TWI408274B - 用於地板之不可燃強化水泥輕質鑲板及金屬框架系統 - Google Patents

Description

用於地板之不可燃強化水泥輕質鑲板及金屬框架系統

本發明大致上有關一於住宅及商業建築物中，包含金屬框架及輕質結構水泥板、在此稱為SCP(Structural Cementitious Panel)板之地板系統。更特別地是，本發明有關一不可燃之地板系統，其具有機械式或黏著性地固定至鋼框架地板系統之鑲板。該等鑲板提供一抗剪力隔板及軸向負載承載地板元件。當與鋼結構一起使用時，該系統提供以下有利之性能屬性：不可燃性、耐水性、抗霉性、高比強度及剛度、導致組裝速度的建築物設計之簡潔、由於減少建築物重量所致之減少屋基尺寸、反對於一給定之建築物軌跡所可使用的建築物容積之增加比率。

室內居住及輕便的商用地板系統一般包含釘至一木製框架之膠合板或定向粒片板(Oriented Strand Board，下文簡稱OSB)。OSB包括數片膠黏在一起之木材。然而，板材之成本及用於安裝木製地板及框架零組件所需之勞力已隨著時間而增加。木製地板及框架零組件係亦容易受水損害、火損害、蟲損害及腐朽所影響。特別與木製地板托樑有關之額外問題包含穩定性及品質。

典型之地板施工方法包含在支撐壁面之頂部上安裝"端板"構件(封邊托樑)，其可譬如由混凝土砌塊、木材或金屬間柱所製成。於木材框架施工中，該端板構件典型包含支撐在該壁面邊緣上之木樑。其他木樑構件、一般稱為托樑係用於在該等端板之間由壁面橫跨至壁面，且通常藉著釘子連接至該等端板。該等托樑典型係彼此平行地配置，並於其個別中心之間具有8吋、16吋、或24吋間距，視該地板所必需容納之負載特徵而定。諸如膠合板或OSB之一包覆材料係接著使用釘子、螺絲或其他機械式緊固件固定至該等托樑之上緣，以形成該地板表面。為防止該托樑橫側地扭曲或移動，小片木材、已知為木片一般係釘牢於鄰接托樑之間，以於很多情況中形成該等托樑間之X形支柱。隔熱材料有時候安裝於該等托樑之間，且包覆材料、無漿牆、石膏膠泥等係接著施加至該等托樑之底部，以對於位在該地板托樑系統下方之空間形成一頂板。當連接該等托樑至其個別之端板時，該木匠首先必需測量及標示該等端板，以建立想要之托樑間距。在安裝該等端板之後，該等托樑必需藉著一木匠適當地釘至該等端板。如果該木匠能由安裝該托樑之處接近該端板之相向側面，該等釘子係經由該端板鎚擊進入該個別托樑之端部。然而，如果該木匠不能接近該端板之相向側面，釘子必需在一角度(一般稱為"斜插釘法(toe－nailing)")下插入經過該托樑及進入該端板。必需小心地避免不注意地劈裂該托樑，及確保該等釘子穿過該托樑及進入該端板達一充分之距離。此附著製程可為費時及可能需要使用熟練之勞工，這亦可導致增加施工成本。如果斜插釘法係在結構上不能接受，另一元件、稱為一托樑掛鐵被加入，這亦增加工料成本。

當於商業空間以及住宅結構兩者製成時，金屬框架係變得越來越普通。較佳地是，金屬框架之最佳已知及最普遍的方法涉及金屬開槽之使用，典型由鋼片及有時候由鋁所軋製。這些金屬框架構件或間柱通常用於建造及增強商業及住宅結構，係具有一大體上C字形橫截面之開槽，並設有寬闊之腹板(基底)及一致高度之狹窄凸緣(側面)。為增強該間柱或框架構件之強度及剛度，該C字形開槽零組件之凸緣的邊緣係再次彎曲，以形成平行於該C字形開槽基底之平面的唇部，而形成該C字形零組件。

該金屬框架構件及間柱之外側尺寸、與該構件或間柱之重量或標準厚度可變化。該等構件典型被製成大約4吋寬乘以2吋深，藉此對應於木材框架及間柱構件之寬度及深度，於此案例中，該唇部可由該等間柱之側面延伸1/4至1/2吋。十四至20標準厚度金屬可被用於輕型、住宅建築物及商業壁面建築物。較重之金屬標準厚度被用於一些住宅及商業框架，且特別用於多數樓層之商業建築物。

在此已開發各種用於連接及固定金屬框架及壁面間柱之方法。在最基本之水準，金屬間柱被插入及由該軌道之外側壁面藉著鑽孔、螺絲旋緊、或焊接在金屬軌道內固定進入一鄰接之金屬間柱。相同地，用於互相連接金屬框架構件之市售裝置，如例如束架、剪力連接片及接板連接片，典型使用由該軌道或間柱構件外側朝內應用之螺絲及螺栓。

金屬間柱及框架構件已被修改，以包含鋸開或打洞凹槽、垂片及支架，而意欲有利於這些間柱及框架構件之互相連接至相鄰之間柱及框架構件、及/或連接至具有強化該等間柱及框架構件之作用的橫木及其他非框架構件。習知連接片，包含支架、接板及接合連接片大致上係在現場鑽孔及用螺絲旋緊，且，目前用於將金屬間柱固定縛在一起及互相連接金屬間柱。

美國專利第6,799,407號揭示一用於經由各種連接片及軌道互相連接金屬框架構件、軌道及間柱之系統。該等連接片係特別架構及設計，以裝在該框架構件、軌道及間柱內及與其互鎖。該等連接片具有藉著緊固件將一構件、軌道或間柱固定至另一構件、軌道或間柱之作用，該等緊固件由該連接片內應用進入該構件、軌道或間柱之非表面形態。該等軌道係特別架構成可利用本發明之新穎連接片，以於三度空間中使用由裡向外、及由外向裡兩者所應用之緊固件與其他軌道或間柱互相連接，而仍然保持軌道及間柱之表面形態無緊固件頭部或其他突出部份。其採用傳統之C字形開槽形狀框架構件或間柱，並由鋼片或鋁所製成。根據該系統，該C字形開槽構件包含很多或所有用於商業及住宅建築物之框架零組件，譬如壁面間柱、軌道、端板、屋脊、地板托樑、天花板托樑、屋頂桁架、招牌、間柱合塊(stud blocking)等。該等框架構件或間柱係藉著一堆超過二十八件結構相關金屬連接片連結在一起，該等連接片特別架構及設有溝槽，以在該通常之C字形開槽框架構件內互鎖。這些連接片係使用緊固件、典型係自攻螺絲固定至該等間柱，該等緊固件由該等連接片內插入經過該等連接片、及向外進入該鄰接之構件或間柱。其用於互相連接金屬框架構件、軌道及間柱之系統可採用一均勻尺寸之構件或間柱，並導致一具有平滑、連續之外部表面的框架，而沒有突出之緊固件頭部。這包含一互相連接金屬框架構件之系統，其中由該等構件內側朝外地應用緊固件，而允許藉著完全由該建築內工作之工人固定該等構件。為了額外之強度及耐用性，該等金屬框架構件、軌道及間柱係至少於二維、及通常三維空間中互相連接。其用於互相連接金屬框架構件及間柱之連接片在該框架構件、軌道及間柱內互鎖，並可在現場以螺絲旋緊及安然地固定，而不會有該連接片將被一已供電鑽孔機或鑽頭所攫取及迴轉之顯著風險。

美國專利第5,687,538號揭示一具有C字形橫截面之構式框架構件，其包含一主要平坦表面及二呈直角之平坦側壁。該等側壁呈現一朝內彎曲之唇部，該唇部大體上平行於該基底所形成。該金屬框架托樑斷面之負載能力係藉著浮凸之縱向加勁板所增加，該等加勁板垂直於該頂部及底部側壁，對於該斷面之全長具有0.01吋(0.025公分)之最小深度，並連續地沿著該主要平坦表面之正面。藉著橋接這些縱向加勁板與對角浮凸之加勁板，但不限於此，已建立縱向絃線間之一系列鄰接的幾何形狀，以經由鄰接幾何形狀之加勁板增加該腹板之剛度，該等加勁板將藉著軸向變形而非剪切變形承載該負載。

以引用的方式併入本文中而發給都德(Daudet)等人之美國專利第6,418,694號，揭示由金屬所製成之地板托樑及地板端板系統。該系統可包含一托樑邊緣，其具有一體成形在其中之至少一附接垂片，以利於一托樑之附接至該托樑邊緣。強化肋條較佳地係提供鄰接該附接垂片，用於對該附接垂片之連接提供想要之結構完整性。該系統亦可包含一具有複數橢圓形開口之C字形托樑，以能夠使諸如暗渠、電線、管道等零組件通過該托樑。該托樑亦可設有複數安裝孔洞，該等安裝孔洞係設計成適於容納電線擋圈構件，用於支撐個別托樑間之隔熱材料。該系統亦可包含預先形成之合塊構件，其尺寸被設計成可延伸於鄰接托樑之間，且附接至該等托樑，以對該等托樑提供橫側支撐。

其熟悉的是將膠合板或OSB放置在冷軋成形、輕質標準厚度鋼製C字形托樑或鋼製開放式腹板橫樑上。然而，膠合板及OSB係易燃的。

全部以引用的方式併入本文中而發給東岩(Tonyan)等人之美國專利第6,620,487號揭示一強化、輕質、尺寸穩定之結構水泥板(SCP)，其當固定至等於或超過藉著膠合板或定向粒片板式鑲板所提供之剪切負載的框架時，能夠耐得住剪切負載。該等鑲板採用一連續相態之型芯，其源自硫酸鈣α半水化合物、水凝性水泥、活性火山灰、及石灰之水混合物的硬化作用，該連續相態係以抗鹼之玻璃纖維及包含陶瓷微球、或陶瓷及聚合物微球之混合物所強化，或係由一具有0.6/1至0.7/1之水對活性粉重量比的水混合物或其一組合所形成。該等鑲板之至少一外部表面可包含一已硬化之連續相態，其係以玻璃纖維所強化及包含充分之聚合物球狀物，以改善受釘性；或以一水對活性粉比率所製成，以提供一類似於聚合物球狀物之效果；或其一組合。

全部以引用的方式併入本文中而發給Bonen之美國專利第6,241,815號亦揭示對於SCP鑲板有用之明確說明。

以引用的方式併入本文中之美國專利申請案序號第10/666,294號揭示一多層製程，用於生產結構性水泥鑲板(SCP's或SCP鑲板)，及藉著此一製程所產生之SCP's。在鬆散分佈、細切纖維或一層水泥漿的最初沈積於移動式捲筒紙上之後，纖維是沈積於該水泥漿層上。一埋入裝置最近裝置將最近沈積之纖維混合進入該水泥漿，在此之後加入額外之水泥漿層、接著加入細切纖維、隨之加入更多埋入裝置。對於每一層板材如想要地重複該製程。

為用於建造施工，當施加至結構式膠合板薄片時，SCP鑲板應滿足用於抗剪力、負載能力、水導致膨脹、及耐燃燒之建築法標準，如由已認知測試所測量者，諸如ASTM E72、ASTM 661、及ASTM C 1185、或同等項。對於不可燃性，亦在ASTM E－136之下測試SCP鑲板－膠合板不滿足此測試。

該SCP鑲板應能夠以用於切割木材之圓鋸機切割。

當暴露至水時，該SCP鑲板應是尺寸穩定的，亦即當藉著ASTM C 1185測量時，其應盡可能小地膨脹，較佳地是少於百分之0.1。

該SCP鑲板應對於外部修整系統提供一可黏合之基板。

該SCP鑲板應是不可燃的，如藉著ASTM E136所決定者。

在28天之硬化後，浸泡水中達48小時之後具有一乾密度之65至90磅/立方呎(1041公斤/立方米)的0.75吋(19毫米)厚SCP鑲板之彎曲強度，應是至少1000磅/平方吋(7百萬巴)，例如至少1300磅/平方吋(9百萬巴)、較佳地是至少1650磅/平方吋(11.4百萬巴)、更佳地是至少1700磅/平方吋(11.7百萬巴)，如藉著ASTM C947所測量者。該鑲板應保留其乾燥強度的至少百分之75。

於較重之商業建築物中，其亦常見的是形成一地板藉著一"整平淺箱(level pan)"技術，並包含水平地安置鋼製I形桁樑或鋼製托樑、例如空腹板橫樑，且接著在該等I形桁樑或托樑上支撐一淺箱及以水泥充填該淺箱。該淺箱典型具有一波紋狀之底部表面。然而，這是昂貴及費時的。

有需要一經濟、易於組裝、耐久及不可燃之整個框架及地板系統。

本發明有關一用於住宅及輕便的商業建築物之系統，其包含一金屬框架及輕質SCP鑲板地板。此地板係由無機接合劑之混合物及輕質填料所製成。選擇一金屬框架與SCP鑲板之組合達成一完全不可燃地板系統之協同作用。在輕質標準厚度冷軋金屬框架上之一完全不可燃之水平剪力隔板係意指一系統，其中所有元件通過ASTM E－136。譬如，該地板系統可包含SCP採用一金屬地板框架系統之鑲板，該框架系統採用任何標準之輕型鋼製C字形開槽、U字形開槽、I形桁樑、方管、及輕型組合式建材建造零件，諸如地板桁架或空腹板橫樑。

本SCP水平地板隔板系統可比空腹板橫樑、金屬承板、及倒入適當位置之混凝土、或預製夾板之地板系統具有一較高之比剛度，該預製夾板設有一在負載支承壁面上之頂部背板。比剛度係界定為一地板系統之單位重量(磅/平方呎)，以滿足一用於特別範圍及載入條件之設計偏向需求及至少一對應強度需求。此定義中之強度係用於該地板上之垂直及/或水平負載的彎曲強度及/或剪斷強度。垂直負載包含活動及/或靜負載。水平(橫向)負載包含藉由風及/或地震作用所施加之負載。

例如，包含20呎範圍之系統可產生一比較，該系統設計成可承受每平方呎40磅之活動負載及靜負載，並具有一以英吋計算少於((20呎×12吋/呎)/360)吋、亦即0.667吋之地板偏向。本系統之一具體實施例具有安裝在20呎範圍的金屬框架托樑上之3/4吋厚SCP鑲板的一水平隔板，且具有一比空腹板橫樑、波紋狀金屬承板、及混凝土背板之一地板隔板的20呎範圍地板系統較低之單位重量，並可具有一比空腹板橫樑、波紋狀金屬承板、及混凝土背板之一地板系統較高的比剛度。

本發明亦可提供比木製地板系統較高之比剛度。

在輕質標準厚度冷軋金屬框架上具有一水平剪力隔板之本系統典型係亦耐水的。當於一測試中暴露至水時，本發明之系統的水平剪力隔板承載能力較佳地是將不被減少超過百分之25(更佳地是將不被減少超過百分之20)，在該測試中，將2吋水壓維持在固定於10呎乘以20呎金屬框架上之3/4吋厚SCP鑲板上方達24小時之時期。在此測試中，藉著在15分鐘間隔下檢查、及補充水，以維持該2吋水壓。

