(57)【要約】  基礎システムは、寸法的に安定した軽量強化セメント質パネルを支持する金属枠組み部材を含む。この基礎システムは、不燃性、耐水性、耐カビ性及び耐白カビ性、並びに耐シロアリ性である。パネルは、例えば、硫酸カルシウムアルファ型半水和物、水硬性セメント、活性ポゾラン及び石灰の無機粘結剤の水性混合物の硬化によって得られる、１つ又は複数の層の連続相を用いる。連続相は、ガラス繊維で強化され、例えば、セラミック微小球などの軽量充填材粒子を含む。【選択図】  図１
2009542940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直壁及び水平床からなる群から選択された少なくとも１つの外壁を備える、商業用又は居住用建築物の基礎であって、
前記少なくとも１つの外壁が、金属枠上で支持され、
前記少なくとも１つの外壁の少なくとも一部分が、地盤レベルより下にあり、前記少なくとも１つの外壁が、少なくとも１つの寸法的に安定した軽量強化セメント質パネルを具備し、
前記枠が、波形の金属シート、金属根太及び金属スタッドからなる群から選択された少なくとも１つの金属枠組み部材を具備し、
前記パネルが、密度６５〜９０ポンド／立方フィートであり、枠組みに固定されるときはせん断荷重に抵抗することができ、乾燥ベースで、３５〜７０重量％の反応性粉末、２０〜５０重量％の軽量充填材、及び５〜２０重量％のガラス繊維を含む水性混合物の硬化によって得られる連続相を含み、前記連続相が、ガラス繊維で強化され、前記軽量充填材粒子を含み、前記軽量充填材粒子の粒子比重が０．０２〜１．００であり、平均粒子寸法が約１０〜５００ミクロン（マイクロメートル）である、商業用又は居住用建築物の基礎。
【請求項２】
前記連続相が、乾燥ベースで、３５〜７５重量％の硫酸カルシウムアルファ型半水和物、２０〜５５重量％の水硬性セメント、０．２〜３．５重量％の石灰、及び５〜２５重量％の活性ポゾランを含む反応性粉末の水性混合物の硬化によって得られ、前記連続相が、耐アルカリ性ガラス繊維で一様に強化され、一様に分布したセラミック微小球を含む一様に分布した軽量充填材粒子を含む、請求項１に記載の基礎。
【請求項３】
前記セラミック微小球の平均粒子寸法が、５０〜２５０ミクロン及び／又は粒子寸法が１０〜５００ミクロンの範囲に入る、請求項２に記載の基礎。
【請求項４】
前記パネルが、３５〜５８重量％の反応性粉末、６〜１７重量％のガラス繊維、及びそれぞれ乾燥ベースで、３４〜４９重量％の、セラミック微小球、ガラス微小球、フライアッシュセノスフェア又はパーライトからなる群から選択された前記軽量充填材のうち少なくとも１つから形成されている、請求項１に記載の基礎。
【請求項５】
前記床及び壁が、セメント質パネルを備える、請求項１に記載の基礎。
【請求項６】
前記壁がセメント質パネルを備え、前記床が打設したセメントを備える、請求項１に記載の基礎。
【請求項７】
前記パネルが、それぞれ乾燥ベースで、４２〜６８重量％の反応性粉末、５〜１５重量％のガラス繊維、２３〜４３重量％のセラミック微小球、及び０〜１．０重量％のガラス微小球の混合物から形成される、請求項１に記載の基礎。
【請求項８】
前記パネルが、乾燥ベースで、３５〜７５重量％の硫酸カルシウムアルファ型半水和物、２０〜５５重量％の水硬性セメント、０．２〜３．５重量％の石灰、５〜２５重量％の活性ポゾランを含む反応性粉末の水性混合物の硬化によって得られる連続相を含む芯を備え、前記連続相が、耐アルカリ性ガラス繊維で一様に強化され、一様に分布したセラミック微小球を含む軽量充填材を含み、
前記パネルがさらに、少なくとも１つの外層を備え、前記各外層が、乾燥ベースで、３５〜７５重量％の硫酸カルシウムアルファ型半水和物、２０〜５５重量％の水硬性セメント、０．２〜３．５重量％の石灰、及び５〜２５重量％の活性ポゾランを含む反応性粉末の水性混合物の硬化によって得られる連続相を含み、前記連続相が、耐アルカリ性ガラス繊維で一様に強化され、軽量充填材粒子の粒子比重が、０．０２〜１．００であり、平均粒子寸法が約１０〜５００ミクロン（マイクロメートル）であり、少なくとも１つの外層の相密度が、前記芯に対して減少している、請求項２に記載の基礎。
【請求項９】
前記基礎の外壁が、ＳＣＰパネルの第１及び第２の層を備え、前記第１の層の継ぎ目が、前記第２の層の継ぎ目に対してずれている、請求項８に記載の基礎。
【請求項１０】
前記パネルの厚さが約１／４〜１・１／２インチ（６．３〜３８．１１ｍｍ）である、請求項１に記載の基礎。
【請求項１１】
前記壁用の金属枠が、互い違いに配置されたスタッドを備える、請求項１に記載の基礎。
【請求項１２】
前記ガラス繊維が、直径約５〜２５ミクロン（マイクロメートル）、長さ約０．２５〜３インチ（６．３〜７６ｍｍ）のモノフィラメントである、請求項１に記載の基礎。
【請求項１３】
前記パネルの乾燥密度が、６５ｌｂ／ｆｔ３（１．０４ｇ／ｃｃ）〜９０ｌｂ／ｆｔ３（１．４４ｇ／ｃｃ）であり、４８時間水に浸漬した後の曲げ強度が、ＡＳＴＭ  Ｃ  ９４７試験で測定したときに、少なくとも１６５０ｐｓｉ（１１．４ＭＰａ）である、請求項１に記載の基礎。
【請求項１４】
前記水硬性セメントがポルトランドセメントである、請求項２に記載の基礎。
【請求項１５】
前記反応性粉末が、４５〜６５重量％の硫酸カルシウム半水和物、２５〜４０重量％の水硬性セメント、０．７５〜１．２５重量％の石灰、及び１０〜１５重量％の活性ポゾランを含む、請求項１に記載の基礎。
【請求項１６】
前記システムが、１０フィート×２０フィート（３．０５×６．１ｍ）の金属枠に固定された厚さ３／４インチ（１９ｍｍ）のパネル上に、２インチ（５．０８ｃｍ）の水頭を２４時間維持する試験で水にさらしたときに、水の吸収が０．７ポンド／平方フィート以下である、請求項１に記載の基礎。
【請求項１７】
１０フィート×２０フィート（３．０５×６．１ｍ）の金属枠に取り付けられた、幅１０フィート×長さ２０フィート×厚さ３／４インチ（３．０５×６．１ｍ×１．９ｃｍ）の前記パネルのダイヤフラムが、金属枠に固定されたＳＣＰパネル上に２４時間にわたって維持した２インチ（５．０８ｃｍ）の水頭にさらされたときに、膨張が５％以下である、請求項１に記載の基礎。
【請求項１８】
前記パネルが、
前記連続相を含む芯層と、
乾燥ベースで、３５〜７０重量％の反応性粉末、２０〜５０重量パーセントの軽量充填材、及び５〜２０重量％のガラス繊維を含む水性混合物の硬化によって得られる、それぞれ他の連続相から作製される、少なくとも１つの外層と
を備え、
前記連続相が、ガラス繊維で強化され、軽量充填材粒子を含み、前記軽量充填材粒子が、前記内層の対向する各側面上で、粒子比重０．０２〜１．００、平均粒子寸法約１０〜５００ミクロン（マイクロメートル）であり、前記少なくとも１つの外層のガラス繊維の割合が前記内層より高い、請求項１に記載の基礎。
【請求項１９】
第１の前記パネルの第１の縁部が第１の溝を有し、第２の前記パネルの第２の縁部が第２の溝を有し、前記第１の溝及び前記第２の溝が互いに対向し且つ隣接し、支持ロッドを含む、請求項１に記載の基礎。
【請求項２０】
第１の前記枠組み部材及び第２の前記枠組み部材が互いに隣接し、ガスケットが、前記第１の枠組み部材と前記第２の枠組み部材の対向する側部間に配置される、請求項１に記載の基礎。
【請求項２１】
波形の金属シート状に配置された前記パネルを具備する床を備える、請求項１に記載の基礎。
【請求項２２】
金属スタッドに取り付けられた前記パネルを具備する直線の壁部分と、
金属スタッドに取り付けられたコーナー部品と
を備え、
前記コーナー部品が、Ｌ字形断面を画定する、寸法的に安定した軽量強化セメント質パネルの脚部を具備し、
前記パネルが、前記コーナー部品の外側の角で結合する外面の第１の表面レリーフと、前記コーナー部品の内側の角で結合する内面の第２の表面レリーフとを有し、
前記コーナー部品の２つのパネルが、前記表面レリーフに埋め込まれた繊維ガラスポリマーセメントを使用して接合されて、単一のコーナーパネルを作り、
前記単一のコーナーパネルの仕上がりパネル厚さが前記直線の壁部分のパネルと同じ寸法である、請求項１に記載の基礎。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの外壁が少なくとも１つの前記垂直壁であり、少なくとも１つの前記垂直壁の外面上に、液体塗布式のビチューメンタイプの防水バリア及び接着した防水ポリマーシートからなる群から選択された１層の防水材料をさらに備える、請求項１に記載の基礎。
【請求項２４】
少なくとも１つの水平外側床部材を備える、商業用又は居住用建築物の基礎床システムであって、
前記少なくとも１つの床部材が、金属枠上で支持され、
前記少なくとも１つの床部材の少なくとも一部分が、地盤レベルより下にあり、前記少なくとも１つの床部材が、寸法的に安定した軽量強化セメント質パネルを具備し、
前記枠が、金属根太、金属スタッド及び波形の金属シートからなる群のうち少なくとも１つの部材を具備し、
当該基礎床システムがさらに、
前記床部材を伝達する前記枠が直接その上に載るフーチングを備え、
前記パネルが、密度６５〜９０ポンド／立方フィートであり、枠組みに固定されるときはせん断荷重に抵抗することができ、乾燥ベースで、３５〜７０重量％の反応性粉末、２０〜５０重量％の軽量充填材、及び５〜２０重量％のガラス繊維を含む水性混合物の硬化によって得られる連続相を含み、前記連続相が、ガラス繊維で強化され、前記軽量充填材粒子を含み、前記軽量充填材粒子が、粒子比重０．０２〜１．００、平均粒子寸法約１０〜５００ミクロン（マイクロメートル）である、商業用又は居住用建築物の基礎床システム。
【請求項２５】
心々１６インチ（４０６．４ｍｍ）間隔にわたって、ＡＳＴＭ  ６６１及びＡＰＡ  Ｓ−１試験方法による試験を行うときに、厚さ３／４インチ（１９ｍｍ）の前記パネルでは、荷重が２００ｌｂ（９０．９ｋｇ）の場合に、静荷重で極限荷重容量が５５０ｌｂ（２５０ｋｇ）より大きく、衝撃荷重で極限荷重容量が４００ｌｂ（１８２ｋｇ）より大きく、静荷重でも衝撃荷重でもたわみが０．０７８インチ（１．９８ｍｍ）より小さい、請求項２４に記載の基礎床システム。
【請求項２６】
前記少なくとも１つのパネルが、前記基礎床ダイヤフラムの一部であり、前記基礎床ダイヤフラムの水平設計せん断容量が、３００〜１０００ポンド／リニアフィートである、請求項２４に記載の基礎床システム。
【請求項２７】
１０フィート×２０フィートの金属枠に固定された厚さ３／４インチのＳＣＰパネルの上に、２インチの水頭が２４時間にわたって維持される試験で水にさらしたときに、当該基礎床システムの前記水平せん断ダイヤフラムの荷重伝達容量が２５％以下の低下である、請求項２４に記載の基礎床システム。
【請求項２８】
密度６５〜９０ポンド／立方フィートであり、枠組みに固定したときにせん断荷重に抵抗することができるＳＣＰパネルであって、
乾燥ベースで、３５〜７０重量％の反応性粉末、２０〜５０重量％の軽量充填材と、５〜２０重量％のガラス繊維を含む水性混合物の硬化によって得られる連続相を含み、
前記連続相が、ガラス繊維で強化され、前記軽量充填材粒子を含み、前記軽量充填材粒子が、粒子比重０．０２〜１．００、平均粒子寸法約１０〜５００ミクロン（マイクロメートル）であり、
当該ＳＣＰパネルが、対向する第１及び第２の縁部を有し、前記第１の縁部が第１の溝を有し、前記第２の縁部が第２の溝を有し、支持ロッドが、前記第１の溝及び前記第２の溝からなる群のうち少なくとも１つの部材に配置される、ＳＣＰパネル。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
これは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２００６年６月２７日出願の米国仮特許出願第６０／８１６，６４１号の利益を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、概して、居住及び商業用建築の、金属枠組みと、ここでＳＣＰパネルと称する、軽量の構造用セメント質パネルとを備える基礎システムに関する。より詳細には、本発明は、機械式に又は接着剤でパネルを銅製枠システムに固定した不燃性の基礎システムに関する。パネルは、耐せん断ダイヤフラム及び重力荷重伝達基礎要素をもたらす。
【０００３】
このシステムは、鋼製枠組みと共に使用するときに、不燃性、耐水性、耐カビ性、高比強度及び高比剛性、組立ての速度を上げる建築設計の経済性、建築物重量を軽減することによる基礎寸法の縮小、並びに所与の建築占有面積に対する利用可能な建築容積割合の増加など、有利な性能属性をもたらす。断熱材で充填し、且つその空洞を通して電線、管類又は他のユーティリティを走らせることを可能にするように、基礎壁が中空壁であることも有利である。本発明はまた、基礎の内壁に外観仕上げをもたらす。また、打設前に基礎材料に最初に加える水が、打設したコンクリートを水和するのに使用されず、蒸発してしまうときに、打設した基礎で起きる可能性がある収縮及び収縮クラックの可能性を避ける。これは、また、現場打ち基礎に関わる環境問題が起きるのを防止する。
【背景技術】
【０００４】
屋内居住用及び軽量商業用の基礎システムは、一般に、現場打ちコンクリートスラブ及び打設コンクリート又は現場打ちフーチング上で支持された組積造壁を含む。
【０００５】
典型的な基礎の床は、現場打ちフーチング上に載った現場打ちスラブである。
【０００６】
金属の枠組みは、商業用空間を増築するときにも、全体の構造を建てるときにも、さらに一般的になっている。おそらく、最もよく知られ、最も普及している金属の枠組みの方法は、典型的には、シート鋼、場合によってはアルミニウムから圧延した金属チャンネル材の使用を含む。これらの金属枠組み部材又はスタッドは、商業用及び居住用構造を構築し補強するために使用されることが多いチャンネル材であり、そのチャンネル材は、断面が概してＵ字形であり、ベースが広く、側部が細く高さが一様である。スタッド又は枠組み部材の強度及び剛性を高めるためには、Ｕ字形チャンネル材構成要素の側方の縁部を曲げて、Ｕ字形チャンネル材のベースの平面に平行なリップを形成し、Ｃ字形構成要素を形成する。
【０００７】
金属枠組み部材及びスタッドの外寸、並びにその部材又はスタッドの重量又はゲージは変化する。典型的には、それらの部材は、幅約４インチ（１０ｃｍ）×深さ２インチ（５ｃｍ）に作製され、それにより、木製枠組み及びスタッド部材の幅及び深さに相当する。この場合、リップ部はスタッドの側部から１／４〜１／２インチ（０．６３〜１．３ｃｍ）延びることができる。軽量（ｌｉｇｈｔ  ｇａｕｇｅ）の居住建築及び商業用壁建築のために１８〜２０ゲージの金属を使用することができる。より重い範囲の金属ゲージは、一部の居住用及び商業用枠組み、具体的には複数階の商業用建築物で使用される。
【０００８】
金属枠及び壁スタッドを連結し固定するための様々な方法が開発されてきた。最も基本的なレベルでは、金属スタッドは、トラックの外壁から隣接する金属スタッドに、穴を開け、ねじ留めすることによって、金属トラックに挿入されその内部に固定される。同様に、例えばタイブラケット、シアコネクタ及びプレートコネクタのような、金属枠組み部材を相互に連結する市販の装置は、典型的には、トラック又はスタッド部材の外側から内側に取り付けられるねじ及びボルトを使用する。
【０００９】
金属スタッド及び枠組み部材は、隣接するスタッド及び枠組み部材並びに／又はスタッド及び枠組み部材を補強する働きをするクロスバー及び他の非枠組み部材に、これらのスタッド及び枠組み部材を相互連結するのを容易にすることが意図されている、鋸又は打抜きスロット、タブ及びブラケットを含むように改変されてきた。金属スタッドを一緒に締結し相互連結するために現在使用されているブラケット、プレート及びタイコネクタを含む周知のコネクタは、一般に、現場で穴あけ及びねじ留めされる。固定されていないコネクタの穴あけ及びねじ留めは労働者に安全上の危険を呈する。というのは、コネクタは小さく軽量である傾向があり、したがって、ハンドドリルで簡単に把持され回転されるからである。
【００１０】
米国特許第６，７９９，４０７号は、様々なコネクタ及びトラックによって、金属枠組み部材、トラック及びスタッドを相互連結するシステムを開示している。これらのコネクタは、枠組み部材、トラック及びスタッド内で嵌合し噛み合うように特別に構成及び設計されている。コネクタは、コネクタ内部から外向きに、部材、トラック又はスタッドの非表面側に施された留め具によって、１つの部材、トラック又はスタッドを、他の部材、トラック又はスタッドに固定するように働く。このトラックは、トラック及びスタッドの表面側に留め具の頭部又は他の突起がないようにしながら、内側から外側と外側から内側の両方から、３次元で施工される留め具を用いて他のトラック又はスタッドと相互連結するように特別に構成される。それは、シート鋼又はアルミニウム製の従来のＵ字形チャンネル材の形状の枠組み部材又はスタッドを用いる。このシステムによれば、Ｕ字形チャンネル材部材は、例えば、壁スタッド、トラック、ヘッダー、隅棟、床根太、屋根根太、屋根トラス、鼻隠、スタッド転び止めなど、商業用又は居住用建築物の多くの又は全ての枠組み構成要素を構成する。
【００１１】
米国特許第５，６８７，５３８号は、主たる平坦な面と、その面に直角の２つの平坦な側壁とからなる、断面がＣ字形の構造枠組み部材を開示する。これらの側壁は、ベースに対してほぼ平行に形成された、内側に折り返したリップ部を備える。金属枠組み根太部分の耐力は、その部分の全長にわたる主平面の面に沿って連続する、深さが最小０．０１インチ（０．０２５ｃｍ）の、上下の側壁に垂直な長手方向補剛材を型押しすることによって増加する。これらの長手方向補剛材を、それに限定されないが対角線の型押し補剛材とつなぐことによって、単純なせん断変形ではなく軸方向の変形によって荷重を伝達する隣接した幾何学形状の補剛材を介してウェブの剛性を増加させるように、長手方向弦間の一連の隣接する幾何学形状が作り出されている。
【００１２】
参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、Ｔｏｎｙａｎらの米国特許第６，６２０，４８７号は、枠組みに固定されるときに、合板又は配向性ストランドボードパネルによって与えられるせん断荷重と等しいか又はそれを超えるせん断荷重に耐えることができる、寸法的に安定した強化軽量構造セメントパネル（ＳＣＰ）を開示する。そのパネルは、硫酸カルシウムアルファ型半水和物、水硬性セメント、活性ポゾラン及び石灰の水性混合物の硬化によって得られる連続相の芯を用い、その連続相は、耐アルカリ性ガラス繊維で強化され、セラミック微小球又はセラミックとポリマー微小球との混合物を含むか、或いは所望の場合は、（例えば、水と反応性粉末の比が０．６／１〜０．７／１の重量比である水性混合物から連続相を形成することによって）密度及び釘打ち性を調整するために、ポリマー微小球の代わりに追加の水、又はそれらの組合せを使用することができる。このパネルの少なくとも１つの外面は、硬化した連続相を含むことができ、その連続相は、ガラス繊維で強化され、釘打ち性を改善するために十分なポリマー球を含むか、又はポリマー球と同様の効果をもたらす水と反応性粉末の比で作製されるか、或いは、それらの組合せから作製される。
【００１３】
