Система бронепанелі на основі цементу

Реферат: Збірна конструкція цементних бронепанелей, що включає цементну бронепанель з балістичними та вибухостійкими властивостями, прикріплену до конструкції рами для утворення захисної конструкції. Цементні бронепанелі мають безперервну фазу, що є результатом тужавіння водяної суміші неорганічного цементного в'яжучого, неорганічного мінерального наповнювача, що має розмір частинок близько 150-450 мікронів, пуцоланового мінерального наповнювача, суперпластифікатора на основі полікарбоксилату, самовирівнюючого агента та води. Суміш може також містити алканоламін, кислоту або кислу сіль. Перед тужавінням безперервна фаза армується волокном, однорідно розподіленим у безперервній фазі перед UA 100724 C2 (12) UA 100724 C2 тужавінням, для формування панелі. Панель може прикріпленим щонайменше до однієї з її поверхонь. бути армована верхнім шаром, UA 100724 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 [001] Дана патентна заявка заявляє пріоритет попередньої заявки на патент США № 61/033258, озаглавленої «Система бронепанелі на основі цемента», поданої 3 березня 2008, включеної в даний опис за допомогою посилання, і є спорідненою: [002] Попередній заявці на патент США № 61/033240, озаглавленої «Процес виробництва бронепанелей на основі цемента», поданої 3 березня 2008; [003] Попередній заявці на патент США № 61/033212, озаглавленої «Цементна суміш, що самовирівнюється, з надвисокою міцністю при стисканні після тужавіння та вироби з неї», поданої 3 березня 2008; і [004] Попередній заявці на патент США № 61/033264, озаглавленої «Шаруваті бронепанелі на основі цемента», поданої 3 березня 2008; [005] Попередній заявці на патент США № 61/033061, озаглавленої «Рухлива блокова система елементів для фізичного захисту», поданої 3 березня 2008; і [006] Попередній заявці на патент США № 61/033059, озаглавленої «Рухлива блокова рама для закріплення панелей для фізичного захисту», поданої 3 березня 2008. Заява про дослідження, що фінансується з федерального бюджету [007] Дослідницька робота, описана в даному документі, була підтримана за згодою про спільні науково-дослідні роботи та конструкторські розробки № CRADA-05-GSL-04 між Інженерно-геологічною лабораторією конструкцій, Центром інженерних досліджень і розвитку, інженерним корпусом сухопутних військ США і компанією United States Gypsum Company. [008] усі в повному обсязі включаються в даний опис за допомогою посилання. Галузь винаходу [009] Даний винахід взагалі належить до удосконаленої системи бронепанелі на основі цемента з високими експлуатаційними характеристиками, з унікальною армованою волокном цементною композицією ядра з контрольованим наростанням міцності та покриттямармуванням з високими експлуатаційними характеристиками, прикріпленим, щонайменше, до однієї поверхні панелі з цементним ядром, з'єднаної з рамою або рамою з заповнюючими підтримуючими структурами, для забезпечення безпеки та характеристики вибухостійкості для протистояння сукупності сил, що впливають на неї, коли вона піддається навантаженням, створюваним високоенергетичними хвилями тиску (ударними хвилями); ударним силам від високошвидкісних вибухових зарядів, розривів і пробійних сил від шрапнелі та куль. Цементне ядро не включає кварцове борошно, але включає пуцолановий матеріал, такий як кремнеземний пил. [0010] Цементне ядро виконане з неорганічного цементного в'яжучого, зазвичай гідравлічного цемента, 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 в’яжучого; пуцоланового мікронаповнювача, переважно кремнеземного пилу із середнім розміром частинок близько 0,1 мікрона; самовирівнюючого хімічного агента на органічній основі, заснованого на полікарбоксильованій хімії, переважно полікарбоксильованого поліефіру, при 0,75-2,5% загальної ваги продукту в перерахунку на суху речовину, добавок триетаноламіну та винної кислоти для збільшення часу тужавіння остаточного тужавіння, армуючих волокон, таких як скловолокна, і води. [0011] Композиція цементного ядра використовується в комбінації з армованим волокном матеріалом покриття, використовуваним для ламінування, щонайменше, однієї поверхні цементного ядра панелі. Для ламінування ядра цементної бронепанелі може використовуватися безліч покрить. Проте, ламінати з армованого волокном полімеру (FRP) є переважними покриттями. Армована скловолокном смола є особливо переважним FRP. Покриття (S) наноситься на ядро (C) як ламінат з конструкцією SC, SCS або SCSCS. [0012] Панелі, виконаніз удосконаленою цементною композицією, мають значну міцність для опору вибухам і балістичним ударам, зі сталевими волокнами або сталевим армуванням, або без них. Передумови винаходу [0013] Армовані волокном цементні композиції, що містять гідравлічний цемент, неорганічні мінеральні наповнювачи та пуцолани, так саме як хімічні добавки, такі як пластифікатори та водяні диспергатори, використовувалися в будівельній промисловості для створення зовнішніх і внутрішніх стін житлових і/або комерційних споруджень. Проте недоліком таких традиційних панелей є те, що вони не мають достатню міцність при стисканні, щоб забезпечувати високий ступінь опору балістичним і вибуховим навантаженням. [0014] Сучасна практика виробництва надміцних цементних композицій для досягнення надвисокої міцності матеріалу покладається на ефективне ущільнення частинок і надзвичайно низьке дозування води. Через сировину, використовувану для досягнення щільного упакування 1 UA 100724 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 частинок, і надзвичайно низького використання води в цих композиціях цементні суміші мають надзвичайно жорсткі реологічні властивості з тістоподібною консистенцією у свіжозамішаному стані. Жорстка консистенція робить ці суміші вкрай незручними для укладення і надзвичайно складними для обробки в традиційних виробничих процесах виготовлення тонких виробів на основі цемента та композитних матеріалів. [0015] Патент США № 4158082 A, Belousofsky, розкриває шарувату конструкцію на основі цемента з покриттям зі скловолокна, що є ударостійкою і може використовувати портландцементи. [0016] Патент США № 4793892, Miller, розкриває апарат для виробництва бетонної панелі з цементним ядром і скловолоконним облицюванням, що використовує портландцемент. [0017] Патент США № 4948429 A, Arfaei, розкриває цементну композицію, що містить портландцемент, пісок, кремнеземну пил і поліефір. [0018] Патент США № 5724783, Mandish, розкриває будівельну панель і складальну систему, що складається з панельних шарів з портландцемента, прикріплених до панельного каркаса декількома шарами. [0019] 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 зі внутрішнім і зовнішнім облицюваннями зі скловолоконної сітки. [0020] Патент США № 6176920, Murphy, розкриває спосіб створення цементної багатошарової панелі з використанням процесу згладжування, зрушення і розрівнювання. [0021] Патент США № 6309457 B1, Guerinet et al., розкриває цементну композицію, яка самовирівнюється, що включає портландцемент, кварцовий пісок з максимальним розміром 10 мм або 0-5 мм, або суміш з розміром від 0-0,4 мм до 0-5 мм, дрібні мінеральні заповнювачі, такі як зольний пил або кварцове борошно, що має розміри менше 200 мікронів, переважно менше 100 мікрон; перший пластифікатор, що є органічною сполукою, що розчиняється у воді або що диспергується у воді, що містить, щонайменше, одну аміноді(алкенфосфінову) групу, і другий пластифікатор, що розчиняється у воді або що диспергується у воді, полікарбоксильнокислотного типу та який містить поліефірні ланцюжки. Приклад 1 показує міцність при стисканні 32 МПа (близько 4600 psi) після 28 днів. [0022] Патент США № 6437027 B1, Isomura et al., розкриває цементну композицію, що містить портландцемент, кварцовий пісок розміром менше 5 мм і полікарбоксилат у кількості 0,01-2,5 ваг. %. [0023] 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). [0024] 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. [0025] Патент США № 6875801 B2, Shendy et al., розкриває цементну композицію, що містить портландцемент, піски, кремнеземний пил і полікарбоксилат у кількості 0-2 ваг. %. [0026] Патент США № 6942727 B2, Daczko et al., розкриває особливо рано стужавіючий цементний компонент, що включає портландцемент, дрібний заповнювач, такий як кварцовий пісок, причому дрібний заповнювач - це матеріали, що майже цілком проходять через сито номер 4, грубозернистий заповнювач, такий як пісок, причому грубозернистий заповнювач – це матеріали, що переважно затримуються на ситі номер 4, кремнеземний пиловий пуцолан, 0,025-0,7% полікарбоксилатного диспергатора в перерахунку на суху вагу цемента, і конструктивні синтетичні волокна. Цей цементний компонент може бути використаний для виробництва стінних панелей. Цементний компонент може проявляти 24 годинну міцність при стисканні більше 10000 psi, проте ці композиції не містять пуцолану. [0027] 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. %. [0028] 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. %. [0029] 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. %. [0030] Публікація заявки на патент США № 2004/0211342, Sprouts et al., розкриває 2 UA 100724 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 цементну композицію, що містить портландцемент, кварцовий пісок, кремнеземний пил і полікарбоксилат у кількості 0,1-2 ваг. %. [0031] 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. % загального сухого цементного в’яжучого. [0032] Публікація заявки на патент США № 2005/0139308, Aldea, розкриває систему і спосіб, що використовують цементний матеріал, армований FRP, або композит, що може містити портландцемент, зольний пил, кремнеземний пил, смоли, пісок, скловолокно, смоли, воду, каталізатори, наповнювачи, сповільнювачі тужавіння, диспергуючі агенти; включає кілька шарів і затирання для вирівнювання між шарами; і може бути використаний для посилення конструкцій проти землетрусів і вибухів. У Aldea шари наносяться на місці затиранням, але не наносяться для утворення панелей, що вільно стоять та які можуть бути прикріплені до рами. Конструкція, виконана в Aldea, має два бетонних шари, з'єднані зі скловолоконною арматурною сіткою. [0033] 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. %. [0034] 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. %. [0035] Публікація заявки на патент США № 2006/0281836, Kerns et al., розкриває цементну композицію, що містить портландцемент, дрібні піски, кремнеземний пил і полікарбоксилат. [0036] 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. %. [0037] Публікація заявки на патент США № 2007/0175126, Tonyan et al., включена в даний документ посиланням у всій своїй повноті, розкриває конструктивну цементну панель. [0038] 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 [0039] У даному винаході використана унікальна комбінація неорганічних і органічних матеріалів зі специфічними властивостями розміру, що після змішування з водою дають чудові властивості, самовирівнюючу поведінку у свіжозамішаному стані та надзвичайно високу міцність при стисканні, щонайменше, у 10000, 15000 або 20000 psi після стужавіння цементної композиції з контрольованим набиранням міцності після 28-денного тужавіння, у порівнянні зі звичайним діапазоном у 3000-5000 psi, отриманим типовим цілком стужавілим бетоном нормальної міцності. [0040] Даний продукт переборює вищеописані недоліки сучасних цементних матеріалів, використовуваних для створення надзвичайно щільних цементних матеріалів, і надає цементний в’яжучий матеріал, що самовирівнюється у свіжозамішаному стані, та є надзвичайно міцним після стужавіння. [0041] Самовирівнююча поведінка свіжозамішаного 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 створює неприйнятний композитний матеріал з дуже низькою характеристикою міцності при стисканні. [0042] Даний винахід стосується панелі, що містить ядро, що має безперервну фазу цементної композиції. Основними інгредієнтами матеріалу ядра є: 25-45 ваг. % – неорганічне цементне в’яжуче (наприклад, портландцемент), 35-65 ваг. % – неорганічний мінеральнийнаповнювач (наприклад, кварцовий пісок), що має розмір частинки від близько 150 до 450 мікронів, 5-15 ваг. % – пуцолановий мікронаповнювач (наприклад, кремнеземний пил), 0,752,5 ваг. % – самовирівнюючий хімічний агент (наприклад, карбоксильований поліефір) і 6-12 ваг. % – вода, і відсутність кварцового борошна. Композиція також може мати алканоламінові та кислотні (чи кисло сольові) рідкі добавки, щоб збільшити час тужавлення для остаточного стужавіння. [0043] Волокнисте армування може бути розподілене по всій безперервній фазі. Армована волокном цементна бронепанель має надзвичайно високу міцність при стисканні для протистояння балістичним і вибуховим навантаженням, що можуть досягати, щонайменше, до 3 UA 100724 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 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 та меншою вагою для використання, наприклад, у спорудженнях у сейсмонебезпечних зонах. [0044] Панель може мати шарувате покриття поверхні на одній або обох сторонах цементного ядра. Матеріал