BR112012033266B1 - Processo para ajuste de reologia de concreto baseado no perfil de resposta dose nominal - Google Patents

Abstract

PROCESSO PARA AJUSTE DE REOLOGIA DE CONCRETO BASEADO NO PERFIL DE RESPOSTA - DOSE NOMINAL. A invenção refere-se a um processo para ajuste de reologia de concreto requerendo somente que o tamanho de carga e valor de reologia alvo sejam inicialmente selecionados antes que requerendo entradas e consultas de uma tabela de buscas de parâmetros tais como níveis de água e hidratação, componentes de mistura, temperatura, umidade, componentes agregados, e outros. Dosagem de particular agente de modificação de reologia ou combinação de agentes de modificação de reologia é calculada baseada em uma porcentagem de uma dose nominal calculada com referência a uma curva ou perfil de resposta de dose nominal ("NDR").O perfil NDR é baseado em uma correlação entre um valor de reologia (por exemplo, consistência, fluxo de consistência, tensão limite) e a dose de agente(s) de modificação de reologia requerida para alterar valor de reologia por uma unidade (por exemplo, mudança de consistência de 5,08 a 7,62 centímetros) de modo que processos exemplares podem empregar dosagem corretiva baseada no NDR e o desvio medido pelo sistema.

Description

[001] Este pedido de patente reivindica prioridade de pedido de patente U.S. Série No. 12/821 451 depositado em 23 de junho de 2010, a exposição do qual é aqui incorporada por referência.

Campo da Invenção

[002] A presente invenção refere-se à fabricação de concreto, e mais particu- larmente a um processo para ajuste de uma propriedade reológica de concreto em um caminhão de mistura - pronta ou misturador estacionário através de doses cres- centes de um agente de modificação de reologia calculado com referência a um per- fil de resposta de dosagem nominal.

Antecedentes da Invenção

[003] É conhecido controlar-se a “consistência” ou propriedade de fluidez de concreto em caminhões de entrega de mistura - pronta através de uso de sensores para monitoramento de energia requerida para rotação de tambor de mistura, tal como através de monitoramento de torque aplicado ao tambor através de medição de pressão hidráulica (ver, por exemplo, patente US 4 008 093, 5 713 663).

[004] Um sensor hidráulico acoplado ao acionamento hidráulico e/ou um sensor de velocidade de rotação, por exemplo, pode ser usado para monitorar a ro- tação de tambor de mistura. A monitoração de consistência de concreto envolve ca- libração de saídas ou valores obtidos a partir do sensor hidráulico e/ou sensor elétri- co em um caminhão de mistura contendo uma mistura de concreto e correlação des- tes com valores de consistência obtidos usando um teste padrão de cone de consis- tência. No teste padrão de cone de consistência, um cone truncado de 30,48 centí- metros contendo o concreto recente é removido para permitir que o concreto caia, e a queda de altura vertical do concreto é medida (por exemplo, ASTM C143-05). Concreto tendo este valor de consistência conhecido é adicionado é adicionado no tambor misturador de modo que um valor hidráulico ou elétrico, que é obtido como uma saída a partir do sensor pode ser estocado em uma localização de memória e subsequentemente correlacionado por unidade de processamento de computador (CPU).

[005] Durante a entrega do concreto para um cliente, o concreto enrijece com tempo como um resultado de hidratação, evaporação, e outros fatores, e os senso- res detectam isto como aumentada energia hidráulica ou elétrica requerida para girar o tambor de mistura. A CPU a bordo compara o valor de energia detectado obtido a partir do sensor ou sensores e compara este a valores estocados na memória. Se os sensores e CPU detectam que o concreto está começando a enrijecer, a teoria é que a CPU pode ser disparada para ativar dispositivos de envio ou bombeamento para injeção de água ou outro líquido (por exemplo, dispersante químico) no concre- to para restaurar a consistência para o desejado valor.

[006] Há muito é desejado obter a capacidade de adicionar água ou mistura química ao concreto em uma maneira eficiente, ou, em outras palavras, adicionar a precisa quantidade de mistura necessária para obter o valor de reologia alvo en- quanto evitando erros de dosagem e demorada tentativa e erro. A presunção tem sido que devido a sensores e CPU altamente sofisticados podendo ser usados, en- tão uma metodologia acurada e eficiente pode inevitavelmente resultar. Entretanto, sistemas de mistura de cimento da técnica anterior, para todos seus componentes físicos sofisticados em evolução, permanecem sujeitos a variação na mistura que eles controlam.

[007] US 5 713 663 de Zandberg et al. declarou que leituras de consistência podem ser monitoradas em caminhões de mistura - pronta através de entrada de informação para uma CPU em-linha e que tal informação pode incluir a quantidade de água de batelada, a quantidade de ingredientes materiais em partículas, teor de umidade de areia, tempo, consistência “nomeada”, e outros fatores (ver col. 8, linhas 3-14). Não foi especificamente explicado por Zandberg et al., entretanto, quais des- tes fatores eram para ser incluídos ou como eles deveriam ser pesados. A patente estabeleceu que tal informação pode ser estocada em memória de modo que a CPU possa calcular a partir da informação entrada o requerido componente líquido ne- cessário para obter-se uma desejada consistência. Foi alternativamente explicado que o requerido componente líquido pode ser “pré-calculado” e carregado na CPU com a outra informação (Col. 8, linhas 15-22). A patente ainda mencionou que a memória pode ter informação estocada “em uma tabela de busca” relacionada a “uma faixa de possíveis misturas” e assim “para particulares tipos de mistura e parti- culares valores de consistência e particulares quantidades de ingredientes de mistu- ra, o sistema será capaz de comparar valores medidos pelos sensores contra valo- res conhecidos para a mistura para provimento de um ajuste tanto manual como au- tomático do componente líquido que é adicionado” (Col. 8, linhas 29-36).

[008] A despeito de reiterar que o objetivo foi permitir “maximização de mistu- ra sem um super - fornecimento de componente líquido” que de outro modo neces- sitou que a mistura de concreto fosse retornada antes que entregue, Zandberg et al., não especifica que fatores eram para ser incluídos na tabela de “busca”. Nem eles mostraram a precisa metodologia para cálculo de dose do componente líquido a ser administrado.

[009] Similarmente, as patentes US 6 042 258 e 6 042 259 de Hines et al. (MBT Holding / BASF) mostraram um sistema de dispensamento de mistura para estabilização de concreto tanto por toda noite, mesmo dia (como entrega), ou para longas operações de transporte. Em cada um destes modos, doses de mistura eram para ser calculadas baseadas em “gráficos internos” localizados dentro de memória acessível de computador (ver, por exemplo, 6 042 258 na Col. 9, linhas 4-30; na Col. 9, linhas 42-52; em Col. 10, linhas 7-20; e também Fig. 2A em 128, 138, e 148). En- tretanto, o número de “variáveis” ou condições requeridas para inclusão em tais grá- ficos ou tabelas internas pareceu ser antes extensivo. Estas variáveis incluíram a quantidade de concreto no misturador, sua temperatura, o tipo de cimento no con- creto, a quantidade de tempo que o concreto está em trânsito no caminhão de en- trega), a quantidade de água requerida, e outros fatores. Foi sugerido que um ho- mem de batelada ou motorista possa gerar seus próprios gráficos específicos ou tabelas de busca dependendo dos dados escolhidos para entrada no computador, e que o provedor de suporte de programação possa fazer ajustes permitindo o moto- rista ou homem de batelada “compense valores de dosagem para fatores não consi- derados nos gráficos de dados ou tabelas de busca” (Ver, por exemplo, US 6 042 258 na col. 9-10; ver também US 6 042 259 na col. 9-10). Além disso, deve ser enfa- tizado que a intenção de adição de mistura foi para controlar hidratação de cimento, antes que consistência ou outro valor de reologia.

