專利名稱：制造基于水泥的鎧裝面板的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于制造具有異常的抗沖擊以及爆炸荷載的、改進(jìn)的、高性能 的、基于水泥的鎧裝面板的生產(chǎn)線工藝，該面板具有帶有受控的強(qiáng)度發(fā)展的一種獨(dú)特的、纖 維增強(qiáng)的水泥內(nèi)芯組合物以及附接到該水泥內(nèi)芯面板的至少一個(gè)表面上的一種高性能的 皮層增強(qiáng)物。該水泥內(nèi)芯是由以下各項(xiàng)制成的無機(jī)水泥粘合劑，典型地是水硬水泥，例如波 特蘭水泥；一種無機(jī)礦物填充劑，優(yōu)選具有150-450微米的中值粒徑并且與該水泥粘合劑 0. 80-1. 50 1的重量比的硅砂；一種火山灰微小填充劑，優(yōu)選具有約0. 1微米的平均顆粒 大小的硅灰；以總組合物的重量計(jì)約0. 75-2. 5%的一種基于有機(jī)物的自流平化學(xué)試劑，基 于聚羧基化的化學(xué)物質(zhì)，優(yōu)選聚羧基化的聚醚(超增塑劑)，任選的烷醇胺以及酸或酸式鹽 流動(dòng)性添加劑，纖維以及水。用于形成水泥內(nèi)芯的混合物當(dāng)混合時(shí)是自流平的并且硬化之后發(fā)展了顯著的強(qiáng) 度。這種水泥內(nèi)芯不包括硅粉，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)硅粉產(chǎn)生了一種水泥內(nèi)芯組合物，該組合物在稠度 上太高而不能形成一種對(duì)于常規(guī)的生產(chǎn)設(shè)備可用的面板內(nèi)芯。這種水泥內(nèi)芯組合物被用于和所使用的一種纖維增強(qiáng)的皮層材料相結(jié)合以便疊 層在該面板的水泥內(nèi)芯的至少一個(gè)表面上。多種皮層可以用來疊層在該水泥鎧裝面板的內(nèi)芯上。然而，纖維增強(qiáng)的聚合物(FRP)疊層材料作為皮層是優(yōu)選的。玻璃纖維增強(qiáng)的樹脂 是尤其優(yōu)選的FRP。將皮層(S)置于內(nèi)芯(C)上作為一種SC或SCS或SCSCS結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的疊 層材料。用改進(jìn)的水泥組合物制得的面板具有足夠的強(qiáng)度來抵抗爆炸以及沖擊作用，其中 有或沒有鋼纖維或鋼增強(qiáng)物。
背景技術(shù)：
包含水硬水泥、無機(jī)礦物纖維以及火山灰連同化學(xué)添加劑(像增塑劑以及水分散 劑)的纖維增強(qiáng)的水泥組合物已經(jīng)在建筑行業(yè)中使用以形成住宅和/或商用結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁和 外壁。然而，此類常規(guī)面板的一個(gè)缺點(diǎn)在于它們沒有足夠的抗壓強(qiáng)度來提供對(duì)沖擊以及爆 炸荷載的高程度的耐受性。用于生產(chǎn)超高強(qiáng)度水泥組合物的當(dāng)前的慣例依賴于有效的顆粒填充和極 其低的 水用量來實(shí)現(xiàn)超高的材料強(qiáng)度。作為在這些組合物中為了實(shí)現(xiàn)致密的顆粒填充和極低的用 水量而使用的這些原料的結(jié)果，這些水泥混合物具有極其堅(jiān)硬的流變學(xué)行為，而在新混合 狀態(tài)下具有類似面團(tuán)的一致性。這種堅(jiān)硬的一致性使得這些混合物是高度不可加工的并且 極其難以在常規(guī)的用于生產(chǎn)基于稀薄水泥產(chǎn)物以及復(fù)合材料的制造過程中進(jìn)行處理。授予Belousof sky的美國(guó)專利號(hào)4158082A披露了一種具有玻璃纖維皮層的、疊層 的、基于水泥的結(jié)構(gòu)，它是抗沖擊的并且可以使用基于波特蘭的水泥。授予Arfaei的美國(guó)專利號(hào)4948429A披露了包含波特蘭水泥、砂、氣相二氧化硅以 及聚醚的一種水泥組合物。