Шаруваті бронепанелі на основі цементу

Реферат: Цементна панель з балістичними і вибухостійкими властивостями, що містить шар ядра з композита з надвисокою міцністю при стисканні і щонайменше один покриваючий шар. Панелі також можуть використовуватися в стінах, панелях для стель і підлог, що вимагають високої міцності при стисканні для стійкості до землетрусів, а також як поверхні, стійкі до ушкодження поверхонь, як, наприклад у в'язниці та інших установах. Шар ядра панелі містить безперервну фазу, що виникає в результаті тужавіння при відсутності кварцового борошна водяної суміші неорганічного цементного зв'язуючого, неорганічного мінерального наповнювача, що має розмір частинок близько 150-450 мікронів, пуцоланового мінерального наповнювача, суперпластифікатора на основі полікарбоксилату, алканоламіну або кислоти кислої солі лужного металу і води. Суміш може бути однорідно армована волокном, що додається перед UA 101020 C2 (12) UA 101020 C2 тужавінням. Шар цементного ядра потім армується покриттям, наприклад, армованим волокнами полімеру, що прикріплюється щонайменше до однієї поверхні панелі. UA 101020 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ПЕРЕХРЕСНЕ ПОСИЛАННЯ НА СПОРІДНЕНІ ЗАЯВКИ [001] Дана патентна заявка заявляє пріоритет попередньої заявки на патент США № 61/033264, поданої 3 березня 2008, яка включена в даний опис за допомогою посилання, і є спорідненою з: [002] Попередньою заявкою на патент США № 61/033240, що має назву "ПРОЦЕС ВИРОБНИЦТВА БРОНЕПАНЕЛЕЙ НА ОСНОВІ ЦЕМЕНТУ", поданою 3 березня 2008; [003] Попередньою заявкою на патент США № 61/033258, що має назву "СИСТЕМА БРОНЕПАНЕЛЕЙ НА ОСНОВІ ЦЕМЕНТУ", поданою 3 березня 2008; [004] 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, ЩО ВИГОТОВЛЯЮТЬСЯ З ЦІЄЇ КОМПОЗИЦІЇ", поданою 3 березня 2008 р.; [005] Заявкою на патент США №61/033061, що має назву "РУХЛИВА БЛОКОВА СИСТЕМА ЕЛЕМЕНТІВ ДЛЯ ФІЗИЧНОГО ЗАХИСТУ", поданою 3 березня 2008 р.; [006] Заявкою на патент США №61/033059, що має назву "РУХЛИВА БЛОКОВА РАМА ДЛЯ ЗАКРІПЛЕННЯ ПАНЕЛЕЙ ДЛЯ ФІЗИЧНОГО ЗАХИСТУ", поданою 3 березня 2008 р. ЗАЯВА ПРО ДОСЛІДЖЕННЯ, що 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] усе у повному обсязі включається в даний опис за допомогою посилання. ГАЛУЗЬ ВИНАХОДУ [009] Даний винахід у цілому відноситься до удосконаленої бронепанелі на основі цементу, що має надзвичайну стійкість до балістичних і вибухових навантажень, з унікальною армованою волокном цементною композицією ядра з контрольованим наростанням міцності і покриттямармуванням з високими експлуатаційними характеристиками, прикріпленим, щонайменше, до однієї поверхні панелі з цементним ядром. [0010] Цементне ядро, виконане з неорганічного цементного зв'язуючого, звичайного гідравлічного цементу, такого як портландцемент, неорганічного мінерального наповнювача, переважно кварцового піску із середнім розміром частинок у 150-450 мікрон і ваговим співвідношенням 0,80-1,50:1 до цементного зв'язуючого; пуцоланового мікронаповнювача, переважно кремнеземного пилу із середнім розміром частинок близько 0,1 мікрона; 0,75-2,5 ваг. % від загальної ваги композиції самовирівнюючого хімічного агента на органічній основі, заснованого на полікарбоксильованій хімії, переважно полікарбоксильованого поліестеру, (суперпластифікатора), додаткових, що забезпечують текучість добавок 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, створює цементне ядро, що має занадто густу консистенцію для формування в придатне до вживання ядро панелі за допомогою традиційного виробничого устаткування. [0012] Композиція цементного ядра використовується в комбінації з армованим волокном матеріалом покриття, що використовують для ламінування, щонайменше, однієї поверхні цементного ядра панелі. Для ламінування ядра цементної бронепанелі може використовуватися безліч покриттів. Однак, армовані волокном полімерні (FRP) ламінати є кращими покриттями. Армована скловолокном смола є особливо кращим 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 добавки, такі як пластифікатори і водяні диспергатори, використовувалися в будівельній промисловості для створення зовнішніх і внутрішніх стін житлових і/або комерційних споруджень. Однак недоліком таких традиційних панелей є те, що вони не мають достатню міцність при стисканні, щоб забезпечувати високий ступінь опору балістичним і вибуховим навантаженням. [0015] Сучасна практика виробництва надміцних цементних композицій для досягнення надвисокої міцності матеріалу покладається на ефективне ущільнення частинок і надзвичайно 1 UA 101020 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 низьке дозування води. Через сировину, яку використовують для досягнення щільного упакування частинок, і надзвичайно низького 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 № 4793892, Miller, розкриває апарат для виробництва бетонної панелі з цементним ядром і скловолоконним облицюванням, що використовує портландцемент. [0018] Патент США № 4948429 A, Arfaei, розкриває цементну композицію, що містить портландцемент, пісок, кремнеземний пил і поліефір. [0019] Патент США № 5724783, Mandish, розкриває будівельну панель і складальну систему, що складається з панельних шарів з портландцементу, прикріплених до панельного каркаса декількома шарами. [0020] 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. [0021] Патент США № 6176920, Murphy, розкриває спосіб створення цементної багатошарової панелі з використанням процесу згладжування, зрушення і розрівнювання. [0022] Патент США № 6309457 B1, Guerinet et al., розкриває цементу композицію, що самовирівнюється, що включає портландцемент, кварцовий пісок з максимальним розміром 10 мм чи 0-5 мм чи суміш з розміром від 0-0,4 мм до 0-5 мм, дрібні мінеральні заповнювачі, такі як зольний пил або кварцове борошно, що має розміри менше 200 мікронів, переважно менше 100 мікронів; перший пластифікатор, що є розчинною у воді або такою, що диспергується у воді органічною сполукою, яка містить, щонайменше, одну аминоді(алкенфосфінову) групу, і другий розчинний у воді або той, що диспергується у воді, пластифікатор полікарбоксильнокислотного типу та утримуючий поліефірні ланцюжки. Приклад 1 показує міцність при стисканні 32 МПа (близько 4600 psi (фунтів на квадратний дюйм)) після закінчення 28 днів. [0023] 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. %. [0024] 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 зсувній силі, яка дорівнює або перевищує зсувні сили, що передбачені фанерою або орієнтовано-стружковими панелями. Панелі мають ядро із безперервної фази, що утворюється в результаті тужавіння водяної суміші альфа-напівгідрату сульфату кальцію, гідравлічного цементу, активної пуцоланової речовини і вапна, при цьому безперервна фаза армується стійкими до лугів скловолокнами і містить керамічні мікросфери або суміш керамічних і полімерних мікросфер, або утворюється з водяної суміші з ваговим співвідношенням води до реактивного порошку від 0,6:1 до 0,7:1 або з їхньої комбінації. Щонайменше, одна зовнішня поверхня панелей може включати затверділу безперервну фазу, армовану скловолокнами, і містить достатню кількість полімерних сфер для поліпшення здатності до забивання цвяхів, або виготовляється при співвідношенні води до реактивних порошків, що забезпечує ефект, подібний впливу полімерних сфер або їхньої комбінації. [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 № 6875801 B2, Shendy et al., розкриває цементну композицію, що містить портландцемент, піски, кремнеземний пил і полікарбоксилат у кількості 0-2 ваг. %. [0028] Патент США № 6942727, Daczko et al., розкриває швидкотужавний цементний компонент, що включає портландцемент, дрібний заповнювач, такий як кварцовий пісок, причому дрібний заповнювач – це матеріали, що майже цілком проходить крізь сито номер 4, грубозернистий заповнювач, такий як пісок, причому грубозернистий заповнювач – це 2 UA 101020 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 матеріали, що переважно затримуються на ситі номер 4; кремнеземний пиловий пуцолан, 0,025-0,7 % полікарбоксилатного диспергатора, що може бути поліестером, у перерахуванні на вагу сухого цементу, і конструктивні синтетичні волокна. Цей цементний компонент може бути використаний для виробництва стінних панелей. Цементний компонент може демонструвати 24х годинну міцність при стисканні більше 10000 psi, однак, ці композиції не містять пуцолану. [0029] Публікація заявки на патент США № 2002/0004559, Hirata et al., розкриває цементну композицію, що містить портландцемент, піски, кремнеземний пил і поліефіри в кількості більше 0,5 ваг. %, наприклад, 2 ваг. %. [0030] 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. %. [0031] 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. %. [0032] 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. %. [0033] 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. % всієї сухої цементного зв'язуючого. [0034] Публікація заявки на патент США № 2005/0139308, Aldea, розкриває систему і спосіб, що використовує цементний матеріал, армований FRP, або композит, що може містити портландцемент, зольний пил, кремнеземний пил, смоли, пісок, скловолокно, смоли, воду, каталізатори, наповнювачі, сповільнювачі тужавіння, диспергуючі агенти; включає кілька шарів і затірку для вирівнювання між шарами; і може бути використаний для посилення конструкцій проти землетрусів і вибухів. У Aldea шари наносяться на місці затіркою, але не наносяться для утворення панелей, що вільно стоять і можуть бути прикріплені до рами. Конструкція, виконана в Aldea, має два бетонних шари, з'єднані зі скловолоконною арматурною сіткою. [0035] Публікація заявки на патент США № 2005/0239924, Lettkeman et al., розкриває цементну композицію, що містить портландцемент, дрібні піски, кремнеземний пил і полікарбоксилат у кількості 0,05-2,5 ваг. %. [0036] Публікація заявки на патент США № 2005/0274294, Brower et al., розкриває цементну композицію, що містить портландцемент, дрібні піски, кремнеземний пил і полікарбоксилат у кількості 1-4 ваг. %. [0037] Публікація заявки на патент США №2006/0174572, Tonyan et al, опис якої посиланням цілком включається в даний опис, розкриває незаймисті армовані полегшені цементні панелі і систему металевої рами для стін жорсткості. [0038] Публікація заявки на патент США № 2006/0281836, Kerns et al., розкриває цементну композицію, що містить портландцемент, дрібні піски, кремнеземний пил і полікарбоксилат. [0039] Публікація заявки на патент США № 2007/0125273, Pinto, розкриває цементну композицію, що містить портландцемент, дрібні піски, кремнеземний пил і полікарбоксилат у кількості 1-2 ваг. %. [0040] Публікація заявки на патент США № 2007/0175126, Tonyan et