参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、Ｂｏｎｅｎの米国特許第６，２４１，８１５号もまた、ＳＣＰパネルに有用な配合を開示している。
【００１４】
参照により本明細書に組み込まれる、Ｄｕｂｅｙらの米国特許出願公開第２００５／００６４１６４号（米国特許出願第１０／６６６，２９４号）は、構造セメント質パネル（ＳＣＰ又はＳＣＰパネル）を生産する複数層プロセス及びこうしたプロセスによって生産されたＳＣＰを開示している。移動しているウェブ上にばらばらに分配され細断された繊維又は１層のスラリーの一方を最初に堆積した後で、繊維をスラリー層上に配置する。埋込み具が、直前に堆積した繊維をスラリー中に混合し、その後スラリーの追加の層、次いで、細断繊維を追加し、それに続けてさらに埋め込む。このプロセスは所望に応じて、ボードの各層で繰り返される。
【００１５】
建築物で使用するためには、構造合板シートに適用されるＡＳＴＭ  Ｅ７２、ＡＳＴＭ  ６６１、及びＡＳＴＭ  Ｃ  １１８５又は同等物などの、認可された試験によって測定された状態で、ＳＣＰパネルは、耐せん断性、荷重容量、水による膨張及び耐燃焼性に関する建築基準法に適合しなければならない。ＳＣＰパネルは、不燃性についてＡＳＴＭ  Ｅ−１３６でも試験する。合板はこの試験に適合しない。
【００１６】
心々１６インチ（４０．６ｃｍ）間隔にわたってＡＳＴＭ  ６６１及び米国合板協会（ＡＰＡ）試験方法Ｓ−１による試験を行うときに、パネルは、荷重が２００ｌｂ（９０．９ｋｇ）の場合に、静荷重で極限荷重容量が５５０ｌｂｓ（２５０ｋｇ）より大きく、衝撃荷重で極限荷重容量が４００ｌｂｓ（１８２ｋｇ）より大きく、静荷重でも衝撃荷重でもたわみが０．０７８インチ（１．９８ｍｍ）より小さくなければならない。
・上述の釘寸法及び間隔の下でＡＳＴＭ  Ｅ７２試験で測定した、厚さ０．５インチ（１２．７ｍｍ）のパネルのラッキングせん断強度は、少なくとも７２０ｌｂｓ／ｆｔ（１０７２ｋｇ／ｍ）でなければならない。
・４×８フィート、厚さ１／２インチ（１．２２ｍ×２．４４ｍ、厚さ１２．７ｍｍ）のパネルは、わずか９９ｌｂｓ（４４．９ｋｇ）、好ましくは８５ｌｂｓ（３８．６ｋｇ）程度の重量でなければならない。
・パネルは、木材の切断に使用される丸のこで切断可能でなければならない。
・パネルは、釘又はねじで枠組みに固定可能でなければならない。
・パネルは、パネルにさねはぎの縁部が作製可能になるように、機械加工可能でなければならない。
・パネルは、水にさらされたときに寸法的に安定していなければならなず、すなわち、できるだけ膨張量が小さく、好ましくはＡＳＴＭ  Ｃ１１８５で測定したときに０．１％より小さい。
・パネルは、生分解可能であってはならず、或いは虫による腐食又は腐敗を受けるべきではない。
・パネルは、外側の仕上げシステムに接着可能な基体を設けなければならない。
・パネルは、ＡＳＴＭ  Ｅ１３６で判定したときに不燃性でなければならない。
・４８時間水に浸漬した後の乾燥密度がせいぜい６５〜９５ｌｂ／ｆｔ３（１０４１〜１５２０ｋｇ／ｍ３）程度の、厚さ０．５インチ（１２．７ｍｍ）のパネルの２８日間の硬化後の曲げ強度は、ＡＳＴＭ  Ｃ  ９４７で測定したときに、少なくとも１７００ｐｓｉ（１１．７ＭＰａ）、好ましくは少なくとも２５００ｐｓｉ（１７．２ＭＰａ）であるべきである。パネルは乾燥強度の少なくとも７５％保持すべきである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
経済的で、組立てが容易で、耐久性及び不燃性のある基礎システムが求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、せん断壁に金属枠及び軽量ＳＣＰパネルを含む、居住及び商業用軽量建築物の基礎システムに関する。基礎の床は、金属枠上の軽量ＳＣＰパネルでもよく、打設コンクリート床でもよい。
【００１９】
低密度、改善された曲げ強度、及び釘打ち性／切断性の所望の組合せを実現する、本発明のＳＣＰパネルの実施形態の典型的な組成は、パネルの全厚にわたって分布した、選択したガラス繊維を有する、無機粘結剤（例えば、石膏セメント、ポルトランドセメント又は他の水硬性セメント）と、軽量充填材（例えば、中空のガラス微小球、中空のセラミック微小球及び／又は均質のパーライト）と、高流動化剤／広範の減水剤（例えば、ポリナフタレンスルホネート、ポリアクリレートなど）とを含む。硬化促進剤及び凝結遅緩剤、粘度制御剤など、他の添加物を、任意選択で混合物に追加して、必要な製造プロセスの要求を満たすことができる。
【００２０】
本発明のシステムは、単一層又は複数層のＳＣＰパネルを用いることができる。単一又は複数層のパネルは、所望の場合に、シート状のメッシュ、例えば、繊維ガラスメッシュを備えることもできる。
【００２１】
複数（２つ以上）の層を有するいくつかの実施形態では、層の組成は、同じでも異なってもよい。例えば、ＳＣＰパネルは、連続相の内層と、内層の対向する各側面に少なくとも１つの連続相の外層とを有することができ、内層の対向する各側面上の少なくとも１つの外層は、ガラス繊維の割合が内層より高い。これは、パネルに剛性を与え、強化し、靭性を高める。ガラス繊維は、単体でも、鋼繊維など、他のタイプの不燃性繊維との組合せでも使用することができる。
【００２２】
他の例では、複数層パネル構造は、釘打ち性及び切断性を改善した少なくとも１つの外層を含むように作ることができる。これは、パネルの芯に関連する外層（１つ又は複数）を作製する際に（以下で定義する）水と反応性粉末の比をより高くすることによってもたらされる。少量のポリマー含有物と薄い外皮を組み合わせることにより、必ずしも不燃性試験に不合格になることなく、釘打ち性を改善することができる。勿論、ポリマー含有量が大きいと、その製品が不燃性試験に不合格になる。
【００２３】
ＳＣＰパネルは、例えば、ねじ、リベットなどの機械式留め具又は接着剤によって、金属枠組み部材、例えば、スタッド又は根太に連結することができる。接着剤を現場で又は現場以外でパネルに塗布することができる。接着剤が現場以外であらかじめ塗布されている場合は、着脱可能なテープでカバーした接着剤のストリップとして提供することができる。
【００２４】
ＳＣＰパネルを金属枠組み部材に連結することにより、パネル及びスタッド又は根太が一緒に働く複合物の作用を実現して、枠組み単体より大きい荷重を伝達することができる。
【００２５】
金属枠とＳＣＰパネルとの組合せを選択することにより、完全に不燃性の基礎システムの相乗効果を実現する。軽量金属枠上の完全に不燃性のＳＣＰパネルとは、全ての要素がＡＳＴＭ  Ｅ−１３６に合格するシステムを意味する。例えば、そのシステムは、枠組みシステムで用いられるＳＣＰパネルを含むことができ、その枠組みシステムは、標準的な冷間圧延軽量鋼製Ｃ字形チャンネル材、Ｕ字形チャンネル材、Ｉ形鋼、角管、及びあらかじめ作製された軽量建築区分を用いる。
【００２６】
基礎壁に用いるときは、現行のＳＣＰ金属枠システムは、耐荷重組積造システムより比剛性が高くてよい。比剛性は、特定の間隔及び荷重条件に対する設計たわみ要件、少なくとも１つの対応する強度要件を満たすように、ポンド／平方フィートで表すせん断壁システムの単位重量として定義される。この定義の強度は、せん断壁の垂直及び／又は水平荷重に対する軸方向強度、曲げ強度及び／又はせん断強度である。垂直荷重は活荷重及び／又は死荷重を含む。
【００２７】
例えば、せん断壁に鋼製枠組みと組み合わせてＳＣＰを使用する建築物は、せん断壁に同じ厚さ及び高さのＣＭＵ（コンクリート組積造ユニット）壁を用いる建築物と比較して死荷重が減少する。一例として、２００リニアフィート（６１リニアメートル）のせん断壁を必要とし、せん断壁の呼びラッキングせん断強度要件が５００ｐｌｆ（ポンド／リニアフィート）（７４４ｋｇ／リニアメートル）で、幅４インチ（１０ｃｍ）のせん断壁を使用し、壁の高さが８フィート（２．４ｍ）の建築物。その場合、金属枠組みと組み合わせたＳＣＰを使用すると、その建築物のせん断壁の死荷重がＣＭＵせん断壁と比べて４１６００ポンド減少する。このように死荷重が減少した結果、建築物の下層の構造部材の寸法が減少するか、又は建築物基礎の寸法が減少する。類似の軽量化は、ＳＣＰ／金属枠基礎壁が、同じ長さ及び高さの従来の組積造又は現場打ち基礎壁の代わりに用いられるときに実現される。
【００２８】
軽量の、典型的には冷間圧延金属枠上の垂直せん断ダイヤフラムを有する本基礎システムは、典型的には、地下水の浸水を防ぐ耐水性及び封止性もある。
【００２９】
好ましくは、本発明のシステムの垂直せん断ダイヤフラムの荷重伝達容量は、１０フィート×２０フィート（３×６ｍ）の金属枠に固定された、厚さ３／４インチ（１．９ｃｍ）のＳＣＰパネルの水平方向のダイヤフラムの上に２４時間にわたって、２インチ（５．１ｃｍ）の水頭が維持される試験で水にさらしたときに、低下が２５％以下である（より好ましくは、低下が２０％以下である）。この試験では、１５分間隔で水をチェックし補充することによって２インチ（５．１ｃｍ）の水頭を維持する。次いで、このシステムを垂直方向に方向転換し、システムの垂直せん断ダイヤフラムの荷重伝達容量を測定する。
【００３０】
好ましくは、本発明のシステムは、１０フィート×２０フィート（３×６ｍ）の金属枠に固定された、厚さ３／４インチ（１．９ｃｍ）のＳＣＰパネル上に、２インチ（５．１ｃｍ）の水頭が維持される試験で水にさらしたときに、水の吸収は０．７ポンド／平方フィート（３．４ｋｇ／平方メートル）以下である。この試験では、１５分間隔で水をチェックし補充することによって２インチ（５．１ｃｍ）の水頭を維持する。
【００３１】
また、不燃性のＳＣＰパネルと金属枠組みとを組み合わせると、システム全体が水分による膨張に抵抗するようになる。好ましくは、本発明のシステムでは、１０フィート×２０フィート（３×６ｍ）の金属枠に取り付けられたＳＣＰパネルの幅１０フィート×長さ２０フィート（３×６ｍ）×厚さ３／４インチ（１．９ｃｍ）のダイヤフラムは、金属枠に固定されたＳＣＰパネル上に２４時間にわたって維持した２インチ（５．１ｃｍ）の水頭にさらされるときに、膨張は５％以下である。この試験では、１５分間隔で水をチェックし補充することによって２インチ（５．１ｃｍ）の水頭を維持する。
【００３２】
また、ＳＣＰパネルの垂直又は水平ダイヤフラムがそれぞれ金属枠上にある本基礎壁及び床システムは、耐カビ性及び耐白カビ性があるシステムになる。好ましくは、本発明のシステムの構成要素は全て、システムが約１の等級を達成するＡＳＴＭ  Ｇ−２１に適合し、システムが約１０の等級を達成するＡＳＴＭ  Ｄ−３２７３に適合する。好ましくは、本発明のシステムは、清潔なときには実質上細菌が成長しないように助ける。
【００３３】
金属枠上の本ＳＣＰパネルシステムの他の好ましい属性は、好ましくはシロアリに食べられないことである。
【００３４】
本システムの可能性のある利点は、金属枠上に厚さ３／４又は１／２インチ（１．９又は１．３ｃｍ）のＳＣＰパネルのダイヤフラムを組み合わせると、軽量で強度が高いので、所与の建築物の占有面積に対する建築容積を最大にするように、所与の建築物の占有面積に対する建築容積の効率的な利用を可能にすることである。したがって、本システムは、より効率的な建築容積を可能にすることができ、建築物の高さの制限がある状態で、壁から天井までの高さを高くするか、又は区分した領域の壁の数を増やすことを可能にする。基礎の場合、典型的なＳＣＰパネルの厚さは０．５〜１．５インチ（１．３〜３．８ｃｍ）の範囲でよい。
【００３５】
本システムの可能性のある利点は、金属枠上に厚さ３／４又は１／２インチ（１．９又は１．３ｃｍ）のＳＣＰパネルの垂直ダイヤフラムの本せん断壁システムを組み合わせると、軽量で強度が高いので、所与の建築物の占有面積に対する建築容積を最大にするように、所与の建築物の占有面積に対する建築容積の効率的な利用を可能にすることである。したがって、本システムは、より効率的な建築容積を可能にすることができ、建築物の高さの制限がある状態で、壁から天井までの高さを高くするか、又は区分した領域のせん断壁の数を増やすことを可能にする。
【００３６】
建築基準及び設計標準は、組積造せん断壁に関する最小厚さ要件を含む。１階建ての建物の組積造（ＣＭＵ）のせん断壁の最小呼び厚さは６インチである。２階建て以上の建築物の組積造のせん断壁（ＣＭＵ）の最小厚さは、８インチである。鋼製枠組みせん断壁を有するＳＣＰは、同様の最小要件がなく、複数階の建築物では厚さ８インチ（２０ｃｍ）未満、１階建ての建築物では厚さ６インチ（１５ｃｍ）未満で、確立された工学的原理に従って設計することができる。厚さ８インチ（２０ｃｍ）の組積造のせん断壁の代わりに、厚さ６インチ（１５．２ｃｍ）のＳＣＰ／鋼製枠せん断壁を用いることにより、使用可能な建築容積を大幅に増加することができる。
【００３７】
一例として、３階建て３００００平方フィート（２７８７平方メートル）の建築物は、一床あたり１００００平方フィート（９２９平方メートル）、床から天井までの高さ１０フィート（３ｍ）で作ることができる。この建築物は、一辺あたり１００フィート（３０．５ｍ）の正方形だと仮定すると、外周が４００リニアフィート（１２２ｍ）になる。この例では、建築設計のせん断要件を満たすために、建築物のコア部分には１００リニアフィート（３０．５リニアメートル）のせん断壁が必要であると仮定している。厚さ８インチ（２０．３ｃｍ）の組積造せん断壁（外周の壁を含む）の代わりに、厚さ６インチ（１５．２ｃｍ）のＳＣＰ／鋼製枠せん断壁（外周の壁を含む）を使用すると、３階建て３００００平方フィート（２７８７平方メートル）の例で使用可能な建築容積が２５００立方フィート（７１立方メートル）増加する。
【００３８】
このシステムの軽量な性質により、典型的には、組積造又はコンクリートシステムに伴う死荷重がなくなる。死荷重が少ないと、伝達容量が比較的低い不安定な土壌に同等寸法の構造物を構築することも可能になる。
【００３９】
また、本システムは、潜在的に無指向性であるという利点を有し、言い換えると、本システムのパネルは、強度も荷重伝達特性も失わずに、長い寸法が枠の金属根太又はスタッドに平行又は垂直に配置することができる。したがって、このシステムが破損せずに死荷重及び活荷重を支持する能力は、金属枠組みのＳＣＰパネルの方向に関係なく同じである。
【００４０】
ボードの厚さが物理的及び機械的特性、例えば、重量、荷重伝達容量、ラッキング強度などに影響を及ぼすので、所望の特性はボードの厚さによって変化する。したがって、例えば、呼び厚さが０．５インチ（１２．７ｍｍ）のせん断等級パネルが満たすべき所望の特性は以下を含む。
【００４１】
壁に使用するときは、適切な金属スタッド、留め具、スタッドの間隔及び留め具の間隔を使用してＡＳＴＭ  Ｅ７２試験で測定した厚さ０．５インチ（１２．７ｍｍ）のパネルの呼びラッキングせん断強度は、典型的には、少なくとも７２０ｌｂｓ／リニアフィート（１０７２ｋｇ／リニアメートル）である。
【００４２】
４×８フィート、厚さ１／２インチ（１．２２×２．４４ｍ、厚さ１９．１ｍｍ）のパネルは、典型的には、重量が約１０４ｌｂｓ（約４７ｋｇ）以下であり、好ましくは約９６ｌｂｓ（約４４ｋｇ）以下である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の基礎壁の第１の実施形態に関する、構成要素の典型的な構成の斜視図である。
【図２】本発明の基礎壁の第２の実施形態に関する、構成要素の典型的な構成の斜視図である。
【図３】スタッドが互い違いに配置された壁構造を有する、本発明の基礎壁の第３の実施形態に関する、構成要素の典型的な構成の斜視図である。
【図３Ａ】内側及び外側の壁を示すように修正した、図３の実施形態のＩＩＩＡ−ＩＩＩＡに沿って見た上面図である。
【図３Ｂ】一方が水平でもう一方が垂直の、２層のＳＣＰボードを有する、本発明の基礎壁の第４の実施形態に関する、構成要素の典型的な構成の斜視図である。
【図４】図１の壁を用いた地下室の床の斜視図を示す。
【図５】根太がフーチング上に着座した、図４の地下室の床の一部分の拡大断面斜視図を示す。
【図６】根太が壁の枠組みに取り付けられるように修正した、図４の地下室の床の部分拡大断面斜視図を示す。
【図６Ａ】フッターに載ったヘッダーに、根太が着座するように修正した、図４の地下室の床の部分拡大断面斜視図を示す。
【図７】ＳＣＰパネルに貼られた支持ロッド及びガスケットを示す、ＳＣＰパネルが水平に配置された、図４の壁の一部分の２つの拡大断面斜視図を示し、一方の図は一緒に配置される直前のＳＣＰパネルを示し、もう一方の図は一緒に配置された後のＳＣＰパネルを示す。
【図８】壁のＳＣＰパネルが垂直に向いた、図１の壁を用いた地下室の床の斜視図を示す。
【図９】ＳＣＰパネルが垂直に配置された、図８の壁の２つの部分拡大断面斜視図を示し、ＳＣＰパネルに貼られた支持ロッド及びガスケットを示す。一方の図は一緒に配置される直前のＳＣＰパネルを示し、もう一方の図は一緒に配置された後のＳＣＰパネルを示す。
【図１０】本発明の基礎の角に関する構成の斜視図を示す。
【図１０Ａ】あらかじめ作製されたコーナー部品の斜視図、並びにあらかじめ作製されたコーナー部品の上側部分拡大図を示す。
【図１０Ｂ】基礎壁の構造のスタッドにあらかじめ作製されたコーナーパネルを設置する、分解図及び組立図を示す。
【図１１Ａ】セメント又はコンクリート床に加えてフーチングの詳細を示す。
【図１１Ｂ】波形の金属シート上に配置されたＳＣＰパネルを備えた、本発明の基礎床の他の実施形態を示す。
【図１２】接着剤のストリップをＳＣＰパネルにあらかじめ貼り付け、使用前に接着剤のストリップが着脱可能なテープでカバーされた、図４又は図１１Ｂの基礎床システムで用いることができるＳＣＰパネルの一実施形態を示す。
【図１２Ａ】図１２の実施形態の斜視図を示す。
【図１２Ｂ】根太上に配置された図１２Ａのパネルを示す。
【図１３】厚さ０．７５インチ（１．９ｃｍ）のＳＣＰパネルに用いられるさねはぎの典型的な設計及び寸法を示す。
【図１４】厚さ０．７５インチ（１．９ｃｍ）のＳＣＰパネルに用いられるさねはぎの典型的な設計及び寸法を示す。
【図１５】厚さ０．７５インチ（１．９ｃｍ）のＳＣＰパネルに用いられるさねはぎの典型的な設計及び寸法を示す。
【図１６】複数層のＳＣＰパネルの側面図である。
【図１７】組み立てられた金属枠組み、例えば、鋼製床枠組みを示す。
【図１７Ａ】Ｃ字根太の金属枠組み部材のヘッダーへの取付けを示す。
【図１８】図１７の枠の部分拡大図を示す。
【図１９】図１７の金属枠に取り付けられた、試験用ＳＣＰパネル床システムの構成を示す。
【図２０】図１９の床の部分拡大図を示す。
【図２１】図１９の床の部分拡大図を示す。
【図２２】図１９の床の部分拡大図を示す。
【図２３】図１９の床の部分拡大図を示す。
【図２４】せん断壁ダイヤフラム試験装置に設置された、図９の取り付けられたせん断壁の図１７の枠を示す。
【図２５】図２４の装置の部分拡大図を示す。
【図２６】図２４の床ダイヤフラム試験装置を用いた例による、たわみデータに対する実験荷重を示す。
【図２７】設計荷重で図２４の試験装置に設置された、ＳＣＰパネル及び金属枠せん断壁の写真を示す。
【図２８】破損時の図２４の試験装置に設置された、ＳＣＰパネル及び金属枠せん断壁の写真を示す。
【図２９】ＳＣＰパネル作製プロセスを実行するのに適した装置の概略立面図である。
