推荐改进的建筑砌块、建筑砌块模具以及形成建筑砌块的方法

如下介绍的推荐改进的建筑砌块、建筑砌块模具以及形成建筑砌块的方法,今天的小编就来为大家介绍一下

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专利名称:改进的建筑砌块、建筑砌块模具以及形成建筑砌块的方法
技术领域
本发明主要涉及建筑材料领域,特别涉及由草杆例如残留的稻草杆制成的“绿色” 建筑砌块。
背景技术
近年来,人们兴起寻找环境取向的建筑材料,或者更广的称之为“绿色”建筑材料。 这引起了该领域重新审视和改进一些建造技术,例如稻草砌块建筑材料。尽管稻草砌块提 供了一些优点,特别是考虑到大量可行的材料和相当低的打包费用,但是由于自身的一些 缺点而趋于限制稻草建筑砌块的使用。例如,传统的稻草建筑砌块具有较差质量的外表面 (例如,外表面特别是不整洁的,其上伸出稻草纤维),从而其隔热性能具有缺陷;他们在保 持几何形状和/尺寸或者其结合具有缺陷。因此,这儿有必要寻找和形成不同于传统的稻 草砌块的替代的“绿色”建筑材料。建筑行业遇到的另外一个问题是缺乏标准的用于建筑的稻草砌块。当需要大量的 统一建筑砌块时,这就成了一个特别的问题,例如当尝试设计和建造中到大尺寸的结构,或 者当设计大量的例如住宅分支上的建筑砌块,或者其他。这部分是由于提供具有少量、普通 尺寸和重量的稻草砌块的提供者缺乏可行性。这样的话,承建人就需要基于由农场设备和 打包实际而制造的变动尺寸和质量的稻草建筑砌块而调整他们的建筑操作。虽然在严格的认证或标准之下,该工业有助于朝着解决该问题的方向发展,然而, 这样的规则是难于实施的,很大一部分是因为当压缩的草包束缚住秸秆并且通过线粘合一 切时,将秸秆直接从田地带走的可行处理技术以及变化的范围是巨大的,以及原料特征的 波动和从先前的组合的结果是不可预见的。这就需要一种替换的技术使得其成为能够一致 和重复生产的公用平台。农业需要面对人工处理成吨的农副产品,例如废弃的稻草,尤其是源于稻属植物 的稻草杆。例如,在收获了水稻的谷物之后,残留的稻草杆仍然在种植区域而需要处理。一 种处理方法是燃烧稻草杆。然而,燃烧植物给下一季作物让出空间是不实际的,对环境是有 害并且是违法的。另外,稻草杆缺乏营养价值,作为肥料或其他的食物时只能提供很少的价 值。而且,在一些情况中,稻草杆可能包含疾病或害虫,特别是其较低的腐烂速度,使得耕犁 剩余的杆子使其回到泥土不切合实际。作为一种寻求处理废弃农副产品(例如秸秆)的替代,注意力集中在循环利 用或者发现农副产品的用途。使用这样的废弃材料形成建筑材料已经成为专利号为 6,9510,80美国专利、专利申请号为10/807,946 (申请日为2004年3月24日,美国公开号 为2005/0223671)和12/187,779 (申请日为2008年8月13日)的共同未决的美国专利申请的主题;该内容由此实际上通过引用整体并入此文。在哈格曼的美国专利号为7,073,306、名称为Method of Building的专利中,并非限制性地举例说明了其他的解决废弃农副产品使用的研究,其中示出了一种利用纤维材 料例如稻草杆建造墙体组合的方法。美国专利号5,656,129、名称为Method of Producing Fibers From a Straw and BoardProducts Made There from专禾丨J提出了一禾中方法,该方法 通过将秸秆切成2到4英寸之间的长度提炼小麦秸秆的纤维、湿润秸秆、通过让秸秆经受高 压蒸汽来软化秸秆和用压力机械提炼机提炼软化的秸秆从而产生能够用在制造纤维板产 品中的纤维。佛兰德斯的美国专利号为4,058,580的专利提出了一种加强板的制造过程, 借此,压缩的由粉碎的木质纤维素颗粒构成的统一混合物、粘合剂和其他具有多个比混合 有更大的张力和弹性系数的增强细丝的添加物,都插入其中并且由粘合剂和颗粒粘合在一 起。因此,不仅提供由不具有多少用途的农副产品(例如可回收秸秆)组成的有效建 筑材料具有较大的吸引力,而且尤其令人满意的是提供这样作为建筑上的支撑结构能产生 一致和统一特征的建筑材料,还提供多功能使用,(例如安装面),易于镀层的表面,或者两 者,或者是这些任何组合。

