DE60110402T2

DE60110402T2 - Strukturverbaupanele

Info

Publication number: DE60110402T2
Application number: DE60110402T
Authority: DE
Inventors: D. Timothy TONYAN; M David BONEN; Ashish Dubey; C Kumar NATESAIYER
Original assignee: United States Gypsum Co
Current assignee: United States Gypsum Co
Priority date: 2000-11-21
Filing date: 2001-11-16
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2021-11-17
Also published as: AR035657A1; DK1272340T3; AU2002216696A1; CN1153663C; RU2268148C2; WO2002042064A1; EP1272340B1; EP1272340A1; CN1394167A; JP2004513868A; DE60110402D1; BR0107639A; BR0107639B1; PL356126A1; TR200201604T1; ATE294053T1; CA2398780C; PL204906B1; RU2002119410A; MXPA02005605A

Description

Diese Erfindung betrifft generell Paneele, die in Verbindung mit Rahmenkonstruktionen im Wohnungsbau und bei anderen Leichtkonstruktionen Verwendung finden. Genauer gesagt bezieht sich die Erfindung auf Paneele, die in bezug auf Seitenkräfte widerstandsfähig sind, welche durch hohe Wind- und Erdbebenkräfte in Gegenden verursacht werden, in denen entsprechende Belastungsfähigkeiten gefordert werden. Solche Paneele, die allgemein als Scher- bzw. Schubwände oder -membranen bezeichnet werden, müssen eine Scher- bzw. Schubfestigkeit besitzen, wie sie mit bekannten Tests nachgewiesen wird, beispielsweise dem ASTM E72.
Wenn man eine einfache Kastenkonstruktion mit Paneelen, die an einem Rahmenwerk befestigt sind, betrachtet, so erkennt man, dass eine starke Seitenkraft, die gegen eine Seite des Kastens wirkt (d. h. Windruck), dazu neigt, die Seitenwände, die dieser Kraft Widerstand leisten, aus einer Rechteckform in eine Parallelogrammform zu bringen. Nicht alle Schutzpaneele sind in der Lage, diesen Kräften zu widerstehen. Sie sind auch nicht sehr elastisch, so dass einige, insbesondere an Punkten, an denen das Paneel am Rahmenwerk befestigt ist, versagen. Wenn es erforderlich ist, ihre Scherfestigkeit nachzuweisen, werden die Schutzpaneele Messungen unterzogen, um die Belastung zu ermitteln, die das Paneel innerhalb der zulässigen Durchbiegung ohne Ausfall aushalten kann.
Die Scherrate basiert generell auf einem Test von drei identischen 8 × 8 Fuß (2,44 × 2,44 m) großen Einheiten, d. h. Paneelen, die am Rahmenwerk befestigt sind. Eine Kante wird fixiert, während eine Seitenkraft auf ein freies Ende der Einheit aufgebracht wird, bis die Belastung nicht mehr ausgehalten wird und die Einheit ausfällt. Die gemessene Scherfestigkeit variiert in Abhängigkeit von der Dicke des Paneels und der Größe sowie dem Abstand der in der Einheit verwendeten Nägel. Beispielsweise sind bei einer typischen Einheit, d.h. einer nominell ½ Zoll (12,7 mm) dicken Sperrholzplatte, die mit 8d Nägeln (siehe die nachfolgende Beschreibung der Nägel) an nominell 2 × 4 Zoll (50,8 × 101,6 mm) großen Holzpfosten befestigt ist, welche in einem Abstand von 16 Zoll (406,4 mm) (in der Mitte) angeordnet sind, die Nägel am Umfang in einem Abstand von 6 Zoll (152,4 mm) und innerhalb des Umfanges in einem Abstand von 12 Zoll (304,8 mm) angeordnet. Hierbei wird von einer Scherfestigkeit von 720 lbs/ft (1.072 kg/m) ausgegangen, bevor das Paneel ausfällt (die gemessene Festigkeit variiert, wenn sich die Nagelgröße und der Abstand verändern, wie im ASTM E72-Test vorgesehen). Diese Endfestigkeit wird mit Hilfe eines Sicherheitsfaktors reduziert, d. h. eines Faktors von drei, um die Konstruktionsscherfestigkeit für das Paneel festzulegen.
Solche Hüllpaneele, die eingesetzt werden, wenn eine bestimmte Scherrate gefordert wird, bestehen üblicherweise aus Sperrholzplatten oder Platten mit orientierten Strängen (OSB), welche aus zusammengeleimten Holzteilen bestehen. Diese Paneele können die erforderliche Scherfestigkeit bieten, sind jedoch brennbar und nicht besonders haltbar, wenn sie Wasser ausgesetzt werden. Ein aus hydraulischem Zement bestehendes Paneel ist zwar gegenüber Wasser widerstandsfähig, jedoch viel schwerer als die Holzpaneele und besitzt eine unzureichende Scherfestigkeit. Es wird davon ausgegangen, dass momentan kein Paneel erhältlich ist, das die erforderliche Scherfestigkeit bietet und nicht die Nachteile von Sperrholz- oder OSB-Paneelen aufweist.
Da die Dicke der Platte ihre physikalischen und mechanischen Eigenschaften, wie Gewicht, Lastaufnahmefähigkeit, Festigkeit u. ä., beeinflusst, hängen die gewünschten Eigenschaften von der Dicke der Platte ab. Die gewünschten Eigenschaften, die ein scherfestes Paneel mit einer Nenndicke von 0,5 Zoll (12,7 mm) aufweisen sollte, umfassen daher folgendes:

• Das Paneel sollte, wenn es gemäß ASTM 661 und der American Plywood Association (APA)-Testmethode S-1 über eine Spanne von 16 Zoll (406,4 mm) mittig getestet wird, ein Endlastaufnahmevermögen bei statischer Belastung von mehr als 550 lbs (250 kg), ein Endlastaufnahmevermögen unter Schlagbelastung von mehr als 400 lbs (182 kg) und eine Durchbiegung von weniger als 0,078 Zoll (1,98 mm) sowohl unter statischer Be lastung als auch unter Schlagbelastung mit einer Last von 200 lb (90,9 kg) besitzen.
• Die Scherfestigkeit eines 0,5 Zoll (12,7 mm) dicken Paneels, gemessen mit dem ASTM E72-Test unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Nagelgröße und des vorstehend beschriebenen Abstandes, sollte mindestens 720 lbs/ft (1.072 kg/m) betragen.
• Ein 4 × 8 ft, ½ Zoll dickes Paneel (1,22 × 2,44 m, 12,7 mm dick) sollte nicht mehr als 99 lbs (44,9 kg), vorzugsweise nicht mehr als 85 lbs (38,6 kg), wiegen.
• Das Paneel sollte mit Kreissägen, die zum Durchtrennen von Holz verwendet werden, durchtrennt werden können.
• Das Paneel sollte mit Nägeln oder Schrauben an Rahmen befestigt werden können.
• Das Paneel sollte bearbeitbar sein, so dass Kanten mit Nut und Feder im Paneel hergestellt werden können.
• Das Paneel sollte dimensionsmäßig beständig sein, wenn es Wasser ausgesetzt wird, d. h. es sollte sich so wenig wie möglich ausdehnen, vorzugsweise weniger als 0,1%, gemessen durch ASTM C 1185.
• Das Paneel sollte nicht biologisch zersetzbar, durch Insekten angreifbar oder verrottbar sein.
• Das Paneel sollte ein verbindbares Substrat für Außenfinishsysteme sein.
• Das Paneel sollte gemäß ASTM E136 nicht brennbar sein.
• Nach dem Aushärten über 28 Tage sollte die Biegefestigkeit eines 0,5 Zoll (12,7 mm) dicken Paneels mit einer Trockendichte von nicht mehr als 65 lb/ft³ (1.041 kg/m³) nach dem Einweichen in Wasser über 48 h mindestens 1.700 psi (11,7 Mpa), vorzugsweise mindestens 2.500 psi (17,2 Mpa), gemessen durch ASTM C 947, betragen. Das Paneel sollte mindestens 75% seiner Trockenfestigkeit behalten.

Es wird deutlich, dass Sperrholz- und OSB-Paneele einige, jedoch nicht alle der vorstehend aufgeführten Eigenschaften aufweisen. Es besteht daher ein Bedarf nach verbesserten Paneelen, die die in bestimmten Bereichen geforderte Scherrate aufweisen und bessere Eigenschaften als die momentan verwendeten Paneele auf Holzbasis besitzen, indem sie nichtbrennbar und wasserfest sind.
Paneele und Konstruktionen auf der Basis von hydraulischem Zement des Standes der Technik besitzen ebenfalls nicht die Eigenschaftskombination einer geringen Dichte, eines Nagelungsvermögens und eines Trennvermögens, die erforderlich ist, damit das Paneel mit herkömmlichen Zimmermannswerkzeugen durchtrennt oder befestigt werden kann (entweder genagelt oder verschraubt).
Die Paneele der Erfindung können generell als Gips-Zement-Zusammensetzungen, die mit Glasfasern verstärkt sind und denen Mikrokugeln zugesetzt sind, beschrieben werden, welche im Vergleich zu Paneelen aus hydraulischem Zement ein reduziertes Gewicht besitzen. Die Paneele erfüllen die vorstehend aufgeführten Bedingungen und heben sich von den nachfolgend beschriebenen anderen Zusammensetzungen ab, die entsprechende Komponenten aufweisen, jedoch nicht die gewünschten Bedingungen erfüllen.
Gips-Zement-Zusammensetzungen sind generell in den US-PS'en 5 685 903, 5 858 083 und 5 958 131 beschrieben. Bei jeder Zusammensetzung sind Puzzolane zugesetzt, und zwar Quarzstaub bei den Veröffentlichungen 5 685 903 und 5 858 083 sowie Metakaolin bei der Veröffentlichung 5 958 131. Es werden Aggregat- und Faserzusätze vorgeschlagen, jedoch keine Paneele beschrieben, die die Anforderungen der Erfindung erfüllen.
Obwohl Glasfasern zur Verstärkung von Zement verwendet wurden, ist es bekannt, dass sie im Laufe der Zeit Festigkeit verlieren, da das Glas von dem im ausgehärteten Zement vorhandenen Kalk angegriffen wird. Dies kann in einem gewissen Ausmaß ausgeglichen werden, indem die Glasfasern beschichtet werden oder indem ein spezielles alkalifestes Glas verwendet wird. Es sind auch andere Fasern zur Verstärkung von Zement vorgeschlagen worden, wie beispielsweise Metallfasern, Holz- oder andere Zellulosefasern, Carbonfasern oder Polymerfasern.
Es sind ferner Paneele und Konstruktionen auf Zementbasis bekannt, die Partikel aus Glas, Keramik und Polymeren mit geringem Gewicht enthalten, um das Gewicht zu verringern, was jedoch eine reduzierte Festigkeit mit sich bringt. Auch andere Aggregate sind vorgeschlagen worden, die jedoch nicht die Vorteile der Partikel mit geringem Gewicht besitzen.
Gemäß der US-PS 4 379 729 finden drei Schichten in Paneelen Verwendung, um das Holz für Betonformen zu ersetzen. Die äußeren beiden Schichten bestehen aus glasfaserverstärktem Zement, während die Mittelschicht aus Zement besteht, der Hohlkugeln enthält, Obwohl solche Paneele einer statischen Belastung ausgesetzt werden können, können sie nicht die Gebäudeanforderungen erfüllen, die bei Belastungen durch Wind und Erdbeben relevant sind.
Gemäß dem russischen Patent SU 1815462 finden drei Schichten zur Herstellung von Rohren und nicht von Paneelen Verwendung. Wiederum bestehen die Außenschichten aus glasfaserverstärktem Zement, während die Mittelschicht sowohl Glasfasern als auch Glaskugeln enthält.
Ein dicker modularer Wandabschnitt und kein Paneel mit hoher Scherfestigkeit wird in der US-PS 4 259 824 beschrieben. Es wird vorgeschlagen, dass diverse Aggregate einschließlich Glasfasern geeignet sind.
In der US-PS 5 154 874 ist eine Gipsplatte, die Papierfasern enthält, offenbart.
Ein Gips-Zement-Paneel ist im kanadischen Patent CA 2 192 724 beschrieben. Das Paneel enthält 10 bis 35 Gew.-% Holz oder Papierfasern und keine Glasfasern. In entsprechender Weise ist in der US-PS 5 371 989 eine Gipsplatte offenbart, die auf ihren Außenflächen Glasfasermatten aufweist.
Die internationale Veröffentlichung WO 93/10972 beschreibt ein Innenpaneel, das mit Zement umhüllte Aggregate geringer Dichte enthält, welche in einer kontinuierlichen Schaumzementphase angeordnet sind. Die Paneele können Glasfasern enthalten.
In der US-PS 4 808 229 wird beschrieben, dass Zellulose- oder Glasfasern Asbestfasern in Zementpaneelen ersetzen können.
Ein Paneel mit Schichtaufbau ist in der japanischen Patentveröffentlichung JP 62-238734A beschrieben. Innerhalb des Paneels befinden sich Mikrokugeln, während auf den Außenflächen mit Carbon- oder Kunststofffasern verstärkter Zement Verwendung findet.
Die US-PS 4 504 320 beschreibt einen glasverstärkten Portlandzement, der Kugeln aus Flugasche und Quarzstaub enthält.
Aus der vorstehenden Erläuterung wird deutlich, dass die Verstärkung von Zement mit Fasern bekannt ist und dass Mikrokugeln aus Glas, Keramik und Polymer verwendet wurden, um das Gewicht zu reduzieren. Andere Beispiele hiervon sind in den japanischen Patentveröffentlichungen JP-2641707 B2, JP 53-034819, JP 54-013535 und JP 94-096473 B2, der schwedischen Patentschrift SE 8603488 und der britischen Patentschrift GB 1493203 offenbart.
Trotz aller Anstrengungen in bezug auf eine Verstärkung von Zement, die in den vorstehend erwähnten Patenten und Patentanmeldungen beschrieben sind, gehen die Erfinder davon aus, dass keines der gegenwärtig erhältlichen Paneele in der Lage ist, Sperrholz- oder OSB-Paneele in Anwendungsbereichen zu ersetzen, in denen sie eine gesetzlich vorgeschriebene Scherfestigkeit oder entsprechende Handhabungseigenschaften, d. h. Trenn- und Nagelungsvermögen, besitzen müssen. Nachfolgend wird gezeigt, dass ein Gips-Zement-Paneel hergestellt werden kann, das die Scherfestigkeiten aufweisen oder sogar überschreiten kann, die jetzt nur mit Sperrholz- oder OSB-Paneelen erreicht werden können.
Die vorliegende Erfindung erzielt eine Kombination aus geringer Dichte und Duktilität, die zur Handhabung des Paneels und zum Nagelungsvermögen erforderlich ist, auf eine der folgenden drei Weisen:

• Die Verwendung von keramischen Mikrokugeln mit geringem Gewicht, die gleichmäßig über die gesamte Dicke des Paneels verteilt sind.
• Die Verwendung eines Gemisches aus keramischen und Polymermikrokugeln mit geringem Gewicht über die gesamte Dicke des Paneels, um die zum Ausbilden des Paneels erforderliche Wassermenge einzustellen und einen entsprechenden Effekt wie bei Polymermikrokugeln oder Kombinationen hiervon zu erreichen.
• Es wird eine Mehrschichtpaneelkonstruktion hergestellt, die mindestens eine Außenschicht mit verbessertem Nagelungsvermögen und Trennvermögen besitzt. Dies wird durch Verwendung eines höheren Verhältnisses Wasser : reaktives Pulver (nachfolgend definiert) bei der Herstellung der Außenschicht oder der äußeren Schichten relativ zum Kern des Paneels oder durch den Einbau von Polymermikrokugeln mit geringem Gewicht in wesentlichen Mengen in der Außenschicht oder den Außenschichten relativ zum Kern des Paneels erreicht, während der Innenkern den vorstehend beschriebenen Paneelen entspricht.

Bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein dimensionsmäßig beständiges Paneel mit geringem Gewicht, das mit alkaliresistenten Glasfasern verstärkt ist und keramische Mikrokugeln enthält. Im Paneel sind die Glasfasern und die keramischen Mikrokugeln gleichmäßig über eine kontinuierliche Phase verteilt, die ein ausgehärtetes wässriges Gemisch aus reaktiven Pulvern, d. h. Calciumsulfatalphahemihydrat, hydraulischem Zement, Kalk und einem aktiven Puzzolan, umfasst. Bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein dimensionsmäßig beständiges Paneel mit geringem Gewicht, das mit alkaliresistenten Glasfasern verstärkt ist und Mikrokugeln enthält, bei denen es sich um ein Gemisch aus keramischen und Polymermikrokugeln handeln kann, welche gleichmäßig über die kontinuierliche Phase über die gesamte Dicke des Paneels verteilt sind. Alternativ dazu kann das Verhältnis Wasser : reaktives Pulver erhöht werden, um einen ähnlichen Effekt wie beim Zusetzen von Polymermikrokugeln zu erzielen, die insgesamt oder teilweise ersetzt werden können. Bei der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein dimensionsmäßig beständiges Paneel mit geringem Gewicht, das mit alkaliresistenten Glasfasern unter Anwendung einer Mehrschichtstruktur, bei der ein Kern eine oder zwei äußere Sichtflächen besitzt, verstärkt ist. Bei dieser Ausführungsform enthält die äußere Schicht (oder die äußeren Schichten) Polymermikrokugeln mit geringem Gewicht in beträchtlichen Mengen in einer zweiten kontinuierlichen Phase, die mit Glasfasern verstärkt ist, wobei die äußere Schicht (oder Schichten), die auf einem Kern angeordnet ist, entweder keramische Mikrokugeln oder ein Gemisch aus keramischen und Polymermikrokugeln enthält, welche gleichmäßig über eine kontinuierliche Phase verteilt sind, wobei dieses Gemisch wahlweise durch das Verhältnis Wasser : reaktives Pulver bestimmt wird und mit alkaliresistenten Glasfasern verstärkt ist. Alternativ dazu kann die äußere Schicht (oder Schichten) mit einem höheren Verhältnis Wasser : reaktives Pulver als im Kern des Paneels hergestellt werden, um einen ähnlichen Effekt wie beim Zusetzen der Polymermikrokugeln zu erreichen, die insgesamt oder teilweise ersetzt werden können.
Wenn bei allen drei Ausführungsformen das Paneel am Rahmenwerk befestigt ist, wie im ASTM E72-Test vorgesehen, kann es die durch die Baubestimmungen, gemäß denen die Paneele hohe Wind- oder Erdbebenkräfte aushalten müssen, vorgegebene Scherfestigkeit erreichen oder überschreiten. Die Paneele können ferner als Unterbodenkonstruktionen oder als Bodenunterschichten verwendet werden. Bei derartigen Anwendungsfällen findet bei den Paneelen vorzugsweise eine Verbindung aus einer Nut und einer sich verjüngenden Feder Verwendung.
Bei der Herstellung des Paneels der ersten Ausführungsform der Erfindung finden keramische Mikrokugeln als Füllmaterialien mit geringem Gewicht Verwendung. Diese Mikrokugeln werden über die gesamte Dicke des Paneels gleichmäßig verteilt. In der Zusammensetzung sind die Trockenbestandteile die reaktiven Pulver (20 bis 55 Gew.-% hydraulischer Zement, 35 bis 75 Gew.-% Calciumsulfatalphahemihydrat, 5 bis 25 Gew.-% Puzzolan und 0,2 bis 3,5 Gew.-% Kalk auf Trockenbasis), die keramischen Mikrokugeln und die alkaliresistenten Glasfasern, während die nassen Bestandteile Wasser und Superplastifizierungsmittel sind. Die Trockenbestandteile und Nassbestandteile werden kombiniert, um das Paneel der ersten Ausführungsform der Erfindung herzustellen. Vom Gesamtgewicht der Trockenbestandteile wird das Paneel der Erfindung vorzugsweise aus etwa 49 bis 56 Gew.-% reaktiven Pulvern, 35 bis 42 Gew.-% keramischen Mikrokugeln und 7 bis 12 Gew.-% alkaliresistenten Glasfasern hergestellt. In einem breiten Bereich wird das Paneel der Erfindung aus etwa 35 bis 58 Gew.-% reaktiven Pulvern, 34 bis 49 Gew.-% keramischen Mikrokugeln und 6 bis 17 Gew.-% alkaliresistenten Glasfasern auf Basis der gesamten Trockenbestandteile gefertigt. Die Mengen des den Trockenbestandteilen zugesetzten Wassers und Superplastifizierungsmittels sind ausreichend, um das gewünschte Zusammenfließvermögen zu erreichen, das aufgrund der Verarbeitungsüberlegungen für irgendeinen speziellen Herstellprozess erforderlich ist. Die typischen Zusatzraten für Wasser reichen von 35 bis 60 Gew.-% der reaktiven Pulver (Wasser : reaktive Pulver 0,35–0,6/1), und die für das Superplastifizierungsmittel reichen von 1 bis 8 Gew.-% der reaktiven Pulver. Bei den Glasfasern handelt es sich um Monofilamente mit einem Durchmesser von 5 bis 25 μm, typischerweise von etwa 10 bis 15 μm. Die Monofilamente sind auf diverse Art und Weise gebündelt. Bei einer typischen Konfiguration sind 100 Faserstränge in Rovings kombiniert, die etwa 50 Stränge enthalten. Es sind auch andere Ausführungsformen möglich. Die Länge der Glasfasern beträgt vorzugsweise etwa 1 bis 2 Zoll (25 bis 50 mm), allgemein etwa 0,25 bis 3 Zoll (6,3 bis 76 mm), und die Faserorientierung ist willkürlich in der Ebene des Paneels.
Bei der Herstellung des Paneels der zweiten Ausführungsform der Erfindung wird ein Gemisch aus keramischen Mikrokugeln und Polymermikrokugeln als Füllmaterialien mit geringem Gewicht verwendet. Es wurde festgestellt, dass der Einbau von Polymermikrofasern in das Paneel dazu beiträgt, die Kombination aus geringer Dichte und besserem Nagelungsver-mögen zu erhalten, die erforderlich ist, damit das Paneel mit herkömmlichen Zimmermannswerkzeugen durchtrennt oder befestigt (entweder genagelt oder verschraubt) werden kann. Da das Verhältnis Wasser : reaktives Pulver ebenfalls die Dichte und das Nagelungsvermögen beeinflusst, kann es so eingestellt werden, dass ein entsprechender Effekt wie bei dem der Polymermikrokugeln erreicht wird, obwohl Polymermikrokugeln enthalten sein können und nicht vollständig ersetzt werden müssen, indem das Verhältnis Wasser : reak-tives Pulver eingestellt wird. Es wurde ferner festge-stellt, dass die rheologischen Eigenschaften des Schlammes wesentlich verbessert werden, wenn eine Kombination aus keramischen und Polymermikrokugeln in der Zusammensetzung verwendet wird. Daher handelt es sich bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung bei den trocknen Bestand-teilen der Zusammensetzung um die vorstehend beschriebenen reaktiven Pulver (d. h. hydraulischer Zement, Calciumsulfatalphahemihydrat, Puzzolan und Kalk), die keramischen Mikrokugeln, die Polymermikrokugeln und die alkaliresistenten Glasfasern, während die nassen Bestandteile der Zusammensetzung von Wasser und Superplastifiziermitteln gebildet werden. Die trocknen Bestandteile und die nassen Bestandteile werden kombiniert, um das Paneel der Erfindung herzustellen. Die keramischen und Polymermikrokugeln werden in der Matrix über die gesamte Dicke des Paneels gleichmäßig verteilt. Um ein gutes Befestigungs- und Trennvermögen zu erhalten, liegt der Volumenanteil der Polymermikrokugeln im Paneel vorzugsweise in einem Bereich von 7 bis 15% des Gesamtvolumens der trocknen Bestandteile. Was das Gesamtgewicht der trocknen Bestandteile anbetrifft, so wird das Paneel der Erfindung vorzugsweise aus etwa 54 bis 65 Gew.-% reaktiven Pulvern, 25 bis 35 Gew.-% keramischen Mikrokugeln, 0,5 bis 0,8 Gew.-% Polymermikrokugeln und 6 bis 10 Gew.-% alkaliresistenten Glasfasern hergestellt. In einem breiten Bereich wird das Paneel der Erfindung aus etwa 42 bis 68 Gew.-% reaktiven Pulvern, 23 bis 43 Gew.-% keramischen Mikrokugeln, bis zu 1,0 Gew.-% Polymermikrokugeln, vorzugsweise 0,2 bis 1,0 Gew.-%, und 5 bis 15 Gew.-% alkaliresistenten Glasfasern auf Basis der gesamten trocknen Bestandteile hergestellt. Die den trocknen Bestandteilen zugesetzten Mengen an Wasser und Superplastifizierungsmittel werden eingestellt, um ein gewünschtes Fließvermögen des Schlammes in bezug auf die Verarbeitungsbedingungen eines jeden speziellen Herstellprozesses zu erhalten. Falls gewünscht, kann anstelle von Polymermikrokugeln zusätzliches Wasser eingesetzt werden, um einen Effekt in bezug auf Dichte und Nagelungsvermögen zu erzielen, der dem der Polymerkugeln entspricht, oder es können sowohl Polymerkugeln als auch zusätzliches Wasser Verwendung finden. Die typischen Zugabewerte für Wasser liegen zwischen 35 und 70% des Gewichtes der reaktiven Pulver und die für das Superplastifizierungsmittel zwischen 1 und 8% des Gewichtes der reaktiven Pulver. Wenn zusätzliches Wasser verwendet wird, wird das Verhältnis Wasser : reaktive Pulver größer als 0,6/1 (> 60% Wasser auf Basis der reaktiven Pulver), vorzugsweise > 0,6/1 bis 0,7/1, bevorzugter 0,65/1–0,7/1. Wenn das Verhältnis Wasser : reaktive Pulver eingestellt wird, um Polymerkugeln zu ersetzen, wird die Zusammensetzung entsprechend eingestellt, um wässrige Gemische mit einer Konsistenz zu erzeugen, die zur Ausbildung eines erfindungsgemäßen Paneels geeignet ist.
Bei den Glasfasern handelt es sich um Monofilamente mit einem Durchmesser von etwa 5 bis 25 μm, typischerweise von etwa 10 bis 15 μm. Wie vorstehend erwähnt, können die Monofilamente auf diverse Weisen gebündelt werden, beispielsweise als 100-Faserstränge, die zu Rovings kombiniert werden können, welche etwa 50 Stränge enthalten. Die Länge der Glasfasern beträgt vorzugsweise etwa 1 bis 2 Zoll (25 bis 50 mm), allgemein etwa 0,25 bis 3 Zoll (6,3 bis 76 mm), und die Faserorientierung ist in der Ebene des Paneels willkürlich.
Bei der dritten Ausführungsform der Erfindung wird eine Mehrschichtkonstruktion im Paneel erzeugt, bei der ein Kern mindestens eine Außenschicht mit verbessertem Nagelungsvermögen (Befestigungsvermögen) besitzt. Dies wird erreicht, indem beträchtliche Mengen von Polymermikrokugeln in die Außenschichten eingearbeitet werden oder indem ein höheres Verhältnis Wasser : reaktive Pulver als bei Herstellung des Kernes verwendet wird oder indem eine Kombination hiervon eingesetzt wird. Die Kernschicht des Paneels enthält hohle keramische Mikrokugeln, die gleichmäßig über die Schichtdicke verteilt sind, oder bei einigen Ausführungsformen ein Gemisch aus keramischen und Polymermikrokugeln. Wie bei der zweiten Ausführungsform kann das Verhältnis Wasser : reaktive Pulver im Kern eingestellt werden, um einen entsprechenden Effekt wie bei den Polymermikrokugeln zu erzielen. Der Kern sollte jedoch fester als die Außenschichten ausgebildet sein, und generell wird die Menge der verwendeten Polymerkugeln oder das Verhältnis Wasser : reaktive Pulver so ausgewählt, dass der Kern des Paneels ein besseres Nagelungsvermögen als ein solcher mit nur keramischen Mikrokugeln besitzt und trotzdem eine geeignete Scherfestigkeit aufweist. Die trocknen Bestandteile der Kernschicht sind die vorstehend erwähnten reaktiven Pulver (d. h. hydraulischer Zement, Calciumsulfatalphahemihydrat, Puzzolan und Kalk), Mikrokugeln (keramische Mikrokugeln allein oder ein Gemisch aus keramischen und Polymermikrokugeln) und die alkaliresistenten Glasfasern, während die nassen Bestandteile der Kernschicht Wasser und Superplastifizierungsmittel sind. Die trocknen Bestandteile und die nassen Bestandteile werden kombiniert, um die Kernschicht des erfindungsgemäßen Paneels herzustellen. Was das Gesamtgewicht der trocknen Bestandteile anbetrifft, so wird die Kernschicht des erfindungsgemäßen Paneels vorzugsweise aus etwa 49 bis 56 Gew.-% reaktiven Pulvern, 35 bis 42 Gew.-% keramischen Mikrokugeln und 7 bis 12 Gew.-% alkaliresisten-ten Glasfasern oder alternativ dazu aus etwa 54 bis 65 Gew.-% reaktiven Pulvern, 25 bis 35 Gew.-% keramischen Mikrokugeln, 0,5 bis 0,8 Gew.-% Polymermikrokugeln und 6 bis 10 Gew.-% alkaliresistenten Glasfasern hergestellt. Im breiten Bereich werden die Außenschicht oder die Außenschichten eines Mehrschichtpaneels oder die Kernschicht des Paneels der Erfindung aus etwa 35 bis 58 Gew.-% reaktiven Pulvern, 34 bis 49 Gew.-% keramischen Mikrokugeln und 6 bis 17 Gew.-% alkaliresistenten Glasfasern auf Basis der gesamten trock-nen Bestandteile oder alternativ dazu aus etwa 42 bis 68 Gew.-% reaktiven Pulvern, 23 bis 43 Gew.-% keramischen Mikrokugeln, bis zu 1,0 Gew.-% Polymermikrokugeln, vorzugsweise 0,2 bis 1,0 Gew.-%, und 5 bis 15 Gew.-% alkaliresistenten Glasfasern hergestellt. Die Mengen des den trocknen Bestandteilen zugesetzten Wassers und Superplastifizierungsmittels werden so eingestellt, dass das gewünschte Schlammfließvermögen erreicht wird, das im Hinblick auf die Verarbeitungsbedingungen irgendeines speziellen Herstellprozesses erforderlich ist. Die typischen Zugabewerte für Wasser reichen von 35 bis 70% des Gewichtes der reaktiven Pulver, während die für das Superplastifizierungsmittel zwischen 1 und 8% des Gewichtes der reaktiven Pulver liegen.
Die trocknen Bestandteile der Außenschicht oder der Außenschichten sind die reaktiven Pulver (hydraulischer Zement, Calciumsulfatalphahemidhydrat, Puzzolan und Kalk), die keramischen Mikrokugeln, die Polymermikrokugeln und die alkaliresistenten Glasfasern, während die nassen Bestand-teile der Außenschicht oder der Außenschichten Wasser und Superplastifizierungsmittel sind. Die trocknen Bestandteile und nassen Bestandteile werden kombiniert, um die Außenschicht oder die Außenschichten des erfindungsgemäßen Paneels herzustellen. In der Außenschicht oder den Außenschichten des Paneels, in die Polymermikrokugeln in beträchtlichen Mengen eingearbeitet sind, um dem Paneel ein gutes Befestigungs- und Trennvermögen zu verleihen, liegt der Volumenanteil der Polymermikrokugeln vorzugsweise in einem Bereich von 7 bis 15% des Gesamtvolumens der trocknen Bestandteile. Was das Gesamtgewicht der trocknen Bestandteile anbetrifft, so werden die Außenschichten des Paneels der Erfindung vorzugsweise aus etwa 54 bis 65 Gew.-% reaktiven Pulvern, 25 bis 35 Gew.-% keramischen Mikrokugeln, 0,5 bis 0,8 Gew.-% Polymermikrokugeln und 6 bis 10 Gew.-% alkaliresistenten Glasfasern hergestellt. Im breiten Be-reich werden die Außenschicht oder die Außenschichten aus etwa 42 bis 68 Gew.-% reaktiven Pulvern, 23 bis 43 Gew.-% keramischen Mikrokugeln, bis zu 1,0 Gew.-% Potymermikro-kugeln und 5 bis 15 Gew.-% alkaliresistenten Glasfasern auf Basis der gesamten trocknen Bestandteile hergestellt. Die Mengen des den trocknen Bestandteilen zugesetzten Wassers und Superplastifizierungsmittets werden eingestellt, um das gewünschte Schlammfließvermögen zu erhalten, das im Hin-blick auf die Verarbeitungsbedingungen irgendeines spe-ziellen Herstellprozesses erforderlich ist. Die typischen Zugabewerte für Wasser liegen zwischen 35 und 70% des Gewichtes der reaktiven Pulver (mehr als 60%, wenn das Nagelungsvermögen verbessert werden soll), während die für das Superplastifizierungsmittel zwischen 1 und 8% des Gewichtes der reaktiven Pulver liegen. Die bevorzugte Dicke der Außenschicht oder Außenschichten liegt zwischen 1/32 bis 4/32 Zoll (0,8 bis 3,2 mm). Wenn nur eine Außenschicht Verwendung findet, sollte deren Dicke geringer sein als 3/8 der Gesamtdicke des Paneels.
