MXPA02005605A - Paneles de revestimiento estructural. - Google Patents

Paneles de revestimiento estructural.

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Abstract

Un panel liviano dimensionalmente estable, reforzado que tiene la capacidad de resistir cargas de esfuerzo cortante cuando se fija a un encofrado iguales o que excedan las cargas de corte proporcionadas por los paneles de madera contrachapada o de tablero orientado de filamento. Los paneles emplean un alma de una fase continua que resulta de curar una mezcla acuosa de alfa hemihidrato de sulfato de calcio, de cemento hidraulico, de puzolana activa y de cal, la fase continua se refuerza con fibras de vidrio resistentes al alcali y que contienen micro-esferas de ceramica, o una mezcla de micro-esferas de ceramica y de polimero, o se forman a partir de una mezcla acuosa que tiene una proporcion de peso de polvos reactivos de 0.6/1 a 0.7/1 o de una combinacion de las mismas. Por lo menos, una superficie exterior de los paneles puede incluir una fase continua curada que se refuerza con fibras de vidrio y que contiene suficientes esferas de polimero a fin de mejorar la facilidad de clavar clavos o se elabora con una proporcion de polvos reactivos con agua para proporcionar un efecto similar al de las esferas de polimero, o de una combinacion de las mismas.

Description

PANELES DE REVESTIMIENTO ESTRUCTURAL Antecedentes de la Invención Esta invención se refiere en general a paneles, los cuales se aplican en el encofrado o cimbra de una construcción residencial y de otros tipos de construcción ligera. En forma más particular, la invención se refiere a paneles que tienen la capacidad de resistir fuerzas laterales impuestas por los vientos fuertes y las cargas suscitadas por un terremoto en regiones en donde sean requeridos por los códigos de construcción. Este tipo de paneles, que se conocen comúnmente como paredes o diafragmas de deslizamiento, deben demostrar resistencia al esfuerzo cortante como se muestra en pruebas reconocidas, tal como en la prueba ASTM E72. Si alguna persona considera una simple estructura cuadrada que tiene paneles unidos a un encofrado o cimbra, puede observarse que una fuerza lateral violenta que actúa contra un lado de la caja (por ejemplo, la presión del viento) , tenderá a forzar las paredes laterales que resisten esa fuerza a partir de una forma rectangular a un paralelogramo. No todos los paneles de revestimiento tienen la capacidad de resistir este tipo de fuerzas, ni todos son REF.139517 muy elásticos, y algunos de ellos fallarán, en particular en puntos donde el panel está unido al encofrado o cimbra. En donde es necesario demostrar resistencia al esfuerzo cortante, los paneles de revestimiento son medidos con el objetivo de determinar la carga que puede resistir el panel dentro de la flexión permitida sin presentar falla. La máxima carga de esfuerzo cortante se basa, en general, en la verificación de tres elementos idénticos de 2.44 x 2.44 m (8 x 8 pies), es decir, paneles sujetos al encofrado. Un borde se fija en el lugar conforme se aplica una fuerza lateral a un extremo libre del montaje hasta que la carga ya no sea soportada y el montaje falle. La resistencia al esfuerzo cortante medida variará, en función del espesor del panel y del tamaño y separación de los clavos que se utilizan en el montaje. Por ejemplo, en un montaje común, una madera contrachapada de un espesor nominal de 12.7 mm (1/2 pulgada) sujeta con clavos 8d (véase más adelante la descripción del clavo) con puntales para madera de 50.8 x 101.6 mm nominales (2 x 4 pulgadas), separados 406.4 mm (16 pulgadas) (en los centros), los clavos se separan 152.4 mm (6 pulgadas) en el perímetro y se separan 304.8 mm (12 pulgada) dentro del perímetro, se esperaría mostrar una resistencia al corte de 1072 kg/m (720 *2? -Ü-u -. r rJi ?. libra/pie) antes que suceda la falla. (Se observa que la resistencia medida variará conforme el tamaño de clavo y si se cambia la separación del clavo, como lo garantiza la prueba ASTM E72) . Esta última resistencia se reducirá por un factor de seguridad, por ejemplo, un factor de tres, a efecto de ajustar la resistencia al corte de diseño para el panel . Los paneles de revestimiento se utilizan en donde debe cumplirse normalmente con una máxima carga de corte, este tipo de paneles son madera contrachapada o de tablero orientado de filamento (OSB) , los cuales consisten de piezas de madera que son encoladas juntas. Estos paneles pueden proporcionar la resistencia al esfuerzo cortante que se requiere, aunque cada uno de estos es combustible y ninguno es durable cuando se expone al agua. Un panel que se elabora de cemento hidráulico resistirá el agua, aunque es mucho más pesado que los paneles de madera y tiene una resistencia al corte insuficiente. Se cree que no existe en la actualidad un panel disponible que pueda proporcionar la resistencia necesaria al esfuerzo cortante, mientras que pueda evitar las deficiencias de los paneles de madera contrachapada u OSB.
Ya que el espesor del tablero afecta sus propiedades físicas y mecánicas, por ejemplo, el peso, la capacidad de soportar carga, la resistencia a la deformación y similares, las propiedades deseadas varían de acuerdo con el espesor del tablero. De esta manera, las propiedades deseadas, en las cuales un panel de máxima carga de corte con un espesor nominal de 12.7 mm (0.5 pulgadas) que deben cumplirse, incluyen las siguientes: - El panel cuando se verifica de acuerdo con los Métodos de Prueba ASTM 661 y S-1, de la American Plywood Association (APA), con respecto a un tramo de 406.4 mm (16 pulgadas) en los centros, debe tener una capacidad de carga última más grande que 250 kg (550 libras) bajo carga estática, una capacidad de carga última más grande que 182 kg (400 libras) bajo carga de impacto y una flexión menor que 1.98 mm (0.078 pulgadas), bajo ambas cargas, tanto estática como de impacto, con una carga de 90.9 kg (200 libras) . La resistencia al corte de deformación de un panel con un espesor de 12.7 mm (0.5 pulgadas) medida por la prueba ASTM E72 utilizando el tamaño de tornillo y la separación descrita con anterioridad debe ser por lo menos de 1072 kg/m (720 libras/pie) .
Y..í?: ¿.Y y í.,í^., l.
- Un panel de 1.22 x 2.44 m (4 x 8 pies), con un espesor de 12.7 mm (1/2 pulgada) debe pesar no más de 44.9 kg (99 libras) y de preferencia, no más de 38.6 kg (85 libras) . - El panel debe tener la capacidad de ser cortado con la sierra circular que se utiliza para cortar madera. - El panel debe tener la capacidad de fijarse al encofrado o cimbra con clavos o tornillos. - El panel debe ser susceptible de maquinarse de modo que los bordes de lengüeta y ranura puedan producirse en el panel . El panel debe tener estabilidad dimensional cuando sea expuesto al agua, es decir, debe expandirse lo menos que sea posible, de preferencia, menos de 0.1% como lo midió la prueba ASTM C 1185. - El panel no debe ser biodegradable ni debe ser sujeto al ataque de insectos o pudrición. - El panel debe proporcionar un substrato adherible para sistemas de acabado exterior. - El panel no debe ser combustible, como lo determina la prueba ASTM E136. Después de la curación durante 28 días, la resistencia a la flexión de un panel con un espesor de 12.7 mm (0.5 pulgadas) , el cual tiene una densidad en seco no mayor de 1041 kg/m3 (65 libras/pie3) después que es empapado durante 48 horas en agua, debe ser por lo menos de 11.7 MPa (1700 psi), de preferencia, por lo menos de 17.2 MPa (2500 psi), como se midió por la prueba ASTM C 947. El panel debe retener por lo menos 75% de su resistencia en seco. Debe ser evidente que los paneles de madera contrachapada y OSB cumplen con algunas, no todas, de las características de desempeño anteriores. De esta manera, existe la necesidad de paneles mejorados que puedan cumplir con la máxima carga de corte que se requiere en ciertos lugares y que excedan la capacidad de los paneles basados en madera que se utilizan en la actualidad proporcionando paneles no combustibles y resistentes al agua. Los paneles y estructuras basados en cemento hidráulico de la técnica anterior tampoco poseen la combinación de baja densidad, facilidad de clavar clavos y la capacidad de corte que se requieren a fin de permitir que el panel sea cortado o sujeto (ya sea clavado o atornillado) con herramientas convencionales de carpintería. Por lo general, los paneles de la invención pueden describirse como composiciones de yeso-cemento reforzadas con fibra de vidrio y, con la adición de micro-esferas, que tienen un peso reducido si se comparan con los paneles de cemento hidráulico. Los paneles satisfarán los requerimientos de características de funcionamiento que se enlistan con anterioridad y pueden distinguirse de otras composiciones que se van a discutir más adelante, las cuales contienen componentes similares, aunque no tienen la capacidad de cumplir con el desempeño deseado. Las composiciones de yeso-cemento se describen en forma general, en las Patentes de los Estados Unidos Nos. 5, 685, 903; 5, 858, 083 y 5, 958, 131. En cada patente, se agregan puzolanas, se agrega el humo de sílice en las patentes '903 y '803 y se agrega el metacaolín en la patente x 131. Se sugieren los agregados y las adiciones de fibra, aunque no se describen los paneles que cumplen con los requerimientos de la invención. Aunque las fibras de vidrio se han utilizado para reforzar el cemento, éstas se conocen porque pierden resistencia con el paso del tiempo debido a que la fibra es atacada por la cal presente en el cemento curado. Este puede rebajarse en algún grado, revistiendo las fibras de vidrio o utilizando una fibra especial resistente al álcali. Otras fibras han sido sugeridas para reforzar el cemento, tales como las fibras de metal, las fibras de madera u otras fibras de celulosa, las fibras de carbono o las fibras de polímero . Los paneles y las estructuras basadas en cemento han contenido asimismo partículas livianas de fibra de vidrio, de cerámica y de polímeros con el fin de reducir peso, aunque a expensas de reducir la resistencia. Se han sugerido otros agregados, aunque estos no tendrán las ventajas de las partículas livianas. En la Patente de los Estados Unidos No. 4, 379, 729, se utilizan tres capas en los paneles que se pretende puedan reemplazar la madera para formas de concreto. Las dos capas exteriores son de cemento reforzado con fibra de vidrio, mientras que la capa intermedia es de cemento que contiene esferas huecas. Conforme este tipo de paneles están sujetos a carga estática, no necesitan cumplir con los requerimientos del código de construcción en donde son esperadas cargas de vientos fuertes y de terremoto. En la Patente Rusa No. SU 1815462, se utilizan también tres capas en la elaboración de tubería, más que en paneles. Una vez más, las capas exteriores se fabrican de cemento reforzado con fibra de vidrio, mientras que la capa intermedia contiene tanto fibra de vidrio como esferas de fibra de vidrio. c&«-t--. ?.? Una sección gruesa de pared modular, más que un panel de máxima carga de corte, se discute en la Patente de los Estados Unidos No. 4, 259, 824. Distintos agregados, que incluyen las fibras de vidrio, se sugieren por ser útiles. En la Patente de los Estados Unidos No. 5, 154, 874, se describe un tablero de yeso que incluye fibras de papel . En la Patente Canadiense No. CA 2 , 192, 724, se discute un panel de yeso-cemento. El panel contiene de 10 a 35% por peso de fibras de madera o papel, más que fibras de vidrio. En forma similar, en la Patente de los Estados Unidos No. 5, 371, 989, se describe un tablero de yeso, el cual tiene mallas de fibra de vidrio en las superficies exteriores . En la Publicación Internacional No. WO 93/10972, se describe un panel interior, el cual incluye agregados de baja densidad rodeados con cemento y colocados dentro de una fase continua de cemento esponjoso. El panel puede incluir fibras de vidrio. Las fibras de celulosa o de vidrio se sugieren para reemplazar las fibras de asbesto en los paneles de cemento en la Patente de los Estados Unidos No. 4, 808, 229. «tat^i Un panel en capas, se describe en la Patente Japonesa No. JP 62-238734A. Se utilizan micro-esferas en el interior del panel, mientras se utiliza el cemento reforzado con fibras de carbono o de plástico en las superficies exteriores . En la Patente de los Estados Unidos No. 4, 504, 320 se describe