发明内容
本发明通过提供改进的由农副产品特别是可循环的废弃农副产品(例如秸秆)组 成的建筑砌块、和形成建筑砌块的方法和装置(例如模具)、以及形成建筑砌块的方法,从 而满足一些或者所有上述提到的需要。该改进的建筑砌块提供了美观的表面处理、高尺寸 的容差能力、较好的抵抗腐化能力和/或压缩强度的防潮、火和/或害虫的建筑砌块。该改 进的建筑砌块还可以很好地使用在建筑物制造上,特别是作为建筑壁体的一部分。本发明的一方面是涉及一种建筑砌块,该建筑砌块包括多个相对的间隔分开的外 壁,每个外壁具有第一密度的外壁部分,所述第一密度的外壁部分包围住第二密度的内部, 并且第二密度小于第一密度,其中,所述建筑砌块包括多个农副产品秸秆,所述农副产品秸 秆除了与任何天然产生的秸秆粘合剂之外、还与附加粘合剂粘合在一起,所述秸秆与所述 附加粘合剂的重量比是大于约10 1,以及从所述外壁部分到所述内部存在渐次的密度梯 度(例如连续的密度梯度)。本发明的该方面可以是如下一个或一些组合的进一步特征所述建筑砌块还进一 步包括基本上由稻草杆组成的秸秆;所述附加粘合剂包括异氰酸酯、涉及异氰酸酯反应的 反应产物,或者两者皆是;第一密度和第二密度之间的密度差至少是约10%,并且所有的 外壁都具有基本上相同的密度;所述建筑砌块包括顶壁、与顶壁间隔的底壁、一对相对间隔 分布的侧壁、前壁和与前壁间隔分布的后壁、以及在顶壁和底壁之间延伸的用于在这种壁 之间提供通道的洞孔;在所述顶壁和所述底壁之间延伸的所述洞孔大体上是锥形的;所述 顶壁和所述底壁中的一个包括大体围住所述洞孔并从此壁向外凸的突起结构,所述顶壁和 所述底壁中的另一个包括大体围住所述洞孔并从此壁向内凸的凹槽结构,这样当建筑砌块 与相邻建筑砌块组合时,该突起结构与凹槽结构匹配接合;至少一个壁包括附加的洞孔; 一种用于制造这样建筑砌块的方法,包括如下步骤向模具中装入秸秆,向模具中的秸秆施 加小于约2000每平方英寸磅(psi)(例如,低于1250psi)的压力,在施加压力的同时,将秸秆的温度加热到300° F持续大约30分钟;一种使用模具用于制造这样建筑砌块的方法, 所述模具被配置为包括两个相对的主壁、两个相对的侧壁、与所述主壁和侧壁大体正交的 第一壁、与所述第一壁相对并且与所述主壁和侧壁大体正交的第二壁,其中,所述的壁中至 少一个相对于另一个壁是可移动的,所述模具还包括用于限制可移动的壁的运动的锁闭特 征,所述模具还包括一个或多个从一个或多个壁伸出的突起。本发明的另一方面是涉及一种形成建筑砌块的方法,该方法包括提供多个秸秆、 向多个秸秆中添加粘合剂、将秸秆放置在模具中,所述的模具包括至少一个适于压缩多个 秸秆的可移动壁、通过所述至少一个可移动壁以小于约2000每平方英寸磅的压力压缩秸 秆、加热秸秆到300° F持续大约30分钟。本发明的该方面还包括以下特征的一个或多个的组合该方法使用的模具的配置 包括两个相对的主壁、两个相对的侧壁、与所述主壁和侧壁大体正交的第一壁、与所述第一 壁相对并且与所述主壁和侧壁大体正交的第二壁,所述的壁中至少一个相对于另一个壁是 可移动的,所述模具还包括用于限制可移动的壁的运动的锁闭特征,所述模具还包括一个 或多个从一个或多个壁伸出的突起;所述粘合剂包括异氰酸酯、涉及异氰酸酯反应的反应 产物,或者两者皆是;还包括砍断多个秸秆的步骤;还包括随意调整多个秸秆的朝向步骤; 还包括对齐多个秸秆的步骤;还包括加工建筑砌块,形成一个或多个贯穿建筑砌块的洞孔、 圆形或斜切建筑砌块的一个或多个边沿、形成用于和另外一个建筑砌块的相应特征接合的 接合特征的至少一部分、或以上组合;或者,所述的多个秸秆主要包括长度约为16英寸的 秸秆。本发明的另一方面是在建筑壁体组合的加工中使用以上所述的任何建筑砌块;或 在壁体组合中的使用经由公用的托架连接的建筑砌块,所述托架包括一对间隔分开的至少 由一个横撑木连接的围杆,其中所述建筑砌块与围杆相连接。可以理解,上述参考的方面和例子不限于本发明在此所描述的其他存在的方式。 例如,本发明以上提到的任何方面或特征可以被组合来在最终建筑砌块上形成其他在此所 述的、图中展示的或其他的独特的结构。


