专利名称：用于建筑物基础的不可燃加强粘结轻质板以及金属构架系统的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及住宅和商业建筑中包括金属构架和在此称为SCP板的轻质结构粘结板的基础系统。更具体地，本发明涉及不可燃基础系统，其具有机械或粘结紧固在金属构架系统上的板。所述板具有抗剪隔板和重力载荷承载基础元件。
该系统在用于金属构架时提供以下有利的性能属性不可燃性、耐水性、抗霉性、高比强度和刚度、影响组装速度的建筑物设计的经济性、因建筑物重量减小而导致的基础尺寸的减小、以及用于给定建筑物占地面积的可用建筑容积率的增大。还有利的是，基墙是空心墙，使得其可以充满绝缘材料以及可以使电线、管道设备或其它设备穿过空腔延伸。本发明还使基础内壁具有光制外观。其还避免了在进行灌注之前首先向基础材料添加水时浇注基础发生潜在的收缩和收缩裂缝，所述加水不被用于使灌注(cast)的混凝土水合、蒸发。这样还避免了与现场浇注的灌注基础相关的环境问题。
背景技术：
内部住宅和采光商业基础系统通常包括现场浇注的灌注混凝土板以及支承在现场浇注的基座上的浇注混凝土或圬工墙。
通常，基础地面是建立在现场浇注的基座上的现场浇注的板。
在扩建商业空间时以及在竖立整个结构时，金属材料的构架越来越普及。可能最已知和最流行的以金属构建构架的方法包括采用通常由钢板(有时是铝)滚压成的金属管道。这些经常被用于竖立和加强商业和住宅结构的金属构架元件或支柱是具有大体上U形横截面并且是底部宽、两侧窄的统一高度的管道。为了加强支柱或构架元件的强度和刚度，U形管道部件的两侧边缘弯折以形成平行于U形管道底部平面的唇缘，从而形成C形部件。
金属构架元件和支柱的外部尺寸以及元件或支柱的重量或规格变化。通常元件被组装成大致4英寸(10cm)宽、2英寸(5cm)深，由此与木构架和支柱元件的宽度和深度相对应，在这种情况下，唇缘可以从支柱的侧面延伸1/4-1/2英寸(0.63-1.3cm)。可以在轻型住宅建筑和商业墙建筑上采用18-20规格(gauge)的金属。在一些住宅和商业构架上，尤其在多层商业建筑上采用更重的金属规格。
已经研发了多种用于连接和固定金属构架和墙支柱的方法。在大多基本量级下，金属支柱插入并通过从轨道的外壁到相邻金属支柱内的钻孔和螺钉连接固定在金属轨道内。同样，市场上可以得到的用于使金属构架元件互连的装置(例如角撑架、剪力接合器和板连接件)通常采用从轨道外部或支柱元件向内施加的螺钉和螺栓。
金属支柱和构架元件已经得到改进，包括被用于便于这些支柱和构架元件与相邻支柱和构架元件和/或与用于加强支柱和构架元件的横杆和其它非构架元件互连的锯或冲压槽、突出物和托架。目前被用于将金属支柱连接在一起以及互连的已知连接件(包括支架、板和系紧连接件)通常在现场得到钻孔和攻丝。得到钻孔和攻丝的未固定连接件对工人存在安全危险，因为连接件往往较小且较轻，因而易于通过手钻抓取和旋转。
US 6,799,407公开了一种用于通过多种连接件和轨道使金属构架元件、轨道和支柱互连的系统。所述连接件特别被构造并设计成装配在构架元件、轨道和支柱内并与它们互锁。这些连接件起到了通过从连接件内向外施加在元件、轨道或支柱的非表面内的紧固件将一个元件、轨道或支柱与另一元件、轨道或支柱固定。所述轨道特别被构造采用在三维上从里到外和从外到里施加的紧固件与其它轨道或支柱互连，同时还使轨道和支柱的表面没有紧固件头或其它突出部。其采用由薄钢板或铝制成的常规U形通道状构架元件或支柱。根据该系统，U形通道元件包括用于商业和住宅建筑的许多或所有构架部件，例如墙支柱、轨道、头部、屋脊、楼板托梁、吊顶托梁、屋架、横木、支柱垫块等。
美国专利No.5,687,538公开了具有C形横截面的结构构架元件，包括主平面和成直角的两个平面侧壁。该侧壁具有基本上平行于底部形成的向内转向的唇缘。通过使沿纵向刚性构件垂直于顶部和底部侧壁隆起来提高金属构架托梁区段的负载能力，所述刚性构件具有0.01英寸(0.025cm)的最小深度，并在所述区段的整个长度上沿主平面连续。通过使这些纵向刚性构件与但不局限于对角线隆起的刚性构件桥接，可以在纵向弦杆之间形成一系列相邻几何形状以通过承受轴向变形而不是纯剪切变形引起的载荷的相邻几何刚性构件提高腹板的刚度。
授予Tonyan等人、在此全部引入作为参考的美国专利No.6,620,487公开了一种在紧固在构架上时能够抵抗剪切载荷的加强轻质、尺寸稳定的结构粘结板(SCP)，所述剪切载荷等于或超过由胶合板或定向绞线板提供的剪切载荷。所述板采用通过硫酸钙α半水化合物、水硬水泥、活性火山灰和石灰的含水混合物的固化得到的连续相板芯，所述连续相利用抗碱性玻璃纤维得到加强并包含陶瓷微球体或陶瓷和聚合物微球体的混合物，或者如果需要，可以采用附加的水代替聚合物微球体以调节密度和受钉性(例如通过由具有0.6/1-0.7/1的水-反应粉末重量比的含水混合物形成连续相)，或者是以上的组合。板的至少一个外表面可以包括利用玻璃纤维加强的固化连续相并包含足够的聚合物球体以提高受钉性或被制成具有水-反应粉末比率以提供与聚合物球体类似的效果，或者它们的组合。
授予Bonen并在此全部引入作为参考的美国专利No.6,241,815还公开了用于SCP板的公式。
授予Dubey等人并在此引入作为参考的美国专利申请公开号2005/0064164(美国专利申请系列号10/666,294)公开了用于生产结构粘结板(SCP的或SCP板)的过程，以及通过该过程制成的SCP板。在松散分布的切短纤维或一层浆液中的一个初始沉积在移动幅面上之后，纤维沉积在浆液层上。埋置装置将最近沉积的纤维混合在浆液内，此后增加附加浆液层，随后是切短纤维，接着是多个嵌入件。如果需要，对板的每一层重复执行该过程。
为了使用在建筑中，SCP板应该满足剪切阻力、承载能力、水导入膨胀和抗燃烧的建筑法规标准，这些标准通过公认的测试测定，例如运用在结构胶合板上的ASTM E72、ASTM 661和ASTM C1185或等效标准。SCP板还在用于不可燃烧性的ASTM E-136下得到测试—胶合板不满足这一测试。
根据ASTM 661和美国胶合板协会(APA)测试方法在中心间距16英寸(40.6cm)长度上测试的板应该在静态载荷下具有大于550lbs(250kg)的极限承载能力，在冲击载荷下具有大于400lbs(182kg)的极限承载能力以及在具有200lb(90.9kg)载荷的静态和冲击载荷下具有小于0.078英寸(1.98mm)的挠曲。
·采用上述钉尺寸和间隔通过ASTM E72测试测定的0.5英寸(12.7mm)厚的板的挤压抗剪强度应该至少为720lbs/ft(1072kg/m)。
·4×8英尺，1/2英寸厚的板(1.22m×2.44m，12.7mm厚)重量应该不大于99lbs(44.9kg)，优选不大于85lbs。
·应该能够利用切割木头的圆锯切割板。
·应该能够利用钉或螺钉将板紧固在构架上。
·应该可以对板进行机械加工，使得可以在板上制成舌突和凹槽边缘。
·板在受到水时应该保持尺寸稳定，也就是其应该尽可能小的膨胀，优选通过ASTM C1185测定为小于0.1％。
·板应该不可生物降解或不受昆虫或腐烂的浸蚀。
·板应该为外部精加工系统提供可粘结的基底。
·板应该通过ASTM E136确定为不可燃烧。
·在固化28天之后，干密度不大于65～951b/ft3(1041～1520kg/m3)的0.5英寸(12.7mm)厚的板在水浸泡48小时之后的抗弯强度通过ASTM C947测定应该至少为1700psi(11.7MPa)，优选至少为2500psi(17.2MPa)。板应该保留其干密度的至少75％。
需要提供一种经济、易组装、耐用和不可燃烧的基础系统。
发明内容
本发明涉及一种用于住宅和小型商业建筑的基础系统，其包括金属构架和用于其剪力墙的轻质SCP板。基础地板可以是在金属构架上的轻质SCP板或可以是浇注混凝土地板。
用于本发明的SCP板的实施方式并获得低密度、增强的抗拉强度以及受钉性/可切性的所需组合的典型合成物包括无机粘结剂(例如石膏水泥、波特兰水泥或其它水硬水泥)，具有在板的整个厚度上分布的选定的玻璃纤维、轻质填料(例如均匀分布的中空玻璃微球体、中空陶瓷微球体和/或珍珠岩)、以及高效减水剂/大范围减少掺和料(例如聚氨酯、磺酸盐、聚丙烯酸酯等)。可以选择性地向混合物中添加其它添加剂(例如加速剂和延迟剂、粘度控制添加剂)以满足所涉及的制造过程的要求。
本发明的系统可以采用单层或多层SCP板。单层或多层板还可以具有网状薄板，例如如果需要是玻璃纤维网。
在具有多层(两层或多层)的实施方式中，各层的合成物相同或不同。例如，SCP板可以具有连续相的内层以及在内层的每个相对侧具有至少一个连续相的外层，其中在内层的每个相对侧的至少一个外层具有比内层百分比更高的玻璃纤维。这样具有使板硬化、加强和变坚韧的能力。玻璃纤维可以单独使用或与其它类型的不可燃纤维(例如金属纤维)组合。
在另一实例中，多层板结构可以被形成为包含具有增强受钉性和可切性的至少一个外层。这一点通过在制造相对于板芯部的外层(多个外层)时采用更高的水-反应粉末(下文限定)比率来提供。与少量聚合物成分相连的厚度较小的表层可以提高受钉性而不会在不可燃测试中失败。当然，大量的聚合物成分会导致产品在不可燃测试中失败。
SCP板可以通过机械紧固件(例如螺钉、铆钉等)或通过粘结剂与金属构架元件(例如支柱或托梁)相连。粘结剂可以现场或在现场之外涂敷在板上。如果粘结剂在现场之外预先涂敷，则可以被设置成由可取下的带覆盖的粘合带。
将SCP板与金属构架元件相连可以获得混合作用，使得板和支柱或托梁一起工作以支承比单独构架更大的载荷。
选择金属构架与SCP板的组合实现完全不可燃基础系统的协同作用。通过在小规格金属构架上的完全不可燃的SCP板意味着一个所有元件均通过ASTM E-136的系统。例如，该系统可以包括用于构架系统的SCP板，所述构架系统采用任何标准冷轧的小规格钢C形通道、U形通道、工字梁、正方管以及小规格预制的建筑部分。
当用于基础墙时，本发明的SCP金属构架系统可以比承载圬工建筑的系统具有更高的比刚度。比刚度被定义为剪力墙系统的单位重量(单位lbs/平方英尺)以满足对于特定跨距和加载状态下的设计挠曲要求以及至少一个相应的强度要求。这一定义中的强度是对于剪力墙上的垂直和/或水平载荷的轴向强度、抗弯强度和/或剪切强度。垂直载荷包括动载荷和/或静载荷。
例如，采用SCP与钢构架组合的作为剪力墙的建筑与采用相同厚度和高度的用于剪力墙的CMU(混凝土圬工单元)的建筑相比具有减小的静载荷。例如，需要200纵尺(61延米)的剪力墙具有用于剪力墙的500plf(磅/纵尺)(744kg/延米)的额定挤压剪切强度要求，采用4”(10cm)宽的剪力墙，具有8英尺(2.4m)的墙高。在这种情况下，采用SCP与金属构架的组合与采用CMU剪力墙相比使剪力墙在建筑上的静载荷降低了41,600磅。这种静载荷的降低可以导致建筑地板上的结构元件的尺寸的减小或减小建筑基础的尺寸。当SCP/金属构架基础墙替代常规圬工或浇注成相同长度和高度的基础墙时可以节省相当大的重量。
本发明的基础系统在小规格(light gauge)、通常冷轧的金属构架上具有垂直剪切隔板，其通常耐水并可密封以防止地下水渗漏。
优选地，在测试中承受水的作用时，本发明的系统的垂直剪切隔板承载能力减小不会超过25％(更优选减小不会超过20％)，在所述测试中，在紧固在10英尺×20英尺(3×6m)的金属构架上的3/4英寸(1.9cm)厚的SCP板的水平定向的隔板上保持2英寸(5.1cm)的水头24小时。在该测试中，通过以15分钟为间隔检查和补充水来保持2英寸(5.1cm)的水头。随后，系统得到垂直重新定向并且测定系统的垂直剪切隔板承载能力。
优选地，在测试中承受水的作用时，本发明的系统不会吸收超过0.7磅/平方英尺(3.4kg/平方米)的水，在所述测试中，在紧固在10英尺×20英尺(3×6m)的金属构架上的3/4英寸(1.9cm)厚的SCP板上保持2英寸(5.1cm)的水头24小时。在该测试中，通过以15分钟为间隔检查和补充水来保持2英寸(5.1cm)的水头。
同时，不可燃SCP板与金属构架组合使整个系统可以抵抗因潮湿而产生的膨胀。优选地，在本发明的系统中，SCP板的10英尺宽×20英尺长(3×6m)×3/4英寸(1.9cm)厚的隔板连接在10英尺×20英尺(3×6m)的金属构架上在承受2英寸(5.cm)的水头时膨胀不会超过5％，所述水头在紧固于金属构架上的SCP板上保持24小时。在该测试中，通过以15分钟为间隔检查和补充水来保持2英寸(5.1cm)的水头。
同时，本发明的基础墙以及金属构架上的SCP板分别垂直和水平的隔板的地板系统形成抗菌和抗霉系统。优选地，本发明的系统的每个部件满足系统获得大致等级1的ASTM G-21并满足系统获得大致等级10的ASTM D-3273。优选地，本发明的系统在清洁时支持基本上零细菌的增长。
本发明的金属构架上的SCP板的另一优选特点在于优选其为白蚁不可食。
本发明系统的潜在优势在于，由于其轻质和坚固，本发明金属构架上的3/4或1/2英寸(1.9或1.3cm)厚的SCP板的隔板的组合可以有效利用给定建筑面积下的建筑容积，以使给定建筑面积的建筑容积最大化。因而，本发明的系统可以提供更有效的建筑容积，以在具有建筑高度限制的区划面积中提高更大的墙到屋顶高度或甚至更多的墙。对于基础，通常的SCP板的厚范围为0.5～1.5英寸(1.3～3.8cm)。
本发明的潜在优势在于，由于其轻质和坚固，因此本发明的金属构架上的3/4或1/2英寸(1.9或1.3cm)厚的SCP板的垂直隔板的剪力墙系统的组合可以有效利用给定建筑面积下的建筑容积，以使给定建筑面积下的建筑容积最大化。因而，本发明的系统可以提供更有效的建筑容积，以在具有建筑高度限制的区划面积上提供更大的剪力墙到屋顶的高度或甚至更多的剪力墙。