[0010] Na publicação de patente US 2009/0037026, Sostaric et al. (RS Solutions LLC) mostraram um sistema para ajuste de concreto em veículos de en- trega de mistura pronta usando água ou aditivos químicos. Este sistema incluiu sen- sores para detecção de vários parâmetros: tais como temperatura, pressão, rotação (velocidade, energia), e inclinação / aceleração para cálculo de consistência (Ver, por exemplo, Fig. 4C; Para. 0071-0072). Por exemplo, o sistema pode incluir outros sensores para medição temperatura de carga assim como temperatura de pele do tambor de mistura. O sistema também pode incluir sensores para medição de “acele- ração / desaceleração / inclinação”. O sistema pode mesmo incluir sensores para medição de vibração e parâmetros ambientais, como umidade e pressão barométri- ca. (Ver parágrafo 0132). Além disso, o sistema pode adicionar automaticamente água ou outras misturas baseado na saída medida dos sensores usados pelo siste- ma.

[0011] A despeito de aumentada sofisticação tecnológica para medição de número sempre crescente de parâmetros, como sugerido pelo crescente número de sensores sendo empregados para medição de vários aspectos do cimento duran- te sua entrega para um local de construção, os presentes inventores não acreditam que o presente estado da técnica anterior proporcione clara orientação sobre quais parâmetros têm de ser considerados e incluídos em tabelas de busca ou quais pa- râmetros são mais importantes para cálculo de quantidades de dosagem de mistura química.

[0012] A obtenção de precisa e eficiente dosagem de misturas químicas em concreto é presumida ser difícil em grande parte devido ao fato de que o efeito sobre a reologia de misturas químicas adicionadas é alterado em uma maior exten- são que aquele de água sobre a reologia pelas proporções (por exemplo, razão de água para cimento), características (por exemplo, finura de cimento), e condição (por exemplo, temperatura) dos ingredientes de concreto e história da carga (idade, perfil de temperatura, etc.). Estes fatores são prováveis de mudarem sobre o curso de di- ferentes cargas de batelada de concreto sobre o curso de um dia, semana, mês, etc. Por exemplo, a temperatura de concreto pode aumentar com cada batelada durante o dia na medida em que a temperatura ambiente aumenta. Diferentes entregas de cimento podem variar em química e finura.

[0013] Antes que só ajustando consistência, é desejado ajustar outras propriedades reológicas do concreto. Reologia lida com a ciência do fluxo e defor- mação de matéria. A reologia de concreto pode ser definida em termos de consis- tência, fluxo de consistência, tensão limite, viscosidade plástica, viscosidade aparen- te, tixotropia, ou teste de tabela de fluxo, entre outros fatores. Por isso é um objeto desta invenção selecionar a dose própria de mistura química para ajustar um ou mais de tais parâmetros de reologia de concreto.

[0014] Em vista do anterior, os presentes inventores acreditam que um novo processo para ajuste de propriedades reológicas de concreto em tambores de mistura e outros dispositivos de mistura é necessário, um processo que seja mais eficiente e prático para usar que aqueles na prática corrente.

Resumo da Invenção

[0015] Na superação de desvantagens e aumentando complexidade técnica de abordagens da técnica anterior para o problema de obtenção de precisão de dosagem e evitando super-dosagem em misturas de concreto, a presente inven- ção provê um processo onde a dosagem de um particular agente de modificação de reologia ou combinação de agentes de modificação de reologia é calculada usando um perfila de resposta de dosagem nominal (“NDR”), um que surpreendentemente não requer compilações consumidoras de tempo em uma tabela de busca de parâ- metros e portanto a entrada de numerosos parâmetros no início de cada preparação de batelada ou entrega.

[0016] Uma curva de resposta de dose refere-se a dose de um agente de modificação de reologia ou combinação de agentes de modificação de reologia (tal como água, uma mistura química, ou combinação das mesmas) para a reologia, resistência, ou alguma outra característica do concreto que é modificada pelo efeito do agente de modificação de reologia. A curva de resposta de dose pode ser repre- sentada em uma de um número de formas, para clareza e conveniência, e para faci- lidade de programação de CPU. Por exemplo, uma curva de resposta de dose para uma mistura química que modifica consistência pode ser representada como a dose de mistura química como uma função da dose administrada à consistência do con- creto. Alternativamente, ela pode ser representada como a mudança em dose de mistura química necessária para mudar a consistência por uma unidade incremental (por exemplo, dose de mistura necessária para alterar consistência por uma polega- da).

[0017] É comum estabelecer uma curva de dose resposta para um da- do conjunto de materiais sob certo conjunto de condições, a qual pode ser usada posteriormente para seleção de dose adequada durante produção de concreto. Esta curva será aqui referida como a curva de resposta de dose nominal (“NDR”). Devido a curva de dose resposta ser uma função de um grane número de variáveis (propri- edades de material, temperatura, etc.), pode ser impraticavelmente complexo o de- senvolvimento de curvas de dose resposta considerando todas as variáveis relevan- tes, programar uma CPU com tabelas de buscas ou semelhantes, medir todas as variáveis relevantes, e selecionar a correta dose do agente de modificação de reolo- gia (por exemplo, mistura química) para obtenção de desejada resposta. É um obje- to desta invenção prover um meio para eficiente e precisamente atualizar a curva de resposta de dose nominal para satisfazer variáveis externas em alteração, sem a necessidade de levar explicitamente estas variáveis em conta. Por isso, curvas de respostas de doses nominais são geradas e então ajustadas através de uma meto- dologia de controle adaptativo.

[0018] A presente invenção surge da surpreendente verificação de que misturas de concretos tendo diferentes parâmetros (por exemplo, temperatura, proje- to de mistura, níveis de água, níveis de hidratação, umidade, caminhões diferentes) mostram perfis de “dose resposta” que variam em amplitude, mas de outro modo têm comportamento similar em que suas curvas de resposta de dosagem não inter- ceptam. O conceito de “resposta de dose” como aqui usado deve significar e referir- se ao efeito de um particular agente de modificação de reologia ou combinação de agentes de modificação de reologia sobre reologia (tal como consistência, fluxo de consistência, ou tensão limite) como uma função da dose administrada.

[0019] Este inesperado comportamento de resposta de dose é ilustrado na Figura 1, onde é mostrado que diferentes misturas de concreto, nas quais um agente de modificação de reologia tal como mistura dispersante de cimento de poli- carboxilato foi misturado, mostram similares curvas de resposta de dose onde con- sistência é mostrada como uma função da quantidade de dose (onças de mistura por jarda cúbica de concreto) requerida para alterar consistência por uma unidade (tal como de 2 a 3 polegadas de consistência, e de 3 a 4 polegadas de consistência, e assim por diante). O cálculo de um perfil de resposta de dose nominal (“NDR”) é basicamente ilustrado na Fig. 2, onde pelo menos duas curvas de perfil (rotuladas “dose máxima” e “dose mínima” por conveniência de referência) são consideradas para provimento de um perfil NDR.

[0020] A significância do comportamento não interceptando das curvas de resposta de dose (Fig. 1) conduziu os presentes inventores à realização prática de que pode-se ajustar reologia de concreto através de uso de um perfil NDR base- ado sobre mesmo uma curva obtida de somente um conjunto de dados, embora o uso de pelo menos duas curvas seja preferido (por exemplo, Fig. 2) e uso de uma pluralidade de curvas (por exemplo, Fig. 1) seja mais preferido do ponto de vista de precisão, o perfil NDR pode ser ajustado através de escalada de somente um parâ- metro - por exemplo, uma razão refletindo a real performance de mistura e aquela prevista pela curva de resposta de dose nominal. Assim, uma metodologia de con- trole adaptativo é obtida para atualizar a curva de resposta de dose nominal basea- da em real performance de mistura. Cada dose de mistura é selecionada através de uso de curva de resposta de dose nominal ajustada através de fator de escalada a partir de prévias adições de mistura na mesma carga de concreto. Assim, as doses selecionadas são ajustadas para as reais condições associadas com a carga de concreto sem a necessidade de medir e ajustar explicitamente estes parâmetros. Em tal caso, a segunda e cada dose subseqüente de mistura dentro de uma carga são prováveis de serem significantemente mais precisas que a primeira dose. Isto elimi- na um demorado processo de tentativa e erro onde prévio desempenho de mistura na carga de concreto não é considerado.

