專利名稱：用于建筑的輕質(zhì)模塊式類水泥板/瓦的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及結(jié)構(gòu)建筑材料，更具體地說，涉及一種形如板/瓦的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件，尤其適用于房屋建筑的外墻或立面區(qū)域，以及樓板材料、地板材料和屋頂材料，它包含一種增強(qiáng)筋格柵式的集成支撐結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)減少了總重量和厚度，同時獲得高抗彎韌性、耐久性和模塊化性能。
背景技術(shù)：
目前，有多種類型的材料用于房屋建設(shè)。最常用的材料有石材、木材、磚、混凝土、金屬以及石膏和其它材料。許多建筑材料可單獨(dú)購買并在建筑工地組裝，例如石材、木材、磚等，同時其它材料在生產(chǎn)工廠中由預(yù)制件來組裝，然后大多是以各類板的形式作為組件被運(yùn)至建筑工地。
由鋼增強(qiáng)的混凝土制成的預(yù)制板廣泛用于大范圍的住宅和房屋建設(shè)。具有絕緣及其它表面層的板材用于建設(shè)完整的住宅，包括房頂、天花板、地板以及用于廚房、浴室、淋浴間、走廊和其它需要防水和防沖擊地點(diǎn)的瓷磚、薄磚、薄石材、合成或天然灰泥的支撐板。對于墻壁系統(tǒng)，建立墻壁托梁結(jié)構(gòu)(柱)，并且可將預(yù)制板連接到托梁。對于地板材料和屋頂材料，組裝橫梁的托梁結(jié)構(gòu)，并且可將預(yù)制板連接到托梁。對于樓板材料應(yīng)用，可提供具有支撐結(jié)構(gòu)的預(yù)制水泥板以減少需支撐樓板材料的橫梁數(shù)量。然而，水泥板可能極其沉重。
許多預(yù)制板還結(jié)合預(yù)應(yīng)力和鋼筋增強(qiáng)的水泥/混凝土產(chǎn)品以增進(jìn)高抗拉伸強(qiáng)度和高抗彎曲強(qiáng)度。例如，如題為“增強(qiáng)混凝土組件的結(jié)構(gòu)及增強(qiáng)方法”的美國專利第6,330,776號中Jinno等人所描述的，諸如增強(qiáng)纖維的高性能復(fù)合材料可加入基于水泥的產(chǎn)品表面以增強(qiáng)彎曲韌性。例如，如William H.Porter的題為“金屬增強(qiáng)的石膏、混凝土或水泥結(jié)構(gòu)絕緣板”的美國專利第5,842,314號中公開的，如題為“用于2X粘結(jié)建筑的結(jié)構(gòu)絕緣板”的美國專利第6,269,608號所公開的，如題為“具有塑料灌注的紙質(zhì)面板的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)絕緣板”的美國專利第6,408,594號所公開的，如Meier等人的題為“增強(qiáng)鋼條的固定”的美國專利第5,937,606號所公開的，以及如Billings等人的題為“模制建筑板和建設(shè)方法”的美國專利第6,230,409號所公開的，內(nèi)部增強(qiáng)金屬條或交叉棒也可用于提高彎曲韌性。
雖然彎曲韌性可通過嵌入預(yù)制板中的增強(qiáng)金屬條或交叉棒來提高，但是具有足夠韌性和高彎曲強(qiáng)度的預(yù)制板的總重量始終還是一個挑戰(zhàn)。這是因?yàn)閷⒔Y(jié)構(gòu)框架(金屬條或交叉棒)嵌入水泥可能導(dǎo)致使用與所需水泥相比更多水泥的、沉而厚的建筑。結(jié)果，許多板材還需較厚的板以用于承擔(dān)高載荷的應(yīng)用。另外，用于預(yù)制板的材料在許多方面還不令人滿意，這些方面包括它們較高的成本、沉重的重量、結(jié)構(gòu)不足以及缺乏對環(huán)境因素的抵抗。
因此，存在對一種新結(jié)構(gòu)建筑構(gòu)件的需求，需求一種具有高韌性、高抗彎曲強(qiáng)度而不增加總重量的輕質(zhì)預(yù)制板/瓦，用于諸如地板材料、屋頂材料、樓板材料、橋面以及墻壁系統(tǒng)的建筑應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種輕質(zhì)的模塊式類水泥(cementitious)板/瓦，將其設(shè)計(jì)為降低總重量和厚度，同時獲得高彎曲韌性、耐久性以及模塊化性能。