al., включена в даний документ посиланням у всій своїй повноті, розкриває конструктивну цементну панель. [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 належить до шаруватої панелі, що має цементне ядро, виготовлене з унікальної комбінації неорганічних і органічних матеріалів зі специфічними властивостями розміру. Дана комбінація неорганічних і органічних матеріалів при змішуванні з водою дає відмінні реологічні властивості і можливість до самовирівнювання у свіжозамішаному стані. Дана комбінація неорганічних і органічних матеріалів при змішуванні з водою також дає надзвичайно високу міцність при стисканні, щонайменше, у 10000, 15000 або 20000 psi після тужавіння цементної композиції з контрольованим набором міцності після 28-денного тужавіння, у порівнянні зі звичайним діапазоном у 3000-5000 psi, отриманим типовим цілком стужавілим бетоном нормальної міцності. [0043] Даний винахід стосується панелі, що містить ядро, що має безперервну фазу цементної композиції та армуючий шар, щонайменше, на одній стороні ядра. Основними інгредієнтами матеріалу ядра є: 25-45 ваг. % – неорганічне цементне зв'язуюче (наприклад, 3 UA 101020 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 портландцемент), 35-65 ваг. % – неорганічний мінеральний наповнювач (наприклад, кварцовий пісок), що має розмір частки від близько 150 до 450 мікронів, 5-15 ваг. %– пуцолановий мікронаповнювач (наприклад, кремнеземний пил), 0,75-2,5 ваг. % – самовирівнюючий хімічний агент (наприклад, карбоксильований поліестер) і 6-12 ваг. % – вода, і відсутність кварцового борошна. Композиція також може мати алканоламінові і кислотні (або кисло сольові) рідкі добавки, щоб збільшити час схоплювання для остаточного тужавіння. [0044] Цементна композиція не включає кварцове борошно, що, як було виявлено, дає цементну композицію, що має занадто густу консистенцію для формування в ядро панелі з надзвичайно високою міцністю за допомогою традиційного виробничого устаткування. [0045] Подальший варіант здійснення даного винаходу відноситься до додавання до вищеописаної цементної композиції відповідних кількостей алканоламіну, наприклад, триетаноламіну (тут і далі – TEA) і або кислоти кислої солі, наприклад, винної кислоти при виробництві вибухостійких цементних панелей для модифікації властивостей свіжого й отверділого цементного тіста для створення панелей. Як правило, цементні суміші містять в якості цементуючих компонентів портландцемент і кремнеземний пил у відносному ваговому співвідношенні 0,85:0,15 і кварцовий пісок у якості наповнювача у ваговому співвідношенні 1,05:1,00 відносно цементуючих компонентів. [0046] Вода використовувалася 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 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. [0047] 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 до, 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. [0048] Шарувате покриття поверхні розташовується на одній або обох сторонах цементного ядра. Безліч покриттів може бути використане для ламінування ядра цементної бронепанелі. Однак ламінати з армованого волокнами полімеру (FRP) є кращими покриттями. Армовані волокнами смоли, такі як тканий посилений волокнами поліестер, поліетилен, поліпропілен, є особливо кращими FRP. Покриття (S) розташовують на ядрі (C) у вигляді ламінату конструкційної схеми SC, SCS або SCSCS. [0049] Покриття може наноситися на одну або більш сторін панелі, або цілком покривати панель, наприклад, прямокутна панель може бути покрита з обох боків і всіх чотирьох ребер. Крім того, еластичний матеріал для покриття панелей може бути такого типу, що описаний у публікації заявки на патент США 2009-0004430 A1, заявці на патент США № 11/819340 "Армована еластомірна конфігурація, пристосована до вимог користувача для захисту конструкції, і конструкція, створена з неї", подана 27 червня 2007 р., включену в даний документ шляхом посилання. Способи нанесення еластомірних матеріалів на панель також приводяться в публікації заявки на патент США № 2009-0004430 A1, заявці на патент США № 11/819340. Інші FRP також підходять для використання з конструкціями даного винаходу. [0050] Даний продукт долає вищеописані недоліки сучасних цементних матеріалів, які використовують для створення надміцних цементних матеріалів, і пропонує цементний зв'язуючий матеріал, що є самовирівнювальним у свіжозамішаному стані і надзвичайно міцним після тужавіння. [0051] Даний винахід передбачає властивості самовирівнювання цементної композиції для легкого формування панелей без необхідності збільшення кількості води, котру потім потрібно було б видаляти. [0052] Самовирівнювальна властивість 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 робить неприйнятний композитний матеріал з дуже низькою характеристикою міцності при стисканні. [0053] Цементна бронепанель може бути прикріплена, щонайменше, до однієї сторони конструкції рами, такої як металева рама. 4 UA 101020 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 [0054] У варіанті здійснення даного винаходу одна або більше цементних панелей монтуються на раму за допомогою кріплень, таких як Z-скоби або H-скоби, де цементні панелі вставляються в паз, утворений кріпленнями, що на одній стороні приєднані до металевої рами. Цементні панелі монтуються, щонайменше, на одній поверхні металевої рами. [0055] Як було обговорено раніше, існує необхідність у створенні панелей, що здатні замінити нині доступні цементні панелі, що мають наступні недоліки: недостатні реологічні властивості, необхідність значних кількостей води для забезпечення самовирівнювання, і, після того, як перетворені в цементні панелі, мають недостатню міцність при стисканні для протистояння балістичним і вибуховим навантаженням, низьку характеристику міцності і недостатню зручність використання під час установки. [0056] Усі процентні відношення і співвідношення є ваговими, якщо тільки не зазначено інакше. КОРОТКИЙ ОПИС ГРАФІЧНИХ МАТЕРІАЛІВ [0057] ФІГ. 1 зображено схему перспективного виду одного з варіантів здійснення армованої волокнами цементної панелі відповідно до даного винаходу. [0058] 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 полотна армуючого матеріалу утворює облицювання. [0059] ФІГ. 1В зображено вид збоку багатошарової панелі, що включає в себе дві цементні панелі за ФІГ. 1, що виконують роль двох ядер, оснащених полотном армуючого матеріалу між двома протилежними внутрішніми поверхнями обох ядер, а також полотнами армуючого матеріалу, відповідно, на двох протилежних зовнішніх поверхнях обох ядер. [0060] ФІГ. 2 зображено схему відповідного апарата для виконання даного процесу виробництва цементної бронепанелі даного винаходу. [0061] ФІГ. 3 зображено графік підвищення температури для сумішей із Приклада 8, що містять кількості винної кислоти, що змінюються. [0062] ФІГ. 4 зображено графік збільшення міцності при стисканні для сумішей із Приклада 8, що містять кількості винної кислоти, що змінюються. [0063] ФІГ. 5 зображено графік утрати рухливості для сумішей із Приклада 9, що містять кількості винної кислоти, що змінюються, і постійні кількості суперпластифікатора і триетаноламіну. [0064] 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. [0065] 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. [0066] ФІГ. 8 зображено графік утрати рухливості для сумішей із Приклада 10, що містять кількості суперпластифікатора, що змінюються, при постійних кількостях TEA (триетаноламін) і винної кислоти. [0067] ФІГ. 9 зображено графік властивості підвищення температури для сумішей Приклада 10, що містять кількості суперпластифікатора, що змінюються, при постійних кількостях TEA і винної кислоти. [0068] 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. [0069] ФІГ. 11 зображено графік утрати рухливості для сумішей Приклада 11, що містять кількості винної кислоти, що змінюються, і постійні кількості суперпластифікатора і TEA. [0070] ФІГ. 12 зображено графік поводження підвищення температури для сумішей Приклада 11, що містять кількості винної кислоти, що змінюються, і постійні кількості суперпластифікатора і TEA. [0071] 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. [0072] ФІГ. 14 зображено графік зниження балістичної швидкості щодо щільності цементної панелі для стандартних армованих цементних бронепанелей у порівнянні з цементними бронепанелями даного винаходу. [0073] ФІГ. 15 зображено графік зниження балістичної швидкості щодо щільності цементної панелі для двох, трьох і чотирьох панелей для панелей, що мають лицювальний шар 5 UA 101020 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 шаруватого покриття з армованого волокнами пластику, у порівнянні з панеллю без лицювального шару покриття з армованого волокнами пластику. [0074] ФІГ. 16 зображено графік, що демонструє осад сумішей Приклада 13. [0075] ФІГ. 17 зображено графік утрати рухливості для суміші 1 Приклада 13. [0076] ФІГ. 18 зображено час схоплювання (початкове і кінцеве), обмірюване для цих сумішей Приклада 13 за допомогою голок Гілмора. [0077] ФІГ. 19 зображено графік зниження балістичної швидкості щодо поверхневої щільності цементної бронепанели даного винаходу (не шаруватої) у порівнянні з щільністю конструктивної цементної панелі. ДЕТАЛЬНИЙ ОПИС ВАРІАНТІВ ЗДІЙСНЕННЯ [0078] A. ПАНЕЛЬ [0079] Даний винахід стосується армованої волокнами, безусадкової цементної щитової панелі. ФІГ. 1 демонструє перспективний вид панелі 1 даного винаходу. [0080] ФІГ. 1 А демонструє вид збоку панелі 1 ФІГ. 1, також обладнаної листами армуючого матеріалу 2 на протилежних зовнішніх поверхнях цементної панелі 1. Таким чином, панель 1 ФІГ. 1 утворює армоване волокнами цементне ядро, а листи 2 армуючого матеріалу утворюють облицювання на протилежних сторонах ядра. Типові матеріали армуючих листів включають посилений волокнами полімер (FRP) або інший матеріал, як описано в заявці на патент США № 61/033264, 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. [0081] Зазвичай шар FRP покриття за допомогою речовини, що клеїть, приєднується до обох поверхонь цементного ядра. Наприклад, армоване волокнами покриття може бути нашароване на поверхню ядра епоксидним клеєм. [0082] На ФІГ. 1В показаний вид збоку багатошарової панелі, що включає в себе дві цементні панелі 1 за ФІГ. 1, що виконують роль двох ядер, обладнаних полотном армуючого матеріалу між двома протилежними внутрішніми поверхнями двох ядер, а також полотнами армуючого матеріалу, відповідно, на двох протилежних зовнішніх поверхнях двох ядер. [0083] Основними вихідними матеріалами, що використовують для виробництва панелей даного винаходу, є неорганічне цементне зв'язуюче, наприклад, гідравлічний цемент, такий як портландцемент, неорганічний мінеральний наповнювач, переважно, такий