專(zhuān)利名稱(chēng)：：含低密度添加劑的纖維水泥建筑材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及建筑材料及其制造方法，更具體地涉及將低密度添加劑(LDA)加至水泥纖維素纖維-增強(qiáng)建筑材料中。
背景技術(shù)：
：纖維-增強(qiáng)水泥(FRC)產(chǎn)品如耐水建筑鋼板自1895年以來(lái)用于建筑。在最近的歷史中，用于這種產(chǎn)品的增強(qiáng)纖維不僅包括石棉纖維，還包括纖維素纖維(參見(jiàn)澳大利亞專(zhuān)利515151)、金屬纖維、玻璃纖維和其它中性與合成纖維。一般來(lái)說(shuō)，這種建筑鋼板的密度為大約為1.2-1.7g/cm'，密度變化一般通過(guò)制造中所用的纖維水泥漿的壓漿和脫水以及纖維用量的改變而實(shí)現(xiàn)的。在這些密度中，基于水泥的基質(zhì)具有很少的空隙，導(dǎo)致吸水性降低，而吸水性通常被認(rèn)為是水泥基質(zhì)良好耐用性能所必需的。上述纖維水泥的密度意味著所述產(chǎn)品比相同尺寸的基于木材的產(chǎn)品更重并使加工性能降低。加工性能包括板的處理和裝修的容易"性。因此，纖維水泥建筑產(chǎn)品比木材和基于木材的產(chǎn)品更加難以切割、進(jìn)行機(jī)械加工和受釘。在這方面，天然木板的密度范圍一般是對(duì)于干硬木為大約0.7-0.9g/cm!，對(duì)于干軟木為大約0.38-0.6g/cm1。因此，期望具有類(lèi)似于木材的密度的密度改性的纖維水泥材料以改善加工性能和使其能夠更輕、更受釘，更易于切割和更易于成為欲制造機(jī)械加工產(chǎn)品。但是，如果要將密度改性的纖維水泥作相同范圍的應(yīng)用的話(huà)，這些性能必須在保持纖維水泥的耐用性、耐火性、防腐性和防水性的同時(shí)獲得?，F(xiàn)有技術(shù)描述了如何可以將輕質(zhì)無(wú)機(jī)粉末作為密度改性劑加到水泥或纖維-增強(qiáng)水泥材料中。FRC產(chǎn)品的低密度添加劑定義為具有大約0.8g/W(大約50lbs./cu.ft.)或更小的容積密度。所用的典型的低密度添加劑(LDA)包括低容積密度硅酸鈣水合物(CSH)、膨脹性聚苯乙烯珠(EPS)、膨脹蛭石、膨脹珍珠巖、膨脹頁(yè)巖和膨脹粘土。含有這些無(wú)機(jī)顆粒的基于水泥的材料的密度改性主要通過(guò)往材料中引入空隙而實(shí)現(xiàn)的。一般來(lái)說(shuō)，在將材料浸入水中或與雨水長(zhǎng)時(shí)間接觸時(shí)這些孔隙被水填充。這導(dǎo)致這些材料具有較弱的濕至干外形穩(wěn)定性(耐濕性)，較高的飽和質(zhì)量和弱耐凍-融性。因此，需要一種具有優(yōu)于典型密度改性的產(chǎn)品的改善的濕或干外形穩(wěn)定性的輕質(zhì)FRC建筑材料和用于制造它的方法。其次，如果所述密度改性的材料用于相同的應(yīng)用范圍的話(huà)，輕質(zhì)建筑材料應(yīng)保持與不含密度改性劑的FRC產(chǎn)品類(lèi)似的濕至干外形穩(wěn)定性。此外，在某些應(yīng)用中非常優(yōu)選所述材料還具有低飽和質(zhì)量、良好的耐凍-融性和高溫外形穩(wěn)定性。最后，還期望擁有這樣的一種FRC建筑產(chǎn)品其中，可以獲得與木材和基于木材的產(chǎn)品更為接近的較低范圍的密度和改善的耐用性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明評(píng)價(jià)了對(duì)兩種FRC建筑材料性來(lái)說(shuō)具有比典型的低密度添加劑更理想的低密度添加劑。這兩種低密度添加劑為火山灰和中空陶瓷微球體。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案包括將火山灰(VA)加至FRC建筑材料中。第二個(gè)實(shí)施方案包括將中空陶瓷微球體(微球體)加至FRC建筑材料中。第三個(gè)實(shí)施方案包括將微球體與火山灰和/或其它典型的低密度添加劑的摻混物加到FRC建筑材料。將微球體與VA和/或其它低密度添加劑摻混的第三實(shí)施方案可能比僅加入火山灰的第一實(shí)施方案更為優(yōu)選。依賴(lài)于考慮用于具體應(yīng)用的性能，僅加入微球體的第二實(shí)施方案比上述的第一或第三實(shí)施方案更為優(yōu)選。與目前的FRC產(chǎn)品相比，含火山灰的第一實(shí)施方案的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它以經(jīng)濟(jì)的價(jià)格提供優(yōu)于典型低密度添加劑的具有低密度和改善的加工性能以及改善的外形穩(wěn)定性的產(chǎn)品。第二實(shí)施方案包括在纖維-水泥產(chǎn)品中加入微球體。與目前的FRC產(chǎn)品相比，加入微球體的優(yōu)點(diǎn)包括產(chǎn)品的低密度和改善的加工性能，且不具有與FRC混合物中加入輕質(zhì)無(wú)機(jī)材料有關(guān)的增加的濕膨脹或凍-融降解。而且，微球體的加入提供改善的FRC材料的熱形穩(wěn)定性。第三實(shí)施方案涉及在FRC材料中加入與VA禾n/或其它典型的低密度添加劑結(jié)合的微球體添加劑。將微球體與其它低密度添加劑摻混是有利的，這是因?yàn)榭梢垣@得較低密度的FRC產(chǎn)品，并且由于VA和其它典型LDA比微球體密度低而導(dǎo)致重量百分比加入量較少(與僅加入微球體相比)。這還使纖維水泥獲得較低的密度范圍以進(jìn)一步改善加工性能，同時(shí)微球體使低密度添加劑對(duì)濕-至-干外形穩(wěn)定性和總耐用性的不利作用最小化。因此，在本發(fā)明的一方面，提供一種建筑材料，所述建筑材料包含纖維-增強(qiáng)水泥配方和加到此配方中的低密度添加劑。與含有等量的不含低密度添加劑的纖維-增強(qiáng)水泥配方的建筑材料相比，配方中低密度添加劑的加入降低所述建筑材料的密度，同時(shí)與含有等量的不含低密度添加劑的纖維-增強(qiáng)水泥配方的建筑材料相比，含低密度添加劑的建筑材料增大的濕膨脹小于大約20%。更優(yōu)選地，與含有等量的不含低密度添加劑的纖維-增強(qiáng)水泥配方的建筑材料相比，將低密度添加劑加到所述配方降低所述建筑材料的密度，同時(shí)與含有等量的不含低密度添加劑的纖維-增強(qiáng)水泥配方的建筑材料相比，所述低密度添加劑保持或減少建筑材料的濕膨脹。