Цементна композиція, що самовирівнюється, з контрольованою швидкістю розвитку міцності і надвисокою міцністю при стисканні після затвердіння і вироби, виготовлені з неї

Реферат: Цементна суміш, що самовирівнюється, з гарними реологічними властивостями, та що твердне з контрольованою швидкістю розвитку міцності до композитної композиції надвисокої міцності при стисканні, для застосування при виробництві виробів, таких як цементна бронепанель з властивостями балістичної і вибухової стійкості, яка включає: безперервну фазу, отриману шляхом тужавіння водяної суміші, при відсутності кварцового борошна, з неорганічного цементного в'яжучого, неорганічного мінерального наповнювача з розміром частинок близько 150-450 мікронів, пуцоланового мінерального наповнювача, самовирівнюючого агента на основі полікарбоксилату і води. Цементна суміш може включати алканоламін, такий як триетаноламін, і кислоту або кислу сіль, таку як винна кислота. Цементна композиція може бути армована UA 100723 C2 (12) UA 100723 C2 армуючими волокнами, наприклад, скловолокнами, у кількості від близько 0,5 до 6,0 % від об'єму всієї цементної композиції. Волокна рівномірно розподіляються в цементній композиції до їх тужавіння для формування кінцевої цементної бронепанелі. UA 100723 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ПЕРЕХРЕСНІ ПОСИЛАННЯ НА СПОРІДНЕННІ ЗАЯВКИ [001] Дана патентна заявка заявляє пріоритет попередньої заявки на патент США № 61/033212, поданої 3 березня 2008 р., включеної в даний опис за допомогою посилання, що споріднена з: [002] попередньою заявкою на патент США № 61/033240, яка має назву "СПОСІБ ВИРОБНИЦТВА БРОНЕПАНЕЛЕЙ НА ОСНОВІ ЦЕМЕНТУ", поданою 3 березня 2008 р.; [003] попередньою заявкою на патент США № 61/033258, яка має назву "СИСТЕМА БРОНЕПАНЕЛЕЙ НА ОСНОВІ ЦЕМЕНТУ", поданою 3 березня 2008 р.; [004] попередньою заявкою на патент США № 61/033264, яка має назву "ШАРУВАТІ БРОНЕПАНЕЛІ НА ОСНОВІ ЦЕМЕНТУ", поданою 3 березня 2008 р.; [005] заявкою на патент США № 61/033061, яка має назву "РУХЛИВА БЛОКОВА СИСТЕМА ЕЛЕМЕНТІВ ДЛЯ ФІЗИЧНОГО ЗАХИСТУ", поданою 3 березня 2008 р.; [006] попередньою заявкою на патент США № 61/033059, яка має назву "РУХЛИВА БЛОКОВА РАМА ДЛЯ ЗАКРІПЛЕННЯ ПАНЕЛЕЙ ДЛЯ ФІЗИЧНОГО ЗАХИСТУ", поданою 3 березня 2008 р. ВІДОМІСТЬ ПРО ДОСЛІДЖЕННЯ, ЯКЕ фІнанСУЄТЬСЯ З ФЕДЕРАЛЬНОГО БЮДЖЕТУ [007] Дослідницька робота, описана в даному документі, була підтримана за згодою про спільні науково-дослідні роботи і конструкторські розробки № CRADA-05-GSL-04 між Інженерногеологічною лабораторією конструкцій, Центром інженерних досліджень і розвитку, інженерний корпус сухопутних військ США, і компанією United States Gypsum Company. [008] Усі в повному обсязі включені в даний опис за допомогою посилання. ГАЛУЗЬ ВИНАХОДУ [009] Даний винахід у цілому відноситься до удосконаленої цементної композиції, виготовленої з контрольованим розвитком міцності з неорганічного цементного в'яжучого, як правило, гідравлічного цементу, такого як портландцемент; неорганічного мінерального наповнювача, переважно кварцового піску із середнім розміром частинок 150-450 мікронів, і з співвідношенням ваги 0,80-1,50:1 до цементуючого в'яжучого; пуцоланового мікронаповнювача, переважно кремнеземного пилу із середнім розміром частинок близько 0,1 мікрона; хімічного самовирівнюючого агента на основі полікарбоксильованої хімії, переважно полікарбоксильованого простого поліефіру (суперпластифікатора), у кількості 0,75-2,5 % від загальної ваги продукту, і води, що має гарні реологічні властивості, яка самовирівнюється після змішування, і яка розвиває значну міцність після затвердіння. Цементне ядро не включає кварцове борошно, що, як було встановлено, призводить до того, що композиція цементного ядра має занадто густу консистенцію, щоб її можна було сформувати в придатне до застосування ядро панелі за допомогою звичайного виробничого обладнання. [0010] Додатковий варіант здійснення даного винаходу відноситься до додавання до описаної вище цементної композиції для виробництва вибухостійких цементних панелей відповідних кількостей тріетаноламіну (далі – ТЕА) і винної кислоти, щоб модифікувати властивості свіжого та затверділого цементного тіста для виготовлення панелей. Крім того, може додаватися суперпластифікатор. Однак, перевагою даного винаходу є те, що він дозволяє використовувати зменшені кількості суперпластифікатора. [0011] Панелі, виготовлені з удосконаленої цементної композиції, мають значну міцність для опору вибухам і балістичним ударам, зі сталевими волокнами або сталевим армуванням, або без них. ПЕРЕДУМОВИ ВИНАХОДУ [0012] Армовані волокном цементні композиції, що містять гідравлічний цемент, неорганічні мінеральні наповнювачі і пуцолани, а також хімічні добавки, такі як пластифікатори і водяні диспергатори, використовувалися в будівельній промисловості для створення зовнішніх і внутрішніх стін житлових і/або комерційних споруджень. Однак недоліком таких традиційних панелей є те, що вони не мають достатню міцність при стисканні, щоб забезпечувати високий ступінь опору балістичним і вибуховим навантаженням або іншим суворим впливам. [0013] Сучасна практика виробництва надміцних цементних композицій для досягнення надвисокої міцності матеріалу заснована на ефективному ущільненні частинок і надзвичайно низькому дозуванні води. Через сировину, яку використовують для досягнення щільного упакування частинок, і надзвичайно низьке використання води в цих композиціях цементні суміші за своїми реологічними властивостями є надзвичайно густими з тістоподібною консистенцією у свіжозмішаному стані. Густа консистенція робить ці суміші вкрай незручними для укладення і надзвичайно складними для використання в традиційних виробничих процесах виготовлення тонких виробів на основі цементу і композитних матеріалів. [0014] Патент США № 4158082 A, Belousofsky, розкриває шарувату конструкцію на основі 1 UA 100723 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 цементу з покриттям зі скловолокна, що є ударостійкою і може використовувати портландцементи. [0015] Патент США № 4948429, Arfaei, розкриває цементну композицію, що містить портландцемент, пісок, кремнеземний пил і простий поліефір. [0016] Патент США № 5997630, Angelskar, розкриває ТЕА і винну кислоту. [0017] Патент США № 6119422 B1, Clear, розкриває ударостійку цементну будівельну панель з міцною конструкцією, із зовнішнім облицюванням зі скловолоконної арматурної сітки, де композитна цементна панель має агрегатне ядро з внутрішнім і зовнішнім облицюваннями зі скловолоконної сітки. [0018] Патент США № 6309457, Guerinet et al., розкриває цементну композицію, що самовирівнюється, що включає портландцемент, кварцовий пісок з максимальним розміром 10 мм або 0-5 мм або суміш з розміром від 0-0,4 мм до 0-5 мм, дрібні мінеральні заповнювачі, такі як зольний пил або кварцове борошно, що має розміри менше 200 мікронів, переважно менше 100 мікронів; перший пластифікатор, що є розчинною у воді або такою, що диспергується у воді, органічною сполукою, що містить, щонайменш, одну аміноди(алкенфосфінову) групу, і другий розчинний у воді або такий, що диспергується у воді, пластифікатор полікарбоксильнокислотного типу, що включає поліефірні ланцюги. Приклад 1 показує міцність при стисканні 32 МПа (близько 4600 psi (фунтів на квадратний дюйм)) через 28 днів. [0019] Патент США № 6437027, Isomura et al., розкриває цементну композицію, що містить портландцемент, кварцовий пісок розміром менше 5 мм і полікарбоксилатний поліефір у кількості 0,01-2,5 ваг. %. [0020] Патент США № 6620487, Tonyan et al., опис якого посиланням цілком включений в даний опис, розкриває армовану, полегшену, стабільну за розмірами конструктивну цементну панель (SCP's або SCP-панелі), що при закріпленні на рамі здатна чинити опір силам зсуву, які дорівнюють або перевищують сили зсуву, забезпечені фанерою або орієнтовано-стружковими панелями. Панелі використовують ядро із безперервної фази, що утворюється в результаті тужавіння водяної суміші альфа-напівгідрату сульфату кальцію, гідравлічного цементу, активної пуцоланової речовини і вапна, при цьому безперервна фаза армується стійкими до лугів скловолокнами і містить керамічні мікросфери або суміш керамічних і полімерних мікросфер, або утворюється з водяної суміші з ваговим співвідношенням води до реактивного порошку від 0,6:1 до 0,7:1 або з їхньої комбінації. Щонайменш, одна зовнішня поверхня панелей може включати стужавілу безперервну фазу, армовану скловолокнами, і що включає достатню кількість полімерних сфер для поліпшення здатності до забивання цвяхів, або виготовляється при співвідношенні води до реактивних порошків, що забезпечує ефект, подібний впливу полімерних сфер, або з їхньої комбінації. [0021] Патент США № 6849118, Kerkar et al., розкриває цементну композицію, що містить портландцемент, кварцовий пісок розміром від 0 до 6 мм і полікарбоксилат (ADVA пластифікатор). [0022] Патент США № 6858074, Anderson et al., розкриває цементну композицію, що містить портландцемент, кварцовий пісок, кремнеземний пил, каталізатор, сповільнювач і полікарбоксилатний диспергатор широкого діапазону, що зменшує вміст води. [0023] Патент США № 6875801, Shendy et al., розкриває цементну композицію, що містить портландцемент, піски, кремнеземний пил і полікарбоксилатний поліефір у кількості 0-2 ваг. %. [0024] Патент США № 6942727, Daczko et al., розкриває швидкотвердний цементний компонент, що включає портландцемент, дрібний наповнювач, такий як кварцовий пісок, причому дрібний наповнювач – це матеріали, що майже цілком проходять крізь сито номер 4, грубозернистий наповнювач, такий як пісок, причому грубозернистий наповнювач – це матеріали, які переважно затримуються на ситі номер 4; кремнеземний пиловий пуцолан, 0,0250,7 % полікарбоксилатного диспергатора, що може бути простим поліефіром, у перерахуванні на суху вагу цементу, і конструктивні синтетичні волокна. Цей цементний компонент може бути використаний для виробництва стінних панелей. Цементний компонент може показувати 24-х годинну міцність при стисканні більше 10000 psi, однак, ці композиції не містять пуцолану. [0025] Публікація заявки на патент США № 2002/0004559, Hirata et al., розкриває цементну композицію, що містить портландцемент, піски, кремнеземний пил і прості поліефіри в кількості більше 0,5 ваг. %, наприклад, 2 ваг. %. [0026] Публікація заявки на патент США № 2004/0149174, Farrington et al., розкриває цементну композицію, що містить портландцемент, піски, кремнеземний пил і полікарбоксилат у кількості 0,01-0,2 ваг. %. [0027] Публікація заявки на патент США № 2004/0198873, Bury et al., розкриває цементну композицію, що містить портландцемент, кварцовий пісок, кремнеземний пил і полікарбоксилат 2 UA 100723 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 у кількості 0,02-2 ваг. %. [0028] Публікація заявки на патент США № 2004/0211342, Sprouts et al., розкриває цементну композицію, що містить портландцемент, кварцовий пісок, кремнеземний пил і полікарбоксилат у кількості 0,1-2 ваг. %. [0029] Публікація заявки на патент США № 2004/0231567, Dulzer et al., розкриває цементну композицію, що містить портландцемент, пісок, кремнеземний пил і полікарбоксилат у кількості 0,1-10 ваг. % усього сухого цементного в'яжучого. [0030] Публікація заявки на патент США № 2005/0239924, Lettkeman et al., розкриває цементну композицію, що містить портландцемент, дрібні піски, кремнеземний пил і полікарбоксилат у кількості 0,05-2,5 ваг. %. [0031] Публікація заявки на патент США № 2005/0274294, Brower et al., розкриває цементну композицію, що містить портландцемент, дрібні піски, кремнеземний пил і полікарбоксилат у кількості 1-4 ваг. %. [0032] Публікація заявки на патент США № 2006/0281836, Kerns et al., розкриває цементну композицію, що містить портландцемент, дрібні піски, кремнеземний пил і полікарбоксилат. [0033] Публікація заявки на патент США № 2006/0174572 Tonyan et al, опис якої посиланням цілком включається в даний опис, розкриває незаймисті армовані полегшені цементні панелі і систему металевої рами для стін твердості. [0034] Публікація заявки на патент США № 2007/0125273, Pinto, розкриває цементну композицію, що містить портландцемент, дрібні піски, кремнеземний пил і полікарбоксилат у кількості 1-2 ваг. %. [0035] Публікація заявки на патент США № 2007/0228612 A, Durst et al., включена в даний документ посиланням, розкриває вибухостійкий бетон, також придатний для обмеження проникнення балістичних фрагментів. КОРОТКИЙ ОПИС ВИНАХОДУ [0036] Даний винахід належить до удосконаленої цементної композиції для виробництва армованої волокнами панелі надвисокої міцності при стисканні, що перевищує 10000, 15000 або 20000 psi, після тужавіння цементної композиції з контрольованим розвитком міцності. Завдяки своїй високій міцності, ці цементні панелі можуть мати застосування, відмінні від вибухостійких панелей. Панелі можуть бути розроблені з меншою міцністю і меншою вагою для використання, наприклад, у спорудах у сейсмонебезпечних зонах. [0037] У даному винаході використовували унікальну комбінацію неорганічних і органічних матеріалів зі специфічними розмірними властивостями, що при змішуванні з водою дають чудові реологічні властивості і властивість самовирівнювання на стадії свіжого замісу, і надвисоку міцність при стисканні, щонайменш, 10000, 15000 або 20000 psi після 28-денного тужавіння у порівнянні з типовим діапазоном 3000-5000 psi, що одержують для типового бетону з найвищою щільністю і нормальною міцністю. [0038] Дана композиція долає вищеописані серйозні недоліки сучасних цементних матеріалів, використовуваних для створення надміцних цементних матеріалів, і пропонує цементний в'яжучий матеріал, що самовирівнюється у свіжозмішаному стані і є надзвичайно міцним після тверднення. [0039] Властивість самовирівнювання надміцного цементного матеріалу в даному документі визначається як характерна властивість, що дозволяє матеріалу текти і наближатися до горизонтального рівня без допомоги зовнішніх коливань або енергії. Спроби у відомому рівні техніки досягти самовирівнювання вимагали використання в сумішах надлишкової води, результатом чого був неприйнятний композитний матеріал з дуже низькою характеристикою міцності при