[0021] Pode ser ainda possível ajustar a curva de resposta de dose nominal baseado em dados de desempenho de mistura a partir de cargas anteriores.

[0022] Embora os processos da técnica anterior tenham sugerido que comportamento empírico da mistura de concreto possa ser compensado através do uso de água ou mistura química, até agora não foi ensinado ou sugerido como esta compensação era para ser feita. É o aspecto surpreendente da presente invenção que a reologia da mistura de concreto pode ser ajustada através de entrada em uma unidade de processamento de computador (CPU) somente a quantidade do concreto (tamanho de carga) e o valor de reologia alvo (por exemplo, consistência, fluxo de consistência, ou tensão limite), e comparando a real reologia à NDR, adição de uma porcentagem da dose nominal de mistura química que pode ser (teoricamente) re- querida para mudar a real reologia para a reologia alvo, medição de mudança resul- tante em valor de reologia e comparação deste ao valor NDR que pode ter sido teo- ricamente obtido usando a porcentagem de dose nominal, e então ajustando a reo- logia através de adição de uma dose subseqüente que leva em conta o desvio me- dido como um resultado da primeira porcentagem de adição. Portanto, a presente invenção leva em conta uma etapa de “aprendizado” que é incorporada na metodo- logia, sem ter de considerar numerosos parâmetros tais como temperatura, projeto de mistura, umidade, e outros fatores.

[0023] Assim, um processo exemplar da presente invenção para contro- le de reologia de uma composição de cimento hidratável em um misturador onde a energia requerida para operação do dito misturador contendo a composição de ci- mento é medida e correlacionada com um valor de reologia nominal e onde o agente de modificação de reologia é adicionado na composição de cimento para modificar sua reologia compreende: (a) entrada em uma unidade de processador de computador (“CPU”) de um valor de reologia alvo (“TRV”) e tamanho de carga para uma composição de cimento hidratável contendo ou pretendida conter um particular agente de modificação de reologia ou agentes de modificação de reologia; e (b) obtenção de um valor de reologia atual (“CRV”) de composição de cimen- to hidratável contida em um misturador; (c) comparação através de uso de CPU de valor de reologia atual obtido na etapa (b) contra um perfil de resposta de dose nominal (“NDR”) estocado em memó- ria acessível de CPU e onde a dita NDR é baseada em pelo menos um conjunto de dados são recuperavelmente estocadas, e determinando a dose nominal do dito par- ticular agente de modificação de reologia ou combinação de agentes de modificação de reologia requerida para mudar o CRV obtido para o TRV especificado na etapa “(a)”; (d) dosagem da dita composição de cimento hidratável em um misturador com uma porcentagem do dito particular agente de modificação de reologia ou com- binação de agentes de modificação de reologia que é selecionada ou pré- selecionado de 5% a 99% baseado na dose nominal determinada na etapa (c) re- querida para alteração do dito CRV obtido para dito TRV como especificado na eta- pa (a); (e) obtenção de um subseqüente CRV da composição de cimento hidratável após a porcentagem da dose nominal do particular agente de modificação de reolo- gia ou combinação de agentes de modificação de reologia selecionada ou pré- selecionada na etapa (d) ser adicionada e uniformemente misturada com a dita composição de cimento hidratável; comparação de dose selecionada ou pré- selecionada na etapa (d) à dose de acordo com o perfil NDR para a mesma mudan- ça no valor de reologia da etapa (b) para etapa (e), e determinando o fato de escala- da (“SF”) através do qual ajustar a dose a partir de perfil NDR, onde SF é definido com a dose real de etapa (d) dividida pela dose nominal para obter a mesma altera- ção em valor de reologia indicado pelo perfil NDR; e (f) mistura na composição de cimento hidratável de particular agente de mo- dificação de reologia ou combinação de agentes de modificação de reologia em uma quantidade calculada em termos de SF multiplicado pela dose a partir de perfil NDR indicado para converter o CRV atual medido na etapa (e) para o TRV especificado na etapa (a).

[0024] Se o valor de reologia alvo tal como consistência não é obtido com término das etapas mencionadas anteriormente (o que pode ser devido a qual- quer um de um número de fatores, como temperatura ou mudança de umidade), en- tão etapas (e) e (f) de processo podem ser repetidas quando requerido. Em adição, reologia de concreto muda com o tempo. Cada vez que o valor de reologia diminui por uma certa quantidade, um agente de modificação de reologia (por exemplo, mis- tura química) tem de ser adicionado para restaurar o valor de reologia. Etapas (e) até (f) podem ser repetidas para ajustar o valor de reologia.

[0025] Em processos preferidos da invenção, os perfis NDR são calcu- lados baseados em uma média de pelo menos dois valores de curva de resposta de dose (ver, por exemplo, Fig. 2), e, mais preferivelmente, uma média de uma plurali- dade de valores de curva de resposta de dose obtidos de experimentação de parti- cular agente de modificação de reologia ou combinação de agentes de modificação de reologia (Ser, por exemplo, Fig. 3).

[0026] Ainda em realizações exemplares, a CPU de sistema pode ser programada para assumir um modo de aprendizado, pelo que histórias de bateladas podem ser incorporadas no perfil NDR que é então estocado na memória acessível de CPU, e/ou o fator de escalada pode ser redefinido de modo que dosagem possa ser tornada mais precisa. Em outras palavras, as mudanças de valor de reologia efe- tuadas por doses do agente de modificação de reologia administradas durante uma operação de entrega de mistura de concreto são incorporadas na curva de resposta de dose nominal (NDR) ou fator de escalada pelo que a curva NDR ou fator de esca- lada (SF) é modificado; e mudanças de valor de reologia em uma operação ou ope- rações de entrega de mistura de concreto subseqüentes são efetuadas baseadas na curva NDR modificada ou SF modificado. Agentes de modificação de reologia exemplares incluem água, uma mistura química (por exemplo, redutor de água poli- carboxilato, redutor de água condensado de sulfonato de naftaleno - formaldeído, redutor de água condensado de sulfonato de melamina - formaldeído, redutor de água ligno sulfonato, ou misturas de modificação de viscosidade de hidrocolóide como goma welan ou derivados de celulose), ou suas misturas. São preferidas mis- turas químicas tais como dispersantes de cimento policarboxilatos, que são comu- mente usados como super-plastificantes (ou assim chamados redutores de água de faixa alta) no campo de concreto. Tanto quanto o mesmo agente de modificação de reologia ou combinação de agentes de modificação de reologia está sendo usado como foi previamente experimentado para criação de perfil de resposta de dosagem nominal (NDR), então outras variáveis como projeto de msitura de concreto, quanti- dade de água ou cimento ou razão de água / cimento, seleção ou composição de agregado, grau de hidratação, não precisam ser enviadas para a CPU e permane- cem opcionais. Misturas de modificação de viscosidade afetam primariamente a vis- cosidade do concreto, enquanto tendo um efeito relativamente menor sobre outras propriedades.

[0027] Ainda vantagens e características da invenção podem ser a se- guir descritas.

