Спосіб виробництва бронепанелей на основі цементу

Реферат: Спосіб виготовлення армованого волокном цементного продукту, такого як панель, що тужавіє до композита з ультрависокою міцністю при стисканні для застосування при виготовленні панелей з балістично- та вибухостійкими властивостями. Панель має безперервну фазу, одержувану в результаті тужавіння водяної суміші, при відсутності кварцового борошна, при цьому суміш включає неорганічне цементне в'яжуче, неорганічний мінеральний наповнювач з розміром частинок близько 150-450 мікронів, пуцолановий мінеральний наповнювач і суперпластифікуючий самовирівнюючий агент на основі полікарбоксилату і воду. Суміш може також включати алканоламін і кислоту або кислу сіль. Безперервна фаза може бути армована волокнами, розподіленими в безперервній фазі перед тужавінням для формування панелі. Панель може бути армована армованим волокном покриттям, прикріпленим щонайменше до однієї поверхні ядра, наприклад, за допомогою ламінування за допомогою клейкої речовини, наприклад, епоксидним клеєм, для формування балістично- та вибухостійкої цементної бронепанелі. UA 100726 C2 (12) UA 100726 C2 UA 100726 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ПЕРЕХРЕСНЕ ПОСИЛАННЯ НА СПОРІДНЕННІ ЗАЯВКИ [001] Дана патентна заявка заявляє пріоритет попередньої заявки на патент США № 61/033240, поданої 3 березня 2008 р., включеної в даний опис за допомогою посилання, і є спорідненою з: [002] Попередньою заявкою на патент США № 61/033212, що має назву «ЦЕМЕНТНА КОМПОЗИЦІЯ, ЩО САМОВИРІВНЮЄТЬСЯ, З КОНТРОЛЬОВАНОЮ ШВИДКІСТЮ НАРОСТАННЯ МІЦНОСТІ І НАДВИСОКОЮ МІЦНІСТЮ ПРИ СТИСКАННІ ПІСЛЯ ТУЖАВІННЯ І ВИРОБИ, ВИГОТОВЛЕНІ З НЕЇ», поданої 3 березня 2008 р.; [003] Попередньою заявці на патент США № 61/033258, що має назву “СИСТЕМА БРОНЕПАНЕЛЕЙ НА ОСНОВІ ЦЕМЕНТУ”, поданої 3 березня 2008; [004] Попередньою заявкою на патент США № 61/033264, що має назву “ШАРУВАТІ БРОНЕПАНЕЛІ НА ОСНОВІ ЦЕМЕНТУ”, 3 березня 2008 р.; [005] Попередньою заявкою на патент США №61/033061, що має назву “РУХЛИВА БЛОКОВА СИСТЕМА ЕЛЕМЕНТІВ ДЛЯ ФІЗИЧНОГО ЗАХИСТУ”, поданої 3 березня 2008 р.; [006] Попередньою заявкою на патент США №61/033059, що має назву “РУХЛИВА БЛОКОВА РАМА ДЛЯ ЗАКРІПЛЕННЯ ПАНЕЛЕЙ ДЛЯ ФІЗИЧНОГО ЗАХИСТУ”, поданої 3 березня 2008 р. ЗАЯВА 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 у повному обсязі включаються в даний опис за допомогою посилання. ГАЛУЗЬ ВИНАХОДУ [009] Даний винахід у цілому належить до технологічного лінійного процесу для виробництва удосконаленої бронепанелі на основі цементу, що має виняткову стійкість до балістичних і вибухових навантажень, з унікальної армованої волокном цементної композиції ядра з контрольованим наростанням міцності і покриттям-армуванням з високими експлуатаційними характеристиками, прикріпленим, щонайменше, до однієї поверхні панелі з цементним ядром. [0010] Цементне ядро, виконане з неорганічного цементного в’яжучого, звичайно гідравлічного цементу, такого як портландцемент, неорганічного мінерального наповнювача, переважно кварцового піску із середнім розміром частинок у 150-450 мікронів і ваговим співвідношенням 0,80-1,50:1 до цементного в’яжучого; пуцоланового мікронаповнювача, переважно кремнеземного пилу із середнім розміром частинок близько 0,1 мікрона; 0,75-2,5 ваг. % від загальної ваги композиції хімічного самовирівнюючого агента на органічній основі, заснованого на полікарбоксильованій хімії, переважно полікарбоксильованого поліефіру, (суперпластифікатора), додаткових добавок, що забезпечують текучість алканоламіну і кислоти або кислої солі, волокон і води. [0011] Суміш для формування цементного ядра є такою, що самовирівнюється при змішуванні і має значне наростання міцності при тужавінні. Цементне ядро не включає кварцове борошно, що, як було встановлено, утворює композицію цементного ядра, що має занадто густу консистенцію для формування в придатне до вживання ядро панелі за допомогою традиційного виробничого обладнання. [0012] Композиція цементного ядра використовується в комбінації з армованим волокном матеріалом покриття, яке використовують для ламінування, щонайменше, однієї поверхні цементного ядра панелі. Для ламінування ядра цементної бронепанелі може використовуватися безліч покриттів. Однак, ламінати з армованого волокном полімеру (FRP) є переважними покриттями. Армована скловолокном смола є особливо переважним FRP. Покриття (S) наносять на ядро (C) як ламінат з конструкцією SC, SCS або SCSCS. [0013] Панелі, виконані з удосконаленою цементною композицією, мають значну міцність для опору вибухам і балістичним ударам, зі сталевими волокнами або сталевим армуванням, або без них. ПЕРЕДУМОВИ ВИНАХОДУ [0014] Армовані волокном цементні композиції, що містять гідравлічний цемент, неорганічні мінеральні наповнювачі і пуцолани, так само як хімічні домішки, 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. 1 UA 100726 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 [0015] Сучасна практика виробництва надміцних цементних композицій для досягнення надвисокої міцності матеріалу покладається на ефективне ущільнення частинок і надзвичайно низьке дозування води. Через сировину, яку використовують для одержання щільного упакування частинок, і надзвичайно низьке використання води в цих композиціях цементні суміші мають надзвичайно тверді реологічні властивості з тістоподібною консистенцією у свіжозамішаному стані. Тверда консистенція робить ці суміші вкрай незручними для укладення і надзвичайно складними для обробки в традиційних виробничих процесах виготовлення тонких виробів на основі цементу і композитних матеріалів. [0016] Патент США № 4158082 A, Belousofsky, розкриває шарувату конструкцію на основі цементу з покриттям зі скловолокна, що є ударостійкою і може використовувати портландцементи. [0017] Патент США № 4948429 A, Arfaei, розкриває цементну композицію, що містить портландцемент, пісок, кремнеземний пил і поліефір. [0018] Патент США № 4793892, Miller et al., включений сюди посиланням у повному обсязі, розкриває апарат для виробництва бетонної панелі з легковаговим цементним ядром, що включає портландцемент, і облицювання зі скловолоконного полотна, що за допомогою клейкої речовини прикріплюють до поверхонь цементного ядра. [0019] Патент США № 4434119, Teare, розкриває нанесення двох шарів полотна на цементну панель, а потім тонкий шар рідкого цементного тіста потім наносять на верхню частину панелі, перед вирівнюванням поверхні. Teare застосовує паперовий покриваючий шар на поверхні цементної панелі між суміжними панелями під час тужавіння, а потім цей паперовий шар видаляють, щоб одержати остаточну цементну панель. [0020] Патент США № 5997630, Angelskar, розкриває ТЕА і винну кислоту. [0021] US 6176920, Murphy, розкриває спосіб створення цементної багатошарової панелі з використанням процесу згладжування, зсуву і розрівнювання. [0022] 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. [0023] Патент США № 6309457 B1 Guerinet et al., розкриває цементую композицію, яка 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 наповнювачі, такі як зольний пил або кварцове борошно, що має розміри менше 200 мікронів, переважно менше 100 мікронів; перший пластифікатор, що є розчинним у воді або таким, що диспергується у воді органічною сполукою, що містить, щонайменше, одну аміноді(алкенфосфінову) групу, і другий розчинний у воді або такий, що диспергується у воді пластифікатор полікарбоксильнокислотного типу і який включає поліефірні ланцюжки. Приклад 1 показує міцність при стисканні 32 МПа (близько 4600 psi (фунтів на квадратний дюйм)) по закінченні 28 днів. [0024] 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. %. [0025] Патент США № 6849118 B2, Kerkar et al., розкриває цементну композицію, що містить портландцемент, кварцовий пісок розміром від 0 до 6 мм і полікарбоксилат (ADVA® пластифікатор). [0026] Патент США № 6858074 B2, Anderson et al., розкриває цементну композицію, що містить портландцемент, кварцовий пісок, кремнеземний пил, каталізатор, сповільнювач і полікарбоксилатний диспергатор широкого діапазону, що зменшує вміст води. [0027] Патент США № 6620487, Tonyan et al., опис якого посиланням цілком включений в даний опис, розкриває армовану, полегшену, стабільну за розмірами конструктивну цементну панель (SСР’s або SCP-панелі), що при закріпленні на рамі здатна чинити опір зсувним силам, які дорівнюють або перевищують зсувні сили, забезпечені фанерою або орієнтованостружковими панелями. В панелях застосовують ядро із безперервної фази, який 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 їхньої комбінації. Щонайменше, одна зовнішня поверхня панелей може включати затверділу безперервну фазу, армовану скловолокнами і що містить достатньо полімерних сфер для поліпшення здатності до забивання цвяхів, або 2 UA 100726 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 виготовляється при співвідношенні води і реактивних порошків, що забезпечує ефект, подібний впливу полімерних сфер, або з їхньої комбінації. [0028] Патент США № 6875801 B2, Shendy et al., розкриває цементну композицію, що містить портландцемент, піски, кремнеземний пил і полікарбоксилат у кількості 0-2 ваг. %. [0029] Патент США № 6942727 В2, Daczko et al., розкриває швидкотверднучий цементний компонент, що включає портландцемент, дрібний наповнювач, такий як кварцовий пісок, причому дрібний наповнювач - це матеріали, що майже цілком проходять крізь сито номер 4, крупнозернистий наповнювач, такий як пісок, причому крупнозернистий наповнювач - це матеріали, які переважно затримуються на ситі номер 4; кремнеземний пиловий пуцолан, 0,0250,7% полікарбоксилатного диспергатора в 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. [0030] Публікація заявки на патент США № 2002/0004559, Hirata et al., розкриває цементну композицію, що містить портландцемент, піски, кремнеземний пил і поліефіри у кількості більше 0,5 ваг. %, наприклад, 2 ваг. %. [0031] 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. %. [0032] Публікація заявки на патент США № 2004/0198873, Bury et al., розкриває цементну композицію, що містить портландцемент, кварцовий пісок, кремнеземний пил і полікарбоксилат у кількості 0,02-2 ваг. %. [0033] 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. %. [0034] 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. % від усього сухого цементного в’яжучого. [0035] Публікація заявки на патент США № 2005/0239924, Lettkeman et al., розкриває цементну композицію, що містить портландцемент, дрібнозернисті піски, кремнеземний пил і полікарбоксилат у кількості 0,05-2,5 ваг. %. [0036] Публікація заявки на патент США № 