建筑法规和设计标准包含对于圬工剪力墙的最小厚度要求。在一层建筑中圬工(CMU)剪力墙的最小额定厚度为6英寸。对于超过1层的建筑圬工剪力墙(CMU)的最小厚度为8英寸。具有金属构架剪力墙的SCP不具有类似的最小要求，并且可以安装估计工程原理设计成多层建筑厚度小于8英寸(20cm)，单层建筑厚度小于6英寸(15cm)。采用6英寸(15.2cm)厚的SCP/金属构架剪力墙代替8英寸(20cm)厚度的圬工剪力墙可以显著提高有效的建筑容积。
例如，3层、30,000平方英尺(2787平方米)的建筑可以被制成每个地板10,000平方英尺(929平方米)，地板到屋顶高度10英尺(3m)。假定建筑在每侧是100英尺(30.5m)正方形，形成400纵尺(122m)的周长。该实施例假定在建筑芯部需要100纵尺(30.5延米)的剪力墙来满足建筑设计的剪切要求。采用6英寸(15.2cm)厚的SCP/金属构架剪力墙(包括四周墙)代替8英寸(20.3cm)厚的圬工剪力墙(包括四周墙)在3层、30,000平方英尺(2787平方米)实施例中可以提高有效建筑容积2500立方英尺(71立方米)。
该系统的轻质性能通常避免了与圬工或混凝土系统有关的静载荷问题。更小的静载荷还可以在具有相对较低承载能力的稳定性更小的土壤上具有相对更大尺寸的建筑结构。
同时，本发明的系统的潜在优势是不定向性。换句话说，本发明的板可以被布置成它们的长尺寸平行或垂直于构架的金属托梁或支柱，而不会损失强度或承载特性。因而，系统支承静和动载荷而不断裂的能力相同，与金属构架上的SCP板的定向无关。
由于板的厚度影响其物理和机械性能(例如重量、承载能力、挤压强度等)，因此所需性能根据板的厚度而改变。因而，例如，具有0.5英寸(12.7mm)额定厚度的剪切级板应该满足的所需性能包括以下 当用于墙时，采用适当金属支柱、紧固件、支柱垫块和紧固件垫块通过ASTM E72测试测定的0.5英寸(12.7mm)厚的板的额定挤压剪切强度通常为至少720lbs/纵尺(1072kg/延米)。
4×8ft，1/2英寸厚的板(1.22×2.44m，19.1mm厚)通常重量不超过大约104lbs(大约47kg)并且优选不超过大约96lbs(大约44kg)。
图1是用于本发明的基础墙的第一实施方式的部件的典型布置的透视图。
图2是用于本发明的基础墙的第二实施方式的部件的典型布置的透视图。
图3是用于具有交错的支柱墙构造的本发明的基础墙的第三实施方式的部件的典型布置的透视图。
图3A是沿图3所示实施方式的IIIA-IIIA截取的顶视图，其变形为表示内和外墙。
图3B是用于本发明的基础墙的第四实施方式的部件的典型布置的透视图，具有两层SCP板，一个水平，一个垂直。
图4表示用于图1所示墙的基础地板的透视图。
图5表示图4所示的基础地板中托梁落在基座上的部分的放大区段的透视图。
图6表示图4所示的基础地板的一部分的放大区段的透视图，该部分变形为具有连接在墙构架上的托梁。
图6A表示图4所示的基础地板的一部分的放大区段的透视图，该部分变形为具有落在支承在地脚上的头部上的托梁。
图7表示具有水平布置的SCP板的图4所示的墙的一部分的放大区段的两个透视图，表示施加在SCP板上的衬杆和衬垫，其中一个视图刚好在放置在一起之前的SCP板，另一视图表示在放置在一起之后的SCP板。
图8表示用于图1所示的墙的基础地板的透视图，其中SCP板垂直取向。
图9表示具有垂直布置的SCP板的图8所示的墙的一部分的放大区段的两个透视图，表示施加在SCP板上的衬杆和衬垫，其中一个视图表示刚好在放置在一起之前的SCP板，另一视图表示放置在一起之后的SCP板。
图10表示本发明基础的弯角的布置的透视图。
图10A表示预制弯角的透视图以及预制弯角上部的放大图。
图10B表示在基础墙的建造中将预制弯角板安装在支柱上的拆卸视图和组装视图。
图11A表示底座与水泥或混凝土地板的细节。
图11B表示本发明的基础的地板的另一实施方式，包括放置在波纹金属薄板上的SCP板。
图12表示可以在图4或图11B所示的基础地板系统中采用的SCP板的实施方式，其中粘合带预先施加在SCP板上，在使用前粘合带由可取下的带封盖。
图12A表示图12所示实施方式的透视图。
图12B表示放置在托梁上的图12A所示的板。
图13，14和15表示在0.75英寸(1.9cm)厚的SCP板上采用的舌突和凹槽的典型设计和尺寸。
图16是多层SCP板的侧视图。
图17表示组装的金属(例如钢)地板构架。
图17A表示C形托梁金属构架元件连接在头部上。
图18表示图17所示的构架的一部分的放大视图。
图19表示连接在图17所示的金属构架上的测试SCP板地板系统构造。
图20，21，22和23表示图19所示的地板的相应部分的放大视图。
图24表示具有图9所示的连接剪力墙的图17所示的构架安装在剪力墙隔墙测试装置。
图25表示图24所示的装置的一部分的放大视图。
图26表示来自采用图24所示的地板隔墙测试装置的实例的试验载荷对比挠曲数据。
图27表示在设计载荷下安装在图24所示的测试装置上的SCP板和金属构架剪力墙的照片。
图28表示在失效状态下安装在图24所示的测试装置上的SCP板和金属构架剪力墙的照片。
图29是适用于完成制造SCP板的过程的装置的示意性正视图。
图30是在用于制造SCP板的过程中采用的浆液供给站的透视图。
图31是适用于制造SCP板的过程的埋置装置的分段顶视平面图。
图32表示在AISI TS-7测试中采用的地板构架。
图33表示在AISI TS-7测试中采用的SCP地板之一。
图34表示在AISI TS-7测试中采用的测试装置。
图35表示来自采用具有4英寸～12英寸(10.1～30.5cm)紧固件的3/4英寸(1.9cm)SCP板进行的AISI TS-7悬臂地板隔墙测试的数据。
图36表示来自采用与具有6英寸～12英寸(10.1～30.5cm)紧固件的3/4英寸(1.9cm)胶合板相比的3/4英寸(1.9cm)SCP板进行的AISITS-7悬臂地板隔墙测试的数据。
图37表示来自采用具有粘合剂的0.75英寸(1.9cm)SCP板进行的AISI TS-7悬臂地板隔墙测试的数据。
具体实施例方式 图1是用于本发明的基础墙10的第一实施方式的部件的典型布置的透视图。第一实施方式的基础10具有用于垂直基础外墙并与C形支柱12相连的SCP板4，所述C形支柱12连接在下轨道16和上轨道14上。SCP板4，40(图3A)可以通过任何已知方式固定在支柱12的外侧，如果需要，固定在支柱12的内侧。下轨道16支撑在底座20上。在该实施方式中，底座20低于地平面“G”。可以在外SCP板4的外表面上涂敷防水涂层，例如焦油或聚合物。
与用于承受抗剪载荷和重力的其它要求一样，基础墙通常被制成能承受冻融应力、湿气、利用砾石耐冲击以及能够承受来自周围土地的压力。
支柱12大体上为C形。更具体地，支柱12具有腹板13和一对垂直于腹板13的L形凸缘15。金属支柱12一端通过机械紧固件(例如螺钉或铆钉)固定在下轨道16上。同样，金属支柱12与上轨道14相连。下轨道16为U形或C形，具有中心腹板部分17和从腹板17突出的两个腿19。在本发明的基础系统中，下轨道16的腹板19通常利用常规紧固件(例如螺钉、螺栓、铆钉等)固定在底座20上。
穿过对准开口插入可选择的支柱定位元件11，穿过相应支柱12的腹板13设置所述开口。通常，支柱定位元件11是细长杆元件，其沿长度的横截面大体上为U形或V形并在定位元件的每个平面侧部具有槽口(未示出)。这些槽口开向相应侧部的纵向外边缘，以与相应支柱开口接合。定位元件不需要必须是U形或V形。
图2是用于本发明的基础墙30的第二实施方式的部件的典型布置的透视图。基础墙30具有用于垂直基础外墙并与C形支柱12相连的SCP板4，所述C形支柱12连接在下金属板36和上金属板34上。SCP板40的条与支柱12的内侧相连。SCP板4，40可以通过任何已知方式固定在支柱12的外侧和内侧。下板36支撑在支撑在底座20上。在该实施方式中，底座20低于地平面“G”。
金属支柱12一端通过机械紧固件(例如螺钉、铆钉等，通常采用L形支架38)固定在下板36上。同样，金属支柱12连接在上板34上。在本发明的基础系统中，下板36的腹板19通常利用常规紧固件(例如螺钉、螺栓、铆钉等)固定在底座20上。
图3是用于本发明的基础墙的第三实施方式的部件的常规布置的透视图，具有交错的支柱墙30。
图3A是沿图3所示实施方式的IIIA-IIIA截取的顶视图，其变形为表示内和外墙。这一“交错的”支柱墙30具有相面对的C形支柱32，相对侧具有SCP板4，6。优点在于提供额外强度以承受由接触基础SCP板墙4的土地施加的力。通常，外墙4和内墙6间隔的距离“A”在6～12英寸(15～30cm)，例如间隔8英寸(20cm)。通常，支柱32的宽度“B”在4～8英寸(10～20cm)，例如6英寸(15cm)。同时，通常支柱12的间隔距离“C”为0.25～0.5英寸(0.6～1.3cm)。垫片50设置在背靠背的支柱32之间的空间中。支柱32可以通过L形紧固件38连接在下轨道16上。
图3B是用于本发明的基础墙的第四实施方式的部件的典型布置的透视图，具有两层SCP板4，一层水平，一层垂直。
基础的外墙可以具有一层(图1)或两层(图3B)SCP板。如果需要，可以布置双层外板以补偿建筑弯角之间第一层基础墙板的接缝与第二层基础墙板的接缝的偏差。这样有助于防止地下水穿过地下基础墙渗漏。
图4表示采用图1所示的基础地板和墙10的基础60的透视图。该地板包括连接在缘边托梁67上的托梁62，缘边托梁67支撑在周围底座20上。托梁62还支撑在中底座66上。墙10具有外SCP板4和内SCP板6。
图5表示图4所示的基础地板的一部分的放大区段的透视图，其中托梁62落在底座20上。底座落在压实土地7上。图5还图示出放置在托梁62上的SCP板70。SCP板70可以通过机械紧固件或粘合剂连接在托梁62上。如果需要，可以在托梁62的端部与内SCP板6之间放置膨胀接合材料(通常以卷绕或刚性形式供给)。通常，防潮薄板放置在托梁62下方。
图6表示图4所示的基础地板的一部分的放大区段的透视图，其变形为在底座20上方的水平面上具有连接在支柱12上的托梁62。图6还表示放置在托梁62上的SCP板70。托梁62可以通过机械紧固件(例如铆钉)连接在支柱12上。SCP板70可以通过机械紧固件或粘合剂连接在托梁62上。
图6A表示图4所示的基础地板的一部分的放大区段的透视图，其变形为具有落在头部(header)27上的托梁62，所述头部27支撑在底座20上。如果需要，托梁还可以落在SCP板的直立部分(未示出)上。
图7表示图4所示的墙的一部分的放大区段的两个透视图，具有水平布置的SCP板4。如图7所示，第一板4的第一边缘具有第一凹槽57并且第二板4的第二边缘具有第二凹槽57。衬杆(backer rod)63放置在SCP板4的凹槽57中。
图7中的一个视图表示刚好在放置在一起之前的SCP板4。图7中的另一视图“B”表示放置在一起使得第一凹槽57和第二凹槽57相对、相邻并包含衬杆63之后的SCP板4。
同样，图7表示第一构架元件(支柱12)和第二构架元件(支柱12)相邻并且支架65位于这些构架元件(支柱12，12)的相对两侧之间。
衬杆63和支架65通常由闭孔聚合物材料制成。
图8表示采用图1所示的基础地板和墙10的基础61的透视图，其变形为垂直定向SCP板4，6。该地板包括连接在缘边托梁67上的托梁62，所述缘边托梁67支撑在周围底座20上。托梁62还支撑在中底座66上。
图9表示图8所示的墙的一部分的放大区段的两个透视图，其具有垂直布置的SCP板4，其图示出放置在SCP板4的凹槽57中的衬杆63以及施加在支柱12，12之间的支架65。图9的一个视图表示刚好放置在一起之前的SCP板4。图9的另一视图“C”表示放置在一起之后的SCP板4。衬杆63和支架65通常由闭孔聚合物材料制成。
图10表示用于基础外弯角的构造的实例。所述弯角具有作为外墙的SCP板4，作为内表面的SCP板部分40，以及支柱22。在SCP板4相交以形成弯角处，由重叠SCP板形成的接合部通过从墙的顶部到墙的底部施加连续防水带65得到防水处理。防水带63是玻璃纤维加强的沥青或聚合物织物。
图10A表示具有一些典型尺寸的预制细长弯角72的透视图以及弯角72的上部的放大图。弯角72具有限定了L形横截面的腿73，75。如果需要，可以采用细长弯角72，使得在墙弯角处没有任何垂直接缝。腿73的长度L1可以与腿75的长度L2尺寸相同或不同。这样可以有助于防止地下水穿过地下基础墙渗漏。可以通过在8～10英尺(大约2.4～3m)长(长度L5)以及12～24英寸(大约30.5～61cm)宽(长度L1，L2)的SCP板73，75的前和后表面上机械加工出6～8英寸(大约15～20cm)的起伏(长度L3，L4)来制成预制弯角板72。两个板随后采用嵌入表面起伏内的玻璃纤维胶乳水泥接合在一起以形成具有单个弯角板，其具有与形成直墙部分的基础板相同尺寸的最终板厚。
图10B表示在基础墙的构造中预制弯角板72安装在支柱22上的拆卸视图和组装视图。
图11A表示图4所示的基础地板的一部分的放大区段的透视图，其变形为利用浇注水泥或混凝土地板25代替托梁62和SCP板70的地板。通常，地板是浇注在防潮薄板(未示出)上的水泥或混凝土石板25，所述防潮薄板放置在压实土地78上。如果需要，装饰材料的地板76或SCP板可以放置在水泥板25上。
图11B表示本发明的基础地板的另一实施方式，其包括放置在波纹金属薄板79上的SCP板77，具有上平直部分71并通过机械方式(螺钉等)或利用现场施加或在现场以外预先施加的粘合剂得到紧固。