當於一測試中暴露至水時，本發明之系統較佳地是將不會吸收超過每平方呎0.7磅之水，在該測試中，將2吋水壓維持在固定於10呎乘以20呎金屬框架上之3/4吋厚SCP鑲板上方達24小時之時期。在此測試中，藉著在15分鐘間隔下檢查、及補充水，以維持該2吋水壓。

組合不可燃SCP鑲板與金屬框架亦導致一整個系統耐得住由於濕氣之膨漲。於本發明之系統中，附接至10呎乘以20呎金屬框架之SCP鑲板的10呎寬乘以20呎長乘以3/4吋厚隔板，當暴露至2吋水壓時較佳地是將不膨漲超過百分之5，該水壓維持在固定於該金屬框架上之SCP鑲板上方達24小時之時期。在此測試中，藉著在15分鐘間隔下檢查、及補充水，以維持該2吋水壓。

在金屬框架上之SCP鑲板的一水平隔板之本地板系統亦導致一防霉及防黴之地板系統。本發明之系統的每一零組件較佳地滿足ASTM G－21，其中該系統達成大約1之等級，並滿足ASTM D－3273，其中該系統達成大約10之等級。當清潔時，本發明之系統較佳地是支持大體上零細菌增長。

在金屬框架上之SCP鑲板的水平隔板之本地板系統的另一較佳屬性為，其較佳地是不適於白蟻食用的。

本發明之系統可採用單層或多層SCP鑲板。於該多層SCP鑲板中，該等層可為相同或不同的。譬如，該SCP鑲板可具有一連續相態之內層及在該內層的每一相向側面上之至少一連續相態的外層，其中在該內層的每一相向側面上之至少一外層具有比該內層較高之玻璃纖維百分比。這具有硬化、強化及韌化該鑲板之能力。

本系統之一潛在優點係由於其輕質及強固，在金屬框架上之3/4吋厚SCP鑲板的水平隔板之本地板系統的組合，允許對於一給定之建築軌跡(building footprint)有效使用建築容積，以允許對於一給定之建築軌跡使建築容積之有最大效用。如此，本系統可允許更有效率之建築容積，以允許有更多之地板至天花板高度，或甚至於具有建築物高度限制之分區面積中有一較大數目之樓層。

此系統之輕質本質典型避免與金屬淺箱承板/倒入混凝土系統有關之靜負載。較少之靜負載亦允許在相對低承載能力之較不穩定土壤性質上建築類似尺寸之結構。

與膠合板對照，本系統潛在地具有可能無方向性之優點。換句話說，本系統之鑲板能以其長尺寸放置平行或垂直於該框架之金屬托樑，而不會損失強度或承載特性。如此，該系統連續地支撐靜及活動負載之能力係相同的，而不管該SCP鑲板在該金屬框架上之方位。

本系統優於膠合板之另一潛在優點係本系統具有較大之壓縮強度。用於具有複數樓層之建築物，並施工成使得該建築物壁面支撐在該樓層上，該等壁面在該等較低樓層上漸增地加上較大之壓縮力。如此，本系統之較大壓縮強度有助於承受這些壓縮力。

再者，加入石膏無漿牆或其他隔音材料能改善藉由該SCP地板所提供之隔音作用。這可特別是減少IIC(衝擊噪音)。典型之加入材料包含樓層底板(underlayment)鑲板(以製成一不可由底部燃燒之地板)、FIBEROCK牌內部鑲板(可用來自伊利諾州、芝加哥市之美國石膏公司者)(以製成一不可燃地板)、LEVELROCK牌樓層底板(可用來自伊利諾州、芝加哥市之美國石膏公司者)(以製成一不可燃地板)、或吸音灰膏(以製成一不可燃地板)。一吸音之頂板亦可施加至該地板托樑之底側。該頂部鑲板係附接至彈性開槽或一懸架框格。

因該板材之厚度影響其物理及機械性質，例如重量、負載能力、剝離強度等，該等想要之性質根據該板材之厚度而變化。如此，譬如，應滿足具有0.75吋(19.1毫米厚)之額定厚度的剪力等級鑲板之想要性質，並包含以下者。

當用於地板時，當根據ASTM 661及美國膠合板協會(APA)之測試方法S－1在中心點上之16吋(406.4毫米)範圍測試時，一典型之鑲板在靜態負載下典型具有一大於400磅(182公斤)、例如大於550磅(250公斤)之極限負載能力，在衝擊負載下具有一大於400磅(182公斤)之極限負載能力，且在載有200磅(90.9公斤)之靜態及衝擊負載兩者下具有少於0.125吋(3.2毫米)、典型少於0.078吋(1.98毫米)之偏向。

一4×8呎、3/4吋厚鑲板(1.22×2.44米、19.1毫米厚)典型僅只重達156磅(71公斤)，且較佳地是僅只144磅(65.5公斤)。

用於本發明鑲板之具體實施例的典型成份包含無機之接合劑(範例有－石膏－水泥、波特蘭水泥(Portland cement)、或其他水凝性水泥)，分佈遍及該鑲板之整個厚度一致地具有選定之玻璃纖維、輕質填料(範例有－中空之玻璃微球、中空之陶瓷之微球及/或珍珠岩)，及超塑材料/高效減水摻料(範例有－聚萘磺酸、聚丙烯酸鈉等)，並達成低密度、改善的彎曲強度、及受釘性/可切割性之組合。

該等鑲板可為單層鑲板或多層鑲板。一典型之鑲板係由水及無機接合劑之混合物所製成，而遍及該混合物具有該選定之玻璃纖維、輕質陶瓷微球及超塑材料。其他諸如加速及減緩摻料之添加物、黏性控制添加物可選擇性地加至該混合物，以滿足所涉及製程之需求。

假如想要，單層或多層鑲板亦可設有一張網線、例如纖維玻璃網線。

於具有多層(二或更多層)之具體實施例中，該等層之成份可為相同或不同。譬如，可建立一多層鑲板結構，以包含至少一具有已改善之受釘性及可切割性的外層。這是於製造該等外層中相對該鑲板之型芯藉著使用一較高水對活性粉(下文定義)比率所提供。與小劑量的聚合物含量結合之一小厚度外皮可改善該受釘性，而不必然使該不可燃性測試不符合要求。當然，高劑量之聚合物含量將於該不可燃性測試中導致產品之不符合要求。

該玻璃纖維能被獨自使用或與其他型式之不可燃纖維、諸如鋼纖維結合。

如先前所討論者，在此需要一輕便、不可燃的地板系統，以取代包覆以膠合板或OSB地板鑲板之木材框架。在此對於地板系統亦需要一輕便經濟之取代物，該地板系統藉著該"整平淺箱"技術在金屬淺箱承板上以倒入之混凝土製成。

該SCP鑲板可浮動在該等托樑上或機械地或藉著黏著劑連接至該托樑。直接或間接地連接該SCP鑲板至該金屬框架可達成一合成作用，使得該金屬框架及鑲板一起合作以承載較大之負載。

於其方法樣態中，本發明包含一製造本發明之不可燃地板系統的方法，包括將該SCP鑲板放在金屬地板元件上。

本發明於寒冷天氣作業中具有一意外之優點。傳統之水泥板可於寒冷天氣中具脆性。如此，於寒冷天氣中安裝此等鑲板將需要該等建築工人於安裝期間小心處理。然而，於本系統中，當該周遭溫度係少於華氏32度(攝氏0度)、或甚至少於華氏20度(攝氏-7.5度)時，較佳地是該SCP鑲板能夠經得起被安裝在金屬地板元件上，而不會斷裂。這是一很顯著之優點，因為其在冬天之嚴寒氣候有利於建造，如此增加建築業者之生產力。較佳地是本SCP鑲板能夠於安裝期間在這些寒冷溫度下經得起遭受正常之粗野處理。例如，在這些寒冷溫度下放置該SCP鑲板可包含使該鑲板落在該金屬地板元件、例如桁架上之步驟，使得該鑲板之至少一端部以自由落體方式掉落至少2呎、典型至少3呎、譬如2至3呎或3至6呎，而不會斷裂。譬如，當該鑲板之一端部係 放置在一或多個金屬地板元件上，且接著該相向之另一端部係放開，並以自由落體方式掉落在一或多個金屬地板元件上時，這將發生。

另一意外之優點係藉著在U形開槽地板上採用該SCP鑲板、譬如3/4吋或1吋SCP鑲板，本發明達成根據ASTM E-119(2003年生效)的2小時耐火等級。

該等框架可為適合用於支撐地板之任何金屬、例如鋼製或鍍鋅鋼框架系統。典型框架包含在其中具有開口之C字形托樑，用於使鋪設水管及電線通過該開口，且具有用於繞著該地板周邊支撐該C字形托樑之端板。

典型之C字形托樑10係顯示在圖1中。該C字形托樑具有一托樑腹板及一由該托樑腹板突出之上托樑支腳。該托樑腹板典型具有經過該托樑腹板之一或多個開口，用於使公用事業設備管線通過該處。發給都德等人之美國專利第6,691,478 B2號揭示一合適之金屬地板系統的範例。

圖2係用於與本發明系統中之金屬框架一起使用的單層SCP鑲板20之概要透視圖。用於製造此等SCP鑲板之主要初始材料係無機接合劑，例如鈣硫酸鈣α半水化合物、水凝性水泥；及火山灰材料、輕質填料，例如一或多種珍珠岩、陶瓷微球、或玻璃微球；以及超塑材料，例如聚萘磺酸及/或聚丙烯酸酯、水、及選擇性添加劑。

假如想要，該鑲板可如圖2所示具有單層。然而，該鑲板典型係由一應用複數層之製程所製成，視如何應用及硬化該等層、以及該等層是否具有相同或不同成份、可或不能在該最終鑲板產品中保留個別層而定。具有層22、24、26及28的鑲板21之多層結構係顯示在圖3中。於該多層結構中，該等層之成份可為相同或不同的。該等層之典型厚度範圍係於大約1/32至1.0吋(大約0.75至25.4毫米)之間。在僅只使用一外層之處，其典型將為少於該整個鑲板厚度之3/8。

硫酸鈣半水化合物

可被用於本發明鑲板中之鈣硫酸鈣半水化合物係由灰泥礦石、一天然生成礦物(二水硫酸鈣CaSO₄ ．2H₂ O)所製成。除非以別的方式指示，"石膏"將稱為硫酸鈣之二水合物形式。在開採之後，該原始之石膏被熱處理，以形成一可凝固之硫酸鈣，其可為無水的，但更典型的是半水化合物、CaSO₄ ．1/2H₂ O。用於熟悉之最終用途，該可凝固硫酸鈣與水反應，以藉著形成該二水合物(石膏)而凝固。該半水化合物具有二已認知之組織，即稱為α半水化合物及β半水化合物。這些係基於其物理性質及成本而選擇用於各種應用。兩種形式與水反應，以形成硫酸鈣之二水合物。於水合作用時，α半水化合物之特徵為導致石膏之長方形側邊晶體，而β半水化合物之特徵為水合至產生石膏之針形晶體，典型具有大縱橫比。於本發明中，可視想要之機械性能而定使用α或是β形式之任一種或兩者。該β半水化合物形成更少之密集微細結構及用於低密度產品係較佳。該α半水化合物形成更密集之微細結構，且比那些藉著該β半水化合物所形成者具有較高強度及密度。如此，該α半水化合物被β半水化合物取代以增加強度及密度，或它們可被結合以調整該性質。

一用於該無機接合劑而用以製成本發明之鑲板的典型具體實施例，包含水凝性水泥，諸如波特蘭水泥、高鋁水泥、火山灰混合波特蘭水泥、或其混合物。

用於該無機接合劑而用以製成本發明之鑲板的另一典型具體實施例，包含一混合物，其含有硫酸鈣α半水化合物、水凝性水泥、火山灰、及石灰。

水凝性水泥

ASTM將"水凝性水泥"定義如下：一藉著與水化學相互作用而凝固與硬化及能夠在水作用下如此完成之水泥。在此有數種型式之水凝性水泥，其被用於該架構及建築工業。水凝性水泥之範例包含波特蘭水泥、諸如鼓風爐礦渣水泥及富硫酸鹽水泥之礦渣水泥、硫鋁酸鈣水泥、高鋁水泥、膨脹水泥、白水泥、及快速凝固及硬化水泥。雖然硫酸鈣半水化合物確實藉著與水化學相互作用凝固及硬化，其不包含在本發明前後關係中之水凝性水泥的寬廣定義內。所有前述之水凝性水泥可被用於製造本發明之鑲板。

最流行及廣泛用於家庭之密切相關水凝性水泥係已知為波特蘭水泥。ASTM定義"波特蘭水泥"為一藉由將硬質磚磨成粉灰所產生之水凝性水泥，該硬質磚本質上由在水中變硬的矽酸鈣所組成，通常包含一或多個硫酸鈣形式當作一破碎雜料。為製造波特蘭水泥，石灰岩、泥質岩(Argallicious Rock)、及泥土之一密切混合物係在一窯爐中燃燒，以產生該硬質磚，其係接著被進一步處理。其結果是，產生波特蘭水泥之，以下四種主要相態：矽酸三鈣(3CaO．SiO₂ ，亦稱為C₃ S)、矽酸二鈣(2CaO．SiO₂ ，稱為C₂ S)、鋁酸三鈣(3CaO．Al₂ O₃ ，亦稱為C₃ A)、及鐵鋁酸四鈣(4CaO．Al₂ O₃ ．Fe₂ O₃ 或C₄ AF)。於波特蘭水泥中以微量存在之其他化合物包含硫酸鈣及其他鹼屬硫酸鹽、生石灰、及氧化鎂之複鹽。各種已認知之波特蘭水泥之類別中，TypeIII波特蘭水泥(ASTM分類)用於製造本發明之鑲板係較佳的，因為其已被發現之純度，以提供較大之強度。水凝性水泥之另一已認知類別，包含諸如鼓風爐礦渣水泥及富硫酸鹽水泥之礦渣水泥、硫鋁酸鈣水泥、高鋁水泥、可膨脹水泥、白水泥、諸如已調節凝固水泥及VHE水泥之迅速凝固及硬化水泥、及其他波特蘭水泥型式，亦可順利地用於製造本發明之鑲板。該等礦渣水泥及該硫鋁酸鈣水泥具有低鹼性及亦可適於製造本發明之鑲板。