покриття з армованого волокнами полімеру (FRP) зазвичай нашаровується на одну або обидві сторони цементного ядра. Безліч покрить можуть бути використані для ламінування ядра цементної бронепанелі. Проте ламінати з армованого волокнами полімеру (FRP) є переважними покриттями. Армовані волокнами смоли, такі як тканий посилений волокнами поліефір, поліетилен, поліпропілен, є особливо переважними FRP. Покриття (S) розміщують на ядро (C) у вигляді ламіната конструкційної схеми SC, SCS або SCSCS. [0045] Покриття може наноситися на одну або більше сторін панелі, або цілком покривати панель, наприклад, прямокутна панель може бути покрита з обох сторін 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, патентній заявці № 11/819340 «Армована еластомірна конфігурація, пристосована до вимог користувача для захисту конструкції, і конструкція, створена з її», подана 27 червня 2007 р., включена в даний документ шляхом посилання. Методи нанесення еластомірних матеріалів на панель також наводяться в публікації заявки на патент США № 2009-0004430 A1, патентній заявці № 11/819340. Інші FRP також придатні для використання з конструкціями даного винаходу. [0046] Цементна бронепанель може бути прикріплена, щонайменше, до однієї сторони конструкції рами, такої як металева рама. [0047] У варіанті здійснення винаходу одна чи 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 однієї поверхні металевої рами. [0048] В іншому варіанті здійснення системи цементної бронепанелі цементні панелі механічно і/або за допомогою клейкої речовини прикріплюються до конструкції рами за допомогою механічних кріплень, що проходять через попередньо просвердлені отвори в панелях, або які за допомогою клеючої речовини приєднуються до рами клейкими речовинами, такими як епоксидна смола. [0049] У наступному варіанті здійснення системи цементної бронепанелі даного винаходу заповнюючий матеріал, наприклад, бетон, пісок, пінобетон із щільністю близько 10-50 pcf (фунтів на кубічний фут) і легковагий заповнювач (наприклад, спучений сланець або спучена глина), поміщається в порожнину між рамою, щоб забезпечити додатковий захист проти вибухового і балістичного впливу. [0050] Процес даного винаходу також уможливлює для властивостей цементної суміші, що самовирівнюються, легке створення панелей без необхідності додавання води, яку довелося б видаляти. [0051] Як було обговорений раніше, існує необхідність у створенні панелей, що здатні замінити нині доступні панелі, які мають наступні недоліки: недостатні реологічні властивості, необхідність значних кількостей води, що не забезпечує самовирівнювання, і, коли перетворюються в цементні панелі, мають недостатню міцність при стисканні для протистояння балістичним і вибуховим навантаженням, низьку характеристику міцності і недостатню зручність орудування під час установки. [0052] Усі процентні частки і співвідношення є ваговими, якщо тільки не зазначене інше. Короткий опис графічних матеріалів [0053] На Фіг. 1 зображено перспективний вид цементної бронепанелі даного винаходу з армованим волокнами цементним ядром і шаруватим FRP покриттям, приєднаним, щонайменше, до однієї поверхні цементного ядра. [0054] На Фіг. 1А зображено поперечний розріз цементної бронепанелі даного винаходу з армованим волокнами цементним ядром і шаруватим армованим волокнами полімерним (FRP) покриттям, приєднаним до обох поверхонь цементного ядра, де, як правило, шар FRP покриття за допомогою клейкої речовини приєднується до обох поверхонь цементного ядра. [0055] На Фіг. 2 зображено схему відповідного апарата для виконання даного процесу виробництва цементної бронепанелі даного винаходу. [0056] На Фіг. 3 зображено графік підвищення температури для сумішей з Прикладу 8, що містять змінні кількості винної кислоти. [0057] На Фіг. 4 зображено графік збільшення міцності при стисканні для сумішей з 4 UA 100724 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Прикладу 8, що містять змінні кількості винної кислоти. [0058] На Фіг. 5 зображено графік утрати рухливості для сумішей з Прикладу 9, що містять змінні кількості винної кислоти і постійні кількості суперпластифікатора та триетаноламіну. [0059] На Фіг. 6 зображено графік поведінки підвищення температури для сумішей з Прикладу 9, що містять змінні кількості винної кислоти і постійні кількості суперпластифікатора та триетаноламіну. [0060] На Фіг. 7 зображено графік збільшення міцності при стисканні для сумішей із Прикладу 9, що містять змінні кількості винної кислоти і постійні кількості суперпластифікатора та триетаноламіну. [0061] На Фіг. 8 зображено графік утрати рухливості для сумішей з Прикладу 10, що містять змінні кількості суперпластифікатора при постійних кількостях ТЕА (триетаноламін) і винної кислоти. [0062] На Фіг. 9 зображено графік поведінки підвищення температури для сумішей Прикладу 10, що містять змінні кількості суперпластифікатора при постійних кількостях ТЕА і винної кислоти. [0063] На Фіг. 10 зображено графік збільшення міцності при стисканні для сумішей Прикладу 10, що містять змінні кількості суперпластифікатора при постійних кількостях ТЕА і винної кислоти. [0064] На Фіг. 11 зображено графік утрати рухливості для сумішей Прикладу 11, що містять змінні кількості винної кислоти і постійні кількості суперпластифікатора і ТЕА. [0065] На Фіг. 12 зображено графік поведінки підвищення температури для сумішей Прикладу 11, що містять змінні кількості винної кислоти і постійні кількості суперпластифікатора і ТЕА. [0066] На Фіг. 13 зображено графік збільшення міцності при стисканні для сумішей Прикладу 11, що містять змінні кількості винної кислоти і постійні кількості суперпластифікатора і ТЕА. [0067] На Фіг. 14 зображено графік послаблення балістичної швидкості відносно щільності цементної панелі для стандартних армованих цементних бронепанелей у порівнянні з цементними бронепанелями даного винаходу без посиленого FRP волокнами покриваючого шару. [0068] На Фіг. 15 зображено графік послаблення балістичної швидкості відносно щільності цементної панелі для двох, трьох і чотирьох панелей для панелей, що мають облицювальний шар шаруватого армованого волокнами полімерного покриття у порівнянні з панеллю без облицювального шару армованого волокнами полімерного покриття. [0069] На Фіг. 16 зображено графік, що демонструє осідання сумішей Прикладу 13. [0070] На Фіг. 17 зображено графік зменшення осідання для Суміші 1 Прикладу 13. [0071] На Фіг. 18 зображено час тужавлення (початковий і кінцевий), обмірюваний для цих сумішей Прикладу 13 за допомогою голок Гілмора. [0072] На Фіг. 19 зображено графік послаблення балістичної швидкості відносно поверхневої щільності цементної бронепанелі даного винаходу (не шаруватої) у порівнянні з таким у конструктивної цементної панелі. [0073] На Фіг. 20 зображено перспективний вид кріплення «Z-скоби», що може бути використане для монтування цементних бронепанелей до конструкції рами, щоб сформувати збірну конструкцію винаходу. [0074] На Фіг. 21 зображено інший вид кріплення «Z-скоби», використовуваного для монтування цементних панелей у варіанті здійснення даного винаходу. [0075] На Фіг. 22 зображено інший вид варіанта кріплення «Z-скоби», використовуваного для монтування цементних панелей у варіанті здійснення даного винаходу. [0076] На Фіг. 23 зображено схему декількох шарів цементних бронепанелей «вільно покладених» у направляючу систему на А-образну конструкцію рами з використанням Z-скоб. [0077] На Фіг. 24 зображено вид у розрізі конструкції рами даного винаходу, сконфігурованої у вигляді вертикального настінного складання з панелями, прикріпленими до вертикальної рами за допомогою механічних кріплень. [0078] На Фіг. 25 зображено вид збоку системи з цементними бронепанелями, прикріпленими до металевої конструкції рами. [0079] На Фіг. 26 зображено ще один вид збоку металевої настінної конструкції рами з цементними панелями, приєднаними до кожної сторони металевої рами. [0080] На Фіг. 27 зображено вид збоку панельної системи даного винаходу з цементними бронепанелями, приєднаними до зовнішніх сторін металевої конструкції рами із заповнюючим матеріалом, поміщеним у порожнину між елементами металевої рами. 5 UA 100724 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 [0081] На Фіг. 28 зображено вид зверху панельної системи даного винаходу з цементними бронепанелями з армованим покриттям, нашарованим на зовнішню поверхню цементної панелі, і цементні панелі, прикріплені до обох сторін металевої конструкції рами з заповнюючим матеріалом, поміщеним у порожнину між елементами металевої рами. Детальний опис варіантів здійснення A. Панель [0082] Даний винахід стосується армованої волокнами, стабільної за розмірами цементної щитової панелі. Фіг. 1 демонструє перспективний вид панелі 1 даного винаходу. [0083] Фіг. 1А демонструє вид збоку панелі 1 Фіг. 1, також забезпеченої листами армуючого матеріалу 2 на протилежних зовнішніх поверхнях цементної панелі 1. Таким чином, панель 1 Фіг. 1 утворить армоване волокнами цементне ядро, а листи 2 армуючого матеріалу утворять облицювання на протилежних сторонах ядра. Типові матеріали армуючих листів включають армований волокнами полімер (FRP) чи інший матеріал, як описано у заявці на патент США № 61/033264, озаглавленої «Шаруваті бронепанелі на основі цемента», поданої 3 березня 2008 р., і включеної в даний документ за допомогою посилання у всій своїй повноті. [0084] Звичайно шар FRP покриття за допомогою клейкої речовини, приєднується до обох поверхонь цементного ядра. Наприклад, армоване волокнами покриття може бути нанесене на поверхню ядра епоксидним клеєм. [0085] Панель включає ядро 11 безперервної фази, одержуване шляхом тужавіння водяної суміші цементної композиції й армуючих волокон, таких як скловолокна; панель включає 25-45 ваг. % – неорганічного цементного в’яжучого, 35-65 ваг. % – неорганічного мінерального наповнювача 150-450 мікрон, 5-15 ваг. % – пуцоланового наповнювача і 0,75-2,5 ваг. % суперпластифікуючого самовирівнюючого агента, такого як суперпластифікатор на основі полікарбоксилату, від близько 0,005 до близько 0,500 ваг. % цементного в’яжучого алканоламіну, такого як триетаноламін, і від близько 0,10 до близько 1,80 ваг. % цементних компонентів кислоти або кислої солі, таких як винна кислота, армуючі волокна, такі як скловолокна, дисперговані по цементній композиції, і 6-12% води. [0086] Основними вихідними матеріалами, використовуваними для виробництва панелей даного винаходу, є неорганічне цементне в’яжуче, наприклад, гідравлічний цемент, такий як портландцемент, неорганічний мінеральний наповнювач, переважно, такий як кварцовий пісок, пуцолановий мікронаповнювач, такий як кремнеземний пил, самовирівнюючий агент, обраний із сполук на основі полікарбоксилату, зокрема поліефіри і вода, і армуючі волокна, такі як скловолокна, і необов’язкові добавки, що можуть бути додані до суспензії цементного матеріалу до того, як суспензії буде надана форма плити. [0087] Панелі даного винаходу включають безперервну фазу цементного матеріалу, у якому армуючі волокна розподілені переважно рівномірно. У панелі з Фіг. 1 безперервна фаза отримується в результаті тужавіння водяної суміші цементного матеріалу й армуючих волокон. B. Склад [0088] Компоненти, використовувані для виробництва панелей даного винаходу, більш докладно описуються нижче. [0089] Типові вагові співвідношення інгредієнтів одного варіанта здійснення цементних композицій, що самовирівнюються, з надвисокою міцністю при стисканні даного винаходу показані в Таблиці 1. Неорганічне цементне в’яжуче (гідравлічний цемент) і пуцолановий мікронаповнювач разом відомі як сухий реактивний порошок. 