图12和12A表示可以在图11所示的基础地板系统中采用的SCP板77的实施方式，其在用于与至少多个上平直部分71接合的位置具有预先施加在SCP板77上的粘合带81。在使用之前，粘合带81由可取下的带83封盖。图12B表示板77使用在托梁62上。
墙SCP板4，6，40和地板SCP板70，77可以具有舌突和凹槽构造，它们可以通过在铸造过程中使板的边缘成形或在使用前通过刻纹机切割舌突和凹槽来制成。例如，板77的舌突和凹槽可以为锥形，如图13，14和15所示(具有带英寸刻度的尺寸)，锥形使本发明的板易于安装。墙板优选0.5～1英寸厚。地板通常为0.75～1英寸(1.9～2.5cm)厚。板的任何相对成对边缘可以具有匹配的舌突和凹槽构造。
防水 为了有助于本发明的基础具备防水能力，SCP板(例如SCP板，4，70，77)之间的接缝通常利用液体涂敷沥青型防水层或粘合防水聚合物薄板得到密封。
通常，采用薄板式薄膜或液体薄膜实现对基础系统进行防水处理。薄板式薄膜的厚度通常大约为60mil或更大，例如由层叠在防水聚乙烯薄膜上的涂胶沥青组成的60～100mil厚的薄膜。典型的薄板材料是自粘附涂胶沥青薄膜。这种典型的60mil厚的薄膜由层叠在防水聚乙烯薄膜上的涂胶沥青组成。沥青侧具有粘性，但由在使用过程中取下的隔离纸封盖。
薄板薄膜的实例是可以从Protective Coatings Technology，Inc.，Menomonie，Wisconsin得到的CRACK GUARD防水薄板薄膜。其是冷涂敷自粘附弹性薄膜，包括层叠在一层高密度聚乙烯上的一层改性聚合物沥青。
液体涂敷的薄膜通常是聚合物改性沥青或聚氨酯液体薄膜。聚合物改性沥青通常是添加橡胶聚合物的液体沥青。橡胶聚合物增强沥青，使其可以在收缩裂缝上伸长。液体固化成墙上的橡胶涂层。对于泥刀、滚筒或喷射应用，二者都可以以独立等级设置。常规涂敷的厚度是大约60mil或更大。
喷射涂敷的沥青薄膜的实例是可以从Tremco Barrier Solutions，Reynoldsburg，OH得到的TUFF-N-DRY聚合物增强的沥青薄膜。
液体涂敷的沥青薄膜的另一实例是可以从Applied Technologies，Fairfield，Ohio得到的HYDRA-GUARD聚合物改性沥青薄膜，其可以刷涂、滚压或喷射涂敷。通常，涂敷厚度在湿状态下大约为60mil，固化后为40mil。如果需要，其可以与同样从Applied Technologies，Fairfield，Ohio得到的FibR-DRI玻璃纤维保护板一起使用。例如，HYDRA-GUARD聚合物改性沥青薄膜可以施加在墙上，随后施加FibR-DRI玻璃纤维保护板。设置FibR-DRI玻璃纤维保护板以防止HYDRA Guard薄膜免受破坏并提供排水和绝缘。
SCP板组成 用于本发明的金属构架的SCP板可以是均质单层。然而，所述板通常通过涂敷多层的过程制成。根据涂敷和固化所述层的方式以及这些层是否具有相同或不同组成，最终的板产品可以或不保持各不相同的层。图16表示具有层22，24，26和28的板31的多层结构。在多层结构中，层的组成可以相同或不同。层(多个层)的典型厚度范围在大约1/32～1.0英寸(大约0.79～25.4mm)。在仅采用一个外层的情况下，其通常小于总板厚的3/8。
用于制成SCP板的主要原材料是无机粘结剂，例如硫酸钙α半水化合物、水硬水泥和火山灰材料、轻质填充剂，例如珍珠岩、陶瓷微球体或玻璃微球体中的一个或多个，以及高效减水剂，例如聚羧酸系和/或聚丙烯酸酯、水和可选择的添加剂。
硫酸钙半水化合物 可以在本发明的板上采用的硫酸钙半水化合物由石膏矿石、天然形成的矿物(硫酸钙二水合物CaSO4·2H2O)。除非有其它说明，否则“石膏”指的是硫酸钙的二水合物形式。在开采之后，生石膏得到热处理以形成可凝固硫酸钙，其可以是无水的，但通常是半水化合物，CaSO4·l/2H2O。对于熟悉的最终用途，可凝固硫酸钙与水发生反应以通过形成二水化合物(石膏)实现固化。半水化合物具有两个公认的形态，被称为α半水化合物和β半水化合物。根据它们的物理属性和成本选定多种用途。两种形式都与水反应以形成硫酸钙的二水化合物。在水合时，α半水化合物的特征在于产生石膏的矩形侧结晶，而β半水化合物的特征在于水合以产生石膏的针形结晶，通常具有大纵横比。在本发明中，可以根据所需机械性能采用α或β形式中的任何一个或二者。β半水化合物形成密度更小的微结构并优选用于低密度产品。α半水化合物形成比β半水化合物所形成的具有更高强度和密度的密度更大的微结构。因而，α半水化合物可以由β半水化合物替代以提高强度和密度或者它们可以组合以调整所述性能。
被用于制成本发明的板的无机粘结剂的典型实施方式包括水硬水泥，例如波特兰水泥、高铝水泥、火山灰混合的波特兰水泥或它们的混合物。
被用于制成本发明的板的无机粘结剂的另一典型实施方式包括包含硫酸钙α半水化合物、水硬水泥、火山灰和石灰的混合物。
水硬水泥 ASTM定义“水硬水泥”如下通过与水的相互化学作用凝固和硬化的水泥，并且在水中也能够如此。在建筑业和建筑工业中采用几种水硬水泥。水硬水泥的实例包括波特兰水泥、炉渣水泥(例如高炉炉渣水泥和超硫酸化水泥)、硫铝酸钙水泥、高铝水泥、膨胀水泥、白水泥以及快速凝固和硬化水泥。尽管硫酸钙半水化合物通过与水的相互化学作用进行凝固和硬化，但其不包含在本发明上下文中的水硬水泥的广义定义内。所有上述水硬水泥都可以被用于制造本发明的板。
大多流行和广泛采用的紧密相关的水硬水泥系列被称为波特兰水泥。ASTM定义“波特兰水泥”为通过将大体上包括水硬硅酸钙的水泥熟料磨碎而制成的水硬水泥，通常包含一种或多种形式的硫酸钙作为破碎杂料。为了生产波特兰水泥，石灰石、argallicious石和粘土的均匀混合物在窑内得到点燃以形成水泥熟料，其在随后得到进一步处理。因此，制成波特兰水泥的以下四个主要相硅酸三钙(3CaO·SiO2，还被称为C3S)、硅酸二钙(2CaO·SiO2，还被称为C2S)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3，或C3A)、以及铁铝酸四钙(4CaO·Al2O3·Fe2O3，或C4AF)。以较小量在波特兰水泥中存在的其它成分包括硫酸钙和碱性硫酸盐的其它重盐、生石灰和氧化镁。在波特兰水泥多种公认的分类重，III型波特兰水泥(ASTM分类)优选用于制造本发明的板，因为其细度已经被发现提供更大的强度。水硬水泥的其它公认的分类包括炉渣水泥(例如高炉炉渣水泥和超硫酸化水泥)、硫化铝酸钙水泥、高铝水泥、膨胀水泥、白水泥和快速凝固和硬化的水泥(如调凝水泥和VHE水泥)，和其它类型的波特兰水泥都可以有效用于制造本发明的板。炉渣水泥和硫化铝酸钙水泥具有低碱度并且也适用于制造本发明的板。
纤维 玻璃纤维通常被用作绝缘材料，但它们也一直被用作具有多个基体的加强材料。纤维本身使材料具有抗拉强度，否则材料会发生脆性断裂。纤维在承受载荷时会断裂，但包含玻璃纤维的成分通常的失效形式是因为纤维与连续相材料之间的结合老化和失效。因而，如果加强纤维在长时间之后保持提高延展性和加强合成物的能力，则所述结合是重要的。已经发现玻璃纤维加强水泥随着时间的流逝不会失去强度，这一现象起因于通过固化水泥时产生的石灰对玻璃的侵蚀。克服这种侵蚀的一种可行方式是用保护层(例如聚合物层)覆盖玻璃纤维。通常，所述保护层可以抵抗石灰的侵蚀，但已经发现本发明的板强度降低，因而，这些保护层不是优选的。限制石灰侵蚀的更昂贵的方式是采用特殊的耐碱性玻璃纤维(AR玻璃纤维)，例如Nippon Electric Glass(NEG)350Y。所述纤维已经被发现使基体具有高结合强度，因而是本发明的板的优选。玻璃纤维是直径大约5～25微米并且通常大约10～15微米的单纤丝。单纤维通常组合成100单纤维股，其可以被扎成包含大约50股的粗纱。所述股或粗纱通常被切成适当的单纤维和纤维束，例如大约0.25～3英寸(6.3～76mm)长，通常1～2英寸(25.4～50.8mm)。
还可以在本发明的板中包括其它不可燃纤维，例如钢纤维也是可行的添加物。
火山灰质材料 如上所述，大多波特兰和其它水硬水泥在水合(固化)过程中产生石灰。合乎要求的是使石灰起反应以减少对玻璃纤维的侵蚀。还已知的是当存在硫酸钙半水化合物时，其与水泥中的铝酸三钙发生反应以形成钙矾石，其会导致固化产品发生不合乎要求的开裂。这是本领域中通常所称的“硫酸侵蚀”。可以通过增加“火山灰质”材料来防止发生所述反应，“火山灰质”材料在ASTM C618-97中被定义为“含硅或硅质和明矾材料，其本身具有很小或没有任何粘结价值，但以细粒形式并在存在湿气的情况下在常温下与氢氧化钙发生化学反应以形成具有粘性特性的化合物”。一种经常采用的火山灰质材料是硅粉，细粒无定形硅石是金属硅和硅铁合金制造产物。在特征上，其具有高硅含量和低氧化铝含量。多种天然和人造材料已经被称为具有火山灰质属性，包括浮石、珍珠岩、硅藻土、凝灰岩、火山灰、偏高岭土、微粒硅、研磨成粒高炉炉渣、以及飞灰。尽管硅粉是用作本发明的板中的尤其便利的火山灰，但可以采用其它火山灰质材料。与硅粉相比，偏高岭土、研磨成粒高炉炉渣以及得到粉碎的飞灰具有更低的硅含量和大量的氧化铝，但可以是有效的火山灰质材料。当采用硅粉时，其构成反应粉末(也就是水硬水泥、硫酸钙α半水化合物、硅粉和石灰)重量百分比的大约5～20％，优选重量百分比的10～15％。如果替换其它火山灰，则选定所采用的量以提供与硅粉类似的化学性能。
轻质填料/微球体 在本发明的系统中采用的轻质板通常具有每立方英尺65～90磅(1.04～1.44克/立方厘米)，优选每立方英尺65～85磅(1.04～1.36克/立方厘米)，更优选每立方英尺72～80磅(1.15～1.28克/立方厘米)的密度。相比之下，典型的以波特兰水泥为基础且不具有木纤维的板具有每立方英尺95～110磅(1.52～1.76克/立方厘米)的密度范围，而以波特兰水泥为基础且具有木纤维的板大约与SCP相同(大约65～85pcf)(1.04～1.36g/cc)。
为了有助于实现这些低密度，所述板具有轻质填料粒子。所述粒子通常具有大约10～500微米的平均直径(平均粒径)。更为常见的，它们具有50～250微米的平均粒径(平均粒径尺寸)和/或落入10～500微米的粒径(尺寸)范围内。它们通常还具有范围在0.02～1.00的粒子密度(比重)。微球体或其它轻质填料粒子在本发明的板中起到重要的作用，否则将比建筑板所需的更重。作为轻质填料，微球体有助于降低产品的平均密度。
当微球体为中空时，它们有时被称为微球。
微球体本身是不可燃的，或者如果是可燃的，则添加足够少量以使SCP板不可燃。用于包含在制造本发明的板所采用的混合物中的典型轻质填料从包括陶瓷微球体、聚合物微球体、珍珠岩、玻璃微球体和/或飞灰煤胞的组中选择。
陶瓷微球体可以由多种材料并利用不同的制造过程制成。尽管可以采用多种陶瓷微球体作为本发明的板中的填料成分，但本发明优选的陶瓷微球体被制成煤燃烧副产品并且是在烧煤设备发现的飞灰的成分，例如由Kish Company Inc.，Mentor Ohio制造的EXTENDOSPHERES-SG、由Trelleborg Fillite Inc.，Norcross，Georgia USA制成的FILLITE
Brand陶瓷微球体。本发明优选的陶瓷微球体的化学性质是其重量百分比大约50～75％主要是硅石(SiO2)，重量百分比的大约15～40％是氧化铝(Al2O3)，其它材料重量百分比达到35％。本发明优选的陶瓷微球体是直径范围在10～500微米的中空球形粒子，壳壁厚度通常是球体直径的大约10％，粒子密度优选大约为0.50～0.80g/mL。本发明优选的陶瓷微球体的抗压强度大于1500psi(10.3MPa)并且优选大于2500psi(17.2MPa)。
用于本发明的板中的陶瓷微球体是优选主要出于它们比大多合成玻璃微球体坚固大约3～10倍。另外，本发明优选的陶瓷微球体热稳定并使本发明的板具有增强的尺寸稳定性。陶瓷微球体具有其它应用，例如粘合剂、密封剂、堵缝、屋面材料化合物、PVC地板材料、涂料、工业涂层和耐高温塑料合成物。尽管它们是优选，但应该认识到微球体不必是中空和球形的，因为是粒子密度和抗压强度使本发明的板具有低重量和重要的物理性能。备选地，假定所得到的板满足所需性能，则多孔不规则粒子是替代物。
如果存在，则聚合物微球体通常是具有由聚合物材料(例如聚丙烯腈、聚甲基丙烯腈、聚氯乙烯或聚偏氯乙烯或它们的混合物)制成的壳的中空球体。所述壳可以封装被用于在制造过程中使聚合物壳膨胀的气体。聚合物微球体的外表面可以具有一些形式的惰性涂层(例如碳酸钙、氧化钛、云母以及滑石)。聚合物微球体具有优选大约0.02～0.15g/mL的粒子密度并具有10～350微米范围内的直径。聚合物微球体的存在便于同时实现低的板密度和增强的可切性和受钉性。
其它轻质填料(例如玻璃微球体、珍珠岩或中空铝硅酸盐煤胞或从飞灰中得到的微球体)也适用于组合或代替制造本发明的板所采用的陶瓷微球体的混合物中。
玻璃微球体通常由耐碱玻璃材料制成并且可以为中空。典型玻璃微球体可以从GYPTEK INC.，Suite 135，16Midlake Blvd SE，Calgary，AB，T2X 2X7，CANADA得到。
在用于本发明的SCP材料的实施方式中，仅在板的整个厚度上采用陶瓷微球体。所述板通常包含在板的整个厚度上均匀分布的重量百分比大约35～42％的陶瓷微球体。
在用于本发明的SCP材料的另一实施方式中，在板的整个厚度上采用轻质陶瓷和玻璃微球体的混合物。在本发明第二实施方式的板中的玻璃微球体的容积率通常在干成分总容积的0～15％范围内，其中合成物的干成分是反应粉末(反应粉末的实例仅有水硬水泥、水硬水泥和火山灰的混合物、或水硬水泥、硫酸钙α半水化合物、火山灰和石灰的混合物)、陶瓷微球体、聚合物微球体以及耐碱玻璃纤维。典型的含水混合物具有大于0.3/1～0.7/1的水-反应粉末比率。