як кварцовий пісок, пуцолановий мікронаповнювач, такий як кремнеземний пил, самовирівнюючий агент, обраний із з'єднання на основі полікарбоксилату, зокрема, поліестери і вода, і армуючі волокна, такі як скловолокна, і будь-які необов'язкові добавки, що можуть бути додані до цементного тіста до того, як тісту надають форму плити. [0084] Панель включає безперервну фазу, яку одержують шляхом тужавіння водяної суміші цементної композиції і армуючих волокон, таких як скловолокна; панель включає 25-45 ваг. % – неорганічного цементного зв'язуючого, 35-65 ваг. % – неорганічного мінерального наповнювача 150-450 мікрон, 5-15 ваг. %– пуцоланового наповнювача і 0,75-2,5 ваг. % – суперпластифікуючого самовирівнюючого агента і 6-12 % води. [0085] Факультативно водяна суміш включає близько 0,005-0,500 ваг. % триетаноламіну, з розрахунку на цементне зв'язуюче, і факультативно близько 0,10-1,80 ваг. % винної кислоти, з розрахунку на компоненти цементу. [0086] Панелі даного винаходу як правило включають безперервну фазу цементного матеріалу, у якому армуючі волокна розподілені переважно рівномірно. У панелі на ФІГ. 1 безперервна фаза виходить з тужавіння водяної суміші цементного матеріалу й армуючих волокон. B. СКЛАД [0087] Компоненти, які використовують для виробництва панелей даного винаходу, більш докладно описуються нижче. [0088] Типові вагові співвідношення інгредієнтів одного варіанта здійснення цементних композицій, що самовирівнюються, з надвисокою міцністю при стисканні даного винаходу показані в Таблиці 1. Неорганічне цементне зв'язуюче (гідравлічний цемент) і пуцолановий мікронаповнювач разом відомі як сухий реактивний порошок. [0089] 55 6 UA 101020 C2 Таблиця 1 Клас інгредієнта Типовий діапазон мінімуму (ваг. % усієї композиції, включаючи воду) Переважний інгредієнт Типовий діапазон максимуму (ваг. % усієї композиції, включаючи воду) Типовий склад (ваг. % усієї композиції, включаючи воду) 25,0 45,0 37,0 35,0 65,0 45,7 5,0 15,0 6,5 0,75 4,5 1,3 6,0 12,0 9,6 Неорганічне цементне Портландцемент зв'язуюче Неорганічний мінеральний наповнювач, середній Кварцовий пісок розмір частки 150-450 мікронів Кремнеземний пил, Пуцолановий середній розмір мікронаповнювач частинок близько 0,1 мікрона Самовирівнюючий Хімічна суміш на хімічний агент на основі органічній основі полікарбоксилату (суперпластифікатор) Вода 5 [0090] Співвідношення інгредієнтів сухої композиції, що включають неорганічну цементне зв'язуюче і пуцолановий мікронаповнювач, надалі також називані сухим реактивним порошком, і неорганічного мінерального наповнювача показані в ТАБЛИЦІ 1 А. [0091] Таблиця 1A Склад у розрахунку на суху вагу Інгредієнти Неорганічний гідравлічний цемент (зв'язуюче) Неорганічний мінеральний наповнювач (середній розмір частинок 150450 мікрометрів) Пуцолановий мікронаповнювач Переважний інгредієнт Мінімальний Максимальний Типовий ваг. % типовий ваг. % (у типовий ваг. % (у складу (у перерахуванні на перерахуванні на перерахуванні на суху речовину) суху речовину) суху речовину) Портландцемент 25,0 55,0 41,5 Кварцовий пісок 30,0 60,0 51,2 Кремнеземний пил 2,0 15,0 7,3 Примітка: неорганічний гідравлічний цемент і пуцолановий мікронаповнювач, з'єднані разом, називаються сухим реактивним порошком 10 [0092] Пуцолановий мікронаповнювач [0093] Пуцоланові матеріали, визначені в ASTM C618-97 як "кременисті або кремнеземні і глиноземні матеріали, що самі по собі мають незначну або нульову цементуючу цінність, але будуть у роздрібненій формі й у присутності вологи хімічно реагувати з гідроксидом кальцію при звичайних температурах, до утворення з'єднань, що мають цементуючі властивості". Одним часто використовуваним пуцолановим матеріалом є кремнеземний пил, подрібнений аморфний 7 UA 101020 C2 5 кремнезем, що є продуктом виробництва металевого кремнію і сплаву металу з кремнієм. Він характеризується високим вмістом кремнезему і низьким вмістом глинозему. [0094] Пуцолановий матеріал зазвичай має середній розмір частинок, зазначений у ТАБЛИЦІ 2 [0095] Таблиця 2 Пуцолановий наповнювач Наприклад, кремнеземний пил, метакаолін, вулканічний попіл, пемза Середній розмір частинок (мікрони) ≤ 50 ≤ 10 ≤ 1,0 ≤ 0,1 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Тип діапазону Широкий Переважний Більш переважний Найбільш переважний [0096] В одному варіанті здійснення даного винаходу кремнеземний пил, подрібнений 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 менше ніж близько 50 мікронів, з типовим розміром частинок у 10 мікрон або менше, і з більш типовим середнім розміром частинок у 1,0 мікрона або менше. У переважному варіанті здійснення середній розмір частинок пуцоланового матеріалу дорівнює 0,1 мікрона або менше, що, як було виявлено, забезпечує оптимальне упакування частинок, пуцоланову реакцію і розвиток міцності при стисканні. Додавання в композицію неорганічного пуцоланового мікронаповнювача виконує в цій композиції дві критично важливі функції. [0097] Дрібний розмір частинок пуцоланового мікронаповнювача грає критично важливу роль у заповненні порожнеч розмірів, що змінюються, між великими частками, які присутні у суміші. Без цих частинок наповнювача ці порожнечі були б або незаповненими, з утворенням повітряних порожнеч, або заповнилися б водою. Ці порожнечі зрештою призведуть до зниження як щільності, так і міцності при стисканні кінцевого матеріалу. Мікронаповнювачі, що заповнюють ці порожнечі, дають значно більш щільну мікроструктуру і підсилюють характеристику міцності при стисканні матеріалу. [0098] Пуцолановий наповнювач із кремнеземним пилом також реагує з гідроксидом кальцію, отриманим в результаті гідратації портландцементу. Ця реакція призводить до утворення гідрату силікату кальцію, що є стійким і надзвичайно міцним сполучним матеріалом, що поліпшує міцність і стійкість отверділої композиції на основі цементу. [0099] 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-винесення. 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-винесення мають 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 дія, подібну кремнеземного пилу. [00100] Кремнеземний пил значно 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 зазвичай використовується як дешевий наповнювач у бетонних композиціях і пластмасах. [00101] Кремнеземний пил, визначений CAS № 67256-35-3, виробляється зовсім іншим шляхом реакцією тетрахлориду кремнію у воднево-кисневому полум'ї, що має надлишок кисню. 8 UA 101020 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. [00102] Було виявлено, що співвідношення пуцоланового мікронаповнювача до неорганічного цементного зв'язуючого 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 зв'язуючого. Було виявлено, що більш переважним співвідношенням є від 0,10 до 0,25, а найбільш переважне співвідношення – 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 2А приведені діапазони співвідношень пуцоланового наповнювача до неорганічного гідравлічного цементу. [00103] Таблиця 2A Вагове співвідношення пуцоланового наповнювача до неорганічного гідравлічного цементу Співвідношення 0,05-0,30 0,10-0,25 0,15-0,20 Тип переваги Переважний Більш переважний Найбільш переважний 15 20 25 30 35 40 45 50 [00104] Неорганічне цементне зв'язуюче (неорганічний гідравлічний цемент) [00105] Переважні неорганічні цементні зв'язуючі 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, використовуваного в цементних композиціях даного винаходу, як правило, варіює від 2000 до 2 6000 см /м. [00106] 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. [00107] Неорганічний мінеральний наповнювач [00108] Переважний неорганічний мінеральний наповнювач представляє собою кварцові піски, що мають специфічні розподіли частинок за розміром, як описано нижче. Ці наповнювачі виконують декілька надзвичайно важливих функцій у композиції даного винаходу. [00109] Стабільність геометричних розмірів кінцевого продукту, виконаного з цементної композиції даного винаходу, значно поліпшується з застосуванням неорганічного мінерального наповнювача. Чисті портландцементі 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. [00110] Чисті композиції портландцементу надзвичайно схильні до усадки і супутнього розвитку тріщин внаслідок обмеженої пластичної усадки матеріалу, коли він тужавіє. Ефект обмеженої пластичної усадки стає ще більш сильним для композицій, що мають дуже низький зміст 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. [00111] 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 істотних тріщин у кінцевому матеріалі, а це, в свою чергу зрештою поліпшує механічну характеристику і міцність при стисканні композитного матеріалу. [00112] Було виявлено, що розмір частинок неорганічного мінерального наповнювача і загальна кількість наповнювача, використовуваного в цементній суміші, істотно впливає на самовирівнюючі властивості суміші. Було виявлено, що, якщо неорганічний мінеральний наповнювач має дуже невеликий середній розмір частинок, то матеріал буде мати погані реологічні властивості без властивості до самовирівнювання. Крім того, було виявлено, що, якщо кількість неорганічного мінерального наповнювача занадто велика, тобто досягає 9 UA 101020 C2 5 критичної межі, то мінерал також буде мати недостатні реологічні властивості і відсутність властивості до самовирівнювання. [00113] Розподіл частинок за розміром неорганічного наповнювача, що, як було виявлено, призведе до самовирівнюючих властивостей і надвисоких властивостей міцності при стисканні, показано в ТАБЛИЦІ 2B. [00114] Таблиця 2B Розмір частинок неорганічного наповнювача в мікронах 1000 600 300 150 50 10 15 20 % більш дрібних 100 90-100 40-90 10-40 менш ніж 10 [00115] Вміст неорганічного мінерального наповнювача в композиції, що, як було виявлено, забезпечує самовирівнюючу властивість кінцевій композиції, описується ваговим співвідношенням неорганічного наповнювача до цементного матеріалу в діапазоні від 0,80 до 1,50:1,0 у перерахуванні на суху речовину. [00116] Середній розмір частинок неорганічного мінерального наповнювача в композиції даного винаходу повинний знаходитися в діапазоні від 150 до 450 мікронів, більш типово в діапазоні від 200 до 400 мікронів і переважно в межах від 250 до 350 мікронів. Коли використовується середній розмір частинок у діапазоні від 250 до 350 мікронів, було виявлено, що композиція виявляє оптимальне поводження, що самовирівнюється, 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. [00117] Таблиця 2С Неорганічний мінеральний наповнювач Наприклад, кварцовий пісок, цирконієвий пісок, глиноземний пісок Середній розмір частинок 150-450 мікрон 200-400 мікрон 250-350 мікрон 25 30 35 Тип класифікації Переважний Більш переважний Найбільш переважний [00118] Іншим параметром, що, як було виявлено, забезпечує оптимальні результати, є співвідношення неорганічного мінерального наповнювача, наприклад, кварцового піску, до сухого реактивного порошку (об'єднана вага неорганічного цементного зв'язуючого і реактивних порошків 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 об'єднаних цементного зв'язуючого і пуцоланового наповнювача. ТАБЛИЦЯ 2 D демонструє діапазони співвідношень неорганічного мінерального наповнювача до сухого реактивного порошку. [00119] 10 UA 101020 C2 Таблиця 2D Вагове співвідношення неорганічного мінерального наповнювача до сухого реактивного порошку Співвідношення 0,75 до 1,50 0,80 до 1,20 0,90 до 1,10 Тип переваги Переважний Більш переважний Найбільш переважний Примітка: Неорганічний гідравлічний цемент і пуцолановий мікронаповнювач, з'єднані разом, називаються сухим реактивним порошком. 