45 6 UA 100724 C2 Таблиця 1 Клас інгредієнта Кращий інгредієнт Неорганічне цементне в’яжуче Неорганічний мінеральний наповнювач, середній розмір частинки 150450 мікронів Пуцолановий мікронаповнювач Самовирівнюючий хімічний агент на органічній основі (суперпластифі-катор) Вода 5 Типовий діапазон максимуму (ваг. % усієї композиції, включаючи воду) 45,0 Типовий склад (ваг. % усієї композиції, включаючи воду) Портландцемент Типовий діапазон мінімуму (ваг. % усієї композиції, включаючи воду) 25,0 Кварцовий пісок 35,0 65,0 45,7 Кремнеземний пил, середній розмір частинок близько 0,1 мікрона Хімічна суміш на основі полікарбоксилату 5,0 15,0 6,5 0,75 4,5 1,3 6,0 12,0 9,6 37,0 [0090] Співвідношення інгредієнтів сухої композиції, що включають неорганічне цементне в’яжуче і пуцолановий мікронаповнювач, надалі також називані як сухий реактивний порошок, і неорганічного мінерального наповнювача показані в Таблиці 1А. Таблиця 1A Склад у розрахунку на суху вагу Інгредієнти Кращий інгредієнт Максимальний типовий ваг. % (у перерахунку на суху речовину) 55,0 Типовий ваг. % складу (у перерахунку на суху речовину) Портландцемент Мінімальний типовий ваг. % (у перерахунку на суху речовину) 25,0 Неорганічний гідравлічний цемент (в’яжуче) Неорганічний мінеральний наповнювач (середній розмір частинок 150-450 мікрометрів) Пуцолановий мікронаповнювач Кварцовий пісок 30,0 60,0 51,2 Кремнеземний пил 2,0 15,0 7,3 41,5 Примітка: неорганічний гідравлічний цемент і пуцолановий мікронаповнювач, поєднані разом, звуться сухим реактивним порошком 10 [0091] Пуцолановий мікронаповнювач [0092] Пуцоланові матеріали визначені в ASTM C618-97 як «кременисті або кремнеземні та глиноземні матеріали, що самі по собі мають малу або нульову цементуючу цінність, але будуть у дрібноподрібненій формі й у присутності вологи хімічно реагувати з гидроксидом кальцію при звичайних температурах, до утворення сполук, що мають цементуючі властивості». Одним 7 UA 100724 C2 5 часто використовуваним пуцолановим матеріалом є кремнеземний пил, дрібноподрібнений аморфний кремнезем, що є продуктом виробництва металевого кремнію та сплаву металу з кремнієм. Він характеризується високим вмістом кремнезему і низьким вмістом глинозему. [0093] Пуцолановий матеріал зазвичай має середній розмір частинок, наведений у Таблиці 2 Таблиця 2 Пуцолановий наповнювач Наприклад, кремнеземний пил, вулканічний попіл, пемза Середній розмір частинок (мікрони) ≤ 50 ≤ 10 ≤ 1,0 ≤ 0,1 10 15 20 25 30 35 40 45 метакаолін, Тип діапазону Широкий Переважний Більш переважний Найбільш переважний [0094] В одному варіанті здійснення даного винаходу кремнеземний пил, дрібноподрібнений 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 портландцемента. У самому загальному варіанті здійснення середній розмір частинок пуцоланового матеріалу повинний бути менш ніж близько 50 мікронів, з типовим розміром частинок у 10 мікрон або менше, і з більш типовим середнім розміром частинок у 1,0 мікрон або менше. У переважному варіанті здійснення середній розмір частинок пуцоланового матеріалу дорівнює 0,1 мікрона або менше, що, як було виявлено, забезпечує оптимальне упакування частинок, пуцоланову реакцію і розвиток міцності при стисканні. Додавання в композицію неорганічного пуцоланового мікронаповнювача виконує в цій композиції дві критично важливі функції. [0095] Дрібний розмір частинок пуцоланового мікронаповнювача грає критично важливу роль у заповненні пустот змінних розмірів між великими частками, що є присутнім у суміші. Без цих частинок наповнювача ці пустоти були б чи незаповненими, з утворенням повітряних пустот, або заповнилися б водою. Ці пустоти, зрештою, призведуть до зниження як щільності, так і міцності при стисканні фінального матеріалу. Мікронаповнювачі, що заповнюють ці пустоти, дають значно більш щільну мікроструктуру і підсилюють характеристику міцності при стисканні матеріалу. [0096] Пуцолановий наповнювач із кремнеземним пилом також реагує з гидроксидом кальцію, отриманим у результаті гідратації портландцемента. Ця реакція приводить до утворення гідрату силікату кальцію, що є стійким і надзвичайно міцним сполучним матеріалом, що поліпшує міцність і стійкість стужавілої композиції на основі цемента. [0097] До матеріалів, що мають пуцоланові властивості, віднесли різноманітні природні і штучні матеріали, включаючи пемзу, перліт, діатоміт, туф, трас, метакаолін, мікрокремнезем, донний доменний гранульований шлак і зола-унос. Хоча кремнеземний пил є надзвичайно зручним пуцоланом для використання в панелях даного винаходу, можуть бути використані й інші пуцоланові матеріали. На відміну від кремнеземного пилу, метакаолін, донний доменний гранульований шлак і порошкоподібна зола-унос мають значно більш низький вміст кремнезему і великі кількості глинозему, але можуть бути ефективними пуцолановими матеріалами. Коли використовується кремнеземний пил, він буде складати від близько 5 до 20 ваг. %, переважно від 10 до 15 ваг. % реактивних порошків(приклади реактивних порошків: тільки гідравлічний цемент; суміші гідравлічного цемента і пуцолана; або суміші гідравлічного цемента, кальцію сульфату альфа гемігідрату, пуцолану і вапна). Якщо замість цього використовуються інші пуцолани, використовувані кількості повинні бути вибрані так, щоб забезпечити хімічну дію, подібну кремнеземному пилу. [0098] Кремнеземний пил досить відрізняється від інших дрібнозернистих неорганічних мінеральних наповнювачів, таких як кварцове борошно, визначене в CAS (Хімічна реферативна служба) № 87347-84-0 як діоксид кремнію, отримане шляхом подрібнення чистого кварцового піску в дуже дрібний порошок. Кварцове борошно зазвичай використовується як дешевий наповнювач у бетонних композиціях і пластмасах. [0099] Кремнеземний пил, визначений CAS № 67256-35-3, отримується зовсім іншим 8 UA 100724 C2 5 10 шляхом реакцією тетрахлориду кремнію у воднево-кисневому полум'ї, що має надлишок кисню. Тверда речовина, що виходить у результаті, є дуже легким, м'яким, текучим пуцолановим матеріалом, що використовувався в цементних композиціях для поліпшення міцності при стисканні, міцності зв’язку та міцності на стирання. [00100] Було виявлено, що співвідношення пуцоланового мікронаповнювача до неорганічного цементного в’яжучого є широко придатним у діапазоні від 0,05 до 0,30, наприклад, від 5 вагових частин до 30 вагових частин пуцоланового наповнювача до від 95 до 70 вагових частин цементного в’яжучого. Було виявлено, що більш переважним співвідношенням є від 0,10 до 0,25, а найбільш переважним співвідношенням – від 0,15 до 0,20, що дає оптимальну властивість самовирівнювання, ефективність упакування, пуцоланову реакцію та розвиток контрольованої міцності при стисканні в остаточно стужавілій композиції. У Таблиці 2C наведені діапазони співвідношень пуцоланового наповнювача до неорганічного гідравлічного цемента. Таблиця 2A Вагове співвідношення пуцоланового наповнювача до неорганічного гідравлічного цемента 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 [00101] Неорганічне цементне в’яжуче (неорганічний гідравлічний цемент) [00102] Переважні неорганічні цементні в’яжучі вибирають з різних класів портландцементів, при цьому з доступних у продажі найбільш переважними в дійсній композиції є такі, що мають більш великий розмір частинок. Дрібність помелу за Блейном портландцемента, використовуваного в цементних композиціях даного винаходу, як правило, варіює від 2000 до 2 6000 см /г. [00103] Було виявлено, що відносно більш низька потреба у воді портландцементів з більш великим розміром частинок приводить до того, що суміші мають більш високу щільність матеріалу та поліпшену характеристику міцності при стисканні матеріалу. [00104] Неорганічний мінеральний наповнювач [00105] Переважний неорганічний мінеральний наповнювач зображено кварцові піски, що мають специфічні розподіли розміру частинки, як описано нижче. Ці наповнювачи виконують декілька надзвичайно важливих функцій у композиції даного винаходу. [00106] Стабільність геометричних розмірів остаточного продукту, виконаного з цементною композицією даного винаходу, значно поліпшується із застосуванням неорганічного мінерального наповнювача. Чисті портландцементні композиції мають тенденцію до високої нестабільності геометричних розмірів під дією гідротермічних умов, що змінюються. Мінеральні наповнювачи, такі як кварцові піски, допомагають поліпшити стабільність геометричних розмірів матеріалу без погіршення механічної характеристики матеріалів. [00107] Чисті композиції портландцемента надзвичайно схильні до усадки та супутньому розвитку тріщин внаслідок обмеженої пластичної усадки матеріалу, коли він піддається тужавінню. Ефект обмеженої пластичної усадки стає ще більш сильним для композицій, що мають дуже низький вміст води, особливо в присутності пуцоланових матеріалів, таких як кремнеземний пил. Було виявлено, що кварцовий пісок відіграє важливу роль у контролюванні, а в деяких випадках усуненні, розвитку тріщин внаслідок обмеженої пластичної усадки. [00108] 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 приводить до менш значних тріщин у остаточному матеріалі, а це, у свою чергу, зрештою, поліпшує механічну характеристику і міцність при стисканні композитного матеріалу. [00109] Було виявлено, що розмір частинок неорганічного мінерального наповнювача і загальна кількість наповнювача, використовуваного в цементній суміші, істотно сприяє характеристикам суміші, що самовирівнюється. Було виявлено, що, якщо неорганічний мінеральний наповнювач має дуже невеликий середній розмір частинок, то матеріал буде мати погані реологічні властивості без поведінки самовирівнювання. Крім того, було виявлено, що, якщо кількість неорганічного мінерального наповнювача занадто велика, тобто досягає критичної межі, то мінерал також буде мати недостатні реологічні властивості та відсутність 9 UA 100724 C2 поведінки самовирівнювання. [00110] Розподіл розміру частинок неорганічного наповнювача, що, як було виявлено, приведе до самовирівнюючих властивостей і надвисоких властивостей міцності при стисканні, показаний в Таблиці 2B. 5 Таблиця 2B Розмір частинок неорганічного наповнювача в мікронах 1000 600 300 150 50 10 15 % більш дрібних 100 90-100 40-90 10-40 менше ніж 10 [00111] Вміст неорганічного мінерального наповнювача в композиції, що, як було визначено, забезпечує самовирівнюючую поведінку остаточної композиції, описується ваговим співвідношенням неорганічного наповнювача до цементного матеріалу в діапазоні від 0,80 до 1,50 до 1,0 у перерахунку на суху речовину. [00112] 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 оптимальну самовирівнюючу поведінку, контроль утворення тріщин пластичної усадки, ефективне упакування частинок і оптимальний розвиток міцності при стисканні. Типовий неорганічний мінеральний наповнювач має середній розмір частинок, наведений у Таблиці 2C. Таблиця 2С Неорганічний мінеральний наповнювач Наприклад, кварцовий пісок, цирконієвий пісок, глиноземний пісок Середній розмір частинок Тип класифікації 150 - 450 мікрон Переважний 200 - 400 мікрон Більш переважний 250 - 350 мікрон Найбільш переважний 20 25 30 [00113] Іншим параметром, який, як було виявлено, забезпечує оптимальні результати, є співвідношення неорганічного мінерального наповнювача, наприклад, кварцового піску, до сухого реактивного порошку (загальна вага неорганічного цементного в’яжучого і реактивних порошків пуцоланового мікронаповнювача). Гарні результати отримують при співвідношеннях від близько 0,75 до 1,50 до 1,0, з більш переважними результатами при співвідношеннях від 0,80 до 1,20 до 1,0, а оптимальне самовирівнювання, ефективне укладання частинок і розвиток міцності при стисканні досягаються при співвідношеннях від 0,90 до 1,10 до 1,0, наприклад, від 90 до 110 вагових частин неорганічного мінерального наповнювача, такого як кварцовий пісок, до 100 частин об'єднаних цементного в’яжучих і пуцоланового наповнювача. Таблиця 2D демонструє діапазони співвідношень неорганічного мінерального наповнювача до сухого реактивного порошку. 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, поєднані разом, звуться сухим реактивним порошком. 10 UA 100724 C2 5 [00114] Звичайно вагове співвідношення води до сухого реактивного порошку неорганічного цементного в’яжучого і пуцоланового наповнювача підтримується при 0,35 або менше, з типовим співвідношенням нижче від близько 0,25 до 0,30 до 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. [00115] Таблиця 2E Вагове співвідношення води до сухого реактивного порошку Переважне співвідношення Тип діапазону Максимальне співвідношення води до сухого ≤ 0,35 реактивного порошку ≤ 0,30 Переважний ≤ 0,25 Більш переважний ≤ 0,20 Найбільш переважний Примітка: Неорганічний гідравлічний цемент і пуцолановий мікронаповнювач, поєднані разом, звуться сухим реактивним порошком. 10 15 20 [00116] Самовирівнюючий агент - Суперпластифікатор [00117] Було виявлено, що органічні домішки, на основі полікарбоксилатної хімії, є винятково ефективними самовирівнюючими агентами в композиції даного винаходу і забезпечують необхідну текучість і реологічні властивості для розвитку довгострокової міцності при стисканні отверділої цементної бронепанелі. [00118] 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 будь-яких значних поліпшень текучості та реологічних властивостей цементного матеріалу. Використання рівнів суперпластифікатора на основі полікарбоксилату вище близько 5,0 ваг. % спричиняє істотний несприятливий вплив на довгостроковий розвиток міцності при стисканні. Таблиця 2F демонструє діапазони для суперпластифікатора. 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 Примітка: Неорганічний гідравлічний цемент і пуцолановий мікронаповнювач, поєднані разом, звуться сухим реактивним порошком. 25 30 35 [00119] Коли полікарбоксилатний суперпластифікатор застосовується в зазначених дозуваннях у суміші з іншими компонентами цементної композиції даного винаходу, отримують цементні композиції, що самовирівнюються. [00120] Як правило, полікарбоксилатний суперпластифікатор може бути знижено до близько 0,75 до 1,50 ваг. % сухих реактивних порошків і аж до від близько 1,0 до 1,25 ваг. % сухих реактивних порошків, при все ще бажаному періоді текучості та довгостроковому розвитку міцності при стисканні, якщо алканоламіни, наприклад, ТЕА, і кислотні добавки, наприклад, винна кислота, використовуються в кількостях, визначених у даному винаході. [00121] Вираз «самовирівнюючий агент на основі полікарбоксилату», використовуваний у даному описі, відноситься до полімерів з вуглецевим кістяком і бічними ланцюжками, де, щонайменше, частина бічних ланцюжків приєднана до кістяка через карбоксильну групу або ефірну групу. Приклади таких полікарбоксилатних композицій можуть бути знайдені в патенті США 6942727 B2, кол. 4, рядки 16-32, що включений у даний документ шляхом посилання. 