TW200800832A - Lightweight concrete compositions - Google Patents

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200800832 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係針對通常在建造及建築行業中用作試劑之新穎 組合物、材料、其使用方法及其製造方法。更具體言之， 本發明之化合物可用於受益於具有高強度及通常經改良之 絕緣特性之相對輕型、可延伸、可模製、可澆注材料之建 造及建築應用中。 【先前技術】 在諸如所謂的輕型混凝土之輕型膠結材料之犁備及使用 的領域中，至今已可用於該等行業之材料通常需要添加各 種組份以達成強固但輕型之混凝土塊體，該混凝土塊體具 有較高的組份均質性且其在整個塊體中經均勻地黏結。 美國專利第3,214,393號、第3,257,338號及第3,272,765 號揭示了含有水泥、主聚集體、微粒膨脹苯乙烯聚合物及 均質化及/或表面活性添加劑之混凝土混合物。 美國專利第3，021，291號揭示了 一種藉由在繞注混凝土混 合物之别併入至該混凝土混合物中來製造胞腔混凝土之方 法，该胞腔混凝土為在固化期間在熱影響下將膨脹之聚合 材料。聚合微粒之形狀及尺寸並不重要。 美國專利弟5,580，378號揭示了一種由水性膠結混合物組 成之t型膠結產物’该水性膠結混合物可包括飛灰、波特 蘭水泥（Portland cement)、砂、石灰及作為重量減輕組份 之具有50至2〇〇〇 μπι範圍内之粒度及約1 ib/ft3之密度的微 米尺寸化聚苯乙烯微粒。可將該混合物澆注至模製產物 119476.doc 200800832 中堵如基壁、屋頂瓦、碑塊及其類似物。該產物亦可用 作泥水匠的砂漿、硬石膏、粉刷灰泥或紋理。 JP 9 071 449揭示了 一種包括波特蘭水泥及輕型聚集體 (諸如作為該聚集體之一部分或所有部分的發泡聚苯乙 烯、珍珠岩或蛭石）之輕型混凝土。發泡聚苯乙烯具有〇1_ 10 mm之顆粒直徑及〇 〇1_〇 08之比重。 美國專利第5,580,378號、第5,622,556號及第5,725,652

號揭示了由包括水泥及膨脹葉岩、黏土、板岩、飛灰及/ 或石灰之水性膠結混合物及重量減輕組份組成之輕型膠結 產物，該重量減輕組份為具有5〇至2〇〇〇 μιη範圍内之粒度 且特徵為具有約〇.5%至約5〇% ¥~範圍内之水含量的微米 尺寸化聚本乙稀微粒。 美國專利第4,265,964號揭示了用於諸如壁板面板及其類 似物之結構單元之輕型組合物，其含有：低密度可膨服熱 塑性顆粒，·膠結基底材料，諸如石f ;界面活性劑；添加 劑’其充當起泡劑以將適當量的空氣併入至混合物中；成 膜組份m料可絲熱塑性雌經盡可能充分地 ^ 98 02 397揭不了藉由模製含有合成樹脂發泡體作j ，且具有約L2至6之比重之水硬性黏合劑組合物而， 造之輕型混凝土屋頂瓦。 :_1519揭示了 —種包括約4。%至99%之有機聚合， 及^約60%之加氣劑之摻合物的輕型混凝土。該⑻ 用於製備使用聚苯乙歸聚集體之輕型混凝土。需要該名 H9476.doc 200800832 合物來分散聚苯乙烯聚集體及改良聚苯乙烯聚集體與周圍 膠結黏合劑之間的黏結。 WO 01/66485揭示了 一種輕型膠結混合物，其含有（按體 積計）：5%至80%之水泥；10%至65%之膨脹聚苯乙烯微 粒；10%至90%之膨脹礦物微粒；及水，其足以在正確混 合之後產生一具有大體上均勻分佈之膨脹聚苯乙烯的糊狀 物。 美國專利第6,85 1，235號揭示了一種包括水、水泥及具有 3.18 mm(l/8英吋）至9.53 mm(3/8英吋）之直徑之膨脹聚苯乙 烯（EPS)發泡體珠粒之混合物的建築塊，該混合物中各組 伤之比例為· 68至95公升（18至25加侖）之水；150至190 kg(3 25至42 5 lb)之水泥，及85 0至1400公升（3〇至50立方英 呎）之預膨化珠粒。 美國專利弟5，913，7 91號揭示了一種建築塊，其在收納及 固持一穿透扣件（諸如釘子、螺桿、卡釘或類似物）之塊的 一或兩個外表面上具有一水泥基附著層。一水泥基層含有 以第一比例之水、水泥及膨脹聚苯乙烯發泡體珠粒，且第 二外表面含有以不同於第一比例之第二比例之水、水泥及 膨脹聚苯乙烯發泡體珠粒。 通常，先前技術認識到在混凝土組合物中使用以某一形 式之膨脹聚合物來減少組合物之總重的效用。膨脹聚合物 主要地經添加以在混凝土中佔據空間及產生空隙，且膨脹 聚合物中之”空氣空間，’的量通常經最大化以達成此目標。 通常，先前技術假定，膨脹聚合物微粒將降低輕型混凝土 119476.doc -8- 200800832 組合物之強度及/或結構完整性。另夕卜由先前技術之輕 型混凝土組合物所製成之混凝土物品具有最多不一致物理 特性（諸如揚氏模數（Young，s m〇dulus)、熱導率及抗遷強度） 且通¥顯示出不夠理想的物理特性。 因此，在此項技術中存在對提供具有克服上述問題之可 預測且理想的物理特性之輕型混凝土物品之輕型混凝土組 合物之需要。 【發明内容】 本發明提供一種輕型預混物混凝土組合物，其含有8_20 體積百分比之水泥、u_50體積百分比之砂、ι〇_3ι體積百 分比之預膨化微粒、9_4〇體積百分比之粗聚集體及1〇_22體 積百分比之水，其中所使用之組份之總和不超過100體積 百分比。預膨化微粒具有0.2 mm至8 mm之平均微粒直 控、〇.〇2 g/cc至0.64 g/cc之容積密度、之縱橫比。根 據ASTM C 143而量測之組合物之游度值（s— ㈣為2 至8英于在使δ亥輕型預混物混凝土組合物凝固達28天之 後，其具有根據ASTMC39而測試得之至少14〇〇psi之抗壓 強度。 【實施方式】 除了在操作實例中或另有指示處以外，在本說明書及申 請專利範圍中所使用指示成份之量、反應條件等的所有數 字或表達應被理解為在所有情況下均受到術語"約"的修 倚。因此’除非有相反的指示，否則在以下說明書及附加 申請專利範圍中所陳述之數字參數為近似數，其可視本發 119476.doc 200800832 明需要獲得之所要特性而變化。最起石馬，且並不作為限制 申請專利範圍之料之等效内容之準則的應用之嘗試，應 根據所報告之有效數位且藉由應用普通的捨人技術來至少 解釋每一數字參數。 雖然陳述本發明之廣泛範轉的數字範圍及參數為近似 數’但盡可能精確地報告在特定實例中所陳述之數值。麸 而，任何數值固有地含有必定自其各別測試量測中所㈣ 之標準差所產生之某些誤差。 又，應理解’本文中所敍述之任何數字範圍皆意欲包括 其中所包含之所有子範圍。舉例而言，"之範圍音 欲包括在所敍述之最小值丨與所敍述之最 括⑽的所有子範圍，·亦即，具有等於或大於丨之= 及等於或小於10之最大值。田么Μ 4曰一 $值0為所揭不之數字範圍為連續 的，所以其包括最小值與最大值之間的每一值。除非另有 明確的指Ρ否則在本申請案中所指定之各種數字範圍皆 為近似數。 如本文中所使用，術語"含右办 3有空隙空間之微粒，，指膨脹聚 合物微粒、預膨化微粒及包括胞腔及/或蜂巢型腔室之盆 他微粒，其中之至少一 4b腔宕Μ〜入上 一ι至經完全封閉，該等微粒含有 空氣或特定氣體或氣體之組合’如本文中所描述之〗 性實例預膨化微粒。 如ί文中所使用，術語，，水泥"及”膠結"指黏結混凝土或 其他平體產物（而非最終產物自身）之材料。詳t之，水 性水泥指在存在足夠量mu 119476.doc -10- 200800832 凝固及硬化以產生最終硬化產物之材料。

如本文中所使用，術語”膠結混合物”指以下組合物：其 包括水泥材料及一或多種填充劑、佐劑或此項技術中已知 之形成在固化後即硬化之漿料的其他聚集體及/或材料。 水泥材料包括（但不限於）水硬性水泥、石膏、石膏組合 物、石灰及其類似物，且可能或可能不包括水。佐劑及填 充劑包括（但不限於）砂、黏土、飛灰、聚集體、加氣劑、 著色劑、減水劑/超增塑劑及其類似物。 如本文中所使用，術語”混凝土”指藉由混合膠結混合物 與足夠的水以使該膠結混合物凝固及黏結整個塊體而製造 的硬強固建築材料。 如本文中所使用，術語”預混物”指經分批處理以用於自 總廠傳遞（而非在工地混合）之混凝土。通常，一批預混物 係根據特定建造工程之細節來定製且在一塑性條件下（通 常在常被稱作’，水泥混合器，，之圓柱形卡車中）傳遞。 如本文中所使用，所有體積及重量百分比皆預期某一體 積或重畺之水之使用。指乾混物或預混物組合物時之特定 量:處於相同比例中’該等相同比例預_，當乾混物或 預混物待最終調配、混合及另外備用時，同量之水將被添 加至乾混物或預混物。 貝私上本文中所表達之所有組成範圍總共限於且不超 過百分之，體積百分比或重量百分比在—組合物中可 存=多種組份之情況下，每—組份之最大量之總和可超過 ” i卞件疋且熟習此項技術者易於理解，實際 119476.doc -11- 200800832 使用之組份之量將符合百分之100的最大值。 如本文中所使用，術語"(甲基）丙烯酸”及”（甲基）丙烯酸 酯’意欲包括丙烯酸及甲基丙稀酸衍生物兩者，諸如術語 ”（甲基）丙烯酸酯”意欲包含之常被稱作丙烯酸酯及（甲基） . 丙烯酸酯之對應烷基酯。 如本文中所使用，術語”聚合物"意欲包含（但不限於）均 聚物、共聚物、接枝共聚物及其摻合物與組合。 Φ 在最廣泛的情形中，本發明提供一種控制在一成形物品 中之加氣之方法。該成形物品可由任何可成形材料製成， 其中含有空隙空間之微粒用以以一結構支援方式來加氣。 可使用任何合適的可成形材料，只要含有空隙空間之微粒 在形成過程期間不受損壞。 如本文中所使用，術語"複合材料”指一固體材料，其包 括具有不同物理特徵之兩種或兩種以上的物質，且其中每 物备在使理想特性有助於整體的同時保留其個性。作為 • 一非限制性實例，複合材料可包括内部均勻地分散及嵌入 有預膨化珠粒之混凝土。 因此，本發明係針對控制加氣之方法，其中藉由將一可 . A形材料與含有空隙空間之微粒組合以提供-混合物且以 形式置放該混合物來形成一物品。 雖然本申凊案詳細地揭示具有聚合物微粒之膠結混合 物，但熟習此項技術者可將本文中所描述之概念及實施^ 應用於上文所述之其他申請案。 本發明之實施例係針對包括膠結混合物及聚合物微粒之 119476.doc -12- 200800832 輕型混凝土（LWC)組合物。令人驚奇的是，已發現，膨脹 聚合物微粒及在一些情況下之其樹脂珠粒前軀物之尺寸、 組合物、結構及物理特性可大大地影響由本發明之LWC組 合物所製成之LWC物品之物理特性。尤其值得注意的為珠 粒尺寸與膨脹聚合物微粒密度之間的關於所得LWC物品之 物理特性的關係。 在本發明之一實施例中，膠結混合物可為水性膠結混合 物。 聚合物微粒（其視情況可為膨脹聚合物微粒）存在於LWC 組合物中，該等聚合物微粒基於該LWC組合物之總體積的 含量為至少10體積百分比，在一些情況下，為至少15體積 百分比，且在其他情況下，’為至少20體積百分比且高達90 體積百分比，在一些情況下，高達75體積百分比，在其他 情況下，高達60體積百分比，在一些情況下，高達50體積 百分比，在其他情況下，高達40體積百分比，在特定情況 下，高達35體積百分比，且在一些情況下，高達31體積百 分比。聚合物之量將視在已完成之LWC物品中所要的特定 物理特性而變化。LWC組合物中之聚合物微粒之量可為任 一值，或可處於以上所敍述之值中之任何者之間的範圍 内。 聚合物微粒可包括得自任一合適可膨脹熱塑性材料之任 何微粒。實際聚合物微粒係基於在已完成之LWC物品中所 要的特定物理特性來選擇。作為一非限制性實例，聚合物 微粒（其視情況可為膨脹聚合物微粒）可包括一或多種聚合 119476.doc -13- 200800832 物’该或該專聚合物選自乙烯基芳族單體之均聚物；至少 一乙烯基芳族單體與二乙烯苯、共軛二烯、甲基丙烯酸烷 S旨、丙烯酸烷酯、丙烯腈及/或順丁烯二酸酐中之一或多 者之共聚物；聚烯烴；聚碳酸酯；聚酯；聚醯胺；天然橡 膠；合成橡膠；及其組合。 在本發明之一實施例中，聚合物微粒包括：選自衍生自 乙烯基芳族單體之均聚物的熱塑性均聚物或共聚物，該等