un cemento Pórtland reforzado con fibra de vidrio que incluye cenosferas de ceniza volante y humo de sílice . Será evidente a partir de la discusión anterior, que se han utilizado las fibras en el refuerzo de cemento y que las micro-esferas de fibras de vidrio, de cerámica y de polímero se han incluido a fin de reducir peso. Otros ejemplos se encuentran en las Patentes Japonesas Nos. JP-2641707 B2, JP-53 - 034819 , JP 54-013535 y JP 94-096473 B2 , la Patente Sueca No. SE 8603488, y la Patente del Reino Unido No. GB 1493203. A pesar de todo el esfuerzo que se ha enfocado en el refuerzo de cemento, como se indica en las distintas patentes y solicitudes de patente que se mencionan con anterioridad, los inventores presentes creen que ninguno de los paneles disponibles en la actualidad tiene la capacidad de reemplazar los paneles de madera contrachapada u OSB en aplicaciones donde deben de cumplir con la resistencia requerida en los códigos para cargas de esfuerzo cortante o deben tener similares características de manejo, por ejemplo, la capacidad de corte y la facilidad de clavar clavos. En la siguiente discusión, se mostrará que un panel de yeso-cemento puede elaborarse con la capacidad de satisfacer o de exceder las cargas de corte que ahora solo son posibles con los paneles de madera contrachapada u OSB. La presente invención consigue la combinación de baja densidad y ductilidad que se requiere para el manejo y la facilidad de clavar clavos del panel en una de las siguientes tres formas: - El uso de micro-esferas livianas de cerámica que se distribuyen con uniformidad a través del espesor total del panel . - El uso de una mezcla de micro-esferas livianas de cerámica y de polímero a través del espesor total del panel, ajusfando en forma alterna, la cantidad de agua que se utiliza para formar el panel a fin de proporcionar un efecto similar al efecto de las micro-esferas de polímero, o una combinación de las mismas. - Crear una estructura de panel de capas múltiples, la cual contiene por lo menos una capa exterior con Í.-.Í..-Í..?í ^r- .í . íyyí. , .. . facilidad de clavar clavos y capacidad de corte mejoradas. Esto se proporciona sí se utiliza una proporción más alta de polvos reactivos con agua (se definen más adelante) en la elaboración de la(s) capa(s) exterior (es) con relación al alma del panel, o si se incorporan micro-esferas livianas de polímero en cantidades sustanciales en la(s) capa(s) exterior (es) con relación al alma del panel, mientras que el alma interior corresponde con los paneles descritos con anterioridad.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN La primera modalidad de la presente invención es un panel liviano dimensionalmente estable, reforzado con fibras de vidrio resistentes al álcali y que contiene micro-esferas de cerámica. En el panel, las fibras de vidrio y las micro-esferas de cerámica se distribuyen con uniformidad a través de una fase continua que comprende una mezcla acuosa curada de polvos reactivos, es decir, alfa hemihidrato de sulfato de calcio, cemento hidráulico, cal y puzolana activa. La segunda modalidad de la presente invención es un panel liviano dimensionalmente estable, reforzado con fibras de vidrio resistentes al álcali y que contiene micro-esferas, las cuales pueden ser una mezcla de micro-esferas de cerámica y de polímero que se distribuyen con uniformidad a través de la fase continua por el espesor total del panel. En forma alterna, puede incrementarse la proporción de polvos reactivos con agua, con el objeto de conseguir un 5 efecto similar cuando se agregan micro-esferas de polímero, las cuales pueden reemplazarse en su totalidad o en parte. La tercera modalidad de la presente invención es un panel liviano dimensionalmente estable, reforzado con fibras de vidrio resistentes al álcali utilizando una estructura de 10 capas múltiples, en la cual un alma tiene una o dos capas que se orientan hacia afuera. En esta modalidad, la capa exterior (o capas) , incorpora micro-esferas livianas de polímero en cantidades sustanciales en una segunda fase continua reforzada con fibras de vidrio, la capa exterior (o 15 capas) que se coloca en un alma tiene ya sea micro-esferas de cerámica o una mezcla tanto de micro-esferas de cerámica como de micro-esferas de polímero que se distribuyen con uniformidad a través de una fase continua, esta mezcla se determina en forma opcional, por la proporción de polvos 20 reactivos con agua y se refuerza con fibras de vidrio resistentes al álcali. En forma alterna, la capa exterior (o capas) puede elaborarse con una proporción más grande de polvos reactivos con agua que la proporción que se utiliza ks-k JÍGÍ.» ''Ü. - .?. ?r?lL LÁ en el alma del panel con el fin de conseguir un efecto similar cuando se agregan micro-esferas de polímero, las cuales pueden reemplazarse en su totalidad o en parte. En todas las tres modalidades, cuando el panel se sujeta al encofrado o cimbra, como se proporciona en la prueba ASTM E72 , éste tiene la capacidad de cumplir o exceder la carga de esfuerzo cortante que requiere los códigos de construcción en donde los paneles deben tener la capacidad de resistir los vientos fuertes o las fuerzas de un terremoto. Los paneles pueden utilizarse también como un calzo o refuerzo de subsuelo estructural o como un calzo de revestimiento de piso. Se prefiere, que en estas aplicaciones los paneles empleen una unión cónica de lengüeta y de ranura. En la producción del panel de la primera modalidad de la invención, se utilizan micro-esferas de cerámica como rellenos livianos. Estas micro-esferas se distribuyen con uniformidad a través del espesor total del panel. En la composición, los ingredientes secos son los polvos reactivos (de 20 a 55% por peso de cemento hidráulico, de 35 a 75% por peso de alfa hemihidrato de sulfato de calcio, de 5 a 25% por peso de puzolana y de 0.2 a 3.5% por peso de cal en una base en seco) , las micro-esferas de cerámica y las fibras de vidrio resistentes al álcali, y los ingredientes húmedos son el agua y un superplastificante . Los ingredientes secos y los ingredientes húmedos se combinan con el propósito de producir el panel de la primera modalidad de la invención. Fuera del peso total de los ingredientes secos, el panel de la invención se forma de preferencia, aproximadamente de 49 a 56% por peso de polvos reactivos, de 35 a 42% por peso de micro-esferas de cerámica y de 7 a 12% por peso de fibras de vidrio resistentes al álcali. En un rango amplio, el panel de la invención se forma aproximadamente de 35 a 58% por peso de polvos reactivos, de 34 a 49% por peso de micro- esferas de cerámica y de 6 a 17% por peso de fibras de vidrio resistentes al álcali, en base al total de ingredientes secos. Las cantidades de agua y de superplastificante que se agregan a los ingredientes secos son suficientes para conseguir la fluidez de suspensión deseada que se requiere a partir de las consideraciones de procesamiento para cualquier proceso particular de manufactura. Las proporciones de adición comunes para el agua fluctúan entre 35 a 60% del peso de polvos reactivos (0.35-0.6/1 de polvos reactivos con agua) y las proporciones de adición para el superplastificante fluctúan entre 1 a 8% del peso de los polvos reactivos. Las fibras de vidrio son monofilamentos que tienen un diámetro aproximadamente de 5 a 25 micrómetros (mieras) , en forma común aproximadamente de 10 a 15 micrómetros (mieras) . Los monofilamentos se atan en distintos modos. En una configuración común, hilos de 100 fibras se combinan en mechas que contienen aproximadamente 50 hilos. También son posibles otros arreglos. De preferencia, la longitud de las fibras de vidrio será aproximadamente de 25 a 50 mm (de 1 a 2 pulgadas) con un ancho aproximado de 6.3 a 76 mm (de 0.25 a 3 pulgadas), y la orientación de la fibra será aleatoria en el plano del panel . En la producción del panel de la segunda modalidad de la invención, se utiliza una mezcla de micro-esferas de cerámica y de micro-esferas de polímero como rellenos livianos. Se ha descubierto que la incorporación de micro-esferas de polímero en el panel ayuda a conseguir la combinación de baja densidad y una mejor facilidad de clavar clavos que se requieren a efecto de permitir que el panel sea cortado o fijado (ya sea clavado o atornillado) con herramientas convencionales de carpintería. Debido a que la proporción de polvos reactivos con agua afecta también la densidad y la facilidad de clavar clavos, esta proporción puede ajustarse de modo que pueda suministrar un efecto ,i.t-JLj similar al de las micro-esferas de polímero, aunque estas últimas pueden incluirse y no requiere que sean remplazadas en su totalidad sí se ajusta la proporción de polvos reactivos con agua. Se ha encontrado asimismo, que las propiedades reológicas de la suspensión se mejoran en la composición, en forma sustancial, sí se utiliza una combinación de micro-esferas de cerámica y de polímero. Por lo tanto, en la segunda modalidad de la invención, los ingredientes secos de la composición son los polvos reactivos descritos con anterioridad (es decir, cemento hidráulico, alfa hemihidrato de sulfato de calcio, puzolana y cal) micro-esferas de cerámica, micro-esferas de polímero y fibras de vidrio resistentes al álcali, y los ingredientes húmedos de la composición son agua y superplastificante . Los ingredientes secos y los ingredientes húmedos se combinan con el fin de producir el panel de la invención. Las micro-esferas de cerámica y de polímero se distribuyen con uniformidad en la matriz a través del espesor total del panel. Con el objeto de conseguir una buena capacidad de fijación y una buena capacidad de corte, la fracción de volumen de las micro-esferas de polímero en el panel se encuentran de preferencia, en el rango de 7 a 15% del volumen total de los ingredientes secos. Fuera del peso > t «.- J- Jf yii-tÍSájÍl yJi?lt^..y total de los ingredientes secos, se prefiere que el panel de la invención sea formado aproximadamente de 54 a 65% por peso de polvos reactivos, de 25 a 35% por peso de micro-esferas de cerámica, de 0.5 a 0.8% por peso de micro-esferas de polímero y de 6 a 10% por peso de fibras de vidrio resistentes al álcali. En un rango amplio el panel de la invención se forma aproximadamente de 42 a 68% por peso de polvos reactivos, de 23 a 43% por peso de micro-esferas de cerámica, hasta 1% por peso de micro-esferas de polímero, de preferencia, de 0.2 a 1.0% por peso y de 5 a 15% por peso de fibras de vidrio resistentes al álcali, en base al total de ingredientes secos. Las cantidades de agua y superplastificante que se agregan a los ingredientes secos se ajustan a fin de conseguir la fluidez de suspensión deseada que se requiere a partir de las consideraciones de procesamiento para cualquier proceso particular de manufactura. Si se deseara, puede utilizarse agua adicional en lugar de micro-esferas de polímero con el objeto de proporcionar un efecto, en la densidad y en la facilidad de clavar calvos, que sea similar al de las esferas de polímero o puede utilizarse tanto las esferas de polímero como el agua adicional . Las proporciones de adición comunes para el agua fluctúan entre 35 a 70% del peso de polvos reactivos y las proporciones de adición para el superplastificante fluctúan entre 1 a 8% del peso de los polvos reactivos. Si se utilizara agua adicional, la proporción de polvos reactivos con agua sería más grande de 0.6/1 (> de 60% de polvos reactivos basados en agua) de preferencia, > de 0.6/1 a 0.7/1, de manera más preferible, de 0.65/1 a 0.7/1. Cuando se ajusta la proporción de polvos reactivos con agua a efecto de reemplazar las esferas de polímero, la composición se ajustará por consiguiente, con la finalidad de producir mezclas acuosas que tienen una consistencia adecuada para formar el panel de la invención. Las fibras de vidrio son monofilamentos que tienen un diámetro aproximadamente de 5 a 25 micrómetros (mieras) , en forma común aproximadamente de 10 a 15 micrómetros (mieras) . Como se mencionó con anterioridad, los monofilamentos se atan en distintos modos, por ejemplo, como hilos de 100 fibras que se combinan en mechas que contienen aproximadamente 50 hilos. De preferencia, la longitud de las fibras de vidrio es aproximadamente de- 25 a 50 mm (de 1 a 2 pulgadas) con un ancho aproximado de 6.3 a 76 mm (de 0.25 a 3 pulgadas) , y la orientación de la fibra será aleatoria en el plano del panel .