授予Miller等人的美國(guó)專利號(hào)4793892(通過引用將其以全文結(jié)合在此)披露了 制造具有輕質(zhì)水泥內(nèi)芯的水泥面板的裝置，該面板包含波特蘭水泥以及粘附性地粘合到該 水泥內(nèi)芯的表面上的玻璃纖維粗布飾面。授予Teare等人的美國(guó)專利號(hào)4434119披露了將兩個(gè)粗布層施用到一個(gè)水泥面板 上并且然后在將表面勻平之前將一個(gè)稀的漿料層施用到該面板的頂部。Teare在固化過程 中在相鄰的面板之間的水泥面板的表面上使用了一個(gè)紙質(zhì)表皮層并且該紙質(zhì)表皮層隨后 被移除以得到最終的水泥面板產(chǎn)品。授予Angelskar的美國(guó)專利號(hào)5997630披露了 TEA以及酒石酸。授予Murphy的US 6176920披露了使用一種平滑頭部件、剪切機(jī)以及刮平過程來 構(gòu)建一種多層水泥面板的方法。授予Clear等人的美國(guó)專利號(hào)6119422B1披露了具有玻璃纖維增強(qiáng)網(wǎng)眼的外飾面 的一種抗沖擊的強(qiáng)壯結(jié)構(gòu)的水泥建筑面板，其中該水泥復(fù)合材料具有帶有玻璃纖維網(wǎng)眼的 內(nèi)和外飾面的一個(gè)骨料內(nèi)芯。授予Guerinet等人的6309457B1披露了一種自流平水泥組合物，該組合物包括波 特蘭水泥、具有最大IOmm大小或0-5mm大小的硅砂、或0-0. 4mm以及0_5mm大小的一種共 混物；具有小于200微米的大小，優(yōu)選小于100微米的精細(xì)的礦物骨料如飛灰或硅石粉；一 種第一增塑劑，它是包含至少一個(gè)氨基二(亞烷基膦酸)基團(tuán)的一種水溶性或水分散性的 有機(jī)化合物；以及一種第二水溶性或水分散性的增塑劑，它屬于聚羧酸的類型并且包含聚 醚鏈。實(shí)例1指出了 28天中為32MPa(約4600psi)的抗壓強(qiáng)度。授予Isomura等人的美國(guó)專利號(hào)6437027披露了一種水泥組合物，該組合物包含波特蘭水泥、具有小于5mm大小的硅砂；以及0. 01-2. 5wt. %的聚羧酸酯聚醚。授予Kerkar等人的美國(guó)專利號(hào)6849118B2披露了一種水泥組合物，該組合物包含波特蘭水泥、具有0至6mm大小的硅砂；以及聚羧酸酯(ADVA Cast增塑劑)。授予Anderson等人的美國(guó)專利號(hào)6858074B2披露了一種水泥組合物，該組合物包 含波特蘭水泥、硅砂、氣相二氧化硅、促進(jìn)劑、阻滯劑以及聚羧酸酯高范圍減水分散劑。授予Tonyan等人的美國(guó)專利號(hào)6，620，487 (通過引用將其以全文結(jié)合在此)披露 了當(dāng)緊固到等于或大于由膠合板或定向刨花板板所提供的剪切載荷的框架上時(shí)能夠耐剪 切載荷的一種增強(qiáng)的、輕質(zhì)的、尺寸穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)水泥面板(SCP’ S或SCP面板)。這些面板 使用了由一種水性混合物的固化產(chǎn)生的一個(gè)連續(xù)相的內(nèi)芯，該水性混合物是硫酸鈣α半 水合物、水硬水泥、一種活性火山灰以及石灰，該連續(xù)相是用耐堿性玻璃纖維增強(qiáng)的并且包 含陶瓷微球或陶瓷與聚合物微球的一種共混物；或是由一種水性混合物(具有的水與反應(yīng) 性粉末為0. 6/1至0. 7/1的重量比)或它們的組合形成。這些面板的至少一個(gè)外表面可以 包括一個(gè)固化的連續(xù)相，該連續(xù)相是用玻璃纖維增強(qiáng)的并且包含足夠的聚合物球以改進(jìn)釘 固定能力或由提供與聚合物球類似的效果的水與反應(yīng)性粉末之比來制成，或它們的組合。授予Shendy等人的美國(guó)專利號(hào)No. 6875801Β2披露了一種水泥組合物，該組合物 包括波特蘭水泥、砂、氣相二氧化硅以及0-2wt%的聚羧酸酯。授予Daczko等人的美國(guó)專利號(hào)6942727B2披露了一種高早強(qiáng)水泥構(gòu)件，該構(gòu)件 包括波特蘭水泥；精細(xì)的骨料，例如硅砂，精細(xì)的骨料是幾乎全部通過4號(hào)篩的材料，粗糙 的骨料，例如砂，粗糙的骨料是主要阻滯在4號(hào)篩中的材料；硅灰火山灰；基于水泥的干重 0. 