Breve Descrição dos Desenhos

[0028] Ainda vantagens e características da presente invenção podem ser mais facilmente compreendidas quando a seguinte descrição detalhada de reali- zações preferidas é tomada em conjunção com os desenhos apostos onde: A Fig. 1 é uma ilustração gráfica de pluralidade de curvas (perfis) de respos- ta de dose de várias misturas de concretos, pelo que o efeito de um particular agen- te de modificação de reologia (por exemplo, mistura química tal como redutor de água policarboxilato) é medido sobre a consistência do concreto, como mostrado ao longo de eixo horizontal, e medido contra a dose do agente de modificação de reolo- gia cuja quantidade, que é medida em termos de libras por jarda cúbica requeridas para diminuir a consistência do concreto por uma unidade, como mostrado ao longo de eixo vertical; A Fig. 2 é uma outra ilustração gráfica onde pelo menos duas curvas de res- posta de dose (marcadas mínimo e máximo a título de ilustração) de um particular agente de modificação de reologia são usadas para calcular um perfil de resposta de dose médio, que pode funcionar como um perfil de resposta de dose nominal usado em processos exemplares da invenção para controle automatizado sobre reologia de mistura de concreto; e A Fig. 3 é uma ilustração gráfica onde a mudança de consistência teórica (ou nominal) é plotada contra a real mudança de consistência quando processos exem- plares da invenção são usados.

Descrição Detalhada de Realizações Preferidas

[0029] O termo “de cimento” como aqui usado refere-se a um material que compreende cimento Portland e/ou substitutos de cimento Portland que quando misturados com água funcionam como um ligante para manter juntos agregados fi- nos (por exemplo, areia), agregados grossos (por exemplo, pedra ou cascalho tritu- rado), ou suas misturas.

[0030] Materiais de cimento considerados serem “hidratáveis” ou hi- dráulicos são aqueles que endurecem através de interação química com água.

[0031] Tais materiais de cimento ainda podem incluir cinzas, escória de alto forno granulada, calcáreo, ou pozolanas naturais, que podem ser combinados com cimento Portland ou serem usados para substituir ou substituir uma porção do cimento portland sem diminuir seriamente as propriedades hidratáveis. Uma “arga- massa” refere-se a cimento ou mistura de cimentos tendo um agregado fino como areia; enquanto concreto refere-se mais precisamente a uma argamassa que tam- bém contém um agregado grosso tal como pedra ou cascalho triturado.

[0032] O uso do termo “material de cimento” pode ser feito intercambia- velmente com o termo “concreto”, na medida em que concreto é mais comumente provido por caminhões de mistura pronta que têm tambores rotatórios. O termo “concreto” como aqui usado não exclui necessariamente o fato de que a presente invenção pode ser usada para entrega de materiais que contêm somente cimento ou substitutos de cimento (por exemplo, pozzolanas) ou argamassas.

[0033] Materiais de cimento hidratáveis, como misturas de concreto, ti- picamente contêm um ou mais agentes de modificação de reologia, que podem in- cluir água sozinha ou misturas químicas como agentes de redução de água ou agen- tes de redução de água de faixa alta chamados “super-plastificantes”, agentes de modificação de viscosidade, inibidores de corrosão, misturas de redução de contra- ção, aceleradores de fixação, retardadores de fixação, arrastadores de ar, agentes que retiram ar, pigmentos, corantes, fibras para controle de contração de plástico ou reforço estrutural, e semelhantes.

[0034] A frase “agente de modificação de reologia” por isso será enten- dida significar e incluir água, uma mistura química, ou uma mistura dos mesmos. Em muitos casos, uma formulação de mistura química compreenderá um dispersante e água, por exemplo. O agente de modificação de reologia também pode compreender um ou mais dispersantes de cimento (por exemplo, redutor de água policarboxilato), um agente de retirada de ar, ou combinações de agente de retirada de ar, e outras misturas.

[0035] Como mencionado na seção de antecedentes, caminhões de mistura de entrega de concreto tendo equipamento de controle e monitoração de consistência, tais como sensores elétricos e/ou hidráulicos para medição de energia para girar o tambor de mistura, sensores de velocidade para medição de velocidade de rotação, sensores de temperatura para monitoração de temperatura atmosférica assim como a temperatura de mistura, e equipamento de dispensa, assim como as unidades de processamento de computador (CPU) para monitoração de sinais a par- tir de sensores e atuação de equipamento de dispensa são agora relativamente bem conhecidos na indústria. Por exemplo, tais sistemas de controle de consistência, que podem ser usados em associação com sistemas de comunicação sem fio, são mos- trados na patente US 5 713 663; patente US 6 484 079; US Serial 09/845 660 (publi- cação No. 2002/0015354a1); US Serial No. 10/599 130 (Publicação No. 2007/0185636a1); US Serial No- 11/764 832 (Publicação No- 2008/0316856); US Se- rial No. 11/834 002 (Publicação No. 2009/0037026); e WO 2009/126138. Ainda um sistema exemplar para monitoração e controle usando comunicações sem fio em combinação com sensores para monitoração de várias propriedades físicas da mis- tura de concreto é ensinado na patente US 6 611 755 de Coffee. Estes ensinamen- tos, assim como as referências de patente como previamente discutidas na seção de antecedentes acima, são expressamente aqui incorporados por referência.

[0036] Tambores de mistura exemplares contemplados para uso na presente invenção podem ser aqueles que são usualmente montados para rotação em caminhões de entrega de mistura pronta, como mencionado acima, ou sobre misturadores estacionários que podem ser encontrados em instalações de mistura. Tais tambores de mistura podem ter uma superfície interna sobre a qual pelo menos uma lâmina de mistura está ligada à superfície interna de modo que ela gira junto com o tambor de mistura e serve para misturar a mistura de concreto, incluindo os agregados contidos na mistura.

[0037] É acreditado que um número de realizações exemplares da in- venção pode ser praticado usando equipamento de monitoramento de mistura de concreto automatizado comercialmente disponível com leves modificações como pode ser aparente em vista da invenção aqui mostrada. Tal equipamento de monito- ração de mistura é disponível sob a marca registrada VERIFI de Grace Construction Products, Cambridge, Massachusetts, e também de RS Solutions LLC, West Chester,Ohio.

[0038] Como descrito no resumo acima, um processo exemplar da in- venção para controle reologia de uma composição de cimento hidratável em um mis- turador onde a energia requerida para operação do dito misturador contendo a com- posição de cimento é medida e correlacionada com um valor de reologia nominal e onde um particular agente de modificação de reologia ou combinação de agentes de modificação de reologia é adicionado na composição de cimento para modificar sua reologia, compreende as seguintes etapas: (g) entrada em uma unidade de processador de computador (“CPU”) de um valor de reologia alvo (“TRV”) e tamanho de carga para uma composição de cimento hidratável contendo ou pretendida conter um particular agente de modificação de reologia ou combinação de agentes de modificação de reologia; e (h) obtenção de um valor de reologia atual (“CRV”) de composição de cimen- to hidratável contida em um misturador; (i) comparação através de uso de CPU de valor de reologia atual na etapa (b) contra um perfil de resposta de dose nominal (“NDR”) estocado em memória acessível de CPU e onde o dito NDR é baseado em pelo menos um conjunto de da- dos onde várias quantidades de doses de um particular agente de modificação de reologia ou combinação de agentes de modificação de reologia e seu relacionado efeito sobre valor de reologia (tal como consistência, fluxo de consistência, ou ten- são limite) é recuperavelmente estocado, e determinando a dose nominal do dito particular agente de modificação de reologia ou combinação de agentes de modifi- cação de reologia requerida para mudar o CRV obtido para o TRV especificado na etapa “a”; (j) dosagem de composição de cimento hidratável em um misturador com uma porcentagem do dito particular agente de modificação de reologia ou combina- ção de agentes de modificação de reologia que é selecionada ou pré-selecionada de 5% a 99% baseado na dose nominal determinada na etapa (c) requerida para mu- dança do dito CRV obtido para o dito TRV como especificado na etapa (a); (k) obtenção de um subseqüente CRV da composição de cimento hidratável após a porcentagem da dose nominal do particular agente de modificação de reolo- gia ou combinação de agentes de modificação de reologia selecionada ou pré- selecionada na etapa (d) ser adicionada e uniformemente misturada com a dita composição de cimento hidratável; comparação de dose selecionada ou pré- selecionada na etapa (d) à dose de acordo com o perfil NDR para a mesma mudan- ça no valor de reologia da etapa (b) para etapa (e), e determinação de fator de esca- lada (“SF”) através do qual ajustar a dose a partir do perfil NDR, onde SF é definido como a dose real a partir de etapa (d) dividida pela dose nominal para obter a mes- ma mudança em valor de reologia indicada pelo perfil NDR; e (l) mistura na composição de cimento hidratável de particular agente de mo- dificação de reologia ou combinação de agentes de modificação de reologia em uma quantidade calculada em termos de SF multiplicado pela dose a partir do perfil NDR indicado para converter o CRV atual medido na etapa (e) para o TRV especificado na etapa (a).

