JP4929496B2 - 床張り用の不燃強化セメント質軽量パネルおよび金属枠システム - Google Patents
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Description
本発明のパネルに使用することができる硫酸カルシウム半水化物は、天然に発生する鉱物(硫酸カルシウム二水化物CaSO4・2H2O)である石膏鉱石から製造される。別に示されていない限り、「石膏」は硫酸カルシウムの二水化物形態を指す。採掘された後、未処理の石膏は、無水である場合もある、ただしより一般的には半水化物CaSO4・1/2H2Oである、固化可能な硫酸カルシウムを形成するように熱的に処理される。周知の最終使用に対して、この固化可能な硫酸カルシウムは水と反応し、二水化物(石膏)を形成することによって凝固する。この半水化物は、アルファ半水化物およびベータ半水化物と名付けられた2つの存在の認められた形態を有する。それらは、様々な用途に対してそれらの物理的な特性およびコストに基づいて選択される。両方の形態とも水と反応して硫酸カルシウムの二水化を形成する。水化に際して、アルファ半水化物は石膏の長方形の側面を持った結晶を生じさせることによって特徴付けられ、他方ベータ半水化物は、水化によって通常大きな縦横比を有する石膏の針状結晶を生じることによって特徴付けられる。本発明では、所望の機械的性能に応じてアルファまたはベータ形態のいずれかまたは両方を使用することができる。ベータ半水化物は、より低い密度の微構造を形成し、低密度製品用に好ましい。アルファ半水化物は、ベータ半水化物によって形成されるものより高い強度および密度を有するより密度の高い微構造を形成する。したがって、強度および密度を増加させるためにアルファ半水化物はベータ半水化物に置換することができ、またはそれらは特性を調製するために組み合わせることができる。
ASTMは「水硬性セメント」は、水との化学的相互作用によって固化しかつ硬化し、水中でもそのようにすることができるセメントと定義する。構築および建築工業で使用されるいくつかの種類の水硬性セメントが存在する。水硬性セメントの例には、ポルトランドセメント、高炉スラグセメントなどのスラグセメントおよび高硫酸塩セメント(super-sulfated cement)、カルシウムサルフォアルミネートセメント(calcium sulfoaluminatecement)、高アルミナセメント、膨張セメント(expansive cement)、白色セメント(white cement)、および急速固化および硬化セメント(rapidsetting and hardening cement)が含まれる。硫酸カルシウム半水化物は水との化学的相互作用によって固化、硬化するが、それはこの発明の文脈での水硬性セメントの広い定義内に含まれない。前述の水硬性セメントの全ては、本発明のパネルを製造するのに使用することができる。
ガラス繊維は一般に断熱材料として使用されるが、それらは様々な基質と共に強化材料としても使用されてきている。この繊維はそれ自体、それがない場合脆性破壊に曝される可能性のある材料に引っ張り強度をもたらす。この繊維は荷重が掛かるとき破断する場合があるが、ガラス繊維を含有する複合材料の通常の破断形態は、繊維と連続相材料の間の接合部の劣化および破断から起きる。したがって、この強化繊維が延性を増加させ複合材料を強化する能力を長期にわたり保持すべき場合は、そのような結合部が重要である。ガラス繊維強化セメントは、時間が経過したとき強度を失うことが見出されており、それはセメントが硬化するとき生じる石灰によってガラスが浸食されることに帰されている。そのような浸食に打ち勝つための1つの可能性のある方法は、ガラス繊維をポリマー層などの保護層で覆うことである。一般にそのような保護層は石灰による浸食に耐える可能性があるが、本発明のパネルでは強度が低下することが見出されてきており、したがって保護層は好ましくない。石灰浸食を制限するためのより高価な方法は、日本電気硝子(Nippon Electric Glass)(NEG)350Yなどの特殊な耐アルカリ性ガラス繊維(ARガラス繊維)を使用することである。そのような繊維はマトリックスに優れた接着強度をもたらすことが見出されてきており、したがって、本発明のパネル用に好ましい。