普通混凝土 92具有小的或低的抗拔力，而釘子或螺釘94可容易地從那里拔出。這不允許普通混凝土 92被用作木材替代品，而兩個這樣的混凝土件無法適當(dāng)?shù)乇会斣谝黄鸲蝗菀妆焕_。此外，圖7A和圖7B示出了連接桿112被插入根據(jù)本發(fā)明的纖維增強(qiáng)的水泥建筑制品114中的常見結(jié)果的例子110。與圖6A和圖6B中的例子相反，當(dāng)連接桿112被插入本發(fā)明的建筑制品114的表面115時，因插入而形成的孔116并未被破壞或?qū)嵸|(zhì)性地破裂,這也在圖5B中示出。相應(yīng)地，圖7A示出了因而形成的孔116的縱向剖視圖，而圖7B示出了因而形成的孔116的中位橫截面圖。如圖所示，連接桿112并不導(dǎo)致對表面115、或孔116的整個長度上的內(nèi)表面118任何實(shí)質(zhì)性破壞。更特別地，插入連接桿112可導(dǎo)致在內(nèi)表面118處的纖維120變得暴露出來并因連接桿112而變形或被推開。如所述的，這些纖維120變形或被推開以允許連接桿112經(jīng)過，但隨后在插入之后對連接桿112施加抓握力。此外，流變改性劑可容許在釘子插入時建筑制品因釘子而變形，井隨后在被插入之后對釘子施加抓握力。此外，由釘連接桿112形成的孔116未被破壞，并可提供對釘子足夠的壓縮カ以阻止從那里拔出。這是因?yàn)樵诓迦肫陂g釘子112并不因纖維和其它材料在孔116的形成期間變形而破壞孔116的壁。此外，當(dāng)連接桿112是螺釘時，孔116的壁可具有與螺釘上的齒和槽互鎖的脊突和凹槽。此外，在螺釘112的凹槽之中的大量復(fù)合材料可附貼至壁以輔助提供増加的抗拔力。由此，孔116的壁被充分壓縮從而需要杠桿、螺絲起子、或其它抽拔裝置的幫助來除去釘子或螺釘。水泥建筑制品可在多個建筑制品被釘子、螺釘、或螺栓連在一起的應(yīng)用中用作木材替代品。已認(rèn)為(但并不限制為如此)如上文所述的高重量百分比和/或體積百分比的纖維的結(jié)合提供了與釘子、螺釘、和/或螺栓的有利的相互作用。這是因?yàn)榇罅康睦w維模擬了木材的特性。更特別地，每ー單個纖維可在首先被釘子或螺釘作用時變形，而隨后壓迫釘子或螺釘以對其提供抓握力。這允許釘子或螺釘被插入水泥建筑制品中而不會導(dǎo)致實(shí)質(zhì)性的碎裂或開裂。此外，高濃度的流變改性劑的使用也可有助于提供該功能。當(dāng)與纖維在一起時，流變改性劑為水泥建筑制品提供了至少部分地允許變形而不會實(shí)質(zhì)性開裂或碎裂的特征。在某種程度上，流變改性劑可賦予塑料般的特性，所述特性在被壓迫的場所周圍(例如在釘子或螺釘被插入的位置)將材料保持在一起。就這一點(diǎn)而言，釘子或螺釘能夠被插入水泥建筑制品，而流變改性劑允許必要的變形而不會實(shí)質(zhì)性的碎裂或開裂。例如，高濃度的纖維、或其它填料材料可向水泥建筑制品賦予顯著的抗拔カ。在水泥復(fù)合材料中埋入一英寸的IOd規(guī)格的釘子(例如特征為9個標(biāo)準(zhǔn)尺寸(gauge)或O. 128英寸直徑和3英寸長的釘子)的抗拔カ可在從約30磅カ/英寸至約105磅カ/英寸、更優(yōu)選約40磅カ/英寸至約95磅カ/英寸、而最優(yōu)選約50磅カ/英寸至約85磅カ/英寸的范圍。更多孔的水泥復(fù)合材料的抗拔カ可在從約25磅カ/英寸至約90磅カ/英寸、更優(yōu)選約30磅カ/英寸至約70磅カ/英寸、而最優(yōu)選約40磅カ/英寸至約60磅カ/英寸的范圍。較硬的水泥復(fù)合材料的抗拔カ可在從約15磅カ/英寸至約60磅カ/英寸、更優(yōu)選從約18磅カ/英寸至約50磅カ/英寸、而最優(yōu)選約20磅カ/英寸至約50磅カ/英寸的范圍。但是，應(yīng)理解可通過改變纖維的量、孔隙率、填料、釘子的類型、等等而改變在給定密度下的制品的抗拔力。類似地，在水泥復(fù)合材料中埋入一英寸的螺釘?shù)目拱违稍趶募s200磅カ/英寸至約1，000磅カ/英寸、更優(yōu)選約300磅カ/英寸至約950磅カ/英寸、而最優(yōu)選約400磅力/英寸至約900磅力/英寸的范圍。