依照本發(fā)明的一個方面，提供一種具有由類水泥材料制成的板和一個增強(qiáng)筋格柵的類水泥板，該增強(qiáng)筋格柵置于板的下方以將施加在板上的應(yīng)力和載荷傳遞到下方的格柵上。
類水泥板由纖維增強(qiáng)的水泥、混凝土或石膏制成?；蛘撸愃喟蹇捎蓨A在纖維增強(qiáng)的水泥、混凝土或石膏層中間的總體平坦的石膏芯形成。增強(qiáng)筋格柵由電鍍鋼(或任何適合類型的防腐蝕、韌性結(jié)構(gòu)材料)金屬片經(jīng)沖壓或模鍛制成帽形截面的單件，該增強(qiáng)筋格柵具有多個置于類水泥板上的增強(qiáng)筋以加強(qiáng)類水泥板的韌性和抗彎曲強(qiáng)度。增強(qiáng)筋格柵可以在壁厚、高度和樣式方面具有多種尺寸，這取決于技術(shù)要求和具體的應(yīng)用。當(dāng)類水泥材料澆鑄成板形以固化時，增強(qiáng)筋格柵可通過將其上表面(法蘭)嵌入形成類水泥板的類水泥材料而連接到類水泥板?；蛘?，增強(qiáng)筋格柵可通過固定件或粘結(jié)劑連接到類水泥板。當(dāng)增強(qiáng)筋格柵通過形成板的類水泥材料的固化而連接時，可能需要在加強(qiáng)筋格柵的法蘭上穿孔以加強(qiáng)增強(qiáng)筋格柵和板之間的結(jié)合?？蛇x地，可將額外的多孔金屬網(wǎng)片點(diǎn)焊或以其它方式連接到增強(qiáng)筋格柵的法蘭，以加強(qiáng)增強(qiáng)筋格柵與形成板的類水泥材料之間的結(jié)合。
依照本發(fā)明的另一個方面，提供一種類水泥板，它具有由類水泥材料制成的板、形成于板下方的增強(qiáng)筋系統(tǒng)、以及附于類水泥材料上以提供裝飾和耐久性能的上精整層，該增強(qiáng)筋系統(tǒng)提高板的彎曲韌性并且提供用于將板連接到建筑結(jié)構(gòu)的機(jī)構(gòu)；其中，類水泥材料、增強(qiáng)筋系統(tǒng)和上精整層相互整體結(jié)合以形成用于模塊式建筑的單件。
通過參照以下附圖，以下段落將僅以示例的形式更具體地描述本發(fā)明。
附圖簡要說明顯然，當(dāng)閱讀組成本發(fā)明公開內(nèi)容一部分的附圖時，通過以下示例實(shí)施方案的詳細(xì)說明和權(quán)利要求，能夠更好地理解本發(fā)明。雖然以下描述和展示的公開內(nèi)容目的在于公開本發(fā)明的示例實(shí)施方案，但應(yīng)明確理解的是，這樣做僅用于展示和示例，并且本發(fā)明并不限于此。本發(fā)明的主旨和范圍僅通過所附權(quán)利要求來限制。以下是附圖的簡要說明，其中

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案的示例模塊式類水泥板/瓦；圖2A-2B示出根據(jù)本發(fā)明的多個實(shí)施方案的示例模塊式類水泥板/瓦；圖3A示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案的示例增強(qiáng)筋系統(tǒng)；圖3B示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方案的具有連接到增強(qiáng)筋格柵法蘭上的多孔金屬網(wǎng)片的示例增強(qiáng)筋格柵；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案的包括類水泥板和增強(qiáng)筋格柵的示例模塊式類水泥板的側(cè)視圖；圖5示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案，使用固定件將增強(qiáng)筋格柵連接到類水泥板的示例方法；圖6示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案，使用粘結(jié)劑將增強(qiáng)筋格柵連接到水泥板的示例方法；圖7示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案，將穿孔用于加強(qiáng)與類水泥板結(jié)合的示例增強(qiáng)筋格柵；圖8示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方案，將提升組件用于增強(qiáng)與類水泥板結(jié)合的示例增強(qiáng)筋格柵；圖9示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案組裝的示例模塊式類水泥板，它包含類水泥板、增強(qiáng)筋格柵和裝飾材料的最終涂層；圖10示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案，易于組裝的示例增強(qiáng)筋格柵；圖11示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案，模塊式類水泥板的示例裝配圖。