11 UA 100724 C2 5 10 15 20 25 30 35 Полікарбоксилатні диспергатори дуже ефективні в диспергуванні та зменшенні вмісту води в гідравлічних цементах. Ці диспергатори або суперпластифікатори функціонують оточуванням частки, яку потрібно диспергувати, а потім сили відштовхування між кожним полімерним ланцюжком утримують частинки окремо та більш рідкими. [00122] Полікарбоксилатний агент, використовуваний у цементній композиції, може включати, але не обмежується, диспергатори або добавки, що знижують потребу у воді, продавані 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. [00123] Алканоламін і кислота / кисла сіль [00124] Як згадувалося вище, алканоламін, наприклад, триетаноламін (ТЕА) і кислота або кисла сіль, наприклад, винна кислота, можуть додаватися для контролю текучості цементної композиції. Додавання від близько 0,005 ваг. % до близько 0,500 ваг. % ТЕА цементного матеріалу, більш типово від 0,010 ваг. % до близько 0,250 ваг. %, більш переважно від 0,020 ваг. % до 0,100 ваг. % і найбільше переважно від близько 0,025 до 0,075 ваг. % сухого реактивного порошку дозволяє використовувати більш низькі кількості вирівнюючого агента суперпластифікатора. Наприклад, додавання алканоламіну і кислоти/кислої солі дозволяє використовувати усього біля однієї третини кількості, використовуваного в противному випадку при одержанні бажаного ступеня розвитку міцності при стисканні панелі. [00125] Більш того, додавання алканоламіну та кислоти/кислої солі затримує період тужавіння, щоб дати можливість обробки й оброблення цементної бронепанелі. Це також дозволяє цементній композиції мати більш тривалий період обробки панелі від часу, коли панель досить стужавіє, щоб бути обробленою та відшліфованою для остаточного оброблення, до часу, коли цементна композиція придбає свою цілком стужавілу остаточну форму панелі. При кількостях, менше близько 0,005%, час тужавіння занадто короткий, і поліпшення в розвитку довгострокової міцності при стисканні панелі не відбувається. [00126] 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. [00127] Таблиця 2G наводить діапазони для алканоламінів. Приклади придатних для використання у варіантах здійснення даного винаходу алканоламінів включають одне або більше з моноетаноламіну, діетаноламіну і триетаноламіну. 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, поєднані разом, звуться сухим реактивним порошком. 40 45 [00128] Було виявлено, що застосування кислот, наприклад, винної кислоти, або кислих солей, у комбінації з вищеописаними алканоламінами є ефективним для зменшення кількості суперпластифікатора, необхідного для забезпечення текучості та 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. %. Коли винна кислота використовується при менше близько 0,10%, то не відбувається поліпшення в розвитку міцності при стисканні або 12 UA 100724 C2 5 будь-якого зменшення кількості суперпластифікатора, необхідного для забезпечення необхідної текучості та 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. [00129] Інші приклади придатних кислотних/кисло-сольових добавок для поліпшення текучості включають, але не обмежуються, лимонну кислоту, тартрат калію, тартрат натрію, тартрат натрію-калію і цитрат натрію. [00130] Таблиця 2H наводить діапазони для кислот і кислих солей, що можуть застосовуватися у варіантах здійснення даного винаходу. 10 Таблиця 2H Кислоти та кислі солі: винна кислота, тартрат калію, тартрат натрію, тартрат натрію-калію, лимонна кислота, цитрат натрію Діапазон дозування Тип діапазону 0,10 – 1,80 ваг. % сухого реактивного порошку Широкий діапазон 0,20 – 1,20 ваг. % сухого реактивного порошку Переважний діапазон 0,30 – 0,80 ваг. % сухого реактивного порошку Більш переважний діапазон 0,40 – 0,60 ваг. % сухого реактивного порошку Найбільш переважний діапазон Примітка: Неорганічний гідравлічний цемент і пуцолановий мікронаповнювач, поєднані разом, звуться сухим реактивним порошком. 15 20 25 30 35 40 45 [00131] Армуючі волокна [00132] Цементні бронепанелі даного винаходу, як правило, включають армуючі волокна, наприклад, скловолокна або сталеві волокна. Проте, вироби без армуючих волокон також відносяться до даного винаходу. [00133] 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 виливання, як докладно описано нижче. Скловолокна дрібно нарізають довжиною від близько 0,5 дюйма (1,3 см) до близько 1,5 дюйма (3,8 см). Скловолокна являють собою моноволокна з діаметром від близько 5 до 25 мікронів (мікрометрів), звичайно від близько 10 до 15 мікронів (мікрометрів). [00134] Цементні бронепанелі рівномірно армують скловолокнами в кількості від близько 0,5 об'ємного % до близько 6 об'ємних % повної композиції композитного матеріалу, більш типово від близько 3 об'ємних % до близько 3,5 об'ємного %, до того як вона стужавіє в остаточну цементну бронепанель. «Повна цементна композиція» позначає повне неорганічне в’яжуче, неорганічний мінеральний наповнювач, пуцолановий наповнювач, самовирівнючий агент і добавки типу сповільнювачів і каталізаторів. Таким чином, на 100 кубічних футів повної композиції припадає від 0,5 до 6 кубічних футів волокон. Цементні бронепанелі також складають 0,5-6 об'ємних % повної вологої композиції, використовуваної для виконання композитного виробу, а також самого композитного виробу. [00135] Коли важлива стійкість до лугів, можуть використовуватися стійкі до лугів скловолокна (AR скловолокна), такі як Nippon Electric Glass (NEG) 350Y. Було виявлено, що такі волокна забезпечують розчину чудову силу зв'язування з матрицею і, таким чином, є переважними для панелей даного винаходу. Скловолокна є моноволокнами, що мають діаметр від близько 5 до 25 мікронів (мікрометрів) і звичайно від близько 10 до 15 мікронів (мікрометрів). Як правило, волокна збираються в нитки по 100 волокон, що можуть бути зв'язані в пучки, що містять близько 50 ниток. Нитки або пучки, як правило, 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) довжиною, більш переважно від 1 до 1,5 дюймів (від 25 до 38 мм). [00136] Також замість деяких всіх або 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, поліакрилнітриловими, поліамідними, поліімідними і/або арамідними волокнами. Вуглецеві волокна та металеві волокна, такі як сталеві волокна, також можуть бути використані для армування цементних бронепанелей, хоча скловолокна 13 UA 100724 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 забезпечують цементні бронепанелі з чудовою вибухостійкістю та властивостями протистояння балістичному удару. [00137] Додаткові необов’язкові добавки [00138] Інші відомі добавки для використання в цементних композиціях, такі як повітрявтягуючі добавки, поверхнево-активні речовини, каталізатори, сповільнювачі та додаткові пластифікатори, також можуть використовуватися. Зокрема, водознижувальні агенти, такі як полінафталінсульфонати, лігносульфонати та меламінсульфонати, можуть бути додані до безперервної фази і будуть функціонувати як вторинні пластифікатори в комбінації з суперпластифікатором на основі полікарбоксилату. [00139] Високоефективне покриваюче армування [00140] Армоване волокнами цементне ядро бронепанелей зміцнюється за допомогою високоефективного покриваючого армування, зв'язаного з однієї або з 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 покрить 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 можуть цілком покривати панель, наприклад, прямокутна панель могла б бути покрита з двох сторін і всіх чотирьох граней. [00141] Альтернативно, покриваюче армування може вставлятися в цементне ядро, таким чином, уникається потреба в сполучному агенті. [00142] Еластичний матеріал для покриття панелей може бути типу, описаного в публікації патентної заявки США № 2009-0004430 A1, патентної заявки США № 11/819,340 «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. [00143] Як правило, використовуються ламінати з армованого волокнами полімеру, такі як армована скловолокном поліефірна смола, армований скловолокном поліетилен і армовані скловолокном поліпропіленові смоли, де переважним є тканий ламінат Kemlite ArmorTuf® з армованої волокнами поліефірної 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. [00144] Ряд волокон можна використовувати як армування в FRP ламінаті, включаючи такі переважні волокна, як скловолокна, арамідні волокна, фторполімерні волокна Kevlar® і металеві волокна, такі як сталеві волокна. [00145] Після остаточного стужавіння у формі армованої волокнами цементної панелі з високоефективним покриваючим армуванням, прикріпленим, щонайменше, до однієї поверхні цементного ядра, як описаний нижче, панель демонструє бажані вибухостійкість і стабільність розмірів цементного композитного матеріалу. [00146] Короткий опис виробництва панелі даного винаходу [00147] Формування [00148] Цементна панель формуєтся на лінії формування шляхом першого розміщення шару 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 вкладуючий пристрій, щоб довільно вкласти скловолокна в шар цементного тіста. Ці етапи потім повторюються 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 та відразу ж згладжується розрівнюючою плитою для забезпечення відносно гладкої поверхні створеної панелі. [00149] Тужавіння [00150] Отримані панелі потім складаються на рівну поверхню та тужавіють за умов температурі та вологості навколишнього середовища протягом початкового періоду від 8 до 72 часів після вологого формування (виливання). Потім панелі зволожуються й обертаються в пластмасу, щоб запобігти втраті вологи. Обгорнені панелі тужавіють при 140ºF (60ºC) протягом 7 днів. [00151] Остаточна обробка (обробка поверхні) 14 UA 100724 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 [00152] Обладнання 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. [00153] Різання [00154] Панелі розрізаються до бажаного розміру за допомогою стандартних способів різання, таких як сухе розпилювання або водоструминне різання. [00155] Реологічні властивості та самовирівнююча поведінка цементних композицій даного винаходу характеризувалися за допомогою випробування на осідання. Випробування на осідання, застосовуваний в наступних експериментах, використовує порожній циліндр діаметром 5,08 см (2 дюйми) і довжиною 10,16 см (4 дюйми), що вертикально утримується на гладкій пластмасовій поверхні. Циліндр доверху наповнюється цементною сумішшю, після чого з верхньої поверхні знімається надлишок, щоб видалити надлишок суміші суспензії. Потім циліндр обережно піднімається вертикально, щоб дозволити суспензії вийти знизу і поширитися по пластмасовій поверхні для формування круглого коржа. Діаметр коржа потім виміряється і записується як осідання матеріалу. Композиції з властивістю гарної текучості дають більше значення осідання. [00156] Для того, щоб скористатися стандартними високоефективними виробничими способами для виготовлення виробів на основі цемента, бажано, щоб цементне тісто мало значення осідання менше близько 5 дюймів (12,7 см). Суспензії зі значенням осідання більше 5 дюймів (12,7 см) складні для поводження й обробки з використанням традиційних виробничих способів. [00157] Вплив різних мінливих сировини на реологічні властивості та самовирівнюючу поведінку було визначено за допомогою випробування на осідання в Прикладах, описаних нижче. [00158] Докладний опис процесу виробничої лінії для виготовлення композиції ядра цементної панелі винаходу [00159] Звернемося тепер до Фіг. 2, на якій схематично зображена лінія для виробництва цементної бронепанелі, що в цілому позначається 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, по типу нескінченної гумаподібної конвеєрної стрічки з рівною, водонепроникною поверхнею, хоча пористі поверхні також передбачаються. Як добрі відомо в цій галузі техніки, опорна рама 12 може бути виготовлена, щонайменше, з одного столоподібного сегмента, що може включати спеціальні ніжки 13 або іншу опорну структуру. Опорна рама 12 також включає головний приводний барабан 16 на віддаленому кінці 18 рами, і барабан, що вільно обертається 20, на ближньому кінці 22 конструкції. Також, як правило, передбачається, щонайменше, один направляючий і/або натягуючий стрічку пристрій 24 для підтримки бажаної напруги і позиціонування транспортера 14 на барабанах 16, 20. У цьому варіанті здійснення панелі виготовляються безупинно, у міру того як транспортер рухається в напрямку «Т» із ближнього кінця 22 у далекий кінець 18. [00160] У цьому варіанті здійснення для утримання цементного тіста до тужавіння можуть бути передбачені сітка 26 з папера з целюлози або прокладочна текстура, або пластмасова сітка, що кладуться на транспортер 14, щоб захистити його і/або зберегти в чистоті. [00161] Однак також вважається, що замість безупинної сітки 26 на транспортер 14 можуть бути покладені окремі листи (не показується) відносно твердого матеріалу, наприклад, листи полімерної пластмаси. [00162] Також вважається, що