所述建筑材料的密度優(yōu)選為大約1.2g/cm'或更小。在本發(fā)明的另一方面，提供一種建筑材料配方以形成一種建筑產(chǎn)品。所述配方包含水凝粘合劑、集料、纖維和火山灰。在一個(gè)實(shí)施方案中，與由等量不含火山灰的配方制造的建筑產(chǎn)品相比，所述火山灰改善加工性能并將最終建筑產(chǎn)品的密度降低超過(guò)大約10%。在另一個(gè)實(shí)施方案中，含有火山灰的配方在最終產(chǎn)品的濕膨脹方面具有可被忽略的差別，從而與由等量不含火山灰的配方制備的建筑產(chǎn)品相比，所述產(chǎn)品保持或小于大約20%地增加濕膨脹。關(guān)于密度改性的實(shí)現(xiàn)程度，這種濕改變?cè)黾恿钊梭@奇地低。正常使用相同配方成分時(shí)發(fā)現(xiàn)火山灰配方的濕膨脹差別是存在的。這種差別主要是由于原料表面積上的波動(dòng)所致。在本發(fā)明的另一方面，提供一種用于形成低密度建筑材料的方法。將水凝粘合劑、集料、火山灰和水混合造漿。將此漿加工成綠色成形物品。將此綠色成形物品固化形成低密度建筑材料。在一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)熱壓處理法將物品固化。在另一實(shí)施方案中，形成的低密度建筑材料的密度為大約1.2g/cra3或更低，而濕膨脹為大約0.17%或更低。在本發(fā)明的另一方面，一種建筑材料配方包含水凝粘合劑、集料、纖維和中空陶瓷微球體。最終建筑材料的密度為大約1.2g/cm3或更低。在一個(gè)實(shí)施方案中，在配方中提供大約4.1%-15%纖維素纖維。在另一實(shí)施方案中，與由等量不含微球體的配方制造的建筑材料相比，所述微球體將最終建筑產(chǎn)品的密度降低超過(guò)大約15%,甚至更優(yōu)選超過(guò)大約30%。在另一實(shí)施方案中，與由等量不含微球體的配方制造的建筑材料相比，所述微球體降低最終產(chǎn)品的濕膨脹，優(yōu)選降低超過(guò)大約5%，更優(yōu)選超過(guò)大約10%。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，在配方中提供微球體與其它附加的低密度添加劑如火山灰和/或低容積密度CSH的組合。在本發(fā)明的另一方面，提供了一種形成低密度建筑材料的方法，包括將水凝粘合劑、集料、纖維、中空陶瓷微球體和水混合造漿。將此漿加工成綠色成形物品。將此綠色成形物品固化形成低密度建筑材料。所得的建筑材料的密度為大約1.2g/cm3或更低。在一個(gè)實(shí)施方案中，將大于大約4%纖維混合造漿。在另一實(shí)施方案中，通過(guò)熱壓處理法將物品固化。圖1為在凍-融試驗(yàn)以后含有和不含有中空陶瓷微球體的Hatschek制成板的MIP孔徑分布圖。圖2為在凍-融試驗(yàn)以后含有和不含有中空陶瓷微球體的Hatschek制成板的BET孔徑分布圖。圖3為在147次凍-融循環(huán)之后不表現(xiàn)出降解的含10訂.％中空陶瓷微球體的Hatschek制成板的SEM照片圖。圖4為低密度添加劑加入、密度和強(qiáng)度之間的關(guān)系圖。具體實(shí)施例方式本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案描述一種將中空陶瓷微球體和/或火山灰兩種低密度添加劑中至少一種混合的纖維-增強(qiáng)水泥建筑材料。可以認(rèn)識(shí)到這些添加劑不僅可以用于本文所述的建筑材料類(lèi)型(即纖維增強(qiáng)材料)，也可以用于其它建筑材料。此外，還考慮多種組合微球體和/或火山灰與其它密度改性劑結(jié)合以降低密度和改善建筑材料的總性能。而且，還考慮其它在獲得低密度性能的同時(shí)保持或減少最終產(chǎn)品的濕膨脹，并改善加工性能、耐用性和其它性能(如下述)的類(lèi)似于中空陶瓷微球體和火山灰的低密度添加劑在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。1.第一實(shí)施方案-火山灰在第一實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及將火山灰加到水泥纖維素纖維增強(qiáng)建筑材料中。火山灰為一般稱(chēng)為"空氣珠光體"、"浮石"或"pumicsite"。通?；鹕交沂且环N來(lái)自火山爆發(fā)期間的火山巖漿的自然玻璃?；鹕交沂且环N由高溫巖漿冷卻而形成的較輕的砂沉積物，產(chǎn)生包含大約30wt.Q/o結(jié)晶礦物和70wt.%無(wú)定形火山灰玻璃的材料。它的典型的容積密度為大約25-75lbs./cu.ft。通常這種火山灰隨著的熱的導(dǎo)入而膨脹改變形態(tài)，并得到典型容積密度范圍為大約2-25lbs./cu.ft的較輕材料。膨脹火山灰可以具有從小于大約10微米至大約425微米的寬范圍的粒徑，且中值粒徑的范圍為大約20-IOO微米。所述化學(xué)組合物主要由硅石(SiO》、氧化鋁(A1A)和氧化鉀(IW))組成?；鹕交一蚺蛎浕鹕交铱梢詮闹T如以下的供應(yīng)商得到TuffliteInc.ofPhoenix,Ariz.;CaliforniaIndustrialMineralsofFriant，Calif.;USPumiceofChatsworth，Calif.;AmcorPrecastofIdahoFalls,工d.;HessPumiceProductsofMaladCity,Id.;KansasMineralsInc.ofMankato，Kans.;CalvertCorporationofNorton,Kans.;CoparPumiceCompanyofEspanola，N.M.;C.R.MineralsofSantaFe，N.M.;UtilityBlockofAlburquerqueN.M.禾口CascadePumiceofBend，Oreg。本發(fā)明第一實(shí)施方案的一個(gè)優(yōu)選的配方包含水凝粘合劑、集料、纖維、火山灰和添加劑。所述水凝粘合劑優(yōu)選為波特蘭水泥，但是還可以是但不限于高氧化鋁水泥、石砂、研磨的顆粒狀高爐礦渣水泥和石膏抹灰粉飾或它們的混合物。所述集料優(yōu)選研磨的硅石砂，且可以是但不限于無(wú)定形硅石、硅藻土、稻殼灰、高爐礦渣、研磨爐渣、鋼鐵爐渣、礦質(zhì)氧化物、礦質(zhì)氫氧化物、粘土、菱鎂石或白云石、聚合珠、金屬氧化物和氫氧化物，或它們的混合物。