SCP板的组成 被用于制造本发明的抗剪切板的成分包括水硬水泥、碳酸钙α半水化合物、活性火山灰(例如硅粉)、石灰、陶瓷微球体、耐碱玻璃纤维、高效减水剂(例如聚羧酸系(polynapthalene sulfonate)的钠盐)以及水。通常，存在水硬水泥和硫酸钙α半水化合物。如果硫酸钙α半水化合物不与硅粉一起存在，则合成物的长期寿命会受到影响。当不存在波特兰水泥时，耐水/耐湿性会受到影响。可以在合成物中加入少量加速剂和/或延迟剂以控制未加工(也就是未得到固化)材料的凝固特性。典型非限制添加剂包括用于水硬水泥的加速剂(例如氯化钙)、用于硫酸钙α半水化合物的加速剂(例如石膏)、延迟剂(例如DTPA(二乙烯三胺五乙酸)、酒石酸或酒石酸的碱盐(例如酒石酸钾)、减缩剂(例如乙二醇)、以及混入空气。
本发明的板包括耐碱玻璃纤维和轻质填料(例如微球体)均匀分布的连续相。所述连续相因反应粉末(也就是水硬水泥、硫酸钙α半水化合物、火山灰和石灰的混合物)的含水混合物的固化而产生，优选包括高效减水剂和/或其它添加剂。
在本发明中的反应粉末(无机粘结剂，例如水硬水泥、硫酸钙α半水化合物、火山灰和石灰)的实施方式的典型重量百分比根据反应粉末的干重量在表1中示出。表1A列出了在本发明的合成物中反应粉末、轻质填料以及玻璃填料的典型范围。
在本发明的所有组成中不需要石灰，但已经发现加入石灰可以提供较好的板并且通常加入重量百分比超过大约0.2％的量。因而，在大多情况下，在反应粉末中的石灰量为重量百分比大约0.2～3.5％。
在用于本发明的SCP板的实施方式中，合成物中的干成分是反应粉末(也就是水硬水泥、硫酸钙α半水化合物、火山灰和石灰的混合物)、陶瓷微球体和耐碱玻璃纤维，合成物中的湿成分是水和高效减水剂。干成分和湿成分组合以形成本发明的板。陶瓷微球体在板的整个厚度上均匀分布在基体中。干成分的总重量中，本发明的板由重量百分比大约49～56％的反应粉末、重量百分比大约35～42％的陶瓷微球体以及重量百分比大约7～12％的耐碱玻璃纤维构成。在宽范围下，本发明的板由总干成分中重量百分比35～58％的反应粉末、重量百分比34～49％的轻质填料(例如陶瓷微球体)、以及重量百分比6～17％的耐碱玻璃纤维构成。在干成分中加入的水和高效减水剂的量足以提供满足用于任何特定制造过程的处理要点所需的浆液流动性。水通常的添加率范围在反应粉末重量的大约35～60％并且高效减水剂通常的添加率添加率范围在反应粉末重量的大约1～8％。
玻璃纤维是直径大约5～25微米，优选大约10～15微米的单纤丝。这些单纤丝通常组合成100个单纤维股，这些股可以扎成大约50股的粗纱。玻璃纤维的长度通常为大约0.25～1或2英寸(6.3～25.5或50.8mm)或者大约1～2英寸(25.4～50.8mm)，宽范围大约0.25～3英寸(6.3～76mm)。纤维具在板的平面上有自由定向，提供各向同性的机械性能。
适用于本发明的SCP材料的第二实施方式包含在板的整个厚度上均匀分布的陶瓷和玻璃微球体的混合物。因此，合成物中的干成分是反应粉末(水硬水泥、硫酸钙α半水化合物、火山灰和石灰)、陶瓷微球体、玻璃微球体和耐碱玻璃纤维，合成物中的湿成分是水和高效减水剂。干成分和湿成分组合以形成本发明的板。玻璃微球体在板中的容积率通常是干成分总容积的7～15％。在干成分的总重量中，本发明的板由重量百分比大约54～65％的反应粉末、重量百分比25～35％的陶瓷微球体、重量百分比0.5～0.8％的玻璃微球体以及重量百分比6～10％的耐碱玻璃纤维构成。在宽范围下，本发明的板根据总的干成分由重量百分比42～68％的反应粉末、重量百分比23～43％的陶瓷微球体、重量百分比0.2～1.0％的玻璃微球体以及重量百分比5～15％的耐碱玻璃纤维构成。在干成分中加入的水和高效减水剂的量将被调节以提供满足用于任何特定制造过程的处理要点所需的浆液流动性。水通常的添加率范围在反应粉末重量的35～70％，但当需要利用水-反应粉末比率降低板的密度和提高可切性时可以大于60％，达到70％(水-反应粉末的重量比为0.6/1～0.7/1)，优选65％～75％。高效减水剂的量可以是反应粉末重量的1～8％。玻璃纤维是直径大约5～25微米，优选大约10～15微米的单纤维。它们通常扎成如上所述的股和粗纱。玻璃纤维的长度通常为大约1～2英寸(25.4～50.8mm)，宽范围大约为0.25～3英寸(6.3～76mm)。纤维在板的平面上具有自由定向，提供各向同性的机械性能。
适用于本发明的SCP材料的第三实施方式在所形成的板上包含多层结构，其中外层(多层)具有增强的受钉性(紧固能力)/可切性。这一点通过提高外层(多层)上的水-水泥比率、和/或改变填料的量、和/或加入足够少量的聚合物微球体使得板保持不可燃来实现。板的芯部通常包含在整个层厚度上均匀分布的陶瓷微球体，或者备选地包含陶瓷微球体、玻璃微球体和飞灰煤胞中的一个或多个的混合物。
第三实施方式的芯层的干成分是反应粉末(通常为水硬水泥、硫酸钙α半水化合物、火山灰和石灰)、轻质填料粒子(通常为微球体(例如单独的陶瓷微球体或陶瓷微球体、玻璃微球体和飞灰煤胞中的一种或多种))、以及耐碱玻璃纤维，芯层的湿成分是水和高效减水剂。干成分和湿成分组合以形成本发明的板的芯层。在干成分总重量中，本发明的板的芯部优选由重量百分比49～56％的反应粉末、重量百分比35～42％的中空陶瓷微球体以及重量百分比7～12％的耐碱玻璃纤维构成，或者备选地由重量百分比54～65％的反应粉末、重量百分比25～35％的陶瓷微球体、重量百分比0.5～0.8％的玻璃微球体或飞灰煤胞、以及重量百分比6～10％的耐碱玻璃纤维构成。在宽范围下，本发明使用的SCP材料的该实施方式的板的芯层通常基于总的干成分由重量百分比大约35～58％的反应粉末、重量百分比34～49％的轻质填料(例如陶瓷微球体)以及重量百分比6～17％的耐碱玻璃纤维构成，或者备选地由重量百分比大约42～68％的反应粉末、重量百分比23～43％的陶瓷微球体、重量百分比达到1.0％，优选0.2～1.0％的其它轻质填料(例如玻璃微球体或飞灰煤胞)、以及重量百分比5～15％的耐碱玻璃纤维构成。在干成分中加入的水和高效减水剂可以得到调节以提供满足用于任何特定制造过程的处理要点所需的浆液流动性。水通常的添加率范围为反应粉末重量的大约35～70％，但在需要利用水-反应粉末比率降低板密度并提高受钉性时可以大于60％，达到70％，高效减水剂通常的添加率范围在反应粉末重量的1～8％。当水-反应粉末的比率得到调节时，浆液合成物将被调节以使本发明的板具有所需性能。
通常缺少聚合物微球体以及缺少聚合物纤维将导致SCP板变为可燃烧。
第三实施方式的外层(多层)的干成分是反应粉末(通常为水硬水泥、硫酸钙α半水化合物、火山灰和石灰)、轻质填料粒子(通常为微球体(例如单独的陶瓷微球体或陶瓷微球体、玻璃微球体和飞灰煤胞中的一种或多种))、以及耐碱玻璃纤维，外层(多层)的湿成分是水和高效减水剂。干成分和湿成分组合以形成本发明的板的外层。在本发明该实施方式的板的外层(多层)中，水的量被选定为向板提供良好的紧固和切削能力。在干成分的总重量中，本发明的板的外层(多层)优选由重量百分比大约54～65％的反应粉末、重量百分比25～35％的陶瓷微球体、重量百分比0～0.8％的玻璃微球体、以及重量百分比6～10％的耐碱玻璃纤维构成。在宽范围下，本发明的板的外层基于总的干成分由重量百分比大约42～68％的反应粉末、重量百分比23～43％的陶瓷微球体、重量百分比达到1.0％的玻璃微球体(和/或飞灰煤胞)、以及重量百分比5～15％的耐碱玻璃纤维构成。在干成分中加入的水和高效减水剂的量被调节为提供满足用于任何特定制造过程的处理要点所需的浆液流动性。水通常的添加率范围为反应粉末重量的大约35～70％，尤其是在水-反应粉末的比率得到调节以降低板密度并提高受钉性时大于60％，达到70％，高效减水剂通常的添加率范围为反应粉末重量的大约1～8％。外层(多层)的优选厚度范围为大约1/32～4/32英寸(0.8～3.2mm)并且当仅采用一层时，外层的厚度小于板总厚度的3/8。
在本发明的该实施方式的芯部和外层(多层)中，玻璃纤维是直径大约5～25微米，优选10～15微米的单纤维。这些单纤维通常被扎成如上所述的股和粗纱。长度通常为大约1～2英寸(25.4～50.8mm)，在宽范围下为大约0.25～3英寸(6.3～76mm)。在板的平面上纤维定向是自由的，从而提供各向同性的机械性能。
用于本发明的SCP材料的第四实施方式提供密度为每立方英尺65～90磅(1.04～1.44g/cc)并且能够在紧固在构架上时抵抗剪切载荷的多层板，其包括因含水混合物的固化而形成的连续相的芯层，含水混合物的固化而形成的连续相基于干重，包括重量百分比35～70％的反应粉末、重量百分比20～50％的轻质填料以及重量百分比5～20％的玻璃纤维的，所述连续相利用玻璃纤维得到加强并包含轻质填料粒子，该轻质填料粒子具有0.02～1.00的粒子比重以及大约10～500微米的平均粒径；该多层板还包括与一种含水混合物的固化而形成的另一连续相相应的至少一个外层，该混合物因基于干重，包括重量百分比35～70％的反应粉末、重量百分比20～50％的轻质填料以及重量百分比5～20％的玻璃纤维，所述连续相利用玻璃纤维得到加强并包含轻质填料粒子，轻质填料粒子在内层(the inner layer)的每一相对侧具有0.02～1.00的比重以及大约10～500微米的平均粒径，其中至少一个外层具有比内层更高的玻璃纤维的百分比。
制造本发明的板 反应粉末(例如水硬水泥、硫酸钙α半水化合物、火山灰和石灰的混合物)以及轻质填料(例如微球体)干状态下在适当混合器内得到混合。
随后，水、高效减水剂(例如聚羧酸系钠盐)以及火山灰(例如硅粉或偏高岭土)在另一混合器内混合1～5分钟。如果需要，在这一阶段加入延迟剂(例如酒石酸钾)以控制浆液的凝固特性。干成分加入到包含湿成分的混合器中并混合2～10分钟以形成极为均匀的浆液。
为了实现均匀混合，浆液然后通过几种方式的任一种与玻璃纤维结合，粘结板然后通过浇注含有纤维的浆液于具有所需形状和尺寸的适宜的模具中制成，如果需要，振动该模具以在模具有中获得好的材料压实状态。利用一个相适宜的整平板或泥刀使板具有所需的表面最终特性。
下面是制造多层SCP板的一种方法。反应粉末(例如，水硬水泥、硫酸钙α半水化合物、火山灰和石灰的混合物)和轻质填料(例如微球体)在干状态下在一个适合的混合器中混合。随后，水、高效减水剂(例如聚羧酸系钠盐)以及火山灰(例如硅粉或偏高岭土)在另一混合器内混合1～5分钟。如果需要，在这一阶段加入延迟剂(例如酒石酸钾)以控制浆液的凝固特性。干成分加入到包含湿成分的混合器中并混合2～10分钟以形成极为均匀的浆液。
为了实现均匀混合，浆液可以通过几种方式与玻璃纤维结合。玻璃纤维通常是切成短长度的粗纱形式的。在优选实施方式中，浆液和切开的玻璃纤维同时喷射到板模具内。优选地，在多次通过中完成喷射以形成薄层，优选达到大约0.25英寸(6.3mm)厚，它们构成不具有任何特殊图案并且厚度为1/4～1英寸(6.3～25.4mm)的均匀板。例如，在一种应用中，通过在长度和宽度方向的六次喷射通过制成3×5英尺(0.91×1.52m)的板。随着第一层的沉积，可以采用辊确保浆液和玻璃纤维实现紧密接触。在滚压步骤之后，所述层与整平板或其它适当装置处于同一水平。通常，可以采用压缩空气使浆液雾化。随着其从喷射喷嘴中产生，浆液与已经通过安装在喷枪上的切断机构从粗纱上切下的玻璃纤维混合。浆液与玻璃纤维的均匀混合物沉积在如上所述的板模具中。
如果需要，板的外表面层可以包含聚合物球体或通过其它方式构成，使得用于将板连接在构架上的紧固件易于得到驱动。所述层的优选厚度是大约1/32英寸～4/32英寸(0.8～3.2mm)。可以采用与上述制造板芯部的同一工序施加板的外层。
板制造领域的技术人员可以想到沉积浆液和玻璃纤维的混合物的其它方法。例如，不是采用成批处理制造每一个板，而是以类似的方式制备连续薄板，其在材料已经充分凝固之后可以被切成所需尺寸的板。纤维相对应浆液体积的百分比通常大致在0.5％～3％(例如1.5％)的范围内。典型的板具有大约1/4～1/2英寸(6.3～38.1mm)的厚度。
制造本发明的板的另一方法是采用授予Dubey等人并在此引入作为参考的美国专利申请公开号2005/0064 164中公开的过程步骤。授予Dubey等人的美国专利申请公开号2005/0064 164公开了在松散分布的切断纤维或浆液层初始沉积在移动幅面上之后，纤维沉积在浆液层上。埋置装置将新沉积的纤维压实在浆液内，此后加入另一浆液层，随后是切断纤维，之后是更多埋置。如果需要，对板的每一层重复所述过程。在完成时，板具有更均匀分布的纤维成分，其形成相对坚固的无需厚的加强纤维层的板，这一点在用于粘结板的现有生产技术中得到教导。
更具体地，授予Dubey等人的美国专利申请公开2005/0064 164公开了用于生产结构粘结板的多层过程，包括(a)提供移动幅面；(b)沉积第一层散纤维以及(c)在幅面上沉积一层可凝固浆液中的一个；(d)在浆液上沉积第二层散纤维；(e)将第二层纤维埋置在浆液内；以及(f)重复步骤(c)的浆液沉积到步骤(d)，直至在板中获得所需数量的可凝固纤维加强浆液层。
图29是适于执行授予Dubey等人的美国专利申请公开2005/0064164所述过程的装置的示意性正视图。现在参照图29，结构板生产线示意性被示出并总体由附图标记310表示。生产线310包括具有多个腿313或其它支承件的支承构架或形成台312。在支承构架312上包括移动托架314，例如具有光滑不透水表面(然而可以想到多孔表面)的环形橡胶状输送带。本领域众所周知的是，支承构架312可以由包括指定的腿313的至少一种桌状部分制成。支承构架312还在构架的远端318包括主驱动辊316，以及在构架近端322的空转辊320。同样，优选设置至少一个带进给和/或张紧装置324用于保持托架314在辊316，320上的所需张紧和定位。