025-0. 7%的聚羧酸酯分散劑；以及結(jié)構(gòu)合成纖維。這些水泥構(gòu)件可以用來制造墻面板。 這種水泥構(gòu)件可以呈現(xiàn)出24小時(shí)大于10，OOOpsi的抗壓強(qiáng)度；然而這些組合物不包含火山 灰。由Hirata等人提交的美國(guó)專利申請(qǐng)公開2002/0004559披露了一種水泥組合物， 該組合物包含波特蘭水泥、砂、氣相二氧化硅以及大于0. 5% wt (例如2wt. % )的聚醚。授予Farrington等人的美國(guó)專利申請(qǐng)公開2004/0149174披露了一種水泥組合 物，該組合物包含波特蘭水泥、砂、氣相二氧化硅以及0. 01wt% -0. 2wt%的聚羧酸酯。授予Bury等人的美國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)2004/0198873披露了一種水泥組合物，該 組合物包含波特蘭水泥、硅砂、氣相二氧化硅以及0. 02wt%的聚羧酸酯。授予Sprouts等人的美國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)2004/0211342披露了一種水泥組合物， 該組合物包含波特蘭水泥、硅砂、氣相二氧化硅以及0. Iwt %的聚羧酸酯。授予Dulzer等人的美國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)2004/0231567披露了一種水泥組合物， 該組合物包含波特蘭水泥、砂、氣相二氧化硅以及總的干水泥粘合劑的0. Iwt% _10襯％的 聚羧酸酯。授予Lettkeman等人的美國(guó)專利公開號(hào)2005/0239924披露了一種水泥組合物，該 組合物包含波特蘭水泥、細(xì)砂、氣相二氧化硅以及0. 05wt% -2. 5wt%的聚羧酸酯。Brower等人申請(qǐng)的美國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)2005/0274294披露了一種水泥組合物， 該組合物包含波特蘭水泥、細(xì)砂、氣相二氧化硅以及的聚羧酸酯。Kerns等人申請(qǐng)的美國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)2006/0281836披露了一種水泥組合物，該 組合物包含波特蘭水泥、細(xì)砂、氣相二氧化硅以及聚羧酸酯。
授予Tonyan等人的美國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)2006/0174572(通過引用將其結(jié)合在此) 披露了用于剪力墻的不可燃的增強(qiáng)的水泥輕質(zhì)面板以及金屬框架系統(tǒng)。授予Pinto的美國(guó)專利公開號(hào)2007/0125273披露了一種水泥組合物，該組合物包 含波特蘭水泥、細(xì)砂、氣相二氧化硅以及l(fā)wt. % -2wt. %的聚羧酸酯。授予Tonyan等人的美國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)2007/0175126 (通過引用將其以全文結(jié) 合在此)，披露了一種結(jié)構(gòu)水泥面板，該面板由包含輕質(zhì)填充劑(像空心球)的內(nèi)芯制成，該 面板比本發(fā)明中包含砂作為用于防爆的無機(jī)填充劑的水泥鎧裝面板輕得多。授予Durst等人的美國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)2007/0228612 (通過引用結(jié)合在此)披露 了還適合用于限制沖擊碎片滲透的防爆混凝土。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及用于制造一種改進(jìn)的水泥組合物的方法。