стисканні. [0040] Цементна композиція не містить кварцового борошна, що, як було виявлено, дає цементну композицію занадто густої консистенції, щоб її можна було сформувати в ядро панелі надзвичайно високої міцності за допомогою звичайного виробничого обладнання. [0041] Додатковий варіант здійснення даного винаходу відноситься до додавання до вищеописаної цементної композиції відповідних кількостей тріетаноламіну (тут і далі - TEA) і винної кислоти при виробництві вибухостійких цементних панелей для модифікації властивостей свіжого і затверділого цементного тіста при створенні панелей. Як правило, цементні суміші містять в якості цементуючих компонентів портландцемент і кремнеземний пил у відносному ваговому співвідношенні 0,85:0,15 і кварцовий пісок у якості наповнювача у ваговому співвідношенні 1,05:1,00 відносно цементуючих компонентів. [0042] Вода використовується у ваговому співвідношенні 0,22:1,00 відносно цементуючих компонентів. Тріетаноламін і винну кислоту додають для керування текучістю суміші з типовим дозуванням TEA близько 0,045 ваг. % на основі ваги портландцементу і типовим дозуванням 3 UA 100723 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 винної кислоти менш 0,040 ваг. % на основі загальної ваги цементуючих компонентів. Крім того, може додаватися суперпластифікатор. Однак перевага даного винаходу полягає в тому, що він дозволяє використовувати зменшені кількості суперпластифікатора. [0043] Волокнисте армування може бути розподілене по всій безперервній фазі. Армована волокном цементна бронепанель має надзвичайно високу міцність при стисканні для протистояння балістичним і вибуховим навантаженням, що можуть досягати, щонайменш, 10000 psi. Ці цементні панелі, завдяки своїй високій міцності, можуть мати та інші застосування, крім вибухостійких панелей. Типовими армуючими волокнами є стійкі до лугу скловолокна. Панелі можуть бути розроблені з меншою міцністю і меншою вагою для використання, наприклад, у спорудах у сейсмонебезпечних зонах. [0044] Панель може мати шарувату покриваючу поверхню з однієї або обох сторін цементного ядра. Матеріал армованого волокнами полімерного (FRP) покриття звичайно нашаровується на одну або обидві сторони цементного ядра. Кілька покриттів можуть бути використані для ламінування ядра цементної бронепанелі. Однак ламінати з армованого волокнами полімеру (FRP) є переважними покриттями. Армовані волокнами смоли, такі як армовані склотканиною простий поліефір, поліетилен, поліпропілен, є особливо переважними FRP. Покриття (S) розміщують на ядро (C) в якості ламінату конструкційної схеми SC, SCS або SCSCS. [0045] Покриття може наноситися на одну або більше сторін панелі, або цілком покривати панель, наприклад, прямокутна панель може бути покрита з обох боків і всіх чотирьох ребер. Крім того, еластичний матеріал для покриття панелей може бути такого типу, що описаний у публікації заявки на патент США № 2009-0004430 A1, заявці на патент США № 11/819340 "Армована еластомірна форма, пристосована до вимог користувача для захисту конструкції, і конструкція, виготовлена з неї", поданої 27 червня 2007 р., включеної в даний документ шляхом посилання. Способи нанесення еластомірних матеріалів на панель також приводяться в публікації заявки на патент США № 2009-0004430 A1, заявці на патент США № 11/819340. Інші FRP також підходять для використання з конструкціями даного винаходу. [0046] Цементна бронепанель може бути прикріплена, щонайменш, до однієї сторони конструкції рами, такої як металева рама. [0047] Спосіб даного винаходу також враховує властивості цементної композиції, що самовирівнюються, для легкого створення панелей без необхідності в великій кількості води, котру довелося б видаляти. [0048] Як було обговорено раніше, існує необхідність у створенні панелей, що здатні замінити нині доступні панелі, що мають наступні недоліки: недостатні реологічні властивості, відсутність самовирівнювання без використання значних кількостей води, і які, після того, як перетворені в цементні панелі, мають недостатню міцність при стисканні для протистояння балістичним і вибуховим навантаженням, низьку характеристику міцності і недостатню зручність у використанні під час установки. [0049] Усі процентні відношення і співвідношення є ваговими, якщо тільки не зазначене зворотне. КОРОТКИЙ ОПИС ГРАФІЧНИХ МАТЕРІАЛІВ [0050] На ФІГ. 1 зображено схему перспективного виду одного з варіантів здійснення армованої волокнами цементної панелі відповідно до даного винаходу. [0051] На ФІГ. 1А зображено вид збоку панелі за ФІГ. 1, додатково оснащеної листом армуючого матеріалу так, що панель за ФІГ. 1 утворює ядро з цементного матеріалу, армованого волокнами, а лист армуючого матеріалу утворює облицювання. [0052] На ФІГ. 2 зображено схему відповідного апарата для здійснення даного процесу виробництва цементної бронепанелі даного винаходу. [0053] На ФІГ. 3 зображено графік підвищення температури для сумішей із Прикладу 8, що містять кількості винної кислоти, що змінюються. [0054] На ФІГ. 4 зображено графік збільшення міцності при стисканні для сумішей із Прикладу 8, що містять кількості винної кислоти, що змінюються. [0055] На ФІГ. 5 зображено графік втрати рухливості для сумішей із Прикладу 9, що містять кількості винної кислоти, що змінюються, і постійні кількості суперпластифікатора і тріетаноламіну. [0056] На ФІГ. 6 зображено графік поводження підвищення температури для сумішей із Прикладу 9, що містять кількості винної кислоти, що змінюються, і постійні кількості суперпластифікатора і тріетаноламіну. [0057] ФІГ. 7 зображено графік збільшення міцності при стисканні для сумішей із Прикладу 9, що містять кількості винної кислоти, що змінюються, і постійні кількості суперпластифікатора і 4 UA 100723 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 тріетаноламіну. [0058] На ФІГ. 8 зображено графік втрати рухливості для сумішей із Прикладу 10, що містять кількості суперпластифікатора, що змінюються, при постійних кількостях TEA (тріетаноламіну) і винної кислоти. [0059] На ФІГ. 9 зображено графік поведінки при підвищенні температури для сумішей Прикладу 10, що містять кількості суперпластифікатора, що змінюються, при постійних кількостях TEA і винної кислоти. [0060] На ФІГ. 10 зображено графік збільшення міцності при стисканні для сумішей Прикладу 10, що містять кількості суперпластифікатора, що змінюються, при постійних кількостях TEA і винної кислоти. [0061] На ФІГ. 11 зображено графік втрати рухливості для сумішей Прикладу 11, що містять кількості винної кислоти, що змінюються, і постійні кількості суперпластифікатора і TEA. [0062] На ФІГ. 12 зображено графік поведінки при підвищенні температури для сумішей Прикладу 11, що містять кількості винної кислоти, що змінюються, і постійні кількості суперпластифікатора і TEA. [0063] На ФІГ. 13 зображено графік збільшення міцності при стисканні для сумішей Прикладу 11, що містять кількості винної кислоти, що змінюються, і постійні кількості суперпластифікатора і TEA. [0064] На ФІГ. 14 зображено графік зниження балістичної швидкості відносно щільності цементної панелі для стандартних армованих цементних бронепанелей у порівнянні з цементними бронепанелями даного винаходу. [0065] На ФІГ. 15 зображено графік зниження балістичної швидкості відносно щільності цементної панелі для двох, трьох і чотирьох панелей для панелей, що мають облицювальний шар шаруватого покриття з армованого волокнами пластику, у порівнянні з панеллю без облицювального шару покриття з армованого волокнами пластику. [0066] На ФІГ. 16 зображено графік, що демонструє осідання сумішей Прикладу 13. [0067] На ФІГ. 17 зображено графік втрати рухливості для суміші 1 Прикладу 13. [0068] На ФІГ. 18 зображено час тужавіння (початкове і кінцеве), обмірюване для цих сумішей Прикладу 13 за допомогою голок Гілмора. [0069] На ФІГ. 19 зображено графік зниження балістичної швидкості відносно поверхневої щільності цементної бронепанелі даного винаходу (не шаруватої) у порівнянні з такою як у конструктивної цементної панелі. ДЕТАЛЬНИЙ ОПИС ВАРІАНТІВ ЗДІЙСНЕННЯ [0070] A. ПАНЕЛЬ [0071] Даний винахід стосується армованої волокнами, стабільної за розмірами цементної панелі. ФІГ. 1 демонструє перспективний вид панелі 1 даного винаходу. [0072] ФІГ. 1 А демонструє вид збоку панелі 1 ФІГ. 1, також обладнаної листами армуючого матеріалу 2 на протилежних зовнішніх поверхнях цементної панелі 1. Таким чином, панель 1 ФІГ. 1 утворює армоване волокнами цементне ядро, а листи 2 армуючого матеріалу утворюють облицювання на протилежних сторонах ядра. Типові матеріали армуючих листів включають посилений волокнами полімер (FRP) або інший матеріал, як описано в заявці на патент США № 61/033,264, що має назву "Шаруваті бронепанелі на основі цементу", поданої 3 березня 2008 р., і включеної в даний документ за допомогою посилання у всій своїй повноті. [0073] Звичайно шар FRP покриття за допомогою клейкої речовини приєднується до обох поверхонь цементного ядра. Наприклад, армоване волокнами покриття може бути нашароване на поверхню ядра епоксидним клеєм. [0074] Основними вихідними матеріалами, використовуваними для виробництва панелей даного винаходу, є неорганічне цементне в'яжуче, наприклад, гідравлічний цемент, такий як портландцемент, неорганічний мінеральний наповнювач, переважно такий як кварцовий пісок, пуцолановий мікронаповнювач, такий як кремнеземний пил, самовирівнюючий агент, вибраний із сполуки на основі полікарбоксилату, зокрема прості поліефіри і вода, та армуючі волокна, такі як скловолокна, і будь-які необов'язкові добавки, що можуть бути додані до цементного тіста до того, як тісту надають форму плити. [0075] Панель включає безперервну фазу, одержувану шляхом тужавіння водяної суміші цементної композиції і армуючих волокон, таких як скловолокна; панель включає 25-45 ваг. % – неорганічного цементного в'яжучого, 35-65 ваг. % – неорганічного мінерального наповнювача 150-450 мікронів, 5-15 ваг. %. – пуцоланового наповнювача і 0,75-2,5 ваг. % суперпластифікуючого самовирівнюючого агента, і 6-12 % води. [0076] Факультативно водяна суміш включає близько 0,005-0,500 ваг. % тріетаноламіну з розрахунку на цементне в'яжуче, і факультативно близько 0,10-1,80 ваг. % винної кислоти з 5 UA 100723 C2 5 10 розрахунку на компоненти цементу. [0077] Панелі даного винаходу, як правило, включають безперервну фазу цементного матеріалу, у якому армуючі волокна розподілені переважно рівномірно. У панелі ФІГ. 1 безперервна фаза є результатом тужавіння водяної суміші цементного матеріалу і армуючих волокон. B. СКЛАД [0078] Компоненти, використовувані для виробництва панелей даного винаходу, більш докладно описуються нижче. [0079] Типові вагові співвідношення інгредієнтів одного варіанта здійснення цементних композицій, що самовирівнюються, з надвисокою міцністю при стисканні даного винаходу показані в Таблиці 1. Неорганічне цементне в'яжуче (гідравлічний цемент) і пуцолановий мікронаповнювач разом відомі як сухий реактивний порошок. [0080] ТАБЛИЦЯ 1 Клас інгредієнта Типовий діапазон мінімуму (ваг. % усієї композиції, включаючи воду) Переважний інгредієнт Неорганічне цементне Портландцемент в'яжуче Неорганічний мінеральний наповнювач, Кварцовий пісок середній розмір частинок 150-450 мікронів Кремнеземний пил, Пуцолановий середній розмір частинок мікронаповнювач близько 0,1 мікрона Самовирівнюючий хімічний агент на Хімічна суміш на основі органічній основі полікарбоксилату (суперпластифі-катор) Вода [0081] Співвідношення інгредієнтів сухої композиції, що включають неорганічне цементне в'яжуче і пуцолановий мікронаповнювач, надалі також називані сухим реактивним порошком, і Переважний інгредієнт неорганічного мінерального наповнювача показані в ТАБЛИЦІ 1 А. [0082] ТАБЛИЦЯ 1A – Склад у розрахунку на суху вагу Інгредієнти Неорганічний гідравлічний Портландцемент цемент (в'яжуче) Неорганічний мінеральний наповнювач Кварцовий пісок (середній розмір частинок 150-450 мікрометрів) Пуцолановий Кремнеземний пил мікронаповнювач Типовий діапазон максимуму (ваг. % усієї композиції, включаючи воду) Типовий склад (ваг. % усієї композиції, включаючи воду) 25,0 45,0 37,0 35,0 65,0 45,7 5,0 15,0 6,5 0,75 4,5 1,3 6,0 12,0 9,6 Мінімальний типовий ваг. % (у перерахуванні на суху речовину) Максимальний типова ваг. % (у перерахуванні на суху речовину) Типовий ваг. % складу (у перерахуванні на суху речовину) 25,0 55,0 41,5 30,0 60,0 51,2 2,0 15,0 7,3 Примітка: неорганічний гідравлічний цемент і пуцолановий мікронаповнювач, поєднані разом, називаються сухим реактивним порошком 15 [0083] Пуцолановий мікронаповнювач [0084] Пуцоланові матеріали, визначені в ASTM C618-97 як "кремнеземні або кремнеземні і глиноземні матеріали, що самі по собі мають слабку або нульову цементуючу цінність, але 6 UA 100723 C2 5 будуть у дрібнозернистій формі та у присутності вологи хімічно реагувати з гідроксидом кальцію при звичайних температурах, до утворення сполук, що мають цементуючі властивості". Одним часто використовуваним пуцолановим матеріалом є кремнеземний пил, дрібнозернистий аморфний кремнезем, що є продуктом виробництва металевого кремнію і сплаву металу з кремнієм. Він характеризується високим вмістом кремнезему і низьким вмістом глинозему. [0085] Пуцолановий матеріал звичайно має середній розмір частинок, зазначений у ТАБЛИЦІ 2 [0086] ТАБЛИЦЯ 2 Пуцолановий наповнювач Наприклад, кремнеземний пил, вулканічний попіл, пемза Середній розмір частинок (мікрони) ≤ 50 ≤ 10 ≤ 1,0 ≤ 0,1 метакаолін, Тип діапазону Широкий Переважний Більш переважний Найбільш переважний 10 15 20 25 30 35 40 45 50 [0087] В одному варіанті здійснення даного винаходу кремнеземний пил, дрібнозернистий аморфний кремнезем, що є продуктом реакції при виробництві металевого кремнію і сплаву металу з кремнієм, є переважним пуцолановим мікронаповнювачем. Середній розмір частинок кремнеземного пилу є надзвичайно малим, тобто, близько 0,1 мікрона, або майже в сто разів менше, ніж середній розмір частинок зерен портландцементу. У найбільш загальному варіанті здійснення середній розмір частинок пуцоланового матеріалу повинний бути менше ніж близько 50 мікронів, з типовим розміром частинок у 10 мікрон або менше, і з більш типовим середнім розміром частинок у 1,0 мікрона або менше. У