JP2015061817A - セメント質装甲パネルシステム - Google Patents

Abstract

【課題】混合したての段階でセルフレベリング性であり、かつ硬化後に極めて強いセメント質結合性を示すセメント質装甲パネルシステムを提供する。【解決手段】フレームと、該フレーム上に支持された耐爆風セメント質パネルとを含むセメント質装甲パネルシステムであって、耐爆風セメント質装甲パネルが、シリカ粉は含まず、２４〜４５重量％の無機セメント結合材の水性混合物の硬化から得られる連続相を含むセメント質コアの中に均一に配合されたガラス繊維、３５〜６５重量％の、１５０〜４５０ミクロンの粒径を有するケイ砂、５〜１５重量％の、０．１ミクロン以下のメジアン粒径を有するポゾラン微小フィラー、０．２５〜５．０重量％のポリカルボキシレート系セルフレベリング剤、および６〜１２重量％の水、ならびに硬化連続相の少なくとも一面に取り付けられたスキン層、を含み、前記スキン層が、ガラス繊維強化プラスチックであることを特徴とする。【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照
本出願は、参照により本明細書に組み込まれる、２００８年３月３日に出願され、「ＣＥＭＥＮＴ ＢＡＳＥＤ ＡＲＭＯＲ ＰＡＮＥＬ ＳＹＳＴＥＭ」と表題された、米国仮特許出願第６１／０３３，２５８号明細書の利益を主張し、以下に関連する：
２００８年３月３日に出願され、「ＰＲＯＣＥＳＳ ＯＦ ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ ＣＥＭＥＮＴ ＢＡＳＥＤ ＡＲＭＯＲ ＰＡＮＥＬＳ」と表題された、米国仮特許出願第６１／０３３，２４０号明細書；
２００８年３月３日に出願され、「Ａ ＳＥＬＦ ＬＥＶＥＬＩＮＧ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＣＭＰＯＳＩＴＩＯＮ ＷＩＴＨ ＵＬＴＲＡ−ＨＩＧＨ ＣＯＭＰＲＥＳＳＩＶＥ ＳＴＲＥＮＧＴＨ ＵＰＯＮ ＨＡＲＤＥＮＩＮＧ ＡＮＤ ＡＲＴＩＣＬＥＳ ＭＡＤＥ ＦＲＯＭ ＳＡＭＥ」と表題された、米国仮特許出願第６１／０３３，２１２号明細書；および
２００８年３月３日に出願され、「ＣＥＭＥＮＴ ＢＡＳＥＤ ＬＡＭＩＮＡＴＥＤ ＡＲＭＯＲ ＰＡＮＥＬＳ」と表題された、米国仮特許出願第６１／０３３，２６４号明細書；
２００８年３月３日に出願され、「ＴＲＡＮＳＰＯＲＴＡＢＬＥ ＭＯＤＵＬＡＲ ＳＹＳＴＥＭ ＯＦ ＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳ ＦＯＲ ＰＨＹＳＩＣＡＬ ＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮ」と表題された、米国仮特許出願第６１／０３３，０６１号明細書；および
２００８年３月３日に出願され、「ＴＲＡＮＳＰＯＲＴＡＢＬＥ ＭＯＤＵＬＡＲ ＦＲＡＭＥ ＦＯＲ ＨＯＬＤＩＮＧ ＰＡＮＥＬＳ ＦＯＲ ＰＨＹＳＩＣＡＬ ＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮ」と表題された、米国仮特許出願第６１／０３３，０５９号明細書。

連邦政府委託研究の宣言
ここに記載された研究は、Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ、Ｅｎｇｉｎｅｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ＆ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｅｎｔｅｒ、Ｕ．Ｓ．Ａｒｍｙ Ｃｏｒｐｓ ｏｆ ＥｎｇｉｎｅｅｒｓおよびＵｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ Ｇｙｐｓｕｍ Ｃｏｍｐａｎｙ間の共同研究開発契約第ＣＲＡＤＡ−０５−ＧＳＬ−０４号の下に支援された。

全ては、それらの全体で参照により本明細書に組み込まれる。

本発明は一般に、制御された強度発現を有する特有の繊維強化セメント質コア組成物、ならびに高エネルギー圧力波（衝撃波）、高速装薬由来の衝撃力、および爆弾の金属片や銃弾由来の力による破壊および一撃により生じた負荷に曝されたときに、かけられた力の組み合わせに耐える安全性および耐爆風性能を与えるための、骨組構造物、または充填物支持体で骨組された構造物と組み合わせられたセメント質コアパネルの少なくとも一面に取り付けられた、高性能スキン強化材からなる、改善された高性能セメント系装甲パネルシステムに関する。このセメント質コアには、シリカ粉は含まれないが、シリカフュームなどのポゾラン材料は含まれる。

セメント質コアは、無機セメント質結合材、通常ポルトランドセメントなどの水硬性セメント、無機鉱物フィラー、好ましくは１５０〜４５０ミクロンメジアンの粒径およびセメント質結合材に対して０．８０〜１．５０：１の重量比のケイ砂、ポゾラン微小充填剤、好ましくは約０．１ミクロンの平均粒径のシリカフューム、ポリカルボキシル化化学に基づく、有機系セルフレベリング化学剤、好ましくは乾燥基準で総製品重量の０．７５〜２．５％のポリカルボキシル化ポリエーテル、最終硬化の硬化時間を延長するためのトリエタノールアミンおよび酒石酸添加剤、ガラス繊維などの強化繊維、ならびに水から作られる。

このセメント質コア組成物は、パネルのセメント質コアの少なくとも１つの面に積層するために用いられる繊維強化スキン材と組み合わせて用いられる。種々のスキンを、セメント質装甲パネルのコアに積層するために用いることができる。しかし、スキンとして繊維強化ポリマー（ＦＲＰ）積層品が好ましい。ガラス繊維強化樹脂は特に好ましいＦＲＰである。スキン（Ｓ）はコア（Ｃ）の上に置かれ、ＳＣまたはＳＣＳまたはＳＣＳＣＳ構造設計の積層品とされる。

この改善されたセメント質組成物で作られたパネルは、スチール繊維またはスチール強化の有無にかかわらず、爆風および弾道衝撃に耐える十分な強度を有する。

水硬性セメント、無機鉱物フィラーおよびポゾラン、ならびに化学添加剤（可塑剤および水分散剤など）を含む繊維強化セメント質組成物は、住宅および／または商業構造の内壁および外壁を形成するために建設業で用いられている。しかし、このようなパネルの欠点は、それらが、弾道および爆風負荷に対して高度の耐性を与えるためには圧縮強度が十分でないことである。

超強力セメント質組成物を作製するための現在の実践は、極めて高い材料強度を得るための効率的な粒子充填および極めて低い水投与量に依存している。これらの組成物における密度の高い粒子充填および極めて低い水使用を得るために用いられる原料ゆえに、セメント質混合物は、混合したての状態でドウ（ｄｏｕｇｈ）様の稠度とともに極めて硬いレオロジー挙動を示す。この硬い稠度により、これらの混合物は非常に加工が難しく、かつ薄いセメント系製品および複合体を作るための従来の製造工程において処理することを極めて困難にする。

Ｂｅｌｏｕｓｏｆｓｋｙに付与された米国特許第４１５８０８２Ａ号明細書には、耐衝撃性であり、かつポルトランド系セメントを使用し得るガラス繊維スキンを有する、積層セメント系構造が開示されている。

Ｍｉｌｌｅｒに付与された米国特許第４７９３８９２号明細書には、ポルトランドセメントを用いて、セメントコアおよびガラス繊維仕上げ面を有するコンクリートパネルを製造する装置が開示されている。

Ａｒｆａｅｉに付与された米国特許第４９４８４２９Ａ号明細書には、ポルトランドセメント、砂、フュームドシリカおよびポリエーテルを含むセメント質組成物が開示されている。

Ｍａｎｄｉｓｈに付与された米国特許第５７２４７８３号明細書には、多層とともにパネル枠に取り付けられた、多層を有するポルトランドセメントパネル層から構成される、建築パネルおよび組立システムが開示されている。

Ｃｌｅａｒに付与された米国特許第６１１９４２２Ｂ１号明細書には、ガラス繊維強化メッシュの外側仕上げ面を有する耐衝撃性の強い構造用セメント質建築パネルが開示され、ここで、この複合体セメント質は、ガラス繊維メッシュの内側および外側面とともに骨材コアを有する。

Ｍｕｒｐｈｙに付与された米国特許第６１７６９２０号明細書には、平滑化ヘッド、せん断機およびならし処理を用いる、多層のセメント質パネルを組み立てる方法が開示されている。

Ｇｕｅｒｉｎｅｔらに付与された米国特許第６３０９４５７Ｂ１号明細書には、ポルトランドセメント、ケイ砂（最大１０ｍｍサイズ、もしくは０〜５ｍｍサイズ、または０〜０．４ｍｍと０〜５ｍｍサイズのブレンド）、微細鉱物骨材（２００ミクロン未満、好ましくは１００ミクロン未満の寸法を有するフライアッシュまたはシリカ粉）、第１の可塑剤（これは、少なくとも１種のアミノジ（アルケンホスホン酸）基を含む水溶性または水分散性有機化合物である）、および第２の水溶性または水分散性可塑剤（これは、ポリカルボン酸タイプであり、ポリエーテル鎖を含む）を含むセルフレベリングセメント質組成物が開示されている。実施例１には、２８日目の圧縮強度３２ＭＰａ（約４６００ｓｉ）が示される。

Ｉｓｏｍｕｒａらに付与された米国特許第６４３７０２７Ｂ１号明細書には、ポルトランドセメント、５ｍｍ未満のサイズのケイ砂、および０．０１〜２．５重量％のポリカルボキシレートを含むセメント質組成物が開示されている。

Ｋｅｒｋａｒらに付与された米国特許第６８４９１１８Ｂ２号明細書には、ポルトランドセメント、０から６ｍｍサイズのケイ砂、およびポリカルボキシレート（ＡＤＶＡ可塑剤）を含むセメント質組成物が開示されている。

Ａｎｄｅｒｓｏｎらに付与された米国特許第６８５８０７４Ｂ２号明細書には、ポルトランドセメント、ケイ砂、フュームドシリカ、促進剤、遅延剤、およびポリカルボキシレート高性能減水剤を含むセメント質組成物が開示されている。

Ｓｈｅｎｄｙらに付与された米国特許第６８７５８０１Ｂ２号明細書には、ポルトランドセメント、砂、フュームドシリカおよび０〜２重量％のポリカルボシレートを含むセメント質組成物が開示されている。

Ｄａｃｚｋｏらに付与された米国特許第６９４２７２７Ｂ２号明細書には、ポルトランドセメント、微細骨材（ケイ砂など、この微細骨材はＮｕｍｂｅｒ ４ ｓｉｅｖｅをほとんど完全に通過する材料である）、粗骨材（砂など、この粗骨材は、Ｎｕｍｂｅｒ ４ ｓｉｅｖｅで優勢に保持される材料である）、シリカフュームポゾラン、セメントの乾燥重量に基づいて０．０２５〜０．７％のポリカルボキシレート分散剤、構造用合成繊維を含む、高い初期強度のセメント質部材が開示されている。このセメント質部材は、壁パネルを作るために用いられ得る。セメント質部材は、６９．０ＭＰａ（１０，０００ｐｓｉ）を超える２４時間圧縮強度を示し得るが、しかし、これらの組成物はポゾランを含まない。

Ｈｉｒａｔａらの米国特許出願公開第２００２／０００４５５９号明細書には、ポルトランドセメント、砂、フュームドシリカおよび０．５重量％を超える、例えば、２重量％のポリエーテルを含むセメント質組成物が開示されている。

Ｆａｒｒｉｎｔｏｎらの米国特許出願公開第２００４／０１４９１７４号明細書には、ポルトランドセメント、砂、フュームドシリカおよび０．０１〜０．２重量％のポリカルボキシレートを含むセメント質組成物が開示されている。

Ｂｕｒｙらの米国特許出願公開第２００４／０１９８８７３号明細書には、ポルトランドセメント、ケイ砂、フュームドシリカおよび０．０２〜２重量％のポリカルボキシレートを含むセメント質組成物が開示されている。

Ｓｐｒｏｕｔｓらの米国特許出願公開第２００４／０２１１３４２号明細書には、ポルトランドセメント、ケイ砂、フュームドシリカおよび０．１〜２重量％のポリカルボキシレートを含むセメント質組成物が開示されている。

Ｄｕｌｚｅｒらの米国特許出願公開第２００４／０２３１５６７号明細書には、ポルトランドセメント、砂、フュームドシリカおよび総乾燥セメント質結合材の０．１〜１０重量％のポリカルボキシレートを含むセメント質組成物が開示されている。

Ａｌｄｅａの米国特許出願公開第２００５／０１３９３０８号明細書には、ポルトランドセメント、フライアッシュ、シリカフューム、樹脂、砂、ガラス繊維、樹脂、水、促進剤、充填剤、硬化遅延剤、分散剤を含み得、多層、および層間を平滑化する紙タオル（ｔｏｗｅｌｉｎｇ）を含み、地震および爆発に対して構造を強化するために用いられ得るＦＲＰ強化セメント質材料または複合体を用いるシステムおよび方法が開示されている。Ａｌｄｅａの文献において、層は、紙タオルにより現場で（ｉｎ ｓｉｔｕ）施され、枠に取り付けられ得る自立式パネルを形成するようには施されない。Ａｌｄｅａの文献で作られた構造は、ガラス繊維マットに結合した２層のコンクリート層を有する。

Ｌｅｔｔｋｅｍａｎらの米国特許出願公開第２００５／０２３９９２４号明細書には、ポルトランドセメント、細砂、フュームドシリカおよび０．０５〜２．５重量％のポリカルボキシレートを含むセメント質組成物が開示されている。

Ｂｒｏｗｅｒらの米国特許出願公開第２００５／０２７４２９４号明細書には、ポルトランドセメント、細砂、フュームドシリカおよび１〜４重量％のポリカルボキシレートを含むセメント質組成物が開示されている。

Ｋｅｒｎｓらの米国特許出願公開第２００６／０２８１８３６号明細書には、ポルトランドセメント、細砂、フュームドシリカおよびポリカルボキシレートを含むセメント質組成物が開示されている。

Ｐｉｎｔｏの米国特許出願公開第２００７／０１２５２７３号明細書には、ポルトランドセメント、細砂、フュームドシリカ、および１〜２重量％などのポリカルボキシレートを含むセメント質組成物が開示されている。