但是，應(yīng)理解可通過改變纖維的量、孔隙率、填料、釘子的類型、等等而改變在給定密度下的制品的抗拔力。此外，水泥復(fù)合材料主要包括無機(jī)材料，當(dāng)保存在潮濕的環(huán)境中時，它們相較于木材不易腐爛。即使有機(jī)纖維在某些條件下可能有降解的傾向，水硬性水泥通常的高堿度也會在大多數(shù)情況下抑制腐壞和腐爛。本發(fā)明的實(shí)施例的范例范例I根據(jù)本發(fā)明制備了具有不同組分濃度的各種可擠壓成型的合成物。按照在前文中和在本文所結(jié)合的參考文獻(xiàn)中所述的正?；旌铣绦蚧旌狭撕铣晌锏慕M分。如表I所示地配制了可擠壓成型合成物。表I
權(quán)利要求
1.一種用作木料替代品的水泥復(fù)合材料制品，所述制品包括 固化的水泥合成物，所述固化的水泥合成物包括水硬性水泥、流變改性劑、以及纖維，所述纖維基本上均勻地分布在固化的水泥合成物中且水泥合成物中包含的纖維的量大于約10% (以固化的水泥合成物的干體積衡量)，所述固化的水泥合成物的特征在于至少約1500psi的抗彎強(qiáng)度和小于約I. 3g/cm3的密度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水泥復(fù)合材料制品，還包括至少一個增強(qiáng)元件，所述增強(qiáng)元件選自包括鋼筋、金屬線、網(wǎng)狀物、以及織物的集合，并且至少部分地被水泥合成物封裝。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水泥復(fù)合材料制品，其中增強(qiáng)元件由粘合劑粘合至水泥合成物。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水泥復(fù)合材料制品，其中，以水泥合成物的干體積衡量，所包括的纖維的量大于約15%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水泥復(fù)合材料制品，其中，以水泥合成物的干體積衡量，所包括的纖維的量大于約20%。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水泥復(fù)合材料制品，所述水泥復(fù)合材料制品是作為木料建筑制品的替代品的建筑制品。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水泥復(fù)合材料制品，其中固化的水泥合成物具有至少約2000psi的抗彎強(qiáng)度。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水泥復(fù)合材料制品，其中固化的水泥合成物具有至少約3000psi的抗彎強(qiáng)度。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水泥復(fù)合材料制品，其中固化的水泥合成物具有至少約4000psi的抗彎強(qiáng)度。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水泥復(fù)合材料制品，其中所述制品的抗彎強(qiáng)度比抗壓強(qiáng)度的比率大于1:1。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水泥復(fù)合材料制品，其中水泥合成物可利用標(biāo)準(zhǔn)木鋸來鋸切。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水泥復(fù)合材料制品，其中建筑制品的形狀選自包括以下形狀的集合桿、棒、管道、圓柱、板、工字梁、電線桿、裝飾板、2X4的料、結(jié)構(gòu)板、1X8的料、面板、平薄板、屋瓦、以及具有中空內(nèi)部的板。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水泥復(fù)合材料制品，其中建筑制品能夠通過利用手錘錘入來接納IOd規(guī)格的釘子而不會顯著彎折。