このガラス繊維は、約5〜25ミクロン(マイクロメートル)の、通常は約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(monofilament)である。このフィラメントは、一般に100フィラメントのストランドに結合され、それらは約50ストランドを含む粗糸(roving)に束ねることができる。このストランドまたは粗糸は、例えば約0.25〜3インチ(6.3〜76mm)、通常1〜2インチ(25〜50mm)長さの、適当なフィラメントおよびフィラメントの束に切り刻まれる。
述べてきたように、ほとんどのポルトランドセメントおよび他の水硬性セメントが水和(硬化)中に石灰を生じさせる。ガラス繊維への浸食を減少させるためにこの石灰を反応させることが望ましい。硫酸カルシウム半水化物が存在するとき、それがセメント内のアルミン酸トリカルシウムと反応しエトリンガイト(ettringite)を形成し、それが結果として硬化製品の望ましくない亀裂となり得ることも知られている。これはしばしばこの分野では「硫酸塩浸食(sulfateattack)」と呼ばれる。そのような反応は「ポゾラン」材料を加えることによって防止できる可能性がある。このポゾラン材料は、ASTM C618−97で「それ自体セメント質の価値をほとんどまたは全く有さないが、微細に分割された形態でかつ湿分の存在下で、常温でカルシウム水酸化物と化学的に反応し、セメント質の特性を有する化合物を形成する、シリカまたはシリカおよびアルミナ材料」として定義される。1つのしばしば使用されるポゾラン材料はシリカヒューム、シリコン金属とフェロシリコン合金製造の産出物である微細に分割された非晶質シリカである。特徴的に、それは高いシリコン含有量と低いアルミナ含有量を有する。軽石、パーライト、珪藻土、凝灰岩、トラス(trass)、メタカオリン(metakaolin)、マイクロシリカ(microsilica)、粉化粒化された高炉スラグ、およびフライアッシュを含む、様々な天然のおよび人工の材料がポゾラン特性を有するとして言及されてきている。シリカヒュームが本発明のパネルに使用するのに特に便利なポゾランであるが、他のポゾラン材料も使用することができる。シリカヒュームと対照的に、メタカオリン、粉化粒化された高炉スラグ、および粉砕されたフライアッシュは、ずっと少ないシリカ含有量と大量のアルミナを有するが、有効なポゾラン材料である可能性がある。シリカヒュームが使用されるとき、それは反応性粉体(すなわち、水硬性セメント、硫酸カルシウムアルファ半水化物、シリカヒュームおよび石灰)の約5〜20重量%、好ましくは10〜15重量%を構成する。別のポゾランで置換される場合は、使用される量はシリカヒュームと同様な化学的性能をもたらすように選択される。
本発明のシステムで使用される軽量パネルは通常65〜90ポンド/立方フィート(1040kg/m3〜1440kg/m3)、好ましくは65〜85ポンド/立方フィート(1040kg/m3〜1360kg/m3)、より好ましくは72〜80ポンド/立方フィート(1152kg/m3〜1280kg/m3)の密度を有する。それにひきかえ、木材繊維なしの通常のポルトランドセメントベースのパネルは95〜110pcf(1520〜1760kg/m3)範囲の密度を有し、他方木材繊維を有するポルトランドセメントベースのパネルはSCP(約65〜85pcf(約1040〜1360kg/m3))とほぼ同じである。
図4および6は、C字形根太金属枠組10上に支持される単層SCPパネル20の斜視図である。例示の目的で、SCPパネルをC字形根太に取り付けるために留め具(図示せず)を使用することができる。実際には、床はC字形根太に機械的にまたは接着剤で取り付けることができ、またはC字形根太に取り付けない(すなわち浮かしている)こともできる。通常、このC字形根太枠組はヘッダまたはリムトラック(図示せず)上に支持される。