その全体で参照により本明細書に組み込まれる、Ｔｏｎｙａｎらの米国特許出願公開第２００７／０１７５１２６号明細書には、構造用セメント質パネルが開示されている。

参照により本明細書に組み込まれる、Ｄｕｒｓｔらの米国特許出願公開第２００７／０２２８６１２号明細書には、弾道片の貫通を制限するためにも好適な耐爆風コンクリートが開示されている。

本発明は、水と混合される場合、混合したての段階での優れた流れ特性およびセルフレベリング挙動、ならびに通常の完全密度の標準強度コンクリートで得られる通常範囲の２０．７〜３４．５ＭＰａ（３０００〜５０００ｐｓｉ）と比べて、硬化後２８日目の制御された強度発現を有するこのセメント質組成物の硬化後に、少なくとも６９．０、１０３．４または１３７．９ＭＰａ（１０，０００、１５，０００または２０，０００ｐｓｉ）の超高圧縮強度をもたらす特定のサイズ特性を有する無機材および有機材の特有の組合せを用いた。

本製品は、超高強度セメント質材料を作製するために用いられる現在のセメント質材料の上記欠点を克服し、混合したての段階でセルフレベリング性であり、かつ硬化後に極めて強いセメント質結合性を示すセメント質装甲パネルを提供する。

混合したてのセメント質材料のセルフレベリング挙動は、本明細書では、その材料が、外部の振動またはエネルギーによらずに、流れて、水平レベルになろうとすることを可能にする特性と定義される。セルフレベリングを得るための従来技術の試みでは、混合物中の過剰の水の使用が必要とされ、これは非常に低い圧縮強度性能を有する許容し難い複合材をもたらした。

本発明のセメント質装甲パネルシステムは、フレームと、フレーム上に支持された耐爆風セメント質パネルとを含むセメント質装甲パネルシステムであって、耐爆風セメント質装甲パネルが、シリカ粉は含まず、２４〜４５重量％の無機セメント質結合材（例えば、ポルトランドセメント）、の水性混合物の硬化から得られる連続相を含むセメント質コアの中に均一に配合されたガラス繊維、３５〜６５重量％の、１５０〜４５０ミクロンの粒径を有するケイ砂、５〜１５重量％の０．１ミクロン以下のメジアン粒径を有するポゾラン微小フィラー（例えば、フィリカフューム）、０．２５〜５．０重量％のポリカルボキシレート系セルフレベリング化学剤（例えば、カルボキシル化ポリエーテル）および６〜１２重量％の水、ならびに硬化連続相の少なくとも一面に取り付けられたスキン層を含み、スキン層がガラス強化プラスチックであることを特徴とする。

セメント質コアが、連続相が硬化する前に、連続相内に均一に分布させた、セメント質コアの容量で０．５〜６．０％の量でガラス繊維を含むことを特徴とする。

ポゾラン微小フィラー対無機セメント結合材の重量比が、０．０５〜０．３０：１．０であり、砂対無機セメント結合材とポゾランフィラーとを合わせた重量の重量比が、０．７５から１．５０：１．０であり、水対無機セメント結合材とポゾラン微小フィラー乾燥反応性粉末とを合わせた重量の重量比が、０．３５：１．０以下であることを特徴とする。

セメント質コアが、シリカ粉は含まず、２４〜４５重量％の無機セメント結合材、３５〜６５重量％の、２５０〜３５０ミクロンの粒径を有する無機鉱物フィラー、５〜１５重量％の、０．１ミクロン以下のメジアン粒径を有するポゾラン微小フィラー、１．０〜１．２５重量％のポリカルボキシレート系セルフレベリング剤、セメント質結合材の重量で０．０２５重量％から０．０７５重量％の量のトリエタノールアミン、セメント質結合材とポゾラン微小フィラーとを合わせた重量で０．４０重量％から０．６０重量％の量の酒石酸、および６〜１２重量％の水、連続相が硬化する前に連続相内に均一に分布された、セメント質コアの容量で３．０〜３．５容量％の量の強化ガラス繊維の水性混合物の硬化から得られる前記連続相を含み、スキン層が、硬化連続相の少なくとも一面に取り付けられたガラス繊維強化プラスチックスキン層を含むことを特徴とする。

繊維強化セメント質コア、およびそのセメント質コアの少なくとも一面に取り付けた積層ＦＲＰスキンを有する、本発明のセメント質装甲パネルの斜視図である。 繊維強化セメント質コア、およびこのセメント質コアの両面に取り付けた積層繊維強化ポリマー（ＦＲＰ）スキンを有し、ここで、通常ＦＲＰスキン層は、セメント質コアの両面に接着結合される、本発明のセメント質装甲パネルの横断面図である。 本発明のセメント質装甲パネルを製造する本方法を行うための適切な装置の概略図である。

様々な量の酒石酸を含む、実施例８からの混合物に対しての温度上昇のグラフである。 様々な量の酒石酸を含む、実施例８の混合物に対しての圧縮強度増加のグラフである。 様々な量の酒石酸ならびに一定量の流動化剤およびトリエタノールアミンを含む、実施例９の混合物に対してのスランプロスのグラフである。 様々な量の酒石酸ならびに一定量の流動化剤およびトリエタノールアミンを含む、実施例９の混合物に対しての温度上昇挙動のグラフである。

様々な量の酒石酸ならびに一定量の流動化剤およびトリエタノールアミンを含む、実施例９の混合物に対しての圧縮強度増加のグラフである。 一定量のＴＥＡおよび酒石酸において様々な量の流動化剤を含む、実施例１０の混合物に対してのスランプロスのグラフである。 一定量のＴＥＡおよび酒石酸において様々な量の流動化剤を含む、実施例１０の混合物に対しての温度上昇挙動のグラフである。 一定量のＴＥＡおよび酒石酸において様々な量の流動化剤を含む、実施例１０の混合物に対しての圧縮強度増加のグラフである。

様々な量の酒石酸ならびに一定量の流動化剤およびＴＥＡを含む、実施例１１の混合物に対してのスランプロスのグラフである。 様々な量の酒石酸ならびに一定量の流動化剤およびＴＥＡを含む、実施例１１の混合物に対しての温度上昇挙動のグラフである。 様々な量の酒石酸ならびに一定量の流動化剤およびＴＥＡを含む、実施例１１の混合物に対しての圧縮強度増加のグラフである。

ＦＲＰ繊維強化スキン層を有しない本発明のセメント質装甲パネルと比較して、標準スチール強化セメント質装甲パネルに対しての、弾道速度減衰対セメント質パネル密度のグラフである。 繊維強化ポリマースキン仕上げ面を有しないパネルと比較して、積層繊維強化ポリマースキン層を有するパネルの２、３および４枚のパネルに対しての、弾道速度減衰対セメント質パネル密度のグラフである。 実施例１３の混合物のスランプを示すグラフである。 実施例１３の混合物１についてのスランプロスを示す。

Ｇｉｌｌｍｏｒｅ針を用いて、実施例１３のこれらの混合物について測定した硬化時間（初期および最終の）を示す。 構造セメント質パネルのものと比較して、本発明のセメント質装甲パネル（積層なし）に対しての、弾道速度減衰対面密度のグラフである。 セメント質装甲パネルをフレーム構造に取り付けて、本発明の組立体を形成するために用いることができる「Ｚクリップ」留め具の斜視図である。 本発明の実施形態においてセメント質パネルを取り付けるために用いられる「Ｚクリップ」留め具の別の図である。

本発明の実施形態においてセメント質パネルを取り付けるために用いられる「Ｚクリップ」留め具の変形の別の図である。 Ｚクリップを用いて「Ａ」フレーム構造上のトラックシステムに「緩く置かれた」セメント質装甲パネルの多層の図である。 機械的留め具を用いて垂直フレームに取り付けられたパネルを有する垂直壁組立体として配置された本発明のフレーム構造の断面図である。 金属フレーム構造に留められたセメント質装甲パネルを有するシステムの側面図である。

金属フレームのそれぞれの側面に取り付けられたセメント質パネルを有する金属フレーム壁構造の別の側面図である。 金属フレーム部材間の空洞内に充填材料が置かれた金属フレーム構造の外側面に留められた、セメント質装甲パネルを有する本発明のパネルシステムの側面図である。 セメント質パネルの外面に積層された強化スキンを有するセメント質装甲パネル、ならびに金属フレーム部材間の空洞内に充填材料が置かれた金属フレーム構造の両側面に留められたセメント質パネルを有する、本発明のパネルシステムの上面図である。

Ａ．パネル
本発明は、繊維強化された、寸法安定性のセメント質ボードパネルに関する。図１は、本発明のパネル１の斜視図を示す。

図１Ａは、セメント質パネル１の対向する外側面に強化材料２のシートをさらに設けた、図１のパネル１の側面図を示す。したがって、図１のパネル１は、繊維強化セメント質コアを形成し、強化材料のシート２は、コアの対応する面にクラッディングを形成する。通常の強化シート材料には、繊維強化ポリマー（ＦＲＰ）、またはその全体で参照により本明細書に組み込まれる、２００８年３月３日に出願され、「ＣＥＭＥＮＴ ＢＡＳＥＤ ＬＡＭＩＮＡＴＥＤ ＡＲＭＯＲ ＰＡＮＥＬＳ」と表題された米国仮特許出願第６１／０３３，２６４号明細書により記載されたような他の材料が含まれる。

通常、ＦＲＰスキン層は、セメント質コアの両面に接着して取り付けられる。例えば、繊維強化スキンは、エポキシ接着剤でコアの面に積層され得る。

パネルには、セメント質組成物、およびガラス繊維などの強化繊維の水性混合物の硬化から得られた連続相コア１１が含まれ、パネルは、２４〜４５重量％の無機セメント質結合材、３５〜６５重量％の１５０〜４５０ミクロンの無機フィラー（例えばケイ砂）、５〜１５重量％のポラゾラン微小充填材（例えば、フィリカフューム）および０．２５〜５．０重量％の流動化剤自己レベリング剤（ポリカルボキシレート系流動化剤など）、セメント質結合材の重量で、約０．００５から約０．５００％のアルカノールアミン（トリエタノールアミン）およびセメント質成分の重量で、約０．１０から約１．８０％の酸または酸性塩（酒石酸など）、セメント質組成物の中に分散された強化繊維（ガラス繊維など）ならびに６〜１２％の水を含む。

本発明のパネルを作るために用いられる主な出発材料は、無機セメント質結合材（例えば、ポルトランドセメントなどの水硬性セメント）、無機鉱物フィラー（好ましくはケイ砂など）、ポゾラン微小フィラー（フュームドシリカなど）、ポリカルボキシレート系化合物特にポリエーテル）から選択されるセルフレベリング剤、および水、ならびに強化繊維（ガラス繊維など）および任意選択添加剤（これは、セメント質材料スラリーに、そのスラリーがマットに形成される前に添加し得る）である。

本発明のパネルには、強化繊維が実質的に均一に分布されるセメント質材料の連続相が含まれる。図１のパネルにおいて、この連続相は、セメント質材料および強化繊維の水性混合物の硬化から生じる。

Ｂ．配合
本発明のパネルを作るために用いられる要素は、以下により詳細に説明される。

本発明の、セルフレベリングの一実施形態の成分の通常の重量割合、超高圧縮強度セメント質組成物は、表１に示される。無機セメント質結合材（水硬性セメント）およびポゾラン微小フィラーはともに、乾燥反応性粉末として知られている。

以後、乾燥反応性粉末とも呼ばれる、無機セメント質結合材およびポゾラン微小フィラーが含まれる乾燥組成物成分の割合、および無機鉱物フィラーは表１Ａに示される。

Ｃ．ポゾラン微小フィラー
ポゾラン材料は、ＡＳＴＭ Ｃ６１８−９７において、「それら自体、ほとんどまたは全くセメント質の価値をもたないが、微粉化した形態および水分の存在下で、常温で水酸化カルシウムと化学的に反応し、セメント質特性を有する化合物を形成するシリカ質、またはシリカ−アルミナ質材料」と定義される。１つのしばしば用いられるポゾラン材料はシリコン金属およびフェロシリコン合金製造の生成物である、シリカフューム、微粉化非晶質シリカである。特徴的には、それは高いシリカ含有量および低いアルミナ含有量を有する。

ポゾラン材料は通常、表２に記載したメジアン粒径を有する。

本発明の一実施形態では、シリコン金属およびフェロシリコン合金製造の反応の生成物である、シリカフューム、微粉化非晶質シリカは、好ましいポゾラン微小フィラーである。シリカフューム粒子の平均粒径は、極めて小さく、すなわち、約０．１ミクロン、またはポルトランドセメント粒子の平均粒径よりほぼ１００分の１小さい。最も広い実施形態において、ポゾラン材料の平均粒径は、約５０ミクロン未満でなければならず、典型的な粒径１０ミクロン以下、より典型的には平均粒径１．０ミクロン以下を有する。好ましい実施形態では、ポゾラン材料の平均粒径は、０．１ミクロン以下であり、これは、最適な粒子充填、ポゾラン反応および圧縮強度発現を与えることがわかった。本組成物における無機ポゾラン微小フィラーは、本組成物において２つの重要な機能の役割を果す。

ポゾラン微小フィラーの微細粒子は、混合物中に存在しているより大きな粒子間の種々の大きさの空間を充填することに重要な役割を果す。これらのフィラー粒子なしで、これらの空間は、未充填である、気泡を形成する、または水で充填されるようになる、のいずれかである。この空隙は究極的には、最終材料の密度および圧縮強度の両方の低下をもたす。これらの空間を充填する微小フィラーは、相当密度の高い微構造をもたらし、材料圧縮強度性能を高める。

シリカフュームポゾランフィラーはまた、ポルトランドセメントの水和の結果として生じた水酸化カルシウムと反応する。この反応は、ケイ酸カルシウム水和物の形成をもたらし、これは、硬化セメント系組成物の強度および耐久性を向上させる、耐久性があって極めて強い結合材料である。

種々の天然および人造材料が、ポゾラン特性を有するといわれており、軽石、真珠岩、珪藻土、凝灰岩、トラス、メタカオリン、マイクロシリカ、高炉スラグ微粉末およびフライアッシュが含まれる。シリカフュームは、本発明のパネルにおける使用に特に都合のよいポゾランであるが、他のポゾラン材料を用いることもできる。シリカフュームと対照的に、メタカオリン、高炉スラグ微粉末、および微粉フライアッシュは、非常に低いシリカ含有量および多量のアルミナを有するが、有効なポゾラン材料であることができる。シリカフュームが用いられる場合、これは、約５から２０重量％、好ましくは１０から１５重量％の反応性粉末（反応性粉末として、水硬性セメントのみ、水硬性セメントおよびポゾランのブレンド、または水硬性セメント、硫酸カルシウムアルファ半水和物、ポゾラン、および生石灰のブレンドがある。）を構成する。他のポゾランが代用される場合、その量は、シリカフュームと同様な化学的性能を与えるように選択される。