纖維玻璃

纖維一般被用作隔離材料，但它們亦已被用作具有各種基質之強化材料。該等纖維本身提供抗拉強度至可能以別的方式遭受脆斷之材料。該等纖維可當加載時破壞，但包含玻璃纖維的合成物之脆斷的常見模式源自退化及該等纖維與該連續相態材料間之接合破壞。如此，如果該強化纖維欲隨著時間消逝保有增加延展性及強化該合成物之能力，此等接合係重要的。其已發現該玻璃纖維強化之水泥當時間消逝時確實損失強度，這已被歸因於當水泥硬化時所產生之石灰侵害該玻璃纖維所致。克服此種侵害之一可能方法係以諸如聚合物層之保護層蓋住該玻璃纖維。大致上，此等保護層可耐得住石灰之侵害，但其已被發現在本發明鑲板中之強度係減少，且如此保護層係不佳的。一限制石灰侵害之更昂貴方法係使用特別之抗鹼性玻璃纖維(AR玻璃纖維)，諸如Nippon電玻璃纖維(NEG)350Y。此等纖維已被發現可提供優越之接合強度至該基質，且如此對於本發明之鑲板係較佳的。該等玻璃纖維係單股纖維，其具有由大約5至25微米及典型大約10至15微米之直徑。該單絲大致上被組合成100單絲絞束，其可被集束成包含大約50絞束之粗紗。該等絞束或粗紗將大致上被細切成合適之單絲及單絲集束，譬如大約0.25至3吋(6.3至76毫米)長、典型1至2吋(25至50毫米)。

其亦可能的是於本發明之鑲板中包含其他不可燃纖維，譬如鋼製纖維亦是潛在之添加物。

火山灰材料

如已論及者，大部分波特蘭及其他水凝性水泥於水合作用(硬化)期間產生石灰。其想要的是使該石灰起反應，以減少在玻璃纖維上之侵害。其亦已知的是當硫酸鈣半水化合物係存在時，其與該水泥中之鋁酸三鈣起反應，以形成鈣釩石，而能導致該硬化產品之不想要的斷裂。這於該技藝中通常被稱為"硫酸鈣侵害"。可藉著加入"火山灰"材料防止此等反應，該等材料於ASTM C618－97中定義為"…含有矽土的或含有矽土及含有明礬的材料，其本身幾乎沒有或不會擁有水泥值，但於細碎地分開形式中及存在有濕氣時，將在平常之溫度下與氫氧化鈣起化學方式反應，以形成擁有水泥性質之化合物"。一通常使用之火山灰材料係矽灰、一細碎地分開之無結晶性氧化矽，其係矽金屬及鐵矽合金製造之產物。表示特性地，其具有一高氧化矽含量及一低礬土含量。各種天然及人造材料已被稱為具有火山灰性質，包含浮石、珍珠岩、矽藻土、凝灰岩、粗面凝灰岩、準高嶺土、超細微矽粉粒、粒化高爐礦渣、及飛灰。雖然矽灰係一用於本發明鑲板中之特別方便的火山灰，可使用其他火山灰材料。與矽灰對照，準高嶺土、粒化高爐礦渣、及粉化飛灰具有一更低之氧化矽含量及大量之礬土，但可能是有效之火山灰材料。當使用矽灰時，其將構成該反應粉末(亦即，水凝性水泥、硫酸鈣α半水化合物、矽灰、及石灰)之大約5至20重量百分比、較佳地是10至15重量百分比。如果其他火山灰被取代，將選擇所用之數量，以提供類似於矽灰之化學性能。

輕質填料/微球

本發明系統中所採用之輕質板典型具有每立方呎65至90磅、較佳地是每立方呎65至85磅、更較佳地是每立方呎72至80磅之密度。對照之下，典型以沒有木材纖維之鑲板為基礎的波特蘭水泥將具有每立方呎95至110磅範圍中之密度，而以有木材纖維之鑲板為基礎的波特蘭水泥將為大約與SCP相同(大約每立方呎65至85磅)。

為有助於達成這些低密度，該等鑲板係設有輕質填料微粒。此等微粒典型具有大約10至500微米之平均直徑(平均粒徑)。更典型地它們具有一由50至250微米之平均微粒直徑(平均粒徑)，及/或落在10至500微米之一微粒直徑(粒徑)範圍內。它們亦典型具有一於由0.02至1.00的範圍中之微粒密度(比重)。微球或其他輕質填料微粒於本發明之鑲板中具有重要目的之作用，其將以別的方式比想要用於建造鑲板較重。用作輕質填料，該等微球有助於降低該產品之平均密度。當該等微球是中空時，它們有時候被稱為微空心球。

當該等微球是中空時，它們有時候被稱為微空心球。

該等微球係本身不可燃的，或如果是易燃的，將加入充分之小量成份以使該SCP鑲板不易燃。由包括陶瓷微球、聚合物微球、珍珠岩、玻璃微球、及/或飛灰空心微珠之族群，選擇被採用以製成本發明之鑲板而用於包含在混合物中之典型輕質填料。

陶瓷微球能由各種材料及使用不同製程所製成。雖然各種之陶瓷微球能被利用為本發明鑲板中之一填料成份，本發明之較佳陶瓷微球被製成為一煤燃燒副產物，且係在燃煤公用事業設備中所發現的飛灰之一成份，該設備譬如由俄亥俄州曼托(Mentor)市Kish股份有限公司所製成之EXTENDOSPHERES－SG、或由美國喬治亞州諾克斯(Norcross)市Trelleborg Fillite股份公司所製成之FILLITE牌陶瓷微球。本發明之較佳陶瓷微球的化學成份主要地係於大約50至75重量百分比範圍中之氧化矽(SiO₂ )、及於大約15至40重量百分比範圍中之礬土(Al₂ O₃ )，並具有高達35重量百分比之其他材料。本發明之較佳陶瓷微球係中空之球形微粒，其具有於10至500微米範圍中之直徑，球殼厚度典型大約該球體直徑的百分之10，及一較佳地是大約0.50至0.80公克/毫升之微粒密度。本發明之較佳陶瓷微球的抗壓強度係大於1500磅/平方吋(10.3百萬巴)及較佳地是大於2500磅/平方吋(17.2百萬巴)。

於本發明之鑲板中偏愛陶瓷微球主要源自它們係比大部分合成之玻璃微球較強固達大約三至十倍之事實。此外，本發明之較佳陶瓷微球係熱穩定的，且對本發明之鑲板提供強化之尺寸穩定性。陶瓷微球發現在一長排其他應用之使用，諸如黏接劑、密封劑、填隙劑、蓋屋頂之化合物、聚氯乙烯地板、油漆、工業塗層、及耐高溫之塑膠合成物。雖然它們係較佳的，應了解該微球是中空及球形不是必要的，因為其係該微粒密度及壓縮強度使本發明之鑲板設有其低重量及重要之物理之性質。另一選擇係，可取代多小孔的不規則微粒，倘若該結果之鑲板滿足該想要之性能。

如果存在，該等聚合物微球典型是中空球體，設有一由聚合材料所製成之殼體，諸如聚丙烯腈、聚甲基丙烯腈、聚氯乙烯或聚偏二氯乙烯、或其混合物。該殼體可封住一於製造期間用以膨脹該聚合殼體之氣體。該等聚合物微球之外部表面可具有某些型式惰性塗層，諸如碳酸鈣、氧化鈦、雲母、氧化矽、及滑石。該聚合物微球具有一較佳地是大約0.02至0.15公克/毫升之微粒密度，及具有於10至350 微米範圍中之直徑。聚合物微球之存在可有利於低鑲板密度及強化之可切割性與受釘性之同時獲得。

其他輕質填料、譬如源自飛灰的玻璃微球、珍珠岩或中空之矽酸鋁空心微珠或微球，係亦適於包含在與用於製造本發明之鑲板的陶瓷微球結合或代替陶瓷微球之混合物中。

該等玻璃微球典型係由抗鹼之玻璃材料所製成，且可為中空的。典型之玻璃微球可用來自加拿大卡加立市之GYPTEK公司者(Suite 135、16 Midlake Blvd SE,Calgary,AB,T2X 2X7,CANADA)。

於本發明之第一具體實施例中，遍及該鑲板之整個厚度僅只使用陶瓷微球。該鑲板典型包含大約35至42重量百分比之陶瓷微球，其均勻地分佈遍及該鑲板之厚度。

於本發明之第二具體實施例中，遍及該鑲板之整個厚度使用輕質陶瓷及玻璃微球之一混合物。本發明第二具體實施例的鑲板中之玻璃微球的體積分量典型將是在該等乾燥成分之總體積的百分之7至15的範圍中，在此該合成物之乾燥成分係該等活性粉末(活性粉末之範例：僅只水凝性水泥；水凝性水泥及火山灰之混合物；或水凝性水泥、硫酸鈣α半水化合物、火山灰、及石灰之混合物)、陶瓷微球、聚合物微球、及抗鹼玻璃纖維。一典型之水混合物具有由大於0.3/1至0.7/1的水對活性粉末之比率。

圖4顯示一本發明之典型舌槽式SCP鑲板20的片段透視圖，其支撐在C字形托樑金屬框架10上，其中該C字形托樑金屬框架10係支撐在一端板上(未示出)。

圖5A－5C說明一典型之舌槽設計及尺寸，並用在3/4吋(19.1毫米)厚SCP鑲板。

SCP鑲板及金屬框架系統

圖4及6係支撐在C字形托樑金屬框架10之單層SCP鑲板20的透視圖。用於說明之目的，可使用一緊固件(未示出)，以將該SCP鑲板附接至一C字形托樑。實際上，該地板可為機械式地或黏著地附接至該C字形托樑或未附接至該C字形托樑(亦即浮動的)。典型，該C字形托樑框架係支撐在一端板或邊緣軌道(未示出)上。

圖7A係本發明之SCP鑲板116的一透視圖，其支撐在本發明的不可燃地板系統中之一浪板110上。於圖7A中，該數字101大致上標示一合成之地板承板總成，其包含一藉著托樑(未示出)由下方支撐及藉著機械式緊固件104由上面固定至SCP鑲板116之隔板106的之浪板102。浪板102典型具有大體上等長之平坦部份108及110，並藉著連接片部份112所接合，以提供平直、平行、規則狀、及同樣彎曲之脊背及空洞。此構形在一中間軸114(如圖7B所視)上下方具有該浪板之表面積的一大體上同等分佈。該等鑲板116視需要具有一形成在其相向邊緣之舌部118及溝槽120，以提供用於地板基材鑲板116之連續式互鎖，以在移動及集中負載之下使接頭移動減至最小。

圖7A之具體實施例涉及一項使用浪形鋼製承板系統之設計，並設計成可使用由該鋼製承板協會(SDI)所提供之應用在鋼製托樑及桁樑上方的鋼性質。一諸如安裝在DIETRICH RC DELUXE開槽上之石膏無漿牆的頂板(未示出)可為附接至該等托樑或頂板瓷磚之底部，且一框格可由該托樑懸吊。另一選擇係以噴紡纖維或耐火材料覆蓋著該鋼之底部表面。支撐該鋼製承板之鋼製托樑係任何能支撐該系統者。典型之鋼製托樑可包含那些藉由該SSMA(鋼製嵌釘製造商協會)所簡述者，供用於浪形鋼製承板系統、或專有系統，諸如那些藉由Dietrich銷售為TRADE READY之品牌托樑。24吋(61公分)之托樑間距係常見的。然而，托樑間之跨距可為比此間距較大或較小。C字形托樑及空腹板托樑係代表性的。

於圖7A所說明之本發明的特別具體實施例中，SCP鑲板116具有充分之強度，以在該寬廣肋條開口122上方建立一結構性橋接件。如在圖7A所說明，遍及隔開托樑(未示出)間之跨距的長度及寬度，於個別對的螺絲104之間，具有螺絲頭部142之隔開螺絲104係定向至形成一系列大致上三角形之水平設置桁架(譬如，桁架T_h 顯示為圖7B中之橫線及一系列圖7B所示的垂直設置之桁架T_v )，以增加對該承板之水平及垂直平面偏向的阻抗。

圖7B係本發明支撐在一浪板上之SCP鑲板116的橫截面視圖，其中該SCP鑲板116係固定在本發明的不可燃地板系統中之隔熱材料上方。於圖7B所說明之本發明形式中，該隔板106包含定位在一片隔熱材料130上方之SCP鑲板116。該隔板106係藉著設有螺紋之螺絲104固定至該浪板102之上背脊部份108，該等螺絲具有上部144，該上部設有放大之頭部142。隔熱材料片130典型包含不可燃之發泡聚苯乙烯或其他合適之隔熱材料。譬如，可結合或取代該聚苯乙烯採用其他諸如聚氨酯、玻璃纖維、軟木塞等之隔熱材料。

假如想要，代替或除了螺絲以外，黏著劑可被現場塗上或預先塗上及以可移除之條片覆蓋至該SCP鑲板之側面，用於將該SCP鑲板附接至該浪板102之平坦部份108(圖7B)、或用於將該SCP鑲板附接至其他金屬框架構件、例如托樑。

圖7C顯示本發明之地板的另一視圖，其包含放置在一具有上平坦部份108的浪形鋼板102上之SCP鑲板116，並機械式地(螺絲等)或以現場塗上或非現場地預先塗上之黏著劑固定。

圖7D顯示該SCP鑲板116之具體實施例的一側視圖，其能夠被採用在圖7C之地板系統中，並具有在用於嚙合至少若干該等上平坦部份108的位置預先塗至該SCP鑲板116之膠帶145。於使用之前，該膠帶145係藉著可移除之帶片147所遮蓋。該膠帶145亦可具有使噪音傳送衰減之作用。

該SCP鑲板可具有一舌槽結構，其可於鑄造期間或使用之前以成型機切割該舌槽，而藉著設計該等鑲板邊緣之形狀所製成。譬如，鑲板77之舌槽可為錐形，如圖5A－5C(以英吋為其尺寸)、圖7A或圖14(以英吋為其尺寸)所示。該錐形提供本發明鑲板之輕易安裝性。該SCP地板鑲板典型是0.75至1吋厚。該等鑲板之任何相向的成對邊緣可設有咬合式舌槽結構。

SCP鑲板之配方

用於製造本發明之抗剪力鑲板的成份包含水凝性水泥、硫酸鈣α半水化合物、諸如矽灰之活性火山灰、石灰、陶瓷微球、抗鹼之玻璃纖維、超塑材料(例如聚萘磺酸之鈉鹽)、及水。水凝性水泥及硫酸鈣α半水化合物兩者典型係存在的。如果硫酸鈣α半水化合物不隨著矽灰存在，將危及該等合成物之長期耐用性。當波特蘭水泥不存在時將危及水/濕氣耐用性。小量之速凝劑及/或緩凝劑可被加至該成份，以控制該嶄新的(亦即未硬化)材料之凝固特性。典型之非限制性添加物包含用於水凝性水泥之諸如氯化鈣的速凝劑、用於硫酸鈣α半水化合物之諸如石膏的速凝劑、諸如二乙三胺五乙酸(DTPA)、酒石酸、或酒石酸之一鹼鹽(例如酒石酸鉀)之緩凝劑、諸如甘醇類之減縮劑、及捲載空氣。

本發明之鑲板將包含一連續相態，其中抗鹼之玻璃纖維及輕質填料、例如微球係均勻地分佈。該連續相態源自該活性粉末之含水混合物的硬化，亦即水凝性水泥、硫酸鈣α半水化合物、火山灰、及石灰之混雜物，較佳地是包含超塑材料及/或其他添加物。