图1图示了一种建筑砌块与其他建筑砌块堆垛形成建筑砌块组合(例如建筑砌块 壁体组合)的实施方式。图IB-D图示了建筑砌块的实施方式,每个建筑砌块的特征都可以与任何实施方 式中的特征互换和/或组合。图2图示了一种从建筑砌块实施方式中截取的截面图。图3A图示了一种建筑砌块的边沿的实施方式。图3B图示了另一种建筑砌块的边沿的实施方式。图4图示了一种形成建筑砌块的模具的实施方式。图5图示了图4中模具组件的实施方式。图6图示了一种多个建筑砌块的制造过程的简略图。图7图示了一种搅拌器的结构。图8图示了一种搅拌器的结构。
图9图示了一种附加托架的结构。图10图示了形成建筑砌块的模具的实施方式。图中所示的任何一个建筑砌块的特征都可以与任何其他建筑砌块中的特征互换和/或组合。
具体实施例方式本发明的目的是对专利号6,951,080、和共同未决的专利申请号为 10/807,946 (申请日为2004年3月24日,美国公开号为2005/0223671)和12/187,779 (申 请日为2008年8月13日)的美国专利申请的教导下的改进。借此,实际上通过引用的方 式清楚完整地引入参考文献内容。通过在此所述的改进,本发明提供了一种改进的建筑砌 块、形成同样建筑砌块的设备和方法。与现有建筑砌块相比较而言,本发明提供了具有强度 提高、反弹力和耐用性增强、堆垛能力增加和总体功能增大中的一种或者多种组合功能的 建筑砌块。如上所述,该改进的建筑砌块使得它提供了一种防潮、防火和/或防虫的建筑砌 块,具有美观的表面处理、高尺寸容差能力、良好地防剥蚀能力、和/或耐压强度。该改进的 建筑砌块也使得它能很好地使用在建筑物、特别是作为建筑的部分壁体的建造中。总体来说,该建筑砌块在此将使用压缩的农副产品(更优选采用秸秆杆),优选 地,至少部分是用粘合剂结合在一起,更优选的是用附加的粘合剂。该建筑砌块可以包括多 个邻接的外壁,每个外壁都具有外表面(例如,六个或者更多个邻接的外壁,诸如大体是正 交定向的外壁)。外壁通常包围住内部,该内部观看时是被遮住在壁体中的。该建筑砌块的 密度通常从外表面到内部是不断向内变化地,从而实现一个或者多个密度梯度(例如,一 个大体连续的密度梯度(密度相对于X轴上所标的距壁的距离标绘在Y轴上),没有突然 急剧地垂直降低(例如密度突然降低这样的量级,诸如在小于大约5mm的距离内的密度下 跌超过10%,以至于这个曲线图基本垂直于X轴)。例如,所有的外壁在外表面或在其Icm 之内具有基本都相同的密度,但是内部(例如,在距外表面至少5cm或者甚至IOcm的距离 处)的密度比外表面的密度至少低5%,较优选地比外表面至少低10%,更优选地,比外表 面至少低20%。而且,内部可能没有任何粘合剂,或者可能包括添加的粘合剂,至少50%基 本上未凝固化的添加的粘合剂,或者至少50%没有粘结邻接的植物秸杆。在一种实施方式中,设置了一种壁体结构,其包括与一个或者多个外部布置的壁相连的内部布置的壁。优选地,因其密度,壁体相当地刚性(尤其是和内部的刚性相比), 因此与低密度区域相比,每个壁体或者压缩在一起壁体也许是相当地坚固、相当地牢固。例 如,洞孔可以与相对的外壁相连。洞孔的形状可以是(i)不变的横截面尺寸、几何形状或 者两者都是;(ii)连续变化的横截面尺寸、几何形状或者两者都是;或者(i)和(ii)的结 合。该洞孔能够有效地形成贯穿建筑砌块的通道。一种可能的实施方式是,通过从一端的较 大洞孔开始,洞孔尺寸朝着中间位置的方向收缩、然后朝着另一端的方向放大,从而使得洞 孔沿着长度方向具有连续变化或者间歇变化的外形。例如,该洞孔可以具有一个任意的大 体沙漏结构。在另外一个实施例中,该洞孔具有大体锥形的形状,从而使得该横截面尺寸从 一端到另一端逐渐减少。一种锥形孔,例如该孔具有沙漏结构,当孔中注满例如混凝土等这 样的物质时,将会对用具有这种孔的建筑砌块构建的建筑壁体提供额外的支持和强度。