乙烯基芳族單體包括苯乙烯、異丙基苯乙烯、心甲基苯乙 烯、核甲基苯乙烯（nuclear methylstyrene)、氣苯乙烯、第 二丁基苯乙烯及其類似物；以及藉由如上文所述之至少一 乙烯基芳族單體與一或多個其他單體之共聚合而製備的共 來物非限制性實例為二乙稀苯、共輒二浠（非限制性實 例為丁二烯、異戊二烯、1，3_及2,4_己二烯）、甲基丙烯酸 烷酯、丙烯酸烷酯、丙烯腈及順丁烯二酸酐，其中乙烯基 芳族單體以共聚物之重量計至少5〇重量％存在。在本發明 之只施例中，使用笨乙烯類聚合物，尤其為聚苯乙烯。 Λ、；而，可使用其他合適的聚合物，諸如聚烯烴（例如，聚 乙烯、聚丙烯）、聚碳酸酯、聚苯醚及其混合物。 在本I明之一特疋實施例中，聚合物微粒為可膨脹聚苯 乙燁（EPS)微粒。此等微粒可呈珠粒、顆粒或便於膨服及 模製操作之其他微粒之形式。 、在本卷月中，在一懸浮製程中所聚合之微粒（其基本上 為求幵/树月曰珠粒）可用^乍聚合物微粒或用於製作膨服聚合 物微粒。然而，亦可使用得自溶液及本體聚合技術之聚合 119476.doc -14- 200800832 物’其經擠壓及切割為微粒尺寸之樹脂珠粒段。 /本發明之—實施例中，含有本文中所描述之聚合物或 聚合物組合物中之任_者的樹脂珠粒（未膨脹）具有至少u 咖之粒度，在一些情形下為至少0.33 mm，在一些情況下 為至少〇·35 mm，在其他情況下為至少〇·4贿，在一些情 況下為至少0.45 mm，且在其他情況下為至少〇·5匪。 又，樹脂珠粒可具有高達3 mm之粒度，在一些情況下高達

2顏’在其他情況下高達2·5 mm，在-些情況下高達2·25 mm，在其他情況下高達2麵，在—些情形下高達u 腿’且在其他情形下高達1 mm。在此實施例中，當使用 具有上述範圍外之粒度之樹脂珠粒來製作膨脹聚合物微粒 時，根據本發明而製造之LWC物品之物理特性會不一致或 具有不良的物理特性。此實施例中所使用之樹脂珠粒可為 任-值或可處於以上所敍述之值中之任何者之間的範圍 内0 視情況，可藉由一合適的起泡劑而使用任一習知方法來 浸潰可膨脹熱塑性微粒或樹脂珠粒。作為一非限制性實 例，可藉由在聚合物之聚合期間將起泡劑添加至水性懸浮 液，或者藉由在一水性介質中使聚合物微粒再懸浮且接著 將起泡劑併入（如美國專利第2,983,692號中所教示），而達 成該浸潰。可將任一氣體材料或在加熱時將產生氣體之材 料用作起泡劑。習知的起泡劑包括在分子中含有4至6個碳 原子之脂肪烴，諸如丁烷、戊烷、己烷及齒化烴（例如， CFC及HCFC)，其在-低於所選擇之聚合物之軟化點的溫 119476.doc -15- 200800832 度下彿騰。亦可使用此等脂肪烴起泡劑之混合物。 或者’可將水與此等脂肪烴起泡劑摻合，或可將水用作 唯一的起泡劑，如美國專利第6，127,439號、第6，160,027號 及第ό，242,540號中所教示；在此等專利中，使用保水劑。 用作起泡劑之水的重量百分比可處於1%至20%之範圍内。 美國專利第6，127,439號、第6，160,027號及第6,242,540號 之本文以引用的方式併入本文中。 視情況’將經浸潰之聚合物微粒或樹脂珠粒膨脹至為至 少1.25 lb/ft3(〇.〇2 g/cc)之容積密度，在一些情況下為175 lb/ft3(〇_〇28 g/cc)，在一些情況下為至少 2 lb/ft3(〇 〇32 g/cc) ’在其他情況下為至少3 ib/ft3(〇.〇48 g/cc)，且在特定 情況下為至少 3·25 lb/ft3(0.〇52 g/cc)或 3 5 lb/ft3(〇 〇56 g/cc) ▲使用未膨脹樹脂珠粒時，可使用較高容積密度之 珠粒。同樣，該容積密度可高達40 lb/ft3(〇.64 g/cc)。在其 他情形下，聚合物微粒至少部分地膨脹且容積密度可高達 35 lb/ft3(0.56 g/cc)，在一些情況下高達 ％ ib/ft3(〇 48 g/cc)，在其他情況下高達25 lb/ft3(〇.4 g/cc)，在一些情況 下高達20 lb/ft3(0.32 g/cc)，在其他情況下高達15 ib/ft3 (〇·24 g/cc)，且在某些情況下高達1〇 lb/ft3(〇i6以。聚 合物微粒之容積密度可為任一值或可處於以上所敍述之值 中之任何者之間的範圍内。聚合物微粒、樹脂珠粒及㉔ 預膨化微粒之容積密度係藉由加權聚合物微粒、珠粒及/ 或預膨化微粒之已知體積來判定（在周圍條件下養護叫、 時）。 119476.doc 200800832 灰通常，藉由經由任一習知加熱介質（諸如蒸汽、熱空 氣、熱水或輻射熱）而加熱經浸潰之珠粒來進行膨脹= 驟。-種用於實現經浸潰之熱塑性微粒之預膨脹之通常接 文的方法教示於美國專利第3,〇23，175中。

經浸潰之聚合物微粒可為發泡胞腔聚合物微粒，如美國 么開申睛案第2〇〇2·〇117769 A1號中所教示，其教示以引 用的方式併人本文中。發泡胞腔微粒可為經膨脹之聚苯乙 烯，士含有-處於基於聚合物之重量的小於14重量百分比 之含量下之揮發性起泡劑，在一些情形下小於”量百分 比，在一些情況下範圍為約2重量百分比至約5重量百八 比，且在其他情況下範圍為約2.5重量百分比至約3.5重量 百分比。 根據本發明可包括於膨脹熱塑性樹脂或聚合物微粒中之 «烴與原位聚合乙烯基芳族單體的互聚物揭示於美國專 利第4’3〇3,756號、第4,3〇3,757號及第6,9〇8,949號中，其 相關部分以引用的方式併入本文中。 聚5物微粒可包括通常的成份及添加劑，諸如阻燃劑’ ㈣*料、著色劑、增塑劑、脫模劑、穩㈣、紫外> 吸收劑、防黴劑、抗氧化劑、殺鼠劑、驅蟲劑，等等。岁 型的顏料包括(但不限於)：無機顏料，諸如碳黑、石墨 :膨脹石，墨、氧化鋅、二氧化欽及氧化鐵’·以及满 料諸如，圭。丫 口疋朗紅與哈〇 丫咬綱紫及鋼耿菁藍耿著 綠。 在本發明之一特定實施例中 顏料為碳黑，此材料之一 119476.doc -17- 200800832 非限制性實例為EPS SILVER⑧，其可購自NOVA Chemicals 公司。 在本發明之另一特定實施例中，顏料為石墨，此材料之 一非限制性實例為NEOPOR⑧，其可購自德國Ludwigshafen am Rhein之 BASF Aktiengesellschaft公司。 當諸如碳黑及/或石墨之材料包括於聚合物微粒中時， 提供改良之絕緣特性，如由含有碳黑或石墨之材料之較高 R值（如使用ASTM-C518而判定）所例示。同樣，含有碳黑 及/或石墨之膨脹聚合物微粒或由此等聚合物微粒所製成 之材料的R值比針對不含有碳黑及/或石墨之微粒或所得物 品所觀測的R值高至少5%。 膨脹聚合物微粒或預膨化微粒可具有至少0.2 mm之平均 粒度，在一些情況下為至少0.3 mm，在其他情況下為至少 0.5 mm，在一些情況下為至少0.75 mm，在其他情況下為 至少0.9 mm，且在一些情況下為至少1 mm，且可高達8 mm，在一些情況下高達6 mm，在其他情況下高達5 mm， 在其他情況下高達4 mm，在其他情況下高達3 mm，且在 一些情況下高達2.5 mm。當膨脹聚合物微粒或預膨化微粒 之尺寸太小或太大時，使用本發明LWC組合物而製造之 LWC物品之物理特性可為不良的。膨脹聚合物微粒或預膨 化微粒之平均粒度可為任一值，且可處於以上所敍述之值 中之任何者之間的範圍内。使用雷射繞射技術或藉由使用 此項技術中熟知之機械分離方法來根據網孔尺寸進行篩 檢，可判定膨脹聚合物微粒或預膨化微粒之平均粒度。 119476.doc -18- 200800832 本&月之Μ施例中，聚合物微粒或膨脹聚合物微粒 >、有最小平均槽壁厚度，此有助於對使用本發明組合 物而製造之LWC物品提供理想的物理特性。可使用此項技 術中已知之掃描電子顯微技術來判定平均槽壁厚度及内部 胞腔尺寸。膨脹聚合物微粒可具有至少〇15 _之平均槽 壁厚度，在一些情況下為至少〇·2 μηι，且在其他情況下為 至少〇·25 μιη。不希望受到任一特定理論之約束，咸信當 將具有上述尺寸之樹脂珠粒膨脹至上述密度時，得到理想 的平均槽壁厚度。 在本^月之灵施例中，視情況，使聚合物珠粒膨脹以 形成膨脹聚合物微粒，使得達成如上文所述之理想的槽壁 厚度。雖然許多變數可影響壁厚度，但在此實施例中需要 限制聚合物珠粒之膨m，以㈣成所要之壁厚度及所得之 膨脹聚合物微粒強度。最佳化處理步驟及起泡劑可使聚合 物珠粒％脹至1·25 lb/ft3(〇.〇2 g/cc)之最小值。膨脹聚合物 容積密度之此特性可藉由pef(lb/的或藉由膨脹因數（cc/g) 來描述。 如本文中所使用，術語”膨脹因數”指既定重量之膨脹聚 合物珠粒佔據之體積，通常表達為cc/g，且在發明中，通 常為南達50 cc/g之值。 為了提供具有理想槽壁厚度及強度之膨脹聚合物微粒， 不使膨脹聚合物微粒膨脹至其最大膨脹因數；同樣，極端 的膨脹會得到具有不良地薄的槽壁及不足的強度之微粒。 另外，可使聚合物珠粒膨脹其最大膨脹因數之至少， H9476.doc -19- 200800832

在一些情況下為至少ίο%，且在其他情況下為至少15%。 然而，為了不使槽壁厚度太薄，使聚合物珠粒膨脹至其最 大膨脹因數之高達80%，在一些情況下高達75%，在其他 情況下高達70%，在一些情況下高達65%，在其他情況下 高達60%，在一些情況下高達55%，且在其他情況丁高達 50%。可使聚合物珠粒膨脹至以上所指示之任何程度，或 該膨脹可處於以上所敍述之值中之任何者之間的範圍内。 通常，聚合物珠粒或預膨化微粒在被調配為本發明膠結組 合物時並不進一步膨脹，且在膠結組合物凝固、固化及/ 或硬化時並不進一步膨脹。 如本文中所使用，術語”預膨化”指已經膨脹但尚未膨脹 至其最大膨脹因數之可膨脹微粒、樹脂及/或珠粒。 在本發明之實施例中，預膨化微粒可具有至少1〇 cc/g之 膨脹因數，且在一些情況下為至少12 ce/g且可高達 π/g，在一些情況下高達60 cc/g，且在其他情況下高達別 π/g。預膨化微粒之膨脹因數可為任一值或可處於以上所 敍述之值中之任何者之間的範圍内。 預知化或知脹聚合物微粒通常具有胞腔結構或蜂巢内部 部分及作為外表面之整體平滑連續聚合表面，亦即，大體 上連續外層。可使用掃描電子顯微鏡（SEM)技術以1〇峨 =大L率來觀測平滑連續表面。sem觀測並不指示孔在預 知化或膨脹聚合物微粒之外表面中之存在，如 圖 5Φ 私- m 不。切割預膨化或膨脹聚合物微粒之段且進行 SEM觀測顯露出預膨化或膨脹聚合物微粒之㈣之整體蜂 119476.doc -20- 200800832 巢結構，如圖2、圖4及圖6中所示。 曰聚合物微粒或膨脹聚合物齡可具有允許在LWC物品中 提供理想物理特性之任何截面形狀。在本發明之一實施例 中，膨脹聚合物微粒具有圓形、印形或擴圓形截面形狀。 在本發明之實施例中’預膨化或膨脹聚合物微粒具有縱橫 :1，在；些情況下為至少1，且縱横比可高達3，在一些 情況下高達2，且在其他情況下高達15。預膨化或膨脹聚 合物微粒之縱横比可為任—值或可處於以上所敍述之值中 之任何者之間的範圍内。 膠結混合物以LWC組合物之至少1Q體積百分比之含量存 在於LWC組合物中，在_些情況下為至少15體積百分比， 在其他情況下為至少22體積百分比，在一些情況下為至少 40體積百分比’且在其他情況下為至少5〇體積百分比，且 可以LWC組合物之高達90體積百分比之含量存在，在一些 ^况下同達85體積百分比’在其他情況下高達體積百分 比’在特定情況下高達75體積百分比’在一些情況下高達 70體積百分比，在其他情況下高達65體積百分比，且在一 些情況下高達60體積百分比。膠結混合物可以上文所陳述 之任一含量存在於LWC組合物中，且可處於上文所陳述之 含量中之任何者之間的範圍内。 在本發m施例中’膠結混合物包括水硬性水泥組 合物。水硬性水泥組合物可以膠結混合物之至少3體積百 分比之含ϊ存在’在某些情形下為至少5體積百分比，在 一些情況下為至少8體積百分比，且在其他情況下為至少9 119476.doc -21- 200800832 體積百分比，且可以膠結混合物之高達40體積百分比之含 量存在，在一些情況下高達35體積百分比，在其他情況下 南達30體積百分比，且在一些情況下高達2〇體積百分比。 膠結混合物可包括以上所陳述之含量中之任一者或以上所 陳述之含量中之任何者之間的含量之水硬性水泥組合物。 在本發明之一特定實施例中，水硬性水泥組合物可為選 自波特蘭水泥、火山灰水泥、石膏水泥、高鋁水泥、氧化 鎂水泥、矽石水泥及礦渣水泥之一或多種材料。另外， ASTM C150中所界定之各種水泥類型可用於本發明中，其 非限制性實例包括類型1(用於當不需要其他水泥類型之特 殊特性時之使用）、類型！ A(用於類型I品質之加氣水泥）、 類i II(用於當需要適度抗硫酸腐敍力或適度水合熱時之一 般使用）、類型IIA(用於類型π品質之加氣水泥）、類型 ΙΠ(用於當需要高早期強度時之使用）、類型ΙΙΙΑ(用於類型 ΙΠ品質之加氣水泥）及類型IV(用於當需要低水合熱時之使 )類I v(用於當需要向抗硫酸腐餘力時之使用）。 在本發明之一特定實施例中，水泥組合物為類型ί波特 蘭水泥。 在本發明之_實施例中，視情況，膠結混合物可包括此 、W中已知之其他聚集體及佐劑，包括（但不限於）砂、 頟外♦集體、增塑劑及/或纖維。合適的纖維包括（但不限 於）玻璃纖維、破切、芳族聚醯胺纖維、聚_、碳纖 維、復合纖維、纖維玻璃及其組合，以及含有以 之纖維的婢σ η人； 所焚汉 或°口及含有以上所提及之纖維之組合的織口。 119476.doc -22- 200800832