所述纖維優(yōu)選纖維素木槳，但是還可以是但不限于陶瓷纖維、玻璃纖維、礦綿、鋼纖維和合成聚合纖維如聚酰胺、聚酯、聚丙烯、聚甲基戊烯、聚丙烯腈、聚丙烯酰胺、粘膠、尼龍、PVC、PVA、人造絲、玻璃陶瓷、碳或它們的混合物。所述添加劑可以包括但不限于含硅煙霧、地?zé)峁枋?、阻燃劑、增稠劑、顏料、著色劑、增塑劑、分散劑、發(fā)泡劑、絮凝劑、防水劑、有機(jī)密度改性劑、鋁粉、高嶺土、氧化鋁三水合物、云母、偏高嶺土、碳酸鈣、硅灰石、聚合樹(shù)脂乳劑或它們的混合物?；鹕交铱梢杂糜诙喾N含有不同比例的水凝粘合劑、集料、火山灰和添加劑的建筑產(chǎn)品以獲得最佳的具體應(yīng)用性能(如壁板、蓋瓦、鑲邊、拱腹、瓦片下層背襯板等)?？梢岳斫饣鹕交业陌俜趾靠梢砸蕾?lài)于目標(biāo)應(yīng)用而變化。一種優(yōu)選的組合物可以包含大約5%-80%波特蘭水泥、大約0%-80%硅石、大約4.1%-15%纖維素、大約0%-10'%添加劑和大約2%-50%火山灰。典型的含火山灰的配方的一個(gè)具體實(shí)例如下波特蘭水泥(粘合劑)28%硅石(集料)54%纖維素(纖維)7%金屬氫氧化物(添加劑)4%火山灰(LDA)7%優(yōu)選水泥和硅石的細(xì)度指數(shù)為大約200to450m7kg。根據(jù)AST),lC204-96a測(cè)試水泥和硅石的細(xì)度指數(shù)。可以在進(jìn)行或不進(jìn)行后加工的情況下，通過(guò)諸如以下的本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的常規(guī)方法將所述材料從水溶體混合物或漿加工形成綠色成形物品Hatschek板法；Mazza管法；爭(zhēng)Magnani法；*注壓法；像擠出法；*手工敷層法；*模塑法；拳鑄造法；壓濾法；*機(jī)器內(nèi)流動(dòng)、成形軋制等等。在澳大利亞專(zhuān)利515151中描述了用于獲得最終產(chǎn)品的加工步驟和參數(shù)。所述材料優(yōu)選預(yù)固化至多80小時(shí)，最優(yōu)選24小時(shí)或更小，以得到設(shè)定的配方。然后將所述材料在空氣中固化(大約28天)，或者更優(yōu)選在高溫下進(jìn)行熱壓處理，并在120-18(TC下于蒸汽飽和的環(huán)境下壓制3-30小時(shí)，最優(yōu)選24小時(shí)或更小。固化的長(zhǎng)度和時(shí)間取決于配方、制造工藝和物品的形式。試驗(yàn)結(jié)果密度和加工性能纖維水泥材料中火山灰的加入以經(jīng)濟(jì)的價(jià)格降低了密度并改善了總體加工性能，同時(shí)降低了典型低密度添加劑的濕膨脹所觀察到的濕膨脹。含火山灰的產(chǎn)品較輕，因此易于操作、釘和刻和緊壓至目標(biāo)形狀。含火山灰的配方還減少當(dāng)板靠近邊緣(如3/8-3/4)受釘時(shí)的邊緣破裂或碎散(如果有的話(huà))。以下的表1和2例示了FRC配方和這些配方的試驗(yàn)結(jié)果，更為具體地證明加入火山灰以降低密度和改善加工性能的優(yōu)點(diǎn)。表l用于表2試驗(yàn)結(jié)果的配方<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表2含不和不含有火山灰的性能比較<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>'對(duì)于配方K，用7.5%火山灰代替對(duì)照物，配方B中的7.5wt.%集料。'平衡條件-樣品調(diào)節(jié)處在73±4°F的受控的大氣壓和50±5%濕度的條件下。指下文中用于釘穿透試驗(yàn)的定義和描述。'1指關(guān)于釘穿透試驗(yàn)的定義和下文的描述。以上表2比較含有或不含有火山灰的10"xl0"過(guò)濾器重壓原型板的試驗(yàn)結(jié)果。原型板是通過(guò)以下方法制造的用Hobart混合器混合目標(biāo)配方以形成勻漿，然后在兩層鋼脫水板之間在3500psi下用Wabash壓力機(jī)(模型3PC-75-4TM)壓漿1分鐘以形成一種單片板。在鋼框架鑄造模內(nèi)用置于漿混合物下方和上方的鋼絲網(wǎng)篩(30-40US目)支承漿。然后將單片板預(yù)固化最小大約12小時(shí)，并在高溫和15(TC蒸汽飽和環(huán)境中的壓力下熱壓處理大約12小時(shí)。在表2中，與等量的不含火山灰的配方，配方B，對(duì)照配方相比，含有7.5wt.y?；鹕交业呐浞終將密度大約降低約17%，從1.34g/cn^降至l.llg/ci^。等量配方在本文中定義為這樣一種配方其中，優(yōu)選的LDA(如火山灰)被相同百分率的粘合劑、集料和/或添加劑代替，更優(yōu)選被相同百分率的集料代替。這種降低的密度還改善受釘性，或者易于將釘入推入板中。試驗(yàn)表明釘穿透從33.0ram增至45.4mm,其中，50mm代表釘長(zhǎng)，因而是能夠?qū)崿F(xiàn)的最大釘穿透。釘穿透試驗(yàn)由以下步驟組成使用Pasl0de1!1^111^@無(wú)線(xiàn)框架硬件槍(陽(yáng)性代替)將分層堆積的板釘入以確保一致的釘入壓力。所述的分層堆積的板一般包含堆積至大于釘子長(zhǎng)度(20英寸或50mm)的高度的1/4-1/2''厚板。使用Senco6d電鍍夾緊的頭釘(部分紅21AABN)。因此在一個(gè)實(shí)施方案中，與密度為大約1.3g/cm3的典型建筑鋼板相比，上述的建筑材料配方導(dǎo)致最終產(chǎn)品的密度小于大約1.2g/cm3。更優(yōu)選地，可以?xún)?yōu)選地調(diào)節(jié)建筑材料配方中火山灰的加入量以得到密度為大約1.2g/cm3或更小，或者與等量的不含火山灰的配方相比密度降低大約10%或更大的最終產(chǎn)品。還考慮加入更大量的火山灰進(jìn)一步降低建筑產(chǎn)品的密度。濕-干外形穩(wěn)定性與不含LDA的FRC配方相比，在重量百分比增加的基礎(chǔ)上，含有常規(guī)密度改性劑的固化纖維水泥配方具有增加的濕膨脹和增加的濕吸收。所述第一實(shí)施方案相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是火山灰的加入獲得理想的密度和加工性能，同時(shí)在以類(lèi)似的重量百分比基礎(chǔ)上加入時(shí)，其濕膨脹低于常規(guī)低密度添加劑。在建筑產(chǎn)品中，濕-千外形穩(wěn)定性是裝修產(chǎn)品的質(zhì)量和耐用性所期望的，特別是在經(jīng)受?chē)?yán)重氣候變化的外部應(yīng)用中。