14.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水泥復(fù)合材料制品，其中建筑制品對于IOd規(guī)格的釘子具有至少約50磅力/英寸的釘抗拔力。
15.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水泥復(fù)合材料制品，其中建筑制品具有至少約500磅力/英寸的螺釘抗拔力。
16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水泥復(fù)合材料制品，其特征在于以下的至少一項(xiàng) 纖維選自包括以下物質(zhì)的集合大麻纖維、棉纖維、植物的葉或莖纖維、硬木纖維、軟木纖維、玻璃纖維、石墨纖維、硅纖維、陶瓷纖維、金屬纖維、聚合物纖維、聚丙烯纖維、碳纖維、以及它們的組合； 水硬性水泥選自包括以下物質(zhì)的集合波特蘭水泥、MDF水泥、DSP水泥、Densit型水泥、Pyrament型水泥、鋁酸鈣水泥、石膏、硅酸鹽水泥、石膏水泥、磷酸鹽水泥、高氧化鋁水泥、超細(xì)水泥、礦渣水泥、鎂氧氯水泥以及它們的組合； 流變改性劑選自包括以下物質(zhì)的集合多糖、蛋白質(zhì)、纖維素、淀粉、甲基羥乙基纖維素、羥甲基乙基纖維素、羧甲基纖維素、甲基纖維素、乙基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、支鏈淀粉、直鏈淀粉、海凝膠、淀粉醋酸酯、淀粉羥基醚、離子淀粉、長鏈烷基淀粉、糊精、胺淀粉、磷酸酯淀粉、雙醛淀粉、粘土、以及它們的組合； 包含促凝劑，所述促凝劑選自包括以下物質(zhì)的集合KC03、KOH、NaOH, CaCl2, CO2、氯化鎂、三乙醇胺、鋁酸鹽、HCl的無機(jī)鹽、HNO3的無機(jī)鹽、H2SO4的無機(jī)鹽、以及它們的組合；或者 包含填料材料，所述填料材料選自包括以下物質(zhì)的集合沙子、白云石、沙礫、巖石、玄武巖、花崗巖、礫巖、玻璃珠、氣凝膠、干凝膠、海凝膠、云母、粘土、合成粘土、氧化鋁、硅石、粉煤灰、硅粉、板狀氧化鋁、高嶺土、玻璃微球、陶瓷球、石膏二水合物、碳酸鈣、鋁酸鈣、以及它們的組合。
17.—種制造水泥復(fù)合材料制品的方法，所述水泥復(fù)合材料制品具有適于用作木材替代品的特性，所述方法包括 將水、纖維、以及流變改性劑混合在一起以形成含纖維的混合物，在含纖維的混合物中纖維基本上均勻地分布； 向含纖維混合物添加水硬性水泥以產(chǎn)生可擠壓成型的水泥合成物，所述可擠壓成型的水泥合成物具有塑性稠度且所包含的流變改性劑的濃度從約0. 1%至約10% (以濕體積衡量)，并且所包含的纖維的濃度大于約5% (以濕體積衡量)； 將可擠壓成型的水泥合成物擠壓成具有預(yù)先確定的橫截面區(qū)域的未干中間狀態(tài)擠壓制品，未干的擠壓制品在擠壓時是形狀穩(wěn)定的并能夠基本上保持橫截面區(qū)域從而允許操作而不會破損； 將未干的擠壓制品加熱至從大于65°C至小于99°C的溫度以允許水硬性水泥的固化。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中未干的擠壓制品被加熱至大于約70°C的溫度以通過蒸發(fā)除去一部分的水并減少擠壓制品的密度。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，以可擠壓成型的水泥合成物的濕體積衡量，所包括的纖維的量大于約7%。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，以可擠壓成型的水泥合成物的濕體積衡量，所包括的纖維的量大于約8%。