該水泥材料的連續(xù)相的主要 成分是25-45wt. %的無機(jī)水泥粘合劑(例如波特蘭水泥)，35-65wt. %的無機(jī)礦物填充劑 (例如硅砂)，5-15wt. %的火山灰微填充劑(例如硅灰)，0. 75-2. 5wt. %的自流平化學(xué)試劑 (例如羧基化的聚醚)以及6-12wt. %的水并且不存在硅粉。優(yōu)選地，該組合物包括烷醇胺以及酸或酸式鹽。例如，本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案涉 及將適量的三乙醇胺(以下為“TEA”)以及酒石酸加入上述的水泥組合物中用于制造防爆 水泥面板以便改性用來生產(chǎn)面板的水泥漿料的新的以及硬化的特性。典型的水泥混合物具有相對(duì)重量比為0. 85 0. 15的波特蘭水泥以及硅灰作為水 泥組分以及相對(duì)于水泥組分重量比為1.05 1.00的硅砂作為填充劑。使用了相對(duì)于水泥 組分重量比為0.22 1.00的水。加入三乙醇胺以及酒石酸來控制混合物的流動(dòng)性，其中 典型的TEA的劑量是基于波特蘭水泥的重量為按重量計(jì)約0. 045%，并且一個(gè)典型的酒石 酸的劑量是基于總的水泥組分為按重量計(jì)小于約0. 040%。此外，可以加入一種超增塑劑。 然而，本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它允許使用減少量的超增塑劑。本發(fā)明利用了具有特定大小特性的無機(jī)以及有機(jī)材料的一個(gè)獨(dú)特的組合，當(dāng)這些 材料與水進(jìn)行混合時(shí)導(dǎo)致了優(yōu)異的流動(dòng)特性以及在新混合階段的自流平行為以及與典型 地使用全密度常規(guī)強(qiáng)度的混凝土所獲得的3000-5000psi的范圍相比當(dāng)該水泥組合物28天 固化之后的受控強(qiáng)度發(fā)展典型地是至少10，000、15，000或20，OOOpsi的超高的抗壓強(qiáng)度。該方法克服了用于制造超高強(qiáng)度水泥材料的當(dāng)前水泥材料的上述嚴(yán)重的缺點(diǎn)并 且提供了在其新混合狀態(tài)是自流平的并且硬化時(shí)極強(qiáng)的一種水泥粘合劑材料。本發(fā)明的方法還允許水泥組合物的自流平特性容易地形成面板而無需增加將必 須去除的水。新混合的水泥材料的自流平行為在此定義為允許材料流動(dòng)并且尋找水平面而不 用借助于外部的振動(dòng)或能量的特性特征。嘗試實(shí)現(xiàn)自流平的現(xiàn)有技術(shù)要求了在混合物中使 用過量的水，它們產(chǎn)生出了具有非常低的抗壓性能的不能接受的復(fù)合材料。纖維增強(qiáng)物可以遍及連續(xù)相而分散。這種纖維增強(qiáng)水泥鎧裝面板具有經(jīng)受沖擊以 及爆炸荷載的超高的抗壓強(qiáng)度，該強(qiáng)度可以高達(dá)至少約10，000psi。由于它們的高強(qiáng)度，這 些水泥面板可以具有除防爆面板之外的用途。典型的增強(qiáng)纖維是耐堿性玻璃纖維?？梢詫?面板設(shè)計(jì)成具有較低的強(qiáng)度以及較輕的重量以用于例如地震區(qū)的構(gòu)建。
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這種面板可以在其水泥內(nèi)芯的一側(cè)或兩側(cè)都具有一種疊層表皮表面。纖維增強(qiáng)的 聚合物(FRP)表皮材料典型地疊層到該水泥內(nèi)芯的一側(cè)或兩側(cè)。多種皮層可以用來使該水 泥鎧裝面板的內(nèi)芯疊層。然而，纖維增強(qiáng)的聚合物(FRP)疊層材料作為皮層是優(yōu)選的。玻 璃纖維增強(qiáng)的樹脂例如紡織品玻璃纖維增強(qiáng)的聚酯、聚乙烯、聚丙烯是尤其優(yōu)選的FRP。將 皮層(S)置于內(nèi)芯(C)上作為具有SC或SCS或SCSCS結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一種疊層材料。