Sowohl im Kern als auch in der Außenschicht oder den Außenschichten sind die Glasfasern Monofilamente mit einem Durchmesser von etwa 5 bis 25 μm, typischerweise von etwa 10 bis 15 μm. Die Monofilamente können auf diverse Weisen gebündelt werden, beispielsweise als 100-Faserstränge, die zu Rovings kombiniert werden können, welche etwa 50 Stränge enthalten. Die Faserlänge beträgt vorzugsweise etwa 1 bis 2 Zoll (25 bis 50 mm), allgemein etwa 0,25 bis 3 Zoll (6,3 bis 76 mm), und die Faserorientierung ist in der Ebene des Paneels willkürlich.
Gemäß einem anderen Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der vorstehend beschriebenen scherfesten Paneele. Ein wässriger Schlamm der reaktiven Pulver (d. h. Calciumsulfatalphahemihydrat, hydraulischer Zement, aktives Puzzolan und Kalk) und der Mikrokugeln (Keramik allein oder Gemisch aus Keramik und Polymermikrokugeln) wird hergestellt und dann in dünnen Schichten in einer Paneelform angeordnet, während der Schlamm mit kurzen zerkleinerten Glasfasern kombiniert und ein gleichmäßig vermischtes Kernmaterial erzeugt wird. Bei der dritten Ausführungsform werden sämtliche Schichten (d. h. der Kern und die eine Außenschicht oder die beiden Außenschichten) des Paneels unter Anwendung des gleichen Verfahrens hergestellt. Der wässrige Schlamm für die Kernschicht enthält entweder nur Keramikmikrokugeln oder ein Gemisch aus Keramik- und Polymermikrokugeln. Der Schlamm für die Außenschichten enthält Polymermikrokugeln in größeren Mengen als im Kern, um Außenschichten zu bilden, die ein gutes Nagelungsvermögen besitzen, während eine geeignete Scherfestigkeit für die Kernschicht erreicht wird.
Es folgt nunmehr eine Kurzbeschreibung der Zeichnungen. Hiervon zeigen:
1A und B graphische Darstellungen der Ergebnisse der Tests von Beispiel 6;
2 ein Säulendiagramm der Ergebnisse der Tests, die in Beispiel 7 angeführt sind;
3 ein Nut-Feder-Paneel; und
4 die Abmessungen der Nut und Feder eines Zoll (19,1 mm) dicken Paneels.
Wie vorstehend erläutert, existiert ein Bedarf nach Gebäudepaneelen, die Sperrholz und Platten aus orientierten Strängen ersetzen können, wo es erforderlich ist, um Anforderungen in bezug auf Gebäude gerecht zu werden, die eine Widerstandsfähigkeit gegenüber Scherkräften fordern, welche aus hohen Windbeanspruchungen oder Erdbebenbeanspruchungen resultieren. Wo solche Eigenschaften nicht benötigt werden, können übliche Schutzpaneele, wie papierbeschichtete Gipsplatten, glasmattenbeschichtete Gipsplatten und Paneele auf Zementbasis Verwendung finden, da derartige Paneele nicht zur Aufnahme von Scherkräften konzipiert sind. Sperrholzpaneele und OSB-Paneele können das erforderliche Scherbelastungsverhalten besitzen, sind jedoch dimensionsmäßig nicht beständig, wenn sie Wasser ausgesetzt sind, und können verrotten oder durch Insekten angegriffen werden. Wenn Sperrholz- und OSB-Paneele verwendet werden, ist es erforderlich, diese gegen Feuchtigkeit zu schützen, indem sie mit zusätzlichen wasserfesten Paneelen unter signifi-kanten zusätzlichen Kosten versehen werden. Danach kann eine Außenfinishschicht aufgebracht werden. Im Gegensatz dazu sind die erfindungsgemäßen Paneele wasserfest, nicht-brennbar, dimensionsmäßig beständig und fest genug, um die beiden Schichten zu ersetzen, die erforderlich sind, wenn Sperrholz- oder OSB-Schutzpaneele verwendet werden, und es kann eine Außenfinishschicht, wie Außenputz, direkt auf die neuen Paneele aufgebracht werden. Die Paneele können mit Werkzeugen durchtrennt werden, die für Holzpaneele ver-wendet werden, und können mit Nägeln oder Schrauben an einem Rahmenwerk befestigt werden. Falls gewünscht, ist eine Nut-Feder-Konstruktion möglich. Die Hauptausgangs-materialien, die zur Herstellung von erfindungsgemäßen Paneelen Verwendung finden, sind Calciumsulfatalphahemi-hydrat, Zement, Puzzolanmaterialen, alkaliresistente Glasfasern, Keramikmikrokugeln und Polymermikrokugeln.
Calciumsulfathemihydrat
Calciumsulfathemihydrat, das in den Paneelen der Erfindung Verwendung findet, wird aus Gipsmineral (Calciumsulfatdihydrat CaSO₄·2H₂O), einem natürlich vorkommenden Mineral, gewonnen. Falls nicht anders angegeben, bezieht sich „Gips" auf die Dihydratform von Calciumsulfat. Nach dem Abbau wird der Rohgips thermisch behandelt, um ein aushärtbares Calciumsulfat zu gewinnen, das wasserfrei sein kann, normalerweise jedoch das Hemihydrat CaSO₄·1/2H₂O ist. Dieses Hemihydrat besitzt zwei festgestellte Morphologien, die als Alphahemihydrat und Betahemihydrat bezeichnet werden. Diese werden für diverse Anwendungszwecke auf der Basis ihrer physikalischen Eigenschaften sowie der Kosten ausgewählt. Beide Formen reagieren mit Wasser, so dass das Dihydrat von Calciumsulfat gebildet wird. Das Betahemihydrat bildet weniger dichte Mikrostrukturen und wird für Produkte mit geringer Dichte bevorzugt. Das Alphahemihydrat bildet dichtere Mikrostrukturen mit höherer Festigkeit und Dichte als beim Betahemihydrat. Das Alphahemihydrat wird für die erfindungsgemäßen Paneele bevorzugt, da festgestellt wurde, dass Gemische aus reaktivem Pulver, die Calciumsulfatalphahemihydrat, hydraulischen Zement, Puzzolan und Kalk in Mengen gemäß der Erfindung enthalten, zu Paneelen mit verbesserter Langzeithaltbarkeit führen.
Hydraulischer Zement
Gemäß ASTM wird „hydraulischer Zement" wie folgt definiert: ein Zement, der durch eine chemische Wechselwirkung mit Wasser abbindet und aushärtet, wobei dies auch unter Wasser passieren kann. Es gibt diverse Arten von hydraulischen Zementen, die in der Bauindustrie Verwendung finden. Beispiele von hydraulischen Zementen umfassen Portlandzement, Hüttenzemente, wie Hochofenzement und Sulfatschüttzemente, Calciumsulfoaluminatzement, Zement mit hohem Aluminiumoxidanteil, expansive Zemente, Weißzement und rasch abbindende und aushärtende Zemente. Obwohl Calciumsulfathemihydrat durch chemische Wechselwirkung mit Wasser abbindet und aushärtet, wird es von der breiten Definition der hydraulischen Zemente im Zusammenhang mit dieser Erfindung nicht umfasst. Sämtliche vorstehend erwähnten hydraulischen Zemente können zur Herstellung der Paneele der Erfindung verwendet werden. Die populärste und in großem Umfang eingesetzte Familie von eng verwandten hydraulischen Zementen ist als Portlandzement bekannt. Gemäß ASTM wird „Portlandzement" als ein hydraulischer Zement definiert, der durch das Pulverisieren von Klinker hergestellt wird, welcher im wesentlichen aus hydraulischem Calciumsilicaten besteht, die üblicherweise eine oder mehrere Formen von Calciumsulfat als Mahlzusatz enthalten. Zur Herstellung von Portlandzement wird ein inniges Gemisch aus Kalkstein, ton-haltigem Gestein und Ton in einem Brennofen gebrannt, um den Klinker herzustellen, der dann weiter behandelt wird. Als Ergebnis werden die nachfolgenden vier Hauptphasen von Portlandzement hergestellt: Tricalciumsilicat (3CaO·SiO₂, auch als C₃S bezeichnet), Dicalciumsilicat (2CaO·SiO₂, als C₂S bezeichnet), Tricalciumaluminat (3CaO·Al₂O₃ oder C₃A) und Tetracalciumaluminoferrit (4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃ oder C₄AF). Die anderen Verbindungen, die in geringeren Mengen im Portlandzement vorhanden sind, umfassen Calciumsulfat und andere Doppelsalze von Alkalisulfaten, Calciumoxid und Magnesiumoxid. Von den diversen festgestellten Klassen des Portlandzementes wird Typ III Portlandzement (ASTM-Klassifizierung) für die Herstellung der erfindungsgemäßen Paneele bevorzugt, da festgestellt wurde, dass dessen Feinheit zu einer größeren Festigkeit führt. Die anderen ermittelten Klassen von hydraulischen Zementen, einschließ-lich Hüttenzemente, wie Hochofenzement und Sulfatschütt-zement, Calciumsulfoaluminatzement, Zement mit hohem Aluminiumoxidanteil, expansive Zemente, Weißzement, rasch abbindende und härtende Zemente, wie Zement mit geregelter Abbindung und VHE-Zement, und andere Portlandzementtypen können ebenfalls erfolgreich eingesetzt werden, um die erfindungsgemäßen Paneele herzustellen. Die Hüttenzemente und der Calciumsulfoaluminatzement mit geringer Alkalinität werden ebenfalls bevorzugt, um die erfindungsgemäßen Paneele herzustellen.
Fasern
Glasfasern werden üblicherweise als Isolationsmaterial verwendet. Sie wurden jedoch auch bereits als Verstärkungsmaterialien mit diversen Matrixmaterialien eingesetzt. Die Fasern selbst versehen die Materialien mit Zugfestigkeit, die sonst wegen Sprödigkeit ausfallen könnten. Die Fasern können brechen, wenn sie belastet werden. Typischerweise fallen jedoch Verbundmaterialien, die Glasfasern enthalten, deshalb aus, weil sie sich zersetzen und weil keine Verbindung zwischen den Fasern und dem kontinuierlichen Phasenmaterial vorhanden ist. Derartige Bindungen sind wichtig, wenn die Verstärkungsfasern die Fähigkeit beibehalten sollen, die Duktilität zu verbessern und den Verbund über die Zeit zu verfestigen. Es wurde festgestellt, dass mit Glasfasern verstärkte Zemente mit der Zeit ihre Festigkeit verlieren, was auf den Angriff des Kalks, der erzeugt wird, wenn der Zement abbindet, auf das Glas zurückgeführt wird. Ein möglicher Weg zur Überwindung eines derartigen Angriffes besteht darin, die Glasfasern mit einer Schutzschicht, wie einer Polymerschicht, zu bedecken. Generell können derartige Schutzschichten Angriffe durch Kalk aushalten. Es wurde jedoch festgestellt, dass die Festigkeit in erfindungsgemäß ausgebildeten Paneelen reduziert wird, so dass keine Schutzschichten bevorzugt werden. Eine teurere Art und Weise zur Begrenzung der Angriffe durch Kalk besteht darin, spezielle alkaliresistente Glasfasern (AR-Glasfasern) zu verwenden, wie beispielsweise Nippon Electric Glass (NEG) 350Y. Solche Fasern besitzen eine bessere Verbindungsfestigkeit mit der Matrix und werden somit für die erfindungsgemäß ausgebildeten Paneele bevorzugt. Bei den Glasfasern handelt es sich um Monofilamente, die einen Durchmesser von etwa 5 bis 25 μm und typischerweise von etwa 10 bis 15 μm besitzen. Die Filamente werden generell zu Strängen mit 100 Filamenten kombiniert, die zu Rovings gebündelt werden können, die etwa 50 Stränge enthalten. Die Stränge oder Rovings werden normalerweise in geeignete Filamente und Bündel von Filamenten zerkleinert, beispiels weise mit einer Länge von etwa 0,25 bis 3 Zoll (6,3 bis 76 mm), vorzugsweise von 1 bis 2 Zoll (25 bis 50 mm).
Es ist auch möglich, einige Polymerfasern in die erfindungsgemäß ausgebildeten Paneele einzubauen, wobei diese jedoch nicht für eine Glasfasern entsprechende Festigkeit sorgen. Solche Polymerfasern, beispielsweise Polypropylen-, Polyethylen-, Polyacrylnitril- und Polyvinylalkoholfasern, sind weniger teuer als alkalisresistente Glasfasern und keinen Angriffen durch Kalk ausgesetzt.
Puzzolanmaterialien
Wie vorstehend erwähnt, erzeugen die meisten Portlandzemente und andere hydraulische Zemente während der Hydratation (Abbindung) Kalk. Es ist wünschenswert, den Kalk reagieren zu lassen, um Angriffe auf die Glasfasern zu reduzieren. Es ist auch bekannt, dass bei Vorhandensein von Calciumsulfathemihydrat dieses mit Tricalciumaluminat im Zement reagiert, so dass Ettringit gebildet wird, das zu einem unerwünschten Reißen des ausgehärteten Produktes führen kann. Dies wird im Stand der Technik oft als „Sulfatangriff" bezeichnet. Solche Reaktionen können verhindert werden, indem „Puzzolanmaterialien" zugesetzt werden, die gemäß ASTM C618-97 als „siliciumdioxidhaltige oder siliciumdioxid- und aluminiumoxidhaltige Materialien, die als solche einen geringen oder überhaupt keinen Zementwert besitzen, jedoch in fein verteilter Form und in der Gegenwart von Feuchtigkeit mit Calciumhydroxid bei üblichen Temperaturen chemisch reagieren und Verbindungen bilden, die Zementeigenschaften besitzen" definiert werden. Ein oft verwendetes Puzzolanmaterial ist Quarzstaub, bei dem es sich um ein fein zerteiltes amorphes Siliciumdioxid handelt, das ein Produkt der Siliciummetall- und Ferrosiliciumlegierungsherstellung ist. Charakteristischerweise besitzt es einen sehr hohen Siliciumdioxidanteil und einen niedrigen Aluminiumoxidanteil. Verschiedenartige natürliche und künstliche Materialien werden als Materialien mit Puzzolaneigenschaften bezeichnet, einschließlich Bims, Perlit, Diatomeenerde, Tuff, Trass, Metakaolin, Mikrosiliciumdioxid, gemahlene granulierte Hochofenschlacke und Flugasche. Während Quarzstaub ein besonders zweckmäßiges Puzzolanmaterial zur Verwendung in den Paneelen der Erfindung ist, können auch andere Puzzolanmaterialien Verwendung finden. Im Vergleich zu Quarzstaub besitzen Metakaolin, gemahlene granulierte Hochofenschlacke und pulverisierte Flugasche einen sehr viel geringeren Siliciumdioxidanteil und große Mengen von Aluminiumoxid. Sie können jedoch trotzdem wirk-same Puzzolanmaterialien sein. Wenn Quarzstaub verwendet wird, bildet dieser etwa 5 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 15 Gew.-%, der reaktiven Pulver (d. h. hydraulischer Zement, Calciumsulfatalphahemihydrat, Quarzstaub und Kalk). Wenn andere Puzzolane verwendet werden, werden die einge-setzten Mengen so ausgewählt, dass sich ein chemisches Ver-halten wie bei Quarzstaub ergibt.
Füllstoffe mit geringem Gewicht/Mikrokugeln
In den erfindungsgemäßen Paneelen finden zwei Arten von Mikrokugeln Verwendung. Hierbei handelt es sich um:

• keramische Mikrokugeln und
• Polymermikrokugeln.

Die Mikrokugeln haben eine wichtige Aufgabe in den erfindungsgemäßen Paneelen, die sonst schwerer wären als dies für Paneele für Bauzwecke wünschenswert ist. Als Füllstoffe mit geringem Gewicht tragen die Mikrokugeln dazu bei, die durchschnittliche Dichte des Produktes zu senken. Es wird bevorzugt, dass ein ausreichender Anteil der Zusammensetzung von Mikrokugeln gebildet wird, so dass das Gewicht eines typischen 4 × 8 Fuß Paneels mit einer Dicke von ½ Zoll (12,7 mm dick, 1,31 × 2,62 m) geringer ist als etwa 99 lbs (44,9 kg) und vorzugsweise nicht mehr als 85 lb (38,6 kg) beträgt. Wenn die Mikrokugeln hohl sind, werden sie manchmal als Mikroballons bezeichnet.
Keramische Mikrokugeln können aus einer Vielzahl von Materialien unter Anwendung von verschiedenen Herstellprozessen hergestellt werden. Obwohl eine Vielzahl von keramischen Mikrokugeln in den erfindungsgemäßen Paneelen als Füllstoffkomponente verwendet werden kann, werden die bevorzugten keramischen Mikrokugeln der Erfindung als Nebenprodukt der Kohleverbrennung hergestellt und stellen eine Komponente der bei der Kohlverbrennung erhaltenen Flugasche dar, beispielsweise Extendospheres-SG, hergestellt von der Firma PQ Corporation. Die Chemie der bevorzugten keramischen Mikrokugeln der Erfindung besteht vorherrschend aus Siliciumdioxid (SiO₂) in einem Bereich von etwa 50 bis 75% und Aluminiumoxid (Al₂O₃) in einem Bereich von etwa 15% bis 40%, wobei andere Materialien bis zu 35 Gew.-% aus machen. Die bevorzugten keramischen Mikrokugeln der Erfindung sind hohle kugelförmige Partikel mit Durchmessern in einem Bereich von 10 bis 500 μm, einer Schalendicke von typischerweise etwa 10% des Kugeldurchmessers und einer Partikeldichte, die vorzugsweise etwa 0,50 bis 0,80 g/mL beträgt. Die Zerkleinerungsfestigkeit der bevorzugten keramischen Mikrokugeln der Erfindung ist größer als 1.500 psi (10,3 Mpa), vorzugsweise größer als 2.500 psi (17,2 Mpa). In den erfindungsgemäßen Paneelen werden deshalb keramische Mikrokugeln bevorzugt, weil sie etwa drei- bis zehnmal fester sind als die meisten Mikrokugeln aus synthetischem Glas. Darüber hinaus sind die bevorzugten keramischen Mikrokugeln der Erfindung thermisch beständig und verleihen dem erfindungsgemäßen Paneel eine verbesserte Dimensionsbeständigkeit. Keramische Mikrokugeln finden bei einer Reihe von anderen Anwendungsfällen Verwendung, wie beispielsweise Klebemitteln, Dichtungsmaterialien, Abdichtungsmitteln, Bedachungsmaterialien, PVC-Bodenmaterialien, Anstrichmitteln, industriellen Überzugsmitteln und temperaturfesten Verbundmaterialien aus Kunststoff. Obwohl dies bevorzugt wird, ist es nicht wesentlich, dass die Mikrokugeln hohl und kugelförmig sind, da es die Partikeldichte und die Druckfestigkeit sind, die das erfindungsgemäße Paneel mit dem geringen Gewicht und den wichtigen physikalischen Eigenschaften versehen. Alternativ können auch poröse unregelmäßige Partikel verwendet werden, wenn die resultierenden Paneele das gewünschte Verhalten besit-zen.
Die Polymermikrokugeln sind vorzugsweise ebenfalls Hohlkugeln mit einer Schale aus Polymermaterialien, wie Polyacrylnitril, Polymethacrylnitril, Polyvinylchlorid oder Po lyvinylidenchlorid oder Gemischen hiervon. Die Schale kann ein Gas umschließen, das dazu dient, die polymere Schale während der Herstellung zu expandieren. Die Außen-fläche der Polymermikrokugeln kann irgendeine Art eines inerten Überzuges umfassen, wie beispielsweise aus Calciumcarbonat, Titanoxiden, Glimmer, Siliciumdioxid und Talk. Die Polymermikrokugeln besitzen eine Partikeldichte vorzugsweise von etwa 0,02 bis 0,15 g/mL und haben Durchmesser in einem Bereich von 10 bis 350 μm. Es wurde festgestellt, dass das Vorhandensein der Polymermikrokugeln gleichzeitig das Erreichen der zwei Ziele einer niedrigen Paneeldichte und eines verbesserten Trennvermögens und Nagelungsvermögens erleichtert. Obwohl sämtliche Paneele der Erfindung unter Verwendung von herkömmlichen Zimmermannswerkzeugen durchtrennt werden können, wird durch den Einbau der Polymermikrokugeln die Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Vernagelung reduziert. Dies stellt eine wertvolle Eigenschaft dar, wenn die Nägel mit der Hand eingetrieben werden. Wenn eine pneumatische Nagelungseinrichtung verwendet wird, besitzt die Widerstandsfähigkeit des Paneels gegenüber Nagelung eine geringere Bedeutung, so dass die Festigkeit des Paneels höher sein kann als bei Paneelen, die manuell genagelt werden. Ferner wurde festgestellt, dass bei Verwendung eines Gemisches aus keramischen und Polymermikrokugeln in bestimmten Anteilen synergistische Effekte in bezug auf verbesserte rheologische Eigenschaften des Schlammes und einen Anstieg der Trockenbiegefestigkeit des Paneels erzielt werden.
Bei der ersten Ausführungsform der Erfindung finden nur keramische Mikrokugeln über die gesamte Dicke des Paneels Verwendung. Das Paneel enthält vorzugsweise etwa 35 bis 42 Gew.-% keramische Mikrokugeln, die gleichmäßig über die Dicke des Paneels verteilt sind.
Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung findet ein Gemisch aus keramischen und Polymermikrokugeln mit geringem Gewicht über die gesamte Dicke des Paneels Verwendung. Um die gewünschten Eigenschaften zu erzielen, liegt der Volumenanteil der Polymermikrokugeln im Paneel der zweiten Ausführungsform der Erfindung vorzugsweise in einem Bereich von 7 bis 15% des Gesamtvolumens der trocknen Bestandteile, wobei die trocknen Bestandteile der Zusammensetzung von den reaktiven Pulvern (d. h. hydraulischem Zement, Calciumsulfatalphahemihydrat, Puzzolan und Kalk), den keramischen Mikrokugeln, den Polymermikrokugeln und den alkaliresistenten Glasfasern gebildet werden. Die Menge der Polymermikrokugeln kann verändert werden, indem das Verhältnis Wasser : reaktives Pulver in der gewünschten Weise verstellt wird, um einen entsprechenden Effekt zu erzielen.
Bei der dritten Ausführungsform der Erfindung wird eine Mehrfachschichtkonstruktion erzeugt, bei der mindestens eine Außenschicht ein verbessertes Nagelungsvermögen besitzt, indem der Widerstand gegenüber Nagelung in der Oberflächenschicht bzw. den Oberflächenschichten reduziert wird. Dies wird erreicht, indem ein hohes Verhältnis Wasser : reaktives Pulver Verwendung findet, durch Einarbeitung von Polymermikrokugeln mit geringem Gewicht in beträchtlichen Mengen in die Oberflächenschicht oder Oberflächenschichten oder eine Kombination hiervon. Der Kern des Paneels kann nur keramische Mikrokugeln als Füllstoff mit ge ringem Gewicht enthalten, die gleichmäßig über die ge-samte Dicke der Kernschicht verteilt sind, oder es kann alternativ ein Gemisch aus keramischen und Polymermikro-kugeln Verwendung finden oder das Verhältnis Wasser : reak-tives Pulver kann wie bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung eingestellt werden. Der Volumenanteil der hohlen Polymermikrokugeln in den Außenschichten des Paneels liegt vorzugsweise in einem Bereich von 7 bis 15% des Gesamtvolumens der zur Herstellung des Paneels verwendeten trocknen Bestandteile, wobei die trocknen Bestandteile von den reaktiven Pulvern (wie vorstehend definiert), den keramischen Mikrokugeln, den Polymermikrokugeln und den alkaliresistenten Glasfasern gebildet werden. Die bevorzugte Dicke der Außenschicht oder Außenschichten liegt zwischen 1/32 bis 4/32 Zoll (0,75 bis 3,2 mm). Wenn nur eine Außenschicht verwendet wird, beträgt sie vorzugsweise weniger als 3/8 der gesamten Paneeldicke.
Formulierung
Die zur Herstellung der scherfesten Paneele der Erfindung verwendeten Komponenten sind hydraulischer Zement, Calciumsulfatalphahemihydrat, ein aktives Puzzolanmaterial, wie Quarzstaub, Kalk, keramische Mikrokugeln, Polymermikrokugeln, alkaliresistente Glasfasern, Superplastifizierungsmittel (d. h. Natriumsalz von Polynaphthalinsulfonat) und Wasser. Geringe Mengen von Beschleunigern und/oder Verzögerern können der Zusammensetzung zugesetzt werden, um die Abbindeeigenschaften des Rohmateriales (d. h. nicht ausgehärteten Materiales) zu steuern. Typische Additive sind Beschleuniger für hydraulischen Zement, wie Calciumchlorid, Beschleuniger für Calciumsulfatalphahemihydrat, wie Gips, Verzögerer, wie DTPA (Diethylentriaminpentaessigsäure), Weinsäure oder ein Alkalisalz von Weinsäure (Kaliumtartrat), Schrumpfreduziermittel, wie Glycole, und eingefangene Luft.
Die erfindungsgemäß ausgebildeten Paneele besitzen eine kontinuierliche Phase, in der alkaliresistente Glasfasern und Mikrokugeln gleichmäßig verteilt sind. Die kontinuierliche Phase resultiert aus der Aushärtung eines wässrigen Gemisches der reaktiven Pulver (d. h. Calciumsulfatalphahemihydrat, hydraulischer Zement, aktives Puzzolan, wie Quarzstaub, und Kalk), die vorzugsweise ein Superplastifizierungsmittel und/oder andere Additive umfassen.
Die breiten und bevorzugten Gewichtsanteile dieser reaktiven Pulver sind in allen drei Ausführungsformen der Erfindung wie folgt:
Kalk ist nicht bei allen Formulierungen der Erfindung erforderlich. Es wurde jedoch festgestellt, dass durch das Zusetzen von Kalk bessere Paneele erhalten werden, so dass Kalk üblicherweise in Mengen von mehr als etwa 0,2 Gew.-% zugesetzt wird. Somit beträgt in den meisten Fällen die Menge des Kalks in den reaktiven Pulvern etwa 0,2 bis 3,5 Gew.-%.
Bei der ersten Ausführungsform der Erfindung sind die trocknen Bestandteile der Zusammensetzung die reaktiven Pulver (hydraulischer Zement, Calciumsulfatalphahemihydrat, Puzzolan und Kalk), die keramischen Mikrokugeln und die alkaliresistenten Glasfasern, während die nassen Bestandteile der Zusammensetzung Wasser und Superplastifizierungsmittel sind. Die trocknen und die nassen Bestandteile werden kombiniert, um das erfindungsgemäße Paneel zu erzeugen. Die keramischen Mikrokugeln sind in der Matrix über die ge samte Dicke des Paneels gleichmäßig verteilt. Vom Gesamtgewicht der trocknen Bestandteile wird das erfindungsgemäße Paneel aus etwa 49 bis 56 Gew.-% reaktiven Pulvern, 35 bis 42 Gew.-% keramischen Mikrokugeln und 7 bis 12 Gew.-% alkaliresistenten Glasfasern gebildet. Im breiten Bereich wird das Paneel der Erfindung aus 35 bis 58 Gew.-% reaktiven Pulvern, 34 bis 49 Gew.-% keramischen Mikrokugeln und 6 bis 17 Gew.-% alkaliresistenten Glasfasern der gesamten trocknen Bestandteile gebildet. Die Mengen von Wasser und Superplastifizierungsmittel, die den trocknen Bestandteilen zugesetzt werden, sind ausreichend, um das gewünschte Fließvermögen des Schlammes zu erreichen, das erforderlich ist, um die Verarbeitungsbedingungen für irgendeinen speziellen Herstellprozess zu erfüllen, Die typischen Zusatzmengen für Wasser liegen zwischen 35 und 60% des Gewichtes der reaktiven Pulver, während die für das Superplastifizierungsmittel zwischen 1 bis 8% des Gewichtes der reaktiven Pulver liegen. Bei den Glasfasern handelt es sich um Monofilamente mit einem Durchmesser von etwa 5 bis 25 μm, vorzugsweise von etwa 10 bis 15 μm. Die Monofilamente werden typischerweise zu Strängen von 100 Filamenten kombiniert, die zu Rovings von etwa 50 Strängen gebündelt werden können. Die Länge der Glasfasern beträgt vorzugsweise etwa 1 bis 2 Zoll (25 bis 50 mm), allgemein etwa 0,25 bis 3 Zoll (6,3 bis 76 mm). Die Fasern besitzen eine willkürliche Orientierung und haben ein isotropisches mechanisches Verhalten innerhalb der Paneelebene.
Die zweite Ausführungsform der Erfindung enthält ein Gemisch aus keramischen und Polymermikrokugeln, die gleichmäßig über die gesamte Dicke des Paneels verteilt sind. Es wurde festgestellt, dass der Einbau von Polymermikrokugeln in das Paneel dazu beiträgt, die Kombination aus einer geringen Dichte und guten Duktilität zu erzielen, die erforderlich ist, damit das Paneel mit herkömmlichen Zimmermannswerkzeugen durchtrennt oder befestigt (entweder genagelt oder verschraubt) werden kann. Ferner wurde festgestellt, dass die rheologischen Eigenschaften des Schlammes wesentlich verbessert werden, wenn eine Kombination aus hohlen keramischen und Polymermikrokugeln als Teil der Zusammensetzung verwendet wird. Daher werden bei der zwei-ten Ausführungsform der Erfindung die trocknen Bestandteile der Zusammensetzung von den reaktiven Pulvern (hydrauli-scher Zement, Calciumsulfatalphahemihydrat, Puzzolan und Kalk), den keramischen Mikrokugeln, den Polymermikrokugeln und den alkaliresistenten Glasfasern gebildet, während die nassen Bestandteile der Zusammensetzung von Wasser und einem Superplastifizierungsmittel gebildet werden. Die trocknen Bestandteile und die nassen Bestandteile werden kombiniert, um das erfindungsgemäße Paneel herzustellen. Um ein gutes Befestigungs- und Durchtrennvermögen zu errei-chen, liegt der Volumenanteil der Polymermikrokugeln im Paneel vorzugsweise in einem Bereich von 7 bis 15% des Gesamtvolumens der trocknen Bestandteile. Vom Gesamtgewicht der trocknen Bestandteile wird das Paneel der Erfindung aus etwa 54 bis 65 Gew.-% reaktiven Pulvern, 25 bis 35 Gew.-% keramischen Mikrokugeln, 0,5 bis 0,8 Gew.-% Polymermikro-kugeln und 6 bis 10 Gew.-% alkaliresistenten Glasfasern gebildet. In dem breiten Bereich wird das Paneel der Erfindung aus 42 bis 68 Gew.-% reaktiven Pulvern, 23 bis 43 Gew.-% keramischen Mikrokugeln, 0,2 bis 1,0 Gew.-% Polymer-mikrokugeln und 5 bis 15 Gew.-% alkaliresistenten Glasfasern auf Basis der gesamten trocknen Bestandteile gebildet. Die Mengen von Wasser und Superplastifizierungsmittel, die den trocknen Bestandteilen zugesetzt werden, werden einge-stellt, um das gewünschte Fließvermögen des Schlammes zu erzeugen, das erforderlich ist, um die Verarbeitungsbedin-gungen für jeden beliebigen speziellen Herstellprozess zu erfüllen. Die typischen Zugabewerte für Wasser liegen zwi-schen 35 bis 70% des Gewichtes der reaktiven Pulver, kön-nen jedoch größer sein als 60% bis zu 70%, vorzugsweise 65% bis 75%, wenn es gewünscht wird, das Verhältnis Wasser : reaktive Pulver zu benutzen, um die Paneeldichte zu reduzieren und das Nagelungsvermögen zu verbessern. Da das Verhältnis Wasser : reaktive Pulver eingestellt werden kann, um einen entsprechenden Effekt wie bei den Polymermikro-kugeln zu erzielen, kann jedes von diesen oder eine Kombi-nation der beiden Verfahren Verwendung finden. Die Menge des Superplastifizierungsmittels liegt zwischen 1 bis 8% des Gewichtes der reaktiven Pulver. Bei den Glasfasern handelt es sich um Monofilamente mit einem Durchmesser von etwa 5 bis 25 μm, vorzugsweise von etwa 10 bis 15 μm. Diese werden typischerweise in Strängen und Rovings gebündelt, wie vorstehend beschrieben. Die Länge der Glasfasern be-trägt vorzugsweise etwa 1 bis 2 Zoll (25 bis 50 mm), all-gemein etwa 0,25 bis 3 Zoll (6,3 bis 76 mm). Die Fasern besitzen eine willkürliche Orientierung, die zu einem iso-tropen mechanischen Verhalten in der Ebene des Paneels führt.
Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung trägt der Einbau der Polymermikrokugeln in den vorstehend beschriebenen Mengen als teilweiser Ersatz für die Keramikmikrokugeln dazu bei, die Trockenbiegefestigkeit des Verbundes zu verbessern (siehe Beispiel 9). Des weiteren wird durch den teilweisen Ersatz der keramischen Mikrokugeln durch Polymermikrokugeln das Verhältnis Wasser : reaktive Pulver verringert, das erforderlich ist, um ein vorgegebenes Fließvermögen des Schlammes zu erzielen (siehe Beispiel 13). Ein Schlamm, der ein Gemisch aus keramischen und Polymermikrokugeln enthält, besitzt im Vergleich zu einem Schlamm, der nur keramische Mikrokugeln enthält, ein bes-seres Fließhalten (Bearbeitungsvermögen). Dies ist von be-sonderer Bedeutung, wenn die industrielle Bearbeitung der erfindungsgemäßen Paneele den Einsatz von Schlämmen mit besserem Fließvermögen erforderlich macht.