[0039] Como descrito na Etapa (a), a primeira etapa do processo exemplar requer entrada na unidade processadora de computador (“CPU”) de so- mente duas peças de informação: o valor de reologia alvo (“TRV”) e o tamanho de carga para a dada composição de cimento hidratável que será colocada no mistura- dor. A entrada destes dois pontos de dados pode ser realizada pelo mestre de bate- lada (batch master) na instalação de mistura - pronta, pelo motorista de caminhão, ou contramestre no local de construção. Realmente, esta entrada pode ser realizada por qualquer um na carga da entrega de concreto e não requer a entrada de outros parâmetros tais como temperatura, umidade, e outros fatores que são opcionais.

[0040] O valor de reologia alvo (TRV) pode ser qualquer um dos fatores de reologia cuja medição em valores unitários são usualmente empregados, tais como: consistência (usualmente medida em termos de unidades de comprimento, por exemplo, polegadas); fluxo de consistência (comprimento, por exemplo, polega- das); tensão limite (usualmente medida em termos de tensão, por exemplo, libras por polegada quadrada ou pascals); viscosidade (pascals, segundos); fluxo (com- primento); e tixotropia (pascals / segundo). Tamanho de carga pode ser enviado pa- ra CPU em termos de peso ou volume total do concreto de batelada (por exemplo, jardas cúbicas) incluindo todos os componentes. Se o TRV é definido em termos de consistência, então a medição para consistência pode ser feita de acordo com os seguintes padrões: ASTM C 143-05, AASHTO T 119, ou EM 12350-2. Se o TRV é definido em termos de fluxo de consistência, então esta medição pode ser feita de acordo com ASTM C1611-05. Se o TRV é definido em termos do teste de tabela de fluxo, então isto pode ser feito de acordo com DIN EN 12350-5.

[0041] O agente de modificação de reologia ou combinação de agentes de modificação de reologia mencionado na Etapa (a) significa e refere-se a água, mistura(s) química, ou suas misturas que estão presentes no concreto que é usado para geração de conjunto de dados ou conjuntos que provêm o perfil de resposta de dose nominal (“NDR”) mencionado na Etapa (c) assim como no concreto sendo ajus- tado, isto é, cujo tamanho de carga é entrado na CPU na Etapa (a) e cujo valor de reologia atual (CRV) é obtido na Etapa (b). É importante para propósitos de calibra- ção (isto é, geração de perfil NDR) usar idênticos ou similares agentes de modifica- ção de reologia para o perfil NDR como para dosagem no concreto.

[0042] “Misturas químicas” preferidas apropriadas para uso nos proces- sos da presente invenção incluem redutores de água e superplastificantes comu- mente usados na indústria de concreto. São preferidos entre estes polímeros disper- santes de cimento que contêm grupos sal e/ou ácido (poli) carboxílico e grupos (poli) oxialquileno (aqui referidos como “polímeros policarboxilato”).

[0043] Assim, por exemplo, o “agente de modificação de reologia ou combinação de agentes de modificação de reologia”, como esta frase é empregada na Etapa (a), pode referir-se a um ou mais ingredientes ativos, tais como um ou mais polímeros policarboxilato, que, por sua vez, podem ser usados como arrastadores de ar ou outras misturas que podem ter um efeito sobre a reologia do concreto. A concentração do um ou mais ingredientes ativos é muito importante. Pode ser ne- cessário estabelecer e usar um outro perfil de resposta de dose nominal (NDR) se adicionando ou omitindo um particular ingrediente ativo da formulação de mistura(s) química. Os polímeros dispersantes serão vistos afetando a reologia e serão julga- dos serem “ingredientes ativos” de modo que é preferível que os mesmos polímeros sejam usados no perfil NDR; esta mesma razão se aplica para outros componentes tais como componentes de arraste e/ou retirada de ar se através de sua quantidade e/ou natureza eles terão um efeito profundo sobre a reologia.

[0044] Como um dos benefícios da presente invenção que é auto- corretiva, pode ser possível obter alta precisão mesmo onde o polímero de disper- são de cimento é diferente e onde outros ingredientes ativos podem ser diferentes em natureza e quantidade. Entretanto, quando usando o processo da presente in- venção, é preferível começar com os mesmos agentes de modificação de reologia ou mesma combinação de agentes de modificação de reologia e compensar quais- quer diferenças em suas concentrações.

[0045] Na etapa (b) do processo exemplar, esta segunda etapa requer que o sistema determine o valor de reologia atual (“CRV”) da composição de cimen- to hidratável contida no misturador. Este é estocado em memória acessível de CPU porque ele proverá um ponto de referência para etapas posteriores.

[0046] Na Etapa (c) do processo exemplar, a CPU compara o valor de reologia atual (CRV) obtido na Etapa (b) com o perfil de resposta de dose nominal (“NDR”) estocado na memória acessível de CPU. Como mencionado anteriormente, este perfil NDR é baseado em pelo menos um conjunto de dados onde o efeito de várias quantidades de dose de um particular agente ou agentes de modificação de reologia sobre reologia (por exemplo, consistência, fluxo de consistência, tensão li- mite, etc.) é medido. Embora o processo da invenção possa trabalhar com um con- junto de dados onde o efeito do agente de modificação de reologia sobre reologia é correlacionado, é preferido usar um perfil NDR que é gerado usando pelo menos dois conjuntos de dados, e é mais preferível usar um perfil NDR que é gerado usan- do uma pluralidade de conjuntos de dados.

[0047] Por exemplo, a Fig. 2 ilustra duas curvas de resposta (chamadas mínimo e máximo) pelo que a consistência (polegadas) de uma composição de con- creto é plotada contra a quantidade do particular agente de modificação de reologia (uma mistura de concreto de modificação de consistência) necessária para alterar consistência por uma unidade (por exemplo, uma alterar consistência uma polegada, tal como a partir de 2 polegadas a três polegadas). O perfil (ou curva) de resposta de dose nominal é então tomado como a média das duas curvas de resposta de dose (mínimo e máximo).

[0048] Como um exemplo mais preferido, a Fig. 1 ilustra uma pluralida- de de curvas de resposta de dose cuja média provê um perfil de resposta de dose nominal (“NDR”) que pode ser usado como uma referência durante uma operação de entrega.

[0049] Na etapa (d), a CPU é programada para dosar a composição de cimento hidratável no misturador usando uma porcentagem selecionada ou pré- selecionada da quantidade ideal do agente(s) de modificação de reologia que pode ser determinada pelo perfil NDR para alterar o valor de reologia atual (CRV), como determinado na Etapa (b), para o valor de reologia alvo (TRV) entrado na Etapa (a). A porcentagem pode ser 50% a 95% da quantidade ideal (ou nominal, e mais prefe- rivelmente pode ser cerca de 50% - 90%; e mais preferivelmente pode ser 50%-80%. Genericamente, a menor porcentagem nestas faixas é preferível para esta primeira dose até ser obtida confiança.