【図３０】ＳＣＰパネルを作製するプロセスで使用されるタイプのスラリー供給ステーションの斜視図である。
【図３１】ＳＣＰパネル作製プロセスで使用するのに適した埋込み具の部分俯瞰平面図である。
【図３２】ＡＩＳＩ  ＴＳ−７試験で使用された床枠組みを示す。
【図３３】ＡＩＳＩ  ＴＳ−７試験で使用されたＳＣＰ床の１つを示す。
【図３４】ＡＩＳＩ  ＴＳ−７試験で使用された試験装置を示す。
【図３５】３／４インチ（１．９ｃｍ）のＳＣＰパネルを４インチ〜１２インチ（１０．１〜３０．５ｃｍ）固定スケジュールで使用する、ＡＩＳＩ  ＴＳ−７片持ち式床ダイヤフラム試験によるデータを示す。
【図３６】３／４インチ（１．９ｃｍ）合板と比較する３／４インチ（１．９ｃｍ）のＳＣＰパネルを６インチ〜１２インチ（１０．１〜３０．５ｃｍ）固定スケジュールで使用する、ＡＩＳＩ  ＴＳ−７片持ち式床ダイヤフラム試験によるデータを示す。
【図３７】０．７５インチ（１．９ｃｍ）のＳＣＰパネルを接着剤と共に使用する、ＡＩＳＩ  ＴＳ−７片持ち式床ダイヤフラム試験によるデータを示す。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
図１は、本発明の基礎壁１０の第１の実施形態に関する、構成要素の典型的な構成の斜視図である。第１の実施形態の基礎１０は、基礎の垂直の外壁としてＳＣＰパネル４を有し、そのＳＣＰパネル４はＣ字形スタッド１２に取り付けられ、そのＣ字形スタッド１２は下側トラック１６及び上側トラック１４に取り付けられている。ＳＣＰパネル４、４０（図３Ａ）を、スタッド１２の外側に、所望の場合は内側に、任意の知られた形で固定することができる。下側トラック１６はフーチング２０上に着座している。この実施形態では、フーチング２０は地盤レベル「Ｇ」より下にある。防水コーティング、例えば、タール又はポリマーを、外側のＳＣＰパネル４の外面に塗布することができる。
【００４５】
せん断荷重及び重力に耐えるための他の要件と共に、基礎壁は、典型的に、凍結融解ストレス、すなわち水分に耐え、砂利による衝撃に対する抵抗、及び周囲の土壌からの圧力に耐える能力を有するように作られる。
【００４６】
スタッド１２は概してＣ字形である。より具体的には、スタッド１２は、ウェブ１３と、ウェブ１３に垂直な１対のＬ字形フランジ１５とを有する。金属スタッド１２は、その一端部で、例えば、ねじ又はリベットなどの機械式の留め具によって、下側トラック１６に固定される。同様に、金属スタッド１２は上側トラック１４に取り付けられる。下側トラック１６は、Ｕ字形又はＣ字形であり、中心ウェブ部分１７と、ウェブ１７から突出した２つの脚部１９を有する。本基礎システムでは、底部トラック１６のウェブ１９は、典型的には、ねじ、ボルト、リベットなど、従来の留め具で、フッター２０に取り付けられる。
【００４７】
任意選択のスタッドスペーサ部材１１が、それぞれのスタッド１２のウェブ１３を通して設けられた、整列した開口部中を通して挿入される。典型的には、スタッドスペーサ部材１１は、その長さに沿った断面が概してＵ字形又はＶ字形の細長い棒部材であり、スペーサ部材の平面の側方部分にそれぞれ切欠き（図示せず）を有する。切欠きは、各スタッドの開口部と係合するように、それぞれの側方部分の長手方向の外側縁部に開いている。スペーサ部材は必ずしもＵ字形又はＶ字形である必要はない。
【００４８】
図２は、本発明の基礎壁３０の第２の実施形態に関する、構成要素の典型的な構成の斜視図である。基礎壁３０は、基礎の垂直の外壁としてＳＣＰパネル４を有し、そのＳＣＰパネル４はＣ字形スタッド１２に取り付けられ、そのＣ字形スタッド１２は下側金属プレート３６及び上側金属プレート３４に取り付けられている。ストリップ状のＳＣＰパネル４０はスタッド１２の内側に取り付けられる。ＳＣＰパネル４、４０を、スタッド１２の外側及び内側に任意の知られた形で固定することができる。下側プレート３６はフーチング２０上に着座している。この実施形態では、フーチング２０は地盤レベル「Ｇ」より下にある。
【００４９】
金属スタッド１２は、その一端部で、例えば、ねじ、リベットなど、機械式の留め具によって、下側プレート３６に固定される。それらの機械式の留め具は典型的にはＬ字形ブラケット３８と共に用いられる。同様に、金属スタッド１２は上側プレート３４に取り付けられる。本基礎システムでは、底部プレート３６のウェブ１９は、典型的には、ねじ、ボルト、リベットなど、従来の留め具で、フッター２０に取り付けられる。
【００５０】
図３は、スタッドが互い違いに配置された壁３０を有する、本発明の基礎壁の第３の実施形態に関する、構成要素の典型的な構成の斜視図である。
【００５１】
図３Ａは、内壁及び外壁を示すように改変した、図３の実施形態のＩＩＩＡ−ＩＩＩＡに沿って見た上面図である。これは、スタッドが「互い違いに配置された」壁３０であり、その壁３０は、互いに反対側を向いたＣ字形スタッド３２を有し、ＳＣＰパネル４、６を両側に有する。これは、基礎ＳＣＰパネル壁４に接触する土壌によって加えられる力に耐える追加の強度をもたらすという利点を有する。典型的には、外壁４及び内壁６は、６〜１２インチ（１５〜３０ｃｍ）、例えば、８インチ（２０ｃｍ）の距離「Ａ」だけ離れている。典型的には、スタッド３２は、幅「Ｂ」が４〜８インチ（１０〜２０ｃｍ）、例えば、６インチ（１５ｃｍ）である。やはり、典型的には、スタッド１２は、０．２５〜０．５インチ（０．６〜１．３ｃｍ）の距離「Ｃ」だけ離れている。スタッド３２の背面の間の空間にスペーサ５０を設けることができる。スタッド３２を、Ｌ字形の留め具３８によって、下側トラック１６に取り付けることができる。
【００５２】
図３Ｂは、一方が水平でもう一方が垂直の２層のＳＣＰボード４を有する、本発明の基礎壁の第４の実施形態に関する、構成要素の典型的な構成の斜視図である。
【００５３】
基礎の外壁は、１層（図１）又は２層（図３Ｂ）のＳＣＰパネルを有することができる。所望の場合は、建物の角と角の間で、第１の層の基礎壁パネルの継ぎ目を第２の層の基礎壁パネルの継ぎ目からずらすように、２重の層の外側パネルを配置することができる。これは、地下の基礎壁を通る地下水の浸透を防止する助けとなることができる。
【００５４】
図４は、地下室の床及び図１の壁１０を用いた基礎６０の斜視図を示す。この床は根太６２を含み、その根太６２は、周囲のフーチング２０上に着座した外周の根太６７に取り付けられる。根太６２は中間のフーチング６６上にも着座する。壁１０は、外側のＳＣＰパネル４及び内側のＳＣＰパネル６を有する。
【００５５】
図５は、根太６２がフーチング２０上に着座した、図４の地下室の床の部分拡大断面斜視図を示す。フーチングは、締め固めた土壌７に着座している。図５はまた、根太６２に載っているＳＣＰパネル７０も示す。ＳＣＰパネル７０を、機械式の留め具又は接着剤によって、根太６２に取り付けることができる。所望の場合は、（通常圧延又は剛体の形態で供給される）伸縮継手材料を、根太６２の端部と内側ＳＣＰパネル６との間に配置することができる。典型的には、防湿シートが根太６２の下に配置される。
【００５６】
図６は、根太６２がフッター２０より上の高さでスタッド１２に取り付けられるように修正した、図４の地下室の床の部分拡大断面斜視図を示す。図６はまた、根太６２に載っているＳＣＰパネル７０も示す。機械式の留め具、例えば、リベットによって、根太６２をスタッド１２に取り付けることができる。機械式の留め具又は接着剤によって、ＳＣＰパネル７０を根太６２に取り付けることができる。
【００５７】
図６Ａは、フッター２０に載ったヘッダー２７に、根太６２が着座するように修正した、図４の地下室の床の部分拡大断面斜視図を示す。所望の場合は、根太は垂直のＳＣＰパネル（図示せず）に着座することもできる。
【００５８】
図７は、ＳＣＰパネル４が水平に配置された、図４の壁の部分拡大断面斜視図を２つ示す。図７に示すように、第１のパネル４の第１の縁部は第１の溝５７を有し、第２のパネル４の第２の縁部は第２の溝５７を有する。ＳＣＰパネル４の溝５７に支持ロッド６３が配置される。
【００５９】
図７の一方の図は、一緒に配置される前のＳＣＰパネル４を示す。図７のもう一方の図「Ｂ」は、第１の溝５７及び第２の溝５７が隣接して対向し、支持ロッド６３を挟むように、一緒に配置された後のＳＣＰパネル４を示す。
【００６０】
やはり、図７では、第１の枠組み部材（スタッド１２）と第２の枠組み部材（スタッド１２）が隣接して配置され、ガスケット６５がこれらの枠組み部材（スタッド１２、１２）の対向する側面の間に配置される。
【００６１】
支持ロッド６３及びガスケット６５は、典型的には、独立気泡のポリマー材料製である。
【００６２】
図８は、ＳＣＰパネル４、６が垂直に向くように修正した、地下室の床及び図１の壁１０を用いた基礎６１の斜視図を示す。この床は根太６２を含み、その根太６２は、周囲のフーチング２０上に着座した外周の根太６７に取り付けられる。根太６２は中間のフーチング６６上にも着座する。
【００６３】
図９は、ＳＣＰパネル４が垂直に配置された、図８の壁の部分拡大断面斜視図を２つ示し、ＳＣＰパネル４の溝５７に配置された支持ロッド６３と、スタッド１２、１２の間に施されたガスケット６５とを示す。図９の一方の図は、一緒に配置される直前のＳＣＰパネル４を示す。図９のもう一方の図「Ｃ」は、一緒に配置された後のＳＣＰパネル４を示す。支持ロッド６３及びガスケット６５は、典型的には、独立気泡のポリマー材料製である。
【００６４】
図１０は、基礎の外側の角に関する構造の一例を示す。角は、外壁としてのＳＣＰパネル４と、内面としてのＳＣＰパネルの一部４０と、スタッド２２とを有する。ＳＣＰパネル４同士が接して角を成す場合は、重なったＳＣＰパネルによって形成される接合部は、連続した防水テープ６５を壁の上から下まで貼ることによって防水処理される。防水テープ６３は、ガラス繊維強化ビチューメン又はポリマー繊維である。
【００６５】
図１０Ａは、あらかじめ作製された、ある典型的な寸法の細長いコーナー部品７２の斜視図、並びにコーナー部品７２の上側部分の拡大図を示す。コーナー部品７２は、Ｌ字形の断面を画定する脚部７３、７５を有する。所望の場合は、壁のコーナーに垂直の継ぎ目がなくなるように、細長いコーナー部品７２を用いることができる。脚部７３の長さＬ１は、脚部７５の長さＬ２と寸法が同じでもよく、異なっていてもよい。これは、地下の基礎壁を通る地下水の浸透を防止する助けとなることができる。あらかじめ作製されたコーナーパネル７２は、ＳＣＰパネル７３、７５の正面及び背面に６〜８インチ（約１５〜２０ｃｍ）のレリーフ（長さＬ３、Ｌ４）を機械加工することによって作ることができる。ＳＣＰパネル７３、７５は、長さ（長さＬ５）８〜１０フィート（約２．４〜３ｍ）、幅（長さＬ１、Ｌ２）１２〜２４インチ（約３０．５〜６１ｃｍ）である。次いで、２枚のパネルは、表面のレリーフに埋め込まれた繊維ガラスポリマーセメントを用いて結合されて、単一のコーナーパネルを作り、完成したパネルの厚さは直線の壁部分を成す基礎パネルの寸法と同じである。
【００６６】
図１０Ｂは、基礎壁の構造のスタッド２２にあらかじめ作製されたコーナーパネル７２を設置する、分解図及び組立図を示す。
【００６７】
図１１Ａは、根太６２及びＳＣＰパネル７０を、打設したセメント又はコンクリート床２５に置き換えるように修正した、図４の地下室の床の部分拡大断面斜視図を示す。典型的には、床はセメント又はコンクリート２５のスラブであり、締め固められた土壌７８上に配置された防湿シート（図示せず）上に打設される。所望の場合は、仕上げ材又はＳＣＰパネルの床７６をセメント床２５上に置くことができる。
【００６８】
図１１Ｂは、波形の金属シート７９上に配置されたＳＣＰパネル７７を備えた、本発明の基礎床の他の実施形態を示し、その金属シート７９は、上側の平坦な部分７１を有し、機械式に（ねじなどで）或いは現場で塗布するか又は現場以外であらかじめ塗布した接着剤で固定されている。
【００６９】
図１２及び図１２Ａは、少なくともいくつかの上側の平坦な部分７１と係合する位置に、接着剤のストリップ８１をＳＣＰパネル７７にあらかじめ貼り付けた、図１１の基礎床システムで用いることができるＳＣＰパネル７７の一実施形態を示す。接着剤のストリップ８１は、使用前は着脱可能なテープ８３でカバーされている。図１２Ｂは根太６２上のパネル７７の使用を示す。
【００７０】
壁のＳＣＰパネル４、６、４０及び床のＳＣＰパネル７０、７７は、さねはぎ構造を有することができ、そのさねはぎ構造は、成型中にパネルの縁部を形成するか、又は使用前にさねはぎをルータで切断することによって作ることができる。例えば、パネル７７のさねはぎは、図１３、図１４及び図１５（寸法はインチ）に示すように、先細りにすることができる。先細りにすることによって、本発明のパネルの設置が容易になる。壁パネルの厚さは典型的には０．５〜１インチである。床パネルの厚さは典型的には０．７５〜１インチ（１．９〜２．５ｃｍ）である。任意の対向する対のパネル縁部は、噛み合ったさねはぎ構造を備えることができる。
【００７１】
防水加工
本発明の基礎を防水加工するのを助けるために、ＳＣＰパネル、例えば、ＳＣＰパネル４、７０、７７間の継ぎ目は、典型的には、液体塗布式のビチューメンタイプの防水バリア又は接着した防水ポリマーシートでシールされる。
【００７２】
一般に、基礎システムの防水加工は、シート膜又は液体膜を使用して実現することができる。シート膜は、典型的には、厚さ約６０ミル以上、例えば、６０〜１００ミルの膜であり、防水ポリエチレンフィルムに積層したゴム入りアスファルトから構成される。典型的なシート材料は、粘着性のゴム入りアスファルト膜である。この典型的に厚さ６０ミルの膜は、防水ポリエチレンフィルムに積層したゴム入りアスファルトから構成される。アスファルト側は、粘着性があるが、使用中に取り外す剥離紙でカバーされている。
【００７３】
シート膜の一例は、Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ  Ｃｏａｔｉｎｇｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  Ｉｎｃ．、Ｍｅｎｏｍｏｎｉｅ、Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎから入手可能なＣＲＡＣＫ  ＧＵＡＲＤ防水シート膜である。これは、常温使用の粘着性エラストマー膜であり、高密度ポリエチレン層に積層したポリマー改質アスファルト層から構成される。
【００７４】
液体塗布膜は、典型的には、ポリマー改質アスファルト又はポリウレタン液体膜である。ポリマー改質アスファルトは、一般に、ゴムポリマーを添加した液状アスファルトである。ゴムポリマーは、収縮クラック上で伸びることを可能にするようにアスファルトを改良する。液体は硬化して、壁上のゴム状コーティングになる。両方とも、こて、ローラ又はスプレー塗布の場合に異なるグレードで設けることができる。典型的な塗布厚さは約６０ミル以上である。
【００７５】
スプレー塗布したアスファルト膜の一例は、Ｔｒｅｍｃｏ  Ｂａｒｒｉｅｒ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ、Ｒｅｙｎｏｌｄｓｂｕｒｇ、ＯＨから入手可能なＴＵＦＦ−Ｎ−ＤＲＹポリマー強化アスファルト膜である。
【００７６】
液体塗布式のアスファルト膜の他の例は、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、Ｆａｉｒｆｉｅｌｄ、Ｏｈｉｏから入手可能なＨＹＤＲＡ−ＧＵＡＲＤポリマー改質アスファルト膜であり、ブラシ、ロール、又はスプレーで塗布することができる。典型的には、塗布厚さは湿式で約６０ミル、乾式で４０ミルである。これは、所望の場合に、やはりＡｐｐｌｉｅｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、Ｆａｉｒｆｉｅｌｄ、Ｏｈｉｏから入手可能なＦｉｂＲ−ＤＲＩ繊維ガラス保護パネルと共に使用することができる。例えば、ＨＹＤＲＡ−ＧＵＡＲＤポリマー改質アスファルト膜を壁に塗布、次いで、ＦｉｂＲ−ＤＲＩ繊維ガラス保護パネルを貼り付けることができる。ＦｉｂＲ−ＤＲＩ繊維ガラス保護パネルは、ＨＹＤＲＡ  Ｇｕａｒｄ膜を、損傷から保護し、排水及び断熱を行うために設けられる。
【００７７】
ＳＣＰパネルの組成
本発明の金属枠組みと共に用いられるＳＣＰパネルは、均質の単一層でよい。しかし、パネルは典型的には、複数層に適用するプロセスで作られる。層をどのように施し硬化させるか、並びに層の組成が同じか異なるかに応じて、最終的なパネル製品は異質の層を含んでも含まなくてもよい。図１６は、層２２、２４、２６及び２８を含む複数層構造のパネル３１を示す。複数層構造では、層の組成は同じでも異なっていてもよい。層（１つ又は複数）の典型的な厚さは、約１／３２〜１．０インチ（約０．７９〜２５．４ｍｍ）である。外側の層しか使用しない場合は、典型的にはパネルの全厚の３／８より薄くなる。
【００７８】
ＳＣＰパネルを作るのに使用される主な出発材料は、無機粘結剤、例えば、硫酸カルシウムアルファ型半水和物、水硬性セメント、及びポゾラン材料と、軽量充填材、例えば、パーライト、セラミック微小球、又はガラス微小球のうち１つ又は複数と、高流動化剤、例えば、ポリナフタレンスルホネート及び／又はポリアクリレート、水、及び任意選択の添加剤とである。
【００７９】
硫酸カルシウム半水和物
本発明のパネルに使用することができる硫酸カルシウム半水和物は、天然に発生する鉱物である石膏鉱石（硫酸カルシウム二水和物ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）から作られる。明示しない限り「石膏」は硫酸カルシウムの二水和物の形を指す。採鉱された後で、未加工の石膏を熱処理して硬化可能な硫酸カルシウムを形成する。これは無水物でよいが、より典型的には、半水和物、ＣａＳＯ４・１／２Ｈ２Ｏである。よく知られている最終用途では、硬化可能な硫酸カルシウムは水と反応して、二水和物（石膏）を形成することによって固化する。半水和物は、２つの形態が認識されており、アルファ型半水和物及びベータ型半水和物と呼ばれる。それらは、物理的性質及びコストに基づき、様々な用途に合わせて選択される。それらの形態は両方とも水と反応して、硫酸カルシウムの二水和物を形成する。水和の際に、アルファ型水和物は、長方形面の結晶の石膏を生じることを特徴とし、ベータ型半水和物は、水和して、典型的にはアスペクト比が大きい針形結晶の石膏を生成することを特徴とする。本発明では、所望の機械的性能に応じて、アルファ型又はベータ型のいずれか、又はそれらの両方を使用することができる。ベータ型半水和物は、稠密ではない微細構造を形成し、低密度製品に好ましい。アルファ型半水和物は、ベータ型半水和物によって形成されたものより強度及び密度が高い、より稠密な微細構造を形成する。したがって、ベータ型半水和物の代わりに、アルファ型半水和物を使用して、強度及び密度を高めることができるか、又はそれらを組み合わせて特性を調節することができる。
【００８０】
本発明のパネルを作製するために使用される無機粘結剤の典型的な実施形態は、ポルトランドセメント、高アルミナセメント、ポゾラン混合のポルトランドセメント、又はそれらの混合物などの水硬性セメントを含む。
【００８１】