同样，在优选实施方式中，可以设置牛皮纸、隔离纸的纸幅326和/或本领域众所周知的支承材料的其它幅面用来在凝固之前支承浆液的并将其布置在托架314上以保护托架314和/或防止其受到污染。然而，还可以想到通过本发明的生产线310制成的板直接形成在托架314上。在后一情况下，需设置至少一个带清洗单元328。托架314通过本领域已知的驱动主驱动辊316的电机、皮带轮、带或链的组合沿支承构架312移动。可以想到托架314的速度可以改变以适于不同应用。
在图29所示的装置中，通过在幅面326上沉积一层松散的切断的纤维330或一层浆液开始结构粘结板的生产。在浆液的第一次沉积之前沉积纤维330的有利之处在于可以在所得到的板的外表面附近埋置纤维。本发明的生产线310可以采用多种纤维沉积和切断装置。然而，图29图示的系统采用固定几个玻璃纤维帘线卷轴332的至少一个导轨331，纤维帘线334从所述卷轴332上被供给到切断台或装置(还被称为切断器336)。
切断器336包括装有刀刃的旋转辊338，径向延伸的刀刃340从其上突出，沿托架314的宽度横断延伸，并且所述辊338被布置成与支承辊342成紧密接触的旋转关系。在优选实施方式中，装有刀刃的辊338和支承辊342布置成相对紧密的关系，使得装有刀刃的辊338的旋转也使支承辊342旋转，然而反之也是可以想到的。同样，支承辊342优选覆盖有弹性支承材料，刀刃340靠在弹性支承材料上将帘线334切成几段。刀刃340在辊338上的间隔决定了切断纤维的长度。在图29中可以看到，切断器336布置在近端322附近的托架314上方以使生产线310的长度的生产用途最大化。当纤维帘线334得到切断时，纤维330松散落在托架幅面326上。
接着，浆液供给台或浆液供给器344从远程混合位置347(例如料箱、料仓或类似装置)接收浆液346的供给。还可以想到以首先在托架314上沉积浆液来开始所述过程。浆液优选包括上述和在本发明中列出的引入在此作为参考的用于生产SCP板的可变数量的波特兰水泥、石膏、集料、水、加速剂、增塑剂、发泡剂、填料和/或其它配料。这些配料的相对数量(包括去除以上或附加其它配量中的一些)可以改变以适于不同用途。
可以想到多种在移动托架314上均匀沉积薄层浆液346的浆液供给器344的构造。图29表示浆液供给器344包括横断托架314行进方向布置的主计量辊348。伴随或工作辊350布置成与计量辊348成紧密平行的旋转关系以在它们之间形成辊隙352。优选为非粘着材料(例如Teflon
商标的材料或类似材料)的一对侧壁354(图30，示出一个)防止注入辊隙352内的浆液346从供给器344的侧面漏出。
供给器344在移动托架314或托架幅面326上沉积均匀的较薄的浆液346层。适当的层厚度范围为大约0.05英寸～0.20英寸(0.127～0.508cm)。然而，对于在由本发明的过程制成的优选结构板上优选的四层以及大致0.5英寸(1.27cm)的适当建筑板来说，尤其优选的浆液层厚度大致为0.125英寸(0.318cm)。
现在参照图29和30，为了获得如上所述的浆液层厚度，在浆液供给器344上设置几个特征。首先，为了确保在整个幅面326上具有均匀沉积的浆液346，浆液通过位于本领域众所周知类型的侧向往复移动且电缆驱动的流体动力分配器358中的软管356被输送到供给器344。从软管356流出的浆液由此通过侧向往复运动被注入供给器344内以填充由辊348，350和侧壁354限定的贮液器359。因而计量辊348的旋转从贮液器359中抽出一层浆液346。
接着，厚度监控或厚度控制辊360布置成微高于和/或略微处于主计量辊348的中心线的下游以调节从主计量辊348的外表面362上的供给器贮液器359中抽出的浆液346的厚度。同时，厚度控制辊360可以处理具有不同和恒定变化的粘度的浆液。主计量辊348在与托架314和托架幅面326的移动方向相同的行进方向“T”上得到驱动，并且主计量辊348、工作辊350和厚度监控辊360都在相同方向上得到旋转驱动，这样使浆液在相应移动外表面上提前硬化的可能性最小化。当外表面362上的浆液346向托架幅面326移动时，位于主计量辊348与托架幅面326之间的横向脱模线364确保了浆液346完全沉积在托架幅面上并且不会向辊隙352和供给器贮液器359倒退行进。脱模线364还有助于使主计量辊348不具有提前硬化的浆液并保持相对均匀的浆液帘。
优选与切断器336相同的第二切断台或装置366布置在供给器344的下游以在浆液346上沉积第二层纤维368。在图29所示的实施方式中，从与供给切断器336相同的导轨331向切断器装置366供给帘线334。然而，可以想到根据应用向每个单个的切断器提供单独的导轨331。
现在参照图29和31，接着，总体由370表示的埋置装置布置成与浆液和生产线310的移动托架314成操作关系以将纤维368埋在浆液346内。尽管可以想到多种埋置装置，包括但不局限于振荡器、羊的脚踏辊(sheep’s foot roller)和类似装置，但在图31所示的实施方式中，埋置装置370包括至少一对横断托架幅面326的行进方向“T”安装在构架312上并大体上平行的轴372。每个轴372具有多个相对较大直径的盘374，它们通过小直径盘376在轴上相互轴向分离。
在SCP板的生产过程中，轴372和盘374，376绕轴的纵向轴线一起旋转。本领域众所周知的是，轴372中的任意一个或两个可以具有动力，如果仅有一个具有动力，则另一个可以由皮带、链、齿轮传动装置或其它已知的动力变速技术驱动以保持到驱动辊的相应方向和速度。相邻的优选平行的轴372的相应盘374，376互相啮合，用于在浆液中形成“捏和”或“推按”动作，这样对之前沉积在其上的纤维368进行埋置。另外，盘372，374紧密相互啮合和旋转的关系防止了在盘上积存浆液346，实际上形成“自清洁”作用，这样显著减少了因浆液凝块的提前硬化而导致的生产线的停工时间。
盘374，376在轴372上的相互啮合关系包括小直径隔板盘376和相对大直径的主盘374的相对圆周的紧密相邻布置，这样便于起到自清洁作用。当盘374，376在紧密靠近中彼此相对旋转(但优选在同一方向)时，浆液粒子难以存留在装置中以及提前凝固。通过设置两组相对侧向偏置的盘374，浆液346承受多重断裂作用，从而产生了进一步将纤维368埋置在浆液346中的“捏和”作用。
一旦纤维368已经得到埋置，换句话说，当移动托架幅面326经过埋置装置370时，完成SCP板的第一层377。在优选实施方式中，第一层377的高度或厚度大致在0.05～0.20英寸(0.127～0.508cm)范围内。已经发现这一范围在与SCP板上的类似层组合时提供了所需的强度和刚度。然而，根据不同应用可以想到其它厚度。
为了构建所需厚度的结构胶贴板，需要另外的层。为此，设置基本上与供给器344相同的第二浆液供给器378与移动托架314处于可操作关系并布置成用于在已有的层377上沉积浆液346另外的层380。
接着，设置基本上与切断器336和366相同的附加切断器382，其与构架312处于可操作关系以沉积从导轨(未示出)提供的第三层纤维384，该导轨以与导轨331类似的方式构造和相对于构架312进行布置。纤维384沉积在浆液层380上并采用第二埋置装置386得到埋置。在构造和布置上与埋置装置370类似，第二埋置装置386安装成相对于移动托架幅面314略微更高，使得第一层377不会受到扰乱。这样，形成浆液和埋置纤维的第二层380。
现在参照图29，对于凝固浆液和纤维的每一连续层，在生产线310上设置附加浆液供给台344，378，402，之后是纤维切断器336，366，382，404和埋置装置370，386，406。在优选实施方式中，设置总计四个层(例如参见图16所示的板31)以形成SCP板。一旦如上所述沉积了四层埋置纤维的可凝固浆液，优选在构架312上设置成形装置394以使板的上表面396成形。所述成形装置394在可凝固浆液/板制造领域是已知的，并且通常使多层板的高度和形状一致的弹簧加载或振动板以适应所需尺寸特征。
所制成的板具有多层(例如参见图16所示的板31的层22，24，26，28)，这些层在凝固时形成一体的纤维加强质量体。假定纤维在每一层上的存在和布置受到下文公开和描述的某些所需参数的控制并保持在这些参数的范围内，则实际上不可能使板脱层。
在这一点上，浆液层已经开始凝固，并且相应的板通过切割装置398相互分离，所述切割装置398在图29所示的实施方式中是喷水切割器。其它切割装置(包括移动刀刃)被认为适合这一操作，假定它们可以在本发明的板合成物上形成适当尖锐的边缘。切割装置398相对于生产线310和构架312布置成使得板被制成具有所需长度，其可能不同于图29中的表示。由于托架幅面314的速度相对较低，因此切割装置398可以被安装成垂直于幅面314的行进方向进行切割。对于更快的生产速度，已知的是所述切割装置以与幅面行进方向成角度地安装在生产线310上。在切割时，独立的板321得到堆叠以进行本领域众所周知的进一步处理、包装、存储和/或运输。
在定量方面，已经研究了纤维和浆液层的数量、纤维在板上的容积率、每个浆液层的厚度以及纤维股直径对纤维埋置效率的影响。在分析中，确定了以下参数 vT＝总的合成物体积 vs＝总的板浆液体积 vf＝总的板纤维体积 vf，l＝总的纤维体积/层 vT，l＝总的合成物体积/层 vs，l＝总的浆液体积/层 Nl＝浆液层的总数量；纤维层的总数量 Vf＝总的板纤维容积率 df＝单个纤维股的当量直径 lf＝单个纤维股的长度 t＝板厚度 tl＝包括浆液和纤维的单个层的总厚度 ts，l＝单个浆液层的厚度 nf，l，nf1，l，nf2，l＝在纤维层上的纤维的总数量
投影纤维表面面积率，
假定板由相同数量的浆液和纤维层构成。使这些层的数量等于Nl，并且板上的纤维容积率等于Vf。
总之，通过以下数学关系式给出在各个浆液层上沉积的纤维网络的层的投影纤维表面面积率，
其中，Vf是总的板纤维容积率，t是总的板厚度，df是纤维股的直径，Nl是纤维层的总数量以及ts，l是所采用的各个浆液层的厚度。
因而，为了获得良好的纤维埋置效率，目标函数变为将纤维表面面积率保持在某一临界值以下。值得注意的是通过改变等式中的一个或多个变量，投影纤维表面面积率可以被修改成获得良好的纤维埋置效率。
确定影响投影纤维表面面积率的量值的不同参数，已经提出方法改变“投影纤维表面面积率”的量值以获得良好的纤维埋置效率。这些方法包括改变以下参数中的一个或多个以将投影纤维表面面积率保持在临界值以下各个纤维和浆液层的数量，各个浆液层的厚度以及纤维股的直径。
基于这一基础工作，已经发现投影纤维表面面积率
的优选量值如下 优选的投影纤维表面面积率 更优选的投影纤维表面面积率 对于设计板纤维容积率Vf，可以通过修改以下参数中的一个或多个获得上述优选量值的投影纤维表面面积率—各个纤维层的总数量、各个浆液层的厚度以及纤维股的直径。特别地，这些参数产生投影纤维表面面积率的优选量值的所需范围如下 在多层SCP板上的各个浆液层的厚度ts，l 各个浆液层的优选厚度ts，l≤0.20英寸(5.1mm). 各个浆液层的更优选厚度ts，l≤0.12英寸(3.0mm) 各个浆液层的最优选厚度ts，l≤0.08英寸(2.0mm) 在多层SCP板上的各个纤维层的数量Nl 各个纤维层的优选数量Nl≥4 各个纤维层的最优选数量Nl≥6 纤维股直径df 优选的纤维股直径df≥30tex 最优选的纤维股直径df≥70tex 在采用板作为结构底层地板或地板衬垫时，它们优选被制成具有舌突和凹槽构造，该构造可以通过在铸造过程中使板的边缘成形或在使用之前利用刻纹机切削舌突和凹槽来制成。优选地，舌突和凹槽是例如图12A所示的锥形的，锥形便于安装本发明的板。
性能 本发明的SCP板金属构架系统优选具有表2A-2D中列出的一项或多项性能。除非另有说明，否则这些性能是针对1/2英寸(12.7mm)厚的SCP板。
在表2D中的水平设计抗剪能力设定的安全系数为3。
具有3/8～3/4英寸(9～19mm)(例如1/2英寸(12.5mm))厚的SCP板并在根据ASTM E-72进行测试时机械地和/或粘结地侧向支撑金属构架的系统通常具有200～1200，或400～1200，或800～1200磅/纵尺(298～1786，或595～1786，或1190～1786千克/延米)的额定的墙抗剪能力(还被称为额定的挤压抗剪强度)。
典型的3/4英寸(19mm)厚的板当根据ASTM E661和APA S-1测试方法在中心间距16英寸(406.4mm)的跨距上进行测试时具有静态加载下大于550lb的最终承载能力，冲击加载下大于400lb(182kg)的最终承载能力，以及在利用200lb(90.9kg)载荷进行的静态和冲击加载下小于0.078英寸(1.98mm)的挠曲。
在固化28天后，在水中浸泡48小时后具有65lb/ft3(1.04g/cm3)～90lb/ft3(1.44g/cm3)或65lb/ft3(1.04g/cm3)～95lb/ft3(1.52g/cm3)的干密度的0.75英寸(1.9cm)厚的SCP板的抗弯强度通过ASTM C 947测定应该至少为1000psi(7MPa)，(例如至少1300psi(9MPa))，优选至少1650psi(11.4MPa)，更优选至少1700psi(11.7MPa)。板应该保持其干强度的至少75％。