良好的外形穩(wěn)定性使在板或建筑防墻板或墊板之間任何可能的打開(kāi)的縫隙最小化。良好的外形穩(wěn)定性還減少了由于外形變化的防墻板或墊板與固定最終產(chǎn)品的支承骨架之間產(chǎn)生的應(yīng)力導(dǎo)致的板破裂的可能性。以下表3和4例示了FRC配方和這些配方的試驗(yàn)結(jié)果，更為具體地證明加入火山灰的優(yōu)點(diǎn)在于降低密度，同時(shí)使在相同重量基礎(chǔ)上加入其它低密度添加劑的特征性濕膨脹最小化。3用于表4試驗(yàn)結(jié)果的配方<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>'濕膨脹為從飽和到烘干條件下的產(chǎn)品長(zhǎng)度的變化。％變化濕膨脹方程為長(zhǎng)度腳廣長(zhǎng)度^x100長(zhǎng)度ii終^在關(guān)于優(yōu)選的實(shí)施方案的整個(gè)描述中，配方B用作對(duì)照。但是，由于沒(méi)有一個(gè)包含配方B的樣品用于所有的試驗(yàn)，在這些試驗(yàn)結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn)任何樣品的正常差別。^對(duì)于配方K已用7.5%火山灰代替7.5wt.y。來(lái)自對(duì)照物，配方B的集料。以上的表4顯示了10'、10''過(guò)濾器重壓的原型板的結(jié)果，比較了含有7.5wt.y。火山灰和含有典型低密度添加劑的5.0%珍珠巖(購(gòu)自Harborlite公司的Harborlite2000)的配方。含有5.0%珍珠巖的配方L相對(duì)于對(duì)照組濕膨脹增加22.2%，而含有7.5%火山灰的配方K實(shí)際上表現(xiàn)出相對(duì)于對(duì)照組濕膨脹降低大于大約5%。因此，火山灰的加入提供了比以等量或較低重量百分比加入的典型密度改性劑更好的外形穩(wěn)定性。這使火山灰在以相對(duì)于常規(guī)低密度添加劑而言以等量或更高量加入時(shí)，取得更低的密度和更好的加工性能。更具體地，可以調(diào)節(jié)火山灰的加入以使其與等量的不含火山灰的配方相比表現(xiàn)出可以忽略的濕膨脹差異。在一個(gè)實(shí)施方案中，優(yōu)選與由等量不含火山灰的配方制造的建筑產(chǎn)品相比，火山灰將最終產(chǎn)品的濕膨脹增加小于大約20%，更優(yōu)選降低最終產(chǎn)品的濕膨脹。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，由含有火山灰的配方制造的建筑產(chǎn)品的濕膨脹為大約0.17%或更小。2.第二實(shí)施方案-中空陶瓷微球體本發(fā)明的第二實(shí)施方案包括將中空陶瓷微球體加至水泥纖維素纖維-增強(qiáng)建筑材料?？梢栽诎鹕交业牡谝粚?shí)施方案上優(yōu)選含中空陶瓷微球體的第二實(shí)施方案，因?yàn)镕RC材料中微球體的加入具有更好的耐濕性和其它耐用性?xún)?yōu)點(diǎn)，包括耐凍-融性和熱形穩(wěn)定性?？梢哉J(rèn)識(shí)到第二實(shí)施方案的優(yōu)選實(shí)施方案不限于這些類(lèi)型的微球體或建筑材料。因此，還考慮其它類(lèi)型的填充劑和建筑材料。微球體可以是天然、合成或副產(chǎn)品。所述的材料可以是晶體，但更典型地為非晶體或玻璃。一個(gè)優(yōu)選類(lèi)型的微球體為已知作為空心微珠的中空陶瓷微球體?？招奈⒅槭且环N煤灰副產(chǎn)品，它一般是通過(guò)浮選法從飛塵中分離的，其中球體漂浮至澄清器、池塘或湖的水表面。例如，所述的微球體可以根據(jù)名稱(chēng)Extendospheres、尺607(:103116^3@和2660546^5@購(gòu)得，并可以從諸如以下的供應(yīng)商貝勾得PQCorporationofChattanooga,Term.;ZeelanIndustriesInc./3MofSt.Paul,Minn.;SphereService,Inc.ofOakRidge,Tenn.;禾口AdvancedcementTechnologies(A.C.T.)ofBlaine,Washington。所述微球體的典型粒徑為大約12-300微米，中值粒徑范圍為大約80-120微米。當(dāng)然這些尺寸可以在樣品之間變化。優(yōu)選的微球體一般包含大約62%-65%硅石(Si02)、大約23%-26%氧化鋁(AIL)和大約3.0%to4.0呢氧化鐵(Fe200。當(dāng)往建筑材料中加入微球體時(shí)，所述微球體在所述材料中引入孔，使材料不會(huì)容易地被水填充，從而對(duì)材料是有利的，因?yàn)樗哂辛溯^低的飽和質(zhì)量、改善的濕-干外形穩(wěn)定性和改善的耐凍-融性。第二實(shí)施方案的另一優(yōu)選的配方包含水凝粘合劑、集料、纖維、中空陶瓷微球體和添加劑?？梢哉J(rèn)識(shí)到，多種用于第二實(shí)施方案的優(yōu)選的配方的組分包括任何上述關(guān)于在第一實(shí)施方案中的每一種組分所列的材料。所述材料還可以由在第一實(shí)施方案中所列的多種常規(guī)方法和固化條件制造。如果可以應(yīng)用的話(huà)，原料、方法、步驟或條件的優(yōu)選與第一實(shí)施方案類(lèi)似。所述微球體可以用于多種完全具有不同比例的水凝粘合劑、集料、微球體和添加劑的建筑產(chǎn)品以獲得具體應(yīng)用(如壁板、蓋瓦、鑲邊、拱腹、下層背襯板等)的最佳性能。一種優(yōu)選的組合物可以包含大約5%-80%波特蘭水泥、大約0%-80%硅石、大約4.1%-15%纖維素、大約0%-10%添加劑和大約2%-90°/。微球體。含有微球體的典型配方的一個(gè)具體的實(shí)例如下波特蘭水泥(粘合劑)28.7%硅石(集料)50.3%纖維素(纖維)7%金屬氫氧化物(添加劑)4%微球體(LDA)10%?？梢哉J(rèn)識(shí)到微球體的百分比可以依賴(lài)目標(biāo)應(yīng)用而變。例如，高加入百分比率(至多大約90wt.%)微球體對(duì)于建筑材料和需要某類(lèi)型的耐火級(jí)別的系統(tǒng)是合適的。微球體的大量加入給材料提供了低熱收縮性。試驗(yàn)結(jié)果密度用微球體降低密度在不犧牲纖維水泥產(chǎn)品供應(yīng)物的耐用性(如外形穩(wěn)定性)和結(jié)構(gòu)完整性的情況下，改善了較厚產(chǎn)品的總加工性能。