Bei der dritten Ausführungsform der Erfindung wird eine Mehrschichtstruktur im Paneel erzeugt, wobei die Außenschicht bzw. Außenschichten ein verbessertes Nagelungsvermögen (Befestigungsvermögen) besitzen. Dies wird erreicht, indem Polymermikrokugeln in beträchtlichen Mengen in die Außenschichten eingearbeitet werden, indem das Verhältnis Wasser : Zement in der Außenschicht bzw. den Außenschichten erhöht wird oder durch eine Kombination hiervon. Der Kern des Paneels enthält keramische Mikrokugeln, die gleichmäßig über die Schichtdicke verteilt sind, oder alternativ dazu ein Gemisch aus keramischen und Polymermikrokugeln. Die trocknen Bestandteile der Kernschicht sind die reaktiven Pulver (hydraulischer Zement, Calciumsulfatalphahemihydrat, Puzzolan und Kalk), die Mikrokugeln (keramische Mikrokugeln allein oder ein Gemisch aus keramischen und Kunststoffmikrokugeln) und die alkaliresistenten Glasfasern, während die nassen Bestandteile der Kernschicht durch Wasser und Superplastifizierungsmittel gebildet werden. Die trocknen Bestandteile und die nassen Bestandteile werden zur Erzeugung der Kernschicht des erfindungsgemäßen Paneels kombiniert. Vom Gesamtgewicht der trocknen Bestandteile wird der Kern des Paneels der Erfindung vorzugsweise aus etwa 49 bis 56 Gew.-% reaktiven Pulvern, 35 bis 42 Gew.-% hohlen keramischen Mikrokugeln und 7 bis 12 Gew.-% alkaliresistenten Glasfasern oder alternativ aus etwa 54 bis 65 Gew.-% reaktiven Pulvern, 25 bis 35 Gew.-% keramischen Mikrokugeln, 0,5 bis 08 Gew.-% Polymermikrokugeln und 6 bis 10 Gew.-% alkaliresistenten Glasfasern gebildet. Im breiten Bereich wird die Kernschicht des erfindungsgemäßen Paneels aus etwa 35 bis 58 Gew.-% reaktiven Pulvern, 34 bis 49 Gew.-% keramischen Mikrokugeln und 6 bis 17 Gew.-% alkaliresistenten Glasfasern auf Basis der gesamten trocknen Bestandteile oder alternativ aus etwa 42 bis 68 Gew.-% reaktiven Pulvern, 23 bis 43 Gew.-% keramischen Mikrokugeln, bis zu 1,0 Gew.-% Polymermikrokugeln, vorzugsweise 0,2 bis 1,0 Gew.-%, und 5 bis 15 Gew.-% alkaliresistenten Glasfasern gebildet. Die Mengen von Wasser und Superplastifizierungsmittel, die den trocknen Bestandteilen zugesetzt werden, werden eingestellt, um das gewünschte Schlammfließvermögen zu erzielen, das erforderlich ist, um die Verarbeitungsbedingungen für jeden beliebigen speziellen Herstellprozess zu erfüllen. Die typischen Zugabewerte für Wasser liegen zwischen 35 und 70% des Gewichtes der reaktiven Pulver, sind jedoch größer als 60% bis zu 70%, wenn es gewünscht wird, das Verhältnis Wasser : reaktive Pulver zu benutzen, um die Paneeldichte zu reduzieren und das Nagelungsvermögen zu verbessern, während die typischen Zugabewerte für das Superplastifizierungsmittel zwischen 1 bis 8% des Gewichtes der reaktiven Pulver liegen. Wenn das Verhältnis Wasser : reaktive Pulver ein gestellt wird, um einen entsprechenden Effekt wie mit den Polymermikrokugeln zu erreichen, wird die Schlammzusammensetzung eingestellt, um das erfindungsgemäße Paneel mit den gewünschten Eigenschaften zu versehen.
Die trocknen Bestandteile der Außenschicht bzw. Außenschichten sind die reaktiven Pulver (hydraulischer Zement, Calciumsulfatalphahemihydrat, Puzzolan und Kalk), die keramischen Mikrokugeln, die Polymermikrokugeln und die alkaliresistenten Glasfasern, während die nassen Bestandteile der Außenschicht bzw. Außenschichten von Wasser und dem Superplastifizierungsmittel gebildet werden. Die trocknen Bestandteile und die nassen Bestandteile werden zur Erzeugung der Außenschichten des erfindungsgemäßen Paneels kombiniert. In der Außenschicht bzw. den Außenschichten des Paneels sind die hohlen Polymermikrokugeln in beträchtli-chen Mengen enthalten, um dem Paneel ein gutes Befesti-gungs- und Trennvermögen zu verleihen. Der Volumenanteil der Polymermikrokugeln in den Außenschichten des Paneels liegt vorzugsweise in einem Bereich von 7 bis 15% des Gesamtvolumens der trocknen Bestandteile. Vom Gesamtgewicht der trocknen Bestandteile werden die Außenschicht bzw. Außenschichten des erfindungsgemäßen Paneels vorzugsweise aus etwa 54 bis 65 Gew.-% reaktiven Pulvern, 25 bis 35 Gew.-% keramischen Mikrokugeln, 0,5 bis 08 Gew.-% Polymermikro-kugeln und 6 bis 10 Gew.-% alkaliresistenten Glasfasern gebildet. Im breiten Bereich werden die Außenschichten des Paneels der Erfindung aus etwa 42 bis 68 Gew.-% reaktiven Pulvern, 23 bis 43 Gew.-% keramischen Mikrokugeln, bis zu 1,0 Gew.-% Polymermikrokugeln und 5 bis 15 Gew.-% alkali-resistenten Glasfasern auf Basis der gesamten trocknen Bestandteile ge bildet. Die Mengen des den trocknen Bestand-teilen zugesetzten Wassers und Superplastifizierungsmittels werden eingestellt, um das gewünschte Schlammfließvermögen zu erzielen, das erforderlich ist, um den Verarbeitungsbedingungen für irgendeinen speziellen Herstellprozess gerecht zu werden. Die typischen Zugabewerte für Wasser liegen zwischen 35 und 70% des Gewichtes der reaktiven Pulver und sind insbesondere größer als 60% bis zu 70%, wenn das Verhältnis Wasser : reaktive Pulver zum Reduzieren der Paneeldichte und zum Verbessern des Nagelungsvermögens benutzt wird, während die typischen Zugabewerte für das Superplastifizierungsmittel zwischen 1 und 8% des Gewich-tes der reaktiven Pulver liegen. Die bevorzugte Dicke der Außenschicht oder der Außenschichten liegt zwischen 1/32 und 4/32 Zoll (0,8 bis 3,2 mm), während die Dicke der Außenschicht, wenn nur eine Außenschicht Verwendung findet, geringer ist als 3/8 der Gesamtdicke des Paneels.
Sowohl in der Kernschicht als auch in der Außenschicht bzw. in den Außenschichten sind die Glasfasern Monofilamente mit einem Durchmesser von etwa 5 bis 25 μm, vorzugsweise von 10 bis 15 μm. Die Monofilamente werden typischerweise zu Strängen und Rovings gebündelt, wie vorstehend beschrieben. Die Länge beträgt vorzugsweise etwa 1 bis 2 Zoll (25 bis 50 mm) und allgemein etwa 0,25 bis 3 Zoll (6,3 bis 76 mm). Die Faserorientierung ist willkürlich, so dass ein isotropes mechanisches Verhalten in der Ebene des Paneels erreicht wird.
Herstellung eines Paneels der Erfindung
Der hydraulische Zement, das Calciumsulfatalphahemihydrat und die Mikrokugeln werden in einem trocknen Zustand in einem geeigneten Mischer vermischt. Dann werden Wasser, ein Superplastifizierungsmittel (d. h. das Natriumsalz von Polynaphthalinsulfonat) und das Puzzolanmaterial (d. h. Quarzstaub oder Metakaolin) in einem anderen Mischer 1 bis 5 Minuten lang vermischt. Falls gewünscht, wird ein Verzö-gerer (d. h. Kaliumtartrat) in diesem Stadium zugesetzt, um die Abbindungseigenschaften des Schlammes zu steuern. Die trocknen Bestandteile werden dem die nassen Bestandteile enthaltenden Mischer zugesetzt und 2 bis 10 Minuten lang vermischt, um einen geschmeidigen homogenen Schlamm zu erzeugen.
Der Schlamm kann auf diverse Weisen mit den Glasfasern kombiniert werden, um ein gleichmäßiges Gemisch zu erhal-ten. Die Glasfasern sind typischerweise in der Form von Rovings vorhanden, die auf kurze Längen zerkleinert sind. Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden der Schlamm und die zerkleinerten Glasfasern gleichzeitig in eine Paneelform gesprüht. Vorzugsweise wird das Sprühen eine Reihe von Malen durchgeführt, um dünne Schichten, vor-zugsweise mit einer Dicke bis zu etwa 0,25 Zoll (6,3 mm), zu erzeugen, die zu einem gleichmäßigen Paneel mit keinem speziellen Muster und mit einer Dicke von 1/4 bis 1 Zoll (6,3 bis 25,4 mm) aufgebaut werden. Beispielsweise wurde in einem Anwendungsfall ein 3 × 5 Fuß (0,91 × 1,52 m)-Paneel mit sechs Sprühdurchgängen in Längs- und Breitenrichtung hergestellt. Nach der Ablagerung einer jeden Schicht kann eine Rolle verwendet werden, um sicherzustellen, dass der Schlamm und die Glasfasern einen engen Kontakt besitzen. Die Schichten können nach dem Rollschritt mit einer Estrichstange oder irgendeiner anderen geeigneten Einrich-tung eingeebnet werden.
Typischerweise wird Druckluft verwendet, um den Schlamm zu zerstäuben. Wenn der Schlamm aus der Sprühdüse austritt, vermischt er sich mit den Glasfasern, die durch einen Zerkleinerungsmechanismus, der an der Sprühpistole montiert ist, von einem Roving durchtrennt worden sind. Das einheitliche Gemisch aus dem Schlamm und den Glasfasern wird dann in der Paneelform abgelagert, wie vorstehend beschrieben.
Bei der dritten Ausführungsform der Erfindung enthalten die Außenflächenschichten des Paneels Polymerkugeln in beträchtlichen Mengen, damit die zur Befestigung des Paneels an einem Rahmenwerk verwendeten Befestigungselemente in einfacher Weise eingetrieben werden können. Die bevorzugte Dicke dieser Schichten beträgt etwa 1/32 Zoll bis 4/32 Zoll (0,8 bis 3,2 mm). Das gleiche Verfahren, wie vorstehend zur Herstellung des Kernes des Paneels beschrieben, kann zur Aufbringung der Außenschichten des Paneels Anwendung finden.
Andere Verfahren zur Ablagerung eines Gemisches aus dem Schlamm und den Glasfasern sind dem Fachmann auf dem Gebiet der Paneelherstellung bekannt. So kann beispielsweise anstelle der Anwendung eines Batch-Prozesses zur Herstellung eines jeden Paneels eine kontinuierliche Bahn in entsprechender Weise hergestellt werden, die, nachdem das Ma terial in ausreichender Weise abgebunden hat, in Paneele der gewünschten Größe durchtrennt werden kann.
In vielen Anwendungsfällen, beispielsweise bei der Fassadenverkleidung, werden die Paneele an ein vertikales Rahmenwerk genagelt oder damit verschraubt. Bei einigen Anwendungsfällen, bei denen die Paneele beispielsweise als Unterbodenkonstruktion oder Unterbodenschicht verwendet werden, werden sie vorzugsweise mit einer Nut-Feder-Konstruktion versehen, die hergestellt werden kann, indem die Ränder des Paneels während des Gießens oder vor der Verwendung durch Einschneiden der Nut und Feder mit Hilfe einer Plattenfräsmaschine geformt werden. Vorzugsweise verjüngen sich die Nut und Feder, wie in den 3 und 4 gezeigt, wodurch eine einfache Installation der erfindungsgemäß ausgebildeten Paneele erreicht wird.
Beispiel 1
Ein Paneel wurde unter Verwendung der in Tabelle A gezeigten Mischungszusammensetzung in einem Aufsprühverfahren gegossen. Die gemessene Schlammdichte betrug 69,8 lbs/ft³ (1.118 kg/m³). Der Fasergewichtsanteil von 7,1% in der Tabelle entsprach einem Faservolumen von 3% im Paneel. Das gegossene Paneel wurde mit einer Kunststofflage bedeckt, und man ließ es eine Woche lang aushärten.
Nach einer Woche wurde das Paneel aus der Form entfernt und in Muster einer Größe von 4 × 12 Zoll (101,6 × 304,8 mm) zur Auswertung der Biegefestigkeit, einer Größe von 6 × 6 Zoll (152,4 × 152,4 mm) zur Auswertung der Nagelziehfestigkeit und einer Größe von 4 × 10 Zoll (101,6 × 254 mm) zur Auswertung des seitlichen Befestigungselementwiderstandes durchtrennt. Die Muster wurden in zwei Sätze unterteilt. Die Muster des ersten Satzes wurden in Kunststoffbeuteln angeordnet und unter feuchten Bedingungen über 28 Tage ausgehärtet. Sie wurden dann weiter 4 Tage lang in einem Ofen bei 131°F (55°C) vor dem Testen getrocknet. Die ofengetrockneten Muster besaßen eine Dichte von 63,3 lbs/ft³ (1.013 kg/m³). Die gemäß ASTM C 947 gemessene Biegefestigkeit betrug 2.927 lbs/Zoll² (20,2 MPa). Der seitliche Befestigungselementwiderstand für eine 1–5/8 Zoll (41,28 mm) lange Schraube, gemessen nach einer modifizierten Version von ASTM D 1761, wie von R. Tuomi und W. McCutcheon, ASCE Structural Division Journal, Juli 1978 beschrieben, betrug 542,4 lbs (246,5 kg). Die Nagelziehfestigkeit gemessen nach ASTM C 473 betrug 729,6 lbs (331,6 kg).
Die Muster aus dem zweiten Satz wurden in Kunststoffbeuteln angeordnet und unter feuchten Bedingungen 28 Tage ausgehärtet, wonach sie 4 Tage lang in einem Ofen bei 131F° (55°C) getrocknet wurden. Sie wurden schließlich vor dem Testen 48 Stunden lang in Wasser eingeweicht. Die eingeweichten Muster besaßen eine Dichte von 72,6 lbs/ft³ (1,162 kg/m³), eine Biegefestigkeit von 2.534 lbs/Zoll² (178,5 kg/cm²), einen seitlichen Befestigungselementwiderstand von 453,2 lbs (206 kg) und eine Nagelziehfestigkeit von 779,5 lbs (354 kg).
Tabelle A
Beispiel 2
Ein gemäß ASTM D 1037 hergestelltes Paneel wurde in bezug auf das Eintauchen in Wasser (nach einer Ofentrocknung bei 55°C) getestet und in bezug auf sein Verhalten mit Paneelen aus orientierten Strängen und Sperrholzpaneelen der Wettbewerber verglichen. Muster von 4 × 10 Zoll (101,6 × 254 mm) wurden 24 Stunden lang in Wasser eingetaucht, wonach die Wasserabsorption und das Schwellen eines jeden Paneels gemessen wurden. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle B aufgeführt.
Tabelle B
Man kann erkennen, dass das erfindungsgemäße Paneel viel weniger Wasser absorbierte und viel weniger expandierte als jedes OSB- oder Sperrholzpaneel. Die Paneele der Erfindung benötigen daher keinen Schutz gegenüber Feuchtigkeit, wie dies bei Paneelen auf Holzbasis der Fall ist.
Beispiel 3
Ein Versagen eines Paneels unter Scherbelastung kann am Befestigungselement, d. h. einem Nagel oder einer Schraube, auftreten. Die entsprechende Widerstandsfestigkeit kann über eine modifizierte Version des in Beispiel 1 beschriebenen ASTM D 1761-Testes gemessen werden. Bei dem Test wird eine Belastung auf ein Rahmenelement aufgebracht, das an einem Paneelmuster befestigt ist. Die entsprechende Last beim Versagen wird gemessen. Ein derartiger Test wurde ausgeführt, um die erfindungsgemäß ausgebildeten Paneele mit aus orientierten Strängen und Sperrholz bestehenden Paneelen zu vergleichen. Die Ergebnisse sind in Tabelle C aufgeführt.
Tabelle C
Die Ergebnisse der obigen Tests zeigen, dass die erfindungsgemäß ausgewählten Paneele eine größere Belastung vor dem Versagen aushalten als die getesteten Paneele aus orientierten Strängen (OSB) und Sperrholz, insbesondere bei der Verwendung von Nägeln als Befestigungselement.
Beispiel 4
Bei einem anderen Test wird die Kraft gemessen, die erforderlich ist, um Befestigungselemente aus Musterpaneelen herauszuziehen. Die Tests wurden gemäß ASTM D1761-88 und dem APA-Testverfahren S-4 ausgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle D wiedergegeben.
Tabelle D
Die Ergebnisse zeigen, dass die erfindungsgemäß ausgebildeten Paneele ein besseres oder zumindest gleiches Verhalten im Vergleich zu den Paneelen aus orientierten Strängen oder Sperrholz besitzen.
Beispiel 5
Ein möglicher Anwendungsfall für die erfindungsgemäß ausgebildeten Paneele ist der von Bodenpaneelen. Das Verhalten von Bodenpaneelen kann mit ASTM E661 und dem APA-Testverfahren S-1 gemessen werden. Paneele mit einer Dicke von 0,75 Zoll (19,1 mm) und einer Größe von 2 × 4 Fuß (610 × 1.219 mm) wurden auf Bodenbalken von 2 × 10 Zoll (50,8 × 254 mm) gelagert, die auf 16 Zoll (406,4 mm)-Achsen beabstandet waren. Eine Last wurde mittig zwischen die Bodenbalken aufgebracht, und die Endlast bei Versagen sowie die Durchbiegung wurden gemessen. Ein Test mit drei erfindungsgemäß ausgebildeten Paneelen wurde durchgeführt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle E aufgeführt.
Tabelle E
Die Kriterien für APA-bewertete Sturd-I-Bodenpaneele sind eine statische Endbelastung von 550 lbs (250 kg) und eine Belastung von 400 lbs (181,8 kg) nach Aufprall. Die zulässige Durchbiegung beträgt 0,078 Zoll (1,98 mm) sowohl unter statischer Belastung als auch unter Aufprall. Die Paneele der Erfindung besitzen ein klar besseres Verhalten. Sie können daher als Bodenpaneele eingesetzt werden, und zwar nicht nur als Unterbau, obwohl die erfindungsgemäß ausgewählten Paneele auch für diesen Zweck eingesetzt werden können.
Beispiel 6