该 混凝土将会给墙体增加横向和纵向的支持。该洞孔与外壁相交的边沿可以是圆形的、倾斜的,或者两者都是。本发明的建筑砌块带来的有益效果是如下特征中的一个或者一些的组合本发明 的改进建筑砌块包括多个形成大体光滑、和/或坦平的外表面(特别是与传统的稻草砌块 相比)的刚性壁;特别在堆垛的过程中,该砌块壁体能给建筑砌块提供适当的强度。该砌块 壁体可以容纳和持有用于将各种附件连接至建筑砌块的扣件,各种附件为例如抵御天气影 响的护墙板、清水墙、面板、隔热材料或者其他的附件。建筑砌块的壁体可以支撑或承载机 械装置或者其他特征,该机械装置或者其他特征允许将建筑砌块在考虑使各建筑砌块邻接 壁体的布置齐平的排列中堆垛和/或对齐,从而有助于获得由该建筑砌块构造成的具有大 体平滑的外形的壁体组合(例如,该齐平的排列使得在形成壁体的建筑砌块之间的任何可 见的间隙得到减少或最小化成为可能,从而提供了一种没有砂浆、水泥浆和其他填充材料 的整墙组合)。该建筑砌块可以不具有任何环绕带或者套筒(例如不具有任何板筋);该建 筑砌块的壁体可以是非平面外形,该壁体较高密度部分的厚度至少是建筑砌块宽度、长度、 高度或者这些组合的10% (或者甚至至少是15%);该建筑砌块的整体密度可以比具有同 样数量的农副产品(例如秸秆)、但没有附加粘合剂或还没有在用于激活粘合剂的高温中 压实或者两者都没有的建筑砌块的密度至少高出5% (例如,至少高出10%,或者甚至至 少高出15%);或者该建筑砌块的外壁表面比具有同样数量的秸秆、但没有附加粘合剂或 还没有在用于激活粘合剂的高温中压实或者两者都没有的建筑砌块的相应外壁表面少出 10%的气孔(例如,至少少出15%的气孔,或者甚至少出25%的气孔)。也成为可能的是本发明的建筑砌块具有高度期望的隔热性能。在一种结构中,一 种12英寸宽的建筑砖的可以显示R值(ft2*。F -h/Btu)范围至少是10R、10到30R、15到 24R,或者其他的值。在SI单位中,一种具有30. 5mm宽度的建筑砌块可以显示R值(K -m2/ W)范围至少是1. 7R,例如约1. 7到5. 3R,或者优选地至少为2. 5R(例如2. 5到4. 3R)。也成为可能的是本发明的建筑砌块具有高度期望的防火性能,并且通常比传统的 稻草砌块具有本质上更优的防火功能。例如,该建筑砌块可以包含因秸秆碳化而自然产生 的高浓度二氧化硅,其可以减慢火势,从而隔热内部秸秆。该建筑砌块的密度的范围可以是 6到20磅/立方英尺,10到16磅/立方英尺,12到14磅立方英尺,或者其他的值。在该砌块的建筑组合的结构中可能存在裂缝,和/或在相邻的建筑砌块之间也存 在裂缝。一种优选实施方式是在裂缝中填入密封材料或者填充物。例如,由于建筑砌块上 的缝隙往往能够使火焰传播,因而秸秆和泥土的混合物用来密封建筑砌块上的缝隙从而阻 止火焰传播。更进一步说,通过向建筑砌块内的孔中填充诸如混凝土材料,通过减少空气流 动也将具有阻止火焰传播的趋势。本发明的单个建筑砌块显示的压缩屈服强度(例如,按照ASTMC-109 ;在ASTM E72 方法中,相信在列举的值的10%范围内的结果也是可能的)一般在11到45psi (每平方英 寸磅)范围,或者16到35psi,19到28psi,或者其他的值。该建筑砌块也具有在3_14、5_10 的范围中或者其他值的范围内的负重安全系数(按照ASTM)。该建筑物也可以进一步具有 范围在0. 175到7英寸,0. 266到0. 425英寸或者其他值范围的偏差(deflection)。在一种结构中,该建筑砌块在压缩状态下能够承受至少3psi而不会失效,更优的 至少是5psi (例如,大约5. 6psi)。由多个建筑砌块连接在一起而形成的壁体组合在不到 0. 5英寸垂直偏差范围内可以承受至少600磅每纵尺(按照加州健康和安全规范),更优地,在不到0. 25英寸垂直偏差范围内可以每纵尺承受至少800磅;在不到2. 5英寸平面偏 差范围内可以每纵尺承受超出至少300磅的横向施加的自持力,更优地,在不到2英寸平面 偏转范围内可以每纵尺承受至少360磅。