5 10 [00120] Вода [00121] Зазвичай вагове співвідношення води до сухого реактивного порошку неорганічного цементного зв'язуючого і пуцолановогонаповнювача 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. [00122] Таблиця 2E Співвідношення води до сухого реактивного порошку Переважне співвідношення ≤ 0,35 ≤ 0,30 ≤ 0,25 ≤ 0,20 Тип діапазону Максимальне співвідношення води до сухого реактивного порошку Переважний Більш переважний Найбільш переважний Примітка: Неорганічний гідравлічний цемент і пуцолановий мікронаповнювач, з'єднані разом, називаються сухим реактивним порошком. 15 20 25 [00123] Самовирівнюючий агент – суперпластифікатор [00124] 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 отверділої цементної бронепанели. [00125] Було виявлено, що композиції на основі полікарбоксилату 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 яких-небудь значних поліпшень текучості і реологічних властивостей цементного матеріалу. Використання рівнів суперпластифікатора на основі полікарбоксилату вище близько 5,0 ваг. % має істотний несприятливий вплив на довгостроковий розвиток міцності при стисканні. ТАБЛИЦЯ 2F демонструє діапазони для суперпластифікатора. [00126] Таблиця 2F Суперпластифікатор Полікарбоксилатні поліефіри Діапазон дозування 0,25-5,00 ваг. % сухих реактивних порошків 0,50-3,00 ваг. % сухих реактивних порошків 0,75-1,50 ваг. % сухих реактивних порошків 1,00-1,25 ваг. % сухих реактивних порошків Тип діапазону Широкий діапазон Переважний діапазон Більш переважний діапазон Найбільш переважний діапазон 11 UA 101020 C2 Примітка: Неорганічний гідравлічний цемент і Пуцолановий мікронаповнювач, з'єднані разом, називаються сухим реактивним порошком. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 [00127] Якщо полікарбоксилатний суперпластифікатор використовується в зазначених дозуваннях у суміші з іншими компонентами цементної композиції даного винаходу, виходять цементні композиції, що самовирівнюються. [00128] Як правило, полікарбоксилатний суперпластифікатор може бути знижений до близько 0,75 до 1,50 ваг. % сухих реактивних порошків і до близько 1,0-1,25 ваг. % сухих реактивних порошків, при усе ще бажаному періоді текучості і довгостроковому розвитку міцності при стисканні, якщо алканоламіни, наприклад, ТЕА, і кислотні добавки, наприклад, винна кислота, використовуються в кількостях, визначених у даному винаході. [00129] 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 полікарбоксилатний композицій можна знайти в патенті США 6942727 B2, стовпчик 4, рядки 16-32, що включений у даний документ шляхом посилання. Полікарбоксилатні диспергатори дуже ефективні в диспергуванні і зменшенні вмісту води в гідравлічних цементах. Ці диспергатори або суперпластифікатори функціонують шляхом оточення частки, що повинна бути диспергована, а потім сили відштовхування між кожним полімерним ланцюжком утримують частки окремо і більш рідкими. [00130] Полікарбоксилатний агент, використовуваний у цементній композиції, може включати, але не обмежується, диспергатори або добавки, що знижують потребу у воді, які продаються 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. [00131] Алканоламін і кислота/кисла сіль [00132] 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 лише біля однієї третина кількості, інакше використовуваної при одержанні бажаного ступеня розвитку міцності при стисканні панелі. [00133] Більш того, додавання алканоламіну і кислоти/кислої солі затримує період тужавіння, щоб дати можливість обробки й обробки цементної броньованої панелі. Це також дозволяє цементній композиції мати більш тривалий період обробки панелі від часу, коли панель достатньо затвердіє, щоб бути обробленою і відшліфованою для остаточної обробки, до часу, коли цементна композиція здобуде свою цілком отверділу остаточну форму панелі. При кількостях, менше близько 0,005 %, час тужавіння занадто короткий, і поліпшення в розвитку довгострокової міцності при стисканні панелі не відбувається. [00134] Коли використовується більш ніж 0,500 % ТЕА, тужавіння відбувається занадто швидко для поліпшення періоду обробки, і міцність при стисканні не розвивається протягом періоду часу, достатнього для надання рівнів міцності при стисканні більш ніж близько 10000 psi, наприклад, від 15000 psi або 20000 psi до 25000 або 30000 psi для ефективної вибухової і балістичної стійкості. [00135] ТАБЛИЦЯ 2G приводить діапазони для алканоламінів. Приклади придатних для використання у варіантах здійснення даного винаходу алканоламінів включають одне або більш з моноетаноламіну, діетаноламіну і триетаноламіну. [00136] 12 UA 101020 C2 Таблиця 2G Алканоламіни, наприклад, триетаноламін, діетаноламін, моноетаноламін Діапазон дозування 0,005-0,500 ваг. % сухого реактивного порошку 0,010-0,250 ваг. % сухого реактивного порошку 0,020-0,100 ваг. % сухого реактивного порошку 0,025-0,075 ваг. % сухого реактивного порошку Тип діапазону Широкий діапазон Переважний діапазон Більш переважний діапазон Найбільш переважний діапазон Примітка: Неорганічний гідравлічний цемент і пуцолановий мікронаповнювач, з'єднані разом, називаються сухим реактивним порошком. 5 10 15 20 [00137] Було виявлено, що застосування кислот, наприклад, винної кислоти, або кислих солей (солей лужних металів), 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. [00138] 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. [00139] ТАБЛИЦЯ 2H приводить діапазони для кислот і кислих солей, що можуть застосовуватися у варіантах здійснення даного винаходу. [00140] Таблиця 2H Кислоти і кислі солі: винна кислота, тартрат калію, тартрат натрію, тартрат натрію-калію, лимонна кислота, цитрат натрію Діапазон дозування 0,10-1,80 ваг. % сухого реактивного порошку 0,20-1,20 ваг. % сухого реактивного порошку 0,30-0,80 ваг. % сухого реактивного порошку 0,40-0,60 ваг. % сухого реактивного порошку Тип діапазону Широкий діапазон Переважний діапазон Більш переважний діапазон Найбільш переважний діапазон Примітка: Неорганічний гідравлічний цемент і пуцолановий мікронаповнювач, з'єднані разом, називаються сухим реактивним порошком. 25 30 35 [00141] Армуючі волокна [00142] Цементні бронепанелі даного винаходу, як правило, включають армуючі волокна, наприклад, або скловолокна сталеві волокна. Однак, виробу без армуючих волокон також відносяться до даного винаходу. [00143] Цементні бронепанелі, як правило, армуються за допомогою одного або більше шарів вільних дрібно нарізаних скловолокон, що вводяться в цементні шари при виготовленні панелі з цементного тіста, розташованого на лінії формування, 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 із діаметром від близько 5 до 25 мікронів (мікрометрів), звичайно від близько 10 до 15 мікронів (мікрометрів). [00144] Цементні бронепанели рівномірно армовані скловолокнами в кількості від близько 0,5 об'ємного % до близько 6 об'ємних % повної композиції композитного матеріалу, більш 13 UA 101020 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 типово від близько 3 об'ємних % до близько 3,5 об'ємного %, до того як вона стужавіє в остаточну цементну бронепанель. "Повна цементна композиція" означає повне неорганічне зв'язуюче, неорганічний мінеральний наповнювач, пуцолановий наповнювач, самовирівнюючий агент і добавки типу сповільнювачів і каталізаторів. Таким чином, на 100 кубічних футів повної композиції приходиться від 0,5 до 6 кубічних футів волокон. Цементні бронепанелі також складають 0,5-6 об'ємних % повної вологої композиції, що використовується для виконання композитного виробу, а також самого композитного виробу. [00145] 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 надають розчину кращу силу зв'язування з матрицею і, таким чином, є кращими для панелей даного винаходу. Скловолокна є моноволокнами, що мають діаметр від близько 5 до 25 мікронів (мікрометрів) і звичайно від близько 10 до 15 мікронів (мікрометрів). Як правило, волокна збираються в нитки по 100 волокон, що можуть бути зв'язані в пучки, що містять близько 50 ниток. Нитки або пучки, як правило, рубаються 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). [00146] Також замість деяких або всіх переважних скловолокон можна включити в цементні бронепанелі даного винаходу інші волокна. Такі інші волокна можуть бути одним або більше елементами 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 чудової вибухостійкості і властивостями протистояння балістичному удару. [00147] Додаткові необов'язкові добавки [00148] Інші відомі добавки для використання в цементних композиціях, такі як добавки, що втягують повітря, 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. [00149] Високоефективне покриваюче армування [00150] 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 речовини 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. [00151] Альтернативно, покриваюче армування може вставлятися в цементне ядро, таким чином, можна уникнути потреби в єднальному агенті. [00152] 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. [00153] Як правило, використовуються армовані волокнами полімерні ламінати, такі як армована скловолокном поліестерна смола, армований скловолокном поліетилен і армовані скловолокном поліпропіленові смоли, де переважним є тканий ламінат Kemlite ArmorTuf® з армованої волокнами поліестерної смоли, що поставляється фірмою Crane Composites, Inc. FRP ламінати можуть включати армуючі волокна, введені в полімерну смолу або в безперервній формі, дискретній формі, або в комбінації обох форм. 14 UA 101020 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 [00154] 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. [00155] 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. [00156] C. КОРОТКИЙ ОПИС ВИРОБНИЦТВА ПАНЕЛІ ДАНОГО ВИНАХОДУ [00157] Формування [00158] Цементна панель формується на лінії формування: спочатку наносять шар різаного волокна, такого як AR скловолокна, на носій на пористій 