2005/0274294, Brower et al., розкриває цементну композицію, що містить портландцемент, дрібнозернисті піски, кремнеземний пил і полікарбоксилат у кількості 1-4 ваг. %. [0037] Публікація заявки на патент США № 2006/0281836, Kerns et al., розкриває цементну композицію, що містить портландцемент, дрібнозернисті піски, кремнеземний пил і полікарбоксилат. [0038] Публікація заявки на патент США № 2006/0174572 Tonyan et al, опис якої посиланням цілком включений в даний опис, розкриває незаймисті армовані полегшені цементні панелі і систему металевої рами для стін твердості. [0039] Публікація заявки на патент США № 2007/0125273, Pinto, розкриває цементну композицію, що містить портландцемент, дрібнозернисті піски, кремнеземний пил і полікарбоксилат у кількості 1-2 ваг. %. [0040] Публікація заявки на патент США № 2007/0175126, Tonyan et al., включена в даний документ посиланням у всій своїй повноті, розкриває конструктивну цементну панель, виконану з ядрами, що включають полегшені наповнювачі, такі як порожні сфери, які є значно легшими у порівнянні з цементними бронепанелями даного винаходу, що містять пісок в якості неорганічних наповнювачів для вибухостійкості. [0041] 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 [0042] Даний винахід відноситься до способу виготовлення удосконаленої цементної композиції. Основними інгредієнтами безперервної фази цементного матеріалу є: 25-45 ваг. % неорганічний цементний в’яжучий (наприклад, портландцемент), 35-65 ваг. % - неорганічний мінеральний наповнювач (наприклад, кварцовий пісок), 5-15 ваг. % - пуцолановий мікронаповнювач (наприклад, кремнеземний пил), 0,75-2,5 ваг. % - хімічний самовирівнюючий агент (наприклад, карбоксильований поліефір) і 6-12 ваг. % - вода, і за відсутністю кварцового борошна. [0043] Переважно композиція включає алканоламін і кислоту або кислу сіль. Наприклад, 3 UA 100726 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 додатковий варіант здійснення даного винаходу відноситься до додавання до вищеописаної цементної композиції відповідних кількостей триетаноламіну (тут і далі за текстом - TEA) і винної кислоти при виробництві вибухостійких цементних панелей для модифікації властивостей свіжого й отверділого цементного тіста для створення панелей. [0044] Як правило, цементні суміші містять в якості цементуючих компонентів портландцемент і кремнеземний пил у відносному ваговому співвідношенні 0,85:0,15 і кварцовий пісок в якості наповнювача у ваговому співвідношенні 1,05:1,00 відносно цементуючих компонентів. Воду використовували у ваговому співвідношенні 0,22:1,00 відносно цементуючих компонентів. Триетаноламін і винна кислота додаються для керування текучістю суміші з типовим дозуванням TEA близько 0,045 ваг. % на основі ваги портландцементу і типовим дозуванням винної кислоти менш ніж близько 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. [0045] У даному винаході використовували унікальну комбінацію неорганічних і органічних матеріалів зі специфічними розмірними властивостями, що при змішуванні з водою дають чудові реологічні властивості і самовирівнююче поводження на стадії свіжого замісу, і ультрависоку міцність при стисканні, щонайменше, 10000, 15000 або 20000 psi після тужавіння цементної композиції з контрольованим наростанням міцності після 28-денного тужавіння у порівнянні з типовим діапазоном 3000-5000 psi, що одержують для типового бетону з найвищою щільністю і нормальною міцністю. [0046] Спосіб долає вищеописані серйозні недоліки сучасних цементних матеріалів, які використовують для створення надзвичайно щільних цементних матеріалів, і пропонує цементний в’яжучий матеріал, що самовирівнюється у свіжозмішаному стані і надзвичайно міцним після тужавіння. [0047] Спосіб за даним винаходом також передбачає властивості цементної композиції, що самовирівнюються, для легкого формування панелей без необхідності збільшення кількості води, котру потім потрібно було б видаляти. [0048] Самовирівнююче поводження свіжозмішаного 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, що забезпечувало неприйнятний композитний матеріал з дуже низькою характеристикою міцності при стисканні. [0049] 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, щонайменше, 10000 psi. Ці цементні панелі, завдяки своїй високій міцності, можуть мати й 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 спорудженнях у сейсмонебезпечних зонах. [0050] Панель може мати шарувату покриваючу поверхню з однієї або обох сторін цементного ядра. Покриваючий матеріал з армованого волокнами полімеру (FRP) як правило ламінують з обох сторін цементного ядра. Безліч покриттів може бути використане для ламінування ядра цементної бронепанелі. Однак ламінати з армованого волокнами полімеру (FRP) є переважними покриттями. Армовані волокнами смоли, такі як армовані склотканиною поліефір, поліетилен, поліпропілен, є особливо переважними FRP. Покриття (S) розміщують на ядро (C) у виді ламінату конструкційної схеми SC, SCS або SCSCS. [0051] Покриття може наноситися на одну або більше сторін панелі, або цілком покривати панель, наприклад, прямокутна панель може бути покрита з обох боків і усіх 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 конфігурація, пристосована до вимог користувача для захисту конструкції, і конструкція, створена з неї”, поданої 27 червня 2007 р., включеної в даний документ шляхом посилання. Способи нанесення еластомірних матеріалів на панель також наведені 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. [0052] Цементна бронепанель може бути прикріплена, щонайменше, до однієї сторони конструкції рами, такої як металева рама. [0053] Як було обговорено раніше, існує необхідність у створенні панелей, що здатні 4 UA 100726 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 замінити нині доступні цементні панелі, що мають наступні недоліки: недостатні реологічні властивості, необхідність значних кількостей води для забезпечення самовирівнювання, і після перетворення 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. [0054] Усі процентні відношення і співвідношення є ваговими, якщо тільки не зазначене зворотне. [0055] КОРОТКИЙ ОПИС ГРАФІЧНИХ МАТЕРІАЛІВ [0056] На Фіг. 1 зображено схему перспективного виду одного з варіантів здійснення армованої волокнами цементної панелі відповідно до даного винаходу. [0057] На Фіг. 1А зображено вид збоку панелі за Фіг. 1, додатково оснащеної полотном армуючого матеріалу так, що панель за Фіг. 1 утворює ядро з цементного матеріалу, армованого волокнами, а полотно армуючого матеріалу утворює облицювання. [0058] На Фіг. 2 зображено схему відповідного апарата для здійснення даного процесу виробництва цементної бронепанелі за даним винаходом. [0059] На Фіг. 2А зображено часткову верхню горизонтальну проекцію пристрою вкладання, придатного для застосування у відповідному апараті для здійснення процесу виробництва цементних бронепанелей даного винаходу. [0060] На Фіг. 3 зображено графік підвищення температури для сумішей із Приклада 8, що містять кількості винної кислоти, що змінюються. [0061] На Фіг. 4 зображено графік збільшення міцності при стисканні для сумішей із Приклада 8, що містять кількості винної кислоти, що змінюються. [0062] На Фіг. 5 зображено графік втрати рухливості для сумішей із Приклада 9, що містять кількості винної кислоти, що змінюються, і постійні кількості суперпластифікатора і триетаноламіну . [0063] На Фіг. 6 зображено графік поводження підвищення температури для сумішей із Приклада 9, що містять кількості винної кислоти, що змінюються, і постійні кількості суперпластифікатора і триетаноламіну . [0064] На Фіг. 7 зображено графік збільшення міцності при стисканні для сумішей із Приклада 9, що містять кількості винної кислоти, що змінюються, і постійні кількості суперпластифікатора і триетаноламіну . [0065] На Фіг. 8 зображено графік втрати рухливості для сумішей із Приклада 10, що містять кількості суперпластифікатора, що змінюються, при постійних кількостях TEA (триетаноламін) і винної кислоти. [0066] На Фіг. 9 зображено графік поводження підвищення температури для сумішей Приклада 10, що містять кількості суперпластифікатора, що змінюються, при постійних кількостях TEA і винної кислоти. [0067] На Фіг. 10 зображено графік збільшення міцності при стисканні для сумішей Приклада 10, що містять кількості суперпластифікатора, що змінюються, при постійних кількостях TEA і винної кислоти. [0068] На Фіг. 11 зображено графік втрати рухливості для сумішей Приклада 11, що містять кількості винної кислоти, що змінюються, і постійні кількості суперпластифікатора і TEA. [0069] На Фіг. 12 зображено графік поводження підвищення температури для сумішей Приклада 11, що містять кількості винної кислоти, що змінюються, і постійні кількості суперпластифікатора і TEA. [0070] На Фіг. 13 зображено графік збільшення міцності при стисканні для сумішей Приклада 11, що містять кількості винної кислоти, що змінюються, і постійні кількості суперпластифікатора і TEA. [0071] На Фіг. 14 зображено графік зниження балістичної швидкості відносно щільності цементної панелі для стандартних армованих цементних бронепанелей у порівнянні з цементними бронепанелями даного винаходу. [0072] На Фіг. 15 зображено графік зниження балістичної швидкостівідносно 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. [0073] На Фіг. 16 зображено графік, що демонструє осідання сумішей Приклада 13. [0074] На Фіг. 17 зображено графік втрати рухливості для суміші 1 Приклада 13. [0075] На Фіг. 18 зображено час тужавіння (початкове і кінцеве), виміряне для цих сумішей Приклада 13 за допомогою голок Гілмора. [0076] На Фіг. 19 зображено графік зниження балістичної швидкості відносно поверхневої 5 UA 100726 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 щільності цементної бронепанелі даного винаходу (не шаруватої) у порівнянні з такою у конструктивній цементній панелі. ДЕТАЛЬНИЙ ОПИС ВАРІАНТІВ ЗДІЙСНЕННЯ [0077] A. ПАНЕЛЬ [0078] Даний винахід стосується армованої волокнами, безусадочної цементної щитової панелі. Фіг. 1 демонструє перспективний вид панелі 1 даного винаходу. [0079] Фіг. 1А демонструє вид збоку панелі 1 Фіг. 1, також забезпечені 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 армований 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. [0080] 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. [0081] Основними вихідними матеріалами, які використовують для виробництва панелей даного винаходу, є неорганічний цементний в’яжучий, 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 полікарбоксилата, зокрема поліефіри і вода, і армуючі волокна, наприклад скловолокна, і будь-які необов’язкові домішки, що можуть бути додані до цементного тіста до того, як тіста надається форма плити. [0082] 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. [0083] Факультативно водяна суміш включає близько 0,005-0,500 ваг. % триетаноламіну , з розрахунку на цементне в’яжуче, і факультативно близько 0,10-1,80 ваг. % винної кислоти, з розрахунку на компоненти цементу. [0084] Панелі даного винаходу, як правило, включають безперервну фазу цементного матеріалу, у якому армуючі волокна розподілені переважно рівномірно. У панелі за Фіг. 1 безперервна фаза виходить з тужавіння водяної суміші цементного матеріалу і армуючих волокон. B. СКЛАД [0085] Компоненти, які використовують для виробництва панелей даного винаходу, більш докладно описуються нижче. [0086] Типові вагові співвідношення інгредієнтів одного варіанта здійснення цементних композицій, що самовирівнюються, з надвисокою міцністю при стисканні даного винаходу показані в Таблиці 1. Неорганічний цементний в’яжучий (гідравлічний цемент) і пуцолановий мікронаповнювач разом відомі як сухий реактивний порошок. 