シリカフュームは、純粋のケイ砂を非常に細かい粉末に粉砕することによって作られた二酸化ケイ素のように、ＣＡＳ番号８７３４７−８４−０において定義されたシリカ粉などの他の微細粒子の無機鉱物フィラーと非常に異なる。シリカ粉は一般に、コンクリート組成物およびプラスチックにおける安価なフィラーとして用いられる。

ＣＡＳ番号６７２５６−３５−３で定義されたシリカフュームは、過剰の酸素を有する酸水素炎中で四塩化ケイ素を反応させることによって、非常に異なる方法で作られる。得られた固体は、非常に軽く、綿毛状の注ぎ可能なポゾラン材料であり、これはセメント質組成物で用いられて、圧縮強度、結合強度および耐摩耗性を改善する。

ポゾラン微小フィラー対無機セメント質結合材の比は、０．０５から０．３０の範囲、例えば、ポゾランフィラー５重量部から３０重量部対セメント質結合材９５から７０重量部の範囲で広く有用であることがわかった。より好ましい比は、０．１０から０．２５であることがわかり、最も好ましい比０．１５から０．２０は、最終硬化組成物において、セルフレベリング性能、充填効率ポゾラン反応および制御された圧縮強度発現に最適を示すことがわかった。表２Ｃには、ポゾランフィラー／無機水硬性セメントの比の範囲が記載される。

Ｄ．無機セメント質結合材（無機水硬性セメント）
好ましい無機セメント質結合材は、種々のクラスのポルトランドセメントから選択され、粗い粒径を有する市販のものが本組成物において最も好ましい。本発明のセメント質組成物に用いられるポルトランドセメントのブレーン粉末度は通常、２０００から６０００ｃｍ^２／グラムの範囲である。

粗い粒径を有するポルトランドセメントの比較的低い水の要求は、より高い材料密度および向上した材料圧縮強度性能を有する混合物をもたらすことがわかった。

Ｅ．無機鉱物フィラー
好ましい無機鉱物フィラーは、以下にさらに記載されるとおりの特定の粒径分布を有するケイ砂である。これらのフィラーは、本発明の組成物においていくつかの極めて重要な機能を有する。

本発明のセメント質組成物で作られた最終生成物の寸法安定性は、無機鉱物フィラーの使用によって相当向上する。純粋ポルトランドセメント組成物は、様々な水熱条件下で非常に寸法不安定になりやすい。ケイ砂などの無機フィラーは、材料の機械的性能を犠牲にすることなく、材料の寸法安定性を改善するのに役立つ。

純粋ポルトランドセメント組成物は、硬化が行われる際に、材料の抑制的な塑性収縮のために極めて、収縮および関連したクラックの発現をする傾向がある。抑制された塑性収縮の作用は、特にシリカフュームのようなポゾラン材料の存在下で、非常に低い水含有量を含む組成物に対してさらにより厳しくなる。ケイ砂は、抑制された塑性収縮によるクラックの発現を制御し、および一部の場合に無くすことにおいて重要な役割を果す。

無機鉱物フィラーの粒径範囲の適切な選択は、本発明のセメント質混合物に対してより高い密度の粒子充填を与えることにおいて役立つことがわかった。より高い密度は、最終材料において本質的な欠陥を少なくし、これは、次に、その複合材料の機械的性能および圧縮強度を最終的に向上させる。

セメント質混合物において用いられる無機物質フィラーの粒径およびフィラーの合計量は、混合物のセルフレベリング特性に著しく寄与することがわかった。無機鉱物フィラーが非常に細かい平均粒径を有する場合、鉱物は流れ特性が不良であり、セルフレベリング挙動を示さないことがわかった。さらに、無機鉱物フィラーの量が非常に高い、すなわち、臨界限度に達する場合、材料はやはり、流れ特性が不良であり、セルフレベリング挙動を示さないことがわかった。

セルフレベリング特性および超高圧縮強度性能をもたらすことがわかった無機フィラーの粒径分布は、表２Ｂに示す。

最終組成物にセルフレベリング挙動を与えることがわかった組成物の無機鉱物フィラー含有量は、無機フィラー対セメント質材料の重量比で記載して、乾燥基準で０．８０から１．５０：１．０の範囲内である。

本発明の組成物における無機鉱物フィラーのメジアン粒径は、１５０から４５０ミクロン、より典型的には２００から４００ミクロンの範囲、好ましくは２５０から３５０ミクロンの範囲でなければならない。約２５０から約３５０ミクロンの範囲のメジアン粒径が用いられる場合、その組成物は、最適なセルフレベリング挙動、塑性収縮クラッキング制御、効率的な粒子充填および最適な圧縮強度発現を示すことがわかった。典型的な無機鉱物フィラーは、表２Ｃに記載したメジアン粒径を有する。

最適な結果を与えることがわかった別のパラメータは、無機鉱物フィラー、例えば、ケイ砂対乾燥反応性粉末（無機セメント質結合材とポゾラン微小フィラー反応性粉末とを合わせた重量）の比である。良好な結果は、約０．７５から１．５０：１．０の比で得られ、より好ましい結果は、０．８０から１．２０：１．０の比においてであり、最適なセルフレベリング、効率的な粒子充填および圧縮強度発現は、０．９０から１．１０：１．０の比、例えば、ケイ砂などの無機鉱物フィラー９０から１１０重量部対セメント質結合材およびポゾランフィランー合わせて１００重量部で得られる。表２Ｄに、無機鉱物フィラー／乾燥反応性粉末比の範囲を記載する。

Ｆ．水
水対無機セメント質結合材およびポゾランフィラー乾燥反応粉末の重量比は典型的には、０．３５以下で維持され、典型的な比は約０．２５から０．３０：１．０未満であり、最適な粒子充填および圧縮強度は、水対反応性粉末の比０．２０：１．０以下で得られる。表２Ｅに、水／乾燥反応性粉末比の範囲を記載する。

Ｇ．セルフレベリング剤−流動化剤
ポリカルボキシレート化学に基づく有機混合物は、本発明の組成物においてもっぱら有効なセルフレベリング剤であり、硬化セメント質装甲パネルの長期圧縮強度の発現に対して必要な流動性および流れ特性を与えることがわかった。

ポリカルボキシレート系組成物は、乾燥基準でセメント質材料の約０．２５から５．００重量％、より典型的には０．５０から３．０重量％の量で用いられる場合に有効であることがわかった。約０．２５％未満のレベルの量は、セメント質材料の流動性および流れ特性に有意な改善を全く与えない。約５．０重量％を超えるポリカルボキシレート系流動化剤のレベルの使用は、圧縮強度の長期発現に対してかなりの悪影響をもたらす。表２Ｆに流動化剤の範囲を記載する。

ポリカルボキシレート流動化剤が、本発明のセメント質組成物の他の成分との混合において特定の投入量で用いられる場合、セルフレベリングのセメント質組成物が得られる。

典型的には、ポリカルボキシレート流動化剤は、乾燥反応性粉末の約０．７５から１．５０重量％、乾燥反応性粉末の約１．０から１．２５％まで下方に減少させることができるが、アルカノールアミン、例えば、ＴＥＡ、および酸添加剤、例えば、酒石酸が本発明で特定された量の範囲内で用いられる場合、依然として所望期間の流動性および長期圧縮強度発現を示す。

本明細書を通して用いられるポリカルボキシレート系セルフレベリング剤という用語は、少なくとも側鎖の一部がカルボキシル基またはエーテル基を通してその主鎖に結合している、ペンダント側鎖のついた炭素主鎖を有するポリマーを指す。これらのポリカルボキシレート組成物の例は、参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第６，９４２，７２７Ｂ２号明細書、第４欄、１６〜３２行に見られる。ポリカルボキシレート分散剤は、水硬性セメントの水含有量を分散し、減少させることにおいて非常に有効である。これらの分散剤または流動化剤は、分散される粒子を囲むことによって作用し、次いで、個々のポリマー鎖間の反発力が粒子を離して、より流動性に保つ。

セメント質組成物に用いられるポリカルボキシレート剤には、ＧＬＥＮＩＵＭ ３０３０ＮＳ、ＧＬＥＮＩＵＭ ３２００ ＨＥＳ、ＧＬＥＮＩＵＭ ３０００ＮＳ（Ｍａｓｔｅｒ Ｂｕｉｌｄｅｒｓ Ｉｎｃ．、Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ、Ｏｈｉｏ）、ＡＤＶＡ（Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ Ｉｎｃ．、Ｃｏｌｕｍｂｉａ、Ｍｄ．）、ＶＩＳＣＯＣＲＥＴＥ（Ｓｉｋａ Ｓｔｏｃｋｈｏｌｍ、Ｓｗｅｄｅｎ）、およびＳＵＰＥＲＦＬＵＸ（Ａｘｉｍ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｉｎｃ．、Ｍｉｄｄｌｅｂｒａｎｃｈ、Ｏｈｉｏ）の商標の下で販売される分散剤また減水剤が含まれ得るが、これらに限定されない。本発明において良好な結果を示した市販のポリカルボキシル化ポリエーテル組成物の二例は、Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ、Ｃｏｌｕｍｂｉａ、ＭＤから市販されているＡｄｖａ（登録商標）ＣａｓｔおよびＡｄｖａ（登録商標）Ｃａｓｔ５００である。

Ｈ．アルカノールアミンおよび酸／酸性塩
上述のように、アルカノールアミン、例えば、トリエタノールアミン（ＴＥＡ）、および酸または酸性塩、例えば、酒石酸は、セメント質組成物の流動性を制御するために添加され得る。セメント質材料の約０．００５重量％から約０．５００重量％、より典型的には乾燥反応性粉末の０．０１０重量％から約０．２５０重量％、より好ましくは０．０２０重量％から０．１００重量％、最も好ましくは約０．０２５重量％から０．０７５重量％のＴＥＡの添加は、より低い量のレベリング剤である流動化剤の使用を可能にする。例えば、アルカノールアミンおよび酸／酸性塩の添加は、そうでなければ用いられる量の約１／３だけを用いる一方、パネルの圧縮強度の発現の所望速度を得ることを可能にする。

さらに、アルカノールアミンおよび酸／酸性塩の添加は、硬化の期間を遅らせて、セメント質装甲パネルの取扱いおよび仕上げを可能にする。これはまた、パネルが取り扱われるために十分硬化する時間から、セメント質組成物がその完全に硬化した最終パネル形態に達する前に最終仕上げのためにサンドペーパーで研かれる時間の間の、パネルを取り扱うより長い期間を有することをセメント質組成物に可能にする。約０．００５％未満の量では、硬化時間は早過ぎ、パネルの長期圧縮強度の発現における改善はない。

０．５００％を超えるＴＥＡが用いられる場合、硬化は取扱いの期間を改善するためには早過ぎ、圧縮強度は、有効な耐爆風および弾道に対する、約６９．０ＭＰａ（１０，０００ｐｓｉ）を超える、例えば、１０３．４ＭＰａ（１５，０００ｐｓｉ）または１３７．９ＭＰａ（２０，０００ｐｓｉ）から１７２．４から２０６．９ＭＰａ（２５，０００から３０，０００ｐｓｉ）の圧縮強度レベルを示すように、十分な期間にわたって発現しない。

表２Ｇには、アルカノールアミノの範囲を記載する。本発明の実施形態における使用のための好適なアルカノールアミンの例には、１種または複数のモノエタノールアミン、ジエタノールアミンおよびトリエタノールアミンが含まれる。

上に検討したアルカノールアミンと組み合わせて、酸、例えば、酒石酸、または酸性塩の使用が、流動性および流れ特性に必要な流動化剤の量を減少させることにおいて有効であることがわかった。これはまた、セメント質材料の重量で、約０．１０から約１．８０％のレベルで時間とともに圧縮強度増加の発現を改善し、典型的な使用は、約０．２０から１．２０％であり、好ましい範囲は、重量で約０．３０％から０．８０％、より好ましい量は、重量で約０．４０％から０．６０％である。酒石酸が約０．１０％未満で用いられる場合、圧縮強度の発現における改善はなく、またはセメント質材料の所要の流動性および流れ特性を示すのに必要な流動化剤の量の減少は全くない。約１．８重量％を超えるレベルで、圧縮強度の長期発現は、有効なセメント質装甲パネルとしての使用に必要な圧縮強度未満のレベルに低下する。

流動性を改善するための好適な酸／酸性塩添加剤の他の例には、クエン酸、酒石酸カリウム、酒石酸ナトリウム、酒石酸ナトリウム−カリウム、およびクエン酸ナトリウムが含まれるが、これらに限定されない。

表２Ｈには、本発明の実施形態において用いられ得る酸および酸性塩の範囲が記載される。

Ｉ．強化繊維
本発明のセメント質装甲パネルには通常、強化繊維、例えば、ガラス繊維またはスチール繊維が含まれる。しかし、強化繊維を含まない生成物も本発明の範囲内に入る。

以下に詳細に説明されるように、本セメント質装甲パネルは通常、パネルが成形ライン上に堆積されるセメント質スラリーから作られるときに、セメント質層中に埋め込まれた、ゆったりと切断されたガラス繊維の１層または複数層で強化される。ガラス繊維は、長さで約０．５インチ（１．３ｃｍ）から約１．５インチ（３．８ｃｍ）の長さに切断される。ガラス繊維は、約５から２５ミクロン（マイクロメートル）、典型的には約１０〜１５ミクロン（マイクロメートル）の直径を有するモノフィラメントである。

セメント質装甲パネルは、最終セメント質装甲パネルに硬化させる前に、複合材料組成物全体の約０．５容量％から約６容量％、より典型的には約３容量％から約３．５容量％の量のガラス繊維で均一に強化される。総セメント質組成物は、無機結合材、無機鉱物フィラー、ポゾランフィラー、セルフレベリング剤、ならびに遅延剤および促進剤のような添加剤の総計を意味する。したがって、１００立方フィート（２８３０リットル）の総組成物に関して、０．５から６立方フィート（１４．２から１７０リットル）の繊維が存在する。セメント質装甲パネルはまた、複合体物品を作るために用いられる総湿潤組成物ならびに複合体物品自体の０．５から６容量％である。