這些屬性對(duì)于厚度大于大約八分之三英寸(〉3/8'')產(chǎn)品而言特別有用。其次，含有微球體的產(chǎn)品更輕，因而易于操作含有微球體的產(chǎn)品更易于釘和刻/緊壓至目標(biāo)形狀。而且，微球體配方減少當(dāng)板靠近邊緣(如3/8-5/8)受釘時(shí)的邊緣破裂或碎散(如果有的話(huà))。以下表5和6顯示了配方及用于FRC配方的試驗(yàn)結(jié)果，更為具體地例示了將微球體加至配方以改善密度和加工性能的優(yōu)點(diǎn)。表5用于表6試驗(yàn)結(jié)果的配方<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>配方A中10%微球體代替對(duì)照物，配方B中10%集料。'平衡條件-樣品調(diào)節(jié)至73±4°F受控的大氣壓和50±5%濕度條件下。表6顯示了關(guān)于配方A和B的3'x5'Hatschek制造板試驗(yàn)結(jié)果。當(dāng)與等量的不含微球體的配方(配方B)相比時(shí)，含有10wt.°/。微球體的配方將密度降低大約15%，從1.39g/W到1.16g/cm3。此外，改善了將釘子推入板內(nèi)的容易性。試驗(yàn)表明釘穿透從31.7mm增至47.0ram，其中，50mm代表釘長(zhǎng)和可能實(shí)現(xiàn)的最大釘穿透?？傊?，這些原型試驗(yàn)和由試驗(yàn)生產(chǎn)的產(chǎn)品已表現(xiàn)出每加入10%微球體密度降低大約15%,和顯著的受釘性改善。因此，與等量不含微球體的配方相比，加入微球體可以有利地將FRC建筑材料的密度降低大于大約15%，甚至更優(yōu)選大于大約30%。本發(fā)明者考慮隨著微球體的加入，材料的密度可以降低至大約0.9g/cm3(參見(jiàn)下表10)，更優(yōu)選甚至低至大約O.5g/cm3。濕-干外形穩(wěn)定性如上述，在百分比重量增加的基礎(chǔ)上，含常規(guī)密度改性劑的固化纖維水泥配方具有增加的濕膨脹和增加的吸收。優(yōu)選實(shí)施方案相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是用于降低密度的微球體的并未加入增加從濕至干的濕膨脹。由于前面第一實(shí)施方案中所述的多種原因這是有用的。以下表7顯示了含和不含微球體的3'x5'Hatschek制造板的試驗(yàn)結(jié)果。含10%微球體的配方A與不含微球體的配方B相比，保持或更優(yōu)選地降低了濕膨脹。配方A和B在上表5中。表7含和不含微球體的濕膨脹比較試驗(yàn)方法配方A1配方B10%微球體對(duì)照物無(wú)LDA密度(平衡條件)'(g/cm')1.161.39濕膨脹％變化0.15±。.020.16±0.02配方A中10%微球體代替對(duì)照物，配方B中10%集料。'平衡條件-樣品調(diào)節(jié)至73±4°F受控的大氣壓和50±5%濕度條件下。表8-10顯示了配方和用于10''xl0''過(guò)濾器重壓的原型板的試驗(yàn)結(jié)果，比較了微球體和增加濕膨脹的常規(guī)密度改性劑。常規(guī)密度改性劑包括低容積密度硅酸鈣水合物(CSH)和膨脹聚苯乙烯、蛭石、珍珠巖、頁(yè)巖和粘土。表8用表9和IO試驗(yàn)結(jié)果的配方<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>'平衡條件-樣品調(diào)節(jié)在73±4°F受控的大氣壓和50±5%濕度的條件下2配方F中的5%低容積密度CSH代替對(duì)照物，配方B中5%的集料以下表10比較了兩種配方和相同的堿配方，一種含25wt.。/o微球體，另一種含25wt.。/。珍珠巖(購(gòu)自Aztec珍珠巖的AztecXX)。兩種珍珠巖和微球體配方將對(duì)照配方C的密度從1.3g,/cm3降至大約O.9g/cra5，珍珠巖配方的濕膨脹增加，而微球體配方的濕膨脹降低。<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>'平衡條件-樣品調(diào)節(jié)在73±4°F受控的大氣壓和50±5%濕度的條件下2對(duì)于配方D和E，微球體代替對(duì)照物，配方C中的集料和水凝粘合劑。因此，纖維水泥配方中微球體的加入具有保持或降低最終產(chǎn)品濕膨脹的效果。優(yōu)選地，可以調(diào)節(jié)微球體的加入，以與相似的不含微球體的配方相比，將濕膨脹降低大約5%，更優(yōu)選降低大約10%或更多。耐凍-融性耐凍-融性指材料在經(jīng)受重復(fù)的冷凍和融化循環(huán)時(shí)對(duì)破壞的耐受性。例如，混凝土可能被霜凍，特別是被重復(fù)的冷凍和融化循環(huán)破壞。破壞一般開(kāi)始于表面的破裂并逐漸延伸至內(nèi)部，雖然深度破裂可能發(fā)生。與冷凍有關(guān)的破壞一般不發(fā)生，除非孔中存在足量的水，且這種破壞在低水-與-水泥比率和低滲透性混凝土中最小。與高密度混凝土類(lèi)似，凍-融破壞在高密度纖維水泥中最小。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，F(xiàn)RC配方中微球體的加入產(chǎn)生較低密度的固化產(chǎn)品，這種產(chǎn)品保持耐凍-融性，與現(xiàn)有技術(shù)不同的地方是配方中密度改性劑的加入降低了材料的耐凍-融性。圖1和2顯示了使用MIP(水銀侵入孔隙度;'別定)和BET(Brunauer，Emmett禾卩Teller)方7去白勺3'x5'Hatschek告:j造豐及白勺孔徑分布圖。含有10wt.%微球體的配方在147次凍-融循環(huán)之后的孔徑分布變化比不含微球體的配方B在126次循環(huán)之后的變化小。這證明了微球體配方對(duì)普通凍-融破壞的結(jié)構(gòu)變化的耐受性為了進(jìn)一步支持微球體配方對(duì)凍-融破壞的耐受性，圖3顯示了含有10、n.%微球體的Hatschek制造板(3'x5')的SEM(掃描電子顯微鏡)圖，表明在147次凍-融循環(huán)之后無(wú)降解的跡象，而其它木質(zhì)水泥復(fù)合物一般在此階段具有降解。圖3的凍-融試驗(yàn)是根據(jù)以下方法完成的ASTM(美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法)C666A，標(biāo)題為"StandardTestMethodforResistanceofConcretetoRapidFreezingandThawing.