於本發明中，基於該等活性粉末之乾燥重量，該等活性粉末、例如水凝性水泥、硫酸鈣α半水化合物、火山灰及石灰之具體實施例的典型重量比例係顯示在表1中。表1A列出本發明成份中之活性粉末、輕質填料、及玻璃纖維的典型範圍。

在本發明之所有配方中不需要石灰，但其已發現加入石灰提供優越之鑲板，且其通常將被加入大於大約0.2重量百分比之數量。如此，於大部份案例中，於該活性粉末中之石灰數量將大約是0.2至3.5重量百分比。

在用於本發明的SCP材料之第一具體實施例中，該合成物之乾燥成分將是該活性粉末(亦即，水凝性水泥、硫酸鈣α半水化合物、火山灰、及石灰之混雜物)、陶瓷微球及抗鹼玻璃纖維，且該合成物之潮濕成分將是水及超塑材料。該等乾燥成分及該等潮濕成分係組合以產生本發明之鑲板。該陶瓷微球係遍及該鑲板之整個厚度均勻地分佈在該基質中。本發明之鑲板的乾燥成分之總重量係由大約49至56重量百分比的活性粉末、35至42重量百分比的陶瓷微球、及7至12重量百分比的抗鹼玻璃纖維所形成。於一寬廣範圍中，本發明之鑲板係由35至58重量百分比的活性粉末、34至49重量百分比的輕質填料、例如陶瓷微球、及該總乾燥成分之6至17重量百分比的抗鹼玻璃纖維所形成。加至該等乾燥成分的水及超塑材料之數量將是充分的，以提供該想要之水泥漿流動性，該流動性係滿足任何特定製程之處理考量所需要者。該典型之水增加比率範圍係於活性粉末之重量的百分之35至60之間，且超塑材料之增加比率範圍係於活性粉末之重量的百分之1至8之間。

該等玻璃纖維係具有大約5至25微米、較佳地是大約10至15微米直徑之單股纖維。該等單股纖維典型係組合在100單絲絞束中，其可被集束成大約50絞束之粗紗。該玻璃纖維之長度將典型是大約0.25至1或2吋(6.3至25或50毫米)或大約1至2吋(25至50毫米)，且廣泛地大約0.25至3吋(6.3至76毫米)。該等纖維具有隨機之方位，於該鑲板之平面中提供等方性機械式作用情況。

適合用於本發明之SCP材料的第二具體實施例包含均勻地分佈遍及該鑲板之整個厚度的陶瓷及玻璃微球之混雜物。因此，該合成物之乾燥成分將是該活性粉末(水凝性水泥、硫酸鈣α半水化合物、火山灰、及石灰)、陶瓷微球、玻璃微球及抗鹼玻璃纖維，且該合成物之潮濕成分將是水及超塑材料。該等乾燥成分及該等潮濕成分將組合以產生本發明之鑲板。該鑲板中之玻璃微球的體積分量典型將是在乾燥成分之總體積的百分之7至15範圍中。本發明之鑲板的乾燥成分之總重量係由大約54至65重量百分比的活性粉末、25至35重量百分比的陶瓷微球、及0.5至0.8重量百分比的玻璃微球、及6至10重量百分比的抗鹼玻璃纖維所形成。於一寬廣範圍中，基於該總乾燥成分，本發明之鑲板係由42至68重量百分比的活性粉末、23至43重量百分比的輕質填料、例如陶瓷微球、0.2至1.0重量百分比的玻璃微球、及5至15重量百分比的抗鹼玻璃纖維所形成。加至該等乾燥成分的水及超塑材料之數量將被調整，以提供該想要之水泥漿流動性，該流動性係滿足任何特定製程之處理考量所需要者。當其係想要使用水對活性粉末之比率以減少鑲板密度及改善可切割性時，該典型之水增加比率範圍係於活性粉末之重量的百分之35至70之間，但可大於百分之60而高達百分之70(0.6/1至0.7/1的水對活性粉末之重量比率)，較佳地是百分之65至百分之75。超塑材料之數量範圍將於活性粉末之重量的百分之1至8之間。該等玻璃纖維係具有大約5至25微米、較佳地是大約10至15微米直徑之單股纖維。它們典型係如上面討論地集束成絞束及粗紗。該玻璃纖維之長度將典型是大約1至2吋(25至50毫米)，且廣泛地大約0.25至3吋(6.3至76毫米)。該等纖維具有隨機之方位，並於該鑲板之平面中提供等方性機械式作用情況。

適合用於本發明之SCP材料的第三具體實施例，包含一於該鑲板中之多層結構，並製成該鑲板，使其外層具有改善之受釘性(固定能力)/可切割性。這是藉著增加該外層中之水對水泥的比率、及/或改變填料之數量、及/或加入充分小量之聚合物微球而使得該鑲板保持不可燃所達成。該鑲板之芯材將典型包含均勻地分佈遍及該層厚度之陶瓷微球、或另一選擇係一或多個陶瓷微球、玻璃微球及飛灰空心微珠的混雜物。

該第三具體實施例的芯材層之乾燥成分是該活性粉末(典型是水凝性水泥、硫酸鈣α半水化合物、火山灰、及石灰)、輕質填料微粒(典型是微球，諸如僅只陶瓷微球或陶瓷微球、玻璃微球及飛灰空心微珠之一或多種)、及抗鹼玻璃纖維，且該芯材層之潮濕成分將是水及超塑材料。該等乾燥成分及該等潮濕成分將組合以產生本發明之鑲板的芯材層。本發明鑲板之芯材的乾燥成分之總重量係由大約49至56重量百分比的活性粉末、35至42重量百分比的中空陶瓷微球、及7至12重量百分比的抗鹼玻璃纖維所形成，或另一選擇係由大約54至65重量百分比的活性粉末、25至35重量百分比的陶瓷微球、0.5至0.8重量百分比的玻璃微球或飛灰空心微珠、及6至10重量百分比的抗鹼玻璃纖維所形成。於一寬廣範圍中，基於該總乾燥成分，本發明具體實施例之鑲板的芯材層係典型由35至58重量百分比的活性粉末、34至49重量百分比的輕質填料、例如陶瓷微球、及6至17重量百分比的抗鹼玻璃纖維所形成，或另一選擇係由大約42至68重量百分比的活性粉末、23至43重量百分比的陶瓷微球、高達1.0重量百分比、較佳地是0.2至1.0重量百分比的其他輕質填料、例如玻璃微球或飛灰空心微珠、及5至15重量百分比的抗鹼玻璃纖維所形成。加至該等乾燥成分的水及超塑材料之數量將被調整，以提供該想要之水泥漿流動性，該流動性係滿足任何特定製程之處理考量所需要者。當其係想要使用水對活性粉末之比率以減少鑲板密度及改善可切割性時，該典型之水增加比率範圍將於活性粉末之重量的百分之35至70之間，但將大於百分之60而高達百分之70，且超塑材料之增加數量範圍將於活性粉末之重量的百分之1至8之間。當水對活性粉末之比率已被調整時，該水泥漿組成將被調整，以對本發明之鑲板提供該等想要之性質。

在此大致上無聚合物微球及無聚合物纖維，並將造成該SCP鑲板變得易燃。

此第三具體實施例的外層之乾燥成分將是該活性粉末(典型是水凝性水泥、硫酸鈣α半水化合物、火山灰、及石灰)、輕質填料微粒(典型是微球，諸如僅只陶瓷微球或陶瓷微球、玻璃微球及飛灰空心微珠之一或多種)、及抗鹼玻璃纖維，且該外層之潮濕成分將是水及超塑材料。該等乾燥成分及該等潮濕成分將組合以產生本發明之鑲板的外層。於本發明之此具體實施例的鑲板之外層中，選擇水之數量，以對該鑲板供給良好之拴牢及切割能力。本發明鑲板之外層的乾燥成分之總重量係由大約54至65重量百分比的活性粉末、25至35重量百分比的陶瓷微球、0至0.8重量百分比的玻璃微球、及6至10重量百分比的抗鹼玻璃纖維所形成。於該寬廣範圍中，基於該總乾燥成分，本發明之鑲板的外層係由大約42至68重量百分比的活性粉末、23至43重量百分比的陶瓷微球、高達1.0重量百分比的玻璃微球(及/或僅只飛灰空心微珠)、及5至15重量百分比的抗鹼玻璃纖維所形成。加至該等乾燥成分的水及超塑材料之數量將被調整，以提供該想要之水泥漿流動性，該流動性係滿足任何特定製程之處理考量所需要者。當調整水對活性粉末之比率以減少鑲板密度及改善可切割性時，該典型之水增加比率範圍將於活性粉末之重量的百分之35至70之間，並特別地是大於百分之60而高達百分之70，且超塑材料之典型增加比率範圍將於活性粉末之重量的百分之1至8之間。該外層之較佳厚度範圍係於1/32至4/32吋(0.8至3.2毫米)之間，且當僅只使用一層時，該外層之厚度將少於該鑲板之總厚度的3/8。

於本發明之此具體實施例的芯材及外層兩者中，該等玻璃纖維係具有大約5至25微米、較佳地是大約10至15微米直徑之單股纖維。該等單股纖維典型係如上面討論地集束成絞束及粗紗。該長度典型是大約1至2吋(25至50毫米)，且廣泛地是大約0.25至3吋(6.3至76毫米)。該纖維方位將是隨機的，並於該鑲板之平面中提供等方性機械式作用情況。

用於本發明之SCP材料的第四具體實施例提供一多層鑲板，其具有每立方呎65至90磅之密度及當固定至框架時能夠耐得住剪切負載，且包含一源自含水混合物之硬化的連續相態之芯材層，該含水混合物基於乾燥狀態包含35至70重量百分比之活性粉末、20至50重量百分比之輕質填料、及5至20重量百分比之玻璃纖維，該連續相態係以玻璃纖維所強化及包含該輕質填料微粒，該等輕質填料微粒具有一由0.02至1.00之微粒比重及大約10至500微米之平均粒徑；及分別源自一含水混合物之硬化的另一連續相態之至少一外層，該含水混合物基於乾燥狀態包含35至70重量百分比之活性粉末、20至50重量百分比之輕質填料、及5至20重量百分比之玻璃纖維，該連續相態係以玻璃纖維所強化及包含該輕質填料微粒，在該內層之每一相向側面上，該等輕質填料微粒具有一由0.02至1.00之微粒比重及大約10至500微米之平均粒徑，其中該至少一外層具有比該內層較高之玻璃纖維百分比。

製造本發明之鑲板

該等活性粉末(例如水凝性水泥、硫酸鈣25 α半水化合物、火山灰，及石灰之混雜物)、及例如微球之輕質填料係在該乾燥狀態中被混合於一合適之攪拌器中。

然後，水、超塑材料(例如聚萘磺酸之鈉鹽)、及該火山灰(例如矽灰或準高嶺土)係在另一攪拌器中混合達1至5分鐘。假如想要，一緩凝劑(例如酒石酸鉀)係在此階段加入，以控制該水泥漿之凝固特性。該等乾燥成分被加至含有該潮濕成分之攪拌器及混合達2至10分鐘，以形成無結塊之均質水泥漿。

該水泥漿係接著以數種方式之任何一種與玻璃纖維結合，並具有獲得均勻水泥漿混合物之目的。該水泥板係接著藉由傾倒含有纖維之水泥漿進入想要形狀及尺寸之適當模具所形成。如果需要，對該模具提供震動作用，以於該模具中獲得材料之良好緊束狀態。該鑲板係使用一適當之勻泥尺棒或泥刀給與所需之表面修整特性。

製造多層SCP鑲板的若干方法之一係如下。該活性粉末(例如水凝性水泥、硫酸鈣25α半水化合物、火山灰，及石灰之混雜物)、及例如微球之輕質填料係在該乾燥狀態中被混合於一合適之攪拌器中。然後，水、超塑材料(例如聚萘磺酸之鈉鹽)、及該火山灰(例如矽灰或準高嶺土)係在另一攪拌器中混合達1至5分鐘。假如想要，一緩凝劑(例如酒石酸鉀)係在此階段加入，以控制該水泥漿之凝固特性。該等乾燥成分被加至含有該等潮濕成分之攪拌器及混合達2至10分鐘，以形成無結塊之均質水泥漿。

該水泥漿能以數種方式與玻璃纖維結合，並具有獲得均勻混合物之目的。該等玻璃纖維典型將呈被細切成短長度之粗紗形式。於一較佳具體實施例中，該水泥漿及該細切玻璃纖維同時被噴入一鑲板模具。較佳地是，噴灑係在若干運轉輪回中完成，以產生薄層，較佳的是直至大約0.25吋(6.3毫米)厚，其係堆積成一均勻之鑲板，而沒有特別之樣式及具有1/4至1吋(6.3至25.4毫米)之厚度。譬如，於一應用中，一3×5呎(0.91×1.52米)鑲板係以於該長度及寬度方向中六次噴灑運轉輪回所製成。當沈積每一層時，一滾筒可用來確保該水泥漿及該等玻璃纖維達成密切之接觸。該等層可在該滾壓步驟之後用勻泥尺棒或其他合適之機構夷平。壓縮空氣典型將用於霧化該水泥漿。當其由該噴灑噴嘴顯現時，該水泥漿與已藉著一安裝在該噴槍上之切碎器機件由粗紗所切割的玻璃纖維混合。水泥漿及玻璃纖維之均勻混合物係如上面所述沈積於該鑲板模具中。

如果想要，該鑲板之外表面層可包含聚合物球體，或是以別的方式構成，以便用於將該鑲板附接至框架之緊固件可被輕易地驅動。此等層之較佳厚度將是大約1/32吋至4/32吋(0.8至3.2毫米)。上述製成該鑲板之芯材的相同程序可被用來應用至該鑲板之外層。

對於那些熟悉該鑲板製造技藝者想起沈積水泥漿及玻璃纖維之一混合物的其他方法。譬如，非使用一批製程以製造每一鑲板，能以類似之方式製備一連續之薄板，該薄板在該材料已充分凝固之後，可被切成該想要尺寸之鑲板。纖維相對水泥漿之體積的百分比典型構成大約於百分之0.5至百分之3、譬如百分之1.5的範圍中。典型之鑲板具有大約1/4至1－1/2吋(6.3至38.1毫米)之厚度。

製造本發明之鑲板的另一方法係藉著使用於美國專利申請案序號第10/666,294號中所揭示之製程步驟，其以引用的方式併入本文中。以引用的方式併入本文中之美國專利申請案序號第10/666,294號揭示：在鬆弛地分佈、細切纖維或一層水泥漿的最初沈積於移動式捲筒紙上之後，纖維係沈積於該水泥漿層上。一埋入裝置壓緊該最近沈積之纖維進入該水泥漿，在此之後加入額外之水泥漿層、接著已細切纖維，隨之有更多埋入操作。如想要，對於該板之每一層重複該製程。於完成時，該板具有一更平均地分佈之纖維成份，並導致相當強固之鑲板，而不需強化纖維之厚墊，如在先前技藝生產技術中對於水泥板所教導者。