本発明のパネルを作製するために使用される無機粘結剤の他の典型的な実施形態は、硫酸カルシウムアルファ型半水和物、水硬性セメント、ポゾラン、及び石灰を含む混合物を含む。
【００８２】
水硬性セメント
ＡＳＴＭは、「水硬性セメント」を、水との化学的相互作用によって固化し硬化し、水中でそのようにすることが可能なセメントであると定義している。建設業及び建築産業で使用される水硬性セメントにはいくつかのタイプがある。水硬性セメントの例には、ポルトランドセメント、高炉スラグセメント及び超硫酸塩セメントなどのスラグセメント、カルシウムスルホアルミネートセメント、高アルミナセメント、膨張セメント、白色セメント、並びに急結及び急硬セメントが含まれる。硫酸カルシウム半水和物は、水との化学的相互作用によって固化し硬化するが、これは本発明の文脈では水硬性セメントの広義の定義に含まれない。上述の水硬性セメントは全て、本発明のパネルを作製するために使用することができる。
【００８３】
密接に関連する水硬性セメントのうち最も普及し広く使用されている種類は、ポルトランドセメントとして知られている。ＡＳＴＭは、「ポルトランドセメント」を、通常１つ又は複数の形態の硫酸カルシウムを相互に粉砕した添加物として含有する、水硬性のケイ酸カルシウムで基本的に構成されたクリンカを粉砕することによって生成された水硬性セメントと定義している。ポルトランドセメントを製造するには、石灰石、アルガリシアスロック（ａｒｇａｌｌｉｃｉｏｕｓ  ｒｏｃｋ）及び粘土の均質な混合物を窯で焼成してクリンカを生成し、次いでそれをさらに処理する。その結果、ポルトランドセメントの４つの主要相、ケイ酸三カルシウム（３ＣａＯ・ＳｉＯ２であり、Ｃ３Ｓとも呼ばれる）、ケイ酸二カルシウム（２ＣａＯ・ＳｉＯ２であり、Ｃ２Ｓと呼ばれる）、アルミン酸三カルシウム（３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３又はＣ３Ａ）、及びアルミン酸四カルシウム（４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３又はＣ４ＡＦ）が生成される。ポルトランドセメント中に少量存在する他の化合物には、硫酸カルシウム及びアルカリ性硫酸の他の複塩、酸化カルシウム、並びに酸化マグネシウムが含まれる。ポルトランドセメントの様々な認定クラスのうち、タイプＩＩＩのポルトランドセメント（ＡＳＴＭ分類）が、本発明のパネルの作製に好ましい。というのは、その細かさが強度を高めることが分かっているからである。高炉スラグセメント及び超硫酸塩セメントなどのスラグセメント、カルシウムスルホアルミネートセメント、高アルミナセメント、膨張セメント、白色セメント、超速硬セメント（ｒｅｇｕｌａｔｅｄ  ｓｅｔ  ｃｅｍｅｎｔ）及びＶＨＥセメントなどの急結及び急硬セメント、並びに他のポルトランドセメントのタイプを含む、水硬性セメントの他の認定クラスも首尾よく使用して、本発明のパネルを作製することができる。スラグセメント及びカルシウムスルホアルミネートセメントは、低アルカリ性であり、これも本発明のパネルを作製するのに適している。
【００８４】
繊維
ガラス繊維は一般に断熱材として使用されているが、様々な基材と共に強化材としても使用されている。繊維自体は、それがないと脆性破壊の傾向がある材料に引っ張り強度を与える。繊維は荷重がかかると破損することがあるが、ガラス繊維を含む複合材の通常の破壊モードは、繊維と連続相材料との結合が劣化及び破損することから起きる。したがって、強化用繊維がある期間にわたって延性及び強度を高める能力を保持するためのものである場合は、こうした結合は重要である。時間が経過するにつれてガラス繊維強化セメントが強度を失い、これはセメントの硬化時に生成される石灰がガラスを腐食（ａｔｔａｃｋ）することが原因であると判明している。こうした腐食を克服するための可能な方法の１つは、ガラス繊維をポリマー層などの保護層でカバーすることである。一般に、こうした保護層は、石灰による腐食に抵抗することができるが、本発明のパネルの強度が低下し、したがって、保護層は好ましくないことが分かっている。石灰による腐食を制限する、より高価な方法は、日本電気硝子（ＮＥＧ、Ｎｉｐｐｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｇｌａｓｓ）３５０Ｙなど、特殊な耐アルカリ性ガラス繊維（ＡＲガラス繊維）を使用することである。このような繊維は、基材に優れた結合強度を与えることが分かっており、したがって、本発明のパネルには好ましい。ガラス繊維は、直径約５〜２５ミクロン（マイクロメートル）、典型的には約１０〜１５ミクロン（マイクロメートル）のモノフィラメントである。フィラメントは通常、組み合わせて１００本のフィラメントのストランドにし、これを束ねて約５０本のストランドを含むロービングにすることができる。ストランド又はロービングは、一般に細断して、例えば、長さ約０．２５〜３インチ（６．３〜７６ｍｍ）、典型的には１〜２インチ（２５．４〜５０．８ｍｍ）の適切なフィラメント及びフィラメントの束にする。
【００８５】
本発明のパネル中に他の不燃性の繊維を含むこともでき、例えば、鋼繊維も可能な添加物である。
【００８６】
ポゾラン材料
上述したように、ほとんどのポルトランド及び他の水硬性セメントは、水和（固化）中に石灰を生成する。石灰を反応させてガラス繊維への腐食を低下させることが望ましい。硫酸カルシウム半水和物が存在するときは、セメント中のアルミン酸三カルシウムと反応してエトリンジャイトを形成し、これが硬化した生成物の望ましくないクラックの原因となることも知られている。当技術分野では、これは「硫酸腐食」と呼ばれることが多い。こうした反応は、「ポゾラン」材料を添加することによって防止することができる。「ポゾラン」材料とは、ＡＳＴＭ  Ｃ６１８−９７で「・・・それ自体はセメント的価値をほとんど又は全く有しないが、細かく分割した形で且つ水分が存在すると、常温で水酸化カルシウムと化学反応し、セメント質特性を有する化合物を形成する、ケイ質材料又はケイ質及びアルミナ材料」と定義されている。しばしば使用されるポゾラン材料の１つは、シリカフューム、すなわち細かく分割されたアモルファスシリカであり、これはシリコン金属及びフェロシリコン合金製造の生成物である。特徴として、これはシリカ含有率が高く、アルミナ含有率が低い。軽石、パーライト、ケイ藻土、凝灰岩、トラス、メタカオリン、マイクロシリカ、高炉スラグ微粉末、及びフライアッシュを含む、様々な天然及び人造材料が、ポゾラン特性を有するとされている。シリカフュームは、本発明のパネルに使用するのに特に都合のよいポゾランであるが、他のポゾラン材料を使用してもよい。シリカフュームとは対照的に、メタカオリン、高炉スラグ微粉末、及びフライアッシュ粉末は、シリカ含有率がはるかに低く、多量のアルミナがあるが、効果的なポゾラン材料であり得る。シリカフュームを使用するときは、これは約５〜２０重量％、好ましくは１０〜１５重量％の反応性粉末（すなわち、水硬性セメント、硫酸カルシウムアルファ型半水和物、シリカフューム、及び石灰）を構成している。他のポゾランを代わりに使用する場合は、使用量はシリカフュームと同様の化学的性能をもたらすように選択される。
【００８７】
軽量充填材／微小球
本発明のシステムで用いられる軽量パネルは、典型的には、密度が６５〜９０ポンド／立方フィート（１．０４〜１．４４グラム／ｃｃ、好ましくは６５〜８５ポンド／立方フィート（１．０４〜１．３６ｇ／ｃｃ）、より好ましくは７２〜８０ポンド／立方フィート（１．１５〜１．２８ｇ／ｃｃ）である。一方、木繊維なしの典型的なポルトランドセメントベースのパネルは、密度が９５〜１１０ポンド／立方フィート（１．５２〜１．７６ｇ／ｃｃ）の範囲であり、木繊維を含むポルトランドセメントベースのパネルは、ＳＣＰ（１．０４〜１．３６ｇ／ｃｃ）とほぼ同じ（約６５〜８５ｐｃｆ）である。
【００８８】
このような低密度の実現を助けるには、パネルは軽量充填材粒子を含む。こうした粒子は、典型的には、平均直径（平均粒子寸法）が約１０〜５００ミクロン（マイクロメートル）である。より典型的には、平均粒子直径が（平均粒子寸法）５０〜２５０ミクロン（マイクロメートル）であり、及び／又は粒子直径（寸法）が１０〜５００ミクロンの範囲に入る。これらはまた、典型的には粒子密度（比重）が０．０２〜１．００の範囲である。微小球又は他の軽量充填材粒子は、本発明のパネルの重要な目的を果たし、それがないとパネルを構築するのに望ましい重さより重くなってしまう。軽量充填材として使用される微小球は、製品の平均密度を低下させるのを助ける。
【００８９】
微小球が中空のときは、マイクロバルーンと呼ばれることがある。
【００９０】
微小球はそれ自体が不燃性であるか、又は、可燃性である場合はＳＣＰパネルを可燃性にしないように十分に少ない量を添加する。本発明のパネルを作製するのに用いられる混合物を含む、典型的な軽量充填材は、セラミック微小球、ポリマー微小球、パーライト、ガラス微小球、及び／又はフライアッシュセノスフェアからなる群から選択される。
【００９１】
セラミック微小球は、様々な材料から、様々な製造プロセスを使用して製造することができる。様々なセラミック微小球を本発明のパネルの充填材成分として使用することができるが、本発明の好ましいセラミック微小球は、石炭燃焼の副産物として生成され、石炭燃焼用途で見られるフライアッシュの成分である。それらは、例えば、Ｋｉｓｈ  Ｃｏｍｐａｎｙ  Ｉｎｃ．、Ｍｅｎｔｏｒ、Ｏｈｉｏ製のＥＸＴＥＮＤＯＳＰＨＥＲＥＳ−ＳＧ、又はのＴｒｅｌｌｅｂｏｒｇ  Ｆｉｌｌｉｔｅ  Ｉｎｃ．、Ｎｏｒｃｒｏｓｓ、Ｇｅｏｒｇｉａ、ＵＳＡ製のＦＩＬＬＩＴＥ（登録商標）ブランドのセラミック微小球である。本発明の好ましいセラミック微小球の化学的性質は、主に、シリカ（ＳｉＯ２）約５０〜７５重量％、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）約１５〜４０重量％、他の材料が最大３５重量％である。本発明の好ましいセラミック微小球は、中空の球形粒子であり、直径が１０〜５００ミクロン（マイクロメートル）、シェルの厚さが典型的には球の直径の約１０％、粒子密度が好ましくは約０．５０〜０．８０ｇ／ｍＬである。本発明の好ましいセラミック微小球の破砕強さは１５００ｐｓｉ（１０．３ＭＰａ）より大きく、好ましくは２５００ｐｓｉ（１７．２ＭＰａ）より大きい。
【００９２】
本発明のパネルのセラミック微小球は、主にほとんどの人造のガラス微小球より約３〜１０倍強度が高いので好ましい。さらに、本発明の好ましいセラミック微小球は、熱的に安定し、本発明のパネルの寸法的安定性を強化する。セラミック微小球は、接着剤、シール材、コーキング材、屋根用化合物、ＰＶＣ床張り材、塗料、産業用コーティング、及び高耐熱性プラスチック複合材など、多くの他の用途で使用される。それらは好ましいが、粒子密度及び圧縮強さが本発明のパネルに軽い重量及び重要な物理的性質をもたらすので、微小球が中空で球形であることが不可欠ではないことを理解されたい。或いは、結果として生じるパネルが所望の性能を満たす場合は、多孔性の不規則な粒子を代わりに使用することができる。
【００９３】
ポリマー微小球が存在する場合は、これは典型的には中空球であり、シェルはポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリル、ポリ塩化ビニル又はポリ塩化ビニリデンなどのポリマー材料、或いはそれらの組合せから作られる。シェルは、製造中にポリマーシェルを膨張させるために使用されるガスを封入することができる。ポリマー微小球の外面は、炭酸カルシウム、酸化チタン、雲母、シリカ及び滑石など、何らかのタイプの不活性コーティングを有することができる。ポリマー微小球は、好ましくは粒子密度約０．０２〜０．１５ｇ／ｍＬ、直径１０〜３５０ミクロン（マイクロメートル）である。ポリマー微小球が存在すると、パネルを低密度にし切断性及び釘打ち性を向上させることが同時に容易になり得る。
【００９４】
他の軽量充填材、例えば、ガラス微小球、パーライト又は中空アルミノケイ酸セノスフェア、或いはフライアッシュ由来の微小球もまた、本発明のパネルの作製に用いられるセラミック微小球との組合せで、又はその代わりに混合物に含むのに適している。
【００９５】
ガラス微小球は、典型的には、耐アルカリ性ガラス材料で作製され、中空でよい。典型的なガラス微小球は、ＧＹＰＴＥＫ  ＩＮＣ．、Ｓｕｉｔｅ  １３５、１６  Ｍｉｄｌａｋｅ  Ｂｌｖｄ  ＳＥ、Ｃａｌｇａｒｙ、ＡＢ、Ｔ２Ｘ  ２Ｘ７、ＣＡＮＡＤＡ）から入手可能である。
【００９６】
本発明で使用するＳＣＰ材料の一実施形態では、パネルの厚さ全体にわたってセラミック微小球のみを使用する。パネルは、典型的には、パネルの厚さ全体に一様に分布する約３５〜４２重量％のセラミック微小球を含む。
【００９７】
本発明で使用するＳＣＰ材料の他の実施形態では、軽量セラミックとガラス微小球の混合物をパネルの厚さ全体にわたって使用する。本発明の第２の実施形態のパネルにおけるガラス微小球の体積分率は、典型的には乾燥成分の全体積の０〜１５％であり、組成の乾燥成分は、反応性粉末（反応性粉末の例：水硬性セメントのみ、水硬性セメントとポゾランとの混合物、又は水硬性セメントと、硫酸カルシウムアルファ型半水和物と、ポゾランと石灰との混合物）、セラミック微小球、ポリマー微小球、及び耐アルカリ性ガラス繊維である。典型的な水性混合物は、水と反応性粉末の比が０．３／１〜０．７／１より大きい。
【００９８】
ＳＣＰパネルの配合
本発明のせん断抵抗性のパネルの作製に用いられる構成成分は、水硬性セメント、硫酸カルシウムアルファ型半水和物、シリカフュームなどの活性ポゾラン、石灰、セラミック微小球、耐アルカリ性ガラス繊維、高流動化剤（例えば、ポリナフタレンスルホン酸のナトリウム塩）、及び水を含む。典型的には、水硬性セメントと硫酸カルシウムアルファ型半水和物の両方が存在する。複合材の長期耐久性は、硫酸カルシウムアルファ型半水和物がシリカフュームと共に存在していない場合に低下する。ポルトランドセメントが存在しないときには耐水性／耐湿性が低下する。少量の硬化促進剤及び／又は凝結遅緩剤を組成に添加して、未加工の（すなわち、硬化していない）材料の硬化特徴を制御することができる。典型的な非制限的添加剤は、塩化カルシウムなどの水硬性セメント用の硬化促進剤、石膏などの硫酸カルシウムアルファ型半水和物用の硬化促進剤、ＤＴＰＡ（ジエチレントリアミンペンタ酢酸）などの凝結遅緩剤、酒石酸又は酒石酸のアルカリ塩（例えば、酒石酸カリウム）、グリコールなどの収縮緩和剤、及び混入空気を含む。
【００９９】
本発明のパネルは、耐アルカリ性ガラス繊維及び軽量充填材、例えば、微小球が一様に分布した連続相を含む。連続相は、反応性粉末の水性混合物（すなわち、水硬性セメント、硫酸カルシウムアルファ型半水和物、ポゾラン、及び石灰の混合物）であり、好ましくは、高流動化剤及び／又は他の添加剤を含むものが硬化して生じる。
【０１００】
反応性粉末（無機粘結剤）、例えば、水硬性セメント、硫酸カルシウムアルファ型半水和物、ポゾラン及び石灰の、本発明の実施形態の典型的な重量比は、反応性粉末の乾燥重量に基づいて表１に示される。表１Ａは、本発明の組成の反応性粉末、軽量充填材、及びガラス繊維の典型的な範囲を列挙している。
【表１】
2009542940.tif 000003
【表２】
2009542940.tif 000004
【０１０１】
石灰は本発明の全ての配合に必要なわけではないが、石灰を添加するとパネルが優れたものになることが分かっており、通常約０．２重量％より多くの量が添加される。したがって、大抵の場合、反応性粉末中の石灰の量は約０．２〜３．５重量％になる。
【０１０２】
本発明で使用するＳＣＰ材料の一実施形態では、組成の乾燥成分は、反応性粉末（すなわち、水硬性セメント、硫酸カルシウムアルファ型半水和物、ポゾラン及び石灰の混合物）、セラミック微小球及び耐アルカリ性ガラス繊維であり、組成の湿潤成分は、水及び高流動化剤である。乾燥成分と湿潤成分とを組み合わせて、本発明のパネルを作製する。セラミック微小球は、パネルの全厚にわたって基材に一様に分布する。乾燥成分の全重量のうち、本発明のパネルは、約４９〜５６重量％の反応性粉末、３５〜４２重量％のセラミック微小球、及び７〜１２重量％の耐アルカリ性ガラス繊維から形成される。広い範囲では、本発明のパネルは、乾燥成分全体の３５〜５８重量％の反応性粉末、３４〜４９重量％の軽量充填材、例えば、セラミック微小球、及び６〜１７重量％の耐アルカリ性ガラス繊維から形成される。乾燥成分に添加される水及び高流動化剤の量は、任意の特定の製造プロセスに関する処理の考慮事項を満足するのに必要な所望のスラリー流動性を与えるのに十分な量である。典型的な水の添加率は、反応性粉末の重量の約３５〜６０％であり、高流動化剤の場合は反応性粉末の重量の約１〜８％である。
【０１０３】
ガラス繊維は、直径約５〜２５ミクロン（マイクロメートル）、好ましくは約１０〜１５ミクロン（マイクロメートル）のモノフィラメントである。典型的には、モノフィラメントを組み合わせて、１００本のフィラメントのストランドにし、これを束ねてストランド約５０本のロービングにすることができる。ガラス繊維の長さは、典型的には、約０．２５〜１又は２インチ（６．３〜２５．５又は５０．８ｍｍ）或いは約１〜２インチ（２５．４〜５０．８ｍｍ）、広義には約０．２５〜３インチ（６．３〜７６ｍｍ）である。繊維は、方向がランダムであり、パネルの平面内に等方性の機械的挙動をもたらす。
【０１０４】
本発明で使用するのに適したＳＣＰ材料の第２の実施形態は、パネルの全厚にわたって一様に分布するセラミックとガラス微小球との混合物を含む。したがって、組成の乾燥成分は、反応性粉末（水硬性セメント、硫酸カルシウムアルファ型半水和物、ポゾラン、及び石灰）、セラミック微小球、ガラス微小球、及び耐アルカリ性ガラス繊維であり、組成の湿潤成分は、水及び高流動化剤である。乾燥成分と湿潤成分とを組み合わせて、本発明のパネルを生成する。パネル中のガラス微小球の体積分率は、典型的には乾燥成分の全体積７〜１５％になる。発明のパネルは、乾燥成分の全重量のうち、約５４〜６５重量％の反応性粉末、２５〜３５重量％のセラミック微小球、０．５〜０．８重量％のガラス微小球、及び６〜１０重量％の耐アルカリ性ガラス繊維から形成される。広い範囲では、本発明のパネルは、乾燥成分全体の、４２〜６８重量％、反応性粉末、２３〜４３重量％の軽量充填材、例えば、セラミック微小球、０．２〜１．０重量％のガラス微小球、及び５〜１５重量％の耐アルカリ性ガラス繊維から形成される。乾燥成分に添加される水及び高流動化剤の量は、任意の特定の製造プロセスに関する処理の考慮事項を満足するのに必要な所望のスラリー流動性を提供するように調節される。水の典型的な添加率は、反応性粉末の重量の３５〜７０％であるが、パネル密度を低下させ切断性を改善する水と反応性粉末の比を使用するのが望ましいときは、６０％より多く、最大７０％（水と反応性粉末の重量比が０．６／１〜０．７／１）、好ましくは６５％から７５％にすることもできる。高流動化剤の量は、反応性粉末の重量の１〜８％の間である。ガラス繊維は、直径約５〜２５ミクロン（マイクロメートル）、好ましくは約１０〜１５ミクロン（マイクロメートル）のモノフィラメントである。それらは、典型的には、上記で検討したように束ねてストランド及びロービングにする。ガラス繊維の長さは、典型的には、約１〜２インチ（２５．４〜５０．８ｍｍ）、広義には約０．２５〜３インチ（６．３〜７６ｍｍ）である。繊維は方向がランダムであり、パネルの平面内に等方性の機械的挙動をもたらす。