耐アルカリ性が重要である場合、耐アルカリガラス繊維（ＡＲガラス繊維）、例えば、Ｎｉｐｐｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｇｌａｓｓ（ＮＥＧ）３５０Ｙが用いられ得る。このような繊維は、そのマトリックスに優れた結合強度を与えることがわかっており、したがって、本発明のパネルに好ましい。このガラス繊維は、約５から２５ミクロン（マートル）および典型的には約１０から１５ミクロン（マイクロメートル）の直径を有するモノフィラメントである。フィラメントは一般に、１００フィラメントのストランドに合わされ、これは、約５０のストランドを含むロービングに束ねられる。ストランドまたはロービングは一般に、例えば、約０．２５から３インチ（６．３から７６ｍｍ）、好ましくは０．５から１．５インチ（１３から３８ｍｍ）、より好ましくは１から１．５インチ（２５から３８ｍｍ）長の適切なフィラメントおよびフィラメントの束に切断される。

好ましいガラス繊維の一部または全部の代わりに本発明のセメント質装甲パネルにおいて他の繊維を含めることもできる。このような他の繊維は、セルロース繊維（紙繊維など）、ポリマー繊維（例えば、ポリビニルアルコール、ポリプロピレン、ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリイミドおよび／またはアラミド繊維からなる群の１種または複数のメンバーであり得る。炭素繊維および金属繊維（スチール繊維など）はまた、セメント質装甲パネルを強化するために用いることができるが、ガラス繊維は、セメント質装甲パネルに優れた耐爆風性および弾道衝撃特性を与えた。

Ｊ．追加の任意選択の添加剤
セメント質組成物における使用のための他の公知の添加剤、例えば、空気巻き込み添加剤、表面活性剤、促進剤、遅延剤、および追加の可塑剤も用いることができる。特に、減水剤（ポリナフタレンスルホネート、リグノ−スルホネートおよびメラミン−スルホネートなど）は、その連続相に添加することができ、ポリカルボキシレート系流動化剤と組み合わせて第２の可塑剤として作用する。

Ｋ．高性能スキン−強化剤
装甲パネルの繊維強化されたセメント質コアは、セメント質コアの片面または両面に結合された高性能スキン強化材によって強化される。スキン強化材は、種々の高性能強化材料（繊維強化ポリマー積送品（ＦＲＰ）、薄い金属積層品、複合体ＦＲＰ−金属積層品、開放−ウィーブメッシュ、閉鎖−ウィーブメッシュなどから作られ得る。スキン強化材は、結合剤によってセメント質コアに結合される。例えば、接着剤を用いてスキンをコアに結合し得る。典型的な、好適な接着剤は、ウレタン（ホットメルトおよび室温）、エポキシおよび他のポリマー接着剤である。スキンは、パネルの一面または複数面に適用され得るか、またはパネルを完全に覆うことができ、例えば、長方形パネルは、両面および４つの端面全てを覆うことができる。

あるいは、スキン強化材は、セメント質コア内に埋め込むことができ、したがって、結合剤の必要性を回避できる。

パネルを覆う弾性材料は、参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第２００９−０００４４３０Ａ１号明細書（２００７年６月２７日に出願された、米国特許出願第１１／８１９，３４０号明細書「ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｅｌａｓｔｏｍｅｒｉｃ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｔａｉｌｏｒｅｄ ｔｏ Ｍｅｅｔ ａ Ｕｓｅｒ’ｓ Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇ ａ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ａ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｏｍｐｒｉｓｅｄ Ｔｈｅｒｅｏｆ」に記載された種類のものであり得る。弾性材料をパネルに適用する方法も、米国特許出願公開第２００９−０００４４３０Ａ１号明細書（米国特許出願第１１／８１９，３４０号明細書）に提供されている。他のＦＲＰも、本発明の構造と一緒の使用に好適である。

繊維強化ポリマー積層品（ガラス繊維強化ポリエステル樹脂、ガラス繊維強化ポリエチレンおよびガラス繊維強化ポリプロピレン樹脂など）が通常用いられ、Ｃｒａｎｅ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，Ｉｎｃ．から市販されているＫｅｍｌｉｔｅ ＡｒｍｏｒＴｕｆ（登録商標）ガラス繊維強化ポリエステル樹脂積層品織物が好ましい。ＦＲＰ積層品は、連続形態、非連続形態、または両方の組合せで、ポリマー樹脂中に埋め込まれた強化繊維を含み得る。

種々の繊維が、ＦＲＰ積層品の強化材として用いられ得る。ガラス繊維、アラミド繊維、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）フルオロポリマー繊維、およびスチール繊維などの金属繊維のような好ましい繊維が挙げられる。

以下に記載されるように、セメント質コアの少なくとも一面に結合した高性能スキン強化材を有した繊維強化セメント質パネルの形態での最終硬化後に、パネルは、セメント質複合材料の望ましい耐爆風性および寸法安定性を示す。

本発明のパネルの製造の簡単な説明
Ｌ．成形
成形ライン上で、最初に、ＡＲ−ガラス繊維などの切断繊維の層を多孔性コンベヤーベルト上の搬送装置に堆積させ、続けて、その切断繊維の層の上にセメント質スラリーの層を堆積させ、次いで、切断繊維の第２の層を堆積させてから、それら層を埋め込み装置に通過させて、ガラス繊維をランダムにセメント質スラリー層中に埋め込むことによって、セメント質パネルは形成される。次いで、第２の層を積み重ねて、約０．５０インチ（１．３ｃｍ）厚のセメント質パネルを製造するために、この工程の２回目を繰り返す。セメント質スラリーのみの第３の層がパネルの上面に堆積され、スクリード板によって直ちに平らにされて、製品パネルの比較的平滑な上面を与える。

М．硬化
次いで、得られたパネルは、平面上に保存され、湿式成形（キャスティング）後８から７２時間の初期期間の間に周囲温度および湿度条件で硬化される。次いで、パネルを湿らせ、プラスチックで包装し、水分の損失を防止する。包装パネルは、１４０°Ｆ（６０℃）で７日間硬化させる。

Ｎ．仕上げ（面仕上げ）
面仕上げ機械も用いて、約０．５０インチ（１．３ｃｍ）、例えば、０．５３インチ（１．３ｃｍ）の厚さにパネルを合わせ、パネルの上面および底面に平滑面を得る。

О．切断
乾式ソーイングまたはウォータージェット切断などの従来の切断方法を用いて、パネルを所望の寸法に切断する。

本発明のセメント質組成物のフロー特性およびセルフレベリング強度は、スランプ試験を用いて特徴づけられた。以下の実験で用いたスランプ試験は、平滑プラスチック表面上に垂直に保った、直径５．０８ｃｍ（２インチ）および長さ１０．１６ｃｍ（４インチ）の中空シリンダーを用いる。このシリンダーを、セメント質混合物で上端まで満たし、続けて、その上面を切り落とし、過剰のスラリー混合物を除去する。次いで、シリンダーを垂直に穏やかに持ち上げて、スラリーを底部から出させて、プラスチック面に広げ、円形のパティーを形成する。次いで、パティーの直径を、その材料のスランプとして測定および記録する。良好な流れ挙動を有する組成物は、より大きなスランプ値を生じる。

セメント系製品を製造するための従来の高効率製造方法を利用するために、セメント質スラリーは、約５インチ（１２．７ｃｍ）未満のスランプ値を有することが望ましい。５インチ（１２．７ｃｍ）を超えるスランプ値を有するスラリーは、従来の製造方法を用いて、取扱いおよび処理することが難しい。

流れ特性およびセルフレベリング挙動に対する様々な原料可変要素の影響は、以下に記載される実施例においてスランプ試験を用いて決定される。

本発明のセメント質パネルコアを製造する生産ライン工程の詳細な説明
これから図２を参照して、セメント質装甲パネル生産ラインは、図式的に示され、一般に１０と指定される。この生産ライン１０には、複数の脚１３または他の支持体を有する支持フレームまたは成形テーブル１２が含まれる。支持フレーム１２上には、移動キャリヤ１４、例えば、平滑な水不浸透性表面を有するエンドレスゴム様コンベヤーベルトが含まれるが、多孔性面が企図される。当技術分野でよく知られているように、支持フレーム１２は、指定脚１３または他の支持構造を含み得る、少なくとも１つのテーブル様セグメントからできていることができる。支持フレーム１２には、フレームの遠位端１８における主駆動ロール１６、およびフレームの近位端２２におけるアイドラーロール２０も含まれる。また、少なくとも１つのベルト追跡および／またはテンション装置２４は通常、所望のテンションを維持し、ロール１６、２０上のキャリヤ１４の位置決めをするために設けられる。この実施形態において、移動キャリヤが近位端２２から遠位端１８への方向「Ｔ」に進むにつれて、パネルは連続的に生産される。

この実施形態において、硬化前にスラリーを支持するためのクラフト紙、離型紙、またはプラスチックキャリヤからなるウェブ２６が、キャリヤ１４上に供給され、置かれて、スラリーを保護および／または清浄に保つ。

しかし、連続ウェブ２６よりもむしろ、比較的硬い材料の個別のシート（図示せず）、例えば、ポリマープラスチックのシートが、キャリヤ１４上に置かれ得ることも企図される。

本ライン１０によって生産されるセメント質装甲パネルは、キャリヤ１４上で直接成形されることも企図される。後者の状況においては、少なくとも１つのベルト洗浄ユニット２８が設けられる。キャリヤ１４は、当技術分野で知られているとおりの主駆動ロール１６を駆動するモータ、プーリ、ベルトまたはチェーンの組合せによって支持フレーム１２に沿って移動される。キャリヤ１４の速度は、製造される製品に適するように変化させ得ることが企図される。

Ｐ．チョッパー
本発明のこの実施形態において、セメント質装甲パネル生産は、長さ約０．５インチから約１．５インチ（１．３から３．８ｃｍ）および直径約５から約２５マイクロメートル、典型的には直径１０〜１５マイクロメートルの、ゆったりとして切断されたガラス繊維３０の層をウェブ２６上のプラスチックキャリヤ上に堆積させることによって開始される。種々の繊維堆積および切断装置が、本ライン１０で企図される。例えば、典型的なシステムは、それぞれからある長さの繊維またはひも３４が、切断ステーションまたは装置（チョッパー３６とも呼ばれる）に供給される、ガラス繊維コードのいくつかのスプール３２を保持するラック３１を用いる。通常、ガラス繊維の多くのストランドがそれぞれのチョッパーステーションで供給される。

チョッパー３６には、キャリヤ１４の幅にわたって横方向に延在する延在刃４０を半径方向に突出させ、かつアンビルロール４２と、近接した、接触、回転関係にある回転刃付きロール３８が含まれる。好ましい実施形態において、刃付きロール３８およびアンビルロール４２は、刃付きロール３８の回転がアンビルロール４２を回転させるような相対的に近接した関係で配置されるが、この逆も企図される。また、アンビルロール４２は好ましくは、弾性支持材料で覆われ、これに対して刃４０は、コード３４を断片に切断する。ロール３８上のブレード４０の間隔は、切断繊維の長さを決定する。図２に見られるように、チョッパー３６は、近位端２２の近くのキャリヤ１４の上に配置されて、生産ライン１０の長さの生産使用を最大にする。繊維ストランド３４が切断されると、繊維は、キャリヤウェブ２６上にゆったりと落ちる。

Ｑ．スラリー混合機
本生産ライン１０には、一般的に４４と指定される、スラリー供給ステーションまたはスラリーフィーダまたはスラリーヘッドボックス、およびこの実施形態においてスラリーミキサー４７である、スラリー源が含まれる。スラリーフィーダ４４は、スラリー４６をキャリヤウェブ２６上の切断繊維上に堆積させるためにスラリーミキサー４７からスラリー４６の供給を受ける。

Ｒ．スラリーフィーダ装置
上に述べたように、これから図２を参照して、一般的に４４と指定される、スラリー供給ステーション、スラリーフィーダまたはスラリーボックスとも呼ばれる、本スラリー供給装置は、スラリーミキサー４７からスラリー４６の供給を受ける。

好ましいスラリーフィーダ４４には、キャリヤ１４の進行方向「Ｔ」に対して横断的に配置される主計量ロール４８を含む。随伴またはバックアップロール５０は、計量ロール４８に対して近接した、平行、回転関係に配置される。スラリー４６は、２本のロール４８、５０間のニップ５２の中に堆積される。

スラリーフィーダ４４はまた、計量ロール４８の表面に隣接して取り付けられるスラリー供給装置４４の側壁５４に取り付けられたゲート１３２を有して、その間にニップを形成する。ゲート１３２は計量ロール４８の上方にあり、ニップがゲート１３２とロール４８の上部の間にあるようにする。ロール４８、５０およびゲート１３２は、ロール４８とゲート１３２との間のニップがスラリー４６の供給を保持すると同時に、ロール４８、５０は、互いに対して回転する、十分に近接した関係で配置される。ゲート１３２は、バイブレータ（図示せず）が設けられている。計量ロール４８は、ニップ５２からロール４８およびゲート１３２間のニップに対して回転する。

ゲート１３２は、計量ロール４８の上の中心に置かれるか、または計量ロール４８のわずかに上流の中心に置かれ得る。

他の寸法も企図されるが、通常、計量ロール４８は、随伴ロール５０より大きい直径を有する。

また、通常、ロール４８、５０の一方は、平滑なステンレススチールの外部を有し、他方、好ましくは、随伴ロール５０は、その外部を覆う弾性非粘着材料を有する。

振動ゲート１３２は、ゲート１３２上のスラリー４６の重大な蓄積を防止し、計量ロール４８上に堆積したスラリー４６の厚さを制御するために役立つ。振動ゲート１３２は、清掃および保守のために壁マウントから容易に取り外すことができる。振動ゲートのより詳細な説明は、その全体で参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第２００８／０１０１１５０号明細書（２００６年１１月１日の出願第１１／５５５，６５５号明細書）に見いだすことができる。

通常、スラリーフィーダ４４は、好ましくは非粘着材料、例えば、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）材料などでできているか、またはそれで被覆されている、比較的硬い側壁５４の対（一方が図示される）を有する。側壁５４は、スラリー４６が、スラリーフィーダ４４の側面から漏れ出てニップ５２の中へ注ぎこまれるのを防止する。好ましくは支持フレーム１２（図２）に固定された側壁５４は、ロール４８、５０の端部に対して近接した関係で配置されて、スラリー４６を保持する。しかし、側壁５４は、ロールの端部に近接し過ぎて、ロール回転を妨げてはならない。