可用於本發明中之纖維的非限制性實例包括可購自 TechFab，LLC，Anderson，SC之MeC-GRID⑧及 C-GRID® ;可 購自 Ε·Ι· du Pont de Nemours and Company，Wilmington DE 之 KEVLAR⑧；可購自 Teijin Twaron B.V·，Arnheim，The Netherlands 之 TWARON® ;可購自 Honeywell International Inc_，Morristown，NJ 之 SPECTRA⑧；可購自 Invista North America S.A.R.L. Corp. Wilmington，DE 之 DACRON®;及 可購自 Hoechst Cellanese Corp·，New York，NY 之 VECTRAN⑧。該等纖維可用於一網孔結構中、加以纏結、 加以交織且在任一理想方向上加以定向。 在本發明之一特定實施例中，纖維可組成LWC組合物之 至少0.1體積百分比，在一些情況下為至少〇·5體積百分 比，在其他情況下為至少1體積百分比，且在一些情況下 為至少2體積百分比。另外，纖維可提供LWC組合物之高 達10體積百分比，在一些情況下高達8體積百分比，在其 他情況下高達7體積百分比，且在一些情況下高達5體積百 分比。調整纖維之量以將所要特性提供至LWC組合物。纖 維之量可為任一值或可處於以上所敍述之值中之任何者之 間的範圍内。 為補充此實施例，額外聚集體可包括（但不限於）選自諸 如砂、石子及礫石之普通聚集體之一或多種材料。普通的 輕型聚集體可包括研磨粒狀高爐礦渣、飛灰、玻璃、矽 石、膨脹板岩及黏土；絕緣聚集體，諸如浮石、珍珠岩、 蛭石、火山渣及矽藻土； LWC聚集體，諸如膨脹葉岩、膨 119476.doc -23- 200800832 脹板石、膨脹黏土、膨 集體it## 粒狀聚 聚集體=: 美克萊特(macr〇lite)…切築 燒結之^ ^脹葉石、黏土、板岩、膨脹高爐確渣、經 '口氣火、煤渣、浮石、火山渣及粒狀聚集體。 二為非限制性實例，石子可包括何岩、石灰石、花岗 石、褐砂岩、碟岩、方解石、白雲石、蛇紋岩、石 火華、板岩、青石、片麻岩、石英岩質砂石、石英岩及其 組合。

田包括日守，其他聚集體及佐劑以膠結混合物之至少〇 .5 體積百分比之含量存在於膠結混合物中，在-些情況下為 至少1體積百分比，在其他情況下為至少2.5體積百分比， 在i f月况下為至少5體積百分比，且在其他情況下為至 少！〇體積百分比。X，其他聚集體及佐劑可以膠結混合物 之高達95體積百分比之含量存在，在—些情況下高達㈣ 積百分比，在其他情況下高達肊體積百分比，在一些情兄 下高達65體積百分比，且在其他情況下高達6〇體積百分 比。其他聚集體及佐劑可以上文所指示之含量中之任—者 存在於膠結混合物或可處於上文所指示之含量中之任何者 之間的範圍内。 在本發明之一特定實施例中，砂及/或其他細聚集體可 組成LWC組合物之至少n體積百分比，在一些情況下為至 少15體積百分比，在其他情況下為至少2〇體積百分比。另 外，砂及/或其他細聚集體可提供LWC組合物之高達5〇體 積百分比，在一些情況下高達45體積百分比，在其他情況 119476.doc -24- 200800832 下局達40體積百分比，且在一些情況下高達35體積百分 比。調整砂及/或其他細聚集體之量以將所要特性提供至 LWC組合物。砂及/或其他細聚集體之量可為任一值或可 處於以上所敍述之值中之任何者之間的範圍内。 • 在本發明之一特定實施例中，粗聚集體（具有大於4之 FM值之聚集體）可組成Lwc組合物之至少i體積百分比，在 些h況下為至少9體積百分比，且在其他情況下為至少 _ 12體積百分比。另外，粗聚集體可提供LWC組合物之高達 40體積百分比，在一些情況下高達35體積百分比，在其他 f月况下1¾達30體積百分比，且在一些情況下高達25體積百 分比。调整粗聚集體之量以將所要特性提供至LWC組合 物。粗聚集體砂之量可為任一值或可處於以上所敍述之值 中之任何者之間的範圍内。 在本發明之實施例中，輕型混凝土組合物可含有一或多 種添加劑，該或該等添加劑之非限制性實例為消泡劑、防 _ 水劑、分散劑、促凝劑、緩凝劑、塑化劑、超塑化劑、減 水劑、黏結劑、凝固點降低劑、黏附性改良劑及著色劑。 該等添加劑相對於組合物之總重量通常以小於一重量百分 ‘ 比存在，但可以0.1至3重量百分比存在。 . 可用於本發明中之合適的分散劑或增塑劑包括（但不限 於）六偏磷酸鹽、三聚磷酸鹽'聚磺酸萘、磺化多元胺及 其組合。 可用於本發明中之合適的塑化劑包括（但不限於）聚經基 酸或其鹽、聚羧化物或其鹽、木質素磺酸鹽、聚乙二醇 119476.doc -25- 200800832 及其組合。 可用於本發明中之合適的超塑化劑包括（但不限於）木質 素磺酸鹽之鹼性或土鹼金屬鹽；木質素磺酸鹽、高度濃縮 萘績酸/甲酸縮合物之鹼性或土鹼金屬鹽；聚磺酸萘、一 或多種聚羧化物（諸如聚（甲基）丙烯酸酯及聚羧化物梳狀共 聚物，其描述於美國專利第6,800，129號中，該專利之相關 部分以引用的方式併入本文中）之鹼性或土鹼金屬鹽；三

聚氰胺/甲醛/亞硫酸鹽縮合物之鹼性或土鹼金屬鹽；磺酸 酉旨；碳水化合物酯；及其組合。 a適的減水劑之非限制性實 酸納甲I缩合物H聚氰胺脂、續化乙稀共 聚物、尿素樹脂及經基或聚經基，酸之鹽、萘續酸之納 鹽之聚合物的90/10 w/w混合物(部分地濃縮有甲醛及葡糖 酸納’如美國專利第3,686，133號中所描述）及其組合。 合適的黏結劑之實例包括可為無機或有機且柔軟且當未 加工仁在固化(猎由水力作用或藉由化學交聯)時凝固以形 成硬的不溶固體時可加卫之材料。此等材料之非限制性實 例可包括有機材斜，諸如橡 、 体胗I虱乙烯、聚乙酸乙烯 酉曰、丙烯酸樹脂、苯乙婦 物。 一烯共聚物及各種粉末狀聚合 巴限於）可溶 !=)氯化Λ)、三乙醇胺、三聚可溶甲_ 2〜酸納、硫酸銘、硫酸鐵、美國專利第 119476.doc 26- 200800832 4,026,723號中所揭示之鹼金屬硝酸鹽/磺化芳族烴脂族醛 縮合物、美國專利第4,298,394號中所揭示之水溶性界面活 性劑加速劑、美國專利第5,211，751號中所揭示之胺基酸加 速劑之羥甲基衍生物及美國專利第Re· 35，194號中所揭示 之硫氰酸鹽、鏈烷醇胺與硝酸鹽之混合物（該專利之相關 部分以引用的方式併入本文中），及其組合。

可用於本發明中之合適的緩凝劑包括（但不限於）木質素 石黃酸鹽、羥基羧酸（諸如葡糖酸、檸檬酸、酒石酸、順丁 烯二酸、水楊酸、葡糖庚酸、阿拉伯糖酸、酸、及其無機 或有機鹽，諸如，鈉、鉀、鈣、鎂、銨及三乙醇胺鹽）、 碳酸、糖、改質糖、磷酸鹽、硼酸鹽、氟矽酸鹽、溴酸 鈣、硫酸鈣、硫酸鈉、單醣（諸如葡萄糖、果糖、半乳 糖、蔗糖、木糖、芹菜糖、核糖及轉化糖）、諸如雙醣及 三醣之寡醣（此等募醣如糊精）、諸如葡聚糖之多醣2含有 此等物之諸如糖蜜之其他醣類；糖醇，諸如山梨糖醇I氟 矽酸鎂；磷酸及其鹽，或硼酸酯；胺基羧酸及其鹽；鹼性 可溶蛋白f ;腐殖酸m多元醇，諸^油:騰 酸及其衍生物，諸如胺基三（亞曱基_膦酸）、丨_羥基亞乙 基-1，1-二膦酸、乙二胺四（亞甲基膦 _ 土 J _ 1甲乙基三胺-五 (亞曱基膦酸）及其鹼金屬或驗土金 m…人 自風及以上所指示之 可用於本發明中之合適的消泡劑包括 石夕氧之消泡劑（諸如二甲基聚錢烧、 ，基於聚 氧糊狀物、聚矽氧乳液、有機A ^ 土矽油、聚矽 乳礼有栈基團改質聚石夕氧燒(聚有機 119476.doc -27- 200800832 石夕氧燒，諸如二甲其取答 酸鹽(諸如•：丁w其石夕油，等等)、編 ^ — Τδθ、辛基磷酸鈉，等等）、基於礦物油 之消泡劑（諸如煤油夜態 從心石嘴，專4 )、基於脂肪或油之 4泡劑（諸如動物或蔬菜油 ^ · 7lL ^ 之麻油、蓖麻油、自其衍生 之氧化錦F加合勒^，楚發、jj. 專等）、基於脂肪酸之消泡劑（諸如油

酸、硬脂酸及自其衍生之氧化稀加合物，等等卜基於脂 肪酸醋之消泡劑(諸如甘油單㈣油酸酯、烯基琥轴酸衍 生物、山梨糖醇單月桂酸醋、山梨糖醇三油酸醋、天然 m·等等）、氧基伸烷基型消泡劑、基於醇之消泡劑（辛 醇、十六醇、乙块醇、乙二醇，#等）、基於醯胺之消泡 劑（諸如丙烯酸_多元胺，等等）、基於金屬鹽之消泡劑（諸 如硬脂酸铭、油酸約，等等）及上述消泡劑之組合。 可用於本發明中之合適的凝固點降低劑包括（但不限於） 乙醇、氯化鈣、氯化鉀及其組合。 可用於本發明中之合適的黏附性改良劑包括（但不限於） 聚乙酸乙稀酯、苯乙烯· 丁二烤、（甲基）丙稀酸酯之均 與共聚物，及其組合。 可用於本發明中之合適的拒水劑或防水劑包括（但不限 於）脂肪酸（諸如硬脂酸或油酸）、低碳烷基脂肪酸酯（諸如 硬脂酸丁酯）、脂肪酸鹽（諸如硬脂酸鈣或硬脂酸鋁）、聚矽 氧 '蠟乳液、烴樹脂、瀝青、脂肪或油、聚矽氧、石蠟、 柏油 '蠟及其組合。雖然在本發明之許多實施例中並不使 用，但當使用時，合適的加氣劑包括（但不限於）松香樹 脂、松香酸納、脂肪酸及其鹽、表面活性劑、烧灵# 土'"方香 119476.doc -28- 200800832 基-續酸鹽、氧基化物、木酸鹽及其混 使用此項技術中熟知之方法來人 σ 入4m 水此口膠結混合物、膨脹聚 口物u拉及任何其他聚集體、添加劑及/或佐劑。在本# 明之：實施例中’亦將一液體(在一些情況下為水)混合至 其他成份中。 人：本發明之一實施例中’可產生、封裝及儲存一乾燥混 (料’含有最小限度的水或無額外水）以供將來使