通常，SCP水平地板隔板系统比开放腹筋托梁的地板系统、金属层面以及在承载墙上适当位置浇注的混凝土或具有顶层厚板的预制垫板具有更高的比刚度。同样，通常本发明比木制地板系统提供更高的比刚度。
通常，当在测试中承受水的作用时所述系统的水平抗剪隔板承载能力减少不会超过25％，优选减少不会超过20％，在所述测试中在紧固在10英尺×20英尺(3.05×6.1m)的金属构架上的3/4英寸(1.9cm)厚的SCP板上保持2英寸的水头24小时。
通常，当在测试中承受水的作用时，所述系统吸收的水不超过0.7磅/平方英尺(3.4kg/sq.m)，在所述测试中，在紧固在10英尺×20英尺(3.05×6.1m)的金属构架上的3/4英寸(1.9cm)厚的SCP板上保持2英寸的水头24小时。
通常，当承受2英寸(1.9cm)的水头作用时，本发明的系统具有连接在10英尺×20英尺(3.05×6.1m)金属构架上的SCP板的10英尺宽×20英尺长×3/4英寸厚(3.05m×6.1m×1.9cm)的隔板的实施方式膨胀不超过5％，所述水头在紧固在金属构架上的SCP板上保持24小时。
通常，本发明的系统的每个部件满足系统达到大致1的ASTM G-21的要求以及满足系统达到大致10的ASTM D-3273的要求。同时，通常本发明的系统在清洁时基本上支持零细菌增长。同时，通常本发明的系统为白蚁不可食。
由于其轻质和坚固，这种将具有3/4英寸(1.9cm)厚的SCP板的水平隔板的本发明的地板系统结合在金属构架上可以有效利用给定建筑面积上的建筑容积，从而使给定建筑面积上的建筑容积最大化。该系统的轻质性能避免了与地层/水泥系统相关的静载荷。更小的静载荷使得在稳定性更小的土壤上建设相对较大尺寸的结构。而且，所述系统可以是不定向的，因为系统的板可以被布置成它们的长尺寸平行或垂直于构架的金属托梁而不会损失强度或承载特性。因而，系统在不失效下支承静载荷和动载荷的能力相同，而与SCP板在金属构架上的定向无关。同时，本发明的系统的潜在优势在于其可以具有更大的抗压强度。这对于结构的墙支撑在系统的一部分上(例如由板制成的地板隔板的四周)的建筑是有利的。当增加多层时，这些层的重量会向下层地板施加非常大的压力。
本发明在耐低气温性能方面具有意想不到的优势。常规胶结板在低气温下会易碎。因而，在低气温下安装这样的板需要建筑工人在安装过程中小心搬运。然而，在本发明的系统中，SCP板优选可以在环境温度小于32华氏温度(0摄氏温度)，或者甚至小于20华氏温度(-7.5摄氏温度)时安装在金属地板元件上而不会开裂。这是非常突出的优点，因为便于在冬天的严寒气候中进行施工，由此提高了建筑工人的生产率。本发明的SCP板优选在安装过程中可以在这些低温下承受常规粗加工。例如，在这些低温下，布置SCP板可以包括将板落在金属地板元件(例如桁架)上的步骤，使得板的至少一端自由下落至少2英尺(61cm)，通常至少3英尺(91cm)，例如3～6英尺(91～183cm)而不会开裂。例如，这一点发生在板的一端布置在一个或多个地板元件上，随后相对另一端得到释放自由下落在一个或多个金属地板元件上时。
实施例 在实施例中，在小型水平炉(SSHF)中对比较结构盖板的耐火极限测试进行1～5个试验。作为4英尺×4英尺(1.2×1.2m)组件的一部分测试五个样本，本发明合成的1/2英寸(13mm)的结构水泥板(SCP)。3/4英寸(19mm)的VIROC板、1/2英寸(13mm)的NOVATECH板(也是SCP板)、15/32英寸(12mm)的胶合板(等级A-C)以及31/64英寸(12mm)的定向股板(OSB)。
每个组件由金属构架、20规格358CR滑道和距中心24英寸的358ST支柱构成。测试材料施加在露出表面上并且一层USG的SHEETROCK 5/8英寸(16mm)的FIRECODE Type SCX石膏墙板施加在五个测试样本中的每个的未露出表面上。露出表面的材料垂直施加在支柱上，接缝处于组件的中点。热电偶布置在露出板下侧以及未露出表面上的空腔中以进行组件的温度比较。炉温按照ASTM E119时间/温度曲线进行控制。在测试持续过程中进行完工率和未露出表面的温度测定。在测试过程中对露出表面的估计状态做出观察。对于热电偶读数的标准ASTM E119温度极限平均为环境温度以上250℉(136℃)并采用环境温度以上325℉(183℃)作为单个的控制极限。测试的目的是提供生产材料在着火测试中的性能的相对比较。程序不提供系统的耐火等级。
在小型水平炉测试中采用的SCP板的组成如以下表2E
在表3中列出了5个样本的测试结果。当在每个测试过程中超过温度临界值时，平均(A)和单个(I)读数都得到记录。SCP板具有本发明的板的成分。
实施例1 样本构造 尺寸48英寸(122cm)×48-5/8英寸(124cm) 支柱358 ST，20规格间隔距中心24英寸(61cm) 滑道358 CR，20规格；空腔空 面对(着火侧)一层1/2英寸(13mm)的USG结构水泥板(SCP)；(未露出一侧)一层5/8英寸(16mm)的SHEETROCK
FIRECODE
(X型)板。
表4列出了在该实施例中采用的作为测试材料的板。所述板承受在表5中出现的加热。在表6中对该加热的观察。
着火测试持续时间70分钟0秒 测试终止没有任何板脱落
实施例2 样本构造 尺寸48英寸(122cm)×48-5/8英寸(124cm) 支柱358 ST，20规格间隔距中心24英寸(61cm) 滑道358 CR，20规格；空腔空 面对(着火侧)一层3/4英寸的VIROC Board；(未露出一侧)一层5/8英寸(16mm)的SHEETROCK
FIRECODE
(X型)板。
表7列出了在该实施例中采用的作为测试材料的板。所述板承受在表8中提出的加热。在表9中提出了对该加热的观察。
着火测试持续时间60分钟0秒 测试终止没有任何板脱落
实施例3 样本构造 尺寸48英寸(122cm)×48-5/8英寸(124cm) 支柱358 ST，20规格间隔距中心24英寸(61cm) 滑道358 CR，20规格；空腔空 面对(着火侧)一层1/2英寸的NovaTech板；(未露出一侧)一层5/8英寸(16mm)的SHEETROCK
FIRECODE
(X型)板。
表10列出了在该实施例中采用的作为测试材料的板。所述板承受在表11中提出的加热。在表12中提出了对该加热的观察。
着火测试持续时间70分钟0秒 测试终止-板脱层，没有任何板脱落。
实施例4 样本构造 尺寸48英寸(122cm)×48-5/8英寸(124cm) 支柱358 ST，20规格间隔距中心24英寸(61cm) 滑道358 CR，20规格；空腔空 面对(着火侧)一层15/32英寸(12mm)的胶合板(A/C)；(未露出一侧)一层5/8英寸(16mm)的SHEETROCK
FIRECODE
(X型)板。
表13列出了在该实施例中采用的作为测试材料的板。所述板承受在表14中提出的加热。在表15中提出了对该加热的观察。
着火测试持续时间32分钟0秒 测试终止板脱落
实施例5 样本构造 尺寸48英寸(122cm)×48-5/8英寸(124cm) 支柱358 ST，20规格间隔距中心24英寸(61cm) 滑道358 CR，20规格；空腔空 面对(着火侧)一层31/64英寸(1.2cm)的定向股板(OSB)；(未露出一侧)一层5/8英寸(16mm)的SHEETROCK
FIRECODE
(X型)板。
表16列出了在该实施例中采用的作为测试材料的板。所述板承受在表17中提出的加热。在表18中提出了对该加热的观察。
着火测试持续时间32分钟0秒 测试终止板脱落
实施例6 该实施例通过用于建筑的构架地板或屋顶隔板构造的ASTME455-98静态加载测试(单跨梁方法)采用原型3/4英寸(1.9cm)厚的SCP板确定按如下所述构造的单个地板隔板的水平隔板强度。
测试样本材料 A.地板隔板材料 本发明的利用玻璃纤维股加强的原型3/4”(1.9cm)SCP结构水泥板。沿4’×8’(122×244cm)薄板的8’尺寸定位V形凹槽和舌突。在该地板隔板测试的SCP板实施例中采用的组成在表18A中列出。
紧固件-#8-18*1-5/8＂长(4.1cm)沿四周中心距6＂(15cm)并在板的区域上中心距12＂(30cm)的BUGLE HEAD GRABBER SUPERDRIVETM螺钉。所有的紧固件布置成距板边缘最小3/4英寸以及距接缝1/2英寸(1.3cm)。在板的弯角，紧固件嵌入2英寸(5.1cm)。
粘结剂-由Flexible Products Company of Canada，Inc.制造的ENERFOAM SF聚氨酯泡沫粘结剂涂敷在所有对接接头、舌突和凹槽接头上。在凝固在适当位置之前在凹槽的底部涂敷3/8＂(0.95cm)的一滴(1)。在对接接头处留出3/8＂的间隙以在接头一起滑动之前使3/8＂(0.95cm)的一滴(1)粘结剂涂敷在间隙中。
B.地板构架 图17表示组装的金属(例如钢)地板构架160。其包括以下部分 A.由Dietrich公司制造的16规格×10英寸(25.4cm)深×10英尺(3.05m)长的横向托梁150。所述托梁压印有Dietrich TDW5 W 10IN×L10 FT 28324013 16 GAUGE G60 50KSI。
B.纵向缘边轨道152-由Dietrich公司制造的16规格×10-3/16＂(25.9cm)深×16′(4.88m)长，具有中心距24＂(0.61m)的预弯曲托梁连接位置。轨道压印有Dietrich TD16 W 9 1/4IN×L 16FT 28323858 16GAUGE 3RD FI。
C.0.125＂厚×2＂×2＂(0.32×5.08×5.08cm)的角钢154(图18)位于在支承一侧起始间隔布置并从加载侧跨越达3英寸(7.6cm)的每个横向端部托梁156上，其利用中心距6＂(15.24cm)的#10-1＂(2.54cm)DRIVALL螺钉固定在相应端部横向托梁上。
D.紧固件 用于连接构架的#10-16×3/4＂(1.9cm)长六角头DRIVALL螺钉。
绕最外边缘并在对接接头两侧中心距(o.c.)6＂(15.24cm)用于连接在构架上的#10-16×3/4＂(1.9cm)长的冒口头自钻孔螺钉。
测试样本构造 一个(1)测试样本被构造成总体尺寸10′-0＂×20′-0＂(3.05×6.1m)。图8表示金属构架的透视图。
图17A表示图17所示构架的一部分的放大图。
图18表示图17所示构架的一部分AA的放大图。
图19表示连接在金属构架上的SCP板120(具有板尺寸)的顶视图，其被制造成具有舌突和凹槽边缘(未示出)。
图20，21，22和23表示图19所示地板的相应部分BB，CC，DD和EE的放大图。
A.托梁在每一端采用穿过预弯曲翼片插入托梁侧面的三个(3)六角头#10-16×3/4＂(1.9cm)长的DRIVALL螺钉以及穿过缘边轨道顶部插入托梁内的一个(1)#10-16×3/4＂(1.9cm)长的冒口头自钻孔螺钉连接在缘边轨道上。5＂(12.7cm)长，0.078＂厚×1.5＂×4＂(0.2×3.8×10.2cm)的角钢151也利用3/4英寸(1.9cm)长的DRIVALL螺钉和通向缘边轨道的一个3/4英寸(1.9cm)长的DRIVALL螺钉紧固在中心距1＂(2.54cm)的相应托梁上。
B.在每一端具有2英寸长×1.75英寸(5.1×4.5cm)的翼片的1.5英寸×2.625英寸×21.75英寸(3.8×6.7×145cm)的KATZ阻隔件158沿地板的中心线紧固在托梁的底部。阻隔件158采用穿过每个KATZ阻隔件158端部的(1)#10-16×3/4＂(1.9cm)长的DRIVALL螺钉得到连接。特别地，KATZ阻隔件158通过交错定位在中点的任一侧而位于横向接头150之间并通过每个翼片一个#10-16×3/4英寸(1.9cm)长的DRIVALL螺钉而得到连接。
C.在加载一侧的两个位置向缘边轨道152增加附加水平阻隔件以增强缘边轨道152承受点载荷的能力。也就是，沿纵向缘边轨道在多个横向托梁150之间设置用于载荷支承的24英寸阻隔件157。20英寸长的阻隔件159每一端利用四个#10-16×3/4英寸(1.9cm)长的DRIVALL螺钉大体上沿构架的纵向轴线固定在每个横向端部托梁156与相应倒数第二个横向端部托梁150之间。
D.使构架为正方形，随后原型SCP板紧固在其上，如图19所示。原型SCP利用#8-18×1-5/8英寸长(4.1cm)的喇叭头GRABBER SUPERDRIVETM螺钉(翼形自钻孔螺钉162)从弯角嵌入2＂在四周以中心距6＂(15.2cm)并在区域中以中心距12英寸(30.5cm)得到紧固。注意确保紧固件平齐或略低于原型SCP的表面并且不会在金属构架中脱出。在对接以及舌突和凹槽位置，由Flexible Products Company of Canada，Inc.制造的一滴3/8英寸(0.95cm)的ENERFOAM SF聚氨酯泡沫粘结剂施加在接头上。
E.1/8＂×2＂×2＂(0.32×5.1×5.1cm)的角铁随后紧固在端部托梁上与托梁的底部平齐以使托梁在支承件处的弯扭降至最小并作为顶板元件。附加6英寸长的角铁被紧固在端部托梁的支承侧与托梁的顶板平齐，也使弯扭降至最小。
F.测试样本设定最小36小时以使粘结剂固化。
G.图24表示由具有图19所示连接地板120的图17所示的构架160制成的测试样本181，其由在混凝土地板98上绕样本181四周以中心距(o.c.)2英尺(0.6m)的工具辊70支承。