實(shí)施本發(fā)明的最佳方案本發(fā)明的示例實(shí)施方案應(yīng)用在置于類水泥板下方(底部)的所有類型的支撐結(jié)構(gòu)，以吸收在水平或垂直方向上的彎曲以及扭轉(zhuǎn)載荷的高值應(yīng)力，該實(shí)施方案還可應(yīng)用于各類水泥材料，包括但不限于纖維增強(qiáng)水泥、非增強(qiáng)水泥、混凝土、以多種其它材料增強(qiáng)的水泥、由飛塵、爐渣或礦泥制成的水泥。然而，為了簡化起見，雖然本發(fā)明的范圍并不限于此，但是討論將主要關(guān)注模塊式類水泥板或瓦，其具有類水泥板和被設(shè)計(jì)用于吸收和傳遞施加于類水泥板上的應(yīng)力和載荷的一體增強(qiáng)筋格柵。該類水泥板/瓦可設(shè)計(jì)用作瓦、薄磚、薄石料、合成或天然灰泥、涂料、外部絕緣和精整系統(tǒng)或可施用于混凝土的其它精整系統(tǒng)的支撐板。該類水泥板/瓦還可提供廣泛多種的尺寸(大小/比例)并且可具有多種應(yīng)用，例如外部樓板材料、橋樓板材料、地板材料、外部或內(nèi)部墻板和立面、屋頂材料或其它傳統(tǒng)和新穎的建筑應(yīng)用。這里用到的術(shù)語“類水泥”(cementitious)應(yīng)被理解為指代包含水泥或其它火山灰材料或從其中衍生出的任何材料、物質(zhì)或組合物。
參照附圖并且具體參照圖1，其中展示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的用于建筑的示例模塊式類水泥板或瓦。如圖1所示，類水泥板100包含兩個主要構(gòu)件類水泥板110以及與類水泥板110成一整體以形成一單件的增強(qiáng)系統(tǒng)120，所述單件可用于模塊式房屋或建筑。增強(qiáng)系統(tǒng)120可結(jié)合于類水泥板110的下方(底部)以為類水泥板100提供高彎曲韌性，并且提供將這些板連接或附著到建筑結(jié)構(gòu)的機(jī)構(gòu)。更具體地說，增強(qiáng)系統(tǒng)120設(shè)計(jì)為吸收并傳遞在水平和垂直方向上施加于類水泥板110上的彎曲以及扭轉(zhuǎn)載荷的高值應(yīng)力，這使得類水泥板110不須厚或沉重以承受應(yīng)力載荷。結(jié)果，類水泥板100的總重量和厚度可顯著降低，同時韌性和彎曲強(qiáng)度能可觀的優(yōu)化。
圖2A-2B展示了根據(jù)本發(fā)明的多種實(shí)施方案制成的示例水泥板110。如圖2A所示，類水泥板110可通過纖維增強(qiáng)水泥制成的類水泥材料形成，以提供高抗拉伸強(qiáng)度的類水泥板100。類水泥材料還可以是水泥、石膏、珍珠巖及適合催化劑的制劑。石膏優(yōu)選地是在市場上有售的高密度石膏組合物。珍珠巖可以是在石膏和混凝土中的多孔珍珠聚集體。
或者，如圖2B所示，類水泥板110可由夾在纖維增強(qiáng)水泥層114之間的總體平坦的石膏芯112形成。在許多應(yīng)用中，置于類水泥板110一側(cè)的一層纖維增強(qiáng)水泥層即可足夠。如圖2A-2B所示的實(shí)施方案，類水泥板110可以在大小和壁厚方面具有多種尺寸，這取決于技術(shù)要求和具體的應(yīng)用。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，所使用的類水泥材料可以是光滑的，或者其上也可具有紋理。該類水泥材料還可由混凝土、飛塵或其它耐用外部澆鑄材料制成。木質(zhì)纖維可用于增強(qiáng)水泥、混凝土或石膏，因?yàn)槠漭^低成本、輕質(zhì)、可循環(huán)使用及熱性能良好。然而，還可用其它增強(qiáng)纖維，例如碳纖維、芳香尼龍纖維、玻璃纖維、聚丙烯及類似物。所有增強(qiáng)纖維或細(xì)絲可以有序或隨機(jī)的方式置于水泥或石膏中。另外，也可使用其它材料，包括例如非增強(qiáng)水泥、混凝土、由多種其它材料增強(qiáng)的水泥、由飛塵、爐渣或礦泥制成的水泥。
