(57)【要約】  強化された軽量の寸法的に安定したＳＣＰパネルを支持する金属枠組部材、例えばＣ字根太、Ｕ字根太、オープンウェブ根太、ＨＡＭ−ＢＲＯまたは他の金属枠システムを含む耐火性アセンブリ。アセンブリは不燃性、水耐久性、カビ抵抗性または防腐性、シロアリ抵抗性であり、合板または指向性ストランドボードパネルによって提供される剪断荷重以上の剪断荷重に抵抗することができる。パネルは、無機質粘結剤、例えば硫酸カルシウムアルファ型半水化物、水硬性セメント、活性ポゾランおよび石灰の水性混合物の硬化の結果である連続相の１つまたは複数の層を使用する。連続相は、ガラス繊維で強化され、軽量充填剤粒子、例えばセラミック微小球を含む。【選択図】  図１
2008528427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構築物内に配置された建築物用の不燃性壁システムであって、
軽量冷間成形金属枠組上に支持された剪断隔壁であり、強化され、軽量で、寸法的に安定したセメント質パネルを備え、前記枠組が金属製冷間成形金属枠組要素を備える前記剪断隔壁を具備し、
前記パネルが、１立方フィート当たり６５〜９０ポンドの密度を有し、前記枠組に締結された場合に剪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％の軽量充填剤、および５〜２０重量％のガラス繊維を備える水性混合物を硬化した結果としての連続相を備え、前記連続相が、ガラス繊維で強化され、軽量充填剤粒子を含み、前記軽量充填剤粒子が、０．０２〜１．００の粒子比重、および約１０〜５００ミクロン（マイクロメートル）の平均粒子サイズを有する不燃性壁システム。
【請求項２】
火災に曝露した場合に剪断荷重および軸方向荷重を担うことができる防火壁である、請求項１に記載の不燃性壁システム。
【請求項３】
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化物、２０〜５５重量％の水硬性セメント、０．２〜３．５重量％の石灰、および５〜２５重量％の活性ポゾランを備える反応性粉末の水性混合物を硬化した結果であり、前記連続相が、耐アルカリ性ガラス繊維で均一に強化され、均一に分布したセラミック微小球を備える、均一に分布した軽量充填剤粒子を含む、請求項１に記載の不燃性壁システム。
【請求項４】
前記セラミック微小球が、５０〜２５０ミクロンの平均粒子サイズを有し、および／または１０〜５００ミクロンの粒子サイズ範囲に入る、請求項２に記載の不燃性壁システム。
【請求項５】
前記パネルが、それぞれ乾燥ベースで３５〜５８重量％の反応性粉末、６〜１７重量％のガラス繊維、および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ィアまたはパーライトからなる群から選択された少なくとも１つの前記軽量充填剤から形成されている、請求項１に記載の不燃性壁システム。
【請求項６】
前記パネルが、それぞれ乾燥ベースで４９〜５６重量％の反応性粉末、７〜１２重量％のガラス繊維、および３５〜４２重量％のセラミック微小球から形成されており、前記セラミック微小球が０．５０〜０．８０ｇ／ｍＬの粒子密度を有する、請求項１に記載の不燃性壁システム。
【請求項７】
前記充填剤が、均一に分布し、約１０〜３５０ミクロン（マイクロメートル）の平均直径を有するガラス微小球および／またはフライアッシュセノスフィアを備える、請求項１に記載の不燃性壁システム。
【請求項８】
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％のセラミック球、および最大１．０重量％のガラス微小球から形成される、請求項１に記載の不燃性壁システム。
【請求項９】
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化物、２０〜５５重量％の水硬性セメント、０．２〜３．５重量％の石灰、および５〜２５重量％の活性ポゾランを備える反応性粉末の水性混合物を硬化した結果である連続相を備える芯を具備し、前記連続相が、耐アルカリ性ガラス繊維で均一に強化され、均一に分布したセラミック微小球を備える前記軽量充填剤を含み、
さらに、少なくとも１つの外層を具備し、各前記外層が、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化物、２０〜５５重量％の水硬性セメント、０．２〜３．５重量％の石灰、および５〜２５重量％の活性ポゾランを備える反応性粉末の水性混合物を硬化した結果である連続相を備え、前記連続相が、耐アルカリ性ガラス繊維で均一に強化され、軽量充填剤粒子が、０．０２〜１．００の粒子比重および約１０〜５００ミクロン（マイクロメートル）の平均粒子サイズを有し、少なくとも１つの外層が前記芯より低い相密度を有する、請求項２に記載の不燃性壁システム。
【請求項１０】
前記外層が、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、約１０〜３５０ミクロン（マイクロメートル）の平均直径を有する最大１．０重量％のガラス微小球、およびセラミック球を備える２３〜４３重量％の軽量充填剤粒子から形成されている、請求項８に記載の不燃性壁システム。
【請求項１１】
前記パネルが約１／４〜１−１／２インチ（６．３〜３８．１１ｍｍ）の厚さを有する、請求項１に記載の不燃性壁システム。
【請求項１２】
前記外層が約１／３２〜４／３２インチ（０．８〜３．２ｍｍ）の厚さを有する、請求項８に記載の不燃性壁システム。
【請求項１３】
前記剪断隔壁が、前記金属枠組の水平方向部分の上面に水平方向に配置されて、床を形成し、前記ＳＣＰパネルが、中心で１６インチ（４０６．４ｍｍ）のスパンにわたってＡＳＴＭ  ６６１およびＡＰＡ  Ｓ−１試験方法に従って試験した場合に、静止荷重では５５０ｌｂ（２５０ｋｇ）より大きい極限負荷容量を、衝撃荷重では４００ｌｂ（１８２ｋｇ）より大きい極限負荷容量を、および２００ｌｂ（９０．９ｋｇ）の荷重の静止および衝撃荷重の両方では０．０７８インチ（１．９８ｍｍ）より小さい撓みを有するのに適切な厚さ３／４インチ（１９ｍｍ）のＳＣＰパネルである、請求項１に記載の不燃性壁システム。
【請求項１４】
請求項１に記載の不燃性壁システムを備える中実区域分離壁。
【請求項１５】
請求項１に記載の不燃性壁システムを備える中空区域分離壁。
【請求項１６】
請求項１に記載の不燃性壁システムを備えるシャフト壁。
【請求項１７】
住居の居住区域に隣接する車庫の天井壁であり、前記天井が請求項１に記載の不燃性壁システムを備える天井壁。
【請求項１８】
前記ガラス繊維が、約５〜２５ミクロン（マイクロメートル）の直径、および約０．２５〜３インチ（６．３〜７６ｍｍ）の長さを有するモノフィラメントである、請求項１に記載の不燃性壁システム。
【請求項１９】
４８時間にわたって水に浸漬した後に６５ｌｂ／ｆｔ３〜９５ｌｂ／ｆｔ３（１０４１〜１５２２ｋｇ／ｍ３）の乾燥密度を有するパネルの曲げ強度が、ＡＳＴＭ  Ｃ９４７試験によって測定した状態で少なくとも１０００ｐｓｉ（７ＭＰａ）である、請求項１に記載の不燃性壁システム。
【請求項２０】
４８時間にわたって水に浸漬した後に６５ｌｂ／ｆｔ３〜９５ｌｂ／ｆｔ３（１０４１〜１５２２ｋｇ／ｍ３）の乾燥密度を有するパネルの曲げ強度が、ＡＳＴＭ  Ｃ９４７試験によって測定した状態で少なくとも１６５０ｐｓｉ（１１．４ＭＰａ）である、請求項１に記載の不燃性壁システム。
【請求項２１】
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１に記載の不燃性壁システム。
【請求項２２】
前記反応性粉末が４５〜６５重量％の硫酸カルシウム半水化物、２５〜４０重量％の水硬性セメント、０．７５〜１．２５重量％の石灰、および１０〜１５重量％の活性ポゾランを備える、請求項１に記載の不燃性壁システム。
【請求項２３】
根太が、金属から製作したほぼＣ字形の部材を備える、請求項１に記載の不燃性壁システム。
【請求項２４】
垂直方向の組積造中空壁システムより高い比剛性を有する垂直方向の防火壁を形成する、請求項１に記載の不燃性壁システム。
【請求項２５】
請求項１に記載の不燃性壁システムであって、
当該不燃性壁システムの前記水平剪断隔壁の負荷容量が、１０フィート×２０フィートの金属枠に締結した厚さ３／４インチのＳＣＰパネル上で２インチの水頭を２４時間の期間にわたって維持する試験で水に曝露した場合、２５％より多くは低下しない、不燃性壁システム。
【請求項２６】
請求項１に記載の不燃性壁システムであって、
当該不燃性壁システムの前記水平剪断隔壁の負荷容量が、１０フィート×２０フィートの金属枠に締結した厚さ３／４インチのＳＣＰパネル上で２インチの水頭を２４時間の期間にわたって維持する試験で水に曝露した場合、２０％より多くは低下しない、不燃性壁システム。
【請求項２７】
１０フィート×２０フィートの金属枠に締結した厚さ３／４インチのＳＣＰパネル上で２インチの水頭を２４時間の期間にわたって維持する試験で水に曝露した場合、１平方フィート当たり０．７ポンドより多くの水を吸収しない、請求項１に記載の不燃性壁システム。
【請求項２８】
１０フィート×２０フィートの前記金属枠に取り付けた幅１０フィート、長さ２０フィート、厚さ３／４インチの前記ＳＣＰパネルの隔壁が、前記金属枠に締結したＳＣＰパネル上で２４時間の期間にわたって維持した２インチの水頭に曝露した場合、５％より大きくは膨張しない、請求項１に記載の不燃性壁システム。
【請求項２９】
請求項１に記載の不燃性壁システムであって、
あらゆる構成要素が、当該不燃性壁システムが約１を達成するＡＳＴＭ  Ｇ−２１に適合し、当該不燃性壁システムが約１０を達成するＡＳＴＭ  Ｄ−３２７３に適合するようになっている、不燃性壁システム。
【請求項３０】
前記パネルが、
前記連続相を備える芯層と、
内層の対向する各側に、乾燥ベースで３５〜７０重量％の反応性粉末、２５〜５０重量％の軽量充填剤、および５〜２０重量％のガラス繊維を備える水性混合物の硬化の結果である個々に別の連続相の少なくとも１つの外層とを具備し、前記連続相がガラス繊維で強化され、前記軽量充填剤粒子を含み、前記軽量充填剤粒子が、０．０２〜１．００の粒子比重、および約１０〜５００ミクロン（マイクロメートル）の平均粒子サイズを有し、前記少なくとも１つの外層が、前記内層より高いパーセンテージのガラス繊維を有する、請求項１に記載の不燃性壁システム。
【請求項３１】
金属枠上に厚さ３／４インチのＳＣＰパネルを、かつ前記ＳＣＰパネルの前記金属枠に対して外壁上に石膏パネルを備え、前記石膏パネルが離脱締結具によって前記ＳＣＰパネルに取り付けられる、請求項１に記載の不燃性壁システム。
【請求項３２】
耐力壁である、請求項１に記載の不燃性壁システム。
【請求項３３】
同じ表面積を有する石膏パネルおよび木枠システムより高い圧縮強度を有する、請求項１に記載の不燃性壁システム。
【請求項３４】
ＡＳＴＭ  Ｅ−４５５に従って１直線フィート当たり３００〜１０００ポンドの前記隔壁の水平設計剪断容量を有する、請求項１に記載の不燃性壁システム。
【請求項３５】
１直線フィート当たり４００〜８００ポンドの前記隔壁の水平設計剪断容量を有する、請求項１に記載の不燃性壁システム。
【請求項３６】
１直線フィート当たり４００〜８００ポンドの前記隔壁の水平設計剪断容量を有する、請求項１に記載の不燃性壁システム。
【請求項３７】
横方向に補強した金属枠組に機械的におよび／または接着剤で締結した３／８〜３／４インチ（９〜１９ｍｍ）の厚さのＳＣＰパネルを有し、ＡＳＴＭ  Ｅ−７２に従って試験した場合、１直線フィート当たり８００〜１２００ポンドの壁剪断容量を有する、請求項１に記載の不燃性壁システム。
【請求項３８】
前記ＳＣＰパネルを前記金属枠組要素上に配置することによって請求項１に記載の不燃性壁システムを組み立てるステップを含む、区域分離壁の作成方法。
【請求項３９】
周囲温度が３２°Ｆ（０℃）より低い場合に、前記パネルを前記金属枠組要素上に配置するステップを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
周囲温度が２０°Ｆ（−７．５℃）より低い場合に、前記パネルを前記金属枠組要素上に配置するステップを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４１】
配置する前記ステップが、前記パネルの少なくとも一方端が粉砕せずに少なくとも２フィート落下するように、前記金属枠組要素上に前記パネルを落下させることを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４２】
前記パネルが前記金属枠組要素上に垂直に配置される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４３】
前記パネルが前記金属枠組要素上に水平に配置される、請求項３８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は一般に、住居および商用構築物における、金属枠および軽量の本明細書ではＳＣＰパネルと呼ばれる構造用セメント質パネルを備える、防火壁または他の耐火性アセンブリシステムに関する。防火壁または他の耐火性アセンブリは、水平（例えば天井）でも、垂直（例えば垂直壁）でもよい。より詳細には、本発明は機械的に、または接着剤で鋼枠防火壁または他の耐火性アセンブリシステムに締結されたパネルを有する不燃性防火壁または他の耐火性アセンブリシステムに関する。所望に応じて、パネルは剪断抵抗性隔壁を提供する。システムは、鋼枠とともに使用すると、以下の有利な性能属性を提供する。すなわち耐火性、水耐久性、モールド抵抗、高い比強度および剛性、組み立ての速さをもたらす建築設計の経済性、建物の軽量化による基礎サイズの減少、および所与の建物の占有面積に対する使用可能な建物容積の比率上昇である。
【発明の背景】
【０００２】
防火壁は特別なクラスの建築物構造壁である。参照によりその全体が本明細書に組み込まれる２００３年国際建築法規のセクション７０５は概ね、セクション７０５の条項に適合する１つまたは複数の防火壁によって分離された建物の各部分は、別個の建築物と見なさなければならないと述べている。このような防火壁の範囲および位置は、完全な分離を提供しなければならない。防火壁が、耐火障壁によって分離される必要があるグループも分離する場合は、各分離の最も限定的な要件が当てはまる。仕切り線上に位置する防火壁は、２００３年国際建築法規のセクション５０３．２にも適合しなければならない。このような防火壁（共有壁）は、開口を設けずに構築しなければならない。防火壁は、火災状態では、必要とされる耐火性等級によって示された継続時間にわたって、壁が崩壊せずに各側の構造が崩壊できるほど十分な構造的安定性を有していなければならない。典型的な耐火性等級は２時間、３時間または４時間である。
【０００３】
別のクラスの建築壁は「耐火障壁」と呼ばれる。参照によりその全体が本明細書に組み込まれる２００３年国際建築法規のセクション７０６は概ね、異なる占有部分を分離する、単一の占有部分を異なる火災区域に分離する、または２００３年国際建築法規または国際消防規則の他の部分で耐火障壁が要求されている他の区域を分離するシャフト（シャフト壁としても知られる）、出口、出口通路、水平出口または偶発的使用区域の分離用耐火障壁は、２００３年国際建築法規のセクション７０６に適合しなければならないと述べている。耐火障壁の典型的な耐火性等級は１時間、２時間、３時間および４時間である。
【０００４】
地域の建築法規および国家標準の実践は、商用および住居構造にて、屋根裏、クロールスペース、および他の内部位置を通して火災が広がるのを遅らせるためのステップをとる必要がある。したがって、商用または住居構造に防火壁（区域分離壁または共有壁としても知られる）が指定されている場合は、これらの仕様に適合する材料および構造を使用する。防火壁または他の耐火性アセンブリは垂直または水平でよい。例えば、住宅の居住部分に隣接するガレージの天井および側壁は通常、防火壁または耐火障壁である。
【０００５】
住居の防火壁または他の耐火性アセンブリシステムは、３つの構造の考察事項に適合する。第１に、火災時には耐火障壁全体が損なわれることがなく、一方側が崩壊できるように、２つの別個の膜を形成する。第２に、壁は通常、火災時に隣接する構造物が崩壊しても、防火壁が崩壊しないことを保証する細部を有する。第３に、壁は、横方向の安定性を保証するために、５ｐｓｆの均一な横荷重に合わせて設計される。
【０００６】
住居の防火壁は、多世帯タウンハウスおよび他の付属住宅にて火災から居住者を保護する重要な専門構造を提供する。これらのアセンブリは、通常は２時間という定格防火性を提供するばかりでなく、壁としての完全性を失わずに、隣接する構造物の崩壊に耐えるのに十分なほど構造的に安定しているように設計しなければならない。
【０００７】
組積造はその硬度および知覚される強度のせいで、長い間、住居用防火壁に許容可能な材料と見なされていた。代替物は、同等の耐火性等級の石膏ドライ壁アセンブリである。
【０００８】
以上で検討した国際建築法規に加えて、区域分離タイプの防火壁／共有壁を扱う２つの主要な法規団体は、ＢＯＣＡ（ＢＯＣＡ国家建築法規／１９９０、セクション９０７．０参照）−Building Officials & Code Administrators International Inc.およびＳＢＣＣＩ（ＳＢＣＣＩ標準建築法規／１９８８パラグラフ４０３．５参照）−SouthernBuilding Code Congress Internationalである。これらの法規団体は、その法規にてこのようなアセンブリを「防火壁」、「共有壁」または「タウンハウス分離壁」、または「区域分離壁」と識別している。それぞれは基本的に、同じ構造的要件を有する。
【０００９】
「このような壁は、基礎から屋根板の下側まで連続的でなければならない・・・［または欄干として屋根に貫通していなければならない］」（ＢＯＣＡ国家建築法規／１９９０、セクション９０７．０参照）、および「壁は、火災状態で壁が崩壊することなく、いずれかの側の構造が崩壊できるのに十分な構造的安定性を有していなければならない・・・」（ＳＢＣＣＩ標準建築法規／１９９８パラグラフ４０３．５参照）。
【００１０】
追加の手引きとして、広く許容されている参考文書は、National ConcreteMasonry Assn.（ＮＣＭＡ）、ＴＥＫ９５、「コンクリート組積造防火壁の設計詳細」である。
【００１１】
この文書は、自立型片持ち梁として設計されていない限り、安定性のために横方向に支持された二重壁または単壁を推奨している。文書はさらに、５ポンド／平方フィートの均一な横荷重に耐えるように壁を設計するよう述べている（ＮＣＭＡ−ＴＥＫ９５、「コンクリート組積造防火壁の設計詳細」参照）。２つの別個の耐火性等級壁を備える二重壁は、耐力状態で使用されることが最も多い。というのは、二重壁の火災側部分が、隣接する構造物と一緒に崩壊し、反対側の防火壁が所定の位置に残ることがあるからである。
【００１２】
しかし、住居用の木枠構造を分離する一般的な組積造防火壁構成は、各側の木枠構造間の仕切り板として非耐力モードの単壁である。横方向の支持を設けて、床と屋根との中間で壁を安定させることができるが、構造物への横方向の取り付けは、火災側の構造物が崩壊しても防火壁が破損しないように設計される。
【００１３】
防火壁は、多くの人が予想するような貫通不可能な障壁ではない。というのは５ポンド／平方フィートという横設計荷重（ＮＣＭＡの述べる推奨値−ＮＣＭＡ−ＴＥＫ９５、「コンクリート組積造防火壁の設計詳細」参照）は、一般的な内壁のそれと異ならないからである。また、法規は隣接する構造物が防火壁へと崩壊しないことを要求しているのではなく、崩壊後も防火壁が立ったままであることを要求していることを認識することが重要である。