更特別地是，美國專利申請案序號第10/666,294號揭示一用於生產結構式水泥板之多層製程，其包含：(a)提供一移動之捲筒紙；(b)沈積第一層鬆散纖維之一；及(c)於該捲筒紙上沈積一層可凝固水泥漿；(d)於該水泥漿上沈積鬆散纖維之第二層；(e)將該第二層纖維埋入該水泥漿；及(f)重複步驟(c)至步驟(d)之水泥漿沈積，直至獲得該鑲板中之可凝固纖維強化式水泥漿之想要層數。

圖21係一適合用於施行美國專利申請案序號第10/666,294號之製程的設備之概要側視圖。現在參考圖21，一結構式鑲板之生產線係概要地顯示及大致上被標以310。該生產線310包含一具有複數支腳313或其他支座之支撐框架或成形平台312。包含在該支撐框架312上者係一移動式載具314，諸如一循環式像橡膠之輸送帶，其設有一平滑、不滲水之表面，然而可考慮多小孔的表面。如該技藝中所熟知者，該支撐框架312可由至少一像平台之部份所製成，其可包含已標示之支腳313。該支撐框架312亦包含一在該框架之遠側端部318的主要驅動滾筒316，及一在該框架的近側端部322之惰輪滾筒320。較佳地是亦提供至少一皮帶隨動及/或張緊裝置324，用於在該等滾筒316、320上維持一想要之張力及載具314之定位。

於該較佳具體實施例中，如該技藝中所熟知者，牛皮紙、離型紙之捲筒紙326、及/或其他支撐材料之捲筒紙係設計用於在凝固之前支撐水泥漿，並亦可提供及安置於該載具314上，以保護它及/或保持其清潔。然而，其亦考慮的是藉由本生產線310所生產之鑲板係直接形成於該載具314上。於該最近之狀態中，提供至少一皮帶清洗單元328。該載具314係藉著驅動該主要驅動滾筒316的馬達、滑輪、皮帶或鏈條之組合沿著該支撐框架312移動，如在該技藝中所習知者。其係考慮該載具314之速度可有不同變化，以適合該應用。

於圖21之設備中，結構式水泥板生產係藉著於該捲筒紙326上沈積一層鬆散、細切纖維330、或一層水泥漿所開始。在水泥漿之第一次沈積之前沈積該等纖維330之一優點，係該等纖維將接近該結果鑲板之外部表面被埋入。本生產線310考慮各種纖維沈積及切割裝置，然而該較佳系統採用至少一固持數個玻璃纖維細線的線軸332之齒條331，而由每一線軸將纖維之細線334餵給至一細切站或設備，亦稱為一切碎器336。

該切碎器336包含一轉動刃片式滾筒338，徑向地延伸刃片340由該滾筒突出，該滾筒338橫向地延伸越過該載具314之寬度，並與一支承滾筒342設置成緊密、接觸、轉動之關係。於該較佳具體實施例中，該刃片式滾筒338及該支承滾筒342係呈相當緊密關係地設置，使得該刃片式滾筒338之旋轉亦旋轉該支承滾筒342，然而亦考慮該顛倒操作。該支承滾筒342較佳地是亦覆蓋著一彈性支撐材料，該等刃片340抵靠著該支承滾筒將該等細線334切割成各線段。該等刃片340在該滾筒338上之間距決定所細切纖維之長度。如在圖21中所視，該切碎器336係接近該近側端部322設置在該載具314上方，以最大化該生產線310之有生產力的使用長度。當該纖維細線334被細切時，該等纖維330鬆散地落在該載具捲筒紙326上。

其次，一水泥漿餵給站、或一水泥漿送料器344承接來自諸如裝料斗、儲存箱等遠端之混合位置347的水泥漿346之供給。其亦考慮該製程能以水泥漿之最初沈積於該載具314上開始。該水泥漿較佳地是包含波特蘭水泥、石膏、積成岩、水、速凝劑、可塑性加強劑、發泡劑、填料及/或其他成分之變化數量，並已在上文及於上面用於生產SCP鑲板所列出之以引用的方式併入本文之專利中敘述。可能變化這些成分之相對數量以適合該用途，包括消除上面成分之某些成分或加入其他成分。

雖然考慮各種可將一薄層水泥漿346平均地沈積於該移動式載具314上之架構的水泥漿送料器344，該較佳水泥漿送料器344包含一主要計量滾筒348，其橫向地設置於該載具314之行進方向。一伴隨或加壓滾筒350係設置成與該計量滾筒348呈緊接平行、旋轉關係，以在其間形成一壓輥間隙352。一對較佳地是不黏材料、諸如Teflon牌材料等之側壁354防止被倒入該壓輥間隙352之水泥漿346溢出該送料器344之側面。

該送料器344於該移動式載具314或該載具捲筒紙326上沈積一均勻、相當薄之水泥漿層346。合適之層厚度範圍係由大約0.05吋至0.20吋。然而，藉由本製程所生產的較佳結構鑲板中較佳的是具有四層，及一合適之建築鑲板大約是0.5吋，一特別較佳之水泥漿層厚度是大約0.125吋。

現在參考圖21及22，為如上面所述達成一水泥漿層厚度，數個特色係提供至該水泥漿送料器344。首先，為確保該水泥漿346之均勻分配越過該整個捲筒紙326，該水泥漿係經過一軟管356運送至該送料器344，該軟管位於一橫側地往復、電纜驅動、流體動力分配器358中，其型式係該技藝中所熟知者。如此，流自該軟管356之水泥漿係以一橫側往復式運動倒入該送料器344，以充滿一藉由該等滾筒348、350及該側壁354所界定之貯藏液體處359。如此，該計量滾筒348之旋轉由該貯藏液體處引出一層水泥漿346。

其次，一厚度監視或厚度控制滾筒360係設置在該主要計量滾筒348之一垂直中線的稍微上方及/或稍微下游處，以調節引出自該送料器貯藏液體處357至該主要計量滾筒348之外部表面326的水泥漿346之厚度。該厚度控制滾筒360亦允許以不同及不斷改變之黏性處理水泥漿。該主要計量滾筒348係於與該載具314及該載具捲筒紙326之移動方向相同的行進方向"T"中驅動，且該主要計量滾筒348、該支承滾筒350、及該厚度監視滾筒360係皆在相同方向中旋轉式傳動，並使水泥漿在該等個別移動式外部表面上之過早凝固的機會減至最小。當該外部表面362上之水泥漿346移向該載具捲筒紙326時，位於該主要計量滾筒348及該載具捲筒紙326間之一橫向剝離鐵絲364確保該水泥漿346完全沈積於該載具捲筒紙上，且不會繼續往後行進朝向該壓輥間隙352及該貯藏液體處359。該剝離鐵絲364亦有助於保持該主要計量滾筒348免於過早凝固水泥漿及維持水泥漿之一均勻掛幕。

第二切碎器站或設備366較佳地是與該切碎器336完全相同，並設置在該送料器344下游，以將第二層纖維368沈積於該水泥漿346上。於該較佳具體實施例中，該切碎器設備366係由餵給該切碎器336之相同齒條331餵給細線334。然而，其係考慮分開之齒條331可供給至每一個別之切碎器，視該應用而定。

其次，現在參考圖21及23，一大致上標以370之埋入裝置係與該生產線310之水泥漿346及該移動式載具314設置成操作關係，以將該等纖維368埋入該水泥漿346。雖然已考慮各種埋入裝置，包含、但不限於振動器、羊腳滾筒等，於該較佳具體實施例中，該埋入裝置370包含至少一對大致上平行之軸桿372，其橫向地安裝至該框架312上之載具捲筒紙326的行進方向"T"。每一軸桿372係設有複數相當大直徑之圓片374，該等圓片係在該軸桿上藉著小直徑之圓片376彼此軸向地分開。

於SCP鑲板生產期間，該等軸桿372及該等圓片374、376一起繞著該軸桿之縱軸旋轉。如該技藝中所熟知，任一軸桿372或兩軸桿可被供電，且假如僅只一軸桿被供電，另一軸桿可藉著皮帶、鏈條、齒輪驅動器或其他習知動力傳送技術所驅動，以對該驅動滾筒維持一對應方向及速度。該鄰接、較佳地是平行軸桿372之個別圓片374、376係彼此相互咬合，用以於該水泥漿中建立一"搓揉"或"按摩"作用，並埋入已事先沈積在其上面之纖維368。此外，該等圓片372、374之緊接、相互咬合及轉動關係防止水泥漿346之堆積在該等圓片上，及有效地建立一"自行清洗"作用，而顯著地減少生產線由於水泥漿團塊之過早凝固所致之停止生產的時間。

該等軸桿372上之圓片374、376的相互咬合關係包含該小直徑間隔圓片376及該相當大直徑主要圓片374之相向周邊的一緊密鄰接配置，這亦有利於該自行清洗作用。當該等圓片374、376於緊密距離(但較佳地是在相同方向中)中相對彼此旋轉時，其係難以使水泥漿之微粒變得被捕捉於該設備中及過早凝固。藉著提供二組相對彼此橫側地偏置之圓片374，該水泥漿346係遭受複數裂縫作用，而建立一"搓揉"作用，並將該等纖維368進一步埋入該水泥漿346。

一旦該等纖維368已埋入，或換句話說，當該移動式載具捲筒紙326通過該埋入裝置370時，完成該SCP鑲板之第一層377。於該較佳具體實施例中，該第一層377之高度或厚度係於0.05－0.20吋之大約範圍中。當與SCP鑲板中之類似層組合時，此範圍已被發現可提供想要之強度及剛度。然而，視該應用而定可考慮其他厚度。

為製成想要厚度之一結構式水泥板，需要額外之層。為該目的，大體上係與該送料器344完全相同之第二水泥漿送料器378係於操作關係中提供至該移動式載具314，且係設置用於該水泥漿346之一額外層380的沈積於該既成層377上。

其次，一大體上與該等切碎器336及366完全相同之額外切碎器382係於操作關係中提供至該框架312，以沈積由一齒條(未示出)所提供之第三層纖維384，該齒條係以類似於該齒條331之方式製成及相對該框架312設置。該等纖維384係沈積於該水泥漿層380上，及使用第二埋入裝置386埋入。於結構及配置中類似於該埋入裝置370，該第二埋入裝置386係相對該移動式載具捲筒紙314安裝成稍微較高，以致不干擾該第一層377。以此方式，建立該第二層水泥漿380及埋入之纖維。

現在參考圖21，具有可凝固水泥漿及纖維之每一連續層，隨著一纖維切碎器336、366、382及一埋入裝置370、386之後，一額外之水泥漿送料器站344、378係設在該生產線310上。於該較佳具體實施例中，提供總共四層(譬如看圖3之鑲板21)，以形成該SCP鑲板。於如上面所述配置四層纖維埋入之可凝固水泥漿時，一成形裝置394較佳地是提供至該框架312，以塑造該鑲板之一上表面396。此成形裝置394在該可凝固水泥漿/板生產技藝中係習知者，且典型係順應該多層鑲板之高度及形狀的彈簧加載或震動板，以適合該等想要之尺寸特徵。

所製造之鑲板具有複數層(譬如看圖3之鑲板21的層22、24、26、28)，其係於凝固時形成一體、纖維強化之質量。倘若每一層中之纖維的存在及配置係藉著某些想要之參數所控制及維持在某些想要之參數內，如下面所揭示及敘述者，其將實際上不可能將該鑲板分層。

在此點，水泥漿之各層已開始凝固，且該個別之鑲板係藉著一切割裝置398彼此分開，該切割裝置於該較佳具體實施例中係一噴水式切割器。其他切割裝置、包含移動式刃片被考慮為適合用於此操作，倘若它們可在本鑲板合成物中建立適當之尖銳邊緣。該切割裝置398係相對該生產線310及該框架312設置，以致鑲板被生產成具有一想要之長度，並可不同於圖21所示之代表性鑲板。既然該載具捲筒紙314之速度係相當慢，該切割裝置398可被安裝至垂直於該捲筒紙314之行進方向地切割。以較快之生產速度，此等切割裝置係已知將在相對該捲筒紙之行進方向成一角度下被安裝至該生產線310。於切割時，該分開之鑲板321被堆疊供進一步處理、包裝、儲存及/或出貨，如該技藝中所熟知者。

於定量之術語中，已審慎地調查纖維及水泥漿層之數目、該鑲板中之纖維的體積分量、及每一水泥漿層的厚度、及在纖維埋入效率上之纖維絞束直徑的影響。於該分析中，已認知以下之參數：v_T ＝總合成物體積v_s ＝總鑲板水泥漿體積v_f ＝總鑲板纖維體積v_{f , l} ＝總纖維體積/層v_{T , l} ＝總合成物體積/層v_{s , l} ＝總水泥漿體積/層N_l ＝水泥漿層之總數；纖維層之總數V_f ＝總鑲板纖維體積分量d_f ＝個別纖維絞束之同等直徑l_f ＝個別纖維絞束之長度t＝鑲板厚度t_l ＝包含水泥漿及纖維之個別層的總厚度t_{s , l} ＝個別水泥漿層之厚度n_{f , l} 、n_{f 1 , l} 、n_{f 2 , l} ＝一纖維層中之纖維總數、、＝一纖維層中所包含之纖維的總突出表面積、、＝用於一纖維層之突出纖維表面積分量。

突出纖維面積體積分量，

假設一鑲板由相等數目的水泥漿及纖維層所構成。使這些層之數目係等於N_l ，及該鑲板中之纖維體積分量係等於V_f 。

扼要言之，待沈積在一不同水泥漿層上方的一層纖維網狀結構之突出纖維表面積分量係藉著以下數學關係所給與：

在此，V_f 係總鑲板纖維體積分量，t係該總鑲板厚度，d_f 係該纖維絞束之直徑，N_l 係纖維層之總數，及t_{s , l} 係所使用之不同水泥漿層的厚度。

因此，為達成良好之纖維埋入效率，該目標函數變得保持該纖維表面積分量低於某一臨界值。其值得注意的是藉著變化在該等方程式8及10中出現之一或多個變數，能修改該突出之纖維表面積分量，以達成良好之纖維埋入效率。

影響突出纖維表面積分量之量值的不同變數係已認知，並已建議各種方式以修改"突出纖維表面積分量"之量值，以達成良好之纖維埋入效率。這些方式涉及變化一或多個以下之變數，以保持突出纖維表面積分量低於一臨界閥值：不同之纖維及水泥漿層的數目，不同水泥漿層之厚度、及纖維絞束之直徑。

基於此基礎工作，該突出纖維表面積分量之較佳量值已被發現將如下：較佳之突出纖維表面積分量，<0.65最佳之突出纖維表面積分量，<0.45

用於一設計鑲板纖維體積分量V_f ，可能藉著修改一或多個以下之變數達成突出纖維表面積分量之前述較佳量值：即不同纖維層之總數、不同水泥漿層之厚度及纖維絞束直徑。特別地是，用於這些導致突出纖維表面積分量之較佳量值的變數之想要範圍是如下：複數層SCP鑲板中之不同水泥漿層的厚度 ，t_{s , l} 不同水泥漿層之較佳厚度，t_{s , l} ≦0.20吋不同水泥漿層之較佳厚度，t_{s , l} ≦0.12吋不同水泥漿層之最佳厚度，t_{s , l} ≦0.08吋複數層SCP鑲板中之不同纖維層的數目 ，N_l 不同纖維層之較佳數目，N_l ≧4不同纖維層之最佳數目，N_l ≧6纖維絞束直徑 ，d_f 較佳之纖維絞束直徑，d_f ≧30 tex最佳之纖維絞束直徑，d_f ≧70 tex