圖3A展示的是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的一個示例增強(qiáng)筋系統(tǒng)。如圖3A所示，增強(qiáng)系統(tǒng)可以是一個可由機(jī)器沖壓成形的單件金屬制成的增強(qiáng)筋格柵120，然后將其施用于類水泥板110的下方(底部)。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，增強(qiáng)筋格柵120可由沖壓成基本與水泥板110相同大小的單件電鍍鋼片310形成。電鍍鋼片310可包含全部是帽形截面構(gòu)型的三條沿同一方向的沖壓通道312，以及兩個沿另一方向的沖壓通道314。
然而，增強(qiáng)筋系統(tǒng)并不必須是示于圖3A的增強(qiáng)筋格柵120。只要所提供的類水泥板100在不增加板重量和厚度的情況下具有高抗彎曲強(qiáng)度，就可使用其它形式的增強(qiáng)筋機(jī)構(gòu)和空心支撐結(jié)構(gòu)。增強(qiáng)筋格柵120還可由任何諸如不銹鋼、鋼以及鋁或其它抗腐蝕材料的金屬片模鍛而成，用以加強(qiáng)彎曲韌度并降低類水泥板100的重量，同時提供用于將這些板或瓦連接或附著到建筑結(jié)構(gòu)上的機(jī)構(gòu)。另外，增強(qiáng)筋格柵120不須排列成3×2增強(qiáng)筋構(gòu)型。其實(shí)，當(dāng)設(shè)計(jì)最終使用時，任何數(shù)量的沖壓增強(qiáng)筋都是可接受的。同樣地，增強(qiáng)筋格柵120不須使用如圖3A所示的帽形截面構(gòu)型。其實(shí)，當(dāng)設(shè)計(jì)最終應(yīng)用時，也可使用任何其它增強(qiáng)筋構(gòu)型或形狀，例如葉片增強(qiáng)筋、J截面、H截面等。增強(qiáng)筋格柵120還可在壁厚、增強(qiáng)筋高度和樣式方面具有多種尺寸，這取決于技術(shù)要求和具體的應(yīng)用。
圖3B展示的是根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方案的示例增強(qiáng)筋格柵。如圖3B所示，增強(qiáng)筋格柵構(gòu)型具有額外的點(diǎn)焊或以其它方式附著于其法蘭上的多孔金屬網(wǎng)320。該多孔金屬網(wǎng)320有利地設(shè)計(jì)成用于水泥嵌入過程，其中，在制造過程期間，可采用將增強(qiáng)筋格柵適當(dāng)就位的方式來澆鑄類水泥板110。多孔金屬網(wǎng)320還設(shè)計(jì)為用于幫助增強(qiáng)筋格柵120附著到類水泥板110上，并且增強(qiáng)類水泥板110。
多孔金屬網(wǎng)320可以是諸如輕質(zhì)鋁(Al)的金屬片，金屬片被切割并拉伸成不同大小、形狀和樣式，例如方形、錐形、橢圓形、菱形、三角菱形以及交織形。雖然金屬片可以是輕質(zhì)的，但是因桁架模式加強(qiáng)了金屬的堅(jiān)固性，金屬片還是堅(jiān)固的。這些多功能金屬片使增強(qiáng)筋120與類水泥板110易于結(jié)合，并且可被切割、模鍛以及焊接以適應(yīng)任何具體應(yīng)用。
圖4展示的是示于圖1的示例模塊式類水泥板100的側(cè)視圖。當(dāng)通過模子將形成類水泥板110的類水泥材料澆鑄成板或瓦形，并且尚未固化時，可通過將增強(qiáng)筋格柵120的上表面(法蘭)嵌入類水泥材料來將增強(qiáng)筋格柵120連接到類水泥板110。水泥將流過法蘭穿孔330A-330N，并且可選地如圖3B所示流過多孔金屬板320，并且將固化就位。然后，將水泥和增強(qiáng)筋格柵120按壓就位，以提高層間結(jié)合強(qiáng)度。水泥產(chǎn)品可具有施用于上表面的諸如木紋或其它紋理的裝飾性或功能性紋理。