該表皮可以被涂覆到該面板的一側(cè)或多側(cè)或完全地覆蓋該面板，例如一個(gè)矩形面 板可以在兩側(cè)以及所有四個(gè)邊緣上被覆蓋。此外，用于覆蓋這些面板的彈性材料可以是 2007年6月27日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)US 2009-0004430A1、申請(qǐng)?zhí)?1/819,340中 所描述的類型，為滿足使用者保護(hù)一種結(jié)構(gòu)的要求而定制的增強(qiáng)的彈性體配置以及其中包 括的一種結(jié)構(gòu)，通過引用將其結(jié)合在此。用于將彈性體材料涂覆到面板上的方法還提供于 美國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)US 2009-0004430A1、申請(qǐng)?zhí)?1/819，340中。其他FRP也適合用于本 發(fā)明的結(jié)構(gòu)。這種水泥鎧裝面板可以被附接到一個(gè)框架結(jié)構(gòu)(例如一種金屬框架)的至少一側(cè)上。如以上所討論的，對(duì)于能夠代替目前可得的水泥面板的建筑面板存在一種需要， 目前可得的面板具有以下的缺陷流動(dòng)性差、為了是自流平的并且當(dāng)制成水泥面板時(shí)要求 有大量的水、具有不足以抵抗沖擊和爆炸荷載的抗壓強(qiáng)度、韌性性能較差，以及在安裝過程 中可操作性差。除非另外說明，否則所有的百分比以及比例是按重量計(jì)的。附圖簡(jiǎn)要說明

圖1是本發(fā)明的水泥的、纖維增強(qiáng)的面板的實(shí)施方案的一個(gè)透視圖的簡(jiǎn)圖。圖IA示出了圖1的面板的側(cè)視圖，該面板進(jìn)一步配有一個(gè)增強(qiáng)材料的層，這樣圖 1的面板形成了水泥的、纖維增強(qiáng)的內(nèi)芯并且增強(qiáng)材料的層形成了一個(gè)包層。圖2是用于進(jìn)行本發(fā)明用于生產(chǎn)水泥鎧裝面板的方法的適當(dāng)裝置的一個(gè)示意圖。圖2A是適合在適當(dāng)?shù)难b置中使用的嵌入裝置的一個(gè)片斷的頂部平面圖，該裝置 用于進(jìn)行生產(chǎn)本發(fā)明的水泥鎧裝面板的方法。圖3是對(duì)于來自包含改變量的酒石酸的實(shí)例8的混合物的溫度升高的曲線圖。圖4是對(duì)于來自包含改變量的酒石酸的實(shí)例8的混合物的抗壓強(qiáng)度增加的曲線 圖。圖5是對(duì)于來自包含改變量的酒石酸以及恒定量的超增塑劑和三乙醇胺的實(shí)例9 的混合物的塌落度損失的曲線圖。圖6是來自包含改變量的酒石酸以及恒定量的超增塑劑和三乙醇胺的實(shí)例9的混 合物的溫度上升行為的曲線圖。圖7是來自包含改變量的酒石酸以及恒定量的超增塑劑和三乙醇胺的實(shí)例9的混 合物的抗壓強(qiáng)度增加的曲線圖。圖8是來自包含改變量的超增塑劑以及恒定量的TEA和酒石酸的實(shí)例10的混合 物的塌落度損失的曲線圖。圖9是來自包含改變量的超增塑劑以及恒定量的TEA和酒石酸的實(shí)例10的混合 物的溫度上升行為的曲線圖。
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圖10是來自包含改變量的超增塑劑以及恒定量的TEA和酒石酸的實(shí)例10的混合 物的抗壓強(qiáng)度增加的曲線圖。圖11是來自包含改變量的酒石酸以及恒定量的超增塑劑和TEA的實(shí)例11的混合 物的塌落度損失的曲線圖。圖12是來自包含改變量的酒石酸以及恒定量的超增塑劑和TEA的實(shí)例11的混合 物的溫度上升行為的曲線圖。圖13是來自包含改變量的酒石酸以及恒定量的超增塑劑和TEA的實(shí)例11的混合 物的抗壓強(qiáng)度增加的曲線圖。圖14是與本發(fā)明的水泥鎧裝面板相比，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的鋼增強(qiáng)的水泥鎧裝面板而言 沖擊速度衰減對(duì)水泥面板密度的曲線圖。