於使用這些鑲板中，如結構式底層地板的鋪地材料或地板底板，它們較佳地是將製成具有一舌槽式結構，其可於鑄造期間或使用之前藉著以一成型機切割該舌槽，藉著設計該鑲板之邊緣形狀所製成。較佳地是，該舌槽將為錐形，如圖3及4A－C所示，該錐形提供本發明鑲板之輕易安裝性。

性質

本發明之SCP鑲板金屬框架系統較佳地是具有一或多種在表2中列出之性質。

表2中之水平設計剪切負載能力提供用於3之安全因數。

當根據ASTM 661及APA S－1測試方法在中心上之16吋(406.4毫米)的橫跨範圍上方測試時，典型之3/4吋(19毫米)厚鑲板，在靜態負載之下具有一大於550磅(250公斤)之極限負載能力，在衝擊負載之下具有一大於400磅(182公斤)之極限負載能力，及在以200磅(90.9公斤)負載的靜態與衝擊加載兩者之下具有一少於0.078吋(1.98毫米)之偏向。

在浸泡於水中達48小時之後，一具有65磅/立方呎(1041公斤/立方米)至90磅/立方呎乾密度的鑲板之撓曲強度典型係至少1000磅/平方吋(7百萬巴)、例如1300磅/平方吋(9百萬巴)、較佳地是1650磅/平方吋(11.4百萬巴)、更佳地是至少1700磅/平方吋(11.7百萬巴)，如藉著該ASTM C947測試所測量者。

比空腹板橫樑、金屬夾板、及在適當位置倒入之混凝土、或在負載支承壁面上具有一頂部背板的預製承板之一地板系統，該SCP水平地板隔板系統典型具有一較高之比剛度。

當於一測試中暴露至水時，該系統之水平剪力隔板負載承載量典型將不被減少超過百分之25，較佳地是不被減少超過百分之20，或不被減少超過百分之15，或不被減少超過百分之10，其中於3/4吋厚而固定在10呎乘以20呎金屬框架上之SCP鑲板上方維持2吋的水壓達24小時之時期。

當於一測試中暴露至水時，該系統典型將不會吸收超過每平方呎0.7磅之水，其中於3/4吋厚而固定在10呎乘以20呎金屬框架上之SCP鑲板上方維持2吋的水壓達24小時之時期。

本系統之一具體實施例典型具有一10呎寬乘以20呎長乘以3/4吋厚之SCP鑲板的隔板，並附接至一10呎乘以20呎之金屬框架，且當暴露至2吋的水壓時將不會膨漲超過5%，該水壓係於固定在金屬框架上之SCP鑲板上方維持達24小時之時期。

本系統之每一零組件典型滿足ASTM G－21，其中該系統達成大約a 1；及滿足ASTM D－3273，其中該系統達成大約a 10。當清潔時，本系統典型亦支援大體上零細菌成長。本系統典型亦不適於白蟻食用。

由於其輕質及強固，在金屬框架上之3/4吋厚SCP鑲板的水平隔板之本地板系統的此組合，對於一給定建築軌跡允許建築容積之有效率使用，以允許對於該給定之建築軌跡有最大建築容積之效用。此系統之輕質本質避免與淺箱(pan)/水泥系統有關之靜負載。較少之靜負載允許在較不穩定土壤上建築類似尺寸之結構。再者，該系統可為無方向性的，其中該系統之鑲板能以其長尺寸放置平行或垂直於該框架之金屬托樑，而不會損失強度或承載特性，其中該系統成功地支撐靜及活動負載之能力係相同的，而不管該SCP鑲板在該金屬框架上之方位。本系統之另一潛在優點係本系統可具有較大之壓縮強度。這於建築物中是有用的，在此該結構之壁面支撐在在各部份上、例如藉著該等鑲板所形成之地板隔板周邊。當加上複數樓層時，那些樓層之重量能在該較低的地板鑲板上施加很高之壓縮力量。

本發明於寒冷天氣作業中具有一意外之優點。傳統之水泥板可於寒冷天氣中具脆性。如此，於寒冷天氣中安裝此等鑲板將需要該等建築工人於安裝期間小心處理。然而，於本系統中，當該周遭溫度係少於華氏32度(攝氏0度)、或甚至少於華氏20度(攝氏－7.5度)時，較佳地是該SCP鑲板能夠經得起被安裝在金屬地板元件上，而不會斷裂。這是一很顯著之優點，因為其在冬天之嚴寒氣候有利於建造，如此增加建築業者之生產力。較佳地是本SCP鑲板能夠於安裝期間在這些寒冷溫度下經得起遭受正常之粗野處理。例如，在這些寒冷溫度下放置該SCP鑲板可包含使該鑲板落在該等金屬地板元件、例如桁架上之步驟，使得該鑲板之至少一端部以自由落體方式掉落至少2呎、典型至少3呎、譬如3至6呎，而不會斷裂。譬如，當該鑲板之一端部係放置在一或多個金屬地板元件上，且接著該相向之另一端部係放開，並以自由落體方式掉落在一或多個金屬地板元件上時，這將發生。

範例1

於小規模水平火爐(SSHF)中，在比較結構之包覆材料上對於耐火測試進行一項實驗。測試五樣本而當作4呎乘以4呎之組裝件的一部份，該五樣本即1/2吋(13毫米)本發明之合成物的結構水泥板(SCP)；3/4吋(19毫米)VIROC鑲板；1/2吋(13毫米)NOVATECH鑲板；15/32吋(12毫米)膠合板(A－C級)；及31/64吋(12毫米)定向粒片板(OSB)。

每一組裝件係由金屬框架358、20標準厚度CR流道、及在中心隔開24吋之ST間柱所製成。用於該五項測試之每一項測試，該測試材料係塗至該暴露之表面，且一層USG's SHEETROCK 5/8吋(16毫米)FIRECODE型SCX石膏壁板係施加至該未暴露之表面。該暴露之表面材料係在該組裝件之中央橫跨範圍處垂直地塗至具有一接頭之間柱。熱電偶係置於該暴露鑲板之底側的兩孔腔中，及在該未暴露之表面上，用於組裝件之溫度比較。該火爐溫度被控制至該ASTM E119之時間/溫度曲線。對於修整等級及用於該測試期間之未暴露表面作溫度測量。對於該暴露表面於該測試期間之估計條件作觀察。用於該熱電偶讀數之標準ASTM E119溫度極值對於該平均值係周遭溫度以上的華氏250度(攝氏136度)，且用於該個別值之周遭溫度以上的華氏325度(攝氏183度)係用作控制極值。該測試之目的係於該火測試中提供產品材料的性能之一相對比較。該程序不會提供一系統用之耐火等級。

用於該小規模水平火爐測試(範例1及範例3)中之SCP鑲板的配方係如於下面表2A中：

可於表3中發現來自該五樣本之測試的結果。當於每一測試期間超過該溫度標準極值時，該平均(A)及該個別(I)讀數兩者係以分鐘為單位。該SCP板具有本發明之鑲板的一合成物。

範例1：樣本結構

尺寸：48吋(122公分)乘以48－5/8吋(124公分)間柱：358 ST，20標準厚度間距：在中心24吋(61公分)流道：358 CR，20標準厚度孔腔：空的面朝：(爐火側)一層1/2吋(13毫米)USG結構式水泥板(SCP)(未暴露側)一層5/8吋(16毫米)SHEETROCKFIRECODE(X型)鑲板

表4列出在此範例中所採用當作測試材料之板材。該等板材係遭受加熱，如於表5中所呈現者。來自此加熱之觀察係呈現在表6中。

耐火測試期間：70分0秒測試終止－無板脫落

範例2：樣本結構

尺寸：48吋(122公分)乘以48－5/8吋(124公分)間柱：358 ST，20標準厚度間距：在中心24吋(61公分)流道：358 CR，20標準厚度孔腔：空的面朝：(爐火側)一層3/4吋VIROC板(未暴露側)一層5/8吋(16毫米)SHEETROCKFIRECODE(X型)鑲板

表7列出在此範例中所採用當作測試材料之板材。該等板材係遭受加熱，如於表8中所呈現者。來自此加熱之觀察係呈現在表9中。

耐火測試期間：60分0秒測試終止－無板脫落

範例3：樣本結構

尺寸：48吋(122公分)乘以48－5/8吋(124公分)間柱：358 ST，20標準厚度間距：在中心24吋(61公分)流道：358 CR，20標準厚度孔腔：空的面朝：(爐火側)一層1/2吋NovaTech板(未暴露側)一層5/8吋(16毫米)SHEETROCKFIRECODE(X型)鑲板

表10列出在此範例中所採用當作測試材料之板材。該等板材係遭受加熱，如於表11中所呈現者。來自此加熱之觀察係呈現在表12中。

耐火測試期間：70分0秒測試終止－板分層，無板脫落

範例4：樣本結構

尺寸：48吋(122公分)乘以48－5/8吋(124公分)間柱：358 ST，20標準厚度間距：在中心24吋(61公分)流道：358 CR，20標準厚度孔腔：空的面朝：(爐火側)一層15/32吋(12毫米)膠合板(A/C)板(未暴露側)一層5/8吋(16毫米)SHEETROCKFIRECODE(X型)鑲板

表13列出在此範例中所採用當作測試材料之板材。該等板材係遭受加熱，如於表14中所呈現者。來自此加熱之觀察係呈現在表15中。

耐火測試期間：32分0秒

測試終止-板脫落

範例6

此範例決定單一地板隔板之水平隔板強度，該地板隔板如下文所說明地使用一原型3/4吋厚SCP鑲板藉著建築物用框架地板或屋頂隔板結構之ASTM E455-98靜態負載測試、單一樑柱方法所製成。

測試樣品材料

A.地板隔板材料：

原型3/4" SCP-本發明之以玻璃纖維絞束強化的結構式水泥板。一"V字形"溝槽及舌部係沿著該4'x8'薄片之8'尺寸安置。用於此地板隔板測試之SCP鑲板範例中之配方係列出在表18A中。

緊固件-#8-18x1-5/8"長BUGLE HEAD GRABBER SUPER DRIVE^TM 螺絲，其沿著該周邊隔開6" o.c.，及於該鑲板之領域中隔開12" o.c.。所有緊固件係離鑲板邊緣放置3/4吋之最小值及離縫合線1/2吋。在鑲板角落，該等緊固件係以2吋插入。

黏著劑-由加拿大彈性產品公司所製成之ENERFOAM SF聚氨酯泡沫黏接劑係塗至所有對接、及舌槽接頭。一(1)3/8"捲邊係於凝固進入適當位置之前施加至該溝槽之底部。一3/8"間隙係留在該對接處，以允許一(1)3/8"黏接劑之卷邊將在一起滑動該接頭之前施加在該間隙中。

B.地板框架：

圖8顯示組裝之金屬、例如鋼製地板框架。這包含以下之零件：A.橫向托樑150－藉由Dietrich工業公司所製成之16標準厚度x10吋深x10呎長Trade Ready^{T M} 托樑。該等托樑被蓋印有Dietrich TDW5 W 10INxL 10FT 28324013 16 GAUGE G60 50KSI。

B.縱向邊緣軌道152－藉由Dietrich工業公司所製成之16標準厚度x10－3/16"深×16'長，並具有以24" o.c.隔開之預先彎曲托樑附接位置。該軌道被蓋印有Dietrich TD16 W 9 1/41NxL 16FT 28323858 16 GAUGE 3RD F1。

C. 0.125"厚×2"x2"角鋼154(圖10)，其位在每一橫向端部托樑156上，並開始在該支承側面隔開及由該負載側面角度橫跨高達3吋，且以#10－1" DRIVALL螺絲在6" o.c.下固定至該個別端部之橫向托樑。

D.緊固件#10－16×3/4"長六角形頭部、DRIVALL螺絲，用於附接框架。

#10－16×3/4"長平頭、自攻螺絲，用於環繞著該最外側邊緣及在該對接處之兩側上以6" o.c.附接至框架。

測試樣品結構

一(1)測試樣本係製成為10'－0"×'20'－0"之總尺寸。圖8顯示該金屬框架之一透視圖。

圖9顯示圖8之框架部份的一放大視圖。

圖10顯示圖8之框架的AA部份之一放大視圖。

圖11顯示該SCP鑲板120之一俯視圖(具有鑲板尺寸)，但製成具有類似於那些圖5a者之舌槽邊緣(未示出)，且附接至該金屬框架。

圖12、13、14及15顯示圖11地板的個別部份BB、CC、DD及EE之放大視圖。

A.該等托樑係附接至該邊緣軌道，其在每一端部使用三(3)支六角形頭部#10－16×3/4"長Drivall螺絲經過該預先彎曲垂片旋入該托樑之側面，及一(1)#10－16×3/4"長平頭自攻螺絲經過該邊緣軌道之頂部旋入該托樑。5"長之0.078"厚×1 1/2"x4"角鋼151係亦以1" o.c.固定至該個別托樑用3/4吋長DRIVALL螺絲及用一3/4吋長DRIVALL螺絲固定至該邊緣軌道。

B.在每一端部上具有2吋長x1 3/4吋垂片之1 1/2吋×2 5/8吋×21 3/4吋KATZ合塊158係越過該地板之中心線固定至該托樑之底部。該合塊158係使用(1)#10－16×3/4"長Drivall螺絲經過每一Katz合塊構件158之端部附接。特別地是，該Katz合塊158係藉著左右交錯地定位在該中點之任一側面位於橫向接頭50之間，及藉著每垂片有一#10－16×3/4吋長DRIVALL螺絲地附接。

C.在該負載側面上，額外之水平合塊於二位置中被加至該邊緣軌道152，以用於點加載之目的強化該邊緣軌道152。換句話說，沿著若干橫向托樑150間之縱向邊緣軌道提供用於負載支撐之24吋合塊157。20吋長合塊159係固定於每一橫向端部托樑及該個別的倒數第二橫向端部托樑之間，且大致上沿著該框架之縱軸以四#10－16×3/4吋長DRIVALL螺絲固定在每一端部上。

D.該框架係方形的，且接著該原型SCP鑲板係固定至該框架，如圖11所示。該原型SCP係以6吋o.c.離該等角落2吋地固定環繞著該周邊插件，及以12吋o.c.於該領域中用#8－18x1－5/8吋長BUGLE HEAD GRABBER SUPER DRIVE^{T M} 螺絲(翼形自攻螺絲162)固定。要注意的是確保該等緊固件保持同高或稍微低於該原型SCP之表面，且亦不會在該鋼製框架中剝除。在該對接及舌槽位置，由加拿大彈性產品公司所製成之ENERFOAM SF聚氨酯泡沫黏接劑的3/8吋卷邊係塗在該接頭中。