【００１４】
一般的な分野の構造の実践は、強化されていない中空のコンクリート組積造を使用することである。これらの組積造防火壁は、中間の床または屋根に横方向の支持体が何もなく、基礎から片持ち式にすることが多い。その結果、これは必要な建物の高さまで直立した場合、必要とされる５ポンド／平方フィートの横荷重設計に適合しないことがある。例えば、５ポンド／平方フィートの設計荷重で、強化されていない中空の８インチのコンクリート組積造ユニット（ＣＭＵ）の壁高さ容量は、片持ち梁として独立している場合は約１０．３フィートであり（計算の設計仮定条件：片持ち式、許容可能な曲げ引っ張り応力２３ポンド／平方インチ、風で１／３増加、１００ポンド／立方フィートの中空ブロック、ＮＣＭＡ−ＴＥＫ  ２Ａ、「コンクリート組積造ユニットのサイズおよび形状」により、断面係数Ｓ＝８１（８インチ、ＣＭＵ）および１６０（１２インチ、ＣＭＵ））、屋根で、または中間床で単純に支持した場合は約１８．０フィートである（ＮＣＭＡ−ＴＥＫ６３「部分的に強化されたコンクリート組積造壁」参照）。１２インチのＣＭＵを使用する場合、高さの増加はそれぞれ単に１４．７フィート（計算の設計仮定条件：片持ち式、許容可能な曲げ引っ張り応力２３ポンド／平方インチ、風で１／３増加、１００ポンド／立方フィートの中空ブロック、ＮＣＭＡ−ＴＥＫ  ２Ａ、「コンクリート組積造ユニットのサイズおよび形状」により、断面係数Ｓ＝８１（８インチ、ＣＭＵ）および１６０（１２インチＣＭＵ））、および２５．４フィートである（ＮＣＭＡ−ＴＥＫ９５「コンクリート組積造防火壁の設計詳細」参照）。Maurice J. MarchelloのGypsum Fire Wall's Efficiency Gives itPerformance Edge, Form and Function(Issue 3 (1990))（http://www.usg.com/Design_Solutions/2_2_8_separationwall.aspでも入手可能）を参照されたい。
【００１５】
組積造の中空防火壁については、Technical Notes 21, BrickMasonry Cavity Walls, Technical Notes on Brick Construction, Brick IndustryAssociation, Reston, Virginia (August 1998)で説明されている。図１は、このような中空壁１の実施形態を示す。煉瓦組積造の中空壁は、耐食性金属繋ぎ材によって接続された空気スペースによって分離された２つの組積造のワイスを有する。外部組積造ワイス４は中実または中空の煉瓦でよく、内部組積造ワイス２（シンダブロックとして図示）は中実煉瓦、中空煉瓦、構造用磁器タイル、または中空または中実のコンクリート組積造ユニットでよい。各ワイスの選択は、必要な壁の特性および特徴によって決定される。２つのワイス２、４間の２〜４−１／２インチ（５０〜１１４ｍｍ）の間隔ＳＳの空隙は、絶縁する（図示の剛性ボード絶縁３）か、空間として残しておいてよい。剛性ボード絶縁３と外部ワイス４との間に１インチ（２．５ｍｍ）の最小距離Ｓのクリアランスを設ける。中空壁１の内面は、露出したままにしておくか、従来の方法で仕上げることができる。外部ワイス４には水抜き穴６を設けてよい。雨押えも設けてよい。
【００１６】
米国の一部では、ワイスの間にグラウトを設けた多ワイス組積造壁を指すのに、「強化中空壁」という用語を使用する。これは実際には、多ワイスのグラウト仕上げ壁と見なさなければならない。中空壁の定義は空間を含むので、このタイプの壁は正しくは中空壁ではない。
【００１７】
煉瓦組積造中空壁の耐火性等級は、壁の厚さおよび他の要因に応じて２時間〜４時間の範囲である。煉瓦壁は、その高い耐火性特性のせいで、建築物を仕切るための防火壁または建築物分離壁として有用である。仕切りを使用することにより、火の広がりを停止することができる。Technical Notes 16, Fire Resistance Cavity Walls, Technical Notes onBrick Construction, Brick Industry Association, Reston, Virginia (April 2002)が、耐火性等級および適用可能な設計条件について説明している。
【００１８】
理解すべき幾つかの重要なＡＳＴＭ規格はＡＳＴＭ  Ｅ−１１９およびＣ−３６である。ＡＳＴＭ  Ｅ１１９建築構造および材料の火災試験の試験方法は、時間と温度の曲線に対する火災曝露の準拠に基づき、壁、床、屋根、梁および柱の時間毎の抵抗等級を提供する試験規格である。ＡＳＴＭ  Ｅ−１１９は非火災側の綿屑に点火するのに十分な高温の火炎または気体が通過せずに、所望の分類時間にわたってアセンブリが記述された火災曝露に抵抗しなければならない火災試験方法である。方法は、試験中の特定の温度上昇、および第１試験の継続時間の１／２の火災試験後にホース流れの効果に抵抗しなければならない第２仕切り試料も含む。Ｅ−１１９では、１時間以上の耐火性等級を有する壁および仕切りも、ホース流試験を受けねばならない。ホース流試験は、消火方法または戦略には関係がない。これは実際には、火災耐久期間中かつ能動的な火災抑制努力が開始する前に落下する破片による横方向の衝撃に耐えるアセンブリの能力を測定する便利な方法である。
【００１９】
ＡＳＴＭ  Ｃ−３６は、石膏ボード（石膏ボードを含むシステムではなく製品）の規格を規定する。Ｃ−３６規格は、様々なタイプの石膏ボードの組成、曲げ強度、加湿撓み、硬度、釘抜き抵抗および寸法など、製品を試験して適合すべき様々な製品規格を含む。ＡＳＴＭ  Ｃ−３６で正規の芯石膏ボードが有すべき唯一の耐火性等級特徴は、不燃性の芯および２５という最大延焼分類であるが、「特殊耐火性」と呼ばれるタイプ「Ｘ」ボードは、特定の耐火性基準に適合しなければならない。
【００２０】
１／２インチのタイプ「Ｘ」ボードに関するＡＳＴＭ  Ｃ−３６規格に適合するために、耐力木製間柱壁の両側に１／２インチのタイプ「Ｘ」ボードを使用するアセンブリは、ＡＳＴＭ  Ｅ−１１９の方法の火災試験に４５分間耐えなければならない。５／８インチのタイプ「Ｘ」ボードの規格に適合するためには、５／８インチのタイプ「Ｘ」ボードを有する同様のアセンブリが、同様の火災試験に１時間耐えなければならない。
【００２１】
防火壁は耐力性または非耐力性でよい。他で述べていない限り、耐力壁は、FireResistance Design Manual - Gypsum Systems第１７版８ページ（Gypsum Association (2003)）に従って最大許容設計荷重の７８％以上をシミュレートするために、火災試験を通して一定の積載荷重を試料に加えた状態で試験する。
【００２２】
中空壁アセンブリの耐火性を求める代替方法は、計算した耐火性の方法を使用する。この方法は、ＡＳＴＭ  Ｅ１１９建築構造および材料の火災試験の試験方法によって物理的に試験されない壁の耐火性等級を求めるモデル建築物法規によって承認されている。中空壁の耐火性等級は、Technical Notes 16B, Calculated Fire Resistance, Technical Notes onBrick Construction（Brick Industry Association, Reston, Virginia [June 1991]）（１９９１年８月に再発行）を使用して計算することができる。
【００２３】
組積造壁は、良好な耐火性を有するが重い。組積造構築物の代替物は、木または金属の組梁または間柱壁から平坦なモジュール式ユニットを締結することによって防火壁を構築することである。
【００２４】
Stoughその他に帰される米国特許第６２２６９４６号は、モジュール式ユニット、通常は耐火性等級の石膏ボードを縁と縁とで突き合わせ、火炎および消火用水に対するバリアを提供することを開示している。個々のモジュール間の典型的なギャップまたは継ぎ目を覆って、炎の等級および防火壁を通る水の貫通を低下させる。
【００２５】
石膏ボードを使用し、２つの異なる区域を分離するシステムは、中空タイプのＵＳＧ区域分離壁および中実タイプのＵＳＧ区域分離壁である。
【００２６】
中空タイプ分離壁は、非耐力枠を有する共用の共有壁および耐火障壁として使用される。これは、ＵＳＧスチールＣランナ内に設定され、両側が１／２インチのSHEETROCK（登録商標）ブランドの石膏パネルのFIRECODEのＣ芯に面するＳＵＧスチールＣ−Ｈ間柱および１インチのSHEETROCK（登録商標）ブランドの石膏ライナパネルで構成される。
【００２７】
中実システムは、２インチのスチールＨ間柱とＣランナとの間に垂直に設置された２枚の１インチのSHEETROCK（登録商標）ブランドの石膏ライナパネルで構築される。音を減衰し、防火を追加するために、両方の区域分離壁システムにTHERMAFIBERSAFB絶縁体を追加することができる。
【００２８】
両方のシステムは同じように機能する。耐火性石膏パネルは、２時間の耐火性等級の性能を提供する（３時間等級のＵＳＧ区域分離壁システムも入手可能である）。石膏パネルを保持するスチール間柱を、アルミニウムのアングルクリップを使用してユニットの木枠に取り付ける。火に曝露すると、これらの「離脱」クリップは曝露側が溶解して破損し、燃焼中の木枠が落下できるようにする。耐火障壁は完全なままで、隣接するユニットを保護する。
【００２９】
離脱締結具、例えば離脱クリップは、隣接する構造物の火災の場合に、隣接する構造物が防火壁から外れて落ちる一方、防火壁は火災を通してその構造的完全性を維持するように、防火壁（または耐火障壁）を隣接する構造物に取り付ける締結具である。
【００３０】
同様に、商用構築物は防火壁を使用する。例えば、基本的システムは２５ゲージで奥行き２−１／２インチのＵＳＧスチールＣ−Ｈ間柱、１インチのSHEETROCKブランドの石膏ライナパネル（Ｃ−Ｈ間柱のフランジと係合する）、および２層の１／２インチのSHEETROCKブランドの石膏パネル、FIRECODEのＣ芯を有する。化粧板の漆喰仕上げが望ましい場合は、IMPERIALFIRECODEのＣ石膏パネルを、SHEETROCKブランドのパネルの代わりに使用することができる。シャフト壁ライナパネルと係合する間柱フランジを有するシステムの組み立ては漸進的であり、アセンブリ全体をシャフトの床側から設置できるようにする。この基本的システムはＵＬ分類である（ＵＬ設計Ｕ４３８、Ｕ４５９、Ｕ４６７、Ｕ４６９）。ＵＳＧ中空シャフト壁は、国家評価報告書ＮＥＲ−２５８に従って３つのモデル建築法規（ＢＯＣＡ、ＩＣＢＯおよびＳＢＣＣＩ）すべてによって扱われる。システムは、Ｌ／１２０、Ｌ／２４０およびＬ／３６０透明仕切り高さの撓み基準で、許容された工学的手法を使用して設計し、試験した。また、システムの限界高さのテーブルは、撓みおよび剪断力を考慮に入れた。システムの変形を、最大２時間の４つのＵＬ設計リストを含め、最大４時間で燃焼試験した。長年にわたって、システムは発達している。元のシャフト壁システムは、スチールのＨ間柱を使用する中実石膏壁を使用していた。次世代は、スチールボックス「Ｔ」間柱を使用することによって生成した空隙を有していた。次世代システムは、以前のタイプの間柱より軽量で、少ない熱および音響しか伝達できないスチールＣ−Ｈ間柱を使用している。
【００３１】
Collinsその他に帰される米国特許第６６９４６９５号は、木製間柱は中実木で形成され、通常は２インチ×４インチの呼び断面寸法を有しているが、２０ゲージの亜鉛メッキ鋼などの金属という、はるかに高い構造的強度があれば、中実ではなく、中空で溝または「Ｃ字形」断面を有する建築物間柱を使用することができることを開示している。特定の断面寸法を有する木製間柱の使用に基づき、長年にわたって開発された建築設計図および建築材料に適合するには、市販の金属間柱を、木製間柱が長年製造されていたのと同じ外寸法で構築する。特に、金属間柱は通常、２インチ×４インチの呼び寸法を有する断面区域を包含するよう折り曲げた板金で形成される。
【００３２】
容易に作製するために、金属間柱は、全体的に「Ｕ字形」断面に折り曲げて、比較的広い中心ウェブが、ウェブまたはベースに対して直角に曲げたこれより狭い１対の側部と側面を接する板金で形成される。ウェブは通常、４インチまたは３インチ半の均一な呼び幅を有し、Ｕ字形間柱の側部は通常、ウェブから２インチの呼び距離だけ延在する。構造的剛性を向上させるために、金属間柱の側部の縁は通常、ウェブの面に平行で、それから隔置された面へと折り曲げる。これにより、側壁のこのような折り返した縁は、周辺リップを形成し、これは通常、１／４インチ〜１／２インチの幅である。したがって、仕上げた間柱は全体的に「Ｃ字形」断面を有する。
【００３３】
建築物の内壁構造の間柱の頂部に沿って延在する天井梁は、Ｕ字形の構成を有する。これは各々、水平に配置されたウェブが形成され、そこから１対の側壁がウェブの対向する側に垂直に垂れ下がる。側壁は垂直間柱の側部を包囲し、したがって間柱の上端は、天井梁によって形成された凹状で下向きの溝の中へと垂直に延在する。梁の長さに沿った間柱の間隔は、通常は１６インチまたは２４インチである。
【００３４】
商用構築物の１タイプの防火壁は、区域分離防火壁／共用壁システムとして知られている。ＵＳＧ区域分離防火壁／共用壁は、隣接地所のために防火保護性を有する共通壁を構築するために使用される。このような軽量の非耐力石膏ドライ壁アセンブリは、木造アパートおよびタウンハウスの居住部分を分離する防火壁および共用壁の垂直耐火障壁として設計される。鋼間柱およびランナとの組合せで使用される大型石膏パネルは即座に、優れたプライバシを提供する薄くて空間を節約する壁になる。
【００３５】
以下のように、２つの基本的システムが利用可能であり、これは両方とも地面レベルから屋根までの耐火性壁を提供する。
【００３６】
防火壁または共用壁の両側に、別個の枠を付けた内部石膏パネル表面がある中実タイプ。アパートの室間の共有される共用壁の一体内部石膏パネル表面がある中空タイプ。中実タイプの壁は、２インチのＵＳＧ鋼Ｃランナ間に垂直に設置された２枚の厚さ１”のSHEETROCKブランド石膏ライナパネルを有する。パネル縁部は、中心で２４”隔置された２”のＵＳＧ鋼Ｈ間柱に挿入される。Ｃランナは、壁の頂部および底部にて、垂直パネル間に背中合わせで各中間床から上方に都合のよい高さに設置される。Ｈ間柱は、その両側が中間床、屋根裏の組梁の下弦、および屋根線にて隣接する木枠に取り付けられ、０．０６３”のＵＳＧアルミニウム製アングルクリップは、火に曝露すると離脱して、耐火障壁が完全なままである一方、火災で損傷した構造物が崩壊できるように設計される。これらのＵＳＧアルミニウム製離脱クリップは、間柱および枠に取り付けられるねじである。
【００３７】
２５ゲージＨ間柱の両側にアルミニウム製アングルクリップを取り付けた状態で、アセンブリは、（外側に曝露する壁の場合に）Ｌ／２４０の許容可能な撓み（仕様のセクション３．４参照）を超えずに、５ｐｓｆの横荷重で最大１０’の（クリップアングル支持体間の）スパンに適切である。
【００３８】
２”のTHERMAFIBER音響減衰防火ブランケット（ＳＡＦＢ）を、ライナパネルの各側にかすがいで固定した状態で、アセンブリは３時間の耐火性等級を獲得し、これによってテナントの壁を別個に選択し、構築することができる。中空タイプの壁は、鋼ランナ内に設定され、両側に面する鋼Ｃ−Ｈ間柱およびSHEETROCKブランド石膏ライナパネル、およびSHEETROCKブランド石膏パネル、耐水性FIRECODEのＣ芯で構成される。厚さ１”のライナパネルは、端部が２−１／２”のＵＳＧのＣランナ内に設定され、縁部が特別に形成された２−１／２”のＵＳＧ鋼Ｃ−Ｈ間柱に挿入した状態で、垂直に直立する。Ｃランナは、壁の頂部および底部にて、垂直ライナパネル間に背中合わせで、中間床、屋根裏の組梁の下弦、および屋根線それぞれより上の線上に単独で設置される。Ｃ−Ｈ間柱の両側を隣接する木枠に取り付けるアルミニウム製クリップは、中実タイプの壁と同じ方法で離脱する。音響透過損失を改善するために、THERMAFIBERSAFBを間柱の空隙に挿入し、ＲＣ−１弾性溝形材または同等物を使用して、空隙側の面層を絶縁することができる。
【００３９】
アルミニウム製アングルクリップを２１２ＣＨ２５鋼間柱の両側に取り付けた状態で、アセンブリは、（外側に曝露する壁の場合に）Ｌ／２４０の許容可能な撓み（仕様のセクション３．４参照）を超えずに、５ｐｓｆの横荷重で最大１０’の（クリップアングル支持体間の）スパンに適切である。
【００４０】
これらのシステムに使用する構成要素は、建築中に悪天候に一時的に曝露できるように設計される。これらのシステムは、最大４階建て（４４フィート）で全てが多世帯ハウジングに見られる共通の床から天井までの高さを有する建物に使用することができる。
【００４１】
現在のＵＳＧ区域分離壁システムについては、ＵＳＧ発行物ＳＡ９２５  ０９２５０の防火壁／共用壁区域分離壁システムに記載され、そのコピーは米国暫定特許出願第６０／６４６９９６号の付属書Ｉであり、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【００４２】
別の重要なタイプの耐火性構造物はシャフト壁である。シャフト壁は、エレベータシャフトおよび建物中の他の垂直シャフトを囲む壁である。火災が発生すると、消防士はエレベータの使用を抑制し、階段吹き抜けは建築物内で占有者の出口または救出の唯一の手段を提供する。これらの壁は、横荷重に耐えるだけの強度を有し、防火を提供しなければならない。現在のシャフト壁システムは、USG SHEETROCKブランド中空シャフト壁システムである。これは、最大４時間の耐火性および最大５２ＳＴＣの音響率を提供する。これは、シャフト内で移動するエレベータによって引き起こされる周期的横荷重を受けて、断続的な横荷重および疲労に抵抗する。アセンブリは、SHEETROCKブランド石膏パネルを面に適用した状態で、漸進的にUSGSHEETROCKブランドＣ−Ｈ間柱に摩擦嵌合するSHEETROCKブランド石膏ライナパネルで構築される。建築物内の典型的なシャフト壁はエレベータシャフト、階段吹き抜け、機械的シャフト（ＨＶＡＣ、配管、電気系など）、水平膜または金属ダクトエンクロージャ、および空気戻りシャフト（アンライン）を含む。
【００４３】
現在のＵＳＧシャフト壁システムに関する追加の情報は、ＵＳＧ発行物ＳＡ９２６  ０９２５０、Shaft Wall Systemで提供され、そのコピーは、米国暫定特許出願第６０／６４６９９６号の付属書ＩＩであり、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【００４４】
Tonyanその他に帰され、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許第６６２０４８７号は、枠に締結された場合に、合板または指向性ストランドのボードパネルによって提供される剪断荷重以上の剪断荷重に抵抗できる、強化された軽量の寸法的に安定した構造用セメントパネル（ＳＣＰ）を開示している。パネルは、硫酸カルシウムアルファ型半水化物、水硬性セメント、活性ポゾランおよび石灰の水性混合物を硬化した結果として生じた連続相の芯を使用し、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、またはセラミックとポリマの微小球との混合物を含む、あるいは水と反応性粉末の重量比が０．６／１〜０．７／１である水性混合物またはその組合せから形成する。パネルの少なくとも１つの外面は、釘打ち性を改善するためにガラス線維で強化され、かつ十分なポリマ球を含む、あるいはポリマ球と同様の効果を提供する水と反応性粉末との比率で作成した、またはその組合せの硬化連続相を含んでよい。しかし、米国特許第６６２０４８７号は、防火壁システムにこれらの剪断パネルを特に使用するという教示を含まない。