(混凝土對(duì)快速冷卻禾口融化的耐受性的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法)"。該試驗(yàn)方法具有兩種不同的過(guò)程，A和B。依照過(guò)程A，即將樣品浸在水中進(jìn)行同時(shí)快速冷凍和融化，對(duì)在空氣中快速冷凍和在水中快速融化(過(guò)程B)。定期地從凍-融循環(huán)中除去樣品，并視覺(jué)檢査降解如整個(gè)樣品和總結(jié)構(gòu)完整性的破裂、濕膨脹、海綿狀/潮濕。當(dāng)降解程度為樣品不能保持在一起并因而不能用作建筑產(chǎn)品時(shí)，從凍-融循環(huán)中除去樣品。高溫外形穩(wěn)定性降低建筑材料的熱收縮防止建筑部件中存在的高溫應(yīng)力張力。這種改善的熱外形穩(wěn)定性使建筑部件在裝配用火下保持為火的防護(hù)物且不會(huì)破裂、分離和使火快速擴(kuò)散。以下表11和12顯示了FRC配方和10''xlO''過(guò)濾器重壓的原型板的試驗(yàn)結(jié)果，更為具體地例示在配方中加入微球體以改善高溫外形穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)。表11-用于表12試驗(yàn)結(jié)果的配方<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>表12微球體和低容積密度CSH熱收縮性比較<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>'指以下關(guān)于熱收縮試驗(yàn)的描述的正文。2平衡條件-樣品調(diào)節(jié)在73±4°F受控的大氣壓和50±5%濕度的條件下'配方F、G、A和H中所述百分比的LDA代替對(duì)照物，配方B中相同百分比的的集料。在較低的裝載水平(如大約10-20%)下，微球體使在纖維水泥配方中加入典型有機(jī)密度改性劑時(shí)一般會(huì)發(fā)生的高溫?zé)崾湛s最小化。表12表示所得的關(guān)于含有]0wt.y。微球體的配方A對(duì)含有l(wèi)Owt.%低容積密度CSH(來(lái)自Celite公司的Silasorb)的配方G的熱收縮百分率的結(jié)果。與對(duì)照物(配方B)相比，兩種配方均將密度降低大約1.4-1.15g/cmi，但含有低容積密度CSH的配方具有幾乎兩倍于含微球體的配方的熱收縮。而且，含有20.0wt.%微球體和密度為大約1.0g/cir^的配方H的熱收縮比僅含5.0%低容積密度CSH(來(lái)自Celite公司的Silasorb)和密度為大約1.2g/cm"的配方F小40%以上。fe用熱機(jī)械分折儀(TMA)測(cè)定高溫?zé)崾湛s。將樣品分割成10份厚度至多為12mm的25mm。飽和樣品的溫度以2(TC/分的速率上升至950°C，用宏膨脹探頭測(cè)定樣品外形。熱收縮看作從25'C至95(TC的總外形變化，并報(bào)道為總最初長(zhǎng)度的百分率。在纖維-水泥配方中使用微球體的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是熱收縮隨微球體加入的增多而降低。微球體的熱收縮與加入的重量百分比成反比，而常規(guī)密度改性的熱收縮與加入的重量百分比成正比。因此，較高加入量的微球體(至多大約90wt.X)的配方比較低加入量(至多大約20wt.%)的配方具有較低的熱收縮。以下表13提供了具有高加入量的微球體的配方，而表14提供了高溫?zé)崾湛s結(jié)果。具有70和90wt.%微球體加入量的配方1和J產(chǎn)生的熱收縮結(jié)果分別為大約2.7%和1.1%。配方I和J的熱收縮通過(guò)以下方法測(cè)得切割大約10x10x40mm長(zhǎng)的樣品，烘爐干燥，用馬弗爐在100(TC的溫度下烘烤1小時(shí)，并冷卻至烘爐干燥條件。通過(guò)測(cè)量烘爐干燥至IOO(TC的總長(zhǎng)度差別，并除以最初烘爐千燥長(zhǎng)度來(lái)確定熱收縮百分比。表13用于表14結(jié)果的配方配方識(shí)別波特蘭水泥含硅煙霧纖維素微球體水凝粘合劑集料纖維LDA26.22.90.970.0J8.71.00.390.0表14高加入量的微球體配方的熱收縮配方識(shí)別熱收縮％I2.71.1因此，在20%微球體用于纖維水泥配方的實(shí)施方案中，與等量的由不含微球體的配方制造的產(chǎn)品相比，最終產(chǎn)品的熱收縮增加低于大約50%。如上述，隨著微球體百分率的增加，熱收縮百分比降低，^至降低至以下的某一點(diǎn)其中，與不含微球體的產(chǎn)品相比，含有微球體的最終產(chǎn)品表現(xiàn)出降低的熱收縮，優(yōu)選降低大約10%-大約701更為具體地，含有微球體的產(chǎn)品的熱收縮優(yōu)選小于大約4%。第三實(shí)施方案-微球體和其它添加劑本發(fā)明的第三實(shí)施方案涉及在水泥纖維素纖維-增強(qiáng)建筑材料中加入與火山灰和/或其它低密度添加劑組合的中空陶瓷微球體。關(guān)于火山灰和中空陶瓷微球體的描述分別見(jiàn)第一和第二實(shí)施方案的詳細(xì)描述。如果FRC產(chǎn)品可以獲得較低范圍的密度和改善的耐濕性和耐用性能的話(huà)，則含有微球體和低密度添加劑的摻混物的第三實(shí)施方案比含有va的第一實(shí)施方案更優(yōu)選。但是，單獨(dú)加入微球體的第二實(shí)施方案比第三實(shí)施方案優(yōu)選，因?yàn)閱为?dú)加入微球體提供了最好的耐用性能。第二實(shí)施方案至第三實(shí)施方案的優(yōu)選依賴(lài)于在具體應(yīng)用中耐用性的相對(duì)重要性。類(lèi)似于第一和第二實(shí)施方案，第三實(shí)施方案的一個(gè)優(yōu)選的配方包含水凝粘合劑、集料、纖維、中空陶瓷微球體、低密度添加劑和其它添加劑?？梢哉J(rèn)識(shí)到第三實(shí)施方案中的多種組分可以包括任何上述關(guān)于第一實(shí)施方案中的各種組分所列的材料。第三實(shí)施方案還可以由在第一實(shí)施方案中所列和所述的常規(guī)方法和固化條件制造。如果可以應(yīng)用的話(huà)，原料、方法、步驟或條件的優(yōu)選與第一實(shí)施方案類(lèi)似。