E. 1/8"×2"×2"角鐵係接著固定至該端部托樑與該托樑之底部同高，以使該托樑在該承座之扭變減至最小及代替該頂板構件。一額外之6吋長角鐵係固定在與該托樑之頂部同高的端部托樑之支承側面，以亦使扭變減至最小。

F.該測試樣本凝固達36小時之最小值，以允許該黏著劑硬化。

G.圖16顯示由具有圖9之附接地板120的圖8框架160所製成之測試樣本80，其藉著適用滾筒70在2呎o.c.下支撐環繞著混凝土地板98上之樣本80的周邊(圖17)。

圖17顯示圖16部份FF之一放大視圖。一支承支座74、84係放在該測試樣本80之兩端。三(3)加荷氣缸80係位於該測試樣本80之相向側面。該負載係由該等汽缸經過鋼樑施加至六(6)18"支承合塊，以均勻地施加該負載至該地板測試樣本80。五(5)針盤指示器係沿著該測試樣本80之支承側面放置，以測量偏向。圖17顯示設有間隔裝置90之壓具92。間隙96係大約1/8吋，及設有一18吋負載塊件94。該壓具92係安裝在水泥98中。另一壓具82係設在該測試樣本80之另一端部。該壓具92係支撐在實心滾輪72上。

測試設備A.三(3)ENERPAC機型P－39液壓手泵。

B.三(3)ENERPAC機型RC－1010液壓汽缸。

C.五針盤指示器：2吋移動－0.001吋增量。

D.三(3)Omega數位計量器。

E.三(3)Omega壓力轉換器。

F.三(3)6呎I形樑。

G.五(5)個以螺栓鎖至地板硬質承座。

程序A.該等負載係使用三(3)1－1/2吋直徑×10吋衝程之液壓汽缸所產生，而在每一負載點有一汽缸。所施加之力量係以三(3)數位計量器及壓力轉換器測量。在所附之資料紙上作成所施加之力量之一永久記錄。

B.該等負載係藉著施加液壓壓力所產生，以建立機械式力量，直至所需之負載被指示在該等數位計量器上。

C.該整個地板組件係以700磅之增量加載。在取得該偏向讀數之前，每一負載係保持達1分鐘之久。在取得14,000磅的偏向讀數之後，接著以大約每分鐘2800磅之速率加載該組件，直至發生破壞。

圖19顯示在設計負載下，安裝在圖16的測試設備上之SCP鑲板及金屬框架地板之一照片。

圖20顯示在破壞下，安裝在圖16的測試設備上之SCP鑲板及金屬框架地板之一照片。

測試結果表19顯示施加負載至上述整個地板組件的地板隔板之測試結果。該地板具有120吋之寬度。

使用3.0之安全因數，並獲得以下之值。

極限負載＝14,618.5磅/10.0呎＝1,461.8 PLF(磅每線性呎)設計剪力＝1461.8/3.0安全因數＝487.2 PLF設計剪力係藉著將該極限負載除以3之安全係數所計算。

表20顯示由於施加負載至地板上所發生之合成偏向。圖18係表20之資料曲線。圖18顯示來自該地板隔板測試之實驗負載對偏向資料，並使用3/4吋結構式水泥板(SCP鑲板)，且採用圖16之地板隔板測試設備。

表21顯示來自在支承點施加負載至該測試樣本地板之平均承座偏向。

基於由此單一測試樣本所獲得之資料，能由上述單一地板隔板樣本達成487.2 PLF(磅每線性呎)之設計剪力，該樣本係如下製成：

範例7

此範例使用3/4吋厚SCP鑲板藉著建築物用框架地板或屋頂隔板結構之ASTM E－455－98靜態負載測試、單一樑柱方法，決定水在一組件的水平隔板強度上之暴露效果。

測試樣品材料A.地板隔板材料：3/4" SCP鑲板以玻璃纖維絞束強化。一"V字形"溝槽及舌部係沿著該4呎x8呎薄片之8'尺寸安置。

所使用之緊固件包含#8－18×1－5/8"長BUGLE HEAD GRABBER SUPER DRIVE^{T M} 螺絲，其可用來自GRABBER結構產品，並沿著該周邊隔開6" o.c.，及於該等鑲板之領域中隔開12" o.c.。所有緊固件係離鑲板邊緣放置3/4吋之最小值及離該等縫合線1/2吋。在鑲板角落，該等緊固件係以2吋間距插入。看圖11用於緊固件之位置。

B.地板框架：托樑包含由Dietrich工業所製成之CSJ 16標準厚度x8吋深x10呎邊緣軌道。

測試樣品結構四(4)測試樣本係製成為10'－0"x'20'－0"之總尺寸，如於範例6中之上述測試樣本。圖8顯示該金屬框架之一透視圖。

然而，該框架係方形的，且接著該原型SCP鑲板係固定至該框架，如圖11所示。該原型SCP係以6吋o.c.環繞著該周邊固定及離該等角落以2吋間距插入，且以12吋o.c.於該領域中用#8－18×1－5/8吋長BUGLE HEAD GRABBER SUPER DRIVE螺絲(翼形自攻螺絲162)固定。要注意的是確保該等緊固件保持同高或稍微低於該原型SCP之表面，且亦不會在該鋼製框架中剝除。對照於範例6之測試樣本，在該對接及舌槽位置，由加拿大彈性產品公司所製成之ENERFOAM SF聚氨酯泡沫黏接劑的3/8吋捲邊係塗在該接頭中。

測試設備A.四(4)ENERPAC機型P－39液壓手泵。

B.四(4)ENERPAC機型RC－1010液壓汽缸。

C.五(5)針盤指示器：2吋移動－0.001吋增量。

D.四(4)Omega數位計量器。

E.四(4)Omega壓力轉換器。

F.四(4)6呎I形樑。

G.六(6)個以螺栓鎖至地板硬質承座。

程序A.該等測試組件之二係於一"如被承接"、乾燥條件中測試，且二樣本已在1吋水壓係存在達最少24小時之後測試。

B.該等負載係使用四(4)1－1/2吋直徑之液壓汽缸所產生，而在每一加載點有一汽缸。所施加之力量係以四(4)測定數位計量器及壓力轉換器測量。在所附之資料紙上作成所施加之力量之一永久記錄。

C.該等負載係藉著施加液壓壓力所產生，以建立機械式力量，直至所需之負載被指示在該等數位計量器上。

D.該整個地板組件係以700磅之增量加載。在取得該偏向讀數之前，每一負載係保持達1分鐘之久。在取得14,000磅的偏向讀數之後，接著以大約每分鐘2800磅之速率加載該組件，直至發生破壞。

測試結果表22－38及圖24及25顯示施加負載至上述整個地板組件的地板隔板之測試結果。該地板具有120吋之寬度。圖24顯示乾式測試1及乾式測試2之資料。圖25顯示來自濕式測試1及濕式測試2之資料。

使用3.0之安全因數，並獲得以下之值。

乾燥樣本之平均極限負載＝15,908.2磅/10呎＝1,590.8 PLF乾燥樣本之設計剪力＝1,590.8 PLF/3.0安全因數＝530.2 PLF潮濕樣本之平均極限負載＝14,544.5磅/10呎＝1,454.4 PLF潮濕樣本之設計剪力＝1,454.4 PLF/3.0安全因數＝484.8 PLF這些結果接著指出在持續暴露至水達24小時的時期之後，保有隔板強度的大約百分之91。

範例8：剛度對重量比及結構深度

剛度對重量比： 對於一給定之跨距(在由10呎至40呎之範圍中)、活動負載(在由20至100 psf之範圍中)、及偏向標準(具有總負載之L/240最大值)，一SCP/鋼製框架地板結構將滿足該結構需求，而比該傳統之浪形金屬承板/混凝土或預製夾板系統具有較少之靜負載。當作一範例，使用該以下之設計標準：在連續支承壁面支座上之20呎跨距每平方呎80磅之活動負載對多家庭住宅之建築物使用將為較寬鬆之商業標準偏向標準－總負載L/240

於該比較中，不同系統之概要圖面係包含在圖26、27、28及29中。這些圖面皆是假想之系統，而剛度對重量比之計算係基於這些系統之零組件的物理特性。

圖26顯示SCP結構地板系統400，其在12吋深之金屬托樑410上採用3/4吋厚SCP鑲板402當作包覆材料。該SCP鑲板402具有3/4吋(1.9公分)之厚度"H2"。該金屬托樑410具有12吋(30.5公分)之厚度"H3"，而用於12－3/4吋(32.4公分)之一組合厚度"H3"。

圖27顯示一預製夾板系統，其包含一具有6吋(15.2公分)厚度"H4"之預製鑲板420。

圖28顯示一橫樑/承板/背板系統430，其在9/16吋(1.4公分)22標準厚度浪形金屬承板上具有一3吋(7.6公分)厚"H6"之混凝土頂部，該承板在一具有14吋(35.6公分)深度"H7"之K3橫樑上，而用於17－9/16吋(44.6公分)之一總厚度"H5"。

圖29顯示一系統440，其在一具有20吋(50.8公分)深度"H9"之木材托樑上包含一具有3/4吋(1.9公分)之厚度"H8"的膠合板包覆材料444，而用於20－3/4吋(52.7公分)之一總深度"H10"。

用於該等不同系統的結構之靜負載及深度之比較係顯示在下面表37中。於表38－41中給與靜負載之計算。

表39－用於預製夾板系統之靜負載的計算，以滿足結構標準

亦對於一給定之跨距(在由10呎至40呎之範圍中)、活動負載(在由20至100 psf之範圍中)、及偏向標準(具有總負載之L/240最大值)，該SCP/鋼製框架地板結構將比該傳統之金屬橫樑/浪形金屬承板/混凝土或膠合板/木材托樑系統，於每平方呎之建築軌跡導致更多可使用之建築物容積。另外，該SCP/鋼製框架結構地板組件係不可燃的；該膠合板/木材托樑系統係可燃的。

於增加可使用之建築物容積中，假想之範例顯示本發明之優點，並給與該剛度對重量比範例中所使用之設計標準，該SCP地板系統具有12 3/4吋之深度，該橫樑/浪形承板/背板具有17吋之深度，且該木材托樑系統具有20 3/4吋之深度。比較於金屬橫樑及承板或木材托樑及膠合板，如下方表42所列出者，用於具有50,000建坪之平方呎建築物，對於該SCP系統，本發明於可使用建築物容積中導致一潛在增加。

雖然已顯示及敘述在金屬框架上採用纖維強化結構式水泥板之一水平隔板的系統之特別具體實施例，熟諳此技藝者應了解可對其作變化及修改，於其更寬廣之態樣中卻未脫離本發明，且如以下申請專利範圍中所提出者。

10．．．托樑

20,116,402．．．SCP鑲板

21,77．．．鑲板

22,24,26,28．．．層

50．．．橫向接頭

70．．．適用滾筒

72．．．實心滾輪

74,84．．．支承支座

80．．．測試樣本

82,92．．．壓具

90．．．間隔裝置

94．．．負載塊件

96．．．間隙

98．．．混凝土地板

101．．．地板承板總成

102．．．浪板

104．．．緊固件

106．．．隔板

108,110．．．平坦部份

112．．．連接片部份

114．．．中間軸

118．．．舌部

120．．．溝槽

122．．．肋條開口

130．．．隔熱材料

142．．．頭部

144．．．上部

145．．．膠帶

147．．．帶片

150．．．橫向托樑

151,154．．．角鋼

152．．．縱向邊緣軌道

156．．．橫向端部托樑

157,158,159．．．合塊

160．．．框架

162．．．翼形自攻螺絲

310．．．生產線

312．．．支撐框架

313．．．支腳

314．．．移動式載具

316．．．主要驅動滾筒

318．．．遠側端部

320．．．惰輪滾筒

321．．．分開之鑲板

322．．．近側端部

324．．．張緊裝置

326．．．捲筒紙

328．．．皮帶清洗單元

330．．．細切纖維

331．．．齒條

332．．．線軸

334．．．細線

336．．．切碎器

338．．．轉動刃片式滾筒

340．．．刃片

342．．．支承滾筒

344．．．水泥漿送料器

346．．．水泥漿

347．．．混合位置

348．．．計量滾筒

350．．．加壓滾筒

352．．．壓輥間隙

354．．．側壁

356．．．軟管

357,359．．．貯藏液體處

358．．．分配器

360．．．厚度控制滾筒

362．．．外部表面

364．．．剝離鐵絲

366．．．切碎器設備

368．．．第二層纖維

370．．．埋入裝置

372．．．軸桿

374,376．．．圓片

377．．．第一層

378．．．第二水泥漿送料器

380．．．額外層

382．．．額外切碎器

384．．．第三層纖維

386．．．第二埋入裝置

394．．．成形裝置

396．．．上表面

398．．．切割裝置

400．．．SCP結構地板系統

410．．．金屬托樑

420．．．預製鑲板

430．．．橫樑/承板/背板系統

440．．．系統

444．．．膠合板包覆材料

圖1係一於本發明之不可燃地板系統中，用於與結構水泥板(SCP)鑲板一起採用的金屬C字形托樑之概要側視圖。

圖2係於本發明之不可燃地板系統中，用於與金屬框架一起採用的單層SCP鑲板之透視圖。

圖3係用於與本發明系統中之金屬框架一起採用的多層SCP鑲板之一片段橫截面視圖。

圖4顯示本發明的一典型支撐在C字形托樑金屬框架上之舌槽SCP鑲板的透視圖，其中該C字形托樑金屬框架係支撐在一端板上(未示出)。

圖5A－5C說明用在3/4吋(19.1毫米)厚SCP鑲板(使用英吋之尺寸)中之舌槽的一典型設計及尺寸。

圖6係於本發明之不可燃地板系統中，支撐在圖4之C字形托樑金屬框架上的SCP鑲板之一片段透視圖。

圖7A係支撐在本發明的不可燃地板系統中之波紋狀薄板上的SCP鑲板之一透視圖。

圖7B係圖7A支撐在一波紋狀薄板上之SCP鑲板的一橫截面視圖，其中該SCP鑲板係固定在本發明的不可燃地板系統中之隔熱材料上方。

圖7C顯示圖7A附接至波紋狀薄板的平坦部份之SCP鑲板的一透視圖。

圖7D係圖7C的SCP鑲板於使用之前的一側視圖，並顯示於使用之前以可移除之保護條片覆蓋著黏著條片。

圖8顯示已組裝之金屬、例如鋼製地板結構。

圖9顯示該C字形托樑金屬框架構件之附接至該端板。

圖10顯示圖8之一部份框架的放大圖。

圖11顯示一附接至圖8之金屬框架的測試SCP鑲板地板系統架構。

圖12、13、14及15顯示圖11之地板的個別部份之放大圖。

圖16顯示圖8之框架，其已將圖9之附接地板安裝在一地板隔板測試設備上。

圖17顯示圖16設備之一部份的放大圖。

圖18顯示來自一使用3/4吋結構水泥板(SCP鑲板)之地板隔板測試的實驗負載對偏向資料，且來自一採用圖16之地板隔板測試設備的範例。

圖19顯示安裝在圖16的測試設備上之SCP鑲板及金屬框架地板在設計負載下之照片。

圖20顯示安裝在圖16的測試設備上之SCP鑲板及金屬框架地板在不符合要求下之照片。

圖21係一適於施行本製程的設備之圖樣側視圖。

圖22係一用於本製程的水泥漿餵給站型式之透視圖。

圖23係適合與本製程一起使用之埋入裝置的一片段俯視平面圖。

圖24顯示一於乾式測試中使用3/4吋厚SCP鑲板之地板隔板測試。

圖25顯示一於濕式測試中使用3/4吋厚SCP鑲板之地板隔板測試。

圖26顯示一假想之SCP結構地板系統，並包覆在12吋深之金屬托樑上採用3/4吋厚SCP。

圖27顯示一假想之預製夾板系統。

圖28顯示一假想之橫樑/承板/背板系統，並在14吋深K3橫樑上的9/16吋22標準厚度波紋狀金屬承板上具有3吋厚混凝土上層。

圖29顯示一包覆在木製托樑系統上之假想膠合板。

101．．．地板承板總成

102．．．浪板

104．．．緊固件

106．．．隔板

108,110．．．平坦部份

112．．．連接片部份

116．．．SCP鑲板

118．．．舌部

120．．．溝槽

122．．．肋條開口

Claims (20)