本発明の重要な特徴は、スラリーフィーダ４４が、移動キャリヤウェブ２６上に比較的制御された厚みのスラリー４６の平らな層を堆積させることである。好適な層の厚さは、約０．１６インチ（０．４ｃｍ）から０．２５インチ（０．６ｇｍ）の範囲である。しかし、生産ライン１０で生産されるセメント質装甲パネルにおいて２層が好ましく、好適なパネルは約０．５インチ（１．３ｃｍ）であり、特に好ましいスラリー層の厚さは、０．２５インチ（０．６ｃｍ）の範囲である。しかし、目標パネルに対して、成形厚さは約０．５３インチ（１．３５ｃｍ）であり、標準的な層の厚さは、通常２つの成形ステーションのそれぞれにおいて約０．２６５インチ（０．６７３ｃｍ）により近い。

したがって、振動ゲート１３２と主計量ロール４８の間の相対距離は、堆積されるスラリー４６の厚さを変化させるために調整され得る。

ウェブ２６全体にわたってスラリー４６の均一な堆積を確実にするために、スラリー４６は、スラリーミキサーまたは貯蔵所４７の出口と流体的に通じている第１の端部を有するホース５６または同様な導管を通してスラリーフィーダ４４に供給される。ホース５６の第２の端部は、当技術分野でよく知られている種類の横方向に往復運動する、ケーブル駆動の流体で動くディスペンサに接続されている。したがって、ホース５６から流れるスラリーは、横方向に往復する運動でフィーダ４４中に注ぎ込まれ、ロール４８、５０およびスラリーフィーダ４４の側壁５４で規定された貯蔵所を満たす。

計量ロール４８の回転は、ロール４８、５０およびスラリーフィーダ４４の側壁５４で規定された貯蔵所からスラリー４６の層を引き出す。

本フィーダ装置４４の別の特徴は、主計量ロール４８および随伴ロール５０が両方、同じ方向に駆動され、これがそれぞれの移動する外側面上のスラリーの未熟硬化の機会を最少にすることである。流体で動く、電気または他の好適なモータを含む駆動システム（図示せず）は、同じ方向に１つまたは複数のロールを駆動させるために主計量ロール４８または随伴ソール５０に接続されており、これは図２で見る場合に、時計方向である。当技術分野でよく知られているように、ロール４８、５０のいずれか一方が駆動され、およびその他のロールは、プーリ、ベルト、チェーンおよびスプロケット、ギヤまたは他の知られている動力伝達技術によって接続されて、正のおよび共同の回転的関係を維持する。

ロール４８上の外面上のスラリー４６が、移動キャリヤウェブ２６に向かって動くときに、スラリーの全てがウェブ上に堆積され、ニップ５２に向かって上方に戻らないことが重要である。このような上方への移動は、ロール４８、５０上のスラリー４６の未熟硬化を容易にし、貯蔵所５７からキャリヤウェブ２６へのスラリーの滑らかな動きを妨げる。

この上方への移動を防止するのを助けるために、スラリーフィーダ４４は、主計量ロール４８とキャリヤウェブ２６との間に置かれたドクターブレード１３４を有する。ドクターブレード１３４は、スラリー４６がキャリヤウェブ２６上のガラス繊維層を均一に覆い、ニップ５２およびフィーダ貯蔵所５７に向けて上方に戻って行かないことを確実にする。ドクターブレード１３４はまた、未熟硬化スラリー４６のない主計量ロール５０を保つのに役立つ。

ドクターブレード１３４は、Ｄｕｂｅｙらに付与された米国特許第６，９８６，８１２号明細書の方法で用いられたワイヤのように、計量ロール４８の表面からスラリーを取り除く。ドクターブレード１３４はまた、均一層またはカーテンにおいてスラリー４６を集め、ウェブ上のガラス繊維層の上に約１．０から１．５インチ（２．５４から３．８１ｃｍ）の点までウェブの移動方向にスラリー４６を下方に方向づけし、スラリー４６でガラス繊維層を均一に覆うのにも役立つ。これは、ガラス繊維を覆うためにより薄いスラリーが用いられる場合に特に重要であるが、より薄いスラリーは、ワイヤの上に滴る傾向があるからである。

Ｓ．スラリー供給装置の下流での処理
図２を再び参照して、本セメント質装甲パネル生産ラインの他の運転要素を簡単に説明するが、それらは以下の公報でより詳細に説明される。

その全体で参照により組み込まれる、「ＳＬＵＲＲＹ ＦＥＥＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＰＡＮＥＬ ＰＲＯＤＵＣＴＩＯＮ」と表題され，Ｄｕｂｅｙらに付与された米国特許第６，９８６，８１２号明細書；および
全てがその全体で参照により本明細書に組み込まれる、以下の同時係属の、本発明の譲受人に譲渡された、米国特許出願；
「ＭＵＬＴＩ−ＬＡＹＥＲ ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＰＲＵＤＵＣＩＮＧ ＨＩＧＨ ＳＴＲＥＮＧＴＨ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＰＡＮＥＬＳ」と表題された、Ｄｕｂｅｙらの米国特許出願公開第２００５／００６４１６４Ａ１号明細書（米国特許出願第１０／６６６，２９４号明細書）；
「ＥＭＢＥＤＭＥＮＴ ＤＥＶＩＣＥ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ−ＥＮＨＡＮＣＥＤ ＳＬＵＲＲＹ」と表題された、Ｐｏｒｔｅｒの米国特許出願公開第２００５／００６４０５５Ａ１号明細書（米国特許出願第１０／６６５，５４１号明細書）；
２００６年１１月１日に出願され、「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＷＥＴ ＭＩＸＩＮＧ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＳＬＵＲＲＹ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴ ＰＡＮＥＬＳ」と表題された、米国特許出願第１１／５５５，６５５号明細書；
２００６年１１月１日に出願され、「ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＭＩＸＩＮＧ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＳＬＵＲＲＹ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴ ＰＡＮＥＬＳ」と表題された、米国特許出願第１１／５５５，６５５号明細書；
２００６年１１月１日に出願され、「ＰＡＮＥＬ ＳＭＯＯＴＨＩＮＧ ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＦＯＲＭＩＮＧ Ａ ＳＭＯＯＴＨ ＣＯＮＴＩＮＵＯＵＳ ＳＵＲＦＡＣＥ ＯＮ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴ ＰＡＮＥＬＳ」と表題された、米国特許出願第１１／５５５，６６１号明細書；
２００６年１１月１日に出願され、「ＷＥＴ ＳＬＵＲＲＹ ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ ＧＡＵＧＥ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＵＳＥ ＯＦ ＳＡＭＥ」と表題された、米国特許出願第１１／５５５，６６５号明細書；
２００６年１１月１日に出願され、「ＭＵＬＴＩ−ＬＡＹＥＲ ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＰＲＯＤＵＣＩＮＧ ＨＩＧＨ ＳＴＲＥＮＧＴＨ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＰＡＮＥＬＳ ＷＩＴＨ ＥＮＨＡＮＣＥＤ ＦＩＢＥＲ ＣＯＮＴＥＮＴ」と表題された、Ｄｕｂｅｙの米国特許出願公開第２００７／０１１０９７０Ａ１号明細書（米国特許出願第１１／５９１，７９３号明細書）；
２００６年１１月１日に出願され、「ＥＭＢＥＤＭＥＮＴ ＲＯＬＬ ＤＥＶＩＣＥ」と表題された、Ｐｏｒｔｅｒらの米国特許出願公開第２００７／０１１０８３８Ａ１号明細書（米国特許出願第１１／５９１，９５７号明細書）。

Ｔ．埋め込み装置
様々な埋め込み装置が企図され、シープフットローラーなどが含まれるが、これに限定されない。しかし、本実施形態において、埋め込み装置７０には、フレーム１２上のキャリヤウェブ１４の移動の方向に対して横方向に取り付けられた、少なくとも一対のほぼ平行なシャフト７６が含まれる。それぞれのシャフト７６には、複数の比較的大きな直径のディスク７４が設けられ、これらは、小さい直径のディスク（図示せず）によってシャフト上で互いに約０．１から約０．２５インチ（０．２５から０．６３ｃｍ）、例えば、０．１５インチ（０．３８ｃｍ）の距離で軸方向に隔てられており、ここで、より長いおよびより小さいディスクが同軸上に置かれている。

セメント質装甲パネル生産の間に、シャフト７６およびディスク７４は、シャフト７６の長手方向の軸の周りで一緒に回転する。当技術分野でよく知られているように、シャフト７６のいずれか一方または両方は、動力を供給され得る。一方のシャフト７６のみが動力を供給される場合、他方は、ベルト、チェーン、ギヤ駆動または他の知られている動力伝達技術によって駆動され、駆動されるシャフトに対して対応する方向および速度を維持し得る。隣接の、好ましくは平行シャフト７６のそれぞれのディスク７４は、重なり合い、スラリー中に「混練」または「揉み」作用を生じさせるように互いにかみ合わされ、これにより、前に堆積された繊維６８を埋め込む。さらに、ディスク７４の近接した、互いにかみ合わされた、回転関係は、ディスク上のスラリー４６の蓄積を防止し、実質的に、スラリーの塊の未熟硬化による生産ラインの不稼動時間をかなり減少させる「自浄」作用を生じさせる。

シャフト７６上のディスク７４の互いにかみ合わされた関係には、小さい直径のスペーサディスク（図示せず）および比較的大きな直径の主ディスク７４の対向する外面の、接近して隣接した配置が含まれ、これも自浄作用を促進する。ディスク７４が接近した近傍で互いに対して（しかし好ましくは同一方向で）回転するときに、スラリーの粒子が、装置に捕捉されるようになり、未熟に硬化させることは困難である。互いに対して横方向に相殺されているディスク７４の２つの組を設けることによって、スラリー４６は、破壊の多作用下に置かれ、繊維６８をスラリー４６にさらに埋め込む「混練」作用を生じる。

生産ライン１０における使用に好適な埋め込み装置７０の実施形態は、その全体で参照により本明細書に組み込まれる、「ＥＭＢＥＤＭＥＮＴ ＤＥＶＩＣＥ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ−ＥＮＨＡＮＣＥＤ ＳＬＵＲＲＹ」と表題され、２００３年９月１８に出願され、米国特許出願公開第２００５／００６４０５５号明細書として公開された、同時係属の米国特許出願第１０／６６５，５４１号明細書により詳細に開示されている。

Ｕ．さらなる層の適用
繊維６８が埋め込まれるとすぐに、パネル９２の第一層７７は、完了する。好ましい実施形態において、第一層７７の高さまたは厚さは、０．２５から０．２７インチ（０．６から０．７ｃｍ）のおおよその範囲である。この範囲は、セメント質装甲パネルにおいて、同様の層と合わせられた場合に所望の強度および剛性を与えることがわかった。

所望の厚さの構造セメント質パネルを構築するために、さらなる層が通常加えられる。そのためには、実質的にフィーダ４４と同一の、第２のスラリーフィーダ７８が、移動キャリヤ１４に対して動作関係に設けられ、既存の層７７の上へのスラリー４６のさらなる層８０を堆積するために配置される。

次に、チョッパー３６および６６に実質的に同一である、さらなるチョッパー８２が、フレーム１２に対して動作関係に設けられ、ラック３１に対して同様の方法で、フレーム１２に対して構築および配置されたラック（図示せず）から供給された繊維６８の第３の層を堆積する。繊維６８は、スラリー層８０上に堆積され、第２の埋め込み装置８６を用いて埋め込まれる。埋め込み装置７０に対して構造および配置が同様に、第２の埋め込み装置８６は、移動キャリヤウェブ１４に対してわずかに高く取り付けられ、第１の層７７に支障を来たさないようにする。この方法において、スラリーおよび埋め込み繊維からなる第２の層８０が生じる。

これから図２を参照して、硬化可能なスラリーおよび繊維のそれぞれの連続的な層と一緒に、さらなるスラリーフィーダステーション７８、その後に繊維チョッパー８２および埋め込み装置８６が、生産ライン１０に設けられる。好ましい実施形態において、最終スラリー層で頂面を覆われた２つの全体層が供給されて、セメント質装甲パネルを形成する。

スラリーの最終層は、第３のスラリーフィーダステーション７８内の層８０の上に堆積されて、最終的なさらなる層８８を生産し、これは、スクリードバー１４６を通過して、スラリーの上面を平滑にし、スラリーがカッターブレード９８を用いて長さ｛通常８フィート（２４４ｃｍ）長｝に切断される前に、約０．５インチ（１．３ｃｍ）の名目厚さを有する均一層９８を生じる。

本発明の重要な特徴は、パネルが、硬化後に、不可欠な繊維強化密集体を形成する多層を有することである。各層における繊維の存在および配置が、本明細書で開示および記載されるように、特定の所望のパラメータによって制御され、およびその範囲内で維持されることを条件にして、本方法で生産されたパネル９２を層間剥離させることは実質的に不可能である。

Ｖ．成形および平滑化および切断
上記のとおりの繊維が埋め込まれた硬化可能なスラリーの２つの層の配置後に、上述のとおりのスクリードバーなどの成形装置は、パネル９２の上面９６を形成するようにフレーム１２に対して設けられる。

しかし、セメント質装甲パネル材料の過剰な厚さを削り取る成形装置は望ましくない。用いられない成形装置の例には、所望の寸法特性にパネルを合わせるように設計されたバネ負荷または振動板または振動レベリングスクリードなどが含まれ、セメント質装甲パネル材料とともに用いられないが、それらは、セメント質装甲パネル材料の過剰な厚さを削り取るからである。このような装置は、パネル面を有効に削り取らず、または平坦にしない。それらは、ガラス繊維が巻き上がり始める原因となり、パネルを平らにして平滑化する代わりにその表面を損なう。

特に、生産ライン１０には、パネル９２の上面９６を穏やかに平滑化するためにフレーム１２に対して設けられた、スクリードバー１４６とも称される、平滑化装置が含まれ得る。スラリー４６に振動をかけることによって、平滑化スクリードバー１４６は、パネル９２中の繊維３０、６８の分布を容易し、より均一な上面９６を与える。

この時点で、スラリーの層は硬化を始めており、それぞれのパネル９２は、典型的な実施形態において、ウォータージェットカッターである切断装置９８によって互いに隔てられている。移動ブレードを含む、他の切断装置は、この操作に好適であると考えられるが、但し、それらが、本パネル組成物において好適に鋭い端部を生じ得ることを条件とする。切断装置９８は、パネルが所望の長さ、通常８フィート（２４４ｃｍ）長を有して生産されるように、ライン１０およびフレーム１２に対して配置される。キャリヤウェブ１４の速度は相対的に遅いので、切断装置９８は、８フィート（２４４ｃｍ）長でウェブ１４の移動方向に直角に切断するように取り付けられ得る。次いで、パネルを、スラリーが湿式キャスティングされた後、すなわち、スクリードバーを離れた後に、８〜７２時間の間乾燥させることができる。