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, що вкладає, щоб довільно вкласти скловолокна в шар цементного тіста. Ці етапи потім повторюють другий раз, щоб зібрати другий шар для одержання цементної панелі товщиною приблизно 0,50 дюйма. Третій шар тільки цементного тіста кладеться на верхню поверхню панелі і відразу ж згладжується плитою, що розрівнює для забезпечення відносно гладкої поверхні отриманої панелі. [00159] ТУЖАВІННя [00160] Отримані панелі потім складаються на рівну поверхню й тужавіють при температурі навколишнього середовища і в умовах вологості протягом початкового періоду від 8 до 72 годин після вологого формування (відливка). Потім панелі зволожують і обертають в пластмасу, щоб запобігти втраті вологи. Обгорнені панелі тужавіють при 140ºF (60ºC) протягом 7 днів. [00161] ОСТАТОЧНА ОБРОБКА (обробка поверхні) [00162] Устаткування обробки поверхні використовується, щоб підігнати панелі до товщини близько 0,50 дюйма (1,3 см), наприклад, 53 дюйми, і забезпечити гладку верхню і нижню поверхні панелі. [00163] РІЗАННЯ [00164] Панелі розрізають до бажаного розміру за допомогою стандартних способів різання, таких як сухе розпилювання або водоструминне різання. [00165] D. ДОКЛАДНИЙ ОПИС ПРОЦЕСУ ВИРОБНИЧОЇ ЛІНІЇ ДЛЯ ВИГОТОВЛЕННЯ КОМПОЗИЦІЇ ЯДРА цементної ПАНЕЛІ ВИНАХОДУ [00166] Звернемося тепер до ФІГ. 2, на якій схематично зображена лінія для виробництва цементної бронепанелі, що у цілому позначена позицією 10. Виробнича лінія 10 включає опорну раму або формувальний стіл 12, що має безліч ніжок 13 або інших опор. Опорна рама 12 містить транспортер 14 типу нескінченної резиноподібної конвеєрної стрічки з рівною, водонепроникною поверхнею, хоча пористі поверхні також передбачаються. Як добре відомо в цій області 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 привідний 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 пристрій, що натягує стрічку, 24 для підтримки бажаної напруги і позиціювання транспортера 14 на барабанах 16, 20. У цьому варіанті здійснення панелі виготовляються безупинно, в той час як транспортер рухається в напрямку "Т" від ближнього кінця 22 до далекого кінця 18. [00167] У цьому варіанті здійснення для утримання цементного тіста до затвердіння можуть бути передбачені сітка 26 з папера з целюлози або прокладного паперу, або пластмасова сітка, які кладуть на транспортер 14, щоб захистити його і/або зберегти в чистоті. [00168] Однак також вважається, що замість безперервної сітки 26 на транспортер 14 можуть бути покладені окремі листи (не показано) відносно твердого матеріалу, наприклад, листи полімерної пластмаси. [00169] Також вважається, 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, або стрічок ланцюгів, що пускають у хід головний привідний барабан 16, як відомо в цій області техніки. Вважається, що швидкість транспортера 14 може змінюватися так, щоб відповідати вимогам продукту, що виробляють. [00170] СІКАЧ [00171] 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 дюймів до 1,5 дюймів (від 1,3 до 3,8 см) і 15 UA 101020 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 діаметром приблизно від 5 до 25 мікрометрів, як правило, діаметром 10-15 мікрометрів. Різні укладальні і ріжучі волокна пристрої передбачаються на даній лінії 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 називається сікачем 36. Як правило, на кожну січну установку подаються кілька пасом скловолокна. [00172] Сікач 36 містить обертову ножову котушку 38, від якої відходять радіально минаючі леза 40, що проходять перпендикулярно по ширині транспортера 14, і яка розташована поруч, з наявністю контакту й обертання з опорним валом 42. У переважному варіанті здійснення ножова котушка 38 і опорний вал 42 розміщені у відносно тісному зв'язку так, що обертання ріжучої котушки 38 також обертає опорний вал 42, хоча зворотне також 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. Тоді як пасма 34 волокна ріжуться, волокна вільно падають на несучу сітку 26. [00173] МІШАЛКА ЦЕМЕНТНОГО ТіСТа [00174] 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 розмістити цементне тісто 46 на нарізані волокна на несучій сітці 26. [00175] АПАРАТ ПОДАЧІ ЦЕМЕНТНОГО ТІСТА [00176] 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 позначений 44, одержує подачу цементного тіста 46 з мішалки 47 вологої суміші. [00177] Переважний дозатор 44 цементного тіста включає головний дозуючий вал 48, розташований перпендикулярно напрямку руху "Т" транспортера 14. Супровідний або допоміжний вал 50 розташований поруч, паралельно, знаходиться в обертальному зв'язку з дозуючим валом 48. Цементне тісто 46 розміщують в зазорі 52 між двома валами 48, 50. [00178] Дозатор цементного тіста 44 також має затвор 132, змонтований на бічних стінках 54 апарата 44 подачі цементного тіста, який необхідно змонтувати суміжно з поверхнею дозуючого вала 48 так, щоб між ними 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 досить тісному зв'язку, так що зазор між валом 48 і затвором 132 утримує подачу цементного тіста 46, у той же час вали 48, 50 обертаються один відносно іншого. Затвор 132 обладнаний вібратором (не показаний). Дозуючий вал 48 обертається від зазору 52 до зазору між валом 48 і затвором 132. [00179] Затвор 132 може бути центрованим над дозуючим валом 48 або трохи вище дозуючого вала 48. [00180] Хоча передбачаються й інші розміри, як правило, дозуючий вал 48 має великий діаметр, ніж супровідний вал 50. [00181] 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. [00182] Вібруючий затвор 132 допомагає запобігти значному нагромадженню 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 може бути знайдений в одночасно розглянутій спорідненій заявці № 11/555655 від 1 листопада 2006 року, цілком включеною посиланням у даний опис. [00183] 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, витікає за межі дозатора 44 цементного тіста. Бічні стінки 54, 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. 16 UA 101020 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 [00184] Важливою властивістю даного винаходу є те, що дозатор 44 цементного тіста наносять на несучу сітку 26, що рухається, рівний шар цементного тіста 46 відносно контрольованої товщини. Придатна товщина шару варіюється від 0,16 до 0,25 дюймів. Однак, оскільки в цементній бронепанелі, виготовленій виробничою лінією 10, переважними є два шари, а придатна панель має товщину 0,5 дюйма, то особливо переважна товщина шару цементного тіста лежить у межах 0,25 дюйма. Однак для цільової товщини формування панелі близько 0,53 дюйма стандартна товщина шару звичайно ближче до приблизно 0,265 дюйма на кожній з двох формувальних установок. [00185] Таким чином, відносна відстань між вібруючим затвором 132 і головним дозуючим валом 48 може бути задана так, щоб регулювати товщину укладеного цементного тіста 46. [00186] 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 рухи з боку убік, що має канатний привід, гідравлічним роздавальником типу, що добре відомий з області техніки. Цементне тісто, яке 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. [00187] Обертання дозуючого вала 48 витягає шар цементного тіста 46 з резервуара, визначеного валами 48, 50 і бічними стінками 54 дозатора 44 цементного тіста. [00188] 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. [00189] Коли цементне тісто 46 на зовнішній поверхні вала 48 рухається до несучої сітки, що рухається, 26 важливо, щоб усе цементне тісто було нанесене на сітку, а не переміщалося назад нагору в напрямку до зазору 52. Таке переміщення нагору сприяло б передчасному тужавінню цементного тіста 46 на валах 48, 50 і перешкоджало б плавному руху цементного тіста з резервуара 57 на несучу сітку 26. [00190] Щоб запобігти цьому переміщенню 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 рівномірно покриває скловолоконний шар на несучій сітці 26 і не продовжує рухатися назад нагору до зазору 52 і подавального резервуару 57. Ракельний ніж 134 також допомагає тримати головний дозуючий вал 50 вільним від передчасно отверділого цементного тіста 46. [00191] Ракельний ніж 134 видаляє цементне тісто з поверхні дозуючого вала 48, як дріт, який використовують у процесі, описаному в патенті США № 6986812, 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 місця від близько 1,0 до 1,5 дюймів (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 використовують більш рідке цементне тісто, оскільки більш рідкі цементні тіста мають властивість стікати по дротах. [00192] ОБРОБКА НИЖЧЕ ПО ЛІНІЇ ВІД АПАРАТА ПОДАЧІ ЦЕМЕНТНОГО ТІСТА [00193] Знову звертаючись до фіг. 2, будуть коротко описані інші функціональні компоненти лінії по виробництву цементних бронепанелей, але більш докладно вони описані в наступних документах: [00194] Патент США № 6986812, Dubey et al, що має назву "АПАРАТ ПОДАЧІ ЦЕМЕНТНОГО ТІСТА ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА АРМОВАНИХ ВОЛОКНАМИ КОНСТРУКТИВНИХ ЦЕМЕНТНИХ ПАНЕЛЕЙ", включений у даний опис посиланням у всій своїй повноті; і [00195] наступних, що одночасно знаходяться на розгляді і належать одному правовласнику, заявок на патент США, цілком включених у даний опис посиланням: 17 UA 101020 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 [00196] Публікація заявки на патент США № 2005/0064164 A1, Dubey et al, заявка № 10/666294, що має назву "БАГАТОСТУПІНЧАСТИЙ ПРОЦЕС І АПАРАТ ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА ВИСОКОМІЦНИХ АРМОВАНИХ ВОЛОКНАМИ КОНСТРУКТИВНИХ ЦЕМЕНТНИХ ПАНЕЛЕЙ"; [00197] Публікація заявки на патент США № 2005/0064055 A1, Porter, заявка № 10/665541, що має назву "ВКЛАДАЮЧИЙ ПРИСТРІЙ ДЛЯ АРМОВАНОГО ВОЛОКНАМИ РОЗЧИНУ"; [00198] Заявка на патент США № 11/555655 за назвою "СПОСІБ ДЛЯ ВОЛОГОГО ЗМІШУВАННЯ ЦЕМЕНТНОГО ТІСТА ДЛЯ АРМОВАНИХ ВОЛОКНАМИ КОНСТРУКТИВНИХ ЦЕМЕНТНИХ ПАНЕЛЕЙ", подана 1 листопада 2006 р. [00199] Заявка на патент США № 11/555658, що має назву "АПАРАТ І СПОСІБ ДЛЯ ВОЛОГОГО ЗМІШУВАННЯ ЦЕМЕНТНОГО ТІСТА ДЛЯ АРМОВАНИХ ВОЛОКНАМИ КОНСТРУКТИВНИХ ЦЕМЕНТНИХ ПАНЕЛЕЙ", подана 1 листопада 2006. [00200] Заявка на патент США № 11/555661, що має назву "ПРОЦЕС РОЗГЛАДЖЕННЯ ПАНЕЛЕЙ І АПАРАТ ДЛЯ ФОРМУВАННЯ ГЛАДКОЇ БЕЗПЕРЕРВНОЇ ПОВЕРХНІ НА АРМОВАНИХ ВОЛОКНАМИ КОНСТРУКТИВНИХ ЦЕМЕНТНИХ ПАНЕЛЯХ", подана 1 листопада 2006 р. [00201] Заявка на патент США № 11/555665, що має назву "ТОВЩІНОМІР ДЛЯ ВОЛОГОГО ЦЕМЕНТНОГО ТІСТА І СПОСІБ ЙОГО ВИКОРИСТАННЯ", подана 1 листопада 2006 р.; [00202] Публікація заявки на патент США № 2007/0110970 A1, Dubey, заявка № 11/591793, що має назву "БАГАТОСТУПІНЧАТИЙ ПРОЦЕС І АПАРАТ ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА ВИСОКОМІЦНИХ АРМОВАНИХ ВОЛОКНАМИ КОНСТРУКТИВНИХ ЦЕМЕНТНИХ ПАНЕЛЕЙ З ПІДВИЩЕНИМ ВМІСТОМ ВОЛОКОН", подана 1 листопада 2006 