1. 一種建築物用之不可燃地板系統，其包含：金屬螺絲緊固件，具有翼形攻螺紋部；一金屬框架；一藉由該緊固件固定至該金屬框架之水平剪力隔板(horizontal shear diaphragm)，該水平剪力隔板包含一強化、輕質、尺寸穩定之水泥鑲板(cementitious panel)；該水泥鑲板具有每立方呎65至90磅之密度，且當固定至該金屬框架時能夠耐得住剪力負載，並且該水泥鑲板包含一源自含水混合物的硬化之連續相態，該水泥鑲板，基於乾燥狀態，包含：49至68重量百分比之活性粉末之一混合物、23至36.1重量百分比之均勻分佈之輕質填料微粒、及5至20重量百分比之均勻分佈之抗鹼玻璃纖維、及選擇性的超塑材料(superplasticizer)；該連續相態係以該等玻璃纖維均勻地強化並均勻地包含該等輕質填料微粒，該等輕質填料微粒係包含陶瓷微球並選擇性地包含選自由玻璃微球、飛灰空心微珠、或珍珠岩所組成之群組之至少一成分，每一成份係基於乾燥狀態，該等輕質填料微粒具有0.02至1.00之微粒比重及大約10至500微米之平均粒徑，一層X型經火焰測試之石膏壁板(Type X fire rated gypsum wallboard)，其附接至該金屬框架之相對於該剪力隔板之一側，以形成一第二剪力隔板，其中，該等翼形攻螺紋部位於該螺絲之尖端上方及第一螺紋下方並自該螺絲之一軸橫向突出，並且其中，該地板系統依2003年生效之ASTM E-119係符合2小時耐燃測試等級，其中該活性粉末，基於乾燥狀態，包含：45至75重量百分比的硫酸鈣α半水化合物、20至40重量百分比的波特蘭(Portland)水泥、0.2至3.5重量百分比的石灰(lime)、及5至25重量百分比包含矽灰(silica fume)的活性火山灰，其中該地板系統具有每線性呎300至1000磅之地板剪力隔板的水平設計剪力承載力，其中該水泥鑲板具有大約1/2至1又1/2吋之厚度。
2. 如請求項1之系統，其中該等玻璃纖維係具有大約10至15微米直徑及大約1至2吋長度，並且該含水混合物基於潮濕狀態包含：12.2至12.3重量百分比的波特蘭水泥、24.4至24.7重量百分比的硫酸鈣α半水化合物、5.1重量百分比的矽灰、0.4重量百分比的石灰、26.4至27.4重量百分比的陶瓷微球、 1.9重量百分比的超塑材料、21.9至24.2重量百分比的水、及4.4至7.2重量百分比之抗鹼玻璃纖維。
3. 如請求項1之系統，其中該等陶瓷微球具有選自一由50至250微米之平均粒徑及一落在10至500微米之粒徑範圍內所組成之群組中之至少一特徵。
4. 如請求項1之系統，其中該鑲板自其所形成之該含水混合物基於乾燥狀態由下述成分所組成：58至68重量百分比的該等活性粉末、6至17重量百分比之該等抗鹼玻璃纖維、及23至34重量百分比之該等輕質填料微粒、及選擇性的該超塑材料；其中該等輕質填料微粒由陶瓷微球及最高至10重量百分比之填料微粒所組成，該等填料微粒選自玻璃微球、飛灰空心微珠、或珍珠岩所組成之群組，其中該活性粉末，基於乾燥狀態，由以下成分所組成：65至75重量百分比的硫酸鈣α半水化合物、20至25重量百分比的波特蘭水泥、0.75至1.25重量百分比的石灰、及10至15重量百分比的矽灰活性火山灰。
5. 如請求項4之系統，其中該含水混合物基於乾燥狀態包含7至12重量百分比的該等抗鹼玻璃纖維，並且其中該水平剪力隔板係支撐在包含金屬托樑之輕質標準厚度冷軋金 屬框架上。
6. 如請求項1之系統，其中該填料包含該等陶瓷微球並選擇性地包含選自由均勻地分佈而具有大約10至350微米平均直徑之玻璃微球及飛灰空心微珠所組成之群組之至少一成分，並且其中該等玻璃纖維係具有大約5至25微米直徑及大約0.25至3吋(6.3至76毫米)長度之單股纖維。
7. 如請求項1之系統，其中該含水混合物基於乾燥狀態包含：54至58重量百分比的該等活性粉末、5至15重量百分比的該等玻璃纖維、及33.8至36.1重量百分比的該等輕質填料微粒，其由陶瓷微球及高達1.0重量百分比的玻璃微球所組成，該等陶瓷微球具有0.50至0.80公克/毫升之微粒密度；及選擇性的超塑材料。
8. 如請求項1之系統，其中該鑲板包含一芯材，該芯材包含源自該含水混合物的硬化之連續相態，及另包含至少一外層，每一該外層包含一源自一第二含水混合物的硬化之第二連續相態，該外層基於乾燥狀態包含：49至68重量百分比之活性粉末之一第二混合物，23至36.1重量百分比之均勻分佈輕質填料微粒，其包含均勻分佈之陶瓷微球，及5至20重量百分比之均勻分佈之抗鹼玻璃纖維，及 選擇性的超塑材料，活性粉末之該第二混合物，基於乾燥狀態，包含：45至75重量百分比的硫酸鈣α半水化合物，20至40重量百分比的波特蘭水泥，0.2至3.5重量百分比的石灰，及5至25重量百分比包含矽灰的活性火山灰，該第二連續相態係以該等抗鹼玻璃纖維均勻地強化，並且該等輕質填料微粒包含具有0.02至1.00之微粒比重及大約10至500微米之平均粒徑之陶瓷微球，該至少一外層具有相對該芯材較少之相態密度。
9. 如請求項8之系統，其中該外層自其所形成之該第二含水混合物，各基於乾燥狀態，包含：58至68重量百分比的活性粉末之該第二混合物，6至17重量百分比的該等玻璃纖維，及23至34重量百分比的該等輕質填料微粒，其包含陶瓷微球及高達1.0重量百分比的玻璃微球，其具有一大約10至350微米之平均直徑，及選擇性的超塑材料。
10. 如請求項6之系統，其中該陶瓷微球具有選自一由50至250微米之平均粒徑及一落在10至500微米之粒徑範圍內所組成之群組中之至少一特徵，其中該等鑲板係1/2吋(12.5毫米)厚，並且當依據1988 年生效(2000年再次認可)之ASTM D-1761-88規格測量時，該系統使該等1/2吋(12.5毫米)厚之鑲板固定至該輕質標準厚度冷軋金屬框架上，該等鑲板具有一350至550磅之乾燥橫側螺絲阻抗，其中該等玻璃纖維係具有大約5至25微米直徑及大約0.25至3吋(6.3至76毫米)長度之單股纖維，其中在浸泡於水中達48小時之後，具有65磅/立方呎至90磅/立方呎(1041至1522公斤/立方米)乾密度的一個該鑲板之撓曲強度依2003年生效之ASTM C 947-03測試所測量，係至少1650磅/平方吋(11.4百萬巴)，其中該系統具有每線性呎400至1000磅之地板隔板的水平設計剪力承載力。
11. 如請求項1之系統，其中該水泥鑲板具有3/4吋之一厚度，並且當根據分別於1988年生效(1997年再次認可)及1980年8月12日生效之ASTM 661-88及APA S-1測試方法在16吋(406.4毫米)跨距中心上方測試時，該3/4吋(19毫米)厚鑲板在靜態負載下具有一大於400磅(1810公斤)之極限負載能力，在衝擊負載下具有一大於400磅(182公斤)之極限負載能力，且在200磅(90.9公斤)之靜態及衝擊負載此兩者情形下具有少於0.125吋(1.98毫米)之撓曲。
12. 如請求項1之系統，其中在浸泡於水中達48小時之後，具有65磅/立方呎(1041公斤/立方米)至90磅/立方呎乾密度的鑲板之撓曲強度依2003年生效之ASTM C 947-03測試 所測量，係至少1650磅/平方吋(11.4百萬巴)。
13. 如請求項1之系統，其中該活性粉末之該混合物基於乾燥狀態由以下成分組成：65至75重量百分比的硫酸鈣半水化合物、20至25重量百分比的波特蘭水泥、0.75至1.25重量百分比的石灰、及10至15重量百分比的矽灰活性火山灰。
14. 如請求項1之系統，其中該水泥鑲板係3/4吋(19毫米)厚，當於一測試中暴露至水時，該系統的水平剪力隔板負載承載能力的減少不超過百分之25，其中一2吋水壓頭係維持在固定於一10呎乘以20呎金屬框架上之該3/4吋厚鑲板上方達24小時之時期。
15. 如請求項1之系統，其中該鑲板包含：一芯材層，其包含該連續相態，該連續相態基於乾燥狀態包含5至17重量百分比的玻璃纖維，及一分別地源自一第二含水混合物的硬化之第二連續相態之至少一外層，該外層基於乾燥狀態包含：49至68重量百分比之活性粉末之第二混合物，23至36.1重量百分比的包含陶瓷微球之輕質填料微粒，及7至20重量百分比之抗鹼玻璃纖維，及選擇性的超塑材料；活性粉末之該第二混合物，基於乾燥狀態，由以下成 分組成：45至75重量百分比的硫酸鈣α半水化合物，20至40重量百分比的波特蘭水泥，0.2至3.5重量百分比的石灰，及5至25重量百分比的矽灰，該第二連續相態係以該等玻璃纖維強化並包含該等輕質填料微粒，該等輕質填料微粒在該內層之每一相向側面上具有一由0.02至1.00之微粒比重及大約10至500微米之平均粒徑，其中該至少一外層具有比該內層較高百分比之玻璃纖維。
16. 如請求項1之系統，其中該系統係無方向性的，其中該系統之鑲板能以其長尺寸放置平行或垂直於該框架之金屬托樑放置，而不會損失強度或負載承載特性，其中該系統支撐靜負載及活動負載而不會破壞之能力係相同的，而不管該結構水泥鑲板(structural cementitious panel,SCP鑲板)在該金屬框架上之方位為何。
17. 如請求項1之系統，其中該金屬框架係一該輕質標準厚度冷軋金屬框架，其包含一浪形鋼板。
18. 如請求項1之系統，其中該等鑲板係1/2吋(12.5毫米)厚，並且當依據1988年生效(2000年再次認可)之ASTM D-1761-88規格所測量時，該系統使該等1/2吋(12.5毫米)厚之鑲板固定至為一輕質標準厚度冷軋金屬框架之該金 屬框架上，該等鑲板具有一350至550磅之乾燥橫側螺絲阻抗。
19. 一種提供一具一不可燃地板系統之建築結構之方法，其包含：製造一不可燃地板系統作為該建築結構之地板，該製造步驟包含形成一支撐在一金屬框架上之水平剪力隔板，該系統包含：金屬螺絲緊固件，具有翼形攻螺紋部，其中該等翼形攻螺紋部位於該螺絲之尖端上方及第一螺紋下方並自該螺絲之一軸橫向突出；該金屬框架；該水平剪力隔板藉由該等金屬螺絲緊固件固定至該金屬框架，該水平剪力隔板包含該強化、輕質、尺寸穩定之結構水泥鑲板(structural cementitious panel,SCP鑲板)；該水泥鑲板具有每立方呎65至90磅之密度，且當固定至該金屬框架時能夠耐得住剪力負載，並且該水泥鑲板包含一源自含水混合物的硬化之連續相態，該水泥鑲板，基於乾燥狀態，包含：49至68重量百分比之活性粉末之一混合物，23至36.1重量百分比之均勻分佈之輕質填料微粒，及5至20重量百分比之均勻分佈之抗鹼玻璃纖維，及選擇性的超塑材料； 該連續相態係以該等玻璃纖維均勻地強化並均勻地包含該等輕質填料微粒，該等輕質填料微粒包含陶瓷微球並選擇性地包含選自由玻璃微球、飛灰空心微珠、或珍珠岩所組成之群組之至少一成分，每一成份係基於乾燥狀態，該等輕質填料微粒具有0.02至1.00之微粒比重及大約10至500微米之平均粒徑，並且其中該活性粉末之該混合物，基於乾燥狀態，包含：45至75重量百分比的硫酸鈣α半水化合物，20至40重量百分比的波特蘭水泥，0.2至3.5重量百分比的石灰，及5至25重量百分比包含矽灰的活性火山灰，以及一層X型經火焰測試之石膏壁板，其附接至該金屬框架之相對於該剪力隔板之一側，以形成一第二剪力隔板，以及其中，該地板系統依2003年生效之ASTM E-119係符合2小時耐燃測試等級，其中該地板系統具有每線性呎300至1000磅之地板剪力隔板的水平設計剪力承載力，並且該框架包含金屬托樑，該形成包含：放置該鑲板於該金屬框架之金屬托樑上；附接該結構水泥鑲板於該等金屬托樑上，該金屬托樑 具有該具翼形攻螺紋部之金屬螺絲緊固件；並且附接該層X型經火焰測試之石膏壁板至該框架之相對於該水平剪力隔板之側，其中該水泥鑲板具有大約1/4至1又1/2吋之厚度。
20. 如請求項19之方法，其中該鑲板中之該玻璃纖維係具有約10至15微米之直徑以及1至2吋之長度，且該含水混合物，基於潮濕狀態，包含：12.2至12.3重量百分比之波特蘭水泥，24.4至24.7重量百分比之硫酸鈣α半水化合物，5.1重量百分比之矽灰，0.4重量百分比之石灰，26.4至27.4重量百分比之陶瓷微球，1.9重量百分比之超塑材料，21.9至24.2重量百分比之水，以及4.4至7.2重量百分比之抗鹼玻璃纖維。