用。稍後可將此乾燥混合物與水混合以提供本文中所描述 之輕型混凝土組合物。 在本發明之一實施例中，混凝土組合物為分散液，其中 膠結混合物至少部分地提供—連續相，且聚合物微粒及/ 或膨脹聚合物微粒在該連續相中以離散微粒之分散相形式 存在。 作為本發明之-特定且非限難實施例，混凝土組合物 大體上不含濕潤劑或用以使分散液穩定之分散劑。 作為本發明之一非限制性實施例且並不希望受限於任何 單一理論，可影響本發明LWC組合物之效能的一些因數包 括膨脹樹脂珠粒之體積分數、平均膨脹珠粒尺寸及由混凝 土内之珠粒間的間隔所產生之微結構。在此實施例中，可 使用二維模型來估計珠粒間的間隔。為了簡化描述起見， 可使珠粒間的間隔限於珠粒半徑。另外，且並不意欲以任 何方式來限制本發明，在此實施例中假定，珠粒配置於一 立方晶格中，不考慮LWC組合物中之珠粒尺寸分佈，且不 考慮在截面中膨脹珠粒面翁之分佈。為了計算每一樣本的 119476.doc -29- 200800832 珠粒數目，假定三維測試圓柱體。 膨脹珠粒尺寸愈小，則需要用來維持同m粒體積 =數之膨脹珠粒的數目愈大’如以.下等心所描述般。隨 著膨脹珠粒之數目按指數規律地增加，膨脹珠粒之間的間 隔減小。 h/B3 ⑴ 馬表示膨脹珠粒之數目。 取含有平均膨脹珠粒直徑5及既定體積分數G之分散膨脹 聚合物珠粒且具有直徑乃及高度汉(通常為2，、4，，或6，、12·，） 之LWC測試樣品含有由等式丨所提供之膨脹聚合物珠粒之 量 A/V〇 注意，％與膨脹聚合物珠粒直徑之立方成反比。比例常 數（K=l_5 為僅視膨脹聚合物珠粒之樣本尺寸及體積 分數而定之數目。因此，對於既定的樣本尺寸及已知的膨 脹聚合物珠粒體積分數，隨著珠粒直徑減小，珠粒之數目 增加至三次冪。 作為一非限制性實例，對於2"x4" LWC樣品，在9〇 pcf(lb/ft3)(對應於具有！ _25 pcf之預膨化容積密度的膨脹聚 合物珠粒43%體積分數）下，自〇·65 mm之珠粒移至〇4历瓜 及〇·33 mm之珠粒時，珠粒之數目分別增加四倍及七倍。 在2.08 pcf下，對於〇·4 mm及0·33 mm之珠粒，珠粒之數目 的增加分別為六倍及七倍。在5 pcf下，增加分別為兩倍及 一倍。因此，岔度與珠粒尺寸有關。如下文所示，密声亦 影響槽壁厚度。由膨脹珠粒所填充之混凝土基質之強度通 119476.doc -30- 200800832 常受到槽壁硬度及厚度所影響。 在本發明之一實施例中，其中假定單分散球形槽，等式 2可展示出平均槽直徑d係與平均壁厚度δ有關： / {ψ-ρ/Ps ) (2) - 其中Ρ為發泡體之密度，且ps為實心聚合物珠粒之密度。 _ 因此，對於一既定聚合物，視所使用之特定膨脹製程而 定，吾人可在各種值δ下獲得相同的槽壁厚度（在既定槽尺 _ 寸下）或相同的槽尺寸。密度不僅藉由槽尺寸來控制，而 且藉由改變槽壁之厚度來控制。 下表例示具有針對三個類別之珠粒之珠粒尺寸的膨脹聚 合物珠粒密度之變化。 珠粒尺寸 (微米） 密度(pcf) 發泡體微粒尺寸 (mm) 膨脹因數 (cc/g) 對於43%體積分數 的珠粒之平均數目 650 2.00 1.764 31 96,768 650 3.00 1.541 21 145,152 650 4.00 1.400 16 193,536 400 2.00 1.086 31 415,233 400 3.00 0.949 2! 622,849 400 4.00 0.862 16 830,466 330 2.00 0.896 31 739,486 330 3.00 0.783 21 1,109,229 330 4.00 0.711 16 1,478,972

理想的微結構及/或形態可屬於不同的類別。第一者為 具有特殊界面之雙連續或共連續複合物，且第二者包括 一連接基質中之特殊包涵物。雙連續及單獨連接微結構 兩者之有效特性係藉由已知之最佳交叉特性界限來描 述。 在許多情況下，珠粒愈小，則需要用來維持同一膨脹聚 119476.doc -31- 200800832 合物珠粒體積分數之珠粒的數目愈大，如等式1所描述。 隨著珠粒之數目按指數規律地增加，珠粒之間的間隔減 小 0 最佳界限可藉由表示臨界數或極限之許多關係式來描 述。作為一非限制性實例，對於一既定體積分數，通常存 在一對應於臨界數目個珠粒之臨界珠粒尺寸，該等珠粒可 經分散以提供一所要形態，使得所有珠粒經隔離，且混凝 土經單獨連接。亦有可能形成以下一形態··其中所有珠粒 皆未隔離而係接觸的。 使用 ANSYS、可購自 ANSYS Inc.，Canonsburg，PA之有 限兀分析程式）來執行二維截面之有限元分析。在截面之 有限元網孔中，將珠粒模型化為單獨連接混凝土基質中之 非接觸或隔離圓圈。 結果顯示出，在負載下，應力在一垂直於負載軸線之方 向上積聚。最大應力集中處於膨脹聚合物珠粒之間的水平 邊界處，該等珠粒傾向於自圓形變形為橢圓形。 在本發明之一特定實施例中，混凝土組合物含有配置於 立方或六方晶格中之至少一些膨脹聚合物微粒或預膨化微 粒。 在本發明之一實施例中，本發明LWC組會物大體上不含 加氣劑，該等加氣劑通常經添加以在一批混凝土中產生氣 室或空隙。 在本發明之另一實施例中，Lwc組合物可包括增強纖 維。此等纖維充當增強組份，其具有大縱橫比，亦即，其 H9476.doc -32- 200800832 長度/直徑比率較高，使得在潛在的斷裂點上轉移負载。 合適的纖維之非限制性實例包括大約一比一及四分之二英 吋之長度的纖維玻璃絲束，但可使用與膠結混合物之基 質、聚丙烯纖維及如上文所述之其他纖維相比具有高揚2 模數的任一材料。 使用此項技術中熟知之方法，可凝固及/或硬化根據本 發明之LWC組合物以形成最終混凝土物品。 _ 含有本發明之LWC組合物之經凝固及/或硬化之最終混 凝土物品的密度可為至少40 lb/ft3(〇 64 g/cc)，在一些情況 下為至少45 lb/ft3(0.72 g/cc)，在其他情況下為至少5〇 lb/ft3(0.8 g/cc)，且該密度可高達 13〇 lb/ft3(2^ ，在 些炀況下為120 lb/ft3(l .9 g/cc)，在其他情況下高達j 15 lb/ft3(1.8 g/cc)，在一些情況下高達 11〇 ib/ft3(175 g/cc)， 在其他情況下高達105 lb/ft3(l .7 g/cc)，在一些情況下高達 100 lb/ft3(1.6 g/cc)，且在其他情況下高達95 lb/ft3(15 φ g/cc)。本發明混凝土物品之密度可為任一值或可處於以上 所敍述之值中之任何者之間的範圍内。根據ASTm c 138 來判定LW C組合物之密度。 ， 在本發明之一特定實施例中，LWC組合物含有8至20體 . 積百分比之包括類型I波特蘭水泥的水泥組合物；1 〇至3 1 體積百分比之膨脹聚合物微粒，其具有〇·2 mm至5 mm之 平均微粒直徑、〇·〇2 §/(^至〇64 g/cc之容積密度及1至2之 縱横比；9至90體積百分比之一或多種聚集體；及視情 沉 〇 ’ 1至1體積百分比之一或多種添加劑，其選自消泡 119476.doc -33- 200800832 劑、防水劑、分散劑、促凝劑、緩凝劑、塑化劑、超塑化 劑、凝固點降低劑、黏附性改良劑、著色劑及其組合；其 中所使用之組份之總和不超過100體積百分比，且其中在 輕型膠結組合物經凝固之後，其在28天之後具有根據 ASTM C39而測試得之至少1400 pSi之抗壓強度。 在本發明之一實施例中，根據本發明之經凝固及/或硬 化的LWC組合物用於結構應用中，且可具有至少14〇〇 psi(98 kgf/cm2)之用於承載砌築結構應用的最小抗壓強 度，在一些忪況下為1700 psi(l 19·5 kgf/cm2)，在其他情況 下為至少1800 psi(126.5 kgf/cm2)，在一些情況下為至少 1900 psi，且在其他情況下為至少2〇〇〇叫（14〇 6 kgf/cm2)。對於結構輕型混凝土，組合物可具有至少25〇〇 psi(175.8 kgf/cm2)之最小抗壓強度。在28天時，根據 ASTM C39來判定抗壓強度。 雖然為了精確細節而可參考ASTM C39，且其以引用的 方式全部併入本文中，但可將其總結為提供一種測試方 法’該測試方法由在一處於一規定範圍内之速率下將一壓 縮軸向負載施加至模製圓柱體或核心直至發生故障組成。 測試機器裝備有兩個具有硬化面之鋼支承塊，其中 一者 為將在樣品之上表面上支承的球形固定塊，且另一者為摘 置有樣品之實心塊。以對應於樣品上35 士 7 psi/s(〇 25 ± 〇.〇5 Mpa/S)之應力速率的移動速率（壓板至十字頭量測）來 施加負載。施加壓縮負載，直至負載指示器展示到負载正 穩定地降低且樣品顯示經良好界定之斷裂圖案。 119476.doc -34- 200800832 品之截面面積除在測試期間由該樣品所載運之最大負載來 計算抗壓強度。 在本發明之實施例中，本發明之LWC組合物用於預混物 應用中。作為一非限制性實例，當需要少量的混凝土或間 歇地置放混凝土時，或對於空間受到限制且幾乎不存在用 於混合工廠及聚集體貯存之場所的大型作業，可使用預混 LWC組合物。 作為非限制性實例，預混物可包括中心混合混凝土、運 送混合混凝土及收縮混合混凝土。 _ 中心混合混凝土完全在工廠混合，且接著在卡車式混合 器或攪拌器卡車中運輸。若工地在工廠附近，則可在開放 型傾卸式卡車中運輸剛混合之LWC組合物。在運送期間混 凝土之輕微攪拌會防止材料之隔離且減少坍度損失量。 在運送混合（亦稱為卡車混合）混凝土中，在總廠分批處 理材料且在運送時在卡車中完全混合該等材料。通常， LWC組合物在運送時部分地混合且在工地完成混合。運送 混合使水與水泥及聚集體保持分離，且允許混凝土在置放 於建造工地之前立即混合。此方法避免了自中心混合混凝 土之運輸或置放時之潛在延遲所產生之過早硬化及坍度損 失的問題。另外，運送混合允許將混凝土拖運至更遠離於 工廠之建造工地。然而，運送混合混凝土之缺點在於：卡 車容量小於含有中心混合混凝土之相同卡車的容量。 收縮混合混凝土用以增加卡車之負載容量且保留了運送 混合混凝土之優點。在收縮混合混凝土中，在工廠部分地 119476.doc -35- 200800832 混合LWC組合物以減小或收縮混合物之體積，且在運送時 或在工地處完成混合。 預混混凝土通常在其一旦到達工地時就被預混以確保獲 得適當的坍度。然而，已經預混之混凝土傾向於比僅經一 次混合之混凝土更快速地凝固。通常在已對LWC組合物分 批處理之後將諸如水及一些種類之混雜物的材料添加至該 LWC組合物以確保在置放之前獲得指定特性。 本發明之LWC混凝土預混物組合物通常經設計用於特定 應用。作為非限制性實例，當必須將混凝土置放於高密集 度之鋼筋周圍時，高坍度之LWC混凝土預混物組合物可為 理想的。又，當將混凝土置放於大型開放模殼（form)中 時，或當將模殼置放於斜坡上時，低坍度之LWC混凝土預 混物組合物可為理想的。 同樣，在本發明之一些實施例中，LWC預混物組合物將 具有一可量測坍度值，其係根據ASTM C 172(用於取樣剛 混合之混凝土之標準實踐）來取樣且根據ASTM C 143(用於 水硬性水泥混凝土之坍度之標準測試方法）來量測。精確 的坍度值經設計於一特定混合，且將視LWC預混物組合物 之應用及設計而定。在典型使用中，坍度範圍將為至少約 2英吋（5 cm)且在一些情況下為至少約3英吋（7.6 cm)至高達 約8英吋（20 cm)，在一些情況下高達約7英吋（18 cm)，且 在其他情況下高達約6英吋（15 cm)。若傳遞至工程之混凝 土太硬（低坍度），則可能難以將其自卡車中排出。若坍度 太高，則混凝土可能不可使用。在此實施例中，坍度可為 119476.doc -36- 200800832 以上所敍述之任-值或可處於所敍述之值中之任何者之間 的範圍内。 在本發明之另一特定實施例中，LWC預混物組合物用於 傳統的預混物應用t，其包括（但不限於）向上傾斜建造、 在適當位置處洗注、輕型水泥裝、ICF填充及洗注或抽沒 犯凝土及（例如）在預混物卡車中將混凝土輸送至工地之其 他應用。 ^ 本么月之LWC犯滅土預混物組合物彳包括以上所描述之 調配物及組合物。 · 在本發明之LWC混凝土預混物組合物之許多實施例中， 藉由按所陳述之次序來添加下列組份中之一或多種來製備 組合物：石少、粗聚集體、水泥、預膨化珠粒、聚合物微粒 及/或膨脹聚合物微粒、水及減水劑。可使用平鋼或轉鼓 型混合器，且水與水泥之比率通常為至少〇 4〇。 本發明之LWC混凝土預混物組合物可利用任一合適的水 泥’非限制性實例包括類型！、類型„及類型m及其組合。 在本發明之特定實施例中，水泥以至少約8體積百分比存 在於預混物組合物中，且在—些情況下為至少約H)體積百 分比，且可高達約20體積百分比，在—些情況下高達㈣ 體積百分比，且在特定情況下為約14體積百分比。水泥之 精確量經設計於-特定混合，且將視水泥之類型、所音欲 之應用及LWC預混物組合物之設計而定。lwc混凝土預混 物組合物中之水泥量可為任—值或可處於以上所敛述之值 中之任何者之間的範圍内。 H9476.doc -37- 200800832 在本^月之此特疋實施例中，如上文所述，砂以至少約 11體積百分比存在於預混物組合物中，在一些情況下為至 八勺14體積百分比，且在其他情況下為至少約體積百分 比且可同達約5〇體積百分比，在一些情況下高達約40體 積百刀比，且在其他情況下高達約3 0體積百分比。砂之精 確里經设计於一特定混合，且將視砂（粗或細）之類型、所 思欲之應用及LWC預混物組合物之設計而定。LWC混凝土 預混物組合物中之砂量可為任一值或可處於以上所敍述之 值中之任何者之間的範圍内。 為補充本發明之此特定實施例，可以至少約1 〇體積百分 比存在本發明之預膨化珠粒、聚合物微粒及/或膨脹聚合 物微粒，在一些情況下為至少約14體積百分比，且在其他 情況下為至少約18體積百分比，且可以高達約31體積百分 比存在，在一些情況下高達約29體積百分比，且在其他情 況下高達約27體積百分比。預膨化珠粒、聚合物微粒及/ ^ 或膨脹聚合物微粒之精破量經設計於一特定混合，且將視 微粒及/或珠粒之密度、所意欲之應用及LWC預混物組合 物之設計而定。LWC混凝土預混物組合物中之預膨化珠 . 粒、聚合物微粒及/或膨脹聚合物微粒之量可為任一值或 可處於以上所敍述之值中之任何者之間的範圍内。 另外，在此特定實施例中，LWC預混物組合物中所使用 之預膨化珠粒、聚合物微粒及/或膨脹聚合物微粒可具有 如上文所述之粒度及尺寸，且可具有以下範圍内之密度： 自至少約1 lb/ft3(0.0 16 g/cc)，在一些情況下為至少約1.25 119476.doc -38- 200800832 lb/ft (0.〇2 g/cc) ’在其他情況下為至少約1 $ ib/ft3(〇 〇24 g/CC) ’且在-些情況下為至少約2黯❿q32 We)，且可 高達約40 lb/ft3(0.64 g/cc)，在許多情況下高達約5 5 lb/ft3(〇.〇88 g/cc) ’在—些情況下高達約*隱崩 g/CC)，且在其他情況下高達約3 5 lb/ft3(〇 〇56 ㈣土預混物組合物中之預膨化珠粒、聚合物微粒及/或 膨脹聚合物微粒的密度可為任一值或可處於以上所敍述之 值中之任何者之間的範圍内。