【００４５】
Bonenに帰され、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許第６２４１８１５号も、ＳＣＰパネルに有用な配合物を開示している。
【００４６】
参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第１０／６６６２９４号は、構造用セメント状パネル（ＳＣＰまたはＳＣＰパネル）を生産する多層プロセス、およびこのようなプロセスによって生産されたＳＣＰを開示している。移動するウェブ上にばらばらに分布した短繊維またはスラリの層の一方を最初に付着させた後、スラリ層上に繊維を付着させる。埋め込み装置が、細菌付着させた繊維をスラリに混合し、その後にスラリの追加層、次に短繊維を追加し、その後にさらに埋め込む。このプロセスを、所望に応じてボードの各層で繰り返す。
【００４７】
経済性が改善され、組み立てが容易で、耐久性があり、難燃性である全体的な防火壁システムに対する要求がある。
【発明の概要】
【００４８】
本発明は、金属枠および軽量構造用セメントパネル（ＳＣＰ）を含む住居および軽商用構築物の防火壁または他の耐火性アセンブリシステム（耐火障壁）に関する。この軽量ＳＣＰパネルは、無機質粘結剤と軽量充填剤との混合物から作成される。本発明の発明者は、典型的な耐火性等級の石膏ボードをこの選択されたＳＣＰパネルと交換すると、強度および剪断抵抗が向上した防火壁になることを発見した。その結果、例えば消火ホースからの水によって加えられる力によりよく耐える防火壁になる。本発明の防火壁システムは、耐力防火壁の作成にも適している。防火壁の典型的な耐火性等級は２時間、３時間および４時間である。耐火障壁の典型的な耐火性等級は１時間、２時間、３時間および４時間である。
【００４９】
特に、本発明は防火壁または他の耐火性アセンブリの軽量冷間成形金属枠システムに機械的におよび／または接着剤で締結され、剪断抵抗性隔壁として作用するＳＣＰパネルに関する。金属枠とＳＣＰパネルとの組合せを選択することにより、剪断抵抗および水耐久性を有する完全に不燃性の防火壁という相乗効果を達成する。軽量冷間圧延（冷間成形）金属枠上の十分に不燃性の剪断隔壁とは、全ての要素がＡＳＴＭ  Ｅ−１３６に合格するシステムということを指す。例えば、防火壁システムは、任意の標準的な軽量鋼Ｃ溝形材、Ｕ字形溝形材、Ｉ形鋼、角管、および軽量のプレハブ建築物区間を使用する金属枠システムとともに使用されるＳＣＰパネルを含んでよい。
【００５０】
ボードの厚さはその物理的および機械的特性、例えば重量、負荷容量、ラッキング強度などに影響するので、所望の特性はボードの厚さに従って変化する。したがって、呼び厚さが０．５インチ（１２．７ｍｍ）の剪断等級パネルが適合すべき所望の特性は、以下を含む。
【００５１】
ＳＣＰパネルは、中心にて１６インチ（４０６．４ｍｍ）のスパンで、ＡＳＴＭ  ６６１およびアメリカ合板協会（ＡＰＡ）試験方法Ｓ−１に従って試験した場合、静荷重では５５０ｌｂ（２５０ｋｇ）を上回る極限負荷容量を、衝撃荷重では４００ｌｂ（１８２ｋｇ）を上回る極限負荷容量を、２００ｌｂ（９０．９ｋｇ）荷重での静荷重および衝撃荷重では０．０７８インチ（１．９８ｍｍ）未満の撓みを有していなければならない。
【００５２】
剪断壁も提供する防火壁または他の耐火性アセンブリシステム構造で使用する場合、ＳＣＰパネルは構造的合板シートに適用されるようなＡＳＴＭ  Ｅ７２、ＡＳＴＭ  ６６１およびＡＳＴＭ  Ｃ１１８５または同等物などの認められた試験で測定した状態で、剪断抵抗、負荷容量、水で誘発された膨張および燃焼抵抗の建築法規基準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。
【００５３】
上述した釘サイズおよび間隔を使用してＡＳＴＭ  Ｅ７２試験によって測定した厚さ０．５インチ（１２．７ｍｍ）のパネルの呼びラッキング剪断強度は、少なくとも２００ｌｂ／ｆｔ（約３００ｋｇ／ｍ）、通常は少なくとも７２０ｌｂ／ｆｔ（１０７２ｋｇ／ｍ）でなければならない。
【００５４】
４×８ｆｔ、厚さ１／２インチのパネル（１．２２×２．４ｍ、厚さ１２．７ｍｍ）は、１０４ｌｂ（４７ｋｇ）以下の重量でなければならず、約９６または８５ｌｂ（約４４または３９ｋｇ）以下であることが好ましい。
【００５５】
パネルは、木材の切断に使用する丸のこで切断可能でなければならない。
【００５６】
パネルは、釘またはねじで枠に締結可能でなければならない。
【００５７】
パネルは、パネル内に舌および溝縁を生成できるように機械可能でなければならない。
【００５８】
パネルは、水に曝露した場合に寸法的に安定していなければならない。つまり、ＡＳＴＭ  Ｃ１１８５で測定して、膨張が可能な限り小さくなければならず、０．１％未満であることが好ましい。
【００５９】
パネルは、生分解性であってはならず、あるいは昆虫または腐食の攻撃に影響されてはならない。
【００６０】
パネルは、外部仕上げシステムに対して結合可能な基材を提供しなければならない。
【００６１】
パネルは、ＡＳＴＭ  Ｅ１３６で求めた状態で、不燃性でなければならない。
【００６２】
２８日間硬化させた後、４８時間水に浸した後に６５ｌｂ／ｆｔ３（１０４１ｋｇ／ｍ３）〜９０ｌｂ／ｆｔ３（１４４２ｋｇ／ｍ３）または６５ｌｂ／ｆｔ３（１０４１ｋｇ／ｍ３）〜９５ｌｂ／ｆｔ３（１５２２ｋｇ／ｍ３）の乾燥密度を有する厚さ０．７５インチ（１９．ｍｍ）のＳＣＰパネルの曲げ強度は、ＡＳＴＭ  Ｃ９４７で測定して少なくとも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）、さらに好ましくは少なくとも１７００ｐｓｉ（１１．７ＭＰａ）でなければならない。パネルはその乾燥強度の少なくとも７５％を保持しなければならない。
【００６３】
壁に使用する場合、適切な金属間柱、締結具、間柱間隔および締結具間隔を使用して、ＡＳＴＭ  Ｅ７２試験によって測定した厚さ０．５インチ（１２．７ｍｍ）のパネルの呼びラッキング剪断強度は、通常は１直線フィート当たり少なくとも７２０ｌｂ（１直線メートル当たり１０７２ｋｇ）である。
【００６４】
本発明のＳＣＰ垂直壁隔壁は、耐力組積造の剪断壁システムより高い比ラッキング剪断強度および剛性を有することができる。比ラッキング剪断強度は、特定のラッキング剪断要件（単位はｌｂ／直線フィート）を満足するｌｂ／平方フィート単位の剪断壁システムの単位重量と定義される。
【００６５】
所与の呼び壁ラッキング剪断強度の仕様について、所与の壁厚さの２００〜１２００ｐｌｆの範囲で、ＳＣＰ外装付き剪断壁の比呼び壁ラッキング剪断強度は、同じラッキング剪断要件に適合する同じ呼び厚さの組積造剪断壁より大きい。例えば、呼び厚さが４”の剪断壁の場合、ＳＣＰ／鋼枠剪断壁は、約４ｐｓｆの重量になる。呼び厚さ４”の組積造壁（軽量ＣＭＵを使用）は、約３０ｐｓｆの重量になる。その結果、呼びラッキング剪断強度要件が７００ｐｌｆの４”壁の場合、ＳＣＰの比壁ラッキング強度は１７５ｐｌｆ／ｐｓｆであり、ＣＭＵ壁の比壁ラッキング強度は２３．３ｐｌｆ／ｐｓｆである。ＣＭＵに対するＳＣＰ壁の比壁ラッキング強度の有利性は、効力するラッキング強度の全範囲（２００〜１２００ｐｌｆ呼び）および４”〜１２”までの壁厚さについて真である。
【００６６】
軽量の冷間圧延金属枠上の垂直剪断隔壁を有する本発明のシステムも、通常は水耐久性である。本発明のシステムの垂直剪断隔壁負荷容量は、１０フィート×２０フィートの金属枠に２４時間の期間にわたって締結した３／４インチ厚さのＳＣＰパネルの水平方向隔壁上で２インチの水頭を維持する試験で水に曝露した場合、２５％以上減少しないことが好ましい（２０％以上減少しないことが、さらに好ましい）。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インチの水頭を維持する。次に、システムを垂直に方向転換し、システムの垂直剪断隔壁負荷容量を測定する。
【００６７】
本発明のシステムは、１０フィート×２０フィートの金属枠に２４時間の期間にわたって締結した３／４インチ厚さのＳＣＰパネル上で２インチの水頭を維持する試験で水に曝露した場合、１平方フィート当たり０．７ポンドを超える水を吸収しないことが好ましい。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インチの水頭を維持する。
【００６８】
また、不燃性ＳＣＰパネルを金属枠と組み合わせると、システム全体に水分による膨張がなくなる。本発明のシステムでは、１０フィート×２０フィートの金属枠に取り付けたＳＣＰパネルの幅１０フィート、長さ２０フィート、厚さ３／４インチの隔壁が、金属枠に２４時間の期間にわたって締結したＳＣＰパネル上で維持した２インチの水頭に曝露した場合、膨張が５％以内であることが好ましい。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インチの水頭を維持する。
【００６９】
また、金属枠上にＳＣＰパネルの隔壁がある本発明の防火壁または他の耐火性アセンブリシステムは、モールド抵抗および耐黴性がある防火壁または他の耐火性アセンブリシステムになる。本発明のシステムのあらゆる構成要素は、システムがほぼ１の等級を達成するＡＳＴＭ  Ｇ−２１に適合し、システムがほぼ１０の等級を達成するＡＳＴＭ  Ｄ−３２７３に適合することが好ましい。本発明のシステムは、清浄な場合にほぼゼロの細菌成長を支持することが好ましい。
【００７０】
金属枠上にＳＣＰパネルの隔壁がある本発明の防火壁または他の耐火性アセンブリシステムの別の好ましい属性は、好ましくはシロアリに食べられないことである。
【００７１】
本発明の潜在的利点は、軽量で強力であるせいで、金属枠上に厚さ３／４インチのＳＣＰパネル（または厚さ１／２インチのＳＣＰパネル）の垂直隔壁がある本発明の防火壁または他の耐火性アセンブリシステムが、建築物の重量が減るため基礎のサイズが小さくなることである。このシステムの軽量という性質は通常、組積造システムに伴う死荷重の発生を防止する。死荷重の減少により、比較的小さい負荷容量を有し、これより安定していない土の上で、同等のサイズの構造物を建築することもできる。
【００７２】
建築法規および設計基準は、組積造剪断壁について最小厚さの要件を含む。１階建ての建物の組積造剪断壁の最小呼び厚さ（ＣＭＵ）は６インチである。１階建てより大きな建物の組積造剪断壁（ＣＭＵ）の最小厚さは８インチである。鋼枠剪断壁を有するＳＣＰは、同様の最小要件がなく、高層建築物の場合は８インチ未満の厚さ、平屋建築物の場合は６インチ未満の厚さで、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６インチのＳＣＰ／鋼枠剪断壁を使用して、厚さ８インチの組積造剪断壁と置換すると、使用可能な建築物の容量が大幅に増加する。
【００７３】
低密度と曲げ強度の改善と釘打ち性／切断性との組合せを達成する本発明のパネルの実施形態の典型的組成は、パネルの全厚さにわたって分布した選択ガラス繊維、軽量充填剤（例えば均一な中空ガラス微小球、中空セラミック微小球および／またはパーライト）、および流動化剤／高範囲減水剤（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）を有する無機質粘結剤（例えば石膏セメント、ポルトランドセメントまたは他の水硬性セメント）を備える。
【００７４】
本発明のシステムは、単層または多層ＳＣＰパネルを使用することができる。多層ＳＣＰパネルでは、層は同じまたは異なってよい。例えば、ＳＣＰパネルは、連続相の内層、および内層の対向する各側に連続相の少なくとも１つの外層を有してよく、内層の対向する各側にある少なくとも１つの外層は、内層より高いガラス繊維のパーセンテージを有する。これは、パネルの剛性、強度および靱性を上げる能力を有する。
【００７５】
典型的なパネルは、水および無機質粘結剤と、混合物全体にわたる選択されたガラス繊維、軽量セラミック微小球および流動化剤との混合物から作成される。
【００７６】
硬化促進剤および凝結遅延剤、粘度制御添加剤などの他の添加剤を、任意選択で混合物に追加して、関連する製造プロセスの要求に適合することができる。
【００７７】
単層または多層パネルには、所望に応じてガラス繊維網などの網のシートを設けてもよい。
【００７８】
多層（２つ以上の層）を有する実施形態では、層の組成は同じまたは異なってよい。例えば、多層パネル構造物は、釘打ち性および切断性が改善された少なくとも１つの外層を含むように生成することができる。これは、外層を作成する際に、パネルの芯に対して、より高い水と反応性粉末（以下で定義）との比率を使用することによって提供される。外皮の薄さがポリマ含有率の低さと組み合わされて、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。言うまでもなく、ポリマ含有率が高いと、不燃性試験で製品が不合格になることになる。
【００７９】
別の多層構成では、ＳＣＰパネルは連続相の内層、および内層の対向する各側に連続相の少なくとも１つの外層を有してよく、内層の対向する各側にある少なくとも１つの外層は、内層より高いガラス繊維のパーセンテージを有する。これは、パネルの剛性、強度および靱性を上げる能力を有する。
【００８０】
ガラス繊維は単独で、または鋼繊維などの他のタイプの不燃性繊維と組み合わせて使用することができる。
【００８１】
ＳＣＰパネルは、機械的に、または接着剤によって枠組間柱に接続してよい。ＳＣＰパネルの間柱への接続は、より大きい負荷を担うために間柱とパネルとが一緒に働くように、複合作用を達成することができる。
【００８２】
その方法に関して、本発明は本発明の不燃性防火壁または他の耐火性アセンブリシステムを作成する方法を含み、ＳＣＰパネルを防火壁の位置で金属枠要素上に配置することを含む。
【００８３】
本発明は、寒冷気候性能に予想外の利点も有する。従来のセメント質パネルは、寒冷気候では脆弱なことがある。したがって、このような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る慎重な取り扱いを必要とする。しかし、本発明のシステムでは、ＳＣＰパネルは周囲温度が３２°Ｆ（０℃）より低い、または２０°Ｆ（−７．５℃）より低くても、金属枠要素への設置に耐えられることが好ましい。これは、冬の悪天候での建築を容易にし、したがって建設業者の生産性を上げるので、非常に重大な利点である。本発明のＳＣＰパネルは、このような低温で、設置中に通常の手粗い扱いに耐えられることが好ましい。例えば、このような低温では、ＳＣＰパネルの配置は、パネルの少なくとも一方端が、ひび割れずに少なくとも２フィート、好ましくは少なくとも３フィート、例えば３フィート〜６フィートまたは３フィート〜４フィート自由落下するように、パネルを落下させるステップを含むことがある。
【本発明の詳細な説明】
【００８４】
本発明は、金属枠上に使用されるＳＣＰパネルを有する防火壁システムに関する。枠は、防火壁または他の耐火性アセンブリを支持するのに適切な任意の金属、例えば鋼または亜鉛メッキ鋼の枠システムでよい。
【００８５】
図２は、Collinsその他に帰される米国特許第６６９４６９５号に従って作製され、本発明の防火壁システムを達成するためにＳＣＰパネルと組み合わせるのに適切な金属間柱壁「スケルトン」１０を示す。他の金属枠を使用してもよいので、この金属枠システムは、例示として提供されているだけである。この実施形態では、金属間柱壁スケルトン１０は、下部トラック１２、複数の金属間柱２０、および少なくとも１つのスペーサ部材４０を含む。壁板などの壁パネルを、よく知られた方法で金属間柱２０の一方側または両側に固定して、壁を閉鎖し、壁の１つまたは複数の外面を形成することができる。しかし、本発明は、壁板にＳＣＰパネルを選択するので都合がよい。
【００８６】
この実施形態では、間柱２０は全体的にＣ字形である。より具体的には、間柱２０はウェブ２２およびウェブ２２に対して直角な１対のＬ字形フランジ２４を有する。ウェブ２２には１つまたは複数の開口２６もある。従来、開口２６は、電気導管および配管を間柱壁内に通すことができるように金属間柱内に設けられていることが、当業者には認識される。開口２６は、従来通りに壁を形成する個々の間柱と同じ位置に配置されるので、開口２６は、図２に示すように相互に水平方向に整列している。
【００８７】
金属間柱壁１０のアセンブリでは、金属間柱２０の一方端２１が、例えばねじ、リベットなどの従来通りの締結具２３によって底部トラック１２に固定される。底部トラック１２もＣ字形であり、中心ウェブ部分１４および２つの脚部１６がそれを通して突出する。従来通りの構造の状況では、底部トラック１２のウェブ１４は一般に、ねじ、ボルト、リベットなどの従来通りの締結具で床に取り付けられる。
【００８８】
間柱スペーサ部材４０は、個々の間柱２０のウェブ２２を通して設けられ、整列した開口２６を通って挿入され、したがって間柱スペーサ部材４０の切り欠き４２が個々の間柱２０のウェブ２２と整列するか、その逆になる。以下でさらに詳細に検討するように、間柱スペーサ部材４０は、壁パネルを間柱２０に適用する間のように、金属間柱２０を所定の間隔で維持し、それによって各間柱２０の頂部または別の端部２５を上部溝形材またはヘッダ（図示せず）に固定する必要がなくなるようにも機能する。追加のスペーサ部材４０を異なる高さに設けて、金属間柱壁スケルトン１０の強度を追加してもよい。
【００８９】
本発明の壁枠とともに使用するのに適切な従来通りの金属壁間柱は、２３０ｍｍ幅および０．９ｍｍ厚さの３００ＭＰａ軟鋼細片材料から構築される。
【００９０】
図３は、本発明のシステムの金属枠とともに使用する単層ＳＣＰパネル２０の略側面図である。このようなＳＣＰパネルの作成に使用する主な開始材料は無機質粘結剤、例えば硫酸カルシウムアルファ型半水化物、水硬性セメント、およびポゾラン材料、軽量充填剤、例えばパーライト、セラミック微小球、またはガラス微小球のうち１つまたは複数、さらに流動化剤、例えばポリナフタレンスルホネートおよび／またはポリアクリレート、水、および任意選択の添加剤である。
【００９１】
図４は、金属枠５の一方側にＳＣＰパネル４を有する本発明の防火壁または他の耐火性アセンブリシステムの斜視図である。
【００９２】
図５は、金属枠５の対向する側部に取り付けられた個々のＳＣＰパネル４を有する本発明の防火壁または他の耐火性アセンブリシステムの斜視図である。
【００９３】
硫酸カルシウム半水化物
本発明のパネルに使用可能な硫酸カルシウム半水化物は、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）から作成される。他で指示していない限り、「石膏」とは硫酸カルシウムの二水和物形態を指す。採掘された後、自然のままの石膏を熱処理して硬化可能な硫酸カルシウムを形成し、これは無水物でよいが、より一般には半水化物ＣａＳＯ４・１／２Ｈ２Ｏである。よく知られている最終用途では、硬化性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。半水化物は２つの容認された形態を有し、これはアルファ半水化物およびベータ半水化物と呼ばれる。これらは、その物理的特性および費用に基づき、様々な用途に合わせて選択される。両方の形態とも水と反応して、硫酸カルシウムの二水和物を形成する。水和後、アルファ型半水化物は、長方形面の結晶の石膏を生じさせることを特徴とし、ベータ型半水化物は、水和して針形結晶の石膏を生成し、通常は縦横比が大きいことを特徴とする。本発明では、所望の機械的性能に応じて、アルファ型またはベータ型のいずれか、または両方を使用してよい。ベータ型半水化物の方が密集していない微小構造を形成し、低密度製品に好ましい。アルファ型半水化物の方が、ベータ型半水化物によって形成されたものより高い強度および密度を有する、より密集した微小構造を形成する。したがって、アルファ型半水化物はベータ型半水化物を置換して、強度および密度を上げることができる、またはこれらを組み合わせて特性を調節することができる。