生産ライン１０には、少なくとも２つの層を生産するために十分な繊維切断ステーション３６、６６、スラリーフィーダ４４、７８および埋め込み装置７０、８６が含まれる。さらなる層は、生産ライン１０に対して上記のとおりのステーションの繰り返しによって作製され得る。

両面または側面が平滑であるセメント質装甲パネルを得るために、４フィート×８フィート（１２２ｃｍ×２４４ｃｍ）パネルの上面および下面の両方は、サンドペーパーがかけられ、次いで、その後の処理および梱包のために、所望の寸法｛通常約２×２フィート（６１ｃｍ×６１ｃｍ）から最大約４×８フィート（１２２ｃｍ×２４４ｃｍ）、例えば、２．５×４フィート（７６．２ｃｍ×１２２ｃｍ）｝のパネルに場合によってのこぎりで切断される。

Ｗ．圧縮強度発現の制御された速度
通常セメント質組成物は、圧縮強度発現の制御された速度を得るために硬化される。望ましくは、好ましくは２７．６ＭＰａ（４０００ｐｓｉ）未満、より好ましくは２０．７ＭＰａ（３０００ｐｓｉ）未満、最も好ましくは１３．８ＭＰａ（２０００ｐｓｉ）未満の５日目圧縮強度、ならびに１３７．９ＭＰａ（２０，０００ｐｓｉ）を超える、２８日目およびその後の日を経た圧縮強度を有する超高強度セメント質複合材料が得られる。

例えば、制御された圧縮強度発現の一部の所望の速度は、表２Ｉに記載される。

Ｘ．スキンの適用
十分な硬化後に、切断パネルは、通常ニップローラにおいて、接着剤で被覆され、次いで、強化スキンがパネルの上面に置かれ、次いで、スキン強化層をセメント質コアに積層するために別の対のニップローラを通して加工される。次いで、パネルは裏返され、パネルの他方の側面に対して積層手順が繰り返される。

一実施形態では、セメント質パネルは、サンドペーパーで研かれ、次いで、接着剤および繊維強化ポリマースキン層が、まだ湿っているセメント質コアに施され、次いで、ＦＲＰスキンを有するセメント質パネルは、スクリードバーまたはローラ下で加工される。

Ｙ．本発明のセメント質装甲パネルシステムの実施形態
セメント質装甲パネルは、コアの厚み約０．５インチ（１．３ｃｍ）、スキンの厚み０．０８５インチ（０．２ｃｍ）の、種々の寸法、例えば、３０インチ×４８インチ（７６．２ｃｍ×２１．９ｃｍ）サイズのパネルに生産され得る。これらのパネルは、フレーム構造に迅速に組み立てられ、軍事または民事利用のための保護囲いとして速い発現を可能にし得る。本発明のセメント質装甲パネルクラッディングを有するフレーム構造は、システムの片側が爆風力または発射体由来の高速度衝撃に曝される場合、エネルギーの吸収および消散を助けるように設計された、コンクリートまたは砂などのフレーム間の空洞に充填物を有し得る。本発明のセメント質装甲パネルでは、強く、剛性で、かつエネルギー吸収性である、高い質量の薄いスキンの囲いを与える連続保護シールドが提供される。

セメント質装甲パネルを保持するためにフレーム構造が用いられる場合、このシステムは、保護囲いとして組み立てることができ、システム形状を保ち、規定された空間の周囲の保護を維持しながら、パネルがエネルギーの向きをそらし、吸収することを可能にさせる。モジュールパネルによるフレームの使用は、パネルシステムの迅速な組立を可能にする。

フレーム構造は、図２３に示されるように、フレーム構造上の追跡システム中に「ゆったりと置かれた」セメント質装甲パネルで構成することができる。安全要件に基づいて、多層のセメント質装甲パネル２００は、Ｚクリップ２２０でフレーム２１０に位置決めすることができ、図２０の横断面の詳細に示されるように、Ｚクリップ２２０はねじ２２１によってフレーム２１０に固定され、金属フレーム構造２１０上の１枚または複数のセメント質パネル２００を受けて、保持するために開放溝２２２の状態にしておく。

図２１は、Ｚクリップ（またはＺバー）２２０の斜視図を示す。

図２２は、フレーム部材２２１Ｂから直立した突起部２２１Ａを挿入できる中空のくぼみ２２０Ｂを有するＺクリップ２２０Ａの第２の実施形態の側面図を示す。

図２３に示される通常の金属フレームは、交差構造支持体を有する金属イーゼル形状のフレーム２１０であることができる。あるいは、「Ｈ」または「Ｃ」形状のクリップを片側のフレームに取り付けるために用いることもでき、セメント質装甲パネルへのねじによる取り付けを要することなく、１枚または複数のセメント質パネルを受けるために開放溝の状態にしておく。この種のシステムは、非常に少ない機材で迅速に配備することができる。このシステムは、軍事用途、例えば、一時的な検問所、遠隔基地などにおける境界線保護、ならびに航空機のような機材および機械的装置の保護のために用いることができる。

適所にセメント質装甲パネルを有するフレーム構造２１０の高さ「Ｂ」は、約６フィート（１８３ｃｍ）から２０フィート（６１０ｃｍ）変わり得る。適所にセメント質装甲パネルを有するフレームの底部におけるフレーム構造「Ａ」の幅は、４から１０フィート（１２２から３０５ｃｍ）変わり得、フレームの上部「Ｃ」における幅は、通常２から６フィート（６１から１８３ｃｍ）変わり得る。適所にセメント質装甲パネルを有するフレーム構造の高さおよび幅は、安全囲いの必要性およびフレームの組立のために利用できる範囲に依存する。

セメント質装甲パネルのためにゆったりと置かれた構造の使用の利点は、パネルが、フレーム構造に定位置に固定されることなく、トラックにおいて移動し、より大きな弾道および爆風負荷を吸収する能力である。

別の実施形態において、フレーム構造は、垂直壁組立体として構成することができ、図２４、図２５および図２６の実施形態に示されたように、パネル２００は、フレームに留められた機械的留め具２２０および／またはエポキシなどの接着剤による接着剤接着を用いて、垂直フームに取り付けられる。これらの実施形態では、セメント質装甲パネルは、ハンマードリルなどの従来の工具を用いて予めドリルで穴を開けて、セメント質装甲パネル２００およびフレーム構造２１０に機械的留め具を取り付けるためのパイロット穴を設けることができる。これらの実施形態において、パネルは３０インチ×４８インチ（７６．２×１２２ｃｍ）より大きくてもよく、建築構造用の通常のモジュールは、４８インチ×９６インチ（１２２×２３９ｃｍ）である。

図２６に示されるように、フレームに留められたセメント質装甲パネル２００を有するフレーム壁構造の高さは、通常約４フィート（１２２ｃｍ）から２０フィート（６１０ｃｍ）、適所にあるパネルを有するフレーム構造の奥行きは、通常６インチ（１５．２ｃｍ）から２４インチ（６１ｃｍ）変わり得る。奥行きは、必要に応じて、より重大な安全脅威に対して保護するために２４インチ（６１ｃｍ）から増加させ得る。適所にセメント質装甲パネル２００を有する壁フレームの壁構造の幅および奥行きは、必要な安全囲いおよびフレームの組立のために利用できる範囲に依存する。

図２５に示される壁構成は、２フィート（６１ｃｍ）から１００フィート（３０ｍ）の範囲の壁の長さ「Ｂ」および４フィート（１２２ｃｍ）から２０フィート（６１０ｃｍ）の高さ「Ａ」を有し得る。床構造にも用いることができるフレームの構成は、安全に細心の注意を払うべき領域における建築物ならびに工業および輸送施設における安全のための永久的な構造に用いることができ、セメント質装甲パネルは、その構造用の構造支持を与え、せん断負荷に対する支持を与えるために用いることができる。

セメント質装甲パネルクラッディングを有するフレーム構造は、フレーム壁中空におけるコンクリート、気泡コンクリート、砂、軽量骨材の充填材料と組み合わせて、さらなる爆風および安全保護を与えることもできる。図２７〜図２８では、セメント質コア１１、およびフレーム２１０の両面に取り付けられた少なくとも一面上の積層繊維強化スキン層２０（図２８）を含むセメント質装甲パネル２００を有する代わりのフレーム構造が示され、フレーム２１０間の骨組み中空に、気泡コンクリートなどの充填材料２５０を有する壁構造を形成する。

図２７において充填材２４０を有する金属フレーム２１０上のセメント質装甲パネル２００のパネル組立体は通常、６〜２０フィート（１８３〜６１０ｃｍ）の高さ「Ａ」および６〜４８インチ（１５．２〜１２２ｃｍ）の幅「Ｂ」を有することができる。

別の実施形態では、セメント質装甲パネルは、外壁またはキャップ構造としてメーソンリーまたはコンクリート壁などの既存の構造の外面に取り付けて、耐弾道性および爆風性付加を与えることができる。セメント質装甲パネルは、センメト質装甲パネルに予めドリルで穴を開けた機械的留め具の取付けのために既存の壁の下地胴ぶちを用いて、壁に機械的に取り付けることができる。あるいは、外側仕上げ面上のスキン層を有するパネルは、壁に接着取り付けするか、または鏝で既存の壁構造に塗ることができるモルタルの層の上に施すことができる。

本発明のセメント質装甲パネルシステムは、耐爆風境界線囲い、無理な侵入防護、「ジャージー障壁」タイプの交通管理侵入防護、歩道橋および交通流れ管理ならびに建築物入口および出口の出入管理などの用途に安全性および耐爆風性を与える。

強化スキン層は、セメント質パネルの片面または両面に施すことができる。スキン層は、パネルに向上した曲げおよび引張強度を与えることを含む、多くの改善された特徴をセメント質パネルに与える。スキン層はまた、セメント質コアが弾道または爆風衝撃力に曝された場合、セメント質コアの断片化を防止するようにセメント質コアをとどめる。強化スキンは、１つまたは複数の面に施した場合、セメント質コアパネルに追加の強靭性を与え、面を施さないセメント質パネルよりもエネルギーを吸収するのに役立つ。積層ＦＲＰ層などの強化スキンを有するセメント質装甲パネルは、セメント質パネルの元の状態を損なうことなく、多様な衝撃に耐えることができることもわかった。

セメント質パネルの両面上の積層ＦＲＰ層の使用の別の利点は、ＦＲＰ積層面は、繊維強化スキン層をもたないセメント質装甲パネルよりも耐久性があり、これらの仕上げ面を施したパネルは、仕上げ面層をもたないセメント質パネルと比べて容易に清浄にでき、かつ維持できることである。

本発明の典型的な使用本発明の選定された実施形態は、車両ならびに固定構造物に用いられ得る薄いコンクリート装甲パネルなどの安価な構造パネルを製作するために好適である。構造装甲パネルは、本発明の実施形態の改善された強靭性および強度のために、これまで実用的でなかった厚さに成形または押出することができる。例えば、パネルは、１人で持ち運べることに適応する大きさおよび厚さに製造することができる。これらの１人で持ち運べるパネルは、小兵器発泡の貫通に耐え、爆風および断片化作用を軽減させるために構造枠に取り付けるために構成され得る。

軍隊は、土壌覆いから高価で高性能な軽量弾道セラミックまで様々な防護材料を使用する。適切に構成された、本発明の実施形態は、１人で運べる製品に加えて武力防護のための安価な解決策を提供する。本発明の実施形態の用途には、軍事および政府用途、安価な弾道装甲に組み入れられた非常に高性能なコンクリート、軽量構造形態、例えば、板、溝、パイプ、管、Ｉ−およびＷＦ−接合部品など、コネクター、防護建造物、耐爆風パネル、断片化軍需品防護、車両上部外装、耐強制侵入構造要素などが含まれるが、これらに限定されない。

軍事用途において、このシステムは、検問所、遠隔基地、キャンプ防護ならびに軍事装置および機械設備のための防護の一時的な軍事設備のための迅速な架設を与え得る。より永久的な用途では、このパネルシステムは、基地周辺、基地入口の防護、基地構造物の防護および航空機エンクロージャを与える。

商業的使用者に対して、例えば、屋根瓦、壁パネル、床タイルなどの建築構造製品、例えば、板、溝、パイプ、管、Ｉ−およびＷＦ−断面などの軽量構造形体、耐大暴風および竜巻構造要素、耐強制侵入構造要素。

民生および商業用途では、本セメント質装甲パネルは、空港、造船所、道路、鉄道駅および大量輸送施設などの輸送施設に防護を与え得る。本パネルシステムは、病院、化学施設、エネルギー施設および産業施設、ならびに学校、大使館および政府設備を防護するためにも用い得る。

本セメント質装甲パネルから作られた本発明の壁システム組立体は、その全体で参照により本明細書に組み込まれる、「Ｎｏｎ−Ｃｏｍｂｕｓｔｉｂｌｅ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓ Ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ Ｐａｎｅｌｓ ａｎｄ Ｍｅｔａｌ Ｆｒａｍｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ Ｓｈｅａｒ Ｗａｌｌｓ」について、Ｔｏｎｙａｎらの２００５年１２月３０日に出願された、同時係属の米国特許出願第１１／３２１，０６９号明細書に示されるように、金属フレームなどのフレームに機械的に留められている構造用セメント質パネルで作られたシステムで得られるせん断値と同様のせん断値を有する。

セメント質装甲パネルで作られた本発明の壁システムのせん断強度は、用いられる機械的留め具およびフレーム構造上の留め具の間隔に依存する。組立体上の本セメント質装甲パネルのラッキング強度および本セメント質装甲パネル組立体の耐爆風特性はまた、せん断値に依存し、せん断値は同様に、フレーム上で用いられる本セメント質装甲パネルの単位面積（パネルの大きさ）当たり用いられる留め具の数に依存する。

Ｚ．セメント質材料の使用
本発明の選定された実施形態は、車両ならびに固定構造物に用いられ得る薄いコンクリート装甲パネルなどの安価な構造パネルを製作するために好適である。構造装甲パネルは、本発明の実施形態の改善された強靭性および強度のために、これまで実用的でなかった厚さに成形または押出することができる。例えば、パネルは、１人で持ち運べることに適応する大きさおよび厚さに製造することができる。これらの１人で持ち運べるパネルは、小兵器発泡の貫通に耐え、爆風および断片化作用を軽減するために構造枠に取り付けるために構成され得る。