цементні бронепанелі, вироблені даною лінією 10, формуються безпосередньо на транспортері 14. Далі встановлено, щонайменше, один елемент 28 для мийки стрічки. Транспортер 14 пересувається по опорній рамі 12 за допомогою набору моторів, шківів, стрічок або ланцюгів, що приводять в дію головний приводний барабан 16, як відомо в цій галузі техніки. Вважається, що швидкість транспортера 14 може змінюватися так, щоб відповідати вимогам виробленого виробу. [00163] Сікач [00164] У цьому варіанті здійснення даного винаходу виробництво цементної бронепанелі починається з розміщення 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 діаметром приблизно від 5 до 25 мікрометрів, як правило, діаметром 10-15 мікрометрів. Різні прилади, що укладають і ріжуть волокна, передбачаються на даній лінії 10. Наприклад, звичайна система застосовує рейку 31, що утримує кілька коток 32 зі шнурами з скловолокна, від кожного з якого відрізок або нитка 34 волокна подається на січну установку або апарат, який також зветься сікачем 36. Як правило, на кожну січну установку подаються кілька сталок 15 UA 100724 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 скловолокна. [00165] Сікач 36 містить обертову ножову котушку 38, від якої відходять леза, що проходять радіально 40, та які проходять перпендикулярно по ширині транспортера 14, і яка тісно зв'язана 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 протилежне 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. У міру того як пасма 34 волокна ріжуться, волокна вільно падають на несучу сітку 26. [00166] Мішалка цементного тіста [00167] Дана виробнича лінія 10 включає станцію подачі цементного тіста або дозатор цементного тіста, або напірний бак цементного тіста, який взагалі позначений 44, і джерело цементного тіста, яким у даному варіанті здійснення є мішалка 47 вологої суміші. Дозатор 44 цементного тіста отримує подачу цементного тіста 46 з мішалки 47 вологої суміші, щоб розміщати цементне тісто 46 на нарізані волокна на несучій сітці 26. [00168] Апарат подачі цементного тіста [00169] Звернемося тепер до Фіг. 2, як зазначено вище, наведений апарат подачі цементного тіста, що також зветься станцією подачі цементного тіста, дозатором цементного тіста або напірним баком цементного тіста та взагалі позначається 44, одержує подачу цементного тіста 46 з мішалки 47 вологої суміші. [00170] Переважний дозатор 44 цементного тіста включає головний дозуючий вал 48, розташований перпендикулярно до напрямку руху «Т» транспортера 14. Супровідний або допоміжний вал 50 розташований поруч, паралельно, знаходячись в обертальному зв’язку з дозуючим валом 48. Цементне тісто 46 поміщається в зазор 52 між двома валами 48, 50. [00171] Дозатор цементного тіста 44 також має затвор 132, змонтований на бічних стінках 54 апарата 44 подачі цементного тіста, щоб бути змонтованим суміжно з поверхнею дозуючого вала 48 так, щоб між ними утворився зазор. Затвор 132 знаходиться над дозуючим валом 48, так що зазор 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 ж час вали 48, 50 обертаються один відносно іншого. Затвор 132 обладнаний вібратором (не показано). Дозуючий вал 48 обертається від зазору 52 до зазору між валом 48 і затвором 132. [00172] Затвор 132 може бути центрований над дозуючим валом 48 або трохи вище над дозуючим валом 48. [00173] Хоча передбачаються й інші розміри, як правило, дозуючий вал 48 має діаметр більший, ніж супровідний вал 50. [00174] 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. [00175] Вібруючий затвор 132 допомагає запобігти значного нагромадження цементного тіста 46 на затворі 132 і контролює товщину цементного тіста 46, розташованого на дозуючому валу 48. Вібруючий затвор 132 може бути легко знятий з настінних кріплень для очищення та технічного обслуговування. Більш детальний опис вібруючого затвора може бути знайдено в публікації заявки на патент США 2008/0101150, заявка № 11/555,655 від 1 листопаду 2006 року, що цілком включена посиланням у даний опис. [00176] Як правило, дозатор 44 цементного тіста має пару більш-менш твердих бічних стінок 54 (одна показана), переважно виготовлених з, або покритих матеріалом, що не допускає прилипання, таким як TEFLON® або подібним йому. Бічні стінки 54 не дозволяють цементному тісту 46, залитому в зазор 52, випливати за межі дозатора 44 цементного тіста. Бічні стінки 54, переважно прикріплені до опорної рами 12 (Фіг. 2), знаходяться в тісному зв’язку з краями валів 48,50, щоб утримувати цементне тісто 46. Проте бічні стінки 54 виконані на відстані від країв валів, щоб не впливати на їхнє обертання. [00177] Важливою властивістю даного винаходу є те, що дозатор 44 цементного тіста розміщає на несучу сітку, що рухається 26, рівний шар цементного тіста 46 відносно контрольованої товщини. Придатна товщина шару варіюється від 0,16 до 0,25 дюймів. Проте, оскільки в цементній бронепанелі, виробленій виробничою лінією 10, переважними є два шари, а придатна панель має товщину 0,5 дюйма, то особливо переважна товщина шару цементного тіста лежить у межах 0,25 дюйма. Проте для цільової товщини формування панелі близько 0,53 16 UA 100724 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 дюйма стандартна товщина шару зазвичай ближче до приблизно 0,265 дюйма на кожній із двох формуючих установок. [00178] Таким чином, відповідна відстань між вібруючим затвором 132 і головним дозуючим валом 48 може бути задана так, щоб регулювати товщину розташовуваного цементного тіста 46. [00179] Для забезпечення рівномірного розміщення цементного тіста 46 по всій сітці 26, цементне тісто 46 доставляється в дозатор 44 цементного тіста через шланг 56 або подібний трубопровід, з'єднаний першим кінцем з випускним отвором мішалки або резервуара 47 цементного тіста. Другий кінець шланга 56 з'єднаний зі здійснюючим зворотно-поступальний рух з боку убік, гідравлічним роздавальником, що має канатний привід, виду, що добре відомий з галузі техніки. Цементне тісто, що тече зі шланга 56, таким чином, виливається в дозатор 44 зворотно-поступальним рухом з боку убік, щоб заповнити резервуар, визначеного валами 48, 50 і бічними стінками 54 дозатора 44 цементного тіста. [00180] Обертання дозуючого вала 48 витягає шар цементного тіста 46 з резервуара, визначеного валами 48, 50 і бічними стінками 54 дозатора 44 цементного тіста. [00181] Іншою властивістю даного апарата 44 подачі є те, що головний дозуючий вал 48 і супровідний вал 50 обоє приводяться в рух в однаковому напрямку, що мінімізує можливості передчасного тужавіння цементного тіста на відповідних зовнішніх рухаючихся поверхнях. Приводна 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, по годинній стрілці, 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 та ланцюгових коліс, зубцюватих зчеплень або іншої відомої технології механічного приводу для підтримки позитивного і простого обертального взаємозв’язку. [00182] Коли цементне тісто 46 на зовнішній поверхні вала 48 рухається до несучої сітки, що рухається 26, важливо, щоб все цементне тісто було поміщено на сітку, а не переміщалося назад угору в напрямку до зазору 52. Таке переміщення угору 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. [00183] Щоб допомогти запобіганню цього переміщення угору, дозатор 44 цементного тіста має ракельний ніж 134, розташований між головним дозуючим валом 48 і несучою сіткою 26. Ракельний ніж 134 гарантує, що цементне тісто 46 рівномірне покриває шар з скловолокна на несучій сітці 26 і не продовжує рухатися назад угору до зазору 52 і живильному резервуару 57. Ракельний ніж 134 також допомагає утримувати головний дозуючий вал 50 вільним від передчасно стужавілого цементного тіста 46. [00184] Ракельний ніж 134 видаляє цементне тісто з поверхні дозуючого вала 48, як дріт, використовуваний у процесі, що описується в патенті США № 6986812, Dubey et al. Ракельний ніж 134 також служить для збору цементного тіста 46 у рівномірний шар або завісу та направляє цементне тісто 46 вниз у напрямку руху сітки до точки близько від 1,0 до 1,5 дюймів (від 2,54 до 3,81 см) над шаром з скловолокна на сітці, щоб рівномірно покрити шар з скловолокна цементним тістом 46. Це особливо важливо, коли для покриття скловолоконного шару використовується більш рідке цементне тісто, оскільки більш рідке цементне тісто має властивість стікати по дротах. [00185] Обробка нижче по лінії від апарата подачі цементного тіста [00186] Знову звертаючись до Фіг. 2, будуть коротко описані інші функціональні компоненти лінії по виробництву цементних бронепанелей, але більш докладно вони описані в наступних документах: [00187] Патент США № 6986812, Dubey et al, під назвою «Апарат подачі цементного тіста для виробництва армованих волокнами конструктивних цементних панелей», включений у даний опис посиланням у всій своїй повноті; і [00188] наступних, що одночасно знаходяться на розгляді і належать одному правовласнику, заявок на патент США, цілком включених у даний опис посиланням: [00189] Публікація заявки на патент США № 2005/0064164 A1, Dubey et al, заявка № 10/666294 під назвою «Багатоступінчастий процес і апарат для виробництва високоміцних армованих волокнами конструктивних цементних панелей»; [00190] Публікація заявки на патент США № 2005/0064055 A1, Porter, заявка № 10/665541, під назвою «Вкладаючий пристрій для армованого волокнами розчину»; [00191] Заявка на патент США № 11/555655 під назвою «Спосіб для вологого змішування цементного тіста для армованих волокнами конструктивних цементних панелей», подана 1 17 UA 100724 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 листопаду 2006. [00192] Заявка на патент США № 11/555658 під назвою «Апарат і спосіб для вологого змішування цементного тіста для армованих волокнами конструктивних цементних панелей», подана 1 листопаду 2006. [00193] Заявка на патент США № 11/555661 за назвою «Процес для розгладження панелей і апарат для формування гладкої безперервної поверхні на армованих волокнами конструктивних цементних панелях», подана 1 листопаду 2006. [00194] Заявка на патент США № 11/555665 за назвою «Товщиномір для вологого цементного тіста і спосіб його використання», подана 1 листопаду 2006; [00195] Публікація заявки на патент США № 2007/0110970 A1, Dubey, заявка № 11/591793 за назвою «Багатоступінчастий процес і апарат для виробництва високоміцних армованих волокнами конструктивних цементних панелей з підвищеним вмістом волокон», подана 1 листопаду 2006; [00196] Публікація заявки на патент США № 2007/0110838 A1, Porter et al., заявка № 11/591957 під назвою «Вкладаючий валковий пристрій», подана 1 листопаду 2006. [00197] Вкладаючий пристрій [00198] Передбачається велика кількість вкладаючих пристроїв, включаючи котки із шипами і подібні їм, але не обмежуючи ними. Однак у даному варіанті здійснення вкладаючий пристрій 70 включає, щонайменше, пару, як правило, паралельних валів 76, змонтованих поперек напрямку переміщення транспортера 14 на рамі 12. Кожен вал 76 обладнаний безліччю дисків 74 відносно великого діаметра, які 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) друг від друга на валу дисками малого діаметра (не показані), при цьому великі та менші диски розташовані на одній осі. [00199] Під час виробництва цементної бронепанелі вали 76 і диски 74 обертаються разом навколо поздовжньої осі вала 76. Як добрі відомо в даній галузі техніки, мати привід від двигуна може або один, або обидва вали 76. Якщо тільки один вал 76 має привід від двигуна, інший може приводитися в рух ременями, ланцюгами, зубчастими передачами або іншими відомими технологіями механічної передачі, щоб підтримувати напрямок і швидкість, що відповідають валу, який має привід від двигуна. Відповідні диски 74 суміжних, переважно паралельних валів 76 заходять один за інший і зачіпаються друг за друга для створення дії «перемішування» або «масування» у цементному тісті, що вкладає раніше розміщені волокна 68. Крім того, тісна, накладаюча й обертальна взаємодія дисків 74 запобігає скупченню цементного тіста 46 на дисках і, власне кажучи, створює ефект «самоочищення», що значно зменшує час простою виробничої лінії, який пов'язаний з передчасним тужавінням або згущенням цементного тіста. [00200] 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 на близькій відстані (але переважно в одному напрямку), часткам розчину важко бути захопленим апаратом і передчасно стужавіти. За допомогою двох наборів дисків 74, що зміщені в сторони відносно один одного, цементне тісто 46 піддається множинним руйнівним впливам, що створює «перемішуючу» дію, що додатково вкладає волокна 68 у цементне тісто 46. [00201] Варіант здійснення вкладаючого пристрою 70, що придатний для використання у виробничій лінії 10, більш докладно розкритий у заявці на патент США № 10/665541, що одночасно знаходиться на розгляді, і поданої 18 вересня 2003, опублікованої як US 2005/0064055 під назвою «вкладаючий пристрій для армованого волокном цементного тіста» і цілком включеної в даний опис посиланням. [00202] Накладення додаткових шарів [00203] Як тільки волокно 68 вкладено, перший шар 77 панелі 92 закінчено. У переважному варіанті здійснення