6 UA 100726 C2 Таблиця 1 Клас інгредієнта Неорганічний цементний в’яжучий Неорганічний мінеральний наповнювач, середній розмір частинки 150450 мікронів Пуцолановий мікронаповнювач Самовирівнюючий хімічний агент на органічній основі (суперпластифікатор) Вода 5 Типовий Типовий діапазон Типовий склад діапазон максимуму (ваг. (ваг. % усієї мінімуму (ваг. % % усієї композиції, усієї композиції, композиції, включаючи включаючи включаючи воду) воду) воду) Переважний інгредієнт Портландцемент 25,0 45,0 37,0 Кварцовий пісок 35,0 65,0 45,7 Кремнеземний пил, середній розмір частинок близько 0,1 мікрона 5,0 15,0 6,5 Хімічна суміш на основі полікарбоксилата 0,75 4,5 1,3 6,0 12,0 9,6 [0087] Співвідношення інгредієнтів сухої композиції, що включають неорганічне цементне в’яжуче і пуцолановий мікронаповнювач, які надалі також називають сухим реактивним порошком, і неорганічного мінерального наповнювача показані в ТАБЛИЦІ 1А. Таблиця 1А Склад у розрахунку на суху вагу Інгредієнти Переважний інгредієнт Мінімальний Максимальний типова ваг. % (у типова ваг. % (у перерахуванні на перерахуванні на суху речовину) суху речовину) Неорганічний гідравлічний цемент Портландцемент (в’яжуче) Неорганічний мінеральний наповнювач (середній Кварцовий пісок розмір частинок 150450 мікрометрів) Пуцолановий Кремнеземний мікронаповнювач пил Типова 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 10 [0088] Пуцолановий мікронаповнювач [0089] Пуцоланові матеріали визначені в ASTM C618-97 як “кременисті або кремнеземні і глиноземні матеріали, що самі по собі мають слабку або нульову цементуючу цінність, але будуть у тонкоподрібненій формі й 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, тонкоподрібненій аморфний кремнезем, що є продуктом виробництва металевого кремнію і сплаву металу з 7 UA 100726 C2 кремнієм. Він характеризується високим вмістом кремнезему і низьким вмістом глинозему. [0090] Пуцолановий матеріал звичайно має середній розмір частинок, зазначений у ТАБЛИЦІ 2 Таблиця 2 Пуцолановий наповнювач Наприклад, кремнеземний пил, метакаолін, вулканічний попіл, пемза Середній розмір Тип діапазону частинок (мікрони) ≤ 50 Широкий ≤ 10 Переважний ≤ 1,0 Більш переважний Найбільш ≤ 0,1 переважний 5 10 15 20 25 30 35 40 45 [0091] В одному варіанті здійснення даного винаходу кремнеземний пил, тонкоподрібненій 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 маленьким, 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 менш ніж близько 50 мікронів, з типовим розміром частинок у 10 мікронів або менше, і з більш типовим середнім розміром частинок у 1,0 мікрон 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. [0092] Дрібний розмір частинок пуцоланового мікронаповнювача грає критично важливу роль у заповненні порожнеч зі змінними розмірами між великими частинками, які присутні у суміші. Без цих частинок наповнювача ці порожнечі були б або незаповненими, з утворенням повітряних порожнеч, або заповнювалися б водою. Ці порожнечі, зрештою, призводять до зниження як щільності, так і міцності при стисканні кінцевого матеріалу. Мікронаповнювачі, які заповнюють ці порожнечі, дають значно більш щільну мікроструктуру і підсилюють характеристику міцності при стисканні матеріалу. [0093] Пуцолановий наповнювач із кремнеземним пилом також реагує з гідроксидом кальцію, отриманим у результаті гідратації портландцементу. Ця реакція призводить до утворення гідрату силікату кальцію, що є стійким і надзвичайно міцним сполучним матеріалом, що поліпшує міцність і стійкість затверділої композиції на основі цементу. [0094] 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 зола-унос. Хоча кремнеземний пил є надзвичайно зручним пуцоланом для використання в панелях даного винаходу, можуть бути використані й інші пуцоланові матеріали. На відміну від кремнеземного пилу, метакаолін, донний доменний гранульований шлак і порошкоподібна зола-унос мають значно більш низький вміст кремнезему і великі кількості глинозему, але можуть бути ефективними пуцолановими матеріалами. Коли використовується кремнеземний пил, він 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 обрані так, щоб забезпечити хімічну дію, подібну кремнеземного пилу. [0095] Кремнеземний пил дуже відрізняється від інших дрібнозернистих неорганічних мінеральних наповнювачів, таких як кварцове борошно, визначене в CAS (Хімічна реферативна служба) № 87347-84-0 як діоксид кремнію, вироблене шляхом подрібнення чистого кварцового піску в дуже дрібний порошок. Кварцове борошно звичайно використовується як дешевий наповнювач у бетонних композиціях і пластмасах. [0096] Кремнеземний пил, визначений CAS № 67256-35-3, виробляється зовсім іншим шляхом реакцією тетрахлорида кремнію у воднево-кисневому полум’ї, що має надлишок кисню. 8 UA 100726 C2 5 10 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. [0097] Було виявлено, що співвідношення пуцоланового мікронаповнювача до неорганічне цементне в’яжуче 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 остаточно стужавілій композиції. У ТАБЛИЦІ 2C приведені діапазони співвідношень пуцоланового наповнювача до неорганічного гідравлічного цементу. Таблиця 2С Вагове співвідношення пуцоланового наповнювача до неорганічного гідравлічного цементу Співвідношення Тип переваги 0,05-0,30 Переважний 0,10-0,25 Більш переважний 0,15-0,20 Найбільш переважний 15 20 25 30 35 40 45 50 [0098] Неорганічне цементне в’яжуче (неорганічний гідравлічний цемент) [0099] Переважні неорганічні цементні в’яжучі вибираються з різних класів портландцементів, при цьому з доступних у продажі найбільш переважними в даній композиції є ті, що мають більш великий розмір частинок. Тонкість помелу за Блейном портландцементу, використованого в цементних композиціях даного винаходу, як правило, варіює від 2000 до 2 6000 см /г. [00100] 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. [00101] Неорганічний мінеральний наповнювач [00102] Переважний неорганічний мінеральний наповнювач представляє собою кварцові піски, що мають специфічні розподілення розміру частинок, як описано нижче. Ці наповнювачі виконують декілька надзвичайно важливих функцій у композиції даного винаходу. [00103] Стабільність геометричних розмірів кінцевого продукту, виконаного з цементної композиції даного винаходу, значно поліпшується із застосуванням неорганічного мінерального наповнювача. Чисті портландцементні композиції мають тенденцію до високої нестабільності геометричних розмірів під дією гідротермічних умов, що змінюються. Мінеральні наповнювачі, такі як кварцові піски, допомагають поліпшити стабільність геометричних розмірів матеріалу без погіршення механічної характеристики матеріалів. [00104] Чисті композиції портландцементу надзвичайно схильні до усадки і супутнього розвитку тріщин внаслідок обмеженої пластичної усадки матеріалу, коли він піддається тужавінню. Ефект обмеженої пластичної усадки 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 обмеженої пластичної усадки. [00105] 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. [00106] Було виявлено, що розмір частинок неорганічного мінерального наповнювача і загальна кількість наповнювача, використовуваного в цементній суміші, істотно сприяє самовирівнюючим характеристикам суміші. Було виявлено, що, якщо неорганічний мінеральний наповнювач має дуже невеликий середній розмір частинок, то матеріал буде мати погані реологічні властивості без самовирівнювання. Крім того, було виявлено, що, якщо кількість неорганічного мінерального наповнювача є занадто великою, тобто досягає критичної межі, то мінерал також буде мати недостатні реологічні властивості і відсутність самовирівнювання. [00107] Розподілення розміру частинок неорганічного наповнювача, що, як було виявлено, 9 UA 100726 C2 приведе до самовирівнюючих властивостей і надвисоких властивостей міцності при стисканні, показано в ТАБЛИЦІ 2B. Таблиця 2В Розмір частинок неорганічного наповнювача в мікронах 1000 600 300 150 50 5 10 15 % більш дрібних 100 90-100 40-90 10-40 менш ніж 10 [00108] Вміст неорганічного мінерального наповнювача в композиції, що, як було виявлено, забезпечує поводження самовирівнювання кінцевої композиції, описується ваговим співвідношенням неорганічного наповнювача до цементного матеріалу в діапазоні від 0,80 до 1,50:1,0 у перерахуванні на суху речовину. [00109] Середній розмір частинок неорганічного мінерального наповнювача в композиції даного винаходу повинний знаходитися у діапазоні від 150 до 450 мікронів, більш типово в діапазоні від 200 до 400 мікронів і переважно в межах від 250 до 350 мікронів. Коли використовується середній розмір частинок у діапазоні від 250 до 350 мікронів, було виявлено, що композиція виявляє оптимальне поводження самовирівнювання, контроль утворення тріщин пластичної усадки, ефективне упакування частинок і оптимальний розвиток міцності при стисканні. Типовий неорганічний мінеральний наповнювач має середній розмір частинок, приведений у ТАБЛИЦІ 2C. Таблиця 2С Неорганічний мінеральний наповнювач Наприклад, кварцовий пісок, цирконієвий пісок, глиноземний пісок Середній розмір Тип класифікації частинок 150-450 мікронів Переважний 200-400 мікронів Більш переважний Найбільш 250-350 мікронів переважний 20 25 [00110] 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. 30 10 UA 100726 C2 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. 5 [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 сухого реактивного порошку. 