图25表示图24所示的部分FF的放大图。支承件74，84布置在测试样本181的两侧。三个(3)加载气缸80位于测试样本181的相对一侧。通过钢梁从气缸80向六个(6)18英寸(46cm)的支承块施加载荷，以将载荷均匀施加在地板测试样本181上。五个(5)刻度盘指示器沿测试样本181的支承侧布置以测量挠曲。图24表示具有垫板90的夹板92。大约1/8英寸(0.32cm)的间隙96，以及18英寸(46cm)载荷块94。夹板92安装在水泥98中。另一夹板82设置在测试样本181的另一端。夹板92支承在固体辊72上。
测试设备 A.三个(3)ENERPAC Model P-39液压手泵。
B.三个(3)ENERPAC Model RC-1010液压缸。
C.五个刻度盘指示器2英寸移动-0.001英寸递增。
D.三个(3)Omega数字式仪表。
E.三个(3)Omega压力传感器。
F.三个(3)6英尺工字梁。
G.五个(5)螺栓连接在地板上的刚性支承件。
工序 A.采用三个(3)1-1/2英寸(3.8cm)直径×10英寸(25.4cm)行程的液压缸80产生载荷，每个载荷点一个液压缸。利用三个(3)数字式仪表和压力传感器测定所施加的力。在所附的记录表中做出施加力的永久记录。
B.通过施加液压力产生载荷以形成机械力，直至在数字式仪表上指示所需载荷。
C.整个地板组件以700lbs(317.5kg)的增量得到加载。在读取挠曲读数之前每个载荷保持1分钟。在读取14,000lbs(6350kg)挠曲读数之后，组件随后以大致2800磅(1270kg)/分钟的速率得到加载，直至发生失效。
图27表示在设计载荷下安装在图24所示测试装置上的SCP板和金属构架地板的照片。
图28表示失效状态下安装在图24所示测试装置上的SCP板和金属构架地板的照片。
测试结果 表19表示向上述整个地板组件施加载荷的地板隔板测试的结果。地板具有120英寸(3.05m)的宽度。
采用3.0的安全系数获得以下值。
最终载荷＝14,618.5lbs/10.0英尺＝1,461.8PLF(磅/纵尺)(2,175kg/延米)。
设计剪力＝1461.8/3.0安全系数＝487.2PLF(725kg每延米) 通过最终载荷除以安全系数3计算出设计剪力。
表20表示因向地板施加载荷而发生的挠曲。图26是表20中的数据的曲线图。图26表示来自地板隔板测试的试验载荷对挠曲数据，所述测试采用3/4英寸(1.9cm)结构水泥板(SCP板)，该板利用图24所示的地板隔板测试装置。
表21表示在对测试样本地板的支承点处通过施加载荷产生的平均支承挠曲。
基于从这一单个测试样本获得的数据，可以从上述单个地板隔板样本中获得487.2PLF(磅/纵尺)(725kg/延米)的设计剪力。
实施例7 该实施例通过用于建筑的构架地板或屋顶隔板构造的ASTME455-98静态载荷测试(单跨梁方法)确定浸水对采用3/4＂英寸(1.9cm)厚的SCP板的组件的水平隔板强度的影响。
测试样本材料 A.地板隔板材料 B.利用玻璃纤维股增强的3/4英寸(1.9cm)的SCP板。沿4英尺×8英尺(1.2×2.4m)的薄板的8’(2.4m)尺寸定位V形凹槽和舌突。
所采用的紧固件包括可以用于GRABBER建筑产品的沿四周中心距6英寸以及在板的区域上中心距12英寸布置的#8-18×1-5/8英寸(4.1cm)长喇叭头GRABBER SUPER DRIVE螺钉。所有紧固件都布置成距板边缘最小3/4英寸(1.9cm)以及距接缝1/2英寸(1.3cm)。在板的弯角，紧固件嵌入2英寸(5.1cm)。紧固件的位置参见图19。
B.地板构架 托梁包括由Dietrich公司制造的CSJ16规格×8英寸深×10英尺(16规格×20cm×305cm)的缘边轨道。
测试样本的构造 四个(4)测试样本被构造成总体尺寸10’-0”×20’-0”(3.05×6.1m)，如同在实施例6中描述的测试样本。图17表示与在该试验中采用的构架类似的金属构架160的透视图。
使构架为正方形，随后原型SCP板被紧固在其上，如图19所示。原型SCP板以绕四周6”英寸(15.2cm)的中心距(o.c.)并从弯角嵌入2英寸，以及在区域上12英寸(30.5cm)的中心距利用#8-18×1-5/8”(4.1cm)长的喇叭头Grabber SuperDrive螺钉(翼形自钻孔螺钉162)得到紧固。注意确保紧固件保持平齐或略低于原型SCP的表面并且不会在金属构架中脱出。与实施例6的测试样本相比，在对接接头以及舌突和凹槽的位置，在接头处不施加由Flexible Products Company of Canada，Inc.制造的一滴3/8英寸(0.95cm)的ENERFOAM SF聚氨酯泡沫粘结剂。
测试设备 A.四个(4)ENERPAC Model P-39液压手泵。
B.四个(4)ENERPAC Model RC-1010液压缸。
C.五个(5)刻度盘指示器2英寸移动-0.001英寸递增。
D.四个(4)Omega数字式仪表。
E.四个个(4)Omega压力传感器。
F.四个(4)6英尺工字梁。
G.六个(6)螺栓连接在地板上的刚性支承件。
工序 A.在“原始样本”或干状态下测试两个测试组件，在存在1”(2.54cm)水头持续24小时之后测试两个样本。
B.采用四个(4)1-1/2英寸(3.8cm)直径的液压缸产生载荷，每个载荷点一个液压缸。利用四个(4)标定的数字式仪表和压力传感器测定所施加的力。在所附的记录表中做出施加力的永久记录。
C.通过施加液压力产生载荷以形成机械力，直至在数字式仪表上指示所需载荷。
D.整个地板组件以700lbs的增量得到加载。在读取挠曲读数之前每个载荷保持1分钟。在读取14000lbs(6350kg)挠曲读数之后，组件随后以大致2800磅(1270kg)/分钟的速率得到加载，直至发生失效。
测试结果 表22-36表示向上述整个地板组件施加载荷的地板隔板测试的结果。
地板具有120英寸(305cm)的宽度。
采用安全系数3.0获得以下值。
干样本的平均最终载荷＝15,908.2lb/10ft＝1,590.8PLF(2367kg/延米)。
干样本的设计剪力＝1,590.8PLF/3.0安全系数＝530.2PLF(789kg/延米)。
湿样本的平均最终载荷＝14,544.5lb/10ft＝1,454.4PLF(2164kg/延米)。
湿样本的设计剪力＝1,454.4PLF/3.0安全系数＝484.8PLF(721kg/延米)。
这些结果表示在连续浸水24小时之后隔板强度的超过大致91％得到保留。
实施例8 为了确定采用金属构架和SCP盖板的地板隔板组件的剪切强度和抗剪刚度，在十个(10)样本上根据用于冷成形钢隔板的AISI TS-7-02悬臂测试方法执行测试。该数据可以代表剪力墙的抗剪性能。
图32表示在AISI TS-7测试中采用的地板构架400。
地板隔板材料 利用玻璃纤维股加强的原型3/4＂(1.9cm)的SCP-结构水泥板。沿4′×8′(1.2×2.4m)薄板的8′(2.4m)尺寸定位V形凹槽和舌突。
3/4＂(1.9cm)胶合板-23/32＂(1.83cm)的GP PLUS、舌突和凹槽(快速装配)。由Georgia Pacific Corporation制造的APA RatedSturd-I-FloorTM、Exposure 1、PS1-95 Underlayment、Sanded Face、PRP-108。
紧固件-#8-18×1-5/8＂(4.1cm)长，翼形钻孔喇叭头Grabber SuperDrive TM(液氧驱动)的螺钉，沿四周以中心距4＂，6＂and 12＂(10.1，15.4and 30.5cm)以及在板的区域上以中心距12＂(30.5cm)布置的No.CHS8158JBW。所有的紧固件布置在距板边缘最小3/4＂(1.9cm)处以及距接缝1/2＂(1.3cm)处。在板的弯角处，紧固件嵌入2＂(5.08cm)。
粘结剂-由OSI Sealants制造的PL聚氨酯优质构造粘结剂。对所有的构架元件施加1/4＂(0.635cm)滴，在板的对接接头处施加双倍的滴。在任何加载之前提供最小24小时的固化时间。
地板构架 托梁-由Dietrich公司制造的16规格×10＂(25.4cm)深×10′长的TRADE READYTM托梁。托梁压印有Dietrich TDJ5 W 9-1/4英寸(23.5cm)×L11英尺10-1/2英寸(6.02m)14453223 16 GAUGE G60 50KSI。平均测试屈服强度为51.0ksi(352Mpa)。
缘边轨道-16规格×10-3/16＂深×16′长，具有以中心距24＂间隔的预弯曲托梁连接位置。轨道压印有Dietrich D16 W 9-1/4英寸(23.5cm)×L16FT(4.88m)14453203 16 GAUGE G60。平均测试屈服强度为62.7ksi(432MPa)。紧固件-#10-16×3/4＂(1.9cm)长的六角头DRIVALL螺钉。
测试样本构造 十个(10)测试样本被构造成总体尺寸11′-11＂×12′-0＂(3.63m×3.66m)。缘边轨道在中心距16＂(41cm)处具有预弯曲翼片，所以扣角钢焊接在中心距间隔24＂(61cm)处。
托梁采用穿过预弯曲翼片插入托梁侧面的三个(3)六角头#10-16×3/4＂(1.9cm)长的DRIVALL螺钉连接在轨道上。SimpsonStrong-Tie Holdown Part的No.S/HD15采用48-#10×3/4＂(1.9cm)长的六角头自钻孔螺钉紧固在地板的拉紧侧。6-1/8＂×16＂长，12规格的支柱采用(14)-#10×3/4＂(1.9cm)长的六角头自钻孔螺钉连接在压缩托梁上。其增加作为加强件以避免在隔板失效之前压碎端部托梁。使托梁为正方形，随后原型SCP或胶合板紧固在其上。地板盖板从弯角嵌入2＂(5.08cm)绕四周以4＂，6＂or 12＂(10.1，15.2 or 30.5cm)中心距以及在区域上以12＂(30.5cm)中心距利用#8-18×1-5/8＂(4.1cm)长的喇叭头Grabber SuperDriveTM螺钉得到紧固。注意确保紧固件保持平齐或略低于地板盖板的表面并且还不会在金属构架中脱出。参见附图No.B6-B11的详细信息。允许采用粘结剂的测试样本固化最小24小时以使推荐的粘结剂固化。
图33表示在具有粘结剂布置的AISI TS-7测试中采用的SCP地板420之一。板442是具有0.670英寸-0.705英寸(1.70-1.79cm)厚度的SCP板。视图EE表示在接头处的偏置板。视图FF表示V形1/2英寸(1.27cm)的舌突和凹槽接头。视图GG表示弯角。视图HH表示三个SCP板相交。视图II表示弯角。
试验安排 图34表示在AISI TS-7测试中采用的测试装置450。测试装置450具有两个8英寸×72英寸(20.3×183cm)长的加载梁454。测试样本452布置在1英寸的辊458上，钢板460设置在辊458下方。还设置刚性支承件466和测试固定件456以及工字梁。液压缸向测试样本452施加压力。还设置用于支承件464的工字梁固定件。
测试样本定位在测试固定件上，缘边轨道之一与10＂-301b./英尺(25.4cm-44.6kg/m)的C通道的顶部平齐。缘边轨道随后利用中心距12＂(30.5cm)间隔布置的#12-24，T5六角头螺钉连接在C形通道上。两个(2)8＂×72＂(20.3×183cm)长的工字梁随后利用#10×3/4＂(1.9cm)长的六角头自钻孔螺钉连接在另一缘边轨道上，与顶部平齐。紧固件被设定为中心距6＂(15.2cm)，交替置于工字梁凸缘的侧面。工字梁还通过螺栓连接在一起。液压缸在反力梁上与工字梁成直线。
1＂(2.54cm)直径的螺纹杆穿过Simpson Holdown布置并与刚性钢固定件相连。不向螺纹杆上的耦合螺母施加任何比转矩。载荷侧的缘边轨道定位在大致间隔48＂的两组辊上。夹板布置在压缩侧的盖板上以防止上升。两个(2)1＂(2.54cm)直径的辊布置在地板盖板的夹板管与钢板之间。
四个(4)线性传感器布置在地板隔板组件上的以下位置 #1-与拉紧托梁成直线， #2-与得到固定的缘边轨道成直线， #3-与扣角钢上的承受载荷的缘边轨道成直线，以及 #4-与压缩托梁成直线。
线性传感器和液压传感器与数据采集系统相连。
试验设备 四个(4)线性传感器布置在地板隔板组件上的以下位置 一个(1)ENERPAC Model P-39液压手动泵。
三个(3)EnerPac Model RC-1010液压缸。
四个(4)线性传感器。
五个(5)螺栓连接在地板上的刚性支承件。
螺栓连接在三个(3)支承件上的一个(1)C10×30刚性通道。
一个(1)Omega数字式仪表。
一个(1)Omega压力传感器。
两个(2)6英尺(1.83m)的工字梁。
工序 在载荷点采用液压缸产生载荷。利用数据采集设备和压力传感器测定所施加的力。在所附的记录表上做出施加力的永久记录。通过施加液压力产生载荷以形成机械力，直至在数字式仪表上指示所需的载荷。整个地板组件以恒定速率得到加载，直至没有获得进一步的载荷增加。
测试结果 表37汇总了测试结果
图35-37表示以磅v为单位的载荷。位移数据被用于产生表37中汇总的值。
图35表示来自采用3/4英寸(1.9cm)的SCP板的AISI TS-7悬臂地板隔板测试的数据，所述SCP板具有4英寸-12英寸(10.2-30.5cm)的紧固程序。
图36表示来自采用与3/4英寸(1.9cm)的胶合板对比的3/4英寸(1.9cm)的SCP板的AISI TS-7悬臂地板隔板测试的数据，所述SCP板具有6英寸-12英寸(10.2-30.5cm)的紧固程序。图37表示来自采用具有粘结剂的3/4英寸(1.9cm)的SCP板的AISI TS-7悬臂地板隔板测试的数据。
表38-47以表格形式表示以0.001英寸为增量的图35，36和37的数据。