本発明の耐剪断性パネルを製造するのに使用される成分には、水硬性セメント、硫酸カルシウムアルファ半水化物、シリカヒュームなどの活性ポゾラン、石灰、セラミック微小球、耐アルカリガラス繊維、流動化剤(例えばポリナフタリンスルフォン酸のナトリウム塩)、および水が含まれる。通常、水硬性セメントと硫酸カルシウムアルファ半水化物の両方が存在する。この複合材料の長期間耐用性は、硫酸カルシウムアルファ半水化物がシリカヒュームと共に存在しない場合は危うくされる。水/湿分耐用性は、ポルトランドセメントが存在しないとき危うくされる。少量の加速剤または遅延剤を、生地(すなわち硬化されていない)材料の固化特性を制御するために加えることができる。典型的な非限定の添加剤には、塩化カルシウムなどの水硬性セメント用の加速剤、石膏などの硫酸カルシウムアルファ半水化物用の加速剤、DTPA(ジエチレントリアミンペンタセテック酸(diethylene triamine pentacetic acid))、酒石酸または酒石酸のアルカリ塩(例えば酒石酸カリウム)などの遅延剤、グリコールなどの収縮低減剤、および混入空気が含まれる。
反応性粉体、例えば水硬性セメント、硫酸カルシウム半水化物、ポゾラン、および石灰の混合物と軽量充填材、例えば微小球が、適切な混合器内でドライ状態で混合される。
νT=合計複合材料容積
νs=合計パネルスラリー容積
νf=合計パネル繊維容積
νf,l=合計繊維容積/層
νT,l=合計複合材料容積/層
νs,l=合計スラリー容積/層
Nl=スラリー層の合計数、繊維層の合計数
Vf=合計パネル繊維容積の割合
df=個々の繊維ストランドの等価直径
lf=個々の繊維ストランドの長さ
t=パネル厚さ
tl=スラリーおよび繊維を含む個々の層の合計厚さ
ts,l=個々のスラリー層の厚さ
nf,l,nf1,l,nf2,l,=繊維層内の繊維の合計数
は、以下の数学的関係式で与えられる。
ここでVfは合計パネル繊維容積の割合、tは合計パネル厚さ、dfは繊維ストランドの直径、Nlは繊維層の合計数、ts,lは使用される互いに異なるスラリー層の厚さである。
多層SCPパネルの互いに異なるスラリー層の厚さ、ts,l
互いに異なるスラリー層の好ましい厚さ、ts,l≦0.20インチ(5.08mm)
互いに異なるスラリー層のより好ましい厚さ、ts,l≦0.12インチ(3.05mm)
互いに異なるスラリー層の最も好ましい厚さ、ts,l≦0.08インチ(2.03mm)
多層SCPパネルの互いに異なる繊維層の数、Nl
互いに異なる繊維層の好ましい数、Nl≧4
互いに異なる繊維層の最も好ましい数、Nl≧6
繊維ストランド直径、df
好ましい繊維ストランド直径、df≧30tex
最も好ましい繊維ストランド直径、df≧70tex
小規模水平炉(SSHF)内で、同等な構造用シージングに対して火災耐久性試験のための1つの実験が行われた。5つのサンプル、1/2インチ(13mm)の本発明の成分の構造用セメントパネル(SCP)、3/4インチ(19mm)VIROCパネル、1/2インチ(13mm)NOVATECHパネル、15/32インチ(12mm)合板(グレードA〜C)および31/64インチ(12mm)方向性ストランドボード(OSB)が4フィート(1.22m)×4フィート(1.22m)組立品の部品として試験された。
サイズ: 48インチ(122cm)×48.5/8インチ(124cm)
スタッド: 358ST、20ゲージ 間隔:芯々間隔で24インチ(61cm)
ランナー: 358CR、20ゲージ; 空洞:なし
表面仕上げ:(火炎側)1層の1/2インチ(13mm)USG構造用セメントパネル(SCP)
(露出されない側)1層の5/8インチ(16mm)SHEETROCK(登録商標)FIRECODE(登録商標)(タイプX)パネル
サイズ: 48インチ(122cm)×48−5/8インチ(124cm)
スタッド: 358ST、20ゲージ 間隔:芯々間隔で24インチ(61cm)
ランナー: 358CR、20ゲージ; 空洞:なし
表面仕上げ:(火炎側)1層の3/4インチ(19mm)VIROCボード
(露出されない側)1層の5/8インチ(16mm)SHEETROCK(登録商標)FIRECODE(登録商標)(タイプX)パネル
サイズ: 48インチ(122cm)×48−5/8インチ(124cm)
スタッド: 358ST、20ゲージ 間隔:芯々間隔で24インチ(61cm)
ランナー: 358CR、20ゲージ; 空洞:なし
表面仕上げ:(火炎側)1層の1/2インチ(13mm)NovaTechボード