10 Таблиця 2Е Вагове співвідношення води до сухого реактивного порошку Переважне співвідношення Тип діапазону Максимальне співвідношення води до сухого ≤ 0,35 порошку ≤ 0,30 Переважний ≤ 0,25 Більш переважний ≤ 0,20 Найбільш переважний реактивного Примітка: Неорганічний гідравлічний цемент і пуцолановий мікронаповнювач, поєднані разом, називаються сухим реактивним порошком. 15 20 [00113] Самовирівнюючий агент - суперпластифікатор [00114] 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. [00115] Було виявлено, що композиції на основі полікарбоксилата є ефективними при використанні в 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 ніяких істотних поліпшень текучості і реологічних властивостей цементного матеріалу. Використання рівнів суперпластифікатора на основі полікарбоксилату вище близько 5,0 ваг. % робить істотний несприятливий вплив на довгостроковий розвиток міцності при стисканні. ТАБЛИЦЯ 2F демонструє діапазони для суперпластифікатора. 11 UA 100726 C2 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. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 [00116] Якщо полікарбоксилатний суперпластифікатор використовується в зазначених дозуваннях у суміші з іншими компонентами цементної композиції даного винаходу, виходять цементні композиції, що самовирівнюються. [00117] Як правило, полікарбоксилатний суперпластифікатор може бути знижений до близько 0,75 до 1,50 ваг. % сухих реактивних порошків і аж до від близько 1,0 до 1,25 ваг. % сухих реактивних порошків, при усе ще бажаному періоді текучості і довгостроковому розвитку міцності при стисканні, якщо алканоламіни, наприклад, ТЕА, і кислотні домішки, наприклад, винна кислота, використовуються в кількостях, визначених у даному винаході. [00118] Вираження “самовирівнюючий агент на основі полікарбоксилату”, використовуваний у даному описі, відноситься до полімерів з вуглецевим скелетом і бічними ланцюжками, де, щонайменше, частина бічних ланцюжків приєднана до скелета через карбоксильну групу або ефірну групу. Приклади таких полікарбоксилатних композицій можна знайти в патенті США 6942727 B2, стовпчик 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 ланцюжком утримують частинки окремо і більш рідкими. [00119] Полікарбоксилатний агент, використовуваний у цементній композиції, може включати, але не обмежується, диспергатори або домішки, 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 композицій, що показали гарні результати в даному винаході, є Adva® Cast і Adva® Cast 500, що доступні від W.R. Grace, Колумбія, Меріленд. [00120] Алканоламін і кислота/кисла сіль [00121] Як згадувалася вище, алканоламін, наприклад, триетаноламін (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 близько однієї третини від кількості, використовуваної в противному випадку при одержанні бажаного ступеня розвитку міцності при стисканні панелі. [00122] Більш того, додавання алканоламіну і кислоти/кислої солі затримує період тужавіння, щоб надати можливість оброблення й доробки цементної броньованої панелі. Це також дозволяє цементній композиції мати більш тривалий період обробки панелі від моменту, коли панель стужавіє достатньо, щоб бути обробленою і відшліфованою для остаточної доробки, до часу, коли цементна композиція набуде свою цілком стужавілу кінцеву форму панелі. При кількостях, менше близько 0,005%, час тужавіння занадто короткий, і поліпшення в розвитку довгострокової міцності при стисканні панелі не відбувається. [00123] Коли використовується більш ніж 0,500% ТЕА, тужавіння відбувається занадто швидко для поліпшення періоду обробки, і міцність при стисканні не розвивається протягомперіоду 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 12 UA 100726 C2 балістичної стійкості. [00124] В ТАБЛИЦІ 2G наведені діапазони для алканоламінів. Приклади придатних для використання у варіантах здійснення даного винаходу алканоламінів включають одне або більше з моноетаноламіну, діетаноламіну і триетаноламіну . 5 Таблиця 2G Алканоламіни Наприклад, триетаноламін, 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. 10 15 20 [00125] 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. %. Якщо винна кислота використовується при менше близько 0,10%, то 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 нижче міцності при стисканні, необхідної для використання в якості ефективної цементної бронепанелі. [00126] 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. [00127] В ТАБЛИЦІ 2H наведені діапазони для кислот і кислих солей, що можуть застосовуватися у варіантах здійснення даного винаходу. Таблиця 2H Кислоти і кислі солі: винна кислота, тартрат калію, тартрат натрію, тартрат натрію-калію, 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. 25 30 35 [00128] Армуючі волокна [00129] Цементні бронепанелі даного винаходу, як правило, включають армуючі волокна, наприклад, скловолокна або сталеві волокна. Однак, вироби без армуючих волокон також відносяться до даного винаходу. [00130] Цементні бронепанелі, як правило, армуються за допомогою одного або більше шарів вільних дрібно нарізаних скловолокон, що вкладаються в цементні шари, при виготовленні панелі з цементної завісі, нанесеної на лінію відливки, як докладно описано нижче. Скловолокна дрібно нарізаються довжиною від близько 0,5 дюйма (1,3 см) до близько 1,5 дюйма (3,8 см). Скловолокна являють собою моноволокна з діаметром від близько 5 до 25 мікронів (мікрометрів), звичайно від близько 10 до 15 мікронів (мікрометрів). [00131] Цементні бронепанелі рівномірно армовані скловолокнами у кількості від близько 0,5 13 UA 100726 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 об’ємного % до близько 6 об’ємних % повної композиції композитного матеріалу, більш типово від близько 3 об’ємних % до близько 3,5 об’ємних %, до того як вона стужавіє в остаточну цементну бронепанель. “Повна цементна композиція” означає повне неорганічне в’яжуче, неорганічний мінеральний наповнювач, пуцолановий наповнювач, самовирівнюючий агент і домішки 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. [00132] 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 у 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). [00133] Також замість деяких або всіх переважних скловолокон можна включити в цементні бронепанелі даного винаходу інші волокна. Такі інші волокна можуть бути одним або більше елементом з групи, що включає целюлозні волокна, такі як паперові волокна; полімерні волокна, наприклад, з полівінілового спирту, поліпропіленовими, поліетиленовими, з високощільного поліетилену, поліакрилнитриловими, поліамідними, поліімідними і/або арамідними волокнами. Вуглецеві волокна і металеві волокна, такі як сталеві волокна, також можуть бути використані для армування цементних бронепанелей, хоча скловолокна забезпечують цементні бронепанелі з чудовою вибухостійкістю і властивостями протистояння балістичному удару. [00134] Додаткові необов’язкові домішки [00135] Інші відомі домішки для використання в цементних композиціях, такі як повітровтягуючі домішки, поверхнево-активні речовини, каталізатори, сповільнювачі і додаткові пластифікатори, також можуть використовуватися. 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. [00136] Високоефективне покриваюче армування [00137] Армоване волокнами цементне ядро бронепанелей зміцнюється за допомогою високоефективного покриваючого армування, зв’язаного з однієї або обома поверхнями цементного ядра. Покриваюче армування може бути виконане з безлічі високоефективних армуючих матеріалів, таких як армовані волокнами полімерні ламінати (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 й 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. [00138] Альтернативно, покриваюче армування може вставлятися в цементне ядро, таким чином, уникаючи потребу в єднальному агенті. [00139] Еластичний матеріал для покриття панелей може бути типу, описаного в публікації патентної заявки США № 2009-0004430 A1, патентної заявки США № 11/819340 “Армована еластомірна структура, пристосована до вимог користувача для захисту конструкції, і конструкція, створена 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. [00140] Як правило, використовуються армовані волокнами полімерні 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, вкладені в полімерну смолу в безперервній формі, дискретній формі або в комбінації обох форм. 14 UA 100726 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 [00141] 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. [00142] Після остаточного тужавіння у формі армованій волокнами цементної панелі з високоефективним покриваючим армуванням, прикріпленим до, щонайменше, однієї поверхні цементного ядра, як описано нижче, панель демонструє бажану вибухостійкість і стабільність розмірів цементного композитного матеріалу. [00143] КОРОТКИЙ ОПИС ВИРОБНИЦТВА ПАНЕЛІ ДАНОГО ВИНАХОДУ [00144] ФОРМУВАННЯ [00145] Цементна панель формується на лінії формування: спочатку наносять шар різаного волокна, такого як AR скловолокна, на носій на конвеєрній стрічці, після чого на шар різаного волокна кладеться шар цементного тіста, а потім кладеться другий шар різаного волокна, після чого шари проводяться крізь пристрій для вкладання, щоб викласти довільно розподілені скловолокна в шар цементного тіста. Ці етапи потім повторюються другий раз, щоб зібрати другий шар для одержання цементної панелі номінальною товщиною приблизно 0,50 дюйма. Третій шар тільки цементного тіста (накривка) кладеться на верхню поверхню панелі і відразу ж згладжується розрівнюючою плитою для забезпечення відносно гладкої поверхні виробленої панелі. [00146] Аспекти формування виробничих процесів цементної бронепанелі відрізняються від технологічних процесів, що застосовують для одержання інших цементних панелей, таких як конструктивні цементні панелі в патенті США № 6620487, Tonyan et al., що включений сюди посиланням в повному обсязі. Цементне тісто цементної бронепанелі є більш в’язким, приблизно з подвійною густотою і застосовує пісок з більш широким і відносно великим розподіленням розміру частинок, ніж легковагий наповнювач, який застосовують у процесі для структурованої цементної панелі в Tonyan et al. [00147] Основним елементом процесу формування, що потребує модифікації, із процесів виробництва конструктивної цементної панелі, є будова котків для вкладання, для забезпечення більшої відстані між дисками котка, при цьому адаптацією при переході від виробництва конструктивних цементних панелей до виробництва ЦЕМЕНТНОЇ БРОНЕПАНЕЛІ є котки для вкладання. Мінеральний наповнювач з великим розміром частинок, наприклад, пісок, що застосовується у виробництві ЦЕМЕНТНОЇ БРОНЕПАНЕЛІ (~210-600 мікронів), вимагає, щоб відстань між дисками котків для вкладання була більше (~0,15”), ніж типова відстань ~0,06, яку застосовують у