[0050] Na Etapa, (e), a CPU pode ser programada para obter um sub- seqüente valor de reologia atual (CRV) da composição de cimento hidratável após a porcentagem da dose nominal do particular agente de modificação de reologia (por exemplo, mistura química) administrada na Etapa (d) ser adicionada e uniformemen- te misturada com a composição de cimento hidratável. A CPU pode comparar o efei- to nominal (ou teórico) sobre o valor de reologia da porcentagem de dose seleciona- da ou pré-selecionada na etapa (d) para o subseqüente valor de reologia atual (sub- sequente CRV) e então determinar o fator de escalada (“SF”) através do qual ajustar a dose a partir de perfil NDR, onde SF é definido como a dose real a partir de etapa (d) dividida pela dose nominal para obter a mesma mudança de reologia indicada pelo perfil NDR.

[0051] Na Etapa (f), a CPU pode ser programada para misturar na composição de cimento hidratável uma subseqüente dose do agente de modificação de reologia. A quantidade desta dose subseqüente pode ser calculada através de multiplicação de fator de escalada (SF) calculado na Etapa (e) pela quantidade teori- camente necessária, de acordo com o perfil de resposta de dose nominal (NDR), para alterar o subseqüente valor de reologia atual (CRV) medido na Etapa (e) para o valor de reologia alvo (TRV) especificado na Etapa (a).

[0052] As Etapas (e) e (f) podem ser repetidas quando sempre que o valor de reologia atual (CRV) seja menos que ou maior que o valor de reologia alvo (TRV) por uma quantidade predeterminada. Isto pode ser feito automaticamente, por exemplo, através de programação de CPU para repetir estas etapas quando a dife- rença entre o CRV e TRV excede uma quantidade predeterminada. Se a diferença entre o CRV e TRV é de menos que a quantidade predeterminada, a CPU pode ser programada par disparar um alarme para indicar ao operador que a mistura de con- creto está pronta para ser descarregada e vertida.

[0053] Como mencionado acima, processos preferidos da invenção en- volvem o uso de um perfil de resposta de dose nominal (NDR) que é derivado de uma média de pelo menos dois conjuntos de curvas de resposta de dose para o par- ticular agente(s) de modificação de reologia, como ilustrado na Fig. 2; e, mais prefe- rivelmente, de uma média de uma pluralidade de curvas de resposta de dose para a particular mistura(s) quími9ca, como ilustrado na Fig. 1. As curvas de resposta de dose de Fig. 1 sugerem em particular, através de variação de amplitudes de curva, que vários parâmetros tais como projeto de mistura de concreto, temperatura, grau de hidratação, razão de água / cimento, e quantidades de agregados podem estar variando levemente (ou mesmo significantemente) de batelada para batelada. Ainda, o fato de que as várias curvas de resposta de dose não interceptam conduziu os presentes inventores a acreditarem que estes outros vários parâmetros não preci- sam necessariamente ser mantidos constantes de modo a estabelecer um perfil de resposta de dose nominal (NDR) porque a média destas curvas de resposta de dose pode ter comportamento similar em termos de cálculo de quantidades de agente(s) de modificação de reologia necessárias para alteração de valor de reologia (por exemplo, consistência) de um valor para o seguinte (por exemplo, de consistência de 2 polegadas para, diga-se, cinco polegadas).

[0054] Portanto, processos exemplares da invenção envolvem um perfil de resposta de dose nominal (NDR) envolvendo o uso de uma pluralidade de con- juntos de dados tendo pelo menos um parâmetro não-homogêneo. Este parâmetro pode, por exemplo, ser o projeto de mistura de concreto, temperatura de reação, grau de hidratação de cimento, a razão de água / cimento, e a quantidade de agre- gado ou razão de cimento / agregado. Estes podem ser variados de batelada para batelada nos conjuntos de dados que constituem o perfil NDR (Ver, por exemplo, Fig. 1).

[0055] Assim, ainda processos exemplares da invenção compreendem o uso de um perfil de resposta de dose nominal (NDR) que é derivado de conjuntos de dados tendo pelo menos dois parâmetros não-homogêneos, e mesmo mais que dois parâmetros não-homogêneos, tal como diferente projeto de mistura de concreto, fonte de ingrediente de mistura de concreto, temperatura, hidratação, razões de água / cimento, diferentes quantidades ou razões de agregados, e projetos de mistu- ra de concreto. Tanto quanto o particular agente(s) de modificação de reologia (por exemplo, água e/ou mistura de concreto ou combinação de misturas químicas) usa- do para estabelecer o perfil NDR e para obtenção de um valor de reologia atual é/são idêntico ou substancialmente similar, o comportamento de inclinação das cur- vas de resposta de dose é similar de uma unidade de valor de reologia para a se- guinte. De fato, mesmo se dois agentes de modificação de reologia variam em com- posição mas são similares em desempenho, pode ser possível usar o mesmo perfil NDR para ambos.

[0056] Ainda em realizações exemplares da invenção, o processo de monitoração de mudança de reologia pode envolver o uso de mais de um tipo de agente de modificação de reologia (ou mistura química) com cada tipo de agente de modificação de reologia tendo seu próprio fator de escalada (SF), perfil de resposta de dose nominal, ou ambos. Por exemplo, pode-se estabelecer perfis NDR para combinações de misturas químicas tais como: redutor de água de faixa alta com mis- tura de modificação de viscosidade; redutor de água de faixa normal com redutor de água de faixa alta; redutores de água com aceleradores fixos, retardadores fixos, ou suas combinações; redutores de água de faixa alta com misturas de modificação de tixotropia; e semelhantes.

[0057] Ainda em realizações exemplares, o processo da invenção pode ser modificado de modo que mais de um alvo de reologia possa ser especificado e satisfeito dentro da mesma operação de entrega de mistura de concreto. Por exem- plo, podem-se usar múltiplos alvos de reologia, tais como consistência alvo durante trânsito (de instalação de batelada ou operação para local de trabalho) e durante colocação (após o caminhão chegar no local de trabalho onde a mistura é para ser vertida). Como um outro exemplo, pode-se definir dois alvos de reologia que a mistu- ra de concreto tem de obter dentro da mesma operação / processo de entrega e ao mesmo tempo, tal como fluxo de consistência e viscosidade plástica. É possível, em outras palavras, ter-se um agente de modificação de reologia ou combinação de agentes (por exemplo, embalagens de misturas) para modificação de fluxo de con- sistência (caracterizada pelo espalhamento de concreto a partir de um cone de con- sistência removido) e ter-se um outro agente de modificação de reologia ou combi- nação de agentes para modificação de viscosidade plástica (caracterizada por ten- são de cisalhamento dividida pela taxa de cisalhamento).

[0058] Ainda em uma realização exemplar, o fator de escalada é calcu- lado como uma média pesada de todas as respostas de doses em uma dada carga ou projeto de mistura. Em outras palavras, em uma série de operações de entrega nas quais vários fatores de escalada são derivados, o fator de escalada usado na corrente operação de entrega pode ser baseado em uma média de todos os fatores de escalada computados, mas primariamente baseado em dados obtidos a partir das operações de entrega mais recentes.

[0059] Embora a invenção seja aqui descrita usando um número limita- do de realizações, estas realizações específicas não são pretendidas limitarem o escopo da invenção como de outro modo aqui descrita e reivindicada. Modificações e variações a partir das realizações descritas existem. Mais especificamente, o exemplo que se segue é dado como uma ilustração específica de uma realização da invenção. Deve ser entendido, que a invenção não é limitada aos específicos deta- lhes mostrados no exemplo. Todas as partes e porcentagens nos exemplos, assim como no restante do relatório descritivo, são em peso a menos que de outro modo especificado.