висота або товщина першого шару 77 знаходиться в приблизному діапазоні від 0,25 до 0,27 дюймів. Як було виявлено, у поєднанні з подібними шарами в цементній бронепанелі цей діапазон забезпечує бажану міцність і твердість. [00204] Для того щоб створити конструктивну цементну панель бажаної товщини, як правило, додаються додаткові шари. З цією метою передбачається другий дозатор 78 цементного тіста, по суті, такий же, як і дозатор 44, що знаходиться в експлуатаційному взаємозв’язку з транспортером 14 і розміщений для внесення додаткового шару 80 цементного тіста 46 на існуючий шар 77. [00205] Потім в експлуатаційному взаємозв’язку з рамою 12 надається додатковий сікач 82, по суті, ідентичний сікачам 36 і 66, щоб вносити третій шар волокон 68, що поставляються з 18 UA 100724 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 рейки (не показана), виконаної і розміщеної відносно рами 12 подібно рейці 31. Волокна 68 вносяться на шар 80 цементного тіста і вкладаються за допомогою іншого вкладаючого пристрою 86. Подібний за будовою і розташуванню з вкладаючим пристроєм 70, другий вкладаючий пристрій 86 монтується трохи вище відносно транспортерної стрічки, що рухається 14, так, щоб перший шар 77 не порушувався. Таким чином, створюється другий шар 80 цементного тіста і вкладених волокон. [00206] Звертаючись тепер до Фіг. 2, з кожним наступним шаром цементного тіста і волокон, що закладаються, на виробничій лінії 10 встановлюються додаткові станція 78 подачі цементного тіста, за якої йдуть сікач 82 волокон, і вкладаючий пристрій 86. У переважному варіанті здійснення для формування цементної бронепанелі забезпечуються дві загальних шари, покритих завершальним шаром цементного тіста. [00207] Завершальний шар цементного тіста розміщається на шар 80 на третій станції 78 подачі цементного тіста, щоб створити завершальний додатковий шар 88, що проходити через брус-фінішер 146, щоб вирівняти верхню поверхню цементного тіста та 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. [00208] Важливою властивістю даного винаходу є те, що панель має кілька шарів, які після стужавіння формують цілісну армовану волокнами масу. Припускаючи, що наявність і розміщення волокон у кожен шар контролюється і підтримується в рамках визначених бажаних параметрів, як це розкрито й описане в даному документі, розшарувати панель 92, зроблену даним процесом, буде фактично неможливо. [00209] Формування, розгладження та різання [00210] Після розміщення двох шарів начиненого волокном тужавіючого цементного тіста, як описаний вище, для надання форми верхній поверхні 96 панелі 92, рама 12 забезпечується формуючим пристроєм, таким як брус-фінішер, згаданий вище. [00211] Проте формуючі пристрої, які зіскоблюють надмірний шар матеріалу цементної бронепанелі, є небажаними. Наприклад, формуючі пристрої, такі як пружинні або вібраційні плити або вібраційні бруси, що вирівнюють, розроблені для приведення панелі у відповідність з бажаними просторовими характеристиками, не використовуються з матеріалом цементної бронепанелі, оскільки вони зіскоблюють надмірний шар матеріалу цементної бронепанелі. Такі пристрої зіскоблювали б або вирівнювали б поверхню панелі неефективно. Вони б не вирівнювали і згладжували її, а призводили до того, що скловолокно почало б скручуватися і псувати поверхню панелі. [00212] Зокрема, виробнича лінія 10 може містити згладжуючий пристрій, що також зветься брусом-фінішером 146, яким опорна рама 12 обладнана для того, щоб м'яко згладжувати верхню поверхню 96 панелі 92. Застосовуючи вібрацію до цементного тіста 46, згладжуючий брус-фінішер 146 сприяє розповсюдженню волокон 30, 68 по панелі 92 і забезпечує більш рівномірну верхню поверхню 96. [00213] На цій стадії шари цементного тіста вже почали тужавіти, і відповідні панелі 92 відокремлюються друг від друга ріжучим пристроєм 98, що в типовому варіанті здійснення зображено різак для водоструминного різання. Інші ріжучі пристрої, включаючи леза, що рухаються, вважаються придатними для цієї операції, припускаючи, що вони можуть створювати придатні гострі пруги в даній композиції панелі. Ріжучий пристрій 98 розташовується відносно лінії 10 і рами 12 так, що панелі виробляються, маючи бажану довжину, як правило, 8 футів. Оскільки швидкість сітки транспортера 14 відносно низька, ріжучий пристрій 98 може бути встановлений, щоб різати перпендикулярно напрямку переміщення сітки 14 шматками по 8 футів. Потім панелям дозволяють висихати протягом 8-72 годин після мокрого відливання цементного тіста, тобто після того, як вони виходять з-під бруса-фінішера. [00214] Виробнича лінія 10 включає достатньо установок, що сікуть волокно 36, 66, установок подачі цементного тіста 44, 78 і вкладаючих пристроїв 70, 86 для виробництва, щонайменше, двох шарів. Додаткові шари можуть бути створені повторенням установок, як описано вище стосовно виробничої лінії 10. [00215] Щоб одержати цементну бронепанель з обома рівними лицьовими гранями або сторонами, і верхню, і нижню лицьові грані панелі, з розмірами 4 фути на 8 футів, шліфують піском, а потім, факультативно, 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. [00216] Контрольована швидкість розвитку міцності при стисканні [00217] Як правило, цементна композиція витримується, 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 19 UA 100724 C2 4000 psi, більш переважно – менше 3000 psi, і найбільш переважно – менше 2000 psi, а після 28 днів і більше, щоб міцність при стисканні перевершувала 20 000 psi. [00218] Наприклад, деякі бажані швидкості контрольованого розвитку міцності при стисканні наведені в Таблиці 2I. 5 Таблиця 2I Контрольована швидкість розвитку міцності при стисканні Швидкість розвитку міцності при стисканні Цементний композитний матеріал надвисокої міцності з 1-денною міцністю при стисканні переважно менше 4000 psi, більш переважно менше 3000 psi, і найбільш переважно менше 2000 psi, а міцність при стисканні 28-денного терміну і більше – понад 20000 psi. Цементний композитний матеріал надвисокої міцності з 2-денною міцністю при стисканні переважно менше 4000 psi, більш переважно менше 3000 psi, і найбільш переважно менше 2000 psi, а міцність при стисканні 28-денного терміну і більше – понад 20000 psi. Цементний композитний матеріал надвисокої міцності з 3-денною міцністю при стисканні переважно менше 4000 psi, більш переважно менше 3000 psi, і найбільш переважно менше 2000 psi, а міцність при стисканні 28-денного терміну і більше – понад 20000 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 4000 psi, більш переважно менше 3000 psi, і найбільш переважно менше 2000 psi, а міцність при стисканні 28-денного терміну і більше – понад 20000 psi. 10 15 20 25 30 35 Тип переважності Переважний Більш переважний, ніж попередній Більш переважний, ніж попередній Більш переважний, ніж попередній Найбільш переважний [00219] Нанесення покрить [00220] Після достатнього стужавіння порізані панелі покриваються клейкою речовиною, як правило, за допомогою притискних роликів, потім армуюче покриття поміщається на верхню поверхню панелі, а потім проганяється через іншу пару притискних роликів, щоб нашарувати шар армуючого покриття на цементне ядро. Потім панель перевертається, і процедура нашарування повторюється для іншої сторони панелі. [00221] В одному варіанті здійснення цементні панелі шліфуються піском, потім клейка речовина та шар армованого волокнами полімерного покриття накладається на все ще вологе цементне ядро, а потім цементна панель з FRP-покриттям проганяється під фінішером або валом. [00222] Варіанти здійснення системи цементної бронепанелі даного винаходу [00223] Цементні бронепанелі можуть вироблятися різними за розмірами, наприклад, панелі розміром 30 дюймів на 48 дюймів, з товщиною ядра біля ½ дюйма і товщиною покрить 0,085 дюйма. Ці панелі можуть бути швидко зібрані на конструкції рами, щоб забезпечити швидке розгортання у якості захисних огороджень для військового або цивільного застосування. Конструкція рами з обшивкою з цементних бронепанелей даного винаходу може мати заповнювач у порожнині між рамою, такий як бетон або пісок, призначений допомагати поглинанню та розсіюванню енергії, коли одна сторона системи піддається дії вибухових сил або високошвидкісних ударних сил снарядів. Цементні бронепанелі даного винаходу надають безперервний захисний щит, що надає тонкостінне захисне огородження великої маси, що є міцним, твердим й поглинаючим енергію. [00224] Коли конструкція рами використовується для утримання цементних бронепанелей, система може бути зібрана як захисне огородження, що дозволяє панелям відхиляти й поглинати енергію, одночасно зберігаючи форму системи і підтримуючи захист навколо визначеного простору. Використання рами з модульною панеллю забезпечує швидке зведення панельної системи. [00225] Конструкція рами може бути скомпонована з цементними бронепанелями, «вільно вкладеними» у направляючу систему на конструкції рами, як показаний на Фіг. 23. Відповідно до вимог безпеки, множинні шари цементних бронепанелей 200 можуть бути встановлені на 20 UA 100724 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 раму 210 з «Z-скобами» 220, як показано на поперечному розрізі на Фіг. 20 з Z-скобою 220, прикріпленою до рами 210 болтом 221, і залишають відкритий паз 222 для вставки й утримання однієї або більш цементних панелей 200 на металевій конструкції рами 210. [00226] Фіг. 21 показує перспективний вид «Z-скоби» (або Z-бруска) 220. [00227] Фіг. 22 показує вид збоку іншого варіанта здійснення Z-скоби 220А, що має порожнє гніздо 220B, в яке може бути вставлений вертикальний виступ 221А елемента 221B рами. [00228] Типовою металевою рамою, яка показана на Фіг. 23, може бути металева рама 210 у вигляді стенда, що має перехресні опори. Альтернативно також можуть бути використані скоби форми «H» або «C», які приєднуються до рами на одній стороні і залишають відкритий паз для вставки однієї або більше цементних панелей без необхідності болтових скріплень з цементними бронепанелями. Цей тип системи може розгортатися швидко за допомогою дуже невеликої кількості обладнання. Система може використовуватися для захисту по периметру у військових застосуваннях, таких як тимчасові контрольні пункти, віддалені бази, і для захисту обладнання, наприклад, авіації і механічного обладнання. [00229] Висота «B» конструкції рами 210 із встановленими цементними бронепанелями може змінюватися від приблизно 6 футів до 20 футів. Ширина конструкції рами «А» в основі рами зі встановленими цементними бронепанелями може змінюватися від 4 до 10 футів, а ширина «C» на вершині рами може, як правило, змінюватися від 2 до 6 футів. Висота і ширина конструкції рами зі встановленими цементними бронепанелями буде залежати від потреб безпеки огородження та доступної площі для зведення рами. [00230] Перевагою використання вільно покладеної конструкції для цементних бронепанелей є здатність панелей рухатися в направляючій і поглинати великі балістичні та вибухові навантаження, не будучи закріпленими на місці з несучою конструкцією. [00231] В іншому варіанті здійснення конструкція рами може бути сконфігурована у вигляді вертикальної настінної збірної конструкції, з панелями 200, приєднаними до вертикальної рами за допомогою механічних кріпильних елементів 220, що кріпляться до рами, і/або за допомогою приклеювання клеєм, такими як епоксидний клей, як показаний у варіантах здійснення на Фіг. 24, 25 і 26. У цих варіантах здійснення цементна бронепанель може мати передчасно просвердлені за допомогою звичайних інструментів, таких як ударний дриль, отвори, щоб забезпечити базовий отвір для приєднання механічних кріпильних елементів до цементної бронепанелі 200 і до конструкції рами 210. У цьому застосуванні розмір панелі може бути більше 30 дюймів на 48 дюймів, а звичайний модуль для зборки конструкції має розмір 48 дюймів на 96 дюймів. [00232] Висота конструкції настінної рами з цементними бронепанелями 200, прикріпленими до рами, як показано на Фіг. 26, може, як правило, змінюватися від близько 4 футів до 20 футів, а глибина конструкції рами з установленими панелями, як правило, змінюється від 6 до 24 дюймів. Глибина може бути збільшена більше 24 дюйма, якщо потрібен захист проти більш серйозних погроз безпеці. Висота та глибина настінної конструкції настінної рами зі встановленими цементними бронепанелями 200 буде залежати від необхідного огородження безпеки і доступної площини для зведення рами. [00233] Настінна конфігурація, показана на Фіг. 25, може мати довжину стінки «B», що міняється від 2 футів до 100 футів, і висоту «А» від 4 футів до 20 футів. Конфігурація рами, що також може бути використана для вистелених конструкцій, може бути використана в довгострокових конструкціях безпеки в будинках, виробничих і транспортних спорудженнях в особливо важливих з погляду безпеки зонах, і цементні бронепанелі забезпечують конструктивну опору конструкції і можуть використовуватися для забезпечення опори для навантаження на зрушення. [00234] Конструкція рами з покриттям з цементних бронепанелей також може комбінуватися з матеріалом заповнення – бетоном, пористим