En la tercera modalidad de la invención, se crea una estructura de capas múltiples en el panel, en donde un alma tiene por lo menos una capa exterior sobre la misma teniendo una facilidad mejorada de clavar clavos (capacidad de fijación) . Esto se consigue al incorporar cantidades sustanciales de micro-esferas de polímero en las capas exteriores, o al utilizar una proporción más alta de polvos reactivos con agua que la proporción utilizada en la elaboración del alma, o por medio de una combinación de las mismas. La capa del alma del panel contiene micro-esferas huecas de cerámica, las cuales se distribuyen con uniformidad a través del espesor de la capa o en algunas modalidades contiene una mezcla de micro-esferas de cerámica y de polímero. Del mismo modo que en la segunda modalidad, puede ajustarse la proporción de polvos reactivos con agua en el alma, con el objeto de proporcionar un efecto similar proporcionado por las micro-esferas de polímero. No obstante, el alma debe fabricarse más fuerte que las capas exteriores y en general, la cantidad de esferas de polímero que se utilizan o la proporción de polvos reactivos con agua se elegirán, de modo que el alma del panel tenga una mayor facilidad de clavar clavos que la que tienen solo las micro-esferas de cerámica, pero que proporcione una resistencia liiaá.ú.. .?- L-A.íí¿yi.!ri adecuada al esfuerzo cortante. Los ingredientes secos de la capa del alma son los polvos reactivos, que se discuten con anterioridad (es decir, cemento hidráulico, alfa hemihidrato de sulfato de calcio, puzolana y cal), las micro-esferas (solamente micro-esferas de cerámica o una mezcla de micro-esferas de cerámica y de polímero) y fibras de vidrio resistentes al álcali, y los ingredientes húmedos de la capa del alma son el agua y un superplastificante . Los ingredientes secos y los ingredientes húmedos se combinan con el objeto de producir la capa de alma del panel de la invención. Fuera del peso total de los ingredientes secos, la capa de alma del panel de la invención se forma, de preferencia, aproximadamente de 49 a 56% por peso de polvos reactivos, de 35 a 42% por peso de micro-esferas de cerámica, y de 7 a 12% por peso de fibras de vidrio resistentes al álcali, o en forma alterna, de 54 a 65% por peso de polvos reactivos, de 25 a 35% por peso de micro-esferas de cerámica, de 0.5 a 0.8% por peso de micro-esferas de polímero y de 6 a 10% por peso de fibras de vidrio resistentes al álcali. En el rango amplio, la(s) capa(s) exterior (es) de un panel de capas múltiples o de una capa de alma de panel de la invención se forma aproximadamente de 35 a 58% por peso de polvos reactivos, de 34 a 49% por peso de micro-esferas de cerámica, y de 6 a 17% por peso de fibras de vidrio resistentes al álcali, en base al total de ingredientes secos, o en forma alterna, de 42 a 68% por peso de polvos reactivos, de 23 a 43% por peso de micro-esferas de cerámica, hasta 1% por peso de micro-esferas de polímero, de preferencia de 0.2 a 1.0% por peso, y de 5 a 15% por peso de fibras de vidrio resistentes al álcali. Las cantidades de agua y de superplastificante que se agregan a los ingredientes secos se ajustarán con el fin de conseguir la fluidez de suspensión deseada que se requiere a partir de las consideraciones de procesamiento para cualquier proceso particular de manufactura. Las proporciones de adición comunes para el agua fluctúan entre 35 a 70% del peso de los polvos reactivos y las proporciones de adición para el superplastificante fluctúan entre 1 a 8% del peso de los polvos reactivos. Los ingredientes secos de la(s) capa(s) exterior (es) son los polvos reactivos (es decir, cemento hidráulico, alfa hemihidrato de sulfato de calcio, puzolana y cal) las micro-esferas de cerámica, las micro-esferas de polímero y las fibras de vidrio resistentes al álcali, y los ingredientes húmedos de la(s) capa(s) exterior (es) serán el agua y un superplastificante . Los ingredientes secos y los ingredientes húmedos se combinan con el objeto de producir la(s) capa(s) exterior (es) del panel de la invención. En la(s) capa(s) exterior (es) del panel, en donde se incorporan las micro-esferas de polímero en cantidades sustanciales con el fin de proveer una buena fijación y una buena capacidad de corte al panel. La fracción de volumen de las micro-esferas de polímero en las capas exteriores del panel se encuentran, de preferencia, en el rango de 7 a 15% del volumen total de los ingredientes secos. Fuera del peso total de los ingredientes secos, las capas exteriores del panel de la invención se forman de preferencia, aproximadamente de 54 a 65% por peso de polvos reactivos, de 25 a 35% por peso de micro-esferas de cerámica, de 0.5 a 0.8% por peso de micro-esferas de polímero y de 6 a 10% por peso de fibras de vidrio resistentes al álcali. En un rango amplio, la(s) capa(s) exterior (es) del panel de la invención se formarán aproximadamente de 42 a 68% por peso de polvos reactivos, de 23 a 43% por peso de micro-esferas de cerámica, hasta 1% por peso de micro-esferas de polímero y de 5 a 15% por peso de fibras de vidrio resistentes al álcali, en base al total de ingredientes secos. Las cantidades de agua y de superplastificante que se agregan a los ingredientes secos se ajustarán con el fin de proporcionar la fluidez de suspensión deseada que se requiere para satisfacer las consideraciones de procesamiento para cualquier proceso particular de manufactura. Las proporciones de adición comunes para el agua fluctuarán entre 35 a 70% del peso de los polvos reactivos (serán más grandes de 60% sí se pretende mejorar loa facilidad de clavar clavos) y las proporciones de adición para el superplastificante fluctuarán entre 1 a 8% del peso de los polvos reactivos. El espesor preferido de la(s) capa(s) exterior (es) fluctúa entre 0.8 a 3.2 mm (1/32 a 4/32 pulgadas) . Si solo se utilizara una capa exterior, esta debe ser menor de 9.5 mm (3/8 pulgadas) del espesor total del panel . Tanto en el alma como en la(s) capa(s) exterior (es) , las fibras de vidrio son monofilamentos que tienen un diámetro aproximadamente de 5 a 25 micrómetros (mieras) , en forma común aproximadamente de 10 a 15 micrómetros (mieras) . Los monofilamentos pueden atarse en distintos modos, por ejemplo, como hilos de 100 fibras que pueden combinarse en mechas que contienen aproximadamente 50 hilos. De preferencia, la longitud de las fibras de vidrio será aproximadamente de 25 a 50 mm (de 1 a 2 pulgadas) con un ancho aproximado de 6.3 a 76 mm (de 0.25 a 3 pulgadas) , y la orientación de la fibra será aleatoria en el plano del panel . En otra modalidad, la invención es un método para elaborar el panel resistente al esfuerzo cortante que se acaba de describir. Se prepara una suspensión acuosa de polvos reactivos (es decir, alfa hemihidrato de sulfato de calcio, cemento hidráulico, puzolana activa y cal), y las micro-esferas (sólo micro-esferas de cerámica o una mezcla de micro-esferas de cerámica y de polímero) y a continuación, se deposita en capas delgadas en un molde de panel conforme se combina la suspensión con pequeñas fibras de vidrio cortadas y se produce un material de alma uniformemente mezclado. En la tercera modalidad, se forman todas las capas del panel (es decir, el alma, y una o dos capas exteriores) utilizando el mismo procedimiento. La suspensión acuosa para la capa de alma contiene, ya sea solo micro-esferas de cerámica o una mezcla de micro-esferas de cerámica y de polímero, la suspensión para las capas exteriores contiene micro-esferas de polímero en cantidades más grandes que las que se utilizan en el alma, con el fin de proporcionar capas exteriores que tengan una buena facilidad de clavar clavos, conforme proporcionan una resistencia adecuada al corte en la capa de alma. ÍAAÍ JL HÍ ¡?.- ?l**.& &hií-? . - : .» ...
Breve Descripción de los Dibujos Las Figuras la y b son presentaciones gráficas de los resultados de las pruebas del Ejemplo 6. La Figura 2 es una gráfica de barra de los resultados de pruebas reportados en el Ejemplo 7. La Figura 3 muestra un panel con lengüeta y ranura. Las Figuras 4a - 4c ilustra las dimensiones de una lengüeta y una ranura de un panel con un espesor de 19.1 mm (0.750 pulgadas) .
Descripción de las Modalidades Ilustrativas Como se discutió con anterioridad, existe la necesidad de paneles de construcción que puedan reemplazar los paneles de madera contrachapada y los paneles de tablero orientado de filamento, en donde sea necesario satisfacer los códigos de construcción que requieren resistencia a las fuerzas de corte que resultan de los fuertes vientos o de las cargas de un terremoto. En donde no se requieren estas características de funcionamiento, pueden utilizarse paneles ordinarios de revestimiento, tales como el revestimiento de yeso orientado con papel, el revestimiento de yeso orientado con malla de fibra de vidrio y los paneles no estructurales basados en cemento, debido a que este tipo de paneles no están diseñados para soportar fuerzas de corte. Los paneles de madera contrachapada y OSB pueden proporcionar el funcionamiento necesario de carga de esfuerzo cortante, aunque no tienen estabilidad dimensional cuando están sujetos al agua y pueden ser atacados por la putrefacción o los insectos. Además, cuando se utilizan los paneles de madera contrachapada y OSB, es necesario protegerlos en contra de la humedad aplicando sobre ellos paneles adicionales resistentes al agua, a un costo significativamente adicional. De aquí en adelante, puede aplicarse una capa de acabado exterior. En contraste, los paneles de la invención son resistentes al agua, no son combustibles, tienen estabilidad dimensional y tienen una resistencia suficiente para reemplazar las dos capas que se requieren cuando se utilizan paneles de revestimiento de madera contrachapada u OSB y puede aplicarse directamente una capa de acabado exterior, tal como estuco, a los paneles nuevos. Los paneles pueden cortarse con herramientas que se utilizan para paneles de madera y pueden fijarse al encofrado con clavos o tornillos. En donde se desee es posible la forma o construcción de lengüeta y ranura. Los principales materiales de inicio que se utilizan para elaborar los paneles de la invención son alfa hemihidrato de I ... ?,t$ l.rá.rÍlk£ ¿, r y¿ ¿j^sa. f &.,?, sulfato de calcio, cemento, materiales puzolánicos, fibras de vidrio resistentes al álcali, micro-esferas de cerámica y micro-esferas de polímero.
Alfa Hemihidrato de Sulfato de Calcio El alfa hemihidrato de sulfato de calcio que se utiliza en los paneles de la invención se elabora a partir de mineral de yeso, un mineral que se presenta naturalmente, (dihidrato de sulfato de calcio CaS0 .2H20) . A menos que se indique de otra manera, el "yeso" se referirá a la forma de dihidrato de sulfato de calcio. Una vez que ha sido extraído, el yeso, en su estado natural, se procesa térmicamente con el fin de formar un sulfato de calcio capaz de ser fraguado, el cual puede ser anhidro, aunque normalmente es el hemihidrato, CaS0 . l/2H20. El hemihidrato tiene dos morfologías reconocidas, denominadas alfa hemihidrato y beta hemihidrato. Estas se seleccionan para distintas aplicaciones en base a sus propiedades físicas y al costo. Ambas formas reaccionan con agua a fin de formar el dihidrato de sulfato de calcio. El beta hemihidrato forma micro-estructuras menos densas y se prefiere para productos de baja densidad. El alfa hemihidrato forma micro-estructuras más densas que tienen una resistencia y densidad -_? ?.?,3»_é.--.?.-jL -? .-- .i^uy.?. — — - ... - ..* ^ - - . .-*-_. _i—- - - -~~*- J--I-JL-más grandes que las formadas por el beta hemihidrato. El alfa hemihidrato se prefiere para los paneles de revestimiento de la invención, debido a que se ha encontrado que las mezclas de polvos reactivos que contienen alfa hemihidrato de sulfato de calcio, cemento hidráulico, puzolana y cal en cantidades de acuerdo con la invención, producen paneles que tienen una durabilidad mejorada a largo plazo .
Cemento Hidráulico La ASTM define el "cemento hidráulico" como sigue: Un cemento que fragua y endurece mediante la interacción química con agua y es capaz de hacerlo así bajo el agua. Existen diversos tipos de cementos hidráulicos que se utilizan en las industrias de la construcción y de la formación. Ejemplos de cementos hidráulicos incluyen el cemento tipo Pórtland, los cementos de escoria tal como el cemento de escoria de alto horno y los cementos súper-sulfatados, el cemento de sulfoaluminato de calcio, el cemento de alta alúmina, los cementos expansivos, el cemento blanco, los cementos de fraguado y endurecido rápidos. Conforme el alfa hemihidrato de sulfato de calcio fragua y endurece mediante la interacción química con agua, éste no se incluye dentro de la amplia definición de los cementos hidráulicos en el contexto de ésta invención. Todos los cementos hidráulicos que se mencionan con anterioridad pueden utilizarse para elaborar los paneles de la invención. La familia más popular y ampliamente utilizada de cementos hidráulicos relacionados estrechamente se conoce como cemento Pórtland. La ASTM define el "Cemento Pórtland" como un cemento hidráulico producido al pulverizar el clínker o escoria de cemento que consiste en esencia, de silicatos de calcio hidráulico, contiene normalmente una o más de las formas de sulfato de calcio como una adición inter base. Para manufacturar el cemento Pórtland, se incinera una mezcla íntima de piedra caliza, roca argalicious y barro en un horno a fin de producir el clínker que a continuación se procesa adicionalmente. Como resultado, se producen las siguientes cuatro fases principales de cemento Pórtland: silicato de tricalcio (3Ca0.Si02, también denominado como C3S) , silicato de dicalcio (2Ca0.Si02, llamado C2S) , aluminato de tricalcio (3Ca0.Al203 o C3A) , y aluminoferrita de tetracalcio (4Ca0. Al203. Fe203 o C4AF) . Los otros compuestos que están presentes en cantidades menores en el cemento Pórtland incluyen sulfato de calcio y otras sales dobles de sulfatos alcalinos, óxido de calcio y óxido de magnesio. De I«-ÜÜ-i.-í- ^.-A ...... las distintas clases reconocidas de cemento Pórtland, se prefiere el cemento Pórtland de Tipo III (clasificación de la ASTM) para la fabricación de los paneles de la invención, debido a que se ha encontrado que su finura proporciona una resistencia más grande. Las otras clases reconocidas de cementos hidráulicos que incluyen cementos de escoria tales como el cemento de escoria de alto horno y los cementos súper-sulfatados, el cemento de sulfoaluminato de calcio, el cemento de alta alúmina, los cementos expansivos, el cemento blanco, los cementos de fraguado y endurecido rápidos tal como el cemento de fraguado regulado y el cemento VHE, y otros tipos de cemento Pórtland pueden utilizarse asimismo con buen resultado para elaborar los paneles de la invención. Los cementos de escoria y el cemento de sulfoalummato de calcio tienen una baja alcalinidad y se prefieren también para la fabricación de los paneles de la invención.
Fibras Las fibras de vidrio se utilizan comúnmente como material aislante, aunque se han utilizado también como materiales de refuerzo con distintas matrices. Las fibras por sí mismas, proporcionan resistencia a la tensión a los materiales que de otra manera, podrían estar sujetos a fallas por fragilidad. Las fibras pueden romperse cuando sean cargadas, aunque el modo usual de la falla de los compuestos que contienen fibras de vidrio sucede a partir de la degradación y la falla de la unión entre las fibras y el material de fase continua. De esta manera, éste tipo de uniones son importantes si las fibras de refuerzo van a mantener la capacidad de incrementar la ductilidad y el refuerzo del compuesto con el paso del tiempo. Se ha encontrado que los cementos reforzados con fibra de vidrio pierden resistencia con el paso del tiempo, lo cual se ha atribuido al ataque por la cal sobre la fibra de vidrio, lo cual se produce cuando el cemento es curado. Un posible modo de superar éste ataque es cubrir las fibras de vidrio con una capa protectora, tal como una capa de polímero. En general, estas capas protectoras pueden resistir el ataque de la cal, aunque se ha encontrado que la resistencia se reduce en los paneles de la invención y de esta manera, las capas protectoras no son preferidas. Un modo más costoso de limitar el ataque de la cal es el uso de fibras de vidrio especiales que son resistentes al álcali (fibras de vidrio AR) , tal como la fibra 350Y de Nippon Electric Glass (NEG) . Se ha encontrado que este tipo de fibras proporciona una É.1 Í ?.r...J<.y resistencia de unión superior con la matriz, y de esta manera, se prefieren para los paneles de la invención. Las fibras de vidrio son monofilamentos que tienen un diámetro aproximadamente de 5 a 25 micrómetros (mieras) , en forma común, aproximadamente de 10 a 15 micrómetros (mieras) . Los filamentos se combinan en hilos de 100 filamentos, los cuales pueden ser atados en mechas que contienen aproximadamente 50 hilos. Los hilos son mechas que se cortarán en filamentos adecuados y atados de filamentos, por ejemplo, aproximadamente de 6.3 a 76 mm (de 0.25 a 3 pulgadas) de longitud, de preferencia, de 25 a 50 mm (de 1 a 2 pulgadas . Aunque estas fibras no proporcionan la resistencia equivalente a la del vidrio, es posible incluir algunas fibras de polímero en los paneles de la invención. Estas fibras de polímero, por ejemplo, fibras de polipropileno, de polietileno, de poliacrilonitrilo y fibras de polivinilo alcohol son menos costosas que las fibras de vidrio resistentes al álcali y no están sujetas al ataque de la cal.