微球體與va禾n/或低密度添加劑的慘混可以用于多種具有不同比例的水凝粘合劑、集料、低密度添加劑和其他添加劑的建筑產(chǎn)品以獲得最佳的具體應(yīng)用性能(如壁板、蓋瓦、鑲邊、拱腹、瓦片下層背襯板等)。第三實(shí)施方案中的一個(gè)優(yōu)選的組合物可以包含大約5%-80%波特蘭水泥、大約0%-80%硅石、大約4.1%-15&。纖維素、大約0%-10%添加劑和大約2%-60%微球體和其它典型LDA。含有微球體和典型低密度添加劑的典型配方的一個(gè)具體實(shí)例如下波特蘭水泥(粘合劑)28.7%硅石(集料)50.3%纖維素(纖維)7%金屬氫氧化物(添加劑)4%微球體(LDA)10%火山灰(LDA)5%可以認(rèn)識(shí)到微球體和其它LDA's包括VA的百分率可以依賴(lài)于目標(biāo)應(yīng)用而變。試驗(yàn)結(jié)果兼耐用性的較低密度微球體與VA或其它典型低密度改性劑如低容積密度CSH或膨脹23聚苯乙烯珠、粘土、蛭石、珍珠巖和頁(yè)巖的摻混具有許多優(yōu)點(diǎn)。一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是如果VA和其它典型LDA的密度低于微球體，則可以較低的總重量百分比加入量(與僅含微球體的情況相比)獲得相當(dāng)或較低的密度。摻混物的較低加入比率是更為經(jīng)濟(jì)的，且微球體使與典型的有機(jī)密度改性劑的加入有關(guān)的濕膨脹最小化。微球體與其它典型低密度添加劑摻混的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是FRC產(chǎn)品可以獲得較低的密度范圍，并保持充足的產(chǎn)品的操作強(qiáng)度。因此，可以加入較高裝載水平(以重量百分比為基礎(chǔ))的微球體與其它LDA的組合物，同時(shí)使典型的低密度添加劑對(duì)外形穩(wěn)定性和總耐用性的不利作用最小化。但是，在本文所述的所有實(shí)施方案中加入低密度添加劑不是降低基于水泥的配方的密度的唯一方法。由水泥和集料組成但不含纖維或或低密度添加劑的配方的密度范圍為大約1.8-2.1g/cm3。水泥配方中加入纖維是有利的，因?yàn)槔w維除了提供強(qiáng)度和適于受釘?shù)漠a(chǎn)品以外還降低密度。含有大于大約4wt.%纖維的纖維水泥配方的密度范圍一般大約為1.2to1.4g/cm'。己發(fā)現(xiàn)，含有大約4wt.%或更低的纖維的FRC配方的不具有充足的強(qiáng)度和裝修延展性。這些FRC產(chǎn)品一般太脆，并在裝修過(guò)程中受釘時(shí)產(chǎn)生破裂和爆裂?？蛇x擇地，大于大約15wt.。/。的纖維加入量可能在某些應(yīng)用是不期望的，因?yàn)镕RC配方中的纖維導(dǎo)致濕膨脹、滲透性增加，并總體上犧牲耐用性。因此，必須有利地測(cè)定FRC產(chǎn)品的正確的纖維平衡，它取決于具體產(chǎn)品的厚度和形狀。在一個(gè)實(shí)施方案中，優(yōu)選大約4.1%-15%的纖維百分率。將低密度添加劑加至FRC配方以提供相對(duì)于纖維加入的附加的密度降低。但是一般來(lái)說(shuō)，LDA加入越多，F(xiàn)RC產(chǎn)品的強(qiáng)度性能越低。因此，LDA加入是有限的，因?yàn)镕RC產(chǎn)品應(yīng)該優(yōu)選保持用于充足操作和裝修的最小強(qiáng)度。最大LDA加入取決于多種因素如LDA、具體LDA的裝載水平和具體FRC產(chǎn)品的形狀。所需的最小強(qiáng)度還取決于FRC產(chǎn)品的形狀和厚度。圖4顯示了微球體wt.。/。加入量與10''xl0''過(guò)濾器重壓的原型板的密度和強(qiáng)度的一般聯(lián)系。以下表15-17例示了FRC配方和10''xl0''過(guò)濾器重壓的原型板的試驗(yàn)結(jié)果，更為具體地例示了將微球體與其它低密度添加劑一起摻混以獲得低密度范圍和改善耐用性的優(yōu)點(diǎn)。表15用于表16和17的配方<table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>表16比較了含有12wt.%微球體的配方M、含有9wt.%微球體與低容積密度CSH的摻混物的配方0和不含低密度添加劑的對(duì)照物的密度。配方0中所用的低容積密度CSH由JamesHardie使用采用硅石、石灰和水的方法生產(chǎn)，所述方法產(chǎn)生基本上為雪硅鈣石形式CSH的低容積密度材料。進(jìn)一步的細(xì)節(jié)描述在1998年4月9曰提交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)09/058，444中，這里引用其全文作為參考。與對(duì)照物相比，配方M和0的密度的降低沒(méi)有明顯的差別，但低密度添加劑和摻混物(配方0)的總加入量比僅含微球體的配方M小3y。。對(duì)于配方M和0，水凝粘合劑和集料的wt.%的細(xì)微差別對(duì)密度性能沒(méi)有影響。表16-密度比較<table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>'配方M和0中LDA所述百分比的LDA代替不含LDA的對(duì)照物，配方B中相等百分比的集料以下表17顯示了四種主要僅在多種低密度添加劑的加入量方面存在變化的10''xlO''過(guò)濾器重壓原型板和不含任何低密度添加劑的對(duì)照物的試驗(yàn)結(jié)果。結(jié)果表明含有12wt.%微球體的配方^1相對(duì)于對(duì)照物將密度從1.35g/cm'降至1.16g/cm'，但具有11wt.%加入量的微球體/低容積密度CSH(來(lái)自Celite的Silasorb)摻混物的配方N將密度進(jìn)一步降至1.10g/cm3。而且，含有l(wèi)lwt.%微球體/低容積密度CSH摻混物的配方N和不含低密度添加劑的對(duì)照物的濕膨脹無(wú)明顯差別，分別為0.167和0.163%。相比之下，僅含10wt.呢低容積密度CSH的配方G提供大約與11wtJ摻混物的配方N相同的密度，但具有明顯較高的O.197%的濕膨脹。配方中水凝粘合劑和集料的細(xì)微wt.%差別對(duì)密度或濕膨脹性能沒(méi)有影響。表17-濕膨脹比較<table>tableseeoriginaldocumentpage26</column></row><table>1配方M、N和G中所述百分比的LDA代替不含LDA的對(duì)照物，配方B中相等百分比的集料。