圖15是與不具有纖維增強(qiáng)的塑料表皮層飾面的面板相比具有疊層的纖維增強(qiáng)的 塑料表皮層飾面的兩個(gè)、三個(gè)以及四個(gè)面板的沖擊速度衰減對(duì)比水泥面板密度的曲線圖。圖16是示出了實(shí)例13的混合物的塌落度的曲線圖。圖17示出了實(shí)例13的混合物1的塌落度損失。圖18示出了對(duì)于在實(shí)例13中的這些混合物使用Gillmore針測(cè)量的凝固時(shí)間(初 始和最終)。圖19是與結(jié)構(gòu)水泥面板相比本發(fā)明的水泥鎧裝面板(沒有疊層材料)的沖擊速 度衰減對(duì)比面密度的曲線圖。實(shí)施方案詳細(xì)說明A.面板本發(fā)明涉及一種纖維增強(qiáng)的、尺寸穩(wěn)定的水泥面板面板。圖1示出了本發(fā)明的面 板1的一個(gè)透視圖。圖IA示出了進(jìn)一步提供有與該水泥面板1的外表面相對(duì)的增強(qiáng)材料2的片的圖 1中面板1的側(cè)視圖。因此，圖1的面板1形成了纖維增強(qiáng)材料的水泥內(nèi)芯并且增強(qiáng)材料 的這些片2在該內(nèi)芯的相反側(cè)形成了一個(gè)包層。典型的增強(qiáng)片材料包括纖維增強(qiáng)的聚合物 (FRP)或其他材料，如在2008年3月3日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?1/033，264、名稱為 基于水泥的疊層鎧裝面板中所描述的，通過引用將其以全文結(jié)合在此。典型地，F(xiàn)RP表皮層被粘附性地附接到該水泥內(nèi)芯的兩個(gè)表面上。例如，這種纖維 增強(qiáng)的表皮可以用一種環(huán)氧樹脂粘合劑疊層到該內(nèi)芯的表面上。用來制造本發(fā)明的面板的主要起始材料是無機(jī)水泥粘合劑例如水硬水泥(如波 特蘭水泥)、無機(jī)礦物填充劑例如優(yōu)選的硅砂、火山灰微填充劑例如氣相二氧化硅、一種選 自基于聚羧酸酯的化合物的自流平劑和水，以及增強(qiáng)纖維例如玻璃纖維，以及任何任選的 添加劑，這些添加劑在漿料形成一個(gè)墊之前加入到水泥漿料中。該面板包括一種連續(xù)相，該連續(xù)相產(chǎn)生于一種水性混合物的固化，該水性混合物 是水泥組合物以及增強(qiáng)纖維例如玻璃纖維，該面板包括25wt. % -45wt. %的無機(jī)水泥粘 合劑，150-450微米的35wt. % -65wt. %無機(jī)礦物填充劑，5wt. % -15wt. %的火山灰填充劑 以及0. 75-2. 5wt. %的基于聚羧酸酯的自流平試劑，以及6% -12%的水。任選地，該水性混合物包括按重量計(jì)約0. 005%至約0. 500%的水泥粘合劑三乙 醇胺，以及任選地按重量計(jì)約0. 01%至約1. 80%的水泥組分酒石酸。
本發(fā)明的面板典型地包括一種水泥材料的連續(xù)相，增強(qiáng)纖維基本上均勻地分布于 其中。在圖1的面板中，該連續(xù)相是從水泥材料與增強(qiáng)纖維的混合物的固化中產(chǎn)生的。B.配方用來制造本發(fā)明的面板的組分在以下詳細(xì)描述。本發(fā)明的自流平、超高抗壓強(qiáng)度水泥組合物的一個(gè)實(shí)施方案的多種成分的典型重 量比在表1中示出。該無機(jī)水泥粘合劑(水硬水泥)以及火山灰微填充劑一起稱為干的反 應(yīng)性粉末。表 1
成分類別優(yōu)選成 分典型范圍最小 值(包括水的總 組合物的 wt.%)典型范圍最大 值(包括水的總 組合物的 wt.%)典型配方(包 括水的總組合 物的wt.%)無機(jī)水泥粘合 劑波特蘭 水泥25.045.037.0150-450微米的 中值粒徑的無 機(jī)礦物填充劑硅砂35.065.045.7火山灰微填充 劑平均顆 粒大小 約0.1微 米的硅 灰5.015.06.5基于有機(jī)物的 自流平化學(xué)試 劑(超增塑劑)基于聚 羧酸酯 的混合 物0.754.51.3水6.012.09.6包括無機(jī)水泥粘合劑以及火山灰微填充劑的干的組成成分(在此還稱為干的反 應(yīng)性粉末)以及無機(jī)礦物填充劑的比例在表IA中示出。表IA-基于干基的配方