將增強(qiáng)筋120連接到類水泥板110的其它方法可包括當(dāng)固化水泥時除了采用增強(qiáng)筋120上的穿孔之外還采用凸起，或僅采用凸起的方法。其它可選方案允許獨(dú)立形成水泥產(chǎn)品，并且通過使用粘結(jié)劑或機(jī)械固定裝置來附著增強(qiáng)筋格柵120。粘結(jié)劑可以是氨酯或環(huán)氧粘合劑、膠合劑或乳香涂層。也可分別在結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)組件中，或在水泥產(chǎn)品中使用其它機(jī)械固定裝置，例如螺釘、釘子、螺栓、鉚釘、柱銷、鉤環(huán)以及類似物。
例如，圖5展示的是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，利用固定件將增強(qiáng)筋格柵120連接到類水泥板110的示例方法。如圖5所示，諸如螺釘或釘子510的機(jī)械固定件可用于將增強(qiáng)筋120附著到類水泥板110。如果使用機(jī)械固定件，那么類水泥板110可包含較結(jié)實(shí)和堅(jiān)硬的表面邊緣增強(qiáng)層，以使在無預(yù)鉆孔和/或無破壞的情況下，將螺釘或釘子穿過類水泥板110的邊緣。
圖6展示的是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案，利用粘結(jié)劑將增強(qiáng)筋格柵120連接到類水泥板110的示例方法。如圖6所示，諸如氨酯或環(huán)氧粘合劑、膠合劑或乳香涂層的粘結(jié)劑可用于將增強(qiáng)筋120連接到類水泥板110。如果使用粘結(jié)劑，可將增強(qiáng)筋格柵120與類水泥板110按壓就位直至其固化以提高層間結(jié)合強(qiáng)度。
圖7展示的是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的增強(qiáng)筋格柵120，其中穿孔330A-330N用于加強(qiáng)與類水泥板110的結(jié)合。如圖7所示，增強(qiáng)筋格柵120的邊緣貫穿有開口(孔)。結(jié)果，當(dāng)通過類水泥材料的固化將類水泥板110連接到增強(qiáng)筋格柵120時，增強(qiáng)筋格柵120和類水泥板110之間的層間結(jié)合可顯著提高。
圖8展示的是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案的示例增強(qiáng)筋格柵120，其中諸如凸起的增高組件用于加強(qiáng)與類水泥板的結(jié)合。如圖8所示，增高凸起810以有序或隨機(jī)的方式置于增強(qiáng)筋格柵120的法蘭(上表面)上。除增強(qiáng)筋120的法蘭上的穿孔330A-330N之外，還使用這些凸起810，以便具體而言在固化期間當(dāng)水泥流過穿孔330A-330N時保證與類水泥板110的結(jié)合。
圖9展示的是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案的示例模塊式類水泥板100。如圖9所示，模塊式類水泥板100包含三個主要構(gòu)件類水泥板110、連接到類水泥板110的增強(qiáng)筋格柵120和施用于類水泥板110上表面的上精整層130。所有三個主要構(gòu)件相互成整體結(jié)合以形成單獨(dú)構(gòu)件，可用于模塊式房屋或建筑，包括內(nèi)部地板材料、外部樓板材料以及墻壁系統(tǒng)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，可施用于類水泥材料的上精整層130是簡單噴涂的聚合物或其它類水泥層，其設(shè)計(jì)為以整體體現(xiàn)板/瓦的諸如裝飾和耐久性能的功能。例如，上精整層130可以是因裝飾性原因而染色的環(huán)氧基粘合劑層，在環(huán)氧基粘合劑層之上具有薄混凝土密封劑涂層。這里使用的環(huán)氧基粘合劑可提供極高的抗磨損性能；并且水泥密封劑可為環(huán)氧基粘合劑層提供防水保護(hù)。
上精整層130可通過廣泛的多種方式進(jìn)行調(diào)整和精整，從而給予最終建筑不同的特性。此外，所用材料可具有極高的防環(huán)境因素、防火、防水性并且甚至可能是水密的。例如，可使用防水混合物噴涂類水泥板110并按需要固化?？捎砂ǘ嘟M聚合物的組合物獲得防水涂層。可用于此目的的聚合物包括聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯(PU)、丙烯酸樹脂(AR)，以及其它具有防水性能的聚合物。包括聚合物改性瀝青、醇酸樹脂、環(huán)氧樹脂(EP)、硅樹脂在內(nèi)的、并未在此討論的其它實(shí)施例也可在本發(fā)明的架構(gòu)中使用。