бетоном, піском, легковагим заповнювачем – у порожнині між стінами рами, щоб забезпечувати додатковий захист від вибухів. Фіг. 27-28 демонструють альтернативні конструкції рами з цементними бронепанелями 200, що містять цементне ядро 11 і шаруватий армований волокном покриваючий шар 20 (Фіг. 28), щонайменше, на одній поверхні, прикріплений до обох поверхонь рами 210, щоб створити настінну конструкцію, що має матеріал заповнювача 250, такий як пористий бетон, у порожнині рами між рамами 210. [00235] Панельна збірна конструкція цементних бронепанелей 200 на металевих рамах 210 із заповнювачем 240 на Фіг. 27 може, як правило, мати висоту «А» від 6 до 20 футів і ширину «B» від 6 до 48 дюймів. [00236] В іншому варіанті здійснення цементні бронепанелі можуть приєднуватися до зовнішньої поверхні існуючої конструкції, такої як кам'яна або бетонна стіна, як зовнішня стіна 21 UA 100724 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 або конструкція бетонної подушки, для забезпечення додаткової балістичної і вибухової стійкості. Цементна бронепанель може механічно приєднуватися до стіни за допомогою обґратованих пазів в існуючій стіні для приєднання механічних кріпильних елементів, попередньо просвердлених у цементній бронепанелі. Альтернативно, панель з покриваючим шаром на зовнішній лицьовій поверхні може за допомогою клейкої речовини прикріплюватися до стіни або наноситися на шар будівельного розчину, що може наноситися на існуючу стінну конструкцію за допомогою кельні. [00237] Система цементної бронепанелі даного винаходу забезпечує безпеку та вибухостійкість для таких застосувань, як вибухостійкі загородження по периметру, загороджувальні бар'єри, загороджувальні «джерсійскі бар'єри» для контролю руху, бар'єри для пішохідних доріжок і контролю руху, і захист доступу входу та виходу з будинків. [00238] Армований покриваючий шар може наноситися на одну або обоє поверхні цементної панелі. Покриваючий шар забезпечує цементним панелям деякі поліпшені характеристики, включаючи забезпечення поліпшеної міцності панелі на згин і розтягання. Покриваючий шар також обмежує цементне ядро, запобігаючи дробленню цементного ядра, коли воно піддається впливу балістичних або вибухових ударних сил. Армоване покриття забезпечує панелям з цементним ядром додаткову міцність при нанесенні на одну або більш поверхонь і служить для поглинання більшої енергії, ніж необлицьована цементна панель. Також було виявлено, що цементні бронепанелі з армованим покриттям, таким як шаруваті FRP шари, можуть витримувати множинні впливи без руйнування цілісності цементної панелі. [00239] Ще однією перевагою застосування шаруватих FRP шарів на обох поверхнях цементних панелей є те, що ламінована FRP поверхня є більш довговічною, ніж цементні бронепанелі, що не мають армованого волокном покриваючого шару, і ці облицювальні панелі, у порівнянні з цементними панелями без облицювальних шарів, можна легко чистити та підтримувати. [00240] Типові варіанти застосування винаходу [00241] Вибрані варіанти здійснення даного винаходу придатні для виготовлення недорогих конструктивних панелей, таких як тонкі бетонні бронепанелі, які можна застосовувати для транспортних засобів, а також для стаціонарних споруджень. Конструктивні бронепанелі можна сформувати або екструдувати до товщини, що раніше вважалася непрактичною, завдяки поліпшеній твердості і міцності варіантів здійснення даного винаходу. Наприклад, панелі можна одержати такого розміру та товщини, щоб забезпечити можливість їхнього перенесення. Цій переносним панелям, можна надати форму для приєднання до конструктивної рами задля перешкоджанню проникнення пострілу з ручної зброї і пом'якшення вибухового й осколкового ефектів. [00242] У збройних силах використовують безліч захисних матеріалів, починаючи від земляного насипу і кінчаючи дорогою високоефективною легковагою балістичною керамікою. Варіант здійснення даного винаходу, якому придатним образом надали форму, додатково до переносної продукції пропонує недорогі рішення для захисту військ. Застосування варіантів здійснення даного винаходу включають, але не обмежуються ними, військові й урядові застосування: дуже високоякісний бетон, включений у недорогу балістичну броню; легковагі конструктивні профілі, такі як плити, швелери, сурми, трубки, двотаврові балки і широкополичні прокатні профілі; сполучні елементи; захисні спорудження; вибухостійкі панелі; осколковий захист військового спорядження; посилення бронезахисту транспортних засобів; стійкі до злому конструктивні елементи та т.п. [00243] У військових застосуваннях система може забезпечити швидкий монтаж для тимчасових військових споруджень, для контрольних пунктів, віддалених баз, захисту табору і захисту військового спорядження й апаратного обладнання. У більш довгострокових застосуваннях система панелей забезпечує захист периметрів військової бази, входів бази, захист її споруджень і авіаційних укриттів. [00244] Для комерційних споживачів: продукція будівельних конструкцій, така як: покрівельна черепиця, панелі стін, плитка для підлоги і т.п.; легковагі конструктивні профілі, такі як: плити, швелери, сурми, трубки, двотаврові балки і широкополичні прокатні профілі; стійкі до ураганів і торнадо конструктивні елементи, стійкі до злому конструктивні елементи, [00245] У цивільних і комерційних застосуваннях система цементних бронепанелей може забезпечити захист транспортних об'єктів, таких як аеропорти, верфі, дороги, залізничні станції й об'єкти суспільного транспорту. Систему панелей можна також використовувати для захисту лікарень, хімічних, енергетичних і промислових об'єктів, а також для захисту навчальних закладів, посольств і урядових споруджень. [00246] Блоки системи стіни по даному винаході, виготовлені з цементних бронепанелей, 22 UA 100724 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 мають значення сили зрушення, схожі зі значеннями сили зрушення, отриманими в системах з конструктивними цементними панелями, механічно прикріпленими до рам, таким як металеві рами, як показано у поданій спільно заявці на патент США №11/321069, поданої Тonyan et al. 30 грудня 2005 р., «Вогнестійкі армовані легковагі цементні панелі та система металевих рам для стін твердості», що цілком приведена тут за посиланням. [00247] Опір зсуву систем стіни даного винаходу, виготовленого з цементних бронепанелей, залежить від використовуваних механічних кріпильних елементів і розміщень кріпильних елементів на конструкції рами. Міцність на розрив цементних бронепанелей на блоці та властивості вибухостійкості блоку цементних бронепанелей також залежати від значень сили зсуву, що, у свою чергу, залежать від кількості застосовуваних кріпильних елементів на одиницю площі цементних бронепанелей (розмір бронепанелей), застосовуваних на рамі. [00248] Види застосування цементного матеріалу [00249] Вибрані варіанти здійснення даного винаходу придатні для виготовлення недорогих конструктивних панелей, таких як тонкі бетонні бронепанелі, які можна застосовувати для транспортних засобів, а також для стаціонарних споруджень. Конструктивні бронепанелі можна сформувати або екструдувати до товщини, що раніше вважалася непрактичною, завдяки поліпшеній твердості і міцності варіантів здійснення даного винаходу. Наприклад, панелі можна одержати такого розміру та товщини, щоб забезпечити можливість їхнього перенесення. Цій переносним панелям, можна надати форму для приєднання до конструктивної рами задля перешкоджанню проникнення пострілу з ручної зброї і пом'якшення вибухового й осколкового ефектів. [00250] У збройних силах використовують безліч захисних матеріалів, починаючи від земляного насипу і кінчаючи дорогою високоефективною легковагою балістичною керамікою. Варіант здійснення даного винаходу, якому придатним образом надали форму, додатково до переносної продукції пропонує недорогі рішення для захисту військ. Застосування варіантів здійснення даного винаходу включають, але не обмежуються ними, військові й урядові застосування: дуже високоякісний бетон, включений у недорогу балістичну броню; легковагі конструктивні профілі, такі як плити, швелери, сурми, трубки, двотаврові балки і широкополичні прокатні профілі; сполучні елементи; захисні спорудження; вибухостійкі панелі; осколковий захист військового спорядження; посилення бронезахисту транспортних засобів; стійкі до злому конструктивні елементи та т.п. [00251] Для комерційних споживачів: продукція будівельних конструкцій, така як: покрівельна черепиця, панелі стін, плитка для підлоги і т.п.; легковагі конструктивні профілі, такі як: плити, швелери, сурми, трубки, двотаврові балки і широкополичні прокатні профілі; стійкі до ураганів і торнадо конструктивні елементи, стійкі до злому конструктивні елементи і т.п. [00252] ПРИКЛАДИ: [00253] Реологічні властивості і поведінки самовирівнювання цементних композицій даного винаходу були охарактеризовані з застосуванням випробування по визначенню осідання. У випробуванні по визначенню осідання, використаному в наступних експериментах, використовували порожній циліндр 5,08 см (2 дюйми) у діаметрі та довжиною 10,16 см (4 дюйми), що утримували вертикально на гладкій пластмасовій поверхні. Циліндр заповнюється доверху цементною сумішшю, з наступним зняттям надлишку матеріалу з верхньої поверхні для видалення зайвої рідкої суміші. Потім циліндр обережно піднімають вертикально вгору для того, щоб дозволити рідкому цементному тісту вийти з дна та розпливтися по пластмасовій поверхні для утворення круглого коржа. Діаметр коржа потім вимірюють і записують як осідання матеріалу. Композиції з гарною плинністю дають більше значення осідання. [00254] Для застосування загальноприйнятих, високоефективних способів виробництва для одержання виробів на основі цемента необхідно, щоб цементне тісто мало значення осідання менше 12,7 см (5 дюймів), оскільки цементне тісто зі значеннями осідання більш 12,7 см (5 дюймів) надзвичайно заважає поводження з ним і його обробку при використанні загальноприйнятих способів виробництва. [00255] Вплив параметрів різного виду сировини на реологічні властивості та поведінку самовирівнювання бути визначено із застосуванням випробування по визначенню осідання в описаних нижче Прикладах. [00256] Приклад 1 [00257] Осідання вимірялося виливанням цементного тіста в циліндр, діаметром 2 дюйми та висотою 4 дюйми (відкритий з обох сторін і поставлений на одну 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 та цементне тісто випускалося з відкритого дна циліндра. Ця дія формувала круглий «корж» цементного 23 UA 100724 C2 5 тіста. Діаметр цього коржа виміряється в дюймах і записується. Більш рідке цементне тісто буде, як правило, робити корж більшого діаметра. [00258] Таблиця 3 показує вплив вмісту кварцового піску, як неорганічного мінерального наповнювача, на осідання цементних сумішей. Вміст інших сировинних матеріалів у різних сумішах зберігалося постійним. Як показують результати, осідання цементних сумішей зменшується зі збільшенням вмісту кремнієвого піску в суміші. [00259] Типові склади для сумішей у ТаблицяХ 3-7 показані в Таблиці 1, що раніше обговорювалася. Таблиця 3 Суміш Суміш 1 Суміш 2 Суміш 3 Вміст неорганічного мінерального наповнювача, такого як кварцовий пісок* 1,82 1,35 0,85 Осідання в дюймах (см) 3 дюйми (7,6 см) 5 дюймів (12,7 см) 7 дюймів (17,8 см) *Вміст кварцового піску виражено його ваговим співвідношенням відносно загальних цементних матеріалів, де неорганічне цементне в’яжуче (портландцемент) і пуцолановий мікронаповнювач (кремнеземний пил) розглядаються як цементні матеріали в композиції. Наприклад, для суміші 1, на кожну 1 вагову частину комбінованого неорганічного цементного в’яжучого і пуцоланового наповнювача приходяться 1,82 вагові частини кварцового піску. 10 15 [00260] Приклад 2 [00261] Таблиця 4 показує вплив розміру частинок кварцового піску на осідання цементних сумішей. Були використані два типи кварцового піску: перший – із середнім розміром частинок приблизно 200 мікрон і другий – із середнім розміром частинок приблизно 10 мікрон. Інші сировинні матеріали підтримувалися постійними. Як показано у таблиці, осідання цементних сумішей значно зменшилося із застосуванням у композиції більш дрібного кварцового піску. Таблиця 4 Суміш Суміш 4 Суміш 5 Тип неорганічного мінерального наповнювача Крупний кварцовий пісок із середнім розміром частинок 200 мікронів¹ Дрібний кварцовий пісок із середнім розміром частинок 10 мікронів² Осідання в дюймах (см) 7 дюймів (17,8 см) 2 дюйми (5,1 см) ¹ Крупний 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» 20 [00262] Приклад 3 [00263] Таблиця 5 показує вплив вмісту мікронаповнювача з пуцоланового цемента і кремнеземного пилу на осідання цементної суміші при утриманні всіх інших сировинних матеріалів постійними. Можна спостерігати, що осідання цементних сумішей зменшується зі збільшенням вмісту кремнеземного пилу в суміші. Таблиця 5 Суміш Суміш 6 Суміш 7 Суміш 8 Вміст кремнеземного пилу¹ 15 % 25% 35 % Осідання в дюймах (см) 9,5 дюймів (22,8) 6 дюймів (15,2) 3 дюйми (7,6) ¹ Вміст кремнеземного пилу виражено у ваг. % від загальних цементних матеріалів, де портландцемент і кварцовий пісок вважаються цементними матеріалами суміші. Наприклад, суміш 6 містить 15 вагових частин кремнеземного пилу і 85 вагових частин поєднаних портландцемента і кварцового піску. 