ЭКСТРУДИРОВАННЫЕ, АРМИРОВАННЫЕ ВОЛОКНАМИ ЦЕМЕНТНЫЕ ИЗДЕЛИЯ, ИМЕЮЩИЕ ДРЕВЕСНЫЕ СВОЙСТВА И УЛЬТРАВЫСОКУЮ ПРОЧНОСТЬ, И СПОСОБЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ

1. Цементное композитное изделие, для использования в качестве заменителя пиломатериалов, содержащее:
2
3
отвержденную цементную композицию, содержащую гидравлический цемент, модификатор реологии и волокна, по существу гомогенно распределенные в отвержденной цементной композиции, и включенные в количестве более около 10% на сухой объем отвержденной цементной композиции, причем указанная отвержденная цементная композиция отличается прочностью на изгиб по меньшей мере около 1500 ф/д и плотностью менее около 1,3 г/см.
2. Цементное композитное изделие по п.1, дополнительно содержащее по меньшей мере один армирующий элемент, выбранный из группы, состоящей из арматуры, проволоки, сетки и полотна, по меньшей мере, частично инкапсулированного в цементную композицию.
3. Цементное композитное изделие по п.2, где армирующий элемент связан с цементной композицией связующим агентом.
4. Цементное композитное изделие по п.1, где волокна включены в количестве более около 15% на сухой объем цементной композиции.
5. Цементное композитное изделие по п.1, где волокна включены в количестве более около 20% на сухой объем цементной композиции.
6. Цементное композитное изделие по п.1, которое является строительным изделием, то есть заменителем строительного изделия из пиломатериалов.
2
7. Цементное композитное изделие по п.1, где отвержденная цементная композиция имеет прочность на изгиб, по меньшей мере, около 2000 ф/д.
2
8. Цементное композитное изделие по п.1, где отвержденная цементная композиция имеет прочность на изгиб, по меньшей мере около 3000 ф/д.
2
9. Цементное композитное изделие по п.1, где отвержденная цементная композиция имеет прочность на изгиб, по меньшей мере около 4000 ф/д.
10. Цементное композитное изделие по п.1, где отношение прочности на изгиб к прочности на сжатие изделия составляет более 1:1.
11. Цементное композитное изделие по п.1, где цементная композиция может быть распилена обычной пилой для дерева.
12. Цементное композитное изделие по п.6, где строительное изделие имеет форму, выбранную из группы, состоящей из стержня, бруска, трубки, цилиндра, доски, I-балки, столба, декоративной панели, прямоугольника два к четырем, структурной панели, прямоугольника один к восьми, панели, плоского листа, черепицы и доски, имеющей полую внутреннюю часть.
13. Цементное композитное изделие по п.6, где строительное изделие способно принимать 10d гвоздь, забиваемый ручным молотком без значительного сгибания.
14. Цементное композитное изделие по п.6, где строительное изделие имеет сопротивление выдергиванию гвоздя, по меньшей мере, около 50 ф-с/д для 10d гвоздя.
15. Цементное композитное изделие по п.6, где строительное изделие имеет сопротивление выдергиванию шурупа, по меньшей мере, около 500 ф-с/д.