виробництві конструктивної цементної панелі, що містить легковагий наповнювач з розміром частинок у діапазоні від 10-500 мікронів. [00148] ЗАСТИГАННЯ І ТУЖАВІННЯ [00149] Швидкість, з якою панелі тужавіють, може контролюватися для того, щоб дозволити збільшити час обробки за допомогою типових способів обробки (обробка/шліфування і різка ножем), які називають “обробка на місці”. Основними елементами тужавіння, з точки зору обробки, є найбільш ранній час, при якому панелі можна опрацьовувати фізично для обробки і найбільш пізніший час, при якому панелі стали настільки твердими, що вони не можуть бути обробленими на місці. Без агентів, що модифікують застигання, дані періоди є дуже короткими. Без модифікаторів застигання панелям повинно було бути, щонайменше, 16 годин, щоб їх можна було б опрацьовувати без руйнування, але коли їм було 20 годин, то вони були занадто твердими для обробки на місці. Це було ~4-х годинним проміжком часу для обробки. [00150] Агенти, що модифікують застигання, такі як триетаноламін і винна кислота, застосовують, для досягнення істотного збільшення даного проміжку часу. Панелі, зроблені зі сполукою, що модифікує застигання, можуть бути оброблені від 16 годин до 72 годин після формування, приблизно 15-кратне збільшення в годинному проміжку для обробки. Дані сполуки, що модифікують застигання, також дають величезну перевагу фізичним властивостям формування продукту, що видно на кінцях і ребрах, що тримають свою форму, відразу після видалення опалубки. Це значно збільшує імовірність багаторазового застосування продукту. [00151] Відразу після повного тужавіння необробленого продукту стає неможливим застосування традиційного оздоблювального обладнання. Продукт повинний бути поверхово оброблений із застосуванням стандартної камнеоброблювальної техніки для надання продукту належної товщини (типово близько 0,53 дюйма або 1,35 см). Для порізки або підрізування цілком стужавілих панелей потрібно використовувати водний струмінь або спеціальне обрізувальне лезо. [00152] Після формування панелі зберігають на рівній поверхні, щонайменше, 16 годин для наростання початкового застигання. Після того, як панелі досягли початкового застигання і можуть бути піддані обробці, їх можна відшліфувати, обрізати до розміру і помістити в умови 15 UA 100726 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 для тужавіння або відправити відразу в умови для тужавіння в необробленому стані. Перед тужавінням панелі змочують і обертають пластиком, щоб запобігти втраті вологи. [00153] Отримані панелі потім складаються на рівну поверхню і тужавіють при навколишніх умовах температури і вологості протягом початкового періоду від 8 до 72 годин після вологого формування (відливки). Потім панелі зволожують й обертають в пластмасу, щоб запобігти втраті вологи. Обгорнені панелі тужавіють за допомогою нагрівання панелей при 140ºF (60ºC) протягом періоду часу 7 днів. [00154] ОСТАТОЧНА ОБРОБКА (ОБРОБКА ПОВЕРХНІ) [00155] Обладнання обробки поверхні використовується, щоб підігнати панелі до товщини близько 0,53 дюйма, і забезпечити гладку верхню і нижню поверхні панелі. [00156] Як показано, обробка поверхні може виконуватися із застосуванням стандартних барабанних шліфувальних верстатів, якщо продукт зроблений із застосуванням регулюючого застигання складу. Якщо продукт виготовлений із застосуванням стандартного матеріалу застигання, як правило необхідно відправити продукт на вивірення за допомогою обладнання, що є стандартним у камнеоброблювальній промисловості. Камнеоброблювальне обладнання як правило включає твердосплавну пластину або стрічку, що застосовують для полірування/зачищення верхньої поверхні до бажаної товщини й обробки. [00157] РІЗАННЯ [00158] Панелі розрізають до бажаного розміру за допомогою стандартних способів різання, таких як сухе розпилювання або водоструминне різання. [00159] Як раніше вказувалося, спосіб, що застосовують для різання цементних бронепанелей, залежить від віку/міцності панелей. Панелі, зроблені із застосуванням модифікаторів застигання, можуть бути розрізані за допомогою стандартної технології сухого алмазного леза або зубчатих твердосплавних інструментів під час періоду тужавіння. Панелі, що повністю застигли, необхідно різати із застосуванням технології, такої як водоструминне або вологе різання. [00160] ЛАМІНУВАННЯ [00161] Перед ламінуванням усі поверхні панелі очищають, як правило автоматизованою машиною з обертовою щіткою. [00162] Захисне покриття, армоване волокном, є, як правило, армованою скловолокном смолою на одній або обох сторонах панелі. Спосіб виготовлення покриття включає етап, на якому формують третій поверхневий шар на цементному ядрі вирівняного або відшліфованого цементу безпосередньо для одержання гладкої верхньої поверхні. Це полегшує наступне нанесення клейких речовин і ламінату, але також допомагає, навіть якщо немає клейкої речовини і ламінату. Таким чином, покриття клейкої речовини і ламінату додають до даного шару, а для прикріплення ламінату з або без допомоги термоклею можна застосувати пресування або гарячу прокатку. [00163] Як правило ламінат поміщають на ядро. Якщо клейка речовина являє собою термоклей, тоді тришарова структура як правило проходить через гарячі котки. Для інших клейких речовин, однієї сили ваги може бути достатньо, щоб здавити ламінат з ядром, але, у разі потреби, можна застосовувати пресування або гарячу прокатку. [00164] Перед ламінуванням усі поверхні панелі очищають, як правило автоматизованою машиною з обертовою щіткою. Панелі повинні бути сухими перед ламінуванням. Спосіб сушіння найбільш часто являє собою сушіння навколишнім повітрям, хоча при необхідності можна використовувати сушильне обладнання. [00165] В одному типовому способі ламінування включає етап, на якому придатна клейка речовина, така як термоклей або епоксидний клей, наносять на ядро панелі і укладають ламінатну плівку або покриття поверх клейкої речовини. Клейка речовина як правило може наноситися за допомогою пропускання стужавілої ЦЕМЕНТНОЇ БРОНЕПАНЕЛІ через пару притискних котків, при цьому один коток при обертанні взаємодіє з клейкою речовиною і наносить клейку речовина на одну поверхню цементної панелі. Ламінат потім поміщають на клейку поверхню, і потім панель пропускають через іншу пару притискних котків для пресування армуючого покриття з клейкою поверхнею. Після тужавіння клейкої речовини ламінування можна повторити на протилежній стороні панелі. [00166] УПАКУВАННЯ [00167] Після достатнього тужавіння клейкої речовини цементні бронепанелі як правило упаковують відповідно до інструкцій клієнта. [00168] ДОКЛАДНИЙ ОПИС ПРОЦЕСУ ВИРОБНИЧОЇ ЛІНІЇ ВИНАХОДУ [00169] Звернемося тепер до Фіг. 2, на якій схематично зображена лінія для виробництва цементної бронепанелі, яка у цілому позначена позицією 10. Виробнича лінія 10 включає 16 UA 100726 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 опорну раму або формувальний стіл 12, що має безліч ніжок 13 або інших опор. Опорна рама 12 містить транспортер 14 типу нескінченної гумоподібної конвеєрної стрічки з рівною, водонепроникною поверхнею, хоча пористі поверхні також передбачаються. Як добре відомо в даній галузі техніки, опорна рама 12 може бути виготовлена, щонайменше, з одного стілоподібного сегмента, що може включати спеціальні ніжки 13 або іншу опорну структуру. Опорна рама 12 також включає головний приводний барабан 16 на віддаленому кінці 18 рами, і вільно обертовий барабан 20 на ближньому кінці 22 конструкції. Також, як правило, передбачається, щонайменше, 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” із ближнього кінця 22 у дальній кінець 18. [00170] У цьому варіанті здійснення для утримання цементного тіста до тужавіння можуть бути передбачені сітка 26 з папера з крафт-целюлози або прокладного папера, або пластмасова сітка, що кладуться на транспортер 14, щоб захистити його і/або зберегти у чистоті. [00171] Однак також передбачається, що замість нескінченної сітки 26 на транспортер 14 можуть бути покладені окремі листі (не показано) відносно твердого матеріалу, наприклад, листи полімерної пластмаси. [00172] Також передбачається, що ЦЕМЕНТНІ БРОНЕПАНЕЛІ, вироблені даною лінією 10, формуються безпосередньо на транспортері 14. Далі встановлений, щонайменше, один елемент 28 для мийки стрічки. Транспортер 14 пересувається по опорній рамі 12 за допомогою набору моторів, шківів, стрічок або ланцюгів, які пускає у хід головний приводний барабан 16, як відомо в даній області техніки. Передбачається, що швидкість транспортера 14 може змінюватися так, щоб відповідати вимогам виробленого виробу. [00173] СІКАЧ [00174] У цьому варіанті здійснення даного винаходу виробництво цементної бронепанелі починається з нанесення на пластмасовій несучій сітці 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 укладаючі і ріжучі волокна пристрою передбачаються даною лінією 10. Наприклад, звичайна система застосовує 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 називають сікачем 36. Як правило, на кожну січну установку подаються кілька пасом скловолокна. [00175] 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, при наявності контакту й обертання, з опорним валом 42. У кращому 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 передбачається. 