此处的建筑砌块堆垛时,形成一个抵抗剪切、弯曲 和/或扭弯的壁体组合。例如,此处的建筑砌块和由同样建筑砌块组成的墙体优选地是符合加州“稻草砌 块规范”。见加州健康和安全规范第18944号,在此引入参考。因此,优选满足如下一些或 者所有要求该建筑砌块具有一致的高度和宽度用来保证在墙体组合中平均分配负重;该 建筑砌块具有与有着同样墙体装修系统的木质框架结构至少是同样高的防火等级;该建筑 砌块的水分在安装的时候将不会超过建筑砌块总重量的20% ;泥制的和/或基于石灰的熟 石膏可以没有加固而直接使用在建筑砌块壁体上;建筑砌块的两侧抹上水泥或者水泥石灰 抹面能够抵抗由于风或者震动所形成的至少每纵尺300磅的平面内横向力,更优地至少是 360磅每纵尺;建筑砌块的两侧抹上水泥或者水泥石灰抹面能够承受至少600磅每纵尺的 负载,更优地承受至少700磅每纵尺的负载(例如,至少800磅每纵尺)。相信根据本发明的建筑砌块(例如,建筑砌块具有在此描述的结构和/或由在此 描述的方法制造而成)与同样目的的现有机构材料相比具有优势。例如,当用相同的检测 方法测试,与传统的稻草砌块相比,具有相同重量的该建筑砌块的抗压强度的值至少提高 了 5%,较优地至少是10%,更优的至少是15% (例如至少是20%)。当用相同的检测方法 测试时,与传统的垂直隔热墙体结构(2X4隔热墙),和/或标准的混凝土砖块结构相比, 在此所述的建筑砌块的隔热值(R值)至少提高了 10%,较优地至少提高了 20%,更优选至 少是30% (例如至少是40%)。请参阅例如,麦克凯(J.McCabe),亚利桑那州建筑学博士 i^JC (University ofArizona Master of Architecture Thesis) (1993)(弓|入( 用ASTMC-177-85);阿克顿(Acton)(桑迪亚国家),两者都引入用于参考。更进一 步,与所报道的传统稻草砌块的R值相比(参阅麦克凯,亚利桑那州建筑学博士论文(1993) (引入参考文献(使用ASTM C-177-85);阿克顿(桑迪亚国家),该建筑砌块在该 值的至少50%之内,较优地在该值的至少70%之内。相信在此描述的建筑砌块可以通过 ASTME-119的防火测试(至少一个小时)。相信使用在此描述的建筑砌块所构成的壁体组 合可以通过ASTM E-330横向负载测试。使用本发明的建筑砌块与建筑工业使用的标准建筑材料相比,可以整体上节省能 源,同时减少二氧化碳气体排放到环境中。总的来说,由于植物在生活中对二氧化碳的吸收和由未燃烧的植物避免的二氧化 碳排放,秸秆建筑砌块与砖块比较能够实质上减少二氧化碳排放。例如,在秸秆建筑砌块制 造前、制造和运输阶段可以具有净赚的环境效应,估计从环境中移走0. 9到1. 9吨二氧化碳 /房子(此外,这种减少部分是归功于二氧化碳的吸收和由未燃烧的植物避免的二氧化碳 的排放)。当与同样的砖块住宅所用的砖块在制造前、制造和运输阶段排出的二氧化碳相 比,大约会制造3. 5到4. 5吨二氧化碳。使用秸秆建筑砌块的结构可以比使用砖块的建筑 更加环保。另外,当用相同的检测方法测试时,与砖块相比较,部分是由于秸秆建筑砌块的隔 热性能的增强,通过使用秸秆建筑砌块,因加热和冷却房子而产生的二氧化碳排放的总量 至少减少了 20 %,较优地至少30 %,更优地至少是50 % (例如至少是60 % )。
本发明的建筑砌块在裂开时(精确、粗糙或者两者兼有)、局部纵弯时(精确、粗糙 或者两者兼有,或者因植物茎的方向)、起毛时、和\或切断加工(精确切断、端部切断或者 粗糙切断)时不会失效或者缺陷。本发明的另一方面是教导人们使用该建筑砌块来制成建筑结构,例如包括多个邻 接建筑砌块的壁体组合。该邻接建筑砌块可以采用合适的接合特征连接在一起,这可以提 供以下两种功能中的一种或者两种提高由该建筑砌块构成的任何墙体组合的强度和/或 抗弯曲性,或者在堆垛过程中使建筑砌块对齐。该建筑砌块的对齐特征可以作为单个砌块 的一部分整体形成从而形成整体的砌块结构。