переважному варіанті здійснення середній розмір частинок пуцоланового матеріалу дорівнює 0,1 мікрона або менше, що, як було виявлено, забезпечує оптимальне упакування частинок, пуцоланову реакцію і розвиток міцності при стисканні. Додавання в композицію неорганічного пуцоланового мікронаповнювача виконує в цій композиції дві критично важливі функції. [0088] Дрібний розмір частинок пуцоланового мікронаповнювача грає критично важливу роль у заповненні порожнин змінних розмірів між великими частинками, що присутні у суміші. Без цих частинок наповнювача ці порожнини були б або незаповненими, з утворенням повітряних порожнин, або заповнилися б водою. Ці порожнини, зрештою, призведуть до зниження як щільності, так і міцності при стисканні кінцевого матеріалу. Мікронаповнювачі, що заповнюють ці порожнини, дають значно більш щільну мікроструктуру і підсилюють характеристику міцності при стисканні матеріалу. [0089] Пуцолановий наповнювач із кремнеземним пилом також реагує з гідроксидом кальцію, отриманим у результаті гідратації портландцементу. Ця реакція призводить до утворення гідрату силікату кальцію, який є стійким і надзвичайно міцним сполучним матеріалом, що поліпшує міцність і стійкість отверділої композиції на основі цементу. [0090] До матеріалів, що мають пуцоланові властивості, віднесли різноманітні природні і штучні матеріали, включаючи пемзу, перліт, діатоміт, туф, трас, метакаолін, мікрокремнезем, донний доменний гранульований шлак і золу-винесення. Хоча кремнеземний пил є надзвичайно зручним пуцоланом для використання в панелях даного винаходу, можуть бути використані інші пуцоланові матеріали. На відміну від кремнеземного пилу, метакаолін, донний доменний гранульований шлак і порошкоподібна зола-винесення мають значно більш низький вміст кремнезему і великі кількості глинозему, але можуть бути ефективними пуцолановими матеріалами. При використанні кремнеземного пилу, вона буде складати від близько 5 до 20 ваг. %., переважно від 10 до 15 ваг. % реактивних порошків (приклади реактивних порошків: тільки гідравлічний цемент; суміші гідравлічного цементу і пуцолану; або суміші гідравлічного цементу, кальцію сульфату альфа гемігідрату, пуцолану і вапна). Якщо замість цього використовуються інші пуцолани, використовувані кількості повинні бути вибрані так, щоб забезпечити хімічну дію, подібну кремнеземному пилу. [0091] Кремнеземний пил досить відрізняється від інших дрібнозернистих неорганічних мінеральних наповнювачів, таких як кварцове борошно, визначене в CAS (Хімічна реферативна служба) № 87347-84-0 як діоксид кремнію, вироблена шляхом подрібнення чистого кварцового піску на дуже дрібний порошок. Кварцове борошно звичайно використовується як дешевий наповнювач у бетонних композиціях і пластмасах. 7 UA 100723 C2 5 10 [0092] Кремнеземний пил, визначений CAS № 67256-35-3, виробляється зовсім іншим шляхом реакцією тетрахлориду кремнію у воднево-кисневому полум'ї, що має надлишок кисню. Тверда речовина, що виходить у результаті, є дуже легким, м'яким, текучим пуцолановим матеріалом, що використовувався в цементних композиціях для поліпшення міцності при стисканні, міцності зв'язку і міцності на стирання. [0093] Було виявлено, що співвідношення пуцоланового мікронаповнювача до неорганічного цементного в'яжучого є широко придатним у діапазоні від 0,05 до 0,30, наприклад, від 5 вагових частин до 30 вагових частин пуцоланового наповнювача до від 95 до 70 вагових частин цементного в'яжучого. Було виявлено, що більш переважним співвідношенням є від 0,10 до 0,25, а найбільш переважним співвідношенням – від 0,15 до 0,20, що дає оптимальну властивість самовирівнювання, ефективність упакування, пуцоланову реакцію і розвиток контрольованої міцності при стисканні в кінцевій стужавілій композиції. У ТАБЛИЦІ 2А приведені діапазони співвідношень пуцоланового наповнювача до неорганічного гідравлічного цементу. [0094] ТАБЛИЦЯ 2A 15 Вагове співвідношення пуцоланового наповнювача до неорганічного гідравлічного цементу Співвідношення 0,05-0,30 0,10-0,25 0,15-0,20 20 25 30 35 40 45 50 Тип переваги Переважний Більш переважний Найбільш переважний [0095] Неорганічне цементне в'яжуче (неорганічний гідравлічний цемент) [0096] Переважні неорганічні цементні в'яжучі вибирають з різних класів портландцементів, при цьому з доступних у продажі найбільш переважними в даній композиції є ті, що мають більший розмір частинок. Тонкість помелу за Блейном портландцементу, використовуваного в 2 цементних композиціях даного винаходу, як правило, варіює від 2000 до 6000 см /г. [0097] Було виявлено, що відносно більш низька потреба у воді портландцементів з більш великим розміром частинок призводить до того, що суміші мають більш високу щільність матеріалу і поліпшену характеристику міцності при стисканні матеріалу. [0098] Неорганічний мінеральний наповнювач [0099] Переважний неорганічний мінеральний наповнювач представляє собою кварцові піски, що мають специфічні розподіли розміру частинок, як описано нижче. Ці наповнювачі виконують декілька надзвичайно важливих функцій у композиції даного винаходу. [00100] Стабільність розміру кінцевого продукту, виконаного із застосуванням цементної композиції даного винаходу, значно поліпшується при використанні неорганічного мінерального наповнювача. Чисті портландцементні композиції мають тенденцію до високої нестабільності розмірів під дією гідротермічних умов, що змінюються. Мінеральні наповнювачі, такі як кварцові піски, допомагають поліпшити стабільність розмірів матеріалу без погіршення механічної характеристики матеріалів. [00101] Чисті композиції портландцементу надзвичайно схильні до осідання і супутнього розвитку тріщин внаслідок обмеженого пластичного осідання матеріалу при твердінні. Ефект обмеженого пластичного осідання стає ще більш сильним для композицій, що мають дуже низький вміст води, особливо в присутності пуцоланових матеріалів типу кремнеземного пилу. Було виявлено, що кварцовий пісок відіграє важливу роль у контролюванні, а в деяких випадках усуненні, розвитку тріщин внаслідок обмеженого пластичного осідання. [00102] Було виявлено, що правильний вибір діапазону розміру частинок неорганічного мінерального наповнювача є діючим у забезпеченні більш щільного упакування частинок у цементній суміші даного винаходу. Більш щільне упакування призводить до менш значних тріщин у кінцевому матеріалі, а це, у свою чергу, зрештою, поліпшує механічну характеристику і міцність при стисканні композитного матеріалу. [00103] Було виявлено, що розмір частинок неорганічного мінерального наповнювача і загальна кількість наповнювача, використовуваного в цементній суміші, істотно впливає на характеристики суміші, що самовирівнюються. Було виявлено, що, якщо неорганічний мінеральний наповнювач має дуже невеликий середній розмір частинок, то матеріал буде мати погані реологічні властивості без поводження самовирівнювання. Крім того, було виявлено, що, якщо кількість неорганічного мінерального наповнювача занадто велика, тобто досягає критичної межі, то мінерал також буде мати недостатні реологічні властивості і відсутність поводження самовирівнювання. [00104] Розподіл розміру частинок неорганічного наповнювача, що, як було виявлено, 8 UA 100723 C2 приведе до самовирівнюючих властивостей і надвисоких властивостей міцності при стисканні, показано в ТАБЛИЦІ 2B. [00105] ТАБЛИЦЯ 2B Розмір частинок неорганічного наповнювача в мікронах 1000 600 300 150 50 % більш дрібних 100 90-100 40-90 10-40 менш ніж 10 5 10 15 [00106] Вміст неорганічного мінерального наповнювача в композиції, що, як було виявлено, забезпечує самовирівнююче поводження кінцевій композиції, описується ваговим співвідношенням неорганічного наповнювача до цементного матеріалу в діапазоні від 0,80 до 1,50:1,0 у перерахуванні на суху речовину. [00107] Середній розмір частинок неорганічного мінерального наповнювача в композиції даного винаходу повинний знаходитися в діапазоні від 150 до 450 мікронів, більш типово в діапазоні від 200 до 400 мікронів і переважно в межах від 250 до 350 мікронів. При використанні середнього розміру частинок у діапазоні від 250 до 350 мікронів, було виявлено, що композиція виявляє оптимальну поведінку самовирівнювання, контроль утворення тріщин пластичної осідання, ефективне упакування частинок і оптимальний розвиток міцності при стисканні. Типовий неорганічний мінеральний наповнювач має середній розмір частинок, приведений у ТАБЛИЦІ 2C. [00108] ТАБЛИЦЯ 2С Неорганічний мінеральний наповнювач Наприклад, кварцовий пісок, цирконієвий пісок, глиноземний пісок Середній розмір частинок Тип класифікації 150-450 мікрон Переважний 200-400 мікрон Більш переважний 250-350 мікрон Найбільш переважний 20 25 30 [00109] Іншим параметром, що, як було виявлено, забезпечує оптимальні результати, є співвідношення неорганічного мінерального наповнювача, наприклад, кварцового піску, до сухого реактивного порошку (загальна вага реактивних порошків неорганічного цементного в'яжучого і пуцоланового мікронаповнювача). Гарні результати виходять при співвідношеннях від близько 0,75 до 1,50:1,0, з більш переважними результатами при співвідношеннях від 0,80 до 1,20:1,0, а оптимальне самовирівнювання, ефективне укладання частинок і розвиток міцності при стисканні досягаються при співвідношеннях від 0,90 до 1,10:1,0, наприклад, від 90 до 110 вагових частин неорганічного мінерального наповнювача, такого як кварцовий пісок, до 100 частин поєднаних цементного в'яжучого і пуцоланового наповнювача. ТАБЛИЦЯ 2D демонструє діапазони співвідношень неорганічного мінерального наповнювача до сухого реактивного порошку. [00110] ТАБЛИЦЯ 2D Вагове співвідношення неорганічного мінерального наповнювача до сухого реактивного порошку Співвідношення Тип переваги 0,75 до 1,50 Переважний 0,80 до 1,20 Більш переважний 0,90 до 1,10 Найбільш переважний Примітка: Неорганічний гідравлічний цемент і пуцолановий мікронаповнювач, поєднані разом, називаються сухим реактивним порошком. 35 40 [00111] Вода [00112] Звичайно вагове співвідношення води до сухого реактивного порошку неорганічного цементного в'яжучого і пуцоланового наповнювача підтримується при 0,35 або менше, з типовим співвідношенням нижче від близько 0,25 до 0,30:1,0, а оптимальне упакування частинок і міцність при стисканні досягаються при співвідношеннях води до реактивного порошку 0,20:1,0 або менше. ТАБЛИЦЯ 2E демонструє діапазони для співвідношення води до 9 UA 100723 C2 сухого реактивного порошку. [00113] ТАБЛИЦЯ 2E Вагове співвідношення води до сухого реактивного порошку Переважне співвідношення Тип діапазону Максимальне співвідношення води до сухого ≤ 0,35 реактивного порошку ≤ 0,30 Переважний ≤ 0,25 Більш переважний ≤ 0,20 Найбільш переважний Примітка: Неорганічний гідравлічний цемент і пуцолановий мікронаповнювач, поєднані разом, називаються сухим реактивним порошком. 5 10 15 [00114] Самовирівнюючий агент – суперпластифікатор [00115] Було виявлено, що органічні домішки, на основі полікарбоксилатної хімії, є винятково ефективними самовирівнюючими агентами у композиції даного винаходу і забезпечують необхідну текучість і реологічні властивості для розвитку довгострокової міцності при стисканні стужавілої цементної бронепанелі. [00116] Було виявлено, що композиції на основі полікарбоксилату є ефективними при використанні у кількості від близько 0,25 до 5,00 ваг. %., і більш типово від 0,50 до 3,0 ваг. % цементного матеріалу в перерахуванні на суху речовину. Кількості на рівні нижче близько 0,25 % не забезпечують будь-яких значних поліпшень текучості і реологічних властивостей цементного матеріалу. Використання рівнів суперпластифікатора на основі полікарбоксилату вище близько 5,0 ваг. % чинить істотний несприятливий вплив на довгостроковий розвиток міцності при стисканні. ТАБЛИЦЯ 2F демонструє діапазони для суперпластифікатора. [00117] ТАБЛИЦЯ 2F Суперпластифікатор Полікарбоксилатні поліефіри Діапазон дозування Тип діапазону 0,25-5,00 ваг. % сухих реактивних порошків Широкий діапазон 0,50-3,00 ваг. % сухих реактивних порошків Переважний діапазон 0,75-1,50 ваг. % сухих реактивних порошків Більш переважний діапазон 1,00-1,25 ваг. % сухих реактивних порошків Найбільш переважний діапазон Примітка: Неорганічний гідравлічний цемент і пуцолановий мікронаповнювач, поєднані разом, називаються сухим реактивним порошком. 