權(quán)利要求
一種制造防爆面板的方法，包括制備一種水泥水性混合物，該混合物具有25 45重量％的無機(jī)水泥粘合劑，不存在硅石粉，35 65重量％的具有約150 450微米的顆粒大小的無機(jī)礦物填充劑，5 15重量％的具有小于或等于50微米的中值粒徑的火山灰填充劑，0.25 5.0重量％的基于聚羧酸酯的自流平劑，以及6 12重量％的水，將該均勻混合物成形到一個(gè)纖維增強(qiáng)的水泥面板中；使該纖維增強(qiáng)的水泥面板固化以生產(chǎn)一種部分硬化的水泥面板，將該部分硬化的水泥面板的表面用砂紙打磨，將該部分硬化的水泥面板切割成所希望的大小，將該部分硬化的水泥面板固化成一種最終硬化的水泥面板。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，向該水性混合物中加入該水性混合物的按體積計(jì)約 0. 5-6.0%量值的增強(qiáng)纖維。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中當(dāng)固化時(shí)，該水泥面板具有大于約10，OOOpsi的抗壓強(qiáng)度。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中當(dāng)固化時(shí)，從該水性混合物的固化產(chǎn)生的一種水泥 面板具有約15，OOOpsi的抗壓強(qiáng)度。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其中當(dāng)固化時(shí)，該水泥面板具有大于約25，OOOpsi的抗壓強(qiáng)度。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該水性混合物包括一種烷醇胺，其量值為該水泥粘 合劑的按重量計(jì)約0. 005wt. %至約0. 500wt. %，以及一種酸或酸式鹽，其量值為該水泥粘 合劑和火山灰填充劑的結(jié)合重量的按重量計(jì)約0. IOwt. %至約1. 80wt. %。
7.如權(quán)利要求2所述的方法，其中該增強(qiáng)纖維是玻璃纖維。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該無機(jī)礦物填充劑是硅砂。
9.如權(quán)利要求2所述的方法，其中該火山灰礦物填充劑是硅灰。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該聚羧酸酯自流平試劑是一種聚醚并且基于干基 是以該水泥混合物的按重量計(jì)約0. 75%至約2. 5%的量存在。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中火山灰填充劑與無機(jī)水泥粘合劑的重量比是約 0. 05 Mo. 30 1. 0。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中無機(jī)礦物填充劑與無機(jī)水泥粘合劑和火山灰填充 劑的結(jié)合重量的重量比是約0.75至約1.50 1.0。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中水與該無機(jī)水泥粘合劑和火山灰填充劑干反應(yīng)性 粉末的結(jié)合重量的重量比是小于或等于約0.35 1.0。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其中火山灰填充劑與無機(jī)水泥粘合劑的重量比是大約 0.15至大約0.20 1.0;無機(jī)礦物填充劑與無機(jī)水泥粘合劑和火山灰填充劑的結(jié)合重量的 重量比是大約0. 90至1. 10 1.0 ；并且在該連續(xù)相中的水與無機(jī)水泥粘合劑和火山灰填 充劑干反應(yīng)性粉末的結(jié)合重量的重量比是小于或等于大約0.20 1.0。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該無機(jī)填充劑的顆粒大小是大約250至大約350微米。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該火山灰填充劑的中值粒徑是小于大約0.1微米。