Materiales Puzolánicos Como se ha mencionado, la mayoría de cementos Pórtland y otros cementos hidráulicos producen cal durante la hidratación (curado) . Es deseable hacer reaccionar la cal con el fin de reducir el ataque sobre las fibras de vidrio. Se conoce también que cuando está presente el hemihidrato de sulfato de calcio, éste reacciona con el aluminato de tricalcio en el cemento para formar hidrato de hidróxido de sulfato de calcio "ettringite" , lo cual puede resultar en una fisuración no deseada del producto curado. Esto se denomina con frecuencia en la técnica como "ataque de sulfato" . Este tipo de reacciones puede evitarse sí se agregan materiales "puzolánicos", los cuales están definidos en la ASTM C618-97 como "... materiales de silicio o silicio y materiales aluminosos, los cuales por sí mismos poseen poco o ningún valor cementoso, aunque se formarán finamente divididos y en la presencia de humedad, reaccionarán químicamente con hidróxido de calcio a temperaturas ordinarias para formar compuestos que poseen propiedades cementosas" . Uno de los materiales puzolánicos que se utiliza con frecuencia es el humo de sílice, una sílice amorfa finamente dividida que es el producto de la manufactura de metal de silicona y la aleación fierro- silicona. En forma característica, esta tiene un contenido muy alto de sílice y un bajo contenido de alúmina. Distintos materiales naturales y elaborados por el hombre han sido referidos por tener propiedades puzolánicas, los cuales incluyen la piedra pómez, la perlita, la tierra de diatomeas, la toba volcánica, la tierra de trass, el metacaolín, la micro-sílice, la escoria de base de alto horno granulada y las cenizas volantes. Conforme el humo de sílice es una puzolana particularmente conveniente para utilizarse en los paneles de la invención, pueden utilizarse otros materiales puzolánicos. En contraste con el humo de sílice, el metacaolín, la escoria de base de alto horno granulada, y las cenizas volantes pulverizadas tienen un contenido de sílice mucho más bajo y grandes cantidades de alúmina, aunque pueden ser materiales puzolánicos efectivos. Cuando se utiliza el humo de sílice, éste constituirá aproximadamente de 5 a 20% por peso, de preferencia, de 10 a 15% por peso de los polvos reactivos (es decir, cemento hidráulico, alfa hemihidrato de sulfato de calcio, humo de sílice y cal) . Si otras puzolanas fueran sustituidas las cantidades utilizadas se elegirían con el fin de proporcionar las características químicas similares al humo de sílice.
Rellenos/Micro-esferas Livianas Se utilizan dos tipos de micro-esferas en los paneles de la invención. Estos son: - Micro-esferas de cerámica y - Micro-esferas de polímero. Las micro-esferas sirven para un propósito importante en los paneles de la invención, los cuales de otra manera serían más pesados de lo que es deseable para los paneles de construcción. Utilizadas como rellenos livianos, las micro-esferas ayudan a bajar la densidad promedio del producto. Se prefiere que una fracción suficiente de la composición sean micro-esferas, de modo que el peso de un panel común de 1.31 x 2.62 m con un ancho de 12.7 mm, (de 4 x 8 pies, con un ancho de 0.5 pulgadas) , sea menor aproximadamente de 44.9 kg (99 libras), de preferencia que no sea mayor de 38.6 kg (85 libras) . Cuando las micro-esferas son huecas, algunas ocasiones se denominan como micro-globos . Las micro-esferas de cerámica pueden manufacturarse a partir de una variedad de materiales y utilizando distintos procesos de manufactura. Aunque puede utilizarse una variedad de micro-esferas de cerámica como un componente de relleno en los paneles de la invención, las micro-esferas A-fe iLá Íá de cerámica preferidas de la invención se producen como un derivado de combustión de carbón y son un componente de las cenizas volantes encontradas en los equipos de cocción de carbón, por ejemplo, las Extendo-esferas-SG fabricadas por PQ Corporation. La Química de las micro-esferas de cerámica preferidas de la invención es predominantemente la sílice (Si02) que se encuentra en el rango aproximadamente de 50 a 75% por peso y la alúmina (Al203) que se encuentra en el rango aproximadamente de 15 a 40% por peso, con hasta un 35% por peso de los otros materiales. Las micro-esferas de cerámica preferidas de la invención son partículas esféricas huecas con diámetros que se encuentran en el rango de 10 a 500 micrómetos (mieras) , un espesor de revestimiento común aproximadamente de 10% del diámetro de la esfera y una densidad de partícula preferible aproximadamente de 0.50 a 0.80 g/mL. La resistencia de compresión de las micro-esferas de cerámica preferidas de la invención es más grande de 10.3 MPa (1500 psi) y de preferencia, es más grande de 17.2 MPa (2500 psi) . La preferencia para las micro-esferas de cerámica en los paneles de la invención, principalmente nace del hecho de que son alrededor de 3 a 10 veces más fuertes que la mayoría de micro-esferas de fibras de vidrio sintéticas. Además, las micro-esferas de cerámica preferidas ...í .í t,?Í de la invención son térmicamente estables y proporcionan una estabilidad dimensional mejorada al panel de la invención. Las micro-esferas de cerámica encuentran uso en una serie de otras aplicaciones, tales como compuestos de adhesivos, sellantes, calfafeados, de techumbre, revestimientos de PVC, pinturas, recubrimientos industriales y compuestos sintéticos resistentes a la alta temperatura. Aunque son preferidas, debe entenderse que no es esencial que las micro-esferas sean huecas y esféricas, ya que es la densidad de partículas y la resistencia a la compresión las que proporcionan el panel de la invención con su bajo peso e importantes propiedades físicas. En forma alterna, pueden sustituirse las partículas irregulares porosas, con la condición de que los paneles resultantes cumplan con las características de funcionamiento deseado. De preferencia, las micro-esferas de polímero son también esferas huecas con un revestimiento hecho de materiales poliméricos tales como poliacrilonitrilo, polimetacrilonitrilo, cloruro de polivinilo o cloruro de polivinilidmo, o mezclas de los mismos. El revestimiento puede encerrar un gas que se utiliza para expandir el revestimiento polimérico durante la manufactura. La superficie exterior de las micro-esferas de polímero puede tener algún tipo de recubrimiento inerte, tal como carbonato de calcio, óxido de titanio, mica, sílice y talco. De preferencia, las micro-esferas de polímero tienen una densidad de partícula aproximadamente de 0.02 a 0.15 g/mL y tienen diámetros que se encuentran en el rango de 10 a 350 micrómetros (mieras) . Se ha descubierto que la presencia de micro-esferas de polímero facilita la consecución simultánea de objetivos dobles del panel de baja densidad y la mejora de la capacidad de corte y de facilidad de clavar clavos. Aunque todos los paneles de la invención pueden cortarse utilizando herramientas convencionales de carpintería, incluso las micro-esferas de polímero reducen la resistencia a la' facilidad de clavar clavos. Esto es una propiedad valiosa cuando los clavos son clavados con la mano. Cuando se utilizan equipos neumáticos para clavar, la resistencia del panel al clavado es de menor importancia, de modo que la resistencia del panel puede ser más alta que para los paneles que van a ser clavados a mano. Además, se ha descubierto que cuando se utiliza una mezcla de micro-esferas de cerámica y de polímero en ciertas proporciones, se consiguen efectos sinergéticos en términos de propiedades reológicas mejoradas de la suspensión y un aumento en la resistencia de flexión en seco del panel . feaá-Aa ,¿¿ abfaffi. jj fc-s. -¿^- ^ . ya 3Í«á-.-i ¿-..Í..i En la primera modalidad de la invención, solo se utilizan micro-esferas de cerámica a través del espesor total del panel. De preferencia, el panel contiene aproximadamente de 35 a 42% por peso de micro-esferas de cerámica distribuidas con uniformidad a través del espesor del panel . En la segunda modalidad de la invención, se utiliza una mezcla de micro-esferas de cerámica y de polímero livianas a través del espesor total del panel. Con el fin de conseguir las propiedades deseadas, la fracción de volumen de las micro-esferas de polímero en el panel de la segunda modalidad de la invención se encontrará de preferencia en el rango de 7 a 15% del volumen total de los ingredientes secos, en donde los ingredientes secos de la composición son los polvos reactivos (es decir, cemento hidráulico, alfa hemihidrato de sulfato de calcio, puzolana y cal), las micro-esferas de cerámica, las micro-esferas de polímero y las fibras de vidrio resistentes al álcali. La cantidad de micro-esferas de polímero puede variarse sí se ajusta la proporción de polvo reactivos con agua, como se desea para conseguir un efecto similar. En la tercera modalidad de la invención, se crea una estructura de capas múltiples, en donde por lo menos una capa exterior tiene una facilidad mejorada de clavar clavos al reducir la resistencia de clavar en la(s) capa(s) superficial (es) . Esto se consigue si se utiliza una alta proporción de polvos reactivos con agua incorporando micro-esferas poliméricas livianas en cantidades sustanciales en la(s) capa(s) superficial (es) , o una combinación de las mismas. El alma de panel puede contener solo micro-esferas de cerámica como relleno liviano distribuidas con uniformidad a través del espesor total de la capa del alma o en forma alterna, puede utilizarse una mezcla de micro-esferas de cerámica y de polímero, o puede ajustarse la proporción de polvos reactivos con agua del mismo modo que en la segunda modalidad de la invención. La fracción de volumen de las micro-esferas de polímero huecas en las capas exteriores del panel se encontrará de preferencia, en el rango de 7 a 15% del volumen total de ingredientes secos empleados en la elaboración del panel, en donde los ingredientes secos son los polvos reactivos (como se definió con anterioridad), las micro-esferas de cerámica, las micro-esferas de polímero y las fibras de vidrio resistentes al álcali. El espesor preferible de la(s) capa(s) exterior (es) fluctúa entre 0.75 a 3.2 mm (1/32 a 4/32 pulgadas) . En donde solo se utilice una capa exterior, esta será de preferencia menor de 9. 52 mm (3/8 pulgadas) del espesor total del panel .
Formulación Los componentes que se utilizan para fabricar los paneles resistentes al corte de la invención son cemento hidráulico, alfa hemihidrato de sulfato de calcio, puzolana activa tal como humo de sílice, cal, micro-esferas de cerámica, micro-esferas de polímero, fibras de vidrio resistentes al álcali, superplastificante (por ejemplo, sal de sodio de sulfonato de polinaftaleno) y agua. Pueden agregarse pequeñas cantidades de aceleradores y/o retardantes a la composición con el fin de controlar las características de fraguado del material verde (es decir, sin curar) . Los aditivos comunes no limitantes incluyen aceleradores para cemento hidráulico tal como cloruro de calcio, aceleradores para el alfa hemihidrato de sulfato de calcio tal como yeso, retardantes tal como DTPA (ácido dietilentriaminapetacético) , ácido tartárico o una sal álcali de ácido tartárico (por ejemplo, tartrato de potasio) , la contracción que reducen los agentes tales como glicoles, y aire retenido. t->-t.¿-j- i Jstt?/.Í ... J.l^.y^?....^A. -1.^....