【０１０５】
本発明で使用するのに適したＳＣＰ材料の第３の実施形態では、複数層構造のパネルが作製され、外層（１つ又は複数）は釘打ち性（固定能力）／切断性が改善されている。これは、外層（１つ又は複数）水とセメントの比を増加させ、及び／又は充填材の量を変更し、及び／又はパネルを不燃性のままにするのに十分に少ない量のポリマー微小球を添加することによって実現される。パネルの芯は、典型的には、層の厚さ全体にわたって一様に分布するセラミック微小球を含むか、或いはセラミック微小球、ガラス微小球及びフライアッシュセノスフェアのうち１つ又は複数の混合物を含む。
【０１０６】
この第３の実施形態の芯層の乾燥成分は、反応性粉末（典型的には水硬性セメント、硫酸カルシウムアルファ型半水和物、ポゾラン、及び石灰）、軽量充填材粒子（典型的には、セラミック微小球のみ又はセラミック微小球、ガラス微小球及びフライアッシュセノスフェアのうち１つ又は複数など、微小球）、及び耐アルカリ性ガラス繊維であり、芯層の湿潤成分は、水及び高流動化剤である。乾燥成分と湿潤成分を組み合わせて、本発明のパネルの芯層を生成する。本発明のパネルの芯は、好ましくは、乾燥成分の全重量のうち、約４９〜５６重量％の反応性粉末、３５〜４２重量％の中空のセラミック微小球及び７〜１２重量％の耐アルカリ性ガラス繊維から形成されるか、或いは、約５４〜６５重量％の反応性粉末、２５〜３５重量％のセラミック微小球、０．５〜０．８重量％のガラス微小球又はフライアッシュセノスフェア、及び６〜１０重量％の耐アルカリ性ガラス繊維から形成される。広い範囲では、本発明で使用するＳＣＰ材料の、この実施形態のパネルの芯層は、典型的には、全乾燥成分に基づいて、約３５〜５８重量％の反応性粉末、３４〜４９重量％の軽量充填材、例えば、セラミック微小球、及び６〜１７重量％の耐アルカリ性ガラス繊維によって形成されるか、或いは、約４２〜６８重量％の反応性粉末、２３〜４３重量％のセラミック微小球、最大１．０重量％、好ましくは０．２〜１．０重量％の他の軽量充填材、例えば、ガラス微小球又はフライアッシュセノスフェア、５〜１５重量％の耐アルカリ性ガラス繊維によって形成される。乾燥成分に添加される水及び高流動化剤の量は、任意の特定の製造プロセスに関する処理の考慮事項を満足するのに必要な所望のスラリー流動性をもたらすように調整される。水の典型的な添加率は、反応性粉末の重量の約３５〜７０％であるが、パネル密度を低下させ釘打ち性を改善する水と反応性粉末の比を使用することが望ましいときは、６０％より多く、最大７０％になる高流動化剤の添加率は、反応性粉末の重量の１〜８％の間である。水と反応性粉末の比を調整するときは、本発明のパネルに所望の特性を与えるようにスラリーの組成を調整する。
【０１０７】
通常はＳＣＰパネルを燃焼性にするポリマー微小球もポリマー繊維も存在しない。
【０１０８】
この第３の実施形態の外層（１つ又は複数）の乾燥成分は、反応性粉末（典型的には水硬性セメント、硫酸カルシウムアルファ型半水和物、ポゾラン、及び石灰）、軽量充填材粒子（典型的には、セラミック微小球のみ又はセラミック微小球、ガラス微小球及びフライアッシュセノスフェアのうち１つ又は複数など、微小球）、及び耐アルカリ性ガラス繊維であり、外層（１つ又は複数）の湿潤成分は水及び高流動化剤である。乾燥成分と湿潤成分を組み合わせて本発明のパネルの外層を生成する。本発明のこの実施形態のパネル外層（１つ又は複数）では、水の量は、パネルに良好な固定及び切断能力を与えるように選択される。本発明のパネルの外層（１つ又は複数）は、乾燥成分の全重量のうち、好ましくは、約５４〜６５重量％の反応性粉末、２５〜３５重量％セラミック微小球、０〜０．８重量％ガラス微小球、及び６〜１０重量％の耐アルカリ性ガラス繊維から形成される。広い範囲では、本発明のパネルの外層は、全乾燥成分に基づいて、約４２〜６８重量％の反応性粉末、２３〜４３重量％セラミック微小球、最大１．０重量％のガラス微小球（及び／又はフライアッシュセノスフェア）及び５〜１５重量％の耐アルカリ性ガラス繊維から形成される。乾燥成分に添加される水及び高流動化剤の量は、任意の特定の製造プロセスに関する処理の考慮事項を満足するのに必要な所望のスラリー流動性をもたらすように調整される。典型的は水の添加率は、反応性粉末の重量の約３５〜７０％であり、パネル密度を低下させ釘打ち性を改善するように水と反応性粉末の比を調整するときは、特に６０％より大きく、最大７０％になる。典型的な高流動化剤の添加率は、反応性粉末の重量の約１〜８％である。外層（１つ又は複数）の好ましい厚さは、約１／３２〜４／３２インチ（０．８〜３．２ｍｍ）であり、外層を１つしか使用しない場合のその厚さは、パネルの全厚の３／８より小さい。
【０１０９】
本発明のこの実施形態の芯と外層（１つ又は複数）の両方で、ガラス繊維は、直径約５〜２５ミクロン（マイクロメートル）、好ましくは１０〜１５ミクロン（マイクロメートル）のモノフィラメントである。モノフィラメントは、典型的には、上記で検討したように束ねてストランド及びロービングにする。長さは、典型的には、約１〜２インチ（２５．４〜５０．８ｍｍ）であり、広義には、約０．２５〜３インチ（６．３〜７６ｍｍ）である。繊維は方向がランダムであり、パネルの平面内に等方性の機械的挙動をもたらす。
【０１１０】
本発明で使用するＳＣＰ材料の第４の実施形態は複数層パネルを提供し、その複数層パネルは、密度が６５〜９０ポンド／立方フィート（１．０４〜１．４４ｇ／ｃｃ）であり、枠組みに固定されたときにせん断荷重に抵抗することができ、水性混合物の硬化によって得られる連続相の芯層を含み、その連続相が、乾燥ベースで、３５〜７０重量％の反応性粉末、２０〜５０重量パーセントの軽量充填材、及び５〜２０重量％のガラス繊維を含む水性混合物の硬化によって得られ、その連続相が、ガラス繊維で強化され、軽量充填材粒子を含み、その軽量充填材粒子が粒子比重０．０２〜１．００、平均粒子寸法約１０〜５００ミクロン（マイクロメートル）であり、個々の他の連続相の少なくとも１つの外層が、乾燥ベースで、３５〜７０重量％の反応性粉末、２０〜５０重量パーセントの軽量充填材、及び５〜２０重量％のガラス繊維を含む水性混合物の硬化によって得られ、その連続相が、ガラス繊維で強化され、軽量充填材粒子を含み、その軽量充填材粒子が、内層の対向する各側面で、粒子比重０．０２〜１．００、平均粒子寸法約１０〜５００ミクロン（マイクロメートル）であり、少なくとも１つの外層のガラス繊維の割合が内層より高い。
【０１１１】
本発明のパネルの作製
反応性粉末（例えば、水硬性セメント、硫酸カルシウムアルファ型半水和物、ポゾラン及び石灰の混合物）と軽量充填材、例えば、微小球を、乾燥状態で適切なミキサーで混合する。
【０１１２】
次いで、水、高流動化剤（例えば、ポリナフタレンスルホン酸のナトリウム塩）、及びポゾラン（例えば、シリカフューム又はメタカオリン）を、他のミキサーで１〜５分間混合する。所望の場合は、凝結遅緩剤（例えば、酒石酸カリウム）をこの段階で添加して、スラリーの硬化特徴を制御する。湿潤成分を入れているミキサーに乾燥成分を添加して、２〜１０分間混合し、滑らかな均質のスラリーを形成する。
【０１１３】
次いで、一様なスラリー混合物を得るために、いくつかの方法でスラリーをガラス繊維と混合する。次いで、繊維を含んだスラリーを、所望の形状及び寸法の適切な型に注ぐことによって、セメント質パネルを形成する。必要な場合は、型に振動を与えて、型の中の材料を良好に締め固める。適切なスクリードバー又はこてを使用して、パネルに必要な表面仕上げ特徴が与えられる。
【０１１４】
複数層のＳＣＰパネルを作製するいくつかの方法のうち１つは、以下の通りである。反応性粉末（例えば、水硬性セメント、硫酸カルシウムアルファ型半水和物、ポゾラン及び石灰の混合物）と軽量充填材、例えば、微小球を、乾燥状態で適切なミキサーで混合する。次いで、水、高流動化剤（例えば、ポリナフタレンスルホン酸のナトリウム塩）及びポゾラン（例えば、シリカフューム又はメタカオリン）を、他のミキサーで１〜５分間混合する。所望の場合は、凝結遅緩剤（例えば、酒石酸カリウム）をこの段階で添加して、スラリーの硬化特徴を制御する。湿潤成分を入れているミキサーに乾燥成分を添加して、２〜１０分間混合し、滑らかな均質のスラリーを形成する。
【０１１５】
次いで、一様な混合物を得るために、いくつかの方法でスラリーをガラス繊維と混合する。ガラス繊維は、典型的には、ロービングの形状であり、細断されて短くなる。好ましい実施形態では、スラリー及び細断されたガラス繊維を、パネルの型中に同時散布する。好ましくは、散布は、いくつかの工程で行われ、好ましくは、厚さ最大約０．２５インチ（６．３ｍｍ）の薄い層を生成する。その薄い層が重なって、特定のパターンがない、厚さ１／４〜１インチ（６．３〜２５．４ｍｍ）の一様なパネルになる。例えば、一用途では、３×５フィート（０．９１×１．５２ｍ）のパネルを、長さ及び幅方向に６回散布する工程で作製する。各層を堆積させるときに、ローラを使用して、スラリーとガラス繊維とが確実に均質に接触させることができる。それらの層は、ローリングステップ後に、スクリードバー又は他の適切な手段で平らにすることができる。典型的には、圧縮空気を使用して、スラリーを霧状にすることができる。スラリーは、スプレーノズルから出るときに、スプレーガン上に装着されたチョッパー機構によってロービングから切断したガラス繊維と混合する。スラリーとガラス繊維との一様な混合物を、上記のようにパネルの型に堆積させる。
【０１１６】
所望の場合は、パネルの外面層は、パネルを枠組みに取り付けるのに使用する留め具を簡単に打ち込むために、ポリマー球を含むか又は他の形で構成することができる。こうした層の好ましい厚さは、約１／３２インチから４／３２インチ（０．８〜３．２ｍｍ）である。パネル芯を作製する、上述の同じ手順を利用して、パネルの外層を貼り付けることができる。
【０１１７】
スラリーとガラス繊維との混合物を堆積させる他の方法が、パネル作製技術分野に精通した当業者には思いつくであろう。例えば、各パネルの作製にバッチプロセスを利用するのではなく、同様にして連続したシートを準備することができ、材料が十分に硬化した後でそのシートを切断して、所望の寸法のパネルにすることができる。スラリーの体積に対する繊維の割合は、典型的には、約０．５％から３％、例えば１．５％を占める。典型的なパネルは、厚さが約１／４〜１・１／２インチ（６．３〜３８．１ｍｍ）である。
【０１１８】
本発明のパネルを作製する他の方法は、参照により本明細書に組み込まれる、Ｄｕｂｅｙらの米国特許出願公開第２００５／００６４１６４号に記載のプロセスステップを使用することである。Ｄｕｂｅｙらの米国特許出願公開第２００５／００６４１６４号は、ばらばらに分布させた細断繊維又はスラリー層を移動しているウェブ上に最初に１回堆積させた後で、繊維をスラリー層の上に堆積させることを開示している。埋込み装置が、堆積したばかりの繊維をスラリー中に締め固め、その後追加のスラリー層、次いで細断繊維を追加し、続けてさらに埋め込む。このプロセスを所望の通りにボードの各層に繰り返す。完成すると、ボードにはより一様に繊維成分が分布し、それにより、セメント質パネルの従来技術の生産技術で教示されているような、強化用繊維の厚いマットを必要としない比較的強度の高いパネルになる。
【０１１９】
より具体的には、Ｄｕｂｅｙらの米国特許出願公開第２００５／００６４１６４号は、構造用セメント質パネルを生産する複数層プロセスを開示している。そのプロセスは、（ａ）移動ウェブを設けるステップと、（ｂ）ばらばらの繊維の第１の層を１回堆積させるステップと、（ｃ）ウェブ上に硬化可能なスラリーの層を堆積させるステップと、（ｄ）ばらばらの繊維の第２の層をスラリー上に堆積させるステップと、（ｅ）繊維の第２の層をスラリー中に埋め込むステップと、（ｆ）パネル中に硬化可能な繊維強化スラリーの所望の数の層が得られるまで、ステップ（ｃ）からステップ（ｄ）のスラリーの堆積を繰り返すステップとを含む。
【０１２０】
図２９は、Ｄｕｂｅｙらの米国特許出願公開第２００５／００６４１６４号のプロセスを実行するのに適した装置の概略立面図である。次に図２９を参照すると、構造パネルの生産ラインが概略的に示されており、全体を３１０で示す。生産ライン３１０は、支持フレーム又は形成テーブル３１２を含み、その支持フレーム又は形成テーブル３１２は複数の脚部３１３又は他の支持部を含む。支持フレーム３１２上には、ゴム様のエンドレスコンベヤーベルトなどの移動キャリア３１４が含まれる。その移動キャリア３１４は、表面が平滑で水を透過しないが、多孔質の表面も企図される。当技術分野では知られているように、支持フレーム３１２は、少なくとも１つのテーブル様の区分から作ることができ、その区分は指定の脚部３１３を含むことができる。支持フレーム３１２はまた、フレームの遠位端３１８に主駆動ロール３１６を、フレームの近位端３２２にアイドラーロール３２０を含む。さらに、ロール３１６、３２０上の所望の張力及びキャリア３１４の配置を維持するために、好ましくは、少なくとも１つのベルトトラッキング及び／又は張力調整装置３２４が設けられる。
【０１２１】
また、好ましい実施形態では、クラフト紙、剥離紙のウェブ３２６、及び／又は当技術分野で知られているような、硬化前にスラリーを支持するために設計された支持材料の他のウェブを設け、キャリア３１４上に配置して、それを保護し及び／又は清浄に維持することができる。しかし、現行のライン３１０によって生産されたパネルをキャリア３１４上に直接形成することも企図される。後者の状況では、少なくとも１つのベルト洗浄ユニット３２８が設けられる。キャリア３１４は、当技術分野で知られた主駆動ロール３１６を駆動するモータ、プーリ、ベルト又はチェーンの組合せによって、支持フレーム３１２に沿って動かされる。キャリア３１４の速度は用途に合わせて変更できることが企図される。
【０１２２】
図２９の装置では、構造用セメント質パネルの生産は、ばらばらの細断繊維３３０の層又はスラリー層をウェブ３２６上に１回堆積させることによって開始する。スラリーの最初の堆積の前に繊維３３０を堆積させることの利点は、生成されるパネルの外面近くに繊維が埋め込まれることである。様々な繊維堆積及び細断装置が現行のライン３１０によって企図される。しかし、図２９に示すシステムは、繊維ガラスコードのいくつかのスプール３３２を保持する少なくとも１つのラック３３１を用い、各スプールから、細断機３３６とも称される、細断ステーション又は装置に繊維のコード３３４が供給される。
【０１２３】
細断機３３６は回転式ブレード付きのロール３３８を含み、そのロール３３８から径方向に延びるブレード３４０が突き出し、そのブレード３４０は、キャリア３１４の幅全体にわたって横断方向に延び、アンビルロール３４２に近接し接触した回転関係に配置される。好ましい実施形態では、ブレード付きのロール３３８及びアンビルロール３４２は、ブレード付きのロール３３８が回転するとアンビルロール３４２も回転するように、比較的近接して配置されるが、逆も企図される。また、アンビルロール３４２は、好ましくは弾性支持材料でカバーされ、ブレード３４０がこの弾性支持材料に当たってコード３３４を細断してセグメントにする。ロール３３８上のブレード３４０の間隔により、細断する繊維の長さが決まる。図２９に見られるように、細断機３３６は、生産ライン３１０の長さの生産的な使用を最大限にするように、近位端３２２に近接してキャリア３１４の上に配置される。繊維コード３３４が細断されると、繊維３３０はキャリアウェブ３２６上にばらばらに落下する。
【０１２４】
次に、スラリー供給ステーション、すなわち、スラリーフィーダ３４４が、ホッパ、ビンなど、離れた混合位置３４７からスラリー３４６の供給を受ける。キャリア３１４上にスラリーを最初に堆積させることで、そのプロセスを開始してよいことも企図される。スラリーは、好ましくは、様々な量のポルトランドセメント、石膏、骨材、水、硬化促進剤、流動化剤、発泡剤、充填材及び／又は上述した他の成分、及び参照により本明細書に組み込まれた、ＳＣＰパネルの生産のための上記の特許の他の成分から構成される。これらの成分の相対的な量は、上述のいくつかの成分の排除又は他の成分の追加を含め、用途に合わせて変更することができる。
【０１２５】
移動するキャリア３１４上にスラリー３４６の薄い層を一様に堆積させる、スラリーフィーダ３４４の様々な構成が企図される。図２９には、主計量ロール３４８を含むスラリーフィーダ３４４を示し、その主計量ロール３４８はキャリア３１４の進行方向を横断する方向に配置される。コンパニオン又はバックアップロール３５０は、計量ロール３４８に近接して平行に、回転式に配置されて、それらの間にニップ３５２を形成する。１対の側壁３５４（図３０に一方を示す）は、好ましくは、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）ブランドの材料などのこびりつかない材料から作られ、ニップ３５２に注がれるスラリー３４６がフィーダ３４４の側面から逃げるのを防止する。
【０１２６】
フィーダ３４４は、スラリー３４６の比較的薄い一様な層を、移動するキャリア３１４又はキャリアウェブ３２６上に堆積させる。適切な層の厚さは、約０．０５インチから０．２０インチ（０．１２７〜０．５０８ｃｍ）である。しかし、本プロセスで生産される好ましい構造パネルでは４つの層が好ましく、適切な建築パネルは、約０．５インチ（１．２７ｃｍ）、特に好ましいスラリー層の厚さは約０．１２５インチ（０．３１８ｃｍ）である。
【０１２７】
次に、図２９及び図３０を参照すると、上述のようなスラリー層の厚さを実現するには、スラリーフィーダ３４４にいくつかの機構を設ける。最初に、スラリー３４６をウェブ３２６全体にわたって確実に一様に堆積させるには、スラリーは、当技術分野でよく知られたタイプの、横方向に往復する、ケーブル駆動の流体動力式ディスペンサ３５８に配置されたホース３５６を通して、フィーダ３４４に送出される。したがって、ホース３５６から流れるスラリーは、横方向に往復運動してフィーダ３４４に注入されて、ロール３４８、３５０及び側壁３５４によって画定されたリザーバ３５９を充填する。したがって、測量ロール３４８の回転により、リザーバ３５９からスラリー３４６の層が引き出される。
【０１２８】
次に、フィーダリザーバ３５９から主計量ロール３４８の外面３６２に引き出されるスラリー３４６の厚さを調整するように、厚さモニタリング又は厚さ制御ロール３６０が、主計量ロール３４８の垂直中心線の少し上及び／又は少し下流に配置される。また、厚さ制御ロール３６０により、粘度が様々であり常に変化するスラリーを扱うことが可能になる。主計量ロール３４８は、キャリア３１４及びキャリアウェブ３２６の動く方向と同じ進行方向「Ｔ」に駆動され、主計量ロール３４８、バックアップロール３５０及び厚さモニタリングロール３６０は全て同じ方向に回転駆動される。これは、移動している各外面上でスラリーが尚早に硬化する可能性を最小限に抑える。スラリー３４６が外面３６２上でキャリアウェブ３２６に向かって移動すると、主計量ロール３４８とキャリアウェブ３２６との間に配置された横断する剥ぎ取りワイヤ３６４により、確実に、スラリー３４６が完全にキャリアウェブ上に堆積し、ニップ３５２及びフィーダリザーバ３５９に向かって後退しないようにする。剥ぎ取りワイヤ３６４はまた、主計量ロール３４８に尚早に硬化したスラリーが付かないようにし、比較的一様のカーテン状のスラリーを維持するのを助ける。