另外，在本發明之此等特定實施例中，如上文所述，諸 如石子之粗聚集體可以至少約9體積百分比存在於預混物 組合物中，在一些情況下為至少約14體積百分比，且在其 他情況下為至少約17體積百分比，且可高達約4〇體積百分 比，在一些情況下高達約30體積百&比，且在其他情況下 高達約25體積百分比。粗聚集體之精確量、類型及尺寸經 設計於-特定混合’且將視所意欲之應用及遞預混物組 ^勿之設計而定。LW(:混凝土預混物組合物中之粗聚集體 量可為任—值或可處於以上所敍述之值中之任何者之間的 範圍内。粗聚集體可具有以下範圍内之直徑：自至少約 0.375英叶（0.95 cm)，在一些情況下為約〇 5英对（ι·3㈣， 在其他情況下為約0.75英吋（1.9 cm)至高達約2英吋（5 cm) 〇 又，在本發明之此等特定實施例中，水可以下列範圍内 之體積百分比存在於預混物組合物中：自至少約1〇體積百 分比，在一些情況下為至少約14體積百分比至高達約22體 119476.doc -39- 200800832 積百分比，在一些情況下高達約20體積百分比，且在其他 情況下高達約18體積百分比。LWC混凝土預混物組合物中 之水量可為任一值或可處於以上所敍述之值中之任何者之 間的範圍内。 此等實施例之LWC混凝土預混物組合物在凝固及/或硬 化時可具有至少約1400 psi(98 kgf/cm2)之抗壓強度，在一 些情況下為至少約1500 psi( 105.5 kgf/cm2)，在其他情況下 為至少約16〇〇 psi(ll2.5 kgf/cm2)，在一些情況下為至少約 _ 1800 kgf/cm2)，且在其他情況下為至少約2000 psi(140.6 kgf/cm2)，且視情況，可高達約 3600 pSi(253 kgf/cm2)，在一些情況下高達約 330〇 psi(232 kgf/cm2)，且 在其他情況下高達約3000 psi(211 kgf/cm2)。在本發明之其 他實施例中’ LWC混凝土預混物組合物在拉力施加後的48 小時中可具有約4000 psi(28 1 kgf/cm2)或更大之結構抗壓 強度及約4500 psi(316 kgf/cm2)或更大之28天抗壓強度。 _ 在此等實施例中，在28天時，根據ASTM C39來判定抗壓 強度。LWC混凝土預混物組合物之精確抗壓強度將視其調 配物、密度及所意欲之應用而定。LWC混凝土預混物組合 _ 物之抗壓強度可為任一值或可處於以上所敍述之值中之任 何者之間的範圍内。 LWC組合物可用於使用傳統混凝土調配物之大多數（若 非所有）應用中。作為非限制性實例，本發明LWC組合物 可用於結構及建築應用（非限制性實例為界壁、icf或sip …構鳥/谷盆、長免、屋頂板、板壁、乾飾面内壁 119476.doc -40- 200800832 (drywall)、水泥板、建築物之裝飾柱或拱道，等等）、傢具 或家庭應用（諸如櫃檯面（counter top)、地板内輻射加熱系 統、地板（初級及次級）、向上傾斜壁、夾層壁面板，作為 粉刷灰泥塗層）、道路及機場安全應用（諸如攔網壁、澤西 障壁、音障及音壁、擋壁、跑道攔網系統、加氣混凝土、 失控卡車斜坡、易流動可開挖回填）及道路建造應用（諸如 路基材料及駕駛台甲板材料）中。 在本發明之實施例中，當不使用粗聚集體時，根據本發 明之LWC物品易於接受螺桿（作為一非限制性實例，為乾 飾面内壁螺桿及釘子）之直接附著，其可藉由傳統的氣動 或粉末致動設備來附著。此允許諸如膠合板、乾飾面内 壁、雙頭螺栓及通常用於建造行業中之其他材料之材料的 輕易附著，此不能使用傳統混凝土調配物來進行。 當本發明之LWC组合物用於路基建造中時，聚合物微粒 可幫助防止及/或最小化裂痕傳播，尤其在涉及水滚融 時。 本發明之組合物極佳地適合於模製建造物品及材料之製 造，此等物之非限制性實例包括壁面板（包括向上傾斜壁 面板）、T型梁、雙T型梁、屋頂瓦、屋面板、天花板、^ 面板、I型梁、基壁及其類似物。該等組合物展示出比先 前技術之LW C組合物更大的強度。 在本發明之一實施例中，模製建造物品及材料可經預声 注及/或預施加應力。 ％ 如本文中所使用，”預澆注"指繞注至所需形狀之模具或 119476.doc -41- 200800832 禱件中且允許在取出及放入所要位置之前固化及/或硬化 的混凝土。 在本發明之實施例中，在贱注應用中所使用之㈣組 合物（其包括（但不限於）預淹注零件，諸如梁、雙τ型、管 道、絕緣壁、預應力產品及其他產品，其中，l;c組合： 經直接堯注至模殼中，及最終零件）由卡車運輸至工地。 在本發明之此等實施例中，埒度值範圍為自至少約8英时 (20叫且在—些情況下為至少約1 ◦英时（25.4 cm)至高達約 2〇央叶(50 cm)’在一些情況下高達約18英叶(4“十且 在其他情況下高達約16H(41em)。在此等實施例中，掛 度可為任—值或可處於所敍述之值中之任何者之間的範圍 内0 如本文中所使用，，，預應力"混凝土指抗拉力已藉由使用 預應力鋼腱(在許多情況下為高抗拉強度鋼繞或桿)而得以 改良之混凝土，該等預應力鋼腱用以提供箝位負载，該籍 位負载產生抵消混凝土部件歸因於彎曲負载而將另外經歷 之張應力的抗壓強度。可使用此項技術中已知之任一合適 混凝土施加預應力。合適的方法包括(但不限於) …匕滅土（其中將混凝土逢注於已經張拉之鋼腱周圍） 拉混凝土（其中在纽及固化製程之後施加I缩）。 =實施例中之特定優點在於：與必須使用專用混凝土 "石尖切割刀片及/或鋸相反，使用習知方法可易於 1或切斷不含有粗聚集體之本發明凝固混凝土組合 或由此等組合物所形成之模製建造物品。此在定製 119476.doc -42- 200800832 滅土物品時即省大置的時間及成本。

對於（作為非限制性實例）屋頂瓦、鋪路材料或事實上處 於任一所要三維構型（包括具有某些局部紋理（諸如具有木 製盍屋板、板岩屋頂板或平滑面瓷瓦之外觀）之構型）中之 其他物品，根據熟習此項技術者所熟知之方法可易於將組 合物澆注於模具中。典型的屋頂板可具有十英吋寬度乘十 七央吋長度乘一又四分之三英吋厚度之近似尺寸。在屋頂 材料之模製中，就對凍/融降解之抵抗性而言，加氣劑之 添加使最終產物較不受氣候影響。 當使用本發明之LWC組合物來澆注基壁時，歸因於較輕 的重里’可使該等壁處於地面以上。通常，基壁之下部分 具有在混凝土混合物之淨重下向外鼓吹之趨勢，但本發明 之組合物之較輕的重量傾向降低此發生之可能性。使用本 發明LWC組合物而製備之基壁可容易地採用習知基壁建造 中所使用之習知扣件。 在本發明之-實施射，根據本發明之混凝土組合物係 以一混凝土㈣單元之形式形成、凝固及/或硬化。如本 文中所使用’術語"混凝土砌築單元"指中空或實心混凝土 物品’包括(但不限於)有刻痕的、裂開面、肋形的、槽形 的、研磨面、塌陷的及 至少部八… 鋪路石種類。本發明之實施例提供 刀已艮據本發明而製造之混凝土砌築單元之壁。 在本：明之_實施例中’當未使用粗聚集體時，上： 述之模製建造物σ K 文所 持穿透扣件，此；物；:與混凝土彻築單元能夠收納且固 此等物之非限制性實例包括釘子、螺桿、卡 119476.doc -43- 200800832 釘及：類似物。此可能有益之處在於：可將表面覆蓋物直 接附著至模製建造物品及材料與混凝土彻築單元。 本發明之一實施例中，可將標準2匕英吋之乾飾面内壁 累杯誕擰至—含有本發明輕型混凝土組合物之經澆注且凝 固的表面中達11/2英对深，且t垂直於被旋擰進之表面施加 至夕500碎（在—些情況下為至少6⑼碎，且在其他情況下 為至少700磅’且高達_磅)之力達一分鐘(在一些情況下 為五，鐘’且在其他情況下為十分鐘)時，不移除該標準 2½英吋之乾飾面内壁螺桿。 本發明亦针對包括根據本發明之Lwc組合物之建築物。 本發明亦提供-種製造一最佳化輕型混凝土物品之方 法’其包括： 識別-經凝固之輕型混凝土組合物之所要密度及強度 特性； 判定待膨脹以用於該輕型混凝土組合物中之聚合物珠 粒之類型、尺寸及密度；

判定該等聚合物珠粒待膨脹達到之尺寸及密度； 使該等聚合物珠粒膨脹以形成膨脹聚合物ϋI 膠結混合物中分散該等膨脹聚合物珠粒以形成輕 型混凝土組合物；及 允許該輕型混凝土組合物以一所要形式凝固。 基於所意欲之應用來判定經凝固及/或硬化之㈣組合 物之所要密度及強度特性。 在本發明之一實施例中，盆 、 基於經驗及/或公開的資料， 119476.doc -44- 200800832 可判定待膨脹之聚合物珠粒的類型、尺寸及密度與該等聚 合物珠粒待膨脹達到之尺寸及密度。 在本發明之另一實施例中，可使用有限元分析來判定待 膨脹之聚合物珠粒的類型、尺寸及密度與該等聚合物珠粒 待膨脹達到之尺寸及密度。 允許所得之輕型混凝土組合物凝固及/或硬化以提供如 上文所述之LWC物品及混凝土砌築單元。 將參考下列實例來進一步描述本發明。下列實例僅說明 本發明，且並不意欲為限制性的。除非另有指示，否則所 有百分數皆按重量計，且使用波特蘭水泥，除非另有指 定。 曰 實例 除非另有指示，否則利用下列材料： 類型III波特蘭水泥 _圬工砂（165 pcf之容積密度、2·64之比重、細度模數 吐74) 飲用水-周圍溫度（〜70°F/2rc) 可月多脹聚苯乙烯-M97BC ' F271C、F271M、 F271T(N〇YA Chemicals Inc., Pittsburgh, PA) 圓 ％央吋之膨脹板岩（Car〇lina Stalhe c〇mpany，SaHsbi^， NC-89.5 pcf之容積密度/143之比重） 除非另有指示，否則所有組合物皆係使用具有7-ft3工作 令里機身（具有一單軸攪拌槳）之模型42N-5摻合器（Charles 119476.doc -45- 200800832