17.如權(quán)利要求1所述的方法其中將該水性水泥混合物沉積在在一個(gè)連續(xù)輸送器上的載體上的一個(gè)短切玻璃纖維 的層上以形成水泥漿料和玻璃纖維的一個(gè)第一層，然后將一個(gè)短切的玻璃纖維的第二層沉 積在該形成的面板的頂表面上并且將該形成的面板通過多個(gè)嵌入輥以便將這些纖維嵌入 到該面板中，將一個(gè)漿料的第二層沉積在該漿料和纖維的第二層之上，并且 在該面板固化成一個(gè)水泥面板之前，將該面板用一個(gè)勻平棒勻平成一個(gè)平滑的表面。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中這些增強(qiáng)纖維的嵌入是通過將該漿料和纖維的層 通過具有多個(gè)盤的嵌入輥，這些盤是以從約0. 1英寸至約0. 25英寸(0. 25至0. 63cm)間隔 開以允許將這些纖維嵌入到該水泥材料中。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中該組合物固化了2天之后達(dá)到了小于約2000psi 至約4000psi的抗壓強(qiáng)度并且固化28天之后發(fā)展了大于20，OOOpsi的抗壓強(qiáng)度。
20.一種用于制造防爆面板的方法，包括 制備一種水泥混合物的水泥內(nèi)芯，該內(nèi)芯包括從一種水性混合物的固化產(chǎn)生的一個(gè)連續(xù)相，該水性混合物是 5-45重量％的無機(jī)水泥粘合劑， 不存在硅石粉，35-65重量％的具有約250-350微米的顆粒大小的無機(jī)礦物填充劑，5-15重量％的具有小于或等于0.1微米的中值粒徑的火山灰填充劑， 1. 0-1. 2重量％的基于聚羧酸酯的自流平劑，三乙醇胺，其量值為該水泥粘合劑的按重量計(jì)約0. 025wt. %至約0. 075wt. %, 酒石酸，一種酸，其量值為該水泥粘合劑和火山灰填充劑的結(jié)合重量的按重量計(jì)約 0. 40wt. %至約 0. 60wt. %，以及6-12重量％的水，將玻璃纖維增強(qiáng)纖維以按體積計(jì)約3. 0-3. 5%的量加入到該混合物中，以形成一種均 勻的混合物，將該均勻混合物成形到一個(gè)纖維增強(qiáng)的水泥面板中；使該纖維增強(qiáng)的水泥面板固化以生產(chǎn)一種部分硬化的水泥面板，將該部分硬化的水泥面板的表面用砂紙打磨，將該部分硬化的水泥面板切割成所希望的大小，將該部分硬化的水泥面板固化成一種最終硬化的水泥面板，并且將一種玻璃纖維增強(qiáng)的聚酯疊層表皮層附接到該水泥面板的至少一個(gè)表面上。
全文摘要
用于制造一種纖維增強(qiáng)的水泥產(chǎn)品例如面板的方法，該產(chǎn)品硬化成一種超高抗壓強(qiáng)度的復(fù)合材料，用來制造具有防沖擊以及爆炸特性的面板。該面板具有一個(gè)連續(xù)相，該連續(xù)相是從一種水性混合物的固化產(chǎn)生的一個(gè)連續(xù)相，該水性混合物是不存在硅粉、具有無機(jī)水泥粘合劑、具有約150-450微米的粒徑的無機(jī)礦物填充劑、火山灰礦物填充劑、和基于聚羧酸酯的超增塑劑自流平試劑以及水。該混合物還可以包括烷醇胺、以及酸或酸式鹽。該連續(xù)相可以在固化以形成面板之前使用分布在該連續(xù)相中的纖維增強(qiáng)。該面板可以使用例如通過一種粘合劑(例如環(huán)氧樹脂)的疊層而附接到該內(nèi)芯的至少一個(gè)表面上的一個(gè)纖維增強(qiáng)的表皮進(jìn)行增強(qiáng)，以形成一種防沖擊以及爆炸的水泥鎧裝面板。
文檔編號(hào)B32B13/04GK101959675SQ200980107289
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月3日
發(fā)明者A·杜貝, W·A·弗蘭克 申請(qǐng)人:美國(guó)石膏公司