為了便于裝配，類水泥板100可具有多種構(gòu)型，包括將其連接到其它類水泥板的裝置。例如，圖10展示的是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的易于裝配的示例增強(qiáng)筋格柵。如圖10所示，將類水泥板連接到一起的優(yōu)選附著裝置是一個舌鍵和溝槽互鎖連接系統(tǒng)。在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，舌鍵1010可形成于通道340的一側(cè)，例如，每個類水泥板100的左側(cè)，與此同時，溝槽(未示出)可形成于通道340的另一側(cè)，例如，每個類水泥板100的右側(cè)。這樣，當(dāng)類水泥板以邊對邊的排列方式排列時，一個類水泥板的舌鍵將伸入另一個類水泥板的溝槽中以提供舌鍵和溝槽的互鎖連接。
示例增強(qiáng)筋格柵120還可包括在通道340另一側(cè)的選定開口1020，例如，在類水泥板100的右側(cè)。如圖11所示，這些開口1020用于使諸如螺釘或釘子的固定件將類水泥板(例如100A)固定或固著到框架托梁1110上。當(dāng)類水泥板100A固著到框架托梁1110上時，從另一類水泥板100B的增強(qiáng)筋格柵120的通道340伸出的舌鍵1010可以插入被固定的類水泥板100A的溝槽1130中。建立舌鍵和溝槽的互鎖連接后，固定件1120可用于將第二個類水泥板100B固定到另一個框架托梁1110上。
其它類型的連接也可用于將模塊式類水泥板相互連接。例如，也可使用焊接在類水泥板側(cè)面的配合鉸鏈桶，使得當(dāng)以邊對邊的方式放置板時，對齊鉸鏈桶并且將鉸鏈柱銷插入以將各板鎖到一起。鉸鏈桶的設(shè)置可使各板快速連接，尤其當(dāng)板用于臨時或半臨時建筑時。如需要，可將防水乳香或其它此類材料注入以鉸鏈互連的板的任何剩余空間內(nèi)。
如參考圖1和圖9所討論的那樣，在沒有增加板重量和厚度的情況下，纖維增強(qiáng)水泥或石膏為類水泥板100提供了高抗拉伸強(qiáng)度，并且增強(qiáng)筋格柵120為類水泥板100提供了高抗彎曲強(qiáng)度。示于圖3的示例增強(qiáng)筋格柵120為類水泥板提供了與無增強(qiáng)筋增強(qiáng)的板的強(qiáng)度相比，至少2或3倍(200％或300％)的韌性和彎曲強(qiáng)度的提高。
為了確認(rèn)整體增強(qiáng)筋系統(tǒng)的總體概念，使用集中載荷(長2″、直徑0.25″的柱銷)以及分散載荷(10平方英寸的圓板)以彎曲載荷的方式測試市售纖維增強(qiáng)水泥板。以同樣的纖維增強(qiáng)水泥板作為板材料制造強(qiáng)化的類水泥板并測試相同的性能。以在兩個(2)增強(qiáng)筋之間施加集中載荷，再在一個(1)增強(qiáng)筋中心施加集中載荷的方式來測試強(qiáng)化的類水泥板。
測試結(jié)果表明，強(qiáng)化板失效載荷以及彎曲韌性有強(qiáng)烈的提高。應(yīng)注意到增強(qiáng)筋并未以任何方式優(yōu)化以提供特定的性能目標(biāo)，而僅將其裝配以確認(rèn)總體概念。
表#1顯示的是在不同系統(tǒng)中集中柱銷載荷彎曲結(jié)果的比較。在此表中，強(qiáng)度及剛度值被標(biāo)準(zhǔn)化為類水泥板的值，術(shù)語“2增強(qiáng)筋”代表集中載荷位于兩個(2)增強(qiáng)筋之間，并且術(shù)語“1增強(qiáng)筋”代表集中載荷位于一個(1)增強(qiáng)筋的中心。
表#1集中載荷下，市售類水泥板和根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的強(qiáng)化類水泥板的比較。
表#2表現(xiàn)的是市售類水泥板和根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的強(qiáng)化類水泥板的分散載荷彎曲結(jié)果的比較。在這種情況下，分散表面大于增強(qiáng)筋之間的距離，因此不必要區(qū)分“2增強(qiáng)筋”和“1增強(qiáng)筋”。