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. [00176] МІШАЛКА ЦЕМЕНТНОГО ТІСТА [00177] Дана виробнича лінія 10 включає станцію подачі цементного тіста або дозатор 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 одержує подачу цементного тіста 46 з мішалки 47 вологої суміші, щоб наносити цементне тісто 46 на нарізані волокна на несучій сітці 26. [00178] АПАРАТ ПОДАЧІ ЦЕМЕНТНОГО ТІСТА [00179] Звернемося тепер до фіг. 2, як зазначено вище, представлений апарат подачі цементного тіста, який також називається станцією подачі цементного тіста, дозатором цементного тіста або напірним баком цементного тіста, у цілому позначеного 44, одержує подачу цементного тіста 46 з мішалки 47 вологої суміші. [00180] Переважний дозатор 44 цементного тіста включає головний дозуючий вал 48, розташований перпендикулярно до напрямку руху “Т” транспортера 14. Супровідний або допоміжний вал 50 розташований поруч, паралельно, знаходиться в обертальному зв’язку з дозуючим валом 48. Цементне тісто 46 поміщають в зазор 52 між двома валами 48, 50. [00181] Дозатор цементного тіста 44 також має затвор 132, змонтований на бічних стінках 54 17 UA 100726 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 апарата 44 подачі цементного тіста, який потрібно змонтувати суміжно з поверхнею дозуючого вала 48 так, щоб між валом 48 і затвором 132 утворився зазор. Затвор 132 знаходиться над дозуючим валом 48 так, що зазор знаходяться між затвором 132 і верхньою частиною вала 48. Вали 48, 50 і затвор 132 знаходяться в достатньо 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. [00182] Затвор 132 може бути центрованим над дозуючий валом 48 або трохи вище над дозуючим валом 48. [00183] Хоча передбачаються й інші розміри, як правило, дозуючий вал 48 має великий діаметр, ніж супровідний вал 50. [00184] Також, як правило, один з валів 48, 50 має гладку, нержавіючу сталеву поверхню, тоді як поверхня іншого вала, переважно супровідного вала 50, покривається пружним матеріалом, що не допускає прилипання. [00185] Вібруючий затвор 132 допомагає уникнути значного нагромадження цементного тіста 46 на затворі 132 і контролює товщину цементного тіста 46, розташованого на дозуючому валу 48. Вібруючий затвор 132 може бути легко знятий з настінних кріплень для очищення і технічного обслуговування. Більш детальний опис вібруючого затвора можна знайти у спорідненій заявці № 11/555655, яка знаходиться на розгляді, поданої 1 листопада 2006 року, цілком включеною посиланням у даний опис. [00186] 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 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. [00187] Важливою властивістю даного винаходу є те, що дозатор 44 цементного тіста наносить на несучу сітку, що рухається, 26 рівний шар цементного тіста 46 відносно контрольованої товщини. Придатна товщина шару варіюється від 0,16 до 0,25 дюйма. Однак, оскільки в ЦЕМЕНТНІЙ БРОНЕПАНЕЛІ, виробленій виробничою лінією 10, переважні 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’’ стандартна товщина шару звичайно ближче до приблизно 0,265 дюйма на кожній із двох формувальних установок. [00188] Таким чином, відповідна відстань між вібруючим затвором 132 і головним дозуючим валом 48 може бути задана так, щоб регулювати товщину цементного тіста 46, який наносять. [00189] Для забезпечення рівномірного нанесення 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 резервуара 47 або цементного тіста. Другий кінець шланга 56 з’єднаний зі здійснюючим зворотно-поступальні рух з боку убік, що має канатний привід, гідравлічним роздавальником 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. [00190] Обертання дозуючого вала 48 витягає шар цементного тіста 46 з резервуара, визначеного валами 48, 50 і бічними стінками 54 дозатора цементного тіста. [00191] 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 тужавіння 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, зубчатих зчеплень або іншої відомої технології механічного приводу для підтримки позитивного і простого обертального взаємозв’язку. [00192] Коли цементне тісто 46 на зовнішній поверхні вала 48 рухається до несучого сітки, що рухається, 26 важливо, щоб усе цементне тісто було поміщене на сітку, а не переміщувалося назад нагору в напрямку до зазору 52. Таке переміщення нагору сприяло б 18 UA 100726 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 передчасному тужавінню цементного тіста 46 на валах 48, 50 і перешкоджало б плавному руху цементного тіста з резервуара 57 на несучу сітку 26. [00193] Для сприяння уникненню цього переміщення нагору, дозатор 44 цементного тіста має ракельний ніж 134, розташований між головним дозуючим валом 48 і несучою сіткою 26. Ракельний ніж 134 гарантує, що цементне тісто 46 рівномірне покриває скловолоконний шар на несучій сітці 26 і не продовжує 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. [00194] Ракельний ніж 134 видаляє цементне тісто з поверхні дозуючого вала 48, як дріт, який використовують у процесі, описаному в патенті США № 6,986,812, Dubey et al. Ракельний ніж 134 також слугує для збору цементного тіста 46 у рівномірний шар або завісу і направляє цементне тісто 46 вниз у напрямку руху сітки до крапки біля від 1,0 до 1,5 дюйма (від 2,54 до 3,81 см) над скловолоконним шаром на сітці, щоб рівномірно покрити скловолоконний шар цементним тестом 46. Це особливо важливо, коли для покриття скловолоконного шару використовується більш рідке цементне тісто, оскільки більш рідкі цементні тіста мають властивість стікати по дротах. [00195] ОБРОБКА НИЖЧЕ за ЛІНІЄЮ ВІД АПАРАТА ПОДАЧІ ЦЕМЕНТНОГО ТІСТА [00196] Снову звертаючись до Фіг. 2, будуть коротко описані інші функціональні компоненти лінії по виробництву ЦЕМЕНТНИХ БРОНЕПАНЕЛЕЙ, але більш докладно вони описані в наступних документах: [00197] Патент США № 6986812, Dubey et al, який має назву «АПАРАТ ПОДАЧІ ЦЕМЕНТНОГО ТІСТА ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА АРМОВАНИХ ВОЛОКНАМИ КОНСТРУКТИВНИХ ЦЕМЕНТНИХ ПАНЕЛЕЙ», включений у даний опис посиланням у всій своїй повноті; і [00198] Наступних, які одночасно знаходяться на розгляді і належать одному правовласнику заявок на патент США, цілком включених у даний опис посиланням: [00199] Публікація заявки на патент США № 2005/0064164 A1, Dubey et al, заявка № 10/666294, яка має назву «БАГАТОСТУПІНЧАСТИЙ ПРОЦЕС І АПАРАТ ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА ВИСОКОМІЦНИХ АРМОВАНИХ ВОЛОКНАМИ КОНСТРУКТИВНИХ ЦЕМЕНТНИХ ПАНЕЛЕЙ»; [00200] Публікація заявки на патент США № 2005/0064055 A1, Porter, заявка № 10/665541, яка має назву «ВКЛАДАЮЧИЙ ПРИСТРІЙ ДЛЯ АРМОВАНОГО ВОЛОКНАМИ РОЗЧИНУ»; [00201] Публікація заявки на патент США № 2008/0101150, заявка № 11/555655 за назвою «СПОСІБ ДЛЯ ВОЛОГОГО ЗМІШУВАННЯ ЦЕМЕНТНОГО ТІСТА ДЛЯ АРМОВАНИХ ВОЛОКНАМИ КОНСТРУКТИВНИХ ЦЕМЕНТНИХ ПАНЕЛЕЙ», подана 1 листопада 2006. [00202] Публікація заявки на патент США № 2008/0101151, заявка № 11/555658, яка має назву «АПАРАТ І СПОСІБ ДЛЯ ВОЛОГОГО ЗМІШУВАННЯ ЦЕМЕНТНОГО ТІСТА ДЛЯ АРМОВАНИХ ВОЛОКНАМИ КОНСТРУКТИВНИХ ЦЕМЕНТНИХ ПАНЕЛЕЙ», подана 1 листопада 2006. [00203] Публікація заявки на патент США № 2008/0099133, заявка № 11/555661, яка має назву «ПРОЦЕС РОЗГЛАДЖЕННЯ ПАНЕЛЕЙ І АПАРАТ ДЛЯ ФОРМУВАННЯ ГЛАДКОЇ БЕЗПЕРЕРВНОЇ ПОВЕРХНІ НА АРМОВАНИХ ВОЛОКНАМИ КОНСТРУКТИВНИХ ЦЕМЕНТНИХ ПАНЕЛЯХ», подана 1 листопада 2006. [00204] Публікація заявки на патент США № 2008/0110276, заявка № 11/555665, яка має назву «ТОВЩИНОМІР ДЛЯ ВОЛОГОГО ЦЕМЕНТНОГО ТІСТА І СПОСІБ ЙОГО ВИКОРИСТАННЯ», подана 1 листопада 2006; [00205] Публікація заявки на патент США № 2007/0110970 A1, Dubey, заявка № 11/591793, яка має назву «БАГАТОСТУПІНЧАСТИЙ ПРОЦЕС І АПАРАТ ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА ВИСОКОМІЦНИХ АРМОВАНИХ ВОЛОКНАМИ КОНСТРУКТИВНИХ ЦЕМЕНТНИХ ПАНЕЛЕЙ З ПІДВИЩЕНИМ ВМІСТОМ ВОЛОКОН», подана 1 листопада 2006; [00206] Публікація заявки на патент США № 2007/0110838 A1, Porter et al., заявка № 11/591957, яка має назву «ВКЛАДАЮЧИЙ ВАЛКОВИЙ ПРИСТРІЙ», подана 1 листопада 2006. [00207] ВКЛАДАЮЧИЙ ПРИСТРІЙ [00208] Передбачається велика кількість вкладаючих пристроїв, включаючи котки із шипами і подібні їм, але не обмежуючи ними, у даному варіанті здійснення вкладаючого пристрою 70, показаного на Фіг. 2А, воно включає, щонайменше, пару, як правило, рівнобіжних валів 72, змонтованих впоперек напрямку переміщення транспортера 14 на рамі 12. Кожен вал 72 обладнаний безліччю дисків 74 відносно великого діаметра, що аксіально розділені відстанню “D” 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 76, при цьому великі і менші диски розташовані на одній осі. 19 UA 100726 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 [00209] Під час виробництва ЦЕМЕНТНОЇ БРОНЕПАНЕЛІ вали 72 і диски 74 обертаються разом навколо подовжньої осі вала 72. Як добре відомо в даній галузі техніки, мати привід від двигуна може або один, або обидва вали 72. Якщо тільки один вал 72 має привід від двигуна, інший може приводитися в рух ременями, ланцюгами, зубчатими 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 інший і зачіпляються один за одного для створення дії «перемішування» або «масування» у цементному тесті, яка вкладає раніше нанесені волокна 68. Крім того, тісна, накладна й обертальна взаємодія дисків 74 запобігає скупченню цементного тіста 46 на дисках і власне кажучи створює ефект «самоочищення», що значно зменшує час простою виробничої лінії, зв’язаний з передчасним тужавінням або згущенням цементного тіста. У даному процесі диски 74 розташовують на відстані 0,1-0,25 дюйма (0,250,63 см), наприклад 0,15 дюйма (0,38 см) один від одного, у порівнянні з відстанню 0,05-0,1 дюйма (0,13-0,25 см) для вкладаючих дисків, які застосовують при виробництві більш легковагих конструктивних цементних панелей, для того, щоб дозволити гомогенно змішувати відносно великовагове дане цементне тісто і великий об’єм скловолокон, що додають до кожного шару цементного тіста. [00210] Зчіплювальна взаємодія дисків 74 на валах 72 включає дуже близьке розташування протилежних 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), частинкам розчину важко бути захопленими апаратом і передчасно стужавіти. За допомогою двох наборів дисків 74, що зміщені в сторони відносно один одного, цементне тісто 46 піддається множинним руйнівним впливам, що створює “перемішувальну” дію, що додатково вкладає волокна 68 у цементне тісто 46. [00211] 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, поданій 18 вересня 2003, опублікованій як US 2005/0064055, що має назву «ВКЛАДАЮЧИЙ ПРИСТРІЙ ДЛЯ АРМОВАНОГО ВОЛОКНОМ ЦЕМЕНТНОГО ТІСТА» і цілком включеної в даний опис посиланням. [00212] Диски на вкладаючому пристрої, який застосовують для виробництва цементних бронепанелей за даним винаходом, розташовують на відстані від близько 0,1 до близько 0,25 дюйма (від 0,25 до 0,63 см) як правило 0,15 дюйма (0,38 см) один від одного через вагу цементного тіста і відносно велику кількість армуючого волокна, що використовують у даному винаході у порівнянні з відстанню від близько 0,05 дюйма (0,13 см), відстанню між дисками 74, що застосовують у вкладаючому пристрої, 70 для вкладення менших кількостей армуючих волокон у кожнім шарі конструктивної цементної панелі в процесі виготовлення полегшеної конструктивної цементної панелі у вищевказаній публікації заявки на патент США № 2005/0064055 A1 Porter, заявка № 10/665541. [00213] НАКЛАДЕННЯ ДОДАТКОВИХ ШАРІВ [00214] Коли волокно 68 вкладене, перший шар 77 панелі 92 закінчений. 