Dieses Beispiel zeigt den Einfluss einer beschleunigten Alterung auf die Biegefestigkeit (Langzeitfestigkeit) der unter Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen hergestellten Paneele. Die für die erfindungsgemäßen Pa-neele erhaltenen Ergebnisse der beschleunigten Alterung wurden mit dem beschleunigten Alterungsverhalten der Pa-neele verglichen, die Zusammensetzungen aufwiesen, welche die reak tiven Pulvergemische des Standes der Technik ent-hielten. Die reaktiven Pulvergemische des Standes der Tech-nik enthielten kein Calciumsulfatalphahemihydrat. In Ta-belle F.1 sind mit Mischung A und Mischung B die Zusammen-setzungen der Erfindung bezeichnet, während mit Mischung C und Mischung D die Zusammensetzungen bezeichnet sind, die die reaktiven Pulvergemische des Standes der Technik ent-halten. Die reaktiven Pulvergemische der obigen vier Mi-schungen besaßen die folgenden Zusammensetzungen:

– Mischung A:	Calciumsulfatalphahemihydrat, Typ III Portlandzement, Quarzstaub und Kalk;
– Mischung B:	Calciumsulfatalphahemihydrat, Typ III Portlandzement, Metakaolin und Kalk;
– Mischung C:	Typ III Portlandzement, mit Wasser abgeschreckte Hochofenschlacke und NSR (reaktive Pulvermischung des Standes der Technik); und
– Mischung D:	Typ III Portlandzement und Quarzstaub (reaktives Pulvergemisch des Standes der Technik).