表#2分散載荷下，市售類水泥板和根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的強(qiáng)化類水泥板的比較。
該輕質(zhì)增強(qiáng)筋解決方案的優(yōu)點(diǎn)歸因于輕質(zhì)增強(qiáng)筋構(gòu)件的高彎曲強(qiáng)度值，這是由以下事實(shí)引起的，根據(jù)本發(fā)明的全部輕質(zhì)模塊式類水泥板為一個單一實(shí)體，因?yàn)樵鰪?qiáng)筋格柵堅(jiān)固地附著于類水泥板上，并且因此所有內(nèi)部和外部應(yīng)力以及載荷都從類水泥板傳遞至增強(qiáng)筋格柵的全部組件上。因而可以將該輕質(zhì)模塊式類水泥板用于墻壁以及地板、樓板材料、墻壁、天花板或屋頂。另外，根據(jù)本發(fā)明的模塊式類水泥板是輕的、廉價的、耐用的、可緊湊存放的、堅(jiān)固的。模塊式類水泥板/瓦還可提供在為將電工和其它安裝設(shè)備嵌入其中的開口。
如前所述，本發(fā)明有利地提供一種建造與市售類水泥板/瓦相比具有更高的彎曲韌性以及重量減輕多倍的輕質(zhì)類水泥板/瓦的方法。此板/瓦多種尺寸的設(shè)計(jì)可具有許多應(yīng)用，包括外部樓板材料、橋板材料、地板材料、外部或內(nèi)部的墻壁板、屋頂材料，或其它傳統(tǒng)和新穎的建筑應(yīng)用。建造的本質(zhì)是，集成在下方的增強(qiáng)筋格柵支撐水泥表面層(可使用木質(zhì)纖維或其它材料增強(qiáng))以降低水泥表面層的總重量和厚度，同時有效的承擔(dān)施加在其上的應(yīng)力和載荷。
雖然在此展示并描述了視作本發(fā)明的示例實(shí)施方案，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，隨著技術(shù)的發(fā)展，可作出多種改變和調(diào)整，并且在不偏離本發(fā)明的真實(shí)范圍的情況下，等同物可替換其中的組件。因此，在不偏離本發(fā)明范圍的情況下，可采納本發(fā)明的教導(dǎo)進(jìn)行所有這樣的調(diào)整以達(dá)到具體情況。因此，本發(fā)明不擬限制于所公開的多種示例實(shí)施方案，但是本發(fā)明包括所有落入所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的實(shí)施方案。在權(quán)利要求中，裝置加功能條款擬涵蓋實(shí)現(xiàn)所述功能的在此描述的結(jié)構(gòu)，并且不僅是結(jié)構(gòu)等同物，還可以是等同結(jié)構(gòu)。因此，雖然釘子和螺釘可能不是結(jié)構(gòu)等同物，因?yàn)獒斪邮褂脠A柱體表面將木質(zhì)零件固定到一起，而螺釘使用的是螺旋表面，但是在固定木質(zhì)零件的情況下，釘子和螺釘可以是等同結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種板或瓦，包括類水泥板；以及置于類水泥板下方的增強(qiáng)筋格柵，用以吸收或傳遞施加于類水泥板上的應(yīng)力和載荷以及降低板的總重量和厚度，同時提高板的韌性和彎曲強(qiáng)度。
2.權(quán)利要求1所述的板或瓦，其特征在于類水泥板由纖維增強(qiáng)的水泥、混凝土或石膏制成。
3.權(quán)利要求1所述的板或瓦，其特征在于類水泥板由混合于類水泥材料中的木質(zhì)纖維制成。
4.權(quán)利要求1所述的板或瓦，其特征在于類水泥板由夾在纖維增強(qiáng)的水泥、混凝土或石膏層之間的總體平坦的石膏芯形成。
5.權(quán)利要求1所述的板或瓦，其特征在于增強(qiáng)筋格柵由沖壓成帽形截面單件的金屬片制成，其具有多個置于類水泥板上的增強(qiáng)筋以加強(qiáng)類水泥板的韌性和彎曲強(qiáng)度。
6.權(quán)利要求1所述的板或瓦，其特征在于還包括一個附著在類水泥板上的精整表面或?qū)右蕴峁┭b飾及耐久性能。
7.權(quán)利要求1所述的板或瓦，其特征在于取決于技術(shù)要求和具體的應(yīng)用，增強(qiáng)筋格柵在壁厚、高度以及樣式方面具有多種尺寸。
8.權(quán)利要求1所述的板或瓦，其特征在于具有以點(diǎn)焊或以其它方式附著在法蘭上的多孔金屬網(wǎng)片的增強(qiáng)筋格柵，是通過在將類水泥材料澆鑄成板形以固化時，將增強(qiáng)筋格柵的上表面嵌入形成類水泥板的類水泥材料中而連接到類水泥板上的。