【０１２９】
第２の細断機ステーション又は装置３６６は、好ましくは、細断機３３６と同一であり、繊維３６８の第２の層をスラリー３４６上に堆積させるように、フィーダ３４４の下流に配置される。図２９の実施形態では、細断装置３６６は、細断機３３６に供給する同じラック３３１からコード３３４を供給される。しかし、用途に応じて、個々の各細断機に別個のラック３３１を設けることができることが企図される。
【０１３０】
次に図２９及び図３１を参照すると、次に、全体を３７０で示された埋込み具が、繊維３６８をスラリー３４６中に埋め込むように、スラリー３４６及び生産ライン３１０の移動キャリア３１４に対して動作関係で配置される。振動器、シープスフットローラなどを含むがそれらに限定されない様々な埋込み具が企図されるが、図３１の実施形態では、埋込み具３７０は、概して平行な少なくとも１対のシャフト３７２を含む。それらのシャフト３７２は、フレーム３１２上のキャリアウェブ３２６の進行方向「Ｔ」を横切る方向に取り付けられる。各シャフト３７２は、相対的に大径の複数のディスク３７４を備え、それらのディスク３７４は、小径のディスク３７６によってシャフト上で互いに軸方向に分離されている。
【０１３１】
ＳＣＰパネルの生産中に、シャフト３７２及びディスク３７４、３７６は、シャフトの長手方向軸の周りを一緒に回転する。当技術分野でよく知られているように、シャフト３７２の片方又は両方に動力を与えることができ、片方のみに動力を与える場合は、もう一方をベルト、チェーン、歯車駆動装置又は他の動力伝達技術で駆動して、駆動ロールに対応する方向及び速度を維持することができる。隣接する、好ましくは平行のシャフト３７２のディスク３７４、３７６はそれぞれ、スラリーに「混練」又は「マッサージ」作用を生み出すように互いに噛み合い、それにより、その前にその上に堆積した繊維３６８が埋め込まれる。さらに、ディスク３７２、３７４に近接して噛み合う回転関係により、スラリー３４６がディスク上に蓄積するのが防止され、実際に、「自浄」作用を生み出し、これにより、スラリーの尚早に硬化することによる生産ラインの停止時間を大幅に短縮する。
【０１３２】
シャフト３７２上のディスク３７４、３７６の噛み合い関係は、小径のスペーサディスク３７６及び相対的に大径の主ディスク３７４の対向する外周が密接して配置されることを含み、これも自浄作用を促進する。ディスク３７４、３７６が密接して（ただし、好ましくは同じ方向に）互いに回転すると、スラリーの粒子が装置に捕捉され、尚早に硬化することが難しくなる。互いに横方向にずらして配置された２組のディスク３７４を設けることによって、スラリー３４６は複数の分断作用を受けて、「混練」作用を生み出し、繊維３６８をさらにスラリー３４６中に埋め込む。
【０１３３】
一旦繊維３６８が埋め込まれると、つまり、移動キャリアウェブ３２６が埋込み具３７０を通過すると、ＳＣＰパネルの第１の層３７７が完成する。好ましい実施形態では、第１の層３７７の高さ及び厚さは、約０．０５〜０．２０インチ（０．１２７〜０．５０８ｃｍ）の範囲である。この範囲は、ＳＣＰパネルの同様の層と組み合わせられると、所望の強度及び剛性をもたらすことが分かっている。しかし、他の厚さが用途に応じて企図される。
【０１３４】
所望厚さの構造用セメント質パネルを構築するには、追加の層が必要になる。そのためには、フィーダ３４４と実質的に同一である第２のスラリーフィーダ３７８を、移動キャリア３１４と動作関係に設け、既存の層３７７上にスラリー３４６の追加の層３８０を堆積させるように配置する。
【０１３５】
次に、細断機３３６及び３６６と実質的に同一である追加の細断機３８２を、フレーム３１２と動作関係に設けて、ラック３３１と同様の形でフレーム３１２に対して構築され配置されたラック（図示せず）から供給された繊維３８４の第３の層を堆積させる。繊維３８４をスラリー層３８０上に堆積させ、第２の埋込み具３８６を用いて埋め込む。埋込み具３７０と同様の構造及び配置で、第１の層３７７が分断されないように、第２の埋込み具３８６が、移動キャリアウェブ３１４より少し高く取り付けられる。このようにして、スラリーの第２の層３８０及び埋め込まれた繊維が作製される。
【０１３６】
次に、図２９を参照すると、硬化可能なスラリー及び繊維の連続する各層と共に、追加のスラリーフィーダステーション３４４、３７８、４０２と、それに続く繊維細断機３３６、３６６、３８２、４０４と、埋込み具３７０、３８６、４０６とが生産ライン３１０上に設けられている。好ましい実施形態では、全部で４つの層（例えば、図１６のパネル３１参照）が設けられて、ＳＣＰパネルを形成する。上述のように、繊維を埋め込んだ硬化可能なスラリーの４つの層を堆積させる際に、形成装置３９４が、好ましくは、フレーム３１２に設けられて、パネルの上面３９６が形成される。こうした形成装置３９４は、硬化可能なスラリー／ボード生産分野で知られており、典型的には、所望の寸法特徴に合うように複数層のパネルの高さ及び形状を合わせるばね式又は振動板である。
【０１３７】
作製されるパネルは、複数の層（例えば、図１６のパネル３１の層２２、２４、２６、２８参照）を有し、それらの層は硬化の際に繊維強化された一体の塊を形成する。以下に開示し説明するような特定の所望のパラメータによって、各層の繊維の存在及び配置が制御され、それらに維持される場合は、パネルの層状剥離は実質上不可能である。
【０１３８】
この時点で、スラリー層は硬化を開始し、各パネルは切断装置３９８によって互いに分離する。その切断装置３９８は図２９の実施形態では水ジェット切断装置である。現行のパネル構成物に適切な鋭利な縁部を作ることができる場合は、移動ブレードを含む他の切断装置がこの動作に適切であると考えられる。図２９に示す代表例とは異なっていてよい所望の長さのパネルが生成されるように、切断装置３９８が線３１０及びフレーム３１２に対して配置される。キャリアウェブ３１４の速度が比較的遅いので、切断装置３９８をウェブ３１４の進行方向に垂直に切断するように取り付けることができる。生産速度が速くなると、こうした切断装置は、ウェブの進行方向に対してある角度で生産ライン３１０に取り付けられることが知られている。切断の際には、分離されたパネル３２１は、当技術分野でよく知られているように、さらなる取り扱い、包装、保存、及び／又は輸送のために、積み重ねられる。
【０１３９】
量的な意味では、繊維埋め込み効率に対する、繊維及びスラリー層の数、パネル中の繊維の体積分率、各スラリー層の厚さ、及び繊維ストランドの直径の影響が調査されている。分析において、以下のパラメータを特定した。
【０１４０】
ｖＴ＝全複合材体積
ｖｓ＝全パネルスラリー体積
ｖｆ＝全パネル繊維体積
ｖｆ，ｌ＝全繊維体積／層
ｖＴ，ｌ＝全複合材体積／層
ｖｓ，ｌ＝全スラリー体積／層
Ｎｌ＝スラリー層の総数；繊維層の総数
Ｖｆ＝全パネル繊維体積分率
ｄｆ＝個々の繊維ストランドの等価直径
ｌｆ＝個々の繊維ストランドの長さ
ｔ＝パネル厚さ
ｔｌ＝スラリー及び繊維を含む個々の層の全厚
ｔｓ，ｌ＝個々のスラリー層の厚さ
ｎｆ，ｌ、ｎｆ１，ｌ、ｎｆ２，ｌ＝繊維層内の繊維の総数
【数１】
2009542940.tif 000005
【数２】
2009542940.tif 000006
【数３】
2009542940.tif 000007
【０１４１】
同数のスラリー層と繊維層とから構成されたパネルを想定する。それらの層の数がＮｌに等しく、パネル中の繊維の体積分率がＶｆに等しいとする。
【０１４２】
要約すると、別個のスラリー層の上に堆積している繊維ネットワークの層の繊維投影面積分率
【数４】
2009542940.tif 000008
は、以下の数学的関係式で与えられる。
【数５】
2009542940.tif 000009
【０１４３】
ここで、Ｖｆは全パネル繊維体積分率であり、ｔは全パネル厚さであり、ｄｆが繊維ストランドの直径であり、Ｎｌは繊維層の総数であり、ｔｓ，ｌは使用している個々のスラリー層の厚さである。
【０１４４】
したがって、良好な繊維埋め込み効率を実現するには、目的となる機能は、繊維面積分率を特定の臨界値より低く維持することになる。式中の１つ又は複数の変数を変更することによって、繊維投影面積分率を調整して、良好な繊維埋め込み効率を実現することができることは、注目に値する。
【０１４５】
繊維投影面積分率の大きさに影響を及ぼす様々な変数を特定、「繊維投影面積分率」の大きさを調整して、良好な繊維埋め込み効率を実現する手法を提示している。こうした手法は、繊維投影面積分率を臨界閾値より低く維持するために以下の変数のうち１つ又は複数を変更することを含む。以下の変数とは、個々の繊維層及びスラリー層の数、個々のスラリー層の厚さ、及び繊維ストランドの直径である。
【０１４６】
この基本的な作業に基づいて、繊維投影面積分率の好ましい大きさ
【数６】
2009542940.tif 000010
は、以下の通りであることが判明した。
【数７】
2009542940.tif 000011
【数８】
2009542940.tif 000012
【０１４７】
設計パネルの繊維体積分率Ｖｆについて、繊維投影面積分率の上述の好ましい大きさの実現は、以下の変数のうち１つ又は複数を調整することによって可能になる。変数とは、個々の繊維層の総数、個々のスラリー層の厚さ、及び繊維ストランドの直径である。具体的には、繊維投影面積分率の好ましい大きさを導くこれらの変数の所望の範囲は以下の通りである。
複数層のＳＣＰパネルの個々のスラリー層の厚さ、ｔｓ，ｌ
個々のスラリー層の好ましい厚さｔｓ，ｌ≦０．２０インチ（５．１ｍｍ）
個々のスラリー層のより好ましい厚さｔｓ，ｌ≦０．１２インチ（３．０ｍｍ）
個々のスラリー層の最も好ましい厚さｔｓ，ｌ≦０．０８インチ（２．０ｍｍ）
複数層のＳＣＰパネル中の個々の繊維層の数、Ｎｌ
個々の繊維層の好ましい数Ｎｌ≧４
個々の繊維層の最も好ましい数Ｎｌ≧６
繊維ストランドの直径、ｄｆ
好ましい繊維ストランドの直径ｄｆ≧３０テックス
最も好ましい繊維ストランドの直径ｄｆ≧７０テックス
【０１４８】
パネルは、構造上の下張り又は床板の下敷きとして使用する際に、好ましくはさねはぎ構造で作られる。そのさねはぎ構造は、注入成型中に、又は使用前にルータで切断してさねはぎを作製することによって、パネルの縁部を形成することによって作ることができる。好ましくは、さねはぎは、例えば図１２Ａに示すように先細りにされ、その先細りによって本発明のパネルの設置が簡単になる。
【０１４９】
特性
本発明のＳＣＰパネルの金属枠システムは、好ましくは、表２Ａ〜表２Ｄに挙げる特性のうち１つ又は複数を有する。特に明示しない限り、それらの特性は厚さ１／２インチ（１２．７ｍｍ）のＳＣＰパネルである。
【表３】
2009542940.tif 000013
【表４】
2009542940.tif 000014
【表５】
2009542940.tif 000015
【表６】
2009542940.tif 000016
【０１５０】
表２Ｄの水平設計せん断容量は安全係数３をもたらす。
【０１５１】
厚さ３／８〜３／４インチ（９〜１９ｍｍ）、例えば、１／２インチ（１２．５ｍｍ）のＳＣＰパネルを機械的に及び／又は接着剤で横方向に金属枠組みに固定したシステムは、ＡＳＴＭ  Ｅ−７２による試験を行った場合、典型的には、壁の呼びせん断容量（呼びラッキングせん断強度としても知られる）が２００〜１２００、又は４００〜１２００、又は８００〜１２００ポンド／リニアフィート（２９８〜１７８６、又は５９５〜１７８６、又は１１９０〜１７８６ｋｇ／リニアメートル）である。
【０１５２】
典型的な厚さ３／４インチ（１９ｍｍ）のパネルは、ＡＳＴＭ  Ｅ６６１及びＡＰＡ  Ｓ−１試験方法に従って心々スパン１６インチ（４０６．４ｍｍ）にわたって試験する場合に、静止荷重では極限負荷容量が５５０ｌｂ（２５０ｋｇ）より大きく、衝撃荷重では極限負荷容量が４００ｌｂ（１８２ｋｇ）より大きく、２００ｌｂ（９０．９ｋｇ）の負荷では静止荷重でも衝撃荷重でもたわみは０．０７８インチ（１．９８ｍｍ）より小さい。
【０１５３】
４８時間水に浸漬した後に乾燥密度が６５ｌｂ／ｆｔ３（１．０４ｇ／ｃｍ３）〜９０ｌｂ／ｆｔ３（１．４４ｇ／ｃｍ３）又は６５ｌｂ／ｆｔ３（１．０４ｇ／ｃｍ３）〜９５ｌｂ／ｆｔ３（１．５２ｇ／ｃｍ３）である、厚さ０．７５インチ（１．９ｃｍ）のＳＣＰパネルの曲げ強度は、ＡＳＴＭ  Ｃ  ９４７で測定すると、２８日間の硬化後に、少なくとも１０００ｐｓｉ（７ＭＰａ）、例えば、少なくとも１３００ｐｓｉ（９ＭＰａ）、好ましくは少なくとも１６５０ｐｓｉ（１１．４ＭＰａ）、より好ましくは少なくとも１７００ｐｓｉ（１１．７ＭＰａ）である。パネルは、乾燥強度の少なくとも７５％を保持すべきである。
【０１５４】
典型的には、ＳＣＰ水平床システムは、オープンウェブバーの根太、金属デッキ及び現場打ちコンクリート又は耐力壁上にスラブを載せたプレキャスト厚板の床システムより比剛性が高い。さらに、典型的には、本システムは、木製床システムより比剛性が高い。
【０１５５】
典型的には、１０フィート×２０フィート（３．０５×６．１ｍ）の金属枠に固定した厚さ３／４インチ（１．９ｃｍ）のＳＣＰパネル上に２インチの水頭を維持する試験で２４時間水にさらしたときに、このシステムの水平せん断ダイヤフラムの荷重伝達容量は、２５％以下の低下であり、好ましくは、２０％以下の低下である。
【０１５６】
典型的には、このシステムは、１０フィート×２０フィート（３．０５×６．１ｍ）の金属枠に固定した厚さ３／４インチ（１．９ｃｍ）のＳＣＰパネル上に２インチ（５．１ｃｍ）水頭を維持する試験で２４時間水にさらしたときは、水の吸収は０．７ポンド／平方フィート（３．４ｋｇ／ｓｑ．ｍ）以下である。
【０１５７】
典型的には、幅１０フィート、長さ２０フィート、厚さ３／４インチ（３．０５ｍ×６．１ｍ×１．９ｃｍ）のＳＣＰパネルのダイヤフラムを１０フィート×２０フィート（３．０５×６．１ｍ）の金属枠に取り付けた、本システムの一実施形態は、金属枠上に固定されたＳＣＰパネル上に２４時間維持される２インチ（１．９ｃｍ）の水頭にさらされるときに、膨張は５％以下である。
【０１５８】
典型的には、本システムの全ての構成要素は、システムが約１を達成するＡＳＴＭ  Ｇ−２１に適合し、システムが約１０を達成するＡＳＴＭ  Ｄ−３２７３に適合する。また、典型的には、本システムは、正常な場合には細菌の成長を実質的にゼロにする助けをする。また、典型的には、本システムは、シロアリが食べることができない。
【０１５９】
金属枠上に厚さ３／４インチ（１．９ｃｍ）のＳＣＰパネルがある、本水平ダイヤフラム床システムの組合せは、軽量で強度が高いので、所与の建築物の占有面積に対する建築容積を最大にするように、所与の建築物の占有面積に対する建築容積の効率的な利用を可能にする。このシステムが軽量な性質なので、パン／セメントシステムに伴う死荷重がなくなる。死荷重が少ないと、不安定な土壌に同等寸法の構造物を構築することが可能になる。さらに、このシステムは、このシステムのパネルが強度も荷重伝達特性も失わずに、長い寸法が枠の金属根太に平行又は垂直に配置できるという点で、無指向性でよい。したがって、このシステムが破損せずに死荷重及び活荷重を支持する能力は、金属枠組みのＳＣＰパネルの方向に関係なく同じである。また、本システムの可能性のある利点は、圧縮強度が高いことである。これは、構造物の壁がシステムの一部分、例えば、パネルで形成された床ダイヤフラムの外周に着座する建築物で有効である。複数階が追加されるときは、それらの階の重さが、下の方の階の床パネルに非常に大きい圧縮力を加えることがある。
【０１６０】
本発明は、耐寒性能で予期しない利点を有する。従来のセメント質パネルは寒冷気候では脆い場合がある。したがって、こうしたパネルを寒冷気候で設置するには、設置中に建設作業員によって注意深く取り扱う必要がある。しかし、本システムでは、ＳＣＰパネルは、好ましくは、外気温が３２°Ｆ（０℃）未満か、又は２０°Ｆ（−７．５℃）未満のときでさえも、クラックなしで金属床部材への設置に耐えることができる。これは、冬の過酷な気候で構築することを容易にし、したがって、建設業者の生産性を高めるので、非常に重要な利点である。本ＳＣＰパネルは、好ましくは、こうした低温時の設置中に通常の雑な扱いに耐えることができる。例えば、こうした低温時におけるＳＣＰパネルの配置は、パネルの少なくとも一方の端部が、少なくとも２フィート（６１ｃｍ）、典型的には少なくとも３フィート（９１ｃｍ）、例えば、３〜６フィート（９１〜１８３ｃｍ）の範囲にクラックなしで自由落下するように、金属床部材、例えば、トラス上にパネルを落下させるステップを含む。例えば、これは、パネルの一方の端部が１つ又は複数の金属床部材上に配置され、次いで、もう一方の端部が１つ又は複数の金属床部材上に自由落下で落ちるように放されるときに起きる。
【０１６１】
［実施例］
実施例１〜５では、小規模水平炉（ＳＳＨＦ）中で同等の構造シージングの耐火性試験に関する実験を行った。５つのサンプルは１／２インチ（１３ｍｍ）である。本発明の組成物の構造セメントパネル（ＳＣＰ）、３／４インチ（１９ｍｍ）のＶＩＲＯＣパネル、１／２インチ（１３ｍｍ）のＮＯＶＡＴＥＣＨパネル（これもＳＣＰパネルである）、１５／３２インチ（１２ｍｍ）の合板（等級Ａ〜Ｃ）及び３１／６４インチ（１２ｍｍ）の配向性ストランドボード（ＯＳＢ）を、４ｆｔ×４ｆｔ（１．２×１．２ｍ）アセンブリの一部分として試験した。
【０１６２】
各アセンブリは、２０ゲージ、３５８ＣＲランナー及び心々２４インチ間隔の３５８ＳＴスタッドの金属枠組みで構築した。試験材料を露出した面に施し、１層のＵＳＧのＳＨＥＥＴＲＯＣＫの５／８インチ（１６ｍｍ）ＦＩＲＥＣＯＤＥタイプＳＣＸ石膏壁板を、５つの試験片の露出していない面に貼り付けた。継ぎ目がアセンブリのスパン中央にある状態で、露出面の材料をスタッドに対して垂直に施した。アセンブリの温度比較のために、露出パネル下側と露出しない面上の両方の空洞に熱伝対を配置した。ＡＳＴＭ  Ｅ１１９の時間／温度曲線に合わせて表面温度を制御した。試験の継続時間にわたって仕上げ評価及び露出していない表面の温度測定を行った。試験中に露出面の推定される状態について観察を行った。規格ＡＳＴＭ  Ｅ１１９の温度限界は、熱伝対の読取り値では、平均に対して周囲より２５０°Ｆ（１３６℃）高く、個別に対して周囲より３２５°Ｆ（１８３℃）上の温度を管理限界として使用した。この試験の目的は、火災試験での製品材料の性能を相対的に比較することであった。手順はシステムに対する耐火性評価を与えるものではない。
【０１６３】
小規模水平炉試験で使用したＳＣＰパネルの配合は以下の表２Ｅの通りである。
【表７】
2009542940.tif 000017
【０１６４】
５つのサンプルの試験結果は表３で見ることができる。各試験中に温度基準限界を超えたときの、平均（Ａ）と個別（Ｉ）の両方の読取り値は分単位である。ＳＣＰボードは本発明のパネルの組成を有する。
【表８】
2009542940.tif 000018
【実施例１】
【０１６５】
サンプルの構成
寸法：４８インチ（１２２ｃｍ）×４８・５／８インチ（１２４ｃｍ）
スタッド：３５８ＳＴ、２０ゲージ  間隔：心々２４インチ（６１ｃｍ）