20 25 30 35 40 [00118] Якщо полікарбоксилатний суперпластифікатор використовується в зазначених дозуваннях у суміші з іншими компонентами цементної композиції даного винаходу, отримують цементні композиції, що самовирівнюються. [00119] Як правило, полікарбоксилатний суперпластифікатор може бути знижений до близько 0,75 до 1,50 ваг. % сухих реактивних порошків і до близько 1,0-1,25 ваг. % сухих реактивних порошків, все ще забезпечуючи необхідний період текучості і довгостроковий розвиток міцності при стисканні, якщо алканоламіни, наприклад, ТЕА, і кислотні добавки, наприклад, винна кислота, використовуються в кількостях, визначених у даному винаході. [00120] Вираз "самовирівнюючий агент на основі полікарбоксилату", використовуваний у даному описі, відноситься до полімерів з вуглецевим скелетом і бічними ланцюгами, де, щонайменш, частина бічних ланцюгів приєднана до скелета через карбоксильну групу або ефірну групу. Приклади таких полікарбоксилатних композицій можна знайти в патенті США 6942727 B2, кол. 4, рядки 16-32, що включений у даний документ шляхом посилання. Полікарбоксилатні диспергатори дуже ефективні при диспергуванні і зменшенні вмісту води в гідравлічних цементах. Ці диспергатори або суперпластифікатори функціонують шляхом оточення частинки, що повинна бути диспергована, а потім сили відштовхування між кожним полімерним ланцюгом утримують частинки окремо і більш рідкими. [00121] Полікарбоксилатний агент, використовуваний у цементній композиції, може включати, але не обмежується, диспергатори або добавки, що знижують потребу у воді, які продають під торговими марками GLENIUM 3030NS, GLENIUM 3200 HES, GLENIUM 3000NS (Master Builders Inc., Клівленд, Огайо), ADVA (W. R. Grace Inc., Колумбія, Меріленд), VISCOCRETE (Sika, Стокгольм, Швеція) і SUPERFLUX (Axim Concrete Technologies Inc., Мідлбранч, Огайо). Двома прикладами доступних на ринку полікарбоксилатних поліефірних 10 UA 100723 C2 5 10 15 20 25 композицій, що показали гарні результати в даному винаході, є Adva® Cast і Adva® Cast 500, доступні від W. R. Grace, Колумбія, Меріленд. [00122] Алканоламін і кислота/кисла сіль [00123] Як згадувалася вище, алканоламін, наприклад, тріетаноламін (ТЕА) і кислота або кисла сіль, наприклад, винна кислота, можуть додаватися для контролю текучості цементної композиції. Додавання від близько 0,005 ваг. % до близько 0,500 ваг. % ТЕА цементного матеріалу, більш типово від 0,010 ваг. % до близько 0,250 ваг. %., більш переважно від 0,020 ваг. % до 0,100 ваг. % і найбільше переважно від близько 0,025 до 0,075 ваг. % сухого реактивного порошку дозволяє використовувати більш низькі кількості вирівнюючого агента суперпластифікатора. Наприклад, додавання алканоламіну і кислоти/кислої солі дозволяє використовувати усього біля однієї третини від кількості, яку в іншому випадку використовують при одержанні бажаного ступеня розвитку міцності при стисканні панелі. [00124] Більш того, додавання алканоламіну і кислоти/кислої солі затримує період тужавіння, щоб забезпечити можливість оброблення і кінцевої обробки цементної бронепанелі. Це також дозволяє цементній композиції мати більш тривалий період обробки панелі від часу, коли панель тужавіє достатньо, щоб бути обробленою і відшліфованою для остаточної обробки, до часу, коли цементна композиція набуде своєї цілком отверділої кінцевої форми панелі. При кількостях менше близько 0,005 % час тужавіння занадто короткий, і поліпшення в розвитку довгострокової міцності при стисканні панелі не відбувається. [00125] При використанні ТЕА більш ніж 0,500 % тужавіння відбувається занадто швидко для поліпшення періоду обробки, і міцність при стисканні не розвивається протягом періоду часу, достатнього для надання рівнів міцності при стисканні більш ніж близько 10000 psi, наприклад, від 15000 psi або 20000 psi до 25000 або 30000 psi для ефективної вибухової і балістичної стійкості. [00126] В ТАБЛИЦІ 2G наведені діапазони для алканоламінів. Приклади придатних для використання у варіантах здійснення даного винаходу алканоламінів включають одне або більш з моноетаноламіну, діетаноламіну і тріетаноламіну. [00127] ТАБЛИЦЯ 2G Алканоламіни Наприклад, тріетаноламін, діетаноламін, моноетаноламін Діапазон дозування Тип діапазону 0,005-0,500 ваг. % сухого реактивного порошку Широкий діапазон 0,010-0,250 ваг. % сухого реактивного порошку Переважний діапазон 0,020-0,100 ваг. % сухого реактивного порошку Більш переважний діапазон 0,025-0,075 ваг. % сухого реактивного порошку Найбільш переважний діапазон Примітка: Неорганічний гідравлічний цемент і пуцолановий мікронаповнювач, поєднані разом, називаються сухим реактивним порошком. 30 35 40 45 [00128] Було виявлено, що застосування кислот, наприклад, винної кислоти або кислих солей у комбінації з вищеописаними алканоламінами є ефективним для зменшення кількості суперпластифікатора, необхідного для забезпечення текучості і реологічних властивостей. Це також поліпшує розвиток міцності при стисканні з часом на рівнях від близько 0,10 до близько 1,80 ваг. % цементного матеріалу, з типовим використанням у діапазоні від близько 0,20 до 1,20 ваг. % і в переважному діапазоні від близько 0,30 ваг. % до 0,80 ваг. %., і більш переважною кількістю від близько 0,40 ваг. % до 0,60 ваг. %. При використанні винної кислоти менш ніж близько 0,10 % не відбувається поліпшення в розвитку міцності при стисканні або будь-якого зменшення кількості суперпластифікатора, необхідного для забезпечення необхідної текучості і реологічних властивостей цементного матеріалу. На рівнях вище близько 1,8 ваг. % довгостроковий розвиток міцності при стисканні знижується до рівнів нижчих міцності при стисканні, необхідної для використання в якості ефективної цементної бронепанелі. [00129] Інші приклади придатних кислотних/кисло-сольових добавок для поліпшення текучості включають, але не обмежуються, лимонну кислоту, тартрат калію, тартрат натрію, тартрат натрію-калію і цитрат натрію. [00130] В ТАБЛИЦІ 2H наведені діапазони для кислот і кислих солей, що можуть застосовуватися у варіантах здійснення даного винаходу. [00131] ТАБЛИЦЯ 2H 11 UA 100723 C2 Кислоти і кислі солі: наприклад, винна кислота, тартрат калію, тартрат натрію, тартрат натріюкалію, лимонна кислота, цитрат натрію Діапазон дозування Тип діапазону 0,10-1,80 ваг. % сухого реактивного порошку Широкий діапазон 0,20-1,20 ваг. % сухого реактивного порошку Переважний діапазон 0,30-0,80 ваг. % сухого реактивного порошку Більш переважний діапазон 0,40-0,60 ваг. % сухого реактивного порошку Найбільш переважний діапазон Примітка: Неорганічний гідравлічний цемент і пуцолановий мікронаповнювач, поєднані разом, називаються сухим реактивним порошком. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 [00132] Армуючі волокна [00133] Цементні бронепанелі даного винаходу, як правило, включають армуючі волокна, наприклад, скловолокна або сталеві волокна. Однак, вироби без армуючих волокон також відносяться до даного винаходу. [00134] Цементні бронепанелі, як правило, армуються за допомогою одного або більше шарів вільних дрібно нарізаних скловолокон, що вкладаються в цементні шари, при виготовленні панелі з цементного тіста, розташованого на лінії відливки, як докладно описано нижче. Скловолокна дрібно нарізають довжиною від близько 0,5 дюйма (1,3 см) до близько 1,5 дюйма (3,8 см). Скловолокна представляють собою моноволокна з діаметром від близько 5 до 25 мікронів (мікрометрів), звичайно від близько 10 до 15 мікронів (мікрометрів). [00135] Цементні бронепанелі рівномірно армуються скловолокнами в кількості від близько 0,5 об'ємного % до близько 6 об'ємних % повної композиції композитного матеріалу, більш типово від близько 3 об'ємних % до близько 3,5 об'ємного %, до того, як вона стужавіє в кінцеву цементну бронепанель. "Повна цементна композиція" означає повне неорганічне в'яжуче, неорганічний мінеральний наповнювач, пуцолановий наповнювач, самовирівнюючий агент і добавки типу сповільнювачів і каталізаторів. Таким чином, на 100 кубічних футів повної композиції приходиться від 0,5 до 6 кубічних футів волокон. Цементні бронепанелі також складають 0,5-6 об'ємних % повної вологої композиції, використовуваної для здійснення композитного виробу, а також самого композитного виробу. [00136] У випадку коли важлива стійкість до лугів, можуть використовуватися стійкі до лугів скловолокна (AR скловолокна), такі як Nippon Electric Glass (NEG) 350Y. Було виявлено, що такі волокна забезпечують розчину чудову силу зв'язування з матрицею і, таким чином, є переважними для панелей даного винаходу. Скловолокна є моноволокнами, що мають діаметр від близько 5 до 25 мікронів (мікрометрів) і звичайно від близько 10 до 15 мікронів (мікрометрів). Як правило, волокна збираються в нитки по 100 волокон, що можуть бути зв'язані в пучки, що містять близько 50 ниток. Нитки або пучки, як правило, рубають на придатні волокна і пачки волокон, наприклад, від близько 0,25 до 3 дюймів (від 6,3 до 76 мм) у довжину, переважно від 0,5 до 1,5 дюймів (від 13 до 38 мм), більш переважно від 1 до 1,5 дюймів (від 25 до 38 мм). [00137] Також замість деяких або всіх переважних скловолокон можна включити в цементні бронепанелі даного винаходу інші волокна. Такі інші волокна можуть бути одним або більш елементами з групи, що включає целюлозні волокна, такі як паперові волокна; полімерні волокна, наприклад, з полівінілового спирту, поліпропіленові, поліетиленові, з високощільного поліетилену, поліакрилнітрилові, поліамідні, поліімідні і/або арамідні волокна. Вуглецеві волокна і металеві волокна, такі як сталеві волокна, також можуть бути використані для армування цементних бронепанелей, хоча скловолокна забезпечують цементні бронепанелі чудової вибухостійкості і властивостями протистояння балістичному удару. [00138] Додаткові необов'язкові добавки [00139] Також можуть використовуватися інші відомі добавки для використання в цементних композиціях, такі як повітровтягуючі добавки, поверхнево-активні речовини, каталізатори, сповільнювачі і додаткові пластифікатори. Зокрема, водознижуючі агенти, такі як полінафталінсульфонати, лігносульфонати і меламінсульфонати, можуть бути додані до безперервної фази і будуть функціонувати як вторинні пластифікатори в комбінації із суперпластифікатором на основі полікарбоксилату. [00140] Після кінцевої обробки і тужавлення у формі армованій волокнами панелі, як описано нижче, панель виявляє необхідну вибухостійкість і стабільність розмірів цементного композитного матеріалу. [00141] Високоефективне покриваюче армування [00142] Армоване волокнами цементне ядро бронепанелей може зміцнюватися за допомогою високоефективного покриваючого армування, зв'язаного з однією або обома 12 UA 100723 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 поверхнями цементного ядра. Покриваюче армування може бути виконане з рядом високоефективних армуючих матеріалів, таких як ламінати з армованого волокнами пластику (FRP), тонкі металеві ламінати, композитні FRP-металеві ламінати, нещільна сітка, щільна сітка і т. п. Покриваюче армування приєднується до цементного ядра за допомогою сполучного агента. Наприклад, для зв'язування покриттів з ядром можуть використовуватися клейкі речовини. Типовими придатними клейкими речовинами є уретани (гарячі розплавлені і кімнатної температури), епоксидні клеї та інші полімерні клейкі речовини. Покриття може наноситися на одну або більше сторін панелі або цілком покривати панель, наприклад, прямокутна панель могла б бути покрита з двох сторін і всіх чотирьох граней. [00143] Альтернативно, покриваюче армування може бути впроваджене в цементне ядро, таким чином, уникають потреби в єднальному агенті. [00144] Еластичний матеріал для покриття панелей може бути типу, описаного в публікації патентної заявки США № 2009-0004430 A1, заявки № 11/819340 "Армована еластомірна структура, пристосована до вимог користувача для захисту конструкції, і конструкція, виготовлена з неї", поданої 27 червня 2007 р., включеної в даний документ посиланням. Способи нанесення еластомірного матеріалу на панель також представлені в публікації патентної заявки США № 2009-0004430 A1, патентної заявки США № 11/819340. Інші FRP також підходять для використання в конструкціях даного винаходу. [00145] Як правило, використовуються армовані волокнами пластикові ламінати, такі як армована скловолокном поліефірна смола, армований скловолокном поліетилен і армовані скловолокном поліпропіленові смоли, де переважним є армований склотканиною поліефірний смоляний ламінат Kemlite ArmorTuf®, що поставляється фірмою Crane Composites, Inc. FRP ламінати можуть включати армуючі волокна, вкладенні в полімерну смолу в безперервній формі, дискретній формі або в комбінації обох форм. [00146] Ряд волокон можна використовувати як армування в FRP ламінаті, включаючи такі переважні волокна, як скловолокна, арамідні волокна, волокна Kevlar® і металеві волокна, такі як сталеві волокна. [00147] Після кінцевого тужавлення у формі армованій волокнами цементної панелі з високоефективним покриваючим армуванням, прикріпленим, щонайменш, до однієї поверхні цементного ядра, як описано нижче, панель демонструє бажану вибухостійкість і стабільність розмірів цементного композитного матеріалу. [00148] C. КОРОТКИЙ ОПИС ВИГОТОЛЕННЯ ПАНЕЛІ ДАНОГО ВИНАХОДУ [00149] ФОРМУВАННЯ [00150] Цементну панель формують на лінії формування в такий спосіб: спочатку наносять шар різаного волокна, такого як AR скловолокна, на транспортер на пористій конвеєрній стрічці, після чого на шар різаного волокна наносять шар цементного тіста, а потім наносять другий шар різаного волокна, після чого шари проводять крізь вкладаючий пристрій, щоб довільно вкласти скловолокна в шар цементного тіста. Ці етапи потім повторюють другий раз, щоб зібрати другий шар для одержання цементної панелі товщиною приблизно 0,50 дюйма. Третій шар тільки цементного тіста наносять на верхню поверхню панелі і відразу ж згладжують плитою, що розрівнює, для забезпечення відносно гладкої поверхні створеної панелі. [00151] ТУЖАВІННЯ [00152] Отримані панелі потім складаються на рівну поверхню та тужавіють за умов температури і вологості навколишнього середовища протягом початкового періоду від 8 до 72 годин після вологого формування (відливки). Потім панелі зволожують і обертають в пластик, щоб запобігти втраті вологи. Обгорнені панелі тужавіють при 140ºF (60ºC) протягом 7 днів. [00153] ОСТАТОЧНА ОБРОБКА (ОБРОБКА ПОВЕРХНІ) [00154] Устаткування для обробки поверхні використовується, щоб підігнати панелі до товщини близько 0,50 дюйма (1,3 см), наприклад, 53 дюйми, і забезпечити гладку верхню і нижню поверхні панелі. [00155] РІЗАННЯ [00156] Панелі розрізаються до необхідного розміру за допомогою стандартних способів різання, таких як сухе розпилювання або водоструминне різання. [00157] Реологічні властивості і самовирівнююче поводження цементних композицій даного винаходу характеризувалися за допомогою випробування на осідання. Випробування на осідання, застосовуванев наступних експериментах, використовує порожній циліндр діаметром 5,08 см (2 дюйми) і довжиною 10,16 см (4 дюйми), який вертикально утримують на гладкій пластмасовій поверхні. Циліндр доверху наповнюють цементною сумішшю, після чого з верхньої поверхні знімають надлишок, щоб видалити надлишок суміші цементного тіста. Потім циліндр обережно вертикально піднімають, щоб дозволити цементному тісту вийти знизу і 13 UA 100723 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 поширитися по пластмасовій поверхні для формування круглого коржа. Діаметр коржа потім вимірюють і записують як осідання матеріалу. Композиції з гарною реологічною властивістю дають більше значення осідання. [00158] Для того, щоб скористатися стандартними високоефективними виробничими способами для виготовлення виробів на основі цементу, необхідно, щоб цементне тісто мало значення осідання менше близько 5 дюймів (12,7 см). Цементне тісто зі значенням осідання більше 5 дюймів (12,7 см) складні у використанні і обробці з використанням традиційних виробничих способів. [00159] Вплив різних величин сировини на реологічні властивості і самовирівнюючого поводження було визначено за допомогою випробування