【００９４】
本発明のパネルの作成に使用される無機質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、またはその組合せなどの水硬性セメントからなる。
【００９５】
本発明のパネルの作成に使用される無機質粘結剤の別の典型的な実施形態は、硫酸カルシウムアルファ型半水化物、水硬性セメント、ポラゾンおよび石灰を含む混合物を備える。
【００９６】
水硬性セメント
ＡＳＴＭは「水硬性セメント」を以下のように定義している。つまり、水との化学的相互作用によって硬化し、固まり、水中でそうなることが可能なセメントである。建設および建築産業で使用される水硬性セメントには幾つかのタイプがある。水硬性セメントの実施例は、ポルトランドセメント、高炉スラグセメントおよび超高硫酸塩セメントなどのスラグセメント、硫酸アルミン酸カルシウムセメント、高アルミナセメント、膨張セメント、白色セメント、および急結および硬化セメントを含む。硫酸カルシウム半水化物は、水との化学的相互作用によって硬化し、固まるが、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。上述した水硬性セメントは全て、本発明のパネルの作成に使用することができる。
【００９７】
密接に関連する水硬性セメントのうち最もよく知られ、広く使用されている系統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、通常は１つまた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む水硬性珪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、石灰石とargallicious岩と粘土との均質混合物に炉内で点火して、クリンカを生成し、次にこれをさらに処理する。その結果、以下のようなポルトランドセメントの４つの主要相が生成される。つまり、珪酸三カルシウム（３ＣａＯ・ＳｉＯ２で、Ｃ３Ｓとも呼ばれる）、珪酸二カルシウム（２ＣａＯ・ＳｉＯ２、ＣｓＳと呼ばれる）、アルミン酸三カルシウム（３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３またはＣ３Ａ）およびアルミン酸四カルシウム（４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３またはＣ４ＡＦ）である。ポルトランドセメント中に少量存在する他の化合物は、硫酸カルシウムおよびアルカリ性硫酸塩の他の複塩、酸化カルシウム、および酸化マグネシウムを含む。ポルトランドセメントの様々な容認されたクラスのうち、タイプＩＩＩポルトランドセメント（ＡＳＴＭ分類）が、本発明のパネルの作成には好ましい。というのは、その細かさのせいで、より高い強度を提供することが判明しているからである。高炉スラグセメントおよび超高硫酸塩セメントなどのスラグセメント、硫酸アルミン酸カルシウムセメント、高アルミナセメント、膨張セメント、白色セメント、調整硬化セメントおよびＶＨＥセメントなどの急結および硬化セメント、および他のポルトランドセメントのタイプを含む他の容認されたクラスの水硬性セメントも成功裏に使用して、本発明のパネルを作成することができる。スラグセメントおよび硫酸アルミン酸カルシウムセメントは、低いアルカリ性を有し、これも本発明のパネルの作成に適している。
【００９８】
繊維
ガラス繊維は、絶縁材料に一般的に使用されているが、様々な基質とともに強化材料としても使用されてきた。繊維自体が、それなしでは脆性破壊し得る材料に引っ張り強さを与えている。繊維は荷重が加えられると破壊することがあるが、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の劣化および破損から生じる。したがって、強化繊維がある期間にわたって複合材の延性および強度を高める能力を保持するためのものである場合、このような結合は重要である。ガラス繊維強化セメントは、時間が経過すると実際に強度を失い、これは、セメントの硬化時に生成される石灰がガラスを攻撃することに帰されることが判明している。このような攻撃を克服するために可能な１つの方法は、ガラス繊維をポリマ層などの保護層で覆うことである。概して、このような保護層は、石灰による攻撃に抵抗できるが、本発明のパネルでは強度が低下し、したがって保護層は好ましくないことが判明している。石灰の攻撃を制限する、これより高価な方法は、Nippon Electric Glass (NEG) 350Yなどの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、基質に対する優れた結合強度を提供することが判明しており、したがって本発明のパネルには好ましい。ガラス繊維は、約５〜２５ミクロン（マイクロメートル）、通常は約１０〜１５ミクロン（マイクロメートル）の直径を有する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粗糸にすることができる。ストランドまたは粗糸は通常、細断して例えば長さ約０．２５〜３インチ（６．３〜７６ｍｍ）、通常は１〜２インチ（２５〜５０ｍｍ）の適切なフィラメントおよびフィラメントの束にする。
【００９９】
本発明のパネルには、他の不燃性繊維を含むことも可能であり、例えば鋼繊維も潜在的な添加物である。
【０１００】
ポゾラン材料
上述したように、大部分のポルトランドおよび他の水硬性セメントは、水和（硬化）中に石灰を生成する。石灰を反応させて、ガラス繊維への攻撃を低下させることが望ましい。硫酸カルシウム半水化物が存在する場合、これ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、これも硬化した生成物への望ましくないひび割れにつながり得ることも知られている。これは当技術では、「硫酸化攻撃」と呼ばれることが多い。このような反応は、ＡＳＴＭ  Ｃ６１８−９７で「・・・それ自体はセメント的価値をほとんど、または全く有していないが、細かく分割した形態および水分の存在で、常温の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珪質または珪質およびアルミナ材料」と定義される「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。往々にして使用される１つのポラゾン材料はシリカフューム、つまりシリコン金属および珪素鉄合金製造の生成物である細かく分割された非晶質シリカである。特徴的に、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、珪藻土、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、およびフライアッシュなど、様々な天然およ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、本発明のパネルで使用するために特に都合が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、および粉砕したフライアッシュは、シリカ含有率がはるかに低く、大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場合、これは約５〜２０重量％、好ましくは１０〜１５重量％の反応性粉末（つまり、水硬セメント、硫酸カルシウムアルファ型半水化物、シリカフューム、および石灰）で構成される。他のポゾランを置換する場合、使用量は、シリカフュームと同様の化学的性能を提供するように選択される。
【０１０１】
軽量充填剤／微小球
本発明のシステムに使用される軽量パネルは通常、１立方フィート当たり６５ポンド〜９０ポンド、好ましくは１立方フィート当たり６５ポンド〜８５ポンド、さらに好ましくは１立方フィート当たり７２ポンド〜８０ポンドの密度を有する。対照的に、木繊維がない典型的なポルトランドセメントをベースにしたパネルは、９５〜１１０ｐｃｆの範囲の密度を有し、木繊維があるポルトランドセメントをベースにしたパネルは、ＳＣＰとほぼ同じである（約６５〜８５ｐｃｆ）。
【０１０２】
これらの低密度の達成を補助するために、パネルには軽量充填剤粒子を設ける。このような粒子は通常、約１０〜５００ミクロン（マイクロメートル）の平均直径（平均粒子サイズ）を有する。より典型的には、これらは５０〜２５０ミクロン（マイクロメートル）の平均粒子直径（平均粒子サイズ）を有し、および／または１０〜５００ミクロンの粒子直径（サイズ）範囲に入る。これは通常、０．０２〜１．００の範囲の粒子密度（比重）も有する。微小球または他の軽量充填剤粒子は、本発明のパネルにおいて重要な目的に役立ち、そうしないと、建築物のパネルにとって望ましい値より重くなってしまう。軽量充填剤として使用される微小球は、生成物の平均密度を低下させるのに役立つ。微小球が中空である場合、これをマイクロバルーンと呼ぶことがある。
【０１０３】
微小球が中空である場合、これをマイクロバルーンと呼ぶことがある。
【０１０４】
微小球はそれ自体が不燃性であるか、可燃性である場合は、ＳＣＰパネルを可燃性にしないほど十分少量を添加する。本発明のパネルの作成に使用される混合物に含める典型的な軽量充填剤は、セラミック微小球、ポリマ微小球、パーライト、ガラス微小球および／またはフライアッシュセノスフィアからなる群から選択される。
【０１０５】
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剤化合物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。例えば米国オハイオ州メンターのKish Company Inc.製造のEXTENDOSPHERES-SG、または米国ジョージア州ノークロスのTrelleborg FilliteInc.製造の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、主に約５０〜７０重量％の範囲のシリカ（ＳｉＯ２）および約１５〜４０重量％の範囲のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）で、他の材料は最大３５重量％である。本発明の好ましいセラミック微小球は、直径が１０〜５００ミクロン（マイクロメートル）の範囲で、外皮厚さが通常は球直径の約１０％、粒子密度が好ましくは約０．５０〜０．８０ｇ／ｍＬの中空球形粒子である。本発明の好ましいセラミック微小球の破砕強度は、１５００ｐｓｉ（１０．３ＭＰａ）より大きく、好ましくは２５００ｐｓｉ（１７．２ＭＰａ）より大きい。
【０１０６】
本発明のパネルのセラミック微小球に好ましいものは、主に大部分の人造ガラス微小球より約３倍〜１０倍強力であるという事実に由来する。また、本発明の好ましいセラミック微小球は熱的に安定し、本発明のパネルに向上した寸法的安定性を提供する。セラミック微小球は、接着剤、密閉剤、コーキング材、屋根葺き化合物、ＰＶＣ床材、塗料、産業用被覆剤、および耐熱性プラスチック複合材料などの一連の他の用途で使用される。これらは好ましいが、微小球は中空で球形であることが必要不可欠ではないことを理解されたい。というのは、本発明のパネルに軽い重量および重要な物理的特性を提供するのは、粒子の密度および圧縮強度だからである。あるいは、結果となるパネルが所望の性能に適合する限り、多孔性の不規則な粒子で置換してよい。
【０１０７】
ポリマ微小球が存在する場合、これは通常、中空球であり、外皮はポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリル、ポリ塩化ビニルまたはポリ塩化ビニリデンなどのポリマ材料、またはその混合物で作成される。外皮は、製造中にポリマ外皮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。ポリマ微小球の外面は、炭酸カルシウム、酸化チタン、雲母、シリカおよび滑石などの何らかのタイプの不活性被覆を有してよい。ポリマ微小球は、好ましくは約０．０２〜０．１５ｇ／ｍＬの粒子密度を有し、１０〜３５０ミクロン（マイクロメートル）の範囲の直径を有する。ポリマ微小球が存在すると、低いパネル密度と向上した切断性および釘打ち性とを同時に達成することが容易になり得る。
【０１０８】
他の軽量充填剤、例えばガラス微小球、パーライトまたは中空アルミノ珪酸塩セノスフィアまたはフライアッシュから誘導された微小球も、本発明のパネルの作成に使用されるセラミック微小球との組合せで、またはその代わりに混合物に含めるのに適切である。
【０１０９】
ガラス微小球は通常、耐アルカリ性ガラス材料で作成され、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。
【０１１０】
本発明の第１の実施形態では、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。パネルは通常、パネルの厚さ全体に均一に分布する約３５〜４２重量％のセラミック微小球を含む。
【０１１１】
本発明の第２の実施形態では、軽量セラミックとガラス微小球との混合物を、パネルの厚さ全体にわたって使用する。本発明の第２実施形態のパネルにおけるガラス微小球の体積分率は通常、乾燥成分の総体積の０〜１５％の範囲であり、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、または水硬性セメントと硫酸カルシウムアルファ型半水化物とポゾランと石灰との混合物）、セラミック微小球、ポリマ微小球、およ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、水と反応性粉末との比率が０．３／１〜０．７／１より大きい。
【０１１２】
所望に応じて、パネルは図３に示すような単一の層を有してよい。しかし、パネルは通常、どのように層を加えて、硬化させるか、さらに層が同じ組成を有するか、または異なる組成を有するかに応じて、複数の層を加えるプロセスによって作成され、最終パネル製品にて別個の層を保持しても、していなくてもよい。
【０１１３】
図６は、層２３、２５、２７および２９を有するパネル２１の多層構造を示す。多層構造では、層の組成が同じ、または異なってよい。層の典型的厚さは約１／３２〜１．０インチ（約０．７５〜２５．４ｍｍ）の範囲である。１つの外層のみを使用する場合、これは通常、パネルの厚さ全体の３／８未満になる。
【０１１４】
図６Ａ〜図６Ｃは、厚さ３／４インチ（１９．１ｍｍ）のＳＣＰパネル４で使用する舌および溝の典型的な設計および寸法を示す。
【０１１５】
防火壁および他の耐火性アセンブリの典型的構造
以上で説明したように、図４は金属枠５の一方側にＳＣＰパネル４を有する本発明の防火壁または他の耐火性アセンブリシステムの斜視図であり、図５は、個々に金属枠５の対向する側部に取り付けられたＳＣＰパネル４を有する本発明の防火壁または他の耐火性アセンブリシステムの斜視図である。
【０１１６】
図７は、本発明のシステム内で図５の金属枠５上に支持された図３の単層ＳＣＰパネル４の側面図である。
【０１１７】
本発明が適している耐火性アセンブリの一タイプは、区域分離壁である。図７は、通常は金属枠５の両側にＳＣＰパネル４の隔壁を有する本発明の中実区域分離壁を示す。区域分離壁、特に中実区域分離壁は、一方側が残りの枠および他の隔壁を完全なまま直立状態で維持するために外れて落ちる。ＳＣＰパネルには、所望に応じて従来通りの離脱アルミニウム製クリップを取り付けて、一方側が外れて落ちながら、枠および／または他の壁が完全なままである壁を提供することができる。図７は、離脱クリップまたは他の締結具でよい締結具３１を概略的に示す。本発明では、ＳＣＰパネルが天候への曝露のせいで劣化せず、従来の石膏ボードより強力で、長持ちするので、離脱クリップは任意選択である。したがって、実際にはパネル４は機械的に、または接着剤で取り付けることができる。本発明は、枠の押さえ棒を設ける必要なく、剪断壁でもよい水耐久性防火壁を達成することが好ましい。
【０１１８】
図７Ａは、空隙９によって分離された２つの平行壁を有する本発明の中空壁を示す。典型的な空隙９は２インチの間隔を提供する。各壁は、金属枠５の対向する側部にＳＣＰパネル４の隔壁を有する。
【０１１９】
本発明の耐火性アセンブリは、ＳＣＰパネルの多くの枠組構成を使用してよい。例えば、図７Ｂは、中心で２４インチあるＵＳＧのＨ間柱１の間に設定された厚さ３／４インチの２枚のＳＣＰパネル４を有する中実区域分離壁の上面図を示す。壁は、両側に最小３／４インチの空間を提供して、直線パネルを隣接する枠（図示せず）から分離するように配置される。
【０１２０】
図７Ｃは、中心で２４インチあるＵＳＧの２５ゲージＣ−Ｈ間柱３内に配置された厚さ１／２インチまたは３／４インチのＳＣＰパネル４を使用する本発明の中空区域分離壁の上面図を示す。このシステムは、各側に垂直に適用し、ねじで取り付けた単層のＳＣＰパネル４を有する。パネル４Ａは石膏パネル、例えばSHEETROCKブランドの石膏パネル、またはＳＣＰパネルでよい。パネル４Ａの継手を、枠の対向する側部に配置して、周囲をかしめる。
【０１２１】
本発明のシステムの別の特別な使用法は、シャフト壁システムとしてである。したがって、シャフト壁は、ＳＣＰパネルを取り付ける金属枠を有する。
【０１２２】
図７Ｄは、金属枠要素５に取り付けたＳＣＰパネル４を有するエレベータシャフト壁として使用される耐火障壁の実施形態を示す。ラッキング剪断強度が２００ｐｌｆ〜２０００ｐｌｆの範囲（呼び極限ラッキング強度）であるシャフト壁は、ＳＣＰパネルと組み合わせた鋼枠を使用して構築することができる。このタイプのシャフト壁は、以下の方法で組み立てることができる。
【０１２３】
壁の鋼枠は、隣接するシャフト壁の開口のサイズに合わせて構築する。枠は通常、水平位置で建設し、次にシャフト壁開口内の所定の位置へと「チルトアップ」する。
【０１２４】
シャフト壁を受けるために、全ての必要なシャフト壁開口の周囲トラックおよび締結具を設置する。
【０１２５】
枠が水平位置にある状態で、ＳＣＰパネルの第１層を金属枠に取り付ける。ＳＣＰパネルのこの層は、シャフト壁開口に面する層である。
【０１２６】
シャフト壁枠を１層のＳＣＰパネルとともに「チルトアップ」し、所定の位置に置き、シャフト壁開口を覆う。
【０１２７】
シャフト壁枠を１層のＳＣＰパネルとともに、シャフト開口の周囲トラックおよび／またはシャフト開口の周囲の主構造物に締結する。
【０１２８】
次に、シャフト壁の内層を、機械的締結具を使用してシャフト壁の鋼枠に適用する。この内壁パネルはＳＣＰパネル（または複数のＳＣＰパネル）、石膏パネル（または複数の石膏パネル）、またはパネル層の組合せでよい。
【０１２９】
図７Ｅは、金属枠要素５に取り付けたＳＣＰパネル４を使用する階段吹き抜け壁を示す。
【０１３０】
図７Ｆは、金属枠要素５に取り付けたＳＣＰパネル４を使用する機械的シャフト壁を示す。
【０１３１】
図７Ｇは、金属枠要素５に取り付けたＳＣＰパネル４を使用する空気戻りシャフト壁を示す。
【０１３２】
図７Ｈは、図７Ｄ〜図７Ｇの実施形態に使用できる本発明の中空区域分離壁の上面図を示す。これは、中心で１６インチ〜２４インチあるＵＳＧの２５ゲージＣ−Ｈ間柱３内に配置された厚さ１／２インチまたは３／４インチのＳＣＰパネル４を使用する。このシステムは、各側に垂直に適用し、ねじで取り付けた間柱３の各側に単層のＳＣＰパネル４を有する。パネル４ＡはSHEETROCKブランドの石膏パネルまたはＳＣＰパネルでよい。
【０１３３】