(露出されない側)1層の5/8インチ(16mm)SHEETROCK(登録商標)FIRECODE(登録商標)(タイプX)パネル
サイズ: 48インチ(122cm)×48−5/8インチ(124cm)
スタッド: 358ST、20ゲージ 間隔:芯々間隔で24インチ(61cm)
ランナー: 358CR、20ゲージ; 空洞:なし
表面仕上げ:(火炎側)1層の15/32インチ(12mm)合板(A/C)ボード
(露出されない側)1層の5/8インチ(16mm)SHEETROCK(登録商標)FIRECODE(登録商標)(タイプX)パネル
サイズ: 48インチ(122cm)×48−5/8インチ(124cm)
スタッド: 358ST、20ゲージ、 間隔:芯々間隔で24インチ(61cm)
ランナー: 358CR、20ゲージ; 空洞:なし
表面仕上げ:(火炎側)1層の31/64インチ(13mm)方向性ストランドボード(OSB)
(露出されない側)1層の5/8インチ(16mm)SHEETROCK(登録商標)FIRECODE(登録商標)(タイプX)パネル
この実施例は、以下に説明するようにプロトタイプ3/4インチ(19mm)厚さSCPパネルを使用して構築された単一床ダイアフラムの水平ダイヤフラム強度を、ASTM E−455−98建物用の枠組床または屋根ダイヤフラム構築物の、静止荷重試験、単一梁方法(Static Load Testing of Framed Floor or Roof Diaphragm Constructionfor Buildings, single beam method)を使用して求める。
プロトタイプ3/4”(19mm)SCP−ガラス繊維ストランドで強化された本発明の構造用セメントパネル。1つの「V」字形雌実および雄実が4’×8’(122cm×244cm)シートの8’(244cm)寸法に沿って配置される。この床ダイアフラム試験のSCPパネル実施例に使用される配合は表18Aに記載されている。
図8は、組み立てられた金属、例えば鋼の床枠組を示す。これは以下の部品を含む。すなわち、
A.横断根太150−16ゲージ×10インチ(254mm)深さ×10フィート(3.04m)長さのDietrich industriesによって製造されたTrade Ready(商標)根太。これらの根太はDietrich TDW5 W 10IN×L 10 FT 28324013 16 GAUGE G60 50KSIの印が押されている。
B.長手方向リムトラック152−16ゲージ×10−3/16”(274mm)深さ×16’(488cm)長さの、芯々間隔で24”(610mm)間隔の開いた事前曲げされた根太取付け位置を有するDietrich Industriesによって製造されたリムトラック。このトラックはDietrich TD16W9 1/4IN×L 16FT 28323858 16 GAUGE 3RD Flと印が付けられている。
C.0.125”(3.18mm)厚さ×2”(50.8mm)×2”(50.8mm)アングル154(図10)が、横方向端部根太156のそれぞれに、支承側のところで開始し荷重側アングルから3インチ(76.2mm)までにわたり間隔を開けて配置され、芯々間隔で6”(152mm)でそれぞれの端部横断根太に、#10−1”(25.4mm)DRIVALLねじで固定された。
D.留め具
枠組部を取り付けるための、#10−16×3/4”(19mm)長さの六角頭、DRIVALLねじ。
最外縁部周りで芯々間隔6”(152mm)で、かつ突き合せ継ぎ手部の両側で枠組に取り付けるための、#10−16×3/4”(19mm)長さのウエハ頭、セルフドリリングねじ。
1つの試験サンプルが10’−0”×20’−0”(305mm×610mm)の全体寸法に構築された。図8は、この金属枠の斜視図を示す。
A.3つのENERPAC Model P−39油圧手動ポンプ。
B.3つのENERPAC Model RC−1010油圧シリンダ。
C.5つのダイヤル指示器:移動距離2インチ(50.8mm)、0.001インチ(0.0254mm)増分量。
D.3個のOmegaデジタルメータ。
E.3個のOmega圧力変換器。
F.3つの6フィート(183cm)Iビーム。
G.床にボルト留めされた5つの剛性支承部。