на осідання в прикладах, описаних нижче. [00160] D. ДОКЛАДНИЙ ОПИС ПРОЦЕСУ ВИРОБНИЧОЇ ЛІНІЇ ДЛЯ ВИГОТОВЛЕННЯ КОМПОЗИЦІЇ ЯДРА ЦЕМЕНТНОЇ ПАНЕЛІ ДАНОГО ВИНАХОДУ [00161] Звернемося тепер до ФІГ. 2, на якій схематично зображена лінія для виробництва цементної бронепанелі, що у цілому позначена позицією 10. Виробнича лінія 10 включає опорну раму або формувальний стіл 12, що має кілька ніжок 13 або інших опор. Опорна рама 12 містить транспортер 14, типу нескінченної резиноподібної конвеєрної стрічки з рівною, водонепроникною поверхнею, хоча пористі поверхні також передбачені. Як добре відомо в даній галузі техніки, опорна рама 12 може бути виготовлена, щонайменш, з одного стілоподібного сегмента, що може включати спеціальні ніжки 13 або іншу опорну структуру. Опорна рама 12 також включає головний привідний барабан 16 на віддаленому кінці 18 рами і вільно обертовий барабан 20 на ближньому кінці 22 конструкції. Також, як правило, передбачений, щонайменш, один направляючий і/або натягуючий стрічку пристрій 24 для підтримки бажаної напруги і позиціонування транспортера 14 на барабанах 16, 20. У цьому варіанті здійснення панелі виготовляються безупинно, по мірі того як транспортер рухається в напрямку "Т" від ближнього кінця 22 до віддаленого кінця 18. [00162] У цьому варіанті здійснення для підтримання цементного тіста до схоплювання можуть бути передбачені сітка 26 з крафт-паперу, прокладочного паперу, або пластмасова несуча сітка, що кладуться на транспортер 14, щоб захистити його і/або зберегти в чистоті. [00163] Однак також передбачено, що замість безперервної сітки 26 на транспортер 14 можуть бути покладені окремі листі (не показані) відносно твердого матеріалу, наприклад, листі полімерної пластмаси. [00164] Також передбачено, що цементні бронепанелі, вироблені даною лінією 10, формуються безпосередньо на транспортері 14. Далі встановлений, щонайменш, один елемент 28 для мийки стрічки. Транспортер 14 пересувається по опорній рамі 12 за допомогою набору моторів, шківів, або стрічок ланцюгів, що пускають у хід головний привідний барабан 16, як відомо в даній галузі техніки. Передбачено, що швидкість транспортера 14 може змінюватися так, щоб відповідати вимогам виробленого виробу. [00165] СІКАЧ [00166] У цьому варіанті здійснення даного винаходу виробництво цементної бронепанелі починається з нанесення на пластмасову несучу сітку 26 шару неупакованих, подрібнених скловолокон 30 довжиною приблизно від 0,5 дюйма до 1,5 дюйма (від 1,3 до 3,8 см) і діаметром приблизно від 5 до 25 мікрометрів, як правило, діаметром 10-15 мікрометрів. Різні прилади, що укладають і ріжуть волокна, передбачені даною лінією 10. Наприклад, звичайна система використовує рейку 31, що утримує кілька котушок 32 зі скловолоконними шнурами, від кожної з яких відрізок або нитка 34 волокна подається на січну установку або апарат, який також зветься сікачем 36. Як правило, на кожну січну установку подаються кілька пасом скловолокна. [00167] Сікач 36 містить обертову ножову котушку 38, від якої відходять радіальні леза 40, що проходять перпендикулярно по ширині транспортера 14, і яка тісно зв'язана, з наявністю контакту та обертання, з опорним валом 42. У переважному варіанті здійснення ножова котушка 38 і опорний вал 42 розміщені у відносно тісному зв'язку, так що обертання ріжучої котушки 38 також обертає опорний вал 42, хоча зворотне також передбачено. Також, опорний вал 42 переважно покритий пружним допоміжним матеріалом, на якому леза 40 ріжуть нитки 34 на шматки. Проміжок між лезами 40 на котушці 38 визначає довжину порізаних волокон. Як видно на ФІГ. 2, сікач 36 розташований над транспортером 14 біля ближнього кінця 22, щоб максимізувати корисне використання довжини виробничої лінії 10. По мірі того, як ріжуться пасма 34 волокна, волокна вільно падають на несучу сітку 26. [00168] МІШАЛКА ЦЕМЕНТНОГО ТІСТА [00169] Дана виробнича лінія 10 включає станцію подачі цементного тіста або дозатор 14 UA 100723 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 цементного тіста, або напірний бак цементного тіста, у цілому позначений 44, і джерело цементного тіста, яким у даному варіанті здійснення є мішалка 47 вологої суміші. Дозатор 44 цементного тіста отримує подачу цементного тіста 46 з мішалки 47 вологої суміші, щоб розміщати цементне тісто 46 на нарізані волокна на несучій сітці 26. [00170] АПАРАТ ПОДАЧІ ЦЕМЕНТНОГО ТІСТА [00171] Звернемося тепер до ФІГ. 2, як зазначено вище, представлений апарат подачі цементного тіста, який також називають станцією подачі цементного тіста, дозатором цементного тіста або напірним баком цементного тіста, у цілому позначений 44, отримує подачу цементного тіста 46 з мішалки 47 вологої суміші. [00172] Переважний дозатор 44 цементного тіста включає головний дозуючий вал 48, розташований перпендикулярно напрямку руху "Т" транспортера 14. Супровідний або допоміжний вал 50 розташований поруч, паралельно, знаходячись в обертальному зв'язку з дозуючим валом 48. Цементне тісто 46 поміщається в зазор 52 між двома валами 48, 50. [00173] Дозатор цементного тіста 44 також має затвор 132, змонтований на бічних стінках 54 апарата 44 подачі цементного тіста, щоб бути змонтованим суміжно з поверхнею дозуючого вала 48 так, щоб між ними утворився зазор. Затвор 132 знаходиться над дозуючим валом 48 так, що зазор знаходиться між затвором 132 і верхньою частиною вала 48. Вали 48, 50 і затвор 132 знаходяться в досить тісному зв'язку, так що зазор між валом 48 і затвором 132 утримує подачу цементного тіста 46, у той же час вали 48, 50 обертаються один відносно одного. Затвор 132 обладнаний вібратором (не показаний). Дозуючий вал 48 обертається від зазору 52 до зазору між валом 48 і затвором 132. [00174] Затвор 132 може бути центрований над дозуючим валом 48 або трохи вище над дозуючим валом 48. [00175] Хоча передбачені та інші розміри, як правило, дозуючий вал 48 має більший діаметр, ніж супровідний вал 50. [00176] Також, як правило, один з валів 48, 50 має гладку поверхню з нержавіючої сталі, тоді як поверхня іншого вала, переважно супровідного вала 50, покривається пружним матеріалом, що не допускає прилипання. [00177] Вібруючий затвор 132 допомагає запобігти значному нагромадженню цементного тіста 46 на затворі 312 і контролює товщину цементного тіста 46, розташованого на дозуючому валі 48. Вібруючий затвор 132 може бути легко знятий з настінних кріплень для очищення і технічного обслуговування. Більш детальний опис вібруючого затвора може бути знайдений в публікації заявки на патент США 2008/0101150, заявці № 11/555655 від 1 листопада 2006 року, цілком включеній посиланням у даний опис. [00178] Як правило, дозатор 44 цементного тіста має пару порівняно твердих бічних стінок 54 (одна показана), переважно виготовлених з, або покритих матеріалом, що не допускає прилипання, таким як матеріал TEFLON® або подібним йому. Бічні стінки 54 не дозволяють цементному тісту 46, залитому в зазор 52, випливати за межі дозатора 44 цементного тіста. Бічні стінки 54, що переважно прикріплені до опорної рами 12 (ФІГ. 2), знаходяться в тісному зв'язку з краями валів 48, 50, щоб утримувати цементне тісто 46. Однак бічні стінки 54 виконані на відстані від країв валів, щоб не впливати на їхнє обертання. [00179] Важливою властивістю даного винаходу є те, що дозатор 44 цементного тіста розміщає на несучу сітку, що рухається, 26 рівний шар цементного тіста 46 відносно контрольованої товщини. Придатна товщина шару варіює від 0,16 до 0,25 дюйма. Однак, оскільки в цементній бронепанелі, виробленій виробничою лінією 10, переважними є два шари, а придатна панель має товщину 0,5 дюйма, то особливо переважна товщина шару цементного тіста лежить у межах 0,25 дюйма. Однак для цільової товщини формування панелі близько 0,53 дюйма стандартна товщина шару звичайно ближче до приблизно 0,265 дюйма на кожній із двох формуючих установок. [00180] Таким чином, відповідна відстань між вібруючим затвором 132 і головним дозуючим валом 48 може бути задана так, щоб регулювати товщину розташовуваного цементного тіста 46. [00181] Для забезпечення рівномірного розміщення цементного тіста 46 по всій сітці 26, цементне тісто 46 доставляється в дозатор 44 цементного тіста через шланг 56 або подібний трубопровід, з'єднаний першим кінцем з випускним отвором мішалки або резервуара 47 цементного тіста. Другий кінець шланга 56 з'єднаний зі здійснюючим зворотно-поступальний рух з боку убік, гідравлічним роздавальником, що має канатний привід, типу, що добре відомий з галузі техніки. Цементне тісто, що тече зі шланга 56, таким чином, виливається в дозатор 44 зворотно-поступальним рухом з боку убік, щоб заповнити резервуар, визначений валами 48, 50 і бічними стінками 54 дозатора 44 цементного тіста. [00182] Обертання дозуючого вала 48 витягає шар цементного тіста 46 з резервуара, визначеного валами 48, 50 і бічними стінками 54 дозатора цементного тіста 44. 15 UA 100723 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 [00183] Іншою властивістю даного апарата 44 подачі є те, що головний дозуючий вал 48 і супровідний вал 50, обидва приводяться в рух в однаковому напрямку, що мінімізує можливості передчасного тужавлення цементного тіста на відповідних зовнішніх поверхнях, що рухаються. Привідна система (не показана), що включає гідравлічний, електричний або інший придатний мотор, з'єднана з головним дозуючим валом 48 або супровідним валом 50 для приведення вала(валів) у рух в однаковому напрямку, за годинною стрілкою, якщо дивитися на ФІГ. 2. Як відомо з рівня техніки, приводитися в рух може будь-який один з валів 48, 50, а інший вал може бути з'єднаний за допомогою шківів, ременів, ланцюга і ланцюгових коліс, зубцюватих зчеплень або іншої відомої технології механічного приводу для підтримки позитивного і простого обертального взаємозв'язку. [00184] По мірі того, як цементне тісто 46 на зовнішній поверхні вала 48 рухається до несучої сітки, що рухається, 26 важливо, щоб усе цементне тісто було поміщене на сітку, а не переміщалося назад нагору в напрямку до зазору 52. Таке переміщення нагору сприяло б передчасному тужавленню цементного тіста 46 на валах 48, 50 і перешкоджало б плавному руху цементного тіста з резервуара 57 на несучу сітку 26. [00185] З метою запобігання цьому переміщенню нагору дозатор 44 цементного тіста має ракельний ніж 134, розташований між головним дозуючим валом 48 і несучою сіткою 26. Ракельний ніж 134 забезпечує, щоб цементне тісто 46 рівномірно покривало скловолоконний шар на несучій сітці 26 і не продовжувало рухатися назад нагору до зазору 52 і живильного резервуару 57. Ракельний ніж 134 також допомагає утримувати головний дозуючий вал 50 вільним від передчасно стужавілого цементного тіста 46. [00186] Ракельний ніж 134 видаляє цементне тісто з поверхні дозуючого вала 48, як дріт, використовуваний у процесі, описаному в патенті США № 6986812, Dubey et al. Ракельний ніж 134 також служить для збору цементного тіста 46 у рівномірний шар або завісу і направляє цементне тісто 46 вниз у напрямку руху сітки до точки від близько 1,0 до 1,5 дюйма (від 2,54 до 3,81 см) над скловолоконним шаром на сітці, щоб рівномірно покрити скловолоконний шар цементним тістом 46. Це особливо важливо у випадку, коли для покриття скловолоконного шару використовується більш рідке цементне тісто, оскільки більш рідкі цементні тіста мають властивість стікати по дротах. [00187] ОБРОБКА НИЖЧЕ ПО ЛІНІЇ ВІД АПАРАТА ПОДАЧІ ЦЕМЕНТНОГО ТІСТА [00188] Знову звертаючись до ФІГ. 2, будуть коротко описані інші функціональні компоненти лінії виробництва цементних бронепанелей, але більш докладно вони описані в наступних документах: [00189] Патент США № 6986812, Dubey et al, під назвою "АПАРАТ ПОДАЧІ ЦЕМЕНТНОГО ТІСТА ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА АРМОВАНИХ ВОЛОКНАМИ КОНСТРУКТИВНИХ ЦЕМЕНТНИХ ПАНЕЛЕЙ", включений у даний опис посиланням у всій своїй повноті; і [00190] наступних, що одночасно знаходяться на розгляді і належать одному правовласнику заявок на патент США, цілком включених у даний опис посиланням: [00191] публікація заявки на патент США № 2005/0064164 A1, Dubey et al, заявка № 10/666294 під назвою "БАГАТОСТУПІНЧАСТИЙ ПРОЦЕС І АПАРАТ ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА ВИСОКОМІЦНИХ АРМОВАНИХ ВОЛОКНАМИ КОНСТРУКТИВНИХ ЦЕМЕНТНИХ ПАНЕЛЕЙ"; [00192] публікація заявки на патент США № 2005/0064055 A1, Porter, заявка № 10/665541, під назвою "ВКЛАДАЮЧИЙ ПРИСТРІЙ ДЛЯ АРМОВАНОГО ВОЛОКНАМИ ЦЕМЕНТНОГО ТІСТА"; [00193] публікація заявки на патент США № 2008/0101150, заявка № 11/555655 під назвою "СПОСІБ ДЛЯ ВОЛОГОГО ЗМІШУВАННЯ ЦЕМЕНТНОГО ТІСТА ДЛЯ АРМОВАНИХ ВОЛОКНАМИ КОНСТРУКТИВНИХ ЦЕМЕНТНИХ ПАНЕЛЕЙ", подана 1 листопада 2006; [00194] публікація заявки на патент США № 2008/0101151, заявка № 11/555658 під назвою "АПАРАТ І СПОСІБ ДЛЯ ВОЛОГОГО ЗМІШУВАННЯ ЦЕМЕНТНОГО ТІСТА ДЛЯ АРМОВАНИХ ВОЛОКНАМИ КОНСТРУКТИВНИХ ЦЕМЕНТНИХ ПАНЕЛЕЙ", подана 1 листопада 2006; [00195] публікація заявки на патент США № 2008/0099133, заявка № 11/555661 під назвою "ПРОЦЕС РОЗГЛАДЖЕННЯ ПАНЕЛЕЙ І АПАРАТ ДЛЯ ФОРМУВАННЯ ГЛАДКОЇ БЕЗПЕРЕРВНОЇ ПОВЕРХНІ НА АРМОВАНИХ ВОЛОКНАМИ КОНСТРУКТИВНИХ ЦЕМЕНТНИХ ПАНЕЛЯХ", подана 1 листопада 2006; [00196] публікація заявки на патент США № 2008/0110276, заявка № 11/555665 під назвою "ТОВЩИНОМІР ДЛЯ ВОЛОГОГО ЦЕМЕНТНОГО ТІСТА І СПОСІБ ЙОГО ВИКОРИСТАННЯ", подана 1 листопада 2006; [00197] публікація заявки на патент США № 2007/0110970 A1, Dubey, заявка № 11/591793 під назвою "БАГАТОСТУПІНЧАСТИЙ ПРОЦЕС І АПАРАТ ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА ВИСОКОМІЦНИХ АРМОВАНИХ ВОЛОКНАМИ КОНСТРУКТИВНИХ ЦЕМЕНТНИХ ПАНЕЛЕЙ З ПІДВИЩЕНИМ ВМІСТОМ ВОЛОКОН", подана 1 листопада 2006; [00198] публікація заявки на патент США № 2007/0110838 A1, Porter et al., заявка 16 UA 100723 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 № 11/591957 під назвою "ВКЛАДАЮЧИЙ ВАЛКОВИЙ ПРИСТРІЙ", подана 1 листопада 2006. [00199] ВКЛАДАЮЧИЙ ПРИСТРІЙ [00200] Передбачається велика кількість вкладаючих пристроїв, включаючи котки із шипами і подібні їм, але не обмежуючи ними. Однак у даному варіанті здійснення вкладаючий пристрій 70 включає, щонайменш, пару, як правило, рівнобіжних валів 76, змонтованих поперек напрямку переміщення транспортера 14 на рамі 12. Кожен