図７Ｉは、さらに石膏またはＳＣＰパネル４Ａを備えるように改造された図７の実施形態を示す。図７Ｉの実施形態では、ＳＣＰパネル４は通常、離脱しないねじ（図示せず）などの締結具によって金属枠５に取り付けられる。ＳＣＰパネル４は、ねじ（図示せず）によって離脱アングルクリップ１４６に取り付けられ、これはねじまたは釘（図示せず）によって間柱１４４に取り付けられる。パネル４Ａは、ねじまたは釘（図示せず）によって間柱１４４および／または間柱空隙１４０Ａの他の間柱（図示せず）に取り付けられる。離脱するか、溶解する他の離脱締結具が、離脱アングルクリップ１４６を置換してよい。
【０１３４】
図７Ｊは、対向するＳＣＰパネル４間に空隙９を有し、さらに石膏またはＳＣＰパネル４Ａを備えるように改造された図７Ａの実施形態を示す。図７Ｊの実施形態では、ＳＣＰパネル４は通常、離脱しないねじ（図示せず）などの締結具によって金属枠５に取り付けられる。ＳＣＰパネル４は、ねじ（図示せず）によって離脱アングルクリップ１４６に取り付けられ、これはねじまたは釘（図示せず）によって間柱１４４に取り付けられる。パネル４Ａは、ねじまたは釘（図示せず）によって間柱１４４および／または間柱空隙１４０Ａの他の間柱（図示せず）に取り付けられる。離脱するか、溶解する他の離脱締結具が、離脱アングルクリップ１４６を置換してよい。
【０１３５】
図７Ｋは、防火壁１３０の実施形態の詳細図を示す。防火壁１３０は、ルーフデッキ１３６から基礎（図示せず）まで延在する。防火壁１３０は、金属枠１３２の対向する側部にＳＣＰパネル１３４を有する。間柱空隙１４０Ａと個々のＳＣＰパネル１３４との間に、空間１４０が配置される。
【０１３６】
ルーフデッキ１３６は、たるき１３３（１つを図示）および小屋組１４３（１つを図示）によって支持される。ＳＣＰパネル１３４の対向する外壁上で上板間柱１４４Ｂとたるき１３３との間に火炎ブロッキング１４８が設けられる。
【０１３７】
床１４７は、２×４インチの木製間柱１４４上に載った床ジョイント１３１によって支持される。火炎ブロッキング１４８は、ＳＣＰパネル１３４の対向する外壁上で敷居板間柱１４４Ａと床ジョイント１３１との間に設けられる。水平の石膏天井パネル１３８および垂直の石膏壁パネル１４５も設けられる。密閉剤１３９が、モールディング１３９Ａの背後で垂直石膏壁パネルの下端に設けられる。
【０１３８】
THERMAFIBER SAFB音響減衰ファイバブランケットなどの火炎ブロッキング１３５および火炎ブロッキング１３７も設けてよい。この実施形態の顕著な特徴は、アルミニウム製アングルクリップ１４６がねじによってＳＣＰパネル１３４および間柱、例えば敷居板間柱１４４Ａおよび上板間柱１４４Ｂなどに取り付けられることである。アルミニウム製クリップ１４６は、火災時には離脱するか溶解し、したがって火災を起こした構造物が、防火壁のＳＣＰパネル１３４から外れて落ちることができる。
【０１３９】
本発明の別の耐火性アセンブリは、家屋の居住区域に隣接し、ＳＣＰパネルおよび金属枠で構築された壁および天井を有する車庫である。
【０１４０】
ＳＣＰパネルの配合
本発明の剪断抵抗性パネルの作成に使用される成分は水硬性セメント、硫酸カルシウムアルファ型半水化物、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、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）、および水である。通常、水硬性セメントと硫酸カルシウムアルファ型半水化物との両方が存在する。複合材の長期耐久性は、硫酸カルシウムアルファ型半水化物がシリカフュームとともに存在していない場合、低下する。水／湿分耐久性は、ポルトランドセメントが存在しない場合、低下する。少量の促進剤および／または凝結遅延剤を組成に添加して、生の（つまり硬化していない）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の促進剤、石膏などの硫酸カルシウムアルファ型半水化物の促進剤、ＤＴＰＡ（ジエチレントリアミンペンタ酢酸）、酒石酸または酒石酸のアルカリ塩（例えば酒石酸カリウム）などの凝結遅延剤、グリコールなどの収縮減少剤、および混入空気を含む。
【０１４１】
本発明のパネルは、耐アルカリ性ガラス繊維と軽量充填剤、例えば微小球とが均一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、つまり水硬性セメント、硫酸カルシウムアルファ型半水化物、ポゾラン、および石灰の混合物で、好ましくは流動化剤および／または他の添加剤を含むものが硬化した結果である。
【０１４２】
本発明の例えば水硬性セメント、硫酸カルシウムアルファ型半水化物、ポゾランおよび石灰などの反応性粉末（無機質粘結剤）の実施形態の典型的な重量比が、反応性粉末の乾燥重量に基づいて表１に図示されている。表１Ａは、本発明の組成の反応性粉末、軽量充填剤、およびガラス繊維の典型的な範囲を列挙している。
2008528427.tif 000003
2008528427.tif 000004
【０１４３】
石灰は、本発明の全配合に必要なわけではないが、石灰を添加すると非常に優れたパネルになることが判明しており、通常は約０．２重量％より多く添加される。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。
【０１４４】
本発明の第１の実施形態では、組成の乾燥成分は反応性粉末（つまり水硬性セメント、硫酸カルシウムアルファ型半水化物、ポゾラン、および石灰の混合物）、セラミック微小球および耐アルカリ性ガラス繊維であり、組成の湿性成分は水および流動化剤である。乾燥成分と湿性成分とを組み合わせて、本発明のパネルを生成する。セラミック微小球は、パネルの全厚さを通して基質内に均一に分布する。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、および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％の軽量充填剤、例えばセラミック微小球、および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および流動化剤の量は、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流動性を提供するのに十分な量である。水の典型的な添加率は、反応性粉末の重量の３５％と６０％の間であり、流動化剤のそれは、反応性粉末の重量の１％と８％の間である。
【０１４５】
ガラス繊維は、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）の直径を有するモノフィラメントである。モノフィラメントは通常、組み合わせて１００本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本の粗糸にすることができる。ガラス繊維の長さは通常、約０．２５〜１または２インチ（６．３〜２５または５０ｍｍ）であり、または約１〜２インチ（２５〜５０ｍｍ）であり、広義には約０．２５〜３インチ（６．３〜７６ｍｍ）である。繊維はランダムな方向を有し、パネルの面で等方性の機械的挙動を提供する。
【０１４６】
本発明の第２の実施形態は、パネルの全厚さにわたって均一に分布するセラミックとガラスの微小球との混合物を含む。したがって本発明の第２の実施形態では、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化物、ポゾラン、および石灰）、セラミック微小球、ガラス微小球、および耐アルカリ性ガラス繊維であり、組成の湿性成分は水および流動化剤である。乾燥成分と湿性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通常、乾燥成分の全体積の７〜１５％の範囲になる。乾燥成分の全重量のうち、本発明のパネルは、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、および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％の反応性粉末、２３〜４３重量％の軽量充填剤、例えばセラミック微小球、０．２〜１．０重量％のガラス微小球、および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および流動化剤の量は、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％と７０％の間であるが、パネルの密度を低下させ、切断性を改善するために水と反応性粉末との比率を使用することが望ましい場合には、６０％より多く最大７０％（水と反応性粉末との重量比は０．６／１〜０．７／１）、好ましくは６５％〜７５％になることもある。流動化剤の量は、反応性粉末の重量の１％と８％の間である。ガラス繊維は、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）の直径を有するモノフィラメントである。これは通常、上記で検討したように束ねてストランドおよび粗糸にする。ガラス繊維の長さは通常、約１〜２インチ（２５〜５０ｍｍ）、広義には約０．２５〜３インチ（６．３〜７６ｍｍ）である。繊維はランダムな方向を有し、パネルの面で等方性の機械的挙動を提供する。
【０１４７】
本発明の第３の実施形態では、パネルの多層構造が生成され、外層は釘打ち性（締結能力）／切断性が改善されている。これは、外層の水とセメントとの比率を増加させる、および／または充填剤の量を変化させる、および／またはパネルが不燃性なままであるように、ある量の十分に小さいポリマ微小球を添加することによって達成される。パネルの芯は通常、層の厚さにわたって均一に分布するセラミック微小球を含むか、あるいはセラミック微小球、ガラス微小球およびフライアッシュセノスフィアのうち１つまたは複数の混合物を含む。
【０１４８】
本発明のこの実施形態の芯層の乾燥成分は、反応性粉末（通常は水硬性セメント、硫酸カルシウムアルファ型半水化物、ポゾラン、および石灰）、軽量充填剤粒子（通常はセラミック微小球のみ、またはセラミック微小球、ガラス微小球およびフライアッシュセノスフィアのうち１つまたは複数などの微小球）、および耐アルカリ性ガラス繊維であり、芯層の湿性成分は水および流動化剤である。乾燥成分と湿性成分とを組み合わせて、本発明のパネルの芯層を生成する。乾燥成分の全重量のうち、本発明のパネルの芯は、約４９〜５６重量％の反応性粉末、３５〜４２重量％の中空セラミック微小球および７〜１２重量％の耐アルカリ性ガラス繊維から、あるいは約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％のガラス微小球またはフライアッシュセノスフィア、および６〜１０重量％の耐アルカリ性ガラス繊維から形成されることが好ましい。広い範囲では、本発明のこの実施形態のパネルの芯層は通常、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％の軽量充填剤、例えばセラミック微小球、および６〜１７重量％の耐アルカリ性ガラス繊維から、あるいは約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％の他の軽量充填剤、例えばガラス微小球またはフライアッシュセノスフィア、および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および流動化剤の量は、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％と７０％の間であるが、パネルの密度を低下させ、切断性を改善するために水と反応性粉末との比率を使用することが望ましい場合には、６０％より多く最大７０％になり、流動化剤のそれは、反応性粉末の重量の１％と８％の間である。水と反応性粉末との比率を調節する場合は、所望の特性の本発明のパネルを提供するように、スラリの組成を調節する。
【０１４９】
通常は、ＳＣＰパネルを燃焼性にするポリマ微小球およびポリマ繊維、例えばポリビニルアルコール繊維が存在しない。
【０１５０】
本発明のこの実施形態の外層の乾燥成分は、反応性粉末（通常は水硬性セメント、硫酸カルシウムアルファ型半水化物、ポゾラン、および石灰）、軽量充填剤粒子（通常はセラミック微小球のみ、またはセラミック微小球、ガラス微小球およびフライアッシュセノスフィアのうち１つまたは複数などの微小球）、および耐アルカリ性ガラス繊維であり、外層の湿性成分は水および流動化剤である。乾燥成分と湿性成分とを組み合わせて、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の外層では、パネルに良好な締結および切断能力を与えるように、水の量を選択する。乾燥成分の全重量のうち、本発明のパネルの外層は、約５４〜６５重量％の反応性粉末、２５〜３５重量％のセラミック微小球、０〜０．８重量％のガラス微小球、および６〜１０重量％の耐アルカリ性ガラス繊維から形成されることが好ましい。広い範囲では、本発明のパネルの外層は、乾燥成分全体に基づいて約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％のガラス微小球（および／またはフライアッシュセノスフィア）、および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および流動化剤の量は、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％と７０％の間であり、パネルの密度を低下させ、釘打ち性を改善するために水と反応性粉末との比率を調節する場合には、特に６０％より多く最大７０％になり、流動化剤の典型的な添加率は、反応性粉末の重量の１％と８％の間である。外層の好ましい厚さは１／３２〜４／３２インチ（０．８〜３．２ｍｍ）の範囲であり、外層を１つのみ使用する場合、その厚さはパネルの全厚さの３／８より小さい。
【０１５１】
本発明のこの実施形態の芯および外層の両方で、ガラス繊維は、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）の直径を有するモノフィラメントである。モノフィラメントは通常、上記で検討したように束ねてストランドおよび粗糸にする。長さは通常、約１〜２インチ（２５〜５０ｍｍ）、広義には約０．２５〜３インチ（６．３〜７６ｍｍ）である。繊維の方向はランダムであり、パネルの面で等方性の機械的挙動を提供する。
【０１５２】
本発明は、多層パネルの第４の実施形態も含み、これは１立方フィート当たり６５〜９０ポンドの密度を有し、枠に締結された場合に剪断荷重に抵抗することができ、水性混合物の硬化の結果である連続相の芯層を備え、連続相は、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剤、および５〜２０重量％のガラス繊維を備える水性混合物の硬化の結果であり、連続相は、ガラス繊維で強化されて、軽量充填剤粒子を含み、軽量充填剤粒子は、０．０２〜１．００の粒子比重、および約１０〜５００ミクロン（マイクロメートル）の平均粒子サイズを有し、個々の別の連続相の少なくとも１つの外層は、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剤、および５〜２０重量％のガラス繊維を備える水性混合物の硬化の結果であり、連続相はガラス繊維で強化され、軽量充填剤粒子を含み、軽量充填剤粒子は、０．０２〜１．００の粒子比重、および約１０〜５００ミクロン（マイクロメートル）の平均粒子サイズを有し、内層の対向する各側にあり、少なくとも１つの外層は内層よりガラス繊維のパーセンテージが高い。
【０１５３】
本発明のパネルの作成
例えば水硬性セメント、硫酸カルシウムアルファ型半水化物、ポゾラン、および石灰の混合物である反応性粉末、および例えば微小球などの軽量充填剤を、適切な混合機内で乾燥状態で混合する。
【０１５４】
次に、水、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）、およびポゾラン（例えばシリカフュームまたはメタカオリン）を、別の混合機内で１分〜５分間混合する。所望に応じて、凝結遅延剤（例えば酒石酸カリウム）をこの段階で添加して、スラリの硬化特性を制御する。湿性成分を含む混合機に乾燥成分を添加して、２分〜１０分間混合し、滑らかな均質スラリを形成する。
【０１５５】
次に、均一なスラリ混合物を獲得する目的で、幾つかの方法のいずれかでスラリをガラス繊維と組み合わせる。これで、繊維を含むスラリを所望の形状およびサイズの適切な型に注入することにより、セメント質パネルが形成される。必要に応じて、型に振動を与えて、型内で材料を良好に圧縮する。パネルには、適切なスクリードバーまたはこてを使用して、必要な表面仕上げ特徴が与えられる。
【０１５６】
多層ＳＣＰパネルを作成する幾つかの方法のうちの１つは、以下の通りである。例えば水硬性セメント、硫酸カルシウムアルファ型半水化物、ポゾラン、および石灰の混合物である反応性粉末、および例えば微小球などの軽量充填剤を、適切な混合機内で乾燥状態で混合する。次に、水、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）、およびポゾラン（例えばシリカフュームまたはメタカオリン）を、別の混合機内で１分〜５分間混合する。所望に応じて、凝結遅延剤（例えば酒石酸カリウム）をこの段階で添加して、スラリの硬化特性を制御する。湿性成分を含む混合機に乾燥成分を添加して、２分〜１０分間混合し、滑らかな均質スラリを形成する。
【０１５７】
次に、均一な混合物を獲得する目的で、幾つかの方法でスラリをガラス繊維と組み合わせる。ガラス繊維は通常、粗糸の形態であり、短い長さに細断される。好ましい実施形態では、スラリおよび細断したガラス繊維を同時にパネル型内に噴霧する。噴霧は、数工程で実行して、好ましくは最大約０．２５インチ（６．３ｍｍ）の厚さの薄い層を生成し、これは特定のパターンがなく、１／４〜１インチ（６．３〜２５．４ｍｍ）の厚さの均一なパネルへと蓄積することが好ましい。例えば、１つの用途では、３×５ｆｔ（０．９１×１．５２ｍ）のパネルを、長さおよび幅の方向に６回噴霧して作成した。各層を付着させるにつれ、圧延機を使用して、スラリとガラス繊維とが密接に接触することを保証することができる。層は、圧延ステップ後にスクリードバーまたは他の適切な手段で平らにすることができる。通常、圧縮空気を使用して、スラリを霧状にすることができる。スラリは、噴霧ノズルから出る時に、噴霧ガンに装着された細断機構によって粗糸から切断されているガラス繊維と混合する。スラリとガラス繊維との均一な混合物を、上述したようにパネル型内に付着させる。
【０１５８】
所望に応じて、パネルの外面層は、パネルを枠に取り付けるために使用する締結具を容易に打ち込めるために、ポリマ球を含むか、他の方法で構成することができる。このような層の好ましい厚さは、約１／３２インチ〜４／３２インチ（０．８〜３．２ｍｍ）である。上述したパネルの芯を作成する同じ手順を使用して、パネルの外層を適用することができる。
【０１５９】
スラリとガラス繊維との混合物を付着させる他の方法が、パネル作成技術の当業者には思い浮かぶ。例えば、バッチプロセスを使用して各パネルを作成するのではなく、同様の方法で連続シートを準備することができ、これは材料が十分に硬化した後、所望のサイズのパネルに切断することができる。スラリの体積に対する繊維のパーセンテージは通常、ほぼ０．５％〜３％の範囲、例えば１．５％を構成する。典型的なパネルは、約１／４〜１−１／２インチ（６．３〜３８．１ｍｍ）の厚さを有する。
【０１６０】