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 сполученні з подібними шарами в цементної бронепанелі цей діапазон забезпечує бажану міцність і твердість. [00215] 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. [00216] 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. Подібне за будовою і розташуванням з вкладаючим пристроєм 70, другий вкладаючий пристрій 86 монтується трохи вище відносно транспортерної стрічки, що рухається, 14 так, щоб не порушити перший шар 77. Таким чином, створюється другий шар 80 цементного тіста і вкладених волокон. [00217] Звертаючись тепер до Фіг. 2, з кожним наступним шаром розміщуваних цементного тіста і волокон на виробничій лінії 10 встановлюються додаткові станція 78 подачі цементного тіста, за якою йдуть сікач 82 волокон і вкладаючий пристрій86. У переважному варіанті 20 UA 100726 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 здійснення для формування цементної бронепанелі забезпечуються два повних шари, покритих кінцевим шаром цементного тіста. [00218] Кінцевий шар цементного тіста наносять на шар 80 на третій станції 78 подачі цементного тіста, щоб створити завершальний додатковий шар 88, що проходить через брусфінішер 146, щоб вирівняти верхню поверхню цементного тіста і створити рівномірний шар 98 з номінальною товщиною близько 0,5 дюйма, перед тим як цементне тісто розрізається на шматки (як правило, шматки довжиною 8 футів) за допомогою ріжучих пластини 98. [00219] Важливою властивістю даного винаходу є те, що панель має кілька шарів, що після тужавіння будуть формувати цілісну армовану волокнами масу. Припускаючи, що наявність і розміщення волокон у кожен шар контролюється і підтримується в рамках визначених бажаних параметрів, як це розкрито й описане в даному документі, розшарувати панель 92, зроблену даним процесом, буде фактично неможливо. [00220] ФОРМУВАННЯ, РОЗГЛАДЖЕННЯ І РІЗАННЯ [00221] Після нанесення двох шарів начиненого волокном розміщуваного цементного тіста, як описано вище, для додання форми верхній поверхні 96 панелі 92, рама 12 забезпечується формуючим пристроєм, таким як брус-фінішер. [00222] Однак формуючі пристрої, що зіскрібають надмірний шар матеріалу цементної бронепанелі, небажані. Наприклад, формуючі пристрої, такі як пружинні або вібраційні плити або вібраційні вирівнюючі бруси, розроблені для приведення панелі у відповідність з бажаними просторовими характеристиками, не використовуються з матеріалом цементної бронепанелі, оскільки вони зіскрібають надмірний шар матеріалу цементної бронепанелі. Такі пристрої зскрібали або вирівнювали б поверхню панелі неефективно. Вони б не вирівнювали і згладжували її, а приводили б до того, що скловолокно почало б звертатися і псувати поверхню панелі. [00223] Зокрема, виробнича лінія 10 може містити згладжуючий пристрій, який також називається 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 поширенню волокон 30, 68 по панелі 92 і забезпечує більш рівномірну верхню поверхню 96. [00224] 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 крайки 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. [00225] Виробнича лінія 10 включає достатньо установок 36, 66, що січуть волокно, установок 44, 78 подачі цементного тіста і вкладаючих пристроїв 70, 86 для виробництва, щонайменше, двох шарів. Додаткові шари можуть бути виготовлені повторенням установок, як описано вище стосовно виробничої лінії 10. [00226] 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, за необхідністю, розпилюються до бажаної величини, як правило, від близько 2 на 2 фути до близько 4 на 8 футів, наприклад, панелі 2,5 на 4 фути. [00227] Порізані панелі потім покривають клейкою речовиною, як правило в притискних котках, і потім поміщають армуюче покриття на поверхню панелі і потім пропускають через іншу пару притискних котків для нашаровування покриваючого армуючого шару на цементне ядро. Панелі потім перевертають, і процедуру ламінування повторюють для іншої сторони ЦЕМЕНТНОЇ БРОНЕПАНЕЛІ. [00228] В одному варіанті здійснення, цементна панель може бути відшліфована, а потім клейка речовина і покриття з армованого волокном полімеру можуть наноситися на усе ще вологе цементне ядро, а потім цементна бронепанель з FRP покриттям може пропускатися під фінішером або котком. [00229] Контрольована швидкість розвитку міцності при стисканні [00230] Як правило, цементну композицію витримують, щоб досягти контрольованої швидкості розвитку міцності при стисканні. Бажаним є одержання цементного композитного 21 UA 100726 C2 5 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 по закінченні 28 днів і більш, щоб міцність при стисканні перевершувала 20000 psi. [00231] Наприклад, деякі бажані швидкості контрольованого розвитку міцності при стисканні приведені в ТАБЛИЦІ 2I. Таблиця 2I Контрольована швидкість розвитку міцності при стисканні Швидкість розвитку міцності при стисканні Цементний композитний матеріал надвисокої міцності з 1-денною міцністю при стисканні переважно менше 4000 psi, більш переважно 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 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 3-денною міцністю при стисканні переважно менше 4000 psi, більш переважно 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 4-денною міцністю при стисканні переважно менше 4000 psi, більш переважно 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 5-денною міцністю при стисканні переважно менше 4000 psi, більш переважно менше 3000 psi, і найбільше переважно менше 2000 psi, а міцність при стисканні 28-денного терміну і більш - понад 20000 psi. 10 15 20 25 30 35 Переважний тип Переважний Більш переважний, ніж попередній Більш переважний, ніж попередній Більш переважний, ніж попередній Найбільш переважний [00232] Нанесення покриттів [00233] Після достатнього тужавіння порізані панелі, як правило, покриваються клейкою речовиною, як правило, за допомогою притискних роликів, потім армуюче покриття поміщають на верхню поверхню панелі, а потім переганяють крізь іншу пару притискних роликів, щоб нашарувати шар армуючого покриття на цементне ядро. Потім панель перевертається, і процедура ламінування повторюється для іншої сторони панелі. [00234] 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 цементна панель з FRP-покриттям переганяється під фінішером або валом. [00235] Застосування продукту, виконаного відповідно до даного винаходу [00236] Обрані варіанти здійснення даного винаходу придатні для виготовлення недорогих конструктивних панелей, таких як тонкі бетонні бронепанелі, які можна застосовувати для транспортних засобів, а також для стаціонарних споруджень. 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 їхнього перенесення. Цим переносним панелям можна надати форму для приєднання до конструктивної рами для запобігання проникненню пострілу з ручної зброї і послаблення вибухового й осколкового ефектів. [00237] У збройних силах використовують безліч захисних матеріалів, починаючи від земляного насипу і кінчаючи дорогою високоефективною легковагою балістичною керамікою. Варіант здійснення даного винаходу, якому придатним образом надали форму, додатково до переносної продукції пропонує недороге рішення для захисту військ. Застосування варіантів здійснення даного винаходу включають, але не обмежуються ними, військові і урядові застосування: 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 спорудження; вибухостійкі панелі; осколковий захист військового спорядження; посилення бронезахисту транспортних засобів; стійкі до злому конструктивні елементи і т.п. 22 UA 100726 C2 5 10 15 20 25 30 35 [00238] 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. [00239] ПРИКЛАДИ: [00240] Реологічні властивості і поводження самовирівнювання цементних композицій даного винаходу охарактеризовані із застосуванням випробування по визначенню осідання. У випробуванні по визначенню осідання, який використовували 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, після чого здійснюють зняття надлишку матеріалу з верхньої поверхні для видалення зайвої рідкої суміші. Потім циліндр обережно піднімають вертикально нагору для того, щоб дозволити рідкому цементному тіста 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. [00241] Для застосування загальноприйнятих, високоефективних способів виробництва для одержання виробів на основі цементу необхідно, щоб цементне тісто мало значення осідання менш 12,7 см (5 дюймів), оскільки цементне тісто зі значеннями осідання більш 12,7 см (5.0 дюймів) надзвичайно утрудняє його використання і його обробку при використанні загальноприйнятих способів виробництва. [00242] Вплив параметрів різного виду сировини на реологічні властивості і поводження самовирівнювання були визначені із застосуванням випробування по визначенню осідання в описаних нижче прикладах. [00243] Приклад 1 [00244] Осідання вимірювалося 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 круглу «корж» цементного тіста. Діаметр цього коржа вимірюють в дюймах і записують. Більш рідке цементне тісто буде, як правило, робити корж більшого діаметра. [00245] 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. [00246] Типові склади для сумішей у ТАБЛИЦЯХ 3-7 показані у вищезгаданій ТАБЛИЦІ 1. Таблиця 3 Суміш Суміш 1 Суміш 2 Суміш 3 Вміст неорганічного мінерального наповнювача, такого як кварцовий пісок* 1,82 1,35 0,85 Осідання в дюймах (см) 3 дюйми (7,6 см) 5 дюймів (12,7 см) 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. 40 [00247] Приклад 2 [00248] 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. 45 23 UA 100726 C2 Таблиця 4 Суміш Суміш 4 Суміш 5 Осідання в дюймах (см) Тип неорганічного мінерального наповнювача Великий кварцовий пісок із середнім розміром частинок 200 мікронів¹ Дрібний кварцовий пісок із середнім розміром частинок 10 мікронів² 7 дюймів (17,8 см) 2 дюйми (5,1 см) 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» 5 [00249] Приклад 3 [00250] ТАБЛИЦЯ 5 показує вплив вмісту мікронаповнювача з пуцоланового цементу і кремнеземного пилу на осідання цементної суміші при підтримці всіх інших сировинних матеріалів постійними. Можна спостерігати, що осідання цементних сумішей зменшується зі збільшенням вмісту кремнеземного пилу в суміші. Таблиця 5 Суміш Суміш 6 Суміш 7 Суміш 8 Вміст кремнеземного пилу¹ 15% 25% 35% Осідання в дюймах (см) 9,5 дюймів (22,8) 6 дюймів (15,2) 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 поєднання портландцементу і кварцового піску. 10 15 [00251] Приклад 4 [00252] ТАБЛИЦЯ 6 показує вплив самовирівнюючого агента на осідання цементної суміші. Застосовувалися два типи хімічних домішок: сполуки, основані на хімії карбоксилата і полінафталінсульфонату з незмінними іншими матеріалами, що залишаються. Осідання суміші, що містить домішки, основані на хімії полікарбоксилата, було значно вище, ніж у сумішей, що містять домішку, основану на полінафталінсульфонаті. Таблиця 6 Суміш Суміш 9 Суміш 10 20 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 самовирівнюючого агента (ваг. % від загального портландцементу і кремнеземного пилу) Осідання в дюймах (см) 3,0 6,75 дюймів (17,1) 3,0 3,0 дюймів (7,6) [00253] Наприклад, для суміші 9, на кожні 100 вагових частин загального портландцементу і кремнеземного пилу приходиться 3,0 вагові частини самовирівнюючого агента. [00254] Приклад 5 [00255] ТАБЛИЦЯ 7 показує вплив вмісту полікарбоксилату самовирівнюючого агента на значення осідання для сумішей, які в іншому випадку є однаковими. Можна побачити, що осідання збільшується зі збільшенням кількості агента, що застосовують в суміші. 