р.; [00203] Публікація заявки на патент США № 2007/0110838 A1, Porter і ін., заявка № 11/591957, що має назву "ВКЛАДАЮЧИЙ ВАЛКОВИЙ ПРИСТРІЙ", подана 1 листопада 2006 р. [00204] ВКЛАДАЮЧИЙ ПРИСТРІЙ [00205] Передбачається велика кількість пристроїв, що вкладають, включаючи ковзанки із шипами і подібні їм, але не обмежені ними. Однак у даному варіанті здійснення пристрій, що вкладає, 70 включає, щонайменше, пару, як правило, рівнобіжних валів 76, змонтованих поперек напрямку переміщення транспортера 14 на рамі 12. Кожен вал 76 обладнаний безліччю дисків 74 відносно великого діаметра, що аксіально розділені відстанню від близько 0,1 до близько 0,25 дюйма (від 0,25 до 0,63 см), наприклад, 0,15 дюйма (0,38 см) один від одного на валу дисками малого діаметра (не показані), при цьому великі і менші диски розташовані на одній осі. [00206] Під час виробництва цементної бронепанелі вали 76 і диски 74 обертаються разом навколо подовжньої осі вала 76. Як добре відомо в даній області техніки, мати привід від двигуна може або один, або обидва вали 76. Якщо тільки один вал 76 має привід від двигуна, інший може приводитися в рух ременями, ланцюгами, 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 одного і зачіплюються один за одного для створення дії "перемішування" або "масування" у цементному тісті, що вкладає попередньо нанесені волокна 68. Крім того, тісна, накладна і 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. [00207] Зчіпна взаємодія дисків 74 на валах 76 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), часткам розчину важко бути захопленими апаратом і передчасно затвердіти. За допомогою двох наборів дисків 74, що зміщені в сторони відносно один одного, цементне тісто 46 піддається множинним руйнівним впливам, що створює "перемішуючу" дію, що додатково вкладає волокна 68 у цементне тісто 46. [00208] Варіант здійснення пристрою, що вкладає, 70, що підходить для використання у виробничій лінії 10, більш докладно розкритий у заявці на патент США № 10/665,541, що одночасно знаходиться на розгляді, і поданої 18 вересня 2003 р., опублікованої як US 2005/0064055, що має назву "ВКЛАДАЮЧИЙ ПРИСТРІЙ ДЛЯ АРМОВАНОГО ВОЛОКНОМ ЦЕМЕНТНОГО ТІСТА" і цілком включеної в даний опис посиланням. [00209] НАКЛАДЕННЯ ДОДАТКОВИХ ШАРІВ 18 UA 101020 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 [00210] 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 дюймів. Як було виявлено, у сполученні з подібними шарами в цементній бронепанелі цей діапазон забезпечує бажану міцність і твердість. [00211] 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 само, 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. [00212] 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 подаються з рейки (не показана), виконаної і розміщеної відповідно до рами 12 подібно рейці 31. Волокна 68 наносяться на шар 80 цементного тіста і вкладаються за допомогою другого пристрою, що вкладає, 86. Подібний за конструкцією і розташуванням з пристроєм, що вкладає, 70, другий пристрій, що вкладає, 86 монтується трохи вище відносно транспортерної стрічки 14, що рухається, так, щоб не порушити перший шар 77. Таким чином, створюється другий шар 80 цементного тіста і вкладених волокон. [00213] Звертаючись тепер до ФІГ. 2, з кожним наступним шаром цементного тіста і волокон, що закладаються, на виробничій лінії 10 установлюють додаткову станцію 78 подачі цементного тіста, за якою йдуть сікач 82 волокон і пристрій, що вкладає, 86. У переважному варіанті здійснення для формування цементної бронепанелі забезпечуються два повних шари, покритих кінцевим шаром цементного тіста. [00214] Кінцевий шар цементного тіста наноситься на шар 80 на третій станції 78 подачі цементного тіста, щоб створити кінцевий 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 ріжучої пластини 98. [00215] Важливою властивістю даного винаходу є те, що панель має кілька шарів, що після тужавіння формують цілісну армовану волокнами масу. Припускаючи, що наявність і розміщення волокон у кожному шарі контролюється і підтримується в рамках визначених бажаних параметрів, як це розкрито і описане в даному документі, розшарувати панель 92, зроблену даним процесом, буде фактично неможливо. [00216] ФОРМУВАННЯ, РОЗГЛАДЖЕННЯ І РІЗАННЯ [00217] Після нанесення двох шарів начиненого волокном установлюваного цементного тіста, як описано вище, для додання форми верхньої поверхні 96 панелі 92, рама 12 забезпечується пристроєм, що формує, таким як брус-фінішер, згаданий вище. [00218] Однак пристрої, що формують, які зішкрібають надлишковий шар матеріалу цементної бронепанелі, небажані. Наприклад, формуючі пристрої, такі як пружинні або вібраційні плити або вібраційні бруси, що вирівнюють, розроблені для приведення панелі у відповідність з бажаними просторовими характеристиками, не використовуються з матеріалом цементної броньової панелі, оскільки вони зішкрібають надлишковий шар матеріалу цементної бронепанелі. Такі пристрої зішкрібають або вирівнюють поверхню панелі неефективно. Вони не вирівнюють і згладжують її, а приводять до того, що скловолокно починає звертатися і псувати поверхню панелі. [00219] Зокрема, виробнича лінія 10 може містити пристрій, що згладжує, 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, брус-фінішер, що згладжує, 146 сприяє поширенню волокон 30, 68 по панелі 92 і забезпечує більш рівномірну верхню поверхню 96. [00220] 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 належні гострі крайки в даній композиції панелі. Ріжучий пристрій 98 розташований відповідно 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 протяг 8-72 годин після мокрого відливання цементного тіста, тобто після того, як вони виходять з-під бруса-фінішера. 19 UA 101020 C2 5 10 15 [00221] Виробнича лінія 10 включає досить установок 36, 66, які січуть волокно, установок 44, 78 подачі цементного тіста і пристроїв, що вкладають, 70, 86 для виробництва, щонайменше, двох шарів. Додаткові шари можуть бути створені повторенням установок, як описано вище стосовно виробничої лінії 10. [00222] Щоб одержати цементну броньовану панель з обома рівними лицьовими гранями або сторонами, і верхня, і нижня лицьові грані панелі, з розмірами 4 фути на 8 футів, шліфуються піском, а потім, за необхідністю, розпилюють до бажаної величини, як правило, від 2 на 2 фути до 4 на 8 футів, наприклад, панелі 2,5 на 4 фути, для наступної обробки й упакування. [00223] Контрольована швидкість розвитку міцності при стисканні [00224] Як правило, цементна композиція тужавіє, щоб досягти контрольованої швидкості розвитку міцності при стисканні. Бажаним є одержання цементного композитного матеріалу надвисокої міцності за термін до 5 днів з міцністю при стисканні переважно менше 4000 psi, більш переважно – менше 3000 psi, і найбільше переважно – менше 2000 psi, а за 28 днів і більше міцність при стисканні щоб перевершувала 20 000 psi. [00225] Наприклад, деякі бажані швидкості контрольованого розвитку міцності при стисканні приведені в ТАБЛИЦІ 2I. [00226] 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 4 000 psi, більш переважно менше 3 000 psi, і найбільше переважно менше 2 000 psi, а міцність при стисканні 28-денного терміну і більш – понад 20 000 psi. Цементний композитний матеріал надвисокої міцності з 2-денною міцністю при стисканні переважно менше 4 000 psi, більш переважно менше 3 000 psi, і найбільше переважно менше 2 000 psi, а міцність при стисканні 28-денного терміну і більш – понад 20 000 psi. Цементний композитний матеріал надвисокої міцності з 3-денною міцністю при стисканні переважно менше 4 000 psi, більш переважно менше 3 000 psi, і найбільше переважно менше 2 000 psi, а міцність при стисканні 28-денного терміну і більш – понад 20 000 psi. Цементний композитний матеріал надвисокої міцності з 4-денною міцністю при стисканні переважно менше 4 000 psi, більш переважно менше 3 000 psi, і найбільше переважно менше 2 000 psi, а міцність при стисканні 28-денного терміну і більш – понад 20 000 psi. Цементний композитний матеріал надвисокої міцності з 5-денною міцністю при стисканні переважно менше 4 000 psi, більш переважно менше 3 000 psi, і найбільше переважно менше 2 000 psi, а міцність при стисканні 28-денного терміну і більш – понад 20 000 psi. Тип переваги Переважний Більш переважний, попередній ніж Більш переважний, попередній ніж Більш переважний, попередній ніж Найбільш переважний 20 25 30 35 [00227] Нанесення покриттів [00228] Після достатнього тужавіння порізані панелі покривають клейкою речовиною, як правило, за допомогою притискних роликів, потім армуюче покриття поміщають на верхню поверхню панелі, а потім переганяють через іншу пару притискних роликів, щоб нашарувати шар армуючого покриття на цементне ядро. Потім панель перевертається, і процедура нашарування повторюється для іншої сторони панелі. [00229] В одному варіанті здійснення цементні панелі шліфуються піском, потім клейка речовина і шар армованого волокнами полімерного покриття накладається на усе ще вологе цементне ядро, а потім цементну панель з FRP-покриттям переганяють під фінішером або валом. [00230] Типові варіанти застосування винаходу [00231] Обрані варіанти здійснення даного винаходу придатні для виготовлення недорогих конструктивних панелей, таких як тонкі бетонні бронепанели, які можна застосовувати для транспортних засобів, а також для стаціонарних споруджень. Конструктивні бронепанелі можна сформувати або екструдувати до товщини, яку раніше вважали непрактичною, завдяки 20 UA 101020 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 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 надавати форму для приєднання до конструктивної рами для попередження проникнення пострілу з ручної зброї і послаблення вибухового й осколкового ефектів. [00232] У збройних силах використовують безліч захисних матеріалів, починаючи з земляного насипу і закінчуючи дорогою високоефективною легковаговою балістичною керамікою. Варіант здійснення даного винаходу, якому відповідним чином надали форму, додатково до переносної продукції пропонує недороге рішення для захисту військ. Застосування варіантів здійснення даного винаходу включають, але не обмежуються ними, військові та цивільні застосування: дуже високоякісний бетон, включений у недорогу балістичну броню; легковагові 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. [00233] Для комерційних споживачів: продукція будівельних конструкцій, така як: покрівельна черепиця, панелі стін, плитка для підлоги і т.