本発明のパネルを作成する別の方法は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第１０／６６６２９４号にて開示されたプロセスステップを使用することである。参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第１０／６６６２９４号は、緩やかに分布した細断繊維またはスラリの層を移動するウェブ上に最初に１回付着させた後、繊維をスラリ層に付着させることを開示している。植え込み装置が、付着したばかりの繊維を圧縮してスラリにし、その後にスラリの追加層、次に細断した繊維を追加し、その後にさらに埋め込む。このプロセスを、所望に応じてボードの層毎に繰り返す。終了後、ボードは、より均一に分布した繊維成分を有し、その結果、セメント質パネルの先行技術の生産技術で教示されるような強化繊維の厚いマットを必要とせずに、比較的強力なパネルになる。
【０１６１】
より具体的には、米国特許出願第１０／６６６２９４号は、構造用セメント質パネルを生産する多層プロセスを開示し、これは（ａ）移動ウェブを設けることと、（ｂ）ばらばらの繊維の第１層を１回付着させることと、（ｃ）硬化可能なスラリの層をウェブ上に付着させることと、（ｄ）ばらばらの繊維の第２層をスラリ上に付着させることと、（ｅ）繊維の第２層をスラリに埋め込むことと、（ｆ）パネル内で硬化性繊維強化スラリの所望の数の層が獲得されるまで、ステップ（ｃ）からステップ（ｄ）のスラリ付着を繰り返すこととを含む。
【０１６２】
図２１は、米国特許出願第１０／６６６２９４号のプロセスを実行するのに適切な装置の略立面図である。次に図２１を参照すると、構造的パネルの生産ラインが概略的に図示され、全体的に３１０とされている。生産ライン３１０は、複数の脚部３１３または他の支持体を有する支持枠または形成テーブル３１２を含む。支持枠３１２上には、平滑な不透水性表面を有するゴム状の継ぎ目なしコンベヤベルトなどの移動キャリア３１４が含まれるが、多孔性表面も想定される。当技術分野でよく知られているように、支持枠３１２は、少なくとも１つのテーブル状区画で作成してよく、これは指定された脚部３１３を含んでよい。支持枠３１２は、枠の遠位端３１８に主駆動ロール３１６を、枠の近位端３２２にはアイドラロール３２０も含む。また、ロール３１６、３２０上でキャリア３１４の所望の張力および配置を維持するために、少なくとも１つのベルトトラッキングおよび／または張り装置３２４を設けることが好ましい。
【０１６３】
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および／または当技術分野でよく知られているように、硬化前にスラリを支持するよう設計された支持材料の他のウェブを設けて、キャリア３１４上に配置し、それを保護し、および／またはそれを清浄に維持することができる。しかし、このライン３１０によって生産されたパネルは、キャリア３１４上に直に形成されることも想定される。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を設ける。キャリア３１４は、当技術分野で知られているように主駆動ロール３１６を駆動するモータ、プーリ、ベルトまたは鎖の組合せによって、支持枠３１２に沿って移動する。キャリア３１４の速度は、用途に合うように変化してよいことが想定される。
【０１６４】
図２１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の層またはスラリの層をウェブ３２６上に１回付着させることによって開始する。スラリを最初に付着させる前に繊維３３０を付着させることの利点は、繊維が生成されるパネルの外面付近に埋め込まれることである。様々な繊維付着および細断装置がこのライン３１０から想定されるが、好ましいシステムはガラス繊維コードの幾つかのスプール３３２を保持する少なくとも１つのラック３３１を使用し、それぞれから繊維のコード３３４が細断機３３６とも呼ばれる細断ステーションまたは装置に供給される。
【０１６５】
細断機３３６は回転する刃付きロール３３８を含み、そこから半径方向に延在し、キャリア３１４の幅にわたって横方向に延在する刃３４０が突出し、それはアンビルロール３４２に近く、それと接触し、それとともに回転する関係で配置される。好ましい実施形態では、刃付きロール３３８およびアンビルロール３４２は、比較的近い関係で配置され、したがって刃付きロール３３８が回転するとアンビルロール３４２も回転するが、逆も想定される。また、アンビルロール３４２は弾性支持材料で覆うことが好ましく、刃３４０がこれに当たってコード３３４を区画へと細断する。ロール３３８上の刃３４０の間隔が、細断される繊維の長さを決定する。図２１に見られるように、細断機３３６は、近位端３２２付近でキャリア３１４上に配置されて、生産ライン３１０の長さの生産的な使用量を最大限にする。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。
【０１６６】
次に、スラリ供給ステーション、つまりスラリフィーダ３４４がホッパ、ビンなどの遠隔の混合位置３４７からスラリ３４６の補給を受ける。プロセスは、キャリア３１４上にスラリを最初に付着させることにより開始することも想定される。スラリは、様々な量のポルトランドセメント、石膏、骨材、水、促進剤、可塑剤、発泡剤、充填剤および／またはＳＣＰパネルを生産するために以上で、および参照により組み込まれた上記の特許に記載された他の成分で構成することが好ましい。これらの成分の相対的な量は、以上の幾つかを除去するか、他の成分を追加することを含め、使用に合わせて変更することができる。
【０１６７】
移動するキャリア３１４上にスラリ３４６の薄い層を均等に付着させるスラリフィーダ３４４の様々な構成が想定されるが、好ましいスラリフィーダ３４４は、キャリア３１４の進行方向に対して横方向に配置された主計量ロール３４８を含む。コンパニオンまたはバックアップロール３５０を、計量ロール３４８に対して近く、平行で回転する関係で配置し、その間にニップ３５２を形成する。好ましくはテフロン（登録商標）ブランドの材料などのこびりつかない材料である１対の側壁３５４が、ニップ３５２へと注入されるスラリ３４６がフィーダ３４４の側部から逃げるのを防止する。
【０１６８】
フィーダ３４４は、移動するキャリア３１４またはキャリアウェブ３２６上にスラリ３４６の均一で比較的薄い層を付着させる。適切な層の厚さは約０．０５インチ〜０．２０インチである。しかし、このプロセスで生産される好ましい構造的パネルでは４つの層が好ましく、適切な建築パネルは約０．５インチであるので、特に好ましいスラリ層の厚さは約０．１２５インチである。
【０１６９】
次に図２１および図２２を参照すると、上述したようなスラリ層の厚さを達成するために、幾つかの形体をスラリフィーダ３４４に設ける。第１に、ウェブ３２６全体にわたってスラリ３４６の均一な付着を保証するために、当技術分野でよく知られているタイプの横方向に往復し、ケーブルで駆動された流体動力式ディスペンサ３５８内に配置されたホース３５６を通して、スラリをフィーダ３４４に送出する。したがって、ホース３５６から流れるスラリは、横方向に往復する運動でフィーダ３４４に注入されて、ロール３４８、３５０および側壁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、計量ロール３４８が回転すると、リザーバからスラリ３４６の層が引き出される。
【０１７０】
次に、厚さ監視または厚さ制御ロール３６０を、主計量ロール３４８の垂直中心線のわずかに上および／またはわずかに下流に配置して、主計量ロール３４８の外面３６２上にフィーダリザーバ３５７から引き出されるスラリ３４６の厚さを調整する。また、厚さ制御ロール３６０によって、様々で一定に変化する粘度を有するスラリを扱うことができる。主計量ロール３４８は、キャリア３１４およびキャリアウェブ３２６の運動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および厚さ監視ロール３６０は全て、同じ方向で回転自在に駆動され、これは移動する個々の外面上でスラリが時期尚早に硬化する可能性を最小限に抑える。外面３６２上のスラリ３４６がキャリアウェブ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方向の剥ぎ取りワイヤ３２６によって、スラリ３４６がキャリアウェブ上に完全に付着し、ニップ３５２およびフィーダリザーバ３５９に向かって後退しないことが保証される。剥ぎ取りワイヤ３６４は、主計量ロール３４８に時期尚早に硬化したスラリが付かないことも補助し、比較的均一なスラリのカーテンを維持する。
【０１７１】
第２細断機ステーションまたは装置３６６は、細断機３３６と同一であることが好ましく、フィーダ３４４の下流に配置されて、繊維３６８の第２層をスラリ３４６に付着させる。好ましい実施形態では、細断機装置３６６は、細断機３３６に供給するのと同じラック３３１からコード３３４が供給される。しかし、用途に応じて別個のラック３３１が個々の各細断機に供給できることが想定される。
【０１７２】
次に図２１および図２３を参照すると、次に全体的に３７０で指定された埋め込み器具が、スラリ３４６および生産ライン３１０の移動キャリア３１４に対して動作する関係で配置されて、繊維３６８をスラリ３４６に埋め込む。振動機、羊足ローラなどを含むが、それに制限されない様々な埋め込み器具が想定されるが、好ましい実施形態では、埋め込み器具３７０は枠３１２のキャリアウェブ３２６の進行方向「Ｔ」に対して横方向に装着された少なくとも１対の概ね平行の軸３７２を含む。各軸３７２には複数の比較的大きい直径の円板３７４が設けられ、これは軸上で相互から小さい直径の円板３７６によって軸方向に分離される。
【０１７３】
ＳＣＰパネルの生産中、軸３７２および円板３７４、３７６は、軸の縦軸の周囲で一緒に回転する。当技術分野でよく知られているように、軸３７２の一方または両方に動力を与えることができ、一方のみに動力を与える場合は、他方をベルト、鎖、歯車駆動装置または他の知られている動力伝達技術によって駆動して、駆動ロールに対応する方向および速度を維持することができる。隣接し、好ましくは平行である軸３７２の個々の円板３７４、３７６は、スラリに「混練」作用または「マッサージ」作用を生成するために相互に噛み合い、これは以前に自身上に配置された繊維３６８を埋め込む。また、円板３７２、３７４の近接し、噛み合って回転する関係は、円板上にスラリ３４６が蓄積するのを防止し、実際にスラリの凝集固まりの時期尚早の硬化による生産ラインの停止時間を大幅に減少させる「自浄化」作用を生成する。
【０１７４】
軸３７２上の円板３７４、３７６の噛み合い関係は、小径スペーサ円板３７６と相対的に大径の主円板３７４との対向する周辺が密接に隣接して配置されることを含み、これも自浄化作用を容易にする。円板３７４、３７６が非常に近接して（しかし好ましくは同じ方向に）相互に対して回転するので、スラリの粒子が装置に捕捉され、時期尚早に硬化することは困難である。相互に対して横方向にずれる２セットの円板３７４を設けることにより、スラリ３４６は複数の分断作用を受けて、「混練」作用を生成し、これが繊維３６８をスラリ３４６にさらに埋め込む。
【０１７５】
繊維３６８が埋め込まれる、つまり移動するキャリアウェブ３２６が埋め込み器具３７０を通過すると、ＳＣＰパネルの第１層３７７が完成する。好ましい実施形態では、第１層３７７の高さまたは厚さは、約０．０５〜０．２０インチの範囲である。この範囲は、ＳＣＰパネルの同様の層と組み合わせられると、所望の強度および剛性を提供することが判明している。しかし、用途に応じて他の厚さも想定される。
【０１７６】
所望の厚さの構造用セメント質パネルを構築するには、追加の層が必要である。そのために、フィーダ３４４と実質的に同一である第２スラリフィーダ３７８を、動作する関係で移動キャリア３１４に設けて、既存の層３７７上にスラリ３４６の追加層３８０を付着させるよう配置する。
【０１７７】
次に、実質的に細断機３３６および３６６と同一である追加細断機３８２を、動作する関係で枠３１２に設けて、ラック３３１と同様の状態で枠３１２に対して構築され、配置されたラック（図示せず）から提供された繊維３８４の第３層を付着させる。繊維３８４は、第２埋め込み器具３８６を使用してスラリ層３８０上に付着させ、埋め込む。第１層３７７が分断されないように、構成および埋め込み器具３７０に対する配置構成が同様である第２埋め込み器具３８６を、移動キャリアウェブ３１４よりわずかに高く装着する。この方法で、スラリの第２層３８０および埋め込まれた繊維が生成される。
【０１７８】
次に図２１を参照すると、硬化性スラリおよび繊維の連続する各層とともに、追加のスラリフィーダステーション３４４、３７８、４０２およびそれに続く繊維細断機３３６、３６６、３８２、４０４および埋め込み器具３７０、３８６、４０６を生産ライン３１０に設ける。好ましい実施形態では、合計４つの層（例えば図２９のパネル１０１参照）を設けて、ＳＣＰパネルを形成する。上述したように４層の繊維を埋め込んだ硬化性スラリを付着させた後、形成器具３９４を枠３１２に設けて、パネルの上面３９６を成形することが好ましい。このような形成器具３９４は、硬化性スラリ／ボード生産の技術分野で知られ、通常は多層パネルの高さおよび形状に従って所望の寸法特徴に合わせるばね式または振動する板である。
【０１７９】
作成されるパネルは複数の層を有し（例えば図６のパネル２１の層２３、２５、２７、２９参照）、これは硬化すると、一体の繊維強化塊を形成する。各層内の繊維の存在および配置が、以下で開示し、説明するような特定の所望のパラメータによって制御され、それに維持されると、パネルの層状剥離はほぼ不可能である。
【０１８０】
この時点で、スラリの層は硬化を開始し、個々のパネルは、好ましい実施形態では水ジェット切断機である切断器具３９８によって相互から分離される。本発明のパネル構成に適切な鋭角縁部を生成できるなら、移動する刃を含む他の切断器具が、この操作には適切であると考えられる。切断器具３９８は、図２１に図示した表示とは異なってよい所望の長さを有するパネルを生成するように、線３１０および枠３１２に対して配置される。キャリアウェブ３１４の速度は比較的遅いので、切断器具３９８は、ウェブ３１４の進行方向に対して直角に切断するように装着することができる。生産速度が上がると、このような切断器具は、ウェブの進行方向に対してある角度で生産ライン３１０に装着されることが知られている。切断されると、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、保存および／または出荷のために積み重ねられる。
【０１８１】
量的な意味では、繊維およびスラリ層の数、パネル内の繊維の体積分率、および各スラリ層の厚さ、および繊維ストランド直径が繊維埋め込み効率に及ぼす影響が調査されている。分析において、以下のパラメータが識別された。
ｖＴ＝複合材の全体積
ｖｓ＝パネルスラリの全体積
ｖｆ＝パネル繊維の全体積
ｖｆ，ｌ＝全繊維体積／層
ｖＴ，ｌ＝全複合材体積／層
ｖｓ，ｌ＝全スラリ体積／層
Ｎｌ＝スラリ層の総数；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相当直径
ｌｆ＝個々の繊維ストランドの長さ
ｔ＝パネル厚さ
ｔｌ＝スラリおよび繊維を含む個々の層の全厚さ
ｔｓ，ｌ＝個々のスラリ層の厚さ
ｎｆ，ｌ、ｎｆ１，ｌ、ｎｆ２，ｌ＝繊維層内の繊維の総数
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2008528427.tif 000006
【０１８２】
2008528427.tif 000007
同数のスラリと繊維層とで構成されたパネルを想定する。これら層の数がＮｌに等しく、パネルの繊維体積分率がＶｆに等しいものとする。
【０１８３】
要するに、別個のスラリ層上に付着している繊維ネットワークの層の繊維投影表面積分率
2008528427.tif 000008
は、以下の数学的関係式によって与えられる。
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ここで、Ｖｆはパネル繊維の全体積分率であり、ｔはパネルの全厚さであり、ｄｆは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は使用している別個のスラリ層の厚さである。
【０１８４】
したがって、良好な繊維埋め込み効率を達成するために、目的となる機能は、繊維表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８および式１０に現れる１つまたは複数の変数を変動させることにより、繊維の投影表面積分率を調整して、良好な繊維埋め込み効率を達成できることは注目に値する。
【０１８５】
繊維の投影表面積分率の大きさに影響を及ぼす様々な変数が識別され、良好な繊維埋め込み効率を達成するために「繊維投影表面積分率」の大きさを調整するアプローチが示唆されている。このようなアプローチは、繊維投影表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つまたは複数の変更することを含む。つまり、別個の繊維およびスラリ層の数、別個のスラリ層の厚さ、および繊維ストランドの直径である。
【０１８６】
この基本的研究に基づいて、繊維投影表面積分率
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の好ましい大きさは、以下であることが判明した。
好ましい繊維投影表面積分率
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最も好ましい繊維投影表面積分率
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【０１８７】
設計パネル繊維体積分率Ｖｆについて、繊維投影表面積分率の上述した好ましい大きさの達成は、以下の変数のうち１つまたは複数の調整することによって可能になる。つまり、別個の繊維層の総数、別個のスラリ層の厚さおよび繊維ストランドの直径である。特に、繊維投影表面積分率の好ましい大きさにつながるこれらの変数の望ましい範囲は、以下の通りである。
多層ＳＣＰパネル内の別個のスラリ層の厚さｔｓ，ｌ
別個のスラリ層の好ましい厚さｔｓ，ｌ≦０．２０インチ
別個のスラリ層のさらに好ましい厚さｔｓ，ｌ≦０．１２インチ
別個のスラリ層の最も好ましい厚さｔｓ，ｌ≦０．０８インチ
多層ＳＣＰパネル内の別個の繊維層の数Ｎｌ
別個の繊維層の好ましい数Ｎｌ≧４
別個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直径ｄｆ≧３０ｔｅｘ
最も好ましい繊維ストランド直径ｄｆ≧７０ｔｅｘ
【０１８８】
特性
本発明のＳＣＰパネルの金属枠システムは、表２Ａ〜表２Ｄに列挙した特性のうち１つまたは複数を有することが好ましい。この特性は、他に指示していない限り、厚さ１／２インチ（１２．７ｍｍ）のＳＣＰパネルのものである。
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【０１８９】
表２Ｄの水平設計剪断容量は３の安全率を提供する。
【０１９０】
３／８〜３／４インチ（９〜１９ｍｍ）、例えば１／２インチ（１２．５ｍｍ）の厚さのＳＣＰパネルを機械的におよび／または接着剤で横方向に補強した金属枠を有するシステムは、ＡＳＴＭ  Ｅ−７２に従って試験した場合、通常は１直線フィート（３０．５ｃｎ）当たり２００〜１２００、または４００〜１２００、または８００〜１２００ポンドの呼び壁剪断容量（呼びラッキング剪断強度としても知られる）を有する。
【０１９１】