Ross & Son Company，Hauppauge，NY)在實驗室條件下製 備。混合器係以34 rpm來操作。在LH-10溫度及濕度腔室 (由 Associated Environmental Systems，Ayer，ΜΑ製造）中執 行調節。樣本在具有平帽之6"χ 12"單一使用塑料圓柱體模 具中加以模製且按三個一組加以測試。在Forney FX250/300壓縮測試器（Forney Incorporated，Hermitage，PA) 上執行壓縮測試，該測試器以一所要速率液壓式地施加垂 直負載。所有其他周邊材料（坍度錐、搗固桿，等等）遵守 可應用的ASTM測試方法。下列ASTM測試方法及程序如 下： ASTM C470-用於垂直地形成混凝土測試圓柱體之模具 的標準規格 ASTM C 192-用於在實驗室中製造且固化混凝土測試樣 品之標準實踐 ASTM C330-用於結構混凝土之輕型聚集體之標準規格 ASTM C5 11-用於在水硬性水泥及混凝土之測試中所使 用之混料室、濕氣箱、濕氣室及儲水箱之標準規格 ASTM C143-用於水硬性水泥混凝土之坍度之標準測試 方法 ASTM C1231-用於在硬化混凝土圓柱體之抗壓強度之判 定中未黏結蓋之使用的標準實踐 ASTM C39-用於圓柱形混凝土樣品之抗壓強度之標準測 試方法 使圓柱體保持蓋上蓋子且處於周圍實驗室條件下達24小 119476.doc -46- 200800832 時。接著在23±2°C、95%之相對濕度下養護所有圓柱體達 額外6天。接著測試測試樣品。 實例1 使未膨脹珠粒模殼（M97BC-0.65 mm、F271T-0.4 mm及 F271M-0.33 mm)中之聚苯乙烯預膨脹為不同密度之EPS發 泡體（預膨化）微粒，如下表中所示。 珠粒 珠粒 預膨化微粒 類型 平均尺寸(μπι) 容積密度(lb/ft3) 平均尺寸(μπι) 標準差(μιη) F271M 330 2.32 902 144 F271M 330 3.10 824 80 F271M 330 4.19 725 103 F271T 400 2.40 1027 176 F271T 400 3.69 1054 137 F271T 400 4.57 851 141 M97BC 650 2.54 1705 704 M97BC 650 3.29 1474 587 M97BC 650 5.27 1487 584 資料展示到，預膨化微粒尺寸與材料之膨脹密度相反地 變化。 實例2 使未膨脹珠粒模殼（0.65 mm、0.4 mm及0·3 3 mm)中之聚 苯乙烯預膨脹為具有2 lb/ft3之容積密度之預膨化微粒，如 下表中所示。在3.5立方英呎之轉鼓混合器中將預膨化微 粒調配為一 LW C組合物，其包括46.5重量百分比（2 5.3體積 百分比）之波特蘭水泥、16.3重量百分比（26.3體積百分比） 之水及1.2重量百分比（26.4體積百分比）之預膨化微粒。所 得之LWC組合物具有90 lb/ft2之混凝土密度。平均抗壓強 度（根據ASTM C39、七天斷裂測試而判定）展示於下表 中〇 119476.doc -47- 200800832 珠粒 預膨化微粒 混凝土 平均尺寸(μηι) 容積密度(lb/fl3) 密度(lb/ft3) 抗壓強度(psi) 650 2.00 90 1405 400 2.00 90 1812 330 2.00 90 1521 資料展示到，隨著平均未膨脹珠粒尺寸減小，在恆定預 膨化微粒密度下，令人驚奇的是，較高的抗壓強度未必由 不斷減小之未膨脹珠粒尺寸引起，如在先前技術中所提 出。更明確地說，資料展示到，當被負載以獲得90 pcf之 混凝土密度時，存在2.00 pcf下的相對於抗壓強度之最佳 未膨脹珠粒尺寸。對於此特定調配物，此最佳似乎處於 330微米與650微米之間。 實例3 由於預膨化微粒密度亦影響整個混凝土密度，所以改變 EPS逸、度會需要EPS負載含量之改變以維持恆定的混凝土 後度。僅在預膨化微粒之總量不會大得危害到周圍混凝土 基貝之強度日守，保持此關係。預膨化微粒密度與負載含量 之間的關係提供了在控制整個混凝土密度的同時使混凝土 強度最佳化之額外機會。 使未膨脹珠粒模殼（〇.65 mm)中之聚苯乙烯預膨脹為具 有不同密度之預膨化微粒，如下表中所示。在3·5立方英 呎之轉鼓混合器中將預膨化微粒調配為含有下表中所示之 組份之LWC組合物，江| —養目士 ^ 3 口切且母者具有90 lb/ft3之混凝土密 119476.doc -48- 200800832 樣本A 樣本B 樣本C 預膨化微粒容積密度(lb/ft3) 1.26 3.29 5.37 波特蘭水泥(重量百分比(體積百分 比)） 46.7(28.5) 46.2(22.1) 45.8(18.9) 水(重量百分比(體積百分比)） 16.4(29.8) 16.2(23) 16.1(19.7) EPS(重量百分比(體積百分比)） 0.7(16.8) 1.8(35.6) 2.6(44.9) 砂(重量百分比(體積百分比)） 36.2(24.9) 35.8(19.3) 35.5(16.5) 以下資料表用數字描繪在9Ό lb/ft3之恆定混凝土密度下 預膨化密度與混凝土強度之間的關係。 珠粒 預膨化微粒 混凝土 平均尺寸(μπι) 容積密度(lb/ft3) 密度(lb/ft3) 抗壓強度(psi) 樣本A 650 1.26 90 1463 樣本B 650 3.29 90 1497 樣本C 650 5.37 90 2157

資料展示到，在恆定混凝土密度下，隨著預膨化微粒密 度增加，LWC組合物之抗壓強度亦增加。 實例4 使未膨脹珠粒模殼（0.65 mm)中之聚苯乙烯預膨脹為具 有1 · 1 lb/ft3之容積密度之預膨化微粒，如下表中所示。在 3.5立方英呎之轉鼓混合器中將預膨化微粒調配為LWC組 合物，其含有下表中所示之組份。 樣本D 樣本E 樣本F 預膨化微粒容積密度(lb/ft3) 1.1 1.1 1.1 波特蘭水泥(重量百分比(體積百分 比)） 46.8(21.6) 46.3(18.9) 46.1(16.6) 水(重量百分比(體積百分比)） 16.4(22.5) 17(20.6) 17(18.2) EPS(重量百分比(體積百分比)） 0.6(37) 0.9(44) 1.1(50.8) 砂(重量百分比(體積百分比)) 36.2(18.9) 35.9(16.5) 35.8(14.5) 以下資料表用數字描繪預膨化負載、混凝土強度與混凝 土密度之間的關係。 119476.doc -49- 200800832 珠粒 預膨化微粒 混凝土 平均尺寸(μπι) 容積密度(lb/ft3) 密度(lb/ft3) 抗壓強度(psi) 樣本D 650 1.1 89.6 1252 樣本E 650 1.1 80.9 982 樣本F 650 1.1 72.4 817 資料展示到，在恆定發泡體微粒密度下，隨著LWC組合 物中之預膨化微粒負載增加，輕型混凝土密度及抗壓強度 降低。 實例5

使未膨脹珠粒模殼（0.65 mm)中之聚苯乙烯預膨脹為具 有各種密度之預膨化微粒，如下表中所示。在3.5立方英 呎之轉鼓混合器中將預膨化微粒調配為LWC組合物，其含 有下表中所示之組份。 樣本G 樣本Η 樣本I 樣本J 預膨化微粒容積密度(lb/ft3) 1.1 2.3 3.1 42 波特蘭水泥(重量百分比(體積百 分比)） 46.8(21.6) 46.8(26.8) 46.8(28.4) 46.8(29.7) 水(重量百分比(體積百分比)） 16.4(22.5) 16.4(28) 16.4(29.6) 16.4(31) EPS(重量百分比(體積百分比)） 0.6(37) 0.6(21.8) 0.6(17.2) 0.6(13.4) 砂(重量百分比(體積百分比)） 36.2(18.9) 36.2(23.4) 36.2(24.8) 36.2(25.9) 下表用數字描繪在基於調配物之重量的恆定混凝土預膨 化負載下預膨化密度與混凝土強度之間的關係。 珠粒 預膨化微粒 混凝土 平均尺寸(μπι) 容積密度(lb/ft3) 密度(lb/ft3) 抗壓強度(psi) 樣本G 650 1.1 89.6 1252 樣本Η 650 2.32 109.6 1565 樣本I 650 3.1 111.7 2965 樣本J 650 4.2 116.3 3045 資料展示到，在怪定預膨化微-粒負載（按重量計）下，隨 著輕型混凝土組合物中之預膨化微粒密度增加，輕型混凝 119476.doc -50- 200800832 土密度及抗壓強度增加。 實例6 使未膨脹珠粒模殼（0.65 mm)中之聚苯乙烯預膨脹為具 有各種密度之預膨化微粒，如下表中所示。在3.5立方英 呎之轉鼓混合器中將預膨化微粒調配為LWC組合物，其含 有下表中所示之組份。 樣本L 樣本Μ 預膨化微粒容積密度(lb/ft3) 1.1 3.1 波特蘭水泥(重量百分比(體積百分比)） 46.3(18.9) 46.2(21.4) 水(重量百分比(體積百分比)） 17(20.6) 16.2(22.3) EPS(重量百分比(體積百分比)) 0.9(44) 1.8(37.5) 砂(重量百分比(體積百分比)） 35.9(16.5) 35.8(18.7) 下表用數字描繪在恆定混凝土密度下預膨化密度與混凝 土強度之間的關係。 珠粒 預膨化微粒 混凝土 平均尺寸(μηι) 容積密度(lb/ft3) 密度(lb/ft3) 抗壓強度(psi) 樣本L 650 1.1 80.9 982 樣本Μ 650 3.1 79.8 1401

資料展示到，在恆定混凝土密度下，隨著LWC組合物中 之預膨化微粒密度增加，LWC之抗壓強度增加。 實例7 使未膨脹珠粒模殼（0.65 mm)中之聚苯乙浠預膨脹為具 有各種密度之預膨化微粒，如下表中所示。在3.5立方英 呎之轉鼓混合器中將預膨化微粒調配為LWC組合物，其含 有下表中所示之組份。 樣本N 樣本0 預膨化微粒容積密度(lb/ft3) 3.9 5.2 波特蘭水泥(重量百分比(體積百分比)） 46(21.5) 45.6(21.4) 119476.doc -51- 200800832 水(重量百分比(體積百分比)） 16.1(22.4) 16(22.3) EPS(重量百分比(體積百分比)） 2.3(37.3) 3(37.5) 砂(重量百分比(體積百分比)） 35.6(18.8) 35.4(18.7) 以下資料表用數字描繪在恆定混凝土密度下預膨化密度 與混凝土強度之間的關係。 珠粒 預膨化微粒 混凝土 平均尺寸(μπι) 容積密度(lb/ft3) 密度(lb/ft3) 抗壓強度(psi) 樣本N 650 3.9 85.3 1448 樣本0 650 5.2 84.3 1634

資料展示到，在恆定混凝土密度下，隨著LWC組合物中 之預膨化微粒密度增加，LWC之抗壓強度增加。 實例8 '下列實例顯示出作為聚集體之膨脹板岩結合本發明之預 膨化微粒之使用。使未膨脹珠粒模殼中之聚苯乙烯預膨脹 為具有各種密度之預膨化微粒，如下表中所示。在3.5立 方英呎之轉鼓混合器中將預膨化微粒調配為LWC組合物， 其含有下表中所示之組份。 混合的膨脹板岩/EPS工作 實例P 實例Q 珠粒平均尺寸(微米） 0.33 0.4 預膨化微粒容積密度(pef) 5.24 4.5 重量百分比 水泥 19.84% 21.02% EPS 1.80% 1.44% 膨脹板岩 42.02% 39.07% 水 6.96% 7.36% 體積百分比 水泥 9.53% 10.34% EPS 22.71% 21.74% 119476.doc -52- 200800832 膨脹板岩 41.91% 39.91% 水 9.95% 10.78% LWC 密度(pd) 90.9 93·7 LWC 強度(psi) 1360.0 1800.0 資料展示到，可使用本發明之預膨化及膨脹板岩作為輕 型混凝土組合物中之聚集體來獲得理想的輕型混凝土。 實例9

下列實例顯示出作為所使用之聚集體之膨脹板岩結合本 發明之預膨化微粒之使用。使未膨脹珠粒模殼中之聚苯乙 烯預膨脹為具有各種密度之預膨化微粒，如下表中所示。 在3.5立方英呎之轉鼓混合器中將預膨化微粒調配為LWC 組合物，其含有下表中所示之組份。 實例R 實例s 實例T 實例U 實例V 實例W 珠粒尺寸(mm) 0.5 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 預膨化密度(lb/ft3) 40 3.4 3.4 3.4 3.4 3.4 (未膨脹） 重量百分比 水泥 34.4% 35.0% 36.2% 37.3% 35.9% 37.1% 砂 0.0% 23.2% 9.9% 0.0% 15.8% 1.9% EPS 25.0% 1.5% 1.4% 0.6% 1.5% 1.3% 板岩 25.9% 26.3% 38.1% 47.1% 32.4% 44.7% 水 14.6% 14.0% 14.5% 14.9% 14.4% 14.9% 共計 100.0% 100.0% 100.0% 100.0% 100.0% 100.0% 水/水泥 0.43 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 體積百分比 水泥 15.8% 16.1% 16.1% 18.3% 16.1% 16.1% 砂 0.0% 12.1% 5.0% 0.0% 8.0% 1.0% 119476.doc -53- 200800832 EPS 39.5% 27.3% 24.4% 11.9% 26.4% 23.4% 板岩 24.7% 25.2% 35.3% 48.0% 30.3% 40.3% 水 20.0% 19.2% 19.2% 21.8% 19.2% 19.2% 共計 100.0% 100.0% 100.0% 100.0% 100,0% 100.0% 抗壓強度(psi) 3813 2536 2718 4246 2549 2516 密度(pcf) 89.3 91.1 90.7 98.0 89.7 89.9 實例ίο

藉由將根據下表中之實例X及實例Y而製備之調配物澆 注至模殼中且允許使該等調配物凝固24小時來製造一英呎 見方之4英吋厚的混凝土模殼。 實例X 實例Y 珠粒尺寸(mm) 0.4 0.65 預膨化密度(lb/ft3) 3.4 4.9 重量百分比 水泥 35.0% 33.1% 砂 23.2% 45.4% EPS 1.5% 2.9% 板岩 26.3% 0.0% 水 14.0% 13.2% 共計 100.0% 水/水泥 0.40 40.0% 體積百分比 水泥 16.1% 16.0% 砂 12.1% 24.7% EPS 27.3% 40.3% 板岩 25.2% 0.0% 水 19,2% 19.1% 共計 100.0% 抗壓強度(psi) 2536 2109 密度(pcf) 91.1 90.6 7天後，將一英呎見方之％英吋的膠合板薄板直接緊固至 所形成之混凝土。為了充分的緊固，需要一英吋的穿透最 119476.doc -54- 200800832 小值。結果展示於下表中