24 UA 100726 C2 Таблиця Суміш Суміш 11 Суміш 12 Суміш 13 5 10 15 Вміст Adva Cast® полікарбоксилату (ваг. % від загального портландцементу і кремнеземного пилу) 1,0 2,0 3,0 Осідання в дюймах (см) 3,0 (7,6) 6,75 дюймів (17,1) 9,0 дюймів (22,9) [00256] Приклад 6 [00257] ТАБЛИЦЯ 8 показує міцність при стисканні цементних композицій, що самовирівнюються, даного винаходу. Можна помітити, що ці суміші дають ультрависоку міцність при стисканні, як правило, понад 20000 psi. [00258] Осідання вимірювалося в такий спосіб: латунний циліндр висотою 4 дюйми і діаметром 2 дюйми наповнювали сумішшю; верхній край циліндра розрівнювали для видалення надлишку матеріалу; циліндр піднімали протягом 5 секунд, щоб дати цементному тіста 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 вимірювалися 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 наступної 4-денним сушінням у вентильованій печі при 175ºF (79,4ºC), після чого здійснювали охолодження й тестування. Таблиця 8 Інгредієнт Результати Портландцемент неорганічне цементне в’яжуче типу 1 Мікронаповнювач із кремнеземного пилу і пуцолану Кварцовий пісок¹ (великий кварцовий пісок, що позначається в США Silica F-55 немелений кремнезем) неорганічний мінеральний наповнювач Полікарбоксилатний поліефір Adva Cast 500® хімічний самовирівнюючий агент Вода 37,0 25 37,6 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 Осідання в дюймах (см) Міцність при стисканні в psi (МПа) 20 Суміш 14 Суміш 15 Суміш 16 Суміш 17 06/17/05 01/24/06 03/10/06 04/04/06 (ваг. %) (ваг. %) (ваг. %) (ваг. %) 7,1 9,3 9,6 8,0 8,0 8,0 8,0 20990 (144,7 МПа) 20119 (138,7 МПа) 20963 (144,5 МПа) 21026 (145 МПа) [00259] Приклад 7 [00260] Панелі на основі армованого волокном цементу виготовлялися з застосуванням цементної композиції, що самовирівнюється, даного винаходу зі стійкими до лугів скловолокнами, застосовуючи спосіб напилювання. [00261] При використанні способу напилювання цементне тісто може комбінуватися зі скловолокнами декількома 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 розпилюються в опалубну форму панелі. Для створення тонких шарів, переважно товщиною до приблизно 0,25 дюйма, що вибудовуються в однорідну плиту, що не має особливої структури і товщини від ¼ до 1 дюйма, переважно роблять розпилення за кілька заходів. Наприклад, в одному з застосувань, панель 25 UA 100726 C2 5 10 15 розміром 3 х 5 фути виготовлялася в шість заходів розпиленням за напрямками довжини і ширини. По мірі осідання 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. [00262] Як правило, для розпилення цементного тіста, використовується стиснуте повітря. По мірі появи з розпилюючого наконечника цементне тісто змішується зі скловолокнами, відсіченими від рівниць січним механізмом, установленим на пістолеті-розпилювачі. Однорідна суміш цементного тіста зі скловолокнами осідає в опалубній формі панелі, як описано вище. [00263] Номінальна товщина виготовлених панелей склала ½ дюйма, а об’єм фракції скловолокон склав 3%. ТАБЛИЦЯ 9 показує характеристики при вигині армованих волокнами ультрависокоміцних цементних композицій, що самовирівнюються. Склад 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 була більш 3000 psi. Для модуля подовжньої пружності застосовувався спосіб випробування ASTM C1325, а для міцності на вигин застосовувався спосіб випробування ASTM C947. Таблиця 9 Склад суміші (ваг. %) 37,0 6,5 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 Випробування 45,7 1,3 9,6 Модуль подовжньої пружності (ksi) Міцність на вигин (psi) 20 25 30 35 40 Результати 5140 ksi 3105 psi [00264] Приклади з триетаноламіном (TEA) і винною кислотою [00265] Наступні приклади приведені для ілюстрації переваг застосування домішок переважного алканоламіну, триетаноламіну 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, триетаноламіну (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 застигання і росту міцності. [00266] Всі інгредієнти були заздалегідь витримані в запечатаних пластикових мішках при 75-80ºF протягом, щонайменше, 24 годин перед змішуванням у змішувачі Хобарта, при високій швидкості, для досягнення однорідної дисперсії. Підвищення температури в сумішах вимірювалося із застосуванням термопар, вставлених у зразки кожної суміші вагою по 350 грам і приєднаних до системи збору даних. Початковий і кінцевий час застигання визначався із застосуванням голок Гілмора, у відповідності зі способом у ASTM C 266. [00267] Осідання і межа міцності при стисканні визначалися у відповідності зі способами випробувань, описаними вище в Прикладі 6. [00268] Приклад 8 [00269] 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, 26 UA 100726 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 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. [00270] 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. [00271] 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). [00272] Приклад 9 [00273] 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. Виннакислота містилася в 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 і зразків зі вмістом винної кислоти 0,30% і 0,40%, відповідно. Була виміряна і показана на Фіг. 5 втрата рухливості для цих сумішей. Фіг. 5 показує, що додавання винної кислоти до TEA призводило до збільшеної рухливості суміші (більш 20-3 додаткових годин), після чого відбувалась різка втрата рухливості, через приблизно 2 години для 0,30%-ої суміші з винною кислотою і від 3 до 3,5 годин для 0,40%ої суміші з винною кислотою, після чого відбувалося тужавіння. [00274] Цей тривалий, у порівнянні з контролем, період здатності до легкого укладання дає достатньо часу для того, щоб сформувати й обрізати по лінії формування панелі, у той час як застигання відразу після втрати рухливості (3-4 години) дозволяє транспортувати і використовувати панелі після формування без осідання. Суміш без винної кислоти зазнала швидку втрату рухливості протягом першої половини години після замішування, і залишалася в густому пластичному стані до тужавіння після приблизно 10-11 годин. [00275] Фіг. 6 показує поводження росту температур трьох сумішей у перші 30 годин після заливання. Це демонструє відносно більш швидке застигання сумішей, що містять винну кислоту. [00276] Фіг. 7 показує ріст міцності при стисканні випробовуваних сумішей протягом перших 2-3 днів після замішування. Суміші, що містять винну кислоту, виявили більш повільний ріст міцності, що дає більше часу для обробки панелей. На 7-ий 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. [00277] Приклад 10 [00278] 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 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 склала 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 легкого укладання цементного тіста осідання конуса, 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 його первісної кількості в інших варіантах здійснення композиції, у яких винну кислоту додають до суміші в тестових кількостях. [00279] Фіг. 8 показує втрати рухливості для сумішей. Суміш з 1% SP зберігала текучість протягом приблизно 20 хвилин, за чим відбувалось швидке зниження осідання і кінцеве застигання, приблизно через 2,5 години. Суміші, що містять більше SP, утримували текучість більш тривалий період часу, але їхнє осідання також швидко знижувалося з наступним застиганням суміші. [00280] Фіг. 9 показує температурне поводження цих сумішей протягом перших 30-ти годин після формування з уповільненням підвищення температури при більш високих рівнях SP. [00281] Фіг. 10 показує ріст міцності при стисканні цих сумішей, де не було замічено вимірної різниці між ними. Міцність прискорено стужавілих сумішей зі вмістом SP 1%, 2% і 3% склала, відповідно, 26145 psi, 25714 psi і 19096 psi. [00282] Ультрависокоміцний цементний композитний матеріал з 1-денною міцністю при 27 UA 100726 C2 5 10 15 20 25 30 35 стисканні, переважно менш 4000 psi, більш переважно менш 3000 psi і найбільше переважно менш 2000 psi, і з 28-ми денний, і більш пізнього терміну міцністю вище 20000-30000 psi задовольняє вимогам швидкості контрольованого росту міцності при стисканні, і з найбільш кращою 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 , щонайменше, 10000 psi і, переважно, вище 15000 psi, більш переважно вище 20000 psi, і найбільше переважно вище 25000-30000 psi. [00283] Приклад 11 [00284] 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. Осідання сумішей було виміряне, склавши 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. [00285] 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. [00286] Фіг. 13 показує ріст міцності при стисканні цих сумішей, де суміші зі вмістом 0,80% і 2,0% винної кислоти мали набагато більш низьку швидкість росту міцності. Це більш-менш придатно з погляду використання і 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. [00287] Приклад 12 [00288] Переважний варіант здійснення бронепанелі даного винаходу показаний на Фіг. 1, з високощільним, ультрависокоміцним цементним ядром, армованим роздільними стійкими до лугів скловолокнами і тонким шаруватим матеріалом, складеним із безперервних скловолокон, вкладених у смолу і поєднані за допомогою клейкої речовини з обома поверхнями цементного ядра такою клейкою речовиною, як поліуретановий клей. [00289] Товщиною у півдюйма, армовані стійкими до лугів скловолокнами панелі з ультрависокоміцним цементним ядром були виготовлені відповідно до вищенаведених прикладів, використовуючи потоковий процес. Номінальна об’ємна частинка 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. Таблиця 10 Тужавіння зразка Сухе Сухе 7 днів у вентильованій печі при 200˚F + охолодження до кімнатної температури 7 днів у вентильованій печі при 200˚F + охолодження до кімнатної температури Орієнтація зразка Модуль подовжньої пружності (ksi) Міцність на вигин (psi) Максимальний прогин (дюйми) 3402 8445 1,50 3962 10703 1,44 3516 9780 2,41 3573 12493 2,69 Лицьовою стороною нагору Лицьовою стороною вниз Лицьовою стороною нагору Лицьовою стороною вниз 40 [00290] Як показано вище в ТАБЛИЦІ 10, панелі досягли чудових характеристик міцності на вигин, що перевищує 8000 psi у всіх випадках. [00291] Для випробування по зниженню швидкості снаряда, що вдаряє в окремі панелі або групу панелей, складених разом, цементні бронепанелі одержували відповідно до даного 28