A.荷重は、各荷重点に1つある、3つの1−1/2インチ(38.1mm)直径×10インチ(254mm)ストロークのシリンダを使用して発生させた。加えられた力は3つのデジタルメータおよび圧力変換器で測定された。加えられた力の永続的な記録は、添付のデータシートに行われた。
表19は、上記で説明した床アセンブリ全体に荷重を加える床ダイアフラム試験の結果を示す。この床は120インチ(3050mm)の幅を有する。
最大荷重=14,618.5ポンド/10.0フィート(2.17トン/m)=1,461.8PLF(リニアフィート当たりのポンド)
設計剪断強度=1461.8/3.0安全率=487.2PLF
この実施例は、プロトタイプ3/4インチ(19mm)厚さSCPパネルを使用するアセンブリの水平ダイヤフラム強度に対する水暴露の影響を、ASTM E455−98建物用の枠組床または屋根ダイヤフラム構築物の静止荷重試験、単一梁方法を使用して求める。
ガラス繊維ストランドによって強化された3/4インチ(19mm)SCPパネル。1つの「V」字形の雄実および雌実が4フィート×8フィート(123cm×246cm)シートの8フィート寸法に沿って配置される。
根太はDietrich Industriesによって製造されたCSJ16ゲージ×8インチ(203mm)深さ×10フィート(3.04m)リムトラックを含んでいた。
4つの試験サンプルが、実施例6で上記で説明した試験サンプルのように、10’−0”×20’−0”(203cm×406cm)の全体寸法に構築された。図8は、この金属枠の斜視図を示す。
A.4つのENERPAC Model P−39油圧手動ポンプ。
B.4つのENERPAC Model RC−1010油圧シリンダ。
C.5つのダイヤル指示器:移動距離2インチ(50.8mm)、増分量0.001インチ(0.0254mm)。
D.4個のOMEGAデジタルメータ。
E.4個のOMEGA圧力変換器。
F.4つの6フィート(183cm)Iビーム。
G.床にボルト留めされた6つの剛性支承部。
A.試験アセンブリのうちの2つが、「受け取ったままの」状態、またはドライ状態で試験され、2つのサンプルが最低24時間1”(25.4mm)水頭の水を存在させた後で試験された。
表22〜38および図24および25は、上記で説明した床アセンブリ全体に荷重を加えた床ダイアフラム試験の結果を示す。この床は120インチ(3050mm)の幅を有する。図24は、ドライ試験1およびドライ試験2のデータを示す。図25は、ウエット試験1およびウエット試験2のデータを示す。
ドライサンプルの平均最大荷重=15,908.2ポンド/10フィート(2.37トン/m)=1,590.8PLF
ドライサンプルの設計剪断強度=1590.8PLF/3.0安全率=530.2PLF
ウエットサンプルの平均最大荷重=14,544.5ポンド/10フィート(21.63トン/m)=1,454.4PLF
ウエットサンプルの設計剪断強度=1454.4PLF/3.0安全率=484.8PLF
(10フィート(3.04m)〜40フィート(12.2m)の範囲の)所与のスパン、(20〜100psf(97.8〜489kg/m2)の範囲の)活荷重および撓み基準(合計荷重で最大L/240)に対して、SCP/鋼枠床構造体は、従来型の波形金属デッキ/コンクリートまたはプレキャスト平割板システムより少ない死荷重を有して構造体要件に合致する。一例として、以下の設計基準を使用すると:
連続支承壁支持体上のスパン20フィート(610mm)
平方フィート当り80ポンド(391kg/m2)の活荷重
軽商業から多階家族居住用までの建物使用
撓み基準〜合計荷重でL/240
Claims (20)
- 構築用の不燃性床システムであって、
ねじ先より上方かつねじ山より下方にあり、ねじの軸から横方向に突き出た有翼ドリラーを備えた金属製ねじ固定具と、
金属製枠組と、
前記金属製枠組に前記金属製ねじ固定具により固定された水平剪断ダイヤフラムであって、強化された、軽量の、寸法的に安定なセメント質パネルを備える、前記水平剪断ダイヤフラムと、
を備え、
前記セメント質パネルは、立方フィート当り65〜90ポンドの密度を有し、前記金属製枠組に固定されるとき剪断荷重に耐えることができ、かつドライベースで
49〜68重量%の反応性粉体混合物、
23〜36.1重量%の均一に分布された軽量充填材粒子、および