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中可擠壓成型的合成物具有在加熱之前大于約0.75的標(biāo)定水/水泥比率以及在部分水蒸發(fā)之后小于約0. 5的實(shí)際水/水泥比率。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括將可擠壓成型的水泥合成物圍繞至少一個增強(qiáng)元件擠壓成型以至少部分地將增強(qiáng)元件封裝在未干的擠壓制品內(nèi)部，所述增強(qiáng)元件選自包括鋼筋、金屬線、網(wǎng)狀物、以及織物的集合。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，還包括 擠壓未干的擠壓制品，所述擠壓制品具有至少一個形狀穩(wěn)定的連續(xù)孔；在水泥復(fù)合材料處于形狀穩(wěn)定的未干狀態(tài)時或至少部分地固化時將鋼筋和粘合劑插入連續(xù)孔中； 以及 用粘合劑將鋼筋粘合至連續(xù)孔的表面。
24.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括將水泥復(fù)合材料構(gòu)造成裝飾板。
25.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括將水泥復(fù)合材料加工成建筑制品從而作為木料建筑制品的替代品，所述建筑制品的形狀選自包括以下形狀的集合棒、桿、管道、圓柱、板、工字梁、公用設(shè)施柱、裝飾板、2X4的料、結(jié)構(gòu)板、1X8的料、面板、平薄板、屋瓦、以及具有中空內(nèi)部的板。
26.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括通過至少一種工序來加工形狀穩(wěn)定的未干的擠壓制品和/或固化的水泥復(fù)合材料，所述工序選自包括以下工序的集合彎曲、切割、鋸切、砂紙打磨、磨銑、紋理化、整平、拋光、磨光、預(yù)鉆孔、上漆、以及著色。
27.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括回收利用一部分廢棄的未干的擠壓制品，所述廢棄的未干的擠壓制品來自對未干的擠壓制品的加工，其中回收利用包括將廢棄的未干的擠壓制品與可擠壓成型的水泥合成物混合。
28.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中水泥合成物是通過母模逃孔和/或借助滾子擠壓法來擠壓成型的。
29.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括將未干的中間狀態(tài)擠壓制品沖壓或沖擊成型。
30.一種可擠壓成型的水泥合成物，所述合成物具有塑性稠度且包括從約0. 1%至約.10%的濃度(以濕體積衡量)的流變改性劑、以及大于約5%的濃度(以濕體積衡量)的纖維。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的可擠壓成型的水泥合成物，所述合成物包括大于約7%的濃度(以濕體積衡量)的纖維。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的可擠壓成型的水泥合成物，所述合成物包括大于約8%的濃度(以濕體積衡量)的纖維。
33.一種用作木料替代品的水泥復(fù)合材料制品，所述制品包括 固化的水泥合成物，所述固化的水泥合成物包括水硬性水泥、流變改性劑、以及纖維，所述纖維基本上均勻地分布在固化的水泥合成物中且水泥合成物中包含的纖維的量大于約10% (以固化的水泥合成物的干體積衡量)，所述固化的水泥合成物的特征在于至少約.1500psi的抗彎強(qiáng)度，且通過包括以下步驟的方法來制備 將水、纖維以及流變改性劑混合在一起以形成含纖維的混合物，在含纖維的混合物中纖維基本上均勻地分布； 向含纖維混合物添加水硬性水泥以產(chǎn)生擠壓成型的水泥合成物； 將可擠壓成型的水泥合成物擠壓成具有預(yù)先確定的橫截面區(qū)域的未干中間狀態(tài)擠壓制品，未干的擠壓制品在擠壓時是形狀穩(wěn)定的并能夠基本上保持橫截面區(qū)域從而允許操作而不會破損； 將未干的擠壓制品加熱至從大于65°C至小于99°C的溫度以允許水硬性水泥的固化。