вал 76 обладнаний безліччю дисків 74 відносно великого діаметра, що аксіально розділені відстанню від близько 0,1 до близько 0,25 дюйма (від 0,25 до 0,63 см), наприклад, 0,15 дюйма (0,38 см) один від одного на валу дисками малого діаметра (не показані), при цьому великі і менші диски розташовані на одній осі. [00201] Під час виробництва цементної бронепанелі вали 76 і диски 74 обертаються разом навколо подовжньої осі вала 76. Як добре відомо в даній галузі техніки, мати привід від двигуна може або один, або обидва вали 76. Якщо тільки один вал 76 має привід від двигуна, інший може приводитися в рух ременями, ланцюгами, зубчастими передачами або іншими відомими технологіями механічної передачі, щоб підтримувати напрямок і швидкість, що відповідають валу, що має привід від двигуна. Відповідні диски 74 суміжних, переважно рівнобіжних валів 76 заходять один за одного і зачіпляються один за одного для створення дії "перемішування" або "масування" у цементному тісті, що вкладає раніше розміщені волокна 68. Крім того, тісна, накладаюча та обертальна взаємодія дисків 74 запобігає скупченню цементного тіста 46 на дисках і власне кажучи створює ефект "самоочищення", що значно зменшує час простою виробничої лінії, пов'язаний з передчасним тужавленням мас цементного тіста. [00202] Зчіпна взаємодія дисків 74 на валах 76 включає дуже близьке розташування конфронтуючих периметрів розділових дисків малого діаметра (не показані) і основних великих дисків 74 відносно великого діаметра, що також сприяє дії самоочищення. Оскільки диски 74 обертаються відносно один одного у великій близькості (але переважно в одному напрямку), часткам розчину важко бути захопленими апаратом і передчасно затвердіти. За допомогою двох наборів дисків 74, що зміщені в сторони відносно один одного, цементне тісто 46 піддається множинним руйнівним впливам, що створює "перемішуючу" дію, що додатково вкладає волокна 68 у цементне тісто 46. [00203] Варіант здійснення вкладаючого пристрою 70, що підходить для використання у виробничій лінії 10, більш докладно розкритий у заявці на патент США № 10/665,541, що одночасно знаходиться на розгляді, і поданої 18 вересня 2003, опублікованої як US 2005/0064055 під назвою "ВКЛАДАЮЧИЙ ПРИСТРІЙ ДЛЯ АРМОВАНОГО ВОЛОКНОМ ЦЕМЕНТНОГО ТІСТА" і цілком включеної в даний опис посиланням. [00204] НАКЛАДЕННЯ ДОДАТКОВИХ ШАРІВ [00205] Після того, як волокно 68 вкладене, перший шар 77 панелі 92 закінчено. У переважному варіанті здійснення висота або товщина першого шару 77 знаходиться в приблизному діапазоні від 0,25 до 0,27 дюйма. Як було виявлено, у поєднанні з подібними шарами в цементній бронепанелі цей діапазон забезпечує бажану міцність і твердість. [00206] Для того, щоб створити конструктивну цементну панель бажаної товщини, як правило, додаються додаткові шари. З цією метою передбачається другий дозатор 78 цементного тіста, по суті, такий же, як і дозатор 44, що знаходиться в експлуатаційному взаємозв'язку з транспортером 14 і розміщений для нанесення додаткового шару 80 цементного тіста 46 на існуючий шар 77. [00207] Потім в експлуатаційному взаємозв'язку з рамою 12 надається додатковий сікач 82, по суті, ідентичний сікачам 36 і 66, щоб наносити третій шар волокон 68, що поставляються з рейки (не показана), виконаної і розміщеної відносно рами 12 подібно рейці 31. Волокна 68 наносяться на шар 80 цементного тіста і вкладаються за допомогою другого вкладаючого пристрою 86. Подібний за будовою і розташуванням вкладаючому пристрою 70, другий вкладаючий пристрій 86 монтується трохи вище відносно транспортерної стрічки, що рухається, 14 так, щоб перший шар 77 не порушувався. Таким чином, створюється другий шар 80 цементного тіста і вкладених волокон. [00208] Звертаючись тепер до ФІГ. 2, з кожним наступним шаром цементного тіста і волокон, що закладаються, на виробничій лінії 10 встановлюють додаткову станцію 78 подачі цементного тіста, за якою йдуть сікач 82 волокон і вкладаючий пристрій 86. У переважному варіанті здійснення для формування цементної бронепанелі забезпечуються два загальних шари, покритих останнім шаром цементного тіста. [00209] Останній шар цементного тіста розміщається на шар 80 на третій станції 78 подачі цементного тіста, щоб створити останній додатковий шар 88, що проходить через брусфінішера 146, щоб вирівняти верхню поверхню цементного тіста і створити рівномірний шар 98 17 UA 100723 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 з номінальною товщиною близько 0,5 дюйма, перед тим як цементне тісто розрізається на шматки (як правило, шматки довжиною 8 футів) за допомогою ріжучої пластини 98. [00210] Важливою властивістю даного винаходу є те, що панель має кілька шарів, що після тужавлення формують цілісну армовану волокнами масу. Припускаючи, що наявність і розміщення волокон у кожному шарі контролюється і підтримується в рамках визначених бажаних параметрів, як це розкрито та описано в даному документі, розшарувати панель 92, зроблену даним процесом, буде фактично неможливо. [00211] ФОРМУВАННЯ, РОЗГЛАДЖЕННЯ І РІЗАННЯ [00212] Після розміщення двох шарів начиненого волокном здатного тужавіти цементного тіста, як описано вище, для надання форми верхньої поверхні 96 панелі 92, рама 12 забезпечується формуючим пристроєм, таким як брус-фінішер. [00213] Однак формуючі пристрої, які зіскоблюють надмірний шар матеріалу цементної бронепанелі, є небажаними. Наприклад, формуючі пристрої, такі як пружинні або вібраційні плити або вібраційні бруси, що вирівнюють, розроблені для приведення панелі у відповідність з бажаними просторовими характеристиками, не використовуються з матеріалом цементної бронепанелі, оскільки вони зіскоблюють надмірний шар матеріалу цементної бронепанелі. Такі пристрої зіскоблювали або вирівнювали б поверхню панелі неефективно. Вони б не вирівнювали і згладжували її, а приводили б до того, що скловолокно почало б згортатися і псувати поверхню панелі. [00214] Зокрема, виробнича лінія 10 може містити пристрій, що згладжує, який також називають брусом-фінішером 146, яким опорна рама 12 обладнана для того, щоб м'яко згладжувати верхню поверхню 96 панелі 92. Застосовуючи вібрацію до цементного тіста 46, згладжуючий брус-фінішер 146 сприяє розповсюдженню волокон 30, 68 по панелі 92 і забезпечує більш рівномірну верхню поверхню 96. [00215] На цій стадії шари цементного тіста вже почали тужавіти, і відповідні панелі 92 відокремлюються одна від одної ріжучим пристроєм 98, що у типовому варіанті здійснення являє собою різак для водоструминного різання. Інші ріжучі пристрої, включаючи леза, що рухаються, вважаються придатними для цієї операції, припускаючи, що вони можуть створювати придатні гострі пруги в даній композиції панелі. Ріжучий пристрій, 98 розташовується відносно лінії 10 і рами 12 так, що панелі виробляються, маючи бажану довжину, як правило, 8 футів. Оскільки швидкість сітки транспортера 14 відносно низька, ріжучий пристрій 98 може бути встановлений так, щоб різати перпендикулярно напрямку переміщення сітки 14 шматками по 8 футів. Потім панелям дозволяють висихати протягом 8-72 годин після мокрої відливки цементного тіста, тобто після того, як вони виходять з-під брусафінішера. [00216] Виробнича лінія 10 включає достатньо установок, що січуть волокно, 36, 66, установок 44, 78 подачі цементного тіста і вкладаючих пристроїв 70, 86 для виробництва, щонайменш, двох шарів. Додаткові шари можуть бути створені повторенням установок, як описано вище відносно виробничої лінії 10. [00217] Для одержання цементної бронепанелі з обома рівними лицьовими гранями або сторонами, як верхня, так і нижня лицьові грані панелі, з розмірами 4 фути на 8 футів, шліфуються, а потім, факультативно, розпилюються до бажаної величини, як правило, від 2 на 2 фути до 4 на 8 футів, наприклад, панелі 2,5 на 4 фути, для наступної обробки та упакування. [00218] Контрольована швидкість розвитку міцності при стисканні [00219] Як правило, цементна композиція тужавіє для досягнення контрольованої швидкості розвитку міцності при стисканні. Бажаним є одержання цементного композитного матеріалу надвисокої міцності за термін до 5 днів з міцністю при стисканні переважно менше 4000 psi, більш переважно – менше 3000 psi, і найбільше переважно – менше 2000 psi, а після 28 днів і більше, щоб міцність при стисканні перевершувала 20000 psi. [00220] Наприклад, деякі бажані швидкості контрольованого розвитку міцності при стисканні приведені в ТАБЛИЦІ 2I. 18 UA 100723 C2 [00221] ТАБЛИЦЯ 2І Контрольована швидкість розвитку міцності при стисканні Швидкість розвитку міцності при стисканні Тип переваги Цементний композитний матеріал надвисокої міцності з 1-денною міцністю при стисканні переважно менше 4000 psi, більш переважно Переважний менше 3000 psi, і найбільше переважно менше 2000 psi, а міцність при стисканні 28-денного терміну і більш – понад 20000 psi. Цементний композитний матеріал надвисокої міцності з 2-денною міцністю при стисканні переважно менше 4000 psi, більш переважно Більш переважний, ніж менше 3000 psi, і найбільше переважно менше 2000 psi, а міцність при попередній стисканні 28-денного терміну і більш – понад 20000 psi. Цементний композитний матеріал надвисокої міцності з 3-денною міцністю при стисканні переважно менше 4000 psi, більш переважно Більш переважний, ніж менше 3000 psi, і найбільше переважно менше 2000 psi, а міцність при попередній стисканні 28-денного терміну і більш – понад 20000 psi. Цементний композитний матеріал надвисокої міцності з 4-денною міцністю при стисканні переважно менше 4000 psi, більш переважно Більш переважний, ніж менше 3000 psi, і найбільше переважно менше 2000 psi, а міцність при попередній стисканні 28-денного терміну і більш – понад 20000 psi. Цементний композитний матеріал надвисокої міцності з 5-денною міцністю при стисканні переважно менше 4000 psi, більш переважно Найбільш переважний менше 3000 psi, і найбільше переважно менше 2000 psi, а міцність при стисканні 28-денного терміну і більш – понад 20000 psi. 5 10 15 20 25 30 35 [00222] Нанесення покриттів [00223] Після достатнього тужавіння порізані панелі покривають клейкою речовиною, як правило, за допомогою притискних роликів, потім армуюче покриття розміщують на верхню поверхню панелі, а потім проганяють через іншу пару притискних роликів, щоб нашарувати шар армуючого покриття на цементне ядро. Потім панель перевертається, і процедура ламінування повторюється для іншої сторони панелі. [00224] В одному варіанті здійснення цементні панелі шліфуються, потім клейку речовину і шар армованого волокнами полімерного покриття накладається на усе ще вологе цементне ядро, а потім цементну панель з FRP-покриттям проганяють під фінішером або валом. [00225] Типові варіанти застосування винаходу [00226] Вибрані варіанти здійснення даного винаходу придатні для виготовлення недорогих конструктивних панелей, таких як тонкі цементні бронепанелі, які можна застосовувати для транспортних засобів, а також для стаціонарних споруд. Конструктивні бронепанелі можна сформувати або екструдувати до товщини, яка раніше вважалася непрактичною, завдяки поліпшеній твердості і міцності варіантів здійснення даного винаходу. Наприклад, панелі можна одержати такого розміру і товщини, щоб забезпечити можливість їх перенесення. Цим переносним панелям можна надати форму для приєднання до конструктивної рами для запобігання проникненню пострілу з ручної зброї і зм'якшення вибухового та осколкового ефектів. [00227] У збройних силах використовують безліч захисних матеріалів, починаючи з земляного насипу і закінчуючи дорогою високоефективною легковагою балістичною керамікою. Варіант здійснення даного винаходу, якому придатним чином надали форму, додатково до переносних продуктів пропонує недороге рішення для захисту військ. Застосування варіантів здійснення даного винаходу включає, але не обмежується ними, для військових і цивільних застосувань: дуже високоякісні цементні композиції, включені в недорогу балістичну броню; легковагі конструктивні профілі, такі як плити, швелери, труби, трубки, двотаврові балки і широкополочні прокатні профілі; сполучні елементи; захисні споруди; вибухостійкі панелі; осколковий захист військового спорядження; посилення бронезахисту транспортних засобів; стійкі до злому конструктивні елементи і т. п. [00228] Для комерційних споживачів: продукція будівельних конструкцій, така як: покрівельна черепиця, панелі стін, плитка для підлоги і т. п.; легковагі конструктивні профілі, такі як: плити, швелери, труби, трубки, двотаврові балки і широкополочні прокатні профілі; стійкі до ураганів і торнадо конструктивні елементи, стійкі до злому конструктивні елементи і т. п. [00229] ПРИКЛАДИ 19 UA 100723 C2 5 10 15 20 25 30 [00230] Реологічні властивості і поведінка самовирівнювання цементних композицій даного винаходу були охарактеризовані із застосуванням випробування на визначення осідання. У випробуванні на визначення осідання, використаному в наступних експериментах, використовували порожній циліндр 5,08 см (2 дюйми) у діаметрі і довжиною 10,16 см (4 дюйми), що утримували вертикально на гладкій пластмасовій поверхні. Циліндр заповнюється доверху цементною сумішшю, за чим слідує зняття надлишку матеріалу з верхньої поверхні для видалення зайвої рідкої суміші. Потім циліндр обережно піднімають вертикально нагору для того, щоб дозволити рідкому цементному тісту вийти з дна і розпливтися по пластмасовій поверхні для утворення круглого коржа. Діаметр коржа потім вимірюють і записують як осідання матеріалу. Композиції з гарною текучістю дають більше значення осідання. [00231] Для застосування загальноприйнятих, високоефективних способів виробництва для одержання виробів на основі цементу необхідно, щоб цементне тісто мало значення осідання менше 12,7 см (5 дюймів), оскільки цементне тісто зі значеннями осідання більш 12,7 см (5 дюймів) робить дуже важким його використання і обробку при застосуванні загальноприйнятих способів виробництва. [00232] Вплив параметрів різного виду сировини на реологічні властивості і поводження самовирівнювання були визначені із застосуванням випробування на визначення осідання в описаних нижче прикладах. [00233] Приклад 1 [00234] Осідання вимірялося виливанням цементного тіста в циліндр, діаметром 