[0060] Ainda, qualquer faixa de números recitada no relatório descritivo ou reivindicações, tal como aquela representando um particular conjunto de proprie- dades, unidade de medição, condições, estados físicos ou porcentagens, é preten- dida aqui incorporar expressamente literalmente por referência ou de outro modo, qualquer número caindo dentro de tal faixa, incluindo qualquer subconjunto de nú- meros dentro de qualquer faixa assim recitada. Por exemplo, sempre que uma faixa numérica com um limite inferior, RL, e um limite superior RU, seja mostrada, qual- quer número R caindo dentro da faixa é especificamente mostrado. Em particular, os seguintes números R dentro da faixa são especificamente mostrados: R = RL + k* (RU-RL), onde k é uma variável variando de 1% a 100% com um aumento de 1%, por exemplo, k é 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, ... 50%, 51%, 52%, ... 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, ou 100%. Além disso, qualquer faixa numérica representada por quaisquer dois valores de R, como calculados acima, também é especificamente mostrada.

Exemplo 1

[0061] Uma mistura de concreto foi fabricada em um misturador de la- boratório sem quaisquer misturas químicas adicionadas. Consistência foi medida através de remoção de amostras e colocando as mesmas em um cone de consis- tência de acordo com ASTM C143-05. Quando este teste foi realizado, a primeira mistura foi descartada. Imediatamente a seguir, uma outra mistura de concreto tendo o mesmo projeto de mistura de concreto foi fabricada no mesmo misturador de labo- ratório mas desta vez com uma mistura química (redutor de água policarboxilato), e consistência foi novamente medida usando o mesmo teste de cone padrão). Quando este teste foi feito, a mistura foi descartada. Uma pluralidade de ainda sucessivas misturas de concreto do mesmo projeto de mistura de concreto e idênticos fatores de mistura (por exemplo, temperatura, tipo de cimento, quantidade de ar e água, ra- zão de água / cimento, etc.) foram também fabricadas no misturador de laboratório, mas cada variando somente na quantidade de dosagem do redutor de água políme- ro policarboxilato. Exceto para a dose de mistura do redutor de água, todas as ou- tras variáveis foram mantidas constantes. Cada mistura sucessiva foi descartada após teste de cone de consistência.

[0062] Os dados para as misturas de concreto acima são ilustrados como uma linha plotada mostrada na Fig. 1.

[0063] O processo acima foi repetido, mas para cada repetição um dos fatores de mistura foi variado enquanto todos os outros fatores de mistura foram mantidos constantes. Os fatores de mistura variados incluíram: temperatura dos ma- teriais, a quantidade e tipo de cimento, tipo de agregado fino, tipo de agregado gros- so, quantidade de ar no concreto, quantidade de água, e razão de água para cimen- to.

[0064] Os dados para estas misturas de concreto tendo um fator de mistura variado também são plotados como várias linhas mostradas na Fig. 1.

[0065] Surpreendentemente, os inventores verificaram que as curvas de resposta de dosagem, como mostrado na Fig. 1, não interceptam. Os presentes inventores assim verificaram que a consistência da mistura de concreto pode ser ajustada através de referência ao comportamento de qualquer curva ou uma média de todas tais curvas de resposta de dosagem, e que o comportamento de tal curva ou pluralidade de curvas pode servir como uma curva de resposta de dosagem no- minal ou referência durante operação de produção em tempo real.

[0066] A Fig. 2 é uma versão simplificada de Fig. 1 mostrando curvas de resposta de dosagem “mínima”, “máxima” e média. A curva de resposta de dose média mostrada na Fig. 2 pode servir como uma curva de resposta de dosagem no- minal durante operação de produção em tempo real.

Exemplo 2

[0067] O processo exemplar da invenção foi testado no campo usando um caminhão de mistura de concreto tendo um sistema de dosagem e monitoramen- to automatizado provido por RS Solutions LLC of Ohio, comercialmente disponível sob a marca registrada VERIFI. Este sistema de monitoramento pode medir consis- tência baseado em pressão hidráulica e velocidade de tambor de mistura. Este sis- tema também pode injetar mistura químia em forma líquida no tambor de mistura a partir de um pequeno tanque de estocagem de mistura química montado sobre o paralama. (Também é feita referência a publicação de patente US 2009/0037026, Sostaric et al., descrita na seção de antecedentes).

[0068] Sobre um período de meses uma variedade de misturas de con- creto foram preparadas no caminhão de mistura de concreto. Antes de testes, foi obtido um perfil de resposta de dose nominal, similar ao processo descrito acima no Exemplo 1, e este foi usado como o perfil de dose referência “nominal” ou de refe- rência (“NDR”).

[0069] Um número de testes foi corrido usando o processo exemplar da invenção para diferentes operações de entrega de mistura de concreto, onde o NDR foi usado pela unidade de processamento de computador do sistema de dosagem e monitoração automatizado para cada sucessiva amostra de mistura de concreto preparada no tambor de mistura. Misturas produzidas no tambor sobre as poucas semanas seguintes experimentaram variações naturais em termos de temperatura, materiais brutos, proporções de misturas (por exemplo, razão de água / cimento, razão de água / agregado, razão de agregado fino / grosso, etc.).

[0070] A quantidade de mistura de redução de água (baseada em ácido policarboxílico) foi dosada de acordo com o processo da invenção como descrito na seção de resumo anterior.

[0071] Como mostrado na Fig. 3, o uso do processo resultou em altera- ções de consistência na mistura de concreto que foram muito próximas das mudan- ças previstas quando a curva de resposta de dose nominal (NDR) foi usada como uma referência. Ver etapas de processo (a) até (f) na seção de Resumo acima. Quando a curva NDR é primeiro aplicada, a alteração de consistência é então usada para desenvolver o fator de escalada (SF) que é então usado sobre a adição seguin- te de mistura. A Fig. 3 ilustra que os reais valores de mudança de consistência me- didos (mostrados pelos pontos) ajustam de perto aos valores de mudança de consis- tência teóricos.

[0072] Os princípios, realizações preferidas, e modos de operação da presente invenção foram descritos no relatório descritivo anterior. A invenção que é pretendida ser aqui protegida, entretanto, não é para ser construída como limitada à particulares formas mostradas, uma vez que estas são para serem vistas como ilus- trativas antes que restritivas. Aqueles versados na técnica podem realizar variações e mudanças sem fugir do espírito da invenção.

Claims (18)