軍隊は、土壌覆いから高価で高性能な軽量弾道セラミックまで様々な防護材料を使用する。適切に構成された、本発明の実施形態は、１人で運べる製品に加えて武力防護のための安価な解決策を提供する。本発明の実施形態の用途には、軍事および政府用途、安価な弾道装甲に組み入れられた非常に高性能なコンクリート、例えば、板、溝、パイプ、管、Ｉ−およびＷＦ−断面などの軽量構造形態、コネクター、防護建造物、耐爆風パネル、断片化軍需品防護、車両上部外装、耐強制侵入構造要素などが含まれるが、これらに限定されない。

商業的使用者に対して、例えば、屋根瓦、壁パネル、床タイルなどの建築構造製品、例えば、板、溝、パイプ、管、Ｉ−およびＷＦ−断面の軽量構造形体、耐大暴風および竜巻構造要素、耐強制侵入構造要素など。

本発明のセメント質組成物のフロー特性およびセルフレベリング挙動は、スランプ試験を用いて特徴づけた。以下の実験で用いたスランプ試験は、平滑プラスチック表面上に垂直に保った、直径５．０８ｃｍ（２インチ）および長さ１０．１６ｃｍ（４インチ）の中空シリンダーを用いる。このシリンダーを、セメント質混合物で上端まで満たし、続けて、その上面を切り落とし、過剰のスラリー混合物を除去する。次いで、シリンダーを垂直に穏やかに持ち上げて、スラリーを底部から出させて、プラスチック面に広げ、円形のパティーを形成する。次いで、パティーの直径を、その材料のスランプとして測定および記録する。良好な流れ挙動を有する組成物は、より大きなスランプ値を生じる。

セメント系製品を製造するための従来の高効率製造方法を利用するために、セメント質スラリーは、１２．７ｃｍ（５インチ）未満のスランプ値を有することが望ましい。なぜなら、１２．７ｃｍ（５インチ）を超えるスランプ値を有するスラリーは、従来の製造方法を用いて、取扱いおよび処理することが極めて難しいためである。

流れ特性およびセルフレベリング挙動に対する様々な原料可変要素の影響は、以下に記載される実施例においてスランプ試験を用いて決定される。

実施例１
スランプを、高さ４インチ（１０．２ｃｍ）でそれぞれの端部で開放しており、かつ平坦で滑らかな面上に直立して置かれている）直径２インチ（５．１ｃｍ）のシリンダー中にスラリーを注ぎ入れ、スラリーの上部をならして落とすことによって、測定した。これは、全ての試験に対して規定の容量のスラリーを与える。次いで、シリンダーを直ちに持ち上げ、スラリーをシリンダーの開放した底端部から急に出させる。この行為は、スラリーの円形「パティー」を形成した。このパティーの直径は、インチで測定し、記録する。スラリーがより流動性であるほど通常、より大きな直径のパティーを生じる。

表３は、セメント質混合物のスランプに対する無機鉱物フィラーとしてのケイ砂含有量の影響が示す。種々の混合物における他の原材料は、一定に保持される。結果が示すように、セメント質混合物のスランプは、混合物中のケイ砂含有量の増加とともに減少する。

表３から表７に至る混合物についての典型的な配合を上に検討した表１に示す。

実施例２
表４は、セメント質混合物のスランプに対するケイ砂の粒径の影響を示す。第１は、約２００ミクロンのメジアン粒径を有し、第２は、約１０ミクロンのメジアン粒径を有する、２種のケイ砂を用いた。他の原材料は、一定に維持した。表に示されるように、セメント質混合物のスランプは、組成物中のより微細なケイ砂の使用とともに著しく減少した。

実施例３
表５は、他の原材料全てを一定に維持して、セメント質混合物のスランプに対するシリカフュームポゾラン微小フィラー含有量の影響を示す。混合物中のシリカフィームの含有量の増加とともにセメント質混合物のスランプは減少することを観察することができる。

実施例４
表６は、セメント質混合物のスランプに対するセルフレベリング材の影響を示す。他の材料は一定のままにして、ポリカルボキシレートおよびポリナフタレン−スルホネート化学系化合物の２種の化学混合物を用いた。ポリカルボキシレート化学系混合物を含む混合物のスランプは、ポリナルタレン−スルホネート系添加剤を含む混合物よりかなり高かった。

例えば、混合物９について、３．０重量部のセルフレベリング剤が、それぞれ１００重量部のポルトランドセメントおよびシリカフュームの合計に対して存在する。

実施例５
表７は、それ以外は同じである混合物についてのスランプ値に対するポリカルボキシレートセルフレベリング剤内容物の含有量の影響を示す。スランプは、混合物に用いられる剤の量の増加とともに増加することがわかる。

実施例６
表８は、本発明のセルフレベリングセメント質組成物の圧縮強度を示す。これらの混合物は、通常１３７．９ＭＰａ（２０，０００ｐｓｉ）を超える超高圧縮強度を生じることが観察される。

スランプは、混合物で４インチ高さ×２インチ直径（１０．２ｃｍ高さ×５．１ｃｍ直径）の真ちゅうシリンダーを満たし、シリンダーの上端部をならして過剰の材料を取り除き、５秒以内にシリンダーを垂直に持ち上げ、スラリーを広げさせ、形成されたスラリーパティーの直径を測定することによって測定した。圧縮強度は、ＡＳＴＭ Ｃ１０９の試験方法に従って２インチ（５．１ｃｍ）立方体について決定した。スランプロスおよび圧縮強度増加は、それぞれ、７時間までおよび７日までの期間にわたって測定した。これらの混合物の圧縮強度も、試料を１４０°Ｆ（６０℃）で７日水に浸し、その後、１７５°Ｆ（７９．４℃）で通風オーブンにおいて４日乾燥させ、その後冷却および試験して、促進硬化条件下で評価した。

実施例７
繊維強化セメント系パネルを、耐アルカリガラス繊維とともに本発明のセルフレベリングセメント質組成物を用いて、スプレーアップ法を用いて製造した。

スプレーアップ法では、スラリーは、均一な混合物を得る目的を有して、いくつかの方法でガラス繊維と合わせることができる。ガラス繊維は通常、短い長さに切断されるロービングの形態である。好ましい実施形態において、スラリーおよび切断ガラス繊維は、パネル型中に同時にスプレーされる。好ましくは、スプレーは、好ましくは最大約０．２５インチ（０．６３ｃｍ）厚さの薄い層を製造するためにいくつかのパスで行われ、この層は、特定のパターンを有さずに、１／４から１インチ（０．６３から２．５ｃｍ）厚さの均一なパネル中に積み重ねられる。例えば、一用途において、３×５フィート（９１．４×１５２．４ｃｍ）のパネルは、長さおよび幅方向で６パスのスプレーで作製した。それぞれの層が堆積されるにつれて、スラリーおよびガラス繊維が密接な接触を得ることを確実にするためにローラを用いることができる。これらの層は、ローリング工程後にスクリードバーまたは他の適切な手段によって平らにすることができる。

通常、圧縮空気を用いて、スラリーを噴霧化する。スラリーがスプレーノズルから現れると、スラリーは、スプレーガン上に取り付けられたチョッパー機構によってロービングから切断されたガラス繊維と混合される。スラリーおよびガラス繊維の均一な混合物は、上記のとおりのパネル型に堆積させる。

製造パネルの公称厚さは、１／２インチ（１．２７ｃｍ）であり、パネル中のガラス繊維の容量比率は３％であった。表９は、繊維強化された、セルフレベリングの超高強度のセメント質組成物の曲げ性能を示す。表９の配合は、表８の混合物１７である。パネルの弾性率は４３，４７４ＭＰａ（５０００ｋｓｉ）を超えていて、これは、完全密度の標準強度コンクリート材料の弾性率のほとんど２倍である。繊維強化パネルの曲げ強度は、２０．７ＭＰａ（３，０００ｐｓｉ）を超えていた。弾性率に対してＡＳＴＭ Ｃ１３２５試験法を用い、曲げ強度に対してＡＳＴＭ Ｃ９４７試験法を用いた。

トリエタノールアミン（ＴＥＡ）および酒石酸による実施例
以下の実施例は、適当な投与量での好ましいアルカノールアミンであるトリエタノールアミンおよび好ましい酸である酒石酸の混合剤を用いることの利点を例証するために提供する。混合物は全て、相対重量比０．８５から０．１５でセメンティング成分としてポルトランドセメントおよびシリカフューム、ならびにセメンティング成分に対する重量比１．０５から１．００でフィラーとしてケイ砂を含む。水は、セメンティング成分に対する重量比０．２２から１．００で用いた。カルボキシル化ポリエーテル流動化剤、トリエタノールアミン（ＴＥＡ９９Ｌｏｗ Ｆｒｅｅ Ｇｒａｄｅ（ＬＦＧ）８５％ＴＥＡおよび１５％水）および酒石酸の特定の化学混合剤を以下の実施例に記載した量で添加し、混合物の流動性、硬化時間および強度増加を制御した。

成分の全ては、Ｈｏｂａｒｔ混合機中で高速で混合して均一な分散液を得る前に、密封プラスチック袋中７５〜８０°Ｆ（２３．９℃〜２６，７℃）で少なくとも２４時間予備調整した。混合物中での温度上昇は、それぞれの混合物の試料３５０ｇ中に埋め込まれ、データ取得システムに接続された熱電対を用いて測定した。初期および最終硬化時間は、ＡＳＴＭ Ｃ２６６の方法に従ってＧｉｌｍｏｒｅ針を用いて決定した。

スランプおよび圧縮強度は、実施例６において上記した試験方法に従って決定した。

実施例８
混合物流動性を制御するためにセメンティング成分の３重量％で流動化剤、およびセメンティング成分の０重量％（対照）、０．１５重量％および０．３０重量％の水準で酒石酸を用いて、上記手順に従って３種類の混合物を調製した。この試料混合物にＴＥＡは添加しなかった。混合物のスランプは、対照に対して７．５インチ（１９．１ｃｍ）、０．１５％の酒石酸を含む混合物に対して１０．３インチ（２６．２ｃｍ）および０．３０％の酒石酸を含む混合物に対して１０．８インチ（２７．４ｃｍ）であると決定した。

図３は、キャスティング後の最初の３０時間の間の混合物の温度上昇挙動を示す。図３は、酒石酸を添加した混合物が、約１０時間で硬化した対照混合物と比較して最初の２４時間の間に硬化を示さないことを示す。

図４は、最大７日間の圧縮強度増加を示す。図４は、酒石酸を有する混合物が、対照と比較して混合後の最初の７日において比較的遅い速度の圧縮強度増加を示したが、７日目に、０．１５％および０．３０％の酒石酸混合物は、対照｛１３１．５ＭＰａ（１９０６５ｐｓｉ）｝と比較してより高い強度｛それぞれ、１３３．４ＭＰａ（１９３４６ｐｓｉ）および１６３．９ＭＰａ（２３７５９ｐｓｉ）｝を得ることを示す。

実施例９
この実施例では、酒石酸およびＴＥＡの両方の添加の組み合わせ効果を評価した。混合物は全て、実施例８の比率でセメンティング成分、水および流動化剤を含み、ＴＥＡをポルトランドセメントの０．０４５重量％で全ての混合物に添加した。酒石酸は、セメンティング成分の０重量％、０．３０重量％および０．４０重量％であった。混合物のスランプは、それぞれ、対照ならびに０．３０％および０．４０％の酒石酸試料に対して５．９インチ（１５．０ｃｍ）、９．９インチ（２５．１ｃｍ）、および９．３インチ（２３．６ｃｍ）であることを測定した。これらの混合物のスランプロスを測定して、図５に示す。図５は、ＴＥＡへの酒石酸の添加が、さらなる２〜３時間にわたって混合物の流動性延長をもたらしたが、その後、０．３０％の酒石酸混合物に対しては約２時間および０．４０％酒石酸混合物に対して３から３．５時間で急激な流動性降下、その後に硬化をもたらしたことを示す。

対照と比較してこの作業性の期間延長は、パネルが成形ラインにおいて成形され、切断されるために十分な時間を与える一方、スランプロス直後の３〜４時間の硬化は、サギングなしに、成形後のパネルの輸送および取扱いを可能にさせる。酒石酸を含まない混合物は、混合後の最初の半時間内に急速なスランプロスを受け、約１０〜１１時間で硬化するまで粘度が高い塑性状態のままであった。

図６は、キャスティング後の最初の３０時間における３種の混合物の温度上昇挙動を示す。これは、酒石酸を含む混合物の比較的速い硬化を示す。

図７は、混合後の最初の２〜３時間にわたっての試験混合物の圧縮強度増加を示す。酒石酸混合物は、遅い強度増加を示し、これは、パネルを仕上げるためのより多くの時間を与える。７日目に、両方の酒石酸混合物は、対象混合物より約１０％高い強度を達成した。０％、０．３０％および０．４０％の酒石酸混合物に対する促進された強度は、それぞれ、１５５．５、１５７．６および１４０．８ＭＰａ（２２５４９、２２８４７および２０４１８ｐｓｉ）であった。

実施例１０
実施例８および実施例９のものと同様な比率でセメント成分および水を用いて、混合物を調製した。酒石酸をセメンティング成分の０．４０重量％で添加し、ＴＥＡをポルトランドセメントの０．０４５重量％で添加した。流動化剤（ＳＰ）の量は、セメンティング成分の１重量％、２重量および３重量％で変化させた。混合物の得られたスランプは、１％、２％および３％のＳＰ混合物に対して、それぞれ、８．８インチ（２２．４ｃｍ）、９インチ（２２．９ｃｍ）、および１０．３インチ（２６．２ｃｍ）であった。スラリーの適当な作業性にとって、スランプは好ましくは５〜７インチ（１２．７〜１７．８ｃｍ）の範囲である。したがって、ＳＰの水準は１％、すなわち、酒石酸が混合物に試験量で添加される場合の他の組成物の実施形態におけるその当初の量の三分の一だけに減少させることができる。

図８は、混合物に対するスランプロスを示す。１％のＳＰを含む混合物は、その流動性を約２０分間維持し、その後、スランプが急速に降下し、約２．５時間で最終的に硬化した。より多くのＳＰを含む混合物は、流動性をより長い期間維持したが、それらのスランプも急速に降下し、その後、混合物は硬化した。

図９は、キャスティング後の最初の３０時間の間のこれらの混合物の温度挙動を示し、ＳＰの水準が高くなるにつれて、温度上昇は遅延した。

図１０は、これらの混合物の圧縮強度増加を示し、混合物の中で測定可能な差は認められなかった。促進強度は、１％、２％および３％のＳＰ混合物に対して、それぞれ、１８２．２ＭＰａ（２６１４５ｐｓｉ）、１７７．３ＭＰａ（２５７１４ｐｓｉ）および１３１．７ＭＰａ（１９０９６ｐｓｉ）であった。