當遇到板岩^穿透" 易於移除 1^1 穿透及附著_ i無幫助‘情況下， 手動地移除 附著 移除 當遇到板岩 穿透 易於移除 及附著。在 ^學之前，螺桿斷裂 x 在4¾¾幫助之情況下，禾瓦1~· 混凝土手動地移除。在不改變固 持力之情況下，可移除及重插入 螺桿。 資料顯示出，與傳統的膨脹板岩調配物相比，朱發明輕 51此旋土組合物（無板岩）使用標準扣件而提供與膠合板之 優良的夾緊性能，而含有板岩之混凝土不易於接受扣件。 此表示k於先刖技術之改良，因為可消除將錨定器固定至 混凝土内以使扣件能夠與其夾緊之耗時實踐。 實例11 藉由將實例X及實例Y之調配物澆注至模殼中且允許使 該等調配物;疑固24小日夺來製* m方之4英对厚的混 綾土模设。7天後，使用標準1%英吋乾飾面内壁螺桿來將 英尺見方之A英对的標準乾飾面内壁薄板直接緊固至所 形成之混凝土。為了充分的緊固，需要一英吋的螺桿穿透 隶小值。結果展示於下表中。 扣件 — 實例X 奋加V 1¾英吋標準乾每 —------ ------------ X例Y 附著 當遇到板岩時不穿透 100%穿透及附著。螺 桿可穿透乾飾面内 '———-__ -----—-- 后奢〇 ---__ 易於移除。 在無機械幫助之情況 119476.doc -55- 200800832 [下，不能自混凝土手~ 動地移除。在不改變 固持力之情況下，可 __I移除及重插入螺桿。 資料顯示出，與傳統的膨脹板岩調配物（其不易於接受 扣件）相比，本發明輕型混凝土組合物（無板岩）提供優良的 夾緊性能。此表示優於先前技術之改良，因為可消除將雙 頭螺栓釘緊固至混凝土以允許將乾飾面内壁與其附著之耗 ' 時實踐。 實例12 ® 藉由將實例X及實例Y之調配物澆注至一模殼中且允許 使該等調配物凝固24小時來製造兩英呎見方之4英吋厚的 混凝土模殼。7天後，使用標準16d釘子來將三英呎長的 2πχ4Μ雙頭螺栓直接緊固至所邓成之混凝土。為了充分的 緊固，需要兩英吋的釘穿透最小值。結果展示於下表中。 扣件 實例X 實例Y 16d釘子 附著 當遇到板岩時不穿透 100%穿透及附著。 移除 易於移除。 在無機械幫助之情況下，不 能自混凝土手動地移除。 資料顯示出，與傳統的膨脹板岩調配物（其不易於接受 扣件）相比，本發明輕型混凝土組合物（無板岩）提供優良的 夾緊性能。此表示優於先前技術之改良，因為可消除使用 TAPCON®(可購自 Illinois Tool Works Inc., Glenview, Illinois)或類似扣件、導引錯定器或此項技#f中已知之其 他方法來將雙頭螺栓緊固至混凝土之昂貴且耗時的實踐。 實例13 119476.doc -56- 200800832 使用下表中所示之成份來製造無額外聚集體之混凝土。 實例 AA 實例 BB 實例 CC 實例 DD 實例 EE 實例 FF 實例 GG 實例 HH 實例II 起始的珠粒 F271T F271C M97BC F271T F271C M97BC F271T F271C M97BC 珠粒尺寸(mm) 0.4 0.51 0.65 0.4 0.51 0.65 0.4 0.51 0.65 密度(pcf) 1.2 1.3 1.5 3.4 3.3 3.4 5.7 5.5 4.9 預膨化尺寸(mm) 135 1.56 2.08 0.87 1.26 1.54 0.75 1.06 1.41 膨脹因數 48 48 48 18 18 18 12 12 12 重量百分比 水泥 33.0 35.8 35.0 33.0 33.0 35.0 33.0 33.0 33.1 砂 1 51,5 47.2 50.1 50.3 50.4 48.9 49.0 49.2 45.3 EPS 0.6 0.8 0.9 1.8 1.7 2.2 3.0 3.0 2.9 水 14.9 16.1 14.0 14.8 14.8 14.0 14.9 14.8 13.2 體積百分比 水泥 16.0 16.0 16.0 16.0 16.0 16.0 16.0 16.0 16.0 砂 28.1 23.7 25.8 27.5 27.5 25.2 26.8 26.9 24.7 EPS 34.5 38.8 39.1 35.1 35.1 39.8 35.8 35.7 40.2 水 21.4 21.4 19.1 21.4 21.4 19.1 21.4 21.4 19.1 抗壓強度(psi) 1750 1650 1720 1770 2200 1740 1850 2400 2100 密度(pcf) 93 87 89 90 92 88 89 90 90~

資料展示到’需要用來提供最大抗壓強度組合物之平均 預膨化尺寸在一定程度上視預膨化之膨脹因數而定。單獨 聚焦於平均預膨化尺寸並不提供最大潛在混凝土強度之良 好指不器。此點係藉由比較實例BB與FF而加以說明。在 18X膨脹因數下，實例FF(154画尺寸）並不提供最大抗壓 強度，但其接近自膨脹48X之珠粒所獲得之最大強度。 使用預膨化尺寸與膨脹因數之組合可提供最大混凝土強 度之指示器。作為-實例，實例AA(預膨化尺寸！ 35 mm，及膨脹因數48)提供具有^”…丨之抗壓強度的93 混凝土，而類似尺寸之預膨化（實例„(預膨化尺寸ΐ4ι 119476.doc -57- 200800832 mm，及膨服因數丨2))提供具有2100 psi之顯著較高抗壓強 度的90 pcf混凝土。因此，較小的預膨化尺寸及較低的膨 脹因數可提供預膨化微粒尺寸之最佳範圍内之本發明輕型 混凝土組合物中之較高的抗壓強度。 實例14 使用下表中所示之成份來製造作為一聚集體之具有膨脹 板岩之混凝土。

實例JJ 實例 KK 實例 LL 實例 MM 實例 NN 實例 00 實例 PP 實例 QQ 實例RR 起始的珠粒 F271T F271T F271T F271T F271T F271T F271T F271T F271T 珠粒尺寸(mm) 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 密度(pcf) 3.4 3.4 3.4 3.4 3.4 3.4 3.4 3.4 3.4 預膨化尺寸(mm) 0.87 0.87 0.87 0.87 0.87 0.87 0.87 0.87 0.87 膨脹因數 18 18 18 18 18 18 18 18 18 重量百分比 水泥 35.9 33.0 30.5 35.9 33.0 30.6 35.9 33.0 30.6 石少 0 8.2 15.6 10.6 18.0 24.3 21.1 27.7 33.2 EPS 1.1 0.8 0.5 1.3 1.0 0.7 1.6 1.2 0.9 膨服板岩 48.7 44.8 41.3 37.8 34.8 32.2 27.0 24.9 23.0 水 14.4 13.2 12.2 14.4 13.2 12.2 14.4 13.2 12.2 體積百分比 水泥 16.0 16.0 16.0 16.0 16.0 16.0 16.0 16.0 16.0 砂 0 4.5 9.3 5.3 9.8 14.3 10.6 15.1 19.6 EPS 19.9 15.5 10.7 24.6 20.2 15.7 29.3 24.9 20.4 月取服板岩 45.0 45.0 45.0 35.0 35.0 35.0 25.0 25.0 25.0 水 ------- ------ 19.1 19.1 19.1 19.1 19.1 19.1 19.1 19.1 19.1 7天 強度(psi) 3220 3850 4070 2440 2890 3745 2300 2625 3695 密度(pcf) 92.8 98.5 102.7 90.7 96.8 101.5 88.1 94.5 101.3 資料指示到，隨著板岩密集度增加，需要用來維持大約 90 Pcf密度混凝土之EPS體積稍微線性地減小；隨著調配 119476.doc -58- 200800832 物中之板岩量增加’本發明輕型混凝土之強度按指數規律 地增加。此關係突出了在本發明輕型混凝土調配物中包括 聚集體之潛在顯著的影響，且顯示出在所要密度下使調配 物中之EPS及聚集體之量最佳化以使強度最大化的潛勢。 此外，在此設計中亦可包括各種組份之成本，且為了最大 強度及最低成本兩者，可使輕型混凝土調配物最佳化。 • 實例15

使用下表中所示之成份來製造具有未膨脹EPS(l〇37C)且 無額外聚集體之混凝土。 實例JJ 實例KK 實例LL 珠粒尺寸(mm) 0.51 0.51 0.51 密度(pcf) 40 40 40 膨脹因數 1 1 1 重量百分比 水泥 38.7 33.0 28.8 砂 , 0 21.6 37.—8 EPS 43.9 30.4 20.4 水 17.4 14.9 13.0 體積百分比 水泥 16.0 16.0 16.0 砂 0 11.8 23.6 EPS 62.6 50.7 38.9 板岩 21.4 21.4 21.4 水 16.0 16.0 16.0 抗壓強度(psi) 2558 2860 3100 密度(pcf) 76 89 100 資料展示到，未膨脹聚苯乙烯樹脂珠粒（〜4〇 pcf容積密 度）可提供在低密度（76-1〇〇 pCf)下具有令人驚奇地高抗壓 強度（2500-3200 psi)之輕型混凝土組合物。 119476.doc -59- 200800832 實例16 使用掃描電子顯微鏡技術（SEM)來評估自膨脹至1.2 lb/ft3之F271T珠粒、膨脹至1_3 lb/ft3之F271C珠粒及膨脹 至1.5 lb/ft3之M97BC珠粒的預膨化。 預膨化微粒之外部結構的形狀整體為球形，其具有連續 表面外表面或表皮。預膨化樣本之内部胞腔結構類似於一 蜂巢型結構。 亦使用SEM來量測預膨化微粒之尺寸，結果展示於下表 中〇 (微米） T預膨化(1.2pcf) C預膨化(1.3pcf) BC 預膨化(1.5pcf) 外徑 1216 1360 1797 内部槽尺寸 42.7 52.1 55.9 内部槽壁 0.42 0.34 0.24 槽壁/槽尺寸 0.0098 0.0065 0.0043 C預膨化(3.4pcf) BC 預膨化(3.1 pcf) 外徑 — 1133 1294 内部槽尺寸 — 38.2 31.3 内部槽壁 — 0.26 0.47 槽壁/槽尺寸 — 0.0068 0.0150 結合上文所呈現之所有資料，資料提供内部胞腔結構可 能影響輕型混凝土調配物之強度的指示。 當用於輕型混凝土組合物中時，預膨化微粒可以兩種方 式來影響混凝土之整體強度。首先，具有較低密度之較大 微粒改變圍繞預膨化微粒之混凝土基質，且其次，較低密 度之預膨化微粒歸因於發泡微粒之細胞結構而剛性較小。 由於混凝土之強度至少在一定程度上視預膨化微粒之強度 而定，所以增加的預膨化微粒強度應導致較大的輕型混凝 土強度。潛在的強度增加可受到其影響混凝土基質之程度 119476.doc -60- 200800832 的限制。本發明實例中之資料提出，可使原始珠粒微粒尺 寸最佳化以提供最佳尺寸之預膨化微粒（其由預膨化密度 控制），此導致最高可能的輕型混凝土強度。 換S之，在最佳預膨化微粒尺寸及最佳密度範圍内，預 私化之壁厚度將k供足約的支援以允許本發明輕型混凝土 組合物具有比先前技術中之輕型混凝土組合物之強度良好 的強度。 本文中所呈現之資料顯示出，與先前技術中所採用之假 没及方法不同，膨脹EPS微粒可比僅充當混凝土中之空隙 空間發揮令人驚奇地多的作用。更具體言之，本發明中所 使用之預膨化微粒之結構及特徵可顯著增強所得之輕型混 凝土組合物之強度。 實例17 此實例顯示出扣件與本發明輕型混凝土組合物之使用及 相關的拉出強度。此評估用以比較直接安裝於本發明輕型 混凝土（大約90 pcf)中之螺桿與安裝於正常重量及傳統輕 型混旋土中之習知混凝土扣件的負載容量。 對二種類型之混凝土執行扣件拉出測試：正常重量、 pcf(樣本MM，14〇 pcf正常混凝土）；使用膨脹板岩之 輕型混凝土（123 pcf)(樣本]^]^，12〇 pcf LWC);及如上文 所述而製造的具有EPS之輕型混凝土（87 pcf)(樣本〇〇，9〇 pcf LWC)，其根據下表中之調配物。 119476.doc -61- 200800832 樣本MM 140 pcf 樣本NN 120 pcf 樣本00 90 pcf EPS珠粒尺寸(mm) — — 0.51 密度(pcf) — — 3.37 重量百分比 水泥 20.2 24.8 32.9 砂 34.6 36.4 52.7 EPS — — 1·86 3/8”豆礫石 37.6 —— — 以膨脹板岩 — 29.4 — 水 7.7 9.41 12.51 體積百分比 水泥 16.0 16 16 砂 30.9 26.5 28.9 EPS -- -- 37 3/8π豆礫石 35.0 —— — "膨脹板岩 — 39.4 — 水 18.1 18.1 18.12 壓縮 4941 9107 2137 強度(psi) 密度(pcf) 143 123 87