1. Processo para controle de reologia de uma composição de cimento hidratável em um misturador rotatório onde a energia requerida para operação do dito misturador contendo a composição de cimento é medida e correlacionada com um valor de reologia nominal e onde um agente de modificação de reologia ou combinação de agentes de modificação de reologia é adicionado(a) na composição de cimento para modificar sua reologia, o processo CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: provisão de um caminhão tendo um misturador rotatório para misturar uma composição de cimento hidratável e uma unidade de processador de computador (“CPU”) para monitorar consistência da composição de cimento hidratável e para controlar dosagem de mistura química ou misturas na dita composição de cimento hidratável contida no dito misturador rotatório do caminhão; e (a) entrada na dita CPU de um valor de reologia alvo (“TRV”) e tamanho de carga para uma composição de cimento hidratável contendo ou pretendida conter um particular agente de modificação de reologia ou combinação de agentes de modificação de reologia dentro do dito misturador rotatório do caminhão; e (b) obtenção de um valor de reologia atual (“CRV”) de composição de cimento hidratável contida dentro do dito misturador rotatório do caminhão; (c) comparação através de uso da dita CPU de valor de reologia atual obtido na etapa (b) contra um perfil de resposta de dose nominal (“NDR”) estocado em memória acessível de CPU e onde a dita NDR é baseada em pelo menos um conjunto de dados onde várias quantidades de doses de um particular agente de modificação de reologia ou combinação de agentes de modificação de reologia e seu correlacionado efeito sobre valor de reologia é recuperavelmente estocado, e determinação da dose nominal do dito particular agente de modificação de reologia ou combinação de agentes de modificação de reologia requerida para mudar o CRV obtido para o TRV especificado na etapa “(a)”; (d) dosagem da composição de cimento hidratável contida no dito misturador rotatório do caminhão com uma porcentagem do dito particular agente de modificação de reologia ou combinação de agentes de modificação de reologia que é selecionada ou pré-selecionada de 5% a 99% baseado na dose nominal determinada na etapa (c) requerida para alteração do dito CRV obtido para dito TRV como especificado na etapa (a); (e) obtenção de um subsequente CRV da composição de cimento hidratável contida no dito misturador rotatório do caminhão após a porcentagem da dose nominal do particular agente de modificação de reologia ou combinação de agentes de modificação de reologia selecionada ou pré-selecionada na etapa (d) ser adicionada e uniformemente misturada com a dita composição de cimento hidratável; comparação da dose selecionada ou pré-selecionada na etapa (d) à dose de acordo com o perfil NDR para a mesma alteração no valor de reologia da etapa (b) para etapa (e), e determinação do fator de escalada (“SF”) através do qual ajusta a dose a partir de perfil NDR, onde SF é definido como a dose real da etapa (d) dividida pela dose nominal para obter a mesma alteração em valor de reologia indicado pelo perfil NDR; e (f) mistura na composição de cimento hidratável de particular agente de modificação de reologia ou combinação de agentes de modificação de reologia em uma quantidade calculada em termos de SF multiplicado pela dose a partir do perfil NDR indicado para converter o CRV atual medido na etapa (e) para o TRV especificado na etapa (a).

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as etapas (e) e (f) são repetidas sempre que o CRV é menor que ou maior que o TRV por uma quantidade predeterminada.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito perfil NDR descrito na etapa (c) é derivado como uma média de pelo menos dois conjuntos de curvas de resposta de dose para o particular agente de modificação de reologia ou combinação de agentes de modificação de reologia.

4. Processo de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito perfil NDR descrito na etapa (c) é derivado como uma média de uma pluralidade de curvas de resposta de dose para o particular agente de modificação de reologia ou combinação de agentes de modificação de reologia.

5. Processo de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que, no dito perfil NDR, pelo menos duas curvas de resposta de dose contêm pelo menos um parâmetro não homogêneo selecionado de projeto de mistura de concreto, fonte de ingrediente de mistura de concreto, temperatura, grau de hidratação, razão de água/cimento, e quantidade de agregado.

6. Processo de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que, no dito perfil NDR, pelo menos duas curvas de resposta de dose contêm pelo menos dois parâmetros não homogêneos selecionados de projeto de mistura de concreto, fonte de ingrediente de mistura de concreto, temperatura, grau de hidratação, razão de água/cimento, e quantidade de agregado.

7. Processo de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o particular agente de modificação de reologia ou combinação de agentes de modificação de reologia compreende água, pelo menos um dispersante de cimento, ou misturas dos mesmos.

8. Processo de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito pelo menos um agente de modificação de reologia é um dispersante de cimento.

9. Processo de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito dispersante de cimento é um lignosulfonato, sulfonato de naftaleno, sulfonato de melamina, policarboxilato, ou suas misturas.

10. Processo de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito dispersante de cimento é um polímero policarboxilato.

11. Processo de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito valor de reologia é consistência que é correlacionada com a consistência de um cone de consistência padrão de 30,48 centímetros (12 polegadas).

12. Processo de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito valor de reologia é fluxo de consistência.

13. Processo de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito valor de reologia é tensão limite.

14. Processo de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito valor de reologia é tixotropia.

15. Processo de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito valor de reologia é viscosidade plástica.

16. Processo de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito valor de reologia é espalhamento em mesa de fluxo.

17. Processo de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as alterações de valor de reologia efetuadas por doses administradas durante uma operação de entrega de mistura de concreto são incorporadas na dita curva de resposta de dose nominal (NDR) ou fator de escalada pelo que a dita curva NDR ou fator de escalada (SF) é modificado; e subsequentes alterações no valor de reologia na mesma ou uma subsequente operação de entrega de mistura de concreto são efetuadas baseadas na dita curva NDR modificada ou dito SF modificado.

18. Processo para controle de reologia de uma composição de cimento hidratável em um misturador rotatório de um caminhão de entrega de concreto onde a energia requerida para operação do dito misturador rotatório contendo a composição de cimento é medida e correlacionada com um valor de reologia nominal e onde um agente de modificação de reologia ou combinação de agentes de modificação de reologia é adicionado(a) na composição de cimento para modificar sua reologia, o processo CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: (a) entrada em uma unidade de processador de computador (“CPU”) de um valor de reologia alvo (“TRV”) e tamanho de carga para uma composição de cimento hidratável colocada no dito misturador rotatório do caminhão, a dita composição de cimento hidratável contendo ou pretendida conter um particular agente de modificação de reologia ou combinação de agentes de modificação de reologia; e (b) obtenção de um valor de reologia atual (“CRV”) de composição de cimento hidratável contida dentro do dito misturador rotatório do caminhão; (c) comparação através de uso da CPU do valor de reologia atual obtido na etapa (b) contra um perfil de resposta de dose nominal (“NDR”) estocado em memória acessível de CPU e onde a dita NDR é baseada em pelo menos um conjunto de dados onde várias quantidades de doses de um particular agente de modificação de reologia ou combinação de agentes de modificação de reologia e seu correlacionado efeito sobre valor de reologia é recuperavelmente estocado, e determinação da dose nominal do dito particular agente de modificação de reologia ou combinação de agentes de modificação de reologia requerida para mudar CRV obtido para TRV especificado na etapa “(a)”, o dito perfil NDR é uma média de uma pluralidade de curvas de resposta de dose para o particular agente de modificação de reologia ou combinação de agentes de modificação de reologia, e pelo menos duas curvas de resposta de dose da dita pluralidade de curvas de resposta de dose contêm pelo menos um parâmetro não-homogêneo selecionado de projeto de mistura de concreto, fonte de ingrediente de mistura de concreto, temperatura, grau de hidratação, razão de água/cimento, e quantidade de agregado; (d) dosagem da composição de cimento hidratável no dito misturador rotatório do caminhão com uma porcentagem do dito particular agente de modificação de reologia ou combinação de agentes de modificação de reologia que é selecionada ou pré-selecionada de 5% a 99% baseado na dose nominal determinada na etapa (c) requerida para alteração do dito CRV obtido para dito TRV como especificado na etapa (a); (e) obtenção de um subsequente CRV da composição de cimento hidratável após a porcentagem da dose nominal do particular agente de modificação de reologia ou combinação de agentes de modificação de reologia selecionada ou pré- selecionada na etapa (d) ser adicionada e uniformemente misturada com a dita composição de cimento hidratável; comparação de dose selecionada ou pré- selecionada na etapa (d) à dose de acordo com o perfil NDR para a mesma alteração no valor de reologia da etapa (b) para etapa (e), e determinação do fator de escalada (“SF”) através do qual ajusta a dose a partir de perfil NDR, onde SF é definido como a dose real de etapa (d) dividida pela dose nominal para obter a mesma alteração em valor de reologia indicado pelo perfil NDR; e (f) mistura na composição de cimento hidratável de particular agente de modificação de reologia ou combinação de agentes de modificação de reologia em uma quantidade calculada em termos de SF multiplicado pela dose a partir do perfil NDR indicado para converter o CRV atual medido na etapa (e) para o TRV especificado na etapa (a).

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