5〜20重量%の均一に分布された耐アルカリガラス繊維、
任意の流動化剤
を含む水性混合物の硬化から結果として生じる連続相を備え、
前記連続相は、前記ガラス繊維で均一に強化され、軽量充填材粒子を均一に含み、
前記軽量充填材粒子は、各々がドライベースで、セラミック微小球を備え、ガラス微小球、フライアッシュセノスフィアまたはパーライトから成る群から選択された少なくとも一つの部材から選択された粒子を選択的に含み、前記軽量充填材粒子は、0.02〜1.00g/mlの粒子密度を有し、約10〜500ミクロン(マイクロメートル)の平均粒子サイズを有し、前記軽量充填材粒子は、0.02〜1.00g/mlの粒子密度を有し、約10〜500ミクロン(マイクロメートル)の平均粒子サイズを有し、ドライベースで、
45〜75重量%の硫酸カルシウムアルファ型半水化物、
20〜40重量%のポルトランドセメント、
0.2〜3.5重量%の石灰、
シリカフュームを備える5〜25重量%の活性ポゾラン、
を備える反応性粉体の水性混合物の硬化から結果として連続相の混合物が生じ、
前記床システムは、1直線フィート当たり300〜1000ポンドの前記床剪断ダイヤフラムの水平設計剪断容量を有し、
前記セメント質パネルは、0.25〜1.5インチの厚さを有する、床システム。 - 前記ガラス繊維は、約10〜15ミクロンの直径、1〜2インチの長さを有し、前記水性混合物は、ウェットベースで、
12.2−12.3重量%のポルトランドセメント、
24.4−24.7重量%の硫酸カルシウムアルファ半水化物、
5.1重量%のシリカヒューム、
0.4重量%の石灰、
26.4−27.4重量%のセラミック微小球、
1.9重量%の流動化剤、
21.9−24.2重量%の水、
第2剪断ダイヤフラムを形成する為に前記剪断ダイヤフラムに対向した前記金属製枠組の側部に取り付けられたタイプXの火災等級石膏壁板の層を更に備える4.4−7.2重量%耐アルカリ性ガラス繊維、
を備える請求項1に記載のシステム。 - 前記セラミック微小球が、50〜250ミクロンの平均微粒子サイズおよび10〜500ミクロンの微粒子サイズ範囲から成る群から選択される少なくとも一つの特徴を有する、請求項1に記載の床システム。
- 前記パネルが形成される前記水性混合物は、ドライベースで、
58〜68重量%の前記反応性粉体、
6〜17重量%の前記耐アルカリ性ガラス繊維、
23〜34重量%の前記軽量充填材粒子、
任意の前記流動化剤
から成り、
前記軽量充填材粒子は、セラミック微小球と、ガラス微小球、フライアッシュセノスフィア、パーライトからなる群から選択された最大1.0重量%の充填材粒子とから成り、
前記反応性粉体は、それぞれドライベースで、
65〜75重量%の硫酸カルシウムアルファ型半水化物、
20〜25重量%のポルトランドセメント、
0.75〜1.25重量%の石灰、
10〜15重量%のシリカフューム活性ポゾラン、
を備える、請求項1に記載のシステム。 - 前記水性混合物は、ドライベースで、7〜12重量%の耐アルカリ性ガラス繊維を含み、
前記水平剪断ダイヤフラムは、金属根太を備える軽量冷間圧延金属枠組上で支持されている、請求項4に記載のシステム。 - 前記充填材が、セラミック微小球と、選択的に、均一に分布したガラス微小球、約10〜350ミクロン(マイクロメートル)の平均直径を有するフライアッシュセノスフィアから成る群から選択される少なくとも一つの部材とを備え、前記ガラス繊維は、約5〜25ミクロン(マイクロメートル)、約0.25〜3インチ(6.3〜76mm)の長さを有するモノフィラメントである、請求項1に記載の床システム。
- 前記水性混合物は、ドライベースで、
54〜58重量%の前記反応性粉体、
5〜15重量%の前記ガラス繊維、
33.8〜36.1重量%の前記軽量充填材であって、0.50〜0.80g/mLの微粒子密度を有するセラミック微小球、1.0重量%までの前記ガラス微小球から成る前記軽量充填材、
任意の流動化剤、
を有する、請求項1に記載のシステム。 - 前記パネルが、前記水性混合物の硬化から結果として生じる前記連続相を備えるコアを備え、更に、各々が反応性粉体の第2の水性混合物の前記硬化から結果として生じる第2の連続相を備えた少なくとも一つの外層を備え、前記第2の水性混合物は、ドライベースで、35〜75重量%の反応性粉体の混合物、