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的水泥復(fù)合材料制品，其中水硬性水泥是通過這樣而固化的將未干擠壓制品加熱至大于約70°C的溫度以通過蒸發(fā)除去一部分水并減少擠壓制品的密度。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的水泥復(fù)合材料制品，其中可擠壓成型的合成物具有在加熱之前大于約0. 75的標(biāo)定水/水泥比率以及在部分水蒸發(fā)之后小于約0. 5的實(shí)際水/水泥比率。
36.根據(jù)權(quán)利要求33所述的水泥復(fù)合材料制品，其中水泥合成物具有小于約I.3g/cm3的密度。
37.根據(jù)權(quán)利要求33所述的水泥復(fù)合材料制品，還包括至少一個增強(qiáng)元件，所述增強(qiáng)元件選自包括鋼筋、金屬線、網(wǎng)狀物、以及織物的集合，并且至少部分地被水泥合成物封裝。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的水泥復(fù)合材料制品，其中增強(qiáng)元件由粘合劑粘合至水泥合成物。
39.根據(jù)權(quán)利要求33所述的水泥復(fù)合材料制品，所述水泥復(fù)合材料制品是作為木料建筑制品的替代品的建筑制品。
40.根據(jù)權(quán)利要求33所述的水泥復(fù)合材料制品，其中固化的水泥合成物具有至少約2000psi的抗彎強(qiáng)度。
41.根據(jù)權(quán)利要求33所述的水泥復(fù)合材料制品，其中固化的水泥合成物具有至少約3000psi的抗彎強(qiáng)度。
42.根據(jù)權(quán)利要求33所述的水泥復(fù)合材料制品，其中固化的水泥合成物具有至少約4000psi的抗彎強(qiáng)度。
43.根據(jù)權(quán)利要求33所述的水泥復(fù)合材料制品，其中可擠壓成型的水泥合成物包括大于約5%的濃度(以濕體積衡量)的纖維。
44.根據(jù)權(quán)利要求33所述的水泥復(fù)合材料制品，其中可擠壓成型的水泥合成物包括大于約7%的濃度(以濕體積衡量)的纖維。
45.根據(jù)權(quán)利要求33所述的水泥復(fù)合材料制品，其中可擠壓成型的水泥合成物包括大于約8%的濃度(以濕體積衡量)的纖維。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造水泥復(fù)合材料的方法，所述方法包括(1)通過以下步驟混合可擠壓成型的水泥合成物首先形成含纖維的混合物，所述混合物包括纖維、水以及流變改性劑，而隨后添加水硬性水泥；(2)將可擠壓成型的水泥合成物擠壓成未干的擠壓制品，其中未干的擠壓制品的特征在于形狀穩(wěn)定并基本上保持預(yù)先確定的橫截面形狀；(3)通過蒸發(fā)除去一部分水以減少密度并增加孔隙率；以及(4)在從大于65℃至小于99℃的溫度下加熱未干的擠壓制品。這種方法生產(chǎn)出適于用作木材替代品的水泥復(fù)合材料。特別地，通過采用較高的固化溫度以制備水泥建筑制品，該水泥建筑制品相較于常規(guī)制品具有更低的堆密度和更高的抗彎強(qiáng)度。類似木材的建筑制品可像普通木材那樣被鋸切、釘以及旋擰。
文檔編號C04B28/02GK102712531SQ201080062095
公開日2012年10月3日 申請日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月24日
發(fā)明者P·J·安德森, S·K·霍德森 申請人:E·喀碩吉工業(yè)有限責(zé)任公司