实施例9 表48表示与采用FORTACRETE牌结构粘结板作为盖板的冷压成形的钢构架墙的挤压剪切性能相关的测试。结果包括ASTM E72墙挤压测试和AISI TS-07悬臂测试。结果包括分块和不分块的样本，额定剪切强度范围从大致450lbs/ft(670kg/m)到超过1100lbs/ft(1640kg/m)。
采用安全系数2.5产生容许的剪切强度，其范围根据板定向以及是否采用阻隔从大致180lbs/ft(268kg/m)到超过450lbs/ft(670kg/m)。
通过紧缩紧固件间隔、增加更多的阻隔或在支柱两侧放置FORTACRETE牌结构粘结板来实现剪切载荷的明显更高(双倍或更大)。(所有测试都是针对仅一侧具有FORTACRETE牌结构粘结板来进行)。结果表明在住宅和小型商业建筑中由FORTACRETE牌结构粘结板作为盖板的冷压成形的钢墙提供充足的剪切能力，明显有助于抵抗侧向和/或剪切载荷。
定向在垂直位置的墙上执行ASTM E72测试。墙支柱为35/8＂(9.2cm)深，凸缘15/8＂(4.12cm)长，由16规格钢制成。标准滑道导轨采用35/8＂(9.2cm)宽，11/4＂(3.2cm)腿，以及16规格。墙支柱在每个凸缘、顶部和底部利用单个螺钉紧固在滑道导轨上。每个测试样本采用FORTACRETE结构板的完全的4′×8′(122×244cm)薄板。所有的样本只覆盖构架的一侧。墙按照用于冷轧侧向支撑的Steel Stud ManufacturersAssociation(SSMA)的要求得到支撑，所述要求可以参照Steel StudManufacturers Association Product Technical Information，2001版，50页。采用1.5inch(3.8cm)扣角钢将撑连接在支柱上。用于将盖板连接在构架上的螺钉为#8-18×1 5/8＂(4.1cm)长翼形钻孔Grabber Super Drive液氧驱动螺钉(品号#CH58158JBWG2)。被用于将墙支柱连接在轨道和撑上的螺钉为自钻孔平头#8板状金属螺钉。
在布置在水平位置的测试组件上执行AISI TS-07测试。施加在它们上面的悬臂载荷使结果同样可以应用于垂直位置的墙。在上文实施例8中描述了AISI TS-07测试组件的细节。
对于表48中的数据，所有的测试板都是在距中心(o.c.)隔开24英寸(61cm)的3-5/8英寸(9.2cm)16规格钢支柱构架上。所有的测试板都通过绕四周以中心距6英寸(15cm)以及在区域上以中心距12英寸(30cm)间隔布置的紧固件连接在构架上。“FS”代表安全系数，该特定组的测试采用2.5的FS。表48表达了具有以下单位的参数最终载荷-磅、剪切强度-磅/纵尺、刚度-磅/纵尺。
尽管已经示出和描述了本发明的特定实施方式在金属构架上采用纤维加强结构水泥板的水平隔板，但本领域技术人员将会认识到在就其更宽方面以及以下权利要求中所提出内容上不脱离本发明的前提下可以对本发明做出改变和修改。
权利要求
1.一种用于商业或住宅建筑的基础系统，该基础系统包括
从由垂直墙和水平地板组成的组中选定的至少一个外部墙，
所述至少一个外部墙支承在金属构架上，
所述至少一个外部墙的至少一部分低于地平面，所述至少一个外部墙包括至少一个加强的、轻质、尺寸稳定的粘结板，并且
所述构架包括从由波纹金属薄板、金属托梁和金属支柱组成的组中选定的至少一个金属构架元件；
所述板具有65磅/立方英尺～90磅/立方英尺的密度并且能够在被紧固在构架上时承受剪切载荷，以及包括由含水混合物的固化而形成的连续相，所述含水混合物基于干燥包括重量百分比35％～70％的反应粉末、重量百分比20％～50％的轻质填料、以及重量百分比5％～20％的玻璃纤维，该连续相利用玻璃纤维得到加强并包含轻质填料粒子，轻质填料粒子具有0.02～1.00的粒子比重以及大约10微米～500微米的平均粒径。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该连续相因反应粉末的含水混合物的固化而形成，所述反应粉末基于干燥包括重量百分比35％～75％的硫酸钙α半水化合物、重量百分比20％～55％的水硬水泥、重量百分比0.2％～3.5％的石灰、以及重量百分比5％～25％的活性火山灰，该连续相利用耐碱玻璃纤维得到均匀加强并包含均匀分布的轻质填料粒子，该填料粒子包括均匀分布的陶瓷微球体。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，陶瓷微球体具有50微米～250微米的平均粒径和/或落在10微米～500微米的粒径范围内。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述板由各自基于干燥的重量百分比35％～58％的反应粉末、重量百分比6％～17％的玻璃纤维、以及重量百分比34％～49％的从由陶瓷微球体、玻璃微球体、飞灰煤胞或珍珠岩组成的组中选定的至少一种所述轻质填料制成。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，地板和墙包括粘结板。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述墙包括粘结板，并且所述地板包括浇注水泥。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述板由各自基于干燥的重量百分比42％～68％的反应粉末、重量百分比5％～15％的玻璃纤维、重量百分比23％～43％的陶瓷微球体、以及重量百分比0～1.0％的玻璃微球体的混合物制成。
8.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述板包括芯部，所述芯部包括由反应粉末的含水混合物的固化而形成的连续相，所述反应粉末基于干燥包括重量百分比35％～75％的硫酸钙α半水化合物、重量百分比20％～55％的水硬水泥、重量百分比0.2％～3.5％的石灰以及重量百分比5％～25％的活性火山灰，连续相利用耐碱玻璃纤维得到均匀加强并包含轻质填料，所述轻质填料包括均匀分布的陶瓷微球体，并且
所述板还包括至少一个外层，每个所述外层包括因反应粉末的含水混合物的固化而形成的连续相，所述反应粉末基于干燥包括重量百分比35％～75％的硫酸钙α半水化合物、重量百分比20％～55％的水硬水泥、重量百分比0.2％～3.5％的石灰、以及重量百分比5％～25％的活性火山灰，所述连续相利用耐碱玻璃纤维得到均匀加强，并且轻质填料粒子具有0.02～1.00的粒子比重以及大约10微米～500微米的平均粒径，至少一个外层具有相对于芯部的减小的相密度。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，基础系统的外部墙包括第一和第二层SCP板并且第一层的接缝相对于第二层的接缝具有偏移。
10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述板具有大约1/4英寸～1.5英寸(6.3mm～38.11mm)的厚度。
11.如权利要求1所述的系统，其特征在于，用于墙的金属构架包括交错的支柱。
12.如权利要求1所述的系统，其特征在于，玻璃纤维是具有大约5微米～25微米直径和大约0.25英寸～3英寸(6.3mm～76mm)长度的单纤丝。
13.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述板具有65lb/ft3(1.04g/cc)～90lb/ft3(1.44g/cc)的干密度，并且在浸泡在水中48小时后通过ASTM C 947测试具有至少1650psi(11.4MPa)的抗弯强度。
14.如权利要求2所述的系统，其特征在于，水硬水泥是波特兰水泥。
15.如权利要求1所述的系统，其特征在于，反应粉末包括重量百分比45％～65％的硫酸钙半水化合物，重量百分比25％～40％的水硬水泥、重量百分比0.75％～1.25％的石灰、以及重量百分比10％～15％的活性火山灰。
16.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统在测试中承受水的作用时不会吸收大于0.7磅/平方英尺的水，在所述测试中2英寸(5.08cm)的水头在紧固在10英尺×20英尺(3.05m×6.1m)的金属构架上的3/4英寸(19mm)厚的板上保持24小时。
17.如权利要求1所述的系统，其特征在于，连接在10英尺×20英尺(3.05m×6.1m)的所述金属构架上的10英尺宽×20英尺长×3/4英寸厚(3.05m×6.1m×1.9cm)的所述板的隔板在承受2英寸(5.08cm)的水头时膨胀不会超过5％，所述水头在紧固在金属构架上的SCP板上保持24小时。
18.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述板包括
包含连续相的芯层，以及
与由含水混合物的固化而形成的另一连续相相应的至少一个外层，所述混合物基于干燥包括重量百分比35％～70％的反应粉末、重量百分比20％～50％的轻质填料、以及重量百分比5％～20％的玻璃纤维，所述连续相利用玻璃纤维得到加强并包含轻质填料粒子，轻质填料粒子在内层的每个相对侧具有0.02～1.00的粒子比重以及大约10微米～500微米的平均粒径，其中所述至少一个外层具有比内层百分比更高的玻璃纤维。
19.如权利要求1所述的系统，其特征在于，第一所述板的第一边缘具有第一凹槽并且第二所述板的第二边缘具有第二凹槽，所述第一凹槽和所述第二凹槽相对和相邻并包含衬杆。
20.如权利要求1所述的系统，其特征在于，第一构架元件和第二构架元件相邻，并且垫片位于所述第一构架元件与所述第二构架元件的相对侧面之间。
21.如权利要求1所述的系统，其特征在于，包括地板，所述地板包括布置在波纹金属薄板上的所述板。
22.如权利要求1所述的系统，其特征在于，包括直立墙部分，其包含连接在金属支柱上的所述板以及连接在金属支柱上的弯角，所述弯角包括加强的、轻质、尺寸稳定的粘结板的腿，所述腿限定了L形横截面，在与弯角的外转角接合的外表面上具有第一表面起伏以及在与弯角的内转角接合的内表面上具有第二表面起伏，弯角的两个板采用嵌入到表面起伏内的玻璃纤维胶乳水泥接合在一起以形成一体的弯角板，其具有与直立墙部分的板相同尺寸的最终板厚度。
23.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个外部墙是至少一个所述垂直墙，还在至少一个所述垂直墙的外表面上包括从由液体涂敷的沥青型防水层和粘附的防水聚合物薄板组成的组中选定的一层防水材料。
24.一种用于商业或住宅建筑的基础地板系统，该基础包括
至少一个水平的外部地板元件，
所述至少一个地板元件支承在金属构架上，
所述至少一个地板元件的至少一部分低于地平面，所述至少一个地板元件包括得到加强的、轻质、尺寸稳定的粘结板；并且
所述构架包括由金属托梁、金属支柱以及波纹金属薄板组成的组中的至少一个元件；
底座，其中支承底座元件的构架直接支撑在底座上；
所述板具有65磅/立方英尺～90磅/立方英尺的密度并且能够在被紧固在构架上时承受剪切载荷，以及包括由含水混合物的固化而形成的连续相，所述含水混合物基于干燥包括重量百分比35％～70％的反应粉末、重量百分比20％～50％的轻质填料、以及重量百分比5％～20％的玻璃纤维，连续相利用玻璃纤维得到加强并包含轻质填料粒子，轻质填料粒子具有0.02～1.00的粒子比重以及大约10微米～500微米的平均粒径。
25.如权利要求24所述的系统，其特征在于，当根据ASTM 661和APA S-1测试方法在距中心16英寸(406.4mm)的跨距上进行测试时，3/4英寸(19mm)厚的所述板具有静态加载下大于550lb(250kg)的最终载荷能力，冲击加载下大于400lb(182kg)的最终载荷能力，以及在利用200lb.(90.9kg)的载荷进行的静态和冲击加载下具有小于0.078英寸(1.98mm)的挠曲。
26.如权利要求24所述的系统，其特征在于，所述至少一个板是基础的地板隔板的一部分并且基础地板隔板具有300磅/纵尺～1000磅/纵尺的水平设计的抗剪能力。
27.如权利要求24所述的系统，其特征在于，在测试中承受水的作用时，系统的水平剪切隔板承载能力减小不会超过25％，在所述测试中在紧固在10英尺×20英尺的金属构架上的3/4英寸厚的SCP板上保持2英寸的水头24小时。
28.一种SCP板，具有65磅/立方英尺～90磅/立方英尺的密度并且能够在被紧固在构架上时承受剪切载荷，以及包括由含水混合物的固化而形成的连续相，所述含水混合物基于干燥包括重量百分比35％～70％的反应粉末、重量百分比20％～50％的轻质填料、以及重量百分比5％～20％的玻璃纤维，连续相利用玻璃纤维得到加强并包含轻质填料粒子，轻质填料粒子具有0.02～1.00的粒子比重以及大约10微米～500微米的平均粒径，其中所述板具有第一和第二相对边缘，所述第一边缘具有第一凹槽并且所述第二边缘具有第二凹槽，衬杆位于由所述第一凹槽和所述第二凹槽组成的组中的至少一个元件中。
全文摘要
一种基础系统，包括支承加强的、轻质、尺寸稳定的粘结板的金属构架。该基础系统具有不可燃、耐水、抗菌和抗霉以及耐白蚁特性。所述板采用由无机粘结剂的含水混合物的固化而形成的一层或多层连续相，所述混合物例如包括硫酸钙α半水化合物、水硬水泥、活性火山灰和石灰。连续相利用玻璃纤维得到加强并包含轻质填料粒子，例如陶瓷微球体。
文档编号E02D27/00GK101522994SQ200780032008
公开日2009年9月2日 申请日期2007年6月25日 优先权日2006年6月27日
发明者蒂莫西·D·东尼亚, 詹姆斯·M·乌列特, 詹姆斯·E·赖克特 申请人:美国石膏公司