Den Mischungen A und B wurde Kaliumtartrat mit einem Wert von 0,07% des Gesamtgewichtes der reaktiven Pulver (Calciumsulfatalphahemihydrat, Portlandzement Typ III, Quarzstaub und Kalk) zugesetzt, um das Abbinden des Schlammes zu verzögern.
Mischung C wurde ein Abbindungssteuermittel auf Oxycarbonsäurebasis (von der Firma Denki Kagaku Kogya Co., Ltd.) mit einem Wert von 0,80% des Gesamtgewichtes der reaktiven Pulver (Typ III Portlandzement, Schlacke und NSR) zugesetzt. Bei NSR handelt es sich um ein aus Calciumaluminat und einem anorganischen Sulfat bestehendes Gemisch, das zur Reduzierung der Gesamtabbindezeit beiträgt.
Für die vier in Tabelle F.1 aufgeführten Mischungszusammensetzungen wurden 3 × 5 Fuß (0,91 × 1,52 m) große Paneele unter Anwendung des vorstehend beschriebenen Aufsprühprozesses gegossen. Sämtliche Paneele enthielten 1,57 Zoll (40 mm) lange alkaliresistente Glasfasern, die in der X-Y-Ebene willkürlich verteilt waren. Die gegossenen Paneele wurden mit einer Kunststofffolie abgedeckt und eine Woche lang aushärten gelassen. Nach einer Woche wurden die Paneele von der Form entfernt und in Muster einer Größe von 4 × 12 Zoll (101,6 × 304,8 mm) durchtrennt, um die Biegefestigkeit zu ermitteln. Die Muster von jedem Paneel wurden in mindestens sechs Sätze unterteilt. Die Muster wurden in einem feuchten Kunststoffbeutel 28 Tage lang ausgehärtet und vier Tage lang in einem Ofen bei 131F° (55°C) weiter getrocknet. Die Muster des ersten Satzes wurden auf Biegung (ASTM C 947) getestet, nachdem sie aus dem Ofen genommen worden waren. Die entsprechenden Ergebnisse sind in Tabelle F.2 aufgeführt. Das Verhalten der getrockneten Paneele war ähnlich. Die Muster der verbleibenden fünf Sätze wurden für die Ermittlung der Biegefestigkeit bei beschleunigter Alterung von 7, 14, 21, 56 und 112 Tagen reserviert. Um den Alterungsprozess zu beschleunigen, wurden Proben einer Größe von 4 × 12 Zoll (101,6 × 304,8 mm) in Wasser mit einer Temperatur von 60°C (140°F) über eine maximale Dauer von 112 Tagen eingetaucht. Die Muster wurden in unterschiedlichen Zeitintervallen entnommen und in bezug auf den Bruchmodul und die maximale Durchbiegung in einem Durchbiegungstest (ASTM C 947) getestet. Die maximale Durchbiegung in einem Durchbiegungstest wird als die Belastungspunktverschiebung des Musters entsprechend der Spitzenbelastung definiert. Für die zur Mischung D gehörenden Muster wurde der beschleunigte Alterungstest von 112 Tagen nicht durchgeführt.
Die Ergebnisse des Bruchmoduls (Biegefestigkeit) sind in 1A wiedergegeben. Man kann feststellen, dass das Verhalten der Paneele, die die reaktiven Pulvergemische der Erfindung (Mischung A und B) enthielten, im Vergleich zu Paneelen, die unter Verwendung der reaktiven Pulvergemische des Standes der Technik hergestellt worden waren, wesentlich besser war. Die erfindungsgemäß ausgebildeten Paneele behielten am Ende der beschleunigten Alterungsperiode von 112 Tagen mehr als 80% ihrer Ausgangsfestigkeit bei. Das Paneel mit dem reaktiven Pulvergemisch (Nippon) des Standes der Technik (Mischung C) verlor nahezu 50% seiner Anfangsfestigkeit in weniger als 28 Tagen beschleunigter Alterung. In entsprechender Weise verlor das Paneel mit dem Portlandzement- und Quarzstaubgemisch des Standes der Technik (Mischung D) nahezu 60% seiner Anfangsfestigkeit in weniger als 28 Tagen beschleunigter Alterung. Die Ergebnisse der maximalen Durchbiegung sind in 1B gezeigt. Wiederum kann festgestellt werden, dass das Verhalten der Paneele, die die reaktiven Pulvergemische der Erfindung (Mischungen A und B) enthielten, gegenüber den Paneelen, die unter Ver wendung der reaktiven Pulvergemische des Standes der Technik hergestellt worden waren, wesentlich besser war. Die Paneele der Erfindung behielten am Ende der beschleunigten Alterungsperiode von 112 Tagen mehr als 80% ihrer Anfangsdurchbiegung bei. Andererseits wurden die Paneele unter Verwendung der reaktiven Gemische des Standes der Technik (Mischungen C und D) extrem spröde und behielten nur etwa 20% Ihrer Anfangsdurchbiegung am Ende der beschleunigten Alterung von 28 Tagen bei. Aus diesen Ergebnissen wurde geschlossen, dass die Paneele der Erfindung im Gegensatz zu den Paneelen, die unter Verwendung der reaktiven Pulvergemische des Standes der Technik hergestellt worden waren, ihre Festigkeit und Duktilität bei Alterung beibehalten.
Tabelle F.1
Tabelle F.2
Beispiel 7
Es wurde ein erfindungsgemäßes Paneel gemäß Beispiel 1 mit Abmessungen von 32 × 48 Zoll (81,3 × 121,9 mm) und einer Dicke von 0,5 Zoll (12,7 mm) hergestellt. Das Paneel wurde gemäß einer modifizierten Version von ASTM E 72 getestet, um die Scherfestigkeit (oder Racking Strength) zu bestimmen. Andere Paneele mit den gleichen Abmessungen wurden unter Anwendung des gleichen Verfahrens getestet, mit der Ausnahme, dass ein Paneel aus orientierten Strängen (OSB), aus Sperrholz und das Paneel der Erfindung mit 8d Nägeln auf 6 Zoll (152 mm) Achsen mit 12 Zoll (304 mm) Abständen auf den Zwischenpfosten genagelt wurden, während ein Durock-Zementpaneel (US Gypsum Company) auf 8 Zoll (203,2) mm Achsen sowohl am Umfang als auch an den Zwischenpfosten genagelt wurde. Die Sperrholz- und Durock-Paneele wurden mit einer Faserorientierung parallel zur aufgebrachten Kraft und senkrecht hierzu getestet. Das Paneel der Er-findung enthielt 1,57 Zoll (40 mm) lange einzelne Glas-fasern mit einem Nennfaservolumen von 3%. Das Paneel wurde in einem trocknen Zustand und in einem Alter von 28 Tagen getestet.
Die anderen Paneele befanden sich ebenfalls in einem trocknen Zustand, als sie getestet wurden.
Die Ergebnisse des Schertests sind in dem Säulendiagramm der 2 gezeigt. Das bessere Verhalten des erfindungsgemäßen Paneels ist evident, insbesondere im Vergleich zu der vom Durock-Zementpaneel aufgenommenen Last.
Beispiel 8
Muster des erfindungsgemäßen Paneels, eines Durock-Außenzementpaneels, eines OSB-Paneels und eines Sperrholzpaneels wurden in bezug auf die Vermoderungs- und Schimmelfestigkeit gemäß ASTM G 21 getestet. Die Ergebnisse in Tabelle G zeigen deutlich, dass das erfindungsgemäße Paneel eine Vermoderung und ein Schimmelwachstum nicht begünstigt. Andererseits besaßen die OSB- und Sperrholzpaneele einen extrem geringen Widerstand in bezug auf Vermoderung und Schimmelwachstum.
Tabelle G
Beispiel 9
Sechs Paneele mit einer Dicke von einem halben Zoll (12,7 mm), die verschiedene Mengen an keramischen Mikrokugeln und Polymermikrokugeln enthielten und eine konstante Dichte besaßen, wurden nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren gegossen. Die Mischungsanteile für die sechs Mischungen sind in Tabelle H angeführt. Sämtliche Mischungen enthielten 0,07 Gew.-% Kaliumtartrat auf der Basis des Gesamtgewichtes der reaktiven Pulver (vorher definiert), um das Abbinden des Schlammes zu verzögern. Sämtliche Paneele enthielten ferner 1,57 Zoll (40 mm) lange Glasfasern, die in der X-Y-Ebene willkürlich verteilt waren. Bei den verwendeten keramischen Mikrokugeln handelte es sich um Extendospheres-SG, hergestellt von der Firma The PQ Corporation, und bei den Polymermikrokugeln handelte es sich um Dualite MS 7000, hergestellt von der Firma Pierce & Stevens Corporation. Tabelle H zeigt ferner, dass das Verhältnis Wasser : reaktives Pulver mit einem Anstieg des Anteiles der Po lymermikrokugeln abnimmt. Die Paneele wurden mit einer Kunststofffolie umhüllt und 28 Tage lang ausgehärtet. Danach wurden zehn Muster einer Größe von 4 Zoll × 12 Zoll abgetrennt und in einem Ofen getrocknet, der 4 Tage lang auf einer Temperatur von 131°F (55°C) gehalten wurde. Danach wurden fünf Muster nach der Ofentrocknung (28 Tage Ofentrocknung) getestet, während der Rest nach Einweichen in Wasser über 48 h (28 Tage Nassbehandlung) getestet wurde. Der Biegetest wurde gemäß ASTM C 947 durchgeführt. Die Ergebnisse der diversen Mischungen wurden gemäß Tabelle G verglichen. Aus den Ergebnissen wird deutlich, dass die ofentrockne Biegefestigkeit mit einem Anstieg des Anteiles der Polymermikrokugeln in der Mischung zunimmt. Der beobachtete Anstieg wird primär auf eine verbesserte Wechselwirkung zwischen den Fasern und der kontinuierlichen Phase zurückgeführt. Dieses Beispiel zeigt somit, dass durch einen bevorzugten Bereich der Polymermikrokugeln die Trockenbiegefestigkeit des Verbundes erhöht wird.
Tabelle H
Tabelle 2
Beispiel 10
Ein Paneel wurde unter Verwendung der in Tabelle J gezeigten Mischungszusammensetzung in einem Aufsprühverfahren gegossen. Kaliumtartrat wurde mit einem Wert von 0,07 Gew.-% der reaktiven Pulver zugesetzt, und das Abbinden des Schlammes zu verzögern. Die gemessene Schlammdichte betrug 69,8 lbs/ft³ (1.118 kg/m³). Das Paneel enthielt 1,57 Zoll (40 mm) lagen Glasfasern, die willkürlich in der X-Y-Ebene verteilt waren. Das gegossene Paneel wurde mit einer Kunststofffolie abgedeckt und eine Woche lang aushärten gelassen.
Nach einer Woche wurde das Paneel aus der Form entfernt und in Muster einer Größe von 4 × 12 Zoll (101,6 × 304,8 mm) in bezug auf die Biegefestigkeit, von 6 × 6 Zoll (152,4 × 152,4 mm) zur Auswertung der Nagelziehfestigkeit und von 4 × 10 Zoll (101,6 × 254 mm) zur Auswertung des seitlichen Befestigungselementwiderstandes durchtrennt. Die Muster wurden in zwei Sätze unterteilt. Die Muster des ersten Satzes wurden in Kunststoffbeuteln angeordnet und bis zu einem Alter von 28 Tagen unter feuchten Bedingungen ausge-härtet und 4 Tage lang in einem Ofen bei 131°F (55°C) vor dem Testen weiter getrocknet. Die ofengetrockneten Muster besaßen eine Dichte von 63,3 lbs/ft³ (1.013 kg/m³). Die gemäß ASTM C 947 gemessene Biegefestigkeit betrug 2.927 lbs/Zoll² (206 kg/cm²). Der seitliche Befestigungselement-widerstand für eine 1–5/8 Zoll (41,28 mm) lange Schraube, gemessen nach einer modifizierten Version von ASTM D 1716, wie von R. Tuomi und W. McCutcheon, ASCE Structural Division Journal, Juli 1978 beschrieben, betrug 542,4 lbs (246,5 kg). Die Nagelziehfestigkeit, gemessen nach ASTM C 473, betrug 729,6 lbs (331,6 kg).
Die Muster des zweiten Satzes wurden in Kunststoffbeuteln angeordnet und 28 Tage lang unter feuchten Bedingungen ausgehärtet und dann 4 Tage lang in einem Ofen bei 131°F (55°C) getrocknet. Sie wurden schließlich 48 Stunden lang vor dem Testen in Wasser eingeweicht. Die eingeweichten Muster besaßen eine Dichte von 72,6 lbs/ft³ (1.162 kg/m³), eine Biegefestigkeit von 2.534 lbs/Zoll² (178,5 kg/cm²), einen seitlichen Befestigungselementwiderstand von 453,2 lbs (206 kg) und eine Nagelziehfestigkeit von 779,5 lbs (354 kg).
Tabelle J
Beispiel 11
Ein Paneel wurde unter Verwendung der in Tabelle K angegebenen Mischungszusammensetzung in einem Aufsprühverfahren gegossen. Zum Vergleich mit Beispiel 10, bei dem das Puzzolan Quarzstaub war, wurde zur Herstellung des Paneels dieses Beispieles als Puzzolan im reaktiven Pulvergemisch Metakaolin verwendet. Kaliumtartrat wurde mit einem Wert von 0,07% des Gesamtgewichtes der reaktiven Pulver zuge-setzt, um das Abbinden des Schlammes zu verzögern. Das Paneel enthielt 1,57 Zoll (40 mm) lange Glasfasern, die willkürlich in der X-Y-Ebene verteilt waren. Die gemessene Schlammdichte betrug 67,5 lbs/ft³ (1.081 kg/m³). Das gegos-sene Paneel wurde mit einer Kunststofffolie bedeckt und eine Woche lang aushärten gelassen. Nach einer Woche wurde das Paneel aus der Form entfernt und in Muster einer Größe von 4 × 12 Zoll (101,6 × 304,8 mm) zur Auswertung der Biegefestigkeit, von 6 × 6 Zoll (152,4 × 152,4 mm) zur Auswertung der Nagelziehfestigkeit und von 4 × 10 Zoll (101,6 × 254 mm) zur Auswertung des seitlichen Befesti-gungselementwiderstandes durchtrennt. Die Muster wurden in zwei Sätze unterteilt. Die Muster des ersten Satzes wurden in Kunststoffbeuteln angeordnet und unter feuchten Bedin-gungen 28 Tage lang aushärten gelassen, wonach sie 4 Tage lang in einem Ofen bei 131°F (55°C) vor dem Testen weiter getrocknet wurden. Die ofengetrockneten Muster besaßen eine Dichte von 63,7 lbs/ft³ 81.019 kg/m³). Die gemessene Biege-festigkeit gemäß ASTM C 947 betrug 2.747 lbs/Zoll² (193,5 kg(cm²). Der seitliche Befestigungselementwiderstand für eine 1–5/8 Zoll lange Schraube, gemessen nach einer modi-fizierten Version von ASTM D 1761, wie von R. Tuomi und W. McCutcheon, ASCE Structural Division Journal, Juli 1978 beschrieben, betrug 569,2 lbs (258,7 kg). Die gemäß ASTM C 473 gemessen Nagelziehfestigkeit betrug 681,6 lbs (309,8 kg).
Die Muster des zweiten Satzes wurden in Kunststoffbeuteln angeordnet und 28 Tage lang unter feuchten Bedingungen aushärten gelassen. Sie wurden dann 4 Tage lang in einem Ofen bei 131°F (55°C) getrocknet und schließlich 48 Stunden lang vor dem Testen in Wasser eingeweicht. Die eingeweichten Muster besaßen eine Dichte von 70 lbs/ft³ (1.162 kg/m³), eine Biegefestigkeit von 2.545,5 lbs/Zoll² (179,3 kg/cm²), einen seitlichen Befestigungselementwider-stand von 588 lbs (267,3 kg) und eine Nagelziehfestigkeit von 625 lbs (284 kg).
Tabelle K
Beispiel 12
Für eine Anwendung im Bodenbereich ist ein wünschenswertes Merkmal eine in den Paneelrändern vorhandene Nut-Feder-Form. Die bevorzugte Nut-Feder-Form ist in 3 gezeigt. Mit der Nut und Feder wird eine Paneelrandlagerung an der Verbindung zwischen den Paneelen für diesen Rand erreicht, die senkrecht zum darunter angeordneten Rahmenwerk verläuft. Die Nut- und Feder-Verbindung begrenzt die Differenzbewegung zwischen benachbarten Paneelrändern. Infolgedessen kann die Verbindung zwischen benachbarten Paneelen ohne eine darunter angeordnete Blockierung erfolgen, die sonst von den Konstruktionsvorschriften gefordert wird. Eine Nut- und Feder-Verbindung wird hergestellt, indem eine Nut im Rand eines Paneels und ein entsprechender Vorsprung (Feder) im benachbarten Paneel, der in die Nut des ersten Paneels passt, erzeugt werden. Die tatsächlichen Abmessungen der Nut und Feder für ein ¾ Zoll (19,1 mm) dickes Paneel sind in 4 dargestellt. Eine Nut und eine Feder können auch für Paneele einer Dicke von ½ Zoll (12,7 mm) und 5/8 Zoll (15,9 mm) hergestellt werden. Die Nut und Feder können im Paneel während des Gießens erzeugt werden, indem das Paneel im nassen Zustand geformt wird, oder sie können nach dem Gießen und Aushärten des Paneels geformt werden, indem die Nut und Feder mit einer Fräsmaschine hergestellt werden. Die erfindungsgemäß ausgebildeten Pa-neele können infolge ihrer Festigkeit, Duktilität und ihres geringen Gewichtes an ihren Rändern eine Nut-Feder-Form besitzen, wonach eine Nagelung oder Verschraubung mit herkömmlichen Befestigungselementen durchgeführt werden kann. Faserverstärkte Zementpaneele des Standes der Technik sind zu schwer und spröde, um einen Nut-Feder-Rand zu besitzen, der mit herkömmlichen Befestigungselementen befestigt werden kann.
Beispiel 13
Die nachfolgenden Testergebnisse zeigen den in bezug auf das Nagelungsvermögen erzielten Effekt durch die Zugabe von Polymerkugeln zum Paneel oder durch das Erhöhen des Verhältnisses Wasser : reaktive Pulver. Die in Tabelle L gezeigten Zusammensetzungen wurden verwendet, um 0,5 Zoll dicke (12,7 mm) Paneele herzustellen. Das Nagelungsvermögen wurde ermittelt, indem 50 8-Penny-Nägel (ASTM F 1667-97 NLCMS-Nägel) eingetrieben wurden und die durchschnittliche Zahl der erforderlichen Hammerschläge, um jeden Nagel einzutreiben, und die Zahl der umgebogenen Nägel, die nicht vollständig eingetrieben werden konnten, aufgezeigt wurden. Es wurde festgestellt, dass die durchschnittliche Zahl der Hammerschläge geringer war, wenn ein höheres Verhältnis Wasser : reaktive Pulver angewendet wurde oder Polymermikrokugeln zugesetzt wurden. Die Zahl der umgebogenen Nägel war beträchtlich verringert, wie der nachfolgenden Tabelle M entnommen werden kann.
Tabelle L
Tabelle M
Es kann ferner geschlossen werden, dass durch Erhöhung des Verhältnisses Wasser : reaktive Pulver (vergleiche die beiden linken Säulen) das Nagelungsvermögen verbessert werden kann. Somit kann durch Erhöhung des Verhältnisses Wasser : reaktive Pulver eine mit Polymerkugeln mögliche Verbesserung erzielt werden. Alternativ dazu können beide Wege kombiniert werden, falls gewünscht.