该接合特征可以是任何其他的对齐或者加固 特征,例如,用于设置支承构件(例如混凝土、钢筋或者其他)的通孔。本发明的另一个特征是用于形成该建筑砌块的方法和/设备。特别地,如将要举 例说明的,本发明的建筑砌块可以在模具中成型和压缩。在模具中装载农副产品之后,该 模具可以以这种方式配置在建筑砌块被加热的同时保持形状和给建筑砌块施加压力(例 如,该模具可以增加角撑板和\或肋状物支撑,有助于增强模具壁体的强度)。在加热之后, 该建筑砌块可以从模具中拿出。然而,本发明的另外一个特征是通过改进的用于形成建筑砌块的方法来实现的。 该方法打算设计出既可以由一个或者多个成型机获得建筑砌块的少量生产也可以通过批 量生产配置获得大量生产。该方法尤其适合于形成整个砌块可以部分或整体刚性的砌块。 由于建筑砌块和制造它们所需的工具的天然特性,该方法中的一个步骤或者所有步骤可以 在建造场所本地进行,也可以在产生废品的地方和\或收割场所本地进行(例如,稻田附 近),也可以在远离收割场所的地方(例如,在工厂或建筑工地)进行。以上概述仅是本发明的一些特征和优点,以下对本发明具有的其他特征和优点进 行描述。本发明的建筑砌块优选采用农副产品制成,并优选地是秸秆杆,例如在公开号 2005/0223671美国公布文本中,(参阅0023段,引入用于参考)。优选地,基本上整个建筑 砌块都是由秸秆杆制成。更进一步,可以设想该建筑砌块包括一个或者多个与该建筑砌块 整合在一起的特征,从而形成整体结构。这样的特征包括在此描述的对齐特征或者其他特 征。秸秆杆或者其他农副产品可以布置和\或束缚在不同的结构中。例如,秸秆杆是 大体上或者实质上彼此对齐排列,例如在美国专利号为6951080的专利中所教导的,引入 用于参考。作为选择地,秸秆杆可以是随意排列的,没有成束的轴向排列的秸秆。如果秸秆 杆经过一些处理过程、收割过程或者其他过程后变得对齐,那么它们就可以是随意的。当秸杆使用时,其长度可以是大体一致或长短不一。例如,秸秆的平均长度可以比 3cm、6cm、9cm、甚至12cm更长。秸秆的平均长度可以短于40cm、30cm、甚至20cm。可以设想, 秸秆的长度可以在尘埃尺寸(例如10微米)到40cm的范围内。对于所使用的秸秆,按重 量至少75%的秸秆的长度是3到40cm。随意地,秸秆可以在形成建筑砌块之前切断。例如,在形成建筑砌块之前,秸秆可 以不剁碎、剁碎、不切碎、切碎或者这些组合。秸秆可以切断成一种或多种相同长度,也可以 切断成随意的长度,或者其组合。建筑砌块可以由任何合适的农副产品制成,优选地必须包括有机秸秆材料或者由有机秸秆材料组成,例如在美国专利公开号为2005/0223671中所描述的秸秆,引入用于参 考。其中一些具体的秸秆例子包括水稻、小麦、大麦、黑麦和其他类型的草和\或谷类。然 而,也可以使用包括人造纤维线之类的非有机秸秆。因此,在此之后使用的“秸秆” 一词可 以是在此描述的任何秸秆或者其他的类型。而且,尽管在此公开的秸秆优选地是使用农副 产品,根据教导,其他农副产品也可以使用,例如,其他细长的农副产品废弃材料。秸秆可以 是中空的、实心的或者两者兼有。参照图1,示出了本发明的秸秆建筑砌块10的垛,其形成墙体组合的一部分。每个 建筑砌块包括六个壁体。例如,图中示出了两个主壁12、两个侧壁13、一个顶壁14和一个 底壁16。两个主壁12彼此之间大体平行,并且两个侧壁之间也是大体平行。主壁12与侧 壁13之间是大体正交连接的;当建筑砌块适当放置在地面上时,主壁和侧壁是大体垂直朝 向的,或者其他(在本发明的教导之下也可以采用其他的方向)。顶壁和底壁相对于主壁和 侧壁相邻定位。优选地,顶壁14和底壁16之间是大体平行的。由形成建筑砌块的一个或 者多个壁可以组成一个刚性壁体,优选地是大体平整的。例如,与传统的稻草砌块相比较, 本发明的建筑砌块中的秸秆从任一个或一些(例如所有的)壁体表面向外伸出的距离不超 出5cm,更优选地是3cm,最优选地是不超出lcm(例如,任一秸秆从外壁表面伸出的距离不 超过5mm)。