均一に分布するセラミック微小球を備えた23〜36.1重量%の均一に分布する軽量充填材粒子、
5〜20重量%の均一に分布した耐アルカリ性ガラス繊維、
任意の流動化剤、
を備え、
反応性粉体の前記第2の混合物は、ドライベースで、35〜75重量%の硫酸カルシウムアルファ半水化物、20〜55重量%のポルトランドセメント、0.2〜3.5重量%の石灰、およびシリカヒュームを備える5〜25重量%の活性ポゾランを備え、前記第2の連続相は、耐アルカリガラス繊維によって均一に強化され、前記軽量充填材粒子は、セラミック微小球を備え、前記セラミック微小球は、0.02〜1.00の微粒子比重および約10〜500ミクロン(マイクロメートル)の平均微粒子サイズを有し、少なくとも一つの外層は、前記コアに対して相対的に削減された相密度を有する、請求項1に記載のシステム。 - 前記外層が形成される前記第2の水性混合物は、それぞれドライベースで、
58〜68重量%の前記第2反応性粉体混合物、
6〜17重量%の前記ガラス繊維、
約10〜350ミクロン(マイクロメートル)の平均直径を有する1.0重量%までのガラス微小球、およびセラミック微小球を含む23〜34重量%の前記軽量充填材微粒子、
任意の流動化剤、
を備える、請求項8に記載のシステム。 - 前記セラミック微小球は、50〜250ミクロンの平均粒子サイズを有し、更に、約10〜500ミクロンの粒子サイズ範囲内にある平均粒子から成る群から選択された少なくとも一つの特徴を有し、
ASTM D−1761−88、1988年より有効(2000年に再承認)に従って試験したとき、前記軽量冷間圧延金属枠組に前記1/2インチ(12.5mm)厚みのパネルが締結される前記システムは、350〜550ポンドの乾燥した横方向のねじ抵抗を有し、
前記ガラス繊維は、約5〜25ミクロン(マイクロメートル)の直径、約0.25〜3インチ(6.3〜76mm)の長さを有するモノフィラメントであり、
48時間にわたって水に浸漬した後に65lb/ft 3 〜95lb/ft 3 (1041〜1522kg/m 3 )の乾燥密度を有する前記パネルの曲げ強度が、2003年に有効なASTMC947−03試験によって測定した状態で少なくとも1650psi(11.4MPa)であり、
前記システムは、1直線フィート当たり400〜1000ポンドの前記床隔壁の水平設計剪断容量を有する、請求項6に記載のシステム。 - 前記セメント質パネルの厚さは、3/4インチであり、前記3/4インチ(19mm)厚さのセメント質パネルが、中心で16インチ(406.4mm)のスパンにわたって、1988年(1997年に再承認)及び1980年8月12日に、それぞれ有効なASTM661−88およびAPA S−1試験方法に従って試験した場合に、静止荷重では400lb(1810kg)より大きい極限負荷容量を、衝撃荷重では400lb(182kg)より大きい極限負荷容量を、および200lb(90.9kg)の荷重の静止および衝撃荷重の両方では0.125インチ(3.175mm)より小さい撓みを有する、請求項1に記載のシステム。
- 48時間にわたって水に浸漬した後に65lb/ft 3 (1041kg/m 3 )〜90lb/ft 3 の乾燥密度を有するパネルの前記曲げ強度は、ASTM C947−03試験(2003年に有効)により測定されたとき、少なくとも1650psiである、請求項1に記載のシステム。
- 前記反応性粉体の前記混合物は、ドライベースで、
65〜75重量%の硫酸カルシウムアルファ型半水化物、
20〜25重量%のポルトランドセメント、
0.75〜1.25重量%の石灰、
10〜15重量%のシリカフューム活性ポゾラン、
から成る、請求項1に記載のシステム。 - 前記パネルは、3/4インチ(19mm)の厚さを備え、前記システムの前記水平剪断ダイヤフラム荷重負荷容量が、10フィート×20フィートの金属枠に締結した厚さ3/4インチのパネル上で2インチの水頭を24時間の期間にわたって維持する試験で水に曝露した場合、25%より多くは低下しない、請求項1に記載のシステム。
- 前記パネルは、
ドライベースで、5〜17重量%のガラス繊維を備える前記連続相を備える芯層と、