9.權(quán)利要求1所述的板或瓦，其特征在于增強(qiáng)筋格柵通過固定件連接到類水泥板。
10.權(quán)利要求1所述的板或瓦，其特征在于增強(qiáng)筋格柵通過粘結(jié)劑連接到類水泥板。
11.權(quán)利要求1所述的板或瓦，其特征在于，增強(qiáng)筋格柵由沖壓成帽形截面單件的金屬片制成，其具有多個置于類水泥板上的增強(qiáng)筋以加強(qiáng)類水泥板的韌性和彎曲強(qiáng)度，所述增強(qiáng)筋由空心通道分開，每個空心通道都包括連接裝置以通過舌鍵和溝槽的互鎖連接附著到另一個類水泥板。
12.權(quán)利要求11所述的板或瓦，其特征在于，增強(qiáng)筋格柵包括穿孔，當(dāng)增強(qiáng)筋格柵通過形成并增強(qiáng)類水泥板的類水泥材料的固化而進(jìn)行連接時，通過點(diǎn)焊或其它方法附著在法蘭上的多孔金屬網(wǎng)片用于加強(qiáng)增強(qiáng)筋格柵和類水泥板之間的結(jié)合。
13.一種建筑用板或瓦，包括由類水泥材料制成的板；形成于板下方的增強(qiáng)筋系統(tǒng)以提高板的彎曲韌性并提供將板附著到建筑結(jié)構(gòu)的機(jī)構(gòu)；以及施用于類水泥板的上精整層，以為板/瓦表面提供裝飾和耐久性能；其中類水泥板、增強(qiáng)筋系統(tǒng)和上精整層相互整體結(jié)合形成用于模塊式建筑的單件。
14.權(quán)利要求13所述的建筑用板或瓦，其特征在于類水泥材料由纖維增強(qiáng)的水泥、混凝土或石膏構(gòu)成。
15.權(quán)利要求13所述的建筑用板或瓦，其特征在于板可由夾在纖維增強(qiáng)的水泥、混凝土或石膏層之間的總體平坦的石膏芯構(gòu)成。
16.權(quán)利要求13所述的建筑用板或瓦，其特征在于增強(qiáng)筋系統(tǒng)是由沖壓成帽形截面的金屬片制成的增強(qiáng)筋格柵，其具有置于類水泥材料上的多個增強(qiáng)筋以吸收施加在板上的應(yīng)力和載荷。
17.權(quán)利要求16所述的建筑用板或瓦，其特征在于取決于技術(shù)要求和具體的應(yīng)用，增強(qiáng)筋格柵在壁厚、高度和樣式方面具有多種尺寸。
18.權(quán)利要求16所述的建筑用板或瓦，其特征在于，當(dāng)將類水泥材料澆鑄成板形以固化時，增強(qiáng)筋格柵通過將增強(qiáng)筋系統(tǒng)的上表面嵌入類水泥材料而連接到板。
19.權(quán)利要求16所述的建設(shè)板或瓦，其特征在于增強(qiáng)筋格柵通過固定件連接到板。
20.權(quán)利要求16所述的建設(shè)板或瓦，其特征在于增強(qiáng)筋格柵通過粘結(jié)劑連接到板。
21.權(quán)利要求16所述的建設(shè)板或瓦，其特征在于增強(qiáng)筋格柵在其法蘭上包含穿孔，當(dāng)增強(qiáng)筋格柵通過類水泥材料的固化而進(jìn)行連接時，該穿孔用以加強(qiáng)增強(qiáng)筋格柵和板之間的結(jié)合。
22.一種制造類水泥板/瓦的方法，包括以下步驟將由纖維增強(qiáng)的水泥、混凝土或石膏構(gòu)成的類水泥材料成形為板；提供由沖壓成帽形截面的金屬片制成的、位于板下方的增強(qiáng)筋格柵以提高板/瓦的彎曲韌性；以及對類水泥板施加上精整層以提供板/瓦的裝飾及耐久性能。
23.權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于還包括以下步驟當(dāng)將類水泥材料澆鑄成板/瓦形以固化時，將增強(qiáng)筋格柵的上表面嵌入板下方的類水泥材料中。
全文摘要
提供一種輕質(zhì)類水泥板/瓦，與常規(guī)建筑板相比，其具有增高的彎曲韌性和較輕的重量。類水泥板由類水泥表面(可由木質(zhì)纖維或其它材料增強(qiáng))以及在下方將其支撐以吸收應(yīng)力和載荷的集成增強(qiáng)筋格柵構(gòu)成。
文檔編號E04F15/08GK1678803SQ03820442
公開日2005年10月5日 申請日期2003年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月29日
發(fā)明者薩安·H·布伊 申請人:薩安·H·布伊