主壁(例如,在墙体组合中看得见的壁)也可以实质上是平坦的,没有任何鼓 起。建筑砌块构造中形成建筑砌块的多个边沿18和拐角20。如图1所示,由相连的 壁形成的边沿和拐角可以是大体规整和尖锐的。然而,可替代地,本发明的边沿和拐角的特 征可以是圆形的、斜切的或者其他。这包括可以在木板上形成或者在其它的可加工板、镶板 上形成等等的边沿和拐角。例如,参照图3A和3B,示出了斜切的边沿118和圆形边沿218。 该建筑砌块的一些或者所有的边沿和拐角可以是圆形的、斜切的或其他。也可以是其他几 何形状,包括扁平表面、倾斜表面、弧形表面、底切、悬臂梁之类的一种或一些组合。建筑砌块的尺寸可以随着应用的不同而变化。优选地,建筑砌块的尺寸是 标准的建筑尺寸和重量之一。适合的例子包括12" X12" X24"(高X宽X长, 30cmX30cmX61cm)。另一个例子是 8〃 X12〃 X25〃(20cmX30cmX64cm)。半块长度 的建筑砌块也是需要的以便放置在拐角处,这样的建筑砌块能够直接从模具形成半块建 筑砌块或者由标准整块建筑砌块切断成半块而形成半块建筑砌块。其他的尺寸也可以设 计,例如但不限于 6-14〃 X 10-14" X 22-27" (15_36cm,25_36cm,56_69cm)的范围。在 一种结构中,建筑砌块的高度接近或者大约等于标准2X12(1-1/2" X 10-1/4"(宽), 19mmX286mm(宽))木材的宽度。建筑砌块可能重量的例子包括25磅(11千克),30磅(14 千克),40磅(18千克)或其他。在一种结构中,该建筑砌块大约25磅(11千克)_35磅(16 千克),28磅(13千克)-32磅(15千克)或其他重量。建筑砌块的重量可以基于秸秆的密 度和建筑砌块的尺寸。建筑砌块的重量可以是每立方英寸0. 008磅(每立方厘米0. 2克) 到每立方英寸尺0. 012磅(每立方厘米0. 3克)或其他。优选地,该建筑砌块的重量小于或 等于由职业安全和健康管理部门(0SHA)建议的一个人所能提的重量。用于形成建筑砌块 的非压缩和压缩秸秆的量之间的比例大约为1. 5-4. 5 (非压缩)比1 (压缩)、2. 5-3. 5(非 压缩)比1(压缩)的范围或其他的范围。随意地,建筑砌块可以包括一个或多个用于辅助将建筑砌块堆垛和/或固定到一
11起的特征。在一种结构中,该特征可以包含用于辅助将建筑砌块牢固到一起的互锁特征。 如以前所述,这种特征优选地是和建筑砌块整合在一起,从而和建筑砌块形成一体结构。因 此,这些特征可以由形成建筑砌块的秸秆形成或提供。例如,参照图1,IB, 1C,1D和2中任意之一,建筑砌块包括一个或多个用于在堆垛 过程中使建筑砌块对齐的对齐特征,例如22,32和210。在图2所示的结构中,对齐特征22 包括从顶壁或底壁伸出的突起24 (描述为大体为圆环突起)和在所述的顶壁或底壁中的另 一个上形成的凹槽26,突起24和凹槽26作为建筑砌块之间的接合特征用于彼此的匹配。 他们之间的尺寸是任意彼此相应,从而形成建筑砌块之间的摩擦配合。在图2所示的例子 中,突起形成在建筑砌块的顶壁14上,凹槽形成在建筑砌块的底壁16上。他们也可以设置 在侧壁上。功能上,一旦突起插入凹槽中,突起和凹槽各自的侧壁28和30使两者对齐衔接 并防止建筑砌块侧向移动。而且,突起和凹槽的侧壁的倾斜特性能在组合墙体部分时有助 于堆垛的建筑砌块对齐。突起和凹槽的侧壁可以相对于顶壁或底壁在少于90度或者少于 60度范围内倾斜,例如2到47度,14到34度或其他。在一种结构中,对齐特征22可以是 如图1所示的带有附加圆形凹槽的圆形突起。圆形连接特征有助于对齐成组的建筑砌块来 形成弯曲墙壁,也有助于重新对齐形成墙壁的建筑砌块。对齐特征可以基于建筑砌块的尺寸而具有适合的尺寸。在一种结构中,接合特 征直径为8英寸(20cm)。更进一步,凹槽和突起相对于其所在的壁表面伸出约0. 75英寸 (1.9cm)。在一种结构中,参照图1,对齐/接合特征可以由从壁体表面伸出的圆形(例如, 圆柱形和/或截头圆锥形)构件形成。然而,也可以设计成其他形状,例如包括如图1C所示 的正方形和/或矩形。