建置一裝置，其允許使用重力而將重量自每一扣件垂直 地懸掛以與該扣件之轴線成一直線來施加一負載。90 pcf LWC具有直接安裝至大約深的2½"標準乾飾面内壁螺 桿。120 pcf LWC具有兩種類型之安裝至預鑽孔中之扣 件：安裝大約2”深的23/4n TAPCON⑧金屬螺桿型砌築緊固錨 定器（Illinois Tool Works Inc·，Glenview，IL)，及安裝大約 11/，深的標準2¼"膨脹楔狀夾片螺釘/螺母錨定器。140 pcf 正常混凝土亦具有兩種類型之安裝至預鑽孔中之扣件：安 裝大約2”深的23/4” TAPCON錨定器，及安裝大約1¼”深的標 準2¼”膨脹楔狀夾片螺釘/螺母錨定器。將輕型混凝土中之 119476.doc -62- 200800832 一乾飾面内壁螺桿扭出且重安裝至同一扣件孔内以供測 試。亦將一 TAPCON螺桿移除及重安裝以評估任何容量損 失。下表展示所測試之每一錨定器/扣件之資料及負載。 90pcfLWC乾，面内壁螺桿 石子1

螺桿B 螺桿長度(英吋）| 2.5 〇594~^一 L90^ 1.906 90 pcf LWC乾飾面内壁螺桿 _么土2 : |螺桿長度(英对） 螺桿c 。产 ^ 一 120 pcf LWC TAPCON 螺桿

石子3 螺桿C 螺桿長度(英叶） 2.75 120 pcf LWC $針/套筒/螺母 L03] 暴露(英付） ^0875 暴露(英时） 0.875 強度(lb) 700 @ 30 sec· _ 強度(lb) L469_^" 1> 740 >10 min. I 強度(lb) 1.875 ~U75 > 740 >10 min. 強度(lb)~ > 740 >10 min, 石子4 錨定器D 2.25 石子5 ·· 螺桿長度(英忖） 螺桿C 2.75 140 pcf 正常混凝 石子6 : 器長度(英 錨定器C __ 2.25 1.844 >740 >10 min· 強度(lbj > 9Ό pcf U^c 中之齡德品咖 ~_kT40>l^ 古，gj A A、, 壁螺桿之固持力令人驚奇地 r易…」 裂或裂開。乾飾面内壁螺 才干易於以，其僅需要標準尺寸的電鑽。 乾飾面内壁螺桿之夾緊強 p 螺桿頭到輪凝土之表面之，l ^之鑽扭力在 右i株…/ 則螺桿頭將扭斷。所 有扣件固持740 lbs之負載達至 浐 中之經扭出且重安鐘’除了 9GpCfLWC η…技〜 壁螺桿(其在自混凝土扯 開之則口持700 lbs達3〇秒）以外。 瞳點冷甘n列 此乾飾面内壁螺桿在故 P早站處亚不斷裂，而被拉出混凝土。 藉由將以上資料作為整體， •肩不出’存在最佳的預膨 119476.doc •63, 200800832

化珠粒尺寸（作為一非限制性實例，對於9〇卩“輕型混凝 土，膨脹至大約10-20 cc/g之膨脹因數至大約75〇 至 1400 μηι之預膨化直徑的大約45〇55〇 ^^樹脂珠粒），以使 本發明輕型混凝土言周配物之抗壓強度最大化。冑由增加本 發明EPS預膨化珠粒密度，可增加本發明輕型混凝土調配 物之抗壓強度。考慮到低錢（76-1GG pef)，未膨脹聚苯乙 烯樹脂（〜4〇 PCf容積密度）得到高抗壓強度（2500-3200 psi) 之LWC可在本發明輕型混凝土調配物中使帛聚集體。不 具有粗聚集體之本發明輕型混凝土調配物提供一混凝土組 合物，其可經直接緊固以使用標準鑽及螺桿。當Eps預膨 化珠粒經膨脹至低容積密度（例如，< 1 pcf)時，該等珠粒 具有弱内部胞腔結構，其產生較弱的發泡體，且又提供具 有較低抗壓強度之輕型混凝土組合物。 實例18 以下實例顯示出在預混物調配物中本發明之預膨化微粒 之使用。使未膨脹珠粒模殼中之聚苯乙烯（可購自 Chemicals Inc·之F271)預膨脹為具有各種密度之預膨化微 粒，如下文所示。在2.2 ft3之砂漿混合器（readyman@ 120, IMER USA InC，，San Franeisc。，CA)中將預膨化微粒 調配至預混物組合物中，該等組合物含有下表中所示之組 份。按以下次序來組合成份：砂（粗，25比重）、粗聚集 體、波特籣水泥（類型1，CEMEX)、預膨化及水。根據 ASTM C192來製備圓柱體（4"x8，，）且根據ASTM c5u而使 其固化。 119476.doc -64- 200800832

樣本 PPa QQa RRa SSa rprpa UUa 重量百分比 水泥 23.18% 24.30% 22.28% 20.56% 22.97% 23.93% 石少 52.47% 50.19% 54.60% 58,32% 50.33% 49.16% 預膨化 0.29% 1.02% 0.68% 0.39% 0.76% 0.92% 粗聚集體 13.85% 14.52% 13.31% 12.29% 15.83% 15.47% 水 10.20% 9.96% 9.13% 8.43% 10.11% 10.53% 體積百分比 水泥 13.60% 13.60% 13.60% 13.60% 13.60% 13.60% 砂 38.17% 34.84% 41.34% 47.84% 36.95% 34.65% 預膨化 19.38% 24.00% 17.50% 11.00% 19.07% 22.08% 粗聚集體 10.00% 10.00% 10.00% 10.00% 11.53% 10.82% 水 18.85% 17.56% 17.56% 17.56% 18.85% 18.85% 坍度(英吋) 2.75 4 4 3 2 1.25 濕密度(pcf) 120.4 113.1 117.7 125.36 116.56 113.6 W/C比率 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 預膨化密度(pcf) 1.3 3.45 3.45 3.45 3.45 3.45 膨脹因數(cc/g) 48 18 18 18 18 18 抗壓強度 3天 3000 2106 2179 2400 2728 2495 7天 3542 2260 2516 2809 3075 2825 28天 4132 2800 3100 3600 3760 3459 樣本 VVa WWa XXa YY(b) ZZac 重量百分比 水泥 24.93% 22.94% 21.26% 15.91 22.97% 砂 47.38% 51.98% 55.87% 58.55 50.68% 預膨化 1.81% 1.27% 0.80% •30 0.30% 粗聚集體 14.90% 13.71% 12.71% 18.25 15.94% 水 10.97% 10.10% 9.36% 7 10.11% 體積百分比 水泥 13.60% 13.60% 13,60% 9.41 13.60% 砂 32.05% 38.21% 44.32% 42.94 37.22% 預膨化 25.50% 19.34% 13.23% 18.22 18.72% 粗聚集體 10.00% 10.00% 10.00% 13.39 11.61% 119476.doc -65- 200800832 水 18.85% 18.85% 18.85% 13.04 18.85% 坍度(英吋） 2.25 4 2.25 1 7 濕密度(pcf) 106.72 115.2 123.68 118.96 120.5 W/C比率 0.44 0.44 0.44 0.62 0.44 預膨化密度(pcf) 5.65 5.65 5.65 1.4 1.4 膨脹因數(cc/g) 11 11 11 45 45 抗壓強度 3天 2036 2696 3425 1155 2496 7天 2225 3035 3978 1442 3051 28天 2738 3600 4654 1685 3394 a粗聚集體為11/4英吋河碟 、且聚集體為3/8英吋河礫 c包括來自 Degussa Building Systems，Shakopee，MN之 1 盘 司/英擔的THOROBOND⑧聚乙酸乙烯酯黏結劑。 貢料指示到，可使用含有根據本發明之預膨化微粒的預 混物調配物來獲得極佳的抗壓強度。 本發明已參考其特定實施例之特定細節而得以描述。並 不意欲將此等細節看作對本發明之範疇的限制，除了在其 包括於隨附申請專利範圍中的範圍内以外。 ’、 【圖式簡單說明】 圖1為本發明中所使用之預膨化珠粒之表面的掃描 顯微照片； @ 于 圖2為本發明中所使用之預膨化珠粒之内部的 顯微照片； T细％于 圖3為本發明中所使用之預膨化珠粒之表 顯微照片； 田電子 圖4為本發明中所使用之預膨化珠粒之 顯微照片； σ的掃描電子 119476.doc -66- 200800832 圖5為本發明中所使用之預膨化珠粒之表面的掃描電子 顯微照片；及 圖6為本發明中所使用之預膨化珠粒之内部的掃描電子 顯微照片。

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Claims (1)

1. 200800832 十、申請專利範圍： 1 · 一種輕型預混物混凝土組合物，其包含： 8- 20體積百分比之水泥， 11 - 5 0體積百分比之砂， 10-3 1體積百分比之預膨化微粒， 9- 40體積百分比之粗聚集體，及 ’ 10-22體積百分比之水； 其中δ亥專預膨化微粒具有〇 ·2 mm至8 mm之平均微粒直 _ 径、0·02 §/(^至〇·64 g/cc之容積密度及1至3之縱橫比， 其中所使用之組份之總和不超過1〇〇體積百分比；其中 根據ASTM C 143而量測之坍度值為2至8英吋；且其中在 使為t型預混物混凝土組合物凝固達2 $天之後，其具有 如根據ASTM C39而測試得之至少1400 psi之抗壓強度。 2·如睛求項1之輕型混凝土組合物，其中該等預膨化微粒 具有一大體上連續外層。 _ 3·如請求項1之輕型混凝土組合物，其中該等預膨化微粒 包含具有至少〇·15 μιη之内槽壁厚度之膨脹聚合物微粒。 4·如請求項1之輕型混凝土組合物，其中該等微粒包含膨 , 脹聚合物微粒，該等膨脹聚合物微粒包含選自由下列各 物所組成之群的一或多種聚合物：乙烯基芳族單體之均 水物，至少_乙烯基芳族單體與二乙烯苯、共軛二烯、二 曱基丙烯酸烷酯、丙烯酸烷酯、丙烯腈及/或順丁 〜 一或夕者之共聚物；聚烯烴；聚碳酸酯；聚酯· 聚酿，；天然橡膠；合成橡膠；及其組合。 119476.doc 200800832 5· 之輕型混凝土組合物，其中該等預膨化微粒 广各藉由使—具有約〇2職至約2咖之未膨脹平均樹脂 粒2之聚合物珠粒膨脹所製得的膨脹聚合物微粒。 月求項1之輕型混凝土組合物，其中該水泥包含選自 下歹】各物所組成之群的一或多種材料：波特蘭水泥、 火山灰水泥、石膏水泥、石膏組合物、高鋁水泥、氧化 鎂k ’尼、矽石水泥、礦渣水泥、類型I水泥、類型认水 泥頒型II水泥、類型IIA水泥、類型m水泥、類型 水泥、類型IV水泥及類型V水泥。 如請求項1之輕型混凝土組合物，其中該組合物包含增 塑劑及/或纖維。 求員7之輕型混凝土組合物，其中該等纖維係選自 —C】各物所組成之群：玻璃纖維、碳化矽、芳族聚醯 2、戴維、聚_、碳纖維、複合纖維、纖維玻璃、其組

   口、合有該等纖維之織品及含有該等纖維之組合的織 品° 如明求項1之輕型混凝土組合物，其中該粗聚集體係選 J各物所組成之群：石子、蝶石、研磨粒狀高爐 礦>查、飛灰、玻璃、石夕石、膨脹板岩、霉占土；浮石、珍 珠岩 Λ 虫至石 ν 、火山渣、矽藻土、膨脹葉岩、膨脹黏土、 月多服礦渣、栖, _ > - 務狀二軋化矽、粒狀聚集體、擠製飛灰、 ;邊灰岩、夢吞Ύ u 、兄來特、板岩、膨脹高爐礦渣、經燒結之飛 灰、煤渣及其組合。 10.如清求項1之拉刑、日 孝工破土組合物，其具有約40 lb/ft3至約 119476.doc 200800832 130 lb./ft3之密度。 11 ·種路基’其包含如請求項i之輕型混凝土組合物。 12.如請求们之輕型混凝土組合物，其係在—建造面板之 模殼中凝固。 月长員1之輕型混/旋土組合物，其中該水與該水泥之 比大於0.40。 14.

   一種製造一輕型預混物混凝土組合物之方法，該方法包 各在平錦或轉鼓型混合器中組合砂、粗聚集體、水 泥、預膨化微粒、水且視情況組合一減水劑，其中該等 預^化被粒具有〇·2 mm至8 mm之平均微粒直徑、0.02 g/cc至〇·64 g/cc之容積密度、1至3之縱橫比。 15. 如清求項14之方法，其中水泥構成該調配物之8-2〇體積 百刀比’砂構成該調配物之11-50體積百分比，預膨化微 粒構成該調配物之1〇-31體積百分比，粗聚集體構成該調 配物之9-40體積百分比，且水構成該調配物之1〇_22體積 百分比。 16· 一種輕型預混物混凝土組合物，其係根據請求項14之方 法來製備。 17·如請求項16之輕型混凝土組合物，其具有根據ASTM C 143而量測得之2英吋至8英吋的坍度值。 18·如請求項16之輕型混凝土組合物，其中在將該輕型預混 物混凝土組合物凝固達28天之後，其具有如根據ASTM C39而測試得之至少14〇〇 psi的抗壓強度。 19·如請求項16之輕型混凝土組合物，其中水泥包含類型I水 119476.doc 200800832 泥、類型II水泥或類型III水泥。 2〇·如請求項16之輕型混凝土組合物，其中減水劑係選自由 下列各物所組成之群：木質素磺酸鹽、萘磺酸鈉甲醛縮 合物、磺化三聚氰胺-甲醛樹脂、磺化乙烯共聚物、尿素 樹脂及羥基或聚羥基-羧酸之鹽及其組合。 、

   119476.doc 200800832 七、指定代表圖： (一) 本案指定代表圖為：第（2 )圖。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： (無元件符號說明） φ 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： (無）

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