典型的な厚さ３／４インチ（１９ｍｍ）のパネルは、ＡＳＴＭ  ６６１およびＡＰＡ  Ｓ−１試験方法に従って中心で１６インチ（４０６．４ｍｍ）のスパンにわたって試験した場合、静止荷重では５５０ｌｂ（２５０ｋｇ）より大きい極限負荷容量、衝撃荷重では４００ｌｂ（１８２ｋｇ）より大きい極限負荷容量、２００ｌｂ（９０．９ｋｇ）の荷重での静止および衝撃荷重の両方で、０．０７８インチ（１．９８ｍｍ）より小さい撓みを有する。
【０１９２】
通常、水に４８時間浸した後に６５ｌｂ／ｆｔ３（１０４１ｋｇ／ｍ３）〜９０ｌｂ／ｆｔ３（１４４２ｋｇ／ｍ３）または６５ｌｂ／ｆｔ３（１０４１ｋｇ／ｍ３）〜９５ｌｂ／ｆｔ３（１５２２ｋｇ／ｍ３）の乾燥密度を有するパネルの曲げ強度は、ＡＳＴＭ  Ｃ９４７試験で測定すると、少なくとも１０００ｐｓｉ（７ＭＰａ）、例えば１３００ｐｓｉ（９ＭＰａ）、好ましくは１６５０ｐｓｉ（１１．４ＭＰａ）、さらに好ましくは少なくとも１７００ｐｓｉ（１１．７ＭＰａ）である。
【０１９３】
通常、ＳＣＰ隔壁の結果、本発明の防火壁または他の耐火性アセンブリシステムは、金属枠および石膏壁ボードの防火壁または他の耐火性アセンブリシステムより高い比剛性を有する。また、通常、本発明のシステムは組積造の防火壁システムより高い比剛性を提供する。
【０１９４】
通常、システムの垂直剪断隔壁の負荷容量は、１０フィート×２０フィートの金属枠に締結した水平方向の厚さ１／２インチ〜３／４インチのＳＣＰパネル上で２インチの水頭を２４時間の期間にわたって維持し、その後に垂直に方向転換し、垂直剪断隔壁の負荷容量を試験した試験で水に曝露した場合、２５％より多くは低下せず、好ましくは２０％より多くは低下しない。
【０１９５】
通常、システムは、１０フィート×２０フィートの金属枠に締結した厚さ３／４インチのＳＣＰパネル上で２インチの水頭を２４時間の期間にわたって維持する試験で水に曝露した場合、１平方フィート当たり０．７ポンドより多くの水を吸収しない。
【０１９６】
通常、１０フィート×２０フィートの金属枠に取り付けた幅１０フィート、長さ２０フィート、厚さ３／４インチのＳＣＰパネルの隔壁を有する本発明のシステムの実施形態は、金属枠に締結したＳＣＰパネル上で２４時間の期間にわたって維持した２インチの水頭に曝露した場合、５％より大きくは膨張しない。
【０１９７】
通常、本発明のシステムのあらゆる構成要素は、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。また通常、本発明のシステムは、清浄な場合にほぼゼロの細菌成長を支持する。また通常、本発明のシステムはシロアリに対して食用不適である。
【０１９８】
金属枠上に厚さ３／４インチ（１９ｍｍ）または厚さ１／２インチ（１３ｍｍ）のＳＣＰパネルの隔壁がある本発明の防火壁または他の耐火性アセンブリシステムのこの組合せは、軽量で強力であるので、所与の建築物占有面積に対して建築物容積を効率的に使用し、所与の建築物占有面積に対して建築物容積を最大限にすることができる。このシステムは軽量の性質であるので、組積造システムに伴う死荷重がなくなる。死荷重が減少すると、より不安定な土壌に同等のサイズの構造物を建築することができる。
【０１９９】
［実施例］
小規模水平炉（ＳＳＨＦ）内で同等の構造的外皮について火災耐久性試験の実験を実施した。サンプル５個、１／２インチ（１３ｍｍ）。本発明の組成の構造用セメントパネル（ＳＣＰ）、３／４インチ（１９ｍｍ）VIROCパネル、１／２インチ（１３ｍｍ）NOVATECHパネル、１５／３２インチ（１２ｍｍ）合板（等級Ａ〜Ｃ）および３１／６４インチ（１２ｍｍ）方向性ストランドボード（ＯＳＢ）を、４ｆｔ×４ｆｔアセンブリの一部として試験した。
【０２００】
各アセンブリは、金属枠３５８、２０ゲージのＣＲランナ、および中心が２４インチ間隔のＳＴ間柱で構築した。試験材料を、露出した表面に塗布し、ＵＳＧのSHEETROCKの５／８インチ（１６ｍｍ）FIRECODEタイプＳＣＸ石膏壁板の１層を、５つの試験片各々の露出していない表面に適用した。露出した表面材料を、継手がアセンブリのスパンの中央にある状態で、間柱に直角に適用する。アセンブリの温度を比較するために、露出したパネルの下側の空隙、および露出していない表面の両方に、熱電対を配置した。炉の温度を、ＡＳＴＭ  Ｅ１１９の時間／温度曲線に合わせて制御した。試験の継続時間にわたって仕上げ等級および露出していない表面で温度を測定した。試験中に露出した表面に推定される状態に関して、観察した。熱電対読み取り値の規格ＡＳＴＭ  Ｅ１１９の温度限界は、平均で周囲より２５０°Ｆ（１３６℃）高く、管理限界として使用した個体の場合は、周囲より３２５°Ｆ（１８３℃）高かった。
【０２０１】
試験の目的は、火災試験で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、システムの火災耐久性等級を提供しない。
【０２０２】
小規模水平炉試験（実施例１および実施例３）に使用するＳＣＰパネルの配合は、以下の表２Ｅの通りである。
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【０２０３】
サンプル５個の試験結果が表３に見られる。平均（Ａ）と個体（Ｉ）との両方の読み取り値は、各試験中に温度の基準限界を超えた場合、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。
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【０２０４】
実施例１
サンプルの構成
サイズ：４８インチ（１２２ｃｍ）×４８−５／８インチ（１２４ｃｍ）
間柱：３５８ＳＴ、２０ゲージ、間隔：中心で２４インチ（６１ｃｍ）
ランナ：３５８ＣＲ、２０ゲージ；空隙：ボイド
表面材：（火災側）１層１／２インチ（１３ｍｍ）ＵＳＧ構造用セメントパネル（ＳＣＰ）
（露出していない側）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
【０２０５】
表４は、試験材料としてこの実施例で使用されるボードを列挙している。ボードは、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。
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【０２０６】
火災試験の継続時間：７０分０秒
試験終了時：ボードの剥離なし
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【０２０７】
実施例２
サンプルの構成
サイズ：４８インチ（１２２ｃｍ）×４８−５／８インチ（１２４ｃｍ）
間柱：３５８ＳＴ、２０ゲージ、間隔：中心で２４インチ（６１ｃｍ）
ランナ：３５８ＣＲ、２０ゲージ；空隙：ボイド
表面材：（火災側）１層３／４インチVIROCボード
（露出していない側）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
【０２０８】
表７は、試験材料としてこの実施例で使用されるボードを列挙している。ボードは、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。
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【０２０９】
火災試験の継続時間：６０分０秒
試験終了時：ボードの剥離なし
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【０２１０】
実施例３
サンプルの構成
サイズ：４８インチ（１２２ｃｍ）×４８−５／８インチ（１２４ｃｍ）
間柱：３５８ＳＴ、２０ゲージ、間隔：中心で２４インチ（６１ｃｍ）
ランナ：３５８ＣＲ、２０ゲージ；空隙：ボイド
表面材：（火災側）１層１／２インチNova Tech Board
（露出していない側）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
【０２１１】
表１０は、試験材料としてこの実施例で使用されるボードを列挙している。ボードは、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。
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【０２１２】
火災試験の継続時間：７０分０秒
試験終了時：ボードの離層、ボードの剥離なし
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【０２１３】
実施例４
サンプルの構成
サイズ：４８インチ（１２２ｃｍ）×４８−５／８インチ（１２４ｃｍ）
間柱：３５８ＳＴ、２０ゲージ、間隔：中心で２４インチ（６１ｃｍ）
ランナ：３５８ＣＲ、２０ゲージ；空隙：ボイド
表面材：（火災側）１層１５／３２インチ（１２ｍｍ）合板（Ａ／Ｃ）ボード
（露出していない側）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
【０２１４】
表１３は、試験材料としてこの実施例で使用されるボードを列挙している。ボードは、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。
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【０２１５】
火災試験の継続時間：３２分０秒
試験終了時：ボードが剥離
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【０２１６】
実施例５
サンプルの構成
サイズ：４８インチ（１２２ｃｍ）×４８−５／８インチ（１２４ｃｍ）
間柱：３５８ＳＴ、２０ゲージ、間隔：中心で２４インチ（６１ｃｍ）
ランナ：３５８ＣＲ、２０ゲージ；空隙：ボイド
表面材：（火災側）１層３１／６４インチ方向性ストランドボード（ＯＳＢ）
（露出していない側）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
【０２１７】
表１６は、試験材料としてこの実施例で使用されるボードを列挙している。ボードは、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。
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【０２１８】
火災試験の継続時間：３２分０秒
試験終了時：ボードが剥離
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【０２１９】
実施例６
この実施例は、プロトタイプの厚さ３／４インチのＳＣＰパネルを使用して、以下で説明したように構築した床隔壁１枚の水平隔壁強度を、ＡＳＴＭ  Ｅ４５５−９８建築物の枠付き床または屋根隔壁構造の静止荷重試験、シングルビーム方法で求める。
【０２２０】
試験試料の材料
Ａ．床隔壁の材料
プロトタイプの３／４”ＳＣＰ−ガラス繊維ストランドで強化した本発明の構造用セメントパネル。「Ｖ」字溝および舌を４’×８’シートの８’寸法に沿って配置する。この床隔壁試験のＳＣＰパネルの実施例に使用する配合が表１８Ａに列挙されている。
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【０２２１】
締結具−＃８−１８×１−５／８”長さのBUGLE HEAD GRABBERSUPER DRIVE（商標）ねじ、間隔は周辺に沿って中心で６”、およびパネルのフィールドで中心で１２”。全ての締結具は、パネルの縁部から内側に最小で３／４インチ、継ぎ目から１／２インチに配置した。パネルの隅部では、締結具を２インチ挿入した。
【０２２２】
接着剤−Flexible Products Company of Canada, Inc.によって製造されたENERFOAMSFポリウレタン発泡接着剤を全ての突き合わせ継手、および舌と溝の継手とに塗布した。所定の位置に設定する前に、１つの３／８”のビードを溝の底部に適用した。継手を一緒に滑動させる前に、接着剤の１つの３／８”ビードをギャップに適用できるように、突き合わせ継手には３／８”のギャップを残した。
【０２２３】
Ｂ．床の枠組：
図８は、組み立てた金属、例えば鋼の床枠組を示す。これは以下の部品を含む。
【０２２４】
横根太１５０−Dietrich Industriesによって製造された１６ゲージ×深さ１０インチ×長さ１０フィート（３ｍ）のTradeReady（商標）根太。根太には、Dietrich TDW5 W 10IN×L 10 FT 28324013 16 GAUGE G60 50KSIの刻印があった。
【０２２５】
縦リムトラック１５２−Dietrich Industriesによって製造された１６ゲージ×深さ１０−３／１６”×長さ１６’で、予め曲げた根太の取り付け位置は中心で２４”（６０９．６ｍｍ）間隔。トラックにはDietrichTD16 W 9 1/4IN×L 16FT 28323858 16 GAUGE 3RD FIの刻印があった。
【０２２６】
厚さ０．１２５”×２”×２”（５０．８ｍｍ）の鋼アングル１５４（図１０）を、横方向端根太１５６のそれぞれに配置し、支承側で開始して隔置され、荷重側アングルから最大３インチ広がり、＃１０−１”DRIVALLねじで中心で６”にて個々の横方向端根太に固定した。
【０２２７】
締結具：枠組を取り付ける＃１０−１６×３／４”長さの六角頭のDRIVALLねじ、および最外縁の周囲かつ突き合わせ継手の両側で枠組に中心で６”にて取り付ける＃１０−１６×３／４”長さのウェハ頭のドリリングタッピンねじ。
【０２２８】
試験試料の構成
１つの試験サンプルを、１０’−０”×２０’−０”の全体的寸法に構築した。図８は、金属枠の斜視図を示す。
【０２２９】
図９は、図８の枠の一部の拡大図を示す。
【０２３０】
図１０は、図８の枠の部分ＡＡの拡大図を示す。
【０２３１】
図１１は、ＳＣＰパネル１２０の上面図（パネルの寸法あり）を示すが、図６Ａと同様の舌および溝縁（図示せず）を有するように製造され、金属枠に取り付けられている。
【０２３２】
図１２、図１３、図１４および図１５は、図１１の床の個々の部分ＢＢ、ＣＣ、ＤＤおよびＥＥの拡大図を示す。
【０２３３】
Ａ．３本の六角頭の＃１０−１６×３／４”長さのDrivallねじを予め曲げたタブに通して根太の側部に、１本の＃１０−１６×３／４”長さのウェハ頭のドリリングタッピンねじをリムトラックの頂部に通して根太に、それぞれ端部にて入れて使用し、根太をリムトラックに取り付けた。厚さ０．０７８”×１−１／２”×４”で長さが５”の鋼アングル１５１も、３／４インチ長さのDRIVALLねじで中心で１”にて個々の根太に、および１本の３／４インチ長さのDRIVALLねじでリムトラックに締結した。
【０２３４】
Ｂ．各端に２インチ長さ×１−３／４インチのタブがある１−１／２インチ×２−５／８インチ×２１−３／４インチのKATZブロッキング１５８を、床の中心線にわたって根太の底部に締結した。ブロッキング１５８は、１本の＃１０−１６×３／４”長さのDrivallねじを使用し、これを各Katzブロッキング部材１５８の端部に通して取り付けた。特に、Katzブロッキング１５８は、中間点の各側に互い違いに配置し、タブ毎に１本の＃１０−１６×３／４インチ長さのDRIVALLねじで取り付けることによって、横継手５０の間に配置されている。
【０２３５】
Ｃ．追加の水平ブロッキングを荷重側でリムトラック１５２の２カ所に追加して、点荷重の目的でリムトラック１５２を強化する。つまり、荷重を支持する２４インチブロック１５７を、幾つかの横根太１５０の間で縦リムトラックに沿って設ける。長さ２０インチのブロッキング１５９は、各端に４本の＃１０−１６×３／４インチ長さのDRIVALLねじがある状態で、全体的に枠の縦軸に沿って各横端根太と個々の終わりから２番目の横端根太との間に固定される。
【０２３６】
Ｄ．枠を正方形にし、次にプロトタイプＳＣＰパネルを図１１に示すようにこれに締結した。プロトタイプＳＣＰは、＃８−１８×１−５／８インチ長さのBugle頭部のGRABBER SUPER DRIVE（商標）ねじ（翼付きドリリングタッピンねじ１６２）で、周囲では中心間６”で締結し、隅部から２”、フィールドでは中心間１２インチに挿入した。締結具はプロトタイプＳＣＰの表面と面一であるか、それよりわずかに低くなる状態を維持し、鋼枠組内で剥がれないように注意した。突き合わせ継手および舌および溝の位置で、FlexibleProducts Company of Canada, Inc.によって製造されたENERFOAM SFポリウレタン発泡接着剤の３／８インチビードを、継手に塗布した。
【０２３７】
Ｅ．次に１／８”×２”×２”のアングル鉄を、根太の底部に面一で端根太に締結し、支承部での根太のしわを最小限に抑え、頂部板部材を表した。追加の長さ６インチのアングルを、根太の頂部に面一で端根太の支承側に締結し、これもしわを最小限に抑えた。
【０２３８】
Ｆ．試験サンプルを、最短で３６時間設定し、接着剤を硬化させた。
【０２３９】
Ｇ．図１６は、図８の枠１６０で作成し、図９の取り付けた床１２０を有し、コンクリート床９８（図１７）上でサンプル１６０の周囲で中心で２フィートにて器具ローラ７０によって支持された試験サンプル８１を示す。
【０２４０】
図１７は図１６の部分ＦＦの拡大図を示す。支承支持体７４、８４を試験サンプル８１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８１の反対側に配置した。シリンダから鋼材を通して６つの１８”支承ブロックに荷重を加えて、荷重を床試験サンプル８１に均一に加えた。５つのダイヤルインジケータを試験サンプル８１の支承側に沿って配置し、撓みを測定した。図１７は、スペーサ９０、約１／８インチのギャップ９６および１８インチの荷重ブロック９４によって提供された押さえ９２を示す。押さえ９２はセメント９８に装着される。別の押さえ８２を試験サンプル８１の他方端に設ける。押さえ９２は中実ローラ７２上に支持される。
【０２４１】
試験機器
Ａ．３つのENERPACモデルＰ−３９油圧手押しポンプ
Ｂ．３つのENERPACモデルＲＣ−１０１０油圧シリンダ
Ｃ．５つのダイヤルインジケータ：２インチの運動−０．００１インチインクリメント
Ｄ．３つのオメガディジタルメータ
Ｅ．３つのオメガ圧力変換器
Ｆ．３つの６フィートのＩ形鋼
Ｇ．床にボルト締めされた５つの剛性支承部
【０２４２】
手順
Ａ．３つの直径１−１／２インチ×１０インチストロークの油圧シリンダを、荷重ポイント毎に１つずつ使用して、荷重を発生させた。加えた力を、３つのディジタルメータおよ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。
【０２４３】
Ｂ．油圧を加えて荷重を発生させ、ディジタルメータに必要な荷重が表示されるまで、機械的力を生成した。
【０２４４】
Ｃ．床アセンブリ全体に７００ｌｂのインクリメントで荷重を加えた。各荷重を１分間保持してから、撓みを読み取った。１４，０００ｌｂの撓みを読み取った後に、破損が生じるまで、アセンブリを毎分約２８００ポンドの率で荷重を加えた。
【０２４５】
図１９は、設計荷重での図１６の試験装置に装着されたＳＣＰパネルおよび金属枠床の写真を示す。
【０２４６】
図２０は、破損時の図１６の試験装置に装着されたＳＣＰパネルおよび金属枠床の写真を示す。
【０２４７】
試験結果
表１９は、上述した床アセンブリ全体に荷重を加える床隔壁試験の結果を示す。床は１２０インチの幅を有する。
【０２４８】
３．０の安全率を使用して、以下の値を取得した。
極限荷重＝１４，６１８．５ｌｂ／１０．０ｆｔ．＝１，４６１．８ＰＬＦ（ポンド／直線フィート）
設計剪断＝１４６１．８／３．０安全率＝４８７．２ＰＬＦ
【０２４９】
設計剪断は、極限荷重を３の安全率で割って計算する。
【０２５０】