結(jié)論一般來(lái)說(shuō)，可以認(rèn)識(shí)到本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案，更具體地，含有添加劑火山灰、中空陶瓷微球體或微球體、火山灰和/或添加劑的組合的纖維-增強(qiáng)建筑材料具有許多優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。這些材料具有低于常規(guī)纖維水泥建筑產(chǎn)品的低密度。這樣能夠生產(chǎn)較輕從而易于操作、切割、受釘和裝修的較厚產(chǎn)品(如3/8''-1.0'')。所述材料還具有改善的濕-干外形穩(wěn)定性，并改善所述建筑材料的耐用性，從而使建筑物護(hù)墻板不會(huì)過(guò)度地收縮和破裂。而且，護(hù)墻板或墊板之間的過(guò)量空隙在濕度變化之后或從濕轉(zhuǎn)入干季節(jié)時(shí)不會(huì)打開(kāi)。關(guān)于至少包含中空陶瓷微球體的配方和建筑產(chǎn)品，與大部分的無(wú)機(jī)密度改性劑纖維水泥材料不同的是，所述材料的耐凍-融性在較低密度下保持的。這賦予這些材料在經(jīng)歷頻繁的冷凍和融化條件下的良好耐用性。這些包含微球體的材料由于其具有相對(duì)于低密度添加劑的改善的熱形穩(wěn)定性，因而還具有改善的耐火性能。因此，這些材料在裝配用火中穩(wěn)定地用作一種建筑構(gòu)件，從而使所述材料可以保持為火的防護(hù)物，且不會(huì)破裂、分離和使火快速擴(kuò)散。所述的優(yōu)選的實(shí)施方案用于多種建筑產(chǎn)品應(yīng)用，包括但不限于建筑物防墻板(內(nèi)部和外部)、瓦片背襯板(墻和地板)、壁板、拱腹、鑲邊、蓋瓦、柵欄和鋪面。提供以上所例舉和描述的實(shí)施方案僅僅作為本發(fā)明某些優(yōu)選實(shí)施方案的例子。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下對(duì)本文所述的實(shí)施方案作多種改變或修改。權(quán)利要求1.一種建筑材料，其特征在于所述建筑材料具有的密度為1.2g/cm3或更小，且具有的濕膨脹為0.202％或更小；其中，所述建筑材料用一種配方制成，所述配方包括水凝粘合劑；集料；4.1-15wt.％的纖維素纖維；以及中空陶瓷微球體，其中，所述中空陶瓷微球體降低所述建筑材料的密度并且保持所述建筑材料的低濕膨脹。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的建筑材料，其中，所述微球體為空心微珠。3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的建筑材料，進(jìn)一步包括，硅酸鈣水合物。4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的建筑材料，其中，所述中空陶瓷微球體的中值粒徑在20-120fim之間。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑材料，其中，所述集料是硅石集料。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的建筑材料，其中，所述硅石集料占所述建筑材料的至多為80wt.o/0。7.根據(jù)權(quán)利要求l所述的建筑材料，其中，所述水凝粘合劑包含波特蘭水泥。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的建筑材料，其包括5—80wt.y。的波特蘭水泥。9.根據(jù)權(quán)利要求l所述的建筑材料，其中，所述建筑材料的密度是O.5到1.2g/cm3。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑材料，其中，所述建筑材料的密度是0.9到1.lg/cm3。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑材料，其中與沒(méi)有微球體的等量配方相比，每加入10%的所述微球體，所述中空陶瓷微球體將所述建筑材料的密度降低15%或更多。12.—種形成低密度建筑材料的方法，其包括混合纖維水泥配方和水以造漿，所述配方包括水凝粘合劑、集料、纖維素纖維、中空陶瓷微球體；將此漿加工成綠色成形物品；和將此綠色成形物品固化形成低密度建筑材料，所述低密度建筑材料具有的密度為1.2g/cn)3或更小，其中所述中空陶瓷微球體保持所述低密度建筑材料的濕膨脹水平在0.202%或更小，并且其中所述纖維水泥配方包括4.l-15wt.。/o的纖維素纖維。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述集料是硅石集料。14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述低密度建筑材料的密度是0.5到1.2g/cm3。15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，是O.9到l.lg/cm3。16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，化。17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，品包括用Hatschek板法。其中，所述低密度建筑材料的密度其中，通過(guò)熱壓處理將所述物品固其中，將所述漿加工成綠色成形物全文摘要本發(fā)明涉及一種加到水泥纖維素纖維增強(qiáng)建筑材料中的低密度火山灰添加劑、中空陶瓷微球體或微球體與火山灰的組合或其它低密度添加劑的配方。此配方的優(yōu)點(diǎn)是與目前的纖維水泥產(chǎn)品相比具有較輕的重量和較低的密度，同時(shí)不增加通常與纖維水泥混合物中輕質(zhì)無(wú)機(jī)材料的加入相關(guān)的濕膨脹和凍-融降解。所述的低密度添加劑還賦予材料改善的熱形穩(wěn)定性。文檔編號(hào)C04B16/02GK101575195SQ200810187109公開(kāi)日2009年11月11日申請(qǐng)日期2001年3月9日優(yōu)先權(quán)日2000年3月14日發(fā)明者B·P·斯隆,D·L·梅爾麥斯,D·M·塞利格曼,J·A·格利森,K·H·帕拉迪斯申請(qǐng)人:詹姆斯哈迪國(guó)際財(cái)金公司