п.; легковагові 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. [00234] ПРИКЛАДИ [00235] Реологічні властивості і властивість до самовирівнювання цементних композицій даного винаходу охарактеризовані із застосуванням випробування по визначенню осаду. У випробуванні по визначенню осаду, яке використовують 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 заповнюють доверху цементною сумішшю, далі знімають надлишок матеріалу з верхньої поверхні для видалення зайвої рідкої суміші. Потім циліндр обережно піднімають вертикально нагору для того, щоб дозволити рідкому цементному тісту вийти з дна і розпливтися по пластмасовій поверхні для утворення круглого коржа. Діаметр коржа потім вимірюють і записують як осад матеріалу. Композиції з гарною текучістю дають більше значення осаду. [00236] Для застосування загальноприйнятих, високоефективних способів виробництва для одержання виробів на основі цементу необхідно, щоб цементне тісто мало значення осаду менш 12,7 см (5 дюймів), оскільки цементне тісто зі значеннями осаду більш 12,7 див (5 дюймів) надзвичайно затрудняє користування ним і його обробку при використанні загальноприйнятих способів виробництва. [00237] Вплив параметрів різного виду сировини на реологічні властивості і властивість до самовирівнювання були визначені із застосуванням випробування по визначенню осаду в описаних нижче прикладах. [00238] Приклад 1 [00239] Осад вимірювали виливанням цементного тіста в циліндр, діаметром 2 дюйми і висотою 4 дюйми (відкритий з обох боків і поставлений на один з них на плоскій гладкій поверхні), і розрівнюванням верхньої частини цементного тіста. Це забезпечує заданий об'єм цементного тіста для кожного випробування. Потім циліндр відразу ж піднімали і цементне тісто випускалося з відкритого дна циліндра. Ця дія формувала круглий "корж" цементного тіста. Діаметр цього коржа вимірюють в дюймах і записують. Більш рідке цементне тісто буде, як правило, робити корж більшого діаметра. [00240] ТАБЛИЦЯ 3 показує вплив вмісту кварцового піску, як неорганічного мінерального наповнювача, на осад цементних сумішей. Вміст інших сировинних матеріалів у різних сумішах зберігався постійним. Як показують результати, осад цементних сумішей зменшується зі збільшенням вмісту кремнієвого піску в суміші. [00241] Типові склади для сумішей у ТАБЛИЦЯХ 3-7 показані у вищезгаданій ТАБЛИЦІ 1. [00242] Таблиця 3 Ідентифікатор суміші Суміш 1 Суміш 2 Суміш 3 Вміст неорганічного мінерального наповнювача, такого як кварцовий пісок* 1,82 1,35 0,85 21 Осад в дюймах (см) 3 дюйми (7,6 см) 5 дюймів (12,7 см) 7 дюймів (17,8 см) UA 101020 C2 *Вміст кварцового піску виражено його ваговим співвідношенням відносно загальних цементних матеріалів, де неорганічне цементне зв'язуюче (портландцемент) і пуцолановий мікронаповнювач (кремнеземний пил) розглядаються як цементні матеріали в композиції. Наприклад, для суміші 1, на кожну 1 вагову частину комбінованої неорганічного цементного зв'язуючого і пуцоланового наповнювача припадає 1,82 вагові частини кварцового піску. 5 [00243] Приклад 2 [00244] ТАБЛИЦЯ 4 показує вплив розміру частинок кварцового піску на осад цементних сумішей. Були використані два типи кварцового піску: перший – із середнім розміром частинок приблизно в 200 мікрон і другий – із середнім розміром частинок приблизно в 10 мікрон. Інші сировинні матеріали підтримувалися постійними. Як показано в таблиці, осад цементних сумішей значно зменшився з застосуванням у композиції більш дрібного кварцового піску. [00245] 10 Таблиця 4 Суміш Суміш 4 Суміш 5 Осад 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» 15 [00246] Приклад 3 [00247] ТАБЛИЦЯ 5 показує вплив вмісту мікронаповнювача з пуцоланового цементу і кремнеземного пилу на осад цементної суміші при підтримці всіх інших сировинних матеріалів постійними. Можна спостерігати, що осад цементних сумішей зменшується зі збільшенням вмісту кремнеземного пилу в суміші. [00248] Таблиця 5 Суміш Суміш 6 Суміш 7 Суміш 8 Зміст кремнеземного пилу¹ 15 % 25 % 35 % Осад 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 поєднаних портландцементу і кварцового піску. 20 25 [00249] Приклад 4 [00250] ТАБЛИЦЯ 6 показує вплив самовирівнюючого агента на осад цементної суміші. Застосовувалися два типи хімічних домішок: сполуки, засновані на хімії карбоксилату і полінафталінсульфонату з іншими матеріалами, що залишаються незмінними. Осад суміші, що містить домішки, засновані на хімії полікарбоксилату, був значно вище, ніж у сумішей, що містять добавку, засновану на полінафталінсульфонаті. [00251] 22 UA 101020 C2 Таблиця 6 Суміш Самовирівнюючий агент (ваг. % від загального портландцементу і кремнеземного пилу) Суміш 9 Вміст самовирівнюючого агента (ваг. % від загального портландцементу і кремнеземного пилу) Полікарбоксилат Adva® Cast (W.R.Grace, Колумбія, Меріленд) 3,0 6,75 дюймів (17,1) 3,0 Diloflo GW 40² полінафталінсульфонат (Geo Суміш 10 Specialty Chemicals, Хоршем, Пенсільванія 19044) 5 3,0 дюймів (7,6) [00252] Наприклад, для суміші 9, на кожні 100 вагових частин загального портландцементу і кремнеземного пилу припадає 3,0 вагових частин самовирівнюючого агента. [00253] Приклад 5 [00254] ТАБЛИЦЯ 7 показує вплив вмісту самовирівнюючого агента полікарбоксилату на значення осаду для сумішей, які в інших випадках є однаковими. Можна побачити, що осад збільшується зі збільшенням кількості агента, застосованого в суміші. [00255] 10 Таблиця 7 Суміш Суміш 11 Суміш 12 Суміш 13 15 20 25 Осад в дюймах (см) Вміст Adva Cast® полікарбоксилату (ваг. % від загального портландцементу і кремнеземного пилу) 1,0 2,0 3,0 Осад 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, за даним винаходом. Можна спостерігати, що ці суміші дають ультрависоку міцність при стисканні, як правило, понад 20000 psi. [00258] Осад вимірювали в такий спосіб: латунний циліндр висотою 4 дюйми і діаметром 2 дюйми наповняли сумішшю; верхній край циліндра розрівнювали для видалення надлишку матеріалу; циліндр піднімали вертикально за 5 секунд, щоб дати цементному тісту розтектися і вимірювали діаметр коржа, утвореного з цементного тіста. Міцність при стисканні визначали на кубиках розміром 2 дюйми, у відповідності зі способом випробування в ASTM C 109. Втрата рухливості і ріст міцності при стисканні 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 наступним 4-денним сушінням у вентильованій печі при 175ºF (79,4ºC), після чого здійснювали охолодження і випробування. [00259] 23 UA 101020 C2 Таблиця 8 Інгредієнт Результати Портландцемент Тип 1 неорганічне цементне зв'язуюче 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 10 15 20 25 30 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 Осад в дюймах (см) Міцність при стисканні в psi (МПа) 5 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) [00260] Приклад 7 [00261] Панелі на основі армованого волокном цементу виготовлялися з застосуванням цементної композиції, що самовирівнюється, за даним винаходом зі стійкими до лугів скловолокнами, застосовуючи спосіб напилювання. [00262] При використанні способу напилювання цементне тісто може комбінуватися зі скловолокнами декількома способами з метою одержання безперервної суміші. Скловолокна, як правило, подаються у виді рівниць, нарубаних на короткі шматки. У переважному варіанті здійснення цементне тісто і посічені скловолокна одночасно розпорошуються в опалубну форму панелі. Для створення тонких шарів, переважно товщиною до приблизно 0,25 дюймів, що вибудовуються в безперервну плиту, що не має певної структури і товщиною від ¼ до 1 дюйма, переважно здійснюють розпилення в декілька заходів. Наприклад, в одному з застосувань, панель розміром 3 × 5 фути виготовляють в шість заходів розпиленням за напрямками довжини і ширини. При осадженні кожного шару, можна використовувати валець, щоб переконатися, що цементне тісто і скловолокна досягли тісного контакту. Після етапу прокатки шари можна вирівнювати правилом або іншим придатним засобом. [00263] Як правило, для розпилення цементного тіста, використовується стиснене повітря. При появі з наконечника, що розпорошує, цементне тісто змішується зі скловолокнами, відсіченими від рівниці січним механізмом, установленим на пістолеті-розпилювачі. Безперервна суміш цементного тіста зі скловолокнами осаджується в опалубній формі панелі, як описано вище. [00264] 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. Сполука ТАБЛИЦІ 9 – це суміш 17 ТАБЛИЦІ 8. Модуль еластичності панелей перевищив 5000 ksi (тисяч фунтів на кв. дюйм), що майже в два рази більше модуля еластичності матеріалів цементного матеріалу нормальної міцності і високої щільності. Міцність на вигин армованих волокном панелей була більш 3000 psi. Для модуля еластичності застосовувався спосіб випробування ASTM C1325, а для міцності на вигин застосовувався спосіб випробування ASTM C947. [00265] 24 UA 101020 C2 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 еластичності (ksi) Міцність на вигин (psi) 5 10 15 20 25 30 35 40 Результати 5140 ksi 3105 psi [00266] Приклади з триетаноламіном (TEA) і винною кислотою [00267] 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 як цементуючі компоненти 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 поліестерного 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 тужавіння і росту міцності. [00268] 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 безперервної дисперсії. Підвищення температури в сумішах вимірювали з застосуванням термопар, вставлених у зразки кожної суміші вагою по 350 грам і приєднаних до системи збору даних. Початковий і кінцевий час тужавіння визначалося з застосуванням голок Гілмора у відповідності зі способом у ASTM C 266. [00269] Осад і межа міцності при стисканні визначалися у відповідності зі способами випробувань, описаними вище в Прикладі 6. [00270] Приклад 8 [00271] 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. Осад сумішей, як було визначено, складає 7,5 дюймів (19,1 см) для контролю, 10,3 дюйми (26,2 см) для суміші, що містить 0,15 % винної кислоти, і 10,8 дюймів (27,4 см) для суміші, що містить 0,30 % винної кислоти. [00272] 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 схоплювання протягом перших 24-х годин у порівнянні з контрольною сумішшю, що стужавіла протягом приблизно 10-ти годин. [00273] 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 замішування 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). [00274] Приклад 9 [00275] 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. % відносно портландцементу. Винна кислота містилася в пропорціях 0 ваг. %, 0,30 ваг. % і 0,40 ваг. % відносно цементуючих компонентів. Осад сумішей, як було виміряне, складає 5,9 дюймів 25 UA 101020 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 (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 2-3 додаткових годин), після чого відбувалася різка втрата рухливості, через приблизно 2 години для 0,30 % суміші з винною кислотою і від 3 до 3,5 годин для 0,40 % суміші з винною кислотою, за чим випливало тужавіння. [00276] Цей тривалий, у порівнянні з контролем, період здатності до зручного укладання дає досить часу для того, щоб сформувати й обрізати по лінії формування панелі, у той час як тужавіння відразу після втрати рухливості (3-4 години) дозволяє транспортувати і користуватися панелями після формування без осаду. Суміш без винної кислоти зазнала швидкої втрати рухливості протягом першої половини години після замішування, і залишалася в густому пластичному стані до тужавіння після приблизно 10-11 годин. [00277] ФІГ. 6 показує поводження трьох сумішей при рості температур у перші 30 годин після заливання. Це демонструє відносно більш швидке тужавіння сумішей, що містять винну кислоту. [00278] ФІГ. 7 показує ріст міцності при стисканні випробовуваних сумішей протягом перших 2-3 днів після замішування. Суміші, що містять винну кислоту, виявили більш повільні зростання 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 контрольні суміші. Міцність прискорено стужавілих сумішей із вмістом винної кислоти 0 %, 0,30 % і 0,40 % склала 22549, 22847 і 20418 psi, відповідно. [00279] Приклад 10 [00280] 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. % відносно цементуючих компонентів, і TEA був доданий вмістом 0,045 ваг. % відносно портландцементу. Кількість суперпластифікатора (SP) варіювали на рівнях 1, 2 і 3 ваг. % відносно цементуючих компонентів. У результаті осад для сумішей склав 8,8 дюйма (22,4 см), 9 дюймів (22,9 см) і 10,3 дюйми (26,2 см) для 1 %, 2 % і 3 % SP сумішей, відповідно. Для прийнятної здатності до зручного укладання цементного тіста осад конуса, переважно, повинен знаходитися в межах 5-7 дюймів (12,7-17,8 см). Таким чином, рівень SP можна зменшити до 1 %, тобто тільки однієї третини від його первісної кількості в інших варіантах здійснення композиції, у яких винну кислоту додають до суміші в тестових кількостях. [00281] ФІГ. 8 показує втрати рухливості для сумішей. Суміш з 1 % SP зберігала текучість протягом приблизно 20 хвилин, за чим випливало швидке зниження опади і кінцеве тужавіння, приблизно через 2,5 години. Суміші, що містять більше SP, утримували текучість більш тривалий період часу, але їхній осад також швидко знижувався з наступним тужавінням суміші. [00282] ФІГ. 9 показує температурне поводження цих сумішей протягом перших 30-ти годин після формування з уповільненням підвищення температури при більш високих рівнях SP. [00283] ФІГ. 10 показує ріст міцності при стисканні цих сумішей, де не було помічено вимірної різниці між ними. Міцність прискорено стужавілих сумішей із вмістом SP 1 %, 2 % і 3 % склала, відповідно, 26 145 psi, 25 714 psi і 19 096 psi. [00284] Ультрависокоміцний цементний композитний матеріал з 1-денною міцністю при стисканні, переважно менш 4000 psi, більш переважно менш 3000 psi і найбільше переважно менш 2000 psi, і з 28-денною, і більш пізнього терміну міцністю вище 20 000-30 000 psi задовольняє вимогам швидкості контрольованого росту міцності при стисканні, і з найбільш переважною швидкістю контрольованого росту міцності при стисканні, при якій цементні композитні матеріали до 5-ти днів мають міцність при стисканні менш 4000 psi, і найбільше переважно менш 2000 psi після 5-ти днів, і 28-ми денну і більш пізню міцність при стисканні, щонайменше, 10000 psi і, переважно, вище 15000 psi, більш переважно вище 20000 psi, і найбільше переважно вище 25000-30000 psi. [00285] Приклад 11 [00286] Суміші, що містять цементуючі компоненти і воду в пропорціях схожих з описаними в Прикладах 8-10 були приготовлені із вмістом SP 1,5 ваг. % на основі цементуючих компонентів і вмістом TEA на рівні 0,045 ваг. % від портландцементу. Вміст винної кислоти варіювали на рівнях 0,40 ваг. %, 0,80 ваг. % і 2,0 ваг. % відносно цементуючого компонента. Осад сумішей був виміряний, 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. [00287] ФІГ. 11 показує поводження втрати рухливості цих сумішей. ФІГ. 12 показує підвищення температури. Як показано на ФІГ. 11 і 12, суміші із вмістами винної кислоти більш 0,80 % залишалися пластичними і не тужавіли протягом перших 24 годин. 26 UA 101020 C2 5 10 15 20 [00288] ФІГ. 13 показує ріст міцності при стисканні цих сумішей, де суміші із вмістом 0,80 % і 2,0 % винної кислоти мали набагато більш низьку швидкість росту міцності. Це більш-менш придатне з погляду користування й обробки, особливо в перші кілька годин після формування. Міцність склала 26478 psi, 24543 psi і 1057 psi для прискорено стужавілих сумішей із вмістом винної кислоти, відповідно, 0,40 %, 0,80 % і 2,0 %. Суміш з 2,0 % винної кислоти не має прийнятного росту міцності. [00289] Приклад 12 [00290] 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 й адгезивно зв'язані з обома поверхнями цементного ядра такою клейкою речовиною, як поліуретановий клей. [00291] 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 частка волокон у панелі склала 3,0 %. Виготовлені панелі були гладко відшліфовані, і ламінати з армованого скловолокном полімеру (FRP) були приклеєні до обох цементних поверхонь за допомогою поліуретанового клею. Панелі були випробувані на вигин триточковим випробуванням навантаженням через проміжки з відстанню 24 дюйма. Панелі випробували за характеристикою на вигин панелей, підданих різним режимам обробки. Результати приведені в ТАБЛИЦІ 10. [00292] 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 25 Модуль еластичності (ksi) Орієнтація зразка Лицьовою стороною нагору Лицьовою стороною вниз Лицьовою стороною нагору Лицьовою стороною вниз Міцність на вигин (psi) Максимальний прогин (дюйми) 3402 8445 1,50 3962 10703 1,44 3516 9780 2,41 3573 12493 2,69 [00293] Як показано вище в ТАБЛИЦІ 10, панелі досягли чудових характеристик міцності на вигин, що перевищують 8000 psi у всіх випадках. [00294] Для випробування по зниженню швидкості снаряда, що ударяє в окремі панелі або групу панелей, складених разом, цементні бронепанелі одержували відповідно до даного винаходу, із застосуванням складу з ТАБЛИЦІ 11. [00295] 30 ТАБЛИЦЯ 11 Інгредієнт Портландцемент, тип 1 Кремнеземний пил Кварцовий пісок Суперпластифікатор Adva® Cast 500 Вода Стійкі до лугів скловолокна (NEG H-103), об'ємний % частки Ваг. % 37,6 6,6 46,5 2,2 7,1 3,0 [00296] ФІГ. 14 показує графік залежності зниження швидкості снаряда стандартного розміру, що ударяє в окремі цементні бронепанелі або в групу панелей, складених разом, від поверхневої щільності. Поверхнева щільність являє собою масу на одиницю площі 27 UA 101020 C2 5 10 15 20 25 випробовуваної панелі. ФІГ. 14 показує зниження швидкості для необлицьованих панелей даного винаходу (із застосуванням армування склом), у порівнянні з необлицьованими панелями зі сталевим волокном. Отже, ФІГ. 14 представляє порівняння дуже високощільного цементного матеріалу за даним винаходом зі скловолокном з цементним матеріалом стандартної щільності зі сталевим волокном. Як показано на графіку ФІГ. 14, цементні бронепанелі з ТАБЛИЦІ 11 даного винаходу, навіть без армування ламінатом з армованого скловолокном полімеру (FRP), армуючого покриття на їхніх поверхнях, забезпечили краще зниження швидкості, ніж традиційна цементна бронепанель, армована сталевим волокном. [00297] ФІГ. 15 представляє зниження швидкості для облицьованих панелей даного винаходу (із застосуванням армування склом), у порівнянні з необлицьованими панелями (з використанням армування склом). Отже, ФІГ. 15 представляє порівняння застосування і відсутність застосування облицювань для панелей даного винаходу. Дані, як вони представлені, демонструють внесок додавання облицювань на панелі щодо зниження швидкості. Графік на ФІГ. 15 показує зниження швидкості снаряда, що вдаряє дві, три і чотири цементні бронепанели зі складу ТАБЛИЦІ 11, що мають армований волокном покриваючий шар з поліестерного ламінату, армованого склотканиною Kemlite ArmorTuf®, на обох поверхнях панелі з цементним ядром, у порівнянні з подібним числом складених разом панелей з цементним ядром, що мають ту ж саму структуру цементного ядра, але не мають армованого волокном лицювального шару. Це демонструє значне поліпшення відсотка зниження швидкості, досягнутого для облицьованих панелей, у порівнянні з панелями без лицювального шару, особливо при використанні декількох панелей. Приклад 13 [00298] Цей приклад підкреслює відносну важливість між SP і винною кислотою для додання складу текучості і властивості самовирівнювання. Були оцінені п'ять сумішей з цементуючими компонентами і водою в пропорціях, схожими з такими як в попередніх прикладах, і зі змістами SP і винної кислоти, показаними в ТАБЛИЦІ 12: Таблиця 12 Суміш 1 2 3 4 5 30 35 40 45 50 SP (ваг. % від цементуючих компонентів) 1,7 0,9 0,0 0,0 0,0 Винна кислота (ваг. % від цементуючих компонентів) 0,40 0,40 0,40 0,80 2,00 [00299] TEA застосовували для всіх сумішей у нормі 0,045 % від ваги портландцементу. Осад для цих сумішей показаний на ФІГ. 16. Видно, що, незважаючи на підвищену текучість, забезпечену додаванням винної кислоти до сумішей, ця добавка сама по собі недостатня для забезпечення належної текучості й здатності до зручного укладання суміші. При відсутності SP, отримують нееластичні, нетекучі суміші. ФІГ. 17 показує втрату рухливості для суміші 1, що мала властивості, схожі з сумішами, описаними в попередніх прикладах. Також був виміряний, з використанням голок Гілмора, час тужавіння (початковий і кінцевий) для цих сумішей. Ці результати показані на ФІГ. 18, де видно, що за граничним змістом винної кислоти, що складає 0,80 %, тужавіння сумішей значно запізнювалося (що також показано в попередньому прикладі). Приклад 14 [00300] ФІГ 19 показує порівняння цементної бронепанелі даного винаходу (без ламінату) з конструктивною цементною панеллю, доступної від "United Stages Gypsum Company" і виготовленою відповідно до патентної публікації заявки № 2006/0174572, поданої Tonyan et al у США (також без ламінату), посилання на яку було включено в даний опис посиланням на неї. ФІГ. 19 представляє порівняння між необлицьованими панелями даного винаходу (із застосуванням армування склом) і необлицьованими цементними панелями (із застосуванням армування склом). Це порівняння дуже високоміцної, високощільної композиції ядра з менш щільним ядром, що має міцність при стисканні в діапазоні 2000-3000 psi, і щільність у діапазоні 70-80 pcf (фунтів на кубічний фут). ФІГ 19 відображає вплив на зниження швидкості ядра високої щільності і міцності (з армуванням склом), у порівнянні з ядром стандартної міцності (з армуванням склом). [00301] Незважаючи на те, що були показані й описані специфічні варіанти здійснення даного винаходу, фахівці даної області техніки, оцінять, що до них можуть бути внесені зміни і 28