仍然进一步,接合或对齐特征可以包括如图1B所示的榫槽式结构。 也可以设计成其他结构,例如燕尾接合、嵌接或者其他的结合方式。在任何考虑中,都示出 了两种接合/对齐特征,然而建筑砌块可以包括仅仅一个(设置在中心位置或其他)特征 或两个以上特征。仍然更进一步,建筑砌块可以包括形成在一个或多个壁上的多个(例如 阵列或其他)接合/对齐特征。可能需要具有平坦顶面的建筑砌块,例如在顶壁上没有任何突起或凹槽,用于封 顶由建筑砌块构建的墙体。通过利用具有平坦顶部的建筑砌块-“顶盖建筑砌块”-对 墙体封顶,水平顶板就可以放置在顶盖建筑砌块的顶部。水平顶板可以沿墙体延伸一定 长度并附着到多个相邻封顶建筑砌块的顶壁上。水平顶板可以提供额外支撑和对于由 风和震动或其他而产生的切变应力抵抗力。因此,建筑砌块的宽度是希望等于或接近于 一片标准尺寸木材的宽度。例如,顶盖建筑砌块或建筑砌块的宽度是等于或者接近标准 2X12(1-1/2〃 X 10-1/4"(宽),19mmX286mm(宽))木材的宽度。顶板可以包括延伸并 附着在壁体基底或地板的额外支持,从而给整个墙体组合提供额外支持。在建筑砌块上开 有一个或多个洞孔,以便提供液体排水通道。在另外一个实施例中,仍然参照图1,1B,1C,1D和2中任意之一,建筑砌块可以包 括一个或多个洞孔32 (在一个优选结构中,每个建筑砌块包括至少两个洞孔,和/或设置用 来对齐错开堆砌的建筑砌块)。洞孔设置在建筑砌块上,以至于基于两个或多个建筑砌块的 堆砌,建筑砌块的洞孔就变成轴向对齐。洞孔的对齐可以沿墙体组合的部分高度或者整个 高度延伸。洞孔中可以不合有任何材料,或者可以填充混凝土、粘合剂、石膏、钢筋(例如螺 纹钢筋)、石子、其他特殊材料、或其他用来增强墙体的结构整体性的物质。
洞孔可以是⑴基本不变的横截面尺寸、几何形状或者两者兼而有之;(ii)连续 变化的横截面尺寸、几何形状或者两者兼而有之;或者(i)和(ii)的组合。一种可能的实 施方式是使用外形沿着长度方向连续变化或间歇变化的洞孔,例如通过从一端的较大洞孔 开始,洞孔尺寸朝着中间位置的方向收缩、然后随意地朝着相反端的方向再放大。例如,洞 孔可以有一个大体为沙漏的结构。相应地,该洞孔是如图2所示的锥形。锥度可以略大或 略小。一种形成锥形的结构是沿着洞孔长度上的点的横截面积相对于处于外壁上的面积至 少减少1%、或从到10%、或从1.5%到2.5%。该锥形可以是如图2所示的沙漏结构 (每端为锥形,洞孔32在建筑砌块中部处最狭窄),或者洞孔32包括单个锥形(例如具有 一个恒定的倾斜),该洞孔在顶壁或底壁是最宽的并且朝着相对的壁变得逐渐狭窄。洞孔可 以是在模具中压缩秸秆的过程中形成的。贯通建筑砌块所形成的洞孔可以是允许增强材料放置的任何适合的尺寸。可以 设想洞孔的直径(或其他最大跨度尺寸)是在1到12英寸(3-30cm)之间,或2到9英寸 (5-23cm),或甚至是4到6英寸(10-15cm)。在几个特例中,洞口的直径是3英寸(8cm), 4 英寸(10cm)或5英寸(13cm)。优选地,设有洞孔的建筑砌块内壁的密度在距外壁表面约1cm之处或之内大体相 同。因此,优选地,设有洞孔的建筑砌块内壁的密度比建筑砌块的遮住的内部的最低密度至 少高出5%,10%或者甚至至少是20%。在一种优选结构中,对齐特征和洞孔朝向其中一个壁的中心区域。例如,洞孔可以 形成在具有一个或多个侧翼对齐特征的中心区域。建筑砌块可以实质上由通过秸秆的天然媒介(即,副产品中自然产生的粘合剂)、 通过附加的粘合剂(即,除了任何自然产生的粘合剂之外的粘合剂)或者两者组合压缩和 保持在一起的农副产品(例如秸秆)形成。在一种结构中,加入粘合剂用于提高秸秆的粘 性。优选地,附加的粘合剂是分散在整个建筑砌块中,尽管是可以选择性分散。尽管如美国
发明者本杰明·兹维·科曼, 约翰·A.·鲁斯基, 约翰·安东尼·鲁斯基三世 申请人:奥力科技有限公司

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