2 дюйми і висотою 4 дюйми (відкритий з обох боків і поставлений на один з них на плоскій гладкій поверхні), і розрівнюванням верхньої частини цементного тіста. Це забезпечує заданий об'єм цементного тіста для кожного випробування. Потім циліндр відразу ж піднімали і цементне тісто випускалося з відкритого дна циліндра. Ця дія формувала круглий "корж" цементного тіста. Діаметр цього коржа вимірювався в дюймах і записувався. Більш рідке цементне тісто, як правило, утворює корж більшого діаметра. [00235] ТАБЛИЦЯ 3 показує вплив вмісту кварцового піску, як неорганічного мінерального наповнювача, на осідання цементних сумішей. Вміст інших сировинних матеріалів у різних сумішах зберігався постійним. Як показують результати, осідання цементних сумішей зменшується зі збільшенням вмісту кремнієвого піску в суміші. [00236] Типові сполуки для сумішей у ТАБЛИЦЯХ 3-7 показані у вищезазначеній ТАБЛИЦІ 1. [00237] ТАБЛИЦЯ 3 Вміст неорганічного мінерального Осідання в дюймах (см) наповнювача, такого як кварцовий пісок* Суміш 1 1,82 3 дюйми (7,6 см) Суміш 2 1,35 5 дюймів (12,7 см) Суміш 3 0,85 7 дюймів (17,8 см) *Вміст кварцового піску виражено його ваговим співвідношенням відносно загальних цементних матеріалів, де неорганічне цементне в'яжуче (портландцемент) і пуцолановий мікронаповнювач (кремнеземний пил) розглядаються як цементні матеріали в композиції. Наприклад, для суміші 1, на кожну 1 вагову частину комбінованого неорганічного цементного в'яжучого і пуцоланового наповнювача приходяться 1,82 вагової частини кварцового піску. Суміш 35 40 [00238] Приклад 2 [00239] ТАБЛИЦЯ 4 показує вплив розміру частинок кварцового піску на осідання цементних сумішей. Були використані два типи кварцового піску: перший – із середнім розміром частинок приблизно 200 мікронів і другий – із середнім розміром частинок приблизно 10 мікронів. Інші сировинні матеріали підтримувалися постійними. Як показано в таблиці, осідання цементних сумішей значно зменшилося із застосуванням у композиції більш дрібного кварцового піску. [00240] ТАБЛИЦЯ 4 Тип неорганічного мінерального Осідання в дюймах (см) наповнювача Великий кварцовий пісок із Суміш 4 середнім розміром частинок 200 7 дюймів (17,8 см) мікронів¹ Дрібний кварцовий пісок із Суміш 5 середнім розміром частинок 10 2 дюйми (5,1 см) мікронів² ¹ Великий кварцовий пісок – немелений кремнезем, що позначається в США "Silica F-55» ² Дрібний кварцовий пісок – мелений кремнезем, що позначається в США "Silica MIN-U-SIL 40» Суміш 20 UA 100723 C2 5 [00241] Приклад 3 [00242] ТАБЛИЦЯ 5 показує вплив вмісту мікронаповнювача з пуцоланового цементу і кремнеземного пилу на осідання цементної суміші при підтримуванні всіх інших сировинних матеріалів постійними. Можна спостерігати, що осідання цементних сумішей зменшується зі збільшенням вмісту кремнеземного пилу в суміші. [00243] ТАБЛИЦЯ Вміст кремнеземного 5 Осідання в дюймах (см) пилу¹ Суміш Суміш 6 15 % 9,5 дюймів (22,8) Суміш 7 25 % 6 дюймів (15,2) Суміш 8 35 % 3 дюйми (7,6) ¹ Вміст кремнеземного пилу виражено у ваг. % від загальних цементних матеріалів, де портландцемент і кварцовий пісок вважаються цементними матеріалами суміші. Наприклад, суміш 6 містить 15 вагових частин кремнеземного пилу і 85 вагових частин сполуки портландцементу і кварцового піску. 10 15 [00244] Приклад 4 [00245] ТАБЛИЦЯ 6 показує вплив самовирівнюючого агента на осідання цементної суміші. Застосовувалися два типи хімічних домішок: сполуки, основані на хімії карбоксилата і полінафталінсульфонату, з іншими матеріалами, що залишаються незмінними. Осідання суміші, що містить домішки, основані на хімії полікарбоксилату, було значно вище, ніж у сумішей, що містять добавку, основану на полінафталінсульфонаті. [00246] ТАБЛИЦЯ 6 Суміш Суміш 9 Суміш 10 20 25 Вміст самовирівнюючого агента, (ваг. % від загального Осідання в портландцементу і дюймах (см) кремнеземного пилу) 3,0 6,75 дюймів (17,1) 3,0 3,0 дюймів (7,6) [00247] Наприклад, для суміші 9, на кожні 100 вагових частин загального портландцементу і кремнеземного пилу приходиться 3,0 вагові частини самовирівнюючого агента. [00248] Приклад 5 [00249] ТАБЛИЦЯ 7 показує вплив вмісту полікарбоксилатного самовирівнюючого агента на значення осідання для сумішей, що є однаковими в інших випадках. Можна бачити, що осідання збільшується зі збільшенням кількості агента, застосованого в суміші. [00250] ТАБЛИЦЯ 7 Суміш Суміш 11 Суміш 12 Суміш 13 30 Самовирівнюючий агент (ваг. % від загального портландцементу і кремнеземного пилу) Полікарбоксилат Adva® Cast (W. R. Grace, Колумбія, Меріленд) Diloflo GW 40² полінафталінсульфонат (Geo Specialty Chemicals, Хоршем, Пенсільванія 19044) Вміст Adva Cast® полікарбоксилату (ваг. % від загального портландцементу і кремнеземного Осідання в дюймах (см) пилу) 1,0 3,0 дюймів (7,6) 2,0 6,75 дюймів (17,1) 3,0 9,0 дюймів (22,9) [00251] Приклад 6 [00252] ТАБЛИЦЯ 8 показує міцність при стисканні цементних композицій, що самовирівнюються, даного винаходу. Можна помітити, що ці суміші дають надвисоку міцність при стисканні, як правило, понад 20000 psi. [00253] Осідання вимірялося в такий спосіб: латунний циліндр висотою 4 дюйми і діаметром 21 UA 100723 C2 5 10 2 дюйми наповняли сумішшю; верхній край циліндра розрівнювали для видалення надлишку матеріалу; циліндр піднімали протягом 5 секунд, щоб дати цементному тісту розтектися, і вимірювали діаметр коржа, утвореного з цементного тіста. Міцність при стисканні визначали на кубиках розміром 2 дюйми, у відповідності зі способом випробування в ASTM C 109. Втрата рухливості і ріст міцності при стисканні вимірялися протягом періоду часу до 7 годин і до 7 днів, відповідно. Міцність при стисканні цих сумішей також оцінювалася за умов прискореного тужавіння з 7-ми денними зразками, що занурювалися у воду з температурою 140ºF (60ºC), з наступним 4-денним сушінням у вентильованій печі при 175ºF (79,4ºC), після чого здійснювали охолодження та випробування. [00254] ТАБЛИЦЯ 8 Інгредієнт Сумі Сумі Сумі Сумі Результа ш 14 06/17/05 ш 15 01/24/06 ш 16 03/10/06 ш 17 04/04/06 ти (ваг. %.) (ваг. %.) (ваг. %.) (ваг. %.) Портландцемент неорганічне цементне в'яжуче типу 1 Мікронаповнювач із кремнеземного пилу і пуцолану Кварцовий пісок¹ (великий кварцовий пісок, що позначається в США Silica F55 немелений кремнезем) неорганічний мінеральний наповнювач Полікарбоксилатний поліефір Adva Cast 500® хімічний самовирівнюючий агент Вода 37,0 15 20 25 30 35 40 37,0 37,0 6,5 6,6 6,5 6,5 45,7 46,5 45,7 45,7 2,2 2,2 1,5 1,3 8,7 Осіданн я в дюймах (см) Міцність при стисканні в psi (МПа) 37,6 7,1 9,3 9,6 8,0 8,0 8,0 8,0 209 90 (144,7 МПа) 201 2096 19 (138,7 3 (144,5 МПа) МПа) 21026 (145 МПа) [00255] Приклад 7 [00256] Панелі на основі армованого волокном цементу виготовлялися із застосуванням цементної композиції, що самовирівнюється, даного винаходу зі стійкими до лугів скловолокнами, застосовуючи спосіб напилювання. [00257] При використанні способу напилювання цементне тісто може комбінуватися зі скловолокнами кількома способами з метою одержання однорідної суміші. Скловолокна, як правило, подаються у виді рівниць, нарубаних на короткі шматки. У переважному варіанті здійснення цементне тісто і посічені скловолокна одночасно розпорошуються в опалубну форму панелі. Для створення тонких шарів, переважно товщиною до приблизно 0,25 дюйма, що вибудовуються в однорідну плиту, що не має особою структури і товщиною від ¼ до 1 дюйма, переважно роблять розпилення за кілька заходів. Наприклад, в одному з застосувань, панель розміром 3 × 5 фути виготовлялася за шість заходів розпиленням в напрямках довжини і ширини. В міру осадження кожного шару, можна використовувати ролик, щоб переконатися, що цементне тісто і скловолокна досягли тісного контакту. Після етапу прокатки шари можна вирівнювати правилом або іншим придатним засобом. [00258] Як правило, для розпилення цементного тіста використовується стиснене повітря. По мірі появи з наконечника, що розпорошує, цементне тісто змішується зі скловолокнами, відсіченими від рівниці січним механізмом, установленим на пістолеті-розпилювачі. Однорідна суміш цементного тіста зі скловолокнами осаджується в опалубній формі панелі, як описано вище. [00259] Номінальна товщина виготовлених панелей склала ½ дюйма, а об'єм фракції скловолокон склав 3 %. ТАБЛИЦЯ 9 показує характеристики при вигині армованих волокнами самовирівнюючих надміцних цементних композицій. Сполука ТАБЛИЦІ 9 – це суміш 17 ТАБЛИЦІ 8. Модуль подовжньої пружності панелей перевищив 5000 ksi (тисяч фунтів на кв. дюйм), що майже в два рази більше модуля подовжньої пружності матеріалів цементного матеріалу нормальної міцності і високої щільності. Міцність на вигин армованих волокном панелей склала більш 3000 psi. Для модуля подовжньої пружності застосовувався спосіб випробування ASTM C1325, а для міцності на вигин застосовувався спосіб випробування ASTM C947. [00260] ТАБЛИЦЯ 9 22 UA 100723 C2 Інгредієнти Портландцемент 1 типу Кремнеземний пил Кварцовий пісок (великий кварцовий пісок, що позначається в США – Silica F-55 немелений кремнезем) Adva Cast 500® полікарбоксилатний самовирівнюючий агент Вода Склад суміші (ваг. %.) 37,0 6,5 Іспит 45,7 1,3 9,6 Модуль подовжньої пружності (ksi) Міцність на вигин (psi) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Результати 5140 ksi 3105 psi [00261] Приклади з тріетаноламіном (TEA) і винною кислотою [00262] Наступні приклади приведені для ілюстрації переваг застосування домішок переважного алканоламіну, тріетаноламіну і переважної кислоти, винної кислоти в потрібних дозуваннях. Усі суміші містять портландцемент і кремнеземний пил в якості цементуючих компонентів з відносним ваговим співвідношенням від 0,85 до 0,15 і кварцовий пісок у якості наповнювача з ваговим співвідношенням від 1,05 до 1,00, відносно цементуючих компонентів. Воду застосовували при ваговому співвідношенні від 0,22 до 1,00, відносно цементуючих компонентів. Зазначені хімічні домішки карбоксильованого поліефірного суперпластифікатора, тріетаноламіну (TEA 99 Low Free Grade (LFG) 85 % TEA і 15 % вода) і винної кислоти додавалися в кількостях, перерахованих у наступних прикладах, для контролю текучості суміші, часу тужавлення і росту міцності. [00263] Всі інгредієнти були заздалегідь витримані в запечатаних пластикових мішках при 75-80ºF протягом, щонайменш, 24 годин перед змішуванням у змішувачі Хобарта, при високій швидкості, для досягнення однорідної дисперсії. Підвищення температури в сумішах вимірялося із застосуванням термопар, вставлених у зразки кожної суміші вагою по 350 грам і приєднаних до системи збору даних. Початковий і кінцевий час тужавіння визначалися із застосуванням голок Гілмора, у відповідності зі способом у ASTM C 266. [00264] Осідання і межа міцності при стисканні визначалися у відповідності зі способами випробувань, описаними вище в Прикладі 6. [00265] Приклад 8 [00266] Три суміші були отримані відповідно до вищевказаної процедури, із застосуванням суперпластифікатора при 3 ваг. % цементуючих компонентів, для контролю текучості суміші, і винної кислоти при рівнях 0 ваг. % (контрольний), 0,15 ваг. % і 0,30 ваг. % цементуючих компонентів. TEA не додавався в зразки сумішей. Осідання сумішей, як було визначено, складає 7,5 дюймів (19,1 см) для контролю, 10,3 дюйми (26,2 см) для суміші, що містить 0,15 % винної кислоти, і 10,8 дюймів (27,4 см) для суміші, що містить 0,30 % винної кислоти. [00267] ФІГ. 3 показує поводження сумішей при підвищенні температури протягом перших 30-ти годин після заливання. ФІГ. 3 показує, що суміші з додаванням винної кислоти не виявляють тужавіння протягом перших 24-х годин у порівнянні з контрольною сумішшю, що стужавіла протягом приблизно 10-ти годин. [00268] ФІГ. 4 показує ріст міцності при стисканні протягом 7-ми днів. ФІГ. 4 показує, що суміші з винною кислотою мали більш повільну швидкість росту міцності при стисканні в перші кілька днів після змішування у порівнянні з контролем, але на 7-ий день суміші з 0,15 % і 0,30 % винною кислотою досягли більш високих міцностей (19346 psi і 23759 psi, відповідно) у порівнянні з контролем (19065 psi). [00269] Приклад 9 [00270] У цьому прикладі були оцінені ефекти спільного впливу додавання як винної кислоти, так і TEA. Усі суміші містили цементуючі компоненти, воду і суперпластифікатор у пропорціях, зазначених у Прикладі 8, і TEA був доданий до всіх сумішей у пропорції 0,045 ваг. % від портландцементу. Винна кислота містилася у пропорціях 0 ваг. %., 0,30 ваг. % і 0,40 ваг. % від цементуючих компонентів. Осідання сумішей, як було виміряне, складає 5,9 дюймів (15,0 см), 9,9 дюймів (25,1 см) і 9,3 дюйми (23,6 см) для контролю та зразків зі вмістом винної кислоти 0,30 % і 0,40 %, відповідно. Була виміряна і показана на ФІГ. 5 втрата рухливості для цих 23 UA 100723 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 сумішей. ФІГ. 5 показує, що додавання винної кислоти до TEA призводило до збільшеної текучості суміші (більш 2-3 додаткових годин), за чим відбувалося різке зниження текучості, через приблизно 2 години для 0,30 % суміші з винною кислотою і від 3 до 3,5 годин для 0,40 % суміші з винною кислотою, за чим відбувалося тужавлення. [00271] Цей тривалий, у порівнянні з контролем, період здатності до легкого укладання дає досить часу для того, щоб сформувати та обрізати по лінії формування панелі, у той час як тужавіння відразу після втрати рухливості (3-4 години) дозволяє транспортувати і використовувати панелі після формування без осідання. Суміш без винної кислоти швидко втратила рухливість протягом першої половини години після змішування, і залишалася в густому пластичному стані до тужавлення за приблизно 10-11 годин. [00272] ФІГ. 6 показує поводження при рості температури трьох сумішей у перші 30 годин після заливання. Це демонструє відносно більш швидке тужавлення сумішей, що містять винну кислоту. [00273] ФІГ. 7 показує ріст міцності при стисканні випробовуваних сумішей протягом перших 2-3 днів після змішування. Суміші, що містять винну кислоту, виявили більш повільне зростання міцності, що дає більше часу для обробки панелей. На 7-мий день обидві суміші з винною кислотою досягли міцності, приблизно на 10 % більш високої, ніж у контрольній суміші. Міцність прискорено стужавілих сумішей