Los paneles de la invención incluirán una fase continua en la cual las fibras de vidrio resistentes al álcali y las micro-esferas se distribuyen con uniformidad. La fase continua se origina del curado de una mezcla acuosa de los polvos reactivos (es decir, alfa hemihidrato de sulfato de calcio, cemento hidráulico, puzolana activa tal como humo de sílice y cal) , de preferencia, incluyen superplastificante y otros aditivos. Las proporciones amplia y de peso preferida de 0 estos polvos reactivos en todas las tres modalidades de la invención serán como sigue: 5 No se requiere cal en todas las formulaciones de la invención, aunque se ha encontrado que agregar cal, 0 proporciona paneles superiores y ésta se agregará normalmente en cantidades más grandes aproximadamente de 0.2% por peso. De esta manera, la cantidad de cal en los tai^4 .*,.£—...?,^ _&.j-,--..-fa?-g.. polvos reactivos será aproximadamente de 0.2 a 3.5% por peso . En la primera modalidad de la invención, los ingredientes secos de la composición serán los polvos reactivos (cemento hidráulico, alfa hemihidrato de sulfato de calcio, puzolana y cal) , las micro-esferas de cerámica y las fibras de vidrio resistentes al álcali, y los ingredientes húmedos de la composición serán el agua y un superplastificante . Los ingredientes secos y los ingredientes húmedos se combinan con el propósito de producir el panel de la invención. Las micro-esferas de cerámica se distribuyen con uniformidad en la matriz a través del espesor total del panel . Fuera del peso total de los ingredientes secos, el panel de la invención se forma aproximadamente de 49 a 56% por peso de polvos reactivos, de 35 a 42% por peso de micro-esferas de cerámica y de 7 a 12% por peso de fibras de vidrio resistentes al álcali. En el rango amplio, el panel de la invención se forma aproximadamente de 35 a 58% por peso de polvos reactivos, de 34 a 49% por peso de micro-esferas de cerámica y de 6 a 17% por peso de fibras de vidrio resistentes al álcali, del total de ingredientes secos. Las cantidades de agua y de superplastificante que se agregan a los ingredientes secos serán suficientes para proporcionar la fluidez de suspensión deseada que se requiere para satisfacer las consideraciones de procesamiento para cualquier proceso particular de manufactura. Las proporciones de adición comunes para el rango de agua fluctúan entre 35 a 60% del peso de polvos reactivos y las proporciones de adición para el superplastificante fluctúan entre 1 a 8% del peso de los polvos reactivos. Las fibras de vidrio son monofilamentos que tienen un diámetro aproximadamente de 5 a 25 micrómetros (mieras) , de preferencia, aproximadamente de 10 a 15 micrómetros (mieras) . Los monofilamentos se combinan comúnmente en hilos de 100 filamentos, los cuales pueden atarse en mechas que contienen aproximadamente 50 hilos. De preferencia, la longitud de las fibras de vidrio será aproximadamente de 25 a 50 mm (de 1 a 2 pulgadas) con un ancho aproximado de 6.3 a 76 mm (de 0.25 a 3 pulgadas) . Las fibras tienen una orientación aleatoria que proporciona un comportamiento mecánico isotrópico en el plano del panel. La segunda modalidad de la invención contiene una mezcla de micro-esferas de cerámica y de polímero que se distribuyen con uniformidad a través del espesor total del panel . Se ha descubierto que la incorporación de micro-esferas de polímero en el panel ayuda a conseguir la tÍ-jtA)A.¿.-«U-lc-i^j-«j>-fc-bt-u- de . jK- M .,-c» » - » a fa. . . ... »- <c ¡.«-,- <-~- -.- -»., ...,,. afcJ^^tÉAJ combinación de baja densidad y ductilidad que se requieren a efecto de permitir que el panel sea cortado o fijado (ya sea clavado o atornillado) con herramientas convencionales de carpintería. Además, se ha encontrado que las propiedades reológicas de la suspensión se mejoran en forma sustancial cuando se utiliza una combinación de micro-esferas de cerámica huecas y de polímero como parte de la composición. Por consiguiente, en la segunda modalidad de la invención, los ingredientes secos de la composición serán los polvos reactivos (cemento hidráulico, alfa hemihidrato de sulfato de calcio, puzolana y cal) las micro-esferas de cerámica, las micro-esferas de polímero y las fibras de vidrio resistentes al álcali, y los ingredientes húmedos de la composición serán el agua y el superplastificante . Los ingredientes secos y los ingredientes húmedos se combinarán con el fin de producir el panel de la invención. Con el objeto de conseguir una buena capacidad de fijación y una buena capacidad de corte, la fracción de volumen de las micro-esferas de polímero en el panel se encontrarán de preferencia, en el rango de 7 a 15% del volumen total de los ingredientes secos. Fuera del peso total de los ingredientes secos, el panel de la invención se forma aproximadamente de 54 a 65% por peso de polvos reactivos, de 25 a 35% por peso de micro-esferas de cerámica, de 0.5 a 0.8% por peso de micro-esferas de polímero y de 6 a 10% por peso de fibras de vidrio resistentes al álcali. En el rango amplio, el panel de la invención se forma aproximadamente de 42 a 68% por peso de polvos reactivos, de 23 a 43% por peso de micro-esferas de cerámica, de 0.2 a 1.0% por peso de micro-esferas de polímero, y de 5 a 15% por peso de fibras de vidrio resistentes al álcali, en base al total de ingredientes secos. Las cantidades de agua y superplastificante que se agregan a los ingredientes secos se ajustarán a fin de proporcionar la fluidez de suspensión deseada que se requiere para satisfacer las consideraciones de procesamiento para cualquier proceso particular de manufactura. Las proporciones de adición comunes para el agua fluctúan entre 35 a 70% del peso de polvos reactivos aunque podrían ser más grandes de 60% hasta 70%, de preferencia de 65% a 75%, cuando se desee utilizar la proporción de polvos reactivos con agua con el fin de reducir la densidad del panel y de mejorar la facilidad de clavar clavos. Debido a que puede ajustarse la proporción de polvos reactivos con agua a efecto de proporcionar un efecto similar al de las micro-esferas de polímero, cualquiera puede utilizarse, o una combinación de los dos métodos. La cantidad de superplastificante fluctuará entre 1 a 8% del peso de los polvos reactivos. Las fibras de vidrio son monofilamentos que tienen un diámetro aproximadamente de 5 a 25 micrómetros (mieras) , de preferencia, aproximadamente de 10 a 15 micrómetros (mieras) . Como se mencionó con anterioridad, las fibras se atan en hilos y mechas. La longitud de las fibras de vidrio de preferencia, es aproximadamente de 25 a 50 mm (de 1 a 2 pulgadas) con un ancho aproximado de 6.3 a 76 mm (de 0.25 a 3 pulgadas) . Las fibras tendrán una orientación aleatoria que proporciona un comportamiento mecánico isotrópico en el plano del panel . En la segunda modalidad de la invención, la incorporación de las micro-esferas de polímero en las cantidades descritas con anterioridad, como una sustitución parcial para las micro-esferas de cerámica, ayuda a mejorar la resistencia a la flexión en seco del compuesto (véase el Ejemplo 9) . Además, la sustitución parcial de las micro- esferas de cerámica por las micro-esferas de polímero reduce la proporción de polvos reactivos con agua que se requiere a fin de conseguir una fluidez de suspensión dada (véase el Ejemplo 13) . Una suspensión que contiene una mezcla de micro-esferas de cerámica y de polímero tendrá un comportamiento de fluidez superior (un mejor manejo) en comparación con la suspensión que solamente contiene micro-esferas de cerámica. Esto es de importancia particular cuando el procesamiento industrial de los paneles de la invención requiere el uso de suspensiones con un comportamiento de fluidez superior. En la tercera modalidad de la invención, se crea una estructura de capas múltiples en el panel, en donde la(s) capa(s) exterior (es) tiene una facilidad mejorada de clavar clavos (capacidad de fijación) . Esto se consigue al incorporar cantidades sustanciales de micro-esferas de polímero en las capas exteriores, incrementando la proporción de cemento-con-agua en la(s) capa(s) exterior (es) , o una combinación de las mismas. La capa del alma de panel contendrá micro-esferas de cerámica distribuidas con uniformidad a través del espesor de la capa o en forma alterna, una mezcla de micro-esferas de cerámica y de polímero. Los ingredientes secos de la capa del alma serán los polvos reactivos (cemento hidráulico, alfa hemihidrato de sulfato de calcio, puzolana y cal), las micro-esferas (solo micro-esferas de cerámica o una mezcla de micro-esferas de cerámica y de material sintético) , y fibras de vidrio resistentes al álcali, y los ingredientes húmedos de la capa del alma son el agua y un superplastificante . Los ingredientes secos y los ingredientes húmedos se combinarán con el objeto de producir la capa del alma de panel de la invención. Fuera del peso total de los ingredientes secos, el alma de panel de la invención se forma de preferencia, aproximadamente de 49 a 56% por peso de polvos reactivos, de 35 a 42% por peso de micro-esferas de cerámica huecas, y de 7 a 12% por peso de fibras de vidrio resistentes al álcali, o en forma alterna, aproximadamente de 54 a 65% por peso de polvos reactivos, de 25 a 35% por peso de micro-esferas de cerámica, de 0.5 a 0.8% por peso de micro-esferas de polímero y de 6 a 10% por peso de fibras de vidrio resistentes al álcali. En el rango amplio, la capa del alma se forma aproximadamente de 35 a 58% por peso de polvos reactivos, de 34 a 49% por peso de micro-esferas de cerámica, y de 6 a 17% por peso de fibras de vidrio resistentes al álcali, en base al total de ingredientes secos, o en forma alterna, aproximadamente de 42 a 68% por peso de polvos reactivos, de 23 a 43% por peso de micro-esferas de cerámica, hasta 1% por peso de micro-esferas de polímero y de preferencia de 0.2 a 1%, y de 5 a 15% por peso de fibras de vidrio resistentes al álcali. Las cantidades de agua y de superplastificante que se agregan a los ingredientes secos se ajustarán con el fin de ,» la fluidez de suspensión deseada que se requiere para satisfacer las consideraciones de procesamiento para cualquier proceso particular de manufactura. Las proporciones de adición comunes para el agua fluctuarán entre 35 a 70% del peso de los polvos reactivos aunque serán más grandes de 60% hasta 70% cuando se desee utilizar la proporción de polvos reactivos con agua con el fin de reducir la densidad de panel y de mejorar la facilidad de clavar clavos, y las proporciones de adición para el superplastificante fluctuarán entre 1 a 8% del peso de los polvos reactivos. Cuando se ajusta la proporción de polvos reactivos con agua con el fin de obtener un efecto similar al que se obtiene con las micro-esferas de polímero, la composición de suspensión se ajustará para proporcionar el panel de la invención con las propiedades deseadas. Los ingredientes secos de la(s) capa(s) exterior (es) serán los polvos reactivos (cemento hidráulico, hemihidrato alfa de sulfato de calcio, puzolana y cal), las micro-esferas de cerámica, las micro-esferas de polímero y las fibras de vidrio resistentes al álcali, y los ingredientes húmedos de la(s) capa(s) exterior (es) serán el agua y un superplastificante . Los ingredientes secos y los ingredientes húmedos se combinan con el objeto de producir las capas exteriores del panel de la invención. En la(s) capa(s) exterior (es) del panel, en donde se incorporan las micro-esferas de polímero huecas en cantidades sustanciales con el fin de proveer una buena fijación y una buena capacidad de corte al panel. La fracción de volumen de las micro-esferas de polímero en las capas exteriores del panel se encuentran, de preferencia, en el rango de 7 a 15% del volumen total de los ingredientes secos. Fuera del peso total de los ingredientes secos, la(s) capa(s) exterior (es) del panel de la invención se forma, de preferencia, aproximadamente de 54 a 65% por peso de polvos reactivos, de 25 a 35% por peso de micro-esferas de cerámica, de 0.5 a 0.8% por peso de micro-esferas de polímero y de 6 a 10% por peso de fibras de vidrio resistentes al álcali. En el rango amplio, las capas exteriores del panel de la invención se forman aproximadamente de 42 a 68% por peso de polvos reactivos, de 23 a 43% por peso de micro-esferas de cerámica, hasta 1% por peso de micro-esferas de polímero y de 5 a 15% por peso de fibras de vidrio resistentes al álcali, en base al total de ingredientes secos. Las cantidades de agua y de superplastificante que se agregan a los ingredientes secos se ajustan con el fin de proporcionar la fluidez de suspensión deseada que se requiere para I.Wt-frl-k.-lÁ „« Í-J <n—.s->--t-...-• --. - -.. .. » . ..-.-./- -- - — - ~¡>y - y. - . - . . ...--.- i.4 ? . satisfacer las consideraciones de procesamiento para cualquier proceso particular de manufactura. Las proporciones de adición comunes para el agua fluctúan entre 35 a 70% del peso de los polvos reactivos y en particular, son mayores que 60% hasta 70% cuando se ajusta la proporción de polvos reactivos con agua con el fin de reducir la densidad de panel y de mejorar la facilidad de clavar clavos, y las proporciones de adición para el superplastificante fluctuarán entre 1 a 8% del peso de los polvos reactivos. El espesor preferido de la(s) capa(s) exterior(es) fluctúa entre 0.8 a 3.2 mm (1/32 a 4/32 pulgadas) y el espesor de la capa exterior, cuando solo se utilice una capa, será menor de 9.5 mm (3/8 pulgadas) del espesor total del panel . Tanto en el alma como en la(s) capa(s) exterior (es) , las fibras de vidrio son monofilamentos que tienen un diámetro aproximadamente de 5 a 25 micrómetros (mieras) , de preferencia, aproximadamente de 10 a 15 micrómetros (mieras) . Los monofilamentos se atan comúnmente en hilos y mechas, como se discutió con anterioridad. La longitud de las fibras de vidrio será aproximadamente de 25 a 50 mm (de 1 a 2 pulgadas) con un ancho aproximado de 6.3 a 76 mm (de 0.25 a 3 pulgadas) . Las fibras tendrán una •y..,.y^ i-*• 1 » a i . I .• i . i orientación aleatoria que proporciona un comportamiento mecánico isotrópico en el plano del panel .
Elaboración de un Panel de la Invención El cemento hidráulico, el alfa hemihidrato de sulfato de calcio, y las micro-esferas se mezclan en estado seco en un mezclador adecuado. A continuación, el agua, el superplastificante (por ejemplo, sal de sodio de sulfonato de polinaftaleno) , y la puzolana (por ejemplo, humo de sílice o metacaolín) se mezclan en otro mezclador, de 1 a 5 minutos. Si se desea, en esta etapa, se agrega un retardante (por ejemplo, tartrato de potasio) a fin de controlar las características de fraguado de la suspensión. Se agregan entonces los ingredientes secos al mezclador que contiene los ingredientes húmedos y se mezclan de 2 a 10 minutos a efecto de formar una suspensión homogénea uniforme. La suspensión puede combinarse con las fibras de vidrio en distintos modos, con el objetivo de obtener una mezcla uniforme. Comúnmente, las fibras de vidrio estarán en la forma de mechas que son cortadas en pequeñas longitudes. En una modalidad preferida, la suspensión y las fibras de vidrio cortadas se esparcen o extienden concurrentemente en un molde de panel. De preferencia, la propagación se realiza l??.l??áÍ uir t?,r k i ... - J .,-y.i .Í en una cantidad de fases con la finalidad de producir capas delgadas, de preferencia, aproximadamente hasta 6.3 mm (0.25 pulgadas) de espesor, las cuales peden aumentarse en un panel uniforme que no tiene una configuración particular y con un espesor de 6.3 a 25.4 mm (de 1/4 a 1 pulgada) . Por ejemplo, en una aplicación, se elaboró un panel de 0.91 x 1.52 m (3 x 5 pies) con seis pasadas de propagación en direcciones a lo largo y a lo ancho. Conforme cada capa se deposita, puede utilizarse un rodillo con el fin de garantizar que la suspensión y las fibras de vidrio consigan un contacto íntimo. Las capas pueden nivelarse con una barra de enrazado u otro medio adecuado después de la etapa de laminado . Comúnmente, se utilizará aire comprimido para atomizar la suspensión. Ya que ésta emerge a partir de la boquilla de rocío, la suspensión se mezcla con fibras de vidrio que han sido cortadas de una mecha por un mecanismo de corte montado en el pulverizador. La mezcla uniforme de suspensión y fibras de vidrio se deposita en el molde de panel, como se describió con anterioridad. En la tercera modalidad de la invención, las capas superficiales exteriores del panel contienen esferas de polímero en cantidades sustanciales con el fin de que los sujetadores que se utilizan para unir el panel con el encofrado puedan ser clavados con facilidad. El espesor preferido de estas capas será aproximadamente de 0.8 a 3.2 mm (1/32 a 4/32 pulgadas) . Puede utilizarse el mismo procedimiento, que se describe con anterioridad, mediante el cual el alma de panel se elabora para aplicar las capas exteriores del panel . Otros métodos de deposición de una mezcla de la suspensión y las fibras de vidrio se presentarán para aquellas personas que son familiares con la técnica de elaboración de panel. Por ejemplo, más que utilizar un procedimiento de lotes o series para elaborar cada panel, puede prepararse una hoja continua de modo similar, la cual una vez que el material ha fraguado lo suficiente, puede cortarse en paneles de tamaño deseado. En muchas aplicaciones, por ejemplo, en las chapas para forros de paredes, los paneles serán clavados o atornillados al encofrado vertical. En algunas aplicaciones, tal como en donde se utilizan los paneles como subsuelo estructural o como calzo de revestimiento de piso, estos se fabricarán de preferencia con una construcción de lengüeta y ranura, que puede elaborarse formando los bordes del panel durante el vaciado o antes de su uso cortando la lengüeta y la ranura con una cuchilla o máquina cortadora. De preferencia la lengüeta y la ranura serán cónicas, como se muestra en las Figuras 3 y 4, la conicidad proporciona una instalación fácil de los paneles de la invención.