16. Цементное композитное изделие по п.1, отличающееся по меньшей мере тем, что:
волокна выбирают из группы, состоящей из пеньковых волокон, хлопковых волокон, волокон из листьев или стеблей растений, волокон лиственных деревьев, волокон хвойных деревьев, стеклянных волокон, графитных волокон, силикатных волокон, керамических волокон, металлических волокон, полимерных волокон, полипропиленовых волокон, углеродных волокон и их сочетаний;
гидравлический цемент выбирают из группы, содержащей: портландцемента, цементы MDF, цементы DSP, цементы "уплотненного типа" (Densit), цемент повышенной теплостойкости (Pyrament), цементы на базе алюмината кальция, штукатурные материалы, силикатные цементы, гипсовые цементы, фосфатные цементы, цементы с большим содержанием глинозема, особомелкозернистые цементы, шлаковые цементы, цементы на базе оксихлорида магния и их комбинации;
агент, модифицирующий реологию, выбирают из группы, состоящей из полисахаридов, белков, целлюлоз, крахмалов, метилгидроксиэтилцеллюлозы, гидроксиметилэтилцеллюлозы, карбоксиметилцеллюлозы, метилцеллюлозы, этилцеллюлозы, гидроксиэтилцеллюлозы, гидроксипропилцеллюлозы, амилпектина, амилоза, морского геля, ацетатов крахмала, гидроксиэтиловых эфиров крахмала, ионных крахмалов, алкил-крахмалов с удлиненными молекулярными цепочками, декстринов, аминовых крахмалов, фосфатных крахмалов, диальдегидных крахмалов, глины и их комбинаций;
3
2
2
3
2
4
включает ускоритель схватывания, выбранный из группы, состоящей из KCO, KOH, NaOH, CaCl, CO, хлорид магния, триэтаноламин, алюминаты, неорганические соли HCl, неорганические соли HNO, неорганические соли HSO, и их комбинации;
включает наполнитель, выбранный из группы, состоящей из песка, доломита, гравия, камня, базальта, гранита, известняка, песчаника, стеклянных шариков, аэрогелей, ксерогелей, слюды, глины, синтетической глины, окиси алюминия, кварца, зольной пыли, кварцевой пыли, пластинчатого глинозема, каолина, стеклянных микросфер, керамических сфер, дигидрата гипса, карбонат кальция, алюминат кальция, и их комбинации.
17. Способ производства цементного композитного изделия, имеющего свойства, подходящие для использования в качестве замены древесных пиломатериалов, предусматривающий:
смешивание воды, волокон и агента, модифицирующего реологию с получением волокнистой смеси, в которой волокна по существу гомогенно диспергированы;
добавление гидравлического цемента в волокнистую смесь с получением экструдируемой цементной композиции, имеющей пластическую консистенцию и которая включает агент, модифицирующий реологию в концентрации от около 0,1% до около 10% на влажный объем, и волокна в концентрации более около 5% на влажный объем;
экструдирование экструдируемой цементной композиции в сырой промежуточный экструдат, имеющий предварительно определенную площадь поперечного сечения, где сырой экструдат имеет стабильную форму при экструзии, и способен сохранять по существу неизменной площадь поперечного сечения так, чтобы позволять обработку без разлома;
нагревание сырого экструдата до температуры от более 65°С до менее 99°С, позволяющей отверждение гидравлического цемента.
18. Способ по п.17, где сырой экструдат нагревают до температуры более около 70°С для удаления части воды выпариванием и снижения плотности экструдата.
19. Способ по п.17, где волокна включены в количестве более около 7% на влажный объем экструдируемой цементной композиции.
20. Способ по п.17, где волокна включены в количестве более около 8%) на влажный объем экструдируемой цементной композиции.
21. Способ по п.18, где экструдируемая композиция имеет номинальное отношение вода/цемент более около 0,75 до нагревания, и действительное отношение вода/цемент менее около 0,5 после выпаривания части воды.
22. Способ по п.17, дополнительно предусматривающий экструдирование экструдируемой цементной композиции и по меньшей мере одного армирующего элемента, выбранного из группы, состоящей из арматуры, проволоки, сетки и полотна, так, чтобы по меньшей мере частично инкапсулировать армирующий элемент в сырой экструдат.
23. Способ по п.22, также включающий:
экструдирование сырого экструдата, содержащего по меньшей мере одно непрерывное отверстие, который имеет стабильную форму;
введение арматуры и связующего агента в непрерывное отверстие, пока цементный композит имеет сырое состояние со стабильной формой или, по меньшей мере, частично отвержден;
и
связывание арматуры с поверхностью непрерывного отверстия связующим агентом.
24. Способ по п.17, также включающий конфигурирование цементного композита в декоративную панель.
25. Способ по п.17, дополнительно предусматривающий обработку цементного композита с получением строительного изделия, которое может быть заменителем строительного пиломатериала, имеющего форму, выбранную из группы, состоящей из стержня, бруска, трубки, цилиндра, доски, I-балки, столба, декоративной панели, прямоугольника два к четырем, структурной панели, прямоугольника один к восьми, панели, плоского листа, черепицы и доски, имеющей полую внутреннюю часть
26. Способ по п.17, также содержащий обработку сырого экструдата со стабильной формой и/или отвержденного цементного композита по меньшей мере одним способом, выбранным из группы, состоящей из сгибания, отрезания, распиливания, пескования, измельчения, текстурирования, строгания, полировки, шлифовки, предварительного сверления отверстий, окраски и морения.