25 24 UA 100724 C2 5 [00264] Приклад 4 [00265] Таблиця 6 показує вплив самовирівнюючого агента на осідання цементної суміші. Застосовувалися два типи хімічних домішок: сполуки, засновані на хімії карбоксилату і полінафталінсульфонату з незмінними іншими матеріалами, що залишились. Осідання суміші, що містить домішки, засновані на хімії полікарбоксилату, була значно вище, ніж у сумішей, що містять добавку, засновану на полінафталінсульфонаті. Таблиця 6 Суміш Суміш 9 Суміш 10 10 15 Самовирівнюючий агент (ваг. % від загального портландцемента і кремнеземного пилу) Adva® Cast полікарбоксилат (W.R.Grace, Columbia, MD) Вміст самовирівнюючого агента (ваг. % від загального портландцемента і кремнеземного пилу) 3,0 DILOFLO GW 40² полінафталінсульфонат (Geo Specialty Chemicals, Horsham, PA 19044) 3,0 Осідання в дюймах (см) 6,75 дюймів (17,1) 3,0 дюймів (7,6) [00266] Наприклад, для суміші 9, на кожні 100 вагових частин загального портландцемента і кремнеземного пилу приходиться 3,0 вагових частин самовирівнюючого агента. [00267] Приклад 5 [00268] Таблиця 7 показує вплив вмісту полікарбоксилатного самовирівнюючого агента, на значення осідання для сумішей, в інших відношеннях що є однаковими. Можна бачити, що осідання збільшується зі збільшенням кількості агента, застосованого в суміші. Таблиця 7 Суміш Суміш 11 Суміш 12 Суміш 13 20 25 30 Вміст Adva Cast® полікарбоксилату (ваг. % від загального портландцемента і кремнеземного пилу) 1,0 2,0 3,0 Осідання в дюймах (см) 3,0 (7,6) 6,75 дюймів (17,1) 9,0 дюймів (22,9) [00269] Приклад 6 [00270] Таблиця 8 показує міцність при стисканні цементних композицій, що самовирівнюються, за даним винаходом. Можна помітити, що ці суміші дають ультрависоку міцність при стисканні, як правило, понад 20000 psi. [00288] Осідання вимірювалося наступним чином: латунний циліндр висотою 4 дюйми та діаметром 2 дюйми наповняли сумішшю; верхній край циліндра розрівнювали для видалення надлишку матеріалу; циліндр піднімали вертикально в межах 5 секунд, щоб дати цементному тісту розтектися та вимірювали діаметр коржа, утвореного з цементного тіста. Міцність при стисканні визначали на кубиках розміром 2 дюйми, відповідно за способом випробування в ASTM C 109. Утрата рухливості та ріст міцності при стисканні вимірялися протягом періоду часу до 7 годин і до 7 днів, відповідно. Міцність при стисканні цих сумішей також оцінювалася за умов прискореного тужавіння з 7-ми денними зразками, що занурювалися у воду з температурою 140ºF (60ºC), з наступним 4-денним сушінням у вентильованій печі при 175ºF (79,4ºC), після чого здійснювалося охолодження й випробування. 25 UA 100724 C2 Таблиця 8 Інгредієнт Результати 5 10 15 20 25 30 Суміш 16 03/10/06 (ваг. %) 37,0 Суміш 17 04/04/06 (ваг. %) 37,0 6,6 6,5 6,5 45,7 46,5 45,7 45,7 2,2 Осідання в дюймах (см) Міцність при стисканні в psi (МПа) Суміш 15 01/24/06 (ваг. %) 37,6 6,5 Портландцемент Тип 1 неорганічне цементне в’яжуче Мікронаповнювач із кремнеземного пилу і пуцолана Кварцовий пісок¹ (крупний кварцовий пісок, що позначається в США Silica F-55 немелений кремнезем) неорганічний мінеральний наповнювач Полікарбоксилатний поліефір Adva Cast 500® хімічний самовирівнюючий агент Вода Суміш 14 06/17/05 (ваг. %) 37,0 2,2 1,5 1,3 8,7 8,0 7,1 8,0 9,3 8,0 9,6 8,0 20990 (144,7 МПа) 20119 (138,7 МПа) 20963 (144,5 МПа) 21026 (145 МПа) [00289] Приклад 7 [00290] Панелі на основі армованого волокном цемента виготовлялися із застосуванням цементної композиції, що самовирівнюється, за даним винаходом зі стійкими до лугів скловолокнами, застосовуючи спосіб напилювання. [00291] При використанні способу напилювання цементне тісто може комбінуватися зі скловолокнами декількома способами з метою одержання однорідної суміші. Скловолокна, як правило, подаються у вигляді рівниць, нарубаних на короткі шматки. У переважному варіанті здійснення цементне тісто та посічені скловолокна одночасно розпорошуються в опалубну форму панелі. Для створення тонких шарів, переважно товщиною до приблизно 0,25 дюймів, що вибудовуються в однорідну плиту, що не має особою структури та товщиною від ¼ до 1 дюйма, переважно виконувати розпилення за кілька заходів. Наприклад, в одному із застосувань, панель розміром 3 х 5 фути виготовлялася в шість заходів розпиленням по напрямках довжини і ширини. У міру осадження кожного шару, можна використовувати валець, щоб переконатися, що цементне тісто та скловолокна досягли тісного контакту. Після етапу прокатки шари можна вирівнювати правилом або іншим придатним засобом. [00292] Як правило, для розпилення цементного тіста, використовується стиснене повітря. У міру появи з наконечника, що розпорошує, цементне тісто змішується зі скловолокнами, відсіченими від рівниці січним механізмом, встановленим на пістолеті-розпилювачі. Однорідна суміш цементного тіста зі скловолокнами осаджується в опалубній формі панелі, як описаний вище. [00293] Номінальна товщина виготовлених панелей склала ½ дюйма, а об’єм фракції скловолокон склав 3%. Таблиця 9 показує характеристики при згинанні армованих волокнами ультрависокоміцних цементних композицій, що самовирівнюються. Склад Таблиці 9 - це суміш 17 Таблиці 8. Модуль подовжньої пружності панелей перевищив 5000 ksi (тисяч фунтів на кв. дюйм), що майже в два рази більше модуля подовжньої пружності матеріалів цементного матеріалу нормальної міцності та високої щільності. Міцність на вигин армованих волокном панелей була більше 3000 psi. Для модуля подовжньої пружності застосовувався спосіб випробування ASTM C1325, а для міцності на вигин застосовувався спосіб випробування ASTM C947. 26 UA 100724 C2 Таблиця 9 Інгредієнти 5 10 15 20 25 30 35 40 Випробування Результати Модуль подовжньої пружності (ksi) Міцність на вигин (psi) Портландцемент Тип 1 Кремнеземний пил Кварцовий пісок (крупний кварцовий пісок, що позначається в США – Silica F-55 немелений кремнезем) Adva Cast 500® Полікарбоксилатний самовирівнюючий агент Вода Склад суміші (ваг. %) 37,0 6,5 45,7 5140 ksi 1,3 9,6 3105 psi [00294] Приклади з триетаноламіном (TEA) і винною кислотою [00295] Наступні приклади наведені для ілюстрації переваг застосування домішок переважного алканоламіну, триетаноламіну, і кращої 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 поліефірного суперпластифікатора, триетаноламіну (TEA 99 Low Free Grade (LFG) 85% TEA і 15% вода) і винної кислоти додавалися в кількостях, перелічених у наступних Прикладах, для контролю текучості суміші, часу тужавіння і росту міцності. [00296] Всі інгредієнти були попередньо витримані в запечатаних пластикових мішках при 75-80°F протягом, щонайменше, 24 годин перед змішуванням у змішувачі Хобарта, при високій швидкості, для досягнення однорідної дисперсії. Підвищення температури в сумішах вимірювалося із застосуванням термопар, вставлених у зразки кожної суміші вагою по 350 грам і приєднаних до системи збору даних. Початковий і кінцевий час тужавіння визначався із застосуванням голок Гілмора, відповідно зі способом у ASTM C 266. [00297] Осідання та межа міцності при стисканні визначалися відповідно зі способами випробувань, описаними вище в Прикладі 6. [00298] Приклад 8 [00299] Три суміші були отримані відповідно до вищевказаної процедури, із застосуванням суперпластифікатора при 3 ваг. % цементуючих компонентів, для контролю текучості суміші, і винної кислоти при рівнях 0 ваг. % (контрольний), 0,15 ваг. % і 0,30 ваг. % цементуючих компонентів. TEA не додавався в зразки сумішей. Осідання сумішей, як було визначено, складає 7,5 дюймів (19,1 см) для контролю, 10,3 дюйми (26,2 см) для суміші, що містить 0,15% винної кислоти, і 10,8 дюймів (27,4 см) для суміші, що містить 0,30% винної кислоти. [00300] Фіг. 3 показує поведінку сумішей при підвищенні температури протягом перших 30ти годин після відливання. Фіг. 3 показує, що суміші з додаванням винної кислоти не виявляють тужавіння протягом перших 24-х годин у порівнянні з контрольною сумішшю, що стужавліла протягом приблизно 10-ти годин. [00301] Фіг. 4 показує ріст міцності при стисканні протягом 7-ми днів. Фіг. 4 показує, що суміші з винною кислотою малі більш повільну швидкість росту міцності при стисканні в перші кілька днів після замішування в порівнянні з контролем, але на 7-й 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). [00302] Приклад 9 [00303] У цьому прикладі були оцінені ефекти спільного впливу додавання як винної кислоти, так і TEA. Усі суміші містили цементуючі компоненти, воду і суперпластифікатор, у пропорціях, зазначених у Прикладі 8, і TEA був доданий до всіх сумішей у пропорції 0,045 ваг. % від портландцемента. Винна кислота містилася в пропорціях 0 ваг. %, 0,30 ваг. % і 0,40 ваг. % 27 UA 100724 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 від цементуючих компонентів. Осідання сумішей, як було виміряно, складає 5,9 дюймів (15,0 см), 9,9 дюймів (25,1 см) і 9,3 дюймів (23,6 см) для контролю та зразків зі вмістом винної кислоти 0,30% і 0,40%, відповідно. Була виміряна і показана на Фіг. 5 утрата рухливості для цих сумішей. Фіг. 5 показує, що додавання винної кислоти до TEA приводило до збільшеної рухливості суміші (більш 2-3 додаткових годин), з наступною різкою втратою рухливості, через приблизно 2 години для 0,30%-ої суміші з винною кислотою і від 3 до 3,5 годин для 0,40%-ої суміші з винною кислотою, з наступним тужавінням. [00304] 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 стужавіння відразу після втрати рухливості (3-4 години) дозволяє транспортувати і поводження з панелями після формування без осідання. Суміш без винної кислоти зазнала швидку втрату рухливості протягом першої половини години після замішування, і залишалася в густому пластичному стані до стужавіння після приблизно 10-11 годин. [00305] Фіг. 6 показує поведінку росту температур трьох сумішей у перші 30 годин після відливання. Це демонструє відносно більш швидке тужавіння сумішей, що містять винну кислоту. [00306] 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-й день обидві суміші з винною кислотою досягли міцності, приблизно на 10% більш високої, ніж у контрольної суміші. Міцність прискорено стужавлених сумішей зі вмістом винної кислоти 0%, 0,30% і 0,40% склала 22549, 22847 і 20418 psi, відповідно. [00307] Приклад 10 [00308] Суміші одержували із застосуванням компонентів цемента і води в пропорціях схожих з такими в Прикладах 8 і 9. Винна кислота була додана вмістом 0,40 ваг. % від цементуючих компонентів, і TEA був доданий вмістом 0,045 ваг. % від портландцемента. Кількість суперпластифікатора (SP) варіювали на рівнях 1, 2 і 3 ваг. % від цементуючих компонентів. У результаті осідання для сумішей склала 8,8 дюйма (22,4 см), 9 дюймів (22,9 см) і 10,3 дюймів (26,2 см) для 1%, 2% і 3% SP сумішей, відповідно. Для прийнятної здатності до зручного укладання цементного тіста осідання, переважно, повинна знаходитися в межах 5-7 дюймів (12,7-17,8 см). Таким чином, рівень SP можна зменшити до 1%, тобто тільки однієї третини його первісної кількості в інших варіантах здійснення композиції, у яких винну кислоту додають до суміші в тестових кількостях. [00309] Фіг. 8 показує втрати рухливості для сумішей. Суміш з 1% SP зберігала текучість протягом приблизно 20 хвилин, з наступним швидким зниженням осідання і остаточним тужавінням, приблизно через 2,5 години. Суміші, що містять більше SP, утримували текучість більш тривалий період часу, але їхнє осідання також швидко знижувалося з наступним тужавінням суміші. [00310] Фіг. 9 показує температурну поведінку цих сумішей протягом перших 30-ти годин після формування з уповільненням підвищення температури при більш високих рівнях SP. [00311] Фіг. 10 показує ріст міцності при стисканні цих сумішей, де не було помічено вимірної різниці між ними. Міцність прискорено стужавлених сумішей зі вмістом SP 1%, 2% і 3% склала, відповідно, 26145 psi, 25714 psi і 19096 psi. [00312] 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 20000 - 30000 psi задовольняє вимогам швидкості контрольованого росту міцності при стисканні, і з найбільш переважною швидкістю контрольованого росту міцності при стисканні, при якій цементні композитні матеріали до 5-ти днів мають міцність при стисканні менш 4000 psi, і найбільше переважно менш 2000 psi після 5-ти днів, і 28-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. [00313] Приклад 11 [00314] Суміші, що містять цементуючі компоненти і воду в пропорціях схожих з описаними в Прикладах 8-10, були приготовлені зі вмістом SP 1,5 ваг. % на основі цементуючих компонентів і вмістом TEA на рівні 0,045 ваг. % від портландцемента. Вміст винної кислоти варіювався на рівнях 0,40 ваг. %, 0,80 ваг. % і 2,0 ваг. % від цементуючого компонента. Осідання сумішей було виміряно, 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%-им вмістом винної кислоти, відповідно. [00315] Фіг. 11 показує поведінку втрати рухливості цих сумішей. Фіг. 12 показує підвищення 28