Ejemplo 1 Un panel se vació utilizando la composición de mezcla que se muestra en la tabla A durante un proceso de recubrimiento de pistola. La densidad de suspensión medida fue de 1118 kg/m3 (69.8 libras/pie3) . La proporción de peso de fibras de 7.1 que se muestra en la tabla corresponde con un volumen de fibra de 3% en el panel. El panel de vaciado se cubrió con una hoja de plástico y se permitió que curara durante una semana. Después de una semana se removió el panel del molde y se cortó en muestras de 101.6 x 304.8 mm (de 4 x 12 pulgadas) para evaluar la resistencia a la flexión, de 152.4 x 152.4 mm (6 x 6 pulgadas) para evaluar la resistencia a la tracción del clavo y de 101.6 x 254 mm (4 x 10 pulgadas) para evaluar la resistencia de fijación lateral. Las muestras se dividieron en dos conjuntos. Las muestras del primer conjunto se colocaron en bolsas plásticas y se curaron durante 28 días bajo condiciones húmedas, y se secaron además durante 4 días en un horno a 55 °C (131°F) antes de efectuar la prueba. Se encontró que las muestras secadas en horno tienen una densidad de 1013 kg/m3 (63.3 libra/pie3) . La resistencia a la flexión medida de acuerdo con ASTM C 947 se encontró que es 20.2 MPa (2927 libras/pulg2) . Se encontró que la resistencia de fijación lateral para un tornillo de 41.28 mm (1-5/8 pulgadas) de longitud, cuando se midió de acuerdo con una versión modificada de ASTM D 1761 que describen R. Tuomi y W. McCutcheon, ASCE Structural División Journal, en Julio de 1978, es de 246.5 kg (542.4 libras). La resistencia a la tracción del clavo medida de acuerdo con ASTM C 473 se encontró que es de 331.6 kg (729.6 libras) . Las muestras del segundo conjunto se colocaron en bolsas plásticas y se permitió que curaran durante 28 días bajo condiciones húmedas, a continuación se secaron durante 4 días en un horno a 55°C (131°F) y finalmente fueron remojadas o inmersas en agua durante 48 horas antes de efectuar la prueba. Se encontró que las muestras remojadas tienen una densidad de 1162 kg/m3 (72.6 libra/pie3), una resistencia a la flexión igual a 178.5 kg/cm2 (2534 libra/pulg2) , una resistencia de fijación lateral igual a 206 a»ta JÍ ki kg (453.2 libras) y una resistencia a la tracción del clavo que es igual a 354 kg (779.5 libras) .
Tabla A U)USG Company ( )Blue Circle Cement <3)Elken Materials, Inc. <4)PQ Corporation (5) Geo Speciality Chemicals (6) Glass Nipón Electric Company Ejemplo 2 Un panel elaborado de acuerdo con ASTM D 1037 se verificó para el efecto de inmersión en agua (después se secó en horno a 55° C) y se comparó con las características de funcionamiento de los paneles competitivos de tablero orientado de filamento y de madera contrachapada. Fueron sumergidas en agua muestras de 101.6 x 254 mm (4 x 10 pulgadas) durante 24 horas, después de lo cual se midió la absorción de agua y el aumento de volumen de cada panel . Los resultados se encuentran en la Tabla B.
Tabla B Puede observarse que el panel de la invención absorbió mucho menos agua y se expandió mucho menos que cualquiera de los paneles OSB o de madera contrachapada. De esta manera, los paneles de la invención no requieren Í l-t.i.yí -JÁ. protección contra la humedad, como si lo requieren los paneles basados en madera.
Ejemplo 3 La falla del panel de acuerdo con la carga de esfuerzo cortante o de corte puede presentarse en el sujetador o fijador, es decir, en el clavo o tornillo. La resistencia a la falla puede medirse por medio de la versión modificada de la prueba ASTM D1761 descrita en el Ejemplo 1. En la prueba se aplica una carga a un miembro de encofrado unido con una muestra de panel de revestimiento. Se mide la carga de falla. Este tipo de prueba se llevó a cabo con el fin de comparar los paneles de la invención con los paneles de tablero orientado de filamento y de madera contrachapada. Los resultados se encuentran en la Tabla C.
Tabla C (1) Tamaño 101.6 x 254 mm (4 x 10 pulgadas) í2) 24 horas de inmersión en agua Í?í¡ áíÍ- ?Ifst^í- • i'-^^^tt^. . -*... >.-y. f....y,...y. ai j?-? (3) USG Company (4) Tamaño de clavo definido en ASTM F 1667-97 (tipo de clavo NLCMS) Los resultados de las pruebas anteriores muestran que los paneles de la invención soportarán una carga más grande antes de fallar que la soportada por los paneles de tablero orientado de filamento (OSB) y de madera contrachapada verificados, cuando se utilizaron clavos como su etadores .
Ejemplo 4 Otra prueba aplicada a lo paneles mide la fuerza requerida para extraer los sujetadores de los paneles de muestra. Estas pruebas se llevaron a cabo de acuerdo con los Métodos de Prueba ASTM D1761-88 y APA S-4. Los resultados se encuentran en la Tabla D.
Tabla D (1) Muestra de 76.2 x 152.4 mm (3 x 6 pulgadas) (2) 24 horas de inmersión en agua 13' USG Company (4) Tamaño de clavo definido en ASTM F 1667-97 (tipo de clavo NLCMS) Los resultados indican que los paneles de la invención proporcionan características de funcionamiento superiores o cuando menos equivalentes con relación a los paneles de tablero orientado de filamento (OSB) y de madera contrachapada .
Ejemplo 5 Una aplicación potencial para los paneles de la invención es como paneles de subsuelo estructural . El desempeño de los paneles de subsuelo estructural puede medirse por medio de los Métodos de Prueba de ASTM E661 y APA S-1. Paneles de 19.1 mm (0.75 pulgadas) de espesor y con una dimensión de 610 x 1219 mm (2 x 4 pies) se soportan en vigas de 50.8 x 254 mm (2 x 10 pulgadas) separadas en sus centros 406.4 mm (16 pulgadas) . Se aplicó una carga en la parte media entre las vigas y la carga última hasta que se presentó la falla y se midió la flexión. Se llevó a cabo una prueba con tres paneles de la invención. Los resultados se encuentran en la Tabla E.
Tabla E (1) Prueba de carga estática después de un impacto de 0.102kJ (75 pie-Ib) Los criterios para los paneles Sturd-I-Floor calculados por el Método APA son cargas estáticas últimas de 250 kg (550 libras) y 181.8 kg (400 libras) después del impacto. La flexión permitida es de 1.98 mm (0.078 pulgadas) tanto bajo carga estática como después del impacto. Los paneles de la invención que se muestran son claramente superiores en desempeño. De esta manera, pueden utilizarse como paneles de subsuelo estructural, más que solo como calzos o refuerzos, aunque los paneles de la invención pueden utilizarse también para este propósito.
Ejemplo 6 Este ejemplo ilustra la influencia del envejecimiento acelerado en la resistencia a la flexión (resistencia a largo plazo) de los paneles elaborados que ' t-i-AÜ-a,*. i.J?&*?i?toí.¿iae.. -t,jfc.Í-J i,; utilizan las composiciones de la invención. Los resultados de envejecimiento acelerado obtenidos para los paneles de la invención se comparan con las características de envejecimiento acelerado de los paneles elaborados que utilizan las composiciones que contienen las mezclas de polvos reactivos de la técnica anterior. Las mezclas de polvos reactivos de la técnica anterior no contienen alfa hemihidrato de sulfato de calcio en la composición. En la Tabla F.l, La Mezcla A y la Mezcla B son las composiciones de la invención, mientras que la Mezcla C y la Mezcla D son las composiciones que contienen las mezclas de polvos reactivos de la técnica anterior. Las mezclas de polvos reactivos de las cuatro mezclas anteriores son como sigue: - Mezcla A: alfa hemihidrato de sulfato de calcio, cemento Pórtland Tipo III, humo de sílice y cal; - Mezcla B: alfa hemihidrato de sulfato de calcio, cemento Pórtland Tipo III, metacaolín y cal; - Mezcla C: cemento Pórtland Tipo III, escoria de alto horno enfriada bruscamente en agua y NSR (mezcla de polvos reactivos de la técnica anterior) ; y - Mezcla D: cemento Pórtland Tipo III, y humo de sílice (mezcla de polvos reactivos de la técnica anterior) .
Se agregó tartrato de potasio a las Mezclas A y B en una proporción de 0.07% del peso total de los polvos reactivos (alfa hemihidrato de sulfato de calcio, cemento Pórtland Tipo III, humo de sílice y cal) con el fin de retardar el fraguado de la suspensión. En la Mezcla C, se agregó un ácido oxicarboxílico basado en un agente que controla el fraguado o endurecimiento (de Denki Kagaku Kogya Co., Ltd.) en una proporción de 0.80% del peso total de los polvos reactivos (es decir, cemento Pórtland Tipo III, escoria y NSR) . La NSR es una mezcla contráctil que consiste de aluminato de calcio y de sulfato inorgánico que ayuda a reducir el tiempo total de curado . Para las composiciones de cuatro mezclas que se muestran en la Tabla F.l, se vaciaron paneles de 0.91 x 1.52 m (3 x 5 pies) utilizando el proceso de recubrimiento de pistola que se describió antes. Todos los paneles tenían fibras de vidrio resistentes al álcali con una longitud de 40 mm (1.57 pulgadas) distribuidas en forma aleatoria en el plano X-Y. Los paneles vaciados fueron cubiertos con una ho a de plástico y se permitió que curaran durante una semana. Después de una semana, se removieron los paneles del molde y se cortaron en muestras con un tamaño de 101.6 x * ÍátíbÍ? ~ ... ... 304.8 mm (4 x 12 pulgadas) para la determinación de las resistencias de flexión. Las muestras de cada panel se dividieron en por lo menos seis conjuntos. Se permitió que las muestras se curaran en una bolsa de plástico húmeda durante 28 días, y se secaron en un horno a 55°C (131°F) durante cuatro días. Las muestras del primer conjunto se probaron en flexión (ASTM C 947) , después fueron sacadas del horno. Los correspondientes resultados se reportan en la Tabla F.2. El desempeño de los paneles secados fue similar. Las muestras de los restantes cinco conjuntos se reservaron para la determinación de la resistencia a la flexión en las en los periodos acelerados de 7, 14, 21, 56 y 112 días, de manera respectiva. Para acelerar el proceso de envejecimiento se sumergieron muestras de 101.6 x 304.8 mm (4 x 12 pulgadas) en agua a una temperatura de 60°C (140°F) para una máxima duración de 112 días. Las muestras se removieron a diferentes intervalos de tiempo y fueron probadas para módulos de ruptura y flexión máxima en la prueba de flexión (ASTM C 947) . La flexión máxima en la prueba de flexión se define como el desplazamiento del punto de carga de la muestra que corresponde con la carga pico. Para las muestras que pertenecen a la Mezcla D, no se efectúo la prueba de envejecimiento acelerado de 112 días.
Los resultados para el módulo de retención de ruptura (resistencia de flexión) se muestran en la Figura ÍA. Puede observarse que el desempeño de los paneles que contienen las mezclas de los polvos reactivos de la invención (Mezclas A y B) fue sustancialmente superior comparado con los paneles elaborados que utilizan las mezclas de polvos reactivos de la técnica anterior. Los paneles de la invención retuvieron más del 80% de su resistencia inicial en el fin del periodo de envejecimiento acelerado de 112 días. Por otro lado, el panel con la mezcla de polvos reactivos de Nippon de la técnica anterior (Mezcla C) , perdió casi 50% de su resistencia inicial en menos de 28 días de envejecimiento acelerado. En forma similar, el panel con la mezcla de cemento Pórtland y humo de sílice (mezcla D) de la técnica anterior perdió casi 60% de su resistencia inicial en menos de 28 días de envejecimiento acelerado. Los resultados de retención de flexión máxima se muestran en la Figura IB. Una vez más, puede observarse que el desempeño de los paneles que contienen las mezclas de polvos reactivos de la invención (Mezclas A y B) fue sustancialmente superior comparado con los paneles elaborados que utilizan las mezclas de polvos reactivos de la técnica anterior. Los paneles de la invención retuvieron más del 80% de su flexión ÍAiítt??, I.-wt-ÉAJUB- <-J-»»tm*.« inicial en el fin del periodo de envejecimiento acelerado de 112 días. Por otro lado, los paneles elaborados que utilizan las mezclas reactivas de la técnica anterior (Mezclas C y D) se volvieron extremadamente quebradizos y solo retuvieron 20% de su flexión inicial en el fin de los 28 días de envejecimiento acelerado. A partir de estos resultados, se concluyó que los paneles de la invención mantienen su resistencia y ductilidad con el envejecimiento en contraste con los paneles elaborados que utilizan las mezclas de polvos reactivos de la técnica anterior. -1.,Í . ,¿Í i¿.,i.. áJ? . i **. &? ¿ y - Tabla F . l U ) USG Company (2) Blue Circle Cement (3) Elkern Materials, Inc. (4) Engelhard Corporation <5) Denki Kagaku Kogyo Co . , Ltd, <6) Lone Star Industries (7) PQ Corporation (8) Geo Speciality Chemicals (9) Nippon Electric Glass Co . , Ltd.