ランナー：３５８ＣＲ、２０ゲージ；空洞：有り
表面材：（火炎側）１層１／２インチ（１３ｍｍ）ＵＳＧ構造用セメントパネル（ＳＣＰ）；（露出しない側）１層５／８インチ（１６ｍｍ）ＳＨＥＥＴＲＯＣＫ（登録商標）ＦＩＲＥＣＯＤＥ（登録商標）（タイプＸ）パネル
【０１６６】
表４にはこの実施例で試験材料として用いたボードを示す。これらのボードを表５に示すように加熱した。この加熱の観察結果を表６に示す。
【表９】
2009542940.tif 000019
【表１０】
2009542940.tif 000020
【０１６７】
火災試験期間：７０分０秒
試験終了時：ボード脱落なし
【表１１】
2009542940.tif 000021
【実施例２】
【０１６８】
サンプル構成
寸法：４８インチ（１２２ｃｍ）×４８・５／８インチ（１２４ｃｍ）
スタッド：３５８ＳＴ、２０ゲージ、間隔：心々２４インチ（６１ｃｍ）
ランナー：３５８ＣＲ、２０ゲージ；空洞：有り
表面材：（火炎側）１層３／４インチＶＩＲＯＣボード、（露出しない側）１層５／８インチ（１６ｍｍ）ＳＨＥＥＴＲＯＣＫ（登録商標）ＦＩＲＥＣＯＤＥ（登録商標）（タイプＸ）パネル
【０１６９】
表７にはこの実施例で試験材料として用いたボードを示す。これらのボードを表８に示すように加熱した。この加熱の観察結果を表９に示す。
【表１２】
2009542940.tif 000022
【表１３】
2009542940.tif 000023
【０１７０】
火災試験期間：６０分０秒。
試験終了時：ボード脱落なし
【表１４】
2009542940.tif 000024
【実施例３】
【０１７１】
サンプル構成
寸法：４８インチ（１２２ｃｍ）×４８・５／８インチ（１２４ｃｍ）
スタッド：３５８ＳＴ、２０ゲージ、間隔：心々２４インチ（６１ｃｍ）
ランナー：３５８ＣＲ、２０ゲージ；空洞：有り
表面材：（火炎側）１層１／２インチＮｏｖａＴｅｃｈボード、（露出しない側）１層５／８インチ（１６ｍｍ）ＳＨＥＥＴＲＯＣＫ（登録商標）ＦＩＲＥＣＯＤＥ（登録商標）（タイプＸ）パネル。
【０１７２】
表１０にはこの実施例で試験材料として用いたボードを示す。これらのボードを表１１に示すように加熱した。この加熱の観察結果を表１２に示す。
【表１５】
2009542940.tif 000025
【表１６】
2009542940.tif 000026
【０１７３】
火災試験期間：７０分０秒。
試験終了時：ボード脱落なし
【表１７】
2009542940.tif 000027
【実施例４】
【０１７４】
サンプル構成
寸法：４８インチ（１２２ｃｍ）×４８・５／８インチ（１２４ｃｍ）
スタッド：３５８ＳＴ、２０ゲージ、間隔：心々２４インチ（６１ｃｍ）
ランナー：３５８ＣＲ、２０ゲージ；空洞：有り
表面材：（火炎側）１層１５／３２インチ（１２ｍｍ）合板（Ａ／Ｃ）ボード；（露出しない側）１層５／８インチ（１６ｍｍ）ＳＨＥＥＴＲＯＣＫ（登録商標）ＦＩＲＥＣＯＤＥ（登録商標）（タイプＸ）パネル。
【０１７５】
表１３にはこの実施例で試験材料として用いたボードを示す。これらのボードを表１４に示すように加熱した。この加熱の観察結果を表１５に示す。
【表１８】
2009542940.tif 000028
【表１９】
2009542940.tif 000029
【０１７６】
火災試験期間：３２分０秒。
試験終了時：ボード脱落
【表２０】
2009542940.tif 000030
【実施例５】
【０１７７】
サンプル構成
寸法：４８インチ（１２２ｃｍ）×４８・５／８インチ（１２４ｃｍ）
スタッド：３５８ＳＴ、２０ゲージ  間隔：心々２４インチ（６１ｃｍ）
ランナー：３５８ＣＲ、２０ゲージ；空洞：有り
表面材：（火炎側）１層３１／６４インチ（１．２ｃｍ）配向性ストランドボード（ＯＳＢ）；（露出しない側）１層５／８インチ（１６ｍｍ）ＳＨＥＥＴＲＯＣＫ（登録商標）ＦＩＲＥＣＯＤＥ（登録商標）（タイプＸ）パネル。
【０１７８】
表１６にはこの実施例で試験材料として用いたボードを示す。これらのボードを表１７に示すように加熱した。この加熱の観察結果を表１８に示す。
【表２１】
2009542940.tif 000031
【表２２】
2009542940.tif 000032
火災試験期間：３２分０秒。
試験終了時：ボード脱落
【表２３】
2009542940.tif 000033
【実施例６】
【０１７９】
この実施例は、プロトタイプの厚さ３／４インチ（１．９ｃｍ）のＳＣＰパネルを用いて以下に説明するように構築された、単一の床ダイヤフラムの水平ダイヤフラム強度を、ＡＳＴＭ  Ｅ  ４５５−９８建築物の枠組み床又は屋根ダイヤフラム構造の静止荷重試験、単一梁方法（Ｓｔａｔｉｃ  Ｌｏａｄ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  ｏｆ  Ｆｒａｍｅｄ  Ｆｌｏｏｒ  ｏｒ  Ｒｏｏｆ  Ｄｉａｐｈｒａｇｍ  Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ，  ｓｉｎｇｌｅ  ｂｅａｍ  ｍｅｔｈｏｄ）によって求める。
【０１８０】
試験体の材料
Ａ．床ダイヤフラム材料
プロトタイプ３／４インチ（１．９ｃｍ）ＳＣＰ−繊維ガラスストランドで強化した、本発明の構造セメントパネル。「Ｖ」字形の雌実部及び雄実部が４フィート×８フィート（１２２×２４４ｃｍ）シートの８フィート寸法に沿って配置される。この床ダイヤフラム試験の実施例のＳＣＰパネルで使用される組成を表１８Ａに列挙する。
【表２４】
2009542940.tif 000034
留め具−外周に沿って心々６インチ（１５ｃｍ）、パネル領域で心々１２インチ（３０ｃｍ）間隔の、＃８−１８×長さ１・５／８インチ（４．１ｃｍ）のＢＵＧＬＥ  ＨＥＡＤ  ＧＲＡＢＢＥＲ  ＳＵＰＥＲ  ＤＲＩＶＥ（商標）ねじ。全ての留め具をパネル縁部から最短３／４インチ内側、継ぎ目から１／２インチ（１．３ｃｍ）内側に配置した。パネルの角では、留め具は２インチ（５．１ｃｍ）内側にした。
接着剤−Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  Ｃｏｍｐａｎｙ  ｏｆ  Ｃａｎａｄａ，Ｉｎｃ．によって製造された、ＥＮＥＲＦＯＡＭ  ＳＦポリウレタンフォーム接着剤を、全ての突合わせ継手、及びさねはぎ継手に塗布した。定位置に配置する前に、３／８インチ（０．９５ｃｍ）ビードを１つ溝の底部に施した。突合わせ継手に３／８インチの隙間を残して、その隙間に接着剤の３／８インチ（０．９５ｃｍ）ビードを１つ施し、その後で継手を一緒に滑動させることを可能にした。
【０１８１】
Ｂ．床枠組み
図１７は、組み立てた金属、例えば、鋼製の床枠組み１６０を示す。これは以下の部品を含む。
【０１８２】
Ａ．横根太１５０−１６ゲージ×深さ１０インチ（２５．４ｃｍ）×長さ１０フィート（３．０５ｍ）のＤｉｅｔｒｉｃｈ  ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ製のＴＲＡＤＥ  ＲＥＡＤＹ（商標）根太。この根太には、Ｄｉｅｔｒｉｃｈ  ＴＤＷ５  Ｗ  １０ＩＮ×Ｌ  １０ＦＴ  ２８３２４０１３  １６ＧＡＵＧＥ  Ｇ６０  ５０ＫＳＩの刻印があった。
【０１８３】
Ｂ．縦リムトラック１５２−１６ゲージ×深さ１０・３／１６インチ（２５．９ｃｍ）×長さ１６フィート（４．８８ｍ）であり、Ｄｉｅｔｒｉｃｈ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社によって製造され、あらかじめ曲げられた根太の取付け位置は心々間隔２４インチ（０．６１ｍ）である。トラックには、Ｄｉｅｔｒｉｃｈ  ＴＤ１６  Ｗ９  １／４ＩＮ×Ｌ１６ＦＴ  ２８３２３８５８  １６ＧＡＵＧＥ  ３ＲＤ  Ｆｌの刻印があった。
【０１８４】
Ｃ．厚さ０．１２５インチ×２インチ×２インチ（０．３２×５．０８×５．０８ｃｍ）の鋼製アングル１５４（図１８）を、端部横根太１５６それぞれに配置し、支承側で開始し荷重側アングルから最大３インチ（７．６ｃｍ）の間隔をあけて配置し、それぞれの端部横根太に＃１０−１インチ（２．５４ｃｍ）ＤＲＩＶＡＬＬねじで心々６インチ（１５．２４ｃｍ）の間隔で固定した。
【０１８５】
Ｄ．留め具
枠組みを取り付けるための、＃１０−１６×長さ３／４インチ（１．９ｃｍ）の六角頭ＤＲＩＶＡＬＬねじ。
最外縁部周り及び突合わせ継手の両側で心々６インチ（１５．２４ｃｍ）で枠組みに取り付けるための、＃１０−１６×長さ３／４インチ（１．９ｃｍ）ウエハ頭のセルフドリリングねじ。
【０１８６】
試験体の構成
１つの試験サンプルを、全体の寸法を１０フィート０インチ×２０フィート０インチ（３．０５×６．１ｍ）で構築した。図８は金属枠の斜視図を示す。
【０１８７】
図１７Ａは、図１７の枠の部分拡大図を示す。
【０１８８】
図１８は、図１７の枠のＡＡの部分拡大図を示す。
【０１８９】
図１９は、ＳＣＰパネル１２０の（パネルの寸法付きの）上面図を示すが、さねはぎの縁部（図示せず）を金属枠に取り付けるように製造した。
【０１９０】
図２０、図２１、図２２及び図２３は、図１９の床のそれぞれＢＢ、ＣＣ、ＤＤ及びＥＥの部分拡大図を示す。
【０１９１】
Ａ．３本の六角頭の＃１０−１６×長さ３／４インチ（１．９ｃｍ）のＤＲＩＶＡＬＬねじを、あらかじめ曲げたタブを通して根太の側部に、１本の＃１０−１６×長さ３／４インチ（１．９ｃｍ）のウエハ頭のセルフドリリングねじをリムトラックの上部を通して根太に、それぞれ端部で用いて根太をリムトラックに取り付けた。長さ５インチ（１２．７ｃｍ）厚さ０．０７８インチ×１・１／２インチ×４インチ（０．２×３．８×１０．２ｃｍ）の鋼製アングル１５１も、長さ３／４インチ（１．９ｃｍ）のＤＲＩＶＡＬＬねじで心々１インチ（２．５４ｃｍ）で各根太に固定し、１本の長さ３／４インチ（１．９ｃｍ）ＤＲＩＶＡＬＬねじでリムトラックに固定した。
【０１９２】
Ｂ．１・１／２インチ×２・５／８インチ×２１・３／４インチ（３．８×６．７×１４５ｃｍ）のＫＡＴＺ転び止め１５８を、各端部で長さ２インチ×１・３／４インチ（５．１×４．５ｃｍ）のタブで、床の中心線にわたって根太の底部に固定した。ＫＡＴＺ転び止め部材１５８の各端部を通る１本の＃１０−１６×長さ３／４インチ（１．９ｃｍ）のＤＲＩＶＡＬＬねじで転び止め１５８を取り付けた。具体的には、Ｋａｔｚ転び止め１５８を、中間点の両側に交互に配置することによって横根太１５０間に配置し、タブごとに１本の＃１０−１６×長さ３／４インチ（１．９ｃｍ）のＤＲＩＶＡＬＬねじによって取り付ける。
【０１９３】
Ｃ．追加の水平転び止めを荷重側のリムトラック１５２に２つの位置に追加して、点荷重のためにリムトラック１５２を強化した。すなわち、荷重支持のための２４インチの転び止め１５７を、いくつかの横根太１５０の間に縦リムトラックに沿って設ける。長さ２０インチの転び止め１５９を、各端部横根太１５６とそれぞれ２番目の端部横根太１５０の間に、概して枠の長手方向軸に沿って、４本の＃１０−１６×長さ３／４インチ（１．９ｃｍ）のＤＲＩＶＡＬＬねじで各端部に固定する。
【０１９４】
Ｄ．枠を方形にし、次いで、図１９に示すようにプロトタイプＳＣＰパネルをその枠に固定した。プロトタイプのＳＣＰを、外周に沿って角から２インチ内側に心々６インチ（１５．２ｃｍ）で、領域では心々１２インチ（３０．５ｃｍ）で、＃８−１８×長さ１・５／８インチ（４．１ｃｍ）のビューグル（Ｂｕｇｌｅ）頭部のＧＲＡＢＢＥＲ  ＳＵＰＥＲ  ＤＲＩＶＥ（商標）ねじ（ウイング付きセルフドリリングねじ１６２）で固定した。留め具を、プロトタイプＳＣＰの表面と面一又はそれより少し下に確実に維持し鋼製枠組み中で潰れないように注意した。突合わせ継手及びさねはぎの位置では、Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  Ｃｏｍｐａｎｙ  ｏｆ  Ｃａｎａｄａ，  Ｉｎｃ．製のＥＮＥＲＦＯＡＭ  ＳＦポリウレタンフォーム接着剤の３／８インチ（０．９５ｃｍ）ビードを継手に施した。
【０１９５】
Ｅ．次いで、１／８インチ×２インチ×２インチ（０．３２×５．１×５．１ｃｍ）の鉄アングルを、端部根太に根太の底部と面一に固定して、支承部で根太が裂けるのを最小限に抑え、上部プレート部材になる。長さ６インチの追加のアングルを、端部根太の支承側に根太の上部と面一に固定して、やはり裂けるのを最小限に抑える。
【０１９６】
Ｆ．試験サンプルを最短３６時間固定し、接着剤の硬化を可能にした。
【０１９７】
Ｇ．図２４は、コンクリート床９８（図１７）上でサンプル１８１の外周に沿って心々２フィート（０．６ｍ）で器具ローラ７０によって支持された、図１９の取り付けた床１２０を有する、図１７の枠１６０から作製された試験サンプル１８１を示す。
【０１９８】
図２５は、図２４のＦＦの部分拡大図を示す。支承支持部７４、８４を試験サンプル１８１の両端に配置した。３つの荷重シリンダ８０を試験サンプル１８１の反対側に配置した。シリンダ８０から鋼梁を通して、６つの１８インチ（４６ｃｍ）の支承ブロックに荷重を加えて、床の試験サンプル１８１に荷重を均等に加えた。５つのダイヤル表示器を、試験サンプル１８１の支承側に沿って配置して、たわみを測定した。図２４は、スペーサ９０を備えた押さえ具９２を示す。隙間９６約１／８インチ（０．３２ｃｍ）、１８インチ（４６ｃｍ）の荷重ブロック９４。押さえ具９２をセメント９８に取り付ける。試験サンプル１８１のもう一方の端部に他の押さえ具８２を設ける。押さえ具９２は中実のローラ７２上で支持される。
【０１９９】
試験機器
Ａ．ＥＮＥＲＰＡＣモデルＰ−３９油圧手動ポンプ、３つ。
Ｂ．ＥＮＥＲＰＡＣモデルＲＣ−１０１０油圧シリンダ、３つ。
Ｃ．ダイヤル表示器、５つ：移動距離２インチ−０．００１インチ増分。
Ｄ．オメガデジタルメータ、３つ。
Ｅ．オメガ圧力変換器、３つ。
Ｆ．６フィートのＩ形鋼、３本。
Ｇ．床のボルト留めされた剛性支承部、５箇所。
【０２００】
手順
Ａ．３つの直径１・１／２インチ（３．８ｃｍ）×１０インチ（２５．４ｃｍ）ストロークの油圧シリンダ８０を、各荷重点に１つ使用して荷重を発生させた。加えた力を、３台のデジタルメータ及び圧力変換器で測定した。加えた力を添付のデータシートに永久的に記録した。
【０２０１】
Ｂ．油圧を加えて荷重を発生させて、デジタルメータ上で必要な荷重が示されるまで、機械的な力を生成した。
【０２０２】
Ｃ．床アセンブリ全体に７００ポンド（３１７．５ｋｇ）の増分で荷重を加えた。各荷重を１分間保持してから、たわみを読み取った。１４０００ポンド（６３５０ｋｇ）のたわみを読み取った後で、破壊が生じるまで、アセンブリに１分間に約２８００ポンド（１２７０ｋｇ）の割合で荷重を加えた。
【０２０３】
図２７は、設計荷重で図２４の試験装置に取り付けられたＳＣＰパネル及び金属枠床の写真を示す。
【０２０４】
図２８は、破壊時の図２４の試験装置に取り付けられたＳＣＰパネル及び金属枠床の写真を示す。
【０２０５】
試験結果
表１９は、上述の床アセンブリ全体に荷重を加える、床ダイヤフラム試験の結果を示す。床は幅が１２０インチ（３．０５ｍ）である。
【０２０６】
安全率３．０を利用して以下の値が得られた。
極限荷重＝１４６１８．５ポンド／１０．０フィート＝１４６１．８ＰＬＦ（ポンド／リニアフィート）（２１７５ｋｇ／リニアメートル）
設計せん断強度＝１４６１．８／３．０安全係数＝４８７．２ＰＬＦ（７２５ｋｇ／リニアメートル）
設計せん断強度は、極限加重を安全係数３で割って計算する。
【表２５】
2009542940.tif 000035
【０２０７】
表２０は、床に荷重を加えた結果起きるたわみを示す。表２０のデータを図２６でグラフに示す。図２６は、図２４の床ダイヤフラム試験装置を用いた、３／４インチ（１．９ｃｍ）構造セメントパネル（ＳＣＰパネル）を使用して、床ダイヤフラム試験から実験荷重対たわみデータを示す。
【表２６】
2009542940.tif 000036
【０２０８】
表２１は、試験サンプル床に支承点で荷重を加えることによる平均支承たわみを示す。
【０２０９】
この単一の試験サンプルから得られたデータに基づいて、上記で説明した単一の床ダイヤフラムサンプルから、４８７．２ＰＬＦ（ポンド／リニアフィート）（７２５ｋｇ／リニアメートル）の設計せん断を達成することができる。
【表２７】
2009542940.tif 000037
【実施例７】
【０２１０】
この実施例は、アセンブリの水平ダイヤフラムの強度に対する水への曝露の影響を、厚さ３／４インチ（１．９ｃｍ）のＳＣＰパネルを用いて、ＡＳＴＭ  Ｅ４５５−９８建築物の枠組み床又は屋根ダイヤフラム構造の静止荷重試験、単一梁方法によって求める。
【０２１１】
試験体の材料
Ａ．床ダイヤフラム材料
繊維ガラスストランドで強化した３／４インチ（１．９ｃｍ）ＳＣＰパネル。「Ｖ」字形の雌実部及び雄実部が、４フィート×８フィート（１．２×２．４ｍ）シートの８フィート（２．４ｍ）寸法に沿って配置される。
【０２１２】
使用した留め具は、外周に沿って心々間隔６インチ、パネル領域で心々１２インチ間隔に配置された、ＧＲＡＢＢＥＲ  Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓから利用可能な、＃８−１８×長さ１・５／８インチ（４．１ｃｍ）のビューグル頭部のＧＲＡＢＢＥＲ  ＳＵＰＥＲ  ＤＲＩＶＥねじを含んだ。全ての留め具をパネル縁部から最短３／４インチ内側、継ぎ目から１／２インチ（１．３ｃｍ）内側に配置した。パネルの角では、留め具は２インチ（５．１ｃｍ）内側にした。留め具の位置については図１９参照。
【０２１３】
Ｂ．床枠組み
根太は、Ｄｉｅｔｒｉｃｈ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ製のＣＳＪ１６ゲージ×深さ８インチ×１０フィート（１６ゲージ×２０ｃｍ×３０５ｃｍ）のリムトラックを含んだ。
【０２１４】
試験体の構成
上記の実施例６で説明した試験サンプルのように、４つの試験サンプルを、全体の寸法を１０フィート０インチ×２０フィート０インチ（３．０５×６．１ｍ）で構築した。図１７は、この実験で使用した枠と同様の金属枠１６０の斜視図を示す。
【０２１５】
枠をを方形にし、次いで、図１９に示すようにプロトタイプＳＣＰパネルをその枠に固定した。プロトタイプのＳＣＰを、外周に沿って角から２インチ内側に心々６インチ（１５．２ｃｍ）で、領域では心々１２インチ（３０．５ｃｍ）で、＃８−１８×長さ１・５／８インチ（４．１ｃｍ）のビューグル頭部のＧｒａｂｂｅｒ  ＳｕｐｅｒＤｒｉｖｅねじ（ウイング付きセルフドリリングねじ１６２）で固定した。留め具を、プロトタイプＳＣＰの表面と面一又はそれより少し下に確実に維持し鋼製枠組み中で潰れないように注意した。実施例６の試験サンプルとは異なり、突合わせ継手及びさねはぎの位置では、Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  Ｃｏｍｐａｎｙ  ｏｆ  Ｃａｎａｄａ，  Ｉｎｃ．製造のＥＮＥＲＦＯＡＭ  ＳＦポリウレタンフォーム接着剤の３／８インチ（０．９５ｃｍ）ビードを継手に施さなかった。
【０２１６】
試験機器
Ａ．ＥＮＥＲＰＡＣモデルＰ−３９油圧手動ポンプ、４つ。
Ｂ．ＥＮＥＲＰＡＣモデルＲＣ−１０１０油圧シリンダ、４つ。
Ｃ．ダイヤル表示器、５つ：移動距離２インチ−０．００１インチ増分。