表２０は、床に荷重を加えたせいで発生する合成撓みを示す。図１８は、表２０のデータをグラフにする。図１８は、図１６の床隔壁試験装置を使用して、３／４インチの構造用セメントパネル（ＳＣＰパネル）を使用する床隔壁試験からの実験荷重対撓みデータを示す。
【０２５１】
表２１は、支承ポイントで試験サンプル床に荷重を加えたことによる平均支承撓みを示す。
【０２５２】
この単一の試験サンプルから取得したデータに基づき、以下のように構築された上述の単一の床隔壁サンプルから、４８７．２ＰＬＦ（ポンド／直線フィート）という設計剪断を達成することができる。
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【０２５３】
実施例７
この実施例は、厚さ３／４インチのＳＣＰパネルを使用して、ＡＳＴＭ  Ｅ４５５−９８建築物の枠付き床または屋根隔壁構造の静止荷重試験、シングルビーム方法によって水への曝露がアセンブリの水平隔壁強度に及ぼす効果を求める。
試験試料の材料
【０２５４】
Ａ．床隔壁の材料
ガラス繊維のストランドで強化した３／４インチのＳＣＰパネル。４フィート×８フィートのシートの８’寸法に沿って「Ｖ字」溝および舌を配置する。
【０２５５】
使用した締結具は、GRABBER Construction Productsから入手可能な、含まれる＃８−１８×１−５／８インチ長さのBulge頭部のGRABBERSUPER DRIVEねじを用い、周囲に沿って中心で６インチ、パネルのフィールドでは中心で１２インチ隔置した。全ての締結具は、パネルの縁部から内側に最短で３／４インチ、継ぎ目から１／２インチに配置した。パネルの隅部では、締結具を２インチ挿入した。締結具の位置については、図１１を参照されたい。
【０２５６】
Ｂ．床の枠組
根太は、Dietrich Industriesによって製造されたＣＳＪ  １６ゲージ×深さ８インチ×１０フィートのリムトラックを含む。
【０２５７】
試験試料の構成
４つの試験サンプルを、実施例６にて上述した試験サンプルと同様に、１０’−０”×２０’−０”の全体的寸法に構築した。図８は金属枠の斜視図を示す。
【０２５８】
しかし、図１１に示すように、枠を正方形にし、次にプロトタイプＳＣＰパネルをそれに締結した。プロトタイプＳＣＰは、＃８−１８×１−５／８インチ長さのBugle頭部のGrabber Super Driveねじ（翼付きドリリングタッピンねじ１６２）で、周辺では中心間６”に締結して、隅部から２”、フィールドでは中心間１２インチにて挿入した。締結具はプロトタイプＳＣＰの表面と面一であるか、それよりわずかに低くなる状態を維持し、鋼枠組内で剥がれないように注意した。実施例６の試験サンプルとは対照的に、突き合わせ継手および舌および溝の位置で、FlexibleProducts Company of Canada, Inc.によって製造されたENERFOAM SFポリウレタン発泡接着剤の３／８インチビードを、継手に塗布しなかった。
【０２５９】
試験機器
Ａ．４つのENERPACモデルＰ−３９油圧手押しポンプ
Ｂ．４つのENERPACモデルＲＣ−１０１０油圧シリンダ
Ｃ．５つのダイヤルインジケータ：２”の運動−０．００１インクリメント
Ｄ．４つのオメガディジタルメータ
Ｅ．４つのオメガ圧力変換器
Ｆ．４つの６フィートのＩ形鋼
Ｇ．床にボルト締めされた６つの剛性支承部
【０２６０】
手順
Ａ．試験アセンブリのうち２つを「受け取ったままの状態」または乾燥状態で試験し、２つのサンプルを、１”の水頭が最低２４時間存在した後に試験した。
【０２６１】
Ｂ．荷重ポイント毎に１つずつ４つの直径１−１／２”の油圧シリンダを使用して、荷重を発生させた。加えた力を、校正した４つのディジタルメータおよ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。
【０２６２】
Ｃ．油圧を加えて荷重を発生させ、ディジタルメータに必要な荷重が表示されるまで、機械的力を生成した。
【０２６３】
Ｄ．床アセンブリ全体に７００ｌｂのインクリメントで荷重を加えた。各荷重を１分間保持してから、撓みを読み取った。１４，０００ｌｂの撓みを読み取った後に、破損が生じるまで、アセンブリを毎分約２８００ポンドの率で荷重を加えた。
【０２６４】
試験結果
表２２〜表３８および図２４と図２５とは、上述した床アセンブリ全体に荷重を加える床隔壁試験の結果を示す。床は１２０インチの幅を有する。図２４は、乾燥試験１および乾燥試験２のデータを示す。図２５は、湿式試験１および湿式試験２のデータを示す。
【０２６５】
３．０の安全率を使用して、以下の値を取得した。
乾燥サンプルの平均極限荷重＝１５，９０８．２ｌｂ／１０ｆｔ．＝１，５９０．８ＰＬＦ
乾燥サンプルの設計剪断＝１，５９０．８ＰＬＦ／３．０安全率＝５３０．２ＰＬＦ
湿性サンプルの平均極限荷重＝１４，５４４．５ｌｂ／１０ｆｔ＝１，４５４．４ＰＬＦ
湿性サンプルの設計剪断＝１，４５４．４ＰＬＦ／３．０安全率＝４８４．８ＰＬＦ
【０２６６】
これらの結果は、２４時間の期間にわたって水に連続的に曝露した後、隔壁強度が約９１％保持されたことを示す。
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【０２６７】
実施例８
鋼枠およびＳＣＰ外皮を使用した床隔壁アセンブリの剪断強度および剪断剛性を求めるために、ＡＩＳＩ  ＴＳ−７−０２冷間成形鋼隔壁の片持ち式試験方法による試験を１０の試料で実施した。このデータは、剪断壁としての剪断性能を示すことができる。
【０２６８】
図２４は、ＡＩＳＩ  ＴＳ−７試験で使用した床枠４００を示す。
【０２６９】
床隔壁の材料
プロトタイプ３／４”ＳＣＰ−ガラス繊維ストランドで強化した構造用セメントパネル。「Ｖ」字溝および舌を４’×８’シートの８’寸法に沿って配置する。
【０２７０】
３／４”合板−２３／３２”GP Plus、舌および溝（Quick Fit）。ＡＰＡ等級のSturd-I-Floor（商標）、曝露１、ＰＳ１−９５下敷、砂で覆った面、ＰＲＰ−１０８、GeorgiaPacific Corporationが製造。
【０２７１】
締結具−＃８−１８×１−５／８”長さの翼付き穴あけ機Bugle頭部GrabberSuper Drive TM（Lox drive）ねじ、アイテムＮｏ．ＣＨＳ８１５８ＪＢＷ、間隔は周辺に沿って中心で４”、６”および１２”、およびパネルのフィールドで中心で１２”。全ての締結具は、パネルの縁部から内側に最小で３／４インチ、継ぎ目から１／２インチに配置した。パネルの隅部では、締結具を２”挿入した。
【０２７２】
接着剤−OSI Sealantsによって製造されたPL PolyurethanePremium Construction Adhesive。１／４”のビードを全ての枠組部材に塗布し、二重ビードをパネルの突き合わせ継手に塗布した。荷重を加える前に、最低で２４時間硬化時間を設けた。
【０２７３】
床の枠組：
根太−Dietrich Industriesによって製造された１６ゲージ×深さ１０”×長さ１０’のTradeReady（商標）根太。根太には、Dietrich TDJ5 W 9-1/41N×L 11 FT 10-1/2IN 14453223 16 GAUGE G6050KSIの刻印があった。平均試験降伏強度は５１．０ｋｓｉであった。
【０２７４】
リムトラック−１６ゲージ×深さ１０−３／１６”×長さ１６’で、予め曲げた根太の取り付け位置は中心で２４”間隔。トラックにはDietrich D16 W 9-1/4IN×L 16FT 14453203 16 GAUGE G60の刻印があった。平均試験降伏強度は６２．７ｋｓｉであった。締結具−＃１０−１６×３／４”長さの六角頭Drivallねじ。
【０２７５】
試験試料の構成
１０の試験サンプルを、１１’−１１”×１２’−０”の全体的寸法に構築した。リムトラックは、中心間１６”で予め曲げたタブを有し、したがってクリップアングルは中心間２４”の間隔で溶接した。
【０２７６】
３本の六角頭の＃１０−１６×３／４”長さのDrivallねじを予め曲げたタブに通して根太の側部に通して使用して、根太をトラックに取り付けた。４８−＃１０×３／４”長さの六角頭のドリリングタッピンねじを使用して、SimpsonStrong-Tie Holdown Part No. S/HD15を床の張力側に締結した。１４の＃１０×３／４”長さの六角頭ドリリングタッピンねじを使用して、６−１／８”×１６”長さの１２ゲージ間柱を圧縮根太に取り付けた。これは、隔壁の破損の前に端根太が潰れるのを回避するために、補強材として追加した。枠を正方形にし、次にプロトタイプＳＣＰまたは合板をそれに締結した。床外皮は、＃８−１８×１−５／８”長さのBugle頭部のGrabberSuper Drive（商標）ねじで、周辺では中心間４”、６”または１２”に締結して、隅部から２”、フィールドでは中心間１２”で挿入した。締結具は床外皮の表面と面一であるか、それよりわずかに低くなる状態を維持し、鋼枠組内で剥がれないように注意した。詳細については添付図面Ｂ６〜Ｂ１１を参照されたい。接着剤を使用する試験サンプルは、最短で２４時間放置し、推奨接着剤を硬化させた。
【０２７７】
図２５は、接着剤を配置した状態で、ＡＩＳＩ  ＴＳ−７試験で使用するＳＣＰ床４２０の１つを示す。ボード４４２は、０．６７０インチ〜０．７０５インチの厚さを有するＳＣＰパネルであった。図ＥＥは継手にてずれたパネルを示す。図ＦＦは、「Ｖ」字形の１／２インチの舌および溝継手を示す。図ＧＧは隅部を示す。図ＨＨは、３つのＳＣＰパネルが合う箇所を示す。図ＩＩは隅部を示す。
【０２７８】
試験の設定
図２６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２本の８インチ×７２インチ長さの荷重ビーム４５４を有する。試験試料４５２を１インチのローラ４５８に配置し、鋼板４６０をローラ４５８の下に設ける。剛性支承部４６６および試験取付具４５６およびＩ形鋼取付具も設ける。油圧シリンダ４６２が試験試料４５２に圧力を加える。
【０２７９】
試験サンプルを、リムトラックの一方が１０”−３０ｌｂ／ｆｔのＣ溝形材の頂部と面一に設定された状態で、試験取付具に配置した。次に、中心が１２”隔置された＃１２−２４のＴ５六角頭ねじを使用して、リムトラックをＣ溝形材に取り付けた。次に、＃１０×３／４”長さの六角頭ドリリングタッピンねじを使用して、２本の８”×７２”長さのＩ形鋼を他のリムトラックに、頂部に面一の状態で取り付けた。Ｉ形鋼フランジの互い違いの側に、中心間６”で締結具を設定した。Ｉ形鋼も一緒にボルト締めした。油圧シリンダを、Ｉ形鋼と直列で反応ビーム上に配置した。
【０２８０】
直径１”のねじ棒をシンプソン押さえに通して配置し、剛性鋼取付具に接続した。ねじ棒の結合ナットには、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”隔置した２セットのローラ上に配置した。圧縮側で外皮に押さえを配置し、隆起を防止した。２つの直径１”のローラを、床外皮上で押さえ管と鋼板との間に配置した。
【０２８１】
４つの線形変換器を、以下の位置で床隔壁アセンブリに配置した。
＃１−張力根太と直列
＃２−固定した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
【０２８２】
線形変換器および油圧変換器をデータ取得システムと接続した。
【０２８３】
試験機器
４つの線形変換器を、以下の位置で床隔壁アセンブリに配置した。
１つのENERPACモデルＰ−３９油圧手押しポンプ
３つのEnerPacモデルＲＣ−１０１０油圧シリンダ
４つの線形変換器
床にボルト締めした５つの剛性支承部
３つの支承部にボルト締めした１つのＣ１０×３０剛性溝形材
１つのオメガディジタルメータ
１つのオメガ圧力変換器
２つの６ｆｔＩ形鋼
【０２８４】
手順
油圧シリンダを使用し、荷重ポイントで荷重を発生させた。加えた力を、データ取得機器およ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。油圧を加えて荷重を発生させ、ディジタルメータに必要な荷重が表示されるまで、機械的力を生成した。荷重のさらなる利得が獲得できなくなるまで、一定の割合で床アセンブリ全体に荷重を加えた。
【０２８５】
試験結果
表３７は試験結果を要約している。
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【０２８６】
図２７〜図２９は表３７の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単位で示す。特に、図２７は、３／４インチＳＣＰパネルを使用した４インチ〜１２インチの締結スケジュールのＡＩＳＩ  ＴＳ−７片持ち式床隔壁試験からのデータを示す。図２８は、３／４インチＳＣＰパネルを使用して３／４インチ合板と比較し、６インチ〜１２インチの締結スケジュールのＡＩＳＩ  ＴＳ−７片持ち式床隔壁試験からのデータを示す。図２９は、３／４インチＳＣＰパネルと接着剤を使用するＡＩＳＩ  ＴＳ−７片持ち式床隔壁試験からのデータを示す。
【０２８７】
表３８〜表４７は、０．００１インチのインクリメントで試験ＬＰ８０４−３に関する図２４、図２５および図２６のデータを表形式で示す。
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【０２８８】
金属枠上に繊維強化した構造用セメントパネルの隔壁を使用する基礎システムの特定の実施形態を図示し、説明してきたが、より広義の態様で、かつ請求の範囲で述べるような本発明から逸脱することなく、これを変更し、改造できることが当業者には認識される。
【図面の簡単な説明】
【０２８９】
【図１】防火壁として有用な組積造中空壁を示す図である。
【図２】本発明の不燃性防火壁または他の耐火性アセンブリシステムの構造用セメント質パネル（ＳＣＰ）パネルで使用するのに適切な、スペーサ部材および典型的な枠の間柱を使用する金属間柱壁の斜視図である。
【図３】本発明の不燃性防火壁または他の耐火性アセンブリシステムの金属枠とともに使用する単層ＳＣＰパネルの略側面図である。
【図４】金属間柱枠の一方側にＳＣＰパネルを有する、本発明の防火壁または他の耐火性アセンブリシステムの斜視図である。
【図５】対向する側部に取り付けられたＳＣＰパネルを有する、本発明の防火壁または他の耐火性アセンブリシステムの斜視図である。
【図６】本発明の不燃性防火壁システムの金属枠とともに使用する多層ＳＣＰパネルの略側面図を示す図である。
【図６Ａ】厚さ３／４インチ（１９．１ｍｍ）のＳＣＰパネルで使用する舌および溝の典型的な設計を示す図である。
【図６Ｂ】厚さ３／４インチ（１９．１ｍｍ）のＳＣＰパネルで使用する溝の典型的な設計および寸法を示す（寸法はインチ単位）図である。
【図６Ｃ】厚さ３／４インチ（１９．１ｍｍ）のＳＣＰパネルで使用する舌の典型的な設計および寸法を示す（寸法はインチ単位）図である。
【図７】図５の金属枠の一方側上に支持された図３のＳＣＰパネルを有する、本発明の不燃性中実防火壁システムの側面図である。
【図７Ａ】図５の金属枠上に支持された図５のＳＣＰパネルを有する、本発明の不燃性中空壁の側面図である。
【図７Ｂ】金属枠上に支持されたＳＣＰパネルを有する、本発明の不燃性中実壁の別の実施形態の上部立面図である。
【図７Ｃ】金属枠上に支持されたＳＣＰパネルを有する、本発明の不燃性中空壁の別の実施形態の上部立面図である。
【図７Ｄ】金属枠要素に取り付けられたＳＣＰパネルを使用するエレベータシャフト壁を示す図である。
【図７Ｅ】金属枠要素に取り付けられたＳＣＰパネルを使用する階段吹き抜け壁を示す図である。
【図７Ｆ】金属枠要素に取り付けられたＳＣＰパネルを使用する機械的シャフト壁を示す図である。
【図７Ｇ】金属枠要素に取り付けられたＳＣＰパネルを使用する空気戻りシャフト壁を示す図である。
【図７Ｈ】図７Ｃ〜図７Ｇの壁に使用することができるＨ−Ｃ間柱内に保持されるＳＣＰパネルの上面図を示す図である。
【図７Ｉ】さらに石膏パネルを備えるように改造された図７の実施形態を示す図である。
【図７Ｊ】さらに石膏パネルを備えるように改造された図７ａの実施形態を示す図である。
【図７Ｋ】防火壁の詳細図を示す図である。
【図８】本明細書の実施例に使用する鋼などの集成金属床枠を示す図である。
【図９】Ｃ形根太金属枠部材のヘッダへの取り付けを示す図である。
【図１０】図８の枠の部分の拡大図を示す図である。
【図１１】図８の金属枠に取り付けられた試験用ＳＣＰパネル床システム構成を示す図である。
【図１２】図１１の床の部分の拡大図を示す図である。
【図１３】図１１の床の部分の拡大図を示す図である。
【図１４】図１１の床の部分の拡大図を示す図である。
【図１５】図１１の床の部分の拡大図を示す図である。
【図１６】床隔壁試験装置に装着された図９の取り付けた床を有する図８の枠を示す図である。
【図１７】図１６の装置の部分の拡大図を示す図である。
【図１８】図１６の床隔壁試験装置を使用する実施例からの実験負荷対撓みデータを示す図である。
【図１９】設計荷重での図１６の試験装置に装着されたＳＣＰパネルおよび金属枠床の写真を示す図である。
【図２０】破損時の図１６の試験装置に装着されたＳＣＰパネルおよび金属枠床の写真を示す図である。
【図２１】本発明のシステムに使用するためにＳＣＰパネルを作成する本発明のプロセスを実行するのに適切な装置の略立面図である。
【図２２】図２１のプロセスに使用するタイプのスラリ供給ステーションの斜視図である。
【図２３】本発明のプロセスで使用するのに適切な埋め込み器具の部分オーバヘッド平面図である。
【図２４】ＡＩＳＩ  ＴＳ−７試験に使用する床枠を示す図である。
【図２５】ＡＩＳＩ  ＴＳ−７試験に使用するＳＣＰ床の１つを示す図である。
【図２６】ＡＩＳＩ  ＴＳ−７試験に使用する試験装置を示す図である。
【図２７】４インチ〜１２インチの締結スケジュールで３／４インチＳＣＰパネルを使用したＡＩＳＩ  ＴＳ−７片持ち式床隔壁試験からのデータを示す図である。
【図２８】６インチ〜１２インチの締結スケジュールで３／４インチ合板と比較して３／４インチＳＣＰパネルを使用したＡＩＳＩ  ＴＳ−７片持ち式床隔壁試験からのデータを示す図である。
【図２９】３／４インチＳＣＰパネルと接着剤を使用したＡＩＳＩ  ＴＳ−７片持ち式床隔壁試験からのデータを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図７Ｇ】
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【図７Ｈ】
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【図７Ｉ】
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【図７Ｊ】
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【図７Ｋ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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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】
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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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【国際調査報告】
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