Claims

Verstärktes dimensionsstabiles Paneel mit geringem Gewicht, das Scherbelastungen aushalten kann, wenn es an einem Rahmen befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß es eine aus dem Aushärten eines wässrigen Gemisches aus reaktiven Pulvern resultierende kontinuierliche Phase umfaßt, welche auf Trockenbasis enthalten: 35 bis 75 Gew.-% Calciumsulfatalphahemihydrat, 20 bis 55 Gew.-% hydraulischen Zement, 0,2 bis 3,5 Gew.-% Kalk und 5 bis 25 Gew.-% eines aktiven Puzzolans, wobei die kontinuierliche Phase gleichmäßig mit alkaliresistenten Glasfasern verstärkt ist und gleichmäßig verteilte keramische Mikrokugeln enthält, welche einen durchschnittlichen Durchmesser von 10 bis 500 μm aufweisen.
Paneel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus 35 bis 58 Gew.-% der reaktiven Pulver, 6 bis 17 Gew.-% der Glasfasern und 34 bis 49 Gew.-% der keramischen Mikrokugeln, jeweils auf Trockenbasis, geformt ist.
Paneel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es aus 49 bis 56 Gew.-% der reaktiven Pulver, 7 bis 12 Gew.-% der Glasfasern und 35 bis 42 Gew.-% der keramischen Mikrokugeln, jeweils auf Trockenbasis, geformt ist.
Paneel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es desweiteren gleichmäßig verteilte Polymerkugeln aufweist, die einen durchschnittlichen Durchmesser von 10 bis 350 μm besitzen.
Paneel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es aus 42 bis 68 Gew.-% der reaktiven Pulver, 5 bis 15 Gew.-% der Glasfasern, 23 bis 43 Gew.-% der keramischen Kugeln und bis zu 1,0 Gew.-% der Polymerkugeln, jeweils auf Trockenbasis, geformt ist.
Paneel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es aus 54 bis 65 Gew.-% der reaktiven Pulver, 6 bis 10 Gew.-% der Glasfasern, 25 bis 35 Gew.-% der keramischen Kugeln und 0,5 bis 0,8 Gew.-% der Polymerkugeln, jeweils auf Trockenbasis, geformt ist.
Mehrschichtpaneel mit einem Kern, der ein Paneel der Ansprüche 1 oder 4 aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß es desweiteren mindestens eine Außenschicht besitzt, die jeweils eine aus dem Aushärten eines wässerigen Gemisches von reaktiven Pulvern resultierende kontinuierliche Phase umfaßt, wobei die reaktiven Pulver auf Trockenbasis enthalten: 35 bis 75 Gew.-% Calciumsulfatalphahemihydrat, 20 bis 5 Gew.-% hydraulischen Zement, 0,2 bis 3,5 Gew.-% Kalk und 5 bis 25 Gew.-% eines aktiven Puzzolans und die kontinuierliche Phase gleichmäßig mit alkaliresistenten Glasfasern verstärkt ist und eine verringerte Phasendichte besitzt, die entweder aus gleichmäßig verteilten Polymerkugeln mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 10 bis 250 μm oder aus einem Wasser : reaktive Pulver-Verhältnis in einem Bereich von 0,6/1 bis 0,7/1 oder einer Kombination hiervon bei der Ausbildung der Außenschichten) resultiert, und wobei die kontinuierliche Phase der Außenschichten wahlweise keramische Kugeln enthält.
Paneel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschicht(en) aus 42 bis 68 Gew.-% der reaktiven Pulver, 5 bis 15 Gew.-% der Glasfasern, bis zu 1,0 Gew.-% der Polymerkugeln und 23 bis 43 Gew.-% der keramischen Kugeln, jeweils auf Trockenbasis, geformt sind.
Paneel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschichten aus 54 bis 65 Gew.-% der reaktiven Pulver, 6 bis 10 Gew.-% der Glasfasern, 0,5 bis 0,8 Gew.-% der Polymerkugeln und 25 bis 35 Gew.-% der keramischen Kugeln, jeweils auf Trockenbasis, geformt sind.
Paneel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Dicke von 6,3 bis 25,4 mm (0,25 bis 1 Zoll) hat.
Paneel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschichten eine Dicke von 0,8 bis 3,2 mm (1132 bis 1/8 Zoll) besitzen.
Paneel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein 12,7 mm (0,5 Zoll) dickes Paneel einen Scherwert von mindestens 1072 kg/m (720 lbs/ft) beim Testen nach dem ASTM E72-Testverfahren mit üblichen 8d Nägeln als Befestigungselementen und einem Mittenabstand der Befestigungselemente von 152 mm (6 Zoll) am Umfang sowie einem Mittenabstand von 304 mm (12 Zoll) an den Zwischenstützen besitzt.
Paneel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein 12,7 mm (0,5 Zoll) dickes Paneel bei Testverfahren nach ASTM 661 und APA S-1 über eine Mittenspanne von 406,4 mm (16 Zoll) eine maximale Belastungskapazität von mehr als 250 kg (550 lb) unter statischer Belastung, eine maximale Belastungskapazität von mehr als 182 kg (400 lb) unter Stoßbelastung und eine Durchbiegung von weniger als 1,98 mm (0,078 Zoll) unter statischer und Stoßbelastung mit einer Belastung von 90,9 kg (200 lb) besitzt.
Paneel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die keramischen Kugeln hohl sind und 50 bis 75 Gew.-% Siliciumdioxid, 15 bis 40 Gew.-% Aluminiumoxid und bis zu 35 Gew.-% von anderen Materialien enthalten.
Paneel nach Anspruch 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymermikrokugeln aus mindestens einem Element aus der Gruppe hergestellt sind, die aus Polyacrylnitril, Polymethacrylnitril, Polyvinylchlorid und Polyvinylidenchlorid besteht, und wahlweise mit Pulvern beschichtet sind, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Calciumcarbonat, Titanoxid, Glimmer, Siliciumdioxid und Talkum besteht.
Paneel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfasern Monofilamente mit einem Durchmesser von 5 bis 25 μm und einer Länge von 6,3 bis 76 mm (0,25 bis 3 Zoll) sind.
Paneel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aktive Puzzolan mindestens ein Element aus der Gruppe ist, die aus Quarzstaub, Metakaolin, gemahlener granulierter Hochofenschlacke und pulverisierter Flugasche besteht.
Paneel nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das aktive Puzzolan Quarzstaub ist.
Paneel nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das aktive Puzzolan Metakaolin ist.
Paneel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein 1,31 × 2,62 m (4 × 8 ft) großes, 12,7 mm (1/2 Zoll) dickes Paneel nicht mehr als 44,9 kg (99 lbs) wiegt.
Paneel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegefestigkeit eines Paneeles mit einer Trockendichte von nicht mehr als 1041 kg/m³ (65 lb/ft³) nach dem Einweichen in Wasser über 48 h mindestens 11,7 Mpa (1700 psi), gemessen nach dem ASTM C 947-Test, beträgt.
Paneel nach Anspruch 1, 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß seine Ränder entsprechend geschärft sind, so daß benachbarte Paneele eine Nut-Feder-Konstruktion vorsehen können.
Verfahren zur Herstellung eines verstärkten dimensionsstabilen Paneeles mit geringem Gewicht, das Scherbelastungen aushalten kann, wenn es an einem Rahmen befestigt ist, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: (a) Herstellen eines wässrigen Schlammes, der reaktive Pulver, die auf Trockenbasis enthalten: 35 bis 75 Gew.-% Calciumsulfatalphahemihydrat, 20 bis 55 Gew.-% hydraulischen Zement, 0,2 bis 3,5 Gew.-% Kalk und 5 bis 25 Gew.-% eines aktiven Puzzolans, hohle keramische Kugeln mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 10 bis 500 μm und 35 bis 70 Gew.-% Wasser auf Basis der reaktiven Pulver enthält; (b) Einbringen des gemäß (a) hergestellten Schlammes in eine Paneelform zum Formen eines Paneeles, während der Schlamm mit zerkleinerten alkaliresistenten Glasfasern kombiniert wird, um eine kombinierte Ablagerung zu formen, die die reaktiven Pulver, Glasfasern, keramischen Kugeln plus 35 bis 70 Gew.-% Wasser auf der Basis der reaktiven Pulver enthält.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die kombinierte Ablagerung auf Trockenbasis 35 bis 58 Gew.-% der reaktiven Pulver, 6 bis 17 Gew.-% der Glasfa sern und 34 bis 49 Gew.-% der keramischen Kugeln enthält.
Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die kombinierte Ablagerung auf Trockenbasis 49 bis 56 Gew.-% der reaktiven Pulver, 7 bis 12 Gew.-% der Glasfasern und 35 bis 42 Gew.-% der keramischen Kugeln enthält.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die kombinierte Ablagerung desweiteren gleichmäßig verteilte Polymerkugeln mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 10 bis 350 μm enthält.
Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die kombinierte Ablagerung auf Trockenbasis 42 bis 68 Gew.-% der reaktiven Pulver, 5 bis 15 Gew.-% der Glasfasern, 23 bis 43 Gew.-% der keramischen Kugeln und bis zu 1,0 Gew.-% der Polymerkugeln plus 35 bis 70 Gew.-% Wasser auf Basis der reaktiven Pulver enthält.
Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die kombinierte Ablagerung auf Trockenbasis 54 bis 65 Gew.-% der reaktiven Pulver, 6 bis 10 Gew.-% der Glasfasern, 25 bis 35 Gew.-% der keramischen Kugeln und 0,5 bis 0,8 Gew.-% der Polymerkugeln plus 35 bis 70 Gew.-% auf Basis der reaktiven Pulver enthält.
Verfahren nach Anspruch 23 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß es den folgenden weiteren Schritt umfaßt: (c) Aufbringen einer zweiten kombinierten Ablagerung, die auf Trockenbasis enthält: 42 bis 68 Gew.-% der reaktiven Pulver, 5 bis 15 Gew.-% der Glasfasern, 23 bis 43 Gew.-% der keramischen Kugeln und bis zu 1,0 Gew.-% Polymerkugeln mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 10 bis 350 μm plus 35 bis 70 Gew.-% Wasser auf Basis der reaktiven Pulver, auf mindestens eine der Außenflächen des in Schritt (b) geformten Paneeles.
Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite kombinierte Ablagerung auf Trockenbasis 54 bis 65 Gew.-% der reaktiven Pulver, 6 bis 10 Gew.-% der Glasfasern, 0,5 bis 0,8 Gew.-% der Polymerkugeln und 25 bis 35 Gew.-% der keramischen Kugeln plus 35 bis 70 Gew.-% Wasser auf Basis der reaktiven Pulver enthält.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die keramischen Kugeln hohl sind und 50 bis 75 Gew.-% Siliciumdioxid, 15 bis 40 Gew.-% Aluminiumoxid und bis zu 35 Gew.-% von anderen Materialien enthalten.
Verfahren nach Anspruch 26 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlen Polymermikrokugeln aus mindestens einem Element der Gruppe hergestellt sind, die aus Polyacrylnitril, Polymethacrylnitril, Polyvinylchlorid und Polyvinylidenchlorid besteht, und wahlweise mit Pulvern beschichtet sind, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Calciumcarbonat, Titanoxid, Glimmer, Siliciumdioxid und Talkum besteht.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfasern Monofilamente mit einem Durchmesser von 5 bis 25 μm und einer Länge von 12 bis 76 mm (0,5 bis 3 Zoll) sind.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das aktive Puzzolan mindestens ein Element der Gruppe ist, die aus Quarzstaub, Metakaolin, gemahlener granulierter Hochofenschlacke und pulverisierter Flugasche besteht.
Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß das aktive Puzzolan Quarzstaub ist.
Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß das aktive Puzzolan Metakaolin ist.
Verfahren nach Anspruch 23 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Paneel so geformt ist, daß es eine Nut-Feder-Konstruktion ermöglicht.
Paneel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Zement Portlandzement ist.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Zement Portlandzement ist.
Verfahren nach Anspruch 23 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß die kombinierte Ablagerung ein Wasser : reaktive Pulver-Verhältnis besitzt, das größer ist als 0,6/1 bis 0,7/1.
Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite kombinierte Ablagerung ein Wasser : reaktive Pulver-Verhältnis besitzt, das größer ist als 0,6/1 bis 0,7/1.
Paneel nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Paneel durch Aushärten eines wässrigen Gemisches der reaktiven Pulver geformt ist, wobei das Verhältnis Wasser : reaktive Pulver mehr als 0,6/1 bis 0,7/1 beträgt, um auf diese Weise das Nagelungsvermögen des Paneeles zu verbessern.
Paneel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Außenschichten durch Aushärten eines wässrigen Gemisches der reaktiven Pulver geformt ist, wobei das Verhältnis Wasser : reaktive Pulver mehr als 0,6/1 bis 0,7/1 beträgt, um das Nagelungsvermögen des Paneeles zu verbessern.
Paneel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern des Paneeles eine höhere Festigkeit als die Außenschichten) besitzt.
Paneel nach einem der Ansprüche 1, 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die reaktiven Pulver 0,2 bis 3,5 Gew.-% Kalk enthalten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23, 26 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß die reaktiven Pulver 0,2 bis 3,5 Gew.-% Kalk enthalten.
Paneel nach einem der Ansprüche 1, 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die reaktiven Pulver 45 bis 65 Gew.-% Calciumsulfathemihydrat, 25 bis 40 Gew.-% hydraulischen Zement, 0,75 bis 1,25 Gew.-% Kalk und 10 bis 15 Gew.-% eines aktiven Puzzolans enthalten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23, 26 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß die reaktiven Pulver 45 bis 65 Gew.-% Calciumsulfathemihydrat, 25 bis 40 Gew.-% hydraulischen Zement, 0,75 bis 1,25 Gew.-% Kalk und 10 bis 15 Gew.-% eines aktiven Puzzolans enthalten.