зі вмістом винної кислоти 0 %, 0,30 % і 0,40 % склала 22549, 22847 і 20418 psi, відповідно. [00274] Приклад 10 [00275] Суміші одержували із застосуванням компонентів цементу і води в пропорціях, схожих з такими як в Прикладах 8 і 9. Винна кислота була додана вмістом 0,40 ваг. % від цементуючих компонентів, і TEA був доданий з вмістом 0,045 ваг. % від портландцементу. Кількість суперпластифікатора (SP) варіювала на рівнях 1, 2 і 3 ваг. % від цементуючих компонентів. У результаті осідання для сумішей склало 8,8 дюйма (22,4 см), 9 дюймів (22,9 см) і 10,3 дюйми (26,2 см) для 1 %, 2 % і 3 % SP сумішей, відповідно. Для прийнятної здатності до легкого укладання цементного тіста осідання, переважно, повинно знаходитися в межах 5-7 дюймів (12,7-17,8 см). Таким чином, рівень SP можна зменшити до 1 %, тобто тільки однієї третини від його первісної кількості в інших варіантах здійснення композиції, у яких винну кислоту додають до суміші в тестових кількостях. [00276] ФІГ. 8 показує втрати рухливості для сумішей. Суміш з 1 % SP зберігала текучість протягом приблизно 20 хвилин, за чим відбувалося швидке зниження осідання і кінцеве тужавіння, приблизно за 2,5 години. Суміші, що містять більше SP, утримували текучість більш тривалий період часу, але їхнє осідання також швидко знижувалося з наступним тужавінням суміші. [00277] ФІГ. 9 показує температурне поводження цих сумішей протягом перших 30-ти годин після формування з уповільненням підвищення температури при більш високих рівнях SP. [00278] ФІГ. 10 показує ріст міцності при стисканні цих сумішей, де не було помічено вимірної різниці між ними. Міцність прискорено стужавілих сумішей зі вмістом SP 1 %, 2 % і 3 % склала, відповідно, 26145 psi, 25714 psi і 19096 psi. [00279] Надміцний цементний композитний матеріал з 1-денною міцністю при стисканні, переважно менше 4000 psi, більш переважно менше 3000 psi і найбільше переважно менше 2000 psi, і з 28-ми денною, і більш пізнього терміну міцністю вище 20000-30000 psi задовольняє вимогам швидкості контрольованого росту міцності при стисканні, і з найбільш переважною швидкістю контрольованого росту міцності при стисканні, при якій цементні композитні матеріали до 5-ти днів мають міцність при стисканні менш 4000 psi, і найбільше переважно менш 2000 psi після 5-ти днів, і 28-ми денну і більш пізню міцність при стисканні, щонайменш, 10000 psi і, переважно, вище 15000 psi, більш переважно вище 20000 psi, і найбільше переважно вище 25000-30000 psi. [00280] Приклад 11 [00281] Суміші, що містять цементуючі компоненти і воду в пропорціях, схожих з описаними в Прикладах 8-10, були приготовлені зі вмістом SP 1,5 ваг. % на основі цементуючих компонентів і вмістом TEA на рівні 0,045 ваг. % від портландцементу. Вміст винної кислоти варіювався на рівнях 0,40 ваг. %., 0,80 ваг. % і 2,0 ваг. % від цементуючого компонента. Виміряли осідання сумішей, що склало 8,8 дюймів (22,4 см), 8,9 дюймів (22,6 см) і 7,8 дюймів (19,8 см) для сумішей з 0,40 %, 0,80 % і 2,0 %-ним вмістом винної кислоти, відповідно. [00282] ФІГ. 11 показує поводження втрати рухливості цих сумішей. ФІГ. 12 показує підвищення температури. Як показано на ФІГ. 11 і 12, суміші зі вмістами винної кислоти більш 0,80 % залишалися пластичними і не тужавіли протягом перших 24 годин. [00283] ФІГ. 13 показує ріст міцності при стисканні цих сумішей, де суміші зі вмістом 0,80 % і 24 UA 100723 C2 5 10 15 20 2,0 % винної кислоти мали набагато більш низьку швидкість росту міцності. Це більш-менш придатно з погляду використання та обробки, особливо в перші кілька годин після формування. Міцність склала 26478 psi, 24543 psi і 1057 psi для прискорено стужавілих сумішей зі вмістом винної кислоти, відповідно, 0,40 %, 0,80 % і 2,0 %. Суміш з 2,0 % винної кислоти не має прийнятного росту міцності. [00284] Приклад 12 [00285] Переважний варіант здійснення бронепанелі даного винаходу показаний на ФІГ. 1, з високощільним, надміцним цементним ядром, армованим окремими стійкими до лугів скловолокнами і тонким шаруватим матеріалом, складеним із безперервних скловолокон, вкладених у смолу і зв'язаних за допомогою клейкої речовини з обома поверхнями цементного ядра такою клейкою речовиною, як поліуретановий клей. [00286] Товщиною у півдюйма, армовані стійкими до лугів скловолокнами панелі з надміцним цементним ядром були виготовлені відповідно до вищенаведених прикладів, використовуючи потоковий процес. Номінальна об'ємна частка волокон у панелі склала 3,0 %. Виготовлені панелі були гладко відшліфовані, і ламінати з армованого скловолокном полімеру (FRP) були приклеєні до обох цементних поверхонь за допомогою поліуретанового клею. Панелі були випробувані на вигин триточковим випробуванням навантаженням крізь проміжки з відстанню 24 дюйма. Панелі випробували за характеристикою на вигин панелей, підданих різним режимам обробки. Результати приведені в ТАБЛИЦІ 10. [00287] ТАБЛИЦЯ 10 Орієнтація зразка Обробка зразка Лицьовою 3402 стороною нагору Лицьовою 3962 стороною вниз Суха Суха 7 днів у вентильованій печі при 200˚F + охолодження до кімнатної температури 7 днів у вентильованій печі при 200˚F + охолодження до кімнатної температури 25 Модуль подовжньої пружності (ksi) МаксиМіцність на мальний вигин (psi) прогин (дюйми) 8445 1,50 10703 1,44 Лицьовою 3516 стороною нагору 9780 2,41 Лицьовою стороною вниз 12493 2,69 3573 [00288] Як показано вище в ТАБЛИЦІ 10, панелі досягли чудових характеристик міцності на вигин, що перевищують 8000 psi у всіх випадках. [00289] Для випробування на зниження швидкості снаряда, що вдаряє в окремі панелі або групу панелей, складених разом, цементні бронепанелі одержували відповідно до даного винаходу, із застосуванням складу з ТАБЛИЦІ 11. [00290] ТАБЛИЦЯ 11 Інгредієнт Портландцемент, тип 1 Кремнеземний пил Кварцовий пісок Суперпластифікатор Adva® Cast 500 Вода Стійкі до лугів скловолокна (NEG H-103), об'ємний % частинок Ваг. % 37,6 6,6 46,5 2,2 7,1 3,0 30 35 [00291] ФІГ. 14 показує графік залежності зниження швидкості снаряда стандартного розміру, що вдаряє в окремі цементні бронепанелі або в групу панелей, складених разом, від поверхневої щільності. Поверхнева щільність являє собою масу на одиницю площі випробовуваної панелі. ФІГ. 14 показує зниження швидкості для необлицьованих панелей даного винаходу (із застосуванням армування склом), у порівнянні з необлицьованими панелями зі сталевим волокном. Отже, ФІГ. 14 представляє порівняння дуже високощільного 25 UA 100723 C2 5 10 15 20 цементного матеріалу за даним винаходом зі скловолокном з цементним матеріалом стандартної щільності зі сталевим волокном. Як показано на графіку ФІГ. 14, цементні бронепанелі з ТАБЛИЦІ 11 даного винаходу, навіть без армування ламінатним армуючим покриттям з FRP на їх поверхнях, забезпечили переважне зниження швидкості, ніж традиційна цементна бронепанель, армована сталевим волокном. [00292] ФІГ. 15 представляє зниження швидкості для облицьованих панелей даного винаходу (із застосуванням армування склом), у порівнянні з необлицьованими панелями (із застосуванням армування склом). Отже, ФІГ. 15 представляє порівняння застосування і відсутність застосування облицювань для панелей даного винаходу. Дані, як вони представлені, демонструють вплив додавання облицювань на панелі на зниження швидкості. Графік на ФІГ. 15 показує зниження швидкості снаряда, що вдаряє дві, три і чотири цементні бронепанелі зі складу ТАБЛИЦІ 11, що мають армований волокном покриваючий шар з поліефірного ламінату, армованого склотканиною Kemlite ArmorTuf®, на обох поверхнях панелі з цементним ядром, у порівнянні з подібним числом складених разом панелей з цементним ядром, що мають ту ж саму структуру цементного ядра, але не мають армованого волокном лицювального шару. Це демонструє значне поліпшення відсотка зниження швидкості, досягнутого для облицьованих панелей, у порівнянні з панелями без лицювального шару, особливо при використанні декількох панелей. Приклад 13 [00293] Цей приклад підкреслює відносну важливість між SP і винною кислотою для додання складу текучості і поводження самовирівнювання. Були оцінені п'ять сумішей з цементуючими компонентами і водою в пропорціях, схожими з такими як в попередніх прикладах, і зі вмістами SP і винної кислоти, показаними в ТАБЛИЦІ 12: [00294] ТАБЛИЦЯ 12 25 Суміш 1 2 3 4 5 30 35 40 45 50 SP (ваг. % від цементуючих компонентів) 1,7 0,9 0,0 0,0 0,0 Винна кислота (ваг. % від цементуючих компонентів) 0,40 0,40 0,40 0,80 2,00 [00295] TEA застосовувався для всіх сумішей у нормі 0,045 ваг. % від портландцементу. Осідання для цих сумішей показане на ФІГ. 16. Тут видно, що, незважаючи на підвищену текучість, забезпечену додаванням винної кислоти до сумішей, ця добавка сама по собі недостатня для забезпечення належної текучості та здатності до легкого укладання суміші. За відсутністю SP виробляються нееластичні, нетекучі суміші. ФІГ. 17 показує втрату рухливості для суміші 1, що поводилася схожим чином із сумішами, описаними в попередніх прикладах. Також було виміряне, з використанням голок Гілмора, час тужавіння (початковий і кінцевий) для цих сумішей. Ці результати показані на ФІГ. 18, де видно, що за граничним вмістом винної кислоти, що складає 0,80 %, тужавіння сумішей значно запізнювалося (що також показано в попередньому прикладі). Приклад 14 [00296] ФІГ 19 показує порівняння цементної бронепанелі даного винаходу (без ламінату) з конструктивною цементною панеллю, доступною від "United Stages Gypsum Company" і яка виготовляється відповідно до публікації патентної заявки № 2006/0174572, поданої Tonyan et al у США (також без ламінату), яка посиланням була включена в даний опис. ФІГ. 19 представляє порівняння між необлицьованими панелями даного винаходу (із застосуванням армування склом) і необлицьованими цементними панелями (із застосуванням армування склом). Це порівняння дуже високоміцної, високощільної композиції ядра з менш щільним ядром, що має міцність при стисканні в діапазоні 2000-3000 psi, і щільність у діапазоні 70-80 pcf (фунтів на кубічний фут). ФІГ. 19 відображає вплив на зниження швидкості ядра високої щільності і міцності (з армуванням склом), у порівнянні з ядром стандартної міцності (з армуванням склом). [00297] Незважаючи на те, що були показані та описані специфічні варіанти здійснення даного винаходу, фахівці даної галузі техніки візьмуть до уваги, що до них можуть бути внесені зміни і модифікації без відступу від даного винаходу в його більш широких аспектах, викладених у наступній формулі винаходу. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 26 UA 100723 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 1. Стабільна за розмірами цементна композиція, яка включає: безперервну фазу, отриману в результаті тужавіння водяної цементної суміші, що самовирівнюється, при відсутності кварцового борошна, що включає 25-45 ваг. % неорганічного цементного в'яжучого, 35-65 ваг. % неорганічного мінерального наповнювача з розміром частинок від близько 150 до 450 мікронів, 5-15 ваг. % пуцоланового наповнювача із середнім розміром частинок, меншим ніж або рівним 50 мікронів, 0,25-5,0 ваг. % самовирівнюючого агента на основі полікарбоксилату, і 6-12 ваг. % води. 2. Композиція за п. 1, яка відрізняється тим, що включає 0,5-6,0 % від об'єму загальної водяної суміші армуючого скловолокна, а безперервна фаза рівномірно армована скловолокнами довжиною від близько 0,5 дюйма (1,3 см) до близько 1,5 дюйма (3,8 см), доданими до цементної суміші до тужавіння. 3. Композиція за п. 1, яка відрізняється тим, що композиція тужавіє за 1 день до міцності при стисканні від менше ніж близько 2000 psi до близько 4000 psi і розвиває міцність при стисканні більш 20000 psi після тужавіння протягом 28 днів. 4. Композиція за п. 1, яка відрізняється тим, що вагове співвідношення пуцоланового наповнювача до неорганічного цементного в'яжучого складає від близько 0,15 до близько 0,20:1,0; вагове співвідношення неорганічного мінерального наповнювача до загальної ваги неорганічного цементного в'яжучого і пуцоланового наповнювача складає від близько 0,90 до близько 1,10:1,0; і вагове співвідношення води до загальної ваги неорганічного цементного в'яжучого і пуцоланового наповнювача складає менш ніж або дорівнює близько 0,20:1,0. 5. Композиція за п. 9, яка відрізняється тим, що розмір частинок неорганічного наповнювача складає від близько 250 до близько 350 мікронів, а середній розмір частинок пуцоланового наповнювача складає менш ніж близько 0,1 мікрона, при цьому пуцолановим наповнювачем є кремнеземний пил. 6. Композиція за п. 1, яка включає: безперервну фазу, отриману в результаті тужавіння водяної цементної суміші, що самовирівнюється, при відсутності кварцового борошна, що включає 25-45 ваг. % неорганічного цементного в'яжучого, 35-65 ваг. % неорганічного мінерального наповнювача з розміром частинок від близько 150 до 450 мікронів, 5-15 ваг. % пуцоланового наповнювача із середнім розміром частинок, меншим ніж або рівним 50 мікронам, 0,25-5,0 ваг. % самовирівнюючого агента на основі полікарбоксилату, алканоламін у кількості від близько 0,005 ваг. % до близько 0,500 ваг. % від ваги цементного в'яжучого, кислоту або кислу сіль у кількості від близько 0,10 ваг. % до близько 1,80 ваг. % від загальної ваги цементного в'яжучого і пуцоланового наповнювача, і 6-12 ваг. % води. 7. Композиція за п. 1, яка відрізняється тим, що додатково включає армуючі волокна, вибрані з групи, що включає скловолокна, металеві волокна, полімерні волокна і їх суміші. 8. Композиція за п. 1, яка відрізняється тим, що вагове співвідношення пуцоланового наповнювача до неорганічного цементного в'яжучого складає від близько 0,15 до близько 0,20:1,0; вагове співвідношення неорганічного мінерального наповнювача до загальної ваги неорганічного цементного в'яжучого і пуцоланового наповнювача складає від близько 0,90 до близько 1,10:1,0; і вагове співвідношення води до загальної ваги неорганічного цементного в'яжучого і пуцоланового наповнювача складає менше ніж або дорівнює близько 0,20:1,0. 9. Композиція за п. 1, яка відрізняється тим, що стужавіла композиція виконана у формі цементної бронепанелі. 10. Композиція за п. 1, яка відрізняється тим, що стужавіла композиція виконана у формі цементного бар'єра. 27 UA 100723 C2 28