好ましくは２７．６ＭＰａ（４０００ｐｓｉ）未満、より好ましくは２０．７ＭＰａ（３０００ｐｓｉ）未満、最も好ましくは１３．８ＭＰａ（２０００ｐｓｉ）未満の１日目圧縮強度、ならびに１３７．９ＭＰａ（２０，０００ｐｓｉ）から２０６．９ＭＰａ（３０，０００ｐｓｉ）を超える、２８日およびそれ以降を経た圧縮強度を有する超高強度セメント質組成物材料は、制御された圧縮強度増加の割合に対する要件を満たし、かつ最も好ましい、制御された圧縮強度の増加の割合は、セメント質複合材料が、５日目までで２７．６ＭＰａ（４０００ｐｓｉ）未満、最も好ましくは５日後に１３．８ＭＰａ（２０００ｐｓｉ）未満の圧縮強度、ならびに少なくとも６９．０ＭＰａ（１０，０００ｐｓｉ）、好ましくは１０３．４ＭＰａ（１５，０００ｐｓｉ）を超える、より好ましくは１３７．９ＭＰａ（２０，０００ｐｓｉ）を超える、より好ましくは１７２．４から２０６．９ＭＰａ（２５，０００から３０，０００ｐｓｉ）を超える２８日目およびそれ以降を経た圧縮強度を有する場合である。

実施例１１
実施例８〜実施例１０に記載したものと同様の比率でセメンティング成分および水を含む混合物を、セメンティング成分の重量に基づいて１．５重量％のＳＰおよびポルトランドセメントの０．０４５重量％の水準でのＴＥＡとともに作製した。酒石酸含有量は、セメンティング成分の０．４０重量％、０．８０重量％および２．０重量％で変化させた。混合物のスランプは、０．４０重量％、０．８０重量％および２．０重量％の酒石酸混合物に対して、それぞれ、８．８インチ（２２．４ｃｍ）、８．９インチ（２２．６ｃｍ）、および７．８インチ（１９．８ｃｍ）と測定した。

図１１は、これらの混合物のスランプロスを示す。図１２は、温度上昇を示す。図１１および図１２に示されるように、０．８０重量％を超える酒石酸含有量を有する混合物は、塑性のままであり、最初の２４時間以内に硬化しなかった。

図１３は、これらの混合物の圧縮強度を示し、ここで、０．８０重量％および２．０重量％の酒石酸を有する混合物は、強度増加の非常に遅い割合を示した。これは、特に成形後の最初の数時間における、取扱いおよび仕上げの観点からわずかに適切である。促進強度は、０．４０重量％、０．８０重量％および２．０重量％の酒石酸を含む混合物に対して、それぞれ、１８２．６ＭＰａ（２６４７８ｐｓｉ）、１６９．３ＭＰａ（２４５４３ｐｓｉ）、および７．３ＭＰａ（１０５７ｐｓｉ）であった。２．０重量％の酒石酸を有する混合物は、許容される強度増加を示さない。

実施例１２
本発明の装甲パネルの好ましい実施形態を図１に示し、高密度で超高強度のセメント質コアは、離散した耐アルカリガラス繊維で強化されており、薄い積層品は、樹脂に埋め込まれた連続ガラス繊維から構成され、ポリウレタン接着剤などの接着剤でセメント質コアの両面に接着結合されている。

耐アルカリガラス繊維で強化した半インチ（１．３ｃｍ）厚さで、超高強度のセメント質コアパネルを、連続法を用いて、上記実施例に従って製造した。パネル中の繊維の公称容量比率は、３．０％であった。製造したパネルは、サンドペーパーで平滑に研き、ガラス繊維強化ポリマー（ＦＲＰ）積層品を、ポリウレタン接着剤を用いてセメント質両面に結合させた。このパネルを２４インチ（６１ｃｍ）の長さにわたって三分の１地点負荷試験下で曲げ試験をした。異なる調整状態下に置いたパネルの曲げ性能において、パネルを試験した。結果を表１０に示す。

上に表１０で示されるように、パネルは、全ての場合に、５５．２ＭＰａ（８０００ｐｓｉ）を超える、優れた曲げ強度性能を達成した。

個別のパネルまたは一群の合わせて積み重ねたパネルを打つ発射体の速度減衰の試験のために、セメント質装甲パネルを表１１の配合を用いて本発明に従って調製した。

図１４は、面密度対（個別のセメント質装甲パネルまたは一群の合わせて積み重ねたパネルを打つ標準寸法の発射体の）速度減衰のグラフを示す。面密度は、試験パネルの単位面積当たりの質量である。図１４は、スチール繊維を有する未仕上げパネルと比較した本発明の未仕上げパネル（ガラス強化材を用いる）の速度減衰を示す。したがって、図１４は、スチール繊維を有する標準密度のセメント質材料に対する、ガラス繊維を有する本発明の非常に高い密度のセメント質材料の比較を示す。図１４のグラフで示されるように、その表面に強化ＦＲＰ積層品強化スキンがない場合でさえも、本発明の表１１の装甲セメント質コアパネルは、従来のスチール繊維強化セメント質装甲パネルよりも良好な速度減衰を与えた。

図１５は、本発明の未仕上げパネル（ガラス強化材を用いる）と比較した本発明の仕上げパネル（ガラス強化材を用いる）の速度減衰を示す。したがって、図１５は、本発明のパネルと一緒に仕上げ面を用いる、または仕上げ面を用いない、比較を示す。示されたデータは、速度減衰に関して、パネル上の仕上げ面の追加の影響を実証する。図１５のグラフは、同じセメント質コア構造を有するが、繊維強化仕上げ面層をもたない同様の数の積み重ねたセメント質コアパネルと比較して、セメント質コアパネルの両面にＫｅｍｌｉｔｅ ＡｒｍｏｒＴｕｆ（登録商標）の織られたガラス繊維強化ポリエステル積層品の繊維強化スキン層を有する、表１１の配合の２、３および４枚のセメント質装甲パネルを打つ発射体の速度減衰を示す。これは、特に複数のパネルを用いる場合に、仕上げ面層をもたないパネルと比較して、仕上げパネルで達成された、パーセントの速度減衰における著しい改善を実証する。

実施例１３
この実施例は、配合に対して流動性およびセルフレベリング挙動を与えることにおいて、ＳＰと酒石酸との間の関連する重要性を明らかにする。前の実施例におけるものと同様な比率でセメンティング成分および水を有する５つの混合物を評価し、ＳＰおよび酒石酸は、表１２に示す含有量においてである。

ＴＥＡを、ポルトランドセメントの０．０４５重量％の比率で混合物全てにおいて用いた。これらの混合物のスランプは、図１６に示す。混合物への酒石酸の添加により与えられた流動性向上にもかかわらず、この添加物単独では、混合物の適切な流動性および作業性に十分ではないことが分かる。ＳＰが無い場合、硬い、非流動性混合物を生成した。図１７は、前の実施例で記載した混合物に対して同様の仕方で挙動した、混合物１のスランプロスを示す。硬化時間（初期および最終）も、Ｇｉｌｌｍｏｒｅ針を用いてこれらの混合物について測定した。これらの結果は図１８に示し、ここで、酒石酸含有量が０．０８重量％を超えると、混合物の硬化は著しく遅延した（前の実施例でも示されたように）ことがわかる。

実施例１４
図１９は、本発明のセメント質装甲パネル（積層品なし）と、Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ Ｇｙｐｓｕｍ Ｃｏｍｐａｎｙから入手でき、参照により本明細書に組み込まれる、Ｔｏｎｙａｎらの米国特許出願公開第２００６／０１７４５７２号明細書に従って作製された構造用セメント質パネル（やはり積層品なし）との比較を示す。図１９は、未仕上げ構造用セメント質パネル（ガラス強化材を用いる）と比較して本発明の未仕上げパネル（ガラス強化材を用いる）を示す。これは、１３．８〜２０．７ＭＰａ（２０００〜３０００ｐｓｉ）の範囲の圧縮強度、および７０〜８０ｐｃｆ（１．１２〜１．２９ｇ／ｃｍ^３）の範囲の密度を有する低密度コアである、低密度コアと比較して非常に高強度で、高密度コア組成物の比較である。図１９は、速度減衰に対する、標準強度コア（ガラス強化材を有する）と比較して、高密度で、高強度コア（ガラス強化材を有する）の影響を示す。

本発明の特定の実施形態を示し、かつ説明してきたが、それらについて、そのより広い態様における、および以下の特許請求の範囲に述べたとおりの本発明から逸脱することなく、変更および修正が行われ得ることは当業者によって十分理解される。

本発明のセメント質装甲パネルシステムは、フレームと、該フレーム上に支持された耐爆風セメント質パネルとを含むセメント質装甲パネルシステムであって、耐爆風セメント質装甲パネルが、ａ）２４〜４５重量％の無機セメント結合材、シリカ粉を含まず、３５〜６５重量％の、メジアン粒径が１５０〜４５０ミクロンのケイ砂、５〜１５重量％の、メジアン粒径が０．１ミクロン以下のポゾラン微小フィラー、０．２５〜５．０重量％のポリカルボキシレート系セルフレベリング剤、および６〜１２重量％の水からなり、水対無機セメント結合材とポゾラン微小フィラー乾燥反応性粉末とを合わせた重量の重量比が、０．３５：１．０以下である水性混合物の硬化から得られる連続相を含むセメント質コアの中に均一に分散されたガラス繊維と、ｂ）前記硬化連続相の少なくとも一面に取り付けられたスキン層、を含むことを特徴とする。

セメント質コアが、セメント質コアに対して容量で０．５〜６．０容量％のガラス繊維と、３５〜６５重量％の、メジアン粒径が２５０〜３５０ミクロンのケイ砂でなり、セメント質装甲パネルの圧縮強度が６９．０ＭＰａ（１０，０００ｐｓｉ）以上であることを特徴とする。

ポゾラン微小フィラー対無機セメント結合材の重量比が、０．０５〜０．３０：１．０であり、ケイ砂対無機セメント結合材とポゾラン微小フィラーとを合わせた重量の重量比が、０．７５〜１．５０：１．０であり、水対無機セメント結合材とポゾラン微小フィラー乾燥反応性粉末とを合わせた重量の重量比が、０．３５：１．０以下であることを特徴とする。

本発明のセメント質装甲パネルシステムは、また、フレームと、該フレーム上に支持された耐爆風セメント質パネルとを含むセメント質装甲パネルシステムであって、
前記耐爆風セメント質装甲パネルが、ａ）２４〜４５重量％の無機セメント結合材、シリカ粉を含まず、３５〜６５重量％の、メジアン粒径が２５０〜３５０ミクロンのケイ砂、５〜１５重量％の、メジアン粒径が０．１ミクロン以下のポゾラン微小フィラー、１．０〜１．２５重量％のポリカルボキシレート系セルフレベリング剤、無機セメント結合材に対して０．０２５〜０．０７５重量％のトリエタノールアミン、セメント質結合材とポゾラン微小フィラーとを合わせた重量に対して０．４０〜０．６０重量％の量の酒石酸、および６〜１２重量％の水からなり、水対無機セメント結合材とポゾラン微小フィラー乾燥反応性粉末とを合わせた重量の重量比が０．２５：１．０以下である水性混合物の硬化から得られる連続相を含むセメント質コア、ｂ）前記連続相が硬化する前に該連続相内に均一に分散され、該セメント質コアの容量に対して３．０〜３．５容量％の量のガラス繊維、ｃ）前記硬化連続相の少なくとも一面に取り付けられたガラス繊維強化プラスチックスキン層、からなることを特徴とする。

Claims (4)

1. フレームと、
   該フレーム上に支持された耐爆風セメント質パネルと
   を含むセメント質装甲パネルシステムであって、
   前記耐爆風セメント質装甲パネルが、
   シリカ粉は含まず、
   ２４〜４５重量％の無機セメント結合材の水性混合物の硬化から得られる連続相を含むセメント質コアの中に均一に配合されたガラス繊維、
   ３５〜６５重量％の、１５０〜４５０ミクロンの粒径を有するケイ砂、
   ５〜１５重量％の、０．１ミクロン以下のメジアン粒径を有するポゾラン微小フィラー、
   ０．２５〜５．０重量％のポリカルボキシレート系セルフレベリング剤、および
   ６〜１２重量％の水、ならびに
   該硬化連続相の少なくとも一面に取り付けられたスキン層、を含み、
   前記スキン層が、ガラス繊維強化プラスチックであることを特徴とするセメント質装甲パネルシステム。
2. 前記セメント質コアが、前記連続相が硬化する前に、前記連続相内に均一に分布させた、前記セメント質コアの容量で０．５〜６．０％の量でガラス繊維を含むことを特徴とする請求項１に記載のセメント質装甲パネルシステム。
3. 前記ポゾラン微小フィラー対無機セメント結合材の重量比が、０．０５〜０．３０：１．０であり、
   砂対無機セメント結合材とポゾラン微小フィラーとを合わせた重量の重量比が、０．７５から１．５０：１．０であり、
   水対無機セメント結合材とポゾラン微小フィラー乾燥反応性粉末とを合わせた重量の重量比が、０．３５：１．０以下であることを特徴とする請求項１に記載のセメント質装甲パネルシステム。
4. 前記セメント質コアが、
   シリカ粉は含まず、
   ２４〜４５重量％の無機セメント結合材、
   ３５〜６５重量％の、２５０〜３５０ミクロンの粒径を有する無機鉱物フィラー、
   ５〜１５重量％の、０．１ミクロン以下のメジアン粒径を有するポゾラン微小フィラー、
   １．０〜１．２５重量％のポリカルボキシレート系セルフレベリング剤、
   該セメント質結合材の重量で０．０２５重量％から０．０７５重量％の量のトリエタノールアミン、
   該セメント質結合材とポゾラン微小フィラーとを合わせた重量で０．４０重量％から０．６０重量％の量の酒石酸、および
   ６〜１２重量％の水、
   連続相が硬化する前に該連続相内に均一に分布された、該セメント質コアの容量で３．０〜３．５容量％の量の強化ガラス繊維
   の水性混合物の硬化から得られる前記連続相を含み、
   前記スキン層が、前記硬化連続相の少なくとも一面に取り付けられたガラス繊維強化プラスチックスキン層を含むことを特徴とする請求項１に記載のセメント質装甲パネルシステム。
   

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