Ｄ．オメガデジタルメータ、４つ。
Ｅ．オメガ圧力変換器、４つ。
Ｆ．６フィートのＩ形鋼、４本。
Ｇ．床のボルト留めされた剛性支承部、６箇所
【０２１７】
手順
Ａ．試験アセンブリのうち２つは、「受け取ったままの状態」すなわち乾燥状態で試験し、２つのサンプルは、１インチ（２．５４ｃｍ）の水頭が最低２４時間存在した後で試験した。
【０２１８】
Ｂ．直径１・１／２インチ（３．８ｃｍ）の油圧シリンダ４つを各荷重点に１つ用いて荷重を発生させた。４つの較正したデジタルメータ及び圧力変換器で、加えた力を測定した。加えた力を添付のデータシートに永久的に記録した。
【０２１９】
Ｃ．油圧を加えて荷重を発生させて、デジタルメータ上で必要な荷重が示されるまで、機械的な力を生成した。
【０２２０】
Ｄ．床アセンブリ全体に７００ポンドの増分で荷重を加えた。各荷重を１分間保持してから、たわみを読み取った。１４０００ポンド（６３５０ｋｇ）のたわみを読み取った後で、破壊が生じるまで、アセンブリに１分間に約２８００ポンド（１２７０ｋｇ）の割合で荷重を加えた。
【０２２１】
試験結果
表２２〜表３６は、上述の床アセンブリ全体に荷重を加える、床ダイヤフラム試験の結果を示す。
【０２２２】
床は幅が１２０インチ（３０５ｃｍ）である。
【０２２３】
安全率３．０を利用して以下の値が得られた。
乾燥サンプルの平均極限荷重＝１５９０８．２ポンド／１０フィート＝１５９０．８ＰＬＦ（２３６７ｋｇ／リニアメートル）
乾燥サンプルの設計せん断強度＝１５９０．８ＰＬＦ／３．０安全係数＝５３０．２ＰＬＦ（７８９ｋｇ／リニアメートル）
湿潤サンプルの平均極限荷重＝１４５４４．５ポンド／１０フィート＝１４５４．４ＰＬＦ（２１６４ｋｇ／リニアメートル）。
湿潤サンプルの設計せん断強度＝１４５４．４ＰＬＦ／３．０安全係数＝４８４．８ＰＬＦ（７２１ｋｇ／リニアメートル）
【０２２４】
これらの結果は、２４時間水に継続的に曝露した後でダイヤフラム強度が約９１％以上保持されたことを示す。
【表２８】
2009542940.tif 000038
【表２９】
2009542940.tif 000039
【表３０】
2009542940.tif 000040
【表３１】
2009542940.tif 000041
【表３２】
2009542940.tif 000042
【表３３】
2009542940.tif 000043
【表３４】
2009542940.tif 000044
【表３５】
2009542940.tif 000045
【表３６】
2009542940.tif 000046
【表３７】
2009542940.tif 000047
【表３８】
2009542940.tif 000048
【表３９】
2009542940.tif 000049
【表４０】
2009542940.tif 000050
【表４１】
2009542940.tif 000051
【表４２】
2009542940.tif 000052
【実施例８】
【０２２５】
鋼製枠組み及びＳＣＰシージングを使用した床ダイヤフラムアセンブリのせん断強度及びせん断剛性を求めるために、ＡＩＳＩ  ＴＳ−７−０２冷間成形鋼製ダイヤフラムの片持ち梁試験法（Ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｃｏｌｄ−Ｆｏｒｍｅｄ  Ｓｔｅｅｌ  Ｄｉａｐｈｒａｍｓ）による試験を１０個の試験体で実施した。このデータはせん断壁としてのせん断性能を示すことができる。
【０２２６】
図３２はＡＩＳＩ  ＴＳ−７試験で使用した床枠組み４００を示す。
【０２２７】
床ダイヤフラムの材料
プロトタイプ３／４インチ（１．９ｃｍ）ＳＣＰ−繊維ガラスストランドで強化した構造セメントパネル。「Ｖ」字形の雌実部及び雄実部が４フィート×８フィート（１．２×２．４ｍ）シートの８フィート（２．４ｍ）の寸法に沿って配置される。
【０２２８】
３／４インチ（１．９ｃｍ）の合板−２３／３２インチ（１．８３ｃｍ）ＧＰ  ＰＬＵＳ、さねはぎ（Ｑｕｉｃｋ  Ｆｉｔ）。ＡＰＡ  Ｒａｔｅｄ  Ｓｔｕｒｄ−ｉ−Ｆｌｏｏｒ（商標）、曝露１、ＰＳ１−９５下敷、砂地面、ＰＲＰ−１０８、Ｇｅｏｒｇｉａ  Ｐａｃｉｆｉｃ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製造。
【０２２９】
留め具−＃８−１８×長さ１・５／８インチ（４．１ｃｍ）のウイング付き穴あけ機ビューグル頭部のＧｒａｂｂｅｒ  Ｓｕｐｅｒ  Ｄｒｉｖｅ（商標）（Ｌｏｘ  ｄｒｉｖｅ）ねじ、アイテム番号ＣＨＳ８１５８ＪＢＷ、外周に沿って心々４インチ、６インチ及び１２インチ（１０．１、１５．４及び３０．５ｃｍ）間隔、パネルの領域では心々１２インチ（３０．５ｃｍ）間隔。全ての留め具をパネル縁部から最低３／４インチ（１．９ｃｍ）内側、継ぎ目から１インチ（１．３ｃｍ）内側に配置した。パネルの角では、留め具は２インチ（５．０８ｃｍ）内側にした。
【０２３０】
接着剤−ＯＳＩ  Ｓｅａｌａｎｔｓ製のＰＬ  Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ  Ｐｒｅｍｉｕｍ  Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ接着剤。１／４インチ（０．６３５ｃｍ）のビードを全ての枠組み部材に施し、パネル突合わせ継手ではビードを２重に施した。荷重を加える前に最短２４時間の硬化時間を設けた。
【０２３１】
床枠組み
根太−１６ゲージ×深さ１０インチ（２５．４ｃｍ）×長さ１０フィートの、Ｄｉｅｔｒｉｃｈ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ製のＴＲＡＤＥ  ＲＥＡＤＹ（商標）根太。この根太には、Ｄｉｅｔｒｉｃｈ  ＴＤＪ５  Ｗ  ９−１／４  ｉｎｃｈｅｓ  （２３．５ｃｍ）×Ｌ１１  ｆｏｏｔ  １０−１／２  ｉｎｃｈｅｓ（６．０２ｍ）１４４５３２２３  １６  ＧＡＵＧＥ  Ｇ６０  ５０ＫＳＩの刻印があった。平均試験降伏強度は５１．０ｋｓｉ（３５２Ｍｐａ）であった。
【０２３２】
リムトラック−１６ゲージ×深さ１０・３／１６インチ×長さ１６フィート、あらかじめ曲げられた根太の取付け位置は心々２４インチ間隔。トラックには、Ｄｉｅｔｒｉｃｈ  Ｄ１６  Ｗ  ９−１／４ＩＮ（２３．５ｃｍ）×Ｌ  １６ＦＴ（４．８８ｍ）１４４５３２０３  １６  ＧＡＵＧＥ  Ｇ６０の刻印があった。平均試験降伏強度は６２．７ｋｓｉ（４３２ＭＰａ）であった。留め具−＃１０−１６×長さ３／４インチ（１．９ｃｍ）の六角頭ＤＲＩＶＡＬＬねじ。
【０２３３】
試験体の構成
１０個の試験サンプルを、全体の寸法を１１フィート１１インチ×１２フィート０インチ（３．６３ｍ×３．６６ｍ）で構築した。リムトラックは、心々１６インチ（４１ｃｍ）であらかじめ曲げたタブを有し、したがって、クリップアングルを心々２４インチ（６１ｃｍ）間隔で溶接した。
【０２３４】
３本の六角頭の＃１０−１６×長さ３／４インチ（１．９ｃｍ）のＤＲＩＶＡＬＬねじを用いてあらかじめ曲げたタブを通して根太の側部に、根太をトラックに取り付けた。４８本の＃１０×長さ３／４インチ（１．９ｃｍ）の六角頭セルフドリリングねじを用いて、Ｓｉｍｐｓｏｎ  Ｓｔｒｏｎｇ−Ｔｉｅ  Ｈｏｌｄｏｗｎ部品番号Ｓ／ＨＤ１５を床の張力側に固定した。１４本の＃１０×長さ３／４インチ（１．９ｃｍ）の六角頭セルフドリリングねじを用いて、６・１／８インチ×長さ１６インチの１２ゲージのスタッドを圧縮根太に取り付けた。これは、ダイヤフラムの損傷前に端部根太が潰れるのを避けるために補強材として追加した。枠を方形にし、次いでプロトタイプＳＣＰ又は合板をそれに固定した。床シージングを、角から２インチ（５．０８ｃｍ）内側で外周に沿って心々４インチ、６インチ又は１２インチ（１０．１、１５．２又は３０．５ｃｍ）で、領域では心々１２インチ（３０．５ｃｍ）で、＃８−１８×長さ１・５／８インチ（４．１ｃｍ）のビューグル頭部のＧｒａｂｂｅｒ  Ｓｕｐｅｒ  Ｄｒｉｖｅ（商標）ねじで固定した。留め具を床シージングの表面と面一に又は少し下に確実に維持し、鋼製枠組み中で潰れないように注意した。詳細については添付の図面番号Ｂ６〜Ｂ１１を参照されたい。接着剤を使用した試験サンプルは、最短２４時間固定し、推奨の接着剤の硬化を可能にした。
【０２３５】
図３３は、接着剤を配置してＡＩＳＩ  ＴＳ−７試験で使用したＳＣＰ床４２０の１つを示す。ボード４４２はＳＣＰパネルであり０．６７０インチ×厚さ０．７０５インチ（１．７０〜１．７９ｃｍ）であった。図ＥＥは継手でずらしたパネルを示す。図ＦＦは「Ｖ」字形の１／２インチ（１．２７ｃｍ）さねはぎ継手を示す。図ＧＧは角を示す。図ＨＨは３枚のＳＣＰパネルが合う箇所を示す。図ＩＩは角を示す。
【０２３６】
試験の設定
図３４はＡＩＳＩ  ＴＳ−７試験で使用した試験装置４５０を示す。試験装置４５０は８インチ×長さ７２インチ（２０．３×１８３ｃｍ）の荷重ビーム４５４を２本有する。試験体４５２が１インチローラ４５８上に配置され、鋼製プレート４６０がローラ４５８の下に設けられる。剛性支承部４６６、試験固定具４５６、及びＩ形鋼固定具も設けられる。油圧シリンダ４６２は試験体４５２に圧力を加える。支承部用のＩ形鋼４６４も設けられる。
【０２３７】
リムトラックの一方が１０インチ−３０ポンド／フィート（２５．４ｃｍ−４４．６ｋｇ／ｍ）のＣ形チャネルの上部と面一に設定された状態で、試験サンプルを試験固定具に配置した。次に、リムトラックを心々１２インチ（３０．５ｃｍ）で＃１２−２４Ｔ５六角頭ねじで、Ｃ形チャネルに取り付けた。次いで、＃１０×長さ３／４インチ（１．９ｃｍ）の六角頭セルフドリリングねじを用いて、２つの８インチ×長さ７２インチ（２０．３×１８３ｃｍ）のＩ形鋼を、上部と面一のもう一方のリムトラックに取り付けた。留め具をＩ形鋼のフランジ側部に交互に心々６インチ（１５．２ｃｍ）間隔で固定した。Ｉ形鋼も一緒にボルト締めした。油圧シリンダを反応ビームＩ形鋼と直列に配置した。
【０２３８】
直径１インチ（２．５４ｃｍ）のねじロッドをＳｉｍｐｓｏｎ  Ｈｏｌｄｏｗｎによって配置し、剛性の鋼製固定具に接続した。ねじロッドの結合ナットには特定のトルクを加えなかった。荷重側のリムトラックを、約４８インチ間隔で２組のローラ上に配置した。圧力側で押さえ具をシージングの上に配置して、隆起を防止した。床シージング上で押さえ具のチューブと鋼板との間に、直径１インチ（２．５４ｃｍ）の２つのローラを配置した。
【０２３９】
４つの線形変換器を床ダイヤフラムアセンブリ上の以下の位置に配置した。
＃１−張力根太と直列
＃２−固定リムトラックと直列
＃３−クリップアングル上で荷重を加えたリムトラックと直列
＃４−圧縮根太と直列
【０２４０】
線形変換器及び油圧変換器をデータ取得システムと接続した。
【０２４１】
試験機器
４つの線形変換器を床ダイヤフラムアセンブリの以下の位置に配置した。
ＥＮＥＲＰＡＣモデルＰ−３９油圧手動ポンプ、１つ。
ＥｎｅｒＰａｃモデルＲＣ−１０１０油圧シリンダ、３つ。
線形変換器、４つ。
床のボルト留めした剛性支承部、５箇所。
３つの支承部にボルト留めした１つのＣ１０×３０剛性チャネル。
オメガデジタルメータ、１つ。
オメガ圧力変換器、１つ。
６フィート（１．８３ｍ）Ｉ形鋼、２つ。
【０２４２】
手順
荷重点で油圧シリンダを使用して荷重を発生させた。データ取得機器及び圧力変換器で加えた力を測定した。加えた力を添付のデータシートに永久的に記録した。油圧を加えて荷重を発生させて、デジタルメータ上で必要な荷重が示されるまで、機械的な力を生成した。荷重が増加しなくなるまで、床アセンブリ全体に一定の割合で荷重を加えた。
【０２４３】
試験結果
表３７は試験結果の要約である。
【表４３】
2009542940.tif 000053
【０２４４】
図３５〜図３７は、表３７に要約された値を生成するために使用した変位データに対する荷重をポンドで示す。
【０２４５】
図３５は、４インチ〜１２インチ（１０．２〜３０．５ｃｍ）の固定スケジュールで３／４インチ（１．９ｃｍ）のＳＣＰパネルを使用した、ＡＩＳＩ  ＴＳ−７片持ち式床ダイヤフラム試験からのデータを示す。
【０２４６】
図３６は、６インチ〜１２インチの固定スケジュールで、３／４インチ（１．９ｃｍ）合板と比較して３／４インチ（１．９ｃｍ）のＳＣＰパネルを使用した、ＡＩＳＩ  ＴＳ−７片持ち式床ダイヤフラム試験からのデータを示す。図３７は、３／４インチ（１．９ｃｍ）ＳＣＰパネルを接着剤と使用した、ＡＩＳＩ  ＴＳ−７片持ち式床ダイヤフラム試験からのデータを示す。
【０２４７】
表３８〜表４７は、増分が０．００１インチの図３５、図３６及び図３７のデータを表形式で示す。
【表４４】
2009542940.tif 000054
【表４５】
2009542940.tif 000055
【表４６】
2009542940.tif 000056
【表４７】
2009542940.tif 000057
【表４８】
2009542940.tif 000058
【表４９】
2009542940.tif 000059
【表５０】
2009542940.tif 000060
【表５１】
2009542940.tif 000061
【表５２】
2009542940.tif 000062
【表５３】
2009542940.tif 000063
【実施例９】
【０２４８】
表４８は、シージングとしてＦＯＲＴＡＣＲＥＴＥブランドの構造セメント質パネルを用いた、冷間成型鋼製枠壁のラッキングせん断性能に関する試験を示す。結果はＡＳＴＭ  Ｅ  ７２壁ラッキング試験とＡＩＳＩ  ＴＳ−０７片持ち式試験の両方を含んだ。その結果は、ブロックした試験体及びブロックしていない試験体を含み、呼びせん断強度が約４５０ｌｂｓ／ｆｔ（６７０ｋｇ／ｍ）〜１１００ｌｂｓ／ｆｔ（１６４０ｋｇ／ｍ）以上の範囲である。
【０２４９】
安全係数２．５を使用すると、パネルの方向及び、転び止めが使用されているかに応じて、約１８０ｌｂｓ／ｆｔ（２６８ｋｇ／ｍ）〜４５０ｌｂｓ／ｆｔ（６７０ｋｇ／ｍ）以上の範囲の許容せん断強度を生じる。
【０２５０】
留め具の間隔を狭め、さらなる転び止めを追加するか、又はスタッドの両側にＦＯＲＴＡＣＲＥＴＥブランドの構造セメント質パネルを配置することによって著しく高い２倍以上のせん断荷重を獲得することができた。（これらの試験は全て、ＦＯＲＴＡＣＲＥＴＥブランドの構造セメント質パネルを片側のみに配置して行われた）。その結果により、ＦＯＲＴＡＣＲＥＴＥブランドの構造セメント質パネルでシージングした冷間成型鋼製壁が、居住及び軽商業建築物で横及び／又はせん断荷重に抵抗するのに十分に貢献する十分なせん断容量をもたらすことを証明する。
【０２５１】
ＡＳＴＭ  Ｅ  ７２試験を、垂直の姿勢の壁と向けられた壁に行った。壁スタッドは、深さ３・５／８インチ（９．２ｃｍ）、フランジが長さ１・５／８インチ（４．１２ｃｍ）で１６ゲージ鋼製である。幅３・５／８インチ（９．２ｃｍ）、脚部１・１／４インチ（３．２ｃｍ）、１６ゲージ鋼製の標準的なランナートラックを使用した。各フランジの上部及び底部で壁スタッドをランナートラックに単一のねじで固定した。全体が４フィート×８フィート（１２２×２４４ｃｍ）のＦＯＲＴＡＣＲＥＴＥ構造パネルのシートを各試験体に使用した。全ての試験体の枠組みの一方のみを覆った。Ｓｔｅｅｌ  Ｓｔｕｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒｓ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｄｕｃｔ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ、Ｃｏｐｙｒｉｇｈｔ  ２００１、ｐａｇｅ５０に記載の、冷間圧延水平ブレースに関するＳｔｅｅｌ  Ｓｔｕｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒｓ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ（ＳＳＭＡ）の要件に従って、壁を固定した。１・１／２インチ（３．８ｃｍ）のクリップアングルを使用して、ブリッジングをスタッドに取り付けた。シージングを枠組みに取り付けるのに使用したねじは、＃８〜１８×１・５／８インチ（４．１ｃｍ）長さのウイング付き穴あけ機Ｇｒａｂｂｅｒ  Ｓｕｐｅｒ  Ｄｒｉｖｅ  Ｌｏｘ  Ｄｒｉｖｅねじアイテム番号ＣＨ５８１５８ＪＢＷＧ２であった。壁スタッドをトラック及びブリッジングに取り付けるのに使用したねじは、セルフドリリングなべ頭＃８シートメタルねじであった。
【０２５２】
水平姿勢に配置された試験装置に対してＡＩＳＩ  ＴＳ−０７試験を行った。それらにかかる片持ち式荷重により、その結果を垂直姿勢の壁にも適用可能にする。ＡＩＳＩ  ＴＳ−０７試験装置の詳細は実施例８に上記で説明した。
【０２５３】
表４８のデータでは、全ての試験パネルを、心々２４インチ（６１ｃｍ）間隔の３・５／８インチ（９．２ｃｍ）１６ゲージ鋼製スタッド枠組み上に載せた。全ての試験パネルを、外周では心々６インチ（１５ｃｍ）、領域では心々１２インチ（３０ｃｍ）間隔に配置された留め具で枠組みに取り付けた。「ＦＳ」は安全係数を表し、ＦＳ２．５はこのような特定の組の試験で使用した。表４８は以下の単位でパラメータを表す。以下の単位とは、極限荷重（ポンド）、せん断強度（ポンド／リニアフィート）、剛性（ポンド／リニアフィート）である。
【表５４】
2009542940.tif 000064
【０２５４】
金属枠上の繊維強化構造セメントパネルの水平ダイヤフラムを用いたシステムの特定の実施形態を示し説明してきたが、より広範の態様で、以下の特許請求の範囲に記述されたような本発明から逸脱することなしに、これを変形及び改変することができることが当業者には理解されよう。
【図１】
2009542940.tif 000065
【図２】
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【図３】
2009542940.tif 000067
【図３Ａ】
2009542940.tif 000068
【図３Ｂ】
2009542940.tif 000069
【図４】
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【図５】
2009542940.tif 000071
【図６】
2009542940.tif 000072
【図６Ａ】
2009542940.tif 000073
【図７】
2009542940.tif 000074
【図８】
2009542940.tif 000075
【図９】
2009542940.tif 000076
【図１０】
2009542940.tif 000077
【図１０Ａ】
2009542940.tif 000078
【図１０Ｂ】
2009542940.tif 000079
【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2009542940.tif 000089
【図１７Ａ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【国際調査報告】
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