それぞれが第2の水性混合物の硬化から結果として生じる第2の連続相を備える少なくとも一つの外層と、
を備え、
前記第2の水性混合物は、ドライベースで、
49〜68重量%の反応性粉体の第2の混合物、
セラミック微小球を備える23〜36.1重量%の軽量充填材、
7〜20重量%の耐アルカリ性ガラス繊維および任意の流動化剤、
反応性粉体の前記第2混合物は、ドライベースで、
45〜75重量%の硫酸カルシウムアルファ型半水化物、
20〜40重量%のポルトランドセメント、
0.2〜3.5重量%の石灰、
5〜25重量%のシリカフューム、
を備え、
前記第2の連続相は、前記内層に各々が対向した側部で、ガラス繊維で強化され、前記軽量充填材粒子を含み、前記軽量充填材粒子が、0.02〜1.00の粒子比重、および約10〜500ミクロン(マイクロメートル)の平均粒子サイズを有し、
前記少なくとも1つの外層は、前記内層より高いパーセンテージのガラス繊維を有する、請求項1に記載のシステム。 - 前記システムは、指向性がなく、強度、負荷荷重特性を失うことなく、前記システムの前記パネルは、前記枠組の前記金属根太に対し平行または垂直の長い寸法で配置可能であり、破断せずに死荷重および活荷重を支持する前記システムの能力は、前記金属枠上の前記SCPパネルの向きにかかわらず同一である、請求項1に記載のシステム。
- 前記軽量冷間圧延金属枠組は、波形金属シートを備える、請求項1に記載のシステム。
- 不燃性床システムを備えた建築構造を提供する方法であって、
前記建築構造の前記床システムとして不燃性床システムを作成するステップであって、前記作成するステップは、金属製枠組に支持された水平剪断ダイヤフラムを形成する工程を含み、前記システムは、
ねじ先より上方かつねじ山より下方にあり、ねじの軸から横方向に突き出た有翼ドリラーを備えた金属製ねじ固定具と、
前記金属製枠組と、
前記金属製枠組に前記金属製ねじ固定具により固定された前記水平剪断ダイヤフラムであって、
強化され、軽量で、寸法的に安定した構造のセメント質パネルを備え、
前記セメント質パネルは、立方フィート当り65〜90ポンドの密度を有し、前記金属製枠組に固定されるとき剪断荷重に耐えることができ、かつドライベースで
49〜68重量%の反応性粉体混合物、
23〜36.1重量%の均一に分布された軽量充填材粒子、および
5〜20重量%の均一に分布された耐アルカリガラス繊維、
任意の流動化剤、
を含む水性混合物の硬化から結果として生じる連続相を備え、
前記連続相は、ガラス繊維で均一に強化され、軽量充填材粒子を均一に含み、前記軽量充填材粒子は、各々がドライベースで、セラミック微小球と、選択的に少なくとも一つの、ガラス微小球、フライアッシュセノスフィアまたはパーライトから成る群から選択された部材とを備え、前記軽量充填材粒子は、0.02〜1.00g/mlの粒子密度を有し、約10〜500ミクロン(マイクロメートル)の平均粒子サイズを有し、反応性粉体の混合物は、ドライベースで、
45〜75重量%の硫酸カルシウムアルファ型半水化物、
20〜40重量%のポルトランドセメント、
0.2〜3.5重量%の石灰、
シリカフュームを備える5〜25重量%の活性ポゾラン、
を備え、
前記床システムは、1直線フィート当たり300〜1000ポンドの前記床剪断ダイヤフラムの水平設計剪断容量を有し、
前記枠組は、金属根太を備え、
前記形成する工程は、
前記金属製枠組の金属根太に前記パネルを配置すること、
前記金属根太に前記構造のセメント質パネルを取り付けること、
を備え、
前記セメント質パネルが約0.25〜1.5インチの厚さを有する、前記方法。 - 前記水平剪断ダイヤフラムに対向した前記枠組の前記側部にタイプXの火災等級石膏壁板の層を取り付け、第2の水平ダイヤフラムを形成するステップを備える、請求項18に記載の方法。
- 前記パネルは、1/2インチ(12.5mm)の厚さを有し、前記軽量冷間圧延金属枠組に1/2インチ(12.5mm)厚さのパネルが固定された前記システムは、1988年(2000年に再承認)に有効なASTM D−1761−88に従って試験したときに350〜550ポンドの乾燥した横方向のねじ抵抗を有する、請求項1に記載のシステム。
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