27. Способ по п.17, дополнительно содержащий повторную циркуляцию части отходов сырого экструдата, получаемого при обработке сырого экструдата, где повторная циркуляция включает объединение отходов сырого экструдата с экструдируемой цементной композицией.
28. Способ по п.17, где цементную композицию экструдируют через канал матрицы и/или валковой экструзией.
29. Способ по п.17, дополнительно предусматривающий штамповку или ударное формование сырого промежуточного экструдата.
30. Экструдируемая цементная композиция, имеющая пластическую консистенцию, которая включает агент, модифицирующий реологию в концентрации от около 0,1% до около 10%) на влажный объем, и волокна в концентрации более около 5% на влажный объем.
31. Экструдируемая цементная композиция по п.30, содержащая волокна в концентрации более около 7% на влажный объем.
32. Экструдируемая цементная композиция по п.30, содержащая волокна в концентрации более около 8% на влажный объем.
33. Цементное композитное изделие для применения в качестве заменителя пиломатериалов, где изделие содержит:
2
отвержденную цементную композицию, содержащую гидравлический цемент, агент, модифицирующий реологию и волокна, по существу гомогенно распределенные в отвержденной цементной композиции и включенные в количестве более около 10% на сухой объем отвержденной цементной композиции, где указанная цементная композиция отличается прочностью на изгиб, по меньшей мере, около 1500 ф/д, и изготовлена способом, предусматривающим:
смешивание воды, волокон и агента, модифицирующего реологию, с получением волокнистой смеси, в которой волокна по существу гомогенно диспергированы;
добавление гидравлического цемента в волокнистую смесь с получением экструдируемой цементной композиции;
экструдирование экструдируемой цементной композиции в сырой промежуточный экструдат, имеющий предварительно определенную площадь поперечного сечения, где сырой экструдат имеет стабильную форму при экструзии и способен по существу полностью сохранять площадь поперечного сечения так, чтобы обеспечивать возможность обработки без разлома;
нагревание сырого экструдата до температуры от более 65°С до менее 99°С для отверждения гидравлического цемента.
34. Цементное композитное изделие по п.33, где гидравлический цемент отверждают нагреванием сырого экструдата до температуры более около 70°С для удаления части воды выпариванием и снижения плотности экструдата.
35. Цементное композитное изделие по п.34, где экструдируемая композиция имеет номинальное отношение вода/цемент более около 0,75 до нагревания и действительное отношение вода/цемент менее около 0,5 после выпаривания части воды.
3
36. Цементное композитное изделие по п.33, где цементная композиция имеет плотность менее около 1,3 г/см.
37. Цементное композитное изделие по п.33, дополнительно содержащее по меньшей мере один армирующий элемент, выбранный из группы, состоящей из арматуры, проволоки, сетки и полотна, по меньшей мере, частично инкапсулированный в цементную композицию.
38. Цементное композитное изделие по п.37, где армирующий элемент связан с цементное композицией связующим агентом.
39. Цементное композитное изделие по п.33, являющееся строительным изделием, которое заменяет строительные пиломатериалы.
2
40. Цементное композитное изделие по п.33, где отвержденная цементная композиция имеет прочность на изгиб по меньшей мере около 2000 ф/д.
2
41. Цементное композитное изделие по п.33, где отвержденная цементная композиция имеет прочность на изгиб по меньшей мере около 3000 ф/д.
2
42. Цементное композитное изделие по п.33, где отвержденная цементная композиция имеет прочность на изгиб по меньшей мере около 4000 ф/д.
43. Цементное композитное изделие по п.33, где отвержденная цементная композиция содержит волокна в концентрации более около 5% на влажный объем.
44. Цементное композитное изделие по п.33, где отвержденная цементная композиция содержит волокна в концентрации более около 7% на влажный объем.
45. Цементное композитное изделие по п.33, где отвержденная цементная композиция содержит волокна в концентрации более около 8% на влажный объем.