Tabla F.2 Ejemplo 7 Se elaboró un panel de la invención de acuerdo con el Ejemplo 1 con dimensiones de 81.3 x 121.9 mm (32 x 48 pulgadas) y un espesor de 12.7 mm (0.5 pulgadas) . El panel se probó de acuerdo con una versión modificada de ASTM E 72 a efecto de determinar la resistencia al esfuerzo cortante (o resistencia de deformación) . Se probaron otros paneles que tienen la mismas dimensiones utilizando el mismo procedimiento, excepto que los paneles de tablero orientado de filamento (OSB) , de madera contrachapada, y el panel de la invención se clavaron con clavos 8d en centros de 152 mm (6 pulgadas) con una separación de 304 mm (12 pulgadas) en los puntales intermedios, mientras se clavó un panel de cemento Durock (US Gypsum Company) en centros de 203.2 mm (8 pulgadas) , tanto en el perímetro como en los puntales intermedios. Los paneles de madera contrachapada y Durock se probaron con orientaciones de fibra paralela y perpendicular a la fuerza aplicada. El panel de la invención contenía fibras de vidrio de longitud discreta de 40 mm (1.57 pulgadas) a un volumen nominal de fibra de 3%. El panel se probó en un estado seco en un periodo de 28 días. Los otros paneles fueron también probados en estado seco. Los resultados de las pruebas de deformación (corte) se muestran en la gráfica de barras de la Figura 2. El desempeño superior del panel de la invención es evidente, en particular, sí se compara con la carga soportada por el panel de cemento Durock .
Ejemplo 8 Se probaron Muestras del Panel Inventivo, del Tablero de Cemento Exterior Durock* , y de los Paneles OSB y de Madera Contrachapada para resistencia al moho y hongos de acuerdo con ASTM G 21. Los resultados en la Tabla G muestran con claridad que el Panel Inventivo no ayuda al desarrollo Í.l.,:L¿.t? -Y yy.y- ¿:Ye yí.Jr. ¿Í&?Í.-i.. .. ..,- -. . ... . . - . .,.-. __t 4.--..I .. -« Jriy?tjr J- , „. M ~^- JL, „_¿f . ,t .» ?rÁ' Íl l 4 de ningún tipo de moho y hongos. Por otro lado, los Paneles OSB y de Madera Contrachapada tienen una resistencia extremadamente pobre para el crecimiento de moho y hongos.
Tabla G Ejemplo 9 Fueron vaciados seis paneles con un espesor de 12.7 mm (0.5 pulgadas) que contienen distintas cantidades de micro-esferas de cerámica y de micro-esferas de polímero y que proporcionan una densidad constante de acuerdo con el método y el procedimiento descritos antes. Las proporciones de mezcla para las seis mezclas se muestran en la Tabla H. Todas las mezclas contenían 0.07% por peso de tartrato de potasio en base al peso total de los polvos reactivos (definidos con anterioridad) con el fin de retardar el fraguado de la suspensión todos los paneles contenían fibras ÁÁÁA de vidrio con una longitud de 40 mm (1.57 pulgadas) distribuidas en forma aleatoria en el plano X-Y. Las micro- esferas de cerámica utilizadas fueron las extendo-esferas-SG manufacturadas por PQ Corporation y las micro-esferas de polímero utilizadas fueron las Dualite MS 7000 manufacturadas por Pierce & Stevens Corporation. La Tabla H muestra asimismo que la proporción de polvos reactivos con agua disminuye con el incremento en el contenido de micro- esferas de polímero. Los paneles fueron envueltos con una hoja de plástico y se permitió que curaran durante 28 días. De aquí en adelante, se cortaron diez muestras de flexión de 101.6 x 304.8 mm (4 x 12 pulgadas) y a continuación se secaron en un horno que se mantuvo a una temperatura de 55 °C (131° F) durante 4 días. Cinco muestras de flexión se probaron un poco después del secado en horno (Secado en Horno durante 28-días) y el resto se probaron después de remojarlas en agua durante 48 horas (Humedad durante 28 días) . La prueba de flexión se condujo de acuerdo con ASTM C 947. Los resultados de las distintas mezclas se comparan en la Tabla G. A partir de los resultados es evidente que la resistencia de flexión de secado en horno se incrementa con un aumento en el contenido de las micro-esferas de polímero en la mezcla. El incremento que se observa se atribuye principalmente a una interacción mejorada entre las fibras y la fase continua. De esta manera, éste Ejemplo muestra que en un rango preferido de micro-esferas de polímero, se incrementa la resistencia de flexión en seco del compuesto. Tabla H (i) Fuente dada en la Tabla F.l (2) Pierce & Stevens Corporation Tabla I Ejemplo 10 Un panel se vació utilizando la composición de mezcla que se muestra en la Tabla J en un proceso de recubrimiento de pistola. Se agregó tartrato de potasio en una proporción de 0.07% por peso de los polvos reactivos a efecto de retardar el fraguado de la suspensión. La densidad de suspensión medida fue de 1118 kg/m3 (69.8 libras/pie3) el panel contenía fibras de vidrio con una longitud de 40 mm (1.57 pulgadas) distribuidas en forma aleatoria en el plano c aij c^waia ^Mt M.
X-Y. El panel de vaciado fue cubierto con una hoja de plástico y se permitió que curara durante una semana. Después de una semana se removió el panel del molde y se cortó en muestras de 101.6 x 304.8 mm (de 4 x 12 pulgadas) para evaluar la resistencia a la flexión, de 152.4 x 152.4 mm (6 x 6 pulgadas) para evaluar la resistencia a la tracción del clavo y de 101.6 x 254 mm (4 x 10 pulgadas) para evaluar la resistencia de fijación lateral. Las muestras se dividieron en dos conjuntos. Las muestras del primer conjunto se colocaron en bolsas plásticas y se curaron durante 28 días bajo condiciones húmedas, y se secaron además durante 4 días en un horno a 55°C (131°F) antes de efectuar la prueba. Se encontró que las muestras secadas en horno tienen una densidad de 1013 kg/m3 (63.3 libra/pie3) . La resistencia a la flexión medida de acuerdo con ASTM C 947 se encontró que es 206 kg/cm2 (2927 libra/pulg2) . Se encontró que la resistencia de fijación lateral para un tornillo de longitud de 41.28 mm (1-5/8 pulgadas) , cuando se midió de acuerdo con una versión modificada de ASTM D 1761 que describen R. Tuomi y . McCutcheon, ASCE Structural División Journal, en Julio de 1978, es de 246.5 kg (542.4 libras). La resistencia a la tracción del clavo medida de acuerdo con ASTM C 473 se encontró que es de 331.6 kg (729.6 libras) . Las muestras del segundo conjunto se colocaron en bolsas plásticas y se permitió que curaran durante 28 días bajo condiciones húmedas, a continuación se secaron durante 4 días en un horno a 55°C (131°F) y finalmente fueron remojadas o inmersas en agua durante 48 horas antes de efectuar la prueba. Se encontró que las muestras remojadas tienen una densidad de 1162 kg/m3 (72.6 libra/pie3), una resistencia a la flexión igual a 178.5 kg/cm2 (2534 libras/pulg2) , una resistencia de fijación lateral igual a 206 kg (453.2 libras) y una resistencia a la tracción del clavo que es igual a 354 kg (779.5 libras) .
Tabla J „ -ál i A (i) Fuente dada en la Tabla F.l Ejemplo 11 Se vació un panel utilizando la composición de mezcla que se muestra en la Tabla K en un proceso de recubrimiento de pistola. Para comparación con el Ejemplo 10, en donde la puzolana fue humo de sílice, la puzolana utilizada en la mezcla de polvos reactivos para elaborar el panel de este ejemplo fue metacaolín. Se agregó tartrato de potasio en una proporción de 0.07% del peso total de los polvos reactivos a efecto de retardar el fraguado de la suspensión. El panel contenía fibras de vidrio con una longitud de 40 mm (1.57 pulgadas) distribuidas en forma aleatoria en el plano X-Y. La densidad de suspensión medida fue de 1081 kg/m3 (67.5 libras/pie3). El panel de vaciado fue cubierto con una hoja de plástico y se permitió que curara durante una semana. Después de una semana, se removió el panel del molde y se cortó en muestras de 101.6 x 304.8 mm (de 4 x 12 pulgadas) para evaluar la resistencia a la flexión, de 152.4 x 152.4 mm (6 x 6 pulgadas) para evaluar la resistencia a la tracción del clavo y de 101.6 x 254 mm (4 x 10 pulgadas) para evaluar la resistencia de fijación lateral. Las muestras se dividieron en dos conjuntos. Las muestras del primer conjunto se colocaron en bolsas plásticas y se permitió que curaran durante 28 días bajo condiciones húmedas, y se secaron a continuación durante 4 días en un horno a 55°C (131°F) antes de efectuar la prueba. Se encontró que las muestras secadas en horno tienen una densidad de 1019 kg/m3 (63.7 libra/pie3). La resistencia a la flexión medida de acuerdo con ASTM C 947 se encontró que es 193.5 kg/cm2 (2747 libras/pulg2) . Se encontró que la resistencia de fijación lateral para un tornillo de longitud de 41.28 mm (1-5/8 pulgadas), cuando se midió de acuerdo con una versión modificada de ASTM D 1761 que describen R. Tuomi y . McCutcheon, ASCE Structural División Journal, en Julio de 1978, es de 258.7 kg (569.2 libras). La resistencia a la tracción del clavo medida de acuerdo con ASTM C 473 se encontró que es de 309.8 kg (681.6 libras). Las muestras del segundo conjunto se colocaron en bolsas plásticas y se permitió que curaran durante 28 días bajo condiciones húmedas, a continuación se secaron durante 4 días en un horno a 55°C (131°F) y finalmente fueron remojadas o inmersas en agua durante 48 horas antes de efectuar la prueba. Se encontró que las muestras remojadas tienen una densidad de 1162 kg/m3 (70 libras/pie3) , una resistencia a la flexión igual a 179.3 kg/cm2 (2545.5 tta La.-ia.A.8iai-iju-.-*.i libra/pulg2) , una resistencia de fijación lateral igual a 267.3 kg (588 libras) y una resistencia a la tracción del clavo que es igual a 284 kg (625 libras) .
Tabla K (1) Fuente dada en la Tabla F.l Ejemplo 12 Para aplicaciones de revestimiento de piso, una característica deseada es tener una forma de lengüeta y ranura creada en los bordes del panel . La forma preferida de lengüeta y ranura se ilustra en la Figura 3. La forma de lengüeta y ranura proporciona un soporte de borde de panel en la unión de panel -con-panel para que el borde sea perpendicular al encofrado de calzo o refuerzo. La forma de lengüeta y ranura limita el movimiento diferencial entre los bordes de panel adyacente. Como resultado, la unión entre los paneles adyacentes puede hacerse sin el uso de agrupamiento en bloques por debajo, que de otra manera, sea requerido por los códigos de construcción. La lengüeta y la ranura se crean al producir una ranura en el borde de un panel y un correspondiente saliente (lengüeta) en el panel adyacente, que se monta en la ranura del primer panel. Las dimensiones actuales de la lengüeta y la ranura para un panel con un espesor de 191.1 mm (3/4 de pulgadas) se ilustran en la Figura 4. También puede producirse una lengüeta y una ranura para paneles con espesores de 12.7 mm (1/2 pulgada) y de 15.9 mm (5/8 de pulgada) . La lengüeta y la ranura pueden producirse en el panel durante el vaciado al conformar el panel cuando se encuentre en la condición húmeda, o la lengüeta y la ranura pueden producirse una vez que el panel ha sido vaciado y ha endurecido, cortando la lengüeta y la ranura con una máquina cortadora. Los paneles de la invención, debido a su resistencia, ductilidad y poco peso, pueden emplear una forma de lengüeta y ranura en sus bordes, los cuales pueden ser clavados o atornillados a continuación con sujetadores convencionales de construcción.
Los paneles de cemento reforzado con fibras de la técnica anterior son demasiado pesados y quebradizos para emplear un borde de lengüeta y ranura que pueda fijarse con los sujetadores convencionales.
Ejemplo 13 Los siguientes resultados de prueba demuestran el efecto de facilidad de clavar clavos de agregar esferas de polímero al panel o de incrementar la proporción de polvos reactivos con agua. Las composiciones que se muestran en la Tabla L, se utilizaron para preparar paneles con un espesor de 12.7 mm (0.5 pulgadas) . La facilidad de clavar clavos se determinó clavando cincuenta clavos de 8 penny (penny es la unidad de longitud del clavo) (clavos de tipo ASTM F 1667-97 NLCMS) y registrando el número promedio de golpes de martillo que se requieren para clavar cada clavo y el número de clavos doblados que no pueden ser clavados en su totalidad. Se encontró que el número promedio de golpes de martillo se redujo cuando se utilizó una proporción más alta de polvos reactivos con agua o cuando se agregaron micro-esferas de polímero. La cantidad de clavos doblados se redujo notablemente, como se observará en la tabla M a continuación . fc? iL*M*. i--lM- l-l.- --lr*tMa- - uc .Í?l?VlA?. - - *-> - • """ »..»-. - - - ». fe - JI~» .<-*-«--. ~ - y tiá» ¿ÉiÉfe. f ? Li Tabla L M.?:é.??.Íyí,?m jti, i ^¿í)í?^ ^i^r^^ ..il -iáfc L Tabla M Puede concluirse asimismo que el incremento en la proporción de polvos reactivos con agua (comparadas las dos columnas de la izquierda) tiene el efecto de mejorar la facilidad de clavar clavos. De esta manera, puede utilizarse el incremento de la proporción de polvos reactivos con agua con el objeto de proporcionar la mejora posible con esferas de polímero. En forma alterna, ambos enfoques pueden combinarse como se desee. Conforme la presente invención se ha descrito con referencia a una o más modalidades particulares, aquellas personas expertas en la técnica reconocerán que pueden realizarse muchos cambios a la misma sin apartarse del alcance de la presente invención. Cada una de estas modalidades y variaciones de las mismas se contempla que cae dentro del alcance de la invención reivindicada, lo cual se señala en las siguientes reivindicaciones.
Se hace constar que con relación a esta fecha el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención. iA i^É?¡Má?

Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Un panel liviano dimensionalmente estable reforzado que tiene la capacidad de resistir cargas de esfuerzo cortante cuando se fija a un encofrado, caracterizado porque comprende: una fase continua que resulta del curado de una mezcla acuosa de polvos reactivos que comprenden, en una base seca, de 35 a 75% por peso de alfa hemihidrato de sulfato de calcio, de 20 a 55% por peso de cemento hidráulico, de 0.2 a 3.5% por peso de cal y de 5 a 25% por peso de puzolana activa, esta fase continua se refuerza uniformemente con fibras de vidrio que resisten al álcali y contiene micro-esferas de cerámica uniformemente distribuidas, estas esferas tienen un diámetro promedio aproximadamente de 10 a 500 micrómetros (mieras) . 2. El panel de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque se ha formado a partir de 35 a 58% por peso de polvos reactivos, de 6 a 17% por peso de fibras de vidrio y de 34 a 49% por peso de micro-esferas de cerámica, cada una en una base seca. y »* ¿ ¿¡&* ? ?k&? 3. El panel de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque se ha formado a partir de 49 a 56% por peso de polvos reactivos, de 7 a 12% por peso de fibras de vidrio, y de 35 a 42% por peso de micro-esferas de cerámica, cada una en una base seca. 4. El panel de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende esferas de polímero uniformemente distribuidas que tienen un diámetro promedio aproximadamente de 10 a 350 micrómetros (mieras) . 5. El panel de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque se forma a partir de 42 a 68% por peso de polvos reactivos, de 5 a 15% por peso de fibras de vidrio, de 23 a 43% por peso de esferas de cerámica, y hasta 1.0% por peso de esferas de polímero, cada una en una base seca. 6. El panel de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque se forma a partir de 54 a 65% por peso de polvos reactivos, de 6 a 10% por peso de fibras de vidrio, de 25 a 35% por peso de esferas de cerámica, y de 0.5 a 0.8% por peso de esferas de polímero, cada una en una base seca . 7. Un panel de capas múltiples que tiene un alma, comprende un panel de conformidad con las reivindicaciones 1 ó 4, caracterizado además porque comprende por lo menos una capa exterior, cada una de la(s) capa(s) exterior (es) comprende a su vez una fase continua que resulta del curado de una mezcla acuosa de polvos reactivos que comprenden, en una base seca, de 35 a 75% por peso de alfa hemihidrato de sulfato de calcio, de 20 a 55% por peso de cemento hidráulico, de 0.2 a 3.5% por peso de cal y de 5 a 25% por peso de puzolana activa, esta fase continua se refuerza uniformemente con fibras de vidrio que resisten al álcali y que tienen una densidad de fase reducida que resulta a partir de cualquiera de las esferas de polímero uniformemente distribuidas, estas esferas tienen un diámetro promedio aproximadamente de 10 a 350 micrómetros (mieras) o resultan a partir de una proporción de polvos reactivos con agua en el rango de 0.6/1 a 0.7/1, o de una combinación de las mismas en la formación de la(s) capa(s) exterior (es) , la fase continua de las capas externas contiene en forma opcional, esferas de cerámica. 8. El panel de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la(s) capa(s) exterior (es) se ha formado a partir de 42 a 68% por peso de polvos reactivos, de 5 a 15% por peso de fibras de vidrio, hasta 1.0% por peso .&•<*.- -*$ de esferas de polímero, y 23 a 43% por peso de esferas de cerámica, cada una en una base seca. 9. El panel de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque las capas exteriores se han formado a partir de 54 a 65% por peso de polvos reactivos, de 6 a 10% por peso de fibras de vidrio, de 0.5 a 0.8% por peso de esferas de polímero, y 25 a 35% por peso de esferas de cerámica, cada una en una base seca. 10. El panel de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque tiene un espesor aproximadamente de 6.3 a 25.4 mm (de 1/4 a 1 pulgada). 11. El panel de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque las capas exteriores tienen un espesor aproximadamente de 0.8 a 3.2 mm (de 1/32 a 4/32 pulgadas) . 12. El panel de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque con un espesor de 12.7 mm (0.5 pulgadas) tiene una carga máxima de corte por lo menos aproximadamente de 1072 kg/m (720 libras/pie) cuando se prueba de acuerdo con el método de prueba ASTM E72, con clavos comunes 8d como sujetadores y una separación de sujetador de 152 mm (6 pulgadas) sobre el centro en el perímetro y de 304 mm (12 pulgadas) sobre el centro en el puntal intermedio. 13. El panel de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque con un espesor de 12.7 mm (0.5 pulgadas) cuando se verifica de acuerdo con los Métodos de Prueba ASTM 661 con respecto a un tramo de 406.4 mm (16 pulgadas) en los centros, tiene una capacidad de carga última más grande que 250 kg (550 libras) bajo carga estática, una capacidad de carga última más grande que 182 kg (400 libras) bajo carga de impacto y una flexión menor que 1.98 mm (0.078 pulgadas), bajo ambas cargas, tanto estática como de impacto, con una carga de 90.9 kg (200 libras) . 1 . El panel de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las esferas de cerámica son huecas y comprenden aproximadamente de 50 a 75% por peso de sílice, aproximadamente de 15 a 40% por peso de alúmina y hasta un 35% por peso de los otros materiales. 15. El panel de conformidad con las reivindicaciones 4 ó 7, caracterizado porque las micro-esferas de polímero se elaboran por lo menos de un miembro del grupo que consiste de poliacrilonitrilo, polimetacrilonitplo, cloruro de polivinilo y cloruro de polivinilidino, y se revisten en forma opcional, con polvos seleccionados a partir del grupo que consiste de carbonato de calcio, óxido de titanio, mica, sílice y talco. 16. El panel de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las fibras de vidrio son monofilamentos que tienen un diámetro aproximadamente de 5 a 25 micrómetros (mieras) y una longitud aproximadamente de 6.3 a 76 mm (0.25 a 3 pulgadas) . 17. El panel de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la puzolana activa es, por lo menos, un miembro del grupo que consiste de humo de sílice, metacaolín, escoria de base alto horno granulada, y cenizas volantes pulverizadas. 18. El panel de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque la puzolana activa es humo de sílice . 19. El panel de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque la puzolana activa es metacaolín. 20. El panel de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque con unas dimensiones de 1.31 x 2.62 m y un ancho de 12.7 mm (4 x 8 pies, con un ancho de 0.5 pulgadas) pesa no más de 44.9 kg (99 libras) . 21. El panel de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la resistencia a la flexión de un panel que tiene una densidad en seco no mayor de 1041 kg/m3 (65 libra/pie3) después que es empapado durante 48 horas en agua, es por lo menos de 11.7 MPa (1700 psi) , como se midió por la prueba ASTM C 947. 22. El panel de conformidad con las reivindicaciones 1, 4 ó 7, caracterizado porque los bordes se forman a fin de permitir que los paneles adyacentes proporcionen una construcción de lengüeta y ranura. 23. Un método de elaboración de un panel liviano dimensionalmente estable, reforzado que tiene la capacidad de resistir cargas de esfuerzo cortante cuando se fija a un encofrado, caracterizado porque comprende: (a) preparar una suspensión acuosa que comprende polvos reactivos, los cuales a su vez comprenden, en una base seca, de 35 a 75% por peso de alfa hemihidrato de sulfato de calcio, de 20 a 55% por peso de cemento hidráulico, de 0.2 a 3.5% por peso de cal y de 5 a 25% por peso de puzolana activa y, esferas de cerámica huecas que tienen un diámetro promedio aproximadamente de 10 a 500 micrómetros (mieras) y de 35 a 70% por peso de agua, en base a los polvos reactivos; (b) depositar la suspensión del inciso (a) en un molde de panel para formar un panel, conforme combina la suspensión con fibras de vidrio resistentes al álcali cortadas, a efecto de formar un sedimento combinado que comprende polvos reactivos, fibras de vidrio, esferas de cerámica, además de 35 a 70% por peso de agua, en base a los polvos reactivos. 24. El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque el sedimento combinado comprende, en una base seca, de 35 a 58% por peso de polvos reactivos, de 6 a 17% por peso de fibras de vidrio y de 34 a 49% por peso de esferas de cerámica. 25. El método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque el sedimento combinado comprende, en una base seca, de 49 a 56% por peso de polvos reactivos, de 7 a 12% por peso de fibras de vidrio, y de 35 a 42% por peso de esferas de cerámica. 26. El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque el sedimento combinado además comprende esferas de polímero uniformemente distribuidas que tienen un diámetro promedio aproximadamente de 10 a 350 micrómetros (mieras) . ÍJL liÍiJLli.Jj lfafa *Í-A. ia ?£»~.-*~.**ti?*¿ . ' «.*- -y 'y y k -?r- a- • v*i ~i*Ji«».l??í?a?¡?f*-*¡?tria¿ >« 27. El método de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque el sedimento combinado comprende, en una base seca, de 42 a 68% por peso de polvos reactivos, de 5 a 15% por peso de fibras de vidrio, de 23 a 43% por peso de esferas de cerámica, y hasta 1.0% por peso de esferas de polímero, además de 35 a 70% por peso de agua, en base a polvos reactivos. 28. El método de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque el sedimento combinado comprende, en una base seca, de 54 a 65% por peso de polvos reactivos, de 6 a 10% por peso de fibras de vidrio, de 25 a 35% por peso de esferas de cerámica, y de 0.5 a 0.8% por peso de esferas de polímero, además de 35 a 70% por peso de agua, en base a polvos reactivos. 29. El método de conformidad con la reivindicación 23 ó 26, caracterizado además porque comprende: (c) aplicar un segundo sedimento combinado que comprende, en una base seca, de 42 a 68% por peso de polvos reactivos, de 5 a 15% por peso de fibras de vidrio, de 23 a 43% por peso de esferas de cerámica, y hasta 1.0% por peso de esferas de polímero que tienen un diámetro promedio de 10 a 350 micrómetros (mieras) , además de 35 a 70% por peso de La¿¿ ?.? . . * &. - *&.£ > - ?i.>'ÁJ ?i&¡Aé¡k? agua, en base a polvos reactivos en por lo menos una de las superficies exteriores del panel formado en la etapa (b) . 30. El método de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado porque el segundo sedimento combinado comprende, en una base seca, de 54 a 65% por peso de polvos reactivos, de 6 a 10% por peso de fibras de vidrio, de 0.5 a 0.8% por peso de esferas de polímero, y de 25 a 35% por peso de esferas de cerámica, además de 35 a 70% por peso de agua, en base a polvos reactivos. 31. El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque las esferas de cerámica son huecas y comprenden aproximadamente de 50 a 75% por peso de sílice, aproximadamente de 15 a 40% por peso de alúmina y hasta un 35% por peso de los otros materiales. 32. El método de conformidad con las reivindicaciones 26 ó 29, caracterizado porque las micro-esferas de polímero huecas se elaboran por lo menos de un miembro del grupo que consiste de poliacrilonitrilo, polimetacrilonitrilo, cloruro de polivinilo y cloruro de polivinilidino, y se revisten en forma opcional, con polvos seleccionados a partir del grupo que consiste de carbonato de calcio, óxido de titanio, mica, sílice y talco. -^-c^aí . 33. El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque las fibras de vidrio son monofilamentos que tienen un diámetro aproximadamente de 5 a 25 micrómetros (mieras) y una longitud aproximadamente de 12 a 76 rara (0.5 a 3 pulgadas) . 34. El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque la puzolana activa es, por lo menos, un miembro del grupo que consiste de humo de sílice, metacaolín, escoria de base de alto horno granulada, y cenizas volantes pulverizadas. 35. El método de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado porque la puzolana activa es humo de sílice . 36. El método de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado porque la puzolana activa es metacaolín. 37. El método de conformidad con las reivindicaciones 23 ó 26, caracterizado porque el panel se forma a fin de permitir una construcción de lengüeta y ranura . 38. El panel de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el cemento hidráulico es cemento Pórtland . 39. El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque el cemento hidráulico es cemento Pórtland. 40 El método de conformidad con las reivindicaciones 23 ó 26, caracterizado porque el sedimento combinado tiene una proporción de polvos reactivos con agua más grande de 0.6/1 a 0.7/1. 41. El método de conformidad con las reivindicación 29, caracterizado porque el segundo sedimento combinado tiene una proporción de polvos reactivos en agua más grandes de 0.6/1 a 0.7/1. 42. El panel de conformidad con las reivindicación 1 ó 4, caracterizado porque se ha formado a partir de curar una mezcla acuosa de polvos reactivos, en donde la proporción de polvos reactivos con agua sea más grande de 0.6/1 a 0.7/1, con lo cual mejora la facilidad de clavar clavos en el panel . 43. El panel de conformidad con las reivindicación 7, caracterizado porque cada una de las capas exteriores se ha formado a partir de curar una mezcla acuosa de polvos reactivos, en donde la proporción de polvos reactivos en agua sea más grande de 0.6/1 a 0.7/1, con lo cual mejora la facilidad de clavar clavos en el panel. 44. El panel de conformidad con las reivindicación 7, caracterizado porque el alma del panel tiene una resistencia más grande que la(s) capa(s) exterior (es) . 45. El parel de conformidad con cualquiera de las reivindicación 1, 4 ó 7, caracterizado porque los polvos reactivos comprenden de 0.2 a 3.5% por peso de cal. 46. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicación 23, 26 ó 29, caracterizado porque los polvos reactivos comprenden de 0.2 a 3.5% por peso de cal. 47. El panel de conformidad con cualquiera de las reivindicación 1, 4 ó 7, caracterizado porque los polvos' reactivos comprenden de 45 a 65% por peso de alfa hemihidrato de sulfato de calcio, de 25 a 40% por peso de-cemento hidráulico, de 0.75 a 1.25% por peso de cal y de 10 a 15* por peso de puzolana activa. 48. El método de conformidad con las reivindicación 23, 26 ó 29, caracterizado porque los polvos reactivos comprenden de 45 a 65% por peso de alfa hemihidrato de sulfato de calcio, de 25 a 40% por peso de cemento hidráulico, de 0.75 a 1.25% por peso de cal y de 10 a 15% por peso de puzolana activa.
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